JP5815417B2 - 固液分離装置及び汚泥処理システム及び固液分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液を固液分離するための固液分離装置、該固液分離装置を備える汚泥処理システム及び固液分離方法に関する。

従来より、下水や工場排水等の有機性排水からなる汚泥を円筒形状のろ過体の内部に投入し、該ろ過体の内部に設けたスクリューを回転させることにより、処理対象物を搬送しつつ、ろ過脱水するスクリュープレス型分離機が利用されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、このようなスクリュープレス型分離機では、汚泥を固液分離するためのろ過体として、外周面に多数の孔部（ろ過孔）が開口形成されたメッシュやパンチングプレートからなる円筒形状のスクリーンを用い、汚泥の固液分離処理を気中で行っている。このため、有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液に対し、予め所定の凝集剤を注入することで凝集フロックを形成している。凝集剤を注入していない緩い状態の活性汚泥を含む処理液を気中でろ過体の内部に投入しても、該処理液が重力によってろ過孔から外部へと漏れ出してしまい、スクリューによる搬送や固液分離が困難だからである。

特開平８−３０９５８９号公報

しかしながら、活性汚泥を含む処理液に対して凝集剤等の薬品を注入するためには、薬品注入用の設備や薬品自体の費用負担が必要となり、設備費や維持管理費が増大し、特に、下水や工場排水のように処理量が膨大な汚泥では一層顕著なものとなる。

本発明は、上記従来の問題を考慮してなされたものであり、凝集剤等の薬品の注入の有無にかかわらず、スクリュープレス型分離機を用いて活性汚泥を含む処理液を固液分離することができる固液分離装置、汚泥処理システム及び固液分離方法を提供することを目的とする。

本発明に係る固液分離装置は、有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液を固液分離するための固液分離装置であって、前記処理液を貯留可能な水槽と、前記処理液の投入口を含む少なくとも一部が前記水槽の内部で水没するように設置されると共に、複数の孔部が開口形成された円筒形状のろ過体の内部へと前記投入口から投入される処理液を、該ろ過体の内部に回転可能に設けられたスクリューの回転によって搬送すると同時に濃縮汚泥と分離液とに固液分離するスクリュープレス型分離機とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る固液分離方法は、複数の孔部が開口形成された円筒形状のろ過体の内部にスクリューを回転可能に設けたスクリュープレス型分離機を用い、有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液を、前記スクリューの回転によって搬送すると同時に濃縮汚泥と分離液とに固液分離する固液分離方法であって、前記スクリュープレス型分離機のうち、前記ろ過体の内部へと前記処理液を投入するための投入口を含む少なくとも一部を、水没させた状態で運転することを特徴とする。

このような構成及び方法によれば、スクリュープレス型分離機を水没させて運転することにより、活性汚泥を含む処理液をろ過体内の液中で浮遊させながら固液分離することができる。従って、凝集剤が注入された処理液のみならず、凝集剤が注入されていない処理液であっても、該処理液がろ過体内への投入後すぐに該ろ過体外へと漏れ出してしまうことを防止して円滑に固液分離することができ、凝集剤等の注入のための設備費や維持管理費を削減又は低減することができる。

前記ろ過体は、前記スクリューの軸方向と平行する回転軸によって軸支された状態で周方向に沿って配列された複数のプレートによって形成されると共に、隣接する各プレートの一部が周方向に順に積層するように設置され、前記孔部を、前記積層した各プレート間の隙間によって形成されると、プレートを回転軸によって回転させることで、孔部の開度を可変とすることができるため、運転時には孔部の開度を狭くすることで、処理液中の固形分を通さず、分離液のみを円滑に流出させることができる一方、運転停止時やメンテナンス時には孔部の開度を広くすることで、該孔部に詰まった固形分等を容易に除去することができ、メンテナンス性が向上し、オーバーホール費用等も低減することができる。

前記処理液を前記ろ過体の内部へと投入するために、前記水槽の外部から前記投入口へと連結される汚泥投入路と、前記濃縮汚泥を前記水槽の外部へと排出するために、前記ろ過体の排出口から前記水槽の外部へと連結される汚泥排出路とを備えると、水槽内で水没しているろ過体の内部と水槽の外部との間で処理液や汚泥を容易に流通させることが可能となる。

前記ろ過体によって固液分離された分離液は、前記水槽の内部に貯留され、前記水槽には、前記貯留された分離液の上澄み部分を外部へと排出する分離液排出口が設けられると、処理液から分離された分離液を水槽内で滞留させながら、ある程度清浄な上澄み部分のみを外部に排水することが可能となり、当該分離液の後段の装置での処理負担を低減することができる。

前記水槽の底部に沈殿した汚泥を外部へと排出するための汚泥排出手段を備えると、水槽内に溜まった沈殿汚泥を容易に引き抜き処理することができる。

前記回転軸による前記プレートの回転位相を位置決めする位置決め手段を備えると、運転時及び運転停止時において、プレートの回転位相、つまり孔部の開度を制御することができ、ろ過体でのろ過性能とメンテナンス性能とを向上させることができる。

本発明に係る汚泥処理システムは、上記の固液分離装置と、前記固液分離装置の少なくとも一部を水没するように設置した反応槽とを備えることにより、反応槽内でフロック化している活性汚泥を前記固液分離装置で直接的に処理することで、その固液分離効率が向上する。また、固液分離装置と反応槽とを一体的に構成できるため、システムの設置スペースを少なくすることができる。

本発明によれば、スクリュープレス型分離機を水没させて運転することにより、活性汚泥を含む処理液をろ過体内の液中で浮遊させながら固液分離することができる。従って、凝集剤が注入された処理液のみならず、凝集剤が注入されていない処理液であっても、該処理液がろ過体内への投入後すぐに該ろ過体外へと漏れ出してしまうことを防止して円滑に固液分離することができ、凝集剤等の注入のための設備費や維持管理費を削減又は低減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る固液分離装置の全体構成図である。 図２は、ろ過体の一部省略斜視図である。 図３は、ろ過体を正面側から見た構成図である。 図４は、ろ過体を構成する各プレートの動作説明図であり、図４（Ａ）は、スクリュープレス型分離機が停止状態にある場合の各プレートの状態の一例を示す説明図であり、図４（Ｂ）は、スクリュープレス型分離機が運転状態にある場合の各プレートの状態の一例を示す説明図である。 図５は、プレートの変形例を示す一部省略平面図である。 図６は、ろ過体の変形例を示す斜視図である。 図７は、図１に示す固液分離装置の変形例に係る固液分離装置の全体構成図である。 図８は、固液分離装置を備えた汚泥処理システムの全体構成図である。

以下、本発明に係る固液分離装置及びこの装置を備える汚泥処理システムについて、この装置で実施される固液分離方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る固液分離装置１０の全体構成図であり、一部を断面で示した側面図である。本実施形態に係る固液分離装置１０は、水槽１２内で水没するように設置されたスクリュープレス型分離機１４を備え、下水や工場排水等の有機性排水を活性汚泥処理する反応槽（曝気槽）の後段や反応槽の内部に設置されることにより、反応槽で得られる活性汚泥を含む処理液を固液分離するための装置である。

図１に示すように、固液分離装置１０は、活性汚泥を含む処理液（処理水）を貯留可能な水槽１２と、水槽１２内に水没設置されるスクリュープレス型分離機１４（以下、単に「分離機１４」ともいう）とを備える。

先ず、スクリュープレス型分離機１４の構成について説明する。

分離機１４は、円筒形状のろ過体１６と、ろ過体１６の内部に回転可能に設けられたスクリュー１８とを備え、ろ過体１６の一端側の投入口１６ａから当該ろ過体１６の内部へと投入された処理液を、スクリュー１８の回転力によって他端側へと搬送しつつ濃縮汚泥と分離液とに固液分離（濃縮、脱水）する。分離機１４で分離された濃縮汚泥は排出口１６ｂから排出され、分離液は水槽１２内に流出される。

スクリュー１８は、ろ過体１６の軸心と同軸上に延在し、一端側（投入口１６ａ側）から他端側（排出口１６ｂ側）に向かって漸次拡径するスクリュー軸２０と、スクリュー軸２０の外周面にらせん状に設けられたスクリュー羽根２２とを有する。

スクリュー軸２０は、例えば、軸受２４ａ、２４ｂによってその両端部が軸支され、一端側に設けられた駆動装置２６からの回転駆動力によって回転可能である。駆動装置２６は、例えば、スクリュー軸２０の一端側に巻き掛けられた駆動ベルト２６ａと、該駆動ベルト２６ａを循環駆動することでスクリュー軸２０を回転させるモータ２６ｂとから構成される。図１では、スクリュー軸２０及びこれを軸支する軸受２４ａ、２４ｂを水槽１２内で水没させた構成を例示しているが、スクリュー軸２０の一方又は両方の端部を水槽１２の外部に突出させ、この突出部分を軸受２４ａ等で軸支する構成等としてもよい。

スクリュー軸２０は、上記のように、一端側から他端側に向かって漸次拡径するテーパ形状を有するため、該スクリュー軸２０の外周面とろ過体１６の内周面との間に形成される空間は、一端側（上流側）から他端側（下流側）に向かって次第に狭くなり、これにより処理液中の活性汚泥を圧搾し、固液分離する。

スクリュー軸２０の他端側には、ろ過体１６の内部で固液分離された濃縮汚泥を圧密するテーパコーン２８が設けられている。テーパコーン２８は、スクリュー軸２０の外周面に該スクリュー軸２０と同軸に設けられ、スクリュー軸２０よりも大きな傾斜角度で拡径する傾斜面２８ａを有する。テーパコーン２８は、例えば、スクリュー軸２０の外周面に軸方向に移動可能に外挿され、図示しない油圧シリンダやエアシリンダ等の加圧装置によってろ過体１６側に向かって付勢されている。

図２は、ろ過体１６の一部省略斜視図であり、理解の容易のため、周方向に複数配列されて当該ろ過体１６の外周面を形成するプレート３０のうちの一部のみを図示したものである。図３は、ろ過体１６を正面側から見た構成図である。

図１〜図３に示すように、ろ過体１６は、スクリュー１８の一端側（小径側）が挿通された支持板３２と、スクリュー１８の他端側（大径側）が挿通された支持板３４とを備え、これら支持板３２、３４間に、その周方向に沿って複数（図３では１４枚の構成を例示）のプレート３０が配列され、各プレート３０によって当該ろ過体１６の外周面が形成されている。ろ過体１６は、例えば水槽１２の底面に固定された図示しない基台等によって支持板３２、３４が支持されることで、水槽１２内の所定位置に固定・設置される。

プレート３０は、その長手方向がスクリュー軸２０の軸方向と平行して配置されると共に、支持板３２、３４の両内面にそれぞれ突設された回転軸３６、３８により、長手方向両端面が軸支されている。すなわち、各プレート３０は、回転軸３６、３８を軸中心として回転自由な状態で支持板３２、３４間に設置されている。一対の回転軸３６、３８は、互いの軸方向が同軸上となる位置に設けられ、その軸方向はスクリュー軸２０の軸方向と平行している。

このような各プレート３０は、図２及び図３に示すように、隣接するプレート３０の一部同士、つまり短辺方向で一端側となる側方部位同士が、周方向に順に積層するように配置される。この積層により、各プレート３０の回転軸３６、３８を中心とする回転範囲が規制されると共に、隣接するプレート３０間に形成される隙間（クリアランス）４０が、当該ろ過体１６の内外面間を連通し、処理液からの分離液（ろ液）を外部（水槽１２内）に排出するろ過孔（孔部）４０として機能する。つまり、ろ過体１６は、その外周面がルーバー構造とされたルーバー型ろ過体となっている。各プレート３０が回転可能であるため、ろ過孔４０の開度は可変に構成されており、その開度（プレート３０の積層方向での隙間４０の高さ）は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲に設定される。

プレート３０は、例えば、ステンレス鋼等からなる金属製で長方形の薄板（例えば、板厚２ｍｍ程度）で形成され、図３に示すように、各プレート３０は、運転時のスクリュー１８の回転方向Ａ１で前方方向に向かって順に積層されつつ、支持板３２、３４の周方向に沿って１周するように配置されている。

図２及び図３に示すように、各プレート３０の一端側の略中央には、ろ過体１６の周方向を向いて開口するリング部材３９が設置されている。各プレート３０の各リング部材３９に対し、ろ過体１６の周方向に沿ってワイヤ４１が順に挿通されており、ワイヤ４１の両端部はまとめられて巻上ロール４３に巻き掛けられている。巻上ロール４３の回転方向を制御することにより、ワイヤ４１を巻き上げ及び送り出しすることができる。ワイヤ４１によって形成される円の直径を変化させることにより、各プレート３０を回転軸３６、３８を中心として回転させ、その回転位相、つまりろ過孔４０の開度を制御することができる。図２では、ワイヤ４１を１本のみ用いた構成を例示しているが、リング部材３９をプレート３０の長手方向に複数設置し、ワイヤ４１を複数本用いた構成としてもよい。また、ワイヤ４１は、チェーン等によって代替してもよい。

図２及び図３に示すように、各プレート３０間の互いに重なり合う部位の端部には、コの字形のスペーサ４２が着脱可能に取り付けられている。スペーサ４２は、隣接するプレート３０の表面に当接することで隙間４０（ろ過孔４０）の高さを規定するものである。つまり、スペーサ４２は、分離機１４の運転時における活性汚泥からの押圧力やワイヤ４１の巻き上げにより、積層された各プレート３０の対抗面（表面）同士が当接・密着し、ろ過孔４０が閉塞されることを防止するものである。スペーサ４２は、プレート３０に対して着脱可能に構成されているため、該スペーサ４２を所望の高さを持つものに交換するだけで、ろ過孔４０の開度を容易に規定・制御することができ、処理液の性状や処理量等に応じた最適な開度のろ過孔４０を容易に形成することができる。なお、スペーサ４２は、コの字形のもの以外であってもよく、例えばプレート３０の内面又は外面に着脱可能なボルト等によって突起等を設けてもよく、さらには、プレート３０の表面自体に凹凸を設けてもよい。また、スペーサ４２の表面のプレート接触部分に弾性材質を使用してもよい。

各プレート３０は回転軸３６、３８によって回転自由に軸支されており、処理液からの押圧力によって揺動動作し、さらにワイヤ４１によって互いに連係されているため、スペーサ４２を設置しなくてもろ過孔４０は十分に確保可能であるが、スペーサ４２を設けることにより、ろ過孔４０をより確実に確保することができ、しかも所望の開度（開口寸法、最小開度）に容易に規制することが可能となる。

回転軸３６は、支持板３２内面の外縁近傍に突設され、複数（プレート３０の設置枚数と同数）が周方向に沿って配列されたピン形状の固定軸である。同様に、回転軸３８は、支持板３４内面の外縁近傍に突設され、複数（プレート３０の枚数と同数）が周方向に沿って配列されたピン形状の固定軸である。

回転軸３６の先端が、プレート３０の長手方向の一端面に形成された軸穴４４に回転可能な状態で挿入され、回転軸３８の先端が、プレート３０の長手方向の他端面に形成された軸穴４６に回転可能な状態で挿入されることで、プレート３０は、各回転軸３６、３８によって支持板３２、３４の対向面間で回転自由に軸支されている。本実施形態では、回転軸３６、３８が挿入される軸穴４４、４６をプレート３０の端面の中心に形成した構成を例示したが（図３等参照）、回転軸３６、３８は、プレート３０の端面において、該端面の長手方向で中心よりも両端側に寄った位置に設けられてもよい。

回転軸３６、３８は、プレート３０の各端面にそれぞれ固定された状態で、各支持板３２、３４に形成された図示しない軸穴に回転可能な状態で挿入される構成であってもよく、また、プレート３０の各端面及び各支持板３２、３４の内面にそれぞれ図示しない軸穴を設け、回転軸３６、３８の両端がそれぞれの軸穴に回転可能な状態で挿入される構成等であってもよい。

図１に示すように、ろ過体１６の内部へと処理液を投入する投入口１６ａは、支持板３２に開口形成されおり、水槽１２の側壁を貫通する汚泥投入路４８が連結されることで水槽１２の外部へと連通している。投入口１６ａは、ろ過体１６内の上流側に処理液を投入可能なものであれば、その設置位置や構造は特に限定されず、例えば、ろ過体１６の一端側の上方から水槽１２の水面上にロート状に開口する構成としてもよい。

一方、排出口１６ｂは、スクリュー軸２０の下流側の拡径した外周面から連続するテーパコーン２８の傾斜面２８ａと、支持板３４の開口部３４ａとの間に形成された環状の隙間を管状のカバー部材５０で塞ぐことで形成されており、カバー部材５０の下部に、水槽１２の側壁を貫通する汚泥排出路５２が連結されることで水槽１２の外部へと連通している。排出口１６ｂについても、ろ過体１６内の下流側から濃縮汚泥を排出可能なものであれば、その設置位置や構造は特に限定されない。

次に、水槽１２の構成について説明する。

図１に示すように、水槽１２は、例えば直方体に形成されたプール状の容器であり、分離機１４を水没可能な形状を有する。水槽１２の一側壁の上部には、内部の液体を水槽１２の外部へとオーバーフローによって流出（排出）させるための液体排出口（分離液排出口）５４が開口形成されている。換言すれば、液体排出口５４によって水槽１２の水面Ｗが規定されており、貯留された処理液等の上澄み部分が、該液体排出口５４からオーバーフローによって連続的に排出される。液体排出口５４は、オーバーフローを用いた以外の構成であっても勿論よく、例えば、配管やポンプによって水槽１２内の上澄み部分を排出する構成としてもよい。

水槽１２の底部には、該底部に沈殿した汚泥（沈殿汚泥）を外部へと引き抜き、排出するための汚泥排出手段５６が設けられている。汚泥排出手段５６は、水槽１２の底部に連通する配管５６ａと、該配管５６ａを介して汚泥を引き抜くためのポンプ５６ｂとを備える。

次に、以上のように構成される固液分離装置１０の動作及び作用効果について説明する。

図４は、ろ過体１６を構成する各プレート３０の動作説明図であり、図４（Ａ）は、スクリュープレス型分離機１４が停止状態にある場合の各プレート３０の状態の一例を示す説明図であり、図４（Ｂ）は、スクリュープレス型分離機１４が運転状態にある場合の各プレート３０の状態の一例を示す説明図である。

先ず、水槽１２内に活性汚泥を含む処理液又は水を注入する。そして、分離機１４の全体が水没する程度まで水槽１２内に処理液等が貯留されると、分離機１４の運転を開始する。

分離機１４の運転が開始されると、駆動装置２６によってスクリュー１８が回転駆動されると共に、汚泥投入路４８から投入口１６ａを介して活性汚泥を含む処理液がろ過体１６の内部に投入される。この際、投入する活性汚泥は、当該固液分離装置１０の前段の反応槽等で形成される活性汚泥に凝集剤等の薬品を注入しない状態のものでよい。つまり、当該固液分離装置１０には、前記反応槽内の活性汚泥を含む処理液を所定の配管等によって直接的に搬送・投入することができる。勿論、図示しない凝集混合槽等によって活性汚泥に凝集剤を混合させた凝集汚泥を投入することも可能であり、凝集剤の注入の有無は、処理対象である処理液（活性汚泥）の性状や処理量、処理費用等に応じて最適な選択を行えばよい。

ろ過体１６内に投入された処理液は、回転するスクリュー１８のスクリュー羽根２２によって回転力を受けつつ、ろ過体１６の内周面、つまり周方向に並んだ各プレート３０の内面に押圧されることで、排出口１６ｂに向かって搬送され、同時にろ過体１６によってろ過されて固液分離される。

ここで、固液分離装置１０では、分離機１４（ろ過体１６）を水槽１２内で水没させているため、ろ過体１６の内外が処理液や水で満たされている。従って、図３に示すように、ろ過体１６内に投入された活性汚泥（処理液）Ｗ１は、ろ過体１６の内外を満たすように予め貯留された処理液（水）Ｗ２中で浮遊するようにろ過体１６内に滞留することになり、この状態でスクリュー１８が駆動されるため、ろ過体１６内の処理液を円滑に搬送しながら固液分離することができる。なお、一般的な活性汚泥（を含む処理液）の比重は、１．０５程度であることから、上記のように水槽１２内に最初に処理液ではなく水を貯留させておいたとしても、ろ過体１６内に活性汚泥を滞留させておくことは十分可能である。

一方、上記特許文献１記載のスクリュープレス型分離機のように、固液分離を気中で行う構成の場合には、凝集剤を注入しない活性汚泥をろ過体内に投入しても、該活性汚泥は水と同様な緩い状態にあることから、投入するそばからろ過孔を通して漏れ出してしまい、スクリューで搬送及び固液分離することは不可能であった。そこで、当該固液分離装置１０では、液体中に分離機１４を水没させて用いることにより、ろ過体１６内に投入された活性汚泥が投入するそばからろ過孔４０から漏れ出すことを防止でき、スクリュー１８によって円滑に搬送し固液分離することが可能となっている。

このような固液分離運転の運転開始前、分離機１４では、巻上ロール４３を駆動してワイヤ４１を送り出しておくことにより、各プレート３０間の隙間４０（ろ過孔４０）は、例えば、図４（Ａ）に示すように、ある程度大きな開度を持った状態等となっている。

一方、運転時には、巻上ロール４３を逆方向に駆動してワイヤ４１を巻き上げておくことにより、各プレート３０間の隙間４０（ろ過孔４０）を、例えば、図４（Ｂ）に示すように、回転軸３６、３８よりも処理液の移動方向Ａ２で上流側の上流側部位３０ｂに設けられたスペーサ４２が、重なり合って隣接するプレート３０の下流側部位３０ａの外面と当接する開度となるように規制する。

このように開度が規制されたろ過孔４０は、図４（Ｂ）に示すように、ろ過体１６の内側から外側に向かう方向で、スクリュー１８の回転方向Ａ１（処理液の移動方向Ａ２）と反対方向を向いて開口している。このため、ろ過孔４０に処理液に含まれる固形分が詰まることや、該ろ過孔４０から前記固形分が外部に排出されることを抑制しつつ、処理液がプレート３０の内面に押圧力Ｐで押し付けられる。

従って、ろ過体１６の内容積の減少によって圧搾された処理液中の液体分である分離液は、ろ過孔４０から水槽１２内へと円滑に流出されて貯留され（図４（Ｂ）中の矢印Ｌ参照）、固形分である濃縮汚泥は、排出口１６ｂから外部に排出される。この際、ろ過体１６のろ過孔４０から該ろ過体１６外へと流出され、水槽１２内に貯留された分離液は、液体排出口５４からオーバーフローによって連続的に外部へと排水されるため、水槽１２内の液体は次第に清浄化され、この分離液中の固形分や予め水槽１２内に投入された処理液中の固形分は、水槽１２の底部に沈殿し、沈殿汚泥として汚泥排出手段５６によって引き抜き処理される。

所定量の処理液の固液分離運転が完了し、スクリュー１８の回転を停止すると、再び巻上ロール４３を駆動してワイヤ４１を送り出し、ろ過孔４０の開度を拡大させる（図４（Ａ）参照）。これにより、運転時に、仮にろ過孔４０に固形物等が詰まった場合であっても、ろ過孔４０の開度の拡大によって該固形物は容易に該ろ過孔４０から脱落するため、従来のスクリーンのような目詰まりを除去するメンテナンス作業をなくすことができ、又は大幅に軽減することができる。このメンテナンス時、スクリュー１８を逆回転させると、各プレート３０が逆方向に回転され、ろ過孔４０の開度が変動するため、詰まった固形物を一層確実に落とすことができる。

当該固液分離装置１０では、運転時に、ろ過孔４０への固形分等の目詰まりが生じた場合には、該運転を一時停止し、内部に処理液が滞留している状態のままで、スクリュー１８の回転停止又は逆回転を行うことで、詰まった固形分を容易に除去し、すぐに脱水運転を再開することも可能である。換言すれば、例えば１日に１回等、所定のタイミングでスクリュー１８を回転停止又は逆回転させると、ろ過孔４０での目詰まりを定期的に除去することができるため、実質的にメンテナンスフリーな状態で当該固液分離装置１０を稼動させることができる。

分離機１４では、ワイヤ４１やこれを挿通させるリング部材３９等を省略することも可能である。この場合、運転開始前では、各プレート３０に外力が作用していないことから、各プレート３０の回転軸３６、３８を中心とする回転位相は自由位置にある。このため、各プレート３０間の隙間４０（ろ過孔４０）は、例えば、図４（Ａ）に示すように、ある程度大きな開度を持った状態等となっている。

一方、運転が開始されると、図４（Ｂ）に示すように、スクリュー羽根２２が回転方向Ａ１に回転されるのに伴い、らせん状のスクリュー羽根２２からの回転力を受けて、処理液も回転方向Ａ１と同一の移動方向Ａ２に向かってスクリュー１８の回転速度よりも多少遅い速度で移動しつつ、ろ過体１６の直径方向外方へと向かう方向の押圧力Ｐでプレート３０内面に押し付けられる。この際、処理液は、移動方向Ａ２の移動力と押圧力Ｐとを受けて、プレート３０の内面のうち、回転軸３６、３８よりも移動方向Ａ２で下流側に位置した下流側部位３０ａの内面を強く加圧し、該プレート３０を図４（Ｂ）で反時計方向に回転させる。

つまり、運転中には、全てのプレート３０が処理液によって同一方向の回転力を受けるため、各プレート３０は、回転軸３６、３８よりも処理液の移動方向Ａ２で上流側の上流側部位３０ｂに設けられたスペーサ４２が、重なり合って隣接するプレート３０の下流側部位３０ａの外面と当接し、該スペーサ４２の高さ分の開度に一律に規定されたろ過孔４０（隙間４０）が複数形成されることになる。

但し、凝集剤を注入していない活性汚泥を含む処理液を処理対象として固液分離する場合、該処理液はほとんど水に近い緩い状態にあることから、運転中でのプレート３０への押圧力Ｐが弱く、このため各プレート３０をスペーサ４２によって一律に規制される開度まで回転させることが難しく、ろ過孔４０の開度が過大な状態で固液分離が行われてしまう場合も想定される。そこで、凝集剤を注入していない活性汚泥を含む処理液を処理対象とする場合には、ワイヤ４１やリング部材３９等を用いて各プレート３０の回転位相を制御することが好ましい。勿論、処理液の状態等によっては、凝集剤を注入していない場合であっても、ワイヤ４１等を省略可能である。一方、凝集剤を注入した活性汚泥を含む処理液を処理対象として固液分離する場合には、該処理液中にはある程度の大きさを持った凝集フロックが形成されていることから、運転中でのプレート３０への押圧力Ｐが十分に得られるため、ワイヤ４１等を省略しても円滑な固液分離を行うことが可能である。

以上のように、本実施形態に係る固液分離装置１０によれば、水槽１２と、水槽１２内に水没するように設置されたスクリュープレス型分離機１４とを備えることにより、活性汚泥を含む処理液をろ過体１６内の液中で浮遊させながら固液分離することができる。従って、凝集剤が注入された処理液のみならず、凝集剤が注入されていない処理液であっても、該処理液がろ過体１６内への投入後すぐにろ過孔４０から漏れ出してしまうことを防止して、スクリュープレス型分離機１４によって円滑に固液分離することができ、設備費や維持管理費を削減又は低減することができる。

ろ過体１６は、スクリュー１８の軸方向と平行する回転軸３６、３８によって軸支された状態で周方向に沿って配列された複数のプレート３０によって形成されると共に、隣接する各プレート３０の一部が周方向に順に積層するように設置されており、さらにろ過孔４０は、積層した各プレート３０間の隙間４０によって形成されている。これにより、プレート３０を回転軸３６、３８によって回転させることで、ろ過孔４０の開度を可変とすることができるため、運転時にはろ過孔４０の開度を狭くすることで、処理液中の固形分を通さず、分離液のみを円滑に流出させることができる一方、運転停止時やメンテナンス時にはろ過孔４０の開度を広くすることで、該ろ過孔４０に詰まった固形分等を容易に除去することができ、メンテナンス性が向上し、オーバーホール費用等も低減することができる。

回転軸３６、３８によるプレート３０の回転位相を位置決めする位置決め手段として、リング部材３９、ワイヤ４１及び巻上ロール４３を備えたことにより、運転時及び運転停止時において、プレート３０の回転位相、つまりろ過孔４０の開度を制御することができる。また、このような位置決め手段を用いれば、ろ過孔４０が閉塞されることが阻止されるため、スペーサ４２を省略することもできる。なお、プレート３０の位置決め手段は他の構成であってもよく、例えば、各プレート３０の回転軸３６、３８を中心とする回転位相を個別に制御可能なモータ等を用いてもよい。

プレート３０は、上記のように支持板３２、３４間に延びた１枚板で構成する以外にも、例えば、図５に示すように、短尺なプレート６０を数枚（図５では３枚の構成を例示）並べ、これらプレート６０間を回転軸６２によって回転可能に連結した構成等であってもよい。また、図示しないが、プレートの形状を変える等して、ろ過体を円錐型構造としても良い。この場合は、スクリュー軸径が一定の同軸径スクリューを用いる。

分離機１４を構成するろ過体としては、プレート３０を用いたろ過体１６以外の構成のものであってもよく、例えば、従来公知の構成のように、メッシュやパンチングプレート等を用いた円筒形状のスクリーン６４を用いたろ過体６６を用いてもよい（図６参照）。なお、図６では、理解の容易のため、スクリーン６４の外周面に形成されたろ過孔６４ａのうち、一部のみを図示しているが、実際には、ろ過孔６４ａは、スクリーン６４の全周面に渡って開口形成される。

このようなろ過体６６は、上記のろ過体１６よりもシンプルな構造であり、初期コストを低減できるという利点がある。一方、上記のろ過体１６では、ろ過孔４０の開度を変更できるという利点や、十分な厚みを持ったプレート３０を用いることができるため、ろ過体１６の磨耗を低減し、ろ過体１６の寿命を延ばすことができ、その交換サイクルを長期化することができるという利点がある。

当該固液分離装置１０では、処理液をろ過体１６内へと投入するために、水槽１２の外部からろ過体１６の投入口１６ａへと連結される汚泥投入路４８と、固液分離後の濃縮汚泥を水槽１２の外部へと排出するために、ろ過体１６の排出口１６ｂから水槽１２外へと連結される汚泥排出路５２とを備える。このため、水槽１２内で水没しているろ過体１６内外と水槽１２の外部との間で処理液や汚泥を容易に流通させることができる。

水槽１２には、貯留された分離液等の上澄み部分を外部へと排出する液体排出口５４が設けられると共に、ろ過体１６によって固液分離された分離液が水槽１２内へと流入し貯留されるため、処理液から分離された分離液を水槽１２内で滞留させながら、ある程度清浄な上澄み部分のみを外部に排水することが可能となり、当該分離液の後段の装置での処理負担を低減することができる。

上記では、図１に示すように、分離機１４（ろ過体１６）の全体を水槽１２内で水没させた構成からなる固液分離装置１０を例示したが、分離機１４（ろ過体１６）は、必ずしもその全体を水没させなくてもよい。例えば、図７に示すように、固液分離装置１０は、その一部のみを水槽１２内で水没させたスクリュープレス型分離機１４ａを備えた固液分離装置１０ａとして構成してもよい。

図７に示すように、固液分離装置１０ａは、水槽１２と、水槽１２内で投入口１６ａを含む一部のみが水没するように傾斜して設置されたスクリュープレス型分離機１４ａとを備える。

水槽１２内で一部のみが水没するように傾斜して設置される点以外、スクリュープレス型分離機１４ａの基本的な構成は上記のスクリュープレス型分離機１４と同様であるが、駆動装置２６と汚泥排出路５２の構成が多少異なっている。駆動装置２６は、水面Ｗ上に露出したスクリュー軸２０の端部にモータ２６ｂを連結した構成となっている。汚泥排出路５２は、水面Ｗ上に露出している。

固液分離装置１０ａでは、処理液の投入口１６ａを含む一部（図７では、ろ過体１６の上流側の略半分）を水槽１２内で水没させ、残りの部分（図７では、ろ過体１６の下流側の略半分）を水面Ｗ上に露出させて設置されている。このため、水没している上流部分では、上記の分離機１４と同様に、投入口１６ａから投入された処理液をろ過体１６内の水中で浮遊させながら固液分離することができ、凝集剤の注入の有無にかかわらず、円滑に固液分離することができる。一方、水没していない下流部分では、水没している上流部分である程度固液分離がなされた処理液（活性汚泥）の固液分離を行うため、ろ過孔４０から直ちに処理液が漏れ出すことはほとんどなく、凝集剤が注入されていない活性汚泥であっても、円滑に固液分離することができる。

当該固液分離装置１０ａは、全ての固液分離工程を水中で行う固液分離装置１０に比べて、処理液の性状や凝集剤の注入の有無等の諸条件にもよるが、気中にある下流部分で固液分離効率を高めることができるという利点がある。

以上のような固液分離装置１０（１０ａ）は、単体のユニットとして所定の反応槽の後段等に設置してもよいが、該反応槽と一体的なシステムを構成することもできる。そこで、次に、本実施形態に係る固液分離装置１０（１０ａ）の反応槽への適用例について、図８を参照して説明する。図８は、固液分離装置１０（１０ａ）を備えた汚泥処理システム７０の全体構成図である。

図８に示すように、汚泥処理システム７０は、有機性排水を活性汚泥処理するための生物反応槽である反応槽（曝気槽）７２を備え、反応槽７２の水面Ｗ付近に半没させた状態で固液分離装置１０（１０ａ）が設置されている。反応槽７２は、例えば、前段の最初沈殿池７１と後段の最終沈殿池７３との間に設置され、固液分離装置１０は、反応槽７２内の流出側（最終沈殿池７３側）に設置される。

反応槽７２内の活性汚泥を含む処理液は、固液分離装置１０の側壁に形成された処理液流入口７４からオーバーフローによって一次貯留槽８３に流入する。一次貯留槽８３は、その側壁に形成された流入路８４により水槽１２と連通しており、処理液は該流入路８４から水槽１２内に流入する。一次貯留槽８３を設けたことにより、水槽１２内の分離液と反応槽７２内の処理液とが容易に混ざることを防止できる。なお、図８では、一次貯留槽８３を水槽１２外に設けた構成を例示しているが、例えば、水槽１２内に図示しない仕切り壁を立設することで水槽１２内に一次貯留槽を形成した構成としてもよい。

固液分離装置１０によって固液分離された分離液は、水槽１２の側壁に形成された液体排出口５４から該液体排出口５４に連結された分離液樋７６を介して反応槽７２の外部に排水される一方、濃縮汚泥は、汚泥排出路５２から水槽１２に連結された濃縮液タンク（バッファタンク）７８内へと排出される。処理液流入口７４と液体排出口５４とは、例えば、水槽１２の側壁に並列される。

濃縮液タンク７８内に貯留された濃縮汚泥は、図示しないポンプの作用によって返送汚泥ライン８０へと流通される。返送汚泥ライン８０は、途中の三方弁８２で２方に分岐しており、一方のライン８０ａは反応槽７２内の流入側（最初沈殿池７１側）への戻りラインであり、他方のライン８０ｂは反応槽７２外への排出ラインとなっている。

返送汚泥ライン８０の使用方法としては、上記のように、反応槽７２の後段に最終沈殿池７３が設置されているシステムの場合には、反応槽７２内での菌の濃度を維持するために、ライン８０ａのみを用いて濃縮液タンク７８内の濃縮汚泥を反応槽７２内に全て返送するとよい。一方、反応槽７２の後段に最終沈殿池７３が設置されていないシステムの場合には、ライン８０ａによって反応槽７２内に濃縮液タンク７８内の濃縮汚泥を返送しつつ、反応槽７２内のＳＳ濃度が所定値（例えば、５０００ｐｐｍ）となった場合に、ライン８０ｂを開放し、濃縮汚泥の一部を外部に排出するとよい。

以上のように、汚泥処理システム７０では、固液分離装置１０（１０ａ）の少なくとも一部を反応槽７２内で水没するように設置し、反応槽７２内の活性汚泥を直接的に固液分離装置１０内に投入可能に構成している。この場合、反応槽７２内では、図示しない曝気装置によって活性汚泥が曝気されてフロック化しているため、その上澄み部分を処理液流入口７４から固液分離装置１０内に搬入することで、固液分離装置１０での固液分離を効率よく行うことができる。また、固液分離装置１０と反応槽７２とを一体的に構成できるため、システムの設置スペースを少なくすることができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０、１０ａ 固液分離装置
１２ 水槽
１４、１４ａ スクリュープレス型分離機
１６、６６ ろ過体
１６ａ 投入口
１６ｂ 排出口
１８ スクリュー
３０、６０ プレート
３６、３８、６２ 回転軸
３９ リング部材
４０、６４ａ 隙間、ろ過孔
４１ ワイヤ
４２ スペーサ
４３ 巻上ロール
４８ 汚泥投入路
５２ 汚泥排出路
５４ 液体排出口
５６ 汚泥排出手段
７０ 汚泥処理システム
７２ 反応槽

Claims (8)

1. 有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液を固液分離するための固液分離装置であって、
   前記処理液を貯留可能な水槽と、
   前記処理液の投入口を含む少なくとも一部が前記水槽の内部で水没するように設置されると共に、複数の孔部が開口形成された円筒形状のろ過体の内部へと前記投入口から投入される処理液を、該ろ過体の内部に回転可能に設けられたスクリューの回転によって搬送すると同時に前記ろ過体により濃縮汚泥と分離液とに固液分離するスクリュープレス型分離機と、
   を備え、
   前記ろ過体は、前記スクリューの軸方向と平行する回転軸によって軸支された状態で周方向に沿って配列された複数のプレートによって形成されると共に、隣接する各プレートの一部が周方向に順に積層するように設置され、
   前記孔部を、前記積層した各プレート間の隙間によって形成したことを特徴とする固液分離装置。
2. 請求項１に記載の固液分離装置において、
   前記処理液を前記ろ過体の内部へと投入するために、前記水槽の外部から前記投入口へと連結される汚泥投入路と、
   前記濃縮汚泥を前記水槽の外部へと排出するために、前記ろ過体の排出口から前記水槽の外部へと連結される汚泥排出路と、
   を備えることを特徴とする固液分離装置。
3. 請求項１または２に記載の固液分離装置において、
   前記ろ過体によって固液分離された分離液は、前記水槽の内部に貯留され、
   前記水槽には、前記貯留された分離液の上澄み部分を外部へと排出する分離液排出口が設けられることを特徴とする固液分離装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の固液分離装置において、
   前記水槽の底部に沈殿した汚泥を外部へと排出するための汚泥排出手段を備えることを特徴とする固液分離装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の固液分離装置において、
   前記回転軸による前記プレートの回転位相を位置決めする位置決め手段を備え、
   前記プレートは、その一端側にリング部材が設置され、
   前記位置決め手段は、各前記プレートの各前記リング部材に対し、前記ろ過体の周方向に沿って順に挿通されたワイヤまたはチェーンと、前記ワイヤまたはチェーンの両端部がまとめられて巻き掛けられるともに、その回転方向が制御される巻上ロールとを備えることを特徴とする固液分離装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の固液分離装置において、
   各前記プレート間の互いに重なり合う部位の端部に設けられ、隣接する前記プレートの表面に当接することで、前記プレート間の隙間の高さを規定する複数のスペーサを備えることを特徴とする固液分離装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の固液分離装置と、
   前記固液分離装置の少なくとも一部を水没するように設置した反応槽と、
   を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
8. 複数の孔部が開口形成された円筒形状のろ過体の内部にスクリューを回転可能に設けたスクリュープレス型分離機を用い、有機性排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥を含む処理液を、前記スクリューの回転によって搬送すると同時に前記ろ過体により濃縮汚泥と分離液とに固液分離する固液分離方法であって、
   前記ろ過体は、前記スクリューの軸方向と平行する回転軸によって軸支された状態で周方向に沿って配列された複数のプレートによって形成されると共に、隣接する各プレートの一部が周方向に順に積層するように設置され、
   前記孔部を、前記積層した各プレート間の隙間によって形成し、
   前記スクリュープレス型分離機のうち、前記ろ過体の内部へと前記処理液を投入するための投入口を含む少なくとも一部を、水没させた状態で運転することを特徴とする固液分離方法。

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