WO2015012039A1

WO2015012039A1 - 汚泥から特定の素材を回収する回収装置及び回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法

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Publication number: WO2015012039A1
Application number: PCT/JP2014/066435
Authority: WO
Inventors: 山下　学; 昌和森田; 広幸三野; 康昭西原; 敦柳井; 亮介玉内; 康隆末次; 片山　雅義
Original assignee: 株式会社石垣
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2015-01-29
Also published as: EP3026026A4; US20180230036A1; CA2917488A1; CA2970289A1; US9975798B2; TW201524915A; EP3026026B1; DK3026026T3; US20160115066A1; CA2970289C; EP3059015A1; TWI636019B; CA2917488C; US10974982B2; US20160115065A1; EP3026026A1; US11401188B2

Abstract

　汚泥脱水方法が、下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収処理と、前記回収処理で回収された前記脱水助材と脱水対象の汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水処理とを備える。

Description

汚泥から特定の素材を回収する回収装置及び回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法

　本発明は、汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収装置及び回収方法、汚泥から回収した脱水助材を難脱水汚泥に添加して脱水する汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法に関する。

　下水処理場等で発生する難脱水汚泥は繊維分が少なく脱水性が悪い。汚泥中の有機物（繊維分等）を嫌気性細菌の働きによって分解した消化汚泥や微生物に転換した余剰汚泥等の難脱水汚泥を脱水している。そのため、脱水前の汚泥は繊維分が減少している。汚泥中の繊維分は凝集の核として機能するとともに、脱水時に凝集フロック内に水路を形成する効果を有するため、繊維分が減少している汚泥は、適切な凝集を行うことができず、脱水性が悪くなる。

　汚泥を分解することで減少した繊維分を補うため、難脱水汚泥に繊維状物又はおがくずや籾殻等の植物素材を脱水助材として混合して脱水する方法がある。繊維状物を脱水助材として用いると、少量の添加で安定して低含水率の脱水ケーキが得られ、且つ加圧脱水の場合には脱水ケーキの剥離性が改善する。しかし、この方法の場合、大量の脱水助材を用意し供給しなければならないため、ランニングコストが増大し、また、脱水助材の備蓄・供給設備も設置しなければならない。

　そこで、汚泥処理プロセスの最初沈殿池から発生する生汚泥中の繊維分を分離回収し、余剰汚泥または消化汚泥等の難脱水汚泥に繊維分を添加する技術が引用文献１に開示されている。

　引用文献２には、多層材の異なる構成物を相対回転する対向ディスクで小片に破砕し、開孔ドラムでパルプ化できる素材を分離しつつ、後段のドラム内のスクリューフィーダによりドラムの一端から残小片を排出する回収装置が開示されている。

　特許文献３では、脱水ケーキの含水率を低下させるため、合成繊維を用いた脱水助材の素材、太さ、長さ、形状を工夫し、最適な脱水助材として汚泥に添加している。

　引用文献４には脱水設備に供給された汚泥に脱水補助材を添加して脱水する汚泥の脱水処理を管理する汚泥管理システムが開示されている。

特開昭６１－２６８４００号公報特表２０００－５１３２６７号公報特開２０１２－７１２９６号公報特開２０１２－２０６０１８号公報

　引用文献１の技術は、処理場内の汚泥から繊維分を回収するので、別途脱水助材を準備する必要がなく、ランニングコスト、設備共に通常の処理と変わりはない。しかし、引用文献１に開示されているような、スクリーンや振動ふるいのメッシュによる分離装置では、繊維分（難分解性有機物）に絡まり合った食品残渣由来の易分解性有機物等の脱水助材として適切でないものを分離できず、繊維分と共に回収してしまう。従って、大部分が水分である易分解性有機物が絡まった繊維を脱水助材として添加すると、脱水ケーキが増加して処理費用が高騰する。また、脱水後に易分解性有機物が分解して腐敗するため、添加前の脱水助材および添加後の脱水ケーキを長期間保存することができない。脱水助材として有効な繊維分のみを回収する具体的な方法が開示されておらず、必要な繊維分のみを回収することは困難である。

　引用文献２の技術は、紙、プラスチック、アルミホイルから成る多層材内の多様な構成物を回収するもので、パルプ化（泥状化）できる紙繊維とパルプ化できないアルミニウム、プラスチック等の固形物とを分離回収する装置である。前段での回転ディスクでは、多層構造を小片に破砕する作用だけでなく、小片を懸濁液とともに分離機へ搬送するポンプ搬送する作用を奏している。本技術の処理対象物は、汚水中の繊維分に絡まり合った極めて小さい食品残渣由来の有機物をすり潰しながら細分化するため、ディスク間のギャップを極狭に設定する必要があるが、狭く設定すると分離機へポンプ搬送できない。

　後段の多孔ドラムでは、懸濁液内でほぐれて分散した紙繊維を多孔よりドラム外に分離し、ドラム内の残小片（アルミニウム、プラスチック等）を他端まで搬送して排出している。懸濁液にて浸漬させた際に、泥状化しないある程度の大きさを有した小片（アルミニウム、プラスチック等）が存在するため成立する。本技術では、下水処理場の汚泥に含まれる繊維分と、それに絡まり合った食品残渣由来の微細な易分解性有機物とを分離することは困難である。また、繊維分を脱水助材として使用する際には、懸濁液から繊維分のみを抽出する工程が別途必要となる。

　特許文献３では、合成繊維を用いた脱水助材を最適な脱水助材として汚泥に添加している。しかし、合成繊維を脱水助材として用いるには、常に脱水助材を用意し供給しなければならない。そのため、脱水助材を使用するためランニングコストは増大し、また、脱水助材を大量に添加するため、脱水助材の備蓄・供給設備も設置しなければならない。

　引用文献４の技術は、処理場の汚泥情報と、オフィス等に設置して不要な紙葉類から繊維化した脱水補助材を製造する補助材供給装置の製造情報に基づいて、脱水補助材を脱水設備に供給するための物流情報を管理し、適切な時期に適切な量の脱水補助材を脱水補助材供給装置から脱水設備に柔軟に供給するものである。しかし、紙葉類を溶解して脱水補助材を製造する補助材供給装置をオフィス等に設置する必要があり、脱水補助材の原料となる不要な紙葉類の排出量が一定でないため、複数のオフィスに補助材供給装置を設置しなければならない。また、脱水補助材をオフィスから処理場に輸送する物流手段が必要となる。

　本発明は、下水処理場に流入する汚泥から難脱水汚泥の脱水時に脱水助材として有用な特定性状の繊維分のみを選択的に分離回収する回収装置及び回収方法、回収した繊維分を難脱水汚泥の脱水助材として利用することができ、脱水助材の貯留量を最小限に保持することができる汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法に関する。

　脱水助材として主に凝集の核となる繊維分は、繊維分の性状によって凝集の核としての性能が変化するため、特定性状の脱水助材を使用することで、脱水性が大きく向上する。したがって、適切な脱水助材を汚泥に添加することによって、汚泥は凝集フロックを形成し、汚泥の脱水性が向上する。

　本発明の実施形態に係る回収装置は、下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収装置であって、前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とするすり潰し機と、前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離機と、前記分離機により分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出装置とを備える。

　上記構成によれば、下水処理場に流入した汚泥から脱水助材として有用なもののみを選択的に回収し、後段の難脱水汚泥の脱水に有効活用できる。

　また、上記回収装置は、前記分離機の下方に設けられて前記易分解性有機物を収集する分離槽と、前記分離槽に連結されて前記分離槽に収集された前記易分解性有機物を下水処理場の生物処理槽に返送する返送管とをさらに備えてもよい。

　上記構成によれば、処理場内の生物処理工程での反応期間を短縮でき、処理場全体の処理効率の向上に寄与する。

　また、前記すり潰し機は、固定ディスクと、前記固定ディスクに回転可能に対向して配置され、前記固定ディスクとともに凹部を画成し、前記凹部に連通する供給口を有する回転ディスクとを備えてもよい。前記固定ディスクと前記回転ディスクとは、外周端に隙間を設けて配置されてもよい。前記回収装置は、前記供給口に連結されて前記凹部に前記汚泥を供給する供給管をさらに備えてもよい。

　上記構成によれば、連続的に汚泥を細分化し、易分解性有機物からも脱水助材として有用な素材を回収できる。

　また、前記すり潰し機は、一方が閉塞された筒状のケーシングと、前記ケーシング内に配置された円筒スクリーンと、前記円筒スクリーンの内壁に摺接しながら回転する摺接部材とを備えてもよい。前記回収装置は、前記円筒スクリーンの開口部中央に連結されて前記円筒スクリーン内に前記汚泥を供給する供給管と、前記ケーシングに連結されて前記調製汚泥を前記分離機に移送する移送管とを備えてもよい。

　また、前記分離機は、回転自在の円筒型のスクリーンを備えてもよい。前記抽出装置は、前記スクリーン内に配置された螺旋状に掛け回したスクリュー羽根を備えてもよい。

　また、前記スクリーンは、端部に前記特定性状の難分解性有機物を抽出する抽出部を有し、前記スクリーンの前記抽出部近傍は、前記抽出部に向かって径が漸減していてもよい。

　上記構成によれば、連続的に難分解性有機物を分離回収できる。分離機の抽出部近傍を円錐状に漸減すると、繊維間内部に付着しているわずかな夾雑物又は回収範囲以下の小さな繊維分について、水と共に分離槽へ重力分離する作用を高めることができる。

　また、前記分離機は、複数のロールと、前記複数のロールに走行自在に巻き掛けられて多数の細孔を有する無端ベルトとを備えてもよい。前記抽出装置は、ろ過面後方に設けたスクレーパを備えてもよい。

　また、前記分離機の供給部を含むろ過面は、前記分離槽に貯留された浸漬水に浸漬されていてもよい。

　上記構成によれば、分離工程で絡み付いている各素材をほぐしながら分散させるので分離効果が向上する。

　また、前記回収装置は、前記分離機のろ過面を高圧水で噴射する噴射装置をさらに備えてもよい。

　また、前記分離機は、円筒スクリーンと、前記円筒スクリーン内に混入されて搬送されながら転がる複数の転動体と、前記転動体を回収する転動体槽と、前記転動体槽に回収された前記転動体を前記転動体槽から循環管を経て前記分離機の供給部に返送する返送部とを備えてもよい。

　上記構成によれば、分離工程での素材同士の絡み付きが防止されるとともに、調製汚泥をほぐす作用が奏されるので分離効率が向上する。

　また、前記難脱水性有機物は、繊維状物であり、前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分であってもよい。

　上記構成によれば、難脱水汚泥と混合させることで強固な凝集フロックを形成させることができ、後段での脱水機で低含水率の脱水ケーキを生成できる。

　本発明の実施形態に係る回収方法は、下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収方法であって、前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とする調製工程と、前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離工程と、前記分離工程で分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出工程とを備える。

　上記の実施形態に係る回収装置及び回収方法は、汚泥の調製・分離・抽出工程までを連続的に処理でき、各機器を一体化すると非常にコンパクトとなる。汚泥中の難脱水性有機物を脱水助材として処理系内の汚泥脱水処理に有効活用し、易分解性有機物を生物処理槽に返送するので、低含水率の脱水ケーキを生成できるとともに、処理場内の生物処理工程での反応期間を短縮できる。また、処理場全体の処理効率の向上に寄与できる。別途脱水助材を購入するランニングコストが不要で、脱水助材の備蓄・供給設備も必要ない。また、脱水助材として抽出する難脱水性有機物は、易分解性有機物を含んでいないので長期保存が可能である。

　本発明の実施形態に係る汚泥脱水システムは、下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収装置と、前記回収装置により回収された前記脱水助材と脱水対象の汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水機とを備える。

　また、前記回収装置は、前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とするすり潰し機と、前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離機と、前記分離機により分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出装置とを備えてもよい。

　また、上記汚泥脱水システムは、前記抽出装置により抽出された前記脱水助材を貯留する回収槽をさらに備えてもよい。

　また、前記脱水対象の汚泥は、繊維分が減少した汚泥であるOD余剰汚泥または消化汚泥であってもよい。

　また、上記汚泥脱水システムは、前記脱水助材を前記脱水対象の汚泥に供給する供給装置と、前記供給装置による前記脱水材の供給量を調整する制御装置とをさらに備えてもよい。前記制御装置は、予め設定した連続した所定期間内に前記回収装置で回収する前記脱水助材の予測総回収量を算出し、前記予め設定した連続した所定期間内に前記脱水機で脱水処理する前記脱水対象の汚泥の予測総汚泥量を算出し、前記算出された予測総汚泥量の前記脱水対象の汚泥に対して前記算出された予測総回収量の前記脱水助材を分配して供給するための前記供給量を算出してもよい。

　上記構成によれば、所定期間の脱水助材の回収量を予測しつつ、予測回収量と脱水機の稼働時間から供給量を算出するので、回収量の変動に対応しつつ、安定した供給量を難脱水汚泥に供給できる。

　また、上記汚泥脱水システムは、前記回収装置により回収された前記脱水助材の実回収量を計測する第１の計測装置と、前記脱水対象の汚泥の実汚泥量を計測する第２の計測装置とをさらに備えてもよい。前記制御装置は、前記予測総回収量を前記実回収量と汚泥情報とから算出し、前記予測総汚泥量を前記実汚泥量と前記汚泥情報とから算出してもよい。

　上記構成によれば、正確な予測が可能となる。

　また、前記制御装置は、前記予測総汚泥量に対して前記予測総回収量を均等に分配するための前記供給量を算出してもよい。

　また、前記制御装置は、前記実汚泥量に対して前記実回収量を均等に分配するための前記供給量を算出してもよい。

　このため、安定した低含水率の脱水ケーキの生成が可能である。また、実汚泥量に対して実回収量を均等に分配するための供給量を算出しても同様の効果を得ることができる。

　本発明の実施形態に係る汚泥脱水方法は、下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収処理と、前記回収処理で回収された前記脱水助材と脱水対象の汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水処理とを備える。

　上記構成によれば、回収する繊維分を脱水助材に最適な性状のものとすることで、脱水性を大幅に向上させることができる。

　また、前記回収処理は、前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とする調製工程と、前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離工程と、前記分離工程で分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出工程とを備えてもよい。

　また、前記調製工程では、前記難分解性有機物である繊維分と前記易分解性有機物とを分離可能な性状へ調製してもよい。

　また、前記調製工程では、前記固形物に希釈水を添加することで調製してもよい。

　また、前記調製工程では、前記固形物を微細化することで調製してもよい。

　上記構成によれば、易分解性有機物と難分解性有機物である繊維分との分離が容易となる。

　また、前記分離工程では、前記調製工程で調整した前記固形分を洗浄水で洗浄して前記特定性状の難分解性有機物よりも小さい繊維分を除去してもよい。

　上記構成によれば、下水処理場に流入する汚水の中から確実に特定性状の繊維分のみを回収することができる。

　また、前記回収処理は、前記調製工程の前段に、前記特定性状の難分解性有機物よりも大きい夾雑物を除去する工程をさらに備えてもよい。

　上記構成によれば、調製工程３２及び分離工程の妨げになるものを除去することができる。

　また、前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分であってもよい。

　上記構成によれば、難脱水汚泥は強固な凝集フロックを形成できるようになり、脱水性が向上する。

　また、前記汚泥脱水方法は、供給量算出処理をさらに備えてもよい。前記供給量算出処理は、予め設定した連続した所定期間内に前記回収処理で回収する前記脱水助材の予測総回収量を算出する工程と、前記予め設定した連続した所定期間内に前記脱水処理で脱水処理する前記脱水対象の汚泥の予測総汚泥量を算出する工程と、前記算出した予測総汚泥量の前記脱水対象の汚泥に対して前記算出した予測総回収量の前記脱水助材を分配して供給するための供給量を算出する工程とを備えてもよい。

　上記構成によれば、貯留期間が短期間となり、供給量が極端に変動することがなく、安定した低含水率の脱水ケーキを生成できる。

　上記の実施形態に係る汚泥脱水方法では、下水処理場に流入した汚水から脱水助材として適切な繊維分（難分解性有機物）のみを抽出する。抽出した繊維分は脱水助材として凝集前の難脱水汚泥に添加し、強固な凝集フロックの生成に寄与する。嫌気性消化槽に返送された易分解性有機物は汚泥の分解効率の向上に寄与する。

　繊維分の抽出の際には、所定の繊維分のみを選択的に分離・回収することで、脱水助材として最適な性状の繊維分を回収し、難脱水汚泥に添加することができる。別途用意した合成繊維の脱水助材を用いることはないため、脱水助材のランニングコストは必要ない。脱水助材は処理場内で回収してそのまま利用するため、備蓄・供給設備をコンパクト化できる。

　上記の実施形態に係る下水汚泥の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、下水処理プロセスから脱水助材を回収する。このため、別途脱水助材を購入する必要がなく、在庫管理、供給設備等も必要ない。下水処理プロセスの前段で脱水助材として難分解性有機物（繊維状物質）を回収するため、消化槽での分解効率が向上する。回収した脱水助材は脱水機の稼働時間に合わせて順次供給する。このため、貯留期間が短期間となり、脱水助材の貯留設備を縮小できるとともに、変質、腐敗、臭気の発生を防止できる。また、所定期間の脱水助材の回収量を予測しつつ、予測回収量と脱水機の稼働時間から供給量を算出する。このため、供給量が極端に変動することがなく、安定した低含水率の脱水ケーキを得ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図２は、本発明の第１～第３実施形態に係る、トイレットペーパーと回収装置で回収した繊維を比較するグラフである。図３は、本発明の第１～第３実施形態に係る回収装置で得られた繊維を示す参考顕微鏡写真である。図４は、本発明の第１実施形態に係る回収装置と回収方法のフローとを示す図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る回収装置の詳細図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る回収装置の説明図である。図８は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る回収装置の詳細図である。図９は、本発明の第１実施形態の変形例２に係る回収装置の詳細図である。図１０は、本発明の第１実施形態の変形例３に係る回収装置の詳細図である。図１１は、本発明の第１実施形態に係る、ＯＤ法を採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１２は、本発明の第１実施形態に係る、ＭＢＲ法を採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１３は、本発明の第１実施形態に係る、混合生汚泥の処理に採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１４は、本発明の第２実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１５は、本発明の第１～第３実施形態に係る、トイレットペーパーを添加した脱水ケーキの含水率と回収した繊維を添加した脱水ケーキの含水率とを比較したグラフである。図１６は、本発明の第２実施形態に係る回収装置と回収方法のフローとを示す詳細図である。図１７は、本発明の第２実施形態に係る、ＯＤ法を採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１８は、本発明の第２実施形態に係る、混合生汚泥の処理に採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図１９は、本発明の第３実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図２０は、本発明の第３実施形態に係る回収装置以降の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図２１は、本発明の第３実施形態に係る、某下水処理場での脱水助材の回収データである。図２２は、本発明の第３実施形態に係る、下水処理場に最初沈殿池を設置していない場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。図２３は、本発明の第３実施形態に係る、混合生汚泥の処理に採用した場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。

　まず、本発明の第１実施形態について説明する。

　第１実施形態に係る汚泥中の繊維の回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法で使用される回収装置２は、下水処理場等で使用することを前提としている。回収装置２は、処理場の前段で汚泥（汚水含む）から特定の繊維状物を抽出し、処理場の後段で発生する難脱水汚泥を脱水する際に、繊維状物を脱水助材として添加し、難脱水汚泥の脱水性を向上させる。難脱水汚泥とは、生物処理等によって凝集の核となる繊維分が大幅に減少し、脱水性の悪くなった汚泥のことである。例えば、消化槽１５で生成された消化汚泥や、ＯＤ法（オキシデーションディッチ法）の反応タンクで生成されたＯＤ汚泥等が難脱水汚泥にあたる。

　図１は、第１実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。この汚泥脱水システムは、汚泥を生物処理する生物処理槽１と、下水道から流れ込んだ汚水中の繊維分を選択的に回収する回収装置２と、生物処理槽１で処理された汚泥と回収装置２で回収した繊維分とを混合する混合槽３と、混合槽３で繊維分を混合した汚泥に凝集剤を添加する凝集混和槽４と、凝集混和槽４で生成した凝集汚泥を固液分離する脱水機５とを備える。なお、破線で示すように、回収装置２で分離回収した繊維分を混合槽３ではなく凝集混和槽４に送り、高分子凝集剤と同時に添加してもよい。脱水機５は、スクリュープレス、ベルトプレス、遠心脱水機等の公知の脱水機を使用できる。

　第１実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、汚水中の繊維分を脱水助材として利用するため、下水処理場に流入した汚水中の繊維分を回収装置２で回収している。回収装置２で回収した繊維分は、凝集前の難脱水汚泥等に添加され、凝集の核として機能する。汚泥に対して適切な性状の脱水助材を添加すれば、強固な凝集フロックが形成され、脱水性が向上する。よって、脱水助材の性状は、事前に被処理汚泥に適したものを選定している。第１実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、予め定められた性状の繊維分のみを回収し、脱水助材とすることで、脱水性を向上させている。

　下水汚泥から回収する脱水助材は、植物性の繊維状物を主体とした難分解性有機物である。例えば、汚水中に溶解したトイレットペーパーが難分解性有機物にあたる。また、既に説明したように、難脱水汚泥とは、生物処理等によって凝集の核となる繊維分が大幅に減少し、脱水性の悪くなった汚泥のことである。例えば、消化槽２３７で生成された消化汚泥や、ＯＤ法の反応タンク２１９で生成されたＯＤ余剰汚泥等が難脱水汚泥にあたる。難分解性有機物を抽出した後の汚泥は主に易分解性有機物で構成されているが、食品残渣由来の易分解性有機物は腐敗しやすく長期間の保存はできないため、消化槽２３７に返送して嫌気性消化する。消化槽２３７では脱水助材の回収により難分解性有機物が減少しているので、消化工程での反応期間を短縮でき、処理場全体の処理効率の向上に寄与する。

　ここで、脱水助材として例えば難分解性有機物の植物繊維で構成されたトイレットペーパーを用いることで、脱水ケーキの含水率を大幅に低減できることが分かった。そこで、トイレットペーパーの繊維の性状に着目し、トイレットペーパーと同等の性状の繊維分を脱水助材として利用することで、含水率の低減を図ることに成功した。

　図２は、トイレットペーパーと回収装置２で回収した繊維とを比較するグラフである。グラフは、横軸を繊維の長さ、縦軸を繊維の個体数とした時の、トイレットペーパーを水中に溶解して得られた繊維分と、回収装置２で下水処理場から回収した繊維分とを比較している。

　比較結果より、下水汚泥中の繊維分布（繊維長さ、個体数）がトイレットペーパーと酷似していることが判明した。また、回収する繊維の性状として、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍとしておくことが、汚泥への添加、混合また脱水時の作業性の点からも好ましいことが判明した。

　図３は、回収装置２で回収した繊維を示す参考顕微鏡写真である。これから、回収装置２で回収した繊維は、トイレットペーパーと同様に繊維径にばらつきが無く、１μｍ～５０μｍの範囲に収まっていることが判明した。

　これらのことから、回収装置２で回収した繊維分の性状分布は、トイレットペーパーの繊維性状と非常に酷似しており、回収装置２で回収した繊維分はトイレットペーパーの繊維分と同等の性状を有するもので、脱水助材として好ましいことが分かる。

　なお、トイレットペーパーは水に浸漬させても溶解することが無く、シート状に構成している繊維がほどけて分散するのみである。したがって、下水汚泥中には多量のトイレットペーパー由来の繊維が存在すると考えられる。

　図４は、第１実施形態に係る回収装置２と汚泥脱水方法のフローとを示す図である。第１実施形態に係る回収装置２は、すり潰し機９、分離機１０、抽出装置１１を備える。第１実施形態に係る汚泥脱水方法は、すり潰し機９により連続的に繊維分と粒状固形物とをほぐしつつ粒状固形物をすり潰して細分化する調製工程６と、分離機１０により繊維分以外の固形物を分離する分離工程７と、抽出装置１１により脱水助材として使用する繊維分を抽出する抽出工程８とを備える。

調製工程６
　下水処理場に流入した汚水中の固形物には、脱水助材として回収するトイレットペーパーの主成分である難分解性有機物の植物性繊維分以外にも、食品残渣由来の易分解性有機物を主成分とした夾雑物、ＳＳ（ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄ）が混在しており、それらが繊維分と絡み合っている場合がある。従って、調製工程６において、繊維分の絡まりをほどくと共に、回収範囲以上の繊維分の長さを整え、夾雑物又はＳＳを細かく破砕するなどして、汚泥を調製する必要がある。調製工程６時に希釈水を注水して、汚泥濃度を低くした状態で細分化してもよい。

　調製工程６では、回収対象の繊維分を含む夾雑物及びＳＳをすり潰し機９で細分化してもよい。繊維分の多くは、繊維分同士又は夾雑物と絡み合っているため、そのままでは分離機１０で回収範囲下限以下の小さな夾雑物を除去することが困難である。そこで、繊維分をすり潰し機９で細分化し、繊維分と夾雑物とを容易に分離できるようにする。主な夾雑物が食品残渣である場合、すり潰すことにより食品残渣内部の繊維分を抽出できると共に、その他の有機物を細分化できる。

　すり潰し機９としては、円板形、ローラ型、擂り粉木等、繊維分を連続的にすり潰して細分化できるものであればどのようなものでも構わない。但し、すり潰し機９としては、難分解性有機物（繊維分）および易分解性有機物ともに粉状に粉砕すると脱水助材として有効な繊維分の分離が困難となるため、易分解性有機物である固形物のみをすり潰せるような装置としてもよい。

分離工程７
　分離工程７では、分離機１０を用いて前工程で調製した繊維分をふるいに掛け、所定の繊維分と回収範囲下限以下の小さな夾雑物等とを分離する。前工程で繊維分は調製され、繊維分と絡み合っていた夾雑物等はほどけている。よって、回収範囲内の繊維分が残るようにふるいに掛ければ、特定性状の繊維分のみが回収できる。細分化した繊維分をふるいに掛けると、細分化する前には繊維分と絡み合っていた夾雑物等が取り除かれ、同時に回収範囲以下の小さな繊維分も取り除かれる。

　分離を行う際に分離補助を用いてもよい、分離補助とは、例えば、洗浄水を噴射して水圧により夾雑物を分離する処理、浸漬させることにより繊維分と夾雑物とをほどく処理、複数の転動体により分離時の繊維と夾雑物との絡まりを防止する処理等がある。

　洗浄水を噴射する分離補助により、繊維分に付着した、わずかな夾雑物又は回収範囲以下の小さな繊維分をさらに取り除くことができる。また、分離時に細分化された汚泥を浸漬させる分離補助により、繊維間内部に付着した、わずかな夾雑物又は回収範囲以下の小さな繊維分を引き離し、確実に分離することができる。さらに、複数の転動体を細分化された汚泥に混入する分離補助により、分離工程での繊維同士の絡み付きを防止するとともに、調製汚泥をほぐす作用を奏するので分離効率が向上する。

　なお、分離機１０から排出される夾雑物を含む排水を清澄ろ過等で固液分離し、清澄水を洗浄水として再利用できる。

　分離機１０としては、円筒型、ベルト型、振動ふるい型等、特定性状の繊維分と細分化された夾雑物とを分離するものであればどのようなものでも構わない。

抽出工程８
　抽出工程８では、分離工程７により分離した特定の性状の繊維分を連続的に抽出し回収する。抽出装置１１は、分離機１０の型式に適合したものを適宜選定する。分離機１０が円筒型である場合、抽出装置１１は、例えば、分離機に内挿したスクリューコンベア方式を採用する。また、分離機１０がベルト型である場合、抽出装置１１は、例えば、ろ過面に押圧したスクレーパを採用する。分離機１０から連続的に排出できるものであればどのようなものでも構わない。

　回収した所定範囲内の繊維分は、脱水助材として混合槽３に送られ、凝集の核として難脱水汚泥と混合する。なお、分離機７で分離された夾雑物等の固形物の大部分は、易分解性有機物で構成されており、生物処理槽１に送れば長時間の生物処理を必要とせずに汚泥減容化に貢献できる。

前処理工程
　また、下水処理場に流入した汚泥中に回収範囲上限以上の大きな夾雑物が混入している場合には、調製工程６の前段に前処理工程１２を追加してもよい。前処理工程１２では、下水処理場に流入した汚水中の大きな夾雑物を前処理装置１３によって除去する。大きな夾雑物は脱水助材として不適切であり、次工程の調製工程６において調製の妨げとなる。このため、前処理工程１２では、回収範囲上限以上の大きな夾雑物と回収対象の繊維分を含むＳＳ及び小さな夾雑物とを分離し、大きな夾雑物を除去する。従って、前処理装置１３としては、回収範囲上限以上の夾雑物を除去できるものであればどのようなものでもよく、バースクリーン、ふるい又はドラムスクリーンといったものでもよい。

　上述の調製工程６、分離工程７、抽出工程８は、ユニット化して一つの装置で行ってもよく、その装置の中で前処理工程１２を行うようにしてもよい。

　図５は、下水処理場で消化汚泥を処理する際の汚泥脱水方法のフロー図である。下水処理場に流れ込んだ汚水は、最初沈殿池１４へ流入する。最初沈殿池１４では、汚水が緩やかに流れ、繊維分を含む有機物等が沈殿する。沈殿物の主成分としては、繊維分が主にトイレットペーパーであり、固形物が食品残渣である。トイレットペーパーの繊維分の繊維長さは、０．１～３０ｍｍで、繊維径は、１～５０μｍである。沈殿物は、生汚泥として下方より引き抜き回収される。

　最初沈殿池１４から引き抜いた生汚泥は、消化槽１５で生物処理して減容化を行っている。最初沈殿池１４から引き抜いた生汚泥の一部は、回収装置２に搬送し、特定性状の繊維分を選択的に回収する。回収装置２で分離した繊維分以外の夾雑物は、消化槽１５に返送し、消化槽での消化効率に寄与している。

　消化槽１５で減容化された難脱水汚泥である消化汚泥は、混合槽３と凝集混和槽４でそれぞれ特定性状の繊維分（脱水助材）と凝集剤とを添加されて強固な凝集フロックを形成した後、脱水機５で固液分離を行い、低含水率の脱水ケーキとなる。

　図６は、第１実施形態に係る回収装置２Ａの詳細図である。回収装置２Ａは、主に調製工程６、分離工程７、抽出工程８を備える。調製工程６を行うための生汚泥を細分化するすり潰し機９Ａは、対向する回転ディスク１６及び固定ディスク１７を備え、分離工程７を行うための回転円筒型のスクリーン１８で構成した分離機１０Ａの端部に内設している。すり潰し機９Ａから排出された調製汚泥は、スクリーン８内面に立設したスクリュー羽根１９により他端に搬送されつつ、細分化された夾雑物等がスクリーン１８の開孔より分離排出される。特定性状の繊維分は、スクリュー羽根１９によりスクリーン１８他端まで搬送されて回収される。

　最初沈殿池１４より送られてきた生汚泥は繊維分と夾雑物とが絡み合っているため、調製工程６で絡み合った繊維分を繊維長さ０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分に調製する。生汚泥を希釈水で希釈し、すり潰し機９Ａで微細化を行う。回転ディスク１６及び固定ディスク１７内部に供給した生汚泥は、回転ディスク１６及び固定ディスク１７表面の粗く微小な凹凸によって微細化されながら外部に排出され、細分化された生汚泥は分離工程７に送られる。

　具体的な構成について詳述すると、すり潰し機９Ａは、外周部から中心に向かって内部に円錐状の凹部２０を形成した互いに対向する円盤状の回転ディスク１６及び固定ディスク１７を備える。固定ディスク１７は、外周部が他の部材に固定されている。本実施形態では、固定ディスク１７は、放射状のリブ２１で分離機１０Ａに固定されている。回転ディスク１６は、中心部に凹部２０に連通する供給口２２を有し、固定ディスク１７に対して回転可能となっている。回転ディスク１６は、供給口２２に連結した供給管２３から凹部２０内部へ生汚泥が供給される。駆動機２４からの動力は、ベルト等の動力伝達手段２５を介して供給管２３に伝達し、供給管２３および回転ディスク１６を回転させる。必要に応じて適所に軸受等で供給管２３および回転ディスク１６の支持を行う。

　対向する回転ディスク１６及び固定ディスク１７の凹部２０の容積は、中心部が広く、外周に向かうほど狭くなっている。回転ディスク１６及び固定ディスク１７の外周端の隙間は、１ｍｍ以下に設定している。中心部に供給された生汚泥は、供給手段（図示せず）による圧入圧力と回転ディスク１６の遠心作用により外周側に移送されながら回転ディスク１６及び固定ディスク１７の内面で細分化される。細分化により、長さ０．１ｍｍ～３０ｍｍであった繊維が、長さ０．１ｍｍ～５ｍｍに調製される。

　本実施形態では、生汚泥に希釈水を供給し、調製工程６での作用効果を増大させている。具体的には、生汚泥中の絡み合っていた繊維分と夾雑物とは、希釈水中でのすり潰し作用によりほどけ、容易に分離できるようになる。大きな夾雑物は、細分化により除去しやすい大きさに砕かれる。

　すり潰し機９Ａを分離機１０Ａの内部に一体化して設けているので、回転ディスク１６，固定ディスク１７外部に排出された調製汚泥は、回転円筒型スクリーン１８を備えた分離機１０Ａで連続的に分離が可能となる。

　なお、処理量が多い場合は、回転ディスク１６，固定ディスク１７の径を大きくする、あるいは回転ディスク１６，固定ディスク１７を多段に併設する等、周知の技術で適宜対応できる。また、図７のように、すり潰し機９Ａを分離機１０Ａの機外に設置する場合は、回転ディスク１６，固定ディスク１７をケーシング２６で囲繞し、移送管２７を介して調製汚泥を分離機１０Ａに送れば、連続的に調製・分離工程が可能となる。

　第１実施形態の分離機１０Ａは、回転円筒型のスクリーン１８を備える。スクリーン１８端部の供給部２８ａに供給された調製汚泥は、スクリーン１８内面に中心方向に向かって立設したスクリュー羽根１９により他端に搬送されつつ、細分化された夾雑物等がろ過面５２ａを構成するスクリーン１８に設けた多数の細孔より分離排出される。回転円筒型のスクリーン１８のろ過面５２ａの下方には、スクリーン１８の開口を通過した夾雑物等の易分解性有機物を集積する分離槽２９が設けられている。

　スクリーン１８の両端には、回転可能に軸支した軸３０を延設してある。スクリーン１８内部にすり潰し機９Ａを設けている場合、すり潰し機９Ａの供給管２３を介してスクリーン１８を回転可能に軸支する。駆動機３１からの動力は、ベルト等の動力伝達手段３２を介してスクリーン１８に伝達し、スクリーン１８を回転させる。

　第１実施形態では、分離槽２９の壁板をスクリーン１８に重複する程度まで高くして、内部に浸漬水を貯水することでスクリーン１８の一部を浸漬させている。また、スクリーン１８は、特定性状の繊維分を回収する抽出部３３ａを端部に有する。スクリーン１８の抽出部３３ａ近傍は、円錐状となっており、抽出部３３ａに向かって径が漸減している。こうすることで、繊維間内部に付着しているわずかな夾雑物又は回収範囲以下の小さな繊維分について、浸漬水中でほぐしながら分散させ、水と共に分離槽へ重力分離する作用を高めることができる。なお、分離中の調製汚泥に高圧水を噴射する噴射装置３４を設けても同等の効果が見込める。

　分離槽２９には、返送管３５が連結されている。分離槽２９に分離排出された易分解性有機物を主とする夾雑物は、返送管３５を通して生物処理槽１に返送される。生物処理槽１の前段で難分解性有機物である植物繊維を主とした繊維分を抽出しており、生物処理槽１では食品残渣由来の易分解性有機物の割合が高くなる。したがって、生物処理に要する反応時間が短時間で済み、下水処理場全体の処理効率が向上する。

　スクリーン１８の開孔から分離されずにスクリーン１８内部に残留する特定性状の繊維分は、スクリュー羽根１９によりスクリーン１８他端まで搬送される。

　第１実施形態の抽出装置１１Ａは、回転円筒型のスクリーン１８に適合するように、スクリーン１８内部の繊維分を搬送するスクリュー羽根１９を備える。スクリーン１８内面にスクリュー羽根１９を螺旋状に掛け回して立設し、スクリーン１８の回転に伴って残留繊維分を抽出部３３ａまで搬送して抽出部３３ａから回収槽３６へ貯留する。なお、円筒型のスクリーン１８の場合、軸にスクリュー羽根を掛け回したスクリュー軸を内挿して抽出装置として使用してもよい。

　回収された繊維分は、短時間で腐敗する食品残渣由来の易分解性有機物が含まれないので、特別な処理および装置を必要とせずとも、長時間の保管が可能となる。

　図８は、第１実施形態の変形例１に係る回収装置２Ｂの詳細図である。回収装置２Ｂは、抽出装置１１Ｂの抽出部３３ｂを上方に傾斜した状態で設けている。スクリーン１８のろ過面５２ｂは、すり潰し機９Ｂ側が分離槽２９に貯留された浸漬水に浸漬され、抽出部３３ｂ側が浸漬水に浸漬されていない。回収装置２Ｂのすり潰し機９Ｂから排出された調製汚泥は、浸漬水でほぐされて分散し、分離機１０Ｂのスクリーン１８で小さな夾雑物を分離排出しつつ、特定性状の繊維分をスクリュー羽根１９で抽出部３３ｂへ搬送し、回収槽３６に集積する。

　分離機１０Ｂが傾斜しているため、スクリーン１８の抽出部３３ｂ近傍が分離槽２９に貯留された浸漬水に浸漬されておらず、浸漬による洗浄・分散効果と、抽出部３３ｂ近傍での重力分離作用によって、図５の回収装置２と同様の効果が得られる。その他の部品構成は、図６に示す実施形態と同様である。

　図９は、第１実施形態の変形例２に係る回収装置２Ｃの詳細図である。回収装置２Ｃは、回転円筒型のスクリーン１８の内部に混入されて搬送されながら転がる複数の転動体３７を備える。回収装置２Ｃは、スクリーン１８の内部ですり潰し機９Ｃから排出された調製汚泥を混合する。このため、分離工程７での繊維同士の絡み付きが防止されるとともに、調製汚泥をほぐす作用が奏されるので、分離効率が向上する。

　転動体３７は、金属、合成ゴム、樹脂等の重量物であれば材質は限定しないが、スクリーン１８内部で搬送されながら転がるため、振動や騒音の観点から衝撃・振動吸収性に優れた低反発ゴムが望ましい。

　分離機１０Ｃは、特定性状の繊維分を回収する抽出装置１１Ｃの抽出部３３ｃをスクリーン１８の円筒面に設けている。抽出部３３ｃの開孔を繊維分より大きく、且つ転動体３７の径より小さくすることで繊維分のみを抽出できる。転動体３７は、抽出部３３ｃからさらに搬送され、スクリーン１８端部より転動体槽３８に排出される。転動体槽３８に貯留された転動体３７は、公知の返送手段（返送部）３９により循環管４２を経て、すり潰し機９Ｃ側のスクリーン１８端部に供給される。必要に応じて、転動体３７を洗浄してもよい。その他の部品構成は、図６に示す実施形態と同様である。例えば、スクリーン１８のろ過面５２ｃの一部は、分離槽２９に貯留された浸漬水に浸漬されている。

　図１０は、第１実施形態の変形例３に係る回収装置２Ｄの詳細図である。回収装置２Ｄは、円筒スクリーン４０の内壁に摺接しながら回転する摺接部材４１で構成したすり潰し機９Ｄと、ベルト型の分離機１０Ｄとを備える。すり潰し機９Ｄで汚泥を細分化し、調製汚泥を分離機１０Ｄに供給し、抽出部３３ｄに搬送する間に夾雑物を分離し、抽出部３３ｄでスクレーパ４３により所定の繊維分を抽出する。

　すり潰し機９Ｄは、一方が閉塞された筒状のケーシング４４と、ケーシング４４内に径方向に所定の間隔を設けて位置された円筒スクリーン４０と、円筒スクリーン４０の内壁に摺接する摺接部材４１とを備える。円筒スクリーン４０の内壁に摺接部材４１を押圧しながら摺接回転させている。本変形例では、摺接部材４１としてローラを用い、複数の摺接部材を回転させている。円筒スクリーン４０の開口部中央には、供給管２３を連結し、供給管２３を通して円筒スクリーン４０内に汚泥を供給する。駆動機４６からの動力は、ベルト等の動力伝達手段４７を介して摺接部材４１に伝達し、摺接部材４１を回転させる。

　供給管２３から円筒スクリーン４０内に供給された汚泥は、摺接部材４１の押圧作用と遠心作用によりすり潰されながら細分化され、円筒スクリーン４０の細孔を通過する。円筒スクリーン４０とケーシング４４間に移送された調製汚泥は、ケーシング４４に連結した移送管４８を経て分離機１０Ｄへ供給される。なお、本変形例では摺接部材４１を円筒スクリーン４０の内壁に摺設させているが、同様の効果を得るものであればこれに限定されない。

　分離機１０Ｄの構成は、複数のロール５０に多数の細孔を有した無端ベルト５１を掛け回し、上部のろ過面５２ｄに調製汚泥を供給する。ロール５０を駆動して小さな夾雑物を分離しながら無端ベルト５１を走行させる。ろ過面５２ｄの下方には、分離槽２９が設けられている。分離槽２９には、濾過された小さな夾雑物が貯留される。分離槽２９には、返送管３５が連結されている。返送管３５を通して、分離槽２９に分離排出された易分解性有機物を主とする夾雑物を生物処理槽１に返送する。必要に応じて、ろ過面５２ｄを再生する洗浄装置５３を適所に設ける。洗浄水は、分離槽２９から清澄ろ過等で夾雑物を分離したろ液を用いてもよい。調製汚泥の供給部２８ｄには、越流防止用のカバー５４を設けて、調製汚泥及びろ過面５２ｄの一部を分離槽２９に貯留された浸漬水に浸漬させるようにしてもよい。

　抽出装置１１Ｄは、無端ベルト５１の抽出部３３ｄに押圧したスクレーパ４３を備える。スクレーパ４３は、無端ベルト５１上面に残留した所定の繊維分を掻き取る。掻き取られた繊維分は、回収槽３６に貯留される。

　回収装置２のすり潰し機９、分離機１０、抽出装置１１は、様々な組み合わせで使用することが可能で、仕様や処理場に応じて適宜選択できる。

　図１１は、下水処理場にＯＤ法を採用した際の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。下水道から流入する汚水は、流路を経てＯＤ法を行う反応タンク５５と回収装置２へと送られる。回収装置２へ送られた汚泥は、繊維分が回収され、排出される夾雑物や水分などは反応タンク５５へ送られる。回収装置２から反応タンク５５へと送られる夾雑物等は、汚水から難分解性有機物の繊維分を回収したものであるため、易分解性有機物を多く含む。従って、回収装置２から易分解性有機物を反応タンク５５へ送ると、生物処理を行うための反応期間が短くなる。反応タンク５５では、活性汚泥処理が行われ、活性汚泥は最終沈殿池５６へ送られる。最終沈殿池５６では、汚泥を沈殿させ、上澄液は図示しない消毒タンクへ送られ、消毒後に放流される。沈殿した汚泥は、混合槽３へ送られ、回収装置２で回収された繊維分と混合される。混合槽３で繊維分が添加された汚泥は、凝集混和槽４へ送られ、凝集剤が添加されて凝集汚泥が生成される。凝集汚泥は、脱水機５へ送られ、脱水される。

　図１２は、下水処理場にＭＢＲ（膜分離活性汚泥法）を採用した際の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。下水道から流入した汚水は、流路に設けた微細目の流入スクリーン５７で固形物とその他の汚水とに分離される。流入スクリーン５７で分離された固形物は、回収装置２へ送られ、その他の汚水は、調製タンク５８へと送られる。流入スクリーン５７で分離した回収物は、微細目の流入スクリーン５７で分離しているので、繊維分の他、夾雑物等が混入している。

　回収装置２へ送られた固形物は、回収範囲内の繊維分が回収され、その他の夾雑物や水分等が調製タンク５８へ送られる。調製タンク５８へ送られた汚水は、膜分離活性汚泥法を行う反応タンク５５へ送られる。回収装置２では、汚水から難分解性有機物の繊維分を回収しているため、回収装置２から調製タンク５８へ送る夾雑物等は易分解性有機物を多く含む。従って、調製タンク５８から反応タンク５５へ易分解性有機物を送ると、生物処理を行うための反応期間が短くなる。反応タンク５５の生物膜を透過したろ液は、図示しない消毒タンクへ送られ、消毒後に放流される。反応タンク５５から引き抜いた汚泥は、混合槽３へ送られ、回収装置２で回収した繊維分と混合される。混合槽３で繊維分が添加された汚泥は、凝集混和槽４へ送られ、凝集剤が添加されて凝集汚泥が生成される。凝集汚泥は、脱水機５へ送られ、脱水される。

　図１３は、下水処理場で混合生汚泥を処理する際の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。ここで、夜間は昼間よりも一般的に汚水の発生量が減少するため、最初沈殿池１４から引き抜かれる汚水の量が減少する。従って、混合生汚泥は、最終沈殿池５６から送られる余剰汚泥の割合が増えるため、難脱水性となる。よって、混合生汚泥の脱水に上記実施形態の汚泥脱水方法を採用することで、脱水効率が向上する。

　下水道から流入した汚水は、最初沈殿池１４へ送られる。最初沈殿池１４では、緩やかに汚水が流れており、沈殿物が生汚泥として引き抜かれ、回収装置２と混合槽３とへ送られる。また、最初沈殿池１４の上澄液は、反応タンク５５へ送られる。回収装置２で繊維分が回収され、回収された繊維分は混合槽３へ送られる。また、回収装置２で排出された夾雑物等は反応タンク５５へ送られる。回収装置２では生汚泥から難分解性有機物の繊維分が回収されているため、回収装置２から排出した夾雑物等は易分解性有機物を多く含む。従って、易分解性有機物が反応タンク５５へ送られると、生物処理を行うための反応期間が短くなる。反応タンク５５で分解された汚泥は、最終沈殿池５６へ送られる。最終沈殿池５６では、汚泥を沈殿させ、上澄液は図示しない消毒タンクへ送られ、消毒後に放流される。沈殿した汚泥は、混合槽３へ送られ、最初沈殿池１４から引き抜かれた生汚泥と混合されることで混合生汚泥となる。また、回収装置２で回収された繊維分も混合槽３へ送られ、混合生汚泥に添加されている。繊維分が添加された混合生汚泥は、凝集混和槽４へ送られ、凝集剤が添加され凝集汚泥が生成される。凝集汚泥は、脱水機５へ送られ、脱水される。

　第１実施形態に係る繊維の回収装置２、繊維の回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、下水処理場に流入した汚泥中の繊維分を脱水助材として有効活用する。このため、処理場内の不要物から脱水助材を調達でき、脱水助材を購入、備蓄する必要がないため、ランニングコストが低減するだけでなく、設備の小型化を図ることができる。

　また、第１実施形態に係る繊維の回収装置、繊維の回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、汚泥中の難脱水性有機物を脱水助材として処理系内の汚泥脱水処理に有効活用し、易分解性有機物を生物処理槽に返送する。このため、低含水率の脱水ケーキを生成できるとともに、処理場内の生物処理工程での反応期間を短縮できる。したがって、処理場全体の処理効率の向上に寄与できる。

　次に、本発明の第２実施形態について説明する。

　第２実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、供給された汚泥を脱水処理する脱水機を使用する。処理対象となる難脱水汚泥には、下水処理場へ流入した汚水から回収した繊維分を添加して脱水性を向上させる。下水処理場に流入したばかりの汚水は、繊維分が豊富に含まれており、ここから予め定められた長さ、径といった性状の繊維分を回収して難脱水汚泥に添加することで、難脱水汚泥の凝集に寄与し、難脱水汚泥の脱水性を向上させる。

　既に説明したように、難脱水汚泥とは、生物処理等によって凝集の核となる繊維分が大幅に減少し、脱水性の悪くなった汚泥のことである。例えば嫌気性消化槽で生成された消化汚泥や、ＯＤ法の反応タンクで生成されたＯＤ余剰汚泥等が難脱水汚泥にあたる。

　図１４は、第２実施形態に係る汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。下水処理場に流れ込んだ汚水を最初沈殿池１０１へ送り、引き抜いた生汚泥を消化槽１３７で生物処理し、脱水している。最初沈殿池１０１の沈殿物は、主にトイレットペーパーである繊維分と、食品残渣や排泄物である固形物とを主成分として含む。トイレットペーパーの繊維分の繊維長さは、０．１～３０ｍｍで、繊維径は、１～５０μｍである。

　図１４に示すように、第２実施形態に係る汚泥脱水システムは、下水処理場に流れ込んだ流入水を分離する最初沈殿池１０１と、最初沈殿池１０１で分離した汚水中の有機物を浄化処理する反応タンク１０２と、最初沈殿池１０１で分離した生汚泥を濃縮する重力濃縮槽１３５と、重力濃縮槽１３５の前段で所定量の生汚泥を引き抜いて脱水助材を選択的に分離回収する回収装置１０３と、反応タンク１０２の混合液を分離する最終沈殿池１２０と、最終沈殿池１２０で分離した余剰汚泥を濃縮する機械濃縮槽１３６と、重力濃縮汚泥および機械濃縮汚泥を嫌気性処理する消化槽１３７と、回収した繊維分と消化汚泥を混合した汚泥を固液分離する脱水機１０８とを備える。回収した脱水助材を一時的に貯留する槽を設けてもよい。

　重力濃縮槽１３５は、回収装置１０３から返送される易分解性有機物等の残渣も濃縮する。重力濃縮槽１３５は、上澄液を最初沈殿池１０１前段へ返送している。最終沈殿池１２０より反応タンク１０２へ返送される汚泥の一部を機械濃縮槽１３６へ送っている。

　第２実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、第１実施形態と同様に、汚水中の繊維分を脱水助材として利用するため、下水処理場に流入した汚水中の繊維分を回収装置１０３で回収している。回収した繊維分は、凝集前の難脱水汚泥等に添加され、凝集の核として機能する。

　脱水助材の、素材、長さ、太さ等の性状は、脱水助材を添加した汚泥の凝集作用に影響する。汚泥に対して適切な性状の脱水助材を添加すれば、強固な凝集フロックが形成され、脱水性が向上する。よって、脱水助材の性状は、事前に被処理汚泥に適したものを選定している。第２実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法では、第１実施形態と同様に、予め定められた性状の繊維分のみを回収し、脱水助材とすることで、脱水性を向上させている。

　第１実施形態で述べたように、脱水助材としてトイレットペーパーを用いることで、脱水ケーキの含水率を大幅に低減できることが分かった。そこで、トイレットペーパーの繊維の性状に着目し、トイレットペーパーと同等の性状の繊維分を脱水助材として利用することで、含水率の低減を図ることに成功した。

　図２は、トイレットペーパーと回収装置１０３で回収した繊維とを比較するグラフである。グラフは、横軸を繊維の長さ、縦軸を繊維の個体数とした時の、トイレットペーパーを水中に溶解して得られた繊維分と、回収装置１０３で下水処理場から回収した繊維分とを比較している。比較結果より、下水汚泥中の繊維分布（繊維長さ、個体数）がトイレットペーパーと酷似していることが判明した。また、回収する繊維の性状として、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍとしておくことが好ましいことが分かる。

　図３は、回収装置１０３で回収した繊維を示す参考顕微鏡写真である。これから、回収装置１０３で回収した繊維は、トイレットペーパーと同様に繊維径にばらつきが無く、１μｍ～５０μｍの範囲に収まっていることが判明した。

　これらのことから、回収装置１０３で回収した繊維分の性状分布は、トイレットペーパーの繊維性状と非常に酷似しており、回収装置１０３で回収した繊維分はトイレットペーパーの繊維分と同等の性状を有するもので、脱水助材として好ましいことが分かる。

　図１５は、トイレットペーパーを添加した脱水ケーキの含水率と回収した繊維を添加した脱水ケーキの含水率とを比較したグラフである。このグラフは、横軸を添加物の添加率、縦軸を含水率低減効果とし、トイレットペーパーと回収した繊維との、脱水助材としての効果を比較している。双方とも添加率の増加に伴い、脱水ケーキの含水率が低下しており、その傾向は酷似している。従って、回収装置１０３で回収した繊維分は、トイレットペーパーの繊維分と同等の性状を有するもので、脱水助材として好ましいことが分かる。

　第２実施形態に係る回収装置１０３は、すり潰し機１３０と洗浄分離機１３１とを備える。第２実施形態に係る汚泥脱水方法は、すり潰し機１３０により繊維分を調製する調製工程１３２、洗浄分離機１３１により回収対象外の有機分等を洗い流し回収対象内の繊維を回収する分離工程１３３を備える。

調製工程１３２
　下水処理場に流入した汚水中の固形物には、脱水助材として回収するトイレットペーパーの主成分である難分解性有機物の植物繊維以外にも、食品残渣由来の易分解性有機物を主成分とした夾雑物、ＳＳが混在しており、それらが繊維分と絡み合っている場合もある。従って、調製工程１３２において、回収範囲以上の繊維分の長さを整えると共に、繊維分の絡まりをほどき、夾雑物又はＳＳを細かくするなどして、汚泥を調製する必要がある。このとき希釈水を添加して絡まりをほどいてもよい。調製工程１３２時に希釈水を注水して、汚泥濃度を低くした状態で微細化してもよい。

　調製工程１３２では、回収対象の繊維分を含む夾雑物及びＳＳをすり潰し機１３０で微細化してもよい。繊維分の多くは、繊維分同士又は有機物等と絡み合っているため、そのままでは洗浄分離機１３１で有機物等を除去することが困難である。そこで、繊維分をすり潰し機１３０で微細化し、繊維分と有機物等とを容易に分離できるようにする。有機物等が主に食品残渣である場合、すり潰すことにより食品残渣内部の繊維分を抽出できると共に、その他の有機物等を微細化できる。

　すり潰し機１３０としては、円板形、ローラ型、ミキサー等、繊維分を微細化できるのであればどのようなものでも構わない。

分離工程１３３
　分離工程１３３では、洗浄分離機１３１を用いて前工程で調製した繊維分をふるいに掛け、洗浄水を用いて洗い流すことで所定の繊維分と易分解性有機物とを分離する。前工程で繊維分は調製され、繊維分と絡み合っていた易分解性有機物等はほどけている。よって、回収範囲内の繊維分が残るようにふるいに掛ければ、特定性状の繊維分のみが回収できる。

　ここで、ある程度ふるいに掛けた繊維分を洗浄水で洗浄することで、繊維分に付着した、わずかな有機物等をさらに取り除くことができる。洗浄分離機１３１には、回転円筒型分離機等が用いられる。洗浄分離機１３１が回転円筒型分離機の場合、内部の洗浄パイプ１３８から洗浄水を噴射すれば、繊維分をふるいに掛けながら洗浄でき、回収範囲内の繊維分を確実に回収できる。回転円筒型分離機は、繊維分をふるいに掛けながら洗浄する装置であればどのようなものでもよく、多様な形態が考えられる。

　回収した指定範囲内の繊維分は、脱水助材として難脱水汚泥に添加し、凝集の核として機能させる。なお、洗浄分離機１３１の洗浄排水は、重力濃縮等で固液分離し、上澄液を更に清澄ろ過すれば洗浄水として再利用できる。固形物は、回収装置１０３で繊維分（難分解性有機物）が回収されているため、易分解性有機物が多く含まれており、消化槽１３７に送れば分解効率を向上させることができる。

夾雑物除去工程
　また、下水処理場に流入した汚水中に回収範囲上限以上の大きな夾雑物等が混入している場合には、調製工程１３２の前段に以下の夾雑物除去工程を追加する。夾雑物除去工程では、下水処理場に流入した汚水中の夾雑物等をスクリーン等によって除去する。この工程は、回収範囲上限以上の大きな夾雑物等と、回収対象の繊維分を含む有機物及び小さな夾雑物等とを分離し、大きな夾雑物等を除去する。

　大きな夾雑物等は、脱水助材として不適切であり、次工程の調製工程１３２において調製の妨げになるため、最初の工程で除去しておかなくてはいけない。従って、スクリーンは、回収範囲上限以上の夾雑物等を除去できるスクリーンであればどのようなものでもよく、バースクリーン、ふるい又はドラムスクリーンといったものでもよい。また、上述した調製工程１３２、分離工程１３３は、一つの装置で行うこともでき、その装置の中に夾雑物除去工程を含めてもよい。

　図１６は、第２実施形態に係る回収装置１０３と回収方法のフローとを示す詳細図である。上述のように、回収装置１０３は、すり潰し機１３０と洗浄分離機１３１とを備える。第２実施形態に係る汚泥脱水方法は、主に調製工程１３２と分離工程１３３とを備える。

調製工程１３２
　第２実施形態では、最初沈殿池１０１より送られてきた生汚泥は繊維分と夾雑物や有機物とが絡み合っているため、調製工程１３２で絡み合った繊維分を繊維長さ０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分に調製する。生汚泥を希釈水で希釈し、対向する回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０を備えたすり潰し機１３０で微細化を行う。対向する回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０の内部に生汚泥を供給し、回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０表面の粗く微小な凹凸によって微細化しながら外部に排出し、微細化した生汚泥を分離工程１３３に送る。

　すり潰し機１３０は、外周部から中心に向かって内部に円錐状の凹部１４３を形成した互いに対向する円盤状の回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０を備える。回転ディスク１３９は、他端に電動機を有する回転軸と連結され、固定ディスク１４０に対して回転可能に設けられている。固定ディスク１４０は、中心部に供給口１４５を有し、供給口１４５から凹部１４３内部へ生汚泥が供給される。

　対向する回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０の凹部１４３の容積は、中心部が広く、外周に向かうほど狭くなっている。回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０の外周端の隙間は、１ｍｍ以下に設定している。中心部に供給された生汚泥は、ポンプ等の供給手段（図示せず）による圧入圧力と回転ディスク１３９の遠心作用により外周側に移送されながら回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０の内面で微細化される。微細化により、長さ０．１ｍｍ～３０ｍｍであった繊維が、長さ０．１ｍｍ～５ｍｍに調製される。生汚泥中の絡み合っていた繊維分と夾雑物や有機物とは、希釈、微細化によりほどけ、容易に分離できるようになる。大きな夾雑物は、微細化により除去しやすい大きさに砕かれる。

　回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０外部に排出された生汚泥は、回転ディスク１３９及び固定ディスク１４０を囲うケーシング１４１に連結された移送管１４２を経て分離工程１３３を行う洗浄分離機１３１へ送られる。

分離工程１３３
　第２実施形態の分離工程１３３は、洗浄分離機１３１で行われる。移送管１４２より洗浄分離機１３１に送られてきた調製された生汚泥には、回収範囲内外の繊維分、水分、夾雑物等が含まれている。また、調製された生汚泥を直接洗浄分離機１３１へ投入したのでは水負荷が大きく、繊維分と水分又は夾雑物とを分離しきれない場合、濃縮装置で予め、ある程水分又は夾雑物を取り除いておき、水負荷を軽減しておいてもよい。

　洗浄分離機１３１は、円筒スクリーンを備える。洗浄分離機１３１は、繊維分を搬送しながら、回収範囲外の有機物、夾雑物等をスクリーンで取り除く。スクリーンの微細孔は、回収範囲内の繊維分を残留させるように設定する。洗浄分離機１３１は、回収対象の繊維分を搬送しつつ、洗浄パイプ１３８からは洗浄水を噴出させ、繊維分を洗浄する。洗浄水による洗浄で、繊維分に付着した夾雑物や回収範囲外の有機物や夾雑物等を洗い流し、回収範囲内の繊維分を確実に回収する。洗浄された回収範囲内の繊維分は。回収口１４４より回収される。

　この様に回収装置１０３で繊維分を回収することで、後段の凝集過程で凝集作用に大きく寄与する性状の繊維分のみを選択的に回収できる。回収した繊維分は、脱水助材として難脱水汚泥に添加する。なお、繊維分は、易分解性有機物は混入していないため腐敗しづらく、必要に応じて一時的に貯留してもよい。分離工程１３３で取り除かれた水分、夾雑物、有機物は、重力濃縮槽１３５へ送る。

　消化槽１３７には、反応タンク１０２を経て最終沈殿池１２０より送られてきた余剰汚泥が濃縮されて送られてくる他、回収装置１０３で除去した、脱水助材として利用しない有機物又は夾雑物等も送られており、植物系繊維等の難分解性有機物は脱水助材として回収されているため、易分解性有機物のみが消化槽１３７に送られる。従って、消化槽１３７における消化期間が短くなり、消化槽１３７も小さくすることができる。消化槽１３７では、汚泥中の有機物が嫌気性細菌の働きによって分解され、消化汚泥と炭酸ガスとメタンガス等に分かれる。

　消化槽１３７で生成された消化汚泥は、脱水機１０８の前段で、回収装置１０３で回収された繊維分と混合する。消化汚泥は、消化槽１３７で有機物が分解されているため、凝集の核となる繊維分が不足している。消化汚泥に回収装置１０３で回収した繊維分を添加、混合することで不足した繊維分を補うことができる。

　繊維分を添加した消化汚泥は、必要に応じて凝集剤を添加し、攪拌することで凝集フロックを形成させ、凝集汚泥を生成する。回収装置１０３で回収した繊維分は、凝集に適切な性状の繊維を選択的に回収してあるため、強固な凝集フロックを形成することができ、脱水域による脱水性能を向上させることができる。

　凝集汚泥は、脱水機８へ送られて脱水される。脱水機１０８は、例えば、スクリュープレス、遠心脱水機、ベルトプレス等の任意の脱水機を用いることができる。

　図１７は、第２実施形態に係る、汚泥脱水方法でＯＤ法を採用した際の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。処理場に流入する流入水は、反応タンク１１９に流入し微生物の作用により浄化される。流入水の一部は、反応タンク１１９流入路から分岐した固液分離機１２１に送られ、汚水中の懸濁物質を分離する。洗浄排水は、回収装置１０３へ移送する。また、ろ過水は、反応タンク１１９前段の流入側に返送する。回収装置１０３へ移送された懸濁物質等の排水からは、脱水助材が選択的に分離回収される。重力濃縮槽１３５は、最終沈殿池１２０から移送される余剰汚泥と、回収装置１０３から返送される易分解性有機物等の残渣を濃縮する。重力濃縮槽１３５の上澄液は、反応タンク１１９前段の流入側へ送られる。回収装置１０３で排出される残渣は、反応タンク１１９へ返送してもよい。重力濃縮槽１３５で濃縮された難脱水性の余剰汚泥等には、回収装置１０３で回収した脱水助材が混合され、必要に応じて高分子凝集剤を添加して、脱水機１０８にて脱水処理を行う。

　また、ここではＯＤ法による処理を例として説明しているが、反応タンク１１９の形態を変更すればＭＢＲ法の実施例も同様のフロー図となる。なお、ＭＢＲを採用した場合は、最終沈殿池１２０が不要となり、反応タンク１１９の上澄液を処理水として排出し、汚泥を重力濃縮槽１３５に移送するか、場合によっては直接脱水機１０８に送る。

　図１８は、第２実施形態に係る、最初沈殿池１０１の生汚泥と最終沈殿池１２０の余剰汚泥とを混合した混合生汚泥を処理する場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。最初沈殿池１０１から引き抜いた生汚泥と最終沈殿池１２０で発生した余剰汚泥とを混合した混合生汚泥を脱水処理するフロー図となる。一般的に、夜間は昼間よりも汚水の流入量が減少するため、最初沈殿池１０１から引き抜かれる汚泥の量が減少する。従って、最終沈殿池１２０から送られる余剰汚泥の割合が増えるため、混合汚泥は難脱水性となる。よって、混合生汚泥の脱水に本実施形態の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法を採用することで、脱水効率が向上する。

　脱水助材に関するフローは、図１４と同様で、最初沈殿池１０１から引き抜いた生汚泥から回収装置１０３により脱水助材を回収する。回収装置１０３から排出された易分解性有機物等の残渣は、重力濃縮槽１３５に返送され、重力濃縮汚泥(生汚泥)および機械濃縮汚泥（余剰汚泥）を混合して脱水機１０８にて脱水処理される。脱水機１０８の前段で混合生汚泥に繊維分を添加する。

　第２実施形態に係る繊維の回収装置３、繊維の回収方法、汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、下水処理場に流入した汚水中の繊維分を脱水助材として有効活用する。脱水助材として適した繊維分のみを選択的に回収して難脱水汚泥に添加するため、回収した繊維分で十分な凝集が行え、脱水性を向上させることができる。さらに、脱水助材を購入、備蓄する必要がないため、コストダウンや設備の小型化を図ることができる。下水処理場に流入したばかりの汚水から繊維分を回収して利用するので、汚泥脱水方法には関係なく様々な処理施設に適応できる。

　次に、本発明の第３実施形態について説明する。

　第３実施形態に係る下水汚泥の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、所定期間ＣＰ内に下水処理プロセスから発生する汚泥（汚水含む）から回収する脱水助材の総回収量ＴＣＡを予測するとともに、脱水処理する総汚泥量ＴＳＡを予測し、予測総汚泥量ＰＴＳＡに応じて予測総回収量ＰＴＣＡを分配添加し、汚泥の脱水性を向上させつつ脱水助材の貯留量を必要最小限に抑える。

　図１９は、第３実施形態に係る下水汚泥の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。この汚泥脱水システムは、下水処理場に流れ込んだ流入水を分離する最初沈殿池２０１と、最初沈殿池２０１で分離した汚水中の有機物を浄化処理する反応タンク２０２と、最初沈殿池２０１で分離した生汚泥を濃縮する重力濃縮槽２３５と、重力濃縮槽２３５の前段で所定量の生汚泥を引き抜いて脱水助材を選択的に分離回収する回収装置２０３と、反応タンク２０２の混合液を分離する最終沈殿池２２０と、最終沈殿池２２０で分離した余剰汚泥を濃縮する機械濃縮槽２３６と、重力濃縮汚泥および機械濃縮汚泥を嫌気性消化する消化槽２３７と、難脱水性の消化汚泥を一時的に貯留する汚泥貯留槽２２７と、脱水助材と消化汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水機２０８とを備える。

　なお、脱水助材を回収する汚泥を引き抜く位置は、最初沈殿池２０１あるいは最初沈殿池２０１の前後の流路等、重力濃縮槽２３５の前段であれば限定しない。また、脱水助材と消化汚泥とを混合した汚泥に対し、必要に応じて高分子凝集剤を添加してもよい。脱水機２０８は、スクリュープレス、ベルトプレス、遠心脱水機等の公知の脱水機を使用できる。

　下水処理場には、毎日２４時間汚水の流入があるため、汚水の沈殿した汚泥を回収装置２０３に移送して汚泥中の脱水助材を回収する。予め定めた連続した所定期間ＣＰ内に回収する脱水助材の回収量を総回収量ＴＣＡとする。下水処理場への流入量は、季節や曜日、天候によって変動し、汚泥に含まれる脱水助材の含有量も変動する。このような情報は、汚泥情報ＳＩとして過去情報も含めて処理場内で集積している。所定期間ＣＰの初期数回の脱水助材の回収量の実測値や汚泥情報ＳＩから、所定期間ＣＰ内に回収するであろう総回収量ＴＣＡを予測する。回収量の実測値を実回収量ＡＣＡ、総回収量ＴＣＡの予測値を予測総回収量ＰＴＣＡとする。

　所定期間ＣＰ内に脱水助材を回収した後の残渣は、濃縮後、消化槽２３７に返送して嫌気性消化した後、脱水機２０８にて脱水処理する。ここで、下水処理場において脱水機２０８は、毎日稼働しているわけではない。下水処理プロセスから発生する汚泥量に応じて、脱水機２０８の稼働時間を随時決定している。汚泥量は変動するので、所定期間ＣＰの初期の実測値や汚泥情報ＳＩから所定期間ＣＰ内に脱水処理するであろう総汚泥量ＴＳＡを予測する。汚泥量の実測値を実汚泥量ＡＳＡ、総汚泥量ＴＳＡの予測値を予測総汚泥量ＰＴＳＡとする。一般的には、予測総汚泥量ＰＴＳＡに応じて、監視員が従事している予め定めた所定の日時のみ脱水機２０８を稼働している。

　汚泥から抽出した脱水助材の貯留は必ず必要となるが、処理場内での配置やスペースを鑑みてできるだけ貯留容量を小さくすることが望ましい。そのため、下水処理プロセスで発生する汚泥から所定期間ＣＰで分離回収する脱水助材の回収量と脱水機２０８で脱水処理する汚泥量とを正確に予測し、脱水助材の貯留量ＤＳＡを一定以下に保持しつつ、総汚泥量ＴＳＡに応じて総回収量ＴＣＡを分配供給できるように供給量ＳＡを算出することが重要となる。

　トイレットペーパーは、水に浸漬させても溶解することが無く、シート状に構成している繊維がほどけて分散するのみである。したがって、下水汚泥中には多量のトイレットペーパー由来の繊維分が存在している。

　第３実施形態では、汚泥中の繊維分を脱水助材として利用するため、下水処理場に流入した流入水中の繊維分を回収装置２０３で回収している。回収した繊維分は、凝集前の難脱水汚泥等に添加し、凝集の核として機能させる。汚泥に対して適切な性状の脱水助材を添加すれば、強固な凝集フロックを形成し、脱水性が向上する。

　図２０は、第３実施形態に係る回収装置２０３以降の脱水システムと脱水方法のフローとを示す図である。下水処理場に流入した汚水から沈殿分離された汚泥を引き抜いて回収装置２０３に移送する。回収装置２０３では、汚泥中の難分解性有機物を選択的に分離し、助材貯留槽２０４に排出する。助材貯留槽２０４で回収されない易分解性有機物は、回収装置２０３から重力濃縮槽２３５を介して消化槽２３７へ移送する。助材貯留槽２０４では、重量計あるいはレベル計等の公知の計測装置２１５で脱水助材の回収量を計測する。回収した脱水助材の実回収量ＡＣＡの測定データは順次制御装置２１６に送信され、制御装置２１６にて所定期間ＣＰ内に回収すると予測される予測総回収量ＰＴＣＡを算出する。予測総回収量ＰＴＣＡは、実回収量ＡＣＡの測定データが送信される度に補正をかけて修正される。

　消化汚泥は、汚泥貯留槽２２７に一時的に貯留される。汚泥貯留槽２２７では、レベル計等の公知の計測装置２２８で汚泥量を計測する。貯留した汚泥の実汚泥量ＡＳＡの測定データは、順次制御装置２１６に送信され、制御装置２１６にて所定期間ＣＰ内に貯留すると予測される予測総汚泥量ＰＴＳＡを算出する。予測総汚泥量ＰＴＳＡは、実汚泥量ＡＳＡの測定データが送信される度に補正をかけて修正される。なお、汚泥量を測定する計測装置は、汚泥の移送管に設けてもよく、また、脱水機２０８から排出される脱水ケーキから汚泥量を推測してもよい。

　制御装置２１６では、予測総回収量ＰＴＣＡと予測総汚泥量ＰＴＳＡとに基づいて脱水助材の供給量ＳＡを算出する。算出された供給量ＳＡに応じて脱水助材の供給装置２０５を制御する。この時、助材貯留槽２０４への貯留量ＤＳＡは、予め定めた範囲内に制限するように予め制御装置２１６にインプットしている。

　脱水助材を供給装置２０５にて難脱水汚泥に供給する際に、希釈水２１７を注入すると脱水助材の移送が容易となる。

　図２１は、某下水処理場での脱水助材の回収データである。この下水処理場には毎日２４時間に亘って有機物を含有する汚水の流入があり、最初沈殿池２０１から予め定めた汚泥量を引き抜いて回収装置２０３に移送している。しかし、季節や日時により汚泥濃度が大きく異なり、特に、土、日曜日の休日は汚泥濃度が低く、固形物量が月～金曜日の平日と比べて半減している。したがって、難分解性有機物である繊維分を主とした脱水助材の回収量も減少している。

　本下水処理場では、脱水助材に適さない易分解性有機物を消化槽２３７にて嫌気性消化した後、消化汚泥を脱水機２０８で脱水処理している。本下水処理場では、土、日曜日は流入量が少ないので脱水機の稼働を最小限に抑えるため、消化槽２３７から消化汚泥を引き抜いていない。したがって、土、日曜日の発生消化汚泥量はデータ上０となっている。

　本下水処理場では、汚泥量と脱水機２０８の処理能力から、平日は各８時間のみの稼働で、休日は運転を停止している。所定期間ＣＰに総汚泥量ＴＳＡに応じて均等に総回収量ＴＣＡの脱水助材を供給できるように脱水助材の供給量ＳＡを算出する。本データでは、１週間で回収した脱水助材の総回収量ＴＣＡを、その１週間で脱水処理する総汚泥量ＴＳＡに均等な添加率で供給するようにしている。

回収量
　第３実施形態に係る下水汚泥の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法を図２１のデータに沿って詳述する。脱水助材を回収する所定期間ＣＰを以下のように設定した。
　所定期間：土曜日から翌週金曜日までの７日間

　水処理プロセスで発生する汚泥について、下水処理場の最初沈殿池２０１から生汚泥を引き抜いて回収装置２０３に移送する。一定時間ごとに所定量を引き抜く作業を数回行ってもよいし、連続的に全量を引き抜いてもよい。

　回収された難分解性有機物は、脱水助材として助材貯留槽２０４に貯留する。助材貯留槽２０４に貯留する脱水助材の回収量を公知の計測装置２１５でリアルタイムに計測し、実回収量ＡＣＡの測定データを制御装置２１６に送信する。助材貯留槽２０４には、脱水助材の実回収量ＡＣＡに応じて希釈水２１７を注水してもよい。本実施形態では、濃度が３％となるまで希釈水２１７を注水している。

　制御装置２１６では、実回収量ＡＣＡと過去の測定情報や天候情報等の汚泥情報ＳＩも参考にして、所定期間ＣＰに回収できる脱水助材の予測総回収量ＰＴＣＡを算出する。予測総回収量ＰＣＴＡを正確に予測するため、随時、実回収量ＡＣＡの測定データを制御装置２１６に送信し、制御装置２１６で予測総回収量ＰＴＣＡを補正しつつ算出する。

　本実施形態では、脱水助材の回収を土曜日から開始する。図２１に示すように、土、日曜日の休日は脱水助材の回収量が減少する。これは、本データを抽出した某下水処理場の流入域に多数のオフィス街があり、土、日曜日は一般のオフィスが休みでオフィス街からの汚泥流入量が減少するためである。逆に住宅街を中心とする流入域を持つ下水処理場は、土、日曜日に流入汚泥の濃度が高くなり、脱水助材の回収量が増加することが予測される。

　回収装置２０３では、引き抜いた汚泥中の難分解性有機物のみを分離回収して助材貯留槽２０４に貯留する。難分解性有機物を抽出した残渣（主に易分解性有機物）は、最初沈殿池２０１の後段に配置している重力濃縮槽２３５を介して消化槽２３７に返送し、下水処理プロセスに従って嫌気性消化する。

汚泥量
　本実施形態では、脱水する汚泥は、汚泥貯留槽２２７に貯留している。汚泥貯留槽２２７に貯留されている汚泥量を公知の計測装置２２８でリアルタイムに計測し、実汚泥量ＡＳＡの測定データを制御装置２１６に送信する。

　制御装置２１６では実汚泥量ＡＳＡと過去の測定情報や天候情報等の汚泥情報ＳＩも参考にして、所定期間ＣＰに発生する予測総汚泥量ＰＴＳＡを算出する。予測総汚泥量ＰＴＳＡを正確に予測するため、随時、実回収量ＡＣＡの測定データを制御装置２１６に送信し、制御装置２１６で予測総汚泥量ＰＴＳＡを補正しつつ算出する。

　回収量と同様に、土、日曜日の汚泥発生量が少ないので、月～金曜日までの５日間のみ脱水機２０８にて脱水処理を行っている。脱水機２０８は、連続的に脱水処理できるスクリュープレス２１８を用いている。

供給量算出
　制御装置２１６で算出した予測総回収量ＰＴＣＡの脱水助材を、制御装置２１６で算出した予測総汚泥量ＰＴＳＡの汚泥に均等に分配供給するべく、制御装置２１６にて脱水助材の供給量ＳＡを算出する。本実施形態では、脱水助材を回収する期間と汚泥を貯留する期間とが完全に一致しているため、常に最新データの予測総回収量ＰＴＣＡと予測総汚泥量ＰＴＳＡとを基に、脱水助材の供給量ＳＡを随時算出する。制御装置２１６は、脱水助材の供給量ＳＡを算出後、脱水助材の供給装置２０５を調整して、所定の量だけ脱水助材を難脱水汚泥に混合する。なお、上記で述べた予測総回収量ＰＴＣＡを算出する工程、予測総汚泥量ＰＴＳＡを算出する工程、供給量ＳＡを算出する工程を少なくとも含む処理を供給量算出処理と呼ぶ。

　なお、所定期間ＣＰに脱水処理する実汚泥量ＡＳＡに対して、供給量ＳＡを均等に分配供給してもよい。

　下水処理場に流入する固形物量が増加すれば、そこから回収できる脱水助材の回収量も増加する。この時、脱水助材に適さない易分解性有機物も増加しているため、脱水機２０８で脱水処理すべき汚泥量も増加する。助材貯留槽２０４で回収する脱水助材の予測総回収量ＰＴＣＡは増加傾向となるが、脱水処理する予測総汚泥量ＰＴＳＡも増加傾向となり、脱水助材の供給量ＳＡも増加する。したがって、助材貯留槽２０４の貯留量ＤＳＡは極端な貯留量増加がないため、助材貯留槽に大きなスペースは必要としない。

　逆に、下水処理場に流入する固形物量が減少すれば、そこから回収できる脱水助材の回収量も減少する。この時、脱水助材に適さない易分解性有機物も減少しているため、脱水機２０８で脱水処理すべき汚泥量も減少する。助材貯留槽２０４で回収する脱水助材の予測総回収量ＰＴＣＡは減少傾向となるが、脱水処理する予測総汚泥量ＰＴＳＡも減少傾向となり、脱水助材の供給量ＳＡも減少する。したがって、助材貯留槽２０４の貯留量ＤＳＡは極端な貯留量減少がないため、脱水助材が不足して含水率が不安定な脱水処理となることがない。

　図２２は、下水処理場に最初沈殿池を設置していない場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。具体的には、ＯＤ法やＭＢＲ（膜分離活性汚泥法）を採用した際の処理方法が該当する。下水処理場に流入する流入水は、反応タンク２１９に流入し微生物の作用により浄化される。流入水の一部は、反応タンク２１９の流入路から分岐した固液分離機２２１に導入されて、汚水中の懸濁物質を分離する。洗浄排水は回収装置２０３へ移送する。また、ろ過水は反応タンク２１９前段の流入側に返送する。回収装置２０３へ移送された懸濁物質等の排水からは、脱水助材が選択的に分離回収される。重力濃縮槽２３５は最終沈殿池２２０から移送される余剰汚泥と、回収装置２０３から返送される易分解性有機物等の残渣を濃縮する。重力濃縮槽２３５の上澄液は反応タンク２１９前段の流入側へ送られる。回収装置２０３で排出される残渣は反応タンク２１９へ返送してもよい。重力濃縮槽２３５で濃縮された難脱水性の余剰汚泥等は、汚泥貯留槽２２７へ送られて回収装置２０３で回収した脱水助材と混合され、必要に応じて高分子凝集剤を添加して、脱水機２０８にて脱水処理を行う。なお、ＭＢＲを採用した場合は、最終沈殿池２２０が不要となり、反応タンク２１９の上澄液を処理水として排出し、汚泥を重力濃縮槽２３５に移送する。

　図２３は、最初沈殿池２０１の生汚泥と最終沈殿池２２０の余剰汚泥とを混合した混合生汚泥を処理する場合の汚泥脱水システムと汚泥脱水方法のフローとを示す図である。具体的には、図１９の消化槽を除いたフローが該当する。一般的に、夜間は昼間よりも汚水の流入量が減少するため、最初沈殿池２０１から引き抜かれる汚泥の量が減少する。従って、最終沈殿池２２０から送られる余剰汚泥の割合が増えるため、混合汚泥は難脱水性となる。よって、混合生汚泥の脱水に本実施形態の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法を採用することで脱水効率が向上する。脱水助材に関するフローは図１９と同様で、最初沈殿池２０１から引き抜いた生汚泥から回収装置２０３により脱水助材を回収する。回収装置２０３から排出された易分解性有機物等の残渣は重力濃縮槽２３５に返送され、重力濃縮汚泥（生汚泥）および機械濃縮汚泥（余剰汚泥）を混合して脱水機２０８にて脱水処理される。脱水機２０８の前段で混合生汚泥に脱水助材を添加する。

　第３実施形態に係る下水汚泥の汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、下水処理場に流入した汚水を沈殿分離した汚泥から繊維分を脱水助材として有効活用する。これにより、処理場内の不要物から脱水助材を調達できる。ランニングコストが低減するだけでなく、脱水助材の回収量を予測しながら予測発生汚泥量に応じて脱水助材を使用するので、脱水助材の貯留槽等、設備の小型化を図ることができる。また、第３実施形態に係る汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法は、汚泥中の難分解性有機物を脱水助材として処理系内の汚泥脱水処理に有効活用し、その処理系で発生する難脱水汚泥に添加する。これにより、安定した低含水率の脱水ケーキを生成できるとともに、脱水ケーキの処理が安価で容易となる環境配慮型のシステム及び方法とすることができる。

　以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

　特願２０１３－１５５１２５号（出願日：２０１３年７月２６日）、特願２０１３－１８９１２６号（出願日：２０１３年９月１２日）、及び特願２０１３－１８９１２７号（出願日：２０１３年９月１２日）の全内容は、ここに援用される。

Claims

　下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収装置であって、
　前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とするすり潰し機と、
　前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離機と、
　前記分離機により分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出装置と、
を備えた回収装置。
　前記分離機の下方に設けられ、前記易分解性有機物を収集する分離槽と、
　前記分離槽に連結され、前記分離槽に収集された前記易分解性有機物を下水処理場の生物処理槽に返送する返送管と、
をさらに備えた
請求項１に記載の回収装置。
　前記すり潰し機は、
　　固定ディスクと、
　　前記固定ディスクに回転可能に対向して配置され、前記固定ディスクとともに凹部を画成し、前記凹部に連通する供給口を有する回転ディスクと、
を備え、
　前記固定ディスクと前記回転ディスクとは、外周端に隙間を設けて配置され、
　前記回収装置は、前記供給口に連結されて前記凹部に前記汚泥を供給する供給管をさらに備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記すり潰し機は、
　　一方が閉塞された筒状のケーシングと、
　　前記ケーシング内に配置された円筒スクリーンと、
　　前記円筒スクリーンの内壁に摺接しながら回転する摺接部材と、
を備え、
　前記回収装置は、
　　前記円筒スクリーンの開口部中央に連結され、前記円筒スクリーン内に前記汚泥を供給する供給管と、
　　前記ケーシングに連結され、前記調製汚泥を前記分離機に移送する移送管と、
を備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記分離機は、回転自在の円筒型のスクリーンを備え、
　前記抽出装置は、前記スクリーン内に配置された螺旋状に掛け回したスクリュー羽根を備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記スクリーンは、端部に前記特定性状の難分解性有機物を抽出する抽出部を有し、
　前記スクリーンの前記抽出部近傍は、前記抽出部に向かって径が漸減している
請求項５に記載の回収装置。
　前記分離機は、
　　複数のロールと、
　　前記複数のロールに走行自在に巻き掛けられ、多数の細孔を有する無端ベルトと、
を備え、
　前記抽出装置は、ろ過面後方に設けたスクレーパを備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記分離機の供給部を含むろ過面は、前記分離槽に貯留された浸漬水に浸漬されている
請求項２に記載の回収装置。
　前記分離機のろ過面を高圧水で噴射する噴射装置をさらに備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記分離機は、
　　円筒スクリーンと、
　　前記円筒スクリーン内に混入されて搬送されながら転がる複数の転動体と、
　　前記転動体を回収する転動体槽と、
　　前記転動体槽に回収された前記転動体を前記転動体槽から循環管を経て前記分離機の供給部に返送する返送部と、
を備えた
請求項１または２に記載の回収装置。
　前記難脱水性有機物は、繊維状物であり、
　前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分である
請求項１～１０の何れか１項に記載の回収装置。
　下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収方法であって、
　前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とする調製工程と、
　前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離工程と、
　前記分離工程で分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出工程と、
を備えた回収方法。
　前記難脱水性有機物は、繊維状物であり、
　前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分である
請求項１２に記載の回収方法。
　下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収装置と、
　前記回収装置により回収された前記脱水助材と脱水対象の汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水機と、
を備えた汚泥脱水システム。
　前記回収装置は、
　　前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とするすり潰し機と、
　　前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離機と、
　　前記分離機により分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出装置と、
を備えた
請求項１４に記載の汚泥脱水システム。
　前記抽出装置により抽出された前記脱水助材を貯留する回収槽をさらに備えた
請求項１４または１５に記載の汚泥脱水システム。
　前記脱水対象の汚泥は、繊維分が減少した汚泥であるOD余剰汚泥または消化汚泥である
請求項１４～１６の何れか１項に記載の汚泥脱水システム。
　前記脱水助材を前記脱水対象の汚泥に供給する供給装置と、
　前記供給装置による前記脱水材の供給量を調整する制御装置と、
をさらに備え、
　　前記制御装置は、
　　　予め設定した連続した所定期間内に前記回収装置で回収する前記脱水助材の予測総回収量を算出し、
　　　前記予め設定した連続した所定期間内に前記脱水機で脱水処理する前記脱水対象の汚泥の予測総汚泥量を算出し、
　　　前記算出された予測総汚泥量の前記脱水対象の汚泥に対して前記算出された予測総回収量の前記脱水助材を分配して供給するための前記供給量を算出する
請求項１４～１７の何れか１項に記載の汚泥脱水システム。
　前記回収装置により回収された前記脱水助材の実回収量を計測する第１の計測装置と、
　前記脱水対象の汚泥の実汚泥量を計測する第２の計測装置と、
をさらに備え、
　前記制御装置は、
　　前記予測総回収量を前記実回収量と汚泥情報とから算出し、
　　前記予測総汚泥量を前記実汚泥量と前記汚泥情報とから算出する
請求項１８に記載の汚泥脱水システム。
　前記制御装置は、前記予測総汚泥量に対して前記予測総回収量を均等に分配するための前記供給量を算出する
請求項１９に記載の汚泥脱水システム。
　前記制御装置は、前記実汚泥量に対して前記実回収量を均等に分配するための前記供給量を算出する
請求項１９に記載の汚泥脱水システム。
　前記難脱水性有機物は、繊維状物であり、
　前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分である
請求項１５～２１の何れか１項に記載の汚泥脱水システム。
　下水処理プロセスで発生する汚泥から特定の素材を脱水助材として回収する回収処理と、
　前記回収処理で回収された前記脱水助材と脱水対象の汚泥とを混合した汚泥を固液分離する脱水処理と、
を備えた汚泥脱水方法。
　前記回収処理は、
　　前記汚泥中の固形物を細分化して調製汚泥とする調製工程と、
　　前記調製汚泥から難分解性有機物と易分解性有機物とを分離する分離工程と、
　　前記分離工程で分離された前記難分解性有機物のうち特定性状の難分解性有機物を前記脱水助材として連続的に抽出する抽出工程と、
を備えた
請求項２３に記載の汚泥脱水方法。
　前記調製工程では、前記難分解性有機物である繊維分と前記易分解性有機物とを分離可能な性状へ調製する
請求項２４に記載の汚泥脱水方法。
　前記調製工程では、前記固形物に希釈水を添加することで調製する
請求項２５に記載の汚泥脱水方法。
　前記調製工程では、前記固形物を微細化することで調製する
請求項２５または２６に記載の汚泥脱水方法。
　前記分離工程では、前記調製工程で調整した前記固形分を洗浄水で洗浄して前記特定性状の難分解性有機物よりも小さい繊維分を除去する
請求項２４～２７の何れか１項に記載の汚泥脱水方法。
　前記回収処理は、前記調製工程の前段に、前記特定性状の難分解性有機物よりも大きい夾雑物を除去する工程をさらに備えた
請求項２４～２８の何れか１項に記載の汚泥脱水方法。
　前記特定性状の難分解性有機物は、繊維長さ０．１ｍｍ～５ｍｍ、繊維径１μｍ～５０μｍの繊維分である
請求項２４～２９の何れか１項に記載の汚泥脱水方法。
　前記脱水対象の汚泥は、繊維分が減少した汚泥であるOD余剰汚泥または消化汚泥である
請求項２３～３０の何れか１項に記載の汚泥脱水方法。
　前記汚泥脱水方法は、供給量算出処理をさらに備え、
　前記供給量算出処理は、
　　予め設定した連続した所定期間内に前記回収処理で回収する前記脱水助材の予測総回収量を算出する工程と、
　　前記予め設定した連続した所定期間内に前記脱水処理で脱水処理する前記脱水対象の汚泥の予測総汚泥量を算出する工程と、
　　前記算出した予測総汚泥量の前記脱水対象の汚泥に対して前記算出した予測総回収量の前記脱水助材を分配して供給するための供給量を算出する工程と、
を備えた
請求項２３～３１の何れか１項に記載の汚泥脱水方法。