(57)【要約】【課題】脱水ケーキの含水率を従来より低くする。【解決手段】汚泥を含む被処理物３を横型の反応槽４内で複数の回転する羽根６１によって撹拌しながら、この反応槽４内に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入する撹拌ステップＳ２を有する。撹拌ステップＳ２が実施された後の被処理物３を脱水機５に送り、この脱水機５で脱水する脱水ステップＳ３を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を含む被処理物を横型の反応槽内で複数の回転する羽根によって撹拌しながら、この反応槽内に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入する撹拌ステップと、
前記撹拌ステップが実施された後の被処理物を脱水機に送り、この脱水機で脱水する脱水ステップとを有することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項２】
請求項１記載の汚泥の脱水方法において、
前記撹拌ステップは、無機系剤および高分子凝集剤を前記反応槽の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ注入して行うことを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の汚泥の脱水方法において、
前記撹拌ステップを実施する以前に、
汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成ステップと、
前記汚泥のフロックを濃縮装置で濃縮濃度が５〜１９ＴＳ％の範囲内に入るように濃縮する濃縮ステップとを有し、
前記濃縮ステップで濃縮された汚泥のフロックが前記撹拌ステップで用いる汚泥を含む被処理物であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の汚泥の脱水方法において、
無機系剤を、汚泥を含む被処理物に混ぜる以前に所定の希釈倍率で希釈する希釈ステップを有していることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項５】
水平方向に延びる横型に形成された処理部を有し、かつ前記処理部内に投入された汚泥を含む被処理物を撹拌する複数の回転式の羽根を有する反応槽と、
前記処理部に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入する薬注装置と、
前記反応槽から送られた被処理物を脱水する脱水機とを備えたことを特徴とする汚泥用脱水システム。
【請求項６】
請求項５記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記羽根は、前記処理部の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられ、
前記処理部には、前記長手方向に並ぶ複数の薬剤注入部が設けられ、
前記薬剤注入部は、無機系剤と高分子凝集剤とを前記処理部に注入することを特徴とする汚泥用脱水システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の汚泥用脱水システムにおいて、
さらに、
汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成槽と、
前記フロック生成槽で生成された前記汚泥のフロックを濃縮濃度が５〜１９ＴＳ％の範囲内に入るように濃縮する濃縮装置とを備え、
前記濃縮装置によって濃縮された汚泥のフロックが前記反応槽に送られることを特徴とする汚泥用脱水システム。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか一つに記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記濃縮装置と前記反応槽との間に中継撹拌槽を有し、
前記中継撹拌槽に無機系剤が注入されることを特徴とする汚泥用脱水システム。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか１つに記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記薬注装置から前記処理部に注入される無機系剤は、所定の希釈倍率で希釈されていることを特徴とする汚泥用脱水システム。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項９のいずれか１つに記載の汚泥用脱水システムに用いる反応槽であって、
前記処理部は、この処理部の内部を上流側と下流側とに分ける少なくとも１つのダンパーを備え、
前記ダンパーは、前記処理部内で汚泥のフロックが通る連通部の広さを変える流量調整機構を有していることを特徴とする反応槽。
【請求項１１】
請求項１０記載の反応槽において、
前記処理部の中で回転する複数の羽根は、前記処理部の長手方向に延びる回転軸に設けられたボスと、このボスに前記回転軸の軸線とは直交する軸線に沿って延びるように取付けられた少なくとも１枚の羽根本体とを備え、
前記羽根本体は、前記回転軸の軸線とは直交する軸線を中心として回る方向の取付角度が可変であることを特徴とする反応槽。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の反応槽において、
前記複数の羽根の回転数は３〜３００ｒｐｍで、前記複数の羽根の周速は６〜６４０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする反応槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する汚泥の脱水方法、汚泥用脱水システムおよび反応槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する従来の汚泥用脱水装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示されている汚泥用脱水装置は、汚泥に凝集剤を混ぜて汚泥のフロックを生成する１次反応槽と、この汚泥のフロックを濃縮する濃縮装置と、この濃縮装置で生成された生成物に凝集剤を混ぜて撹拌する２次反応槽と、この２次反応槽で生成されたフロックを脱水する脱水機などを備えている。この汚泥用脱水装置で用いられている凝集剤は、高分子凝集剤である。
【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】
特許文献１に開示されている従来の汚泥用脱水装置では、脱水機で生成される脱水ケーキの含水率を低くするにも限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、脱水ケーキの含水率を従来より低くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明に係る汚泥の脱水方法は、汚泥を含む被処理物を横型の反応槽内で複数の回転する羽根によって撹拌しながら、この反応槽内に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入する撹拌ステップと、前記撹拌ステップが実施された後の被処理物を脱水機に送り、この脱水機で脱水する脱水ステップとを有する方法である。
【０００７】
本発明は、前記汚泥の脱水方法において、前記撹拌ステップは、無機系剤および高分子凝集剤を前記反応槽の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ注入して行ってもよい。
【０００８】
本発明は、前記汚泥の脱水方法において、前記撹拌ステップを実施する以前に、汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成ステップと、前記汚泥のフロックを濃縮装置で濃縮濃度が５〜１９ＴＳ％の範囲内に入るように濃縮する濃縮ステップとを有し、前記濃縮ステップで濃縮された汚泥のフロックが前記撹拌ステップで用いる汚泥を含む被処理物であってもよい。
【０００９】
本発明は、前記汚泥の脱水方法において、無機系剤を、汚泥を含む被処理物に混ぜる以前に所定の希釈倍率で希釈する希釈ステップを有していてもよい。
【００１０】
本発明に係る汚泥用脱水システムは、水平方向に延びる横型に形成された処理部を有し、かつ前記処理部内に投入された汚泥を含む被処理物を撹拌する複数の回転式の羽根を有する反応槽と、前記処理部に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入する薬注装置と、前記反応槽から送られた被処理物を脱水する脱水機とを備えたものである。
【００１１】
本発明は、前記汚泥用脱水システムにおいて、前記羽根は、前記処理部の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられ、前記処理部には、前記長手方向に並ぶ複数の薬剤注入部が設けられ、前記薬剤注入部は、無機系剤と高分子凝集剤とを前記処理部に注入するものであってもよい。
【００１２】
本発明は、前記汚泥用脱水システムにおいて、さらに、汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成槽と、前記フロック生成槽で生成された前記汚泥のフロックを濃縮濃度が５〜１９ＴＳ％の範囲内に入るように濃縮する濃縮装置とを備え、前記濃縮装置によって濃縮された汚泥のフロックが前記反応槽に送られるものであってもよい。
【００１３】
本発明は、前記汚泥用脱水システムにおいて、前記濃縮装置と前記反応槽との間に中継撹拌槽を有し、前記中継撹拌槽に無機系剤が注入されてもよい。
【００１４】
本発明は、前記汚泥用脱水システムにおいて、前記薬注装置から前記処理部に注入される無機系剤は、所定の希釈倍率で希釈されていてもよい。
【００１５】
本発明に係る反応槽は、前記汚泥用脱水システムに用いる反応槽であって、前記処理部は、この処理部の内部を上流側と下流側とに分ける少なくとも１つのダンパーを備え、前記ダンパーは、前記処理部内で汚泥のフロックが通る連通部の広さを変える流量調整機構を有しているものである。
【００１６】
本発明は、前記反応槽において、前記処理部の中で回転する複数の羽根は、前記処理部の長手方向に延びる回転軸に設けられたボスと、このボスに前記回転軸の軸線とは直交する軸線に沿って延びるように取付けられた少なくとも１枚の羽根本体とを備え、前記羽根本体は、前記回転軸の軸線とは直交する軸線を中心として回る方向の取付角度が可変であってもよい。
【００１７】
本発明は、前記反応槽において、
前記複数の羽根の回転数は３〜３００ｒｐｍで、前記複数の羽根の周速は６〜６４０ｍ／ｍｉｎであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを横型の反応槽内で混ぜて回転する羽根によって撹拌するから、十分に脱水された汚泥のフロックを生成することができる。このような汚泥のフロックを脱水機によって脱水することにより、従来より含水率が低い脱水ケーキを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】汚泥の脱水方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図３】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図４】汚泥の脱水方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図６】濃縮濃度と脱水ケーキ含水率との関係を示すグラフである。
【図７】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図８】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図９】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図１０】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図１１】汚泥用脱水システムの一例を示すブロック図である。
【図１２】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図１３】羽根を示す図で、図１３（Ａ）はボスと撹拌羽根の平面図、図１３（Ｂ）は正面図、図１３（Ｃ）は側面図である。
【図１４】急速撹拌機回転数と脱水ケーキ含水率の関係を示すグラフである。
【図１５】緩速撹拌機回転数と脱水ケーキ含水率の関係を示すグラフである。
【図１６】ダンパーの構成を示す正面図である。
【図１７】図１６における流量調整機構のＡ矢視図である。
【図１８】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図１９】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２０】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２１】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２２】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２３】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２４】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【図２５】反応槽の構成の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る汚泥の脱水方法、汚泥用脱水システムおよび反応槽の一実施の形態を図１〜図１２を参照して詳細に説明する。
（汚泥の脱水方法の説明）
本発明に係る汚泥の脱水方法は、図１のフローチャートに示すように、凝集剤準備ステップＳ１と、撹拌ステップＳ２と、脱水ステップＳ３とによって実施する。これらの凝集剤準備ステップＳ１と、撹拌ステップＳ２と、脱水ステップＳ３は、図２に示す汚泥用脱水システム１を使用して実施することができる。
【００２１】
図２に示す汚泥用脱水システム１は、図２において最も左に位置する汚泥ピットから汚泥を含む被処理物３を非圧入式の反応槽４によってフロック化し、この汚泥のフロックをスクリュープレスからなる脱水機５によって脱水ケーキ６にするものである。この処理の過程で生じた処理水はろ液ピット７に溜められる。脱水機５は、スクリュープレスの他に、遠心脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタプレス型脱水機、圧入式スクリュープレス、多板型スクリュープレス、多重円盤型脱水機、ロータリースクリーン等の従来使用されている種々の脱水機を使用することができる。
汚泥を含む被処理物３は、汚泥ピット２からポンプ１１と管路１２とによって反応槽４に送られる。反応槽４は、詳細な構成の説明は後述するが、汚泥を含む被処理物３が投入される処理部１３を有しているとともに、処理部１３内で回転して被処理物３を撹拌する複数の羽根（図示せず）を有している。
【００２２】
反応槽４には薬注装置１４が接続されている。薬注装置１４は、凝集剤準備ステップＳ１を実施するためのもので、処理部１３に無機系剤と高分子凝集剤とをそれぞれ注入する。この実施の形態による無機系剤は、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、硫酸、希硫酸、塩酸、希塩酸、酢酸、水酸化ナトリウム、消石灰、生石灰、珪藻土などである。
【００２３】
高分子凝集剤は、アニオン系の高分子凝集剤、カチオン系の高分子凝集剤、両性系の高分子凝集剤、ノニオン系の高分子凝集剤、ポリビニルアミジン系の高分子凝集剤および架橋系の高分子凝集剤などである。
無機系剤は、無機系剤貯留槽１５からポンプ１６と開閉弁１７とを有する管路１８によって反応槽４に送られる。高分子凝集剤は、高分子溶解装置１９からポンプ２０と開閉弁２１とを有する管路２２によって反応槽４に送られる。高分子溶解装置１９は、高分子凝集剤を高分子溶解槽２３の中で羽根回転式の撹拌機２４によって撹拌して溶解する構造のものである。
【００２４】
汚泥の脱水方法の撹拌ステップＳ２は、汚泥を含む被処理物３を１つの横型の反応槽４内で複数の回転する羽根によって撹拌しながら、この反応槽４内に無機系剤および／または高分子凝集剤を注入して実施される。また、この撹拌ステップＳ２は、無機系剤および高分子凝集剤を反応槽４の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ注入して行われる。
この撹拌ステップＳ２によれば、汚泥を含む被処理物３に無機系剤と高分子凝集剤とが十分に混ぜられるから、十分に脱水された汚泥のフロックを生成することができる。汚泥のフロックは、反応槽４から重力で脱水機５に送られる。
【００２５】
脱水ステップＳ３は、反応槽４から送られた汚泥のフロックを脱水機５で脱水することにより実施される。
このように構成された汚泥の脱水方法および汚泥用脱水システム１によれば、汚泥を含む被処理物３に無機系剤と高分子凝集剤とを１つの横型の反応槽４内で混ぜて回転する羽根によって撹拌するから、十分に脱水された汚泥のフロックを生成することができる。無機系剤として酸性剤を使用すると反応槽４内で発泡現象が生じるが、横型の反応槽４であれば、発泡した被処理物に十分に凝集剤を混ぜることができ、汚泥のフロック化を促進することができる。このような汚泥のフロックを脱水機５によって脱水することにより、従来より含水率が低い脱水ケーキ６を生成することができる。
【００２６】
（汚泥用脱水システムの変形例の説明）
汚泥用脱水システムは図３に示すように構成することができる。図３において、図２によって説明したものと同等の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図３に示す汚泥用脱水システム２５は、無機系剤の管路１８に希釈部２６を備えている。希釈部２６は、流量計２７とインラインミキサ２８とが設けられている。インラインミキサ２８は、定流量弁２９を介して供給された清水と、酸性剤からなる無機系剤とを混合する。定流量弁２９は、酸性剤からなる無機系剤がインラインミキサ２８で清水によって所定の希釈倍率で希釈されるように清水の供給量を制御する。酸性剤からなる無機系剤の希釈倍率は、例えば３倍以上であって７倍以下とすることができる。希釈された酸性剤からなる無機系剤が反応槽４に注入されることにより、発泡現象を抑制することができ、薬剤をフロック内に浸透し易くすることができる。本発明による汚泥の脱水方法の凝集剤準備ステップＳ１は、このように酸性剤からなる無機系剤を希釈する希釈ステップＳ１Ａ（図１参照）を含む。
【００２７】
（汚泥の脱水方法の変形例と、この方法を実施する汚泥用脱水システムの説明）
汚泥の脱水方法の変形例を図４に示し、この方法を実施する汚泥用脱水システムを図５に示す。図４および図５において、図１〜図３によって説明したものと同等の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明による汚泥の脱水方法は、図４に示すように、撹拌ステップＳ２を実施する以前に、フロック生成ステップＰ１と、濃縮ステップＰ２とを実施することができる
【００２８】
フロック生成ステップＰ１においては、汚泥を含む被処理物３にフロック生成槽３１（図５参照）で無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックが生成される。
濃縮ステップＰ２においては、汚泥のフロックが濃縮装置３２（図５参照）で濃縮濃度が５〜１９ＴＳ％の範囲内に入るように濃縮される。この濃縮ステップＰ２で濃縮された汚泥のフロックが撹拌ステップＳ２で汚泥を含む被処理物３として用いられる。
【００２９】
図５に示す汚泥用脱水システム３３は、汚泥ピット２と反応槽４との間の管路１２にフロック生成槽３１と、濃縮装置３２と、中継撹拌槽３４とを備えている。
フロック生成槽３１は、フロック生成ステップＰ１を実施するためのもので、上流側の第１の槽３５と、下流側の第２の槽３６とを備えている。第１の槽３５は、汚泥ピット２から送られた汚泥を含む被処理物３を槽内で羽根回転式の撹拌機３７によって撹拌する。第１の槽３５には、開閉弁３８を有する管路３９を介して管路１８から無機系剤が供給される。
【００３０】
第２の槽３６は、第１の槽３５から出た被処理物３を槽内で羽根回転式の撹拌機４０によって撹拌する。第２の槽３６には、ポンプ４１と開閉弁４２とを有する管路４３によって高分子溶解槽２３から高分子凝集剤が供給される。この第２の槽３６で汚泥のフロックが生成される。
【００３１】
濃縮装置３２は、濃縮ステップＰ２を実施するためのものである。この実施の形態による濃縮装置３２は、スクリュープレス方式のもので、第２の槽３６で生成された汚泥のフロックが投入され、このフロックを濃縮してから中継撹拌槽３４に送る。濃縮装置３２で汚泥のフロックから出された液体は、ろ液ピット７に送られる。
【００３２】
濃縮装置３２による濃縮濃度は、Ｍアルカリ度などの脱水性を阻害する因子の影響を低減するために、図６に示すように、５〜１９ＴＳ％とする必要がある。
図６は濃縮濃度と脱水ケーキ含水率との関係を２回の実験結果で示すグラフである。実験に使った汚泥の濃度は１．６〜１．８ＴＳ％である。このグラフから分かるように、濃縮濃度が５ＴＳ％より高くなることにより脱水ケーキ６の含水率が安定するようになる。濃縮濃度が１５ＴＳ％より高くても脱水ケーキ６の含水率は大きく減少することはない。このため、過度に濃縮する無駄を省き、濃縮濃度の上限を１５ＴＳ％とすることができる。
すなわち、濃縮濃度は、５〜１９ＴＳ％が適正範囲であり、５〜１５ＴＳ％が最適範囲である。濃縮濃度の単位のＴＳとは、蒸発残留物（Total Solids）の略称で、原料の水分を蒸発乾燥させて残った物質の割合を示す。蒸発残留物は、ＳＳ＋溶解性物質のことである。ＳＳとは、Suspended Solids（懸濁／浮遊物質）の略称で、原料を１μｍのガラス繊維ろ紙でろ過し、残留した粒子の乾物重量である。
【００３３】
中継撹拌槽３４は、濃縮装置３２で濃縮された汚泥のフロックを槽内で羽根回転式の撹拌機４４によって撹拌する。中継撹拌槽３４には、管路１８から管路４５を介して無機系剤が供給される。中継撹拌槽３４で撹拌された汚泥のフロックは、ポンプ４６によって反応槽４に送られる。なお、図示してはいないが、中継撹拌槽３４には無機系剤として酸性剤の代わりにアルカリ性剤を注入することができる。
図４〜図６に示した実施の形態を採ることにより、反応槽４に汚泥のフロックを投入することができるから、脱水機５で生成された脱水ケーキ６の含水率がより一層少なくなる。
【００３４】
図４に示す汚泥の脱水方法を実施する汚泥用脱水システムは、図７〜図１１に示すように構成することができる。図７〜図１１において、図１〜図５によって説明したものと同等の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図７に示す汚泥用脱水システム５１は、濃縮装置３２で濃縮された汚泥のフロックが反応槽４に直接送られる構成が採られている。
【００３５】
図８に示す汚泥用脱水システム５２の無機系剤の管路１８には、図３に示した汚泥用脱水システム１と同様に、希釈部２６が設けられている。
【００３６】
図９に示す汚泥用脱水システム５３は、濃縮装置３２から反応槽４に濃縮後の汚泥のフロックが直接送られる構成が採られているとともに、無機系剤の管路１８に希釈部２６が設けられている。
図１０に示す汚泥用脱水システム５４は、中継撹拌槽３４から出たフロックを送るポンプ４６と反応槽４との間にインラインミキサ５５が設けられている。このインラインミキサ５５は、中継撹拌槽３４から反応槽４に送られる汚泥のフロックに無機系剤の管路１８から送られた無機凝集剤を混ぜる。インラインミキサ５５と反応槽４との間には、開閉弁５６が設けられている。
【００３７】
図１１に示す汚泥用脱水システム５７は、無機系剤を送る管路１８に希釈部２６を備えている点で図１０に示す汚泥用脱水システム５４とは異なり、その他の構成は図１０に示す汚泥用脱水システム５４と同一である。
図３、図８、図９および図１１に示すように、酸性剤からなる無機系剤を所定の希釈倍率で希釈するにあたっては、清水の代わりに処理水、砂ろ過水、地下水などを使用することができる。この処理水とは、濃縮装置３２や脱水機５で生じた液体である。
【００３８】
（反応槽の説明）
濃縮装置３２で高濃度（５〜１９ＴＳ％）に濃縮された汚泥を一般的な縦型の反応槽（図示せず）でフロック凝集することは、汚泥に対する薬剤（無機系剤や高分子凝集剤）の浸透性が悪く困難なため、横型の反応槽４が必要である。
上述した汚泥用脱水システム１，２５，３３，５１〜５４，５７に用いる反応槽４は、図１２に示すように、横型のものが用いられている。
【００３９】
図１２に示す反応槽４は、汚泥を含む被処理物３が投入される処理部１３が水平方向に延びている。汚泥を含む被処理物３は、図１２に示す処理部１３の左側の端部に投入される。処理部１３内には、回転する複数の羽根６１が設けられている。これらの羽根６１は、図１２において左側に位置するフロック細分化用の撹拌機６２と、この撹拌機６２より右隣に位置する急速撹拌機６３と、この急速撹拌機６３の右隣に位置する緩速撹拌機６４とを構成している。
【００４０】
羽根６１は、処理部１３の長手方向に延びる第１〜第３の撹拌軸６５〜６７にそれぞれ２段以上の複数ずつ取付けられている。すなわち、羽根６１は、処理部１３の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。
第１〜第３の撹拌軸は、同一軸線上で一列に並ぶように構成されており、それぞれ両端部において図示していない軸受によって処理部１３の壁に回転自在に支持されている。この実施の形態においては、これらの第１〜第３の撹拌軸６５〜６７が本発明でいう「回転軸」に相当する。
【００４１】
これらの第１〜第３の撹拌軸６５〜６７のうち、図１２において左側に位置する第１の撹拌軸６５と第２の撹拌軸６６は、反応槽４の長手方向の一端部（図１２においては左側端部）に設けられた第１のインバータ駆動モーター７１によって駆動されて回転する。第３の撹拌軸６７は、反応槽４の長手方向の他端部に設けられた第２のインバータ駆動モーター７２によって駆動されて回転する。第１および第２の撹拌軸６５，６６の回転数と、第３の撹拌軸６７の回転数は、詳細は後述するが、汚泥のフロックの状態に適した回転数となるように設定されており、３〜３００ｒｐｍの範囲に入ることが好ましく、複数の羽根６１の周速は６〜６４０ｍ／ｍｉｎに入ることが好ましい。
【００４２】
これらの第１〜第３の撹拌軸６５〜６７に設けられている複数の羽根６１は、図１３に示すように、第１〜第３の撹拌軸６５〜６７が嵌合する環状のボス７３と、このボス７３に第１〜第３の撹拌軸６５〜６７の軸線Ｃ１（図１２参照）とは直交する軸線Ｃ２に沿って延びるように取付けられた少なくとも１枚の撹拌羽根７４とを備えている。この実施の形態においては、第１〜第３の撹拌軸６５〜６７が本発明でいう「回転軸」に相当し、撹拌羽根７４が本発明でいう「羽根本体」に相当する。
【００４３】
ボス７３は、図示していない固定用ねじがねじ込まれており、この固定用ねじが第１〜第３の撹拌軸６５〜６７に押し付けられることによって、第１〜第３の撹拌軸６５〜６７に固定されている。このため、固定用ねじを緩めてボス７３を第１〜第３の撹拌軸６５〜６７に対して軸線方向にずらすことによって、この軸線方向における羽根６１の位置を変更することができる。
【００４４】
撹拌羽根７４は、基端部にねじ部材７５を有し、このねじ部材７５を介してボス７３に取付けられている。撹拌羽根７４は、ボス７３を周方向に３等分する位置にそれぞれねじ部材７５によって取付けられている。ねじ部材７５の一端は撹拌羽根７４に固定され、他端はボス７３にねじ込まれている。なお、ボス７３に取付ける撹拌羽根７４の本数は、適宜変更することができる。この実施の形態によるボス７３は、６本の撹拌羽根７４を取付けることができるように構成され、３本の撹拌羽根７４が取付けられている。
【００４５】
撹拌羽根７４は、軸線Ｃ２を中心として回る方向の取付角度が可変である。取付角度は、軸線Ｃ２を中心にして３６０度変えることができる。ねじ部材７５にはロックナット７６が螺合しており、このロックナット７６を締め込むことにより、取付角度が変わることがないように撹拌羽根７４をボス７３に対して固定することができる。撹拌羽根７４が第１〜第３の撹拌軸６５〜６７と直交する仮想の平面に対して傾斜した状態で回転することにより、この撹拌羽根７４に接触した汚泥のフロックに推力が作用する。推力の方向は、処理部１３の長手方向に向かう方向である。
【００４６】
この反応槽４においては、図１２の左側から右側に汚泥のフロックが送られように撹拌羽根７４の取付角度が設定されている。なお、１部の撹拌羽根７４の取付角度をフロックに作用する推力が他の撹拌羽根７４とは逆方向となるように設定することにより、フロックの進行速度が一時的に低下するようになる。このため、この現象を利用して撹拌を十分に行うことができるようになり、無機系剤や高分子凝集剤を他の部分より多く混ぜることが可能になる。
【００４７】
この反応槽４においては、第１〜第３の撹拌軸６５〜６７の回転数（羽根６１の回転数）を任意に変更することで、汚泥に対する薬剤の浸透性を高めることができる。この実施の形態においてはフロック細分化用の撹拌機６２と急速撹拌機６３は、フロックの細分化と、薬剤の浸透性向上を目的として急速撹拌とする。緩速撹拌機６４は、フロック凝集を効果的に行うために緩速撹拌とする。なお、汚泥の性状や使用する薬剤によっては前者を緩速撹拌、後者を急速撹拌とする場合もある。
【００４８】
この実施の形態において、急速撹拌機６３の回転数は、図１４に示すように、脱水ケーキ含水率が７６％を下回って安定する１５０ｒｐｍから脱水ケーキ含水率が低下し難くなる３００ｒｐｍが適正範囲である。撹拌羽根７４の周速は、３２０〜６４０ｍ／ｍｉｎが適正範囲である。図１４は、急速撹拌機回転数と脱水ケーキ含水率との関係を２回の実験結果で示すグラフである。
【００４９】
緩速撹拌機６４の回転数は、図１５に示すように、脱水ケーキ６の含水率が７８％を下回る３〜１５０ｒｐｍが適正範囲である。撹拌羽根７４の周速は、６〜３２０ｍ／ｍｉｍが適正範囲である。図１５は、緩速撹拌機回転数と脱水ケーキ含水率との関係を２回の実験結果で示すグラフである。
【００５０】
この実施の形態による反応槽４の処理部１３は、図１２に示すように、この処理部１３の内部を上流側と下流側とに分ける第１〜第３のダンパー８１〜８３を備えている。これらの第１〜第３のダンパー８１〜８３は、詳細は後述するが同一のものである。なお、ダンパーの数量は、少なくとも１つ以上であればよく、３個に限定されることはない。
処理部１３の上流端と第１のダンパー８１との間には、フロック細分化用の撹拌機６２を有するフロック細分化室８４が形成されている。フロック細分化室８４は、濃縮装置３２で濃縮された汚泥のフロックを敢えて壊して細分化するために設けられている。
【００５１】
第１のダンパー８１と第２のダンパー８２との間には、急速撹拌機６３を有する上流側の反応室８５が形成され、第２のダンパー８２と第３のダンパー８３との間には、緩速撹拌機６４を有する下流側の反応室８６が形成されている。
この実施の形態による第１〜第３のダンパー８１〜８３は、図１６に示すように、処理部１３の長手方向（図１６の紙面とは直交する方向）とは直交する方向に延びる半円状の遮蔽板９１と、この遮蔽板９１を第１〜第３の撹拌軸６５〜６７を中心にして回す流量調整機構９２とを備えている。
【００５２】
遮蔽板９１が図１６中に実線で示すように処理部１３の下半部に位置していると、処理部１３内であって遮蔽板９１の上方に連通部９３が形成される。連通部９３は、第１〜第３のダンパー８１〜８３で仕切られた上流側と下流側とを連通する。遮蔽板９１が処理部１３の下半部に位置している場合は、汚泥のフロックが遮蔽板９１を乗り越えなければ進むことができないため、汚泥のフロックの滞留時間が相対的に長くなる。
【００５３】
一方、遮蔽板９１が図１６中に二点鎖線で示したように回ると、連通部９３が処理部１３の底側に延び、処理部１３内で汚泥のフロックが通る連通部９３が広くなる。このため、第１〜第３のダンパー８１〜８３の開度が大きくなり、汚泥のフロックの進行速度が相対的に速くなって汚泥のフロックの流量が増大する。
【００５４】
実地テストでは、反応槽４内で汚泥のフロックが滞留する時間は１〜４分が最適であった。滞留時間については、テストでは上記の値であったが、汚泥の性状によって薬剤の浸透性を考慮しながら調整する必要があるので、１〜５分とすることが望ましい。
連通部９３の広さを変える流量調整機構９２は、図１７に示すように、遮蔽板９１に固定されたチェーン９４と、このチェーン９４に噛み合うスプロケット９５などを備えている。スプロケット９５は、図１６に示すようにハンドル９６で回したり、図示してはいないが、モーターで駆動することも可能である。モーターでスプロケット９５を駆動する場合は、自動式ダンパーを実現することができる。この自動式ダンパーは、図示していない制御盤によって、任意に設定した流量あるいは滞留時間と、汚泥流量計からの信号をもとにダンパーの開度を演算し、電気信号を駆動モーターに送り、開度調整する。
【００５５】
この反応槽４の上部には、図１２に示すように、無機系剤を処理部１３内に注入するための複数の無機系剤用の薬剤注入部１０１，１０１…と、高分子凝集剤を処理部１３内に注入するための複数の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２，１０２…とが設けられている。図１２に示すこれらの薬剤注入部１０１，１０２は、処理部１３の長手方向に所定の間隔をおいて並ぶ位置にそれぞれ設けられている。
【００５６】
複数の無機系剤用の薬剤注入部１０１は、上流側の反応室８５の上方に位置する樋状の凝集剤通路１０３に無機系剤が溢れ出るように形成されたＶ字状の切欠き１０４によって構成されている。樋状の凝集剤通路１０３は、管路１８から無機系剤が供給される。この薬剤注入部１０１は、複数の羽根６１およびこれらの羽根６１どうしの間に無機系剤が滴下されるように配置されている。
【００５７】
複数の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２は、それぞれ開閉弁２１を有し、下流側の反応室８６の上方に配置されている。この高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２は、複数の羽根６１およびこれらの羽根６１どうしの間に高分子凝集剤が滴下されるように配置されている。
【００５８】
（反応槽の変形例）
反応槽は、図１８〜図２５に示すように構成することができる。これらの図において、図１〜図１２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１８に示す反応槽１１１の複数の無機系剤用の薬剤注入部１０１は、それぞれ開閉弁１１２を有し、上流側の反応室８５の上方に配置されている。この無機系剤用の薬剤注入部１０１は、複数の羽根６１およびこれらの羽根６１どうしの間に高分子凝集剤が滴下されるように配置されている。
【００５９】
図１９に示す反応槽１１３と図２０に示す反応槽１１４は、図１２と図１８とに示した反応槽４，１１１からフロック細分化室８４を省いた構造のものである。
図２１に示す反応槽１１５と図２２に示す反応槽１１６は、図１９と図２０とに示した反応槽１１３，１１４の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２を揺動式の薬剤注入部１１７に変えたものである。この揺動式の薬剤注入部１１７は、高分子凝集剤が供給される二つの管路２２にそれぞれ回転式継手１１８を介して接続された揺動パイプ１１９によって構成されている。
【００６０】
揺動パイプ１１９を回転式継手１１８を中心にして揺動させることにより、高分子凝集剤を注入する位置を変えることができる。注入位置は、任意に変えることができる。
高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２を揺動パイプ１１９によって構成する場合は、図２３に示すように、処理部１３の長手方向において羽根６１の位置を変えて汚泥のフロックが集まるような場所を作り、そこに高分子凝集剤を集中して注入することもできる。図２３に示す反応槽１２１においては、上流側の反応室８５の羽根６１も取付位置が変えられている。
【００６１】
図２４に示す反応槽１２２は、複数の無機系剤用の薬剤注入部１０１と、複数の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２とがそれぞれ処理部１３の長手方向の全域に配置されている。この反応槽１２２においては、無機系剤用の薬剤注入部１０１と高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２とがフロック細分化室８４の上方にも配置されている。このため、フロック細分化室８４にも無機系剤と高分子凝集剤とが注入される。
【００６２】
図２５に示す反応槽１２３は、図２４に示した反応槽１２２の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２を二つに分けたものである。図２５においては、カチオン系の高分子凝集剤が供給される複数の薬剤注入部１０２ａと、アニオン系の高分子凝集剤が供給される複数の薬剤注入部１０２ｂとを備えている。複数の無機系剤用の薬剤注入部１０１と、複数のカチオン系の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２ａと、複数のアニオン系の高分子凝集剤用の薬剤注入部１０２ｂは、高さを変えて配置したり、羽根６１の回転方向に位置を変えて配置することができる。
図２４と図２５とに示すように処理部１３の長手方向の全域に薬剤注入部１０１，１０２，１０２ａ，１０２ｂを設ける場合、フロック細分化室８４を設けなくてもよい。
【００６３】
図１２および図１８〜図２５に示した反応槽４，１１１，１１３〜１１６，１２１〜１２３は、処理部１３が水平方向に延びる横型で、処理部１３内で回転する複数の羽根６１はそれぞれ取付角度を変更可能である。このため、汚泥のフロックを送る速度、方向などを処理部１３内の複数の場所で変えることが可能になるから、フロックの性状に適した撹拌を行うことが可能になる。
【００６４】
図１２および図１８〜図２５で示した反応槽４，１１１，１１３〜１１６，１２１〜１２３は、可動式の第１〜第３のダンパー８１〜８３によってフロックの流量を調整し、フロックの滞留時間を任意に調整することができるから、汚泥に対する薬剤の浸透性を高めることができる。
【００６５】
図１２および図１８〜図２５で示した反応槽４，１１１，１１３〜１１６，１２１〜１２３は、処理部１３の長手方向に並ぶ複数の薬剤注入部（無機系剤用の薬剤注入部１０１と、高分子凝集剤の薬剤注入部１０２）を備えている。このため、処理部１３内の広い範囲に薬剤が分散されるようになるから、汚泥のフロックに薬剤が十分に供給されるようになる。
図１２および図１８〜図２５で示した反応槽４，１１１，１１３〜１１６，１２１〜１２３の複数の羽根６１の回転数は３〜３００ｒｐｍで、複数の羽根６１の周速は６〜６４０ｍ／ｍｉｎである。このため、この実施の形態を採ることにより、フロックの性状に適した撹拌を行うことができ、効率よくフロックを凝縮することが可能になる。
【符号の説明】
【００６６】
１…汚泥用脱水システム、４…反応槽、５…脱水機、３…汚泥を含む被処理物、１３…処理部、１４…薬注装置、３１…フロック生成槽、３２…濃縮装置、３４…中継撹拌槽、６１…羽根、６５…第１の撹拌軸（回転軸）、６６…第２の撹拌軸（回転軸）、６７…第３の撹拌軸（回転軸）、７３…ボス、７４…撹拌羽根（羽根本体）、７５…ねじ部材、８１〜８３…第１〜第３のダンパー（ダンパー）、９２…流量調整機構、９３…連通部、１０１…無機系剤用の薬剤注入部、１０２…高分子凝集剤用の薬剤注入部、Ｓ２…撹拌ステップ、Ｓ３…脱水ステップ、Ｐ１…フロック生成ステップ、Ｐ２…濃縮ステップ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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