(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥のろ過・脱水方法において、汚泥凍結・融解法によって得られた凍結・融        解汚泥をろ過器にプリコートし、プリコート後に脱水しようとする汚泥を前記ろ        過器に供給してろ過・脱水することを特徴とする汚泥のろ過・脱水方法。
【請求項２】
汚泥凍結・融解法によって得られた凍結・融解汚泥を清澄して上澄水を分離し        、残った凍結・融解汚泥をろ過器にプリコートすることを特徴とする請求項１記        載の汚泥のろ過・脱水方法。
【請求項３】
ろ過器として、加圧ろ過器を用いることを特徴とする請求項１、又は２記載の        汚泥のろ過・脱水方法。
【請求項４】
脱水しようとする汚泥が、脱水助剤を含まない汚泥であることを特徴とする請 求項１、２又は３に記載の汚泥のろ過・脱水方法。
【請求項５】
汚泥の凍結・融解装置（１）とプリコート式のろ過器（２）とを含んでなり、        脱水しようとする汚泥を前記凍結・融解装置と前記ろ過器とに送入先を切り替え        て導くライン（３）と、凍結・融解装置には凍結・融解された汚泥を前記ろ過器        に送出するライン（４）及び凍結・融解された汚泥から清澄分離された上澄水を        系外に送出するライン（５）とを具備することを特徴とする汚泥のろ過・脱水シ        ステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、浄化槽汚泥、し尿、あるいは産業排水や埋立地排水の処理などにおいて排出される難脱水性汚泥の効率的なろ過・脱水方法及びそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記の汚泥類は、通常、多量の水の中に固体成分が含まれているので、沈降、ろ過などの幾つかの固液分離方法を組み合わせ、固体成分から大量の水を順次に分離し除去して濃縮し、最終的に脱水して得られた固体分をコンポスト化し、あるいは埋立、焼却などの最終処分を行っている。ところが、これらの汚泥は、沈降性、ろ過性が極めて悪く水との分離が困難であって、その濃縮および脱水には長時間を要する。これを改善するために、通常は石灰などの無機系脱水助剤を添加して脱水を容易にすることが行われている。ところが、これら脱水助剤の添加によって、処分する汚泥量自体が増大し、また最近では環境汚染の可能性が論議されるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、脱水助剤などの薬剤を使用しないで汚泥を濃縮し脱水する汚泥脱水法が検討され、いわゆる無薬注汚泥脱水法が開発されている。この方法を用いたシステムの一例を図２にフローシートで示す。本例では汚泥を含む原水２１を沈殿池２２に導いて汚泥を沈降分離し、ついで濃縮槽２３に送入し水蒸気２４を吹き込んで汚泥を加熱し粘性を低下させて汚泥の脱水性を向上させる。この汚泥をろ過脱水器２５に送って脱水するものである。環境保護の面では好ましい方法であるが、処理時間がかかり、通常、ろ過・脱水操作に８時間以上を要するという問題がある。
【０００４】
また、汚泥のろ過、脱水性を向上させる目的で、汚泥を凍結し融解処理する凍結・融解処理法が提案されている。この方法を利用した汚泥脱水システムの一例を図３にフローシートで示す。本例示では、汚泥を含む原水３１を沈殿池３２に導いて汚泥を沈降分離し、ついで沈降した汚泥を濃縮槽３３に送入し分離・濃縮する。濃縮された汚泥は、凍結・融解槽３４で凍結し融解して脱水性などを向上させ、ろ過・脱水器３５に送って脱水する。汚泥中の水を凍結することによって汚泥がミクロ的に水から分離されるものと考えられるが、汚泥の凍結に要する設備費用、運転費用が高額である。また、前工程に遠心分離器を導入すれば、汚泥を濃縮して凍結・融解する汚泥量を減らせるが、電気コストが高くなる。コスト削減の手段として、凍結・融解処理後に沈降処理を行って上澄水を抜き出し、脱水機での処理汚泥量を減少させる方策を採ることにより、一応の効果が得られる。しかし、本発明は、操作が容易であって脱水操作が短時間で終了し、かつコストの低い既設備導入型汚泥の脱水法、とくに汚泥の無薬注脱水を課題に鋭意研究した結果、完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、凍結、融解した汚泥、もしくは凍結、融解して汚泥から上澄水を分離、除去した後の凍結・融解汚泥が、脱水性に優れ、ろ布への目詰まりが少なく、脱水後、ろ布からの剥離性がよいなどの有利な特性を有することを見出し、従来の汚泥の脱水、とくに無薬注脱水操作を短時間で終了するための方策に利用することを検討した結果、完成されたものである。
【０００６】
前記の課題を解決する手段として本発明は、汚泥のろ過・脱水方法において、        汚泥凍結・融解法によって得られた凍結・融解汚泥をろ過器にプリコートし、プ        リコート後に脱水しようとする汚泥を前記ろ過器に供給して、ろ過・脱水するこ        とを特徴とする汚泥のろ過・脱水方法を提供する。さらに望ましくは、汚泥凍結        ・融解法によって得られた凍結・融解汚泥を清澄して上澄水を分離し、残った凍        結・融解汚泥をろ過器にプリコートする。前記の汚泥のろ過・脱水方法において        使用するろ過器は、加圧ろ過器が好適である。そして、本発明は、とくに脱水助        剤を使用しない汚泥のろ過・脱水方法、いわゆる無薬注加圧脱水汚泥処理方法と して効果的である。
【０００７】
そして本発明は、汚泥の凍結・融解装置１とプリコート式のろ過器２とを含んでなり、脱水しようとする汚泥を前記凍結・融解装置と前記ろ過器とに送入先を切り替えて導くライン３と、凍結・融解装置には凍結・融解された汚泥を前記ろ過器に送出するライン４及び凍結・融解された汚泥から清澄分離された上澄水を系外に送出するライン５とを具備することを特徴とする汚泥のろ過・脱水システムを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明を利用するの実施形態の一例を示すフローシートである。なお、本発明の説明において、凍結・融解汚泥は凍結・融解法によって処理された汚泥をいう。本発明が脱水しようとする汚泥は、有機質でも無機質でもよく、濃縮処理されていない生の汚泥、あるいは何らかの方法で濃縮されている汚泥であってもよい。なお、本発明の説明中「無薬注汚泥脱水法」は、脱水工程において、従来、汚泥のろ過性向上のために用いられた消石灰などの脱水助剤（注：汚泥濃縮工程において使用する汚泥凝集剤等とは区別される）を使用しない脱水法のことをいう。ここに示した実施形態は、本発明を理解しやすくするために例示するものであって、本発明を限定するものではない。
【０００９】
さて、本発明は前記の凍結・融解汚泥の性質を活用して、汚泥の脱水を行うものである。汚泥の凍結・融解法は、汚泥を凍結することによって、汚泥液相部分の水や固形分中に取り込まれている水などを凍結し汚泥中の固形分と分離させ、さらに、必要により、たとえば凍結汚泥を融解し清澄して得られる上澄水を系外に排出させておく。あらかじめ上澄水を分離して処理量を削減し、脱水機の負荷を小さくすることができる。
【００１０】
図１に例示のプロセスにおいては、まず、脱水しようとする汚泥６を沈殿池７に導いて汚泥を重力沈殿させ、さらに沈殿汚泥を濃縮槽８に送って二次濃縮する。ライン３の切替操作により濃縮された汚泥を凍結・融解槽１に送入して凍結させ、融解して清澄させ、上澄水をライン５を経て系外に排出する。残った凍結・融解汚泥は、ライン４を経てろ過器２に圧送し、プリコートする。プリコートされた凍結・融解汚泥が、ろ布の目詰まりの原因になることは殆どない。
【００１１】
本発明において使用するろ過器２の種類は、プリコート法を採用することのできるろ過器であればよく、たとえば加圧ろ過器、真空ろ過器、遠心分離器を採用できるが、中でも加圧ろ過器、とくにフィルタープレスが好適である。プリコート条件は汚泥の特性やその状態により、経験的、実験的に決められることが多いが、一般的に厚さは１〜２ｍｍが適当で、凍結・融解汚泥の量としては、通常、脱水しようとする汚泥量の１０〜５０重量％程度である。
【００１２】
ろ過器７に所要のプリコート層が形成された時点でライン３を切り替え、本例では前記の濃縮汚泥を、直接、ろ過機に圧送する。圧送された汚泥はプリコートによってろ過、脱水されるが、凍結、融解されていない汚泥を用いて加圧ろ過を行うよりも、はるかに短時間で多量の汚泥を脱水処理することができ、かつ残存水分率は低くなる。また、脱水終了後の汚泥は、ろ布等からの剥離性がよく除去作業は容易である。本発明によって処理しようとする汚泥は、処理前にある程度の濃縮処理を施しておくことが好ましいが、濃縮処理は必須の要件ではない。
【００１３】
前記の本発明に係る汚泥のろ過・脱水方法は、とくに脱水しようとする汚泥が、汚泥凝集剤を多く使用した難ろ過性の汚泥である場合に効果的である。ろ過器における汚泥の脱水性が向上して、従来の無薬注汚泥脱水法において問題とされた処理能力が改善され、さらに、脱水後の汚泥除去が容易になって作業能率も向上し、無公害汚泥脱水処理の普及に寄与できる。
【００１４】
凍結・融解汚泥をろ過器にプリコートすることに代えて、脱水しようとする汚泥に混合してろ過、脱水することによっても、ろ過器の処理量を増大させ、脱水終了後の脱水汚泥除去などの操作を容易にすることができる。しかし、その効果は、脱水しようとする汚泥１００重量部に対し、凍結・融解汚泥を少なくとも１０重量部、好ましくは５０重量部の汚泥を混合する必要があり、かつ、前記の凍結・融解汚泥をろ過器にプリコートする方法には及ばない。
【００１５】
【実施例】
本発明を具体的に理解するため、以下に実施例をあげるが、図１及び実施例は、いずれも本発明の範囲を限定するものではない。
【００１６】
実施例１
図１に示したのと同じ構成のろ過・脱水装置を用い、河川原水を沈殿池に導いて汚泥分を重力沈殿・濃縮し、沈降した汚泥をさらに濃縮槽において約４重量％に濃縮した。この汚泥を処理容量が６００リットルの回分式凍結濃縮槽においてブライン温度を−２０℃にして凍結濃縮し、汚泥濃度１５重量％の凍結濃縮汚泥を得た。この凍結濃縮汚泥約５０ｋｇを用いろ過面積が１．５９ｍ２のフィルタープレスにプリコートした。ろ布は普通ろ布Ｎ８５６を用いた。凍結ろ過していない水分率約４重量％の被処理汚泥を２００ｋｇ供給してろ過、圧搾し、０．８時間後に汚泥濃度を測定したところ水分が６２重量％の圧搾汚泥にすることができた。このときのろ過速度は、３ｋｇ／ｍ２ｈｒであった。ケークの剥離回収は極めて容易であった。
【００１７】
比較例１
実施例１において使用したのと同じ装置を用い、ただし、凍結濃縮汚泥をプリコートすることなく、実施例１においてろ過したのと同じ水分率約４重量％汚泥を２００ｋｇ供給しろ過、圧搾を行った。約３時間後に汚泥濃度を測定したところ水分が７０重量％の圧搾汚泥が得られた。このときのろ過速度は０．３ｋｇ／ｍ２ｈｒであった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明を利用し、凍結濃縮汚泥をプリコートすることによって脱水機からの汚        泥剥離性が向上し、また、ろ布等の目詰まりが生じにくくなる。脱水性が向上し        、脱水操作時間が短縮される。これらの効果は、濃縮汚泥に凍結濃縮汚泥を添加        した場合にも認められるが本願発明が奏する効果には及ばない。従来から行われ        得てきた全量を凍結濃縮した後、脱水する場合に較べて設備費および操業費とも        に経済的である。なお、プリコート法は既設備導入型であり、新設、既設を問わ        ず多くの脱水システムに導入することができる。本発明を契機として無公害の汚        泥脱水処理の普及が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明汚泥ろ過・脱水システムを利用した汚泥処理を例示する概略フローシート
【図２】無薬注汚泥脱水法を利用した従来の汚泥処理を例示する概略フローシート
【図３】凍結・融解処理法を利用した従来の汚泥処理を例示する概略フローシート
【符号の説明】
１：凍結・融解槽                ２：ろ過器
３：汚泥を凍結・融解装置とろ過器とに切り替え導くライン
４：凍結・融解汚泥をろ過器に送出するライン
５：上澄水を系外に送出するライン
６：脱水しようとする汚泥        ７：沈殿池
８：濃縮槽
２１：汚泥を含む原水            ２２：沈殿池
２３：濃縮槽                    ２４：水蒸気
２５：ろ過脱水器
３１：汚泥を含む原水            ３２：沈殿池
３３：濃縮槽                    ３４：凍結・融解槽
３５：ろ過・脱水器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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