JP4966258B2 - 有機性汚泥の脱水方法および装置 - Google Patents

有機性汚泥の脱水方法および装置 Download PDF

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本発明は、し尿、浄化槽汚泥等の浮遊物を含有する有機性廃水あるいは下水、し尿、工場廃水、浄化槽汚泥等の有機性廃水処理の過程で生成する有機性汚泥の脱水方法および装置に関する。
有機性廃水処理設備で生成する有機性汚泥は、汚泥の減量化、安定化のために汚泥の濃縮・脱水処理を行うことが一般的である。この有機性汚泥の脱水には、遠心脱水機、ベルトプレス、多重円板型脱水機、スクリュープレス等の脱水機が一般的に用いられ、汚泥の処理量、脱水ケーキ含水率を加味して上記各種脱水機のうちから最適なものを選択するようにしている。
上記各種脱水機のうち、本発明の有機性汚泥の脱水に有用であるスクリュープレスは、液体透過性の外筒内にスクリュー軸を同心に嵌合して構成されている。スクリュープレスは、連続式の脱水機であるが、汚泥の供給口部近辺の前半部分(濃縮ゾーン)と後半部分(圧搾・脱水ゾーン)とからなり、外筒の後端から脱水ケーキが排出されるようになっている。スクリュープレスでは、汚泥供給口からスクリュー軸と外筒の間に汚泥を供給し、スクリュー軸を回転させて汚泥を圧搾しながら脱水し、脱水ケーキを排出する。
上述したように、一般的なスクリュープレスは、液体透過性の外筒内にスクリュー軸を同心に嵌合して構成されており、円筒形の外筒スクリーンとスクリュー軸との空間は、汚泥供給口側から汚泥出口側に向かって狭くなっている。スクリュープレスは、スクリーン全長をL(mm)、外筒の内径をD(mm)とすると、全長は外筒の内径の4倍〜5倍の長さ、L=4D〜5Dである。スクリュープレスにおいては、汚泥供給口側の端部から1D〜2Dまでが分離液が最も排出されるため、この部分は濃縮ゾーンと称する。そして、濃縮ゾーンに続いて、圧搾・脱水ゾーンが形成されている。
スクリュープレスの外筒スクリーンには、多数の開孔があり、その開孔面積は0.3〜1mmであり、開孔を真円とした場合には、直径として0.6〜1.1mmである。
スクリュープレスにおいて、汚泥脱水過程で排出される分離液量は、円筒内の圧力、円筒形の外筒スクリーンの開孔径に影響される。従来は、円筒形の外筒スクリーンからの分離液は排出されるものの、スクリュープレス全体、とりわけ濃縮ゾーンで汚泥の漏れを極力少なくするために、円筒形の外筒スクリーンの開孔径として、0.6mm〜1mmが採用されていた。このような開孔径を採用していた理由は、いったん汚泥の漏れがあると、脱水ケーキとして排出される、つまり処理される汚泥量が少なくなり、効率よく脱水されたとは言いがたい状況となるからである。そのため、スクリュープレス全体での汚泥の回収率として95%以上とし、汚泥の漏れを最小限にすることを優先して汚泥を脱水するのが一般的である。
上述した汚泥の回収率(%)は、次式のように定義される。
汚泥の回収率(%)=(脱水ケーキとして排出される汚泥量/供給汚泥量)×100……(1)
従来では、スクリュープレスを採用した場合には、汚泥を分離液中に極力漏らさずに脱水処理することが行なわれており、そのために、スクリュープレスの外筒スクリーンの開孔径は、開孔を真円と仮定した場合、直径1mm以下が採用されている。外筒スクリーンの開孔径が直径1mm以下の場合では、汚泥脱水時の液の分離が不十分のままであることから、脱水ケーキの含水率は、下水汚泥の場合で80〜85%となっていた。また、脱水ケーキとして脱水機投入汚泥の95%以上の回収率で排出されていた。すなわち、スクリュープレスの脱水性能は、外筒スクリーンの開孔径に依存しているため、従来の運転方法では、スクリュープレスでの汚泥回収率を高めて脱水ケーキの含水率を低下させることは困難であった。
また、従来の円筒形スクリーンを用いたスクリュープレスでは円筒形の外筒スクリーンの濃縮ゾーンでの分離液に汚泥が大量に混在し、汚泥の回収率が低いため、この濃縮分離液を水処理設備あるいは汚泥貯留槽に返送する汚泥返送方式が提案されている。この汚泥返送方式は、例えば、特開平9−220598号公報(特許文献1)に開示されている。
すなわち、特開平9−220598号公報(特許文献1)には、筒状体の内部空間にスクリューコンベアが設置された固液分離装置が記載されており、この固液分離装置においては、筒状体の内部空間を、汚泥の移動方向に関して、上流側の第1ゾーンと、これよりも下流側の第2ゾーンとに分け、第1ゾーンに存する汚泥から分離された水分を受ける第1受皿と、第2ゾーンに存する汚泥から分離された水分を受ける第2受皿とを設けている。特許文献1には、具体的には、以下の技術思想が開示されている。
第1受皿の分離水分(第1ゾーンに存する汚泥から分離された水分)は廃水槽50に戻し、これを未処理の廃水に混ぜ、次いでこれを再び水処理装置51で処理するとともに、第2受皿部分の分離水分は、汚泥槽54に送り込まれる。そして、この分離水分は汚泥槽54で水処理により得られた汚泥と混ぜ合され、再びフロック化装置55へ送られ、再びフロック化装置55でフロック化され、これが再度固液分離装置57によって固液分離される。その際、第2受皿37から汚泥槽54に送られるろ液の固形分濃度は高く、その量は非常に少ないので、汚泥槽54から送られた汚泥をフロック化装置55においてフロック化処理し、かつこれを固液分離装置57によって固液分離処理するときの処理効率を高めることができる。(特許文献1の段落〔0039〕〜〔0041〕参照)
本発明者らは、特開平9−220598号公報(特許文献1)に開示されている汚泥返送方式について、実際の有機性廃水処理汚泥で、予備実験を行って検討してみると、本方式には、いくつかの問題点があることが明らかとなった。
予備実験は、図10に示すフローで行なった。図10に示すように、汚泥貯留槽101から、し尿処理場の余剰汚泥を汚泥供給ポンプ102により、高分子凝集剤を混和する混和槽103に供給し、濃縮機(第1ステージに相当)104で濃縮した後、スクリュープレス(第2ステージに相当)105で脱水し、含水率80%の脱水ケーキを排出した。スクリュープレス105では、供給汚泥量の10%が脱水機の分離水として排出された。
汚泥貯留槽101からの汚泥の供給量は600L/hとし、汚泥貯留槽の汚泥濃度(Cwt%)を0.7〜3.5wt%の6段階に設定して、濃縮機104の分離水量(Q1 L/h)、脱水機105の分離水量(Q2 L/h)、濃縮機104の分離水汚泥濃度(C1 wt%)、脱水機(スクリュープレス)105の分離水汚泥濃度(C2 wt%)を求めた。予備実験は、濃縮機104での汚泥到達濃度が7wt%の場合(予備実験1)と5wt%の場合(予備実験2)の2つの実験で行なった。
汚泥到達濃度が7wt%に設定した場合を予備実験1の結果として表1に示し、汚泥到達濃度が5wt%に設定した場合を予備実験2の結果として表2に示す。なお、両実験とも、C1は0.01wt%未満であった。
予備実験1の結果を表1に示す。
汚泥貯留槽の汚泥濃度C1と濃縮機の分離水量Q1、脱水機の分離水量Q2の関係を見てみると、汚泥濃度によってQ1とQ2の水量の傾向が異なることが明らかとなった。
汚泥濃度が低い場合:0.7wt%〜1.0wt%では濃縮機の分離水量Q1が514〜540L/hであるのに対して、脱水機の分離水量Q2は35〜50L/hであり、濃縮機から大部分の分離水量が排出される。このときの分離水量の合計(Q1+Q2)に対して、Q2は6.5〜8.8%である。
これに対して、汚泥濃度が高い場合、汚泥濃度2.0wt%〜3.5wt%では、濃縮機の分離水量Q1が300〜429L/hであるのに対して、脱水機の分離水量Q2は99〜174L/hであり、濃縮機からの分離水量が減少し、脱水機から多くの分離水が排出される。このときの分離水量の合計(Q1+Q2)に対して、Q2は18.8〜36.7%である。
すなわち、汚泥貯留槽の汚泥濃度が高くなり、脱水プロセスへの固形物の供給量が多くなると、脱水分離水量Q2の量が多くなるだけでなく、その割合も高くなり、汚泥貯留槽の濃度は当初の2.0wt%〜3.5wt%よりは低くなる。汚泥貯留槽に対して水処理系からの汚泥が一時的に少なくなったりした場合には、汚泥貯留槽の汚泥濃度は、究極的には脱水分離水の汚泥濃度になる。
濃縮機での到達濃度を5wt%とした予備実験2の結果を表2に示す。
汚泥貯留槽の濃度が2%と1%の場合で、予備実験1との比較を行なう。
予備実験1で濃度2wt%では、Q1は429L/h、Q2は99L/h、分離水量の割合は18.8%である。これに対して、予備実験2で濃度2wt%では、Q1は360L/h、Q2は168L/h、分離水量の割合は31.8%である。このことより、濃縮機での汚泥到達濃度が下がると、濃縮機側の分離水量Q1は少なくなるが、脱水機側の分離水量Q2が増加し、分離水量の割合も高くなる。
さらに、脱水機からの分離水中の汚泥濃度C2に注目してみると、濃縮機での到達濃度が7wt%ではC2は1.21wt%であるのに対し、濃縮機での到達濃度が5wt%になると、C2は0.71wt%まで下がる。
このように、濃度2wt%の汚泥貯留槽に脱水機からの分離水を戻すことにすると、汚泥貯留槽の汚泥濃度Cは濃度2wt%より低い値となる。汚泥貯留槽の実際の濃度は、返送がない状態で2wt%からC2だけ、具体的にはC2は0.71wt%から1.21wt%の間の濃度で変動し、当初の2wt%は維持されないことになる。
上記の結果から、特開平9−220598号公報(特許文献1)に開示されている汚泥返送方式の4つの問題点を列挙する。
(1)問題点1:汚泥貯留槽に脱水分離液を返送すると、汚泥貯留槽の汚泥濃度が低下することになり、設計計画された汚泥量を処理できない。
この理由を以下に述べる。
1)汚泥貯留槽の汚泥濃度が低下すると、脱水装置への汚泥供給量は600L/hと一定であるから、計画した汚泥量(600L/h×2wt%=12kg/h)は処理できないことになる。
汚泥貯留槽の汚泥濃度が脱水分離液の流入で0.71wt%の場合(ケース1);
処理される量(W)は600L/h×0.71wt%=4.26kg/h、
汚泥貯留槽の汚泥濃度が脱水分離液の流入で1.21wt%の場合(ケース2);
処理される量(W)は600L/h×1.21wt%=7.26kg/h、
すなわち、当初の計画汚泥量に対して、ケース1では36%、ケース2では60%となり、結果的には計画処理量が出せない状況となる。
2)定常状態になった場合、水処理系からの汚泥濃度は通常1〜3.5wt%で汚泥貯留槽に流入する。汚泥濃度ごとに処理量を整理すると次のようになり、汚泥濃度を高く維持して、処理量を確保しようとしても処理量は確保できない。
スクリュープレスの含水率を80%とすると、従来例での汚泥処理システムでは、汚泥貯留槽の汚泥濃度に拘わらず濃縮機で一定濃度に濃縮され、スクリュープレスに濃縮汚泥が導入される。濃縮機で7wt%に濃縮された場合では、スクリュープレスの脱水分離液中の汚泥濃度は1.2wt%と一定となる。この脱水分離液が汚泥貯留槽に返送されると、汚泥貯留槽に導入される水処理系の汚泥が、たとえ3.5wt%と高濃度であっても、返送される脱水分離液(汚泥濃度は1.2wt%)で希釈されるために、汚泥貯留槽内の汚泥濃度は徐々に低下し、600L/hと一定の供給量で脱水する定常状態では、供給される汚泥濃度は1.2wt%となる。このことから、600L/hと供給量を一定とした場合には、計画処理量は汚泥濃度だけに依存することになる。
定常状態で処理可能な汚泥量と返送がない場合の比率は、次式で表される。
返送がない場合に対する処理可能な汚泥量の比率(%)=(1.2wt%/水処理系から供給される汚泥の濃度(wt%))×100……(2)
水処理系から供給される汚泥濃度が1.2wt%のときは、返送汚泥の濃度も一定であるので、処理汚泥量は100%で変化はない。
しかし、水処理系から供給される汚泥濃度が1.5wt%では、返送がない場合に対する処理可能な汚泥量の比率(%)は、(1.2wt%/1.5wt%)×100=80%となり、水処理系から供給される汚泥濃度2wt%では返送がない場合の60%、汚泥濃度2.8wt%では返送がない場合の43%、汚泥濃度3.5wt%では返送がない場合の34%の処理量となる。
(2)問題点2:汚泥濃度の変動幅が大きいため、薬品注入率が変動し脱水処理全体の安定運転が不可能となる。
表1、表2に示すように、汚泥貯留槽の汚泥濃度が高くなるにつれて、分離水量の合計(Q1+Q2)に対するQ2の割合[Q2/(Q1+Q2)]は高くなる。すなわち、脱水分離液が返送されるときの汚泥濃度が前述したように大きく変動する。このように汚泥濃度が変動することは、混和槽での薬品の注入量が一定で運転するときは、薬品注入率が大きく変化するので、フロックが安定して生成できないため、結果的には脱水処理全体の安定運転が不可能となる。
(3)問題点3:高分子凝集剤などの薬品の注入は、汚泥貯留槽から脱水設備へ供給される有機性汚泥の汚泥負荷量に比例して行い、その制御は、有機性汚泥の供給ラインに流量計を設け、流量に比例して注入量を決定している。脱水分離液を汚泥貯留槽へ返送するために、汚泥貯留槽に供給される汚泥中には返送汚泥が含まれることになり、返送汚泥量を含んだ供給量に対して薬品注入量が決定されるため、返送汚泥に対しては再度薬品を注入することとなり、原汚泥あたりの薬品注入率が高くなる。
(4)問題点4:脱水分離液中の汚泥は当初凝集性が高かったのが、汚泥貯留槽に戻されると槽内の多量の汚泥で希釈されるため、水処理汚泥と同様に凝集性がほとんどなくなった状態となる。そのために、この返送された脱水分離液中の汚泥を脱水するにあたっては薬品を再度注入する必要がある。
予備実験では、脱水分離液由来の汚泥量として汚泥貯留槽には全体の10%が返流されていた。運転条件によっては、最大で20%程度の汚泥量が返流されるときがある。汚泥貯留槽に戻された分離液中の汚泥は、汚泥濃度の均一化のために、貯留槽内の水処理系の汚泥と空気攪拌や機械攪拌により混合される。この混合により、分離液の状態ではかなりの凝集力をもっていた汚泥は殆ど凝集力を持たなくなり、フロック化装置においては新規汚泥と同量の高分子凝集剤を再度注入することが必要となる。返流される汚泥量が20%とすると、水処理系での汚泥に対しては、20%上昇した薬品注入率となる。
特開平9−220598号公報
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがなく、計画処理量の汚泥処理性能を維持することができ、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能であり、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理する薬品注入を行えばよく、脱水分離液中の汚泥に対して新たな薬品注入を行う必要がない有機性汚泥の脱水方法および装置を提供することを目的とする。
より具体的には、本発明は、脱水機としてスクリュープレスを用いた場合の汚泥の回収率の向上と脱水ケーキ含水率の低下、及び脱水設備を有する廃水処理設備全体の安定な処理を行うことができる有機性汚泥の脱水方法および装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の第1の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和工程と、前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、前記脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。
本発明によれば、スクリュープレスを用いた脱水工程の前段に、多重円盤式濃縮機、スクリーン式重力濃縮機、ベルト式濃縮機などを用いた濃縮工程を備えており、この濃縮工程で汚泥を4〜10wt%に濃縮してから脱水工程に供給する。濃縮工程では、汚泥フロックの自重により水分が排除されるという重力濃縮であるため、汚泥濃度として0.01%以下の汚泥分の極めて少ない分離液が排出される。スクリュープレスを用いた脱水工程からは、脱水ケーキと、スクリュープレスからの汚泥の漏れによる固形分が混入した脱水分離液が排出される。この脱水分離液は混和工程及び/又は濃縮工程に返送される。
スクリュープレスの脱水分離液中の汚泥は、無機凝集剤や高分子凝集剤で調質されており、これを従来のように汚泥貯留槽に返送すると、調質効果は消滅するのに対し、本発明では、脱水分離液を混和工程及び/又は濃縮工程に返送することによって、この脱水分離液中の汚泥は、再び無機凝集剤や高分子凝集剤を注入しなくても、濃縮機やスクリュープレスで脱水可能であることが実験的に検証できたものである。
本発明は、次のような作用効果を奏する。
(1)水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、計画処理量の汚泥処理性能を維持できる。
(2)水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能となる。
(3)汚泥貯留槽から供給された汚泥と脱水分離液を混和工程あるいは濃縮工程で混合する。脱水分離液からの汚泥は、既に薬品で調質されているため、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理ことが可能であり、脱水分離液中の汚泥に対しては新たな薬品注入は不要である。
し尿、浄化槽汚泥等には汚泥濃度として5000〜20000mg/Lの浮遊物が含まれているが、このような有機性廃水からの浮遊物の処理にも本発明は適用される。
本発明によれば、混和工程に、高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加することで、システム全体としての脱水効率はさらに向上する。この理由を以下に記す。
一般的に、生物処理で発生する原汚泥の粒径は0.5〜200μmと細かい粒子から成り立っている。繊維径が5〜30μmで繊維長が3〜30mmの繊維状脱水補助剤と高分子凝集剤をこの原汚泥に添加して脱水ケーキの含水率が低下するのは、繊維状脱水補助剤の添加で、原汚泥に繊維分が絡み、大半の汚泥は3〜8mmの汚泥塊となる。このことで、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
本発明の第2の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる脱水助剤混合工程と、前記脱水助剤混合工程から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和工程と、前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、前記脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記脱水助剤混合工程及び/又は前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。
本発明の第2の態様では、混和工程の前段に、無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加する脱水助剤混合工程を設けている。無機凝集剤としては、鉄を主成分とする塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄(ポリ鉄)や消石灰、アルミ系凝集剤が使用される。無機凝集剤を注入することで、濃縮前汚泥のフロック強度が強くなり、濃縮工程や脱水工程で分離液が排出されやすくなる。
また本発明の第2の態様では、脱水助剤混合工程において繊維状脱水補助剤を添加する。繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が5〜30μmで繊維長が3mm〜30mmのものが使用される。原汚泥に、この繊維状脱水補助剤を添加すると、スクリュープレスでの脱水ケーキ含水率は、未添加の場合に比べて約5〜10ポイント低下する。繊維状脱水補助剤の添加率は、原汚泥の固形物(Dry Solid; DSと略す)あたり、重量比で3〜10%であり、通常は4〜8%とする。添加率が3%未満の場合には、脱水ケーキの含水率の低下は5ポイント未満となり、添加の効果が低い。添加率が10%を超えた場合では、脱水ケーキの含水率は10%の場合と大差はなく、添加率が10%を超える場合は過剰添加となる。
一般的に、生物処理で発生する原汚泥の粒径は0.5〜200μmと細かい粒子から成り立っている。繊維径が5〜30μmで繊維長が3〜30mmの繊維状脱水補助剤と高分子凝集剤をこの原汚泥に添加して、脱水ケーキの含水率が低下するのは、繊維状脱水補助剤の添加で、原汚泥に繊維分が絡み、大半の汚泥は3〜8mmの汚泥塊となる。このことで、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
繊維状脱水補助剤の添加は、本発明の第1の態様において説明したように、高分子凝集剤を注入混合する混和槽でも可能である。しかし、繊維状脱水補助剤の添加を脱水助剤混合工程で行なったほうが、繊維分と汚泥の混合が十分となる。
本発明の第1の態様においては、前記脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴としている。また、本発明の第2の態様においては、前記脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記脱水助剤混合工程及び/又は前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴としている。なお、前記固液分離により得られたろ液側は、スクリュープレスから排出された脱水分離液とともに系外へ排出する。
本発明において、原汚泥の汚泥濃度が2wt%で、汚泥量10m/日としたときに、脱水工程では3m/日の脱水分離液が発生し、汚泥の漏れがあるために脱水分離液の固形物濃度は0.5〜0.7wt%である。この固形物が含まれる脱水分離液は、固液分離することで再度1.5%程度まで濃縮することができる。つまり、前記脱水助剤混合工程、前記混和工程および前記濃縮工程のいずれか1つの工程に返送する汚泥混じりの液量は、固液分離しない場合は3m/日であるのに対し、固液分離する場合は1〜1.5m/日となり、返送液量が1/3〜1/2となり、混和槽や混合槽の返送先の工程の槽容量が極めて小さくできる。
本発明の第の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽と、前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を固液分離する固液分離装置と、前記該固液分離装置で得られた汚泥側を前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第の態様は、本発明の第1の態様の脱水方法に対応する脱水装置である。
本発明の第の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる混合槽と、前記混和槽から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽と、前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を固液分離する固液分離装置と、前記該固液分離装置で得られた汚泥側を前記混合槽及び/又は前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第の態様は、本発明の第2の態様の脱水方法に対応する脱水装置である。
本発明の第3の態様においては、前記脱水分離液を固液分離する固液分離装置を備え、該固液分離装置で得られた汚泥側を前記返送管路で前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送することを特徴としている。また、本発明の第4の態様においては、前記脱水分離液を固液分離する固液分離装置を備え、該固液分離装置で得られた汚泥側を前記返送管路で前記混合槽及び/又は前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送することを特徴としている。
本発明の第の態様は、前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽及び/又は前記混和槽に設けたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第の態様は、前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽前段または前記混和槽前段に設置された汚泥貯留槽に設けたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。この態様は、無機凝集剤や高分子凝集剤を注入する前に、繊維状脱水補助剤を汚泥貯留槽に注入するものである。
有機性汚泥脱水用のスクリュープレスの好ましい実施例は、円筒形外筒と、該外筒の内部に外筒と同心に配置されたスクリュー軸と、該スクリュー軸に固定されたスクリュー羽根とを備え、前記外筒は、脱水分離液を排出するための複数の開孔を有するスクリーンを具備するとともに、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥の供給口部を有した前半部分と、脱水ケーキの出口部を有した後半部分とから構成されており、少なくとも前記供給口部側の端部から前記外筒の内径と等しい長さの部分にある前記開孔は、開孔面積が1.8〜12.6mmであり、真円に換算してその直径が約1.5mm〜約4.0mmであ
好ましくは、前記供給口部近辺の前半部分の前記外筒スクリーンの開孔は、開孔面積が3.1〜7.1mmであり、真円に換算してその直径が約2.0mm〜約3.0mmである。
上記実施例におけるスクリュープレスは、少なくとも汚泥の供給口部近辺からの汚泥の漏れを許容している。特に、スクリュープレスの外筒の濃縮部分に相当する部分からの分離液に固形物(未脱水汚泥)が含まれる場合に、脱水ケーキの含水率は低下するという知見に基づいている。具体的には、外筒の開孔が固形物(未脱水汚泥)で塞がれて縮小し、そのため、外筒から離間したスクリュー軸近辺の汚泥の分離液が開孔から排出されにくいので、固形物(未脱水汚泥)による開孔の閉塞や開孔の縮小を防ぐために、開孔の面積を大きくする、つまり開孔の真円換算の直径を拡大することが重要となる。
上記実施例においては、スクリュープレスの外筒スクリーンの開孔の開孔面積は1.8〜12.6mmであり、面積を真円とした場合の直径として約1.5mm〜約4.0mmであり、従来のスクリュープレスでは、開孔の直径あるいは開孔面積を小さくして、汚泥を分離液中に極力漏らさずに脱水処理することが行なわれていたものであり、本実施例のスクリュープレスと従来のスクリュープレスとは、技術思想を全く異にするものである。本実施例のスクリュープレスを用いることにより、脱水ケーキの含水率を10〜20ポイント低下させることが可能である。このような効果は、原汚泥に繊維分が多く、汚泥の粒径が大きい方が発揮される。また、上記開孔の開孔率(外筒表面積に対する開孔面積の比率)は、開孔径(開孔の直径)が1.5mmで50%、開孔径が大きくなるにつれて開孔率は小さくなり、4mmで34%である。本発明では開孔の直径を開孔径という。
上記実施例の特徴を補強するものとして、前記スクリュープレスの前段に、スリット幅0.5mm〜1.5mmの多重円盤式濃縮機を備えた有機性汚泥の脱水装置ある。
上記実施例において低含水率の脱水ケーキが得られ且つ汚泥回収率が上がるのは、以下の3点が主に寄与している。
第1点として:脱水設備から系外へ流出する分離液を濃縮工程(濃縮機)からのものだけに集約し、この分離液は汚泥濃度が0.01wt%以下と極めて低い。このことから系外へ流出し、生物処理を主体とした水処理設備への汚泥負荷は軽減される。また、分離液量は、濃縮工程(濃縮機)へ流入する汚泥量に対して、50〜70%と、脱水設備の分離液量の大部分を担っている。濃縮機とスクリュープレスからなる脱水設備としての汚泥回収率を95%以上と極めて高く維持でき、効率的な脱水処理設備にすることができる。
第2点として:分離液を濃縮工程(濃縮機)からのものだけに集約することで、スクリュープレスからの分離液の汚泥回収率を考慮する必要がなくなる。したがって、スクリュープレスの円筒形の外筒スクリーンにおける分離液透過部である開孔の開孔径を大きくし、意図的に汚泥を漏らすことで、脱水ケーキの水分量を低下させることができる。これにより、脱水設備の汚泥回収率を悪化させずに、ケーキ水分率を低下させることができる。
第3点として:スクリュープレスの円筒形の外筒スクリーンにおいて、分離液透過部の開孔あたりの面積を大きくしたことにより、開孔より透過する汚泥は、高分子凝集剤が混合されて凝集状態を保ったままで返送される。そのため、スクリュープレスから返送される汚泥に対しては、混和槽や濃縮機で高分子凝集剤を追加する必要はないために原汚泥だけに対する注入量で済み、高分子凝集剤の無駄がない。同様に、混合槽で注入される、無機凝集剤や繊維状脱水補助剤も、スクリュープレスから返送される汚泥に対しては追加する必要はない。
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
(1)水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、計画処理量の汚泥処理性能を維持できる。
(2)水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能となる。
(3)脱水工程(スクリュープレス)から排出された脱水分離液中の汚泥は既に薬品で調質されているため、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理することが可能であり、脱水分離液中の汚泥に対しては新たな薬品注入は不要である。
(4)脱水設備から系外へ流出する分離液を、汚泥回収率の良好な濃縮工程(濃縮機)からのものだけに一元化することで、スクリュープレスにて分離された脱水分離液の汚泥回収率を考慮する必要がなくなり、スクリュープレスの円筒形外筒においてスクリーンの開孔径を大きくとることができる。
(5)スクリュープレスの円筒形外筒において開孔の開孔径を大きくとることで、ケーキ含水率を低減することができる。
(6)スクリュープレスの円筒形外筒において開孔の開孔径を大きくとることで、繊維状脱水補助剤を利用した場合にも開孔の閉塞が起こらず、これまで低含水率化が困難であった汚泥等に対して、低含水率化を達成することが可能となる。
(7)脱水設備から系外へ流出する分離液を濃縮機からのものだけに一元化することで、脱水設備での汚泥回収率が向上し、汚泥の水処理への流入が低減し、水処理への悪影響がなくなる。
以下、本発明に係る有機性汚泥の脱水方法および装置について図1乃至図10を参照して説明する。なお、図1乃至図9において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して説明をする。
図1は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第1の実施形態を示す概略図である。図1に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽5と、脱水分離液受槽5内の脱水分離液を混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。符号7は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混和槽2に定量的に移送することができる装置である。
図1に示すように、水処理設備50における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽51に貯留されたのち、汚泥供給ポンプ52を有した供給ライン53を介して混和槽2に送られる。混和槽2において、有機性汚泥に、高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤が混合され、フロックが生成される。
混和槽2に投入される高分子凝集剤として、通常は、カチオン性あるいは両性の高分子凝集剤が使用される。高分子凝集剤の注入方法は、予め有機性汚泥の汚泥濃度を測定しておき、有機性汚泥の供給ライン53に流量計54を設け、測定された流量に対して目標の注入量となるように比例注入される。繊維状脱水補助剤は、繊維径が5〜30μm、繊維長が3〜30mmの繊維状の脱水補助剤である。この繊維状脱水補助剤を高分子凝集剤とともに原汚泥に混合することより、原汚泥に高分子凝集剤の存在下で繊維分が絡み、原汚泥の大半は5〜20mmの汚泥塊となる。これにより、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは、後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
混和槽2において生成するフロックの大きさは、例えば直径5〜20mmであり、フロック化された汚泥の汚泥濃度は、1〜3wt%である。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機3は、フロック化された汚泥を重力濃縮し、汚泥濃度が高くなった汚泥と分離液とに分離するものであり、多重円盤式濃縮機、スクリーン式重力濃縮機、ベルト式濃縮機などがある。多重円盤式濃縮機では、ろ過面のスリット幅は0.5mm〜1.5mmである。スリット幅が0.5mmより小さいと、分離液の排出が不十分なことから汚泥の濃縮が不十分になり、スリット幅が1.5mmを超えると、濃縮機からの汚泥の漏れが多くなって脱水設備全体の汚泥回収率が大幅に低下するために、合理的な脱水処理ができなくなる。ベルト式濃縮機では、ベルトを移動させながらベルト上の高分子凝集剤で調質した汚泥を重力濃縮する。
濃縮機3で濃縮される汚泥の汚泥濃度は4〜10wt%であり、とりわけ6〜8wt%程度となり、分離液の汚泥濃度は0.01wt%以下である。また、分離液量は、濃縮機3へ流入する汚泥量に対して、70〜80wt%であるが、汚泥回収率は95%以上となる。
濃縮機3で濃縮された汚泥は、スクリュープレス4へ投入され、スクリュープレス4で脱水処理される。
図1に示すように、本発明では、スクリュープレス4の前段に濃縮機3を設置しているために、スクリュープレス4の濃縮ゾーンで、脱水分離液が排出されるが、この分離液に固形物(未脱水汚泥)が含まれていても、回収率が高く、しかも含水率が極めて低い汚泥脱水方法および装置を提供することが可能である。
特に、スクリュープレス4の濃縮部分における外筒の開孔からの分離液に固形物(未脱水汚泥)がある場合に、脱水ケーキの含水率は低下する。スクリュープレス4の外筒の開孔が固形物(未脱水汚泥)で塞がれて開孔面積が縮小すると、外筒から離間したスクリュー軸近辺の汚泥の分離水が開孔から排出されにくくなる。固形物(未脱水汚泥)による開孔の閉塞や開孔の縮小を防ぐには、開孔の面積を大きくする、つまり開孔の寸法を大きくすること、具体的には、開孔の真円換算の直径を拡大することが重要となる。
スクリュープレス4は、円筒形外筒の内部に、円筒形外筒と同心のスクリュー軸およびスクリュー羽根を備え、該円筒形外筒に分離液排出のための複数の開孔を備え、該円筒形外筒は、汚泥の供給口部近辺の前半部分と、前半部分に連なる後半部分とから構成されている。円筒形外筒の直径をDとすると、少なくとも汚泥の供給口部近辺の端部より1D〜2Dまでの部分において、開孔が真円に換算して、その直径が1.5mm〜4mm(開孔面積として7〜50mm)であり、更に好ましくは直径2mm〜3mm(開孔面積として12.6〜28mm)である。このスクリュープレスにおいては、外筒の強度も必要であることから、開孔率は15〜50%必要である。開孔率は次式で定義される。
開孔率(%)=(開孔部面積(m)/外筒の表面積(m))×100 ……(3)
本発明においては、スクリュープレス4の円筒形の外筒でのスクリーンの開孔は、例えば真円であり、その大きさが直径2〜3mmであるため、開孔から漏れた汚泥は、直径2〜3mmの大きさを保ったフロック状となる。したがって、返送された汚泥は、濃縮機3のろ過面のスリット幅が1mm程度であるから、濃縮機3により水と分離され、汚泥が回収される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機3で分離された分離液のみであり、脱水設備全体としての汚泥回収率は95%以上となる。
円筒形の外筒とスクリュー軸との間の空間に投入された濃縮汚泥は、スクリュー軸の回転に伴って汚泥出口側へ進む。円筒形の外筒の開孔とスクリュー軸との間の空間は汚泥の進行方向に向かって、次第に狭くなるため、濃縮汚泥は圧縮される。濃縮汚泥が圧縮されるに従い、濃縮汚泥は、より含水率が低下した脱水ケーキと、外筒の開孔から漏れた汚泥を含む分離液とに分離される。
脱水ケーキは、スクリュープレス4の汚泥排出部から機外へ排出される。脱水分離液は、円筒形の外筒の開孔から機外へ排出される。ここで排出される脱水ケーキの含水率は、例えば、65〜80wt%であり、漏れた汚泥を含む脱水分離液の汚泥濃度は1〜2wt%である。スクリュープレス4へ投入される汚泥量に対して、汚泥回収率は80〜90%程度となる。
脱水ケーキは、脱水設備系外へと排出される。スクリュープレス4からの脱水分離液は、返送ライン(返送管路)RLを介して混和槽2もしくは濃縮機3へ返送される。これにより、スクリュープレス4の外筒の開孔から漏れ、脱水分離液に含まれる汚泥は、全量が脱水設備系内へ戻される。
なお、図1では、脱水分離液は、脱水分離液受槽5を経由して混和槽2もしくは濃縮機3へ返送される例が示されているが、脱水分離液受槽を省略してスクリュープレス4から直接に混和槽2もしくは濃縮機3へ返送するようにしてもよい。
図2は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第2の実施形態を示す概略図である。図2に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加する混合槽1と、この混合槽1から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽5と、脱水分離液受槽5内の脱水分離液を混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。符号7は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽1に定量的に移送することができる装置である。
なお、図2では、水処理設備50や汚泥貯留槽51の図示は省略している。
水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性廃水汚泥は、混合槽1で無機凝集剤と混合され、凝集され、汚泥中に細かな凝集フロックが多数作られた状態になる。
無機凝集剤としては、鉄を主成分とする塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄(ポリ鉄)や消石灰、アルミ系凝集剤が使用される。混合槽1には、無機凝集剤に加えて、繊維状脱水補助剤が添加される場合もある。繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が5〜30μm、繊維長が3mm〜30mmのものを使用する。
混合槽1で凝集化された汚泥は、混和槽2で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、第1の実施形態と同様であるが、第2の実施形態においては、スクリュープレス4からの脱水分離液は、返送ライン(返送管路)RLを介して混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3に返送される。
第2の実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は95%以上となる。
図3は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第3の実施形態を示す概略図である。図3に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽5と、脱水分離液受槽5内の脱水分離液を混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。
図3に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽51に貯留される。本実施形態においては、繊維状脱水補助剤は、汚泥貯留槽51に投入され、汚泥貯留槽51において有機性汚泥とあらかじめ混合される。この汚泥貯留槽51から供給された汚泥は、混和槽2で高分子凝集剤と混合され、高分子凝集剤により結合され、フロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図1に示す第1の実施形態と同様であり、スクリュープレス4からの脱水分離液は、返送ライン(返送管路)RLを介して混和槽2及び/又は濃縮機3に返送される。
汚泥貯留槽51に投入される繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が5〜30μm、繊維長が3mm〜30mmのものを使用する。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機3で分離された分離液のみであり、脱水設備全体としての汚泥回収率は95%以上となる。
図4は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第4の実施形態を示す概略図である。図4に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に無機凝集剤を添加する混合槽1と、この混合槽1から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽5と、脱水分離液受槽5内の脱水分離液を混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。
図4に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽51に貯留される。本実施形態においては、繊維状脱水補助剤は、汚泥貯留槽51に投入され、汚泥貯留槽51において有機性汚泥とあらかじめ混合される。この汚泥貯留槽51から供給された汚泥は、混合槽1で無機凝集剤と混合され、凝集化される。すなわち、汚泥中に繊維を含んだ細かな凝集フロックが多数作られた状態になる。混合槽1で凝集化された汚泥は、混和槽2で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図2に示す第2の実施形態と同様であり、スクリュープレス4からの脱水分離液は、返送ライン(返送管路)RLを介して混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3に返送される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機3で分離された分離液のみであり、本実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は95%以上となる。
図5は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第5の実施形態を示す概略図である。図5に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に繊維状脱水補助剤を添加する混合槽1と、この混合槽1から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽5と、脱水分離液受槽5内の脱水分離液を混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。符号7は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽1に定量的に移送することができる装置である。
図5に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、混合槽1に導入され、この混合槽1で繊維状脱水補助剤と混合される。混合槽1からの汚泥は、混和槽2で高分子凝集剤と混合され、フロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図2に示す第2の実施形態と同様であり、スクリュープレス4からの脱水分離液は、返送ライン(返送管路)RLを介して混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3に返送される。
図6は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第6の実施形態を示す概略図である。図6に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に繊維状脱水補助剤を添加する混合槽1と、この混合槽1から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽2と、この混和槽2で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機3と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス4と、スクリュープレス4による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留して濃縮汚泥を沈殿分離する脱水分離液沈殿槽15と、脱水分離液沈殿槽15において濃縮した濃縮汚泥を混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3へ返送する返送ポンプ6を有した返送ライン(返送管路)RLとを備えている。符号7は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽1に定量的に移送することができる装置である。
図6に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、混合槽1に導入され、この混合槽1で無機凝集剤と繊維状脱水補助剤と混合される。混合槽1で凝集化された汚泥は、混和槽2で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機3に導入され、ここで濃縮処理される。スクリュープレス4からの脱水分離液は、脱水分離液沈殿槽15に導入され、脱水分離液沈殿槽15において濃縮汚泥が沈殿分離される。そして、脱水分離液沈殿槽15において濃縮した濃縮汚泥は、返送ライン(返送管路)RLを介して混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3に返送される。また脱水分離液沈殿槽15において分離された分離液は、系外に排出される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機3および脱水分離液沈殿槽15で分離された分離液のみであり、本実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は95%以上となる。
図7は、図1乃至図6に示す本発明の有機性汚泥の脱水装置に適用されるスクリュープレスの外形図である。図7に示すように、スクリュープレス4は、円筒形外筒41と、円筒形外筒41の内部に円筒形外筒41と同心に配置されたスクリュー軸42と、スクリュー軸42に固定されたスクリュー羽根43とを備えている。前記円筒形外筒41は、脱水分離液を排出するための多数の開孔41hからなる外筒スクリーンを具備するとともに、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥の供給口部41aを有した前半部分FHと、脱水ケーキの出口部41bを有した後半部分RHとから構成されている。スクリュープレスは、外筒の全長をL(mm)、外筒の内径をD(mm)とすると、外筒全長は外筒内径の4倍〜5倍の長さ、L=4D〜5Dに設定されている。スクリュープレスにおいては、汚泥供給口側の端部から1D〜2Dまでが脱水分離液が最も排出されるため、この部分は濃縮ゾーンと称する。そして、濃縮ゾーンに続いて、圧搾・脱水ゾーンが形成されている。
図7に示すスクリュープレス4においては、少なくとも前記供給口部側の端部から前記外筒の内径(D)と等しい長さの部分(1D)にある各開孔41hは、開孔面積が1.8〜12.6mmであり、真円に換算してその直径が約1.5mm〜約4.0mmに設定されている。好ましくは、前記開孔41hは、開孔面積が3.1〜7.1mmであり、真円に換算してその直径が約2.0mm〜約3.0mmに設定されている。円筒形外筒41は、スクリーン(外筒スクリーン)によって形成されている。このスクリーンは脱水時では、内部に力がかかるために、外筒スクリーンはパンチングメタルで構成されたパンチングスクリーンが適している。
スクリュープレス4においては、円筒形外筒41とスクリュー軸42との空間は、汚泥供給口部側から脱水ケーキ出口部側に向かって狭くなっている。スクリュープレス4では、汚泥供給口部41aから外筒41とスクリュー軸42との間に汚泥を供給し、スクリュー軸42を回転させて汚泥を圧搾しながら脱水し、脱水ケーキを外筒41の脱水ケーキ出口部41bから排出する。外筒41の脱水ケーキ出口部41bは、脱水ケーキ排出部44に接続されており、脱水ケーキは、脱水ケーキ排出部44の脱水ケーキ落口44aから系外に排出される。また、脱水分離水は、脱水分離水出口45から系外に排出される。
図8は、スクリュープレス4の円筒形外筒41の例を示す概略図である。図8に示すように、スクリュープレス4の円筒形外筒41を構成するスクリーンで、パンチングメタルが主に採用されている。パンチングメタルからなるスクリーンを本発明ではパンチングスクリーンと称する。スクリーンは(1)〜(4)の範囲に4分割されている。
図9(a)、(b)、(c)は、スクリュープレス4の円筒形外筒41を構成するパンチングスクリーン41pの一部を示す部分拡大図である。図9(a)に示すパンチングスクリーン41pにおいては、各開孔41hは、一辺が3.0mmの正方形であり、開孔面積は9.0mmである。そして、開孔41hのピッチは5mmであり、開孔率は36%である。
図9(b)に示すパンチングスクリーン41pにおいては、各開孔41hは、幅2.0mm×長さ10mmの長丸孔であり、開孔面積は19.1mmである。そして、開孔41hのピッチは4mm×14mmであり、開孔率は34.1%である。
図9(c)に示すパンチングスクリーン41pにおいては、各開孔41hは、直径3.0mmの真円であり、開孔面積は7.1mmである。そして、開孔41hのピッチは4.5mmであり、開孔率は、40.3%である。
〔実施例1〕
(1)条件
i)有機性汚泥として、し尿処理余剰汚泥を用いた。汚泥貯留槽の汚泥濃度は2.0wt%で、汚泥貯留槽からの汚泥供給量を600L/hに設定した。濃縮機はスリット目幅が1.0mmの多重円盤型濃縮機を用いた。この濃縮機で7wt%の濃縮汚泥が得られる。濃縮汚泥は、外筒の内径が250mm、全長が1000mmのスクリュープレスに投入される。このスクリュープレスは、外筒全体で、スクリーンの開孔の直径(開孔径)がφ3.0mm、開孔率40%である。混和槽での高分子凝集剤は、カチオン系ポリマー(エバグロースC104G ;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)である。スクリュープレスによる脱水ケーキの含水率が80%、スクリュープレスからの汚泥の漏れの割合が、スクリュープレスへの流入汚泥の10%となるように設定した。
ii)上記条件で、以下の2つのケースについて連続試験を行い、脱水処理される汚泥量と処理汚泥量に対する高分子凝集剤の注入率を比較検討した。実験の内容は、以下の2つのケースである。
(1)ケース1(本発明):実験開始時には濃縮機分離液は生物処理をし、脱水機分離液を処理系外に排出するフロー(図10)で、データを採取した後に、図1に示すような、脱水機分離液を混和槽に返送するフローとした。
(2)ケース2(従来例):実験開始時には濃縮機分離液は生物処理をし、脱水機分離液を処理系外に排出するフロー(図10)で、データを採取した後に、図11に示すような、脱水機分離液を汚泥貯留槽51に返送するフローとした。
(2)結果
従来例では汚泥貯留槽に脱水分離液を返送した影響で、脱水処理量は11.3(kg/h)となった。これに対し、本発明では、脱水処理量は13.3(kgDS/h)で安定し、脱水ケーキの排出能力が18%向上した。さらに、従来例に比べると、ポリマー使用量は両フローで0.25kg/hと変わらなかったが、処理汚泥量に対する高分子凝集剤の注入率は、従来例では2.2%であるのに対し、本発明では1.9%となり、注入率として0.3ポイント低下している。薬品の注入率は単位乾燥汚泥重量あたりの重量比である。実施例1では、本発明では、単位乾燥汚泥重量あたりでみると、高分子凝集剤が約14%節減できていることになる。
すなわち、本発明の脱水方法は、従来例に比べ、処理量が18%向上しながら、高分子凝集剤は乾燥重量あたり約14%節減することができる。
〔実施例2〕
従来例では、図11に示すように、脱水分離水を汚泥貯留槽51に返送するフローとし、脱水分離水を原汚泥槽へ返送するため、供給される汚泥中に返送分の汚泥量が含まれる。
実施例2−(1)〜実施例2−(8)では、図1の処理フローで行なった。実施例2−(1)〜実施例2−(3)では、汚泥返送先を混和槽、濃縮機とした場合の実施例であり、実施例2−(4)〜実施例2−(8)では、繊維状脱水補助剤を添加した場合の実施例である。
<実施例2の条件>
i)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度2.0wt%
ii)汚泥供給量:0.6m/hr
iii)高分子凝集剤:エバグロースC104Gカチオン系ポリマー(荏原エンジニアリングサービス(株)製品)
iv)濃縮機:多重円盤型濃縮機、スリット目幅1.0mm
v)スクリュープレスは外筒の内径250mm、外筒の全長1000mm、スクリーンの開孔径φ3.0mmで開孔率40%である。
実施例2−(4)〜実施例2−(8)では、混和槽に繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が10μm、繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤である。従来例と実施例2の条件および結果を表4に示す。
従来例では脱水分離水を汚泥貯留槽へ返送するため、供給される汚泥中に返送分の汚泥量が含まれる。従来例では脱水設備に供給される汚泥量のうち、20%は返送汚泥量となり、濃度も低下したために実質処理量は高分子凝集剤を注入した実施例2−(1)〜2−(3)に対して15%減となった。さらに、脱水ケーキの含水率も実施例2−(1)〜2−(3)が従来例に比べて0.2〜1.0ポイント低下した。乾燥汚泥量あたりの高分子凝集剤の注入率は、本発明では1.9%対−DSに対し、従来例では2.2%対−DSであり、単位重量でみると約14%の高分子凝集剤が節減できている。
繊維状脱水補助剤の添加率を3〜10%とした、実施例2−(5)〜実施例2−(7)では、返送先が同じ混和槽である、実施例2−(1)に比べて、汚泥処理量は13.3kgDS/hと同等で、ケーキ含水率は6〜12ポイント低下した。
なお、繊維状脱水補助剤の添加率を2.5%とした、実施例の結果は、実施例2−(1)の結果と同等であり、繊維状脱水補助剤の添加率を10.5%とした、実施例の結果は、脱水ケーキの含水率が低下したものの、処理量が5.4kgDS/hと大幅に低下した。これは、繊維状脱水補助剤が過剰なために、スクリュープレスにおいて「汚泥とスクリュー羽根の供廻り」現象を生じ、脱水ケーキが順調に排出されないからである。このことから、繊維状脱水補助剤の添加率は、DSあたり、3〜10%が適量と判断された。
〔実施例3〕
図1に示す処理フローで実験を行い、セルロースを主成分とする繊維状脱水補助剤の繊維径と繊維長の検討を行なった。繊維状脱水補助剤以外は実施例2と同様である。また、脱水分離水の返送先は混和槽とした。この結果を表5に示す。
繊維径として10μm、30μmで、繊維長を表5に示すように5段階としたところ、繊維長が2mm以下では、含水率は実施例2−(1)の高分子凝集剤単独処理と変わらず、繊維状脱水補助剤の添加効果はない。しかし、繊維長3〜30mmの範囲では、脱水ケーキの含水率は4〜8ポイント低下し、その効果は発揮されている。繊維長が30mmを超えた32mmでは、スクリュープレスで汚泥の供廻りが発生し、処理量が最大4割程度低下した。実験した範囲では、繊維長は3〜30mmが適している。
繊維径4μmでは、繊維長が3〜30mmでも、脱水ケーキ含水率は2〜3ポイント程度の低下であり、実験した範囲では、繊維径は10〜30μmが適している。
〔実施例4〕
実施例4は、図2に示す処理フローで実験を行った実施例である。図2に示す処理フローは、混合槽が混和槽の前段に設置されているのが図1に示す処理フローと異なる。すなわち、混和槽の前段に混合槽を設け、この混合槽に無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を注入している。高分子凝集剤には、液体エマルジョンタイプのカチオン系の薬品(エバグロースLEC204 ;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を用いた。実施例4−(1)〜実施例4−(3)では、混合槽にはポリ硫酸第二鉄を注入し、実施例4−(4)〜実施例4−(6)では、混合槽にはポリ硫酸第二鉄と繊維状脱水補助剤を注入した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が10μm、繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤である。実施例4−(7)では返送先を混合槽と混和槽とし、返送液量は等量とした。表6に条件と結果を示す。
実施例4−(1)〜実施例4−(7)の共通した実施条件は以下の通りである。
i)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度2.0wt%
ii)汚泥供給量:0.6m/hr
iii)濃縮機:多重円盤型濃縮機、スリット目幅1.0mm
iv)スクリュープレスは外筒の内径250mm、外筒の全長1000mm、スクリーンの開孔径φ3.0mmである。
混合槽に無機凝集剤を注入した、実施例4−(1)〜実施例4−(3)の場合、脱水ケーキ含水率、処理量ともに実施例2−(1)〜実施例2−(3)とほぼ同等の値を得るとともに、汚泥の回収率は99%以上であった。
また、混合槽に無機凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加した、実施例4−(4)〜実施例4−(7)の場合、脱水ケーキ含水率は実施例4−(1)〜実施例4−(3)より低く、汚泥の回収率は99%以上であり、繊維状脱水助剤の添加の効果で、脱水ケーキの含水率は少なくとも7ポイント下げることができた。
また、実施例4−(4)〜実施例4−(7)では、脱水ろ液の返送先を混合槽もしくは混和槽もしくは濃縮機、混和槽と混合槽としたところ、実施例2−(5)、3−(2)と比較して、回収率、脱水ケーキ含水率、処理量の結果に大きな差異は見られなかった。実施例2−(1)〜2−(3)および実施例4−(1)〜(3)の結果を加味すると、返送先は、混合槽、混和槽、濃縮機の各槽だけでなく、これらの槽に同時に返送しても作用に大差はみられず、本発明は、返送先を複数の槽にする場合も適用可能である。
〔実施例5〕
実施例5は、図3に示す処理フローおよび図4に示す処理フローで実験を行った実施例である。
実施条件は以下の通りである。
i)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥
汚泥貯留槽に繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は繊維径は10μmで繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤も添加した。
ii)汚泥供給量:0.6m/hr、汚泥貯留槽の汚泥濃度2.0wt%
iii)濃縮機:多重円盤型濃縮機、スリット目幅1.0mm
iv)スクリュープレスは外筒の内径250mm、外筒の全長1000mm、スクリーンの開孔径φ3.0mmである。
v)脱水ろ液返送先:混和槽
混和槽には、高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
1)繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合における汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表7に示す。比較例1は繊維状脱水補助剤の添加がない場合である。
実施例5−(1)〜実施例5−(3)において、汚泥貯留槽へ繊維状脱水補助剤を直接添加し、予め供給汚泥中に繊維状脱水補助剤が添加された状態で脱水機へ供給し、脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は、繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、5.0%対kg−DS以上添加すると、脱水ケーキ含水率は70wt%以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、返送先の違いによっての汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
なお、繊維状脱水補助剤添加率が3%未満の場合では、ケーキ含水率は75%以上となり、添加の効果はなかった。さらに、繊維状脱水補助剤添加率が10%を超えると、スクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が7.8(kg−DS/h)まで大幅に低下した。
繊維状脱水補助剤添加率は、実施例2と同様に3〜10%対−DSが適した範囲である。
2)実施例5−(1)〜実施例5−(3)の条件に加えて、ポリ硫酸第二鉄を混合槽に注入し、混和槽の高分子凝集剤には液体エマルジョンタイプのカチオン系の薬品(エバグロースLEC204;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を用いた。この実施例は、図4に示す処理フローで実験を行った実施例である。汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表8に示す。
実施例5−(4)〜実施例5−(6)において、予め繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、5.0%対kg−DS以上添加すると、脱水ケーキ含水率は70wt%以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
なお、繊維状脱水補助剤添加率が3%未満の場合では、ケーキ含水率は75%以上となり、添加の効果はなかった。さらに、添加率が10%を超えるとスクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が7.8(kg−DS/h)まで大幅に低下した。繊繊維状脱水補助剤添加率は、実施例2と同様に3〜10%対−DSが適した範囲である。
〔実施例6〕
実施例6は、図5に示す処理フローで実験を行った実施例である。本実施例では、繊繊維状脱水補助剤だけを混合槽に添加する。
実施条件は以下の通りである。
i)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度2.0wt%
ii)汚泥供給量:0.6m/hr
iii)注入薬品:混合槽には、繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が10μm、繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤である。混和槽には、高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
iv)濃縮機:多重円盤型濃縮機、スリット目幅1.0mm
v)スクリュープレスは外筒の内径250mm、外筒の全長1000mm、スクリーンの開孔径φ3.0mmで開孔率40%である。
1)混和槽で繊維状脱水補助剤のみを供給し脱水した場合における脱水ケーキ含水率、処理量を表9に示す。この実施例では、どの条件でも回収率は99%以上であった。
実施例6−(1)〜実施例6−(4)において、予め繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、5.0%対kg−DS以上添加すると、脱水ケーキ含水率は70wt%以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
なお、繊維状脱水補助剤添加率が3%未満の場合では、ケーキ含水率は75%以上となり、添加の効果はなかった。さらに、添加率が10%を超えるとスクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が7.8(kg−DS/h)まで大幅に低下した。
繊維状脱水補助剤添加率は、実施例2と同様に3〜10%対−DSが適した範囲である。
〔実施例7〕
実施例7は、図6に示す処理フローで実験を行った実施例である。すなわち、スクリュープレス4からの脱水分離液を脱水分離液沈殿槽15に導入し、この沈殿槽の濃縮汚泥を混合槽1及び/又は混和槽2及び/又は濃縮機3に返送するフローであり、脱水分離液沈殿槽15において、スクリュープレスからの漏れる濃縮汚泥を沈殿分離させ、濃縮した汚泥を返送できる。
実施条件は以下の通りである。
i)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度2.0wt%
ii)汚泥供給量:0.6m/hr
iii)注入薬品:混合槽には、繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が10μm、繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤である。混和槽には、高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
iv)濃縮機:多重円盤型濃縮機、スリット目幅1.0m
v)スクリュープレスは外筒の内径250mm、外筒の全長1000mm、スクリーンの開孔径φ3.0mmで開孔率40%である。
vi)脱水分離液沈殿槽:直径1m、有効水深1m
実施例2―(6)、実施例4―(5)、実施例5−(2)、実施例5―(5)、実施例6―(2)に対して脱水分離液沈殿槽を設置し、沈殿・濃縮した汚泥を混和槽に返送する運転を5ケース行なった。実施例は、実施例7−(1)から実施例7−(5)となる。汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表10に示す。
実施例7−(1)から実施例7−(5)において、脱水ろ液を沈降分離し、固形分のみを返送することでスクリュープレスの処理能力に余裕が発生し、処理量は約10%上昇するだけでなく、ケーキ含水率は0.9ポイント〜1.2ポイント低下した。また、回分式で、脱水分離液沈殿槽を設置し、沈殿・濃縮した汚泥混和槽に返送する運転をおこなうと、脱水分離液沈殿槽がない場合に比べ、処理能力が1.1倍に向上した。
スクリュープレスのスクリーンの開孔径を変化させて、実施例8〜実施例11の実験を行なった。これら実施例の共通の実験条件は以下の通りである。
1)有機性汚泥:し尿処理余剰汚泥
2)スクリュープレスは、外筒の内径(D)が250mm、全長(L)が1000mmで、L=4D
3)高分子凝集剤を注入する混和槽を設け、スクリュープレスの脱水ろ液は返送しなかった。高分子凝集剤の注入率は1.9(%対−DS)である。
4)スクリュープレスの性能評価は、脱水ケーキの含水率(wt%)、脱水ケーキ排出量(kg−DS/h)、脱水分離液として漏れる汚泥量(kg−DS/h)を測定し、次式に定義する脱水の実処理率(%)で行なった。
脱水の実処理率(%)=〔脱水ケーキ排出量/(脱水ケーキ排出量+漏れる汚泥量)〕×100……(4)
5)スクリュープレスの性能は、脱水ケーキの含水率が80%以下で、脱水の実処理率が70%以上の場合が実用性が高い(評価A)とし、脱水ケーキの含水率が80%をオーバーするか、あるいは脱水の実処理率が70%未満の場合は実用性がない(評価B)とした。
〔実施例8〕
実施例8は、図1に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽2には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽2から直接スクリュープレス4に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
1)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。汚泥貯留槽の汚泥濃度は2.1wt%で、スクリュウープレスへの汚泥供給量は600L/hである。
2)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し同一の開孔径とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表11に示す。実施例8では、評価Aは実施例8−(3)、実施例8−(4)、実施例8−(5)であった。この場合、パンチング開孔径2〜3mmである。
〔実施例9〕
実施例9は、図1に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽2には繊維状脱水補助剤を添加せず、汚泥は混和槽2から濃縮機3を経由した後、スクリュープレスに導入され、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
1)汚泥貯留槽の汚泥濃度は2.8wt%で、スクリュープレスへの汚泥供給量は600L/hであった。
2)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
3)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し同一のパンチング開孔径とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表12に示す。
実施条件は以下の通りである。
i)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
ii)濃縮機には多重円盤型濃縮機でスリット目幅1.0mmを用いた。
iii)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し同一の開孔径を持つパンチングスクリーン(パンチングメタル)とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表12に示す。
実施例9では、評価Aは実施例9−(2)、実施例9−(3)、実施例9−(4)、実施例9−(5)、実施例9−(6)である。評価Aと認められた実施例では、パンチング開孔径1.5〜4mmである。実施例8の結果に比べて、実施例9の場合に濃縮機を用いることで、開孔径の適用範囲が広がっている。
〔実施例10〕
実施例10は、図2に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混合槽1には繊維状脱水補助剤を添加し、混和槽2には高分子凝集剤を注入して、汚泥は混和槽2から濃縮機3を経由した後、スクリュウープレスに導入され、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
1)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
2)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し同一の開孔径を持つパンチングスクリーン(パンチングメタル)とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表13に示す。
実施条件は以下の通りである。
i)混合槽には繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が10μm、繊維長が5mmのセルロースを主成分とする補助剤である。繊維状脱水補助剤の添加率は5(%対DS)とした。
ii)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。汚泥貯留槽の汚泥濃度は2.8wt%であり、スクリュープレスへの汚泥供給量は650L/hである。
iii)濃縮機には多重円盤型濃縮機でスリット目幅1.0mmを用いた。
3)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し同一の開孔率を持つパンチングスクリーン(パンチングメタル)とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表13に示す。
実施例10では、評価Aは実施例10−(2)〜実施例10−(6)で、この場合、開孔径は1.5〜4mmである。実施例8に比べて、濃縮機を用いることで開孔径の適用範囲が広がっている。さらに、脱水ケーキの含水率は、実施例9に比べて低下している。
〔実施例11〕
実施例11は、実施例9と同様に図1に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽2から直接スクリュープレス4に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。
条件は以下の通りである。
1)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
2)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し、汚泥供給口のある前端部からDの距離(250mm)にあるパンチングスクリーンの開孔径を変化させ、残りの3D(750mm)は2mmの開孔径とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表14に示す。
実施例11では、前端部からDの距離(250mm)においても、実施例8の結果と大きな差異は認められず、スクリュープレスの前端部の開孔径が脱水ケーキの排出量に大きく寄与する。なお、評価Aは、実施例11−(2)〜実施例11−(6)で、この場合、開孔径は、1.5〜4mmである。
〔実施例12〕
実施例12は、実施例8と同様に図1に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽2から直接スクリュープレス4に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。
条件は、以下の通りである。
1)混和槽には高分子凝集剤(エバグロースC104Gカチオン系ポリマー;荏原エンジニアリングサービス(株)製品)を注入した。
2)スクリュープレスでは外筒全長(L)に対し、汚泥供給口のある前端部からDの距離(250mm)を変化させ、残りの3D(750mm)は2mmの開孔径とした。この場合の開孔率は30〜50%である。条件および結果を表15に示す。
実施例12では前端部から2Dの距離(500mm)においても、実施例8の結果と大きな差異は認められず、スクリュープレスの前端部の開孔径が脱水ケーキの排出量に大きく寄与する。なお、評価Aは、実施例12−(2)〜実施例12−(6)で、この場合、開孔径1.5〜4mmである。
以上、本発明の実施形態および実施例を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求の範囲、および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
図1は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第1の実施形態を示す概略図である。 図2は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第2の実施形態を示す概略図である。 図3は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第3の実施形態を示す概略図である。 図4は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第4の実施形態を示す概略図である。 図5は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第5の実施形態を示す概略図である。 図6は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第6の実施形態を示す概略図である。 図7は、図1乃至図6に示す本発明の有機性汚泥の脱水装置に適用されるスクリュープレスの外形図である。 図8は、スクリュープレスの円筒形外筒の例を示す概略図である。 図9(a)、(b)、(c)は、スクリュープレスの円筒形外筒を構成するスクリーン(パンチングスクリーン)の一部を示す部分拡大図である。 図10は、従来の汚泥装置のフローを示す図である。 図11は、従来の汚泥装置のフローを示す図である。
符号の説明
1 混合槽
2 混和槽
3 濃縮機
4 スクリュープレス
5 脱水分離液受槽
6 脱水分離水返送ポンプ
7 繊維状脱水補助剤供給装置
15 脱水分離液沈殿槽
41 円筒形外筒
42 スクリュー軸
43 スクリュー羽根
41h 開孔
41a 汚泥供給口部
41b 脱水ケーキ出口部
41h 開孔
41p スクリーン(パンチングスクリーン)
44 脱水ケーキ排出部
44a 脱水ケーキ落口
45 脱水分離水出口
50 水処理設備
51 汚泥貯留槽
52 汚泥供給ポンプ
53 供給ライン
54 流量計

Claims (6)

  1. 浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和工程と、
    前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、
    前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、
    前記脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法。
  2. 浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる脱水助剤混合工程と、
    前記脱水助剤混合工程から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和工程と、
    前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、
    前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、
    前記脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記脱水助剤混合工程及び/又は前記混和工程及び/又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法。
  3. 浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽と、
    前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、
    前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、
    前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を固液分離する固液分離装置と、
    前記固液分離装置で得られた汚泥側を前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置。
  4. 浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び/又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる混合槽と、
    前記混和槽から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽と、
    前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、
    前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、
    前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を固液分離する固液分離装置と、
    前記固液分離装置で得られた汚泥側を前記混合槽及び/又は前記混和槽及び/又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置。
  5. 前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽及び/又は前記混和槽に設けたことを特徴とする請求項3または4記載の有機性汚泥の脱水装置。
  6. 前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽前段または前記混和槽前段に設置された汚泥貯留槽に設けたことを特徴とする請求項3または4記載の有機性汚泥の脱水装置。
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