JP6975542B2 - 攪拌装置の運転方法および汚泥処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば水処理施設等において使用される攪拌装置の運転方法および汚泥処理方法に関する。

従来、この種の攪拌装置としては、例えば、図８に示すように、汚泥脱水機１０１の前段に備えられた凝集攪拌装置１０２がある。凝集攪拌装置１０２は、汚泥を貯留する槽体１０３と、槽体１０３内に設けられた攪拌軸１０４と、攪拌軸１０４に設けられた攪拌羽根１０５と、攪拌軸１０４を回転駆動するモータ１０６と、洗浄水噴射装置１０７とを有している。

洗浄水噴射装置１０７は、洗浄水１０８を攪拌羽根１０５に噴射して、攪拌羽根１０５に絡み付くし渣分を除去するものである。槽体１０３の底部には汚泥入口兼ドレン出口１０９が形成され、汚泥入口兼ドレン出口１０９には汚泥入口兼ドレン出口用管路１１０が接続され、汚泥入口兼ドレン出口用管路１１０にはドレン弁１１１が設けられている。

これによると、し渣分を含む汚泥と高分子凝集剤溶液とを槽体１０３に供給し、攪拌羽根１０５を正回転して凝集混合させ、汚泥中の固形物をフロック状の凝集物として浮遊させる。その後、凝集物を含む汚泥は、槽体１０３内から汚泥脱水機１０１に供給され、液分がろ過脱水される。このような通常の攪拌工程を所定時間行った後、槽体１０３への汚泥の供給を停止し、攪拌羽根１０５を逆回転させながら、ドレン弁１１１を開いて、槽体１０３内の汚泥を抜き取る。

槽体１０３内が空になり、攪拌羽根１０５が空気中で逆回転している状態で、洗浄水１０８を洗浄水噴射装置１０７から攪拌羽根１０５に噴射する。これにより、攪拌羽根１０５に絡み付いたし渣分は、攪拌羽根１０５から除去され、汚泥入口兼ドレン出口１０９から槽外へ排出される。

尚、上記のような凝集攪拌装置１０２は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開２０１１−１１０４８１

しかしながら上記の従来形式では、攪拌羽根１０５から離脱したし渣分が、汚泥入口兼ドレン出口１０９から槽外へ排出されず、槽体１０３内の底部に残留し易いといった問題がある。このようにし渣分が残留すると、次に通常の攪拌工程を行って攪拌羽根１０５を正回転した際、槽体１０３内に残留していたし渣分が、再び、攪拌羽根１０５に絡み付くという問題がある。

本発明は、攪拌羽根に絡み付いたし渣等の繊維状物質を確実に槽体内から槽外へ排出することが可能な攪拌装置の運転方法および汚泥処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、繊維状物質を含有する汚泥を貯留する槽体と、凝集剤が注入された汚泥を槽体内で攪拌する攪拌羽根とを有し、
攪拌した汚泥を槽体外に排出して後段に備えられた汚泥脱水機に供給する攪拌装置の運転方法であって、
槽体内に汚泥を供給しつつ攪拌羽根を正回転させながら、汚泥を槽体内から槽体外に排出して汚泥脱水機に供給する攪拌工程と、
洗浄液を槽体内に供給しつつ槽体内から槽体外に排出して汚泥脱水機に供給することにより、槽体内に洗浄液を通液しながら、攪拌羽根を逆回転させる攪拌羽根洗浄工程とを有するものである。

これによると、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌羽根を逆回転させることにより、攪拌羽根に絡み付いた繊維状物質が攪拌羽根から離脱する。この攪拌羽根洗浄工程は槽体内に洗浄液を通液しながら行われるので、攪拌羽根から離脱した繊維状物質は、槽体内を洗浄液と共に流れて、槽体の排出口から槽外へ確実に排出される。

これにより、攪拌羽根洗浄工程終了時において、繊維状物質が槽体内に残留するのを防止することができる。

本第２発明における攪拌装置の運転方法は、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌羽根の逆回転と正回転とを交互に繰り返すものである。

これによると、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌羽根の逆回転と正回転とを交互に繰り返すことにより、攪拌羽根に絡み付いた繊維状物質を、攪拌羽根から、確実に離脱させることができる。

本第３発明における攪拌装置の運転方法は、洗浄液は、雑用水、攪拌対象液、薬液のいずれかの液体である。

本第４発明は、上記第１発明から第３発明のいずれかに記載の攪拌装置の運転方法を用いた汚泥処理方法であって、
攪拌工程において、攪拌装置から排出された凝集汚泥を汚泥脱水機で脱水し、
攪拌羽根洗浄工程において、攪拌装置から排出された洗浄液を汚泥脱水機で脱水するものである。

これによると、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌装置から排出された使用後の洗浄液（すなわち洗浄廃液）を汚泥脱水機で脱水するため、洗浄液に含まれている繊維状物質が洗浄液から分離されて除去される。

また、攪拌工程を行った後、攪拌羽根洗浄工程を行うことにより、攪拌工程において汚泥脱水機内に残留した凝集汚泥および攪拌羽根から離脱した繊維状物質を、攪拌羽根洗浄工程において、汚泥脱水機内から確実に排出して回収することができる。この際、洗浄液に用水や薬液（次亜塩素酸溶液等）を使用した場合、洗浄液が汚泥脱水機に供給されるため、汚泥脱水機が洗浄液で洗浄される。

本第５発明における汚泥処理方法は、攪拌工程において、汚泥脱水機は、凝集汚泥を、受入口側から排出口側へ所定の送り速度で送りながら脱水した後、排出口から排出し、
攪拌羽根洗浄工程において、汚泥脱水機の送り速度を攪拌工程における上記所定の送り速度よりも高速にするものである。

これによると、攪拌工程を行った後、攪拌羽根洗浄工程を行うことにより、攪拌工程において汚泥脱水機内に残留した凝集汚泥および攪拌羽根から離脱した繊維状物質を、攪拌羽根洗浄工程において、汚泥脱水機内から確実かつ迅速に排出して回収することができる。また、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌装置から排出された使用後の洗浄液（すなわち繊維状物質を含んだ洗浄廃液）を汚泥脱水機で迅速に脱水して排出することができるため、攪拌羽根洗浄工程に要する時間を短縮することができる。

以上のように本発明によると、攪拌羽根に絡み付いた繊維状物質を確実に槽体内から槽外へ排出することができる。

本発明の実施の形態における攪拌装置と汚泥脱水機との図である。 同、攪拌装置の攪拌羽根の図である。 同、攪拌装置の運転方法を示すフローチャートである。 同、攪拌装置の運転方法を示すフローチャートである。 本発明の別の実施の形態における攪拌装置の攪拌羽根の図である。 本発明の別の実施の形態における攪拌装置の攪拌羽根の図である。 本発明の別の実施の形態における攪拌装置の攪拌羽根の図である。 従来の攪拌装置と汚泥脱水機との図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、１は水処理施設等において設置された汚泥処理装置である。汚泥処理装置１は、凝集剤２が注入された汚泥３を攪拌し、凝集汚泥５１として排出する攪拌装置４（汚泥凝集装置とも言う）と、攪拌装置４から排出された凝集汚泥５１を脱水する汚泥脱水機５とを有している。

尚、汚泥３は、下水汚泥等のスラリー状物質であり、し渣６（繊維状物質の一例）を含有する攪拌対象液の一例である。また、凝集剤２は高分子凝集剤等である。

攪拌装置４は、急速撹拌部７と、急速撹拌部７の上方に設けられた緩速撹拌部８とを有している。急速撹拌部７の天井部と緩速撹拌部８の底部とが開口部９において連通している。

急速撹拌部７は、汚泥３を貯留する急速撹拌槽体１５と、モータ１６で回転駆動され且つ急速撹拌槽体１５内に設けられた回転軸１７と、回転軸１７の先端部に取り付けられた攪拌羽根１８とを有している。尚、モータ１６は正回転駆動と逆回転駆動とに切り換えることが可能である。

急速撹拌槽体１５には汚泥供給口２０が形成され、汚泥３を急速撹拌槽体１５内へ供給する汚泥供給経路２１が汚泥供給口２０に接続されている。汚泥供給経路２１には、第１および第２の供給用弁２３，２４が設けられている。

また、汚泥供給経路２１には、ドレン排出経路２６と、急速撹拌槽体１５に洗浄液２９を供給する洗浄液供給経路３０とが接続されている。ドレン排出経路２６には、ドレン用弁２７が設けられている。また、洗浄液供給経路３０には、洗浄液供給ポンプ３１と、洗浄用電動弁３２とが設けられている。尚、洗浄液２９には例えば雑用水が使用されており、雑用水には、下水処理水或いは井戸水等が利用される。

また、急速撹拌槽体１５には、凝集剤２を注入する凝集剤注入経路３５が接続されている。凝集剤注入経路３５には、凝集剤用弁３６が設けられている。

図２に示すように、攪拌羽根１８は、回転板３８と、回転板３８の周縁部に設けられた複数の上下のタービン翼３９とを有している。

また、緩速撹拌部８は、緩速撹拌槽体４５と、モータ４６で回転駆動され且つ緩速撹拌槽体４５内に設けられた回転軸４７と、回転軸４７に取り付けられた上下複数のパドル翼４８とを有している。緩速撹拌槽体４５には汚泥排出口５０が形成されている。

尚、急速撹拌槽体１５と緩速撹拌槽体４５とによって、攪拌装置４の全体の槽体１４が構成されている。

汚泥脱水機５は、二軸式のスクリュープレスであり、筒状のスクリーン６１に上下二本のスクリュー軸６２，６３が挿入され、各スクリュー軸６２，６３の外周に螺旋状のスクリュー羽根６４，６５が設けられている。

スクリーン６１の一端部には、攪拌装置４から排出された凝集汚泥５１を受け入れる受入口６６が設けられている。この受入口６６と攪拌装置４の汚泥排出口５０とは、汚泥排出経路６０を介して連通している。

また、スクリーン６１の他端部には、脱水された汚泥を排出する排出口６８が設けられている。

双方のスクリュー軸６２，６３は、モータ６９によって、互いに反対方向へ回転する。尚、スクリュー軸６２，６３の回転速度はモータ６９によって調節できるように構成されている。また、双方のスクリュー羽根６４，６５は、互いに反対方向の螺旋を描いており、下流側である排出口６８の側ほどピッチが狭くなるように構成されている。

以下、上記構成における攪拌装置４の運転方法を、図３および図４に示したフローチャートに基づいて説明する。

先ず、攪拌工程を開始し（Ｓ−１）、第１および第２の供給用弁２３，２４と凝集剤用弁３６とを開き、ドレン用弁２７と洗浄用電動弁３２とを閉じ、洗浄液供給ポンプ３１を停止させる。

これにより、汚泥３が汚泥供給経路２１を通って急速撹拌槽体１５に供給されるとともに、凝集剤２が凝集剤注入経路３５を通って急速撹拌槽体１５に注入される。

さらに、モータ１６を駆動して急速撹拌部７の攪拌羽根１８を図２の実線矢印Ａ方向へ正回転させ、モータ４６を駆動して緩速撹拌部８のパドル翼４８を正回転させる。これにより、急速撹拌槽体１５内において、汚泥３と凝集剤２とが急速回転する攪拌羽根１８によって攪拌されるため、凝集剤２が一様に混合して凝集フロックを形成するための核となり、この核のまわりに濁質が凝集して微細なフロックが形成される。

このようにして急速撹拌槽体１５内において急速撹拌された汚泥３は、その後、緩速撹拌槽体４５内において、緩速回転するパドル翼４８によって攪拌される。これにより、微細なフロックを含む汚泥が緩やかに攪拌されてフロックが粗大化し、適正な凝集フロックを有する凝集汚泥５１が得られる。

さらに、攪拌工程において、汚泥脱水機５を運転し、モータ６９を駆動して、両スクリュー軸６２，６３を所定の回転速度で回転駆動させる。これにより、汚泥脱水工程が実行され、凝集汚泥５１は、攪拌装置４の汚泥排出口５０から排出され、汚泥排出経路６０を通って、汚泥脱水機５の受入口６６に投入され、スクリュー軸６２，６３と一体に回転するスクリュー羽根６４，６５によって受入口６６側から排出口６８側へ所定の送り速度で移送されながら脱水され、その後、排出口６８から排出される。この際、凝集汚泥５１から脱水分離されたろ液はスクリーン６１の多数の孔から排出される（Ｓ−２）。

このような攪拌工程を所定時間行った後（Ｓ−３）、第１の供給用弁２３と凝集剤用弁３６とを閉じて、汚泥３の供給と凝集剤２の注入とを停止し、モータ１６，４６を停止して、攪拌羽根１８の回転とパドル翼４８の回転とを停止し（Ｓ−４）、攪拌工程を終了する（Ｓ−５）。この際、第２の供給用弁２４を開いたままにし、ドレン用弁２７と洗浄用電動弁３２とを閉じたままにしておく。

次に、以下のような攪拌羽根洗浄工程を開始する（Ｓ−６）。

先ず、汚泥脱水機５のスクリュー軸６２，６３を、モータ６９によって、所定の回転速度よりも高速で回転させる（Ｓ−７）。これにより、汚泥脱水機５の送り速度が所定の送り速度よりも高速に切り換えられる。

次に、洗浄液供給ポンプ３１を運転し（Ｓ−８）、この状態で一定時間Ｔ１が経過後すると（Ｓ−９）、洗浄用電動弁３２を開く（Ｓ−１０）。これにより、洗浄液２９が、洗浄液供給経路３０と汚泥供給経路２１とを流れて急速撹拌槽体１５内に供給され、急速撹拌槽体１５から開口部９を通って緩速撹拌槽体４５内に流れ、緩速撹拌槽体４５内から汚泥排出経路６０を通って汚泥脱水機５の受入口６６に流れる。

このようにして、洗浄液２９を攪拌装置４の槽体１４（すなわち急速撹拌槽体１５と緩速撹拌槽体４５）内に通液した状態で、洗浄用電動弁３２が全開すると（Ｓ−１１）、洗浄回数がカウントされ（Ｓ−１２）、洗浄回数が予め設定された所定回数（例えば３回）に達したかを判断する（Ｓ−１３）。

所定回数に達していない場合、急速撹拌部７のモータ１６を逆回転駆動して、攪拌羽根１８を図２の点線矢印Ｂ方向へ逆回転する（Ｓ−１４）。この状態で一定時間Ｔ２が経過後すると（Ｓ−１５）、モータ１６を正回転駆動して、攪拌羽根１８を図２の実線矢印Ａ方向へ正回転する（Ｓ−１６）。
この状態で一定時間Ｔ３が経過すると（Ｓ−１７）、上記Ｓ−１２に戻り、洗浄回数がセットされた所定回数（例えば３回）に達したかを判断する。

例えば、上記Ｓ−１３からＳ−１７を３回行った後では、上記Ｓ−１２において、洗浄回数がセットされた所定回数（例えば３回）に達したと判断され、洗浄用電動弁３２を閉じる（Ｓ−１８）。洗浄用電動弁３２が全閉すると（Ｓ−１９）、洗浄液供給ポンプ３１を停止する（Ｓ−２０）。

その後、一定時間Ｔ４が経過後すると（Ｓ−２１）、モータ６９を停止して、スクリュー軸６２，６３の回転を停止し、汚泥脱水機５の運転を停止する（Ｓ−２２）。

その後、ドレン用弁２７を開くことにより（Ｓ−２３）、攪拌装置４の槽体１４内の洗浄液２９をドレン排出経路２６から槽外へ排出することができる。

上記のように攪拌羽根洗浄工程のＳ−１２からＳ−１７において、急速撹拌部７の攪拌羽根１８の逆回転と正回転とを交互に繰り返しているため、図２に示すように攪拌羽根１８に絡み付いたし渣６を、攪拌羽根１８から、確実に離脱させることができる。

また、攪拌羽根洗浄工程のＳ−１２からＳ−１７は、洗浄液２９を攪拌装置４の槽体１４内に通水しながら行われるので、攪拌羽根１８から離脱したし渣６は、槽体１４内を洗浄液２９と共に流れて、槽体１４の汚泥排出口５０から槽外の汚泥脱水機５へ確実に排出される。

これにより、攪拌羽根洗浄工程終了時において、し渣６が槽体１４内に残留するのを防止することができる。

また、上記のように攪拌羽根洗浄工程のＳ−７からＳ−２１において、スクリュー軸６２，６３を、所定の回転速度よりも高速で回転させているため、攪拌装置４の汚泥排出口５０から排出された使用後の洗浄液２９（すなわち、し渣６を含んだ洗浄廃液）が汚泥脱水機５で脱水（固液分離）される。これにより、洗浄液２９に含まれているし渣６が洗浄液２９から分離されて除去される。

また、攪拌工程において汚泥脱水機５内に残留した凝集汚泥５１を、その後の攪拌羽根洗浄工程において、汚泥脱水機５内から確実かつ迅速に排出することができる。さらに、攪拌羽根洗浄工程において、攪拌装置４の汚泥排出口５０から排出されたし渣６を含んだ洗浄液２９を汚泥脱水機５で迅速に脱水して排出することができるとともに、汚泥脱水機５が洗浄液２９で洗浄される。

これにより、攪拌羽根洗浄工程に要する時間を短縮することができる。

尚、攪拌羽根洗浄工程では、図４のＳ−１２からＳ−１７において、攪拌装置４の急速撹拌部７の攪拌羽根１８の逆回転と正回転とを交互に繰り返しているが、緩速撹拌部８のパドル翼４８の回転は停止させている。この理由は、攪拌工程におけるパドル翼４８の回転速度が攪拌羽根１８の回転速度よりも低速であるため、し渣６がパドル翼４８に絡み付き難く、従って、し渣６をパドル翼４８から離脱させるためにパドル翼４８の逆回転と正回転とを交互に繰り返して行う必要が無いからである。しかしながら、必要に応じて、攪拌羽根洗浄工程において、緩速撹拌部８のパドル翼４８についても、急速撹拌部７の攪拌羽根１８と同様に、逆回転と正回転とを交互に繰り返してもよい。

上記実施の形態では、図２に示すように、攪拌羽根１８は回転板３８と回転板３８の周縁部に設けられた複数のタービン翼３９とを有しているが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、円形の回転板３８上に十字形状に交差した翼５５を設けたり、或いは、図６，図７に示すように、パドルタイプの攪拌羽根１８であってもよい。

上記実施の形態では、攪拌羽根洗浄工程において、図４のＳ−１２からＳ−１７に示すように、攪拌羽根１８の逆回転と正回転とを交互に繰り返し行っているが、正回転させずに、逆回転のみを行ってもよい。

上記実施の形態では、洗浄液２９に、雑用水（下水処理水、井戸水等）を使用しているが、雑用水以外に例えば、上水、次亜塩素酸溶液等の薬液、或いは、攪拌対象液（汚泥３）等のいずれかの液体を使用してもよい。

上記実施の形態では、図１に示すように、汚泥脱水機５の一例として、二軸式のスクリュープレスを挙げたが、一軸式又は三軸式以上のものであってもよい。また、スクリュープレスに限定されるものではなく、例えば、ベルトプレス、フィルタープレス等を用いてもよい。

上記実施の形態では、図１に示すように、攪拌装置４は急速撹拌部７と緩速撹拌部８との２つの攪拌部を有しているが、いずれか１つの攪拌部のみを有するものであってもよい。

上記実施の形態では、攪拌装置４は、凝集剤２が注入された汚泥３を攪拌して凝集汚泥５１を生成する汚泥凝集装置としての役割を果たしているが、このような役割に限定されるものではなく、別の目的で使用される攪拌装置であってもよい。

上記実施の形態では、図４のＳ−１３において、予め設定された所定回数として、３回を例示したが、３回以外の複数回又は単数回であってもよい。また、Ｓ−１５における一定時間Ｔ２とＳ−１７における一定時間Ｔ３とは、同一時間であっても良いし、異なった時間であっても良い。

２ 凝集剤
３ 汚泥（攪拌対象液）
４ 攪拌装置
５ 汚泥脱水機
６ し渣（繊維状物質）
１４ 槽体
１８ 攪拌羽根
２９ 洗浄液
５１ 凝集汚泥
６６ 受入口
６８ 排出口

Claims (5)

1. 繊維状物質を含有する汚泥を貯留する槽体と、凝集剤が注入された汚泥を槽体内で攪拌する攪拌羽根とを有し、
   攪拌した汚泥を槽体外に排出して後段に備えられた汚泥脱水機に供給する攪拌装置の運転方法であって、
   槽体内に汚泥を供給しつつ攪拌羽根を正回転させながら、汚泥を槽体内から槽体外に排出して汚泥脱水機に供給する攪拌工程と、
   洗浄液を槽体内に供給しつつ槽体内から槽体外に排出して汚泥脱水機に供給することにより、槽体内に洗浄液を通液しながら、攪拌羽根を逆回転させる攪拌羽根洗浄工程とを有することを特徴とする攪拌装置の運転方法。
2. 攪拌羽根洗浄工程において、攪拌羽根の逆回転と正回転とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１記載の攪拌装置の運転方法。
3. 洗浄液は、雑用水、攪拌対象液、薬液のいずれかの液体であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の攪拌装置の運転方法。
4. 上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の攪拌装置の運転方法を用いた汚泥処理方法であって、
   攪拌工程において、攪拌装置から排出された凝集汚泥を汚泥脱水機で脱水し、
   攪拌羽根洗浄工程において、攪拌装置から排出された洗浄液を汚泥脱水機で脱水することを特徴とする汚泥処理方法。
5. 攪拌工程において、汚泥脱水機は、凝集汚泥を、受入口側から排出口側へ所定の送り速度で送りながら脱水した後、排出口から排出し、
   攪拌羽根洗浄工程において、汚泥脱水機の送り速度を攪拌工程における上記所定の送り速度よりも高速にすることを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理方法。

Images