(57)【要約】【課題】水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがなく、計画処理量の汚泥処理性能を維持することができ、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能であり、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理する薬品注入を行えばよく、脱水分離液中の汚泥に対して新たな薬品注入を行う必要がない有機性汚泥の脱水方法および装置を提供する。【解決手段】浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和工程と、混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレス４により脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、脱水工程で得られた脱水分離液を混和工程及び／又は濃縮工程へ返送する。【選択図】図１
2010000436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和工程と、
前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、
前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、
前記脱水工程で得られた脱水分離液を前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法。
【請求項２】
浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる脱水助剤混合工程と、
前記脱水助剤混合工程から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和工程と、
前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、
前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、
前記脱水工程で得られた脱水分離液を前記脱水助剤混合工程及び／又は前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法。
【請求項３】
前記脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記脱水助剤混合工程及び／又は前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする請求項１または２記載の有機性汚泥の脱水方法。
【請求項４】
浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽と、
前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、
前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、
前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置。
【請求項５】
浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる混合槽と、
前記混和槽から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽と、
前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、
前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、
前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を前記混合槽及び／又は前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置。
【請求項６】
前記脱水分離液を固液分離する固液分離装置を備え、該固液分離装置で得られた汚泥側を前記返送管路で前記混合槽及び／又は前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送することを特徴とする請求項５または６記載の有機性汚泥の脱水装置。
【請求項７】
前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽及び／又は前記混和槽に設けたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の有機性汚泥の脱水装置。
【請求項８】
前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽前段または前記混和槽前段に設置された汚泥貯留槽に設けたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の有機性汚泥の脱水装置。
【請求項９】
円筒形外筒と、該外筒の内部に外筒と同心に配置されたスクリュー軸と、該スクリュー軸に固定されたスクリュー羽根とを備え、
前記外筒は、脱水分離液を排出するための複数の開孔を有するスクリーンを具備するとともに、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥の供給口部を有した前半部分と、脱水ケーキの出口部を有した後半部分とから構成されており、
少なくとも前記供給口部側の端部から前記外筒の内径と等しい長さの部分にある前記開孔は、開孔面積が１．８〜１２．６ｍｍ２であることを特徴とする有機性汚泥脱水用のスクリュープレス。
【請求項１０】
前記開孔は、真円に換算してその直径が約１．５ｍｍ〜約４．０ｍｍであることを特徴とする請求項９記載のスクリュープレス。
【請求項１１】
前記開孔は、開孔面積が３．１〜７．１ｍｍ２であることを特徴とする請求項９記載のスクリュープレス。
【請求項１２】
前記開孔は、真円に換算してその直径が約２．０ｍｍ〜約３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１１記載のスクリュープレス。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のスクリュープレスの前段に、スリット幅０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの多重円盤式濃縮機を備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、し尿、浄化槽汚泥等の浮遊物を含有する有機性廃水あるいは下水、し尿、工場廃水、浄化槽汚泥等の有機性廃水処理の過程で生成する有機性汚泥の脱水方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃水処理設備で生成する有機性汚泥は、汚泥の減量化、安定化のために汚泥の濃縮・脱水処理を行うことが一般的である。この有機性汚泥の脱水には、遠心脱水機、ベルトプレス、多重円板型脱水機、スクリュープレス等の脱水機が一般的に用いられ、汚泥の処理量、脱水ケーキ含水率を加味して上記各種脱水機のうちから最適なものを選択するようにしている。
【０００３】
上記各種脱水機のうち、本発明の有機性汚泥の脱水に有用であるスクリュープレスは、液体透過性の外筒内にスクリュー軸を同心に嵌合して構成されている。スクリュープレスは、連続式の脱水機であるが、汚泥の供給口部近辺の前半部分（濃縮ゾーン）と後半部分（圧搾・脱水ゾーン）とからなり、外筒の後端から脱水ケーキが排出されるようになっている。スクリュープレスでは、汚泥供給口からスクリュー軸と外筒の間に汚泥を供給し、スクリュー軸を回転させて汚泥を圧搾しながら脱水し、脱水ケーキを排出する。
【０００４】
上述したように、一般的なスクリュープレスは、液体透過性の外筒内にスクリュー軸を同心に嵌合して構成されており、円筒形の外筒スクリーンとスクリュー軸との空間は、汚泥供給口側から汚泥出口側に向かって狭くなっている。スクリュープレスは、スクリーン全長をＬ（ｍｍ）、外筒の内径をＤ（ｍｍ）とすると、全長は外筒の内径の４倍〜５倍の長さ、Ｌ＝４Ｄ〜５Ｄである。スクリュープレスにおいては、汚泥供給口側の端部から１Ｄ〜２Ｄまでが分離液が最も排出されるため、この部分は濃縮ゾーンと称する。そして、濃縮ゾーンに続いて、圧搾・脱水ゾーンが形成されている。
スクリュープレスの外筒スクリーンには、多数の開孔があり、その開孔面積は０．３〜１ｍｍ２であり、開孔を真円とした場合には、直径として０．６〜１．１ｍｍである。
【０００５】
スクリュープレスにおいて、汚泥脱水過程で排出される分離液量は、円筒内の圧力、円筒形の外筒スクリーンの開孔径に影響される。従来は、円筒形の外筒スクリーンからの分離液は排出されるものの、スクリュープレス全体、とりわけ濃縮ゾーンで汚泥の漏れを極力少なくするために、円筒形の外筒スクリーンの開孔径として、０．６ｍｍ〜１ｍｍが採用されていた。このような開孔径を採用していた理由は、いったん汚泥の漏れがあると、脱水ケーキとして排出される、つまり処理される汚泥量が少なくなり、効率よく脱水されたとは言いがたい状況となるからである。そのため、スクリュープレス全体での汚泥の回収率として９５％以上とし、汚泥の漏れを最小限にすることを優先して汚泥を脱水するのが一般的である。
上述した汚泥の回収率（％）は、次式のように定義される。
汚泥の回収率（％）＝（脱水ケーキとして排出される汚泥量／供給汚泥量）×１００……（１）
【０００６】
従来では、スクリュープレスを採用した場合には、汚泥を分離液中に極力漏らさずに脱水処理することが行なわれており、そのために、スクリュープレスの外筒スクリーンの開孔径は、開孔を真円と仮定した場合、直径１ｍｍ以下が採用されている。外筒スクリーンの開孔径が直径１ｍｍ以下の場合では、汚泥脱水時の液の分離が不十分のままであることから、脱水ケーキの含水率は、下水汚泥の場合で８０〜８５％となっていた。また、脱水ケーキとして脱水機投入汚泥の９５％以上の回収率で排出されていた。すなわち、スクリュープレスの脱水性能は、外筒スクリーンの開孔径に依存しているため、従来の運転方法では、スクリュープレスでの汚泥回収率を高めて脱水ケーキの含水率を低下させることは困難であった。
【０００７】
また、従来の円筒形スクリーンを用いたスクリュープレスでは円筒形の外筒スクリーンの濃縮ゾーンでの分離液に汚泥が大量に混在し、汚泥の回収率が低いため、この濃縮分離液を水処理設備あるいは汚泥貯留槽に返送する汚泥返送方式が提案されている。この汚泥返送方式は、例えば、特開平９−２２０５９８号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００８】
すなわち、特開平９−２２０５９８号公報（特許文献１）には、筒状体の内部空間にスクリューコンベアが設置された固液分離装置が記載されており、この固液分離装置においては、筒状体の内部空間を、汚泥の移動方向に関して、上流側の第１ゾーンと、これよりも下流側の第２ゾーンとに分け、第１ゾーンに存する汚泥から分離された水分を受ける第１受皿と、第２ゾーンに存する汚泥から分離された水分を受ける第２受皿とを設けている。特許文献１には、具体的には、以下の技術思想が開示されている。
第１受皿の分離水分（第１ゾーンに存する汚泥から分離された水分）は廃水槽５０に戻し、これを未処理の廃水に混ぜ、次いでこれを再び水処理装置５１で処理するとともに、第２受皿部分の分離水分は、汚泥槽５４に送り込まれる。そして、この分離水分は汚泥槽５４で水処理により得られた汚泥と混ぜ合され、再びフロック化装置５５へ送られ、再びフロック化装置５５でフロック化され、これが再度固液分離装置５７によって固液分離される。その際、第２受皿３７から汚泥槽５４に送られるろ液の固形分濃度は高く、その量は非常に少ないので、汚泥槽５４から送られた汚泥をフロック化装置５５においてフロック化処理し、かつこれを固液分離装置５７によって固液分離処理するときの処理効率を高めることができる。（特許文献１の段落〔００３９〕〜〔００４１〕参照）
【０００９】
本発明者らは、特開平９−２２０５９８号公報（特許文献１）に開示されている汚泥返送方式について、実際の有機性廃水処理汚泥で、予備実験を行って検討してみると、本方式には、いくつかの問題点があることが明らかとなった。
予備実験は、図１０に示すフローで行なった。図１０に示すように、汚泥貯留槽１０１から、し尿処理場の余剰汚泥を汚泥供給ポンプ１０２により、高分子凝集剤を混和する混和槽１０３に供給し、濃縮機（第１ステージに相当）１０４で濃縮した後、スクリュープレス（第２ステージに相当）１０５で脱水し、含水率８０％の脱水ケーキを排出した。スクリュープレス１０５では、供給汚泥量の１０％が脱水機の分離水として排出された。
汚泥貯留槽１０１からの汚泥の供給量は６００Ｌ／ｈとし、汚泥貯留槽の汚泥濃度（Ｃｗｔ％）を０．７〜３．５ｗｔ％の６段階に設定して、濃縮機１０４の分離水量（Ｑ１  Ｌ／ｈ）、脱水機１０５の分離水量（Ｑ２  Ｌ／ｈ）、濃縮機１０４の分離水汚泥濃度（Ｃ１  ｗｔ％）、脱水機（スクリュープレス）１０５の分離水汚泥濃度（Ｃ２  ｗｔ％）を求めた。予備実験は、濃縮機１０４での汚泥到達濃度が７ｗｔ％の場合（予備実験１）と５ｗｔ％の場合（予備実験２）の２つの実験で行なった。
汚泥到達濃度が７ｗｔ％に設定した場合を予備実験１の結果として表１に示し、汚泥到達濃度が５ｗｔ％に設定した場合を予備実験２の結果として表２に示す。なお、両実験とも、Ｃ１は０．０１ｗｔ％未満であった。
【００１０】
予備実験１の結果を表１に示す。
【表１】
2010000436.tif 000003
【００１１】
汚泥貯留槽の汚泥濃度Ｃ１と濃縮機の分離水量Ｑ１、脱水機の分離水量Ｑ２の関係を見てみると、汚泥濃度によってＱ１とＱ２の水量の傾向が異なることが明らかとなった。
汚泥濃度が低い場合：０．７ｗｔ％〜１．０ｗｔ％では濃縮機の分離水量Ｑ１が５１４〜５４０Ｌ／ｈであるのに対して、脱水機の分離水量Ｑ２は３５〜５０Ｌ／ｈであり、濃縮機から大部分の分離水量が排出される。このときの分離水量の合計（Ｑ１＋Ｑ２）に対して、Ｑ２は６．５〜８．８％である。
これに対して、汚泥濃度が高い場合、汚泥濃度２．０ｗｔ％〜３．５ｗｔ％では、濃縮機の分離水量Ｑ１が３００〜４２９Ｌ／ｈであるのに対して、脱水機の分離水量Ｑ２は９９〜１７４Ｌ／ｈであり、濃縮機からの分離水量が減少し、脱水機から多くの分離水が排出される。このときの分離水量の合計（Ｑ１＋Ｑ２）に対して、Ｑ２は１８．８〜３６．７％である。
すなわち、汚泥貯留槽の汚泥濃度が高くなり、脱水プロセスへの固形物の供給量が多くなると、脱水分離水量Ｑ２の量が多くなるだけでなく、その割合も高くなり、汚泥貯留槽の濃度は当初の２．０ｗｔ％〜３．５ｗｔ％よりは低くなる。汚泥貯留槽に対して水処理系からの汚泥が一時的に少なくなったりした場合には、汚泥貯留槽の汚泥濃度は、究極的には脱水分離水の汚泥濃度になる。
【００１２】
濃縮機での到達濃度を５ｗｔ％とした予備実験２の結果を表２に示す。
【表２】
2010000436.tif 000004
【００１３】
汚泥貯留槽の濃度が２％と１％の場合で、予備実験１との比較を行なう。
予備実験１で濃度２ｗｔ％では、Ｑ１は４２９Ｌ／ｈ、Ｑ２は９９Ｌ／ｈ、分離水量の割合は１８．８％である。これに対して、予備実験２で濃度２ｗｔ％では、Ｑ１は３６０Ｌ／ｈ、Ｑ２は１６８Ｌ／ｈ、分離水量の割合は３１．８％である。このことより、濃縮機での汚泥到達濃度が下がると、濃縮機側の分離水量Ｑ１は少なくなるが、脱水機側の分離水量Ｑ２が増加し、分離水量の割合も高くなる。
さらに、脱水機からの分離水中の汚泥濃度Ｃ２に注目してみると、濃縮機での到達濃度が７ｗｔ％ではＣ２は１．２１ｗｔ％であるのに対し、濃縮機での到達濃度が５ｗｔ％になると、Ｃ２は０．７１ｗｔ％まで下がる。
このように、濃度２ｗｔ％の汚泥貯留槽に脱水機からの分離水を戻すことにすると、汚泥貯留槽の汚泥濃度Ｃは濃度２ｗｔ％より低い値となる。汚泥貯留槽の実際の濃度は、返送がない状態で２ｗｔ％からＣ２だけ、具体的にはＣ２は０．７１ｗｔ％から１．２１ｗｔ％の間の濃度で変動し、当初の２ｗｔ％は維持されないことになる。
【００１４】
上記の結果から、特開平９−２２０５９８号公報（特許文献１）に開示されている汚泥返送方式の４つの問題点を列挙する。
（１）問題点１：汚泥貯留槽に脱水分離液を返送すると、汚泥貯留槽の汚泥濃度が低下することになり、設計計画された汚泥量を処理できない。
この理由を以下に述べる。
１）汚泥貯留槽の汚泥濃度が低下すると、脱水装置への汚泥供給量は６００Ｌ／ｈと一定であるから、計画した汚泥量（６００Ｌ／ｈ×２ｗｔ％＝１２ｋｇ／ｈ）は処理できないことになる。
汚泥貯留槽の汚泥濃度が脱水分離液の流入で０．７１ｗｔ％の場合（ケース１）；
処理される量（Ｗ）は６００Ｌ／ｈ×０．７１ｗｔ％＝４．２６ｋｇ／ｈ、
汚泥貯留槽の汚泥濃度が脱水分離液の流入で１．２１ｗｔ％の場合（ケース２）；
処理される量（Ｗ）は６００Ｌ／ｈ×１．２１ｗｔ％＝７．２６ｋｇ／ｈ、
すなわち、当初の計画汚泥量に対して、ケース１では３６％、ケース２では６０％となり、結果的には計画処理量が出せない状況となる。
２）定常状態になった場合、水処理系からの汚泥濃度は通常１〜３．５ｗｔ％で汚泥貯留槽に流入する。汚泥濃度ごとに処理量を整理すると次のようになり、汚泥濃度を高く維持して、処理量を確保しようとしても処理量は確保できない。
スクリュープレスの含水率を８０％とすると、従来例での汚泥処理システムでは、汚泥貯留槽の汚泥濃度に拘わらず濃縮機で一定濃度に濃縮され、スクリュープレスに濃縮汚泥が導入される。濃縮機で７ｗｔ％に濃縮された場合では、スクリュープレスの脱水分離液中の汚泥濃度は１．２ｗｔ％と一定となる。この脱水分離液が汚泥貯留槽に返送されると、汚泥貯留槽に導入される水処理系の汚泥が、たとえ３．５ｗｔ％と高濃度であっても、返送される脱水分離液（汚泥濃度は１．２ｗｔ％）で希釈されるために、汚泥貯留槽内の汚泥濃度は徐々に低下し、６００Ｌ／ｈと一定の供給量で脱水する定常状態では、供給される汚泥濃度は１．２ｗｔ％となる。このことから、６００Ｌ／ｈと供給量を一定とした場合には、計画処理量は汚泥濃度だけに依存することになる。
定常状態で処理可能な汚泥量と返送がない場合の比率は、次式で表される。
返送がない場合に対する処理可能な汚泥量の比率（％）＝（１．２ｗｔ％／水処理系から供給される汚泥の濃度（ｗｔ％））×１００……（２）
水処理系から供給される汚泥濃度が１．２ｗｔ％のときは、返送汚泥の濃度も一定であるので、処理汚泥量は１００％で変化はない。
しかし、水処理系から供給される汚泥濃度が１．５ｗｔ％では、返送がない場合に対する処理可能な汚泥量の比率（％）は、（１．２ｗｔ％／１．５ｗｔ％）×１００＝８０％となり、水処理系から供給される汚泥濃度２ｗｔ％では返送がない場合の６０％、汚泥濃度２．８ｗｔ％では返送がない場合の４３％、汚泥濃度３．５ｗｔ％では返送がない場合の３４％の処理量となる。
【００１５】
（２）問題点２：汚泥濃度の変動幅が大きいため、薬品注入率が変動し脱水処理全体の安定運転が不可能となる。
表１、表２に示すように、汚泥貯留槽の汚泥濃度が高くなるにつれて、分離水量の合計（Ｑ１＋Ｑ２）に対するＱ２の割合［Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）］は高くなる。すなわち、脱水分離液が返送されるときの汚泥濃度が前述したように大きく変動する。このように汚泥濃度が変動することは、混和槽での薬品の注入量が一定で運転するときは、薬品注入率が大きく変化するので、フロックが安定して生成できないため、結果的には脱水処理全体の安定運転が不可能となる。
【００１６】
（３）問題点３：高分子凝集剤などの薬品の注入は、汚泥貯留槽から脱水設備へ供給される有機性汚泥の汚泥負荷量に比例して行い、その制御は、有機性汚泥の供給ラインに流量計を設け、流量に比例して注入量を決定している。脱水分離液を汚泥貯留槽へ返送するために、汚泥貯留槽に供給される汚泥中には返送汚泥が含まれることになり、返送汚泥量を含んだ供給量に対して薬品注入量が決定されるため、返送汚泥に対しては再度薬品を注入することとなり、原汚泥あたりの薬品注入率が高くなる。
【００１７】
（４）問題点４：脱水分離液中の汚泥は当初凝集性が高かったのが、汚泥貯留槽に戻されると槽内の多量の汚泥で希釈されるため、水処理汚泥と同様に凝集性がほとんどなくなった状態となる。そのために、この返送された脱水分離液中の汚泥を脱水するにあたっては薬品を再度注入する必要がある。
予備実験では、脱水分離液由来の汚泥量として汚泥貯留槽には全体の１０％が返流されていた。運転条件によっては、最大で２０％程度の汚泥量が返流されるときがある。汚泥貯留槽に戻された分離液中の汚泥は、汚泥濃度の均一化のために、貯留槽内の水処理系の汚泥と空気攪拌や機械攪拌により混合される。この混合により、分離液の状態ではかなりの凝集力をもっていた汚泥は殆ど凝集力を持たなくなり、フロック化装置においては新規汚泥と同量の高分子凝集剤を再度注入することが必要となる。返流される汚泥量が２０％とすると、水処理系での汚泥に対しては、２０％上昇した薬品注入率となる。
【特許文献１】特開平９−２２０５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがなく、計画処理量の汚泥処理性能を維持することができ、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能であり、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理する薬品注入を行えばよく、脱水分離液中の汚泥に対して新たな薬品注入を行う必要がない有機性汚泥の脱水方法および装置を提供することを目的とする。
より具体的には、本発明は、脱水機としてスクリュープレスを用いた場合の汚泥の回収率の向上と脱水ケーキ含水率の低下、及び脱水設備を有する廃水処理設備全体の安定な処理を行うことができる有機性汚泥の脱水方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和工程と、前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、前記脱水工程で得られた脱水分離液を前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。
【００２０】
本発明によれば、スクリュープレスを用いた脱水工程の前段に、多重円盤式濃縮機、スクリーン式重力濃縮機、ベルト式濃縮機などを用いた濃縮工程を備えており、この濃縮工程で汚泥を４〜１０ｗｔ％に濃縮してから脱水工程に供給する。濃縮工程では、汚泥フロックの自重により水分が排除されるという重力濃縮であるため、汚泥濃度として０．０１％以下の汚泥分の極めて少ない分離液が排出される。スクリュープレスを用いた脱水工程からは、脱水ケーキと、スクリュープレスからの汚泥の漏れによる固形分が混入した脱水分離液が排出される。この脱水分離液は混和工程及び／又は濃縮工程に返送される。
スクリュープレスの脱水分離液中の汚泥は、無機凝集剤や高分子凝集剤で調質されており、これを従来のように汚泥貯留槽に返送すると、調質効果は消滅するのに対し、本発明では、脱水分離液を混和工程及び／又は濃縮工程に返送することによって、この脱水分離液中の汚泥は、再び無機凝集剤や高分子凝集剤を注入しなくても、濃縮機やスクリュープレスで脱水可能であることが実験的に検証できたものである。
本発明は、次のような作用効果を奏する。
（１）水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、計画処理量の汚泥処理性能を維持できる。
（２）水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能となる。
（３）汚泥貯留槽から供給された汚泥と脱水分離液を混和工程あるいは濃縮工程で混合する。脱水分離液からの汚泥は、既に薬品で調質されているため、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理ことが可能であり、脱水分離液中の汚泥に対しては新たな薬品注入は不要である。
し尿、浄化槽汚泥等には汚泥濃度として５０００〜２００００ｍｇ／Ｌの浮遊物が含まれているが、このような有機性廃水からの浮遊物の処理にも本発明は適用される。
【００２１】
本発明によれば、混和工程に、高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加することで、システム全体としての脱水効率はさらに向上する。この理由を以下に記す。
一般的に、生物処理で発生する原汚泥の粒径は０．５〜２００μｍと細かい粒子から成り立っている。繊維径が５〜３０μｍで繊維長が３〜３０ｍｍの繊維状脱水補助剤と高分子凝集剤をこの原汚泥に添加して脱水ケーキの含水率が低下するのは、繊維状脱水補助剤の添加で、原汚泥に繊維分が絡み、大半の汚泥は３〜８ｍｍの汚泥塊となる。このことで、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
【００２２】
本発明の第２の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる脱水助剤混合工程と、前記脱水助剤混合工程から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和工程と、前記混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮工程と、前記濃縮工程で得られた濃縮汚泥をスクリュープレスにより脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水工程とを備え、前記脱水工程で得られた脱水分離液を前記脱水助剤混合工程及び／又は前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。
【００２３】
本発明の第２の態様では、混和工程の前段に、無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加する脱水助剤混合工程を設けている。無機凝集剤としては、鉄を主成分とする塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）や消石灰、アルミ系凝集剤が使用される。無機凝集剤を注入することで、濃縮前汚泥のフロック強度が強くなり、濃縮工程や脱水工程で分離液が排出されやすくなる。
【００２４】
また本発明の第２の態様では、脱水助剤混合工程において繊維状脱水補助剤を添加する。繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が５〜３０μｍで繊維長が３ｍｍ〜３０ｍｍのものが使用される。原汚泥に、この繊維状脱水補助剤を添加すると、スクリュープレスでの脱水ケーキ含水率は、未添加の場合に比べて約５〜１０ポイント低下する。繊維状脱水補助剤の添加率は、原汚泥の固形物（Ｄｒｙ  Ｓｏｌｉｄ；  ＤＳと略す）あたり、重量比で３〜１０％であり、通常は４〜８％とする。添加率が３％未満の場合には、脱水ケーキの含水率の低下は５ポイント未満となり、添加の効果が低い。添加率が１０％を超えた場合では、脱水ケーキの含水率は１０％の場合と大差はなく、添加率が１０％を超える場合は過剰添加となる。
【００２５】
一般的に、生物処理で発生する原汚泥の粒径は０．５〜２００μｍと細かい粒子から成り立っている。繊維径が５〜３０μｍで繊維長が３〜３０ｍｍの繊維状脱水補助剤と高分子凝集剤をこの原汚泥に添加して、脱水ケーキの含水率が低下するのは、繊維状脱水補助剤の添加で、原汚泥に繊維分が絡み、大半の汚泥は３〜８ｍｍの汚泥塊となる。このことで、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
繊維状脱水補助剤の添加は、本発明の第１の態様において説明したように、高分子凝集剤を注入混合する混和槽でも可能である。しかし、繊維状脱水補助剤の添加を脱水助剤混合工程で行なったほうが、繊維分と汚泥の混合が十分となる。
【００２６】
本発明の第３の態様は、前記脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を前記脱水助剤混合工程及び／又は前記混和工程及び／又は前記濃縮工程へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。なお、前記固液分離により得られたろ液側は、スクリュープレスから排出された脱水分離液とともに系外へ排出する。
【００２７】
本発明において、原汚泥の汚泥濃度が２ｗｔ％で、汚泥量１０ｍ３／日としたときに、脱水工程では３ｍ３／日の脱水分離液が発生し、汚泥の漏れがあるために脱水分離液の固形物濃度は０．５〜０．７ｗｔ％である。この固形物が含まれる脱水分離液は、固液分離することで再度１．５％程度まで濃縮することができる。つまり、前記脱水助剤混合工程、前記混和工程および前記濃縮工程のいずれか１つの工程に返送する汚泥混じりの液量は、固液分離しない場合は３ｍ３／日であるのに対し、固液分離する場合は１〜１．５ｍ３／日となり、返送液量が１／３〜１／２となり、混和槽や混合槽の返送先の工程の槽容量が極めて小さくできる。
【００２８】
本発明の第４の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽と、前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様の脱水方法に対応する脱水装置である。
【００２９】
本発明の第５の態様は、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥に無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加して混合させる混合槽と、前記混和槽から排出された有機性廃水あるいは有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽と、前記混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機と、前記濃縮機で得られた濃縮汚泥を脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレスと、前記スクリュープレスで得られた脱水分離液を前記混合槽及び／又は前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送する返送管路とを備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第５の態様は、本発明の第２の態様の脱水方法に対応する脱水装置である。
【００３０】
本発明の第６の態様は、前記脱水分離液を固液分離する固液分離装置を備え、該固液分離装置で得られた汚泥側を前記返送管路で前記混合槽及び／又は前記混和槽及び／又は前記濃縮機へ返送することを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第６の態様は、本発明の第３の態様の脱水方法に対応する脱水装置である。
【００３１】
本発明の第７の態様は、前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽及び／又は前記混和槽に設けたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
本発明の第８の態様は、前記繊維状脱水補助剤の添加手段を前記混合槽前段または前記混和槽前段に設置された汚泥貯留槽に設けたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。この態様は、無機凝集剤や高分子凝集剤を注入する前に、繊維状脱水補助剤を汚泥貯留槽に注入するものである。
【００３２】
本発明の第９の態様は、円筒形外筒と、該外筒の内部に外筒と同心に配置されたスクリュー軸と、該スクリュー軸に固定されたスクリュー羽根とを備え、前記外筒は、脱水分離液を排出するための複数の開孔を有するスクリーンを具備するとともに、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥の供給口部を有した前半部分と、脱水ケーキの出口部を有した後半部分とから構成されており、少なくとも前記供給口部側の端部から前記外筒の内径と等しい長さの部分にある前記開孔は、開孔面積が１．８〜１２．６ｍｍ２であり、真円に換算してその直径が約１．５ｍｍ〜約４．０ｍｍであることを特徴とする有機性汚泥脱水用のスクリュープレスである。
本発明の好ましい態様は、前記供給口部近辺の前半部分の前記外筒スクリーンの開孔は、開孔面積が３．１〜７．１ｍｍ２であり、真円に換算してその直径が約２．０ｍｍ〜約３．０ｍｍである。
【００３３】
本発明の第９の態様におけるスクリュープレスは、少なくとも汚泥の供給口部近辺からの汚泥の漏れを許容している。特に、スクリュープレスの外筒の濃縮部分に相当する部分からの分離液に固形物（未脱水汚泥）が含まれる場合に、脱水ケーキの含水率は低下するという知見に基づいている。具体的には、外筒の開孔が固形物（未脱水汚泥）で塞がれて縮小し、そのため、外筒から離間したスクリュー軸近辺の汚泥の分離液が開孔から排出されにくいので、固形物（未脱水汚泥）による開孔の閉塞や開孔の縮小を防ぐために、開孔の面積を大きくする、つまり開孔の真円換算の直径を拡大することが重要となる。
本発明においては、スクリュープレスの外筒スクリーンの開孔の開孔面積は１．８〜１２．６ｍｍ２であり、面積を真円とした場合の直径として約１．５ｍｍ〜約４．０ｍｍであり、従来のスクリュープレスでは、開孔の直径あるいは開孔面積を小さくして、汚泥を分離液中に極力漏らさずに脱水処理することが行なわれていたものであり、本発明のスクリュープレスと従来のスクリュープレスとは、技術思想を全く異にするものである。本発明のスクリュープレスを用いることにより、脱水ケーキの含水率を１０〜２０ポイント低下させることが可能である。このような効果は、原汚泥に繊維分が多く、汚泥の粒径が大きい方が発揮される。また、上記開孔の開孔率（外筒表面積に対する開孔面積の比率）は、開孔径（開孔の直径）が１．５ｍｍで５０％、開孔径が大きくなるにつれて開孔率は小さくなり、４ｍｍで３４％である。本発明では開孔の直径を開孔径という。
【００３４】
本発明の第１０の態様は、本発明の第９の態様の特徴を補強するものであり、前記スクリュープレスの前段に、スリット幅０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの多重円盤式濃縮機を備えたことを特徴とする有機性汚泥の脱水装置である。
【００３５】
本発明において低含水率の脱水ケーキが得られ且つ汚泥回収率が上がるのは、以下の３点が主に寄与している。
第１点として：脱水設備から系外へ流出する分離液を濃縮工程（濃縮機）からのものだけに集約し、この分離液は汚泥濃度が０．０１ｗｔ％以下と極めて低い。このことから系外へ流出し、生物処理を主体とした水処理設備への汚泥負荷は軽減される。また、分離液量は、濃縮工程（濃縮機）へ流入する汚泥量に対して、５０〜７０％と、脱水設備の分離液量の大部分を担っている。濃縮機とスクリュープレスからなる脱水設備としての汚泥回収率を９５％以上と極めて高く維持でき、効率的な脱水処理設備にすることができる。
【００３６】
第２点として：分離液を濃縮工程（濃縮機）からのものだけに集約することで、スクリュープレスからの分離液の汚泥回収率を考慮する必要がなくなる。したがって、スクリュープレスの円筒形の外筒スクリーンにおける分離液透過部である開孔の開孔径を大きくし、意図的に汚泥を漏らすことで、脱水ケーキの水分量を低下させることができる。これにより、脱水設備の汚泥回収率を悪化させずに、ケーキ水分率を低下させることができる。
【００３７】
第３点として：スクリュープレスの円筒形の外筒スクリーンにおいて、分離液透過部の開孔あたりの面積を大きくしたことにより、開孔より透過する汚泥は、高分子凝集剤が混合されて凝集状態を保ったままで返送される。そのため、スクリュープレスから返送される汚泥に対しては、混和槽や濃縮機で高分子凝集剤を追加する必要はないために原汚泥だけに対する注入量で済み、高分子凝集剤の無駄がない。同様に、混合槽で注入される、無機凝集剤や繊維状脱水補助剤も、スクリュープレスから返送される汚泥に対しては追加する必要はない。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、計画処理量の汚泥処理性能を維持できる。
（２）水処理系の汚泥が汚泥貯留槽で濃度変動をうけることがないため、一定の薬品注入率で安定した濃縮・脱水処理が可能となる。
（３）脱水工程（スクリュープレス）から排出された脱水分離液中の汚泥は既に薬品で調質されているため、水処理系から供給される汚泥だけを実質的に処理することが可能であり、脱水分離液中の汚泥に対しては新たな薬品注入は不要である。
（４）脱水設備から系外へ流出する分離液を、汚泥回収率の良好な濃縮工程（濃縮機）からのものだけに一元化することで、スクリュープレスにて分離された脱水分離液の汚泥回収率を考慮する必要がなくなり、スクリュープレスの円筒形外筒においてスクリーンの開孔径を大きくとることができる。
（５）スクリュープレスの円筒形外筒において開孔の開孔径を大きくとることで、ケーキ含水率を低減することができる。
（６）スクリュープレスの円筒形外筒において開孔の開孔径を大きくとることで、繊維状脱水補助剤を利用した場合にも開孔の閉塞が起こらず、これまで低含水率化が困難であった汚泥等に対して、低含水率化を達成することが可能となる。
（７）脱水設備から系外へ流出する分離液を濃縮機からのものだけに一元化することで、脱水設備での汚泥回収率が向上し、汚泥の水処理への流入が低減し、水処理への悪影響がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る有機性汚泥の脱水方法および装置について図１乃至図１０を参照して説明する。なお、図１乃至図９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して説明をする。
図１は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第１の実施形態を示す概略図である。図１に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽５と、脱水分離液受槽５内の脱水分離液を混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。符号７は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混和槽２に定量的に移送することができる装置である。
【００４０】
図１に示すように、水処理設備５０における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽５１に貯留されたのち、汚泥供給ポンプ５２を有した供給ライン５３を介して混和槽２に送られる。混和槽２において、有機性汚泥に、高分子凝集剤あるいは高分子凝集剤と繊維状脱水補助剤が混合され、フロックが生成される。
混和槽２に投入される高分子凝集剤として、通常は、カチオン性あるいは両性の高分子凝集剤が使用される。高分子凝集剤の注入方法は、予め有機性汚泥の汚泥濃度を測定しておき、有機性汚泥の供給ライン５３に流量計５４を設け、測定された流量に対して目標の注入量となるように比例注入される。繊維状脱水補助剤は、繊維径が５〜３０μｍ、繊維長が３〜３０ｍｍの繊維状の脱水補助剤である。この繊維状脱水補助剤を高分子凝集剤とともに原汚泥に混合することより、原汚泥に高分子凝集剤の存在下で繊維分が絡み、原汚泥の大半は５〜２０ｍｍの汚泥塊となる。これにより、濃縮・脱水工程で汚泥塊が破壊されにくくなる。特に、スクリュープレスでは、後半部の圧搾・脱水ゾーンの圧力がかかるところでの汚泥塊の破壊が少なくなり、それに伴って脱水ケーキの含水率も低下する。
【００４１】
混和槽２において生成するフロックの大きさは、例えば直径５〜２０ｍｍであり、フロック化された汚泥の汚泥濃度は、１〜３ｗｔ％である。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機３は、フロック化された汚泥を重力濃縮し、汚泥濃度が高くなった汚泥と分離液とに分離するものであり、多重円盤式濃縮機、スクリーン式重力濃縮機、ベルト式濃縮機などがある。多重円盤式濃縮機では、ろ過面のスリット幅は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。スリット幅が０．５ｍｍより小さいと、分離液の排出が不十分なことから汚泥の濃縮が不十分になり、スリット幅が１．５ｍｍを超えると、濃縮機からの汚泥の漏れが多くなって脱水設備全体の汚泥回収率が大幅に低下するために、合理的な脱水処理ができなくなる。ベルト式濃縮機では、ベルトを移動させながらベルト上の高分子凝集剤で調質した汚泥を重力濃縮する。
【００４２】
濃縮機３で濃縮される汚泥の汚泥濃度は４〜１０ｗｔ％であり、とりわけ６〜８ｗｔ％程度となり、分離液の汚泥濃度は０．０１ｗｔ％以下である。また、分離液量は、濃縮機３へ流入する汚泥量に対して、７０〜８０ｗｔ％であるが、汚泥回収率は９５％以上となる。
濃縮機３で濃縮された汚泥は、スクリュープレス４へ投入され、スクリュープレス４で脱水処理される。
【００４３】
図１に示すように、本発明では、スクリュープレス４の前段に濃縮機３を設置しているために、スクリュープレス４の濃縮ゾーンで、脱水分離液が排出されるが、この分離液に固形物（未脱水汚泥）が含まれていても、回収率が高く、しかも含水率が極めて低い汚泥脱水方法および装置を提供することが可能である。
特に、スクリュープレス４の濃縮部分における外筒の開孔からの分離液に固形物（未脱水汚泥）がある場合に、脱水ケーキの含水率は低下する。スクリュープレス４の外筒の開孔が固形物（未脱水汚泥）で塞がれて開孔面積が縮小すると、外筒から離間したスクリュー軸近辺の汚泥の分離水が開孔から排出されにくくなる。固形物（未脱水汚泥）による開孔の閉塞や開孔の縮小を防ぐには、開孔の面積を大きくする、つまり開孔の寸法を大きくすること、具体的には、開孔の真円換算の直径を拡大することが重要となる。
【００４４】
スクリュープレス４は、円筒形外筒の内部に、円筒形外筒と同心のスクリュー軸およびスクリュー羽根を備え、該円筒形外筒に分離液排出のための複数の開孔を備え、該円筒形外筒は、汚泥の供給口部近辺の前半部分と、前半部分に連なる後半部分とから構成されている。円筒形外筒の直径をＤとすると、少なくとも汚泥の供給口部近辺の端部より１Ｄ〜２Ｄまでの部分において、開孔が真円に換算して、その直径が１．５ｍｍ〜４ｍｍ（開孔面積として７〜５０ｍｍ２）であり、更に好ましくは直径２ｍｍ〜３ｍｍ（開孔面積として１２．６〜２８ｍｍ２）である。このスクリュープレスにおいては、外筒の強度も必要であることから、開孔率は１５〜５０％必要である。開孔率は次式で定義される。
開孔率（％）＝（開孔部面積（ｍ２）／外筒の表面積（ｍ２））×１００  ……（３）
【００４５】
本発明においては、スクリュープレス４の円筒形の外筒でのスクリーンの開孔は、例えば真円であり、その大きさが直径２〜３ｍｍであるため、開孔から漏れた汚泥は、直径２〜３ｍｍの大きさを保ったフロック状となる。したがって、返送された汚泥は、濃縮機３のろ過面のスリット幅が１ｍｍ程度であるから、濃縮機３により水と分離され、汚泥が回収される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機３で分離された分離液のみであり、脱水設備全体としての汚泥回収率は９５％以上となる。
円筒形の外筒とスクリュー軸との間の空間に投入された濃縮汚泥は、スクリュー軸の回転に伴って汚泥出口側へ進む。円筒形の外筒の開孔とスクリュー軸との間の空間は汚泥の進行方向に向かって、次第に狭くなるため、濃縮汚泥は圧縮される。濃縮汚泥が圧縮されるに従い、濃縮汚泥は、より含水率が低下した脱水ケーキと、外筒の開孔から漏れた汚泥を含む分離液とに分離される。
【００４６】
脱水ケーキは、スクリュープレス４の汚泥排出部から機外へ排出される。脱水分離液は、円筒形の外筒の開孔から機外へ排出される。ここで排出される脱水ケーキの含水率は、例えば、６５〜８０ｗｔ％であり、漏れた汚泥を含む脱水分離液の汚泥濃度は１〜２ｗｔ％である。スクリュープレス４へ投入される汚泥量に対して、汚泥回収率は８０〜９０％程度となる。
脱水ケーキは、脱水設備系外へと排出される。スクリュープレス４からの脱水分離液は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混和槽２もしくは濃縮機３へ返送される。これにより、スクリュープレス４の外筒の開孔から漏れ、脱水分離液に含まれる汚泥は、全量が脱水設備系内へ戻される。
なお、図１では、脱水分離液は、脱水分離液受槽５を経由して混和槽２もしくは濃縮機３へ返送される例が示されているが、脱水分離液受槽を省略してスクリュープレス４から直接に混和槽２もしくは濃縮機３へ返送するようにしてもよい。
【００４７】
図２は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第２の実施形態を示す概略図である。図２に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に無機凝集剤及び／又は繊維状脱水補助剤を添加する混合槽１と、この混合槽１から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽５と、脱水分離液受槽５内の脱水分離液を混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。符号７は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽１に定量的に移送することができる装置である。
なお、図２では、水処理設備５０や汚泥貯留槽５１の図示は省略している。
【００４８】
水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性廃水汚泥は、混合槽１で無機凝集剤と混合され、凝集され、汚泥中に細かな凝集フロックが多数作られた状態になる。
無機凝集剤としては、鉄を主成分とする塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）や消石灰、アルミ系凝集剤が使用される。混合槽１には、無機凝集剤に加えて、繊維状脱水補助剤が添加される場合もある。繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が５〜３０μｍ、繊維長が３ｍｍ〜３０ｍｍのものを使用する。
【００４９】
混合槽１で凝集化された汚泥は、混和槽２で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、第１の実施形態と同様であるが、第２の実施形態においては、スクリュープレス４からの脱水分離液は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３に返送される。
第２の実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は９５％以上となる。
【００５０】
図３は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第３の実施形態を示す概略図である。図３に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽５と、脱水分離液受槽５内の脱水分離液を混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。
【００５１】
図３に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽５１に貯留される。本実施形態においては、繊維状脱水補助剤は、汚泥貯留槽５１に投入され、汚泥貯留槽５１において有機性汚泥とあらかじめ混合される。この汚泥貯留槽５１から供給された汚泥は、混和槽２で高分子凝集剤と混合され、高分子凝集剤により結合され、フロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図１に示す第１の実施形態と同様であり、スクリュープレス４からの脱水分離液は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混和槽２及び／又は濃縮機３に返送される。
汚泥貯留槽５１に投入される繊維状脱水補助剤は、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ナイロン、レーヨン等の繊維となる成分からなり、繊維径が５〜３０μｍ、繊維長が３ｍｍ〜３０ｍｍのものを使用する。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機３で分離された分離液のみであり、脱水設備全体としての汚泥回収率は９５％以上となる。
【００５２】
図４は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第４の実施形態を示す概略図である。図４に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に無機凝集剤を添加する混合槽１と、この混合槽１から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽５と、脱水分離液受槽５内の脱水分離液を混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。
【００５３】
図４に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、汚泥貯留槽５１に貯留される。本実施形態においては、繊維状脱水補助剤は、汚泥貯留槽５１に投入され、汚泥貯留槽５１において有機性汚泥とあらかじめ混合される。この汚泥貯留槽５１から供給された汚泥は、混合槽１で無機凝集剤と混合され、凝集化される。すなわち、汚泥中に繊維を含んだ細かな凝集フロックが多数作られた状態になる。混合槽１で凝集化された汚泥は、混和槽２で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図２に示す第２の実施形態と同様であり、スクリュープレス４からの脱水分離液は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３に返送される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機３で分離された分離液のみであり、本実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は９５％以上となる。
【００５４】
図５は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第５の実施形態を示す概略図である。図５に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に繊維状脱水補助剤を添加する混合槽１と、この混合槽１から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留する脱水分離液受槽５と、脱水分離液受槽５内の脱水分離液を混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。符号７は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽１に定量的に移送することができる装置である。
【００５５】
図５に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、混合槽１に導入され、この混合槽１で繊維状脱水補助剤と混合される。混合槽１からの汚泥は、混和槽２で高分子凝集剤と混合され、フロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。濃縮機以降のフローは、図２に示す第２の実施形態と同様であり、スクリュープレス４からの脱水分離液は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３に返送される。
【００５６】
図６は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第６の実施形態を示す概略図である。図６に示すように、有機性汚泥の脱水装置は、有機性汚泥に繊維状脱水補助剤を添加する混合槽１と、この混合槽１から排出された有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させる混和槽２と、この混和槽２で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機３と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得るスクリュープレス４と、スクリュープレス４による圧搾脱水処理で得られた脱水分離液を貯留して濃縮汚泥を沈殿分離する脱水分離液沈殿槽１５と、脱水分離液沈殿槽１５において濃縮した濃縮汚泥を混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３へ返送する返送ポンプ６を有した返送ライン（返送管路）ＲＬとを備えている。符号７は繊維状脱水補助剤供給装置である。繊維状脱水補助剤供給装置は、繊維状脱水補助剤を混合槽１に定量的に移送することができる装置である。
【００５７】
図６に示すように、水処理設備における有機性廃水処理過程で排出される有機性汚泥は、混合槽１に導入され、この混合槽１で無機凝集剤と繊維状脱水補助剤と混合される。混合槽１で凝集化された汚泥は、混和槽２で高分子凝集剤と混合され、細かな凝集フロックが高分子凝集剤により結合され、より大きなフロックが生成される。こうしてフロック化された汚泥は、濃縮機３に導入され、ここで濃縮処理される。スクリュープレス４からの脱水分離液は、脱水分離液沈殿槽１５に導入され、脱水分離液沈殿槽１５において濃縮汚泥が沈殿分離される。そして、脱水分離液沈殿槽１５において濃縮した濃縮汚泥は、返送ライン（返送管路）ＲＬを介して混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３に返送される。また脱水分離液沈殿槽１５において分離された分離液は、系外に排出される。
一連のフローより、脱水設備系外に排出される分離液は、濃縮機３および脱水分離液沈殿槽１５で分離された分離液のみであり、本実施形態においても、脱水設備全体としての汚泥回収率は９５％以上となる。
【００５８】
図７は、図１乃至図６に示す本発明の有機性汚泥の脱水装置に適用されるスクリュープレスの外形図である。図７に示すように、スクリュープレス４は、円筒形外筒４１と、円筒形外筒４１の内部に円筒形外筒４１と同心に配置されたスクリュー軸４２と、スクリュー軸４２に固定されたスクリュー羽根４３とを備えている。前記円筒形外筒４１は、脱水分離液を排出するための多数の開孔４１ｈからなる外筒スクリーンを具備するとともに、浮遊物を含有する有機性廃水あるいは有機性汚泥の供給口部４１ａを有した前半部分ＦＨと、脱水ケーキの出口部４１ｂを有した後半部分ＲＨとから構成されている。スクリュープレスは、外筒の全長をＬ（ｍｍ）、外筒の内径をＤ（ｍｍ）とすると、外筒全長は外筒内径の４倍〜５倍の長さ、Ｌ＝４Ｄ〜５Ｄに設定されている。スクリュープレスにおいては、汚泥供給口側の端部から１Ｄ〜２Ｄまでが脱水分離液が最も排出されるため、この部分は濃縮ゾーンと称する。そして、濃縮ゾーンに続いて、圧搾・脱水ゾーンが形成されている。
【００５９】
図７に示すスクリュープレス４においては、少なくとも前記供給口部側の端部から前記外筒の内径（Ｄ）と等しい長さの部分（１Ｄ）にある各開孔４１ｈは、開孔面積が１．８〜１２．６ｍｍ２であり、真円に換算してその直径が約１．５ｍｍ〜約４．０ｍｍに設定されている。好ましくは、前記開孔４１ｈは、開孔面積が３．１〜７．１ｍｍ２であり、真円に換算してその直径が約２．０ｍｍ〜約３．０ｍｍに設定されている。円筒形外筒４１は、スクリーン（外筒スクリーン）によって形成されている。このスクリーンは脱水時では、内部に力がかかるために、外筒スクリーンはパンチングメタルで構成されたパンチングスクリーンが適している。
【００６０】
スクリュープレス４においては、円筒形外筒４１とスクリュー軸４２との空間は、汚泥供給口部側から脱水ケーキ出口部側に向かって狭くなっている。スクリュープレス４では、汚泥供給口部４１ａから外筒４１とスクリュー軸４２との間に汚泥を供給し、スクリュー軸４２を回転させて汚泥を圧搾しながら脱水し、脱水ケーキを外筒４１の脱水ケーキ出口部４１ｂから排出する。外筒４１の脱水ケーキ出口部４１ｂは、脱水ケーキ排出部４４に接続されており、脱水ケーキは、脱水ケーキ排出部４４の脱水ケーキ落口４４ａから系外に排出される。また、脱水分離水は、脱水分離水出口４５から系外に排出される。
【００６１】
図８は、スクリュープレス４の円筒形外筒４１の例を示す概略図である。図８に示すように、スクリュープレス４の円筒形外筒４１を構成するスクリーンで、パンチングメタルが主に採用されている。パンチングメタルからなるスクリーンを本発明ではパンチングスクリーンと称する。スクリーンは（１）〜（４）の範囲に４分割されている。
【００６２】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スクリュープレス４の円筒形外筒４１を構成するパンチングスクリーン４１ｐの一部を示す部分拡大図である。図９（ａ）に示すパンチングスクリーン４１ｐにおいては、各開孔４１ｈは、一辺が３．０ｍｍの正方形であり、開孔面積は９．０ｍｍ２である。そして、開孔４１ｈのピッチは５ｍｍであり、開孔率は３６％である。
図９（ｂ）に示すパンチングスクリーン４１ｐにおいては、各開孔４１ｈは、幅２．０ｍｍ×長さ１０ｍｍの長丸孔であり、開孔面積は１９．１ｍｍ２である。そして、開孔４１ｈのピッチは４ｍｍ×１４ｍｍであり、開孔率は３４．１％である。
図９（ｃ）に示すパンチングスクリーン４１ｐにおいては、各開孔４１ｈは、直径３．０ｍｍの真円であり、開孔面積は７．１ｍｍ２である。そして、開孔４１ｈのピッチは４．５ｍｍであり、開孔率は、４０．３％である。
【実施例】
【００６３】
〔実施例１〕
（１）条件
i）有機性汚泥として、し尿処理余剰汚泥を用いた。汚泥貯留槽の汚泥濃度は２．０ｗｔ％で、汚泥貯留槽からの汚泥供給量を６００Ｌ／ｈに設定した。濃縮機はスリット目幅が１．０ｍｍの多重円盤型濃縮機を用いた。この濃縮機で７ｗｔ％の濃縮汚泥が得られる。濃縮汚泥は、外筒の内径が２５０ｍｍ、全長が１０００ｍｍのスクリュープレスに投入される。このスクリュープレスは、外筒全体で、スクリーンの開孔の直径（開孔径）がφ３．０ｍｍ、開孔率４０％である。混和槽での高分子凝集剤は、カチオン系ポリマー（エバグロースＣ１０４Ｇ  ；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）である。スクリュープレスによる脱水ケーキの含水率が８０％、スクリュープレスからの汚泥の漏れの割合が、スクリュープレスへの流入汚泥の１０％となるように設定した。
ii）上記条件で、以下の２つのケースについて連続試験を行い、脱水処理される汚泥量と処理汚泥量に対する高分子凝集剤の注入率を比較検討した。実験の内容は、以下の２つのケースである。
（１）ケース１（本発明）：実験開始時には濃縮機分離液は生物処理をし、脱水機分離液を処理系外に排出するフロー（図１０）で、データを採取した後に、図１に示すような、脱水機分離液を混和槽に返送するフローとした。
（２）ケース２（従来例）：実験開始時には濃縮機分離液は生物処理をし、脱水機分離液を処理系外に排出するフロー（図１０）で、データを採取した後に、図１１に示すような、脱水機分離液を汚泥貯留槽５１に返送するフローとした。
【表３】
2010000436.tif 000005
（２）結果
従来例では汚泥貯留槽に脱水分離液を返送した影響で、脱水処理量は１１．３（ｋｇ／ｈ）となった。これに対し、本発明では、脱水処理量は１３．３（ｋｇＤＳ／ｈ）で安定し、脱水ケーキの排出能力が１８％向上した。さらに、従来例に比べると、ポリマー使用量は両フローで０．２５ｋｇ／ｈと変わらなかったが、処理汚泥量に対する高分子凝集剤の注入率は、従来例では２．２％であるのに対し、本発明では１．９％となり、注入率として０．３ポイント低下している。薬品の注入率は単位乾燥汚泥重量あたりの重量比である。実施例１では、本発明では、単位乾燥汚泥重量あたりでみると、高分子凝集剤が約１４％節減できていることになる。
すなわち、本発明の脱水方法は、従来例に比べ、処理量が１８％向上しながら、高分子凝集剤は乾燥重量あたり約１４％節減することができる。
【００６４】
〔実施例２〕
従来例では、図１１に示すように、脱水分離水を汚泥貯留槽５１に返送するフローとし、脱水分離水を原汚泥槽へ返送するため、供給される汚泥中に返送分の汚泥量が含まれる。
実施例２−（１）〜実施例２−（８）では、図１の処理フローで行なった。実施例２−（１）〜実施例２−（３）では、汚泥返送先を混和槽、濃縮機とした場合の実施例であり、実施例２−（４）〜実施例２−（８）では、繊維状脱水補助剤を添加した場合の実施例である。
＜実施例２の条件＞
i）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度２．０ｗｔ％
ii）汚泥供給量：０．６ｍ３／ｈｒ
iii）高分子凝集剤：エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー（荏原エンジニアリングサービス（株）製品）
iv）濃縮機：多重円盤型濃縮機、スリット目幅１．０ｍｍ
v）スクリュープレスは外筒の内径２５０ｍｍ、外筒の全長１０００ｍｍ、スクリーンの開孔径φ３．０ｍｍで開孔率４０％である。
実施例２−（４）〜実施例２−（８）では、混和槽に繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が１０μｍ、繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤である。従来例と実施例２の条件および結果を表４に示す。
【表４】
2010000436.tif 000006
【００６５】
従来例では脱水分離水を汚泥貯留槽へ返送するため、供給される汚泥中に返送分の汚泥量が含まれる。従来例では脱水設備に供給される汚泥量のうち、２０％は返送汚泥量となり、濃度も低下したために実質処理量は高分子凝集剤を注入した実施例２−（１）〜２−（３）に対して１５％減となった。さらに、脱水ケーキの含水率も実施例２−（１）〜２−（３）が従来例に比べて０．２〜１．０ポイント低下した。乾燥汚泥量あたりの高分子凝集剤の注入率は、本発明では１．９％対−ＤＳに対し、従来例では２．２％対−ＤＳであり、単位重量でみると約１４％の高分子凝集剤が節減できている。
繊維状脱水補助剤の添加率を３〜１０％とした、実施例２−（５）〜実施例２−（７）では、返送先が同じ混和槽である、実施例２−（１）に比べて、汚泥処理量は１３．３ｋｇＤＳ／ｈと同等で、ケーキ含水率は６〜１２ポイント低下した。
【００６６】
なお、繊維状脱水補助剤の添加率を２．５％とした、実施例の結果は、実施例２−（１）の結果と同等であり、繊維状脱水補助剤の添加率を１０．５％とした、実施例の結果は、脱水ケーキの含水率が低下したものの、処理量が５．４ｋｇＤＳ／ｈと大幅に低下した。これは、繊維状脱水補助剤が過剰なために、スクリュープレスにおいて「汚泥とスクリュー羽根の供廻り」現象を生じ、脱水ケーキが順調に排出されないからである。このことから、繊維状脱水補助剤の添加率は、ＤＳあたり、３〜１０％が適量と判断された。
【００６７】
〔実施例３〕
図１に示す処理フローで実験を行い、セルロースを主成分とする繊維状脱水補助剤の繊維径と繊維長の検討を行なった。繊維状脱水補助剤以外は実施例２と同様である。また、脱水分離水の返送先は混和槽とした。この結果を表５に示す。
【表５】
2010000436.tif 000007
【００６８】
繊維径として１０μｍ、３０μｍで、繊維長を表５に示すように５段階としたところ、繊維長が２ｍｍ以下では、含水率は実施例２−（１）の高分子凝集剤単独処理と変わらず、繊維状脱水補助剤の添加効果はない。しかし、繊維長３〜３０ｍｍの範囲では、脱水ケーキの含水率は４〜８ポイント低下し、その効果は発揮されている。繊維長が３０ｍｍを超えた３２ｍｍでは、スクリュープレスで汚泥の供廻りが発生し、処理量が最大４割程度低下した。実験した範囲では、繊維長は３〜３０ｍｍが適している。
繊維径４μｍでは、繊維長が３〜３０ｍｍでも、脱水ケーキ含水率は２〜３ポイント程度の低下であり、実験した範囲では、繊維径は１０〜３０μｍが適している。
【００６９】
〔実施例４〕
実施例４は、図２に示す処理フローで実験を行った実施例である。図２に示す処理フローは、混合槽が混和槽の前段に設置されているのが図１に示す処理フローと異なる。すなわち、混和槽の前段に混合槽を設け、この混合槽に無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を注入している。高分子凝集剤には、液体エマルジョンタイプのカチオン系の薬品（エバグロースＬＥＣ２０４  ；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を用いた。実施例４−（１）〜実施例４−（３）では、混合槽にはポリ硫酸第二鉄を注入し、実施例４−（４）〜実施例４−（６）では、混合槽にはポリ硫酸第二鉄と繊維状脱水補助剤を注入した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が１０μｍ、繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤である。実施例４−（７）では返送先を混合槽と混和槽とし、返送液量は等量とした。表６に条件と結果を示す。
【００７０】
実施例４−（１）〜実施例４−（７）の共通した実施条件は以下の通りである。
i）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度２．０ｗｔ％
ii）汚泥供給量：０．６ｍ３／ｈｒ
iii）濃縮機：多重円盤型濃縮機、スリット目幅１．０ｍｍ
iv）スクリュープレスは外筒の内径２５０ｍｍ、外筒の全長１０００ｍｍ、スクリーンの開孔径φ３．０ｍｍである。
【表６】
2010000436.tif 000008
【００７１】
混合槽に無機凝集剤を注入した、実施例４−（１）〜実施例４−（３）の場合、脱水ケーキ含水率、処理量ともに実施例２−（１）〜実施例２−（３）とほぼ同等の値を得るとともに、汚泥の回収率は９９％以上であった。
また、混合槽に無機凝集剤と繊維状脱水補助剤を添加した、実施例４−（４）〜実施例４−（７）の場合、脱水ケーキ含水率は実施例４−（１）〜実施例４−（３）より低く、汚泥の回収率は９９％以上であり、繊維状脱水助剤の添加の効果で、脱水ケーキの含水率は少なくとも７ポイント下げることができた。
【００７２】
また、実施例４−（４）〜実施例４−（７）では、脱水ろ液の返送先を混合槽もしくは混和槽もしくは濃縮機、混和槽と混合槽としたところ、実施例２−（５）、３−（２）と比較して、回収率、脱水ケーキ含水率、処理量の結果に大きな差異は見られなかった。実施例２−（１）〜２−（３）および実施例４−（１）〜（３）の結果を加味すると、返送先は、混合槽、混和槽、濃縮機の各槽だけでなく、これらの槽に同時に返送しても作用に大差はみられず、本発明は、返送先を複数の槽にする場合も適用可能である。
【００７３】
〔実施例５〕
実施例５は、図３に示す処理フローおよび図４に示す処理フローで実験を行った実施例である。
実施条件は以下の通りである。
i）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥
汚泥貯留槽に繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は繊維径は１０μｍで繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤も添加した。
ii）汚泥供給量：０．６ｍ３／ｈｒ、汚泥貯留槽の汚泥濃度２．０ｗｔ％
iii）濃縮機：多重円盤型濃縮機、スリット目幅１．０ｍｍ
iv）スクリュープレスは外筒の内径２５０ｍｍ、外筒の全長１０００ｍｍ、スクリーンの開孔径φ３．０ｍｍである。
v）脱水ろ液返送先：混和槽
【００７４】
混和槽には、高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
１）繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合における汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表７に示す。比較例１は繊維状脱水補助剤の添加がない場合である。
【表７】
2010000436.tif 000009
【００７５】
実施例５−（１）〜実施例５−（３）において、汚泥貯留槽へ繊維状脱水補助剤を直接添加し、予め供給汚泥中に繊維状脱水補助剤が添加された状態で脱水機へ供給し、脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は、繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、５．０％対ｋｇ−ＤＳ以上添加すると、脱水ケーキ含水率は７０ｗｔ％以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、返送先の違いによっての汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
【００７６】
なお、繊維状脱水補助剤添加率が３％未満の場合では、ケーキ含水率は７５％以上となり、添加の効果はなかった。さらに、繊維状脱水補助剤添加率が１０％を超えると、スクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が７．８（ｋｇ−ＤＳ／ｈ）まで大幅に低下した。
繊維状脱水補助剤添加率は、実施例２と同様に３〜１０％対−ＤＳが適した範囲である。
【００７７】
２）実施例５−（１）〜実施例５−（３）の条件に加えて、ポリ硫酸第二鉄を混合槽に注入し、混和槽の高分子凝集剤には液体エマルジョンタイプのカチオン系の薬品（エバグロースＬＥＣ２０４；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を用いた。この実施例は、図４に示す処理フローで実験を行った実施例である。汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表８に示す。
【表８】
2010000436.tif 000010
【００７８】
実施例５−（４）〜実施例５−（６）において、予め繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、５．０％対ｋｇ−ＤＳ以上添加すると、脱水ケーキ含水率は７０ｗｔ％以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
【００７９】
なお、繊維状脱水補助剤添加率が３％未満の場合では、ケーキ含水率は７５％以上となり、添加の効果はなかった。さらに、添加率が１０％を超えるとスクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が７．８（ｋｇ−ＤＳ／ｈ）まで大幅に低下した。繊繊維状脱水補助剤添加率は、実施例２と同様に３〜１０％対−ＤＳが適した範囲である。
【００８０】
〔実施例６〕
実施例６は、図５に示す処理フローで実験を行った実施例である。本実施例では、繊繊維状脱水補助剤だけを混合槽に添加する。
実施条件は以下の通りである。
i）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度２．０ｗｔ％
ii）汚泥供給量：０．６ｍ３／ｈｒ
iii）注入薬品：混合槽には、繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が１０μｍ、繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤である。混和槽には、高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
iv）濃縮機：多重円盤型濃縮機、スリット目幅１．０ｍｍ
v）スクリュープレスは外筒の内径２５０ｍｍ、外筒の全長１０００ｍｍ、スクリーンの開孔径φ３．０ｍｍで開孔率４０％である。
【００８１】
１）混和槽で繊維状脱水補助剤のみを供給し脱水した場合における脱水ケーキ含水率、処理量を表９に示す。この実施例では、どの条件でも回収率は９９％以上であった。
【表９】
2010000436.tif 000011
【００８２】
実施例６−（１）〜実施例６−（４）において、予め繊維状脱水補助剤を添加した汚泥を供給し脱水した場合、繊維状脱水補助剤の添加量を変動させたところ、脱水ケーキ含水率は繊維状脱水補助剤の添加量に比例して低下した。特に、５．０％対ｋｇ−ＤＳ以上添加すると、脱水ケーキ含水率は７０ｗｔ％以下を達成した。脱水ろ液の返送先は、混和槽、もしくは濃縮機、もしくは混和槽と濃縮機に分配した場合において、汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量に大きな差異は見られなかった。
【００８３】
なお、繊維状脱水補助剤添加率が３％未満の場合では、ケーキ含水率は７５％以上となり、添加の効果はなかった。さらに、添加率が１０％を超えるとスクリュープレスで汚泥の供廻りが生じ、処理量が７．８（ｋｇ−ＤＳ／ｈ）まで大幅に低下した。
繊維状脱水補助剤添加率は、実施例２と同様に３〜１０％対−ＤＳが適した範囲である。
【００８４】
〔実施例７〕
実施例７は、図６に示す処理フローで実験を行った実施例である。すなわち、スクリュープレス４からの脱水分離液を脱水分離液沈殿槽１５に導入し、この沈殿槽の濃縮汚泥を混合槽１及び／又は混和槽２及び／又は濃縮機３に返送するフローであり、脱水分離液沈殿槽１５において、スクリュープレスからの漏れる濃縮汚泥を沈殿分離させ、濃縮した汚泥を返送できる。
実施条件は以下の通りである。
i）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥、汚泥貯留槽の汚泥濃度２．０ｗｔ％
ii）汚泥供給量：０．６ｍ３／ｈｒ
iii）注入薬品：混合槽には、繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が１０μｍ、繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤である。混和槽には、高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
iv）濃縮機：多重円盤型濃縮機、スリット目幅１．０ｍ
v）スクリュープレスは外筒の内径２５０ｍｍ、外筒の全長１０００ｍｍ、スクリーンの開孔径φ３．０ｍｍで開孔率４０％である。
vi）脱水分離液沈殿槽：直径１ｍ、有効水深１ｍ
【００８５】
実施例２―（６）、実施例４―（５）、実施例５−（２）、実施例５―（５）、実施例６―（２）に対して脱水分離液沈殿槽を設置し、沈殿・濃縮した汚泥を混和槽に返送する運転を５ケース行なった。実施例は、実施例７−（１）から実施例７−（５）となる。汚泥回収率、脱水ケーキ含水率、処理量を表１０に示す。
実施例７−（１）から実施例７−（５）において、脱水ろ液を沈降分離し、固形分のみを返送することでスクリュープレスの処理能力に余裕が発生し、処理量は約１０％上昇するだけでなく、ケーキ含水率は０．９ポイント〜１．２ポイント低下した。また、回分式で、脱水分離液沈殿槽を設置し、沈殿・濃縮した汚泥混和槽に返送する運転をおこなうと、脱水分離液沈殿槽がない場合に比べ、処理能力が１．１倍に向上した。
【表１０】
2010000436.tif 000012
【００８６】
スクリュープレスのスクリーンの開孔径を変化させて、実施例８〜実施例１１の実験を行なった。これら実施例の共通の実験条件は以下の通りである。
１）有機性汚泥：し尿処理余剰汚泥
２）スクリュープレスは、外筒の内径（Ｄ）が２５０ｍｍ、全長（Ｌ）が１０００ｍｍで、Ｌ＝４Ｄ
３）高分子凝集剤を注入する混和槽を設け、スクリュープレスの脱水ろ液は返送しなかった。高分子凝集剤の注入率は１．９（％対−ＤＳ）である。
４）スクリュープレスの性能評価は、脱水ケーキの含水率（ｗｔ％）、脱水ケーキ排出量（ｋｇ−ＤＳ／ｈ）、脱水分離液として漏れる汚泥量（ｋｇ−ＤＳ／ｈ）を測定し、次式に定義する脱水の実処理率（％）で行なった。
脱水の実処理率（％）＝〔脱水ケーキ排出量／（脱水ケーキ排出量＋漏れる汚泥量）〕×１００……（４）
５）スクリュープレスの性能は、脱水ケーキの含水率が８０％以下で、脱水の実処理率が７０％以上の場合が実用性が高い（評価Ａ）とし、脱水ケーキの含水率が８０％をオーバーするか、あるいは脱水の実処理率が７０％未満の場合は実用性がない（評価Ｂ）とした。
【００８７】
〔実施例８〕
実施例８は、図１に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽２には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽２から直接スクリュープレス４に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
１）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。汚泥貯留槽の汚泥濃度は２．１ｗｔ％で、スクリュウープレスへの汚泥供給量は６００Ｌ／ｈである。
２）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し同一の開孔径とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１１に示す。実施例８では、評価Ａは実施例８−（３）、実施例８−（４）、実施例８−（５）であった。この場合、パンチング開孔径２〜３ｍｍである。
【表１１】
2010000436.tif 000013
【００８８】
〔実施例９〕
実施例９は、図１に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽２には繊維状脱水補助剤を添加せず、汚泥は混和槽２から濃縮機３を経由した後、スクリュープレスに導入され、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
１）汚泥貯留槽の汚泥濃度は２．８ｗｔ％で、スクリュープレスへの汚泥供給量は６００Ｌ／ｈであった。
２）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
３）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し同一のパンチング開孔径とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１２に示す。
実施条件は以下の通りである。
i）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
ii）濃縮機には多重円盤型濃縮機でスリット目幅１．０ｍｍを用いた。
iii）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し同一の開孔径を持つパンチングスクリーン（パンチングメタル）とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１２に示す。
実施例９では、評価Ａは実施例９−（２）、実施例９−（３）、実施例９−（４）、実施例９−（５）、実施例９−（６）である。評価Ａと認められた実施例では、パンチング開孔径１．５〜４ｍｍである。実施例８の結果に比べて、実施例９の場合に濃縮機を用いることで、開孔径の適用範囲が広がっている。
【表１２】
2010000436.tif 000014
【００８９】
〔実施例１０〕
実施例１０は、図２に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混合槽１には繊維状脱水補助剤を添加し、混和槽２には高分子凝集剤を注入して、汚泥は混和槽２から濃縮機３を経由した後、スクリュウープレスに導入され、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。条件は以下の通りである。
１）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
２）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し同一の開孔径を持つパンチングスクリーン（パンチングメタル）とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１３に示す。
実施条件は以下の通りである。
i）混合槽には繊維状脱水補助剤を添加した。繊維状脱水補助剤は、繊維径が１０μｍ、繊維長が５ｍｍのセルロースを主成分とする補助剤である。繊維状脱水補助剤の添加率は５（％対ＤＳ）とした。
ii）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。汚泥貯留槽の汚泥濃度は２．８ｗｔ％であり、スクリュープレスへの汚泥供給量は６５０Ｌ／ｈである。
iii）濃縮機には多重円盤型濃縮機でスリット目幅１．０ｍｍを用いた。
３）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し同一の開孔率を持つパンチングスクリーン（パンチングメタル）とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１３に示す。
実施例１０では、評価Ａは実施例１０−（２）〜実施例１０−（６）で、この場合、開孔径は１．５〜４ｍｍである。実施例８に比べて、濃縮機を用いることで開孔径の適用範囲が広がっている。さらに、脱水ケーキの含水率は、実施例９に比べて低下している。
【表１３】
2010000436.tif 000015
【００９０】
〔実施例１１〕
実施例１１は、実施例９と同様に図１に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽２から直接スクリュープレス４に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。
条件は以下の通りである。
１）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
２）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し、汚泥供給口のある前端部からＤの距離（２５０ｍｍ）にあるパンチングスクリーンの開孔径を変化させ、残りの３Ｄ（７５０ｍｍ）は２ｍｍの開孔径とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１４に示す。
実施例１１では、前端部からＤの距離（２５０ｍｍ）においても、実施例８の結果と大きな差異は認められず、スクリュープレスの前端部の開孔径が脱水ケーキの排出量に大きく寄与する。なお、評価Ａは、実施例１１−（２）〜実施例１１−（６）で、この場合、開孔径は、１．５〜４ｍｍである。
【表１４】
2010000436.tif 000016
【００９１】
〔実施例１２〕
実施例１２は、実施例８と同様に図１に示す処理フローで実験を行った実施例であるが、混和槽には繊維状脱水補助剤を添加せず、混和槽２から直接スクリュープレス４に汚泥を導入し、脱水分離液の返送も行なわず、スクリュープレスの性能評価の実験を行なった。
条件は、以下の通りである。
１）混和槽には高分子凝集剤（エバグロースＣ１０４Ｇカチオン系ポリマー；荏原エンジニアリングサービス（株）製品）を注入した。
２）スクリュープレスでは外筒全長（Ｌ）に対し、汚泥供給口のある前端部からＤの距離（２５０ｍｍ）を変化させ、残りの３Ｄ（７５０ｍｍ）は２ｍｍの開孔径とした。この場合の開孔率は３０〜５０％である。条件および結果を表１５に示す。
実施例１２では前端部から２Ｄの距離（５００ｍｍ）においても、実施例８の結果と大きな差異は認められず、スクリュープレスの前端部の開孔径が脱水ケーキの排出量に大きく寄与する。なお、評価Ａは、実施例１２−（２）〜実施例１２−（６）で、この場合、開孔径１．５〜４ｍｍである。
【表１５】
2010000436.tif 000017
【００９２】
以上、本発明の実施形態および実施例を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求の範囲、および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第３の実施形態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第４の実施形態を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第５の実施形態を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明に係る有機性汚泥の脱水装置の第６の実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、図１乃至図６に示す本発明の有機性汚泥の脱水装置に適用されるスクリュープレスの外形図である。
【図８】図８は、スクリュープレスの円筒形外筒の例を示す概略図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スクリュープレスの円筒形外筒を構成するスクリーン（パンチングスクリーン）の一部を示す部分拡大図である。
【図１０】図１０は、従来の汚泥装置のフローを示す図である。
【図１１】図１１は、従来の汚泥装置のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１    混合槽
２    混和槽
３    濃縮機
４    スクリュープレス
５    脱水分離液受槽
６    脱水分離水返送ポンプ
７    繊維状脱水補助剤供給装置
１５    脱水分離液沈殿槽
４１    円筒形外筒
４２    スクリュー軸
４３    スクリュー羽根
４１ｈ    開孔
４１ａ    汚泥供給口部
４１ｂ    脱水ケーキ出口部
４１ｈ    開孔
４１ｐ    スクリーン（パンチングスクリーン）
４４    脱水ケーキ排出部
４４ａ    脱水ケーキ落口
４５    脱水分離水出口
５０    水処理設備
５１    汚泥貯留槽
５２    汚泥供給ポンプ
５３    供給ライン
５４    流量計
【図１】
2010000436.tif 000018
【図２】
2010000436.tif 000019
【図３】
2010000436.tif 000020
【図４】
2010000436.tif 000021
【図５】
2010000436.tif 000022
【図６】
2010000436.tif 000023
【図７】
2010000436.tif 000024
【図８】
2010000436.tif 000025
【図９】
2010000436.tif 000026
【図１０】
2010000436.tif 000027
【図１１】
2010000436.tif 000028