JP4444953B2 - 多重円板型スラッジ処理装置 - Google Patents

Description

本発明のスラッジ濃縮工程および装置に係り、より詳しくは、スラッジの処理時、脱水機の前段で、凝集混和槽内に、スラッジから脱離液を自動に排出するための自動排出装置を配設することで、沈殿スラッジの濃度が変わる場合にも、スラッジを、脱水するのに適した一定濃度に維持しながら脱水機内に投入することにより、スラッジの処理効率と脱水効率を向上させ、凝集剤の投与量を節減することができ、人力節減が可能なスラッジ濃縮工程および装置に関するものである。

最近、廃水の量が急激に増加するにしたがい、廃水による環境汚染が深刻な問題になってきたことにより、産業廃水を効果的に処理するための多様な努力が注がれている。
一般に、物理／化学的廃水処理技術は、重金属に汚染された高濃度の産業廃水処理に使用され、各種薬品または高分子凝集剤などで水から分離し、この際に生成された重金属含有スラッジを各種の脱水装置で脱水した後、スラッジのケーキは乾燥させて埋め立てるか焼却され、一方、スラッジから分離された脱離液は生物学的処理技術と物理／化学的処理技術を用いて処理される。

一方、生物学的処理方法の代表的な施設である下水処理場の場合、下水処理場に流入される下水のＢＯＤ濃度が生活水準の向上につれて高くなり、スラッジ中に占めている微生物の濃度が高くなって、スラッジの沈殿性が低下する問題が発生している。また、雨水と汚水が同時に流入される既存の管を、雨水と汚水が分離されて流入される管渠で交替工事を行っているため、スラッジ中に占めている無機性固形物の濃度が減少して沈殿性が低下する問題が発生している。その結果、既存の設置され、稼動されている下水処理場において、スラッジの濃度低下により、脱水機の性能低下および消化槽（スラッジ減量化装置）の性能低下が発生している。

図１２には、従来技術によるスラッジ処理システムの構成が概略的に示されている。
図１２に示すように、沈殿池１１で固体と液体の比重差により分離された上澄液は越流されて放流され、沈殿した固形物は、第１ポンプ２１のポンピング作用により、第１移送管３１を介してスラッジ貯留槽１２に移送される。この際、スラッジ貯留槽１２に移送された沈殿固形物は、水温、スラッジ濃度、季節、引抜回数などによって、濃度の変化が激しい。

スラッジ貯留槽１２に貯留されたスラッジは、第２ポンプ２２のポンピング作用により、第２移送管３２を介して凝集混和槽１３に移送される。これとは別に、スラッジから水を分離させるために投与される凝集剤が、凝集剤溶解槽１４で第１撹拌装置４１により溶解された後、第３ポンプ２３のポンピング作用により、第３移送管３３を介して凝集混和
槽１３に移送される。凝集混和槽１３に移送されたスラッジと凝集剤は第２撹拌装置４２により撹拌混合され、その結果としてフロックが形成される。こうして形成されたフロックは第４移送管３４を介して脱水機１５に移送されて脱水される。この際、脱水機１５の安定的な運転および自動化のため、脱水機１５に流入されるフロック化したスラッジに、凝集混和槽１３で、できるだけ一定の濃度および水分を持たせ、固形物がよく分離された状態にすることが必要である。

しかし、凝集混和槽１３に移送されたスラッジに適した凝集剤の投与量は、スラッジの濃度、温度、季節による沈殿したスラッジの粒径変化、微生物沈殿の場合は微生物の活性状態、貯留槽での貯留時間、および貯留状態など、いろいろの変数のため、適切な調節が難しいのが実情である。また、沈殿されたスラッジを沈殿池１１から引き出す引抜回数、季節による沈殿池１１の状態変化など、いろいろの理由により、スラッジ貯留槽１２に移送されるスラッジの濃度が変わり、これにより、凝集混和槽１３でフロック化されて脱水機１５に投入されるスラッジの濃度変幅が激しくて、脱水機１５の性能低下および適切な管理の困難をもたらした。

図１３には、従来技術による他のスラッジ処理システムの構成が概略的に示されている。
図１３に示すように、沈殿池５１で沈殿したスラッジは、第１ポンプ６１のポンピング作用により、第１移送管７１を介して遠心濃縮機５２に移送される。遠心濃縮機５２ではスラッジを一定の濃度に濃縮させ、このように濃縮されたスラッジは、第２ポンプ６２のポンピング作用により、第２移送管７２を介してスラッジ貯留槽５３に移送される。

スラッジ貯留槽５３から排出されたスラッジは、第３ポンプ４３のポンピング作用により、第３移送管７３を介して、凝集混和槽５５に移送される。この際、第３移送管７３の中間には、スラッジの濃度を計測するための濃度計５７が取り付けられる。

これとは別に、凝集剤溶解槽５４で第１撹拌装置８１により溶解された凝集剤の一部は、第４ポンプ６４のポンピング作用により、第４移送管７４を介して凝集混和槽５５に移送される。この際、移送される薬品は、濃度計５７でスラッジの濃度を計測して、スラッジ濃度に応じてフィードバック制御方式で薬品移送量を制御する。凝集混和槽５５に移送されたスラッジと凝集剤は第２撹拌装置８２により撹拌混合されてフロックを形成し、このように形成されたフロックは第６移送管７６を介して脱水機５６に移送されて脱水される。ところで、沈殿池５１から第１移送管７１を介して移送されたスラッジを遠心濃縮機５３で濃縮するとき、沈殿池５１で沈殿されたスラッジの濃度と沈殿特性によって遠心力を用いて濃縮を行うため、濃縮される濃度の変幅が大きく、さらに所望の濃縮濃度に設定して濃縮することができない。また、凝集混和槽５５に投入される薬品が濃度計５７で計測したスラッジの濃度にのみ相関関係を有し、前述したようないろいろの媒介変数によって可変的である。したがって、濃度計５７が取り付けられているが、実効性がなくて現実的に適用し難い問題点がある。

以上に言及したような種々の理由で凝集混和槽への適正薬品の自動投入が難しく、凝集混和槽から脱水機に投入される固形物の濃度変動により、脱水機の適切な運転管理が難しいため、スラッジ処理系統が運営者の感覚に依存して運営されている実情である。その結果、薬品の使い過ぎ、脱水機の不適切な管理、固形物管理の不適切などのいろいろな問題が発生している。

本発明の前記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、本発明の第１目的は、スラッジの濃縮工程時、脱水機の前段で沈殿スラッジの濃度が変わる場合にも、スラッジを、脱水するのに適した一定濃度に維持しながら脱水機内に投入することにより、スラッジの処理効率と脱水効率を向上させ、凝集剤の投与量を節減することができる、スラッジ濃縮工程および装置を提供することにある。

また、本発明の第２目的は、スラッジの濃縮工程時、脱水機の前段で、凝集混和槽内に、スラッジから排除された水の自動排出装置を配設することで、沈殿スラッジの濃度が変わる場合にも、スラッジを、脱水するのに適した一定濃度に維持しながら脱水機内に投入することにより、スラッジの処理効率と脱水効率を向上させ、凝集剤の投与量を節減することができるスラッジ濃縮工程および装置を提供することにある。

前記のような第１目的を達成するため、本発明は、沈殿池、スラッジ貯留槽、凝集剤溶解槽、凝集混和槽、脱水機の順に配列し、前記沈殿池で沈殿された固形物は前記スラッジ貯留槽に移送させられ、前記スラッジ貯留槽に貯留されたスラッジは前記凝集混和槽内に流入され、前記凝集剤溶解槽から前記凝集混和槽内に凝集剤を投与し、前記凝集混和槽内に移送されたスラッジと凝集剤を前記凝集混和槽内で撹拌、混合させてフロックおよび脱離液を形成し、このように形成されたフロックを脱水機に移送させて脱水するスラッジ濃縮工程において、前記凝集混和槽内でフロックおよび脱離液を、所望水準の排出量を調節するとともに濃度を維持させながら、前記凝集混和槽から延長されたドレインを介して、前記凝集混和槽から前記沈殿池に搬送させながら繰り返して運転することを特徴とするスラッジ濃縮工程を提供する。

前記ドレインの中間に取り付けられた第２濃度計と第２流量計により測定される脱離液の濃度と流量に基づき、前記ドレインの中間に取り付けられたバルブの開閉動作を制御して、前記凝集混和槽から前記ドレインを介して排出される脱離液を調節するとともに、前記凝集剤溶解槽から前記凝集混和槽に投入される凝集剤の含量を調節して、最終には前記脱水機に供給されるスラッジの濃度を調節する。

前記ドレインを介して排出されて廃水処理場流入部に搬送される水の量を一定に維持する状態で、前記スラッジ貯留槽と前記凝集混和槽との間のスラッジ移送管に取り付けられたポンプのポンピング動作を制御して、前記スラッジ貯留槽から前記凝集混和槽に投入されるスラッジの量を調節する。

前記のような第１目的を達成するため、本発明は、沈殿池、スラッジ貯留槽、凝集剤溶解槽、凝集混和槽、および脱水機を含み、前記沈殿池と前記スラッジ貯留槽との間には第１移送管が延長され、前記スラッジ貯留槽と前記スラッジ貯留槽との間には第２移送管が延長され、前記第２移送管の中間には第２ポンプと第１濃度計が配設され、前記凝集剤溶解槽と前記凝集混和槽との間には第４移送管が延長され、前記凝集混和槽と前記脱水機との間には第５移送管が延長され、前記第２移送管の中間には第１濃度計が配設されたスラッジ処理システムにおいて、
前記凝集混和槽内には、前記スラッジ貯留槽と前記凝集剤溶解槽から前記凝集混和槽に移送されたスラッジと凝集剤を撹拌、混合してフロックを形成し、このように形成されたフロックを前記脱水機側に排出させ、凝集されたフロックから水を排除させて外部に排出するためのスラッジ処理システムが設けられることを特徴とする、スラッジ処理システムを提供する。

以上説明したように、本発明によれば、スラッジ処理工程時、脱水機の前段で、凝集混和槽内に、スラッジ処理システムを配設することで、凝集混和槽でスラッジを凝集剤で凝集撹拌させて形成されたフロックと脱離液のなかで、脱離液を凝集混和槽から直接排除さ
せ、排除された脱離液の量を調節して、脱水機に投入されるフロックの濃度を均一に維持させることにより、脱水機の安定的運転を図る。

発明を実施するための最良の様態

以下、添付素面に基づいて本発明の好ましい実施形態によるスラッジ処理システムについて詳細に説明する。 図１には、本発明の好ましい実施形態によるスラッジ処理システムの構成が概略的に示されている。

図１に示すように、本発明の好ましい実施形態によるスラッジ処理システム１００の沈殿池１１１で固体と液体の比重差により分離された上澄液は越流されて放流され、沈殿された固形物は、第１ポンプ１２１のポンピング作用により、第１移送管１３１を介してスラッジ貯留槽１１２に移送される。スラッジ貯留槽１１２に貯留されたスラッジは、第２ポンプ１２２のポンピング作用により、第２移送管１３２を介して、凝集混和槽１１３に移送される。この際、第２移送管１３２の中間には第１濃度計１５７と第１流量計１５８が取り付けられる。スラッジを最終に脱水機１１５に投入する前、脱水機会社で提示する適当な濃度および流量を維持させるために、濃度計１５７と流量計１５８は、凝集混和槽１１３内に投入されるスラッジの濃度および流量をそれぞれ計測する。

これとは別に、スラッジから水を分離させるために投与される凝集剤が凝集剤溶解槽１１４で第１撹拌装置１４１により溶解された後、第３ポンプ１２３のポンピング作用により、第３移送管１３４を介して凝集混和槽１１３に移送される。この際、移送される薬品の量は、第２濃度計１７５で計測しフィードバックでインターロック（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）させてポンプの回転数を調節することにより、調節する。

凝集混和槽１１３に移送されたスラッジと凝集剤は、撹拌器が取り付けられたスラッジ濃縮装置により攪拌混合され、その結果として、フロックと脱離液が形成される。このように形成されたフロックは第５移送管１３５を介して脱水機１１５に移送されて脱水される。

この際、脱水機１１５の安定的な運転および自動化のため、脱水機１１５に流入されるフロック化したスラッジに、凝集混和槽１１３で、できるだけ、一定の濃度および水分を持たせ、固形物がよく分離された状態に作ることが必要である。

このため、本発明の好ましい実施形態においては、凝集混和槽１１３内に、薬品の自動供給およびスラッジの一定濃度維持が可能なスラッジ濃縮装置を配設する。
図２および図３には、図１に示すスラッジ処理システムに設けられる本発明の好ましい第１実施例によるスラッジ濃縮装置１６０の構成が示されている。

図２および図３に示すように、本発明の好ましい第１実施形態によるスラッジ濃縮装置１６０は、角部を一定の曲率半径に加工した四角柱状または円筒状の外部ケーシング１６１を備えている。外部ケーシング１６１の上側には、スラッジと凝集剤が攪拌混合されて形成されたフロックを外部に排出させるためのフロック排出管１６２ａが一定長さだけ外部に延設される。

内部にスラッジと凝集剤の混合空間である第１空間Ｓ１を限定する外部ケーシング１６１の底部には、外部、つまりスラッジ貯留槽１１２からスラッジを外部ケーシング１６１の第１空間Ｓ１内に導入するためのスラッジ流入管１６３が一定長さだけ外部に延設される。スラッジ流入管１６３は、スラッジ貯留槽１１２から延長された第２移送管１３２と連通する。また、外部ケーシング１６１の底部において、スラッジ流入管１６３の隣接位置には、凝集剤流入管１６４が一定長さだけ外部に延設される。凝集剤流入管１６４は、
凝集剤溶解槽１１４から延設された第４移送管１３４と連通する。

一方、外部ケーシング１６１の内部中央には、モータに連結された主軸１６５が縦方向に配設され、外部ケーシング１６１の上側外部には、主軸１６５を回転駆動させるための駆動モータ１６６が配設される。この際、駆動モータ１６６は外部ケーシング１６１の上部壁（図示せず）の中央位置に固定され、外部の電気供給源（図示せず）から動力を受けて作動する。

主軸１６５は外部ケーシング１６１の内部を垂直方向に横切って延長される。この際、主軸１６５の周囲には、パドルタイプの攪拌器１６８が配設される。攪拌器１６８は、外部ケーシング１６１内で主軸１６５に平行な方向、つまり外部ケーシング１６１の縦方向に延長される垂直ロッド１６８ａ、およびこれを支持するため、垂直ロッド１６８ａの上端間に延長され主軸１６５に固定された水平ロッド１６８ｂとからなる。撹拌器１６８は、水平ロッド１６８ｂの中間部が主軸１６５に一体的に固定されているので、主軸１６５が回転すると、主軸１６５と同一回転方向にともに回転する。撹拌器１６８は、主軸１６５の回転作動の際、ともに回転して第１空間Ｓ１内のスラッジと凝集材を凝集撹拌させる作用をする。

一方、撹拌器１６８の半径方向内側の主軸１６５には回転バー１６９が一体的に装着される。回転バー１６９はパドルタイプ撹拌器１６８と類似した構成を有する。詳細に説明すると、回転バー１６９は、主軸１６５に対して平行方向、つまり外部ケーシング１６１の縦方向に延長された垂直ロッド１６９ａ、およびこれを支持するため、垂直ロッド１６９ａの上部と下部からそれぞれ水平に延長されて主軸１６５に固定された水平ロッド１６９ｂからなる。回転バー１６９は、水平ロッド１６９ｂの内側端部が主軸１６５に固定されているので、主軸１６５が回転すると、主軸１６５と同一回転方向に回転する。

主軸１６５に内側端部が固定された回転バー１６９の水平ロッド１６９ｂの内側の主軸１６５の周囲には、上部板１８１、可動円板１６７ｂおよび固定円板１６７ａが積層配置され、回転バー１６９の下側の主軸１６５の周囲には、円筒体形状の下部支持構造物１８２が配設される。この際、一体的に結合された上部板１８１、可動円板１６７ｂおよび固定円板１６７ａ、下部支持構造物１８２は一定の隙間Ｇを有するスクリーン状の円筒構造物１８０を形成し、内部には排水空間である第２空間Ｓ２が限定される。

駆動モータ１６６から延長された主軸１６５は、上部板１８１の中央に穿設された上部板貫通孔１８３を介して環状の可動円板１６７ｂおよび固定円板１６７ａを通過し、下部支持構造物１８２内に延長される。この際、可動円板１６７ｂと固定円板１６７ａは垂直方向に交互に配置され、これらの間に配置された多数のスペーサ１６７ｆにより互いに離隔され、その結果として、これらの間に隙間Ｇが形成される。

固定円板１６７ａの半径方向内側には多数の締結突起１６７ｃが突設され、この締結突起１６７ｃの中央にはピン挿入孔１６７ｄが形成される。固定円板１６７ａと可動円板１６７ｂとの間には多数の環状スペーサ１６７ｆが配置され、これらにより、固定円板１６７ａと可動円板１６７ｂは互いに一定距離だけ離隔される。

固定円板１６７ａと可動円板１６７ｂは、上部板１８１のピン貫通孔（参照符号省略）、固定円板１６７ａのピン挿入孔１６７ｄ、およびスペーサ１６７ｆを貫通する多数の締結ピン１６７ｇおよび締結ナット１６７ｈにより一体的に結合される。

凝集混和槽１１３内にスラッジと凝集剤が投入された状態で、主軸１６５が回転すると、可動円板１６７ｂはスペーサ１６７ｆにより固定円板１６７ａから一定の隙間を維持し
ている円形スクリーン構造物となり、可動円板１６７ｂの外径が固定円板１６７ａの外径より大きく、回転バー１６９の回転半径が固定円板の外径と同じようにして回転バーを回転させると、固定円板１６７ａに対して可動円板１６７ｂが回転方向に揺動することになる。

一方、下部支持構造物１８２の側壁には、脱離液排水管１６２ｂが一定長さだけ外部に延長して形成される。脱離液排水管１６２ｂは下部支持構造物１８２の側壁から延長され、混合空間および外部ケーシング１６１を通過して外部に突出され、凝集混和槽１１３の下部に配設されたドレイン１３６に連通する。

以下では、前述したように構成された本発明の好ましい第１実施例によるスラッジ濃縮装置１６０を備えたスラッジ処理システムの作動過程について、添付図面を参照して説明する。

まず、沈殿池１１１で沈殿された固形物は、第１ポンプ１２１のポンピング作用により、第１移送管１３１を介してスラッジ貯留槽１１２に移送される。スラッジ貯留槽１１２に貯留されたスラッジは、第２ポンプ１２２のポンピング作用により、第２移送管１３２を介して凝集混和槽１１３に移送される。

これとは別に、水からスラッジを分離させるために投与される凝集剤が凝集剤溶解槽１１４で溶解された後、第３ポンプ１２３のポンピング作用により、第４移送管１３４を介して凝集混和槽１１３に移送される。

凝集混和槽１１３に移送されたスラッジと凝集剤はスラッジ濃縮装置１６０に撹拌混合され、その結果として、フロックおよび脱離液が形成される。この際、脱水機１１５の安定的な運転および自動化のため、本発明の好ましい第１実施形態によるスラッジ濃縮装置１６０により、スラッジの濃度を一定に維持させる。

スラッジ濃縮装置１６０内での動作を説明すると、スラッジ流入管１６３と凝集剤流入管１６４を介して凝集混和槽１１３の内部、すなわちスラッジ濃縮装置１６０の外部ケーシング１６１内に流入されたスラッジおよび凝集剤は、駆動モータ１６６により主軸１６５が回転されることにより、主軸１６５を中心に回転運動する撹拌器１６８により、第１空間Ｓ１の下層部から凝集、撹拌されながら混合空間の上層部に徐々に移動される。

主軸１６５が回転するにしたがい、第１空間Ｓ１の下層部から上層部に徐々に移動しながら固定円板１６７ａおよび可動円板１６７ｂの半径方向外面上に付くフロックは回転バー１６９の垂直ロッド１６９ａにより離脱され、主軸１６５とともに回転する回転バー１６９の垂直ロッド１６９ａが固定円板１６７ａの半径方向外面と接触することにより、固定円板１６７ａに対して可動円板１６７ｂが回転方向に揺動作用することにより、固定円板と可動円板との間の隙間Ｇを詰める微細フロックを自動にクリーニングする。これにより、隙間Ｇの詰まり現象が発生しなく、円滑な脱離液の排除が可能になる。凝集混和槽の脱離液は隙間Ｇを介して第２空間Ｓ２内に流入されてから落下し、下部支持構造物１８２の排水口１６２ｂを介して外部ケーシング１６１の外部に排出された後、ドレイン１３６を介して廃水流入水として自然流下する。

この際、凝集状態のフロックは、凝集混和槽１１３から流入されたスラッジの性状と薬品の滴定性があれば、大部分の固形物が１ｍｍ以上の大きさのフロックに形成され、この際、脱離液の濃度はほぼ一定のＳＳ濃度を有する。

図４および図５には、凝集混和槽１１３内に取り付けられる本発明の好ましい第２実施
形態によるスラッジ濃縮装置２６０の構成が示されている。
本発明の好ましい第２実施形態によるスラッジ濃縮装置２６０は、円筒構造物２８０の一部構成を除き、図２および図３に基づいて説明した本発明の好ましい第１実施形態によるスラッジ濃縮装置１６０の構成と同一である。したがって、同一の構成および参照符号についての説明は省略する。

図４および図５に示すように、本発明の好ましい第２実施形態によるスラッジ濃縮装置２６０の円筒構造物２８０において、固定円板２６７ａの半径方向内側には多数の締結突起２６７ｃが突設され、締結突起２６７ｃの中央にはピン挿入孔２６７ｅが形成される。可動円板２６７ｂの半径方向外面の一側には環状の突出部２６７ｅが形成される。固定円板２６７ａと可動円板２６７ｂとの間には多数の環状スペーサ２６７ｆが配設され、これにより、固定円板２６７ａと可動円板２６７ｂは互いに一定距離だけ離隔される。

固定円板２６７ａと可動円板２６７ｂは、上部板２８１のピン貫通孔（参照符号省略）、固定円板２６７ａのピン挿入孔２６７ｄ、およびスペーサ２６７ｆを貫通する多数の締結ピン２６７ｇおよび締結ナット２６７ｈにより一体的に結合される。この際、本発明の好ましい第２実施形態による回転バー２６９の垂直ロッド２６９ａが可動円板２６７ｂの環状突出部２６７ｅに挿入されるように配置される。これにより、可動円板２６７ｂは、主軸２６５の回転時、主軸２６５とともに回転する回転バー２６９の垂直ロッド２６９ａに従属して運動する。この際、固定円板２６７ａと可動円板２６７ｂの内径および外径は同一長に製作される。

凝集混和槽１１３内にスラッジと凝集剤が投入された状態で主軸２６５が回転すると、可動円板２６７ｂはスペーサ２６７ｆにより固定円板２６７ａから一定の間隔を維持し、回転バーが、主軸２６５の回転方向に、可動円板２６７ｂを固定円板２６７ａに対して回転させることにより、微細フロックが隙間Ｇを詰めることを防止するように、自動クリーニングを行う。

前述したように構成された本発明の好ましい第２実施形態によるスラッジ濃縮装置２６０を備えたスラッジ濃縮装置の作動過程は、前述したような本発明の好ましい第１実施形態とほぼ同一である。

したがって、変形された可動円板２６７ｂに重点を置いてスラッジ濃縮装置２６０内での動作を説明すると、駆動モータ２６６により主軸２６５が回転駆動するにしたがい、主軸２６５を中心に回転運動するパドル２６８により、スラッジと凝集剤は第１空間Ｓ１の下部層から凝集撹拌されながらフロックと脱離液状態で第１空間Ｓ１の上層部に徐々に移動する。

可動円板２６７ｂは、可動円板２６７ｂの突出部２６７ｅを通過するように配設された回転バー２６９の垂直ロッド２６９ａに従属して、垂直ロッド２６９ａとともに主軸２６５を中心に回転する。これにより、固定円板２６７ａと可動円板２６７ｂの半径方向外面上に付くフロックは、主軸２６５とともに回転する回転バー２６９の垂直ロッド２６９ａが固定円板２６７ａの半径方向外面と接触したままで回転することにより、円筒構造物２８０の隙間Ｇを介して第２空間Ｓ２内に流入されることが防止される。

また、回転バーに連結されて回転する可動円板２６７ｂが固定円板２６７ａに対して円周方向に移動することにより、微細フロックが隙間Ｇを詰めることを防止するように自動クリーニングを行う。

第１空間Ｓ１でスラッジが凝集された状態であるフロックはフロック排出管２６２ａを
介して排出され、脱離液は隙間Ｇを介して第２空間Ｓ２内に流入されてから落下し、下部支持構造物２８２の脱離液排出管２６２ｂを介して外部ケーシング２６１の外部に排出された後、ドレイン１３６を介して廃水流入水として自然流下する。

図６および図７には、凝集混和槽１１３内に取り付けられる本発明の好ましい第３実施形態によるスラッジ濃縮装置３６０の構成が示されている。
本発明の好ましい第３実施形態によるスラッジ濃縮装置３６０を説明するに当たって、図２および図３に基づいて説明した本発明の好ましい第１実施形態によるスラッジ濃縮装置１６０の構成と同一の構成および参照符号についての説明は省略する。

図６および図７に示すように、本発明の好ましい第３実施形態によるスラッジ濃縮装置３６０の外部ケーシング３６１は第１空間Ｓ１を限定し、外部ケーシング３６１の上側には、スラッジと凝集剤が撹拌混合されてなったフロックを外部に排出させるためのフロック排出管３６２ａが一定長さだけ外部に延設されている。

スラッジ濃縮装置３６０の外部ケーシング３６１の内部中央には主軸３６５が縦方向に配設され、主軸３６５の半径方向外面上には螺旋状のブレード３６５ａが一体に装着される。

ブレード３６５ａを有する主軸３６５の周囲には、上部が開放された上部支持構造物３８１、多数の可動円板３６７ｂおよび固定円板３６７ａ、円筒体状の下部支持構造物３８２が配設される。この際、一体に結合された上部支持構造物３８１、多数の可動円板３６７ｂおよび固定円板３６７ａが積層されて一定の間隔を有する円筒構造物と、下部支持構造物３８２は円筒構造物３８０を形成し、円筒構造物３８０の内部には第２空間Ｓ２が限定される。

固定円板３６７ａの半径方向外面の一側には環状の突出部３６７ｅが形成される。固定円板３６７ａは、環状の突出部３６７ｅに挿入される締結ロッド３７０により一体に結合される。この際、固定円板３６７ａと可動円板３６７ｂとの間には環状のスペーサ３６７ｆが配設され、これにより、固定円板３６７ａと可動円板３６７ｂは互いに一定距離だけ離隔して一定間隔の隙間Ｇが形成される。この際、可動円板３６７ｂは固定円板３６７ａの間に自由な状態で配設される。

また、可動円板３６７ｂの内径が固定円板３６７ａの内径より小さく製作されると、凝集混和槽１１３内にスラッジと凝集剤が投入された状態で主軸３６５が回転する場合、ブレード形状を有する軸３６５の回転および撹拌作用により、第２空間Ｓ２でフロックおよび脱離液の状態で上部に移動する。この際、可動円板３６７ａの直径をブレードの直径より小さくして回転駆動させると、可動円板３６７ａが固定円板３６７ｂに対して回転して、隙間Ｇに異物が詰まらないように自動クリーニングを行うことにより、脱離液が隙間Ｇを介してよく排出されるようにする。

上部支持構造物３８１の側壁には、脱離液排出管３６２ｂが一定長さだけ外部に延長される。脱離液排出管３６２ｂは上部支持構造物３８１の側壁から延長され第１空間Ｓ１を横切った後、外部ケーシング３６１を通過して外部に突出し、凝集混和槽１１３の下部に配置されたドレイン１３６に連通する。

一方、下部支持構造物３８２の底部には、外部、つまりスラッジ貯留槽１１２からスラッジを円筒構造物３８０の第２空間Ｓ２内に導入するためのスラッジ流入管３６３が一定長さだけ外部に延設される。スラッジ流入管３６３は外部ケーシング３６１の底部を通過してから外部に延長され、続いて、凝集剤溶解槽１１４から延長された第４移送管１３４
に連通する。

このように構成された本発明の好ましい第３実施形態による濃縮脱離液自動排出装置３６０を備えたスラッジ濃縮装置の作動過程について説明する。
一定の隙間Ｇを有する円筒構造物３８０に重点を置いてスラッジ濃縮装置３６０内での動作を説明すると、スラッジ流入管３６３と凝集剤流入管３６４を介して円筒構造物３８０の内部、つまり第２空間Ｓ２内に流入されたスラッジおよび凝集剤は、駆動モータ３６６により主軸３６５が回転駆動されるにしたがい、主軸３６５のブレード３６５ａにより、第２空間Ｓ２の下層部から凝集撹拌されながら第２空間Ｓ２の上層部に徐々に移動する。

この際、第２空間でスラッジと凝集剤が作用して形成されたフロックおよび脱離液は、主軸３６５の螺旋状ブレード３６５ａの回転および撹拌作用により、第２空間Ｓ２の下層部から上層部に移動した後、水は外部隙間Ｇを介して第１空間Ｓ１に排出され、フロックは上部支持構造物３８１の脱離液排出管３６２ｂを介して外部に排出される。

図８および図９には、凝集混和槽１１３内に取り付けられる本発明の好ましい第４実施例によるスラッジ濃縮装置４６０の構成が示されている。
図８および図９に示すように、本発明の好ましい第４実施形態によるスラッジ濃縮装置４６０は、円筒構造物４８０の一部構成を除き、図６および図７に基づいて説明した本発明の好ましい第３実施例によるスラッジ濃縮装置３６０の構成と同一である。したがって、同一の構成および参照符号についての説明は省略する。

本発明の好ましい第４実施例によるスラッジ濃縮装置４６０の外部ケーシング４６１の内部中央には主軸４６５が配設され、主軸４６５の半径方向外面上には螺旋状のブレード４６５ａが一体に装着される。

ブレード４６５ａを有する主軸４６５の周囲には、上部の開放された上部支持構造物４８１、多数の可動円板４６７ｂおよび固定円板４６７ａ、円筒体状の下部支持構造物４８２が配設される。この際、一体に結合された上部支持構造物４８１、可動円板４６７ｂおよび固定円板４６７ｂ、下部支持構造物４８２は一定の隙間Ｇを有する円筒構造物４８０を形成し、内部には排水空間Ｓ２が限定される。

一方、円筒構造物４８０の半径方向内側の主軸４６５にはスラッジ回転バー４６９が一体に装着される。回転バー４６９は、本発明の好ましい第１実施形態による回転バー１６９と同一構成を有する。詳細に説明すると、主軸４６５に平行な方向、つまり垂直方向に延長された垂直ロッド４６９ａ、およびこれを支持するため、垂直ロッド４６９ａの上部と下部からそれぞれ水平に延長されて主軸４６５に固定された水平ロッド４６９ｂからなる。回転バー４６９は、水平ロッド４６９ｂの内側端部が主軸４６５に固定されているので、主軸４６５が回転すると、主軸４６５と同一回転方向にともに回転する。

固定円板４６７ａの外面一側には環状の突出部４６７ｅが形成される。固定円板４６７ａは、環状の突出部４６７ｅに挿入される締結ロッド４７０により、一体に結合され、固定円板４６７ａと可動円板４６７ｂとの間には多数の環状スペーサ４６７ｆが配設され、これにより、固定円板４６７ａと可動円板４６７ｂは互いに一定の距離だけ離隔されるので、その間に一定間隔の隙間Ｇが形成される。この際、可動円板４６７ｂは固定円板４６７ａの間に自由な状態で配置される。上部支持構造物４８１、可動円板４６７ｂおよび固定円板４６７ａ、下部支持構造物４８２が一体に結合された状態で、回転バー４６９の垂直ロッド４６９ａはこれらの内面に位置することになる。

凝集混和槽１１３内にスラッジと凝集剤が投入された状態で、主軸４６５が回転すると、可動円板４６７ｂは、スペーサ４６７ｆにより、固定円板４６７ａから一定間隔を維持しており、主軸４６５の回転時、回転バーの垂直ロッド４６９ａにより、可動円板４６７ｂが固定円板４６７ａに対して回転、揺動することになる。

このように構成された本発明の好ましい第４実施形態によるスラッジ濃縮装置４６０を備えたスラッジ処理システムの作動過程について説明する。
一定の隙間Ｇを有する円筒構造物４８０に重点を置いてスラッジ濃縮装置４６０内での動作を説明すると、スラッジ流入管４６３と凝集剤流入管４６４を介して円筒構造物４８０の内部、つまり第２空間Ｓ２内に流入されたスラッジおよび凝集剤は、駆動モータ４６６により主軸４６５が回転、撹拌することにより、フロックと脱離液に区分され、ブレード４６５ａにより第２空間Ｓ２の下層部から凝集、撹拌され、フロックは第２空間Ｓ２の上層部に徐々に移動して上部支持構造物４８１の脱離液排出管４６２ｂを介して外部に排出され、脱離液は外部隙間Ｇを介して第１空間Ｓ１に流入される。

固定円板４６７ａの突出部４６７ｅを通過して配置された締結ロッド４７０により一体に結合された固定円板４６７ａの間に可動円板４６７ｂが一定の間隔を置いて支持されるので、脱離液は固定円板４６７ａと可動円板４６７ｂとの間に形成された隙間Ｇを介して外部に排出される。

この際、主軸４６５とともに回転する回転バー４６９の垂直ロッド４６９ａが固定円板４６７ａおよび可動円板４６７ｂの半径方向内面と接触し、締結ロッド４７０の半径方向外面が可動円板４６７ｂの半径方向外面と接触したままでフロックを掻き落とすので、可動円板４６７ｂと固定円板４６７ａとの間に形成された隙間Ｇがスラッジおよび凝集剤の混合物により詰まることを効率よく防止する。また、脱離液は円筒構造物４８０の隙間Ｇを介して第１空間Ｓ１の内部に円滑に流入される。第１空間Ｓ１内に流入された凝集状態のスラッジは外部ケーシング４６１の下部に配設されたフロック排出管４６２ａを介して排出される。

図１０および図１１には、凝集混和槽１１３内に取り付けられる本発明の第５実施例によるスラッジ濃縮装置５６０の構成が示されている。
図１０および図１１に示すように、本発明の好ましい第５実施形態によるスラッジ濃縮装置５６０は、スクリーン状の構造物５８０の一部構成を除き、図８および図９に基づいて説明した本発明の好ましい第４実施例によるスラッジ濃縮装置４６０の構成と同一である。したがって、同一の構成および参照符号についての説明は省略する。

本発明の好ましい第５実施例によるスラッジ濃縮装置５６０の外部ケーシング５６１の内部中央には主軸５６５が配設され、主軸５６５の半径方向外面上には螺旋状のブレード５６５ａが一体に装着される。

ブレード５６５ａを有する主軸５６５の周囲には、上下部の開放された上部支持構造物５８１、多数の可動円板５６７ｂおよび固定円板５６７ａ、円筒体状の下部支持構造物５８２が配設される。この際、一体に結合された上部支持構造物５８１、可動円板５６７ｂおよび固定円板５６７ｂ、下部支持構造物５８２は円筒構造物５８０を形成し、内部には排水空間Ｓ２が限定される。

一方、円筒構造物５８０の半径方向内側の主軸５６５には回転バー５６９が一体に装着される。回転バー５６９は、本発明の好ましい第２実施形態による回転バー５６９と同一構成を有する。詳細に説明すると、主軸５６５に平行な方向、つまり垂直方向に延長された垂直ロッド５６９ａ、およびこれを支持するため、垂直ロッド５６９ａの上部と下部か
らそれぞれ水平に延長されて主軸５６５に固定された水平ロッド５６９ｂからなる。回転バー５６９は、水平ロッド５６９ｂの内側端部が主軸５６５に固定されているので、主軸５６５が回転すると、主軸５６５と同一回転方向にともに回転する。

固定円板５６７ａの外面一側には環状の突出部５６７ｅが形成される。固定円板５６７ａは、環状の突出部５６７ｅに挿入される締結ロッド５７０により、一体に結合され、固定円板５６７ａと可動円板５６７ｂとの間には多数の環状スペーサ５６７ｆが配設され、これにより、固定円板５６７ａと可動円板４６７ｂは互いに一定の距離だけ離隔されるので、その間に一定間隔の隙間Ｇが形成される。

可動円板５６７ａの外面一側には環状の突出部５６７ｆが形成される。突出部５６７ｆの貫通孔には、回転バー５６９の垂直ロッド５６９ａが挿入される。可動円板５６７ｂは環状の突出部５６７ｆに挿入される垂直ロッド５６９ａにより一体に結合され、固定円板５６７ａの間に回転の自由な状態で配置される。上部支持構造物５８１、可動円板５６７ｂおよび固定円板５６７ａ、下部支持構造物５８２が一体に結合された状態で、回転バー５６９の垂直ロッド５６９ａはこれらの内面に位置することになる。

この際、可動円板５６７ｂと固定円板５６７ａの内径および外径は同一大きさに製作する。
凝集混和槽１１３内にスラッジと凝集剤が投入された状態で、スクリュー軸５６５が回転すると、可動円板５６７ｂは、スペーサ５６７ｆにより、固定円板５６７ａから一定間隔を維持しているため、スクリュー軸５６５の回転方向に移動して、固定円板５６７ａに対して回転する方式で揺動することになる。

このように構成された本発明の好ましい第５実施形態によるスラッジ濃縮装置５６０を備えたスラッジ処理システムの作動過程について説明する。
一定の隙間Ｇを有する円筒構造物５８０に重点を置いてスラッジ濃縮装置５６０内での動作を説明すると、スラッジ流入管５６３と凝集剤流入管５６４を介して円筒構造物５８０の内部、つまり第２空間Ｓ２内に流入されたスラッジおよび凝集剤は、駆動モータ５６６により主軸５６５が回転されることにより、主軸５６５のブレード５６５ａにより第２空間Ｓ２の下層部から凝集、撹拌され、第２空間Ｓ２の上層部に徐々に移動する。

この際、主軸のブレード５６５ａによる凝集、撹拌により、第２空間Ｓ２でフロックと脱離液に区分され、フロックは主軸５６５のブレード５６５ａにより第２空間Ｓ２の下層部から上層部に移動した後、上部支持構造物５８１の脱離液排出管５６２ｂを介して外部に排出され、脱離液はスラッジ濃縮装置５６０の外部隙間Ｇを介して第１空間Ｓ１に流入される。

固定円板５６７ａの突出部５６７ｅを通過して配置された締結ロッド５７０により一体に結合された固定円板５６７ａの間に可動円板５６７ｂが一定の間隔を置いて支持されるので、脱離液は固定円板５６７ａと可動円板５６７ｂとの間に形成された隙間Ｇを介して外部に排出される。

この際、固定円板５６７ａの突出部５６７ｅに挿入された締結ロッド５７０の半径方向外面が、スラッジ排除ロッド５６９の垂直ロッド５６９ａにより円滑に回転する可動円板５６７ｂの半径方向外面と接触したままで表面からフロックを除去し、可動円板５６７ｂが固定円板５６７ａに対して回転方向に揺動することにより隙間Ｇのフロックを自動に除去するので、フロックで隙間Ｇが詰まることが効率よく防止される。したがって、スラッジと凝集剤の混合物は円筒構造物５８０の隙間Ｇを介して第１空間Ｓ１の内部に円滑に流入される。第１空間Ｓ１内に流入された凝集状態のスラッジは外部ケーシング５６１の下
部に配設されたフロック排出管５６２ａを介して排出される。

凝集混和槽１１３に投入されるスラッジの濃度を第１濃度計１５７で測定した結果、１０，０００ｍｇ／Ｌであり、第２ポンプ１２２のポンピング作用により５ｍ^２／ｈｒで定量的に移送されるように設定されたと仮定する。脱水機１１５がスラッジの濃度２０，０００ｍｇ／Ｌで５０ｋｇ・ｄｓ／ｈｒ（２．５ｍ^３／ｈｒ）程度投入されるスラッジを最適に脱水する場合、凝集混和槽１１３で凝集剤とスラッジを凝集、撹拌して、スラッジから分離される水をスラッジ濃縮装置１６０により２．５ｍ^３／ｈｒの流量で排出させる。この際、排出される水の濃度は凝集混和槽１１３に投入されるスラッジの濃度と比較すると、無視できる程度である２００〜３００ｍｇ／Ｌで、元濃度に比べて小さいので、計算で無視すると、脱水機１１５に投入される濃度は、結果として、スラッジ濃度２０，０００ｍｇ／Ｌのスラッジを脱水機に供給することができる。

また、一般に、凝集混和槽１１３に投入されるスラッジは定量ポンプにより投入されるので、その投入量は一定である。この際、流量は５ｍｍと一定で濃度が変化して流入されると仮定し、その変化した濃度が、第１濃度計１５７の計測結果、１５，０００ｍｇ／Ｌに変化して投入されれば、脱水機１１５に投入されるスラッジの濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌで投入するためには、スラッジ濃縮装置１６０で水を１．２５ｍ^３／ｈｒの流量で除去するとき、脱水機１１５に投入されるスラッジは２０，０００ｍｇ／Ｌの濃度で５０ｋｇ・ｄｓ／ｈｒ（２．５ｍ^３／ｈｒ）程度で投入される。このような方式により、簡単にスラッジ濃縮装置１６０での水排除量を調節して、脱水機１１５に投入される濃度を所望の通りに調節することができる。また、排除される水量を一定にするとともに、凝集混和槽１１３にスラッジを移送する第２ポンプ１２２のポンピング動作を調節しても同一結果が得られる。

一般に、凝集剤薬品の選定および投与量はスラッジの凝集反応テスト、すなわちＪＡＲテスタで決定するが、供給されたスラッジと凝集剤を凝集、撹拌した後、凝集されたフロック状態の脱離液排除形態が最適になった状態が最良のフロック状態である。すなわち、最低の含水率で脱水可能な状態であって、このときに排除された水の濃度が低い状態である。また、このときの粘性を測定し、この点を基準点にすると、この基準点が最適量の凝集剤が投入された状態粘性である。

この基準点はＪＡＲテストにより決定するが、一般に比較的適当な凝集剤を適量スラッジに投入して排除する水ＳＳ濃度は、ｍｍ程度の隙間に排除すると、凝集されたフロックが殆ど通過されなくて、スラッジの濃度が高濃度または低濃度であるかにかかわらず、２００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ程度排出され、定量より少なく投入される場合は、排除される水の濃度が急激に高くなる。

したがって、本発明の好ましい実施形態においては、凝集混和槽１１３に投入されるスラッジと凝集剤を凝集、撹拌、混合させ、凝集混和されたスラッジから分離される水を、スラッジからスラッジ濃縮装置１６０から排出される水の濃度基準点を決めておき、第２濃度計１７５で計測して、排除される水のＳＳ濃度が排除される水のＳＳ濃度基準点に接近するように、濃度計と凝集剤ポンプをフィードバックでインターロックさせて凝集剤を投入する。水のＳＳ濃度が高い状態である場合は、凝集混和槽１１３に投入される凝集剤の量を増加させると、排除される水の濃度が基準点に近い状態に接近するので、このような状態設定されたＳＳ濃度基準点に基づいて薬品を投入させる。また、この状態が変化して、凝集剤の投入量が少なくてもよい状態に凝集混和槽１１３にスラッジが流入されると、既存の凝集剤投入量は過量で投入された状態であるので、凝集反応に不要な凝集剤は排除される水に混合されて出る。この際、粘度測定器で測定すると、提示した基準点から高い方向に動くので、この信号を受けて、凝集剤を少なく投入しながら排除される水のＳＳ
濃度を測定し、基準点から誤差範囲を外れない上体で薬品を投入すると、スラッジ処理系統の薬品自動装置を自動化することができる。

前述のような本発明による凝集剤投与量とスラッジ濃度の自動調節が可能なスラッジ濃縮工程と装置においては、凝集混和槽でスラッジを凝集剤と凝集、撹拌させて形成したフロックから水を凝集混和槽から直接排除させ、排除させた脱離液量を調節して、脱水機に投入されるフロックの濃度を均一に維持させることにより、脱水機の安定的運転が可能である。

また、凝集混和槽内に取り付けられるスラッジ濃縮装置から排除される水の濃度を測定し、凝集混和槽に投入される凝集剤の量を自動に調節することにより、スラッジ処理においての便利性を増大させ、低濃度スラッジよりは高濃度スラッジに薬品が少なく投入されるので、薬品の節減も可能である。

さらに、自動化により労働人力を節減することができ、従来には脱水機から排除させなければならなかった水を凝集混和槽から排除させることにより、脱水機の負荷減少を誘導することができ、これにより、脱水効率の向上を期待することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態に基づいて説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正および変更させることが可能であろう。

本発明の好ましい実施例によるスラッジ処理システムの構成図。 図１の凝集混和槽内に設けられる自動のスラッジ／水の分離排および排出装置の構成を概略的に示す図。 図２に示すスラッジ処理システムの部分分解図。 図２と類似した図であって、凝集混和槽内に設けられる他のスラッジ処理システムの構成を概略的に示す図。 図４に示すスラッジ濃縮装置の部分分解図。 図１の凝集混和槽内に設けられる他のスラッジ処理システムの構成を概略的に示す図。 図６に示すスラッジ濃縮装置の部分分解図。 図６と類似した図であって、スラッジ処理システムに設けられる他のスラッジ濃縮装置の構成を概略的に示す図。 図８に示すスラッジ濃縮装置の部分分解図。 図８と類似した図であって、凝集混和槽内に設けられるさらに他のスラッジ濃縮装置の構成を概略的に示す図。 図１０に示すスラッジ濃縮装置の部分分解図。 従来技術によるスラッジ処理システムのスラッジ処理構成図。 従来技術によるほかのスラッジ処理システムのスラッジ処理構成図。

Claims (3)

1. スラッジと凝集剤とを混合、攪拌するスラッジ濃縮装置において、
   内部空間を備える外部ケーシングと；
   前記外部ケーシングの内部空間に設けられ、複数の環状の固定円板と可動円板が、その間に隙間を有するように、交互に繰り返し積層され、前記複数の固定円板が相互に一体的に固定結合されることにより形成される円筒構造物と；
   前記外部ケーシングと前記円筒構造物間の第１空間にスラッジまたは凝集剤が流入されるように、前記外部ケーシングの下部に連結される一つ以上の流入管と；
   前記第１空間で回転運動して、スラッジと凝集剤とを攪拌する攪拌器と；
   前記攪拌器を回転させる主軸および前記円筒構造物の軸に平行に伸びた垂直ロッド、前記垂直ロッドに対して直角で前記主軸に連結された水平ロッドと、で構成された回転バーと；
   前記外部ケーシングの上部側に連結され、スラッジと凝集剤との混合、攪拌により形成されたフロックを排出するフロック排出管と；
   前記円筒構造物の内部に形成された第２空間に連通され、前記円筒構造物の隙間を介して前記第２空間に流入されるスラッジと凝集剤の攪拌により発生した脱離液を外部に排出する脱離液排出管と；を含み、
   前記可動円板の外径は前記固定円板の外径より大きく、前記回転バーの回転直径は前記固定円板の外径と同じで、
   前記回転バーの垂直ロッドが前記円筒構造物の外面に接した状態で回転しながら、前記複数の可動円板と固定円板との隙間に挟まるフロックおよび前記円筒構造物の外注面に堆積するフロックを同時に取り除く、スラッジ濃縮装置。
2. 前記固定円板は、その半径方向内側に一つ以上の締結突起がそれぞれ突設され、前記それぞれの締結突起にはピン挿入孔が穿設され、前記複数の固定円板は、前記ピン挿入孔が縦方向に同一線上に位置する状態で、前記ピン挿入孔にそれぞれ挿入される締結ピンにより相互に連結されることを特徴とする請求項１に記載のスラッジ濃縮装置。
3. 前記固定円板と前記可動円板間の隙間は、前記固定円板の間にそれぞれ位置するように、前記可動円板の厚さより大きい高さを有するスペーサが前記締結ピンに外挿されること
   により形成されることを特徴とする請求項２に記載のスラッジ濃縮装置。

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