(57)【要約】【課題】水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようにする。【解決手段】まず、第１工程Ｓ１０１で、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合する。第１工程では、汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成する。例えば、第１工程は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合してから凝集剤を混合してフロックを生成することができる。また、第１工程は、汚泥に凝集剤を混合してから硫酸アルミニウムを混合してフロックを生成することができる。次に、第２工程Ｓ１０２で、汚泥を脱水する。第２工程では、上述したことにより生成したフロックを脱水する。例えば、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機などのよく知られた脱水機を用いて脱水する。【選択図】  図１
2020185504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合する第１工程と、
前記汚泥を脱水する第２工程と
を備える汚泥処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程は、前記汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成し、
前記第２工程は、前記フロックを脱水する
ことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程は、前記汚泥に前記硫酸アルミニウムを混合してから前記凝集剤を混合して前記フロックを生成することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項４】
請求項２記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程は、前記汚泥に前記凝集剤を混合してから前記硫酸アルミニウムを混合して前記フロックを生成することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項５】
請求項２記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程は、前記汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する工程と、
前記初期フロックに硫酸アルミニウムを混合して前記フロックとする工程と
を含むことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程の後で、前記フロックを濃縮する第３工程と、
濃縮した前記フロックに凝集剤を混合する第４工程と
をさらに備え、
前記第２工程は、前記第４工程の後で実施する
ことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の汚泥処理方法において、
前記第４工程は、濃縮した前記フロックに硫酸アルミニウムを混合することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項８】
請求項１記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程の前に、前記汚泥に前記凝集剤を混合してフロックを生成する前処理工程をさらに備え、
前記第１工程は、前記フロックに硫酸アルミニウムを混合し、
前記第２工程は、前記フロックを脱水する
ことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項９】
請求項２記載の汚泥処理方法において、
前記第１工程は、前記汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する工程と、
前記初期フロックを濃縮する工程と、
濃縮した前記初期フロックに硫酸アルミニウムを混合して前記フロックとする工程と
を含むことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の汚泥処理方法において、
前記第２工程は、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機のいずれかで実施することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１１】
水酸化アルミニウムを含有する汚泥が収容される反応槽と、
前記汚泥を脱水する脱水機と
を備え、
前記反応槽および前記脱水機のいずれか一方は、前記汚泥に硫酸アルミニウムを混合することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の汚泥処理装置において、
前記反応槽は、前記汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成し、
前記脱水機は、前記フロックを脱水する
ことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の汚泥処理装置において、
前記反応槽は、前記汚泥に前記硫酸アルミニウムを混合してから前記凝集剤を混合して前記フロックを生成することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の汚泥処理装置において、
前記反応槽は、前記汚泥に前記凝集剤を混合してから前記硫酸アルミニウムを混合して前記フロックを生成することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の汚泥処理装置において、
前記反応槽は、前記汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、
前記初期フロックに硫酸アルミニウムを混合して前記フロックとする第２反応槽と
を含むことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の汚泥処理装置において、
前記フロックを濃縮する濃縮部と、
前記濃縮部が濃縮した前記フロックに凝集剤を混合する追加反応槽と
をさらに備えることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の汚泥処理装置において、
前記追加反応槽は、前記濃縮部が濃縮した前記フロックに硫酸アルミニウムを混合することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１８】
請求項１１記載の汚泥処理装置において、
前記汚泥に前記凝集剤を混合してフロックを生成する前処理反応槽をさらに備え、
前記反応槽は、前記フロックに硫酸アルミニウムを混合し、
前記脱水機は、前記フロックを脱水する
ことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１９】
請求項１２記載の汚泥処理装置において、
前記反応槽は、
前記汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、
前記初期フロックに硫酸アルミニウムを混合して前記フロックとする第２反応槽と
を含み、
さらに、
前記初期フロックを濃縮する濃縮部を備え、
前記第２反応槽は、前記濃縮部が濃縮した前記初期フロックに硫酸アルミニウムを混合して前記フロックとする
ことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２０】
請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の汚泥処理装置において、
前記脱水機は、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機のいずれかであることを特徴とする汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水酸化アルミニウム含有汚泥の処理を行う汚泥処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製品関連の製造会社からの排水汚泥には、水酸化アルミニウムを含有する汚泥が含まれる。また、一般的な排水（廃水）処理においても、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や、水酸化ナトリウムを添加してｐＨ調整などを行っており、この過程においてＰＡＣ由来のＡｌ3+イオンと、水酸化ナトリウムや汚泥由来のＯＨ-イオンとの化合物として、水酸化アルミニウムが生成し、汚泥に含有された状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６２０７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、汚泥の処理の１つに脱水処理がある（特許文献１参照）。脱水処理においては、スクリュープレス、ベルトプレス、フィルタープレス、遠心脱水機などが用いられる。水酸化アルミニウム含有汚泥は、水酸化アルミニウム自体が多量の水分を強く包蔵しているため脱水性が非常に悪く、脱水処理がしにくい物質であることが知られている。
【０００５】
例えば、スクリュープレスによる水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理では、この種の汚泥特有の付着性が問題となる。スクリューへ汚泥が付着し固着することにより、内部の容積が減少し、汚泥の処理量が低下する。さらには、汚泥がスクリューに強固に固着し、かつスクリューの大部分に充満した場合は、スクリューと原料が一緒に回る供回り現象が発生し、これが発生すると、ブレーキングトルクによりモーターが過負荷状態となり運転不能になる。
【０００６】
また、加熱脱水法による水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理では、さらに付着性が増強してしまうなどの問題がある。このように固着物が発生すると、これを除去するために定期的に機械の分解清掃が必要になるなどの運用上大きな問題となる。これらのように、従来では、水酸化アルミニウム含有汚泥は、難脱水性、付着性といった問題があり、脱水処理が容易に実施できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る汚泥処理方法は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合する第１工程と、汚泥を脱水する第２工程とを備える。
【０００９】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程は、汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成し、第２工程は、フロックを脱水する。
【００１０】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合してから凝集剤を混合してフロックを生成する。
【００１１】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程は、汚泥に凝集剤を混合してから硫酸アルミニウムを混合してフロックを生成する。
【００１２】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程は、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する工程と、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする工程とを含む。
【００１３】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程の後で、フロックを濃縮する第３工程と、濃縮したフロックに凝集剤を混合する第４工程とをさらに備え、第２工程は、第４工程の後で実施する。
【００１４】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第４工程は、濃縮したフロックに硫酸アルミニウムを混合する。
【００１５】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程の前に、汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成する前処理工程をさらに備え、第１工程は、フロックに硫酸アルミニウムを混合し、第２工程は、フロックを脱水する。
【００１６】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第１工程は、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する工程と、初期フロックを濃縮する工程と、濃縮した初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする工程とを含む。
【００１７】
上記汚泥処理方法の一構成例において、第２工程は、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機のいずれかで実施する。
【００１８】
本発明に係る汚泥処理装置は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥が収容される反応槽と、汚泥を脱水する脱水機とを備え、反応槽および脱水機のいずれか一方は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合する。
【００１９】
上記汚泥処理装置の一構成例において反応槽は、汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成し、脱水機は、フロックを脱水する。
【００２０】
上記汚泥処理装置の一構成例において反応槽は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合してから凝集剤を混合してフロックを生成する。
【００２１】
上記汚泥処理装置の一構成例において、反応槽は、汚泥に凝集剤を混合してから硫酸アルミニウムを混合してフロックを生成する。
【００２２】
上記汚泥処理装置の一構成例において、反応槽は、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする第２反応槽とを含む。
【００２３】
上記汚泥処理装置の一構成例において、フロックを濃縮する濃縮部と、濃縮部が濃縮したフロックに凝集剤を混合する追加反応槽とをさらに備える。
【００２４】
上記汚泥処理装置の一構成例において、追加反応槽は、濃縮部が濃縮したフロックに硫酸アルミニウムを混合する。
【００２５】
上記汚泥処理装置の一構成例において、汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成する前処理反応槽をさらに備え、反応槽は、フロックに硫酸アルミニウムを混合し、脱水機は、フロックを脱水する。
【００２６】
上記汚泥処理装置の一構成例において、反応槽は、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする第２反応槽とを含み、さらに、初期フロックを濃縮する濃縮部を備え、第２反応槽は、濃縮部が濃縮した初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする。
【００２７】
上記汚泥処理装置の一構成例において、脱水機は、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機のいずれかである。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合して脱水するようにしたので、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法を実施する汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る汚泥処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３に係る汚泥処理方法を実施する他の汚泥処理装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に係る汚泥処理方法について説明する。
【００３１】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る汚泥処理方法について、図１を参照して説明する。
【００３２】
まず、第１工程Ｓ１０１で、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合する。第１工程では、汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成する。例えば、第１工程は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合してから凝集剤を混合してフロックを生成することができる。また、第１工程は、汚泥に凝集剤を混合してから硫酸アルミニウムを混合してフロックを生成することができる。
【００３３】
凝集剤は、例えば、カチオン系、両性系、アニオン系、ノニオン系、ポリビニルアミジン系、架橋系の高分子凝集剤である。例えば、所定の反応槽に、水酸化アルミニウムを含有する汚泥、硫酸アルミニウム、および凝集剤を投入し、これらを攪拌することで、フロックを生成することができる。硫酸アルミニウムは、硫酸アルミニウム１６水和物、［Ａｌ2（ＳＯ4）3・１６Ｈ2Ｏ］である。硫酸アルミニウムの添加量、および凝集剤の添加量は、対象となる汚泥の状態に適合させて、適宜に設定する。
【００３４】
次に、第２工程Ｓ１０２で、汚泥を脱水する。第２工程では、上述したことにより生成したフロックを脱水する。例えば、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機などのよく知られた脱水機を用いて脱水する。
【００３５】
また、例えば、第１工程において、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成し、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする。このフロックを第２工程において脱水することもできる。また、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成し（前処理工程）、このようにして生成したフロックに硫酸アルミニウムを混合し（第１工程）、この後でフロックを脱水することもできる（第２工程）。また、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に、硫酸アルミニウムを混合しながら脱水することもできる。この場合、第１工程と第２工程とを同時に実施することになる。
【００３６】
上述した実施の形態１によれば、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようになる。
【００３７】
以下、より詳細に説明する。水酸化アルミニウム含有汚泥に硫酸アルミニウムを添加することにより、以下の効果があると考えられる。
【００３８】
水酸化アルミニウム含有汚泥中には、表面に水分子の付着した細かい水酸化アルミニウム粒子が存在している。水酸化アルミニウム含有汚泥に硫酸アルミニウムを添加することで、水酸化アルミニウム粒子の表面の水分子が解離され、細かい水酸化アルミニウム粒子が凝集し大きな水酸化アルミニウム粒子となるものと考えられる。この結果、水酸化アルミニウム含有汚泥に硫酸アルミニウムを添加し、凝集剤を用いてフロックを生成することで、フロックにおいては、含水率の低減が得られ、フロックを脱水するときには、付着性の抑制といった２つの効果が得られたものと考えられる。
【００３９】
上述した硫酸アルミニウムの添加による作用について検討した結果を以下に説明する。
硫酸アルミニウムを水酸化アルミニウム含有汚泥に添加すると、下記の反応式（１）により、Ａｌ3+イオンとＳＯ42-イオンが水酸化アルミニウム含有汚泥中に生じる。
【００４０】
Ａｌ2（ＳＯ4）3→２Ａｌ3+＋３ＳＯ42-・・・（１）
【００４１】
上述した反応により、水酸化アルミニウム含有汚泥中にＡｌ3+イオンが加わることにより，下記の水酸化アルミニウムの反応式（２）において，左辺のＡｌ3+イオン濃度が増加し、化学平衡が移動する。この化学平衡の移動を打ち消す（元の状態に戻す）ために，右向きに反応が進み、結果として、この系においては、水酸化アルミニウム［Ａｌ（ＯＨ）3］の量が増加する。
【００４２】
Ａｌ3+＋３ＯＨ-←→Ａｌ（ＯＨ）3・・・（２）
【００４３】
また，水酸化アルミニウムが分散している系では、水酸化アルミニウム分子には水分子が水和しているが、水酸化アルミニウム粒子が大きくなって沈殿すると、下記の反応式（３）に示すように、水和している水分子が水酸化アルミニウムから解離する。
【００４４】
［Ａｌ（ＯＨ）3（Ｈ2Ｏ）3］→Ａｌ（ＯＨ）3＋３Ｈ2Ｏ・・・（３）
【００４５】
この水分子の解離により、粒子が大きくなって沈殿した水酸化アルミニウム粒子は、脱水しているものと考えられる。また、水溶液中に存在する水酸化アルミニウム粒子は，疎水コロイドであるため，硫酸アルミニウムを加えることにより，ＳＯ42-イオンによる凝析が起こりやすくなると考えられる。
【００４６】
上述したことにより、水酸化アルミニウム含有汚泥に硫酸アルミニウムを加えることで、水酸化アルミニウムの粒子が、強く包蔵しようとしていた水を離しながら、大きな粒子となるため、フロックの脱水によって得られる脱水ケーキの含水率低減につながるものと考えられる。
【００４７】
また、次に示すことにより、フロックにおける付着性が抑制されるものと考えられる。従来の脱水方法では、コロイド状の細かい粒子が脱水機内へ投入され、脱水機内部への付着に至っていたものと考えられる。これに対し、本発明によれば、上述の通り硫酸アルミニウム由来のＳＯ42-イオンによる凝析反応の効果で、水酸化アルミニウム粒子が大きくなる。細かい粒子の集合体として接触するよりも大きい粒子として接触した方が、スクリューなどの脱水機内部への接触表面積が相対的に小さくなり、付着性が抑制されるものと考えられる。
【００４８】
次に、実施の形態１に係る汚泥処理方法を実施する汚泥処理装置について、説明する。実施の形態１に係る汚泥処理装置は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥が収容される反応槽と、汚泥を脱水する脱水機とを備える。また、反応槽および脱水機のいずれか一方は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合する。
【００４９】
また、反応槽は、汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成し、脱水機は、フロックを脱水することもできる。また、反応槽は、汚泥に硫酸アルミニウムを混合してから凝集剤を混合してフロックを生成することもできる。
【００５０】
また、反応槽は、汚泥に凝集剤を混合してから硫酸アルミニウムを混合してフロックを生成することもできる。
【００５１】
また、反応槽は、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする第２反応槽とを含むこともできる。
【００５２】
また、汚泥処理装置は、汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成する前処理反応槽をさらに備え、上記の反応槽は、フロックに硫酸アルミニウムを混合し、脱水機は、フロックを脱水することもできる。
【００５３】
以下、実施の形態１に係る汚泥処理装置について図２〜図７を参照してより詳細に説明する。
【００５４】
汚泥処理装置は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成する反応槽と、フロックを脱水する脱水機とを備え、反応槽および脱水機の少なくとも一方で硫酸アルミニウムが混合されるものであればよい。例えば、汚泥処理装置は、図２に示すように、まず、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムおよび凝集剤を混合してフロックを生成する、縦型１槽による反応槽１０１と、フロックを脱水する脱水機１０２とを備える。脱水機１０２は、スクリュープレス脱水機である。脱水機１０２は、無加熱式または加熱式とすることができる。反応槽１０１には、汚泥貯留槽（汚泥ピット）１０３に貯留された水酸化アルミニウム含有汚泥が、配管を介して供給される。また、反応槽１０１には、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）貯留槽１０４に貯留された硫酸アルミニウムが、配管を介して供給される。また、反応槽１０１には、高分子溶解装置１０５で生成される高分子凝集剤が、配管を介して供給される。
【００５５】
反応槽１０１に供給された水酸化アルミニウム含有汚泥、硫酸アルミニウム、高分子凝集剤は、攪拌混合され、結果としてフロックが生成される。反応槽１０１で生成されたフロックは、フロック管路を介して脱水機１０２に供給される。脱水機１０２では、供給されたフロックが脱水されて、脱水ケーキが生成される。生成された脱水ケーキは、回収槽１０６に回収される。また、上述した脱水により脱水機１０２で生じた脱水濾液は、排液路に排出されて濾液ピット１０７に回収される。
【００５６】
反応槽１０１は、槽内に仕切り板を設け、硫酸アルミニウムおよび凝集剤を複数回添加可能とする構成とすることもできる。円盤状の板を取り付けた攪拌羽根を、仕切り板の代わりに反応槽１０１に設けることもできる。このように構成することで、汚泥に対する硫酸アルミニウムおよび凝集剤の浸透性を高めることができる。なお、反応槽１０１は、丸型（円筒型）とすることもできる。
【００５７】
フロックは、図３に示すように、縦型２槽による反応槽１０１ａで生成することもできる。反応槽１０１ａは、硫酸アルミニウムおよび凝集剤の注入位置を任意に変更でき、ダンパーを設け、汚泥に対する硫酸アルミニウムおよび凝集剤の浸透性を高める構造とすることもできる。また、フロックは、図４に示すように、横型の反応槽１０１ｂで生成することもできる。た、図５に示すように、インラインミキサ１０８を用い、汚泥ピット１０３から供給される水酸化アルミニウム含有汚泥に、硫酸バンド貯留槽１０４から供給される硫酸アルミニウムを混合してから、反応槽１０１に供給することもできる。この場合においても、図６に示すように、縦型２槽による反応槽１０１ａでフロックを生成することができる。同様に、図７に示すように、横型の反応槽１０１ｂでフロックを生成することもできる。
【００５８】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法について、図８を参照して説明する。
【００５９】
まず、第１工程Ｓ１０１で、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムおよび凝集剤を混合してフロックを生成する。
【００６０】
次に、第３工程Ｓ１０３で、生成したフロックから母液（自由水）を分離することで濃縮する。フロックの濃縮は、濃縮装置を用いて実施することができる。濃縮装置は、例えば、ロータリスクリーンなどの濾過機で構成されている。
【００６１】
次に、第４工程Ｓ１０４で、濃縮したフロックに凝集剤を混合する。この凝集剤は、例えば、カチオン系、両性系、アニオン系、ノニオン系、ポリビニルアミジン系、架橋系の高分子凝集剤である。例えば、所定の反応槽に、濃縮されたフロックおよび凝集剤を投入して攪拌することでこれらを混合する。また、この工程において、凝集剤に加えて硫酸アルミニウムを混合することもできる。
【００６２】
次に、第２工程Ｓ１０２で、上述したことにより生成したフロックを脱水する。例えば、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機などのよく知られた脱水機を用いて脱水する。
【００６３】
上述した実施の形態２によれば、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようになる。また、実施の形態２によれば、生成したフロックを濃縮した後、再度凝集剤を混合し、この後、脱水処理をするようにしたので、実施の形態１に比較して、脱水ケーキの含水率をさらに低減することができる。
【００６４】
次に、実施の形態２に係る汚泥処理方法を実施する汚泥処理装置について、説明する。実施の形態２に係る汚泥処理装置は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥が収容され、この汚泥に硫酸アルミニウムに加えて凝集剤を混合してフロックを生成する反応槽と、フロックを濃縮する濃縮部と、濃縮部が濃縮したフロックに凝集剤を混合する追加反応槽と、汚泥（フロック）を脱水する脱水機とを備える。追加反応槽は、濃縮部が濃縮したフロックに硫酸アルミニウムを混合することもできる。
【００６５】
次に、実施の形態２に係る汚泥処理装置について、図９〜図１２を参照してより詳細に説明する。
【００６６】
汚泥処理装置は、図９に示すように、まず、反応槽１０１ａ，脱水機１０２，汚泥ピット１０３，硫酸バンド貯留槽１０４，高分子溶解装置１０５，回収槽１０６，濾液ピット１０７を備える。これらは、図３を用いて説明した汚泥処理装置と同様である。図９に示す装置は、さらに、生成したフロックを濃縮する濃縮装置１０９、および濃縮したフロックに凝集剤を混合する２次反応槽１１０を備える。
【００６７】
また、汚泥処理装置は、図１０に示すように、中継攪拌槽１１１を備えることもできる。濃縮装置１０９で濃縮したフロックに、中継攪拌槽１１１で凝集剤を混合し、この後さらに、２次反応槽１１０で凝集剤を混合する。また、図１１に示すように、インラインミキサ１０８ａを用い、汚泥ピット１０３から供給される水酸化アルミニウム含有汚泥に、硫酸バンド貯留槽１０４から供給される硫酸アルミニウムを混合してから、反応槽１０１ａに供給し、インラインミキサ１０８ｂを用い、中継攪拌槽１１１で凝集剤が混合されて濃縮フロックに、硫酸バンド貯留槽１０４から供給される硫酸アルミニウムを混合してから、２次反応槽１１０に供給することもできる。
【００６８】
また、図１２に示すように、インラインミキサ１０８を用い、汚泥ピット１０３から供給される水酸化アルミニウム含有汚泥に、硫酸バンド貯留槽１０４から供給される硫酸アルミニウムを混合してから、反応槽１０１ａに供給し、２次反応槽１１０では、凝集剤を混合する構成とすることもできる。
【００６９】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態２に係る汚泥処理方法について、図１３を参照して説明する。
【００７０】
まず、初期フロック生成工程Ｓ１１１で、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する。次に、濃縮工程Ｓ１１２で、初期フロックを濃縮する。次に、フロック生成工程Ｓ１１３で、濃縮した初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする。この後、前述した実施の形態１，２と同様に、第２工程Ｓ１０２で、上述したことにより生成したフロックを脱水する。
【００７１】
実施の形態３においても、前述した実施の形態２と同様に、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようになる。
【００７２】
次に、実施の形態３に係る汚泥処理方法を実施する汚泥処理装置について説明する。この汚泥処理装置は、水酸化アルミニウムを含有する汚泥が収容される反応槽として、汚泥に凝集剤を混合して初期フロックを生成する第１反応槽と、初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする第２反応槽とを備える。また、初期フロックを濃縮する濃縮部を備える。第２反応槽は、濃縮部が濃縮した初期フロックに硫酸アルミニウムを混合してフロックとする。また、フロックを脱水する脱水機を備える。
【００７３】
以下、実施の形態３に係る汚泥処理装置について、図１４を参照してより詳細に説明する。
【００７４】
汚泥処理装置は、まず、反応槽（第１反応槽）１０１ａ，脱水機１０２，汚泥ピット１０３，硫酸バンド貯留槽１０４，高分子溶解装置１０５，回収槽１０６，濾液ピット１０７、インラインミキサ１０８、濃縮装置１０９、２次反応槽（第２反応槽）１１０、および中継攪拌槽１１１を備える。
【００７５】
この汚泥処理装置は、反応槽１０１ａにおいては、汚泥ピット１０３より供給された水酸化アルミニウム含有汚泥に、高分子溶解装置１０５で生成される高分子凝集剤が混合され、初期フロックが生成される。また、濃縮装置１０９で濃縮され中継攪拌槽１１１で攪拌された初期フロックに、インラインミキサ１０８を用い、硫酸バンド貯留槽１０４から供給された硫酸アルミニウムを混合し、２次反応槽１１０に供給する。２次反応槽１１０では、硫酸アルミニウムが混合された初期フロックに、さらに高分子溶解装置１０５で生成される高分子凝集剤が混合され、フロックが生成される。
【００７６】
次に、実験の結果について説明する。実験は、硫酸アルミニウムを用いない、従来の水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理、実施の形態１の脱水処理（１段脱水）、実施の形態２の脱水処理（２段脱水）について実施した。いずれにおいても、脱水工程では、スクリュープレス脱水機を用いた。また、実施の形態１の脱水処理、実施の形態２の脱水処理については、加熱をする脱水工程と、加熱をしない脱水工程とを実施した。また、実験では、得られた脱水ケーキの含水率を計測した。含水率は、得られた脱水ケーキを加熱して水分を蒸発させる処理をし、この処理の前後の重量の変化を測定することで求めた。
【００７７】
実験の結果を表１に示す。表１に示されているように、実施の形態１（１段脱水）によれば、脱水ケーキの含水率が、従来よりも約１０％した。また、実施の形態２（２段脱水）によれば、脱水ケーキの含水率が、従来の方法より約１５％低減した。さらに、従来の技術では、弊害となっていた、スクリューへの汚泥の付着現象も、実施の形態１，２では見られなかった。また、脱水工程で加熱を合わせることで、無加熱脱水よりもさらに５％程度の含水率低減が可能となった。
【００７８】
【表１】
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【００７９】
以上に説明したように、本発明によれば、水酸化アルミニウムを含有する汚泥に硫酸アルミニウムを混合して脱水するようにしたので、水酸化アルミニウム含有汚泥の脱水処理が、より容易に実施できるようになる。
【００８０】
ここで、本発明に至った経緯について説明する。前述したように、水酸化アルミニウム含有汚泥の処理では、難脱水性、付着性といった課題があったものの、凝集剤を用いることで、見かけ上は良好、かつ強固なフロックが得られることが判明していた。しかしながら、水酸化アルミニウム含有汚泥に特有の水分を強く包蔵する難脱水性、および付着性により、脱水処理に困難を極めていた。
【００８１】
上述した付着性、並びに水分を強く包蔵する難脱水性の原因について、発明者らの鋭意の検討の結果、以下に示す知見に至った。
【００８２】
まず、付着性については、水酸化アルミニウム粒子が細かく、この粒子の比表面積が相対的に大きいことが原因と考えられる。
【００８３】
また、難脱水性については、水酸化アルミニウムの粒子が細かく比表面積が大きい上に、この粒子表面に存在する細孔の容積、分布と、水分子の表面積の関係から、水分が吸着しやすいこと原因と考えられる。さらに、細かい粒子に力が加わるとその微細な粒子が密集して粒子間の隙間が無くなり強度が増すダイラタンシー（dilatancy）現象が、難脱水性の原因と考えられる。
【００８４】
以上の知見を元に、発明者らは、水酸化アルミニウム粒子の相対的な比表面積を小さくするために粒子を大きくし、さらに、粒子から水分子を解離させることにより、水酸化アルミニウム含有汚泥の処理における脱水処理が、より容易に実施できるものと想到し、本発明に至った。
【００８５】
本発明によれば、硫酸アルミニウムと凝集剤を用い、水酸化アルミニウム汚泥から水分子を解離させながら水酸化アルミニウム粒子を大きくすることで、従来よりも１０％以上の含水率低減を実現した。また、水酸化アルミニウム含有汚泥の付着性に関わる課題についても、硫酸アルミニウムと凝集剤とを併用することで、脱水機における付着性の抑制が可能となり、供回り現象や、加熱脱水法による付着性の問題が解消できるようになった。
【００８６】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１…反応槽、１０２…脱水機、１０３…汚泥貯留槽（汚泥ピット）、１０４…硫酸バンド（硫酸アルミニウム）貯留槽、１０５…高分子溶解装置、１０６…回収槽、１０７…濾液ピット。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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