JPH0592105A - 懸濁液濃縮方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凝集槽の入口側の供給汚泥流量、供給汚泥濃
度が変動しても、濃縮汚泥濃度を予め設定された所定の
値に常に制御することができる懸濁液濃縮方法及び装置
を提供することを目的とする。 【構成】 槽内に懸濁液及び凝集剤を供給し、槽内液に
旋回流を生ぜしめると共に槽内液を濃縮手段により濃縮
分離する懸濁液濃縮方法及び装置であって、供給汚泥の
流量ならびにその汚泥濃度を測定し、これら測定値と凝
集剤注入量とから排出する濃縮汚泥の濃度を設定値範囲
となるように分離液の排出量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は懸濁液濃縮方法及び装置
に係り、特に上水，下水，し尿，産業排水その他の水処
理において発生する懸濁液を濃縮分離するための懸濁液
濃縮方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上水，下水，し尿，産業排水その他の水
処理で発生する汚泥を脱水するために、ベルトプレス型
脱水機が数多く使用されている。このベルトプレス型脱
水機により汚泥を脱水しようとする場合、汚泥をあらか
じめ前処理しておく必要があり，そのために懸濁液濃縮
方法及び装置が利用される。それらは、汚泥に有機高分
子凝集剤等を加えて適度の撹拌を与えることにより、汚
泥をフロック状又はペレット状とし、重力脱水性、圧搾
脱水性を改善し、後段の脱水処理を容易にするためのも
のである。

【０００３】ところで、ベルトプレス型脱水機の重力脱
水部には汚泥供給ボックスが設けられているが、この部
分において除去される水分量が多い場合、つまり低濃度
汚泥の場合、汚泥供給ボックスから汚泥が溢れ出てしま
う結果となり、そのために汚泥供給量を減少せざるを得
ず、処理量も低下するという問題点があり、かかる問題
点を解決するために、実開昭６１−８１０号公報に示さ
れるような凝集反応槽が提案されている。この凝集反応
槽は反応槽の槽壁に槽内の液の一部を濾過して排出する
スクリーンを設け、槽内の液を必要に応じて槽外に排出
させ、含有水分の少ないフロックを得るようにしてい
る。

【０００４】また、実開平２−８６６４１号公報及び実
開平２−８６６４２号公報に示されるような懸濁液濃縮
造粒装置が提案されている。この懸濁液濃縮造粒装置
は、槽内に液のみが透過可能な多孔質壁部を有する筒体
を植設するか、または多孔質壁部を有した障壁を設け、
この筒体または障壁の外側に液溜りを設け、液溜りの上
部に設けられた越流堰を介して槽外に液を排出するよう
に構成している。また、造粒物を槽外に排出する造粒物
流出管の途中には、伸縮継手のようなものを接続して流
出管を上下方向に移動可能なようにし、槽内の液レベル
を制御することにより造粒物の流出量を調節できるよう
に構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した実開昭６１−
８１０号公報、実開平２−８６６４１号公報及び実開平
２−８６６４２号公報に示される各装置は、濃縮機構を
付加することにより低濃度汚泥の処理が可能になってい
る。

【０００６】しかしながら、凝集槽の入口側に供給され
る供給汚泥流量及び供給汚泥濃度により凝集槽の出口側
の濃縮汚泥濃度が影響を受け、即ち、凝集槽の入口側の
供給汚泥流量及び供給汚泥濃度が変動すると、凝集槽の
出口側の濃縮汚泥濃度が変動し、その結果、後の脱水工
程の処理が安定して行えないという問題点があった。

【０００７】本発明は、前述した点に鑑みてなされたも
ので、その目的とする処は、凝集槽の入口側の供給汚泥
流量、供給汚泥濃度が変動しても、濃縮汚泥濃度を予め
設定された所定の値に常に制御することができる懸濁液
濃縮方法及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明の懸濁液濃縮方法は、槽内に懸濁液及び凝
集剤を供給し、槽内液に旋回流を生ぜしめると共に槽内
液を濃縮手段により濃縮分離する懸濁液濃縮方法におい
て、供給汚泥の流量ならびにその汚泥濃度を測定し、こ
れら測定値と凝集剤注入量とから排出する濃縮汚泥の濃
度を設定値範囲となるように分離液の排出量を制御する
ことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の懸濁液濃縮装置は、槽内に
懸濁液及び凝集剤を供給し、槽内液に旋回流を生ぜしめ
ると共に槽内液を濃縮手段により濃縮分離する懸濁液濃
縮装置において、供給汚泥の流量ならびにその汚泥濃度
を測定する流量計及び濃度計を設けるとともに所定量の
凝集剤を注入する凝集剤注入装置を設け、前記流量計及
び濃度計の測定値と凝集剤注入量とから排出する濃縮汚
泥の濃度を設定値範囲となるように分離液の排出量を制
御する流量調節装置を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】前述した構成からなる本発明の懸濁液濃縮方法
及び装置によれば、供給汚泥の流量ならびにその汚泥濃
度を測定し、これら測定値と凝集剤注入量とから分離液
の排出量を演算しこれを制御することにより、濃縮汚泥
の濃度を設定値範囲となるように制御することができ、
後の脱水工程の処理の効率化及び安定化を図ることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る懸濁液濃縮方法及び装置
の一実施例を図１乃至図３を参照して説明する。

【００１２】まず、懸濁液濃縮装置の機械的構成を図１
を参照して説明する。

【００１３】図１において、符号１は槽であり、槽１は
円筒状の下部槽１ａと、この下部槽１ａよりやや直径が
大きい円筒状の上部槽１ｂとから構成されている。下部
槽１ａの下方部には、懸濁液供給管２及び凝集剤注入管
３が接続開口されているが、この凝集剤注入管３は懸濁
液供給管２中に開口させることもできる。

【００１４】下部槽１ａには、回転翼４が配備され、こ
の回転翼４はチェーン等によりモータ５に連結されてい
て回転駆動されるようになっている。また、回転翼４の
上方で下部槽１ａと上部槽１ｂにまたがって、かつ液面
下の位置には案内中空筒６が配設されている。回転翼４
の形状としては、槽内液に旋回流を与えるようなもので
あれば任意のものでよく、例えばパドル型翼などを用
い、その段数も適宜に決定される。また、案内中空筒６
は、円筒又はこれに近い筒状にし、槽上部から吊り下げ
又は槽壁内に槽１と同心的に固定支持し、その外径は回
転翼４の長さ、あるいはその近辺とするのが合理的であ
り、回転可能にすることもできる。

【００１５】前記下部槽１ａの上端には内筒７が植設さ
れ、この内筒７の上端は液面上まで延長されている。内
筒７の全部又は一部は液のみが透過し得る多孔質材によ
る多孔質壁で構成され、多孔質壁の孔径又はスリット
は、微小ペレット又は微小フロックが通過しない径と
し、具体的には0.２〜３mm程度にするのがよい。また、
内筒７の多孔質壁の下部槽壁に対する面積割合は、供給
される汚泥濃度及び希望する濃縮倍率に左右されるが、
通常下部槽壁の面積以下で差し支えない。

【００１６】また、上部槽１ｂと内筒７との間には、環
状の液溜り８が画成されており、内筒７の多孔質壁を透
過した清澄な分離液が一時的に貯溜されるようになって
いる。そして、この液溜り８の形成により多孔質壁の両
側の圧力差を小さくなる構造としている。一方、上部槽
１ｂの槽壁外周には、集液管９が配設されており、液溜
り８内の分離液は、上部槽１ｂの槽壁下部近傍に円周方
向に等間隔を置いて設けられたオリフィス１５を介して
集液管９内に流れるようになっている。

【００１７】さらに、集液管９の終端には、流量調節用
のテレスコープ弁１０が設けられており、このテレスコ
ープ弁１０を通過して流量調節された分離液は分離液流
出管１１を介して、槽１外へ排出されるようになってい
る。一方、曲管状の造粒物流出管１２は、その一端が液
面よりやや下方に開口するとともに槽壁中段を貫通して
槽外に延設されている。

【００１８】また、前記内筒７の内壁面に隣接して、ブ
レード１３が配設され、このブレード１３はモータ１４
によって内壁面に沿って回転駆動されるようになってい
る。ブレード１３は内筒７の内壁面に対して軽く接触す
るようになっており、このブレード１３が内筒７の内壁
面に沿う回転移動をすると、内筒７の内側に形成された
薄膜はブレード１３で除去されるが、そのとき円筒７の
内外で液の流出入が形成される。すなわち、ブレード１
３の回転方向に対してブレード１３の前面では内筒７の
内側から外側へ、後面ではブレード１３の外側から内側
へ分離液が移動する。この液の流出入作用により内筒７
の多孔質壁の目詰まりが防止される。

【００１９】次に、前述の機械的構成を有する懸濁液濃
縮装置の動作を簡単に説明する。

【００２０】懸濁液は懸濁液供給管２から、また有機高
分子凝集剤は凝集剤注入管３から槽１内下部に供給さ
れ、回転翼４の回転により旋回流が与えられ、混合され
て反応する。生成された凝集物は、液と共に旋回しなが
ら案内中空筒６と下部槽壁及び内筒７の間を上昇し、次
いで案内中空筒６の上端より案内中空筒６内を下降する
ことを繰り返すうちに造粒される。そして、内筒７の近
辺の液は、さらに上昇しつつ、その一部は多孔質壁を透
過し、固形物回収率を高め、清澄な液のみが液溜り８に
溜まり、次いで液溜り８内の分離液はオリフィス１５を
通過して集液管９内に流入する。分離液は、さらにテレ
スコープ弁１０を通過して流量調節されて分離液流出管
１１から槽１外へ排出される。一方、槽１内の造粒物
は、造粒物流出管１２を通って槽外に排出される。

【００２１】次に、本発明に係る懸濁液濃縮方法の基本
原理を図２を参照して説明する。

【００２２】図３において、供給汚泥流量をＱ１、供給
汚泥濃度をＣo 、凝集剤注入量をＱ２、分離液流量をＱ
３、濃縮汚泥量をＱ、濃縮汚泥濃度をＣとし、簡便のた
め汚泥回収率を１００％とすると、次式が成立する。 Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２−Ｑ３ ……… （１） Ｃo ×Ｑ１＝Ｃ×Ｑ ……… （２） （１），（２）式より Ｃ＝Ｃo・Ｑ１／Ｑ＝Ｃo・Ｑ１／Ｑ１＋Ｑ２−Ｑ３ ……… （３）

【００２３】ここで、Ｃは一定になるように制御するた
めＣ＝ｋと置き換えると、（３）式は次式のように書き
換えられる。 （１−Ｃo ／ｋ）Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ３ ……… （４）

【００２４】（４）式において、Ｑ１，Ｑ２，Ｃo を測
定して測定値とし、ｋは所定の入力値として（４）式で
演算した値Ｑ３になるように制御すれば良い。即ち、変
化する供給汚泥流量Ｑ１、供給汚泥濃度Ｃo に対して分
離液流量Ｑ３を変えることにより濃縮汚泥濃度Ｃを常に
所定の一定値ｋに制御することができる。

【００２５】次に、前述の基本原理を適用した本発明に
係る懸濁液濃縮装置における制御構成を図３を参照して
説明する。

【００２６】図３において懸濁液供給管２には、汚泥濃
度計２１と流量計２２が配設されており、これら汚泥濃
度計２１と流量計２２の出力は演算器２３に入力される
ようになっている。また、凝集剤注入管３にも流量計２
４が配設されており、流量計２４の出力も同様に演算器
２３に入力されるようになっている。一方、テレスコー
プ弁１０より引き出された分離液流出管１１には、流量
計２５が配設されており、流量計２５の出力は演算器２
３に入力されるようになっている。

【００２７】前記演算器２３は、ＰＩ調節計又はＰＩＤ
調節計等からなるコントローラ２６に接続され、コント
ローラ２６は更に分離液の流量調節装置を構成するテレ
スコープ弁１０の駆動部Ｍに接続されている。

【００２８】また、分離液流出管１１には、コロイド荷
電量測定器２８が配設され、分離液のコロイド荷電量が
測定されるようになっている。そしてコロイド荷電量測
定器２８はコントローラ２９に接続され、このコントロ
ーラ２９によって凝集剤注入ポンプ３０を制御するよう
になっている。

【００２９】次に、前述のような制御構成を有する懸濁
液濃縮装置の動作を図３を参照して説明する。

【００３０】懸濁液が懸濁液供給管２から槽１内に供給
される際に、汚泥濃度計２１と流量計２２とによって、
供給汚泥濃度Ｃo と供給汚泥流量Ｑ１が測定され、これ
ら測定値は演算器２３に入力される。また、凝集剤が凝
集剤注入管３から槽１内に供給される際に、流量計２４
によって凝集剤注入量Ｑ２が測定され、この測定値は演
算器２３に入力される。一方、分離液流出管１１から槽
１外に排出される分離液流量Ｑ３は流量計２５によって
測定され、この測定値は演算器２３に入力される。

【００３１】演算器２３では、上記測定値Ｑ１，Ｑ２，
Ｃo にもとづき、又、別途設定された目標とする濃縮汚
泥濃度ｋ（設定値）にもとづき、前述した（４）式に従
って分離液流量Ｑ３を演算する。そして、この演算結果
をコントローラ２６に入力し、このコントローラ２６に
よって分離液流量Ｑ３が演算結果と一致するようにテレ
スコープ弁１０の開度を制御する。これによって、造粒
物流出管１２から排出される濃縮汚泥の濃縮汚泥濃度Ｃ
を常に設定した値ｋに制御することができる。本実施例
においては、濃縮汚泥濃度Ｃは２〜４％になるように制
御され、好ましくは３〜４％になるように制御される。

【００３２】また、分離液のコロイド荷電量がコロイド
荷電量測定器２８により測定され、この測定値がコント
ローラ２９に入力される。コントローラ２９では、分離
液のコロイド荷電量が予め定めた最適値（０又は０近
傍）になるように凝集剤注入量を演算し、この演算結果
にもとづいて凝集剤注入ポンプ３０を制御して注入量が
所定の値になるように制御する。

【００３３】このように、本実施例によれば、供給汚泥
流量及び供給汚泥濃度の変動に対し、分離液流量を制御
することによって濃縮汚泥濃度を予め設定された値（２
〜４％）に制御することができる。また、供給汚泥流量
及び供給汚泥濃度が変動すれば最適薬注量も変化する
が、この最適薬注量の制御も併せて行うことができる。

【００３４】本実施例においては、濃縮手段の一例とし
てスクリーン（多孔質壁）を用いたが、本発明は重力沈
降タイプの濃縮手段を用いた場合にも、勿論、適用可能
である。

【００３５】また、本実施例においては、凝集剤の注入
量を制御するために、コロイド荷電量測定器及びコント
ローラを用いたが、流動電流計による制御や固形物比例
制御で凝集剤の注入量を定めても良い。なお、凝集剤の
注入量は、その他の公知の手段を用いて決定してもよ
い。

【００３６】また、本実施例においては、分離液の流量
調節装置としてテレスコープ弁を用いたが、テレスコー
プ弁の代わりに可動堰や、通常の開度可変型弁を用いる
こともできる。

【００３７】

【実験結果】以下に、本発明の懸濁液濃縮方法及び装置
の効果を確かめるために行った実験結果を表にして示
す。下記実験例において供給汚泥として下水余剰汚泥を
使用した。

【００３８】（実験例１） 供給汚泥 供給汚泥 凝集剤 分離液 濃縮汚泥濃度 濃縮汚泥濃度 濃度 流量 注入量 流量 （実測値） （設定値） Ｃo (g/l) Q1(m³/h) Q2(m³/h) Q3(m³/h) Ｃm (g/l) Ｃ(g/l) ────────────────────────────────── 10.0 3 0.18 2.18 31 30 8.5 3 0.17 2.32 29 30 7.0 3 0.15 2.45 28 30 8.0 4 0.21 3.14 29 30 ────────────────────────────────── 表において Ｃo ： 汚泥濃度計による実測値 Ｑ1 ： 設定値 Ｑ2 ： 分離液中のコロイド荷電量測定による制御値 Ｑ3 ： （（１−Ｃｏ／Ｃ）Ｑ1 ＋Ｑ2 ）……自動制御
弁（テレスコープ弁）を利用してその値になるように制
御した流量 Ｃm ： 濃縮汚泥濃度の実測値 Ｃ ： 濃縮汚泥濃度の目標設定値

【００３９】上の表から濃縮汚泥濃度は、実測値が設定
値にほぼ等しく、供給汚泥流量及び供給汚泥濃度が変動
しても、濃縮汚泥濃度は予め設定された値（設定値）に
制御されていることがわかる。

【００４０】（実験例２） 供給汚泥 供給汚泥 凝集剤 分離液 濃縮汚泥濃度 濃縮汚泥濃度 濃度 流量 注入量 流量 （実測値） （設定値） Ｃo (g/l) Q1(m³/h) Q2(m³/h) Q3(m³/h) Ｃm (g/l) Ｃ(g/l) ────────────────────────────────── 10.0 3 0.18 2.18 31 30 7.0 3 0.15 2.18 22 − ──────────────────────────────────

【００４１】上の表は、供給汚泥濃度が１０．０（ｇ／
l ）から７．０（ｇ／l ）に変化しても、分離液流量を
制御しない場合には、濃縮汚泥濃度が２２（ｇ／l ）に
低下したことを示している。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、供
給汚泥の流量ならびにその汚泥濃度を測定し、これら測
定値と凝集剤注入量とから排出する濃縮汚泥の濃度を設
定値範囲となるように分離液の排出量を制御することが
できるように構成したので、供給汚泥流量、供給汚泥濃
度が変動しても、常に一定濃度の濃縮汚泥を得ることが
でき、脱水工程の処理の効率化及び安定化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る懸濁液濃縮方法及び装置の一実施
例の機械的構成を示す断面図。

【図２】本発明に係る懸濁液濃縮方法の基本原理を示す
説明図。

【図３】本発明に係る懸濁液濃縮装置の制御構成を示す
説明図。

【符号の説明】

１ 槽 ２ 懸濁液供給管 ３ 凝集剤注入管 ４ 回転翼 ５，１４ モーター ６ 案内中空筒 ７ 内筒 ８ 液溜り ９ 集液管 １０ テレスコープ弁 １１ 分離液流出管 １２ 造粒物流出管 ２１ 汚泥濃度計 ２２，２４，２５ 流量計 ２３ 演算器 ２６，２９ コントローラ ２８ コロイド荷電量測定器 ３０ 凝集剤注入ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 睦雄 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フイルコ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽内に懸濁液及び凝集剤を供給し、槽内
   液に旋回流を生ぜしめると共に槽内液を濃縮手段により
   濃縮分離する懸濁液濃縮方法において、供給汚泥の流量
   ならびにその汚泥濃度を測定し、これら測定値と凝集剤
   注入量とから排出する濃縮汚泥の濃度を設定値範囲とな
   るように分離液の排出量を制御することを特徴とする懸
   濁液濃縮方法。
2. 【請求項２】 槽内に懸濁液及び凝集剤を供給し、槽内
   液に旋回流を生ぜしめると共に槽内液を濃縮手段により
   濃縮分離する懸濁液濃縮装置において、供給汚泥の流量
   ならびにその汚泥濃度を測定する流量計及び濃度計を設
   けるとともに所定量の凝集剤を注入する凝集剤注入装置
   を設け、前記流量計及び濃度計の測定値と凝集剤注入量
   とから排出する濃縮汚泥の濃度を設定値範囲となるよう
   に分離液の排出量を制御する流量調節装置を設けたこと
   を特徴とする懸濁液濃縮装置。