(57)【要約】【課題】濃縮手段において有機性汚泥の加熱による十分な低含水率化を図ることが可能な有機性汚泥の処理設備および処理方法を提供する。【解決手段】本発明の有機性汚泥の処理設備および処理方法は、凝集剤Ｂが添加されて凝集された有機性汚泥Ｃを濃縮する濃縮手段２が備えられた有機性汚泥の処理設備および処理方法であって、濃縮手段２には、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の範囲の濃縮温水Ｆが供給されて有機性汚泥Ｃと混合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤が添加されて凝集された有機性汚泥を濃縮する濃縮手段が備えられた有機性汚泥の処理設備であって、
上記濃縮手段には、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の範囲の濃縮温水が供給されて上記有機性汚泥と混合されることを特徴とする有機性汚泥の処理設備。
【請求項２】
上記濃縮温水の温度が６０℃以上９０℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の有機性汚泥の処理設備。
【請求項３】
上記濃縮手段によって上記有機性汚泥が汚泥濃度５ｗｔ％以上に濃縮されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性汚泥の処理設備。
【請求項４】
上記濃縮手段は、胴部が濃縮濾過スクリーンとされて内部に上記有機性汚泥が供給されるとともに、上記濃縮濾過スクリーンの外周は濾液室とされた縦方向に延びる中心軸を有する濃縮槽と、
この濃縮槽の上記中心軸に沿った回転軸にスクリューが取り付けられて、回転駆動手段によって上記回転軸およびスクリューが回転することにより上記有機性汚泥を搬送する搬送手段とを備えた縦型濾過濃縮機であり、
上記搬送手段の上記回転軸は中空の円筒状とされるとともに、この回転軸の円筒壁部には複数の貫通孔が形成されていて、上記濃縮温水は、上記回転軸内の中空部に供給されて上記貫通孔から噴出させられることにより、上記有機性汚泥に供給されて混合されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の有機性汚泥の処理設備。
【請求項５】
上記濃縮手段は、胴部が濃縮濾過スクリーンとされて内部に上記有機性汚泥が供給されるとともに、上記濃縮濾過スクリーンの外周は濾液室とされた横方向に延びる中心軸を有するケーシングと、
このケーシングの上記中心軸に沿った回転軸にスクリューが取り付けられて、回転駆動手段によって上記回転軸およびスクリューが回転することにより上記有機性汚泥を搬送する搬送手段とを備えたスクリュー型濃縮機であり、
上記濃縮温水供給手段から上記濃縮温水が供給されて上記有機性汚泥と混合されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の有機性汚泥の処理設備。
【請求項６】
上記濃縮手段は、複数のロールに巻回されて走行可能とされた無端状の濃縮濾過濾布を備えて、この濃縮濾過濾布が水平方向に走行する濃縮濾過部における上記濃縮濾過濾布の走行方向とは反対側の汚泥供給部に供給された上記有機性汚泥を上記濃縮濾過濾布によって濾過して濃縮するベルト型濃縮機であり、
上記濃縮濾過部における上記汚泥供給部よりも上記濃縮濾過濾布の走行方向側に、上記濃縮温水供給手段から上記濃縮温水が供給されて上記有機性汚泥と混合されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の有機性汚泥の処理設備。
【請求項７】
凝集剤が添加されて凝集された有機性汚泥を濃縮手段によって濃縮する有機性汚泥の処理方法であって、
上記濃縮手段に、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の濃縮温水を供給して上記有機性汚泥と混合することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
【請求項８】
上記濃縮温水の温度が６０℃以上９０℃以下の範囲であることを特徴とする請求項７に記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項９】
上記濃縮手段によって上記有機性汚泥を汚泥濃度５ｗｔ％以上に濃縮することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の有機性汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下水処理場から発生する下水汚泥等に凝集剤が添加されて凝集された有機性汚泥を濃縮する濃縮手段が備えられた有機性汚泥の処理設備、およびこのような有機性汚泥を濃縮手段によって濃縮する有機性汚泥の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような有機性汚泥の処理設備として、例えば特許文献１には、処理汚泥供給路に接続されて供給された処理汚泥を濃縮する濃縮手段と、この濃縮手段によって濃縮された濃縮汚泥を脱水する脱水手段と、濃縮手段と脱水手段とを接続する濃縮汚泥供給路と、脱水手段によって濃縮汚泥から脱水された脱水排水を保持する脱水排水槽とを備え、この脱水排水槽には、電解質が供給可能とされているとともに、該脱水排水槽内に保持された脱水排水を濃縮汚泥供給路に供給して脱水手段に循環させる脱水排水循環供給路が接続されたものが記載されている。
【０００３】
そして、この特許文献１には、上記濃縮手段に洗浄水供給手段を接続して、濃縮手段によって濃縮中の処理汚泥に洗浄水供給手段から洗浄水を供給すること、上記洗浄水供給手段から上記濃縮手段に供給される洗浄水の供給量が、濃縮手段に供給される処理汚泥の供給量に対して、体積にして等量以下であることが記載され、さらに洗浄水としては、５０℃程度の温水を用いるのが望ましいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１７０３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、洗浄水として温水を用いるのが望ましいのは、凝集剤が添加された有機性汚泥が濃縮手段において温水により加熱され、有機性汚泥中の蛋白質が熱変性し、保水されていた水分が分離することにより洗浄水とともに排水として排出されるからである。このため脱水手段における脱水効率をさらに向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された処理設備および処理方法では、望ましい洗浄水の温度が５０℃程度であり、このような洗浄水を例えば２５℃の有機性汚泥に、上述のように汚泥供給量に対して最大の洗浄水供給量である等量供給しても、有機性汚泥を３８℃程度にしか加熱することができない。このため、脱水手段における脱水効率を確実に向上させることができなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、濃縮手段において有機性汚泥の加熱による十分な低含水率化を図ることが可能な有機性汚泥の処理設備および処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の有機性汚泥の処理設備は、凝集剤が添加されて凝集された有機性汚泥を濃縮する濃縮手段が備えられた有機性汚泥の処理設備であって、上記濃縮手段には、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の範囲の濃縮温水が供給されて上記有機性汚泥と混合されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の有機性汚泥の処理方法は、凝集剤が添加されて凝集された有機性汚泥を濃縮手段によって濃縮する有機性汚泥の処理方法であって、上記濃縮手段に、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の濃縮温水を供給して上記有機性汚泥と混合することを特徴とする。
【００１０】
このように構成された有機性汚泥の処理設備および処理方法では、有機性汚泥を濃縮する濃縮手段に、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の温度の濃縮温水が供給されて有機性汚泥と混合されるので、有機性汚泥中の蛋白質を確実に熱変性させて保水されていた水分を分離させ、排出することができる。このため、濃縮手段において有機性汚泥を十分に高濃度に濃縮することが可能となり、後段に脱水手段が備えられている場合に脱水効率の向上を図ることができる。
【００１１】
ここで、本発明の発明者が種々研究を重ねたところ、特に有機性汚泥が混合生汚泥の場合、後述するように汚泥温度を１０℃上昇させるごとに有機性汚泥の含水率を約１％低減させることができるという知見を得ることができた。このため、汚泥温度が高いほど、すなわち濃縮温水の温度が高いほど、濃縮された有機性汚泥の含水率を低減することが可能となる。さらに、有機性汚泥を加熱することにより、有機性汚泥の粘度が低下するため、濃縮された有機性汚泥を脱水する場合の脱水効率も向上する。
【００１２】
また、このように濃縮手段において濃縮温水を有機性汚泥に混合することにより、有機性汚泥の液中に含まれる凝集阻害物質を濃縮温水に置換することができるため、濃縮した有機性汚泥に添加されるポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）等の凝集剤が凝集阻害物質によって消費されるのを防ぐことができ、凝集剤を濃縮した有機性汚泥の固形分に効率的に反応させることができるとともに、凝集剤の添加量を削減することもできる。
【００１３】
濃縮温水の温度が５０℃以下であると、上述した有機性汚泥の粘度の低下や水分の分離による効果を十分に得ることができない。また、濃縮温水の温度が１００℃を上回ると取り扱いが困難となる。なお、上述のように濃縮温水の温度が高いほど、有機性汚泥の粘度低下と蛋白質の熱変性による水分の分離は促進されるが、例えば処理設備内で使用される温水を濃縮温水として使用する場合には、６０℃以上９０℃以下の温度範囲が現実的であって望ましい。
【００１４】
また、上述のように濃縮された有機性汚泥を脱水する場合に脱水効率をさらに向上させるためには、濃縮手段によって上記有機性汚泥を汚泥濃度５ｗｔ％以上に濃縮するのが望ましく、例えば汚泥濃度８ｗｔ％〜汚泥濃度１０ｗｔ％の範囲に濃縮するのがより望ましい。さらに、同じく濃縮された有機性汚泥を脱水する場合には、上記濃縮手段によって濃縮された有機性汚泥に凝集剤を添加することが望ましい。
【００１５】
ここで、上記濃縮手段としては、第１に、胴部が濃縮濾過スクリーンとされて内部に上記有機性汚泥が供給されるとともに、上記濃縮濾過スクリーンの外周は濾液室とされた縦方向に延びる中心軸を有する濃縮槽と、この濃縮槽の上記中心軸に沿った回転軸にスクリューが取り付けられて、回転駆動手段によって上記回転軸およびスクリューが回転することにより上記有機性汚泥を搬送する搬送手段とを備えた縦型濾過濃縮機を用いることができる。
【００１６】
そして、このような縦型濾過濃縮機を用いる場合には、上記搬送手段の上記回転軸を中空の円筒状とするとともに、この回転軸の円筒壁部には複数の貫通孔を形成して、上記濃縮温水を、上記回転軸内の中空部に供給して上記貫通孔から噴出させることにより、上記有機性汚泥に供給して混合することができる。
【００１７】
また、上記濃縮手段としては、第２に、胴部が濃縮濾過スクリーンとされて内部に上記有機性汚泥が供給されるとともに、上記濃縮濾過スクリーン外周の濾液室とされた横方向に延びる中心軸を有するケーシングと、このケーシングの上記中心軸に沿った回転軸にスクリューが取り付けられて、回転駆動手段によって上記回転軸およびスクリューが回転することにより上記有機性汚泥を搬送する搬送手段とを備えたスクリュー型濃縮機を用いることもできる。
【００１８】
このようなスクリュー型濃縮機を濃縮手段として用いる場合には、上記濃縮温水供給手段から上記濃縮温水を供給することにより、回転駆動手段によるスクリューの回転によって上記有機性汚泥と混合することができる。
【００１９】
また、上記濃縮手段として、第３には、複数のロールに巻回されて走行可能とされた無端状の濃縮濾過濾布を備えて、この濃縮濾過濾布が水平方向に走行する濃縮濾過部における上記濃縮濾過濾布の走行方向とは反対側の汚泥供給部に供給された上記有機性汚泥を上記濃縮濾過濾布によって濾過して濃縮するベルト型濃縮機を用いることができる。
【００２０】
このようなベルト型濃縮機を用いる場合には、上記濃縮濾過部における上記汚泥供給部よりも上記濃縮濾過濾布の走行方向側に、上記濃縮温水供給手段から上記濃縮温水を供給することにより、水平な汚泥濾過部を走行する濃縮濾過濾布上の上記有機性汚泥と混合することができる。なお、これら縦型濾過濃縮機やベルト型濃縮機、スクリュー型濃縮機以外でも、凝集した有機性汚泥を破壊する遠心濃縮機以外の、有機性汚泥を破壊しない濃縮機であれば、例えばドラム型濃縮機やハニカム型濃縮機等の他の濃縮機を用いることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、濃縮手段において有機性汚泥に濃縮温水を供給して混合することにより有機性汚泥を加熱して、有機性汚泥中の蛋白質を確実に熱変性させて水分を分離させることができるので、有機性汚泥を十分に低含水率で高濃度に濃縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の有機性汚泥の処理設備の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す実施形態の詳細図である。
【図３】図１および図２に示す実施形態による濃縮温水の温度と有機性汚泥（濃縮汚泥）の含水率との関係を示す第１例の図である。
【図４】図３に示す第１例の濃縮温水によって加熱された有機性汚泥（濃縮汚泥）の温度と含水率との関係を示す図である。
【図５】図１および図２に示す実施形態による濃縮温水の温度と有機性汚泥（濃縮汚泥）の含水率との関係を示す第２例の図である。
【図６】図５に示す第２例の濃縮温水によって加熱された有機性汚泥（濃縮汚泥）の温度と含水率との関係を示す図である。
【図７】図１および図２に示す実施形態による濃縮温水の温度と有機性汚泥（濃縮汚泥）の含水率との関係を示す第３例の図である。
【図８】図７に示す第３例の濃縮温水によって加熱された有機性汚泥（濃縮汚泥）の温度と含水率との関係を示す図である。
【図９】図１および図２に示す第１の実施形態の濃縮手段と脱水手段の第１の変形例を示す図である。
【図１０】図１および図２に示す第１の実施形態の濃縮手段と脱水手段の第２の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の有機性汚泥の処理設備の第２の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２は、本発明の有機性汚泥の処理設備の第１の実施形態を示すものであり、この有機性汚泥の処理設備の第１の実施形態について以下に説明しながら、本発明の有機性汚泥の処理方法についても説明する。本実施形態の有機性汚泥の処理設備は、例えば下水処理場から発生して供給された混合生汚泥等の下水汚泥のような有機性汚泥Ａに高分子凝集剤Ｂを添加して凝集する凝集手段１と、この凝集手段１によって固形分がある程度凝集した凝集汚泥Ｃを濃縮する濃縮手段２と、この濃縮手段２によって濃縮された濃縮汚泥Ｄを脱水する脱水手段３と、これら濃縮手段２と脱水手段３とを接続する濃縮汚泥供給路４とを備えている。
【００２４】
上記凝集手段１は、図２に示すように有機性汚泥Ａと高分子凝集剤Ｂが底部から供給されて保持される縦方向に延びる中心軸を有する有底円筒状の凝集槽１Ａを備えている。この凝集槽１Ａには、凝集槽１Ａの中心軸に沿った回転軸１ａに撹拌羽根１ｂが取り付けられて、凝集槽１Ａの上部に設けられたモーター等の回転駆動手段１ｃによって回転軸１ａおよび撹拌羽根１ｂが回転することにより有機性汚泥Ａと高分子凝集剤Ｂを撹拌、混合する撹拌手段１Ｂが設けられている。この撹拌手段１Ｂによって高分子凝集剤Ｂと撹拌、混合されて凝集した凝集汚泥Ｃは、凝集槽１Ａの上部から抜き出されて濃縮手段２に供給される。
【００２５】
本実施形態における濃縮手段２は縦型濾過濃縮機であって、凝集手段１から供給された凝集汚泥Ｃが保持される、凝集槽１Ａと同様の縦方向に延びる中心軸を有する有底円筒状の濃縮槽２Ａを備えており、凝集汚泥Ｃは濃縮槽２Ａの上部から濃縮槽２Ａ内に供給される。ただし、この濃縮槽２Ａの胴部はウェッジワイヤーやパンチングメタル等によって形成された濃縮濾過スクリーン２ａとされるとともに、この濃縮濾過スクリーン２ａの外周は濾液室２ｂとされている。
【００２６】
また、この濃縮槽２Ａには、濃縮槽２Ａの中心軸に沿った回転軸２ｃにスクリュー２ｄが取り付けられて、濃縮槽２Ａの上部に設けられたモーター等の回転駆動手段２ｅによって回転軸２ｃおよびスクリュー２ｄが回転することにより凝集汚泥Ｃを搬送する搬送手段２Ｂが設けられている。濃縮槽２Ａの上部から供給された凝集汚泥Ｃは、この搬送手段２Ｂによって下方に搬送されつつ、濃縮濾過スクリーン２ａによって水分が分離されて濃縮され、汚泥濃度５ｗｔ％以上、望ましくは汚泥濃度８ｗｔ％〜汚泥濃度１０ｗｔ％の範囲に濃縮されて、濃縮槽２Ａの底部から抜き出されて濃縮汚泥Ｄとして濃縮汚泥供給路４に供給される。
【００２７】
なお、この濃縮槽２Ａと上記凝集槽１Ａの底部は、下方に向かうに従い縮径する円錐台状に形成されている。また、濃縮濾過スクリーン２ａによって凝集汚泥Ｃから分離された水分は濾液室２ｂに収容され、排水Ｅとして処理される。
【００２８】
そして、この濃縮手段２には、図示されない濃縮温水供給手段から、５０℃よりも高温で１００℃未満の範囲の温度、望ましくは６０℃以上９０℃以下の範囲の温度の濃縮温水Ｆがポンプ２Ｃによって供給されて、上記凝集手段１から供給された凝集汚泥Ｃと混合される。
【００２９】
ここで、濃縮手段２の搬送手段２Ｂの回転軸２ｃは中空の円筒状とされるとともに、この回転軸２ｃの円筒壁部には多数（複数）の貫通孔が形成されている。そして、濃縮温水Ｆは、回転軸２ｃの下端から回転軸２ｃ内の中空部に供給されて上記貫通孔から噴出させられ、凝集手段１から濃縮槽２Ａ内に供給されて保持された凝集汚泥Ｃに供給されて混合される。これにより、本実施形態では、この濃縮手段２において凝集汚泥Ｃが加熱されて蛋白質が熱変性し、保水されていた水分が分離して濃縮温水Ｆとともに排水Ｅとして排出され、濃縮汚泥Ｄが上述のような濃度に濃縮される。
【００３０】
なお、この濃縮温水Ｆや後述する脱水温水Ｈとしては、有機性汚泥の処理設備に備えられた汚泥焼却設備の排煙処理塔排水や、汚泥乾燥設備のスクラバー排水、あるいは消化ガス発電機から発生する温水を利用することができる。また、上水や砂濾過水等をボイラーで加熱して利用することもできる。
【００３１】
こうして濃縮された濃縮汚泥Ｄが供給される濃縮汚泥供給路４には、濃縮汚泥Ｄを脱水手段３に送り出すポンプ４Ａが設けられているとともに、このポンプ４Ａと脱水手段３との間には高速ミキサー等の混合手段４Ｂが設けられている。この混合手段４Ｂには、ポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）等の無機凝集剤や高分子凝集剤のような凝集剤Ｇがポンプ４Ｃによって供給されて濃縮汚泥Ｄに添加、混合される。
【００３２】
本実施形態では、このように凝集剤Ｇが添加、混合された濃縮汚泥Ｄが供給される脱水手段３において、ケーシング３Ａ内に濃縮汚泥Ｄを濾過する濾過スクリーン３Ｂが配置されており、この濾過スクリーン３Ｂによって分けられたケーシング３Ａ内の複数の空間のうち、第１の空間３Ａ１に濃縮汚泥Ｄが供給される。
【００３３】
ここで、本実施形態における脱水手段３は、縦型のスクリュープレスであって、しかもケーシング３Ａと同軸の縦方向に延びる軸線を中心とした円筒状または円錐状をなしてケーシング３Ａ内に配設される第２の上記濾過スクリーン３Ｂとしての内濾過スクリーン３ａと、この内濾過スクリーン３ａと同軸の円筒状または円錐状をなして内濾過スクリーン３ａの外側に間隔をあけてケーシング３Ａ内に配設される外濾過スクリーン３ｂと、上記軸線回りに捩れる螺旋状をなして内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間に収容され、モーター等の回転駆動手段３ｃによって上記軸線を中心に内濾過スクリーン３ａおよび外濾過スクリーン３ｂに対して相対的に回転させられるリボンスクリュー３ｄとを備えている。
【００３４】
本実施形態では、これら内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間の空間が上記第１の空間３Ａ１とされて濃縮汚泥Ｄが供給されるとともに、内濾過スクリーン３ａの内側の空間と外濾過スクリーン３ｂの外側のケーシング３Ａ内の空間とが第２の空間３Ａ２とされている。そして、本実施形態では、この第２の空間３Ａ２にも、図示されない脱水温水供給手段から、５０℃以上１００℃未満の範囲、望ましくは６０℃以上９０℃以下の範囲の温度の脱水温水Ｈがポンプ３Ｐにより供給される。なお、これら内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂも、ウェッジワイヤーやパンチングメタル等によって形成される。
【００３５】
ケーシング３Ａは上記軸線を中心とした有底円筒状であり、濃縮汚泥Ｄは、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂの底部を連結する円環板状の連結板３ｅに接続された供給管３ｆを介して、上記第１の空間３Ａ１にケーシング３Ａの底部から供給され、リボンスクリュー３ｄの相対的な回転によって上方に搬送されながら、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂによって水分が分離される。
【００３６】
また、ケーシング３Ａ内の上部には、円環板状の基板３Ｃが配設されて、外濾過スクリーン３ｂは、この基板３Ｃの内周部に取り付けられて固定される。さらに、この基板３Ｃよりも上方のケーシング３Ａの上部開口部には蓋体３Ｄが配設され、内濾過スクリーン３ａは、この蓋体３Ｄに取り付けられて固定されるとともに、上記回転駆動手段３ｃは、この蓋体３Ｄ上に配置され、内濾過スクリーン３ａの上部を覆う円筒状のスクリュー支持体を介してリボンスクリュー３ｄを回転させる。
【００３７】
なお、本実施形態では、このように内濾過スクリーン３ａおよび外濾過スクリーン３ｂがケーシングに固定されて、リボンスクリュー３ｄが回転駆動手段３ｃにより回転されるが、逆にリボンスクリュー３ｄを固定して内濾過スクリーン３ａおよび外濾過スクリーン３ｂを回転させてもよく、リボンスクリュー３ｄと内濾過スクリーン３ａおよび外濾過スクリーン３ｂとを互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。
【００３８】
さらにまた、これら基板３Ｃと蓋体３Ｄの間のケーシング３Ａ内における上部の空間は排出室３Ｅとされるとともに、この排出室３Ｅにおける第１の空間３Ａ１の円環状の上部開口部は排出口３Ｆとされ、この排出口３Ｆには、外周側に向かうに従い上方に向かう上記軸線を中心とした円錐台状の外周面を有する圧搾リング３Ｇが配設されている。リボンスクリュー３ｄによって第１の空間３Ａ１を上方に搬送されつつ水分が分離して濃縮汚泥Ｄから脱水された脱水汚泥Ｉは、排出口３Ｆから圧搾リング３Ｇにより圧搾されながら排出室３Ｅに流出して排出される。
【００３９】
また、脱水温水Ｈも、本実施形態ではケーシング３Ａ底部からケーシング３Ａ内の第２の空間３Ａ２に供給される。こうして第２の空間３Ａ２に供給された脱水温水Ｈは、濃縮手段２と同じように第１の空間３Ａ１内の濃縮汚泥Ｄを加熱し、これによって濃縮汚泥Ｄの蛋白質が熱変性することにより保水されていた水分が分離し、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂによって濾過されて、濃縮汚泥Ｄを加熱することにより冷却された脱水温水Ｈとともに、第２の空間３Ａ２から立ち上げられた排水管３Ｈから排水Ｊとして排出される。
【００４０】
このような構成の有機性汚泥の処理設備および処理方法では、脱水手段３の前段に、凝集手段１において有機性汚泥Ａに高分子凝集剤Ｂが添加されて凝集された凝集汚泥Ｃを濃縮する濃縮手段２が備えられており、この濃縮手段２によって濃縮された濃縮汚泥Ｄが脱水手段３によって脱水される。
【００４１】
そして、この濃縮手段２には、濃縮温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の範囲の温度の濃縮温水Ｆが供給されて凝集汚泥Ｃと混合させられる。このため、脱水手段３の前段の濃縮手段２において、濃縮汚泥Ｄを加熱して蛋白質を熱変性させることができ、濃縮汚泥Ｄに保水されていた水分の分離を図って後段の脱水手段３における脱水効率を向上させることができる。
【００４２】
ここで、図３、図５、図７は、第１の実施形態により、汚泥濃度２ｗｔ％の３種の有機性汚泥Ａをそれぞれ１０ｍ３／ｈで凝集手段１に供給して凝集させた凝集汚泥Ｃを、濃縮手段２において３．３ｍ３／ｈの濃縮温水Ｆにより加熱しつつ濃縮した際の濃縮温水Ｆの温度と濃縮汚泥Ｄの含水率との関係を示す第１例〜第３例の図であり、図４、図６、図８は、これら第１〜第３例における濃縮温水Ｆによって加熱された濃縮汚泥Ｄの温度と含水率との関係を示す図である。
【００４３】
なお、第１例の有機性汚泥Ａは混合生汚泥であり、第２例の有機性汚泥Ａは余剰リッチの混合生汚泥であり、第３例の有機性汚泥Ａは消化汚泥である。また、これら第１例〜第３例では、濃縮温水Ｆは上水をボイラーで加熱したものであり、第１例では１１ｗｔ％のポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）が、第２例では５ｗｔ％のポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）が添加されている。
【００４４】
これら図３〜図８より、濃縮手段２に供給されて凝集汚泥Ｃと混合される濃縮温水Ｆの温度が５０℃を越えたところで、濃縮温水Ｆの温度が高くなる割合に対して濃縮汚泥Ｄの含水率が低くなる割合が大きくなり始め、濃縮温水Ｆの温度が高くなるほど含水率は低くなる傾向にあることが分かる。従って、上記構成の有機性汚泥の処理設備および処理方法によれば、上述のように濃縮汚泥Ｄの低含水率化を図ることができ、濃縮手段２の後段の脱水手段３における脱水効率の向上を図ることができる。なお、図５において温水温度８０℃に２つの点がプロットされているのは、８０℃の濃縮温水Ｆを２回繰り返して供給したためである。
【００４５】
また、このように濃縮手段２において濃縮温水Ｆを凝集汚泥Ｃに混合することにより、凝集汚泥Ｃの液中に含まれる凝集阻害物質を濃縮温水Ｆに置換することができるため、濃縮汚泥供給路４において濃縮汚泥Ｄに添加されるポリ硫酸第二鉄等の凝集剤Ｇが凝集阻害物質によって消費されるのを防ぐことができ、凝集剤Ｇを濃縮汚泥Ｄの固形分に効率的に反応させることができる。
【００４６】
また、この濃縮温水Ｆによって凝集汚泥Ｃを加熱することによっても、凝集剤Ｇと濃縮汚泥Ｄとの反応性を向上させることができるとともに、凝集剤Ｇの添加量を削減することもできる。さらに、このように濃縮汚泥Ｄが加熱されることにより、濃縮汚泥Ｄの粘度が低下するため、脱水手段３によって濃縮汚泥Ｄを脱水する場合の脱水効率も一層向上させることができる。
【００４７】
なお、濃縮温水Ｆの温度が５０℃以下であると図３〜図８に示したように濃縮汚泥Ｄの含水率を効果的に低下させることができない。また、濃縮温水Ｆの温度が１００℃以上であると濃縮温水Ｆの取り扱い性が損なわれる。さらに、濃縮温水Ｆの温度は、高いほど濃縮汚泥Ｄの蛋白質の熱変性による水分分離と粘度の低下とを促すことができるが、上述のように有機性汚泥の処理設備内で使用される温水を脱水温水Ｈとして使用する場合は、６０℃以上９０℃以下の温度範囲が現実的である。
【００４８】
さらにまた、上述のように濃縮手段２の後段の脱水手段３における脱水効率をより一層向上させるためには、この濃縮手段２によって濃縮される濃縮汚泥Ｄの汚泥濃度を５ｗｔ％以上に濃縮するのが望ましく、汚泥濃度８ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲に濃縮するのがより望ましい。
【００４９】
さらに、本実施形態の有機性汚泥の処理設備および処理方法では、脱水手段３においても、ケーシング３Ａ内に配置されて濃縮汚泥Ｄを濾過する濾過スクリーン３Ｂにより分けられた複数の空間のうち、第１の空間３Ａ１に濃縮汚泥Ｄが供給されるとともに、第２の空間３Ａ２には脱水温水供給手段から５０℃よりも高温で１００℃未満の範囲の温度の脱水温水Ｈが供給される。そして、このように第２の空間３Ａ２に供給された脱水温水Ｈによって第１の空間３Ａ１に供給された濃縮汚泥Ｄが加熱されることによっても、濃縮汚泥Ｄの粘度が低下するとともに、この濃縮汚泥Ｄに保水されていた水分が蛋白質の熱変性によって分離する。
【００５０】
このように濃縮汚泥Ｄから分離した水分は、濾過スクリーン３Ｂを通って濾過されて第２の空間３Ａ２に流れ込み、冷却された脱水温水Ｈとともに排出されるため、排出口３Ｆから排出室３Ｅに排出される脱水汚泥Ｉの含水率も一層低下させることが可能となる。また、上述のように濃縮汚泥Ｄの粘度が低下することによって濾過抵抗が減少するので、濃縮汚泥Ｄから分離した水分を第２の空間３Ａ２に排出し易くすることもできる。従って、本実施形態によれば、脱水汚泥Ｉの低含水率化と濃縮汚泥Ｄから分離した水分の効率的な排出とを図ることができる。
【００５１】
ここで、上記脱水温水Ｈの温度が５０℃以下であると、上述したような濃縮汚泥Ｄの粘度の低下や水分の分離による効果を十分に得ることができない。また、脱水温水Ｈの温度が１００℃を上回ると濃縮温水Ｆと同様に取り扱いが困難となる。なお、脱水温水Ｈの温度も、高いほど濃縮汚泥Ｄの粘度の低下と蛋白質の熱変性による水分分離を促すことができるが、上述のように有機性汚泥の処理設備内で使用される温水を脱水温水Ｈとして使用する場合は、濃縮温水Ｆと同様に６０℃以上９０℃以下の温度範囲が現実的である。
【００５２】
また、本実施形態の処理設備においては、脱水手段３として、縦方向に延びる軸線を中心とした円筒状または円錐状をなしてケーシング３Ａ内に配設される内濾過スクリーン３ａと、この内濾過スクリーン３ａと同軸の円筒状または円錐状をなして内濾過スクリーン３ａの外側に間隔をあけてケーシング３Ａ内に配設される外濾過スクリーン３ｂと、上記軸線回りに捩れる螺旋状をなして内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間に収容され、この軸線を中心に内濾過スクリーン３ａおよび外濾過スクリーン３ｂに対して相対的に回転させられるリボンスクリュー３ｄとを備えた縦型スクリュープレスが用いられている。
【００５３】
そして、濾過スクリーン３Ｂとしての内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間の空間が、濃縮汚泥Ｄが供給される第１の空間３Ａ１とされるとともに、内濾過スクリーン３ａの内側の空間と外濾過スクリーン３ｂの外側の空間とが、脱水温水Ｈが供給される第２の空間３Ａ２とされている。
【００５４】
このような構成の縦型スクリュープレスでは、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間の第１の空間３Ａ１に供給された濃縮汚泥Ｄがリボンスクリュー３ｄの相対的な回転によって上記軸線方向に搬送されながら、これら内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂによって脱水されるので、濾過面積を大きく確保することができて一層効率的な濾過を図ることができる。また、第１の空間３Ａ１に供給された濃縮汚泥Ｄを、第１の空間３Ａ１の内側と外側の第２の空間３Ａ２に供給された脱水温水Ｈによって加熱することができるので、蛋白質の熱変性による水分の分離も一層効率的に促進することができる。
【００５５】
ただし、本実施形態では、このように内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの２つの濾過スクリーン３Ｂを有する縦型のスクリュープレスを脱水手段３として用いているが、縦方向に延びる軸線を中心とした円筒状または円錐状の１つの濾過スクリーン内に、この軸線回りに捩れる螺旋状をなして該軸線を中心に回転させられるスクリューが配設された縦型のスクリュープレスや、次述するような横型のスクリュープレスやベルトプレスを用いることもできる。また、これら以外に、ロータリープレスや多重板型スクリュープレスを用いることもできる。
【００５６】
次に、図９は、図１および図２に示した第１の実施形態の濃縮手段２と脱水手段３の第１の変形例を示すものであり、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の部号を配してある。この第１の変形例において、濃縮手段２は、スクリュー型濃縮機である。
【００５７】
すなわち、第１の変形例における濃縮手段２は、胴部が濃縮濾過スクリーン１１ａとされて内部に凝集汚泥Ｃが供給されるとともに、この濃縮濾過スクリーン１１ａの外周は濾液室１１ｂとされた横方向に延びる中心軸を有する円筒状のケーシング１１と、このケーシング１１の上記中心軸に沿った回転軸１２ａにスクリュー１２ｂが取り付けられて、図示されない回転駆動手段によって回転軸１２ａおよびスクリュー１２ｂが回転することにより凝集汚泥Ｃを搬送する搬送手段１２とを備えている。
【００５８】
そして、上記搬送手段１２による凝集汚泥Ｃの搬送方向側において、第１の実施形態と同じく図示されない濃縮温水供給手段から濃縮温水Ｆが供給され、スクリュー１２ｂの回転により凝集汚泥Ｃと混合される。このような第１の変形例における濃縮手段２では、凝集汚泥Ｃは、搬送手段１２のスクリュー１２ｂの回転によって搬送されるうちに濃縮濾過スクリーン１１ａによって濾過されて、例えば汚泥濃度６ｗｔ％程度にまで濃縮させられる。なお、こうして濃縮された濃縮汚泥Ｄは、ポンプ４Ａによって引き抜かれて脱水手段３に供給されるが、加熱によって濃縮汚泥Ｄのフロックが崩れやすくなっているため、無機凝集剤Ｇのほかに高分子凝集剤ｇを微量添加してもよい。
【００５９】
また、この第１の変形例においては、脱水手段３も横型のスクリュープレスが用いられている。すなわち、第１の変形例における脱水手段３も、胴部が脱水濾過スクリーン１３ａとされて内部に濃縮汚泥Ｄが供給されるとともに、この脱水濾過スクリーン１３ａの外周は濾液室１３ｂとされた横方向に延びる中心軸を有する円筒状のケーシング１３と、このケーシング１３の上記中心軸に沿った回転軸１４ａにスクリュー１４ｂが取り付けられて、図示されない回転駆動手段によって回転軸１４ａおよびスクリュー１４ｂが回転することにより濃縮汚泥Ｄを搬送する搬送手段１４とを備えている。
【００６０】
ここで、脱水手段３の搬送手段１４におけるスクリュー１４ｂは、濃縮汚泥Ｄの搬送方向に向けてピッチが小さくなるようにされており、このスクリュー１４ｂによって濃縮汚泥Ｄが搬送されるうちに圧縮されて脱水される。なお、この第１の変形例においても、脱水手段３において脱水温水Ｈを供給して混合してもよい。
【００６１】
次に、図１０は、図１および図２に示した第１の実施形態の濃縮手段２と脱水手段３の第２の変形例を示すものであり、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には、やはり同一の部号を配してある。この第１の変形例において、濃縮手段２は、ベルト型濃縮機である。
【００６２】
すなわち、この第２の変形例における濃縮手段２は、複数のロール２１に巻回されて走行可能とされた無端状の濃縮濾過濾布２２を備えて、この濃縮濾過濾布２２が水平方向に走行する濃縮濾過部２２Ａにおける濃縮濾過濾布２２の走行方向Ｒとは反対側の汚泥供給部２２ａに供給された凝集汚泥Ｃを濃縮濾過濾布２２によって重力により濾過して濃縮する。
【００６３】
そして、この第２の変形例においては、上記濃縮濾過部２２Ａにおける汚泥供給部２２ａよりも濃縮濾過濾布２２の走行方向Ｒ側に、やはり図示されない濃縮温水供給手段から濃縮温水Ｆが供給されて、汚泥濃度が例えば６ｗｔ％程度に濃縮させられた凝集汚泥Ｃと混合される。なお、こうして濃縮温水Ｆが供給された位置よりもさらに濃縮濾過濾布２２の走行方向Ｒ側には、濃縮汚泥Ｄに無機凝集剤Ｇを供給してもよい。さらに、この無機凝集剤Ｇと濃縮汚泥Ｄとを反応させるためのスクリュー２３を備えてもよい。
【００６４】
また、この第２の変形例では、脱水手段３もベルトプレスとされている。すなわち、この脱水手段３においては、脱水濾布３１が複数のロール３２に巻回されて走行可能とされるとともに、この脱水濾布３１との間で濃縮汚泥Ｄを挟み込むように圧搾濾布３３が上記複数のロール３２に巻回されて走行可能とされており、濃縮汚泥Ｄはこれら脱水濾布３１と圧搾濾布３３との間で圧搾されて脱水させられる。
【００６５】
なお、この第２の変形例では、脱水手段３の脱水濾布３１は、濃縮手段２の濃縮濾過濾布２２と連続して無端状にされており、濃縮汚泥Ｄを脱水した脱水濾布３１は濃縮濾過濾布２２として濃縮手段２に戻される。また、この第２の変形例においても、脱水手段３において供給された濃縮汚泥Ｄに脱水温水Ｈを供給して混合してもよい。
【００６６】
さらに、これら第１、第２の変形例のようなスクリュー型濃縮機やベルト型濃縮機の他にも、凝集汚泥Ｃを破壊する遠心濃縮機以外の凝集汚泥Ｃを破壊しない濃縮機であれば、例えばドラム型の濃縮機やハニカム型の濃縮機を用いることもできる。さらにまた、第１の実施形態や第１、第２の変形例の濃縮手段２と脱水手段３とを適宜組み合わせて用いてもよい。
【００６７】
また、上記第１の実施形態においては、脱水手段３に供給された脱水温水Ｈを排水Ｊとして排出しているが、図１１に概略図を示す本発明の第２の実施形態のように、脱水手段３から排出された脱水温水を循環濃縮温水Ｋとして濃縮手段２に循環させて供給することにより、再利用するようにしてもよい。なお、この図１１においても、図１と共通する部分には同一の符号を配してある。
【００６８】
この第２の実施形態の場合、脱水手段３から排出された循環濃縮温水Ｋとしての脱水温水には、脱水手段３から排出された分離液も含まれるため、このような第２の実施形態によれば、分離液中の不溶解性固形分（ＳＳ）を濃縮手段２によって捕捉してＳＳ回収率の向上を図ることができる。また、分離液中の残留ポリマーを有効利用できるため、脱水手段３の性能を向上させることができるとともに、濃縮汚泥Ｄの温度をより高めて脱水効率の一層の向上も図ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  凝集手段
２  濃縮手段
２Ａ  濃縮槽
２ａ、１１ａ  濃縮濾過スクリーン
２ｂ、１１ｂ  濾液室
２Ｂ、１２  搬送手段
２ｃ、１２ａ  回転軸
２ｄ、１２ｂ  スクリュー
３  脱水手段
４  濃縮汚泥供給路
１１  ケーシング
２１  ロール
２２  濃縮濾過濾布
Ａ  有機性汚泥
Ｂ  高分子凝集剤
Ｃ  凝集汚泥
Ｄ  濃縮汚泥
Ｅ、Ｊ  排水
Ｆ  濃縮温水
Ｇ  凝集剤
Ｈ  脱水温水
Ｉ  脱水汚泥
Ｋ  循環濃縮温水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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