(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥の一部にカチオン系高分子凝集剤を添加して凝集処理し、この凝集汚泥と残りの下水汚泥を混合した後、脱水処理する汚泥の処理方法において、下水汚泥の全量の５０〜８０％を凝集処理し、この凝集汚泥を回転濃縮機（３）に供給して濃縮倍率を５〜１５倍に濃縮すると共に、濃縮汚泥と残りの原汚泥とを混合し、この混合汚泥に少量のカチオン系高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、汚泥供給ポンプ（７）の汚泥供給量を制御しながらスクリュープレス（９）で固液分離処理を行なうことを特徴とする下水汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥等の脱水前の前処理において、汚泥の一部を濃縮処理することにより脱水性を向上させ、活性余剰汚泥の前処理手段として利用できるようにした下水汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理場で発生する活性余剰汚泥あるいは活性余剰汚泥と初沈汚泥との混合生汚泥は汚泥濃度が低く、高分子凝集剤を添加して凝集させたフロックは強度が弱い。この凝集汚泥を直接脱水機で処理すると処理能力が低く、脱水したケーキ水分も高く、大規模な脱水機が必要となる。脱水機の種類によっては脱水処理することが困難となる。脱水前に凝集汚泥を全量濃縮して脱水処理を行なう場合においても、濃縮機で濃縮した時点で凝集フロックの破壊が起り、処理能力やケーキ水分が期待した通りの効果が出ない。そして、濃縮汚泥を脱水前に再度高分子凝集剤を添加して再凝集させる場合でも、凝集効率が悪く、薬品代が高くつく。その対策として、例えば、汚泥を凝集濃縮した後に脱水処理する方法が特開平７−３１９９９号公報や特開平８−３２３３９９号公報に記載してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開平７−３１９９９号公報に記載してある汚泥処理方法は、有機汚泥にアニオン性高分子凝集剤を添加撹拌後、この汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加撹拌し、凝集フロックを生成させている。この凝集汚泥に高分子凝集剤分散液を添加して濃縮装置で予備濃縮を行なうか、あるいはこの凝集汚泥を濃縮装置で予備濃縮した後、高分子凝集剤分散液を凝集汚泥に添加して脱水処理を行なう汚泥の処理方法である。そして、特開平８−３２３３９９号公報に記載の汚泥処理方法は、凝集剤を添加する前段において汚泥の全量を膜濃縮装置で分離液と濃縮汚泥に分離し、この濃縮汚泥に高分子凝集剤を添加して撹拌凝集させている。この凝集汚泥に分離液の一部を添加混合することにより、分離液中に残存しているアニオン分を利用してさらに凝集を促進させ、この汚泥を脱水機で脱水処理を行なうようにした汚泥の処理方法である。
【０００４】
しかしながら、特開平７−３１９９９号公報に記載の発明においては、アニオン及びカチオンの２種類の高分子凝集剤を使用するため、１種類の高分子凝集剤で汚泥処理を行なう方法に比べ、薬注設備が余分に必要で、設置スペースも広くなり、ランニングコストも嵩むという課題がある。さらに、スクリーン濃縮機によって最大に濃縮をおこなうため、濃縮汚泥の流動性が低くなる恐れが有り、流動性の低い汚泥をスクリュープレスに圧入すれば、スクリューの回転に非常に大きいトルクが必要となる。外筒のろ材にかかる負荷も非常に大きくなるので、スクリュープレスの強度や所要動力が大きくなるため、設備費用が嵩むという課題もある。また、特開平８−３２３３９９号公報に記載の発明においては、濃縮装置に膜を使用しているため、濃縮装置自体が高価であり、膜の維持管理に要する費用も高くつくものである。そして、濃縮汚泥に膜の分離液を添加して、分離液中のアニオン分によって凝集を促進するようにしたものであるが、膜の分離液中には汚泥粒子の存在が非常に少ないため、汚泥粒子の表面のアニオン基も少なく、凝集を促進するためのアニオン量の調節が難しいという課題が有る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための本願発明の下水汚泥の処理方法は、下水汚泥の一部にカチオン系高分子凝集剤を添加して凝集処理し、この凝集汚泥と残りの下水汚泥を混合した後、脱水処理する汚泥の処理方法において、下水汚泥の全量の５０〜８０％を凝集処理し、凝集汚泥を回転濃縮機に供給して濃縮倍率を５〜１５倍に濃縮し、濃縮汚泥と残りの原汚泥とを混合し、この混合汚泥に少量のカチオン系高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、汚泥供給ポンプ７の汚泥供給量を制御しながらスクリュープレスで固液分離処理を行なうもので、効率の良い脱水処理を行うことができるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本願発明は上記のように構成したので、下水汚泥の一部にカチオン系高分子凝集剤を添加して撹拌機で混合撹拌を行ない、凝集フロックを生成させる。高分子凝集剤を添加された下水汚泥中の懸濁物質はアニオン基の電位が中和され、懸濁物質同志が凝集してフロック化が促進する。そして、回転濃縮機で濃縮操作を行なう汚泥は原汚泥量の５０〜８０％とし、濃縮倍率は５〜１５倍となるようにしたものである。この凝集汚泥を回転濃縮機で濃縮した後、この濃縮汚泥に残りの原汚泥を供給し、撹拌機で混合することにより、凝集性が復元する。さらに、少量のカチオン系高分子凝集剤を添加して撹拌機で混合撹拌することにより、脱水性が向上して、強固なフロックを生成する。高分子凝集剤の使用量も減少する。また、上記の濃縮汚泥の固液分離を行なう脱水機として圧入式スクリュープレスを使用することにより、効率の良い脱水処理を行なうことができ、ケーキ含水率は低下し、ろ過速度は大幅に向上する。
【０００７】
本願発明の処理方法を図１のフローシートに基づき説明する。図１に示すように、下水処理場で発生する活性余剰汚泥あるいは混合生汚泥の低濃度の下水汚泥Ａが汚泥貯留槽１に供給される。符号１ａは汚泥の沈降防止のために設けた撹拌機である。この汚泥貯留槽１に貯留された下水汚泥Ａの５０〜８０％の量を汚泥移送ポンプ２ａで回転濃縮機３に供給する。この時、汚泥移送ポンプ２ａと回転濃縮機３との間の汚泥供給ラインに高分子凝集剤貯留槽４に貯留している高分子凝集剤を定量式の高分子凝集剤供給ポンプ５ａによって一定量だけ汚泥に添加する。使用する高分子凝集剤は下水汚泥の場合にはカチオン性高分子凝集剤が有効で効果的である。高分子凝集剤を添加された下水汚泥中の懸濁物質はアニオン基の電位が中和され、懸濁物質同志が凝集してフロック化が促進する。そして、この凝集汚泥は回転濃縮機３のスクリーン３ａを駆動機３ｂで回転させながら濃縮操作を行ない、５〜１５倍に濃縮された汚泥は回転濃縮機３の汚泥排出口３ｃから自然流下で汚泥混合槽６に投入される。回転濃縮機３で分離された分離液は機外に排出される。この時の濃縮汚泥量は１／５〜１／１５に減少する。
【０００８】
上述の汚泥混合槽６に汚泥貯留槽１に残っている未濃縮汚泥を汚泥移送ポンプ２ｂで供給し、撹拌機６ａで濃縮汚泥と未濃縮汚泥とを混合することにより、凝集性が復元するものである。そして、この混合汚泥を一軸ネジポンプ等の定量式の汚泥供給ポンプ７で密閉型の凝集混和槽８へ圧送するとともに、定量式の高分子凝集剤供給ポンプ５ｂで高分子凝集剤を少量、凝集混和槽８に供給し、撹拌機８ａで混合汚泥と高分子凝集剤とを混合撹拌することにより、汚泥中の固形物を再凝集させ、強固なフロックを生成するとともに、この凝集汚泥をスクリュープレス９への圧入圧力を一定になるように、圧力制御器（ＰＩＣ）８ｂで汚泥供給ポンプ７の汚泥供給量を制御しながらスクリュープレス９の軸芯より圧入する。
【０００９】
次に、図２に基づき上記の凝集汚泥の脱水処理について説明するが、その前に、圧入式脱水機のスクリュープレスについて詳述する。スクリュープレス９は、ろ室を形成する外筒スクリーン９ａとスクリュー軸９ｂ、ろ室内の汚泥に脱水力を与えるスクリュー軸９ｂと一体になったスクリュー羽根９ｃ、スクリュー軸９ｂを回転させる駆動機９ｄ、脱水ケーキ水分を調整するプレッサー装置９ｅ等で構成されている。以下に各部の構造を詳述する。
【００１０】
外筒スクリーン９ａはスクリーンを支持する外筒と１．５ｍｍφ〜０．５ｍｍφ孔のパンチングプレートを使用したろ材で構成され、パンチングプレートの孔は汚泥投入側が大きく、脱水ケーキ排出側に向かって小さな孔で形成されている。スクリュー軸９ｂはその外周部にスパイラル状のスクリュー羽根９ｃを固着したものである。このスクリュー軸９ｂは、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって太くなっている円錐形状をしており、外筒スクリーン９ａとスクリュー軸９ｂで形成されるろ室は、脱水ケーキ排出側に向かってその容積を連続的に小さくしている。そして、プレッサー装置９ｅは、脱水ケーキ排出部に設けたテーパーコーン型の押圧板で、エアーシリンダーで前後に移動するようになっており、排出される脱水ケーキの含水率をある一定に保てるようになっている。
【００１１】
上記のように構成したスクリュープレス９の軸芯より圧入された凝集汚泥は供給孔９ｆから濃縮ゾーンＢへ圧入され、ここで圧入圧力による濃縮が行なわれ、続いてスクリュー羽根９ｃによってろ過ゾーンＣへと搬送され、さらに、圧搾ゾーンＤへと送られる。上述したようにろ室は汚泥投入側からケーキ排出側に向かって容積が小さくなっているため、汚泥はこの容積変化とスクリュー羽根９ｃによるスラスト力を受け、内部圧力を次第に上昇させながら圧搾脱水され、ろ液とケーキに分離され、ケーキ排出側まできた脱水ケーキは、プレッサー装置９ｅの押圧を押しのけて機外に排出される。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の汚泥処理方法で脱水効率が向上する効果を確かめるために行なった脱水試験を説明する。
試験機仕様
濃縮試験を行なった濃縮機の仕様は次の通りである。
・型式    円筒スクリーン回転濃縮機
・スクリーン径  ３００φ（ｍｍ）
・スクリーン長さ  ４５０Ｌ（ｍｍ）
・スクリーン孔径  １．０φ（ｍｍ）
・有効ろ過面積  ０．４４ｍ2
・回転数  １．５〜３３ｒｐｍ
脱水試験を行なった脱水機の仕様は次の通りである。
・型式    スクリュープレス型脱水機
・スクリーン径  ２００φ（ｍｍ）
・スクリーン長さ  １０００Ｌ（ｍｍ）
・スクリーン孔径  ０．５〜１．５φ（ｍｍ）
【００１３】
脱水試験結果を以下に示す。
試験日  平成１３年７月〜１１月
試験場所  某下水処理場内
試験原液  混合生汚泥Ａ（汚泥濃度０．５％Ｗ／Ｖ）
混合生汚泥Ｂ（汚泥濃度１．０％Ｗ／Ｖ）
余剰汚泥（汚泥濃度０．４％Ｗ／Ｖ）
使用高分子  カチオン系高分子凝集剤
以下、表１・表２・表３に各試験原液の脱水試験結果を示す。
【００１４】
【表１】
0003680994.tif 000002
【００１５】
【表２】
0003680994.tif 000003
【００１６】
【表３】
0003680994.tif 000004
【００１７】
表１・表２・表３より原汚泥を濃縮操作を行なわないで脱水した場合と、全量濃縮を行なって脱水した場合とを比較すると、混合生汚泥Ａ、混合生汚泥Ｂ、余剰汚泥ともにケーキ含水率は低下し、ろ過速度は大幅に向上している。そして、高分子凝集剤の使用量も減少している。尚、原汚泥を濃縮操作を行なわないで脱水する場合のスクリュープレス９の回転数を０．５ｒｐｍとしたのは、ケーキ含水率が高くなり過ぎ、目標値（脱水後のケーキ処分に要する費用等から算出した数値）を達成することが出来ないためである。混合生汚泥Ａ及び混合生汚泥Ｂのケーキ含水率の目標値は７７％に設定し、余剰汚泥のケーキ含水率の目標値は８７％に設定した。
【００１８】
次に、全量濃縮汚泥と濃縮汚泥に原汚泥を混合した汚泥とを比較してみると、まず、表１の混合生汚泥Ａについては濃縮汚泥：原汚泥の混合比が２：１及び１：１の濃縮汚泥＋原汚泥では高分子凝集剤の使用量、ケーキ含水率、ろ過速度ともに向上しており、良好な結果が得られている。又、濃縮汚泥：原汚泥の混合比が１：２の場合はケーキ含水率が若干高くなっている点を除けば、高分子凝集剤の使用量、ろ過速度の向上がみられる。表２の混合生汚泥Ｂにおいては濃縮汚泥：原汚泥の全ての混合比で高分子凝集剤の使用量、ろ過速度の向上がみられた。ケーキ含水率については、混合比１：１のものが向上している以外は、全量濃縮汚泥のほうが良好となっている。しかし、全ての混合比においてケーキ含水率の目標値は達成している。表３の余剰汚泥については混合比１：３の汚泥が高分子凝集剤の使用量、ろ過速度、ケーキ含水率の全てにおいて良好となっている。又、高分子凝集剤の使用量においても全ての混合比で同じかあるいは向上している。ケーキ含水率については混合比が１：３より大きくなるほど高くなる傾向となっている。ろ過速度も混合比が１：３をピークとして混合比が大きくなるほど、ろ過速度は低下している。
【００１９】
上記、脱水試験結果を考察すると、混合生汚泥Ａにおいては濃縮汚泥：原汚泥の混合比が２：１の場合が良好な結果を示している。次に、混合生汚泥Ｂにおいては混合比が１：１の場合が最も良好な結果を示している。そして、余剰汚泥については混合比が１：３の場合が最も良好な結果となっている。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように本願発明の下水汚泥の処理方法は、高分子凝集剤の使用量、ケーキ含水率、ろ過速度ともに向上する。
即ち、下水汚泥の一部に高分子凝集剤を添加して混合撹拌を行ない、凝集フロックを生成させるので、懸濁物質同志が凝集してフロック化が促進する。
次に、この凝集汚泥を回転濃縮機で濃縮処理を行ない、
この濃縮汚泥に未濃縮の原汚泥を供給して少量の高分子凝集剤を添加後、混合撹拌することにより、凝集性が復元して強固なフロックを生成し、脱水性が向上するものである。使用する高分子凝集剤が減量でき、脱水ケーキ水分の低下、ろ過速度の向上が図れ、効率の良い脱水処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る下水汚泥の処理方法のフローシート図である。
【図２】  本発明に係る下水汚泥の処理方法で使用する脱水機の概念図である。
【符号の説明】
３  回転濃縮機
７ 汚泥供給ポンプ
９  スクリュープレス
【図１】
0003680994.tif 000005
【図２】
0003680994.tif 000006