WO2012147467A1 - 汚泥濃縮方法及び装置 - Google Patents

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residue
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anaerobic
concentrated
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啓典 西井
建樹 黒澤
直明 片岡
西本　将明
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水ｉｎｇ株式会社
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20—Sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to a sludge concentration method and apparatus, and more particularly to a method and apparatus suitable as a pretreatment for anaerobic digestion.
  • the anaerobic digestion treatment of sludge produces less sludge than aerobic treatment, promptly kills and stabilizes pathogenic microorganisms and parasite eggs, reduces oxygen consumption, and consumes less power. Since biogas as a component can also be obtained, this technology has been applied for a long time as an energy-saving treatment method.
  • anaerobic digester equipment requires a large capacity, and is a technology with a large chemical cost burden in digested sludge treatment.
  • the conventional sludge anaerobic treatment includes the one shown in the block flow diagram of FIG. This flow will be described.
  • the sludge 11 is sent to the storage device 12, then the sludge 11 is sent to the solid-liquid separation device 13, and is separated into solid-liquid separation into the concentrated sludge 14 and the separation liquid 15, and the concentrated sludge 14 is sent to the anaerobic digester 16.
  • the sludge that has been sent and anaerobically digested is sent to the digested sludge aggregate preparation device 17 to separate the separation liquid 18 and the digested sludge aggregate 19 is prepared.
  • the digested sludge aggregate 19 is sent to the dehydrator 20.
  • the separation liquid 21 is separated and a dehydrated cake 22 is prepared.
  • the separation liquid 15, the separation liquid 18, and the separation liquid 21 are sent to the wastewater treatment facility 23 and the like.
  • a flocculant is often added.
  • Patent Document 1 includes (a) a pretreatment process for solid-liquid separation of sludge mixed with human waste, and (b) an anaerobic digestion process for directly anaerobically digesting the solid matter separated in the treatment process without dehydration.
  • an anaerobic digestion step for anaerobically digesting the plant and animal residue and the solids containing solid matter
  • a dehydration step for dehydrating and separating the anaerobic digestion step effluent into solids and separated water
  • Patent Document 2 primary sludge generated from the first sedimentation basin and waste sludge generated from the final sedimentation basin in the wastewater treatment facility are mixed and stored, and a flocculant is added to the mixed sludge to perform primary flocculation treatment.
  • the mixed sludge that has been subjected to the primary flocculation process is concentrated so that the sludge concentration becomes 6 to 8%, and then the coagulant is added to the mixed sludge after the concentration process to perform the secondary flocculation process.
  • the mixed sludge subjected to the secondary agglomeration treatment is subjected to a dehydration treatment method to concentrate the two types of sludge, the primary sludge generated by the wastewater treatment and the excess sludge, in one system and the subsequent dehydration.
  • a dehydration treatment method to concentrate the two types of sludge, the primary sludge generated by the wastewater treatment and the excess sludge, in one system and the subsequent dehydration.
  • Patent Document 3 proposes a slit type concentrator that increases the conveying ability of the solid-liquid separator and increases the pressing and pressing effect.
  • the residue with a particle size of 3 to 4 mm or more is separately removed before concentration in the previous stage, but the residue with a particle size smaller than that is supplied to the concentration step as it is and concentrated together with the sludge.
  • Concentration methods include gravity concentration by settling sludge by gravity, belt concentration using a belt-like screen that allows moisture to pass through solids in sludge, and centrifugation using solid-liquid separation by centrifugal force.
  • Examples include a mechanical concentration method such as a concentration method.
  • Gravity concentration usually concentrates sludge without chemical injection. However, the concentration rate is about 2 to 3 times, and in order to increase the concentration rate, it is necessary to secure a sufficient residence time, so an extremely large-capacity concentration tank is provided. Or it is necessary to add a chemical
  • the conventional mechanical concentration method requires a large amount of chemical solution in order to increase the solids recovery rate
  • the belt concentration method requires a large amount of high-pressure cleaning water for cleaning the belt.
  • the centrifugal concentration method has a problem that a large amount of power is required because the container containing sludge is rotated at a high speed.
  • An object of the present invention is to provide a method and an apparatus that can easily concentrate sludge to a high concentration.
  • the present invention is as follows. 1) Separation process of separating sludge into residue and debris sludge, residue separation process, chemical solution mixing / aggregation process for mixing chemical solution with debris sludge, and agglomerated sludge generated in chemical solution mixing / aggregation process into concentrated sludge and separation liquid
  • a sludge concentration method including a concentration separation step for solid-liquid separation.
  • a sludge concentration device including a concentration / separation unit for solid-liquid separation.
  • the present invention when separating the residue and the residue sludge in the residue separation step, it removes small impurities such as residue and hair, which are not removed in the past, and long and small fibrous impurities such as hair. This is the biggest feature. Since the sewage sludge obtained together with the residue is sufficiently removed compared to the conventional method, low-power and high-concentration concentrated sludge can be obtained without causing mechanical troubles such as entanglement of the rotating part in the concentration process. It becomes possible to improve the dewaterability by mixing the separated residue with anaerobic digested sludge at the subsequent stage.
  • the present invention it is possible to concentrate sludge in a space-saving, low-power apparatus, and the separated residue is used in other processes as a dehydrating aid or stored, and desired when desired. Can be used for sludge treatment.
  • sludge means sludge discharged in a process for treating organic substances such as sewage, urine, and waste.
  • examples of such sludge include primary sedimentation sludge and excess sludge.
  • the residue is separated from the sludge and contains coarse suspended solids separated by a sieve having a nominal size of 74 ⁇ m in accordance with a sewage test method, and preferably has a particle size of 0.5 mm.
  • the particle diameter is a value classified by a sieve
  • the hole diameter means the diameter of the hole.
  • Sludge from which the residue is separated is a slurry and usually has a SS of 5 g / L (liter) or more.
  • Separation of the residue can be basically performed by filtering the sludge according to the particle size of the residue, or using a sieve means having a pore diameter having a particle size less than the desired particle size. For example, when the ratio of primary sludge with a large amount of residue is generally high, a coarse screen is used. When the proportion of excess sludge with a small amount of residue is high, a fine screen is used. Used, but not limited to this.
  • Examples of the sieving means include the perforated plate or a screen using a wire mesh.
  • the form of the screen residue separating unit that separates the screen residue and the residue sludge is not particularly limited.
  • the separated screen scraping device and the vibration mechanism for preventing clogging of the sieve means Etc. are preferable.
  • the chemical solution means a drug containing at least an aggregating agent, and may contain another drug other than the aggregating agent, such as a pH adjusting agent.
  • medical solution is not limited to a liquid.
  • the chemical solution can be used by using only the flocculant, using the flocculant in combination with other chemicals, or using a combination with a time difference.
  • the chemical liquid mixing / flocculation unit may be provided with a flocculant storage tank that contains a fixed amount of the flocculant dissolved therein, and is performed by injecting the flocculant solution from the tank into the slag sludge into the flocculent mixing tank. be able to. This method is preferable because the flocculant can be efficiently injected without waste.
  • the amount of flocculant added is preferably 0.2 to 1.0%, more preferably 0.3 to 0.6%, based on the mass of SS (Suspended Solid) in the sludge.
  • the flocculant is not particularly limited, and examples thereof include inorganic flocculants (for example, polyferric sulfate or PAC, sulfate bands, etc.) and organic polymer flocculants (hereinafter also referred to as polymer flocculants). These can be used alone or in combination, but preferably contain at least a polymer flocculant.
  • examples of the polymer flocculant include cationic, anionic, amphoteric, and the like, and examples thereof include amidine flocculants, acrylamide flocculants, and acrylic acid flocculants.
  • high-concentration concentrated sludge can be prepared by solid-liquid separation of the coagulated sludge in this concentration and separation step.
  • the concentration / separation part for solid-liquid separation of the aggregated sludge into the concentrated sludge and the separation liquid is not particularly limited, and a simple tank to which the gravity concentration method is applied, a centrifugal separator to which the centrifugal concentration method is applied, and levitation Examples include a separator to which a concentration method is applied, a separator using a screen, and the like.
  • the slit-type concentrator is preferable.
  • the processed product described in Patent Document 3 is a processed product that includes a processed plate with a slit plate, and a large number of disks whose peripheral surfaces protrude on the slit plate in which a large number of slits are formed.
  • the processed material By rotating eccentrically with the rotating shaft in the discharge direction, the processed material is sent to the discharge side on the slit plate, and in this process, the liquid component falls from the gap between the disk in the slit and is filtered, The solid component is separated and collected, and in addition to this means, a belt conveyor that rotates close to the upper surface of the slit plate in the discharge direction of the processed material and squeezes the collected material on the slit plate to remove liquid is provided in the slit.
  • the mechanical structure provided on the board is mentioned.
  • the concentrated sludge separated in the concentration and separation step is supplied to a desired treatment step and can be subjected to any treatment.
  • the concentrated sludge supply unit that collects the concentrated sludge and can supply the fixed amount to the processing apparatus is preferably provided with a pump in which the quantification means and the transfer means are integrated. Can be mentioned. However, by installing at least the sludge concentrating part of the sludge concentrating apparatus according to the present invention on the upper part of the anaerobic digestion tank, the concentrated sludge discharged from the concentrating part is dropped into the digestion tank directly or via a screw conveyer and charged. It is also possible. In this case, since a charging pump or the like is not necessary, the power can be reduced correspondingly.
  • a digestion sludge extraction pipe is branched and a pipe that returns to the anaerobic digestion tank is provided.
  • concentration and viscosity of the sludge charged into the anaerobic digester can be lowered, and the pump power required for charging can be reduced.
  • a part or all of the separated liquid obtained by solid-liquid separation of the coagulated sludge in this concentration / separation step can be mixed in any treatment step.
  • the separation liquid may or may not be mixed with the residue.
  • the residue obtained in the residue separation process is used to improve the dewaterability of sludge after anaerobic digestion.
  • a chemical solution is added to and mixed with the dewatered sludge from which the residue has been collected, and then concentrated to a high concentration (for example, 4 to 12% by mass).
  • the separation liquid separated in the concentration process is mixed with the whole or a part of the residue separated in the previous stage with the anaerobic digested sludge after the anaerobic digestion treatment and supplied to the dehydration treatment step.
  • Concentrated sludge separated in the concentration and separation process is introduced into the anaerobic digestion process.
  • sludge was concentrated by gravity concentration or various mechanical concentrations, but the actual concentration of sludge supplied to the anaerobic digestion process was about 3 to 4%, at most about 5%.
  • the residue in the sludge was not separated in the concentration step, it was introduced into the anaerobic digestion step together with the sludge, and most of it was decomposed by the anaerobic digestion treatment.
  • sludge from which the residue has been collected is subjected to the chemical liquid mixing and agglomeration process, and the amount of the residue that has been separated and recovered is anaerobic digested sludge after anaerobic digestion treatment. Mixed with.
  • the addition of the residue to the digested sludge is for separating the particle size of the residue and the agglomerated sludge produced by the flocculant.
  • the means can be appropriately selected before and after the addition of the flocculant or simultaneously with the addition of the flocculant, and can be used in combination.
  • the residue is added after the addition of the flocculant, it is preferable to add the residue to the aggregated sludge at least during or before the generated aggregated sludge is treated in the dehydration step.
  • the collected residue may be stored after being subjected to a drying treatment or the like as desired.
  • the concentrated sludge separated in the concentration and separation step is supplied to the anaerobic digestion step as described above. If the sludge concentrating section can be installed in the upper part of the anaerobic digester, the concentrated sludge discharged is directly injected into the digester by gravity. Otherwise, the concentrated sludge is collected and supplied quantitatively to the anaerobic digestion process. It is preferable to include a process for supplying concentrated sludge that can be performed, and an anaerobic digestion process for more efficient operation management can be performed.
  • the concentrated sludge supply unit that collects the concentrated sludge and can quantitatively supply it to the anaerobic digester includes the above-described pump in which the quantification means and the transfer means are integrated.
  • a part or all of the separation liquid obtained by solid-liquid separation of the coagulated sludge in this concentration and separation step can be mixed with the anaerobic digestion sludge obtained in the anaerobic digestion step.
  • the separation liquid may or may not be mixed with the residue.
  • the digested sludge of the concentrated sludge treated in the anaerobic digestion step can be further treated with a coagulant as desired with a flocculant as described above, but if left as it is, the M alkalinity is high, and the treatment with the flocculant Is difficult to dilute, and it is preferable to dilute, and a separation liquid can be used for the dilution. In this case, the added residue may or may not be mixed with the separation liquid.
  • the separation liquid contains phosphorus, calcium, siloxane, etc., it can be recovered by sending it to the process of recovering them.
  • FIG. 1 is a block flow diagram showing an embodiment of the present invention.
  • the sludge concentrating device of the present invention includes at least a residue separating unit 1, a chemical solution mixing / aggregating unit including a coagulation / mixing tank 2 and a chemical solution storage tank 3, and a sludge concentrating unit 4.
  • the sludge is sent to the residue separator 1 and separated into residue and waste sludge.
  • the debris sludge is sent to the agglomeration mixing tank 2 via a pipe, and the chemical solution in the chemical liquid storage tank 3 is added in the middle of the pipe or in the agglomeration mixing tank 2 to be agglomerated and prepared.
  • the agglomerated sludge is introduced into the sludge concentration unit 4 and separated into a high concentration concentrated sludge and a separation liquid.
  • the concentrated sludge is supplied to the pump through a feeder provided in the concentrated sludge transfer pump 5 and quantitatively transferred to the subsequent anaerobic digestion step.
  • the separation liquid separated in the residue separation part and the sludge concentration part is mixed in the residue / separation liquid receiving tank 6 and mixed with the digested sludge after the anaerobic digestion process and supplied to the dehydration process.
  • FIG. 3 is a block flow diagram showing an embodiment in which an anaerobic digestion tank 7 is provided at the subsequent stage of the concentration separation unit 4.
  • the concentrated sludge separated in the concentration separation unit 4 is anaerobically digested in the anaerobic digestion tank 7 to become anaerobic digested sludge, and is extracted through the digested sludge extraction pipe 10a.
  • the digested sludge extraction pipe 10a is branched by a digested sludge return pipe 10b, and at least a part of the anaerobic digested sludge is returned to the anaerobic digester tank 7.
  • the digested sludge return pipe 10 b is provided with a mixing tank 9 for mixing concentrated sludge and anaerobic digested sludge, and the mixed sludge is supplied to the anaerobic digester 7.
  • the input pump 8 for supplying concentrated sludge or a mixture of concentrated sludge and anaerobic digested sludge to the anaerobic digester 7, and for extracting the anaerobic digested sludge from the anaerobic digester 7.
  • the sludge extraction pump 10 is used, if the sludge can be supplied or extracted by its own weight, the pump is unnecessary.
  • the sewage sludge used for the test is a gravity-concentrated sludge obtained by mixing primary sludge and surplus sludge at about 1: 1.
  • Table 1 shows the specifications of the sludge concentrator used in the test.
  • 0.5% (vs. SS ratio) of cationic polymer flocculant (average molecular weight: 3 million) was added to and mixed with the sewage sludge.
  • Table 2 shows the sludge before and after the concentration treatment and the properties of the separation liquid obtained in the concentration separation step.
  • Raw sludge is input sludge.
  • TS Total solids, total evaporation residue
  • VTS Volatile total solids, loss on ignition
  • 600 ° C loss on ignition JIS K 0102
  • SS Supended solids: Precipitation weight at 3,000 rpm for 10 minutes by centrifugation (JIS K 0102) ⁇ VSS (Volatile suspended solids); ignition loss of suspended particles at 600 ° C.
  • Anaerobic digestion treatment conditions are as shown in Table 3.
  • Table 4 shows the properties of the sludge before and after the anaerobic digestion treatment.
  • the sludge obtained by mixing the anaerobic digested sludge with a mixture of the total amount of the residue and the total amount of the concentrated separated liquid separated by the pretreatment of anaerobic digestion at a ratio of 1: 1 was subjected to a dehydration test.
  • a dehydration test was also performed on sludge in which anaerobic digested sludge and concentrated separated liquid were mixed at a ratio of 1: 1.
  • a cationic polymer flocculant average molecular weight of 3 million was used for sludge dewatering.
  • the dehydrator was used as the dehydrator, and the dehydration conditions were a filter cloth tension of 4.9 kN / m and a filter cloth speed of 1.0 m / min.
  • the polymer flocculant injection rate and the moisture content of the dewatered sludge were as shown in Table 5.
  • SYMBOLS 1 Sediment separation part, 2 ... Coagulation mixing tank, 3 ... Chemical liquid storage tank, 4 ... Sludge concentration part, 5 ... Concentrated sludge transfer pump, 6 ... Sediment / separation liquid receiving tank, 7 ... Anaerobic digestion tank, 8 ... charging pump, 9 ... mixing tank, 10 ... sludge extraction pump, 10a ... digested sludge extraction piping, 10b ... digested sludge return piping, 11 ... sludge, 12 ... storage device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Solid-liquid separator, 14 ... Concentrated sludge, 16 ... Anaerobic digester, 17 ... Digested sludge aggregate preparation apparatus, 18 ... Separation liquid, 19 ... Digested sludge aggregate, 20 ... Dehydrator, 21 ... Separation liquid, 23 ... Wastewater treatment equipment

Abstract

　汚泥を簡易に高濃度に濃縮することができる方法及び装置を提供すること。　汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離工程、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集工程、及び薬液混合・凝集工程で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液に固液分離する濃縮分離工程を含む、汚泥濃縮方法。汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離部、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集部、及び薬液混合・凝集部で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液に固液分離する濃縮分離部を含む、汚泥濃縮装置。

Description

汚泥濃縮方法及び装置
　本発明は、汚泥濃縮方法及び装置に関し、特に、嫌気性消化処理の前処理として好適な方法及び装置に関する。
　汚泥の嫌気性消化処理は、好気性処理に比べて汚泥発生量が少なく、病原微生物や寄生虫卵も速やかに死滅して安定化し、酸素の供給が不要なので動力消費量も少なく、メタンガスを主成分とするバイオガスも得られることから、省エネルギー的処理方法として古くから適用されている技術である。一方、嫌気性消化槽設備は大容量を必要とし、消化汚泥の処理では薬品費用の負担の大きい技術でもある。
　したがって、現状の汚泥処分方法としては、汚泥を嫌気性消化することなく、脱水して埋め立てる事例や、脱水して焼却処分する事例がまだまだ多い。例えば、従来の汚泥の嫌気性処理として、図２に示すブロックフロー図で示されるものが挙げられる。このフローについて説明する。
　汚泥１１は、貯留装置１２に送られ、次いで汚泥１１は、固液分離装置１３に送られ、濃縮汚泥１４と分離液１５とに固液分離され、濃縮汚泥１４は、嫌気性消化装置１６に送られ、嫌気性消化された汚泥は、消化汚泥凝集物調製装置１７に送られ、分離液１８を分離するとともに消化汚泥凝集物１９が調製され、消化汚泥凝集物１９は、脱水装置２０に送られ、分離液２１を分離するとともに脱水ケーキ２２が調製される。分離液１５、分離液１８、及び分離液２１は、廃水処理設備２３等に送られる。消化汚泥凝集物調製装置１７では、凝集剤が添加されることが多い。
　一方、特許文献１には、（ａ）汚泥の混在するし尿を固液分離する前処理工程と、（ｂ）処理工程で分離した固形物を脱水せずに直接嫌気性消化する嫌気性消化工程と、（ｃ）動植物残さ及び固形物を含有する厨芥を嫌気性消化する嫌気性消化工程と、（ｄ）嫌気性消化工程流出液を固形物と分離水に脱水分離する脱水工程、（ｅ）前処理工程の分離水、脱水工程からの分離水を生物学的に酸化、脱窒素する生物処理工程とからなる処理方法により、有機性廃水処理施設の汚泥、浄化槽汚泥等の汚泥、し尿、動植物残さを含有する厨芥を省エネルギー的に処理するとともに、し尿、浄化槽汚泥中の非衛生な篩渣を衛生的にコンポスト、固形燃料化するし尿、厨芥、汚泥の処理方法を提案している。
　特許文献２には、廃水処理設備における最初沈殿池から発生する初沈汚泥と最終沈殿池から発生する余剰汚泥とを混合して貯留し、この混合汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理を終えた混合汚泥をその汚泥濃度が６～８％となるように濃縮処理し、次いで濃縮処理後の混合汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った混合汚泥に脱水処理を施す処理方法により、廃水処理により発生する初沈汚泥と余剰汚泥の２種の汚泥を、１系統で濃縮処理するとともに、後続の脱水工程にとって最適な汚泥濃度まで濃縮して維持することにより、これら廃水汚泥の濃縮及び脱水プロセスにおけるトータルの効率を最大限に発揮させる汚泥処理方法及びそのシステムを提案している。
　また、特許文献３には、固液分離装置の搬送能力を上げるとともに、押圧圧搾効果を増大させるスリット型濃縮機が提案されている。
特開平１０－２１６７８５号公報 特開２００９－９０２４０号公報 特開２００３－２１１２９３号公報
　従来の汚泥濃縮工程では、前段で粒径３～４ｍｍ以上のし渣を濃縮前に別途除去するが、それ以下の粒径のし渣はそのまま濃縮工程に供給され、汚泥とともに濃縮される。
　濃縮方法としては、重力により汚泥を沈降させることによる重力濃縮法、汚泥中の固形物を通さず、水分を通過させるベルト状スクリーンを利用したベルト濃縮法、遠心力による固液分離を利用した遠心濃縮法などの機械濃縮法が挙げられる。重力濃縮法は、通常、薬注なしで汚泥を濃縮する。しかし、濃縮率は２～３倍程度で、濃縮倍率を高めるためには滞留時間を十分に確保することが必要となるために極端に大容量の濃縮槽を設けている。あるいは、薬液を添加する必要があり、高濃度汚泥を得る方法としては現実的でない。また、従来の機械濃縮法では、固形物回収率を上げるために多量の薬液を必要とし、ベルト濃縮法ではベルトの洗浄のための多量の高圧洗浄用水を要する。また遠心濃縮法では汚泥を入れた容器を高速回転させるため、多大な動力が必要となるといった問題があった。
　また、上述のような従来の嫌気性消化処理のＨＲＴを更に短縮し、かつ消化槽を小型化することに寄与する、嫌気性消化される汚泥の濃縮技術の改善が望まれている。
　更に、従来の技術では、嫌気性消化処理後の汚泥の脱水性が悪化するなどの問題があり、この問題に対処するための有効な手段が望まれていた。
　本発明の課題は、汚泥を簡易に高濃度に濃縮することができる方法及び装置を提供することにある。
　本発明は、以下のとおりである。
１）汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離工程、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集工程、及び薬液混合・凝集工程で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液に固液分離する濃縮分離工程を含む、汚泥濃縮方法。
２）汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離部、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集部、及び薬液混合・凝集部で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液に固液分離する濃縮分離部を含む、汚泥濃縮装置。
　本発明は、し渣分離工程で、し渣と除渣汚泥に分離する際、従来では除かれなかった粒径の小さいし渣及び毛髪等の径が小さく長い繊維状の夾雑物を含めて除くことを最大の特徴としている。し渣とともに得られる除渣汚泥はこれらが従来に比べて十分に除かれているため、濃縮工程での回転部分への絡み付きなどの機械的トラブルを生じることなく低動力で高濃度の濃縮汚泥を得ることが可能となり、分離したし渣を後段の嫌気性消化汚泥と混合することで脱水性を改善することが可能となる。
　本発明によれば、汚泥を、省スペース、低動力の装置で濃縮することが可能であり、分離したし渣を脱水助剤として他の工程で用いるか、保管し、所望のときに所望の汚泥処理に使用することができる。
本発明の方法の一態様を実施するための濃縮装置の一例を含む、説明図である。 従来の処理装置の構成を表す説明図である。 汚泥分離部の後段に嫌気性消化槽を備え、消化汚泥を濃縮汚泥と混合して嫌気性消化槽に返送する実施態様を示す説明図である。
　本発明において、汚泥とは、下水、屎尿、厨芥などの有機性物質を処理する工程で排出される汚泥を意味する。このような汚泥としては、初沈汚泥、余剰汚泥等が挙げられる。
　本発明において、し渣とは、上記汚泥から分離されるものであり、下水試験方法に準拠した呼び寸法７４μｍふるいで分離される粗浮遊物を含むものであり、好ましくは、粒径０．５ｍｍ以上又は粒径２．０ｍｍ以上、あるいは孔径０．５ｍｍ以上又は孔径２．０ｍｍ以上の多孔板、または６０～１００メッシュの金網を有するスクリーンで分離される粗浮遊物を意味する。
　ここで、粒径は、篩により分級される値であり、孔径は穴の直径を意味する。
　初めに、汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離工程について説明する。
　し渣分離工程において、汚泥に含まれるし渣を分離、回収する工程、及びその工程で用いられる装置について説明する。
　し渣が分離される汚泥は、スラリーであり、通常、ＳＳが５ｇ／Ｌ（リットル）以上のものである。
　し渣の分離は、基本的にし渣の粒径に応じて、あるいは所望に応じて分離したい粒径未満を有する孔径の篩手段を用いて、汚泥をろ過することにより行うことができる。例えば、一般的にし渣の含有量の多い初沈汚泥の比率が高い場合は上記のうち目の粗いスクリーンを使用し、し渣含有量の少ない余剰汚泥の比率が高い場合は目の細かいスクリーンを用いるが、この限りではない。
　該篩手段としては、上記多孔板、または金網を用いたスクリーン等が挙げられる。
　し渣と除渣汚泥に分離するし渣分離部の形態については、特に限定されるものではないが、例えば、分離したし渣の掻き寄せ装置、上記篩手段の目詰まりを防ぐための振動機構等を具備したものが好ましい。
　次に上記薬液混合・凝集工程について説明する。
　本願において、薬液とは、少なくとも凝集剤を含む薬剤を意味し、凝集剤以外の他の薬剤、例えば、ｐＨ調整剤、等を含んでいてもよい。また、薬液は液体に限定されない。薬液は、凝集剤のみの使用、凝集剤と他の薬剤との混合使用、あるいは時間差を設けた併用等で用いることができる。
　この薬液混合・凝集工程では、除渣汚泥は少なくとも凝集剤が注入、混和されることにより凝集汚泥が調製される。この除渣汚泥に凝集剤を混合する薬液混合・凝集部は、通常、凝集剤注入手段を備えた凝集混和槽であるが、凝集汚泥が調製可能であれば、凝集剤注入手段を備えた単なる管又は管状体であってもよい。また、薬液混合・凝集部は、凝集剤を定量溶解したものを収容する凝集剤貯留タンクを備えたものでもよく、該タンクから凝集剤溶液を除渣汚泥に凝集混和槽へ注入することにより行うことができる。この方法は、凝集剤を無駄なく効率的に注入することができ、好ましい。
　薬液混合・凝集工程における、凝集剤の添加量は汚泥中のＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄ）質量に対して０．２～１．０％が好ましく、０．３～０．６％が更に好ましい。
　凝集剤としては特に限定されないが、無機系凝集剤（例えば、ポリ硫酸第二鉄またはＰＡＣ、硫酸バンド等）及び有機高分子凝集剤（以下、高分子凝集剤ともいう）などが挙げられ、各々、単独または組み合わせて用いることができるが、少なくとも高分子凝集剤を含むことが好ましい。高分子凝集剤としては、カチオン系、アニオン系、両性系、等が挙げられ、例えば、アミジン系凝集剤、アクリルアミド系凝集剤、アクリル酸系凝集剤等が挙げられる。
　次に、薬液混合・凝集工程で調製された凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液とに固液分離する濃縮分離工程について説明する。
　本発明では、上述のように、この濃縮分離工程にて、凝集汚泥を固液分離することにより高濃度の濃縮汚泥を調製することができる。
　ここで、凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液とに固液分離する濃縮分離部としては、特に限定されず、重力濃縮法が適用される単なる槽、遠心濃縮法が適用される遠心分離機、浮上濃縮法が適用される分離機、スクリーンを用いた分離機等が挙げられる。中でも、スリット型濃縮機は好ましく、例えば、前記特許文献３に記載の、処理物をスリット板で受け止め、多数のスリットを形成したスリット板上に周面を突出せしめた多数の円板が処理物排出方向に回転軸により偏心回転することによって、処理物はスリット板上を排出側に送られ、この過程でスリット内の円板との隙間から液体成分が落下して濾過され、処理物中の固体成分は分離捕集され、さらにこの手段に加えてスリット板の上面に近接して処理物の排出方向に回転し、スリット板上の捕集物を圧搾して脱液するベルトコンベアを上記スリット板上に設けた機械構造が挙げられる。スリット型濃縮機を適用すると安定して確実に高濃縮、例えば、４～１２質量％の高濃度化が安価なランニングコストで可能である。
　上記濃縮分離工程で分離された濃縮汚泥は、所望の処理工程へ供給され、任意の処理を施すことができる。
　濃縮汚泥を回収し、処理装置へ定量供給できる濃縮汚泥供給部としては、定量化手段と移送手段が一体化したポンプを備えることが好適であり、例えば、フィーダー一体型の一軸ねじ式ポンプ等が挙げられる。しかし、本発明による汚泥濃縮装置のうち少なくとも汚泥濃縮部を嫌気性消化槽の上部に設置することで濃縮部から排出される濃縮汚泥を直接又はスクリューコンベヤを介して消化槽に落下させて投入することも可能である。この場合、投入ポンプ等が不要となるため、その分の低動力化が可能となる。
　また、後段の処理工程が消化工程である場合は、図３に示すように、消化汚泥の引き抜き配管を分岐し、嫌気性消化槽に返送する配管を設け、その途中で濃縮汚泥と消化汚泥を混合させて投入することにより、嫌気性消化槽への投入汚泥の濃度及び粘性を下げることができ、投入にかかるポンプ動力を低減することも可能である。
　また、この濃縮分離工程で凝集汚泥を固液分離することにより得られる分離液の一部又は全部は、任意の処理工程に混合することができる。この場合、分離液は、上記し渣と混合されてもされなくともよい。
　次に、本発明の汚泥濃縮技術を、嫌気性消化処理の前処理として適用した一例を以下に挙げる。
　本態様では、し渣分離工程で得られるし渣を嫌気性消化処理後の汚泥の脱水性を改善するために用いる。し渣を回収した除渣汚泥には薬液を添加、混合して調製後、高濃度（例えば、４～１２質量％）に濃縮にする。濃縮過程で分離した分離液は前段で分離したし渣とともに、その全量又は一部を嫌気性消化処理後の嫌気性消化汚泥に混合し、脱水処理工程に供給する。
　濃縮分離工程で分離された濃縮汚泥は嫌気性消化工程に導入される。従来は重力濃縮又は各種機械濃縮により汚泥を濃縮したが、嫌気性消化工程への供給汚泥の濃度は実情として３～４％、高くても５％程度であった。また、汚泥中のし渣は濃縮工程で分離されないため、汚泥とともに嫌気性消化工程に導入され、嫌気性消化処理によってその大半は分解されていた。
　上述のように、し渣を回収された汚泥（除渣汚泥）は薬液混合・凝集工程へ、分離、回収されたし渣は、その全量又は一部が嫌気性消化処理後の嫌気性消化汚泥と混合される。この場合、嫌気性消化汚泥が、更に凝集剤による処理を施される場合は、し渣の該消化汚泥への添加は、し渣の粒径と凝集剤により生成する凝集汚泥を分離するための手段の孔径等の条件によって、凝集剤の添加前後、又は凝集剤の添加と同時から適宜、選択でき、併用も可能である。該し渣の添加が、凝集剤の添加後の場合は、少なくとも該生成した凝集汚泥が脱水工程で処理される間又はその前にし渣を該凝集汚泥に添加することが好ましい。
　該回収されたし渣は、所望により、乾燥処理を施す等を行い、保管してもよい。
　上記濃縮分離工程で分離された濃縮汚泥は、上述のように嫌気性消化工程へ供給される。汚泥濃縮部を嫌気性消化槽の上部に設置できる場合は、排出される濃縮汚泥を重力により消化槽に直接投入するが、そうでない場合は、濃縮汚泥を回収し、嫌気性消化工程へ定量供給できる濃縮汚泥供給工程を含むことが好ましく、より効率的な運転管理の嫌気性消化処理を行うことができる。
　濃縮汚泥を回収し、例えば、嫌気性消化装置へ定量供給できる濃縮汚泥供給部としては、定量化手段と移送手段が一体化した上述のポンプ等が挙げられる。
　また、この濃縮分離工程で凝集汚泥を固液分離することにより得られる分離液の一部又は全部は、嫌気性消化工程で得られる嫌気性消化汚泥に混合することができる。この場合、分離液は、上記し渣と混合されてもされなくともよい。
　嫌気性消化工程で処理された濃縮汚泥の消化汚泥は、上述のように更に凝集剤により、所望によりし渣とともに処理することができるが、そのままであるとＭアルカリ度が高く、凝集剤による処理が困難となるため希釈することが好ましく、その希釈に分離液を用いることができる。この場合、添加されるし渣は、上記分離液と混合されてもされなくともよい。
　また、該分離液は、リン、カルシウム、シロキサン等を含むので、それらを回収する工程に回し、回収することもできる。
　次に本発明の一例を、図を参照してさらに説明する。
　図１は本発明の実施形態を示すブロックフロー図である。本発明の汚泥濃縮装置は、少なくともし渣分離部１と、凝集混和槽２と薬液貯留タンク３を含む薬液混合・凝集部と、汚泥濃縮部４を備える。まず、汚泥はし渣分離部１に送られ、し渣と除渣汚泥に分離される。次に除渣汚泥は配管を介して凝集混和槽２に送られるが、その配管途中または凝集混和槽２で薬液貯留タンク３の薬液を添加され、凝集・調製される。凝集した汚泥は汚泥濃縮部４に導入され高濃度の濃縮汚泥と分離液に分離される。濃縮汚泥は濃縮汚泥移送ポンプ５に備えられた供給機を介してポンプに供給され、定量的に後段の嫌気性消化工程に移送される。また、し渣分離部で分離されたし渣と汚泥濃縮部で分離された分離液はし渣・分離液受槽６で混合され、嫌気性消化処理後の消化汚泥と混合され脱水工程に供給される。
　図３は、濃縮分離部４の後段に、嫌気性消化槽７を設けた実施形態を示すブロックフロー図である。濃縮分離部４にて分離された濃縮汚泥は、嫌気性消化槽７で嫌気性消化されて嫌気性消化汚泥となり、消化汚泥引き抜き配管１０ａを介して引き抜かれる。消化汚泥引き抜き配管１０ａには、消化汚泥返送用配管１０ｂが分岐しており、少なくとも一部の嫌気性消化汚泥を嫌気性消化槽７に戻す。消化汚泥返送用配管１０ｂには、濃縮汚泥と嫌気性消化汚泥とを混合する混合槽９が設けられており、混合した汚泥を嫌気性消化槽７に供給する。図示した実施形態においては、濃縮汚泥又は濃縮汚泥と嫌気性消化汚泥との混合物を嫌気性消化槽７に供給するための投入ポンプ８と、嫌気性消化槽７から嫌気性消化汚泥を引き抜くための汚泥引き抜きポンプ１０とを用いているが、自重により汚泥を供給又は引き抜くことができればポンプは不要である。
　以下、本発明の実施例を説明する。Ａ下水処理場から発生した下水汚泥について、本発明の汚泥濃縮試験を図１の態様に準じて行った。試験に用いた下水汚泥は、初沈汚泥と余剰汚泥を約１：１で混合した汚泥を重力濃縮したものである。
　なお、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
　表１に試験に用いた汚泥濃縮装置の仕様を示す。試験では除渣汚泥にカチオン性高分子凝集剤（平均分子量３００万）を０．５％（対ＳＳ比）添加混合した。
　表２に濃縮処理前後の汚泥及び濃縮分離工程で得られた分離液の性状を示す。原汚泥は、投入汚泥である。
　なお、分析方法は下記の方法で行った。
　・ＴＳ（Ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ、全蒸発残留物）；１０５℃蒸発残留物重量（ＪＩＳ　Ｋ　０１０２）
　・ＶＴＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ、強熱減量）；６００℃強熱減量（ＪＩＳ　Ｋ　０１０２）
　・ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｓｏｌｉｄｓ、懸濁粒子）；遠心分離法による回転数３，０００ｒｐｍ，１０分間での沈殿物重量（ＪＩＳ　Ｋ　０１０２）
　・ＶＳＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｓｏｌｉｄｓ、揮発性懸濁粒子）；懸濁粒子の６００℃強熱減量（ＪＩＳ　Ｋ　０１０２）
　・Ｍアルカリ度；遠心分離機による回転数３，０００ｒｐｍ，３分間での上澄液を０．１ｍｏｌ／Ｌの塩酸溶液でｐＨ４．８まで滴定（下水試験方法）
　・粗浮遊物；呼び寸法７４μｍふるいでの粗浮遊物分析（下水試験方法）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上の結果より、本発明により効率的に汚泥を高濃度に濃縮できることがあきらかである。
　次に、上記濃縮汚泥を嫌気性消化処理した汚泥について脱水試験を行い、前処理で分離したし渣の添加の有無による脱水性の変化について検討した。
　嫌気性消化処理条件は表３に示す通りである。嫌気性消化処理前後の汚泥の性状を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　この嫌気性消化汚泥に嫌気性消化の前処理で分離したし渣の全量と濃縮分離液の全量を混合した液を１：１の割合で混合した汚泥を脱水試験に供した。比較例として嫌気性消化汚泥と濃縮分離液を１：１で混合した汚泥についても脱水試験を行った。汚泥脱水にはカチオン性高分子凝集剤（平均分子量３００万）を用いた。また、脱水機はベルトプレス式脱水機を用い、脱水処理条件は、ろ布緊張力４．９ｋＮ／ｍ、ろ布スピード１．０ｍ／分で行った。その結果、高分子凝集剤注入率と脱水汚泥の含水率は表５の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　以上の結果から、本発明によれば、少ない薬注率で含水率の低い脱水汚泥が得られることが分かる。
１…し渣分離部、２…凝集混和槽、３…薬液貯留タンク、４…汚泥濃縮部、５…濃縮汚泥移送ポンプ、６…し渣・分離液受槽、７・・・嫌気性消化槽、８・・・投入ポンプ、９・・・混合槽、１０・・・汚泥引き抜きポンプ、１０ａ・・・消化汚泥引き抜き配管、１０ｂ・・・消化汚泥返送用配管、１１…汚泥、１２…貯留装置、１３…固液分離装置、１４…濃縮汚泥、１６…嫌気性消化装置、１７…消化汚泥凝集物調製装置、１８…分離液、１９…消化汚泥凝集物、２０…脱水装置、２１…分離液、２３…廃水処理設備

Claims (14)

  1. 　汚泥をし渣と除渣汚泥とに分離するし渣分離工程、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集工程、及び薬液混合・凝集工程で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液とに固液分離する濃縮分離工程を含む、汚泥濃縮方法。
  2. 　前記濃縮汚泥を回収し、嫌気性消化工程へ定量供給できる濃縮汚泥供給工程を含む、請求項１の汚泥濃縮方法。
  3. 　前記嫌気性消化工程で消化された嫌気性消化汚泥を前記濃縮汚泥と混合して、再び、嫌気性消化工程に戻す工程を含む、請求項１又は２に記載の汚泥濃縮方法。
  4. 　前記分離したし渣、及び分離液の全量又は一部をそれぞれ個別に又は混合して嫌気性消化工程後の嫌気性消化汚泥に混合する混合工程を有する、請求項１～３のいずれかに記載２の汚泥濃縮方法。
  5. 　前記混合工程は、汚泥を脱水する工程またはそれ以前の工程である、請求項４に記載の汚泥濃縮方法。
  6. 　前記し渣分離工程は、粒径０．５ｍｍ以上又は粒径２．０ｍｍ以上のし渣を分離する、請求項１～４のいずれか１項の汚泥濃縮方法。
  7. 　汚泥をし渣と除渣汚泥に分離するし渣分離部、除渣汚泥に薬液を混合する薬液混合・凝集部、及び薬液混合・凝集部で生成した凝集汚泥を濃縮汚泥と分離液に固液分離する濃縮分離部を含む、汚泥濃縮装置。
  8. 　前記濃縮汚泥を回収し、嫌気性消化装置へ定量供給できる濃縮汚泥供給部を含む、請求項７の汚泥濃縮装置。
  9. 　前記濃縮汚泥供給部は、定量ポンプを具備する、請求項８の汚泥濃縮装置。
  10. 　前記濃縮汚泥供給部は、前記嫌気性消化装置よりも高い位置に設けられている、請求項７～９のいずれかに記載の汚泥濃縮装置。
  11. 　前記嫌気性消化装置からの嫌気性消化汚泥を排出する配管と、当該配管から分岐した消化汚泥返送用配管と、当該消化汚泥返送用配管からの嫌気性消化汚泥を前記濃縮汚泥と混合する混合部と、を具備し、当該混合部にて濃縮汚泥と混合された嫌気性消化汚泥を再び前記嫌気性消化装置に戻す、請求項７～１０のいずれかに記載の汚泥濃縮装置。
  12. 　前記分離したし渣、及び分離液の全量又は一部をそれぞれ個別に又は混合して嫌気性消化工程後の嫌気性消化汚泥に混合する機構を有する、請求項７～１１のいずれかに記載の汚泥濃縮装置。
  13. 　前記機構は、汚泥を脱水する工程またはそれ以前の工程と連絡される、請求項１２の汚泥濃縮装置。
  14. 　前記し渣分離部は、孔径０．５ｍｍ以上又は孔径２．０ｍｍ以上の多孔板、または６０～１００メッシュの金網を有するスクリーンを備える、請求項７～１３のいずれか１項の汚泥濃縮装置。
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