JP6633943B2 - 汚泥処理システムおよび汚泥処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機性汚泥の処理に好適に用いられる汚泥処理システムおよび汚泥処理方法に関するものである。

従来、余剰汚泥等の有機性汚泥を減容化する方法として、嫌気性微生物または好気性微生物の存在下で有機性汚泥を消化処理する方法が用いられている。そして、消化処理を用いて有機性汚泥を減容化する方法については、汚泥の処理効率（分解効率）を向上させるための様々な提案がなされている。

具体的には、例えば特許文献１では、消化槽で汚泥を消化処理して得た消化汚泥の一部を凝集剤の存在下で遠心濃縮機を用いて濃縮した後、遠心濃縮機から排出された濃縮汚泥を消化槽へと返送することにより、汚泥の滞留時間を増加させて汚泥の処理効率を向上させる技術が提案されている。

特開平８−２８１２９７号公報

ここで、遠心濃縮機などの濃縮機を用いて消化汚泥を濃縮した際には濃縮汚泥の他に懸濁物質（SS:suspended solids）を含む分離液も濃縮機から排出される。そして、上記特許文献１に記載の技術では、遠心濃縮機から排出される分離液は、水処理システムの曝気槽などに送られて処理されていた。そのため、特許文献１に記載の技術を用いた汚泥処理システムおよび汚泥処理方法には、汚泥処理システムから排出される排水中の懸濁物質量が増加し、水処理システムの負荷が増加するという問題があった。

また、特許文献１に記載の技術を用いた汚泥処理システムおよび汚泥処理方法には、余剰な消化汚泥を脱水して脱水汚泥を得る際に加え、消化槽へと返送する消化汚泥を遠心濃縮機で濃縮する際にも凝集剤を使用するため、薬品使用量が増加し、低含水率の脱水汚泥を効率的に得ることができないという問題もあった。

そこで、本発明は、濃縮機を用いて消化汚泥を濃縮して得た濃縮汚泥を消化槽に返送することにより汚泥の処理効率を高めた汚泥処理システムおよび汚泥処理方法において、排出される排水中の懸濁物質量を低減すると共に、少ない薬品使用量で低含水率の脱水汚泥を効率的に得ることを可能にする技術を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の汚泥処理システムは、汚泥を消化処理する消化槽と、前記消化槽から排出される消化汚泥の一部に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、前記凝集剤を添加された前記消化汚泥の一部を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮機と、前記濃縮汚泥を前記消化槽へと返送する返送ラインと、前記消化槽から排出される消化汚泥の残部と、前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合する混合手段と、前記混合手段で得られた混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水機とを備えることを特徴とする。このように、返送ラインを設ければ、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めることができる。また、混合手段を設け、濃縮分離液と消化汚泥との混合物を脱水機で脱水すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を低減することができると共に、所望の含水率の脱水汚泥を得るために必要な凝集剤使用量を汚泥処理システム全体として削減し、低含水率の脱水汚泥を効率的に得ることができる。

ここで、本発明の汚泥処理システムは、前記混合手段が、撹拌機を備える混合槽を含むことが好ましい。撹拌機を備える混合槽を用いて濃縮分離液と消化汚泥とを混合すれば、濃縮分離液中に含まれている凝集剤を有効に活用して凝集剤の使用量を効果的に削減することができるからである。

また、本発明の汚泥処理システムは、前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下となるように前記濃縮機における消化汚泥の濃縮条件を調整する制御装置を更に備えることが好ましい。制御装置を設けて濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の上限値以下に制御すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。また、通常、濃縮分離液に含まれる懸濁物質の量を低減させるほど汚泥処理システムの運転コストは増加するが、本発明の汚泥処理システムでは濃縮分離液の少なくとも一部は消化汚泥の残部と混合された後に脱水機で処理されるので、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上に制御すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減しつつ、運転コストを効果的に低減することができるからである。
なお、本発明において、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量の「所定の下限値」および「所定の上限値」は、脱水機の性能、排水中に含まれる懸濁物質の許容量および運転コスト等を考慮して定めることができる。

そして、本発明の汚泥処理システムは、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値以上となった場合に、前記濃縮機における消化汚泥の濃縮条件を調整して前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を低減させ、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を前記所定値未満まで低減させる制御装置を更に備えることが好ましい。制御装置を設けて脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を所定値未満に制御すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。
なお、本発明において、脱水分離液中に含まれる懸濁物質量の「所定値」は、排水中に含まれる懸濁物質の許容量を考慮して定めることができる。

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の汚泥処理方法は、汚泥を消化槽で消化処理する消化工程と、前記消化槽から排出される消化汚泥の一部に凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、前記凝集剤を添加された前記消化汚泥の一部を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮工程と、前記濃縮汚泥を前記消化槽へと返送する返送工程と、前記消化槽から排出される消化汚泥の残部と、前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水工程とを含むことを特徴とする。このように、返送工程を実施すれば、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めることができる。また、混合工程を実施した後に脱水工程において濃縮分離液と消化汚泥との混合物を脱水すれば、排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を低減することができると共に、所望の含水率の脱水汚泥を得るために必要な凝集剤使用量を削減し、低含水率の脱水汚泥を効率的に得ることができる。

ここで、本発明の汚泥処理方法では、前記混合工程において、撹拌機を備える混合槽を用いて前記消化汚泥の残部と前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合することが好ましい。撹拌機を備える混合槽を用いて濃縮分離液と消化汚泥とを混合すれば、濃縮分離液中に含まれている凝集剤を有効に活用して凝集剤の使用量を効果的に削減することができるからである。

また、本発明の汚泥処理方法では、前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上かつ所定の上限値以下とすることが好ましい。濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の上限値以下にすれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。また、通常、濃縮分離液に含まれる懸濁物質の量を低減させるほど汚泥処理に要する運転コストは増加するところ、本発明の汚泥処理方法では濃縮分離液の少なくとも一部は消化汚泥の残部と混合された後に脱水されるので、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上に制御すれば、排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減しつつ、運転コストを効果的に低減することができるからである。
なお、本発明において、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量の「所定の下限値」および「所定の上限値」は、脱水工程で用いる脱水機の性能、排水中に含まれる懸濁物質の許容量および運転コスト等を考慮して定めることができる。

そして、本発明の汚泥処理方法では、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値以上となった場合には、前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を低減させ、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を前記所定値未満まで低減させることが好ましい。脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を所定値未満に制御すれば、排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。
なお、本発明において、脱水分離液中に含まれる懸濁物質量の「所定値」は、排水中に含まれる懸濁物質の許容量を考慮して定めることができる。

本発明の汚泥処理システムによれば、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥処理システムから排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。
また、本発明の汚泥処理方法によれば、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥の処理時に排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。

本発明に従う代表的な汚泥処理システムのフロー図である。 比較例の汚泥処理システムのフロー図であり、（ａ）は比較例１の汚泥処理システムのフローを示し、（ｂ）は比較例２の汚泥処理システムのフローを示す。 汚泥処理システムの一例のフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の構成要素を示すものとする。

本発明の汚泥処理システムおよび汚泥処理方法は、例えば下水処理場で発生する余剰汚泥等の生物分解性の有機性汚泥を減容化する際に用いることができる。なお、本発明の汚泥処理システムおよび汚泥処理方法を用いて処理する汚泥（以下、「被処理汚泥」と称する。）は、余剰汚泥に限定されるものではない。

（汚泥処理システム）
ここで、図１に、本発明の汚泥処理システムの一例の概略構成を示す。図１に示す汚泥処理システム１００は、被処理汚泥などの汚泥を消化処理する消化槽１０と、消化槽１０から排出される消化汚泥の一部を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮機４０と、濃縮機４０から消化槽１０へと濃縮汚泥を返送する返送ライン４１と、消化槽１０から排出される消化汚泥の残部と、濃縮機４０から排出される濃縮分離液の少なくとも一部とを混合する混合手段としての混合槽５０と、混合槽５０で得られた混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水機７０とを備えている。また、汚泥処理システム１００は、任意に、汚泥処理システム１００の動作を制御する制御装置８０を備えていてもよい。

具体的には、汚泥処理システム１００は、被処理汚泥と、濃縮機４０から返送ライン４１を介して返送された濃縮汚泥とを消化処理する消化槽１０を備えている。
なお、消化槽１０としては、特に限定されることなく、嫌気性微生物または好気性微生物を用いて被処理汚泥などの汚泥を消化処理する既知の消化槽を用いることができる。また、余剰汚泥等の生物分解性の有機性汚泥は、任意に、図示しない濃縮機を用いて濃縮して被処理汚泥とした後に消化槽１０へと供給することができる。

また、汚泥処理システム１００は、汚泥としての被処理汚泥および濃縮汚泥を消化槽１０で処理した結果として生じる消化汚泥を移送するための消化汚泥ライン２０を備えており、消化槽１０から延びる消化汚泥ライン２０は、消化汚泥の一部を濃縮機４０へと移送する濃縮機ライン２１と、消化汚泥の残部（濃縮機４０へと移送されなかった消化汚泥）を混合槽５０へと移送する混合槽ライン２２とに分岐している。なお、濃縮機ライン２１には、濃縮機４０へと移送する消化汚泥の量を調整するための移送量調整機構としての調整弁２３が設けられている。

更に、汚泥処理システム１００は、濃縮機４０へと移送される消化汚泥に凝集剤を添加する第１の凝集剤添加手段としての第１薬注ライン３０および第１薬注ポンプ３１と、凝集剤を添加された消化汚泥を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮機４０と、濃縮機４０から排出された濃縮汚泥を消化槽１０へと移送するための返送ライン４１と、濃縮機４０から排出された濃縮分離液を混合槽５０へと移送するための濃縮分離液ライン４２とを備えている。
なお、濃縮機４０としては、特に限定されることなく、既知の汚泥濃縮機を用いることができる。具体的には、濃縮機４０としては、例えば、回収率（濃縮機に投入された固形分量に対する濃縮汚泥として回収された固形分量の割合）が９０質量％以上で、且つ、投入された汚泥の固形分濃度（通常は０．６〜１質量％）を３〜６質量％まで高めることが可能な（即ち、汚泥の含水率を９４〜９７質量％まで低下させることが可能な）汚泥濃縮機を用いることができる。因みに、濃縮機４０は、濃縮前に凝集剤と消化汚泥とを良好に混合するための混和槽を備えるものであってもよい。

また、汚泥処理システム１００は、混合槽ライン２２を介して移送された消化汚泥の残部と、濃縮分離液ライン４２を介して移送された濃縮分離液の少なくとも一部（図示例では全部）とを混合する混合槽５０と、混合槽５０で消化汚泥と濃縮分離液とを混合して得た混合物を脱水機７０へと移送する脱水機ライン５１と、脱水機７０へと移送される混合物に凝集剤を添加する第２の凝集剤添加手段としての第２薬注ライン６０および第２薬注ポンプ６１とを備えている。なお、混合槽５０は、槽内を連続的または間欠的に撹拌する撹拌手段として図示しない撹拌機を有している。

更に、汚泥処理システム１００は、凝集剤が添加された混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水機７０と、脱水機７０から排出された脱水汚泥を系外へと移送するための脱水汚泥ライン７１と、脱水機７０から排出された脱水分離液を排水として系外へと移送するための脱水分離液ライン７２とを備えている。
なお、脱水機７０としては、特に限定されることなく、既知の汚泥脱水機を用いることができる。具体的には、脱水機７０としては、例えば、回収率（脱水機に投入された固形分量に対する脱水汚泥として回収された固形分量の割合）が９０質量％以上で、且つ、投入された汚泥の含水率（通常は９６．５〜９９質量％）を７０〜８５質量％まで低下させることが可能な（即ち、汚泥の固形分濃度を１５〜３０質量％まで高めることが可能な）汚泥脱水機を用いることができる。因みに、脱水機７０は、脱水前に凝集剤と混合物とを良好に混合するための混和槽を備えるものであってもよい。

また、汚泥処理システム１００は、任意に、汚泥処理システム１００の動作を制御する制御装置８０を備えている。そして、制御装置８０は、図示しないＳＳ濃度測定装置を用いて測定した濃縮分離液中の懸濁物質量および脱水分離液中の懸濁物質量に基づき、例えば調整弁２３、第１薬注ポンプ３１および濃縮機４０の動作を後に詳細に説明するように制御して、濃縮機４０における消化汚泥の濃縮条件を調整する。

なお、汚泥処理システム１００では、上述した消化汚泥、濃縮汚泥、濃縮分離液、混合物、脱水汚泥および脱水分離液の移送は、ポンプなどの図示しない既知の移送手段を用いて行うことができる。

そして、上述した汚泥処理システム１００では、以下に説明する本発明の汚泥処理方法の一例を用いて被処理汚泥を処理することができる。

（汚泥処理方法）
即ち、本発明の汚泥処理方法の一例では、汚泥処理システム１００の消化槽１０において被処理汚泥などの汚泥を消化処理し、被処理汚泥を減容化する（消化工程）。そして、消化槽１０において被処理汚泥などの汚泥を消化処理した際に消化槽１０から排出される消化汚泥は、一部が濃縮機ライン２１を介して濃縮機４０へと送られ、残部が混合槽ライン２２を介して混合槽５０へと送られる。
なお、濃縮機４０へと送られる消化汚泥の量と、混合槽５０へと送られる消化汚泥の量との比率は、例えば制御装置８０で調整弁２３の開度を調整することにより制御することができる。

また、濃縮機ライン２１を介して濃縮機４０へと送られる消化汚泥には、第１の凝集剤添加手段としての第１薬注ライン３０および第１薬注ポンプ３１を介して凝集剤が添加される（凝集剤添加工程）。そして、第１薬注ライン３０および第１薬注ポンプ３１を介して凝集剤を添加された消化汚泥は、濃縮機４０で濃縮されて濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離される（濃縮工程）。
なお、消化汚泥に添加する凝集剤の量は、例えば制御装置８０で第１薬注ポンプ３１の吐出量を調整することにより制御することができる。

そして、濃縮機４０で消化汚泥を濃縮して得た濃縮汚泥は、返送ライン４１を介して消化槽１０へと返送され、被処理汚泥と共に再び消化処理される（返送工程）。また、濃縮機４０で消化汚泥を濃縮した際に排出される濃縮分離液は、少なくとも一部（この例では全部）が濃縮分離液ライン４２を介して混合槽５０へと送られ、混合槽ライン２２を介して混合槽５０へと送られた消化汚泥と撹拌混合される（混合工程）。

なお、濃縮機４０から排出される濃縮汚泥の量と濃縮分離液の量との比率は、例えば濃縮機４０の運転条件を調整することにより制御することができる。また、通常、濃縮分離液には分離しきれなかった固形分（懸濁物質）が含まれるが、濃縮分離液中の懸濁物質の量は、例えば凝集剤の添加率（消化汚泥への凝集剤添加量／濃縮機４０へと送られる消化汚泥の量）や濃縮機４０の運転条件を調整することにより制御することができる。具体的には、例えば凝集剤の添加率を増加させれば、運転コストは増大するが、濃縮分離液中の懸濁物質の量を減らすことができる。

更に、本発明の汚泥処理方法の一例では、混合槽５０で消化汚泥と濃縮分離液とを混合して得られる混合物は、脱水機ライン５１を介して脱水機７０へと送られる。また、脱水機ライン５１を介して脱水機７０へと送られる混合物には、第２の凝集剤添加手段としての第２薬注ライン６０および第２薬注ポンプ６１を介して凝集剤が添加される。

そして、第２薬注ライン６０および第２薬注ポンプ６１を介して凝集剤を添加された混合物は、脱水機７０で脱水されて脱水汚泥と脱水分離液とに分離される（脱水工程）。なお、脱水機７０から排出される脱水汚泥は、脱水汚泥ライン７１を介して系外へと排出され、焼却炉等の既知の脱水汚泥処理装置を用いて処理される。また、脱水機７０から排出される脱水分離液は、脱水分離液ライン７２を介して系外へと排出され、水処理システムの曝気槽などの既知の排水処理装置を用いて処理される。

ここで、脱水機７０から排出される脱水汚泥の量と脱水分離液の量との比率は、例えば脱水機７０の運転条件を調整することにより制御することができる。また、通常、脱水分離液には分離しきれなかった固形分（懸濁物質）が含まれるが、脱水分離液中の懸濁物質の量は、例えば凝集剤の添加率（混合物への凝集剤添加量／脱水機７０へと送られる混合物の量）や、混合物中に含まれる固形分の量や、脱水機７０の運転条件を調整することにより制御することができる。具体的には、例えば凝集剤の添加率を増加させれば、運転コストは増大するが、脱水分離液中の懸濁物質の量を減らすことができる。また、混合槽５０で消化汚泥と混合する濃縮分離液中に含まれる懸濁物質の量を低減し、混合物中に含まれる固形分の量を低減することによっても、脱水分離液中の懸濁物質の量を減らすことができる。

そして、上述した汚泥処理システム１００を使用し、上述した汚泥処理方法を用いて被処理汚泥を処理すれば、汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥処理システムから排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。

具体的には、汚泥処理システム１００において、返送ライン４１を設け、消化汚泥の一部を濃縮機４０で濃縮して得られる濃縮汚泥を消化槽１０へと返送すれば、被処理汚泥の処理効率を高め、被処理汚泥を十分に減容化することができる。

また、通常、消化汚泥を濃縮して消化槽へと返送する場合、消化汚泥の濃縮時の凝集剤の使用によって運転コストが増加する。しかし、汚泥処理システム１００では、混合槽５０を設け、濃縮機４０から排出される濃縮分離液を脱水機７０で脱水される消化汚泥の残部と混合しているので、濃縮分離液を排水としてそのまま系外に排出する場合と比較し、消化汚泥の脱水時に使用する凝集剤の量を削減し、低含水率の脱水汚泥を効率的に得ることができる。即ち、濃縮分離液中には消化汚泥の濃縮時に使用した凝集剤が残存しているところ、濃縮分離液を脱水機７０で脱水される消化汚泥と混合すれば、濃縮分離液中に含まれている凝集剤を有効に活用し、消化汚泥の脱水時に使用する凝集剤の量を削減することができる。

更に、濃縮分離液には濃縮機４０で分離しきれなかった懸濁物質が含まれているため、濃縮分離液を排水としてそのまま系外に排出する場合には、排水の処理に用いられる水処理システムの負荷が増加すると共に、水処理システムにおいて発生する余剰汚泥の量が増加する。しかし、汚泥処理システム１００では、濃縮機４０から排出される濃縮分離液を脱水機７０で脱水される消化汚泥の残部と混合して脱水しているので、濃縮分離液をそのまま系外に排出する場合と比較し、汚泥処理システム１００から排出される排水中の懸濁物質の総量を低減することができる。なお、濃縮分離液中に含まれている微細な懸濁物質を脱水汚泥として十分に回収する観点から、濃縮分離液は、そのまま脱水機７０で脱水するのではなく、消化汚泥と混合した後、任意に凝集剤を添加してから脱水する必要がある。

加えて、濃縮機４０から排出される濃縮分離液を脱水機７０で脱水される消化汚泥と混合した場合、消化汚泥をそのまま脱水機７０で脱水する場合と比較して、脱水機７０で脱水される被脱水物（混合物）の固形分濃度は低くなる。そのため、汚泥処理システム１００では、混合物を良好に脱水しつつ脱水機７０を小型化することができる。

なお、濃縮分離液中に含まれていた懸濁物質を脱水汚泥として十分に回収すると共に、濃縮機４０における消化汚泥の濃縮と、脱水機７０における混合物の脱水とを効果的に達成しつつ運転コストを低減する観点からは、混合物の脱水時に第２薬注ポンプ６１から添加される凝集剤の添加率は、消化汚泥の濃縮時に第１薬注ポンプ３１から添加される凝集剤の添加率よりも高いことが好ましい。

また、濃縮分離液と消化汚泥との混合はラインミキサー等を用いて実施してもよいが、汚泥処理システム１００のように撹拌機を備える混合槽５０を設けて濃縮分離液と消化汚泥との混合を実施すれば、濃縮分離液と消化汚泥とを均一に混合させて濃縮分離液中に含まれている凝集剤を更に有効に活用することができる。そして、その結果、所望の含水率の脱水汚泥を得るために必要な凝集剤の使用量を効果的に削減することができる。

ここで、上述したように、汚泥処理システム１００では、濃縮分離液と消化汚泥との混合物を脱水しているので汚泥処理システム１００から排出される排水中の懸濁物質量および低含水率の脱水汚泥を得るために必要な運転コストを低減することができるが、この効果を十分に発揮させる観点からは、汚泥処理システム１００では、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上かつ所定の上限値以下に制御することが好ましい。具体的には、汚泥処理システム１００では、制御装置８０を使用し、濃縮機４０における消化汚泥の濃縮条件を調整することにより、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上かつ所定の上限値以下に制御することが好ましい。濃縮分離液中に含まれている懸濁物質量が過度に多くなった場合には脱水分離液中に含まれる懸濁物質量も増加し得るところ、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の上限値以下に制御すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。また、例えば第１薬注ポンプ３１を用いた凝集剤の添加率を増加させること等により濃縮分離液に含まれる懸濁物質の量を低減させた場合には汚泥処理システム１００の運転コストが増加するところ、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上に制御すれば、汚泥処理システム１００から排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を脱水機７０での混合物の脱水により十分に低減しつつ、運転コストを効果的に低減することができるからである。
なお、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量の「所定の下限値」および「所定の上限値」は、脱水工程で用いる脱水機の性能、排水中に含まれる懸濁物質の許容量および運転コスト等を考慮して、実験または論理計算により定めることができる。

また、汚泥処理システム１００は、排出される排水中の懸濁物質量を確実に低減させる観点からは、脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値未満となるように運転することが好ましい。具体的には、汚泥処理システム１００では、制御装置８０を使用し、脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値以上となった場合には、例えば濃縮機４０における消化汚泥の濃縮条件を調整して濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を低減させることにより、脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を所定値未満まで低下させることが好ましい。脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を所定値未満に制御すれば、汚泥処理システムから排出される排水（脱水分離液）中の懸濁物質量を十分に低減することができるからである。

なお、上述した制御の実施に際し、濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量は、制御装置８０を使用し、第１薬注ポンプ３１の吐出量および／または調整弁２３の開度を変更して凝集剤の添加率を増加させることにより、或いは、濃縮機４０での濃縮率の増加させることにより、低下させることができる。

以上、一例を用いて本発明の汚泥処理システムおよび汚泥処理方法について説明したが、本発明の汚泥処理システムおよび汚泥処理方法は、上記一例に限定されることはなく、本発明の汚泥処理システムおよび汚泥処理方法には、適宜変更を加えることができる。

具体的には、上記一例では濃縮汚泥を消化槽１０に直接返送したが、濃縮汚泥は被処理汚泥と混合した後に消化槽に返送してもよい。
また、上記一例では濃縮分離液の全部を消化汚泥と混合して脱水機７０へと移送したが、濃縮分離液の一部のみを消化汚泥と混合して脱水機へと移送してもよい。なお、この場合には、濃縮分離液の残部は既知の手法を用いて処理することができる。
更に、上記一例では混合物に対して凝集剤を添加したが、濃縮分離液中に残存している凝集剤の量が十分に多い場合には、混合物に対して凝集剤を添加しなくてもよい。

また、汚泥処理システムは例えば図３に示すような構成とすることもできる。ここで、図３に示す汚泥処理システム１００Ａは、被処理汚泥の一部または全部を濃縮機４０へと送る被処理汚泥ラインを有しており、且つ、被処理汚泥ラインにも第１薬注ポンプ３１Ａが設けられている点において図１に示す汚泥処理システム１００と構成が異なっており、その他の点では図１に示す汚泥処理システム１００と同様の構成を有している。そして、この汚泥処理システム１００Ａでは、少なくとも濃縮汚泥が消化槽１０で消化処理され、消化槽１０から消化汚泥が排出される。具体的には、被処理汚泥ラインを介して被処理汚泥の全部を濃縮機４０へと直接送った場合には濃縮汚泥のみが消化槽１０で消化処理され、被処理汚泥の一部のみを被処理汚泥ラインを介して濃縮機４０へと直接送った場合には濃縮機４０へと送られなかった被処理汚泥の残部と濃縮汚泥とが消化槽１０で消化処理されて、消化槽１０から消化汚泥が排出される。また、消化汚泥の一部は、第１薬注ライン３０および第１薬注ポンプ３１を介して凝集剤を添加されて濃縮機４０へと送られる。そして、濃縮機４０は、被処理汚泥ラインを介して送られた被処理汚泥の一部または全部と、消化汚泥の一部とを濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する。また、消化槽１０から排出される消化汚泥の残部と、濃縮分離液の少なくとも一部（図示例では全部）とが混合槽５０で混合された後、脱水機７０で脱水されて脱水汚泥と脱水分離液とに分離される。従って、図３に示す汚泥処理システム１００Ａでは、図１に示す汚泥処理システム１００と同様にして、汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥処理システムから排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。
なお、図３に示す汚泥処理システム１００Ａでは、被処理汚泥の一部または全部を濃縮機４０へと送ることができるので、消化槽１０の前段側で余剰汚泥等の生物分解性の有機性汚泥を濃縮して被処理汚泥とするのに用いられる濃縮機を小型化し、或いは、不要とすることもできる。

以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す汚泥処理システム１００を使用し、以下の条件で被処理汚泥（固形分濃度：１．６質量％、固形分中の有機物濃度：８０質量％）を処理した際の消化率、濃縮分離液中の懸濁物質量、脱水分離液中の懸濁物質量、系外に排出される排水中の懸濁物質量、脱水汚泥の含水率および凝集剤添加量を測定した。結果を表１に示す。
＜運転条件＞
・消化槽体積：２０Ｌ
・消化槽における水理学的滞留時間（ＨＲＴ）：２０日
・濃縮機へ移送する消化汚泥の引き抜き量：０．８Ｌ／日
・混合槽へ移送する消化汚泥の引き抜き量：０．２Ｌ／日
・濃縮機の回収率：９５質量％以上
・脱水機の回収率：９５質量％

（比較例１）
図２（ａ）に示す汚泥処理システム２００を使用し、実施例１と同様の被処理汚泥（固形分濃度：１．６質量％、固形分中の有機物濃度：８０質量％）を以下の条件で処理した際の消化率、脱水分離液中の懸濁物質量、系外に排出される排水中の懸濁物質量、脱水汚泥の含水率および凝集剤添加量を測定した。結果を表１に示す。
なお、汚泥処理システム２００は、消化汚泥の濃縮および返送、並びに、濃縮分離液と消化汚泥との混合を実施するための構成を有していない以外は汚泥処理システム１００と同様の構成を有している。そして、汚泥処理システム２００では、排水として脱水分離液のみが排出される。
＜運転条件＞
・消化槽体積：２０Ｌ
・消化槽における水理学的滞留時間（ＨＲＴ）：２０日
・脱水機へ移送する消化汚泥の引き抜き量：１．０Ｌ／日
・脱水機の回収率：９５質量％

（比較例２）
図２（ｂ）に示す汚泥処理システム３００を使用し、実施例１と同様の被処理汚泥（固形分濃度：１．６質量％、固形分中の有機物濃度：８０質量％）を以下の条件で処理した際の消化率、濃縮分離液中の懸濁物質量、脱水分離液中の懸濁物質量、系外に排出される排水中の懸濁物質量、脱水汚泥の含水率および凝集剤添加量を測定した。結果を表１に示す。
なお、汚泥処理システム３００は、濃縮分離液と消化汚泥との混合を実施するための構成を有していない以外は汚泥処理システム１００と同様の構成を有している。そして、汚泥処理システム３００では、排水として濃縮分離液と脱水分離液とが排出される。
＜運転条件＞
・消化槽体積：２０Ｌ
・消化槽における水理学的滞留時間（ＨＲＴ）：２０日
・濃縮機へ移送する消化汚泥の引き抜き量：０．８Ｌ／日
・脱水機へ移送する消化汚泥の引き抜き量：０．２Ｌ／日
・濃縮機の回収率：９５質量％以上
・脱水機の回収率：９５質量％

表１より、消化汚泥を消化槽に返送する実施例１および比較例２では、汚泥の処理効率を高めることができることが分かる。
また、表１より、濃縮分離液と消化汚泥とを混合して脱水する実施例１では、濃縮分離液と脱水分離液との双方を系外に排出する比較例２と比較して、排水中の懸濁物質量を著しく低減し得ることが分かる。また、濃縮分離液と消化汚泥とを混合して脱水する実施例１では、比較例２と比較して、同等の凝集剤の使用量でも含水率の低い脱水汚泥が得られる（即ち、同等の含水率の脱水汚泥を得るために必要な凝集剤量が低減され、低含水率の脱水汚泥が効率的に得られる）ことが分かる。

本発明の汚泥処理システムによれば、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥処理システムから排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。
また、本発明の汚泥処理方法によれば、濃縮汚泥を消化槽に返送して汚泥の処理効率を高めつつ、汚泥の処理時に排出される排水中の懸濁物質量の低減および少ない薬品使用量での脱水汚泥の効率的な低含水率化を達成することができる。

１０ 消化槽
２０ 消化汚泥ライン
２１ 濃縮機ライン
２２ 混合槽ライン
２３ 調整弁
３０ 第１薬注ライン
３１，３１Ａ 第１薬注ポンプ
４０ 濃縮機
４１ 返送ライン
４２ 濃縮分離液ライン
５０ 混合槽
５１ 脱水機ライン
６０ 第２薬注ライン
６１ 第２薬注ポンプ
７０ 脱水機
７１ 脱水汚泥ライン
７２ 脱水分離液ライン
８０ 制御装置
１００，１００Ａ，２００，３００ 汚泥処理システム

Claims (6)

1. 汚泥を消化処理する消化槽と、
   前記消化槽から排出される消化汚泥の一部に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
   前記凝集剤を添加された前記消化汚泥の一部を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮機と、
   前記濃縮汚泥を前記消化槽へと返送する返送ラインと、
   前記消化槽から排出される消化汚泥の残部と、前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合する混合手段と、
   前記混合手段で得られた混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水機と、
   を備え、
   前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値以上となった場合に、前記濃縮機における消化汚泥の濃縮条件を調整して前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を低減させ、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を前記所定値未満まで低減させる制御装置を更に備えることを特徴とする、汚泥処理システム。
2. 前記混合手段が、撹拌機を備える混合槽を含むことを特徴とする、請求項１に記載の汚泥処理システム。
3. 前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下となるように前記濃縮機における消化汚泥の濃縮条件を調整する制御装置を更に備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の汚泥処理システム。
4. 汚泥を消化槽で消化処理する消化工程と、
   前記消化槽から排出される消化汚泥の一部に凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、
   前記凝集剤を添加された前記消化汚泥の一部を濃縮して濃縮汚泥と濃縮分離液とに分離する濃縮工程と、
   前記濃縮汚泥を前記消化槽へと返送する返送工程と、
   前記消化槽から排出される消化汚泥の残部と、前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合する混合工程と、
   前記混合工程で得られた混合物を脱水して脱水汚泥と脱水分離液とに分離する脱水工程と、
   を含み、
   前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量が所定値以上となった場合には、前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を低減させ、前記脱水分離液中に含まれる懸濁物質量を前記所定値未満まで低減させることを特徴とする、汚泥処理方法。
5. 前記混合工程において、撹拌機を備える混合槽を用いて前記消化汚泥の残部と前記濃縮分離液の少なくとも一部とを混合することを特徴とする、請求項４に記載の汚泥処理方法。
6. 前記濃縮分離液中に含まれる懸濁物質量を所定の下限値以上かつ所定の上限値以下とすることを特徴とする、請求項４または５に記載の汚泥処理方法。

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