JP7239358B2 - ベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト状の濾材により下水汚泥等の固体を含有する被処理水を濾過処理するベルト濾過装置及びその制御方法に関するものである

下水汚泥等の固体を含有する被処理水（以下、単に「被処理水」という。）を脱水する装置としてベルト濾過装置が知られている。ベルト濾過装置は、走行するベルト状の濾材上に被処理水を供給して、被処理水を移送しながら濾過処理を行う装置である。

ベルト濾過装置で被処理水の濾過処理を行う際、被処理水中の固形分の濃度が変動することがあるため、濾過処理を良好に進行させるために、被処理水の供給量や薬剤（凝集剤）の添加量を調節することが行われている。

例えば、特許文献１には、回動する無端帯状の濾布を用い、被処理水の濾過処理を行うベルト濾過装置（脱水装置）が記載されている。また、特許文献１には、ベルト濾過装置は、被処理水中の固形分濃度を検出する検出装置と、被処理水の供給量を制御する装置と、凝集剤の供給量を制御する装置を備え、被処理水中の固形分濃度の検出装置による検出値に基づいて被処理水及び凝集剤の供給量を制御することが記載されている。

特開昭５６－７０８１０号公報

特許文献１に記載されるように、被処理水中の固形分濃度を検出する検出装置（いわゆる汚泥濃度計等）を用いる場合、固形分（汚泥）の性質が一定ではないことなどから、被処理水中の固形分濃度の測定値に誤差が多く、測定が安定しないという問題がある。したがって、固形分濃度を直接測定することなく、ベルト濾過装置による濾過処理を良好に進める運転を可能とすることが求められている。

また、特許文献１に記載されるように、被処理水中の固形分濃度に応じて凝集剤の供給量を変化させた場合、凝集剤の最適供給率は固形分濃度のみで決まるものではないため、結果として凝集剤の添加量を適切に制御することが困難となる。この場合、必要以上に凝集剤の使用量を増やし、コスト高になるという問題に加えて、被処理水の濾過効率が低下するという問題がある。このため、従来のベルト濾過装置の使用において、凝集剤の添加量等、運転条件の設定については、作業者の経験や勘に頼るところも大きく、維持管理に係る負荷が大きいという問題がある。したがって、被処理水の状態を定性的あるいは定量的に把握し、その上で制御が容易となることが求められている。

ベルト濾過装置においては、１時間当たりの処理量（固形分の乾燥重量換算）が一定となるように運転することで、安定した運転が可能となる。すなわち濾過速度（kgDS/m/h）が一定となるような運転状態（以下、「濾過速度一定運転」ともいう。）を維持することが求められている。

そこで、本発明の課題は、ベルト濾過装置を用いた濾過処理において、汚泥濃度計によらず、被処理水の状態を把握し、濾過速度一定運転の維持を容易とするベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、固体を含有する被処理水を濾過及び濃縮するベルト濾過装置において、被処理水を溜めるプール部の液位を測定し、測定した液位に基づいて被処理水の供給量を制御することにより、汚泥濃度計によらずに被処理水の状態を把握し、濾過速度一定運転の維持が可能となることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下のベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法である。

上記課題を解決するための本発明のベルト濾過装置は、固体を含有する被処理水を溜めるプール部と、プール部の液位を測定する測定部と、測定部で測定した液位に基づいて、プール部への被処理水の供給量を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。

本発明のベルト濾過装置によれば、被処理水中の固形分濃度に応じて生じるプール部の液位の上昇及び下降を測定することにより、汚泥濃度計によらず、被処理水の状態を把握することができる。また、測定した液位をパラメータとして被処理水の供給量を制御するため、濾過速度一定運転の実施及び維持するための制御が容易であり、かつ自動制御化することが可能となる。これにより、作業者の作業負荷を低減させ、ベルト濾過装置の維持管理に係るコスト低減が可能となる。

また、本発明のベルト濾過装置の一実施態様としては、制御部は、ベルト濾過装置の安定運転状態を記憶する記憶部を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、安定運転時（濾過速度一定運転時）の運転条件を基準とした制御を行うことができる。これにより、ベルト濾過装置の制御内容を単純な比較演算に基づき行うものとすることができ、制御がより容易となる。

また、本発明のベルト濾過装置の一実施態様としては、制御部は、被処理水に対する凝集剤添加を一定量で行うという特徴を有する。
この特徴によれば、被処理水の供給量以外のパラメータ、特に凝集剤の添加量を一定とすることで安定運転の運転条件の維持を容易とすることができる。なお、凝集剤の添加量を変動させると、凝集剤の添加量の過不足によらず液位が上昇してしまい、安定運転の運転条件を見極めることが困難となることからも、凝集剤の添加量を一定とすることが好ましい。

上記課題を解決するための本発明のベルト濾過装置の制御方法は、固体を含有する被処理水を溜めるプール部に、被処理水を供給する供給ステップと、プール部の液位を測定する測定ステップと、測定ステップで測定した液位に基づいて、プール部への被処理水の供給量を制御する制御ステップとを備えるという特徴を有する。
本発明のベルト濾過装置の制御方法によれば、被処理水中の固形分濃度に応じて生じるプール部の液位の上昇及び下降を測定することにより、汚泥濃度計によらず、被処理水の状態を把握することができる。また、測定した液位をパラメータとして被処理水の供給量を制御するため、濾過速度一定運転の実施及び維持するための制御が容易であり、かつ自動制御化することが可能となる。これにより、作業者の作業負荷を低減させ、ベルト濾過装置の維持管理に係るコスト低減が可能となる。

本発明によれば、ベルト濾過装置を用いた濾過処理において、汚泥濃度計によらず、被処理水の状態を把握し、濾過速度一定運転の維持を容易とするベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法を提供することができる。

本発明の第１の実施例のベルト濾過装置を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（側面図）。 本発明の第１の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（斜視図）。 本発明の第２の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（側面図）。 本発明の第２の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（斜視図）。 本発明の第３の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（側面図）。 本発明の第３の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（斜視図）。 本発明の第４の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（側面図）。 本発明の第４の実施例のベルト濾過装置に被処理水を供給する供給部の構造を示す概略説明図である（斜視図）。

本発明のベルト濾過装置は、ベルト状の濾材を用いて固体を含有する被処理水を濾過するために用いられる。また、本発明のベルト濾過装置は、固体を含有する被処理水から、固体を濃縮して取り出すために用いられる。

本発明のベルト濾過装置に供される被処理水とは、液体中に粒子状の固体が分散した状態のものである。具体的には、下水処理場や排水処理場等で発生する汚泥、製紙工場の製紙スラッジ、食品工場やメッキ工場等の工場廃水、顔料廃水等が挙げられる。凝集剤により凝集したフロックを含有する被処理水は、脆く壊れやすいため、本発明の効果を顕著に発揮することができる。なお、本発明の実施態様においては、被処理水として汚泥を含有したものについて説明しているが、これに限定されるものではない。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法の実施態様を詳細に説明する。なお、本発明のベルト濾過装置の制御方法については、以下のベルト濾過装置の構造及び作動の説明に置き換えるものとする。また、実施態様に記載するベルト濾過装置の構造については、本発明に係るベルト濾過装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様のベルト濾過装置の構造を示す概略説明図である。
本実施態様に係るベルト濾過装置１ａは、図１に示すように、被処理水Ｗ中の汚泥を重力濾過により濃縮する濾過部１０と、濃縮汚泥を加圧脱水する加圧脱水部２０と、濾過部１０に供給された被処理水Ｗの液位を測定する測定部３０と、測定部３０の結果に基づき、汚泥Ｓの供給量を制御する制御部４０を備えている。なお、後述するように、本実施態様における汚泥Ｓの供給量は、被処理水Ｗの供給量に相当するものである。

本実施態様における処理対象である汚泥Ｓを含有する被処理水Ｗとしては、下水処理場や排水処理場等で発生した汚泥Ｓに対し、前処理による汚泥のフロック化を行い、形成された汚泥フロックＦを含有する被処理水Ｗを濾過部１０に供給することが好ましい。

このような前処理としては、例えば、下水処理場や排水処理場等で発生した汚泥に凝集剤を添加することが挙げられる。
前処理の一例について、より具体的に説明する。例えば、下水処理場や排水処理場等で発生した汚泥Ｓを汚泥貯留槽に貯留し、ポンプで流量を調整し、ラインＬ１を介して混和槽Ｔに送液する。また、汚泥Ｓを凝集するための凝集剤Ｇを凝集剤溶解槽で溶解し、汚泥の処理量に応じてラインＬ２を介して混和槽Ｔに送液する。これにより、混和槽Ｔでは、汚泥Ｓと凝集剤Ｇが混和して、汚泥フロックＦを形成させることができる。この一連の工程を前処理として実行することが挙げられる。そして、このような前処理により形成された汚泥フロックＦを含有する被処理水Ｗを、ベルト濾過装置１ａの濾過部１０に供給する。

汚泥Ｓに混和する凝集剤Ｇについては、凝集する作用を有するものであれば特に限定されず、どのような物質でもよい。例えば、無機凝集剤、高分子凝集剤が挙げられ、処理条件に応じて適宜選択される。

無機凝集剤としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄、ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。高分子凝集剤としては、カチオン系のポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素－ホルマリン樹脂等が挙げられる。また、他の高分子凝集剤として、ノニオン系のポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のほか、アニオン系のポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２－アクリルアミド）－２－メチルプロパン硫酸塩等や、両性系のアクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等が挙げられる。
なお、これらの凝集剤Ｇは、処理条件によって、１種又は複数を混合したものを用いることができる。

なお、本実施態様においては、混和槽Ｔから汚泥フロックＦを含有する被処理水Ｗを供給するものについて説明するが、前処理の有無及び前処理工程の内容については、これに限定されるものではない。

〔濾過部〕
濾過部１０は、被処理水Ｗを重力濾過することで、被処理水Ｗ中の汚泥フロックＦ（汚泥Ｓ）を濃縮するためのものである。
図１に示すように、濾過部１０は、複数の支持ローラ３に支持されたベルト状の濾材２と、濾材２の上面に被処理水Ｗを供給する供給部４とを備え、また、供給部４の後段には鋤５を備えている。なお、濾過部１０で濃縮された汚泥フロック（濃縮汚泥ＣＳ）は、濾過部１０の後段に設けられた加圧脱水部２０に供給される。

以下に濾過部１０の各構成について詳細に説明する。
〔ベルト状の濾材〕
ベルト状の濾材２は、被処理水Ｗを濾過するとともに、汚泥フロックＦ（汚泥Ｓ）を搬送するためのものである。
ベルト状の濾材２は、図１に示すように、複数の支持ローラ３に支持されている。支持ローラ３は回転可能であり、濾材２が走行するように構成されている。被処理水Ｗは、濾材２の上面に供給されると、濾材２が走行している間に濾液が落下し、濃縮汚泥ＣＳが残渣として濾材２上に残り、加圧脱水部２０の方に移送される。

ベルト状の濾材２は、略水平方向に走行するベルト状の濾過装置であればよく、例えば、ベルト状の濾布のほか、複数のパンチングプレートの無端コンベアや、複数のワイヤ又は金属プレートが隙間を空けて形成された無端コンベア等が挙げられる。ベルト状の濾布は柔らかいため、被処理水Ｗが衝突した際に衝突の衝撃を抑えることができる。これにより、運転開始時に生じる被処理水Ｗと濾材２との衝突による汚泥フロックＦの崩壊を抑制することができる。また、濾布は、軽量で取り扱いやすく、もう一つの無端ベルトと協働して加圧脱水部２０は、の一つであるベルトプレス脱水機等にも利用できる。
濾布の材質は、特に限定されないが、例えば、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、綿、ステンレス等の金属メッシュが挙げられる。

ベルト状の濾材２は、水平方向に進行するように設置してもよいし、上方に向けて傾斜するように設置してもよい。上方に向けて傾斜するように設置した場合には、堰７１ｂを設けることなくプール部を形成することもできる（後述する第４の実施態様参照。）。

〔供給部〕
供給部４は、濾材２の上面に被処理水Ｗを供給する供給ステップを行うためのものである。
図２及び図３は、本実施態様のベルト濾過装置１ａにおける供給部４の構造を示す概略説明図である。なお、図２において、混和槽Ｔへ凝集剤Ｇを供給するラインＬ２については図示を省略している。
供給部４は、濾材２の上部に設置された供給管６と、被処理水Ｗを溜めるためのプール部７ａを備えている。

被処理水Ｗは、混和槽Ｔから供給管６を介してプール部７ａに供給される。そして、供給管６の出口６ａは、プール部７ａの水面よりも低い位置になるように設置されているため、プール部７ａ内に溜められた被処理水Ｗのプールにより水封されている。

（供給管）
供給管６は、混和槽Ｔから排出される汚泥フロックＦを含有する被処理水Ｗを、ベルト状濾材２の上部に供給するための管状部材である。本実施態様では、供給管６の方向は垂直方向に設置されているが、どのような方向に設置してもよい。
供給管６の設置方向は、出口６ａにおいて略水平とならないように設置することが好ましい。なお、略水平とならないとは、プール部７ａの水面に対して５°以上の角度で設置することをいう。略水平に設置すると、プール部７ａ内への被処理水Ｗの流入方向に偏りが生じるため、プール部７ａ内に汚泥フロックＦの偏在が生じるからである。プール部４２へ汚泥フロックＦを均等に流入させるという観点から、出口６ａにおいて略垂直となるように設置することが特に好ましい。

供給管６の端部により形成される出口６ａの開口面は、図２及び図３に示すように、供給管６を水平方向に裁断した開口面に限定されるものではなく、斜め方向に裁断した開口面としてもよい。
水封しやすいという観点から、本実施態様における供給管６の出口６ａの開口面は、水平方向に対して３０°以下であることが好ましい。更に好ましくは、２０°以下であり、特に好ましくは、１０°以下である。

（プール部）
プール部７ａは、被処理水Ｗを一時的に溜めて供給管６の出口６ａを水封するためのものである。ここで、水封とは、出口６ａを構成する供給管６の端部がすべてプール部７ａの水面下にある状態をいう。
プール部７ａは、濾材２の走行方向前方に向けて開口部７１ａを有するコ字状の受槽７１と、受槽７１を濾材２の下部から支持するための支持板７２を備えている。さらに、受槽７１は、開口部７１ａに堰７１ｂを備えている。これにより、被処理水Ｗを溜めるプール部７ａを形成している。

プール部７ａは、供給管６の出口６ａを水封することができれば、どのような形状でもよく、例えば、平面方向から見て、矩形状、円形状、三角形状等の形状の枠体により形成される。

プール部７ａの構成としては、例えば、図２及び図３に示すように、堰７１ｂを備えた受槽７１により形成された枠体と、底面として支持板７２で支持された濾材２からなる構成とすることが挙げられる。なお、プール部７ａを構成する枠体と底面は、一体となった容器でも、分離していてもよい。より具体的には、例えば、ベルト状の濾材２の幅と同等の幅を有するコ字状の受槽７１及び受槽７１の開口部７１ａに渡って設置された堰７１ｂにより形成された枠体と、支持板７２で支持された濾材２からなる底面により構成されることが挙げられる。ここで、支持板７２は、濾材２を支持し、かつ、被処理水Ｗの流下を制限するものであればよく、例えば、無孔又は有孔の板部材とすることが挙げられる。また、受槽７１及び堰７１ｂの下端と、濾材２の上面は、シール部材によりシールされている。

また、プール部７ａの底面は、一時的に被処理水Ｗを溜めることができればよく、支持板７２を設けるものに限定されるものではない。例えば、被処理水Ｗの通過を制限する板部材を濾材２の上面側に設けることが挙げられる。このとき、板部材は孔を有していてもよいが、被処理水Ｗを溜めるという観点から孔の数は少ないことが好ましい。また、板部材は、無孔であってもよい。このとき、板部材は被処理水Ｗの荷重に耐えることができるものとすることが挙げられる。
また、プール部７ａの底面を、濾材２で構成することが挙げられる。濾材２を底面とすることにより、枠体のみを濾材２上に設置するという簡素な構成でプール部７ａを形成することができる。

プール部７ａの堰７１ｂとしては、例えば、図２及び図３に示すように、濾材２の搬送方向に対して上流側の端部を支点として回動可能に設置された板材とするものが挙げられる。このとき、堰７１ｂの下端が回動することにより、プール部７ａから被処理水Ｗが流出する。なお、堰７１ｂは回動するものに限定されるものではなく、例えば、受槽７１の側面に固定した板材、あるいは受槽７１内で上下移動可能に設置した板材などが挙げられる。また、堰７１ｂの他の例としては、濾材２上に立設した板材を備え、被処理水Ｗが板材を越流するものなどが挙げられる。

本実施態様の供給部４では、供給管６の出口６ａの高さ位置が、堰７１ｂの上端よりも低く設置されている。これにより、プール部７ａの水面が供給管６の出口６ａより高くなるまで、プール部７ａに被処理水Ｗを供給することができる。
なお、「出口６ａが堰７１ｂの上端よりも低く」とは、本発明の作用を鑑みれば、水封されるための構成である。そのため、「出口６ａが堰７１ｂの上端よりも低く」とは、出口６ａの高さ位置が、堰７１ｂの上端を超える被処理水Ｗの溢流の高さ以下であることを実質的に含むものである。

本実施態様のベルト濾過装置１ａは、濾過部１０の供給部４としてプール部７ａを設けることにより、被処理水Ｗ中の汚泥フロックＦ（汚泥Ｓ）を濾材２の幅方向に均等に広げることができる。また、本実施態様のプール部７ａは、供給管６の出口６ａを水封することで被処理水Ｗとプール部７ａ水面の衝突を防止し、汚泥フロックＦの崩壊を抑制することができる。これにより、ベルト濾過装置１ａの濾過効率の低下を抑制することが可能となる。

〔鋤〕
鋤５は、供給部４の後段に設けられる。鋤５は、濾材２の上部に設置された棒体からなり、被処理水Ｗ中の汚泥フロックＦ（汚泥Ｓ）の進路を狭める作用を有する。
鋤５を設けることにより、濾材２上を搬送される汚泥フロックＦの進路が狭まることにより汚泥フロックＦが圧縮されるため、汚泥フロックＦを濃縮する効果を奏する。

鋤５の本数は、特に限定されないが、濃縮効果を勘案すると、汚泥フロックＦの幅方向及び／又は搬送方向に複数設置することが好ましい。

鋤５の形状は、汚泥フロックＦが濃縮されるものであれば特に限定されず、どのような形状でもよい。例えば、円柱状、角柱状、平板状等が挙げられる。汚泥フロックＦの進路を狭める作用を勘案すると、汚泥Ｓの搬送方向に向かって幅が拡大する形状であることが好ましい。

〔加圧脱水部〕
加圧脱水部２０は、濾過部１０によって形成された濃縮汚泥ＣＳを更に脱水、濃縮するためのものである。

本実施態様における加圧脱水部２０としては、図１に示すように、濃縮汚泥ＣＳを二枚の濾布に挟持して加圧脱水するベルトプレス脱水機を示しているが、これに限定されるものではない。加圧脱水部２０は、粒子状の固体と液体を分離して、固体をさらに濃縮するものであればよく、ベルトプレス脱水機の他に、例えば、スクリュープレス、遠心分離等が挙げられる。

加圧脱水部２０により、濃縮汚泥ＣＳは更に脱水、濃縮され、脱水ケーキＤＣとして系外に排出される。

〔測定部〕
測定部３０は、プール部７ａの被処理水Ｗの液位Ｈを測定する測定ステップを行うためのものである。
測定部３０としては、被処理水Ｗの液位Ｈを測定することができるものであれば特に限定されない。例えば、図１～３に示すように、プール部７ａの上部に、光・音の反射や透過を利用した液位センサ３１を設けることや、プール部７ａにフロート式の液面計などを設けることが挙げられる。また、測定部３０としては、計測機器を用いるものに限定されるものではない。例えば、プール部７ａの受槽７１内に目盛り付きの棒・板を設けることや、受槽７１の側面に目盛りを設けることで、作業者が目視で液位Ｈを読み取るものとすることが挙げられる。

プール部７ａの液位Ｈは、プール部７ａに溜められた被処理水Ｗ中の汚泥濃度の影響を受け、増減するものである。例えば、液位Ｈが上昇した場合、汚泥濃度が高くなったことを示し、液位Ｈが下降した場合、汚泥濃度が低くなったことを示すものである。これにより、汚泥濃度計によらず、被処理水の状態を把握することが可能となる。

測定部３０で測定した液位Ｈに係るデータは、制御部４０に入力される。なお、データの入力手段としては、測定部３０と制御部４０が通信手段あるいは配線により入力可能に接続され、測定部３０で測定したデータを電気的に送受信することが好ましいが、これに限定されるものではない。入力手段の他の例としては、例えば、測定部３０で作業者の目視により得られた液位Ｈに係るデータを、作業者が制御部４０に手動で直接入力することなどが挙げられる。

〔制御部〕
制御部４０は、測定部３０により測定された液位Ｈに係るデータに基づき、混和槽Ｔに供給する汚泥Ｓの供給量を制御する制御ステップを行うためのものである。なお、本実施態様においては、混和槽Ｔに供給する汚泥Ｓの量は、プール部７ａに供給する被処理水Ｗの供給量に相当するものである。
制御部４０は、図１に示すように、記憶部４１と判断部４２を備えている。

記憶部４１は、ベルト濾過装置１ａの濾過速度一定運転時（安定運転時）の運転条件に係るデータを記憶するものである。記憶部４１で記憶する運転条件に係るデータとしては、例えば、液位Ｈ、汚泥Ｓの供給量、混和槽Ｔにおける凝集剤Ｇの添加量などが挙げられる。

記憶部４１にデータを記憶させる手段については、特に限定されない。例えば、作業者があらかじめデータ（数値）を入力するものであってもよく、安定運転時にあるときの運転条件を記憶部４１が自動取得し、記憶するものであってもよい。

判断部４２は、記憶部４１に記憶された運転条件に係るデータと、測定部３０で測定された液位Ｈの比較演算を行う。また、比較結果に基づき、安定運転時の運転条件を満たすように、混和槽Ｔに供給する汚泥Ｓの供給量を制御する。なお、汚泥Ｓの供給量の制御手段については特に限定されない。例えば、図１～３に示すように、混和槽Ｔに汚泥Ｓを供給するラインＬ１に設けられたポンプ又はバルブ等の流量調節機構４３を、判断部４２により制御することなどが挙げられる。

記憶部４１を設けることで、安定運転時の運転条件（液位Ｈ）を基準とした制御を行うことが可能となる。このとき、判断部４２における制御内容としては、基準となる液位Ｈと、測定部３０により測定した液位Ｈとの単純な比較演算の結果に基づき、汚泥Ｓの供給量を制御して安定運転時の運転条件を満たすものとなる。したがって、安定運転の維持に係る制御が容易となる。

このとき、凝集剤Ｇの添加量や濾材２の移動速度については変動させる必要はない。特に、凝集剤Ｇの添加量を変動させると、安定運転における運転条件のバランスを把握することが困難になる。より具体的には、凝集剤Ｇの添加量が少なくなった場合には、汚泥フロックＦが小さくなり、濾材２が目詰まりを起こし、液位Ｈが上昇する。また、凝集剤Ｇの添加量が多くなった場合には、汚泥フロックＦに対して過剰な凝集剤Ｇが付着することで、濾材２が目詰まりを起こし、液位Ｈは上昇する。すなわち、凝集剤Ｇの添加量の過不足によらず液位Ｈが上昇するので、安定運転とするための運転条件を見極めることが困難となる。
したがって、制御部４０においては、凝集剤Ｇの添加量を一定とするように制御するとともに、汚泥Ｓの供給量のみを制御し、これにより被処理水Ｗ中の汚泥濃度を制御することで安定運転を維持することが好ましい。

凝集剤Ｇの添加量を一定とする制御手段については特に限定されない。例えば、混和槽Ｔに凝集剤Ｇを供給するポンプＰの供給量を作業者が手動で定期的に設定する方法や、ベルト濾過装置１ａに供給する汚泥Ｓの固形物量に基き自動で設定する方法などが挙げられる。

測定部３０及び制御部４０に係る操作は、制御プログラムなどにより全て自動で実行するものであってもよく、作業者による手動操作を含むものであってもよい。なお、作業者の作業負担を低減するという観点から、測定部３０及び制御部４０の操作を自動制御することがより好ましい。これにより、ベルト濾過装置１ａの維持管理に係るコストを低減することが可能となる。

以上のように、本実施態様のベルト濾過装置１ａによって、プール部７ａの液位Ｈに基づき、汚泥Ｓの供給量を制御することで、汚泥濃度計を用いることなく被処理水の状態を把握し、濾過速度一定運転（安定運転）を行うことが可能となる。また、本実施態様のベルト濾過装置１ａにおいて、安定運転に係る制御を自動制御することが容易となるため、ベルト濾過装置１ａの維持管理に係る負荷低減が可能となる。

本発明のベルト濾過装置に係るプール部としては、上述した第１の実施態様のように、堰７１ｂを備えた受槽７１により形成された枠体と、底面として支持板７２で支持された濾材２からなるものに限定されるものではない。以下、第２～４の実施態様として、本発明のベルト濾過装置に係るプール部の別態様について示す。

［第２の実施態様］
図４及び図５は、本発明の第２の実施態様のベルト濾過装置１ｂの構造を示す概略説明図である。
本実施態様のベルト濾過装置１ｂは、第１の実施態様のベルト濾過装置１ａのプール部７ａの受槽７１に代えて、供給管６の出口６ａの周囲に設けられた水封枠７３によりプール部７ｂを形成したものである。水封枠７３を設けることにより、供給管６の出口６ａを水封するまでの時間を短くすることができる。
なお、本実施態様のベルト濾過装置１ｂの構成のうち、第１の実施態様のベルト濾過装置１ａの構成と同じものについては、説明を省略する。また、図４において、混和槽Ｔへ凝集剤Ｇを供給するラインＬ２については図示を省略している。

ここで、水封枠７３は、上記受槽７１のように濾材２の幅方向に均等に汚泥フロックＦを分配するためのものではなく、出口６ａを素早く水封するためのものである。これを鑑みれば、「供給管６の出口６ａの周囲」とは、水封枠７３の断面最大幅が濾材２の幅に対して略半分以下の枠であればよい。水封枠７３の断面最大幅として、好ましくは、供給管６の断面最大幅の３倍以下であり、特に好ましくは２倍以下である。

水封枠７３は、円筒枠体と、底面に無孔板部材が一体となった容器で構成されている。水封枠７３は、供給管６の下端と連結部材を介して連結されており、底面と濾材２表面の間に間隙をおいて設置されている。なお、水封枠７３も、上記受槽７１と同様、底面を濾材２で構成してもよい。

また、供給管６の出口６ａの高さ位置が、水封枠７３の円筒枠体の上端よりも低く設置されている。これにより、プール部７ｂの水面を供給管６の出口６ａより高くすることができる。
なお、「出口６ａが水封枠７３の円筒枠体の上端よりも低く」とは、第１の実施態様のプール部５ａと同様、出口６ａの高さ位置が、水封枠７３の円筒枠体の上端を超える被処理水Ｗの溢流の高さ以下であることを実質的に含むものである。

水封枠７３の形状は、どのような形状でもよいが、供給管６と同一形状とし、供給管６と略同心の位置に設置することが好ましい。これにより、供給管６と水封枠７３の間から溢れ出る溢流にかかる圧力が供給管６の周囲において一定となるため、汚泥フロックＦの崩壊の程度にむらが生じにくい。

［第３の実施態様］
図６及び図７は、本発明の第３の実施態様のベルト濾過装置１ｃの構造を示す概略説明図である。
本実施態様のベルト濾過装置１ｃは、第１の実施態様のベルト濾過装置１ａのプール部７ａ及び第２の実施態様のベルト濾過装置１ｂのプール部７ｂの両方の構造を備えたものである。
なお、本実施態様のベルト濾過装置１ｃの構成のうち、第１の実施態様のベルト濾過装置１ａ及び第２の実施態様のベルト濾過装置１ｂの構成と同じものについては、説明を省略する。また、図６において、混和槽Ｔへ凝集剤Ｇを供給するラインＬ２については図示を省略している。

本実施態様のベルト濾過装置１ｃは、水封枠７３により形成されたプール部７ｂにより、被処理水Ｗの供給開始時からプール部７ａに被処理水Ｗが溜まるまでの間に、被処理水Ｗが濾材２と衝突することを防止し、さらに、プール部７ａを設けることにより、被処理水Ｗを濾材２の幅方向に均等に分配することができる。

なお、本実施態様における被処理水Ｗの液位Ｈについては、プール部７ａ及びプール部７ｂのいずれにおける液位Ｈであってもよいが、液位Ｈの変動に係るデータ測定が容易という観点から、プール部７ａにおける液位Ｈを測定することが好ましい。

［第４の実施態様］
図８及び図９は、本発明の第４の実施態様のベルト濾過装置１ｄの構造を示す概略説明図である。
本実施態様のベルト濾過装置１ｄは、走行方向に向かって上昇するように傾斜した濾材２と、走行方向前方に開口部７４ａを有し、ベルト状の濾材２の幅と同等の幅を有するコ字状の受槽７４により形成されたプール部７ｃを備えた装置である。
なお、本実施態様のベルト濾過装置１ｄの構成のうち、第１の実施態様のベルト濾過装置１ａの構成と同じものについては、説明を省略する。また、図８において、混和槽Ｔへ凝集剤Ｇを供給するラインＬ２については図示を省略している。

本実施態様のベルト濾過装置１ｄでは、図８に示すように、供給管６の出口６ａの高さ位置が、受槽７４の開口部７４ａの下端の高さよりも低く設置されている。これにより、プール部７ｃの水面を供給管６の出口６ａより高くすることができる。

本実施態様のベルト濾過装置１ｄは、部品点数が少なく、簡素な構造により供給管６の出口６ａを水封することができる。

なお、本実施態様における被処理水Ｗの液位Ｈについては、プール部７ｃのいずれの箇所における液位Ｈであってもよいが、液位Ｈの変動に係るデータ測定の精度を維持するために、供給管６に近い任意の箇所を液位Ｈの測定点として固定し、プール部７ｃにおける液位Ｈを測定することが好ましい。

なお、上述した実施態様はベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法の一例を示すものである。本発明に係るベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係るベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法を変形してもよい。

例えば、本実施態様のベルト濾過装置は、濾過部において、供給部の後段に被処理水の濾過効率を向上させるための構成を更に設けるものとしてもよい。

被処理水の濾過効率を向上させるための構成としては、例えば、被処理水に薬剤を滴下する薬剤添加部や、濾材上を搬送される汚泥の表面に凹凸を形成する荒らし板を設けるものが挙げられる。このとき、薬剤添加部は、荒らし板の後段に設置することが好ましい。荒らし板を設けることにより、汚泥の表面に凹凸を形成して汚泥の表面積を大きくすることが可能となる。そこに薬剤を添加することで、汚泥に対して薬剤を効果的に浸透させ、濾過効率を向上させることが可能となる。
以下、薬剤添加部及び荒らし板の一例について、具体的に説明する。

添加する薬剤は、汚泥を処理するために一般的に用いられるものであれば、どのような物質でもよい。例えば、酸、アルカリ、凝集剤などが挙げられる。薬剤は、単独で使用しても、二種以上を併用して使用してもよい。二種以上用いる場合には、混合して使用しても、複数の薬剤添加部を併設して、異なる薬剤を順に作用させて使用してもよい。

薬剤添加部は、汚泥に薬剤を滴下するための構成であれば、どのような構成でもよく、例えば、越流堰を有する薬剤受槽を備え、当該越流堰から薬剤を滴下する構成の他、複数の孔を有する供給管からなり、当該孔から薬剤を滴下する構成でもよい。越流堰を有する薬剤受槽を備えた構成では、越流堰の幅方向において均等に薬剤を滴下することができるという効果を奏する。
薬剤添加部の幅長は、特に限定されないが、汚泥全体に薬剤の薬液を滴下するために、汚泥の全幅にわたって設置することが好ましい。

また、薬剤添加部は、濾材の搬送方向と垂直方向に設置することが好ましい。これにより、薬剤を滴下後の汚泥への浸透時間が汚泥の幅方向において一定となるため、汚泥の幅方向における薬剤の浸透状態が均等となる。

なお、薬剤添加部は、汚泥の搬送方向に対して複数設置してもよい。薬剤添加部を複数設置する場合には、荒らし板の後段に複数設置してもよく、荒らし板の前段と後段に設置してもよい。また、荒らし板を複数設けて、各薬剤添加部の前段にそれぞれ荒らし板を設けてもよい。薬剤添加部を複数設置することにより、より効率的に薬剤を汚泥に浸透させることができる。

荒らし板は、濾材上を搬送される汚泥と当接する当接部を有し、汚泥の表面を凹凸にするための構成である。荒らし板の構造は、汚泥の表面を凹凸にすることができれば、どのような形状でもよい。例えば、屈折した板材の他、湾曲した板材や、平板でもよい。また、荒らし板と汚泥の表面が当接する構成としては、屈折した板材の屈折部で汚泥と当接する構成の他、板材の面と汚泥の表面が当接する構成や、平板の端部で汚泥と当接する構成等が挙げられる。更に、汚泥の表面と当接する当接部又は当接面に、凹凸の形成を促進する突起部を設けてもよい。

また、本実施態様のベルト濾過装置に係る鋤を、荒らし板の前段または薬剤添加部の後段に設けるものとしてもよい。

鋤を荒らし板の前段に立設した場合には、汚泥の進路が狭まることにより汚泥が圧縮されるため、汚泥を濃縮する効果を奏する。汚泥の水分量が多いと、荒らし板の効果が減少し、また薬剤を添加しても汚泥の表面に薬剤が留まり、汚泥内部に浸透していかないことから、荒らし板の前段に鋤を設けることにより、本発明の効果をより一層高めることが可能となる。

また、鋤を薬剤添加部の後段に立設した場合には、汚泥の進路が狭まることにより汚泥が幅方向において複数に分割されるため、薬剤が添加された汚泥を混練するという効果を奏する。これにより、汚泥と薬剤がより均等に混合される。

また、本実施態様のベルト濾過装置に係る制御部により、安定運転時に薬剤添加部から添加する薬剤添加量に係るデータを記憶し、薬剤の添加量を制御するものとしてもよい。なお、この場合、薬剤の添加量を一定に維持することも制御に含まれる。これにより、濾過部全域において、安定した濾過処理を行うことが可能となる。

本発明のベルト濾過装置及びベルト濾過装置の制御方法は、固体を含有する被処理水の脱水処理に利用することができる。例えば、下水処理場や排水処理場等の水処理場、食品工場、メッキ工場、製紙工場、浚渫作業現場、建設作業現場等で発生する種々の被処理水の脱水処理において利用することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ベルト濾過装置、２ 濾材、３ 支持ローラ、４ 供給部、５ 鋤、６ 供給管、６ａ 出口、７ａ，７ｂ，７ｃ プール部、７１ 受槽、７１ａ 開口部、７１ｂ 堰、７２ 支持板、７３ 水封枠、７４ 受槽、７４ａ 開口部、１０ 濾過部、２０ 加圧脱水部、３０ 測定部、３１ 液位センサ、４０ 制御部、４１ 記憶部、４２ 判断部、４３ 流量調節機構、ＣＳ 濃縮汚泥、ＤＣ 脱水ケーキ、Ｆ 汚泥フロック、Ｇ 凝集剤、Ｈ 液位、Ｌ１，Ｌ２ ライン、Ｐ ポンプ、Ｓ 汚泥、Ｔ 混和槽、Ｗ 被処理水

Claims (4)

1. 濾材を用いて被処理水を濾過するベルト濾過装置において、
   固体を含有する被処理水を溜めるプール部と、
   前記プール部の液位を測定する測定部と、
   前記測定部で測定した液位に基づいて、前記プール部への被処理水の供給量を制御する制御部と、を備え、
   前記プール部は、前記濾材の走行方向前方に向けて開口部を有する受槽と、被処理水の通過を制限する板部材から構成されていることを特徴とする、ベルト濾過装置。
2. 前記制御部は、ベルト濾過装置の安定運転状態を記憶する記憶部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のベルト濾過装置。
3. 前記制御部は、被処理水に対する凝集剤添加を一定量で行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載のベルト濾過装置。
4. 濾材を用いて被処理水を濾過するベルト濾過装置の制御方法において、
   固体を含有する被処理水を溜めるプール部に、被処理水を供給する供給ステップと、
   前記プール部の液位を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定した液位に基づいて、前記プール部への被処理水の供給量を制御する制御ステップと、を備え、
   前記プール部は、前記濾材の走行方向前方に向けて開口部を有する受槽と、被処理水の通過を制限する板部材から構成されていることを特徴とする、ベルト濾過装置の制御方法。

Images