JP6258790B2 - 凝集汚泥の不溶化処理システム及び不溶化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、凝集汚泥の不溶化処理システム及び不溶化処理方法に関する。

土木工事現場等で発生する濁水は、ｐＨやＳＳ（浮遊物質）濃度が環境基準値内になるように処理される。この濁水が重金属等を含む場合、その重金属等を不溶化する必要がある。排水処理における重金属等の不溶化処理方法として、特許文献１，２に記載された技術が知られている。

特許文献１には、反応槽に導入された排液に不溶化剤を添加し、反応槽からの流出液中に残存する未反応の不溶化剤の濃度を算出し、残存した未反応の不溶化剤の濃度を指標として、当該不溶化剤の添加量を調整する方法が記載されている。特許文献２には、廃水中のｐＨと金属イオン濃度を測定し、ｐＨ調整に必要な酸又はアルカリ量と、金属イオンの捕集に必要な捕集剤量とを演算し、この演算結果に基づきアルカリ及び捕集剤の添加量を制御する方法が記載されている。

特許第４２１９１３８号公報 特許第２６１６７８０号公報

ところで、地震災害によって発生した災害廃棄物や津波災害によって発生した津波堆積物等を処理するために分級洗浄を行う場合、この分級洗浄により発生した洗浄水は、多量の無機物や有機物を含む濁水となる。しかも、災害廃棄物や津波堆積物の汚染状態はばらつきが大きいため、濁水の性状は時間的に大きく変動する。そのため、濁水を凝集処理した場合の凝集汚泥の性状も、時間的に大きく変動する。

凝集汚泥を資材等として再利用したい場合、凝集汚泥に含まれる重金属等を不溶化する必要がある。この場合、安定した不溶化処理を行うためには、不溶化剤の選定はもちろんのこと、処理工程の中での不溶化剤の添加箇所、不溶化剤の添加量の算出方法等を適切に決める必要がある。特に、災害廃棄物や津波堆積物等といった廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水を処理する場合には、凝集汚泥の性状が時間的に変動するため、安定した不溶化処理のための工夫が求められる。

本発明は、廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水が凝集処理された凝集汚泥に対し、安定して不溶化処理を行うことができる凝集汚泥の不溶化処理システム及び不溶化処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る凝集汚泥の不溶化処理システムは、濁水の凝集処理によって生じた凝集汚泥を供給するための供給ラインと、凝集汚泥に不溶化剤を添加する不溶化剤添加手段と、不溶化剤添加手段による不溶化剤の添加量を制御する添加量制御手段と、供給ラインが接続され、凝集汚泥及び不溶化剤を混合する混合槽と、を備え、添加量制御手段は、供給ラインを通じて供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量を算出することを特徴とする。

この凝集汚泥の不溶化処理システムによれば、混合槽において、凝集汚泥及び不溶化剤が混合される。不溶化剤の添加量は、添加量制御手段によって、供給ラインを通じて供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、算出される。このように、供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量が算出されるため、供給される凝集汚泥の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して、不溶化剤の添加量を変化させることができる。よって、廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水が凝集処理された凝集汚泥に対しても、安定して不溶化処理を行うことができる。

また、凝集汚泥の不溶化処理システムは、供給ラインを通じて供給される凝集汚泥の供給流量を検出する流量検出手段と、凝集汚泥の密度又は比重を検出する密度／比重検出手段と、を備え、添加量制御手段は、流量検出手段によって検出された凝集汚泥の供給流量と、密度／比重検出手段によって検出された凝集汚泥の密度又は比重とに基づいて、単位時間当たりのＳＳ量を求める。この場合、凝集汚泥の供給流量と密度又は比重とが、流量検出手段と密度／比重検出手段とによって検出される。これらの供給流量と密度又は比重とに基づいて、添加量制御手段によって、凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量が求められる。このようなＳＳ量の算出方法によれば、凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量をより正確に求めることができ、凝集汚泥のＳＳ量に応じた不溶化剤の添加量の精度が高められる。

また、凝集汚泥の不溶化処理システムは、凝集汚泥に対して固化剤を添加する固化剤添加手段と、混合槽の後段に設けられ、不溶化剤及び固化剤と混合された凝集汚泥を脱水する脱水機と、を備える。この構成によれば、固化剤添加手段によって、凝集汚泥に固化剤が添加され、この脱水汚泥が脱水機によって脱水される。よって、凝集汚泥の不溶化および固化が一緒に行われることとなる。より少ない工程で、凝集汚泥の不溶化および固化を行うことができる。

本発明は、濁水の凝集処理によって生じた凝集汚泥を供給するための供給ラインと、凝集汚泥に不溶化剤を添加する不溶化剤添加手段と、供給ラインが接続され、凝集汚泥及び不溶化剤を混合する混合槽と、を備える不溶化処理システムを用いた凝集汚泥の不溶化処理方法であって、供給ラインを通じて供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量を算出することを特徴とする。このような不溶化処理方法によれば、上記した不溶化処理システムと同様の作用・効果が奏される。

本発明によれば、廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水が凝集処理された凝集汚泥に対し、安定して不溶化処理を行うことができる。

混合廃棄物のリサイクル方法の概要を示すフロー図である。 破砕選別工程を示すフロー図である。 土壌洗浄工程を示すフロー図である。 津波堆積物のリサイクル方法の概要を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る不溶化処理システムを示すフロー図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本発明は、種々の廃棄物を洗浄した場合に生じる、性状の変動が大きい濁水の凝集汚泥に対して広く適用可能である。ここでは、一例として、津波災害によって発生した廃棄物等の分級洗浄等によって発生した濁水が、凝集処理された場合の凝集汚泥の不溶化処理について説明する。

津波災害における廃棄物は、大きく、災害廃棄物と津波堆積物とに分類することができる。本実施形態において、災害廃棄物は、さらにコンクリートガラ、木くず及び混合廃棄物に分類される。また、津波堆積物は、規定以上の有害物を含む津波堆積物と、規定以上の有害物を含まない津波堆積物とに分類される。混合廃棄物及び津波堆積物は、いずれも、津波災害に由来しているため、海底から巻き上げられた土砂分を含んでいる。混合廃棄物及び津波堆積物に対してリサイクル処理を行うとき、分級洗浄等の処理により濁水が生じる。本実施形態の不溶化処理システムは、このような濁水が凝集処理された凝集汚泥を不溶化するものである。以下、混合廃棄物と津波堆積物に関するリサイクル処理と、本実施形態の凝集汚泥の不溶化処理システム及び不溶化処理方法について説明する。

混合廃棄物は、可燃物（木くず、廃プラスティック、紙、布等）、不燃物（土砂、石、コンクリートガラ、ガラス、陶磁器くず、金属等）、危険物（石綿含有物、ＰＢＣ等の有害物を含む廃棄物、ガスボンベ、消火器等）、思い出の品（写真、アルバム、位牌、貴重品等の個人にとって特別な意味をもつ物品）等と、津波に由来する土砂分とが雑多に混合された状態となっている。

図１に示されるように、混合廃棄物のリサイクルシステム１は、破砕選別工程Ｓ１００、土壌洗浄工程Ｓ２００及び焼却工程Ｓ３００を備えている。破砕選別工程Ｓ１００は、そのままリサイクル材となる廃棄物と、リサイクル材となるまでにさらに工程が必要な細粒物及び可燃物とが破砕選別手段によって選別される工程である。土壌洗浄工程Ｓ２００は、洗浄手段によって細粒物を洗浄し、付着した粘性土等を分離する洗浄工程Ｓ２００ａと、洗浄工程Ｓ２００によって発生した濁水Ａ（図３参照）を処理する濁水処理工程Ｓ２００ｂとを含んでいる。焼却工程Ｓ３００は、破砕選別工程Ｓ１００等によって選別された可燃物を可燃物焼却手段によって焼却し、リサイクル材に加工する工程である。以下、各工程について、詳細に説明する。

図２は、破砕選別工程Ｓ１００の詳細を示すフロー図である。図２に示されるように、破砕選別工程Ｓ１００は、所定の大きさ以上の廃棄物を破砕する工程（粗破砕工程Ｓ１０２、破砕工程Ｓ１０７）と、大きさの異なる廃棄物が混合された廃棄物群を大きさによって複数のクラスに分ける工程（分級工程Ｓ１０３、Ｓ１０８）と、廃棄物から可燃物、不燃物、金属等を選別する工程（粗選別工程Ｓ１０１、手選別工程Ｓ１０４、磁力選別工程Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１１１、風力選別工程Ｓ１０９、回転棒選別工程Ｓ１１０）と、を含んでいる。

破砕選別工程Ｓ１００では、まず、混合廃棄物が粗選別工程Ｓ１０１に送られる。この粗選別工程Ｓ１０１では、混合廃棄物から、燃料や原料として利用可能な木くず、スクラップとして利用可能な金属くず、再生砕石として利用可能なコンクリートガラや石及び燃料として利用可能な廃プラスティックが、リサイクル材として取り除かれる。また、粗選別工程Ｓ１０１では、リサイクルに適さない危険物及び思い出の品も取り除かれる。

粗選別工程Ｓ１０１を経た長尺物を含む廃棄物は、粗破砕工程Ｓ１０２によって約３００ｍｍ以下に粗粉砕される。粗破砕工程Ｓ１０２では、例えば、二軸せん断式破砕機のような破砕手段としての破砕機が用いられる。粗破砕された廃棄物は、分級工程Ｓ１０３によって１００ｍｍより大きなものと、３０ｍｍ〜１００ｍｍのものと、３０ｍｍ以下のものとに分けられる。この分級工程Ｓ１０３では、例えば分級手段としての振動篩が用いられる。

１００ｍｍより大きなものは、手選別工程Ｓ１０４によって、非鉄金属、コンクリートガラ・石、瓦・煉瓦及びガラス・陶磁器が選別される。非鉄金属、コンクリートガラ・石は、スクラップとして利用可能なリサイクル材となる。瓦・煉瓦、ガラス・陶磁器は土木資材として利用可能なリサイクル材となる。このようなリサイクル材が取り除かれた廃棄物は、続いて磁力選別工程Ｓ１０５に送られる。この磁力選別工程Ｓ１０５によって、鉄くずが、利用可能なリサイクル材として選別される。磁力選別工程Ｓ１０５によって鉄くずが除去されたものは、可燃物として焼却工程Ｓ３００に送られる。

分級工程Ｓ１０３によって３０ｍｍ〜１００ｍｍに分級されたものは、磁力選別工程Ｓ１０６によって鉄くずがスクラップとして利用可能なリサイクル材として選別される。鉄くずが除去された廃棄物は、破砕工程Ｓ１０７において、ハンマークラッシャ等の破砕機によって破砕される。破砕後のものは、振動篩を用いた分級工程Ｓ１０８によって３０ｍｍ以下のものと、３０ｍｍより大きなものとに分けられる。そして、３０ｍｍ以下のものは、細粒物として選別され、土壌洗浄工程Ｓ２００に送られる。

分級工程Ｓ１０８によって３０ｍｍより大きいとして分級された廃棄物は、風力選別工程Ｓ１０９に送られる。風力選別工程Ｓ１０９では、風力選別手段としての風力選別装置を用いた選別によって、可燃物が選別される。選別された可燃物は、焼却工程Ｓ３００に送られる。

風力選別工程Ｓ１０９において不燃物回収部に回収されたものは、その多くが不燃物であるが、風力選別装置で選別しきれなかった可燃物を含んでいる。そこで、さらに回転棒選別手段としての回転棒選別装置によって精選別されることで、一部が可燃物として選別され、焼却工程Ｓ３００に送られる。残った廃棄物（不燃物）は、土木資材として利用可能なリサイクル材として回収される。

分級工程Ｓ１０３によって３０ｍｍ以下として分級された廃棄物は、磁力選別によって鉄くずが除去された後、細粒物（篩下）として選別される。なお、鉄くずはスクラップとしてリサイクルされる。破砕選別工程Ｓ１００によって選別された細粒物は、土壌洗浄工程Ｓ２００に送られる。

土壌洗浄工程Ｓ２００では、細粒物から、土木資材として利用可能な礫・砂と、同じく土木資材として利用可能な固化物（脱水汚泥）とがリサイクル材として選別される。図３は、土壌洗浄工程Ｓ２００の詳細を示すフロー図である。図３に示されるように、土壌洗浄工程Ｓ２００は、細粒物を洗浄し、付着した粘性土等を分離する洗浄工程Ｓ２００ａと、洗浄工程Ｓ２００ａによって発生した濁水Ａに対して凝集沈殿処理及び不溶化・脱水固化処理を行う濁水処理工程Ｓ２００ｂとを有している。なお、洗浄工程Ｓ２００ａによって発生した汚水が濁水Ａとなる。

細粒物は、３０ｍｍ以下の混合廃棄物であり、例えば、礫、砂、鉄くず等の不燃物と、可燃物との混合物に粘性土（シルト、粘土）が付着したものである。また、この細粒物には、ヒ素、ホウ素、フッ素等の有害物が含有されている。これらの有害物は、礫や砂よりも粒径の小さな粘性土に付着しやすい性質をもっている。

洗浄工程Ｓ２００ａでは、まず、浮力選別手段としての浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０１によって可燃物が選別される。浮力選別工程Ｓ２０１によって、細粒物から可燃物が取り除かれる。

続いて、可燃物が取り除かれた細粒物は、磁力選別工程Ｓ２０２に送られる。磁力選別工程Ｓ２０２では、細粒物から鉄くずが選別される。鉄くずが除去された細粒物は、解泥洗浄工程Ｓ２０３に送られる。解泥洗浄工程Ｓ２０３では、ドラムスクラバ等によって、細粒物に付着した粘性土が解きほぐされることで、細粒物から粘性土が汚水として除去（選別）される。なお、図３では、汚水の流れが破線によって示されている。

粘性土が除去された細粒物は、分級工程Ｓ２０４に送られる。分級工程Ｓ２０４では、トロンメル等によって、１０ｍｍ以上のものと、２ｍｍより大きく１０ｍｍ未満のものと、２ｍｍ以下のものとに分級される。１０ｍｍ以上のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０５によって可燃物と不燃物とに分けられる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。同様に、２ｍｍより大きく１０ｍｍ未満のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０６によって可燃物と不燃物とに分けられる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。２ｍｍ以下のものは、さらにハイメッシュセパレータを用いた分級工程Ｓ２０７によって０．０７４ｍｍより大きなものと、０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水とに分級される。０．０７４ｍｍより大きなものは、ロックウォッシャを用いたもみ洗い工程Ｓ２０８によって洗浄され、土木資材としてリサイクル可能な砂として選別される。０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水と、解泥洗浄工程Ｓ２０３、分級工程Ｓ２０４及びもみ洗い工程Ｓ２０８で発生した汚水とは、濁水Ａとなって濁水処理工程Ｓ２００ｂに送られる。

濁水処理工程Ｓ２００ｂは、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理工程Ｓ２１０と、凝集沈殿処理工程Ｓ２１０で生じた汚泥に対し不溶化・脱水固化処理を行う不溶化・脱水固化処理Ｓ２１１を含む。この濁水処理工程Ｓ２００ｂについては、後述する。

次に、津波堆積物の処理方法について説明する。津波堆積物は、土砂分の中に基準値以上の有害物が含有されているかの土壌分析が所定量（例えば、約９００ｍ^３）ごとに行われる。基準値は、例えば土壌汚染対策法によって規定されるものである。土壌分析の結果、基準値を超過したしたものは津波堆積物（汚染有）に分類され、基準値を超過しなかったものは津波堆積物（汚染無）に分類される。津波堆積物（汚染有）と津波堆積物（汚染無）とは、それぞれ別のシステムによってリサイクルが行われる。

図４を参照して、津波堆積物（汚染有）のリサイクルシステム４について説明する。津波堆積物（汚染有）は、その多くが土砂によって構成されているが、土砂以外の廃棄物も含まれている。そのため、津波堆積物（汚染有）のうち、振動篩を用いた分級工程Ｓ４０１によって、１００ｍｍ以下のものが選別される。１００ｍｍより大きな津波堆積物（汚染有）は、廃棄物として、混合廃棄物の処理工程における破砕選別工程Ｓ１００に送られる。

１００ｍｍ以下の津波堆積物（汚染有）は、磁力選別工程Ｓ４０２に送られ、スクラップとしてリサイクル可能な鉄くずが除去される。鉄くずが除去された津波堆積物（汚染有）は、解泥洗浄工程Ｓ４０３に送られる。解泥洗浄工程Ｓ４０３では、ドラムスクラバ等によって、津波堆積物（汚染有）に付着した粘性土が解きほぐされることで、津波堆積物（汚染有）から粘性土が汚水として除去（選別）される。なお、図４では、汚水の流れが破線によって示されている。

粘性土が除去された津波堆積物（汚染有）は、分級工程Ｓ４０４に送られる。分級工程Ｓ４０４では、トロンメル等によって、４０ｍｍ以上のものと、２ｍｍより大きく４０ｍｍ未満のものと、２ｍｍ以下のものとに分級される。４０ｍｍ以上のものは、混合廃棄物として混合廃棄物のリサイクルシステム１に送られる。２ｍｍより大きく４０ｍｍ未満のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ４０５によって可燃物と不燃物とに分けられる。可燃物は焼却工程Ｓ３００に送られる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。２ｍｍ以下のものは、ロックウォッシャを用いたもみ洗い工程Ｓ４０６によって洗浄され、分級工程Ｓ４０７に送られる。分級工程Ｓ４０７では、２ｍｍ以下のものが、洗浄分級機によって０．０７４ｍｍより大きなものと、０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水とに分級されるとともに、さらに洗浄が行われる。０．０７４ｍｍより大きなものは、土木資材としてリサイクル可能な砂として選別される。０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水と、解泥洗浄工程Ｓ４０３及び分級工程Ｓ４０４で発生した汚水等が濁水Ｂとなって濁水処理工程Ｓ４００に送られる。濁水処理工程Ｓ４００は、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理工程Ｓ４１０と、凝集沈殿処理工程Ｓ４１０で生じた汚泥に対し不溶化・脱水固化処理を行う不溶化・脱水固化処理工程Ｓ４１１とを含む。

続いて、濁水Ａと濁水Ｂとに対し、それぞれ凝集沈殿処理及び不溶化・脱水固化処理を行う濁水処理工程Ｓ２００ｂ及び濁水処理工程Ｓ４００について説明する。図３に示される凝集沈殿処理工程Ｓ２１０と、図４に示される凝集沈殿処理工程Ｓ４１０とは、同様の工程であり、同様の処理システムを用いて行われる。また、図３に示される不溶化・脱水固化処理Ｓ２１１と、図４に示される不溶化・脱水固化処理工程Ｓ４１１とは、同様の工程であり、同様の処理システムを用いて行われる。

汚泥処理工程Ｓ２００ｂ，Ｓ４００では、まず濁水処理工程（凝集工程）Ｓ２１０，Ｓ４１０が行われる。濁水処理工程Ｓ２１０，Ｓ４１０では、まず濁水（濁水Ａ又は濁水Ｂ）が原水槽に貯留される。原水槽に貯留された汚水は、一定量ごとに凝集反応槽に移され、ここで凝集剤が添加される（凝集工程）。

リサイクルシステム１，４では、凝集反応槽として、例えば、第１の凝集反応槽と第２の凝集反応槽とを備えてもよい。この場合、原水槽に貯留された汚水は、一定量ごとに第１の凝集反応槽に移され、ここで凝集剤が添加される。この凝集剤には、無機系凝集剤と高分子凝集剤を組み合わせたものが用いられる。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、塩化アルミ、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等を利用することができる。また、高分子凝集剤としては、例えば、アニオン性凝集剤、ノニオン性凝集剤、カチオン性凝集剤等を利用することができる。このとき、第１の凝集反応槽のｐＨは、アルカリ性となるように、ｐＨ調整剤によって制御されている。凝集剤が添加された汚水は、第１のシックナーに移され、沈殿した汚泥を含むスラリーが中継槽に移される。続いて、スラリーが引き抜かれた汚水は、第２の凝集反応槽に移され、ここで凝集剤が添加される。このとき、第２の凝集反応槽のｐＨは、第１の凝集反応槽とは異なり、酸性となるように、ｐＨ調整剤によって制御される。凝集剤が添加された汚水は、第２のシックナーに移され、沈殿した汚泥を含むスラリーが中継槽に移される。このように、第１の凝集反応槽と第２の凝集反応槽とを、異なるｐＨに制御することで、効率的に凝集させることができる。特に、第１の凝集反応槽をアルカリ側に制御し、第２の凝集反応槽を酸性側に制御することで、効率的に凝集させることができる。

図５を参照して、本実施形態の不溶化処理システム２００について説明する。不溶化・脱水固化処理Ｓ２１１及び不溶化・脱水固化処理工程Ｓ４１１は、それぞれ、不溶化処理システム２００を用いて実施される。不溶化処理システム２００は、凝集反応槽から流出した凝集反応液を分離水と凝集汚泥とに固液分離するシックナー２０１と、シックナー２０１から排出される凝集汚泥を貯留する中継槽２０２とを備える。固液分離後の分離水は、所定の処理がなされた後に、循環水として浮力選別装置等で利用される。なお、このシックナー２０１は、濁水処理工程Ｓ２１０，Ｓ４１０の最後段に設けられるシックナーを兼ねている。１槽のシックナー２０１が設けられてもよいし、複数の（たとえば３槽の）シックナー２０１が設けられてもよい。

不溶化処理システム２００は、凝集汚泥を収容して凝集汚泥と不溶化剤とを混合させる混合槽２０３と、混合槽２０３に不溶化剤を添加する不溶化剤添加手段２０６とを備える。中継槽２０２及び混合槽２０３は、供給ラインＬ１によって接続されている。供給ラインＬ１には、スラリーポンプＰ１が設けられている。このスラリーポンプＰ１によって、濁水の凝集処理によって生じた凝集汚泥が、供給ラインＬ１を通じて供給される。混合槽２０３には、撹拌機が設けられる。

不溶化剤添加手段２０６は、不溶化剤を貯蔵する粉体サイロ２０６ａと、粉体サイロ２０６ａから排出される不溶化剤を搬送し、混合槽２０３内の凝集汚泥に添加する粉体フィーダ２０６ｂとを有する。粉体フィーダ２０６ｂは、不溶化剤を粉体のまま添加してもよいし、不溶化剤を水溶化した後に、その不溶化液を添加してもよい。不溶化剤としては、例えば、鉄塩系、キレート系、マグネシウム系、アルミニウム塩系、無機鉱物系等の不溶化剤が用いられ、これらには、生石灰、二水石膏、半水石膏、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等、有害物質や重金属溶出を抑制する物質が含まれる。不溶化剤として、脱水ケーキ用の公知の不溶化剤を適用することができる。なお、粉体サイロ２０６ａ及び粉体フィーダ２０６ｂには、それぞれ、コンプレッサが設けられる。

混合槽２０３の後段には、混合槽２０３で混合された凝集汚泥及び不溶化剤を含むスラリーを貯留する不溶化処理水槽２０４と、不溶化処理水槽２０４に貯留されたスラリーを脱水する脱水機（固化手段）２０５とが設けられている。混合槽２０３と不溶化処理水槽２０４との間にはスラリーポンプＰ２が設けられており、このスラリーポンプＰ２によって、スラリーが脱水機２０５に供給される。１槽の不溶化処理水槽２０４が設けられてもよいし、複数の（たとえば２槽又は３槽の）不溶化処理水槽２０４が設けられてもよい。脱水機２０５としては、たとえばフィルタープレス脱水機が用いられる。脱水機２０５の種類はフィルタープレスに限定されず、たとえば、ベルトプレスまたはスクリュープレス等の他の型式の脱水機が用いられてもよい。

ここで、不溶化処理システム２００は、供給ラインＬ１を通じて供給される凝集汚泥の供給流量を検出する電磁流量計（流量検出手段）２１１と、凝集汚泥の密度を検出する差圧式密度計（密度／比重検出手段）２１２とを備える。さらに、不溶化処理システム２００は、不溶化剤添加手段２０６による不溶化剤の添加量を制御する制御部（添加量制御手段）２１０を備える。ここでいう添加量とは、不溶化剤の単位時間あたりの添加量を意味する。制御部２１０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアと、を有するコンピュータである。

電磁流量計２１１および差圧式密度計２１２は、供給ラインＬ１に設けられている。より詳しくは、差圧式密度計２１２が上流側に設けられており、差圧式密度計２１２の下流側に、電磁流量計２１１が設けられている。電磁流量計２１１は、検出した凝集汚泥の流量を制御部２１０に出力する。差圧式密度計２１２は、検出した凝集汚泥の密度を制御部２１０に出力する。なお、流量検出手段として電磁流量計２１１を用い、密度／比重検出手段として差圧式密度計２１２を用いる場合に限られない。流量検出手段として、たとえば面積流量計等といった他の型式の流量計を用いてもよい。密度／比重検出手段として、たとえばガンマ線式の密度計または比重計等といった他の型式の密度計または比重計を用いてもよい。

制御部２１０は、供給ラインＬ１を通じて供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量を算出する。より詳細には、制御部２１０は、電磁流量計２１１によって検出された凝集汚泥の供給流量と、差圧式密度計２１２によって検出された凝集汚泥の密度とに基づいて、その単位時間当たりのＳＳ量を求め、求めたＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量を算出する。

ここで、不溶化剤の添加量の算出方法の一例について説明する。たとえば、制御部２１０は、ＳＳの真比重ρを記憶している。ＳＳの真比重ρは、予め測定された数値であってもよいし、データベース等から取得される数値であってもよい。制御部２１０は、凝集汚泥の供給流量Ｖ（ｍ^３／ｈ）と密度γ（ｔｏｎ／ｍ^３）に関する下記式（１）〜（３）から導かれる式（４）によって、単位時間当たりのＳＳ量Ｓ（ｔｏｎ／ｈ）を算出する。
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２ ・・・（１）
ここで、Ｖ１は固形物の流量であり、Ｖ２は水の流量である。
γ＝（ρＶ１＋Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
＝（ρＶ１＋Ｖ２）／Ｖ ・・・（２）
式（２）を変形し、
Ｖ１＝（γ−１）Ｖ／（ρ−１） ・・・（３）
よって、
Ｓ＝Ｖ１・ρ
＝（γ−１）Ｖ・ρ／（ρ−１） ・・・（４）

制御部２１０は、単位時間当たりのＳＳ量Ｓ（ｔｏｎ／ｈ）を算出すると、単位時間当たりのＳＳ量に不溶化剤の添加率αを乗じることにより、不溶化剤の添加量を算出する。制御部２１０は、予め添加率αを記憶している。この添加率は、たとえば事前試験により決定することができる。添加率は、たとえば４％である。添加率は、４％未満であってもよいし、４％より大きくてもよい。添加率は、４％を最大値として、４％以下の値に適宜決定されてもよい。制御部２１０は、上記式（４）から導かれる下記式（５）によって、不溶化剤の添加量Ｘ（ｔｏｎ／ｈ）を算出する。
Ｘ＝α・Ｓ
＝α（γ−１）Ｖ・ρ／（ρ−１） ・・・（５）
（なお、添加率が４％の場合、αは０．０４である。）

制御部２１０は、不溶化剤の添加量を所定時間ごとに算出し、算出した添加量を示す信号を不溶化剤添加手段２０６の粉体フィーダ２０６ｂに送信する。これにより、制御部２１０は、粉体フィーダ２０６ｂを制御して、混合槽２０３内の凝集汚泥に対して所定の添加量の不溶化剤を添加させる。なお、制御部２１０は、上記の例と異なる方法により不溶化剤の添加量を算出してもよい。たとえば、制御部２１０は、前段の凝集処理で用いる凝集剤に応じて、添加率αを変化させてもよい。この場合、凝集剤の種類に応じた不溶化の効率によって、制御部２１０は、複数の添加率αを記憶していてもよい。

制御部２１０は、不溶化処理システム２００における運転状況を表示するディスプレイを備えてもよい。ディスプレイには、電磁流量計２１１によって検出された凝集汚泥の流量、差圧式密度計２１２によって検出された凝集汚泥の密度、粉体フィーダ２０６ｂにおける不溶化剤の供給速度、不溶化剤の累積添加量、凝集汚泥の累積流量等の演算結果が表示されてもよい。

実際に凝集汚泥を不溶化処理するにあたっては、処理される濁水が廃棄物の分級洗浄に伴って生じたものであるため、凝集汚泥の性状は、時間的に大きく変化し得る。本実施形態の不溶化処理方法について説明すると、まず、シックナー２０１から引き抜かれて中継槽２０２に移送された凝集汚泥を、スラリーポンプＰ１によって、混合槽２０３に供給する。このとき、供給ラインＬ１を通る凝集汚泥の流量を電磁流量計２１１によって検出し、その凝集汚泥の密度を差圧式密度計２１２によって検出する。凝集汚泥の性状が大きく変動する場合であっても、これらの電磁流量計２１１および差圧式密度計２１２を組み合わせた検出により、凝集汚泥のＳＳ量に関する変動を迅速に検出することができる。

制御部２１０は、電磁流量計２１１及び差圧式密度計２１２から出力された信号を取得し、凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量を求める。制御部２１０は、求めたＳＳ量に基づいて、所定の演算処理を実行することにより、不溶化剤の添加量を算出する。制御部２１０は、添加量を示す信号を不溶化剤添加手段２０６の粉体フィーダ２０６ｂに送信する。

粉体フィーダ２０６ｂは、制御部２１０から送信された信号を取得し、当該信号に示される添加量にて、不溶化剤を混合槽２０３内の凝集汚泥に添加する。混合槽２０３において、凝集汚泥と不溶化剤を混合する。スラリーポンプＰ２によって混合槽２０３内のスラリーを不溶化処理水槽２０４に送り、スラリーをストックした後、脱水機２０５によって脱水を行う。脱水工程後、脱水ケーキに、固化剤を添加して改質を行ってもよい。固化剤としては、たとえば石膏系の中性固化剤を用いることができる。脱水により固化した固化物は、たとえば土木資材としてリサイクルされる。

本実施形態の不溶化処理システム２００および不溶化処理方法によれば、混合槽２０３において、凝集汚泥及び不溶化剤が混合される。不溶化剤の添加量は、制御部２１０によって、供給ラインＬ１を通じて供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、算出される。このように、供給される凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、不溶化剤の添加量が算出されるため、供給される凝集汚泥の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して、不溶化剤の添加量が変更される。よって、廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水（濁水Ａ又は濁水Ｂ）が凝集処理された凝集汚泥に対しても、安定して不溶化処理を行うことができる。したがって、凝集汚泥を脱水・固化した上で、土木資材等の資材として利用することも可能である。

従来、たとえば脱水ケーキに対して不溶化剤を添加することが行われてきたが、本実施形態のように、凝集汚泥に対して、しかもそのＳＳ量を基準として、不溶化剤が添加されるため、廃棄物の洗浄に伴って生じる濁水処理の凝集汚泥に対しては、特に効果的な不溶化処理を行うことができる。また、不溶化剤の無駄が生じ難く、不溶化すべき重金属等に対して、過不足なく不溶化剤を添加可能である。このことは、不溶化処理システム２００の運転コストを最小化する意味で有効である。また、重金属の濃度を直接計測する場合に比しても、簡易かつ確実な制御が可能である。

また、凝集汚泥の供給流量と密度又は比重とが、電磁流量計２１１と差圧式密度計２１２とによってそれぞれ検出される。これらの供給流量と密度とに基づいて、制御部２１０によって、凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量が求められる。このようなＳＳ量の算出方法によれば、凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量をより正確に求めることができ、凝集汚泥のＳＳ量に応じた不溶化剤の添加量の精度が高められる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、不溶化処理システムが、たとえば混合槽２０３内の凝集汚泥に対して固化剤を添加する固化剤添加手段を備えてもよい。固化剤としては、たとえば石膏系の中性固化剤を適用可能である。この構成によれば、固化剤添加手段によって、凝集汚泥に固化剤が添加され、この脱水汚泥が脱水機２０５によって脱水される。すなわち、混合槽２０３では、不溶化剤と固化剤とが同時に添加される。よって、凝集汚泥の不溶化および固化が一緒に行われる。このようにすれば、脱水ケーキに固化剤を別途添加する場合に比して、より少ない工程で（すなわち一工程で）、凝集汚泥の不溶化および固化が行われる。なお、固化剤を不溶化剤と一緒に添加する場合においても、不溶化剤と同様に、凝集汚泥の単位時間あたりのＳＳ量に基づいて、固化剤の添加量を算出することができる。

また、電磁流量計２１１及び差圧式密度計２１２は、供給ラインＬ１に設けられる場合に限られない。流量検出手段及び密度／比重検出手段は、中継槽２０２に設けられてもよい。混合槽２０３よりも前段であれば、いずれの箇所に流量検出手段及び密度／比重検出手段が設けられてもよい。不溶化処理システム２００には、電磁流量計２１１が設けられる場合に限られず、スラリーポンプＰ１の出力値（電流値）に基づいて凝集汚泥の流量を検出する流量検出手段が設けられてもよい。また、差圧式密度計２１２が設けられる場合に限られず、比重計が設けられてもよい。

不溶化処理システムは、流量検出手段および密度／比重検出手段を備えていなくてもよい。ＳＳ量が予測可能又は測定可能である場合には、その予測又は測定されたＳＳ量に基づいて、添加量制御手段が、不溶化剤添加手段による不溶化剤の添加量を制御してもよい。また、容量の決まった水槽に凝集汚泥を一旦貯留し、バッチ式で混合槽２０３に凝集汚泥を供給してもよい。この場合、流量が確定するため、流量計を省略でき、比重計のみの設置で不溶化剤の添加量を算出できる。

２００…不溶化処理システム、２０３…混合槽、２０５…脱水機、２０６…不溶化剤添加手段、２１０…制御部（添加量制御手段）、２１１…電磁流量計（流量検出手段）、２１２…差圧式密度計（密度／比重検出手段）、Ｌ１…供給ライン。

Claims (4)

1. 濁水の凝集処理によって生じた凝集汚泥を供給するための供給ラインと、
   前記凝集汚泥に不溶化剤を添加する不溶化剤添加手段と、
   前記不溶化剤添加手段による前記不溶化剤の添加量を制御する添加量制御手段と、
   前記供給ラインが接続され、前記凝集汚泥及び前記不溶化剤を混合する混合槽と、を備え、
   前記添加量制御手段は、前記供給ラインを通じて供給される前記凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、前記不溶化剤の添加量を算出することを特徴とする凝集汚泥の不溶化処理システム。
2. 前記供給ラインを通じて供給される前記凝集汚泥の供給流量を検出する流量検出手段と、
   前記凝集汚泥の密度又は比重を検出する密度／比重検出手段と、を備え、
   前記添加量制御手段は、前記流量検出手段によって検出された前記凝集汚泥の供給流量と、前記密度／比重検出手段によって検出された前記凝集汚泥の密度又は比重とに基づいて、前記単位時間当たりのＳＳ量を求める、請求項１に記載の凝集汚泥の不溶化処理システム。
3. 前記凝集汚泥に対して固化剤を添加する固化剤添加手段と、
   前記混合槽の後段に設けられ、前記不溶化剤及び前記固化剤と混合された凝集汚泥を脱水する脱水機と、を備える、請求項１又は２に記載の凝集汚泥の不溶化処理システム。
4. 濁水の凝集処理によって生じた凝集汚泥を供給するための供給ラインと、前記凝集汚泥に不溶化剤を添加する不溶化剤添加手段と、前記供給ラインが接続され、前記凝集汚泥及び前記不溶化剤を混合する混合槽と、を備える不溶化処理システムを用いた凝集汚泥の不溶化処理方法であって、
   前記供給ラインを通じて供給される前記凝集汚泥の単位時間当たりのＳＳ量に基づいて、前記不溶化剤の添加量を算出することを特徴とする凝集汚泥の不溶化処理方法。

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