(57)【要約】  汚泥の凝集に必要な高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水ケーキの含水率を低減でき、廃棄物量を削減できる新たな汚泥の凝集方法を提供する。  第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入し、１０００ｒｐｍ以上の高速撹拌により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、１０〜５００ｒｐｍの撹拌により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法を提案する。
2012108312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定した撹拌により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法。
【請求項２】
前記第１の高分子凝集剤の溶液の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１記載の汚泥の凝集方法。
【請求項３】
前記第１撹拌工程において、被処理物としての前記汚泥と、前記第１の高分子凝集剤の溶液との撹拌時間が２０秒以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥の凝集方法。
【請求項４】
前記第１の高分子凝集剤の分子量が４５０万以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項５】
下記測定で得られる、前記第１の高分子凝集剤の粘度が１５０ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
粘度測定試験：高分子凝集剤を純水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で粘度を測定する。
【請求項６】
前記第１の高分子凝集剤の注入量が、前記第１の高分子凝集剤と前記第２の高分子凝集剤の合計注入量の４５〜９５質量％であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項７】
前記第１撹拌工程の前に、被処理物としての汚泥を希釈水で希釈する汚泥希釈工程を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の汚泥の凝集方法は、機械的な脱水工程に先立って行われることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項９】
第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、
前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する手段を備え、
前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定した撹拌により、混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる手段を備えた汚泥の凝集装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の汚泥の凝集装置は、機械的な脱水装置に連結されることを特徴とする請求項９に記載の汚泥の凝集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の凝集方法及び凝集装置に関する。例えば、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理において、汚泥を凝集させるための凝集方法及びそれに用いる凝集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物量を削減し、環境負荷を低減することが求められる中、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理技術は極めて重要であり、より効率的な汚泥の脱水処理技術が望まれている。【０００３】
汚泥の脱水処理は、凝集剤を用いて汚泥を凝集させる凝集工程と、脱水機により凝集汚泥を脱水する脱水工程とから構成されるのが一般的である。汚泥の脱水処理における成功の可否は、凝集剤によって如何に効果的に凝集させることができるかに依るところが大きい。【０００４】
凝集剤による汚泥の凝集方法のうち、撹拌する際の回転速度が異なる２段階の撹拌工程により汚泥を凝集させる方法に関連する技術として、下記のような先行技術が知られている。【０００５】
特開２００６-２６３５１４号公報（特許文献１）には、濁水に無機系凝集剤Ａを添加して撹拌混合した後、これに有機系凝集剤Ｂを添加し、緩速撹拌してフロックＬを生成し、該フロックＬに無機系凝集剤Ｃを添加して撹拌混合し、前記フロックＬを分解又は破壊した後、これを脱水処理することを特徴とする濁水の凝集脱水処理方法が開示されている。【０００６】
特開平１１−５７８００号公報（特許文献２）には、有機性汚泥に無機凝集剤および第１のポリマーとして両性ポリマーを添加して強撹拌し、さらに第２のポリマーとして両性ポリマーを添加して緩速撹拌した後、加圧脱水することを特徴とする汚泥脱水方法が開示されている。【０００７】
特開昭６２−２７７２００号公報（特許文献３）には、両性の高分子凝集剤を用いて有機質汚泥を凝集するに当って、第１段処理において該汚泥と該両性の高分子凝集剤の一部とを比較的強撹拌の下で接触させ、第２段処理において前記の第１段処理汚泥と該両性の高分子凝集剤の残部とを比較的弱撹拌の下で接触させることを特徴とする、汚泥の凝集処理方法が開示されている。【０００８】
特開昭５７−１３０５９９号公報（特許文献４）には、汚泥に対し、汚泥の電荷と反対の電荷を有する第１の高分子凝集剤を添加して第１の撹拌を行い、次いで第１の高分子凝集剤と反対の電荷を有する第２の高分子凝集剤を添加して第２の撹拌を行い、生成したフロックを脱水する方法において、第１の撹拌はフロックを生成しないか、または生成したフロック径が２ｍｍ以下となるような強い撹拌であることを特徴とする汚泥脱水法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６-２６３５１４号公報
【特許文献２】特開平１１−５７８００号公報
【特許文献３】特開昭６２−２７７２００号公報
【特許文献４】特開昭５７−１３０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、撹拌する際の回転速度が異なる２段階の撹拌工程により汚泥を凝集させる方法において、汚泥の凝集に必要な凝集剤の注入量を削減することができ、しかも、脱水後に得られる脱水ケーキの含水率を低減して廃棄物量を削減することができる、新たな汚泥の凝集方法及び凝集装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定した撹拌により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法を提案する。【００１２】
本発明はまた、第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する手段を備え、前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定した撹拌により、混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる手段を備えた汚泥の凝集装置を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明が提案する汚泥の凝集方法又は汚泥の凝集装置によれば、被処理物である汚泥を凝集させるのに使用する高分子凝集剤の注入量を削減できる。さらに、脱水後に得られる脱水ケーキの含水率を低減できるから、廃棄物量を削減できる。この際、第１の高分子凝集剤及び第２の高分子凝集剤のそれぞれの特性に応じて、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤との注入量の割合を適切に制御することにより、前記汚泥を凝集させるのに使用する前記高分子凝集剤の合計注入量をより一層削減できるうえ、脱水後に得られる脱水ケーキの含水率をさらに低減できるから、廃棄物量をさらに削減することができる。
また、高速回転での高速撹拌によって、高濃度の高分子凝集剤を含む高分子凝集剤溶液を使用できるようになるため、高分子凝集剤の溶解水量をより一層削減することができる。これにより、高分子凝集剤の溶解槽や高分子凝集剤溶液の送液ポンプなどの周辺設備を小型化、省エネルギー化することができる。さらには、脱水ろ液を水処理系に返流する場合、返流水量を削減できるため、水処理系全体の省エネルギー化、省スペース化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の凝集装置の一例を示した概略図である。
【図２】本発明の凝集装置の上記とは異なる一例を示した概略図である。
【図３】本発明の凝集装置の上記とは異なる一例を示した概略図である。
【図４】本発明の凝集装置の上記とは異なる一例を示した概略図である。
【図５】本発明の凝集装置の上記とは異なる一例を示した概略図である。
【図６】実施例５の試験結果として、第一の高分子凝集剤の注入量とＳＳ回収率の比との関係を示したグラフである。
【図７】実施例６の試験結果として、高分子凝集剤の注入率と脱水ケーキ含水率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態の例に基づいて本発明を説明するが、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
＜本凝集方法＞
本実施形態に係る汚泥の凝集方法（以下「本凝集方法」と称する）は、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入し、高速撹拌により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、前記より低速の撹拌（「通常撹拌」とも称する）により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法である。
【００１７】
＜汚泥＞
本凝集方法において被処理物とし得る汚泥は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれでもよい。
【００１８】
有機性汚泥としては、例えば下水処理、し尿処理、各種産業廃水処理において発生する有機性汚泥などを挙げることができる。より具体的には、最初沈殿池汚泥、余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥、浄化槽汚泥、消化脱離液などを挙げることができる。
有機性汚泥は無機物を含んでもよい。
【００１９】
無機性汚泥としては、例えば浄水処理、建設工事廃水処理、各種産業廃水処理において発生する無機性汚泥などを挙げることができる。
ここで、浄水処理で発生する汚泥とは、浄水処理施設における沈殿池、排泥池、濃縮槽などから排出される汚泥などである。
無機性汚泥は有機物を含んでもよい。
【００２０】
以上のように、本発明は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれも被処理物とすることができるが、本発明の効果をより享受できるという観点からすると、有機性汚泥が好ましく、その中でも、難脱水性の嫌気性消化汚泥が特に好ましい。
【００２１】
＜第１撹拌工程＞
第１撹拌工程では、高速撹拌によって、高分子凝集剤を汚泥中に均一に分散させ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることにより、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせしめることを主な目的とする。
無機凝集剤を汚泥に注入して撹拌した場合には、汚泥の表面電荷の中和のみであるから、これに比べて、本凝集方法は、より大きな凝集フロックを形成でき、ろ過性のよい凝集汚泥を形成できる。このため、無機凝集剤を汚泥に注入して撹拌した場合に比べて、本凝集方法により凝集させた汚泥は、ろ過速度の大きい脱水処理が可能となる。
【００２２】
（第１の高分子凝集剤）
第１の高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤および両性高分子凝集剤のいずれも用いることができる。有機性汚泥を処理する場合には、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤を用いるのが特に好ましい。
【００２３】
アニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合物、ポリメタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合物などを挙げることができる。
ノニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。
カチオン性高分子凝集剤としては、例えばアクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＡ系高分子凝集剤」とも称する）、メタクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＭ系高分子凝集剤」とも称する）、アミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ホルムアミド基などを含むポリビニルアミジン（「アミジン系高分子凝集剤」とも称する）、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられる。ＤＡＡ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。ＤＡＭ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。
両性高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノメチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノメチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物などを挙げることができる。
但し、以上は例示であり、これらに限定するものではない。
【００２４】
第１の高分子凝集剤の分子量は４５０万以上であるのが好ましい。より好ましい分子量は５００万以上である。ここでの分子量は、粘度法により求められた平均分子量である。
高速撹拌による凝集において、高分子凝集剤の分子量が低すぎると、高速撹拌により高分子凝集剤の分子鎖が切断された場合に、高分子凝集剤の凝集力が弱まってしまうからである。このため、分子量が４５０万以上の高分子凝集剤を使用することにより、高分子凝集剤の凝集力を弱めることなく、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させ、また、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。
【００２５】
第１の高分子凝集剤の粘度は、分子量と同じ観点から、１５０ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましく、特に１７５ｍＰａ・ｓ以上、その中でも２００ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましい。
この際の粘度は、高分子凝集剤を純水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で測定した値である。
【００２６】
第１の高分子凝集剤の分子量が４５０万以上である場合、第１の高分子凝集剤の注入量は、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤の合計注入量の４５〜９５質量％となるように調整して注入するのが好ましく、中でも５０〜９５質量％、その中でも特に５５〜９０質量％を占めるように調整して注入するのが好ましい。
第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量の割合が高すぎると、高分子凝集剤は汚泥に均一に分散し、高分子凝集剤は汚泥の細部まで行き渡るが、第２の撹拌時に注入する高分子凝集剤の注入量が少なすぎるため、凝集フロックは成長しない可能性がある。この結果、濃縮処理や脱水処理において、ろ過性が悪化する。一方、第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量の割合が低すぎると、高速撹拌により汚泥に均一に分散する高分子凝集剤の割合が少なくなるため、高速撹拌の効果は低下するようになる。このため、第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量を、合計注入量の４５〜９５％に制御することにより、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させるとともに凝集フロックを成長させることできる。
【００２７】
第１の高分子凝集剤の溶液における溶媒は、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などを挙げることができるが、高分子凝集剤の凝集力を最大限発揮させる観点からは純水が好ましい。（第２の高分子凝集剤の溶液についても同様）。一方、経済性の観点からは水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。（第２の高分子凝集剤の溶液についても同様）。
第１の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。
高分子凝集剤による汚泥の凝集において、高分子凝集剤の溶液は１〜３ｇ／Ｌに調製するのが一般的であり、通常は３ｇ／Ｌ以上の高分子凝集剤の溶液を使用することはない。この理由は、高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上になると、高分子凝集剤の溶液は高粘度になるため、従来の凝集槽で使用される撹拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しいからである。一方、高速撹拌では、３ｇ／Ｌ以上の高濃度溶液を使用しても、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることができる。この結果、高分子凝集剤の溶解水量を削減できるメリットが生じる。高濃度の高分子凝集剤の溶液を使用する別のメリットとして、高分子凝集剤を注入した汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高めることができるため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる点を挙げることができる。例えば、１Ｌの汚泥に２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を２００ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３３３ｍｇ／Ｌである。一方、１Ｌの汚泥に１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤を４０ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３８５ｍｇ／Ｌである。このように、同じ０．４ｇの高分子凝集剤を注入する場合であっても、２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用するよりも、１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤を使用する方が汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高められ、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減することができる。
【００２８】
（高速撹拌）
第１撹拌工程では、１０００ｒｐｍ以上の高速で撹拌することが重要である。より好ましい回転速度は２０００ｒｐｍ以上である。さらにより好ましい回転速度は３０００ｒｐｍ以上である。
該回転速度を高めた場合には、撹拌時間をより短くすればよいので、回転速度の上限は特にないが、現状では１５０００ｒｐｍまで実験的に効果があることを確認している。
高分子凝集剤により汚泥を凝集させる場合、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させること、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることが重要である。高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることにより、無駄な高分子凝集剤を削減でき、高分子凝集剤の注入量を削減することができる。また、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることにより、凝集汚泥が緻密になるため、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる。高分子凝集剤の溶液は高粘度の液体であり、従来の凝集槽で使用される撹拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しいうえ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができなかった。このため、高分子凝集剤の注入量の増加や脱水ケーキ含水率の悪化が生じていた。一方、高速撹拌では、高分子凝集剤を均一に汚泥に分散させることができるうえ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。このため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水ケーキ含水率を低減することができる。
【００２９】
なお、高速撹拌における撹拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状（ＴＳなど）、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、１０００ｒｐｍ以上において調整するのが好ましい。
【００３０】
第１撹拌工程における撹拌時間、すなわち第１の高分子凝集剤の溶液と汚泥を混合撹拌する時間は、２０秒以下、特に５秒〜２０秒とするのが好ましく、より好ましくは５〜１５秒、さらにより好ましくは５〜１０秒である。
高速撹拌による撹拌時間が長すぎると、高分子凝集剤の凝集力が弱まる程度まで高分子凝集剤の分子鎖は切断されてしまう。このため、撹拌時間を２０秒以下に制御することにより、高分子凝集剤の凝集力を弱めることなく、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。
【００３１】
高速撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される高速撹拌機やローター、ステーター、モーターから構成される高速撹拌機などの高速撹拌機を使用してもよいし、また、インラインミキサーによって高速撹拌してもよい。
インラインミキサーとは、配管に組み込まれたミキサーである。インラインミキサーのメリットはミキサーが密封されているため、上流にある汚泥用ポンプ、高分子凝集剤用ポンプの２台があれば、下流に液を送ることができる。一方、容器に撹拌機が設置された場合、容器上部が開放されているので、上流にある汚泥用ポンプ、高分子凝集剤用ポンプの他に、もう１台ポンプ或いはポンプ相当のものがないと下流に液を送れない。そのため通常は、ポンプを設置せず、高低差で下流に液を送るのが一般的である。
【００３２】
＜第２撹拌工程＞
第２撹拌工程は、凝集フロックを形成させることが主な目的である。
【００３３】
（第２の高分子凝集剤）
第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤の項目で前述した高分子凝集剤と同様のものを用いることができる。この場合、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いることもできるが、異なる種類の高分子凝集剤を用いることができる。高分子凝集剤溶解槽を共用できる観点からは、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いるのが好ましい。
【００３４】
第２の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。
【００３５】
（通常撹拌）
第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、従来の汚泥の凝集装置において一般的な回転速度、すなわち１０〜５００ｒｐｍであればよい。その理由は、第２撹拌工程では高分子凝集剤を第１撹拌工程において調製した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、中でも２０ｒｐｍ以上或いは４００ｒｐｍ以下、その中でも３０ｒｐｍ以上或いは３００ｒｐｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００３６】
なお、第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状（ＴＳなど）、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、１０〜５００ｒｐｍにおいて調整するのが好ましい。
【００３７】
第２撹拌工程における撹拌時間、すなわち第２の高分子凝集剤の溶液と汚泥を混合撹拌する時間は１分〜２０分であるのが好ましい。その理由は、第２撹拌工程では高分子凝集剤を第１撹拌工程において調製した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２撹拌工程における撹拌の撹拌時間は、中でも２分以上或いは１５分以下、その中でも３分以上或いは１０分以下であるのがさらに好ましい。
【００３８】
撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される撹拌機などの通常の撹拌機を使用すればよく、特に種類を限定するものではない。
【００３９】
＜脱水＞
第２撹拌工程で凝集フロックを形成させた後は、脱水機により固液分離し、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得ることができる。
この際の脱水方法としては、圧力を加えて脱水する手段を採用するのが一般的であるが、特に限定するものではない。例えば従来から汚泥脱水に使用される脱水機、例えばスクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、真空脱水機、フィルタプレス脱水機、多重円板脱水機などを用いることができる。
【００４０】
＜汚泥希釈工程＞
本凝集方法では、必要に応じて、第１撹拌工程の前に汚泥希釈工程を実施するようにしてもよい。
【００４１】
汚泥希釈工程の目的は、被処理物である汚泥を希釈水で希釈することにより、高分子凝集剤の凝集効果を促進させることにある。塩類などの溶解性成分濃度が高い汚泥では、高分子凝集剤のイオン性官能基の解離が抑制され、溶解性が低下するため、高分子凝集剤は凝集効果を発揮することが難しくなる。そこで、汚泥を希釈し、溶解性成分の濃度を低下させることにより、高分子凝集剤の凝集効果を促進させることができる。
【００４２】
この際、希釈倍率は、汚泥の種類、汚泥の性状（ＴＳ、電気伝導率、Ｍアルカリ度、溶解性成分濃度、塩類濃度など）、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度、高分子凝集剤の溶解性などに合わせて調整するのが好ましい。
例えば、汚泥の電気伝導率を指標とする場合であれば、希釈後の汚泥の電気伝導率が１５ｍＳ／ｃｍ以下になるように希釈倍率を調整するのが好ましく、特に希釈後の汚泥の電気伝導度が１０ｍＳ／ｃｍ以下になるように希釈倍率を調整するのがさらに好ましい。
汚泥のＭアルカリ度を指標とする場合であれば、希釈後の汚泥のＭアルカリ度が７０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以下になるように希釈倍率を調整するのが好ましく、特に希釈後の汚泥のＭアルカリ度が５０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以下になるように希釈倍率を調整するのがさらに好ましい。
【００４３】
希釈水としては、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などを挙げることができる。希釈の効果を最大限発揮させる観点からは純水が好ましい。一方、経済性の観点からは水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。
【００４４】
＜汚泥の凝集装置＞
次に、本発明が提案する汚泥の凝集方法を実施するための装置について説明する。
【００４５】
（第１の凝集装置例）
図１は、第１の実施形態を実施するための装置例を示した概略図である。
図１に示した装置は、汚泥貯槽１に高速撹拌槽６、通常速度撹拌槽８及び脱水機１０が順次連通して配置され、高速撹拌槽６には第１の高分子凝集剤ポンプ４を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には第２の高分子凝集剤ポンプ５を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して配置されてなる構成を備えている。
【００４６】
この装置において、汚泥は汚泥貯槽１に貯留され、貯留された汚泥は高速撹拌槽６に供給される。第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ４により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高速撹拌槽６に供給される。高速撹拌槽６において、高速撹拌機７により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液が混合され、混合汚泥が調製される。調製された混合汚泥は、高速撹拌槽６から通常速度撹拌槽８に供給される。第２の高分子凝集剤の溶液は、第２の高分子凝集剤ポンプ５により、第２の高分子凝集剤溶解槽３から通常速度撹拌槽８に供給される。通常速度撹拌槽８において、通常速度撹拌機９により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液が混合され、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させる。凝集フロックは脱水機１０により脱水される。
【００４７】
（第２の凝集装置例）
図２は、上記凝集装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図２に示した装置は、汚泥貯槽１に高速撹拌槽６、通常速度撹拌槽８及び脱水機１０が順次連通して配置され、高速撹拌槽６には第１の高分子凝集剤ポンプ４を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には第２の高分子凝集剤ポンプ５を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置されてなる構成を備えている。
【００４８】
この装置では、図１の装置における第２の高分子凝集剤溶解槽３が省略されており、第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ４により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高速撹拌槽６に供給されるようになっている。また、第１の高分子凝集剤の溶液は、第２の高分子凝集剤ポンプ５により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から通常速度撹拌槽８に供給されるようになっている。
【００４９】
（第３の凝集装置例）
図３は、上記凝集装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図３に示した装置は、汚泥貯槽１に高速撹拌槽６、通常速度撹拌槽８及び脱水機１０が順次連通して配置され、高速撹拌槽６には第１の高分子凝集剤ポンプ４を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には第１の高分子凝集剤ポンプ４及び高分子凝集剤流量調整バルブ１１を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置されてなる構成を備えている。
【００５０】
この装置では、図２の装置における第２の高分子凝集剤ポンプ５が省略され、高分子凝集剤流量調整バルブ１１が設置されている。よって、第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ４により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高速撹拌槽６に供給される。また、第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ４により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から通常速度撹拌槽８に供給される。第１の高分子凝集剤の溶液の、通常速度撹拌槽８への供給量は、高分子凝集剤流量調整バルブ１１により調整される。
【００５１】
（第４の凝集装置例）
図４は、上記凝集装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図４に示した装置は、汚泥貯槽１にインラインミキサー１２、通常速度撹拌槽８及び脱水機１０が順次連通して配置され、インラインミキサー１２の入口側に第１の高分子凝集剤ポンプ４を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には第２の高分子凝集剤ポンプ５を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して配置されてなる構成を備えている。
【００５２】
この装置では、図１の装置における高速撹拌槽６と高速撹拌機７が省略され、汚泥貯槽１と通常撹拌槽８を接続する配管にインラインミキサー１２が設置されている。よって、第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ４により、第１の高分子凝集剤溶解槽２からにインラインミキサー１２の入口側の配管に供給される。
【００５３】
（第５の凝集装置例）
図５は、上記凝集装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図５に示した装置は、汚泥貯槽１にインラインミキサー１２、通常速度撹拌槽８及び脱水機１０が順次連通して配置され、インラインミキサー１２の入口側に第１の高分子凝集剤ポンプを介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には、第２の高分子凝集剤ポンプ５を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して配置され、汚泥貯槽１とインラインミキサー１２を接続する配管に希釈水供給ライン１３が配置されてなる構成を備えている。
【００５４】
この装置では、図４の装置における汚泥貯槽１とインラインミキサー１２を接続する配管に希釈水供給ライン１３が設置されている。よって、汚泥は、希釈水供給ライン１３から供給される希釈水により希釈された後、インラインミキサーに供給される。
【００５５】
なお、図５の装置では、希釈水供給ライン１３は、汚泥貯槽１とインラインミキサー１２を接続する配管に配置されているが、インラインミキサー１２に入口側であれば何れの位置に配置してもよい。例えば、汚泥貯槽１２に配置してもよい。また、汚泥貯槽１２の入口側に配置してもよい。
【００５６】
なお、上述した第１〜第５の凝集装置例はあくまでも例示であって、これらに限定するものではない。
【００５７】
＜語句の説明＞
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を下記実施例及び比較例に基づいてさらに詳述する。【００５９】
（実施例１）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、第１撹拌における撹拌する際の回転速度を変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００６０】
実験には３種類の汚泥（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用した。いずれも嫌気性消化汚泥である。いずれも異なる廃水処理施設から採取した。
汚泥Ａ、Ｂ、ＣのＴＳは、それぞれ１２．０、２６．２、３４．９ｇ／Ｌである。なお、ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
汚泥Ａの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ａ（ＤＡＭ系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度１１４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
汚泥Ｂの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｇを使用した。
汚泥Ｃの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
また、第１の高分子凝集剤の溶液及び第２の高分子凝集剤の溶液は、いずれも高分子凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、その濃度とは、水溶液中の高分子凝集剤の濃度の意味である（後述する実施例でも同様）。【００６１】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度１０ｇ／Ｌ）を所定量注入し、高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度１０ｇ／Ｌ）を所定量注入し、撹拌する際の回転速度１５０ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。【００６２】
なお、汚泥Ａの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を２ｍＬ、第２の高分子凝集剤を２ｍＬ注入した。
汚泥Ｂの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を４ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ注入した。
汚泥Ｃの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を２０ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を７ｍＬ注入した。【００６３】
脱水ケーキの含水率（％）は、脱水ケーキを１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに蒸発する水の質量から求めた。測定方法は下水試験方法に準拠した。（以降の実施例でも同様）。
実験結果を表１に示す。なお、表中の「−」はデータが無いことを示している。【００６４】
【表１】
2012108312.tif 000003
【００６５】
汚泥Ａ、Ｂについては、高速撹拌機の回転速度が１０００ｒｐｍ程度以上でケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｃについては、３０００ｒｐｍ程度以上の回転速度で撹拌することにより汚泥を凝集させることができ、脱水ケーキを得ることができた。これらのことから、高速撹拌において撹拌する際の回転速度を、好ましくは１０００ｒｐｍ以上、より好ましくは２０００ｒｐｍ以上、さらにより好ましくは３０００ｒｐｍ以上に調整することにより、ケーキ含水率を低減できること、又は汚泥を凝集させ、脱水ケーキを得ることができることが分かった。【００６６】
（実施例２）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、第１の高分子凝集剤の溶液の濃度を２〜２０ｇ／Ｌの範囲で変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００６７】
実験には３種類の汚泥（Ａ、Ｄ、Ｅ）を使用した。いずれも嫌気性消化汚泥である。汚泥Ａ、Ｄは同じ廃水処理施設から採取したが、汚泥濃度が異なる。
汚泥Ｅは汚泥Ａ、Ｄとは異なる廃水処理施設から採取した。汚泥Ａ、Ｄ、ＥのＴＳは、それぞれ１２．０、１２．２、３７．１ｇ／Ｌである。
汚泥Ａ、Ｄの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ａ（ＤＡＭ系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度１１４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
汚泥Ｅの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液は同じ濃度に調製した。例えば、第１の高分子凝集剤の溶液を２ｇ／Ｌに調製した場合、第２の高分子凝集剤の溶液も２ｇ／Ｌに調製した。第１の高分子凝集剤の溶液を２０ｇ／Ｌに調製した場合、第２の高分子凝集剤の溶液も２０ｇ／Ｌに調製した。【００６８】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２〜２０ｇ／Ｌ）を所定量注入し、回転速度を１００００〜１１０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２〜２０ｇ／Ｌ）を所定量注入し、回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。
最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
汚泥Ａの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の５０％注入し、第２の高分子凝集剤を合計注入量の５０％注入した。
汚泥Ｄの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の５７％注入し、第２の高分子凝集剤を合計注入量の４３％注入した。
汚泥Ｅの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の７５％注入し、第２の高分子凝集剤を合計注入量の２５％注入した。
実験結果を表２に示す。【００６９】
【表２】
2012108312.tif 000004
【００７０】
汚泥Ａについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、１０ｇ／Ｌ程度で最もケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｄについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、３ｇ／Ｌと５ｇ／Ｌで最もケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｅについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、１０ｇ／Ｌ程度で最もケーキ含水率を低減できた。これらのことから、第１の高分子凝集剤溶液の濃度は、好ましくは３ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上に調製することにより、ケーキ含水率を低減できることが分かった。【００７１】
（実施例３）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１撹拌における撹拌時間を３〜３０秒の間で変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００７２】
実験には２種類の汚泥（Ｆ、Ｇ）を使用した。いずれも嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｆ、Ｇは異なる廃水処理施設から採取した。汚泥Ｆ、ＧのＴＳは、それぞれ２０．９、２８．９ｇ／Ｌである。
汚泥Ｆの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｆ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量８００万、粘度２８０ｍＰａ・ｓ）を使用し、かつカチオン性高分子凝集剤ｆの溶液は２ｇ／Ｌに調製した。
汚泥Ｇの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用し、かつカチオン性高分子凝集剤ｈの溶液は１０ｇ／Ｌに調製した。【００７３】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を所定量注入し、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を３〜３０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を所定量注入し、回転速度を１００〜２００ｒｐｍに設定した撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２〜５分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。【００７４】
なお、汚泥Ｆの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を３５ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ注入した。混合汚泥と第２の高分子凝集剤との混合撹拌では、撹拌する際の回転速度は１００ｒｐｍ、撹拌時間は２分間とした。
汚泥Ｇの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を１５ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ注入した。混合汚泥と第２の高分子凝集剤との混合撹拌では、撹拌する際の回転速度は２００ｒｐｍ、撹拌時間は５分間とした。
実験結果を表３に示す。なお、表中の「−」はデータが無いことを示している。【００７５】
【表３】
2012108312.tif 000005
【００７６】
汚泥Ｆについては、高速撹拌の撹拌時間が２０秒以上で凝集不良となった。汚泥Ｇについては、高速撹拌の撹拌時間が５秒より長いとき、ケーキ含水率を低減できた。高速撹拌の撹拌時間が１０秒で最もケーキ含水率を低減できた。高速撹拌の撹拌時間が２０秒では、１０秒と比較するとケーキ含水率は悪化した。これらことから、高速撹拌の撹拌時間は、好ましくは５〜２０秒、より好ましくは５〜１５秒、さらにより好ましくは５〜１０秒に調整することにより、ケーキ含水率を低減できることが分かった。【００７７】
（実施例４）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１の高分子凝集剤の種類を変更して脱水ケーキの含水率、ＳＳ回収率との関係を検討した。【００７８】
実験には汚泥Ｆを使用した。汚泥Ｆは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＦのＴＳは２０．９ｇ／Ｌである。
高分子凝集剤としては、分子量の異なる高分子凝集剤（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）を使用した。高分子凝集剤ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆはカチオン性高分子凝集剤であり、中でも高分子凝集剤ａ、ｂはＤＡＭ系高分子凝集剤、高分子凝集剤ｃ、ｄ、ｆはＤＡＡ系高分子凝集剤である。高分子凝集剤ｅは両性高分子凝集剤である。
高分子凝集剤ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの分子量（粘度ｍＰａ・ｓ）は、それぞれ３００万（１１４ｍＰａ・ｓ）、４００万（１４３ｍＰａ・ｓ）、５００万（１４７ｍＰａ・ｓ）、６００万（２２５ｍＰａ・ｓ）、７００万（２３８ｍＰａ・ｓ）、８００万（２８０ｍＰａ・ｓ）である。
ここで記載した分子量は粘度法より求めた平均分子量である。また、粘度は、高分子凝集剤を水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で測定した値である。【００７９】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を３１ｍＬ注入し、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を９ｍＬ注入し、回転速度を２００ｒｐｍに設定した撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を５分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。また、ＳＳ回収率を測定した。
なお、ＳＳ回収率（％）は「（２５０ｍＬの汚泥から得られた脱水ケーキの乾燥重量）÷（２５０ｍＬの汚泥に含まれるＳＳ）×１００」として算出した。（以降の実施例でも同様）。
実験結果を表４に示す。【００８０】
【表４】
2012108312.tif 000006
【００８１】
表４において、ＳＳ回収率の比とは、高分子凝集剤fを使用した時のＳＳ回収率を１００とした時の比率を示すものである。
ＳＳ回収率の比について、分子量が５００万以上（高分子凝集剤ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）では９７以上であるが、分子量が４００万以下（高分子凝集剤ａ、ｂ）では８１〜８７であった。一方、どの高分子凝集剤を使用しても、ケーキ含水率は８２〜８３％の範囲内であった。これらのことから、分子量は好ましくは４５０万以上、より好ましくは５００万以上の高分子凝集剤を使用することにより、ＳＳ回収率を増加させることができることが分かった。【００８２】
（実施例５）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１の高分子凝集剤の注入量を変更してＳＳ回収率との関係を検討した。【００８３】
実験には汚泥Ｆを使用した。汚泥Ｆは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＦのＴＳは２０．９ｇ／Ｌである。
高分子凝集剤としては、分子量の異なる高分子凝集剤（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）を使用した。
高分子凝集剤ｃ、ｄ、ｆはカチオン性高分子凝集剤であり、高分子凝集剤ｅは両性高分子凝集剤である。
高分子凝集剤ｃ、ｄ、ｅ、ｆの分子量（粘度ｍＰａ・ｓ）は、それぞれ５００万（１４７ｍＰａ・ｓ）、６００万（２２５ｍＰａ・ｓ）、７００万（２３８ｍＰａ・ｓ）、８００万（２８０ｍＰａ・ｓ）である。
ここで記載した分子量は粘度法より求めた平均分子量である。また、粘度は、高分子凝集剤を水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で測定した値である。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに同じ種類のものを使用し、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液は同じ濃度に調製した。【００８４】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量注入し、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量注入し、回転速度を２００ｒｐｍに設定した撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を５分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、脱水ケーキを得、ＳＳ回収率を測定した。【００８５】
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の合計注入量を４０ｍＬとし、第１の高分子凝集剤の溶液を２．５〜３７．５ｍＬの範囲で変更して注入した。
実験結果を図６に示す。【００８６】
図６は、高速撹拌時に注入する高分子凝集剤の注入量と、高分子凝集剤ｃ、ｄ、ｅ、ｆを使用した時の平均ＳＳ回収率の比との関係を示したグラフである。この図において、平均ＳＳ回収率の比は、第１の高分子凝集剤の注入量が５９％時の平均ＳＳ回収率を１００とした時の比率を示すものである。
この結果から、高速撹拌時に注入する高分子凝集剤の注入量を合計注入量の好ましくは４５〜９５％、より好ましくは５０〜９５％、さらにより好ましくは５５〜９０％に調整することのより、ＳＳ回収率を増加させることができるが分かった。【００８７】
（実施例６）
本実施例では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１及び第２の高分子凝集剤の合計注入率を変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００８８】
実験には汚泥Ｃを使用した。汚泥Ｃは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＣのＴＳは３４．９ｇ／Ｌである。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。カチオン性高分子凝集剤ｈは１０ｇ／Ｌに調製した。【００８９】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を所定量注入し、回転速度を１１０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ注入し、回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
本実験では、第２の高分子凝集剤の溶液の注入量を一定（５ｍＬ）とし、合計注入率に合わせて、第１の高分子凝集剤の注入量を１２〜１９ｍＬの範囲で変更した。【００９０】
比較例として、通常速度の撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤の溶液により汚泥を凝集させ、凝集させた汚泥をベルトプレス脱水機により脱水した。
比較例の実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量注入し、回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機により汚泥と高分子凝集剤を３分間混合撹拌し、汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。次に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
比較例の実験では、合計注入率に合わせて、高分子凝集剤の溶液の注入量を８５〜１２５ｍＬの範囲で変更した。
実験結果を図７に示す。【００９１】
図７は高分子凝集剤注入率と脱水ケーキ含水率との関係を示す。この結果から、高速撹拌と１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用した方が、通常速度撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用したよりも、脱水ケーキ含水率を２〜３ポイント程度低減できることが分かった。また、高速撹拌と１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用した方が、通常速度撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用したよりも、高分子凝集剤の注入率を２〜３割程度削減できることが分かった。【００９２】
（実施例７）
本実施例では、汚泥を希釈水で希釈して汚泥希釈を実施した後、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施し、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をスクリュープレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、汚泥希釈を実施することにより脱水ケーキ含水率を低減できるか検討した。【００９３】
実験には汚泥Ｈを使用した。汚泥Ｈは嫌気性消化汚泥である。実験期間中の汚泥ＨのＴＳは４２．５〜４３．５ｇ／Ｌであった。汚泥Ｈの溶解性成分濃度は極めて高く、試験期間中の汚泥Ｈの電気伝導率は１９．９〜２１．１ｍＳ／ｃｍであり、Ｍアルカリ度は７６００〜９０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌであった。
第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。カチオン性高分子凝集剤ｈは２ｇ／Ｌ或いは５ｇ／Ｌに調製した。高分子凝集剤の溶解には、工業用水を使用した。希釈水には、工業用水を使用した。【００９４】
実験手順は以下の通り連続式で行った。
汚泥（汚泥流量３．０ｍ３／ｈ）に希釈水（希釈水流量１．５ｍ３／ｈ）を注入し、希釈汚泥（１．５倍希釈）を調製した。希釈汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の７０％注入し、回転速度を３０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機（撹拌部容積０．８Ｌ）により希釈汚泥と高分子凝集剤の溶液を混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の３０％注入し、撹拌する際の回転速度を３３ｒｐｍに設定した撹拌機（撹拌槽容積９００Ｌ）により混合汚泥と高分子凝集剤を混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後にスクリュープレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキ含水率（％）を測定した。【００９５】
比較参照例として、希釈水を注入しない実験も行った。希釈水を注入しないこと以外、上記実験手順と同様とした。
実験結果を表５に示す。【００９６】
【表５】
2012108312.tif 000007
【００９７】
高分子凝集剤の溶液の濃度が２ｇ／Ｌの場合、希釈工程を行うことにより高分子凝集剤の注入率、脱水ケーキ含水率を低減できた。高分子凝集剤の溶液の濃度が５ｇ／Ｌの場合も、希釈工程を行うことにより高分子凝集剤の注入率、脱水ケーキ含水率を低減できた。これらのことから、汚泥希釈工程を導入することにより、高分子凝集剤の注入率および脱水ケーキ含水率を低減できることが分かった。【００９８】
上記実施例１〜４の実験がバッチ式であるのに対し、本実施例（実施例７）の実験は連続式で行った。また、実施例１〜４と同様の実験を連続式に行ったところ、バッチ式の実験と連続式の実験とでは結果に相違は認められなかった。
【符号の説明】
【００９９】
１  汚泥貯槽
２  第１の高分子凝集剤溶解槽
３  第２の高分子凝集剤溶解槽
４  第１の高分子凝集剤ポンプ
５  第２の高分子凝集剤ポンプ
６  高速撹拌槽
７  高速撹拌機
８  通常速度撹拌槽
９  通常速度撹拌機
１０  脱水機
１１  高分子凝集剤流量調整バルブ
１２  インラインミキサー
【図１】
2012108312.tif 000008
【図２】
2012108312.tif 000009
【図３】
2012108312.tif 000010
【図４】
2012108312.tif 000011
【図５】
2012108312.tif 000012
【図６】
2012108312.tif 000013
【図７】
2012108312.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月27日(2013.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法。
【請求項２】
前記第１の高分子凝集剤の溶液の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１記載の汚泥の凝集方法。
【請求項３】
前記第１撹拌工程において、被処理物としての前記汚泥と、前記第１の高分子凝集剤の溶液との撹拌時間が２０秒以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥の凝集方法。
【請求項４】
前記第１の高分子凝集剤の分子量が４５０万以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項５】
下記測定で得られる、前記第１の高分子凝集剤の粘度が１５０ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
粘度測定試験：高分子凝集剤を純水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で粘度を測定する。
【請求項６】
前記第１の高分子凝集剤の注入量が、前記第１の高分子凝集剤と前記第２の高分子凝集剤の合計注入量の４５〜９５質量％であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項７】
前記第１撹拌工程の前に、被処理物としての汚泥を希釈水で希釈する汚泥希釈工程を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の汚泥の凝集方法は、機械的な脱水工程に先立って行われることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項９】
第２撹拌工程で、凝集フロックを形成させ、脱水することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の汚泥の凝集方法。
【請求項１０】
前記脱水は、遠心脱水することを特徴とする請求項８又は９に記載の汚泥の凝集方法。
【請求項１１】
第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、
前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する手段を備え、
前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成させる手段を備えた汚泥の凝集装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の汚泥の凝集装置は、機械的な脱水装置に連結されることを特徴とする請求項１１に記載の汚泥の凝集装置。
【請求項１３】
前記第２撹拌槽では、凝集フロックを形成させ、脱水することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の汚泥の凝集装置。
【請求項１４】
前記脱水は、遠心脱水することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の汚泥の凝集装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法を提案する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明はまた、第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調製する手段を備え、前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入するとともに、混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成させる手段を備えた汚泥の凝集装置を提案する。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月4日(2014.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、撹拌槽で前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを成長させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、
前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する手段を備え、
前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、撹拌槽で前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを成長させる手段を備えた汚泥の凝集装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、撹拌槽で前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを成長させる第２撹拌工程と、を有する汚泥の凝集方法を提案する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明はまた、第１撹拌槽と第２撹拌槽とを備え、前記第１撹拌槽は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に注入するとともに、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した高速撹拌により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する手段を備え、前記第２撹拌槽は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、撹拌槽で前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを成長させる手段を備えた汚泥の凝集装置を提案する。
【国際調査報告】
2012108312.tif 000015
2012108312.tif 000016
2012108312.tif 000017
2012108312.tif 000018