JP4952877B2 - 汚泥濃縮方法及び汚泥濃縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥凝集槽に供給される汚泥に凝集剤を添加して凝集汚泥を得た後、該凝集汚泥を固液分離手段に供給してこれを濃縮汚泥と分離水とに分離することによって汚泥を濃縮する汚泥濃縮方法及び汚泥濃縮装置に関するものである。

各種汚泥を廃棄又は焼却するため、汚泥を脱水機にて脱水処理することが行われるが、脱水機に供給される汚泥は、その濃度が高い程、効率的に脱水処理することができる。このため、汚泥の脱水機による脱水処理に先立って、汚泥を凝集剤で凝集させ、この凝集された汚泥（凝集汚泥）から水分を分離して汚泥を濃縮することが行われ、これを実施するための汚泥濃縮装置が種々提案されて実用に供されている。

汚泥濃縮装置として本出願人が先に提案したスクリュープレス型の汚泥濃縮装置の一例を図３に示す（例えば、特許文献１参照）。

即ち、図３は従来の汚泥濃縮装置１’の基本構成を示す概略図であり、図示の汚泥濃縮装置１’は、上面が開口する円筒タンク状の汚泥凝集槽２と、汚泥を濃縮する固液分離手段３及び分離液を収容する分離液槽４を含んで構成されている。

上記汚泥凝集槽２の底部には汚泥供給管５と汚泥排出管６が接続されており、汚泥排出管６の途中にはドレン弁Ｖ１が設けられている。又、汚泥凝集槽２の内部には、モータＭ１によって回転駆動される撹拌機７が収容されている。

前記固液分離手段３は、密閉構造を有する円筒タンク状の外筒８の内部に円筒状の濾過筒９を縦方向に配置し、該濾過筒９内にスパイラルスクリュー１０を回転可能に収容して構成されている。

ここで、上記濾過筒９の前記外筒８内に臨む部位の周面は、パンチングプレート又はウェッジワイヤー等から成る濾過面９ａを構成しており、濾過筒９の下部側方には、前記汚泥凝集槽２の上部側方から導出する凝集汚泥導入管１１が接続されている。又、濾過筒９の上部側方からは濃縮汚泥排出管１２が導出している。

又、前記スパイラルスクリュー１０は、駆動源としてのモータＭ２によって回転駆動されるものであって、その外径は濾過筒９の濾過面９ａの内径よりも僅かに小さく設定されており、該スパイラルスクリュー１０の外周縁と濾過筒９の濾過面９ａとの間には微小隙間が形成されている。

更に、前記分離液槽４は、上下２本の接続管１３によって外筒８の上下側部に接続されており、その上部側方からは分離液排出管１４が導出している。

以上の構成を有する汚泥濃縮装置１’においては、前記汚泥供給管５から汚泥凝集槽２に汚泥（原泥）が供給されるが、それ以前に汚泥には凝集剤が添加される。ここで、凝集剤としては、汚泥の凝集・脱水処理に供されるものであれば任意のものを使用することができ、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ鉄（ポリ硫酸第二鉄）等の無機凝集剤、カチオン性、アニオン性、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等を用いることができ、或は無機凝集剤と高分子凝集剤を併用することもできる。

而して、凝集剤が添加された汚泥が汚泥凝集槽２内に供給されると、該汚泥凝集槽２内においては、モータＭ１によって回転駆動される攪拌機７によって汚泥と凝集剤が撹拌され、汚泥は、これに含まれる固形成分が凝集されて凝集汚泥となる。そして、この凝集汚泥は、凝集汚泥導入管１１から濾過筒９内にその下部から導入される。

固液分離手段３においては、前記スパイラルスクリュー１０は、モータＭ２によって濾過筒９内で所定の速度で回転駆動されており、濾過筒９内に導入された凝縮汚泥は、回転するスパイラルスクリュー１０によって上方へと搬送されるとともに、これに含まれる水分が濾過筒９の濾過面９ａを通過して外筒８内に分離液として排出され、この分離液は上下２本の接続管１３から分離液槽４へと送られて収容される。

そして、分離液槽４内に収容された分離液は、分離液排出管１４を通って外部へと排出される。又、スパイラルスクリュー１０の回転によって濾過筒９内を上方へと搬送される凝集汚泥は、その途中で水分が分離されることによって濃縮されて濃縮汚泥となり、この濃縮汚泥は、前記濃縮汚泥排出管１２を通って外部へと排出され、不図示の脱水機による脱水処理に供される。

ところで、斯かる汚泥濃縮装置１’においては、濃縮運転終了時には、汚泥凝集槽２への汚泥と凝集剤の供給を停止するとともに、固液分離手段３への凝集汚泥の供給が停止される（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１６４８９９号公報 特開２００２−２５３９０８号公報

ところが、上述のように濃縮運転終了時に汚泥凝集槽２への汚泥と凝集剤の供給を停止するとともに、固液分離手段３への凝集汚泥の供給を停止すると、汚泥凝集槽２に凝集汚泥が十分に残存した状態で運転が停止されるため、そのまま放置しておくと汚泥凝集槽２内で凝集汚泥が腐敗する。このため、従来は、ドレン弁Ｖ１を開け、汚泥凝集槽２内に残存する凝集汚泥を汚泥排出管６から不図示の原泥貯留槽等へと排出し、その後、汚泥凝集槽２を必要に応じて洗浄する方法が採用されていた。

しかしながら、上記方法には以下のような問題があった。

１）運転終了時に汚泥凝集槽２に残存する凝集汚泥をそのまま排出するため、固形物回収率（ＳＳ回収率）が低下する。

２）排出される凝集汚泥には凝集剤が添加されているため、凝集剤が無駄になってしまう。

３）凝集汚泥がそのまま排出されるため、汚泥排出管６が凝集汚泥によって汚染されたり、閉塞される可能性がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、濃縮運転終了時に汚泥凝集槽内に残存する凝集汚泥の大部分を濃縮汚泥として回収することによって、固形物回収率の向上を図るとともに、凝集剤の無駄を省き、汚泥排出管の汚染や閉塞を防ぐことができる汚泥濃縮方法及び汚泥濃縮装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、 汚泥凝集槽に供給される汚泥に凝集剤を添加して凝集汚泥を得た後、該凝集汚泥を固液分離手段に供給してこれを濃縮汚泥と分離水とに分離することによって汚泥を濃縮する汚泥濃縮方法において、
前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後、汚泥凝集槽へ清水を供給しながら、該汚泥凝集槽に残存する凝集汚泥を前記固液分離手段に供給してこれを濃縮汚泥と分離水とに分離するとともに、前記分離水を前記固液分離手段から前記汚泥凝集槽に返送して前記清水の一部として利用することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記濃縮汚泥に略等しい量の補給水を前記清水の一部として前記汚泥凝集槽に供給することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後、汚泥凝集槽へ清水を供給しながら、該汚泥凝集槽内の汚泥濃度が設定値以下となるまで前記固液分離手段を運転し、汚泥濃度が設定値以下になると、固液分離手段の運転を停止して汚泥凝集槽内の汚泥を排出することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、凝集剤が添加された汚泥を凝集させて凝集汚泥を得る汚泥凝集槽と、該汚泥凝集槽から供給される前記凝集汚泥を濃縮汚泥と分離水とに分離する固液分離手段を備える汚泥濃縮装置において、
前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後に該汚泥凝集槽に清水を供給する清水供給手段を設け、該清水供給手段を、前記分離水を前記固液分離手段から前記汚泥凝集槽に返送する分離水返送手段と、前記汚泥凝集槽に補給水を供給する補給水供給手段とで構成するとともに、前記分離水返送手段に、濃縮運転中に閉じられ濃縮運転終了時に開けられる開閉弁を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記補給水供給手段は、前記濃縮汚泥に略等しい量の補給水を前記清水の一部として前記汚泥凝集槽に供給することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記固液分離手段は、内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容して成る濾過筒と、該濾過筒を内部に収容する外筒と、前記スパイラルスクリューを回転駆動する駆動手段を備えるとともに、前記外筒を前記汚泥凝集槽の液位よりも下方に配置して成ることを特徴とする。

請求項４記載の汚泥濃縮装置を用いて実施される請求項１記載の汚泥濃縮方法によれば、汚泥濃縮装置による濃縮運転の終了時には、汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後、汚泥凝集槽に清水を供給しながら固液分離手段の運転を継続し、汚泥凝集槽内に残存する凝集汚泥の大部分を濃縮汚泥として回収するようにしたため、固形物回収率（ＳＳ回収率）が高められるとともに、運転終了前に汚泥に添加した凝集剤が無駄になることがなく経済的である。又、固液分離手段によって分離された分離水を清水の一部として利用するようにしたため、分離水を効率的に再利用することができる。

請求項２記載の発明によれば、固液分離手段によって分離された分離水を系内で循環させて清水の一部として利用するとともに、系外に排出される濃縮汚泥の量の補給水を清水の不足分として汚泥凝集槽に補給するようにしたため、汚泥凝集槽の液位を一定に保持して安定した運転を行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、汚泥凝集槽内の汚泥濃度が十分低下してその値が設定値以下になると、運転を停止して汚泥凝集槽内の汚泥を汚泥排出管へと排出するようにしたため、汚泥排出管が汚染されたり、閉塞する等の不具合が発生することがなく、又、汚泥凝集槽や固液分離手段が汚染されることもなく、これらを運転後に洗浄する必要がない。

請求項６記載の発明によれば、外筒を汚泥凝集槽の液位よりも下方に配置したため、該外筒内に収容される分離水は外筒内に充満し、この分離水中に濾過筒の濾過面が埋没することとなり、濾過筒の濾過面は、その全面が凝集汚泥から水分を分離するために供され、その分離能率が高められる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る汚泥濃縮装置１の基本構成を示す概略図であり、本図においては、図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本発明に係る汚泥濃縮装置１は、濃縮運転停止時に汚泥凝集槽２への汚泥と凝集剤の供給を停止した後に該汚泥凝集槽２に清水を供給する清水供給手段を設けたことを特徴としており、該清水供給手段は、分離液槽４に収容された分離水を汚泥凝集槽２に返送する分離水返送手段としての分離液返送管１５及びその途中に設けられた分離液返送ポンプＰと、汚泥凝集槽２に補給水を供給する補給水供給手段としての補給水供給管１６及びその途中に設けられた不図示の補給水供給ポンプとで構成されている。ここで、図示のように、前記分離液返送管１５は、分離液槽４の底部から導出して汚泥供給管５の途中（凝集剤が添加される箇所の下流）に接続され、前記補給水供給管１６も汚泥供給管５の途中（凝集剤が添加される箇所の下流）に接続されている。尚、分離液返送管１５の途中には開閉弁Ｖ２が設けられている。

又、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置１は、固液分離手段３の外筒８を汚泥凝集槽２の液位よりも下方に配置し、該濾過筒９の濾過面９ａを外筒８内の分離液中に埋没させたことを特徴としており、他の構成は図３に示した従来の汚泥濃縮装置１’のそれと同じである。

而して、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置１においても、図３に示した従来の汚泥濃縮装置１’と同様に、汚泥は最終的に固液分離手段３によって濃縮汚泥と分離液とに分離され、濃縮汚泥は、濃縮汚泥排出管１２を通って外部へと排出されて不図示の脱水機による脱水処理に供され、分離液は、分離液槽４から分離液排出管１４を通って外部へと排出される。尚、このとき、開閉弁Ｖ２は閉じられている。

ところで、本実施の形態においては、前述のように外筒８は、汚泥凝集槽２の液位よりも下方に配置されているため、該外筒８内に収容される分離液は外筒８内に充満し、この分離液中に濾過筒９の濾過面９ａが埋没することとなる。このため、濾過筒９の濾過面９ａは、その全面が凝集汚泥から水分を分離するために供され、その分離能率が高められて濾過筒９、固液分離手段３、延ては汚泥濃縮装置１全体の小型化が図られる。

次に、本発明の要旨である濃縮運転終了時の汚泥濃縮方法について説明する。

汚泥濃縮装置１による濃縮運転の終了時には、従来と同様に汚泥凝集槽２への汚泥の供給及び汚泥への凝集剤の添加が停止されるが、開閉弁Ｖ２が開けられ、分離液返送ポンプＰと不図示の補給水供給ポンプが駆動されて汚泥凝集槽２に清水を供給しながら固液分離手段３の運転が継続される。

即ち、汚泥凝集槽２への汚泥の供給が停止されると、該汚泥凝集槽２には凝集汚泥が残存するが、この凝集汚泥は、定常運転時と同様に固液分離手段３に送られて凝集汚泥と分離液とに分離され、凝集汚泥は、濃縮汚泥排出管１２を通って外部へと排出される。これに対して、分離液は、分離液返送ポンプＰによって分離液槽４から分離液返送管１５及び汚泥供給管５を通って汚泥凝集槽２へと戻され、清水の一部として利用される。

ここで、濃縮汚泥排出管１２から排出される濃縮汚泥の流量をＱ₁ 、汚泥凝集槽２に戻される分離液の流量をＱ₂ とすると、汚泥凝集槽２の液位を維持して安定した運転を行うためには、系外に排出される濃縮汚泥の流量Ｑ₁ に等しい量の清水を汚泥凝集槽２に補給する必要がある。このため、本実施の形態では、補給水供給管１６から濃縮汚泥の流量Ｑ₁ に等しい量Ｑ₃ （＝Ｑ₁ ）の補給水を汚泥凝集槽２に補給するようにしている。

つまり、本実施の形態では、固液分離手段３によって分離された分離液を系内で循環させて清水の一部として利用するとともに、系外に排出される濃縮汚泥の量に等しい量の補給水を清水の不足分として汚泥凝集槽２に補給することによって、汚泥凝集槽２の液位を一定に保持して安定した運転が行えるようにしている。

又、汚泥凝集槽２へ供給する補給水量Ｑ₃ を、排出する濃縮汚泥の流量Ｑ₁ よりもやや多くし、少量の分離液を分離液排出管１４から系外へ排出し、残部を分離液返送管１５を介して返送することによって、補給水量を細かく制御しなくても、安定して汚泥凝集槽２の液位をほぼ一定に保持することが可能となる。

尚、補給水としては、市水、工業用水、下水処理設備等の排水処理設備で処理された処理水等を使用することができる。

而して、上述のように汚泥凝集槽２に清水を供給しながら固液分離手段３の運転が継続されると、汚泥凝集槽２内に残存する凝集汚泥中の固形分（ＳＳ）が凝集汚泥として回収されるため、汚泥凝集槽２内の汚泥濃度が次第に低下してゆく。そして、この汚泥濃度が十分低下して設定値以下まで下がると、運転を停止し、ドレン弁Ｖ１を開けて汚泥凝集槽２内の汚泥を汚泥排出管６へと排出する。

以上のように、本実施の形態においては、汚泥濃縮装置１による濃縮運転の終了時には、汚泥凝集槽２への汚泥の供給及び汚泥への凝集剤の添加を停止した後、汚泥凝集槽２に清水（分離液＋補給水）を供給しながら固液分離手段３の運転を継続し、汚泥凝集槽２内に残存する凝集汚泥の大部分を濃縮汚泥として回収するようにしたため、固形物回収率（ＳＳ回収率）が高められるとともに、運転終了前に汚泥に添加した凝集剤が無駄になることがなく経済的である。

又、汚泥凝集槽２内の汚泥濃度が十分低下してその値が設定値以下になると、運転を停止して汚泥凝集槽２内の汚泥を汚泥排出管６へと排出するようにしたため、汚泥排出管６が汚染されたり、閉塞する等の不具合が発生することがなく、又、汚泥凝集槽２や固液分離手段３が汚染されることもなく、これらを運転後に洗浄（水洗）する必要がない。

更に、本実施の形態では、固液分離手段３によって分離された分離液を汚泥凝集槽２に戻して清水の一部として利用するようにしたため、補給水の補給量が少なくて済み経済的である。

尚、本実施の形態では、分離液を汚泥凝集槽２に戻して清水の一部として利用するようにしたが、分離液はそのまま排出し、清水の全てを補給水で賄うようにしても良い。

又、本実施の形態では、汚泥凝集槽２への汚泥供給の停止とともに凝集剤の添加が停止されるようにしたが、凝集剤の添加を停止するのは、清水を供給し、凝集汚泥が或る程度固液分離手段３に供給された後でも良い。

次に、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明するが、以下に挙げる実施例は本発明を何ら限定する趣旨のものではない。

下水をオキシデーションディッチで処理した余剰汚泥（濃度：１．０％）を濃縮する運転を下記条件にて行った。
（１）試験設備：
図１に示す本発明に係る汚泥濃縮装置１と図３に示す従来の汚泥濃縮装置１’を使用した。

＜汚泥凝集槽＞ 有効容量：１ｍ³
＜固液分離手段＞ 濾過筒寸法：直径φ３５０ｍｍ×高さＨ６００ｍｍ
（２）運転条件（共通）：
共通する運転条件は表１の通りである。

（３）運転の停止方法：
・比較例：
運転終了後、汚泥凝集槽内の凝集汚泥をそのまま汚泥排出管へ排出した後、汚泥凝集槽を水洗した。

・本発明方法：
運転終了後、分離液を１６ｍ³ ／ｈの流量で汚泥凝集槽に６分間返送した。補給水量と濃縮汚泥量を４ｍ³ ／ｈとした。
（４）運転結果：
・定常運転時の分離液ＳＳ：比較例・本発明方法共に３０ｍｇ／Ｌであった。

・本発明方法による運転停止時の汚泥凝集槽内の汚泥濃度の経時変化は図２に示す通りであった。

図２に示すように、汚泥凝集槽内の汚泥濃度は、６分間で１％から０．０８８％へと低下した。

・ＳＳ回収率：
ＳＳ回収率の計算結果を表２に示す。

本発明方法では、排出されるＳＳの合計量は３．７６ｋｇと、比較例の１２．８８ｋｇの約１／３となり、又、ＳＳ回収率は比較例の９８．９％から９９．７％に向上した。

以上の結果から、本発明の前記効果を確認することができる。

本発明は、スクリュープレス型以外の任意の汚泥濃縮装置及びこれを用いた汚泥濃縮方法に対して適用可能であって、その処理対象である汚泥の種類を問わない。

本発明に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。 本発明に係る汚泥濃縮装置の濃縮運転停止時の汚泥凝集槽内の汚泥濃度の経時変化を示す図である。 従来の汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 汚泥濃縮装置
２ 汚泥凝集槽
３ 固液分離手段
４ 分離液槽
５ 汚泥供給管
６ 汚泥排出管
７ 攪拌機
８ 外筒
９ 濾過筒
９ａ 濾過面
１０ スパイラルスクリュー
１１ 凝集汚泥導入管
１２ 濃縮汚泥排出管
１３ 接続管
１４ 分離液排出管
１５ 分離液返送管
１６ 補給水供給管
Ｍ１，Ｍ２ モータ
Ｐ 分離液返送ポンプ
Ｖ１ ドレン弁
Ｖ２ 開閉弁

Claims (6)

1. 汚泥凝集槽に供給される汚泥に凝集剤を添加して凝集汚泥を得た後、該凝集汚泥を固液分離手段に供給してこれを濃縮汚泥と分離水とに分離することによって汚泥を濃縮する汚泥濃縮方法において、
   前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後、汚泥凝集槽へ清水を供給しながら、該汚泥凝集槽に残存する凝集汚泥を前記固液分離手段に供給してこれを濃縮汚泥と分離水とに分離するとともに、前記分離水を前記固液分離手段から前記汚泥凝集槽に返送して前記清水の一部として利用することを特徴とする汚泥濃縮方法。
2. 前記濃縮汚泥に略等しい量の補給水を前記清水の一部として前記汚泥凝集槽に供給することを特徴とする請求項１記載の汚泥濃縮方法。
3. 前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後、汚泥凝集槽へ清水を供給しながら、該汚泥凝集槽内の汚泥濃度が設定値以下となるまで前記固液分離手段を運転し、汚泥濃度が設定値以下になると、固液分離手段の運転を停止して汚泥凝集槽内の汚泥を排出することを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥濃縮方法。
4. 凝集剤が添加された汚泥を凝集させて凝集汚泥を得る汚泥凝集槽と、該汚泥凝集槽から供給される前記凝集汚泥を濃縮汚泥と分離水とに分離する固液分離手段を備える汚泥濃縮装置において、
   前記汚泥凝集槽への汚泥の供給を停止した後に該汚泥凝集槽に清水を供給する清水供給手段を設け、該清水供給手段を、前記分離水を前記固液分離手段から前記汚泥凝集槽に返送する分離水返送手段と、前記汚泥凝集槽に補給水を供給する補給水供給手段とで構成するとともに、前記分離水返送手段に、濃縮運転中に閉じられ濃縮運転終了時に開けられる開閉弁を設けたことを特徴とする汚泥濃縮装置。
   
5. 前記補給水供給手段は、前記濃縮汚泥に略等しい量の補給水を前記清水の一部として前記汚泥凝集槽に供給することを特徴とする請求項４記載の汚泥濃縮装置。
6. 前記固液分離手段は、内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容して成る濾過筒と、該濾過筒を内部に収容する外筒と、前記スパイラルスクリューを回転駆動する駆動手段を備えるとともに、前記外筒を前記汚泥凝集槽の液位よりも下方に配置して成ることを特徴とする請求項４又は５記載の汚泥濃縮装置。

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