JP4219509B2

JP4219509B2 - 懸濁液濃縮方法及び濃縮装置

Info

Publication number: JP4219509B2
Application number: JP29969799A
Authority: JP
Inventors: 隆生萩野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: JP2001120915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な粒子が液相に分散する懸濁液から微細な粒子を固液分離して濃縮する操作に係わり、特に下水処理場や各種廃水処理施設等において発生する活性汚泥スラリ等を固液分離し、汚泥を濃縮する方法及び濃縮装置において、前記汚泥の沈降分離性の良し悪しに係わらず、汚泥の固液分離を効率よく行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固液分離による濃縮方式の中で、特に活性汚泥等を対象とする場合に用いられている方式は、活性汚泥の重力沈降性を利用する沈降分離方式が多かった。しかし、活性汚泥の重力沈降性は水温や汚泥性状の変動等により大きく変動するために、ハンドリングが困難であった。この問題に対応するために近年、ＭＦ膜、ＵＦ膜等により活性汚泥を固液分離する方式が提案されてきた。しかし、膜分離方式は、膜面積あたりの透過水量が０．５ｍ／ｄ程度と小さく、単位透過水量あたりの膜素材のコスト高、膜の目詰まりによる処理水量低下、膜の薬品洗浄の面倒さ、膜寿命の短命等の問題があった。
【０００３】
このような問題を解決する技術として、図３に示すような濾布回転式固液分離装置が用いられる。この固液分離装置３０は、その構造が、装置内に駆動ロ−ラ３５、従動ロ−ラ３６、３７、３８、その他のロ−ラにより濾布３３が張られることにより、外側室３１と内側室３２とに区画され、下水流入管３９から外側室３１に下水が流入されて、濾布３３を通ることにより内側室３２に濾過水が溜まり、濾布３３はロ−ラにより常時回転されることにより、図面の右側から降りていくことにより濾過が継続的に行われるようになっている。表面に汚泥が付いた濾布３３は図の左側から上昇し、洗浄装置４１により汚泥が洗い落とされ、濾布面がきれいにされる。濾過水は濾過水排出管４０から得られ、外側室３１に溜まる汚泥は汚泥排出管４２から排出される。
この固液分離装置は、敷地面積を小さくすることができ、そのろ過時に下水や汚泥に含まれている繊維性の粗浮遊物がろ過時にろ布に付着してその表面を覆うので、浮遊する固形物の平均粒径と同程度のメッシュ系のろ布を用いた場合でも、前記固形物の平均粒径よりも小さい粒径の固形物まで確実に捕捉してろ過することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この濾布回転式固液分離装置は、ベルト式の濾布が常時一定方向に一定速度で回転するように構成されているので、濾布表面に、特に運転初期に、ケーキ層が十分に形成されないことが多く、そのために透過水中へのＳＳリークが多いという欠点があった。
また、このベルト式濾布の上部位置に、高圧散水器などを用いて濾布の表面に向けて洗浄水を常時吹き付けて、付着した固形物質やごみ類を落さねばならないため、操作が面倒であるばかりでなく、構成が複雑になるという問題点があることに加えて、新鮮な洗浄水を大量に使用しなければならず、省資源的にも問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、従来技術の前記問題点を解決することを目的とするものである。
すなわち、本発明は、固液分離システムの中で、活性汚泥等を濃縮し分離水を排出する固液分離操作において、処理対象となる汚泥の水温や性状が変化する場合でも固液分離することができ、濾過体の透過水量は２〜５ｍ／ｄと高くすることができる目の粗い濾過体を使用しても、十分に粒径の小さな固体粒子を除去することができ、かつ、濾過体の目詰まりはほとんどなく、それにより固液分離用の濾過体は、比較的目の粗い安価な濾過体を使用することが可能で、前記濾過体は薬品洗浄の必要がなく、寿命が１０年以上に達する懸濁液の固液分離システムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により上記課題を解決した。
（１）廃水または汚泥等の懸濁液を濃縮する方法において、懸濁液で満たされた槽の水面上方に、循環して走行する濾過体を配備し、懸濁液を走行する前記濾過体の表面に供給して濾過することにより濾過体表面に懸濁物質を薄膜状に付着させると共にその透過水を循環して戻る該濾過体の洗浄液として使用し、該洗浄排液を前記槽に戻し、その懸濁物質の薄膜を形成させた濾過体で懸濁液を濾過し、その濾過体上に濃縮された懸濁液を前記槽に戻すと共に、その透過水を濃縮分離水として系外に排水することを特徴とする懸濁液濃縮方法。
【０００７】
（２）懸濁液流入管と濃縮物排出管を備え、懸濁液を収容する槽の水面上方付近に、駆動手段によって速度可変に回転駆動される走行する濾過体を前記水面上を頂部を形成する形状に一周するように掛け渡して設け、前記走行する濾過体の頂部前部と後部の両方の濾過面上に懸濁液を供給する手段をそれぞれ配置し、前記走行する濾過体の頂部前部の濾過面の下方には、透過水の全量を戻る前記濾過体の上に洗浄液として供給し、洗浄排液を前記槽へ戻す部材を設け、また前記走行する濾過体の頂部後部の濾過面の下方には、前記走行する濾過体を透過した透過水を槽外へ排出する透過水排出管と濃縮された懸濁液を槽に戻す手段を配設したことを特徴とする懸濁液濃縮装置。
【０００９】
本発明の懸濁液濃縮方法及び濃縮装置に関し、その原理からその構成について順次に述べる。一般的に、活性汚泥スラリから活性汚泥を固液分離する場合、通常の活性汚泥の粒径の９５％以上は１〜２００μｍであるために、完全に固液分離を行うためにはポアサイズが１μｍ〜０．０１μｍ程度のＭＦ膜やＵＦ膜を使用する必要がある。その場合には透過水量が小さく、かつ膜の目づまりが起こりやすいので、逆洗や薬品洗浄を要する欠点があることは前記した通りである。
本発明では、透過水量を大きくするために、孔径が数百μｍ程度の比較的目の粗い濾過体を使用するようにする。ただ、その濾過体で懸濁液を濾過すると透過液中にＳＳがリークしてしまう。本発明は、その問題を、初期段階として、濾過体で懸濁液をある量濾過し（「予備濾過」という）、前記濾過体の上にケーキ層（濾過用の濾過層）を形成せしめ、その後、第２段階として、そのケーキ層が形成された濾過体で懸濁液を濾過する（「本濾過」という）ことにより解決した。
【００１０】
初期段階において、ある程度の懸濁液量を濾過することにより濾過体表面には数ミリ程度の厚さのケーキ層が生じ、そのケーキ層は透過水のＳＳリークを大幅に軽減させる効果がある。このケーキ層を人為的に作る操作（初期工程とする）において、ケーキ層の厚さ等の調整は、汚泥を含む懸濁液の流量と濾過体の走行速度の調節により行う。ケーキ層の形成に必要な懸濁液量はその懸濁液の濃度等により適宜選択される。このケーキ層の形成によりいわゆる濾過層濾過が行われる。
濾過技術においては、濾過層濾過を行うためにプレコート剤を用いるプレコートの技術があるが、本発明では懸濁液の固体粒子でケーキ層を形成するので、前記のプレコート剤を使用することを要しない。もし、プレコート剤を使用すると、処理対象となる汚泥粒子とは別の粉体であるプレコート剤を入れるとコスト高、運転操作が煩雑、装置が複雑になり、またこの場合濃縮物の量が増大する問題が出るので、使用することは適しない。
前記の予備的な濾過層の形成では、その濾過で出る透過液にはＳＳがリークしているが、本発明では、この透過液を槽に戻すようにし、いわゆる本濾過でのＳＳ量の少ない透過液のみを濃縮分離水として系外に出すようにしているので、前記の問題点が起こらないのである。
【００１１】
このように、本発明では、初期工程において濾過体を透過した透過水はＳＳを多量に含むためにこの透過水は槽に戻す。この初期工程は、濾過体の種類によっては濾過操作が始まる最初の段階だけで行えば足りるものである。次工程での本濾過の後においては特にその濾過層を特に掻き取る作業をしなければ、ケーキ層が壊れないので、回転する濾過体に対し再度初期工程を行う必要はない。
次にケーキ層が付着した濾過体の上から再度活性汚泥を含む懸濁液を透過させることにより、清澄な透過水を得ることができ、透過水は分離水として系外に排出する。濾過体表面のケーキ層上の濃縮活性汚泥は、槽に戻される。これらの一連の操作を連続的に行うことにより槽内の汚泥濃度は高くなり、槽内の汚泥濃度は、本発明を行わない場合よりも１．７〜２．５倍に濃縮される。
また、濾過体が循環する間に、ケーキ層が崩れるような場合には、濾過体が回転して循環する１サイクルにおいて、循環する濾過体が通る前半段階で初期工程を行い、後半段階で本濾過を行うようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の懸濁液濃縮装置により懸濁液として汚泥スラリを用いて濃縮した場合の説明図である。
汚泥スラリ流入管（１３）を上部に、濃縮汚泥排出管（１４）を具備した槽（２）の水面の上方付近には、ベルト式の走行型濾過体（３）が、モータなどの駆動装置（９）により回転されるように、配備されている。前記ベルト式の走行型濾過体（３）は、その移動する経路において上部で頂点を通るように山形の経路を形成しており、その頂部の前部で傾斜面が形成され、またその頂部の後部で傾斜面が形成されるような構成を有し、前部の傾斜面及び後部の傾斜面に隔壁で囲った液溜部（１５）、（１６）を形成し、各液溜部に懸濁液が供給されて濾過が行われるように構成されている。
【００１３】
すなわち、この走行型濾過体（３）の頂部の前部の液溜部（１５）には、槽（２）の中に配設されたポンプ（８）から活性汚泥スラリなどの汚泥スラリ（１）を供給する前部液供給手段（１１）が配設され、また頂部の後部の液溜部（１６）にも同様に汚泥スラリ（１）を供給する後部液供給手段（１２）が、それぞれ走行型濾過体（３）の濾過面上に配設されている。
前記の駆動装置（９）は、汚泥スラリの汚泥含有量と汚泥スラリの流量（透過量）に合わせて走行速度を調整しながら回転されるようになっている。
前部の液溜部での濾過では、濾過体（３）の表面に頂部付近では数ミリ程度の厚さのケーキ層（４）を生じるように、汚泥スラリの汚泥含有量と汚泥スラリの流量（透過量）に合わせて走行速度を調整しながら回転されるのが好適である。前部の液溜部（１５）での濾過で生じた透過液はＳＳをかなり含有するので、そのまま下の槽（２）へ落下して戻される。
【００１４】
更に、走行型濾過体（３）の頂部の後部の濾過面の下方には、走行型濾過体（３）を透過した透過水（７）を受ける水槽が設けられ、それに固液分離装置系外へ排出する透過水排出管（１０）が配設されている。
濾過面上へ供給された汚泥スラリ（１）は、減圧、真空などの適宜吸引手段又は圧搾空気などの適宜加圧手段を利用したり、あるいは自然の重力濾過手段により、供給手段（１１）及び（１２）から走行型濾過体（３）の濾過面を通って透過液となる。
【００１５】
運転開始直後は、できるだけ早急に所望の厚さ数ミリ程度の薄膜状ケーキ層（４）を走行型濾過体（３）の濾過面上に形成するために、汚泥スラリ（１）中の汚泥などの濃度や透過水（５）の透過速度を考慮に入れて、走行型濾過体（３）が走行するように回転速度を制御する。そして、頂部の走行後部の走行型濾過体（３）の濾過面上の薄膜状ケーキ層（４）の厚さが所望の数ミリ程度に到達した時点で、後部の上の汚泥スラリ（１）の供給手段（１２）へ汚泥スラリ（１）の供給を開始して頂部の走行後部の走行型濾過体（３）から濾過操作を本格的に開始し、透過水（７）を透過水排出管（１０）から系外へ排出する。
【００１６】
なお、図１においては、走行型濾過体（３）がモータなどの駆動装置（９）により回転されて、走行型濾過体（３）が頂部の前部の下に到達すると、濾過体（３）を透過した透過水（５）により走行型濾過体（３）の濾過面上に過剰に形成された薄膜状ケーキ（４）が洗い落とされてから頂部の走行前部で、供給手段（１１）より汚泥スラリ（１）を供給されて、その一部で薄膜状ケーキ層（４）の所望の厚さを復元することになる。したがって、いったん所望の厚さ数ミリ程度の薄膜状ケーキ層（４）が走行する濾過体（３）の頂部付近で形成されるようになった以後は、上記の定常状態を維持するように懸濁液（１）の状態を考慮しながら、走行する濾過体（３）を常時一定の速度で回転するように運転を自動的に継続すればよい。
【００１７】
一方、供給手段（１２）により液溜部（１６）中へ徐々に蓄積されて汚泥などの懸濁物質を濃厚に含有した濃厚汚泥（６）は、適宜槽（２）中へ排出し、汚泥などの懸濁物質が所定の高濃度になった時点で、引き抜き濃縮汚泥として汚泥排出管（１４）から槽（２）外へ排出する。
また、図２に示すように槽（２）を２槽に分けて水位差を作ることにより、濾過のドライビングフォースを水位差による自然流下のみで行うことも可能である。
その場合、２槽として前段槽（２０）と後段槽（２１）とにし、後段槽（２１）の水面上方に走行型濾過体（３）を配備し、前段槽内の懸濁液を供給管（２２）により走行型濾過体（３）に自然流下で供給し、前記濾過体から排出される透過水（１０）と濃縮された懸濁液とに分離し、前記濃縮された懸濁液を後段槽（２１）に自然流下させ、透過水（１０）を系外に排出するようにすることができる。
【００１８】
【実施例】
上記に詳細に説明した図１の装置について、上記に説明した運転手順に従って濾過実験を行った。
実施例１
運転は、Ａ小規模下水処理場の曝気槽の活性汚泥の一部を用いた実験プラントとして行った。濾過体は通気度８０００ｍｌ／ｃｍ²・ｍｉｎのポリエステル製濾布を用いた。実験は２ヶ月間行った。結果を第１表に示す。
なお、第１表中の％は重量％を意味する。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、初期段階で回転走行する走行型濾過体の表面に懸濁液を供給して濾過することにより、濾過体表面に所望の厚さの懸濁物質の薄膜状ケーキ層を濾過体上に形成してから、懸濁液の濾過を行う段階を行わせるので、系外へ排出する透過水のＳＳリークを最初から大幅に低減でき、従来の濾布回転式固液分離装置に比べて透過水（ＳＳ）濃度を３割以下にすることができる。
更に、固液分離用の濾過体として、比較的目の粗い濾過体を使用することができるので、濾過水量を大きくすることができ、処理能力が大きく、かつ安価な濾過体を使用できるので、低コスト化も計れる。
【００２１】
初期段階では走行型濾過体の走行は初期に低速で行い、ケーキ層の形成後は高速の定常状態で行うことにより能率的に濾過を行うことができる。
その上、新鮮な洗浄水による付着した固形物質やごみ類の洗い落としを必要とせず、走行する濾過体の頂部の走行前部からの透過水により過剰に付着したケーキ層の洗い落としを行うので、省資源化に役立つと共に装置の簡略化も可能である。
また、槽を前段槽と後段槽の２槽に分けて水位差を作り、後段槽の水面上方に走行型濾過体を配備し、前段槽内の懸濁液を走行型濾過体に自然流下で供給し、前記濾過体から排出される透過水と濃縮された懸濁液とに分離し、前記濃縮された懸濁液を後段に自然流下させ、透過水を系外に排出するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の懸濁液濃縮装置の概略的説明図である。
【図２】槽を前段槽と後段槽の２槽に分けた本発明の懸濁液濃縮装置の概略的説明図である。
【図３】従来の濾布回転式固液分離装置の概略的説明図である。
【符号の説明】
１汚泥スラリ
２槽
３走行型濾過体
４薄膜状ケーキ層
５透過水
６濃縮汚泥
７透過水
８ポンプ
９駆動装置（モータ）
１０透過水排出管
１１前部液供給手段
１２後部液供給手段
１３汚泥スラリ流入管
１４濃縮汚泥排出管
１５液溜部
１６液溜部
２０前段槽
２１後段槽
２２供給管
３０固液分離装置
３１外側室
３２内側室
３３濾布
３４金網
３５駆動ロ−ラ
３６、３７、３８従動ロ−ラ
３９下水流入管
４０濾過水排出管
４１洗浄装置
４２汚泥排出管

Claims

廃水または汚泥等の懸濁液を濃縮する方法において、懸濁液で満たされた槽の水面上方に、循環して走行する濾過体を配備し、懸濁液を走行する前記濾過体の表面に供給して濾過することにより濾過体表面に懸濁物質を薄膜状に付着させると共にその透過水を循環して戻る該濾過体の洗浄液として使用し、該洗浄排液を前記槽に戻し、その懸濁物質の薄膜を形成させた濾過体で懸濁液を濾過し、その濾過体上に濃縮された懸濁液を前記槽に戻すと共に、その透過水を濃縮分離水として系外に排水することを特徴とする懸濁液濃縮方法。
懸濁液流入管と濃縮物排出管を備え、懸濁液を収容する槽の水面上方付近に、駆動手段によって速度可変に回転駆動される走行する濾過体を前記水面上を頂部を形成する形状に一周するように掛け渡して設け、前記走行する濾過体の頂部前部と後部の両方の濾過面上に懸濁液を供給する手段をそれぞれ配置し、前記走行する濾過体の頂部前部の濾過面の下方には、透過水の全量を戻る前記濾過体の上に洗浄液として供給し、洗浄排液を前記槽へ戻す部材を設け、また前記走行する濾過体の頂部後部の濾過面の下方には、前記走行する濾過体を透過した透過水を槽外へ排出する透過水排出管と濃縮された懸濁液を槽に戻す手段を配設したことを特徴とする懸濁液濃縮装置。