JP5705616B2 - 汚泥濃縮装置および汚泥濃縮方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥濃縮槽および汚泥移送管を用いる汚泥濃縮装置および汚泥濃縮方法に関するものであり、詳しくは、嫌気性になった汚泥に絡む気泡の分離・除去を行う汚泥濃縮装置および汚泥濃縮方法に関するものである。

汚泥処理設備では、汚泥フロックおよび水分を含む汚泥が、汚泥移送管を通じて、重力沈殿式の汚泥濃縮槽に供給される。この汚泥濃縮槽では、槽内で汚泥を静置することにより、水よりも比重の大きい汚泥フロックを重力沈降させる。これにより、汚泥濃縮槽内の汚泥は、重力沈降により圧密化して形成された下層の濃縮汚泥と、上層を形成する濃縮分離液とに固液分離される。沈降圧密化した濃縮汚泥は、汚泥濃縮槽の底部から排出されて後段の処理設備（例えば、遠心濃縮機、遠心脱水機等）に送られる。また、上層の濃縮分離液は、汚泥濃縮槽の上部から排出されて後段の水処理設備に送られ、水よりも比重の小さい汚泥フロック等の含有物を除去してから殺菌処理を経て、最終的に放流される。

しかしながら、汚泥が酸素供給の困難な状態に長時間置かれると、汚泥の腐敗により、汚泥の中で、例えば、二酸化炭素、メタン、硫化水素等のガスが発生し、このガスが気泡となって汚泥フロックに留まることがある。この汚泥フロックに気泡が留まったままで汚泥濃縮槽に供給されると、気泡の浮力により、汚泥濃縮槽での槽水中の汚泥フロックの沈降性が悪化し、汚泥濃縮槽の重力濃縮機能が十分に発揮できなくなる現象が生じる。この現象により、濃縮分離性能が低下し、濃縮汚泥中に残る水分が多くなるため汚泥の減容化を図れず、濃縮汚泥量（重力濃縮槽から引抜かれる濃縮汚泥の体積）が増大（低濃度化）してしまうことがある。また、浮上した汚泥フロックは長時間排出されずに汚泥濃縮槽の槽水面上に堆積・腐敗しスカム（腐敗固形物）となり、清掃作業を必要としたり悪臭の原因となる。なお、汚泥フロックは腐敗、乾燥はしていない、謂わば、フレッシュな状態のものと認識されており、これに対して、スカムは汚泥フロックが塊となり、その表面は乾燥が進み、その内部は腐敗が進んだものと認識されている。このような汚泥の腐敗に対処するため、例えば以下の方法が知られている。

特許文献１には、汚泥の腐敗により発生するガスを除去するために、汚泥を密閉容器に供給し充填させたのち、溶解ガスを脱気できる真空度に減圧させる吸引により、汚泥に同伴又は溶解しているガスを脱気することにより、汚泥の濃縮性や脱水性を改善する方法が開示されている（段落〔０００４〕）。
特許文献２には、汚泥の腐敗を防止するために、汚泥腐敗の主な原因となる嫌気性微生物や硫酸塩還元菌を、汚泥腐敗抑止を持続させたい時間に応じたオゾン注入率を設定して汚泥をオゾン処理する方法が開示されている（段落〔００２６〕）。

しかしながら、これらの技術は、真空引きの設備やオゾン処理に必要なコストが大きく、必ずしも好ましいものとは言えない。

また、従来の汚泥処理設備では、汚泥のｐＨを測定して腐敗進行を管理している。通常５．５〜６．０の範囲でｐＨが変化している場合には、腐敗による沈降汚泥の再浮上は起こらない。しかし、腐敗の進行により発生する酸性物質の影響で、ｐＨが５以下になると、沈降汚泥の再浮上が懸念されていた。

特開平１１−３０９４９６号公報 特開平８−１９２１９８号公報

従来の汚泥濃縮装置および汚泥濃縮方法では、次のような課題があった。
(1) 汚泥の嫌気化により汚泥フロックで発生するガスが気泡となって汚泥に混入し、又は汚泥フロックの表面などに留まることにより、汚泥濃縮槽内の汚泥フロックが水よりも比重の大きい場合でも当該汚泥フロックが気泡の浮力の影響により沈降せずに浮上してしまう。その結果、濃縮汚泥と濃縮分離液の固液分離が不十分となり、汚泥濃縮槽での濃縮分離性能が低下し、汚泥濃縮槽の重力濃縮機能に支障をきたす。
(2) 濃縮分離性能の低下により、濃縮分離液の水質が悪化し、後段の水処理設備への汚濁負荷が増大してしまう。
(3) 濃縮分離性能の低下により、汚泥濃縮槽内に汚泥が滞留する時間（水理学的滞留時間：以下「ＨＲＴ」という）が長くなり、汚泥が腐敗し、腐敗臭が発生する。
(4) 濃縮分離性能の低下により、濃縮汚泥中に残る水分が多くなるため濃縮汚泥量が増大してしまい、汚泥の減容化が図れない。
(5) 濃縮汚泥量の増大により、汚泥処理設備への負荷も増大し、汚泥脱水処理などの運転時間の延長、運転コストの上昇、エネルギー消費量や温室効果ガスの排出量の増加を招いてしまう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、嫌気化した汚泥に絡む気泡を水の噴射等により分離・除去して汚泥の沈降性を改善し、汚泥濃縮槽での濃縮分離性能の低下およびこれに伴う濃縮汚泥量の増大を防止する汚泥濃縮装置および汚泥濃縮方法を提供することを目的とする。

本発明に係る汚泥濃縮装置は、汚泥を導入して濃縮汚泥と濃縮分離液に固液分離する汚泥濃縮槽、および、該汚泥濃縮槽に汚泥を移送する汚泥移送管、を備えた汚泥濃縮装置において、前記汚泥移送管内の汚泥表面下に設けられ、移送される汚泥内に水を噴射する噴射器、および／または、前記汚泥移送管外若しくは前記汚泥移送管上部に設けられ、移送される汚泥表面へ散水する散水器を設けたものである。

本発明に係る汚泥濃縮装置の汚泥濃縮槽は、槽水面に給水する給水器を設けたものである。

本発明に係る汚泥濃縮方法は、汚泥濃縮槽へ汚泥移送管で汚泥を供給し、濃縮汚泥と濃縮分離液に固液分離する汚泥濃縮方法において、前記汚泥移送管内に設けられた噴射器で、移送される汚泥内に水を噴射し、前記汚泥移送管で移送される汚泥表面へ散水器で散水するものである。

本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、汚泥移送管内に設けられ、移送される汚泥内に水を噴射する噴射器、および／または、汚泥移送管外若しくは前記汚泥移送管上部に設けられ、移送される汚泥表面へ散水する散水器を設けたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥移送管内の汚泥の流れを汚泥内部から乱し、汚泥フロックから気泡を物理的に分離・排除し、汚泥濃縮槽での汚泥の沈降性を改善できる。つまり、汚泥移送管（開放管でもよい）を流れる汚泥に対して、『噴射器』で水を噴射して汚泥の流れを内部から乱すことにより、汚泥中の汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除でき、汚泥濃縮槽での汚泥フロックの浮上などを防止し、良好な固液分離性能を維持できる。
(2) 汚泥移送管内の汚泥表面への衝撃により、汚泥フロックから気泡を物理的に分離・排除し、汚泥濃縮槽での汚泥の沈降性を改善できる。つまり、汚泥移送管（開放管でもよい）を流れる汚泥に対して、『散水器』で散水して汚泥表面に衝撃を与えることにより、汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除でき、汚泥濃縮槽での汚泥フロックの浮上などを防止し、良好な固液分離性能を維持できる。
(3) 主に『噴射器』や『散水器』で汚泥に給水することにより、汚泥が希釈されて汚泥濃縮槽での汚泥フロックの沈降性を改善できる。つまり、汚泥が希釈されると、汚泥フロック密度が低下することから、汚泥フロック相互の干渉が低減され、沈降性・圧密度合が改善するため、良好な固液分離性能を維持できる。
(4) 汚泥濃縮槽での汚泥沈降性の改善により、濃縮汚泥の含水率を低下させて濃縮倍率を高め（高濃度化し）、濃縮汚泥量を減少させることができる。
(5) 濃縮汚泥量の減少により、汚泥処理設備への負荷も軽減されるため、汚泥脱水処理などの運転時間の短縮、運転コストの低減、エネルギー消費や温室効果ガス排出量の抑制を図ることができる。

本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、汚泥濃縮槽に、槽水面に給水する給水器を設けたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥濃縮槽の槽水面への給水により、比較的大きな気泡を消滅させ、スカムの形成・堆積を抑制できる。つまり、『給水器』で給水することにより、i)汚泥濃縮槽内で発生し、槽水面上で成長した気泡を消滅させ、ii)汚泥濃縮槽の水面に浮上する汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除して、汚泥フロックを沈降させ、iii)汚泥濃縮槽の槽水面にスカムが生成・堆積するのを防止し、iv)汚泥濃縮槽の槽水面に生成・堆積したスカムを破壊して、沈降させることができる。
(2) 給水により、汚泥の沈降性を改善できるため、汚泥濃縮槽での汚泥のＨＲＴの短縮、汚泥の腐敗の抑制、腐敗臭の低減を図ることができ、汚泥のｐＨを５．０〜７．８の範囲で維持できる。
(3) 給水により、汚泥が希釈され、且つ汚泥濃縮槽でのＨＲＴが短縮されるため、濃縮分離液の水質を向上させ、後段の水処理設備への汚濁負荷を軽減できる。
(4) 給水により、汚泥が希釈され、且つ汚泥濃縮槽でのＨＲＴが短縮されるため、濃縮汚泥の性状を改善し、汚泥処理性能（脱水性）を向上させることができる。また、腐敗臭を低減できる。
(5) 給水により、例えば、夏季などの高温期において汚泥濃縮槽の槽水温度を低下させることができるため、汚泥の腐敗の進行を抑制でき、汚泥濃縮槽での汚泥フロックの沈降性を改善できる。

本発明に係る汚泥濃縮方法によれば、汚泥移送管内に設けられた噴射器で、移送される汚泥に水を噴射し、汚泥移送管で移送される汚泥表面へ散水器で散水することにより、噴射器および散水器を備えた本発明に係る汚泥濃縮装置と同様の優れた作用効果を奏する。

≪実施の形態１≫
図１は本発明の実施の形態１による汚泥濃縮装置の概略構成図である。
この汚泥濃縮装置は、汚水処理設備内に設けられるものであり、汚泥を重力濃縮により濃縮汚泥と濃縮分離液に固液分離する汚泥濃縮槽１と、この汚泥濃縮槽１に汚泥を移送する汚泥移送管２と、この汚泥移送管２の内部に設けられ、水を噴射する噴射器３と、汚泥移送管２の外部に設けられ、移送される汚泥表面へ散水する散水器４と、汚泥濃縮槽１上方に設けられ、槽水面に給水する給水器５とから構成されている。

汚泥濃縮槽１は、水槽１ａと、この水槽１ａ内の中央部に設けられ、その内側に汚泥を受け入れる略円筒状のセンターウェル１ｂと、水槽１ａの下部に設けられ、重力沈殿により沈降し圧密化した濃縮汚泥を排出して後段の汚泥処理に送るための濃縮汚泥排出口１ｃと、水槽１ａの内壁上部に設けられ、濃縮汚泥から分離された上澄水を濃縮分離液として排出して後段の水処理に送るための分離液排出口１ｄと、汚泥濃縮槽１の槽水面に設けられ、濃縮分離液の上面に浮上したスカムを排除するスカム流出口１ｅとを備えている。

汚泥移送管２は、汚泥処理設備に流入した汚泥からし渣を除去する汚泥スクリーン８（図３の説明において後述）と、汚泥濃縮槽１のセンターウェル１ｂの側部とに接続され、し渣の除去された汚泥をセンターウェル１ｂの内側に移送するための流路である。汚泥移送管２の上壁２ａには、散水器４の散水スペースを確保する開口部２ｂが形成されており、最下流側には、センターウェル１ｂの内側に汚泥を流出させる流出口２ｃが形成されている。なお、この実施の形態１では、汚泥移送管２が上壁２ａを有する構造となっているが、上壁２ａを有さない開放管であってもよい。

汚泥移送管２の上壁２ａには、開口部２ｂよりも上流側の位置で、噴射器３がその先端の噴射ノズル３ａを汚泥表面下に沈めた状態で配設されている。噴射器３は、汚泥移送管２の下流側に向けて汚泥表面下で水を噴射する噴射ノズル３ａと、この噴射ノズル３ａを略水平方向に支持し、且つ汚泥移送管２に取り付けられる本体３ｂとを備えている。噴射ノズル３ａは、汚泥移送管２内を流れる汚泥中に浮遊する汚泥フロックに対して水を噴射するものであり、この水の噴射により、汚泥内部から汚泥の流れを乱し、汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・除去して、この気泡を汚泥表面まで浮上させることができる。本体３ｂの内部には、後述の給水経路を介して供給された水を受け入れ、且つ噴射ノズル３ａに水を供給するための給水管（図示せず）が設けられている。

噴射ノズル３ａからの水の噴射方向は、移送される汚泥に絡む気泡を物理的に分離・除去する目的を達成できる範囲で適宜、選択可能であり、汚泥移送管２の下流側に限られることなく、上流側などの他の方向であってもよい。さらに、図示の噴射ノズル３ａは１個であるが、複数個の噴射ノズル３ａを用いてもよい。複数個の場合には、同一の又は異なる方向にそれぞれの噴射ノズル３ａを向けてもよい。

噴射ノズル３ａからの水の噴射方式としては、噴射量を一定にするか若しくは変化させながら常に噴射を続ける連続噴射方式でもよく、又は、噴射中に間欠的に噴射を停止する不連続噴射方式でもよい。

汚泥移送管２の上方には、開口部２ｂを通じて、汚泥表面に向けて散水する散水器４が配設されている。散水器４は、汚泥移送管２内を流れる汚泥の表面に向けて上方から散水する散水ノズル４ａと、この散水ノズル４ａを支持する本体４ｂとを備えているが、１つあるいは２つ以上の散水ノズル４ａから散水できる構造のものであれば、前述のような専用のノズルを設けてもよく、又は、図６に示すようなパイプに開口を設けたものでもよく、様式は問わない。

散水ノズル４ａは、汚泥移送管２内を流れる汚泥表面上に浮上した汚泥フロック又は気泡に対して散水するものであり、この散水により、汚泥表面上から汚泥の流れを乱し、汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・除去して当該汚泥フロックを沈降させるとともに、浮上した気泡を消滅させることができる。本体４ｂの内部には、後述の給水経路を介して供給された水を受け入れ、且つ散水ノズル４ａに水を供給するための給水管（図示せず）が設けられている。なお、汚泥移送管２に開口部２ｂを形成せずに、散水器４を汚泥移送管２内に配設して散水してもよく、また、開口部２ｂの有無にかかわらず、汚泥移送管２の流出口２ｃ付近に配設して散水してもよい（図２参照）。

散水ノズル４ａからの散水方式としては、散水量を一定にするか若しくは変化させながら常に散水を続ける連続散水方式でもよく、又は、散水中に間欠的に散水を停止する不連続散水方式でもよい。また、図示の散水ノズル４ａは１個であるが、複数個の散水ノズル４ａを用いてもよい。複数個の場合には、同一の又は異なる方向にそれぞれの散水ノズル４ａを向けてもよい。

散水ノズル４ａからの水は、放射状に広がり、広範囲の汚泥表面に散水される。また、複数個の散水ノズル４ａからの散水の場合、隣接する散水範囲が重なり合ってもよく、又は、必要に応じて、汚泥表面に対する散水範囲を絞ってもよい。

この実施の形態１では、噴射器３よりも汚泥移送管２の下流側に散水器４が配設される位置関係となっている。この位置関係では、噴射ノズル３ａからの水の噴射で汚泥内部から汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・除去した後、汚泥表面に浮上した気泡を下流側で散水ノズル４ａからの散水によって消滅させることができる。しかしながら、噴射器３と散水器４の位置関係はこれに限定されるものではなく、噴射器３が散水器４よりも下流側に設けられていてもよく、噴射器３と散水器４とが汚泥の流れ方向に対して（高さ方向から視て）略同一の位置に設けられていてもよい。

給水器５は、汚泥濃縮槽１内の槽水面に給水する給水ノズル５ａと、この給水ノズル５ａを支持する本体５ｂとを備えている。給水ノズル５ａは、汚泥濃縮槽１内の槽水面に向けて上方から給水するものであり、この給水により、汚泥濃縮槽１内で発生し槽水面上で気泡が成長しても、その気泡を消滅させるとともに、汚泥濃縮槽１の槽水面に浮上する汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除して、汚泥フロックを沈降させることができる。また、汚泥濃縮槽１の槽水面でのスカムの生成・堆積をより確実に防止するとともに、汚泥濃縮槽１の槽水面にスカムが生成・堆積しても、そのスカムはスカム流出口１ｅより汚泥濃縮槽１外に排除され、汚泥処理へ送られる。また、本体５ｂの内部には、後述の給水経路を介して供給された水を受け入れ、且つ給水ノズル５ａに水を供給するための給水管（図示せず）が設けられている。

給水ノズル５ａから給水を行うに際しては、汚泥濃縮槽１内の槽水を静置して行われる重力濃縮の進行を妨げないこと、つまり、汚泥濃縮槽１内の槽水の深部にまで給水の影響を与えないことが重要である。このため、給水による槽水への衝撃は、汚泥濃縮槽１内の槽水面およびその槽水面から比較的浅い領域に限定されることが望ましい。このような給水器５からの給水では、噴射器３からの水の噴射、または、散水器４からの山水ほどの水勢や水量を必要とせず、給水ノズル５ａからの水量が少なければ汚泥濃縮槽１内の槽水面に届いたときの水勢により、また、水勢が弱ければ水量により、槽水面に浮上した直後の汚泥フロックから気泡を分離・除去できる。これにより、汚泥の沈降性をさらに改善できるため、汚泥濃縮槽１での汚泥のＨＲＴの短縮、汚泥の腐敗の抑制、腐敗臭の低減を図ることができ、汚泥のｐＨを５．０〜７．８の範囲で維持できる。また、給水により、汚泥が希釈され、且つ汚泥濃縮槽１でのＨＲＴが短縮されるため、濃縮分離液の水質をさらに向上させ、後段の水処理設備への汚濁負荷を軽減できるとともに、濃縮汚泥の性状を改善し、汚泥処理性能（脱水性）を向上させることができ、腐敗臭を低減できる。さらに、給水により、例えば、夏季などの高温期において汚泥濃縮槽１の槽水温度を低下させることができるため、汚泥の腐敗進行を抑制でき、汚泥濃縮槽１での汚泥フロックの沈降性を改善できる。

給水ノズル５ａからの給水は、汚泥濃縮槽１内の槽水面の全面に向けて行うようにしてもよく、又は、汚泥濃縮槽１内の、例えば、槽水面上のスカムが流入するスカム流入部１ｅ付近に向けて集中給水するなど場所を特定して行ってもよい。また、給水ノズル５ａからの給水方式としては、給水量を一定にするか若しくは変化させながら常に給水を続ける連続給水方式でもよく、又は、給水中に間欠的に給水を停止する不連続給水方式でもよい。さらに、図示の給水ノズル５ａは１個であるが、複数個の給水ノズル５ａを用いてもよい。複数個の場合には、同一の又は異なる方向にそれぞれの給水ノズル５ａを向けてもよい。

噴射器３、散水器４および給水器５への水の供給は、共通給水管６により行われる。この共通給水管６は、噴射器３の本体３ｂに給水する分岐管６ａと、散水器４の本体４ｂに給水する分岐管６ｂと、給水器５の本体５ｂに給水する分岐管６ｃとを備えており、それぞれの管への給水経路を構成している。共通給水管６で供給される水は、水処理、汚泥処理に影響を及ぼさないもので、容易および／または安価に利用できる水であれば、特に限定されず、汚水処理施設の殺菌前の処理水、放流水、地下水、あるいは他の供給可能な水でもよい。一般に、地下水は水温が低く、汚泥の腐敗進行を抑制して腐敗性ガスの発生量を低減できるため、汚泥フロックの沈降性をさらに改善できる。
なお、汚水処理施設以外からの水を利用する場合には、汚水処理施設全体の処理量が増加し、この処理量の増加に比例して処理時間が長くなるなど、水処理や汚泥処理に影響を及ぼすおそれがあるが、同一の汚水処理施設で処理された放流水を給水に利用する場合には、汚水処理施設全体の処理量を増加させずに済み、水処理や汚泥処理への影響が少ない。

噴射器３、散水器４および給水器５は、それぞれ、手動で制御する方式のものでもよく、又は、自動制御する方式のものでもよい。また、この実施の形態１では、噴射器３、散水器４および給水器５をすべて作動させるように制御しているが、噴射器３のみ作動させるように制御してもよく、噴射器３および散水器４のうちいずれか一方と給水器５を作動させるように制御してもよく、又は、給水器５を作動させずに噴射器３および散水器４を作動させるように制御してもよい。

次に、汚泥濃縮装置の動作について説明する。
まず、汚泥は、汚泥スクリーン８（図３の説明において後述）により、し渣を除去された後、汚泥移送管２に送られる。汚泥移送管２内では、汚泥表面下に沈められた噴射ノズル３ａから水を噴射することにより、汚泥の流れが内部から乱され、汚泥中の汚泥フロックに留まる気泡が物理的に分離・除去されて汚泥表面に浮上する。気泡が分離・除去されて気泡の浮力を失った汚泥フロックのうち、水よりも比重の大きい汚泥フロックは沈降しやすくなる。

次に、汚泥表面に向けて散水ノズル４ａから散水することにより、汚泥表面上に浮上した汚泥フロックに絡む気泡が物理的に分離・除去され、また、汚泥フロックに気泡が再び戻って、汚泥フロックに留まることを防止できる。この場合も、気泡が分離・除去されて気泡の浮力を失った汚泥フロックのうち、水よりも比重の大きい汚泥フロックは沈降しやすくなる。

そして、汚泥は、汚泥フロックに絡む気泡が除去・分離された状態で、汚泥移送管２の流出口２ｃからセンターウェル１ｂの側部を通じて汚泥濃縮槽１の水槽１ａ内に供給される。センターウェル１ｂは、水槽１ａの下部と離隔した状態で配設されている。この汚泥濃縮槽１では、水よりも比重の大きい汚泥フロックが沈降し圧密化することにより濃縮されて下層の濃縮汚泥となり、濃縮汚泥排出口１ｃから排出されて後段の汚泥処理に送られる。また、センターウェル１ｂ外側で水槽１ａ内の上層に形成された上澄水は、濃縮分離液として、分離液排出口１ｄから排出されて後段の水処理に送られる。このとき、上澄水の水面上に浮上したスカムは、スカム流出口１ｅで回収され、濃縮分離液から除去される。

なお、汚泥の性状により、汚泥濃縮槽１での汚泥濃縮中の汚泥フロックに留まった気泡が汚泥中の有機成分を利用した発酵などにより成長し、この成長した気泡が留まった汚泥フロックが汚泥濃縮槽１の槽水面に浮上した場合においても、乾燥などにより硬化する前に、給水器５からの給水によって容易に破壊することができる。そして、汚泥フロックを再度沈降させ、濃縮汚泥として後段の汚泥処理に送ることができる。

以上説明した実施の形態１によれば、水を噴射する噴射器３と、移送される汚泥表面へ散水する散水器４を設けたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥移送管２を流れる汚泥に対して、噴射器４で水を噴射して汚泥の流れを内部から乱すことにより、汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除でき、汚泥濃縮槽１での汚泥フロックの浮上などを防止し、汚泥濃縮槽１の良好な固液分離性能を維持できる。
(2) 汚泥移送管２を流れる汚泥に対して、散水器４で散水して汚泥表面に衝撃を与えることにより、汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除でき、汚泥濃縮槽１での汚泥フロックの浮上などを防止し、良好な固液分離性能を維持できる。
(3) 主に、噴射器３や散水器４で汚泥に給水することにより、汚泥が希釈され、この希釈で、汚泥フロック密度が低下することから、汚泥フロック相互の干渉が低減され、沈降性・圧密度合が改善するため、汚泥濃縮槽１の良好な固液分離性能を維持できる。
(4) 汚泥濃縮槽１での汚泥沈降性の改善により、濃縮汚泥の含水率を低下させて濃縮倍率を高め（高濃度化し）、濃縮汚泥量を減少させることができる。
(5) 濃縮汚泥量の減少により、汚泥処理設備への負荷も軽減されるため、汚泥脱水処理などの運転時間の短縮、運転コストの低減、エネルギー消費や温室効果ガス排出量の抑制を図ることができる。

また、実施の形態１によれば、汚泥濃縮槽１の槽水面に給水する給水器５を設けたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 給水器５で給水することにより、i)汚泥濃縮槽１内で発生し、槽水面上で大きく成長した気泡を消滅させ、ii)汚泥濃縮槽１の槽水面に浮上する汚泥フロックに絡む気泡を物理的に分離・排除して、汚泥フロックを沈降させ、iii)汚泥濃縮槽１の槽水面にスカムが生成・堆積するのを防止し、iv)汚泥濃縮槽１の槽水面に生成・堆積したスカムを破壊して、沈降させることができる。
(2) 給水により、汚泥の沈降性を改善できるため、汚泥濃縮槽１での汚泥のＨＲＴの短縮、汚泥の腐敗の抑制、腐敗臭の低減を図ることができ、汚泥のｐＨを５．０〜７．８の範囲で維持できる。
(3) 給水により、汚泥が希釈され、且つ汚泥濃縮槽１でのＨＲＴが短縮されるため、濃縮分離液の水質を向上させ、後段の水処理設備への汚濁負荷を軽減できる。
(4) 給水により、汚泥が希釈され、且つ汚泥濃縮槽１でのＨＲＴが短縮されるため、濃縮汚泥の性状を改善し、汚泥処理性能（脱水性）を向上させることができる。また、腐敗臭を低減できる。
(5) 給水により、例えば、夏季などの高温期において汚泥濃縮槽１の槽水温度を低下させることができるため、汚泥の腐敗の進行を抑制でき、汚泥濃縮槽１での汚泥フロックの沈降性を改善できる。

≪実施の形態２≫
図２は本発明の実施の形態２による汚泥濃縮装置の概略構成図であり、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態２による汚泥濃縮装置は、散水器４の本体４ｂを汚泥移送管２の上壁２ａに取り付けた点、汚泥移送管２の流出口２ｃ付近に散水器７を設けた点、散水器７に給水する共通給水管６の分岐管６ｄを設けた点で、前述の実施の形態１と異なる。

散水器７は、散水器４と同様の構造を有しており、汚泥移送管２の流出口２ｃから流出する汚泥表面に向けて斜め上方向から散水する散水ノズル７ａと、この散水ノズル７ａを支持する本体７ｂとを備えている。散水ノズル７ａは、汚泥移送管２の流出口２ｃから流出する汚泥表面上に浮上した汚泥フロック又は気泡に対して散水することにより、汚泥フロックに絡む気泡を効率よく分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を効率よく消滅させることができる。本体７ｂの内部には、共通給水管６の分岐管６ｄを介して供給された水を受け入れ、且つ散水ノズル７ａに水を供給するための給水管（図示せず）が設けられている。

この実施の形態２の散水器４は、汚泥移送管２の上壁２ａに取り付けられているため、汚泥移送管２の開口部２ｂを介して散水する前述の実施の形態１の散水器４と比べて、汚泥表面に近い低位置から散水することになり、比較的狭い領域の汚泥表面上の汚泥フロックおよび気泡に対して集中的に散水することが可能である。

以上説明した実施の形態２によれば、汚泥移送管２の流出口２ｃ付近に散水器７を設けたことにより、前述の実施の形態１による作用効果に加えて、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥移送管２の流出口２ｃから流出する汚泥に対する散水器７からの散水により、汚泥フロックに絡む気泡を効率よく分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を効率よく消滅させることができる。
(2) 散水器７からの散水により、散水器４からの散水を受けてもなお、汚泥フロックから分離・除去できなかった気泡又は消滅しなかった気泡を当該汚泥フロックから効率よく分離・除去し、又は消滅させることができる。
(3) 散水器７からの散水により、汚泥フロックに絡む気泡を効率よく分離・除去し、又は消滅させることができるので、汚泥濃縮槽１内での汚泥フロックの沈降性を改善し、汚泥濃縮槽１での濃縮分離性能の低下および濃縮汚泥量の増大を防止することができる。

また、実施の形態２によれば、散水器４の本体４ｂを汚泥移送管２の上壁２ａに取り付けたことにより、比較的狭い領域の汚泥表面上の汚泥フロックおよび気泡に対して集中的に散水できるため、汚泥フロックに絡む気泡を効率よく分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を効率よく消滅させることができる。

≪実施例１≫
図３は噴射器３および散水器４を備えた本発明に係る汚泥濃縮装置を用いた実施例１の汚泥処理フローを示す概略構成図であり、図４は図３に示した汚泥濃縮装置を上方から見た平面図であり、図５は図３に示した汚泥濃縮装置の噴射器３を示す概略斜視図であり、図６は図３に示した汚泥濃縮装置の散水器４を示す概略断面図であり、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
図３から図６に示す汚泥濃縮装置は、主に、図１に示した噴射器３の噴射ノズル３ａと異なり、噴射ノズル３ａを上方に向けた噴射器３を設けた点、図２に示した散水器７の散水ノズル７ａと同様に斜め下方向に散水する散水器１０を設けた点で、前述の実施の形態１と異なる。

図３および図４に示すように、汚泥濃縮装置の上流側には、２台の汚泥スクリーン８が配設されている。両汚泥スクリーン８は、２つの水処理系列から発生する生汚泥（１系生汚泥、１系余剰汚泥、２系生汚泥、２系余剰汚泥）と雨水沈殿池汚泥から発生する生汚泥を、それぞれ、し渣と汚泥に分離するものである。両汚泥スクリーン８により分離された汚泥は、共通水路（汚泥移送管２）を通じて汚泥濃縮槽１に向けて移送されるとともに、し渣は、し渣脱水処理に送られる。

図３および図５に示すように、噴射器３は、共通水路（汚泥移送管２）の底部に配設されており、その噴射ノズル３ａは、汚泥の流れ方向に沿って配設された複数（図５では３本）の供給パイプ３ｃの上部に複数個、形成されている。３本の供給パイプ３ｃは、その両端部において、接続パイプ３ｄにより接続されて略井桁状に組み合わされており、そのうち１本の供給パイプ３ｃには、共通給水管６の分岐管６ａが接続されている。汚泥の流れ方向に沿って配設された供給パイプ３ｃの複数個の噴射ノズル３ａから水を連続して同じ上方向に噴射することにより、汚泥を下方向から効率的に攪拌することができるため、汚泥フロックに絡む気泡を効率的に分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を消滅させることができる。なお、図４に示すように、共通水路（汚泥移送管２）内には、噴射器３を設置する噴射器設置場所Ｐ１が設定されている。

図３および図４に示すように、共通水路としての汚泥移送管２の下流側には、越流堰２ｄを隔てて分配槽９が設けられている。越流堰２ｄを越えて分配槽９に流入する際の汚泥は、越流堰２ｄ上で薄層化された流れとなる。図６に示すように、散水器１０は、越流堰２ｄを越える薄層化された汚泥の流れに向けて斜め上方向から散水する１つ又は複数の散水ノズル１０ａと、これらの散水ノズル１０ａに給水する管状の本体１０ｂを備えている。越流堰２ｄを越えて薄層化された汚泥の流れでは、気泡が絡む汚泥フロックが汚泥表面に露出しやすくなる。このため、散水ノズル１０ａからの散水により、汚泥フロックに絡む気泡を効率よく分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を効率よく消滅させることができる。なお、図４に示すように、分配槽９上には、散水器１０を設置する散水器設置場所Ｐ２が設定されている。

図３および図４に示すように、分配槽９の下流側には、２つの汚泥濃縮槽１が配設されている。これらの汚泥濃縮槽１の水槽１ａ内の底部には、重力沈殿により沈降し圧密化した濃縮汚泥を掻き寄せて排出する汚泥掻き寄せ器１ｆが設けられている。

ここで、給水器５を作動させない点を除き、図３に示した汚泥処理フローに従って、汚泥処理（実施例１）を行った。すなわち、２つの水処理系列と雨水沈殿池から発生する生汚泥（生汚泥の処理量は１日約１２００ｍ^３〜１３００ｍ^３であり、その汚泥の含水率は約９９．５％であった）を２台の汚泥スクリーン８によって、し渣と汚泥に分離した。次に、分離した汚泥を共通水路（汚泥移送管２）に流し、噴射器３からの水の噴射（噴射ノズル３a出口での噴射速度：約２〜１０ｍ／秒）により、汚泥表面下で汚泥フロックに絡む気泡を分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を消滅させた。次に、散水器１０からの散水（散水ノズル４a出口での噴射速度：約２〜１０ｍ／秒）により、越流堰２ｄを越えて分配槽９に流入する汚泥部分の汚泥フロックに絡む気泡を分離・除去するとともに、分離・除去された気泡を消滅させた。実施例１では噴射器３と散水器４への供給水量は生汚泥処理量の１割程度とし、平均で約１００Ｌ／分であった。次に、分配槽９を経た汚泥を２台の汚泥濃縮槽１内にセンターウェル１ｂの側部から流入させ、給水器５から給水をせずに、汚泥濃縮槽１内で濃縮汚泥と濃縮分離液とに固液分離した。なお、この汚泥濃縮槽１の水槽１ａは内径１０ｍ、有効水深３．６ｍであり、ＨＲＴは約８．５〜９．２時間となる。

汚泥濃縮槽１の管理は、休日に汚泥脱水を行わない関係から、月曜日の汚泥界面（汚泥濃縮層１内で沈降した下層（濃縮汚泥）とその上層（上澄水）との界面）が最も高く（汚泥濃縮槽１内に貯留されている固形物量が多く）なるように、また、金曜日の汚泥界面が最も低くなる（汚泥濃縮槽１内に貯留されている固液物量が少なくなる、すなわち、休日中に汚泥処理が行われない分の汚泥を貯留する余裕がある）ように行った。

一方、噴射器３および散水器１０を作動させない点を除き、実施例１と同様の条件で行った従来の汚泥処理を比較例１とした。比較例１では、汚泥濃縮槽１内の汚泥界面が最も高い月曜日の平均で槽水面（汚泥濃縮槽１内の上澄水の水面）下約１．２ｍ〜１．１ｍであった。

実施例１では、汚泥濃縮槽１内の汚泥界面が最も高い月曜日の平均で槽水面下１．５ｍ〜１．６ｍとなり、比較例１の汚泥界面と比較して０．３ｍ〜０．５ｍも低い結果となった。これに伴い、濃縮汚泥の濃縮倍率が向上し（含水率が低下し）、余剰汚泥の引抜き量が減少したことが確認された。結果として、汚泥濃縮槽１で濃縮された濃縮汚泥の濃度（含水率）は約９７〜９８％で安定していた。
また、実施例１では、余剰汚泥のｐＨは約５．５〜６．０の範囲で安定し、沈降圧密化した濃縮汚泥の腐敗に起因する再浮上が無くなった。

本発明の実施の形態１による汚泥濃縮装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態２による汚泥濃縮装置の概略構成図である。 噴射器および散水器を備えた本発明に係る汚泥濃縮装置を用いた実施例１の汚泥処理フローを示す概略構成図である。 図３に示した汚泥濃縮装置を上方から見た平面図である。 図３に示した汚泥濃縮装置の噴射器を示す概略斜視図である。 図３に示した汚泥濃縮装置の散水器を示す概略断面図である。

１ 汚泥濃縮槽
１ａ 水槽
１ｂ センターウェル
１ｃ 濃縮汚泥排出口
１ｄ 分離液排出口
１ｅ スカム流出口
１ｆ 汚泥掻き寄せ器
２ 汚泥移送管
２ａ 上壁
２ｂ 開口部
２ｃ 流出口
２ｄ 越流堰
３ 噴射器
３ａ 噴射ノズル
３ｂ 本体
３ｃ 供給パイプ
３ｄ 接続パイプ
４，７，１０ 散水器
４ａ，７ａ，１０ａ 散水ノズル
４ｂ，７ｂ，１０ｂ 本体
５ 給水器
５ａ 給水ノズル
５ｂ 本体
６ 共通給水管
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 分岐管
８ 汚泥スクリーン
９ 分配槽
Ｐ１ 噴射器設置場所
Ｐ２ 散水器設置場所

Claims (3)

1. 汚泥を導入して濃縮汚泥と濃縮分離液に固液分離する汚泥濃縮槽、
   および、
   該汚泥濃縮槽に汚泥を移送する汚泥移送管、を備えた汚泥濃縮装置において、
   前記汚泥移送管内の汚泥表面下に設けられ、移送される汚泥内に水を噴射する噴射器、
   および／または、
   前記汚泥移送管外若しくは前記汚泥移送管上部に設けられ、移送される汚泥表面へ散水する散水器
   が設けられていることを特徴とする汚泥濃縮装置。
2. 前記汚泥濃縮槽には、
   槽水面に給水する給水器が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の汚泥濃縮装置。
3. 汚泥濃縮槽へ汚泥移送管で汚泥を供給し、
   濃縮汚泥と濃縮分離液に固液分離する汚泥濃縮方法において、
   前記汚泥移送管内に設けられた噴射器で、移送される汚泥内に水を噴射し、
   前記汚泥移送管で移送される汚泥表面へ散水器で散水する
   ことを特徴とする汚泥濃縮方法。

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