JP5974570B2 - 加圧浮上汚泥の脱水処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧浮上槽からの有機性汚泥を脱水機で脱水処理する加圧浮上汚泥の脱水処理方法及び装置に係り、特に汚泥を低含水率にまで脱水することができる加圧浮上汚泥の脱水処理方法及び装置に関する。

加圧浮上槽で浮上分離された有機性汚泥を脱水処理する方法及び装置として、特許文献１に、加圧浮上槽からの汚泥を凝集撹拌槽へ導入し、高分子凝集剤を添加して混和し、粒径の大きなフロック状とした後、脱水機へ供給して脱水処理することが記載されている。

特開平８−７１５５１

上記特許文献１では、加圧浮上槽からの有機性汚泥を高分子凝集剤で粒径の大きなフロック状とするので、高分子凝集剤を添加しない場合に比べて脱水効率は向上すると推察されるが、有機性汚泥に高分子凝集剤を添加した後、この汚泥の全量を脱水機に供給するため、脱水機にかかる負荷が大きく、また脱水後の汚泥の含水率も低下しにくい。

本発明は、加圧浮上槽からの有機性汚泥を低含水率となるように容易に脱水処理することができる加圧浮上汚泥の脱水処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の加圧浮上汚泥の脱水処理方法は、加圧浮上槽からの有機性汚泥に両性ポリマー凝集剤を添加する工程と、該両性ポリマー凝集剤が添加された汚泥を沈降槽内に導入し、撹拌機によって撹拌して汚泥から気泡を分離し、汚泥を沈降させる工程と、沈降槽からの沈降汚泥を脱水機で脱水する工程とを有し、該沈降槽における撹拌強度Ｇ値を７０〜１５０ｓｅｃ ^−１ 、該沈降槽の滞留時間Ｔを１２００〜２５００ｓｅｃ、Ｇ・Ｔ値を１４×１０ ^４ 〜２５×１０ ^４ とするものである。

本発明の加圧浮上汚泥の脱水処理装置は、加圧浮上槽からの有機性汚泥に両性ポリマー凝集剤を添加するポリマー凝集剤添加手段と、該両性ポリマー凝集剤が添加された汚泥を受け入れ、撹拌機によって撹拌して汚泥から気泡を分離し、汚泥を沈降させる撹拌機付き沈降槽と、該沈降槽からの沈降汚泥を脱水処理する脱水機とを有し、該沈降槽における撹拌強度Ｇ値が７０〜１５０ｓｅｃ ^−１ で、該沈降槽の滞留時間Ｔが１２００〜２５００ｓｅｃであり、Ｇ・Ｔ値が１４×１０ ^４ 〜２５×１０ ^４ であるものである。

本発明では、加圧浮上槽に導入される被処理水は、有機性排水を担体式生物処理手段で処理した生物処理液であることが好ましい。

また、本発明では、沈降槽からの沈降汚泥に鉄塩系凝集剤を添加した後、前記脱水機で脱水することが好ましい。

本発明の加圧浮上汚泥の脱水処理方法及び装置において、加圧浮上槽からの有機性汚泥に両性ポリマー凝集剤を添加すると、有機性汚泥の荷電が中和されると共に、有機性汚泥に付着していた気泡（マイクロエアー）が離脱し易くなる。この荷電中和により、有機性汚泥粒子同士が付着して粒成長し易くなる。また、気泡が離脱することにより、造粒された汚泥が沈降し易いものとなる。そのため、両性ポリマー凝集剤を添加した汚泥を沈降槽に導入して撹拌することにより、気泡が抜けて沈降し易い造粒汚泥が生成し、この造粒汚泥が沈降槽底部に沈降する。沈降した汚泥は、粒径の大きい脱水され易いものとなっていると共に、沈降によって濃縮されているので、この沈降汚泥を脱水機で脱水することにより、含水率の低い脱水汚泥が効率よく得られる。

なお、沈降汚泥に鉄塩系凝集剤を添加することにより、有機性汚泥の粘着性が低下し、有機性汚泥が脱水機の機器内面、濾布などに付着しにくいものとなり、脱水機での脱水処理効率が向上する。

本発明の実施の形態を説明する系統図である。 実施例の説明図である。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明では、加圧浮上槽に、有機性汚泥含有水と加圧水とを混合した被処理水を導入して有機性汚泥を浮上分離する。

有機性汚泥含有水としては、有機物含有水を生物処理したものが好適である。特に、生物処理の菌体を含み、それ故に汚泥の粘着性が高いものとなっている生物処理水が好適である。

このような生物処理水としては、液晶など電子部品製造工程排水（特に、ＢＯＤ５０〜５０００ｍｇ／Ｌとりわけ１００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度の電子部品製造工程排水が好適である。）を担体式生物処理槽、特にスポンジなどの浮遊担体式生物処理槽に通水して生物処理した生物処理水が挙げられる。この担体式生物処理槽に原水を通水すると、担体の生物膜が次第に成長する。そして、成長した生物膜が剥離して菌体含有汚泥として生物処理槽から流出する。

この生物処理水のＭＬＶＳＳ濃度は、２０〜２０００ｍｇ／Ｌ特に５０〜５００ｍｇ／Ｌ程度が好適であるが、これに限定されない。

生物処理水に添加する加圧水は、空気を加圧溶解させた水であり、その生物処理水への添加量は通常の生物処理水の加圧浮上分離時と同様とすればよく、また、原水性状に応じて実験的に定めればよい。

加圧浮上槽の構成は、特に限定されるものではなく、槽内で汚泥に気泡が付着し、汚泥が浮上して分離されるものであれば、各種のものを用いることができる。

図１に示す実施の形態では、加圧浮上槽１はフィードウェル１ａに加圧水含有被処理水が導入され、この加圧水含有被処理水はディストリビュータ１ｂによって内槽１ｄ内の上部に供給される。浮上した汚泥（スカム）はスカムボックス１ｃから移送配管２によって取り出され、後述のスカム受槽３に移送される。

浮上汚泥が分離された水は、内槽１ｄ内を下降し、内槽１ｄの下端を回り込み、内槽１ｄと外槽１ｅとの間を通って上昇し、処理水トラフ１ｆから槽外に取り出される。なお、ディストリビュータ１ｂはモータ１ｇによって旋回回転する。ただし、加圧浮上槽１の型式はこれに限定されない。また、加圧浮上槽１は並列に複数個設置されてもよい。

加圧浮上槽１で浮上分離された有機性汚泥（スカム）のＳＳ濃度は、通常は０．６〜２ｗｔ％程度である。この有機性汚泥を、好ましくはスカム受槽３に導入し、薬液タンク及び薬注ポンプ等よりなる添加手段４によって両性ポリマー凝集剤を添加し、撹拌機３ａによって、有機性汚泥（スカム）が崩壊しない程度の撹拌強度で撹拌する。この両性ポリマー凝集剤としては、アニオン・カチオン比が１：１（アニオン比５０％）のものよりもアニオンが多い、いわゆるアニオンリッチタイプの両性ポリマー凝集剤が好適であり、具体的にはアニオン・カチオン比が１：０．９５〜１：０．４特に１：０．９３〜１：０．７程度のものが好適である。

このような両性ポリマー凝集剤としては、例えばアニオン性のモノマー成分とカチオン性のモノマー成分の共重合体、アニオン性のモノマー成分、カチオン性のモノマー成分及びノニオン性のモノマー成分の共重合体、あるいはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分の共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などを挙げることができる。

ここでアニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。

カチオン性のモノマーの成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（ＤＡＭ），ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、及びそれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレート四級化物（ＤＡＡ）などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩（ＤＡＰＡＡｍ）を用いても良い。

ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド（ＡＡｍ)、メタアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどを挙げることができる。

両性ポリマー凝集剤の添加量は、加圧浮上槽からの有機性汚泥（スカム）に対してｄｓ当たり０．３〜１．５重量％特に０．５〜１．０重量％程度が好適である。

この両性ポリマー凝集剤の添加により、有機性汚泥の荷電が中和されると共に、付着していた気泡が離脱し、汚泥が会合して粒成長し、また比重が大きくなって沈降し易い性質を帯びるようになる。

この両性ポリマー凝集剤を添加した有機性汚泥をポンプ５及び配管６によって汚泥沈降槽７に導入し、撹拌機７ａにより汚泥を崩壊させない程度の撹拌強度で撹拌し、汚泥の会合及び気泡離脱を促進させ、汚泥を沈降させる。なお、このときの撹拌強度Ｇ値は７０〜１５０ｓｅｃ^−１程度が好適であり、汚泥沈降槽７の滞留時間は１２００〜２５００ｓｅｃ程度が好適であり、Ｇ・Ｔ値は１４×１０^４〜２５×１０^４程度が好適である。

このＧ値は、撹拌勾配のことであり、撹拌強度の指標であり、次式で表わされる。
Ｇ＝（Ｐｇ／μ）^１／２ ［１／ｓ］
Ｐは流体単位体積当りに加えられた動力［ｋｇ・ｍ／ｍ^３／ｓ］、μは粘性係数［ｋｇ／ｍ／ｓ］、ｇは重力換算係数［ｍ／ｓ^２］である。

この汚泥沈降槽７では、汚泥濃度を１．５〜７倍特に２〜３倍に濃縮することが好ましい。

汚泥沈降槽７の上澄水は、分離液取出管７ｂを介して槽外に取り出される。汚泥沈降槽７内で沈降した濃縮汚泥を、ポンプ９及び配管１０を介して汚泥貯槽１１に導入し、鉄塩系凝集剤を添加手段１２によって添加すると共に撹拌機１１ａにより汚泥を崩壊させない程度の撹拌強度で撹拌する。この鉄塩系凝集剤の添加により、汚泥の粘着性が低下し、後段での脱水機の濾布、機器内面等への付着性が低下し、汚泥のハンドリング性が向上する。

鉄塩系凝集剤としては、ポリ硫酸鉄、塩化第二鉄、硫酸第二鉄などが挙げられるが、特にポリ硫酸鉄が好適である。鉄塩系凝集剤の添加量は、汚泥沈降槽７からの濃縮汚泥１Ｌ当り３００〜１５００ｍｇ／Ｌ特に５００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度が好適である。なお、鉄塩系凝集剤の代わりに、又は鉄塩系凝集剤と共に、アルミ系凝集剤や、カチオン性ポリマー凝集剤を添加してもよいが、凝集効果及びコストの点から鉄塩系凝集剤のみを添加することが好ましい。

この鉄塩系凝集剤等の凝集剤を添加した汚泥を脱水機１３に導入して脱水する。脱水機としては、フィルタープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、電気浸透脱水機など各種のものを用いることができるが、動力コストが低いところから、フィルタープレス脱水機が好適である。

以下、実施例及び比較例について説明する。

図２に示す装置を用いて電子部品製造工程排水（ＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ３００ｍｇ／Ｌ）を処理した。図２に示す装置は、図１の装置において、移送配管２に分岐ライン２０を接続し、加圧浮上槽１からの汚泥（スカム）の一部を該分岐ライン２０を介して直接的に遠心脱水機へ送ることを可能としたものであり、その他の構成は図１と同様である。

主な条件は次の通りである。
被処理水流量：４５３ｍ^３／ｄａｙ
加圧水添加量：８０ｍ^３／ｄａｙ
スカム受槽３の容量：４ｍ^３
両性ポリマー凝集剤：
アニオン・カチオン比＝１：０．９３のアクリレート系両性ポリマー
重量平均分子量＝６００万
添加量＝０．５重量％（対スカム）
汚泥沈降槽７の容量：２０ｍ^３
汚泥貯槽１１の容量：１５ｍ^３
鉄塩系凝集剤：ポリ硫酸鉄（添加量：７５０ｐｐｍ（対濃縮汚泥））
脱水機１３：フィルタープレス脱水機

分岐ライン２０への汚泥（浮上スカム）の分岐流量Ｂを３３５〜９５ｍ^３／ｄａｙの範囲で変えてスカム受槽３への汚泥（浮上スカム）流入量Ａを１００〜３４０ｍ^３／ｄａｙ
の範囲で変化させた。汚泥沈降槽７の撹拌機７の回転数を表１の通りとした。汚泥沈降槽７で沈降し、汚泥貯槽１１へ送られる沈降汚泥濃度Ｙ（％）、脱水機１３からの脱水汚泥（ケーキ）含水率Ｚ（％）と、評価結果を表１に示す。

表１の通り、汚泥沈降槽７の撹拌機７ａの撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積Ｇ・Ｔ値を１４×１０^４〜２５×１０^４としたＮｏ．２，３，４では、汚泥沈降槽７の沈降汚泥（濃縮汚泥）濃度が高く、脱水機１３で安定して脱水処理を行うことができた。また、Ｎｏ．２，３，４では、汚泥沈降槽７の分離液は細かいＳＳで濁っていなかった。

Claims (6)

1. 加圧浮上槽からの有機性汚泥に両性ポリマー凝集剤を添加する工程と、
   該両性ポリマー凝集剤が添加された汚泥を沈降槽内に導入し、撹拌機によって撹拌して汚泥から気泡を分離し、汚泥を沈降させる工程と、
   沈降槽からの沈降汚泥を脱水機で脱水する工程と
   を有し、
   該沈降槽における撹拌強度Ｇ値を７０〜１５０ｓｅｃ ^−１ 、該沈降槽の滞留時間Ｔを１２００〜２５００ｓｅｃ、Ｇ・Ｔ値を１４×１０ ^４ 〜２５×１０ ^４ とする加圧浮上汚泥の脱水処理方法。
2. 請求項１において、前記加圧浮上槽に導入される被処理水は、有機性排水を担体式生物処理手段で処理した生物処理液であることを特徴とする加圧浮上汚泥の脱水処理方法。
3. 請求項１又は２において、前記沈降槽からの沈降汚泥に鉄塩系凝集剤を添加した後、前記脱水機で脱水することを特徴とする加圧浮上汚泥の脱水処理方法。
4. 加圧浮上槽からの有機性汚泥に両性ポリマー凝集剤を添加するポリマー凝集剤添加手段と、
   該両性ポリマー凝集剤が添加された汚泥を受け入れ、撹拌機によって撹拌して汚泥から気泡を分離し、汚泥を沈降させる撹拌機付き沈降槽と、
   該沈降槽からの沈降汚泥を脱水処理する脱水機と
   を有し、
   該沈降槽における撹拌強度Ｇ値が７０〜１５０ｓｅｃ ^−１ で、該沈降槽の滞留時間Ｔが１２００〜２５００ｓｅｃであり、Ｇ・Ｔ値が１４×１０ ^４ 〜２５×１０ ^４ である加圧浮上汚泥の脱水処理装置。
5. 請求項４において、前記加圧浮上槽に導入される被処理水は、有機性排水を担体式生物処理手段で処理した生物処理液であることを特徴とする加圧浮上汚泥の脱水処理装置。
6. 請求項４又は５において、前記沈降槽から前記脱水機に供給される汚泥に対し鉄塩系凝集剤を添加する鉄塩系凝集剤添加手段を備えたことを特徴とする加圧浮上汚泥の脱水処理装置。

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