(57)【要約】【課題】主に有機物を含む汚泥の処理に適用可能であり、余分な凝集剤を添加することなく、安定して含水率の低い分離物を分離できる固液分離に適した固液分離装置および固液分離方法を提供する。【解決手段】固液分離装置は、汚泥を分離物と分離液に固液分離する固液分離機１と、この固液分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管３と、この汚泥供給管３内の汚泥に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤注入器４と、上記汚泥供給管３内の汚泥に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入器５と、上記汚泥供給管３内の汚泥に酸化剤を注入する酸化剤注入器６を備えている。【選択図】図１
2014200717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を分離物と分離液に固液分離する固液分離機と、
前記汚泥を前記固液分離機に供給する汚泥供給管と、
前記汚泥に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤注入器と、
前記汚泥に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入器と、
前記汚泥に酸化剤を注入する酸化剤注入器と
を備えたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記酸化剤は、過酸化水素であることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記無機凝集剤は、鉄イオンを含有する鉄系無機凝集剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固液分離装置。
【請求項４】
前記固液分離機は、外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機であり、
前記無機凝集剤注入器は、前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する無機凝集剤注入管を有し、
前記酸化剤注入器は、前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する酸化剤注入管を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の固液分離装置。
【請求項５】
汚泥に高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を注入し、外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機で前記汚泥を分離物と分離液に固液分離することを特徴とする固液分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水、下水および産業排水などの処理に伴い発生する、主に有機物を含む汚泥（生汚泥、消化汚泥、余剰汚泥等）の処理に適用可能な固液分離装置および固液分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間が生活していく上で必要となる水資源は、そのほとんどが河川や湖沼などの表流水を取水して浄水処理が行われ、生活や産業活動によって下水や産業排水として排出され、これら汚水が下水処理施設や産業排水処理施設によって処理された後に河川や湖沼などに放流されるという循環経路を辿って再利用されている。
また、下水や産業排水の処理に伴って発生する汚泥については、従来は、最終的に、埋立や焼却処分により処理されてきた。しかし、その汚泥の大部分が有機物であり、また窒素やリンなどの資源も含まれることから、近年では、窒素等がコンポスト（堆肥）等に変換されて土壌改良に用いられる場合、あるいは、枯渇資源であるリンや汚泥から発生するメタンガス等のエネルギー資源の回収が行われる場合など、環境への影響に配慮しつつ、資源の再利用あるいは有効活用される機会が拡大している。
【０００３】
ここで、汚泥を効率よく利用するためには、その利用目的にあった水分量（含水率）まで濃縮および／または脱水する必要がある。また、汚泥の濃縮および／または脱水によって汚泥量は大幅に減少され、これによって貯留に要するスペースの縮小や運搬に要するエネルギーの削減がなされる。
【０００４】
汚泥量を減少させるには、例えば重力式、浮上式または機械式の濃縮設備や、プレス式、遠心式、多重円板式またはスクリュー式などの脱水装置が一般的に用いられている。これらの設備や装置において凝集剤（高分子凝集剤および／または無機凝集剤）等の薬剤を用いると、濃縮および／または脱水された汚泥（濃縮汚泥、脱水汚泥）の含水率低減が促進される。処理対象とする汚泥の種類および量、ならびに濃縮汚泥および脱水汚泥の利用目的によって、薬剤の種類、使用量および使用方法は様々である。
【０００５】
例えば、特許文献１には、有機性汚泥の濃縮および脱水について特定の薬剤を組み合わせ、簡易なスクリーンで重力脱水した後に機械脱水を行う有機性汚泥の濃縮脱水方法が開示されている。この方法は、有機性汚泥１に鉄系無機凝集剤（硫酸第１鉄２）と過酸化水素３および／またはオゾンを添加し、さらに中和用のアルカリ剤６、ノニオン系またはアニオン系高分子凝集剤（ポリマー８）を添加混和し、多孔透水体（スクリーン９）で重力脱水して汚泥を濃縮し、該濃縮汚泥を機械脱水機（フィルタプレス１２）で脱水処理するものである（特許文献１の特許請求の範囲および図面参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−７１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明者らは、本願発明に想到するに際して、少なくとも以下に記載する従来の汚泥濃縮脱水方法の課題を認識していた。
(1) 高分子凝集剤あるいは無機凝集剤のいずれかを用いる１液法では、濃縮脱水処理に適した凝集フロックを安定して形成するために、適切な供給量よりも多い凝集剤を供給して行われる。
すなわち、凝集剤の供給量は、処理される汚泥中の固形分量に対応して調整され、常に適量にする必要がある。しかし、汚泥中の固形分量は常に一定ではなく、少なからず変動するものであり、この変動に合わせて凝集剤の供給量を逐一調整することは、調整機構の信頼性およびその維持、ならびに経済性の観点から現実的ではない。それゆえ、従前の処理経験から予想される固形分量の上限値に合わせ、その固形分を凝集させるのに適した量あるいはそれを上回る量を凝集剤供給量としながら凝集処理を行わざるを得ない。このため、凝集剤の慢性的な過剰供給が行われることとなる。
(2) 高分子凝集剤および無機凝集剤の両方を利用する２液法では、その薬剤使用量が増大し、運転コストの上昇を招く。
すなわち、２液法では、２種類の凝集剤を使用するために、その分、１液法よりも薬剤のコストが上昇する。また、２液法においても、１液法と同様の理由から凝集剤の慢性的な過剰供給が行われることとなり、更なる薬剤のコスト上昇を招く。これに加え、２液法では、汚泥の質の変化に伴い高分子凝集剤および無機凝集剤の添加率を各々再調整する必要もある。
(3) 特に、無機凝集剤を多量に注入する場合、その薬剤と混合した汚泥のｐＨが大きく低下するため、濃縮処理や脱水処理に影響を及ぼすばかりか、濃縮機や分離機等の内部を腐食させる可能性がある。このため、苛性ソーダ等のアルカリ薬剤等の添加によって汚泥を中和する必要があるが、その場合には、別途、中和設備が必要となり、設備費が増大するとともに、アルカリ薬剤のコストや処理費が増大する。
【０００８】
また、特許文献１に開示された有機性汚泥の濃縮脱水方法には、さらに、以下のような課題もあった。
(1) 濃縮脱水処理を行う上で、汚泥と薬剤を混合する撹拌槽４、中和槽５および凝集反応槽７ならびに当該各槽の撹拌機が必要となる。
すなわち、簡易なスクリーンを用いた重力脱水によって有機性汚泥を確実に捕捉し、且つ濃縮するためには、有機性汚泥を確実に凝集させて、ピンフロックの無い凝集汚泥としておく必要がある。このため、汚泥と薬剤を混合する撹拌槽４と、薬剤と十分に混合した汚泥をその凝集に最適なｐＨまで中和する中和槽５と、凝集に最適なｐＨとなった、薬剤混合後の汚泥が凝集して十分堅固で簡易なスクリーンで捕捉し易く、且つスクリーンの目を詰まらせない大きさまで凝集汚泥（フロック）を成長させる凝集反応槽７などの追加設備が必須となる。
(2) 大量の有機性汚泥を濃縮する場合には、上述した撹拌槽４、中和槽５および凝集反応槽７を大容量化する必要がある。
すなわち、前述した汚泥と薬剤の混合、低下したｐＨの中和反応および凝集反応をそれぞれ十分に行うために、各槽において十分な反応時間をとる必要がある。つまり、汚水処理の各プロセスから発生した汚泥は大量の水分（例えば９９〜９８％程度）を含んでいるので、これに対して直接、薬剤混合、中和反応および凝集反応が行えるよう、各槽は十分な容積を有するものとすることで十分な反応時間を確保する必要があるため、設備を大きくせざるを得ない。
(3) 水分量の高い凝集汚泥を全量濃縮する場合には、処理能力の高いスクリーンを設置する必要がある。
すなわち、スクリーンの処理能力は目幅の大きさとスクリーン面の広さとのバランスで決まる。つまり、目幅が広ければスクリーン面が狭くても水分量の高い凝集汚泥を大量にろ過することができるが、捕捉すべき凝集汚泥（フロック）の取りこぼしが生じ、回収率が低下する。逆に目幅を狭くした場合、回収率は向上するが、スクリーンの単位面積あたりの処理能力は低下する。このため、大量の凝集汚泥を全量濃縮するためのスクリーンには高い処理能力が要求され、回収率の高いスクリーン面を広くする必要があることから、設備が大型化すると共に、維持管理費用も肥大化する。
(4) 当該スクリーンにおいて濃縮され、流動性の低下した濃縮汚泥を脱水機まで移送する設備をさらに備える必要がある。
すなわち、濃縮汚泥（含水率約９５〜９７％）は、高い粘性を示す流動性の低い液状体であるため、その移送には配管を伴うポンプ設備やコンベア等の移送設備を備える必要があり、これらの維持管理に労力と費用を要する。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、主に有機物を含む汚泥の処理に適用可能であり、余分な凝集剤を添加することなく、安定して含水率の低い分離物を分離できる固液分離に適した固液分離装置および固液分離方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る固液分離装置は、汚泥を分離物と分離液に固液分離する固液分離機と、前記汚泥を前記固液分離機に供給する汚泥供給管と、前記汚泥に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤注入器と、前記汚泥に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入器と、前記汚泥に酸化剤を注入する酸化剤注入器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る固液分離装置は、前記酸化剤が過酸化水素であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る固液分離装置は、前記無機凝集剤が鉄イオンを含有する鉄系無機凝集剤であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る固液分離装置は、前記固液分離機が外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機であり、前記無機凝集剤注入器が前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する無機凝集剤注入管を有し、前記酸化剤注入器が前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する酸化剤注入管を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る固液分離方法は、汚泥に高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を注入し、外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機で前記汚泥を分離物と分離液に固液分離することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る固液分離装置によれば、汚泥を分離物と分離液に固液分離する固液分離機と、前記汚泥を前記固液分離機に供給する汚泥供給管と、前記汚泥に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤注入器と、前記汚泥に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入器と、前記汚泥に酸化剤を注入する酸化剤注入器を備えたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥に注入された酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで汚泥の脱水性が向上し、凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持することができるので、その状態を維持したままの凝集汚泥に余分な凝集剤を添加することなく、その凝集汚泥から安定して含水率の低い分離物を分離できる固液分離が可能となる。
これにより、２液法でも、従来の凝集剤の過剰供給を行わずに済むので、凝集剤等の薬剤使用量を抑制し、運転コストの上昇を回避することができる。
また、従来、無機凝集剤の過剰供給によって生じていた凝集汚泥の低ｐＨ化を防止できるため、アルカリ薬剤による中和処理を行わずに済むので、そのアルカリ薬剤によって生じ得る固液分離機の腐食や劣化を抑制できるとともに、従来法において必要であった中和槽５等の追加設備が不要となるので、その設備費や運転コストとともに、不要となるアルカリ薬剤のコスト分に相当する処理費の負担を回避することができる。
(2) 酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで汚泥の脱水性が向上し、高分子凝集剤および無機凝集剤によって得られる凝集汚泥からの水抜けが良くなることから、低含水率化した分離物（脱水汚泥）を得ることができる。
また、脱水汚泥の容積が減るため、その取扱いが容易になると共に、処理処分に要する作業や費用を軽減することができる。したがって、従来法において必要となっていた、流動性の低下した濃縮汚泥の脱水機への移送設備を設ける必要がないので、その設備費や運転コストの負担を回避することができる。
【００１６】
本発明に係る固液分離装置によれば、酸化剤を過酸化水素とすることにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 過酸化水素の酸化作用により、汚泥から発生する臭気が消臭・無害化されることから、汚泥脱水環境が衛生的になる。
すなわち、例えば、硫黄系臭気成分である硫化水素やメルカプタン類は過酸化水素の酸化作用により消臭・無害化される。これにより、固液分離されて得られた分離物やその分離物を取り扱う環境からの臭気の発生が抑制され、衛生的となり、汚泥脱水環境の改善を図ることができる。
(2) 固液分離されて得られた分離液は、過酸化水素の酸化作用により酸化分解されて脱色される。
すなわち、過酸化水素を用いない場合、汚水の処理工程を経ても、得られた分離液中には、未分解成分が微量ながら残留しており、その一部は薄い茶褐色を呈する。この未分解の着色成分を含む分離液は汚水の処理工程に返送され、汚水と共に処理に供されるが、着色成分の多くは未分解のまま、汚泥と共に再度、固液分離にかけられ、また分離液中に移行するという循環経路を辿ることになる。これに対して、本発明に係る固液分離装置では、過酸化水素の酸化作用によって、未分解成分が酸化分解されて脱色されるので、その循環経路における分離液の呈色を抑制することができると共に、その酸化分解によって、より生物学的に分解され易い構造となるため、返送された後に汚水と共に処理される場合に、活性汚泥等に含まれる微生物等による酵素分解作用によって、より小さな分子量の物質にまで分解することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る固液分離装置によれば、無機凝集剤を、鉄イオンを含有する鉄系無機凝集剤（例えばポリ鉄と呼ばれるポリ硫酸第二鉄や塩化第二鉄等）とすることにより、次のような優れた作用効果を奏する。
鉄イオンの触媒作用によって、例えば過酸化水素から、活性酸素の中で、最も高い反応性および最も強い酸化力を示すヒドロキシラジカルおよび／またはヒドロペルオキシドラジカルが生じ、これが有機性汚泥中の糖類、タンパク質および脂質等の分子内結合部分を損傷して酸化分解することで、有機性汚泥の脱水性（汚泥からの水抜け）を向上させることができる。
過酸化水素は遷移金属により容易に分解され、活性酸素を生成する。汚泥中にはマンガン、コバルト、ニッケル、銅および鉄などの遷移金属がごく微量ながら存在しているが、過酸化水素を効率よく分解する濃度レベルではないため、当該微量の遷移金属の影響を考慮する必要はない。そして、無機凝集剤を、鉄イオンを含有する鉄系無機凝集剤とすることにより、遷移金属である鉄イオンが過酸化水素を効率よく分解するに十分な濃度とすることが可能となる（一方、水処理で用いられる他の無機凝集剤、例えば硫酸バンドやポリ塩化アルミニウムに含まれるアルミニウムは遷移金属ではないため、過酸化水素等の酸化剤による酸化反応に対して、鉄イオンのような触媒作用を起こしにくいと考えられる）。
【００１８】
本発明に係る固液分離装置によれば、固液分離機が、外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機であり、前記無機凝集剤注入器が、前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する無機凝集剤注入管を有し、前記酸化剤注入器が、前記遠心分離機内を延伸し、前記内胴スクリュー内部で開口する酸化剤注入管を有することにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 遠心分離機の内部においては、高分子凝集剤が注入・混合された汚泥に、無機凝集剤および酸化剤が注入・混合されるので、酸化剤によって、固液分離中の汚泥に含まれる有機性成分を酸化分解して汚泥の脱水性を向上させながら、また、外胴ボウルと内胴スクリューとの相互作用によって固液分離中の汚泥が撹拌を受けながら凝集反応が進み、濃縮・脱水される。
これによって、従来法において必要であった、汚泥と薬剤を混合する撹拌槽、中和槽および凝集反応槽ならびに各槽の撹拌機が不要となると共に、凝集汚泥から濃縮汚泥を分離する簡易なスクリーンが不要となる。
(2) より含水率の低い分離物（脱水汚泥）が得られる。
すなわち、無機凝集剤注入管により固液分離機の内部に供給された無機凝集剤は、既に注入された高分子凝集剤の凝集作用によって、ある程度固液分離の進んだ、分離物濃度の高い分離汚泥に直接供給される。このため、見かけ上、無機凝集剤注入率が高くなり、この条件において分離物濃度の高い分離汚泥と無機凝集剤および酸化剤が撹拌混合されることで、さらに固液分離性の高い凝集フロックとなる。
(3) 酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで汚泥の脱水性が向上するので、無機凝集剤の供給量を過剰にすることなく、常に適正に保つことができることに伴い、汚泥ｐＨの低下も少なくなることから、中和操作が不要となる。
(4) また、高分子凝集剤が混合した汚泥への無機凝集剤の供給、濃縮、および脱水、ならびに酸化剤の注入は、すべて固液分離機のみで行うことができるので、従来法において必要であったスクリーンが不要となる。
(5) 高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を注入・混合して行う汚泥の濃縮脱水処理を一つの固液分離機で行うことができるので、粘性の高く流動性に乏しい濃縮汚泥を移送する必要がない。このため、従来法において必要であった簡易なスクリーンで濃縮された濃縮汚泥の脱水機までの移送設備が不要となる。
これによって、移送配管等の設置スペースや移送に必要な動力機器が不要となり、これらの維持管理に要する労力・コストを削減できる。
【００１９】
本発明に係る固液分離方法によれば、汚泥に高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を注入し、外胴ボウルと内胴スクリューを備えた遠心分離機で前記汚泥を分離物と分離液に固液分離するように構成したので、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥に注入された酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで汚泥の脱水性が向上し、凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持できるとともに、得られた分離物（脱水汚泥）の容積を減らせることができることから、その取扱いが容易になると共に、処理処分に要する作業や費用を軽減することができる。
(2) また、酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで、高分子凝集剤および無機凝集剤によって得られる凝集汚泥からの水抜け（脱水性）が良くなることから、低含水率化した分離物（脱水汚泥）を得ることができる。
(3) さらに、遠心分離機の内部においては、高分子凝集剤および無機凝集剤による凝集汚泥中の有機性成分を酸化剤によって酸化分解して汚泥の脱水性を向上させながら、また、外胴ボウルと内胴スクリューとの相互作用によって固液分離中の汚泥が撹拌を受けながら凝集反応が進み、濃縮・脱水されることから、余分な凝集剤を添加することなく、安定して、より含水率の低い分離物（脱水汚泥）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１による固液分離装置の全体構成を示し、汚泥に対して高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤をその順序で注入できるように各注入管を汚泥供給管に対して接続した構成例を模式的に示す部分断面図である。
【図２】図１に示した固液分離装置の変形例１であって、汚泥に対して酸化剤、無機凝集剤および高分子凝集剤をその順序で注入できるように各注入管を汚泥供給管に対して接続した構成例を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図１に示した固液分離装置の変形例２であって、汚泥に対して無機凝集剤、酸化剤および高分子凝集剤をその順序で注入できるように各注入管を汚泥供給管に対して接続した構成例を模式的に示す部分断面図である。
【図４】図１に示した固液分離装置の変形例３であって、固液分離機にホッパー（またはヘッドタンク）を備えた構成例を模式的に示す部分断面図である。
【図５】図１に示した固液分離装置の変形例４であって、固液分離機に備えた、迂流壁を有するホッパー（またはヘッドタンク）内に高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を直接注入できるように各注入管を配設した構成例を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図である。
【図７】図６に示した固液分離装置における酸化剤注入管に給水管を接続した変形例を模式的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図である。
【図１０】実験例１に適用された固液分離装置であって、図１に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】実験例２に適用された固液分離装置であって、図５に示した固液分離機をスクリュープレス脱水機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図である。
【図１２】実験例３に適用された固液分離装置であって、図６に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図である。
【図１３】実験例４に適用された固液分離装置であって、図８に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図である。
【図１４】実験例５に適用された固液分離装置であって、図９に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図である。
【図１５】実験例６の結果であって、酸化剤（過酸化水素３５重量％）注入率の増加に伴う脱水汚泥含水率の変化を例示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による固液分離装置の全体構成を示し、汚泥に対して高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤をその順序で注入できるように各注入管を汚泥供給管に対して接続した構成を模式的に示す部分断面図である。
この実施の形態１による固液分離装置は、汚泥を分離物（汚泥中の固形分を凝集・濃縮したもの）と分離液（汚泥から分離物を取り除いたもの）に固液分離する固液分離機１と、この固液分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管３と、この汚泥供給管３内の汚泥に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤注入器４と、上記汚泥供給管３内の汚泥に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入器５と、上記汚泥供給管３内の汚泥に酸化剤を注入する酸化剤注入器６とから概略構成されている。
【００２２】
固液分離機１は、固液分離を行う概念を示すため、模式的に図示されている。この固液分離機１内には、汚泥供給管３から供給された汚泥を受け入れる汚泥供給室２が設けられている。この汚泥供給室２は、分離方式にかかわらず、固液分離機１内に形成されるものである。
ここで、図１中に示した固液分離機１内の斜線について説明する。
この右肩下がりの斜線の下側部分は、汚泥供給室２に供給された汚泥の固液分離が進むにつれて濃縮されていく分離物の汚泥に対する容積割合が減少していく様子を模式的に示している。一方、その斜線の上側部分は、分離物の濃縮が進行するに伴って、相対的に、分離液の汚泥に対する容積割合が増大していく様子を模式的に示している。
すなわち、この実施の形態１では、汚泥は、汚泥供給管３内を流れる間に注入される（いわゆる「ライン注入」される）高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤と順次、混合されて、徐々に凝集していくが、この混合状態の汚泥は、汚泥供給管３から固液分離機１の汚泥供給室２に供給されると、その汚泥供給室２内の汚泥供給管３側から、排出される分離液側に移動するにつれて、固液分離が進む。その凝集汚泥は、凝集・濃縮した分離物と、固形分である分離物が取り除かれた分離液とに分離される。その際、分離液側への移動に伴って、分離物は濃縮されるため、供給された汚泥に対する容積割合が減少し、分離物が取り除かれた清浄な分離液の容積割合が増大するので、当該斜線は、右下がりの斜線として示されることになる。なお、このような斜線の表示は、他の図面（図２乃至図９）において示された斜線についても同様である。
【００２３】
このような固液分離機１としては、例えば、遠心分離式（図１０、図１２乃至図１４）、スクリュープレス式（図１１）、ベルトプレス式または多重円板式等の種々の分離方式を適宜選択することができるが、これらに限定されるものではなく、如何なる分離方式の固液分離機１であっても、適用が可能である。
【００２４】
高分子凝集剤注入器４は、汚泥に高分子凝集剤を注入するという概念を示すため、模式的に図示されている。高分子凝集剤注入器４は、例えば、ホッパーとフィーダー（いずれも図示せず）を備えた高分子凝集剤貯留・供給器（図示せず）と、給水栓と撹拌溶解機（いずれも図示せず）を備えた高分子凝集剤溶解貯留槽４ａと、溶解された高分子凝集剤を汚泥供給管３内の汚泥にライン注入する高分子凝集剤注入管４ｂとから概略構成されている。
高分子凝集剤注入管４ｂには、例えば、後述の図１０、図１２乃至図１４に示すように、高分子凝集剤溶解貯留槽４ａからの高分子凝集剤を汚泥供給管３内にライン注入するための注入ポンプ（図示せず）と、注入量を調整する開閉弁（図示せず）が配設されてもよい。なお、必要に応じて、注入量を計測する流量計（図示せず）が配設されてもよい。
なお、高分子凝集剤の使用量や注入条件によって、一つの高分子凝集剤注入器４に複数の高分子凝集剤注入管４ｂを配設してもよく、また、前述した高分子凝集剤注入器４の一部あるいは全体を複数設けてもよい。
【００２５】
高分子凝集剤としては、例えば、両性高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を単独あるいは適宜組合せて用いることができる。なお、単独で比較的強固な凝集フロックを生成できるカチオン系高分子凝集剤、アニオン系凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を用いてもよく、例えば汚泥に予め無機凝集剤を少なく注入した場合にはカチオン系高分子凝集剤を、多く注入した場合にはアニオン系高分子凝集剤を使用することにより、強固な凝集フロックを生成することができる。また、アニオン・ノニオン系高分子凝集剤は上水汚泥等を脱水処理する場合に有効である。このような高分子凝集剤は、後述の実施の形態１の変形例１乃至４、実施の形態２およびその変形例、実施の形態３および４、ならびに、実験例１乃至６においても、好適に使用可能である。
【００２６】
無機凝集剤注入器５は、汚泥に無機凝集剤を注入するという概念を示すため、模式的に図示されている。無機凝集剤注入器５は、例えば、無機凝集剤を貯留する無機凝集剤タンク５ａと、無機凝集剤を汚泥供給管３内の汚泥にライン注入する無機凝集剤注入管５ｂとから概略構成されている。
無機凝集剤注入管５ｂには、例えば、後述の図１０、図１２乃至図１４に示すように、無機凝集剤タンク５ａからの無機凝集剤を汚泥供給管３内にライン注入するための注入ポンプ（図示せず）と、注入量を調整する開閉弁（図示せず）が配設されてもよい。
また、注入ポンプにインバーターやバイエル変速機のような駆動機の回転数を変えることで吐出量を調整する機構が備わったものや、ポンプの１ストローク当たりの吐出量を変えることで吐出量を調整する機構が備わったものを配設してもよい。なお、必要に応じて、注入量を計測する流量計（図示せず）が配設されてもよい。
なお、無機凝集剤の使用量や注入条件によって、一つの無機凝集剤注入器５に複数の無機凝集剤注入管を配設してもよく、また、前述した無機凝集剤注入器５の一部あるいは全体を複数設けてもよい。例えば、複数の無機凝集剤注入管を配設した例としては、後述の図８、図９、図１３および図１４に示すように、無機凝集剤注入管５ｂに加えて、第２の無機凝集剤注入管を配設したものがあるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
無機凝集剤としては、例えば、硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム等を単独あるいは適宜組合せて、また、上述の高分子凝集剤や後述の酸化剤との好適な組合せ等を考慮して用いることができる。このような無機凝集剤を用いることにより、汚泥中の固形分を確実に凝集させ、固液分離性の高い凝集フロックを生成することができると共に、汚泥中のリン成分と反応して、これを不溶性塩にして除去することができる。また、過酸化水素等の酸化剤との組合せを考慮すると、例えば過酸化水素による、ヒドロキシラジカルやヒドロペルオキシドラジカル等の活性酸素を生成する反応を触媒する遷移金属である鉄イオンを含有する鉄系無機凝集剤を好適に選択することができ、その中でも、上述の硫酸第一鉄が最も好ましい無機凝集剤である。このような無機凝集剤は、後述の実施の形態１の変形例１乃至４、実施の形態２およびその変形例、実施の形態３および４、ならびに、実験例１乃至６においても、好適に使用可能である。
【００２８】
酸化剤注入器６は、汚泥に酸化剤を注入するという概念を示すため、模式的に図示されている。酸化剤注入器６は、例えば、酸化剤を貯留する酸化剤タンク６ａと、酸化剤を汚泥供給管３内の汚泥にライン注入する酸化剤注入管６ｂとから概略構成されている。
酸化剤注入管６ｂには、例えば、後述の図１０、図１２乃至図１４に示すように、酸化剤タンク６ａからの酸化剤を汚泥供給管３内にライン注入するための注入ポンプ（図示せず）と、注入量を調整する開閉弁（図示せず）が配設されてもよい。なお、必要に応じて、注入量を計測する流量計（図示せず）が配設されてもよい。
なお、酸化剤の使用量や注入条件によって、一つの酸化剤注入器６に複数の酸化剤注入管６ｂを配設してもよく、また、前述した酸化剤注入器６の一部あるいは全体を複数設けてもよい。
【００２９】
酸化剤としては、鉄イオン等の遷移金属の触媒作用によって、強い酸化力を示すヒドロキシラジカルやヒドロペルオキシドラジカル等の活性酸素を生成し易いものを用いることができ、例えば、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、オゾンなどを単独にあるいは組み合わせることにより好適に選択することができるが、これらに限定されるものではない。このような酸化剤の中でも、上述の鉄イオンを含有する無機凝集剤との組合せを考慮すると、上述の過酸化水素が最も好ましい酸化剤である。このような酸化剤は、後述の実施の形態１の変形例１乃至４、実施の形態２およびその変形例、実施の形態３および４、ならびに、実験例１乃至６においても、好適に使用可能である。
【００３０】
汚泥供給管３は、汚泥を固液分離機１の汚泥供給室２に供給するという概念を示すため、模式的に図示されている。
図１に示すように、汚泥供給管３には、高分子凝集剤注入器４、無機凝集剤注入器５および酸化剤注入器６がそれぞれ高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤をその順序で汚泥にライン注入できるよう、高分子凝集剤注入管４ｂ、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂが接続されている。
このような汚泥供給管３によって固液分離機１に供給されて、分離物と分離液に固液分離される汚泥としては、例えば下水、産業排水、し尿、産廃処分場浸出水、農業集落排水および漁業集落排水等の処理において発生する余剰汚泥、メタン発酵などによる消化汚泥、ならびに浄水施設から発生する汚泥などを挙げることができるが、有機物を含むものであれば、その種類は問わない。
【００３１】
次に、汚泥に対する固液分離処理について説明する。
図１に示す実施の形態１による固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤がライン注入されることで、高分子凝集剤の凝集作用によって、汚泥中に分散している固形分が凝集して比較的強固な塊（凝集フロック）が生成されて凝集化し、ある程度、固液分離が進む。
次に、無機凝集剤注入管５ｂから無機凝集剤がライン注入されることで、無機凝集剤の凝集作用によって、固形分から液体が分離して凝集フロックの固液分離性が向上し、固液分離がさらに進む。
次に、酸化剤注入管６ｂから酸化剤がライン注入されることで、両凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持しながら、無機凝集剤に含まれる鉄イオン等の触媒作用を受けた酸化剤により生成される活性酸素によって、凝集汚泥中の有機性成分が酸化分解され、凝集汚泥の脱水性（汚泥からの水抜け性）が向上する。
このように脱水性が向上した凝集汚泥は、固液分離機１の汚泥供給室２に供給され、固液分離機１の分離方式に従って、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００３２】
以上のように、実施の形態１によれば、汚泥を分離物と分離液に固液分離する固液分離機１と、この固液分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管３と、この汚泥供給管３内の汚泥に高分子凝集剤をライン注入する高分子凝集剤注入器４と、上記汚泥供給管３内の汚泥に無機凝集剤をライン注入する無機凝集剤注入器５と、上記汚泥供給管３内の汚泥に酸化剤をライン注入する酸化剤注入器６を備えたことにより、次のような優れた作用効果を奏する。
(1) 汚泥に注入された酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで汚泥の脱水性が向上し、両凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持することができ、その状態を維持したままの凝集汚泥を固液分離機１内に供給することができることから、余分な凝集剤を添加することなく、安定して含水率の低い分離物を分離できる固液分離が可能となる。
(2) 酸化剤により、汚泥中の有機性成分を酸化分解することで、高分子凝集剤および無機凝集剤によって得られる凝集汚泥からの水抜け（脱水性）が良くなることから、低含水率化した分離物（脱水汚泥）を得ることができる。また、脱水汚泥の容積及び重量が減るため、その取扱いが容易になると共に、処理処分に要する作業や費用を軽減することができる。
【００３３】
実施の形態１の変形例１．
図２は、図１に示した固液分離装置の変形例１を示す部分断面図であり、図１と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この変形例１による固液分離装置は、汚泥に対して酸化剤、無機凝集剤および高分子凝集剤をその順序で注入できるように各注入管６ｂ、５ｂおよび４ｂを汚泥供給管３に接続した点で、図１に示した固液分離装置と異なる。
【００３４】
図２に示す変形例１による固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、酸化剤注入管６ｂから酸化剤がライン注入されることで、汚泥に酸化剤が混合されながら移動する間に、酸化剤が均一に分散される。
次に、無機凝集剤注入管５ｂから無機凝集剤がライン注入されることで、無機凝集剤に含まれる鉄イオン等の触媒作用を受けた酸化剤により生成される活性酸素によって、凝集汚泥中の有機性成分が酸化分解されて汚泥の脱水性が向上するとともに、無機凝集剤の凝集作用によって、固形分から液体が分離して、ある程度、固液分離が進む。この段階において、凝集汚泥中に分散した酸化剤によって、無機凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性が維持される。
【００３５】
次に、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤がライン注入されることで、高分子凝集剤の凝集作用によって、凝集汚泥中に分散している固形分が凝集して塊（凝集フロック）となり、凝集汚泥の脱水性（汚泥からの水抜け性）が向上して、固液分離がさらに進む。この段階でも、凝集汚泥中に分散した酸化剤によって、両凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性が維持される。
このように脱水性が向上した凝集汚泥は、固液分離機１の汚泥供給室２に供給され、固液分離機１の分離方式に従って、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００３６】
実施の形態１の変形例２．
図３は、図１に示した固液分離装置の変形例２を示す部分断面図であり、図１および図２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この変形例２による固液分離装置は、汚泥に対して無機凝集剤、酸化剤および高分子凝集剤をその順序で注入できるように各注入管５ｂ、６ｂおよび４ｂを汚泥供給管３に対して接続した点で、図１に示した固液分離装置と異なる。
【００３７】
図３に示す変形例２による固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、無機凝集剤注入管５ｂから無機凝集剤がライン注入されることで、無機凝集剤の凝集作用によって、固形分から液体が分離して、ある程度、固液分離が進む。
次に、酸化剤注入管６ｂから酸化剤がライン注入されることで、無機凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持しながら、無機凝集剤に含まれる鉄イオン等の触媒作用を受けた酸化剤により生成される活性酸素によって、凝集汚泥中の有機性成分が酸化分解されて汚泥の脱水性が向上する。
次に、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤がライン注入されることで、高分子凝集剤の凝集作用によって、凝集汚泥中に分散している固形分が凝集して塊（凝集フロック）となり、凝集汚泥の脱水性（汚泥からの水抜け性）がさらに向上して、固液分離がさらに進む。この段階でも、凝集汚泥中に分散した酸化剤によって、両凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性が維持される。
このように脱水性が向上した凝集汚泥は、固液分離機１の汚泥供給室２に供給され、固液分離機１の分離方式に従って、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００３８】
実施の形態１の変形例３．
図４は、図１に示した固液分離装置の変形例３を示す部分断面図であり、図１乃至図３と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この変形例３による固液分離装置は、固液分離機１にホッパー（またはヘッドタンク）７を備えた点で、図１に示した固液分離装置と異なる。なお、ホッパー（またはヘッドタンク）７は、以下において、単にホッパー７とする。
【００３９】
ホッパー７は、固液分離機１の汚泥供給室２の入口に設けられており、汚泥供給管３から供給される汚泥を受け入れて、汚泥供給室２内に効率よく汚泥を送るための部材である。このホッパー７は、その開口部の横断面積が上方から下方に向けて狭くなっている。汚泥供給管３から、高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤が注入・混合された汚泥がホッパー７内に投入されると、その内部に一旦、プールされてから、汚泥供給室２内に送られるように構成されている。
これによって、図４に示す変形例３による固液分離装置では、汚泥がホッパー７内で一旦、プールされている間に、少なからず凝集反応時間を確保することができ、ある程度、凝集反応が進んだ汚泥を汚泥供給室２に供給できることから、汚泥供給室２内での固液分離を効率よく行うことができる。
【００４０】
実施の形態１の変形例４．
図５は、図１に示した固液分離装置の変形例４を拡大して示す断面図であり、図１乃至図４と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この変形例４による固液分離装置は、固液分離機１に、迂流壁８を有するホッパー７を備えた点と、このホッパー７の上部に、高分子凝集剤注入管４ｂ、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂの各注入口を配設して、高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を直接、ホッパー７に注入できるように構成した点で、図１に示した固液分離装置と異なる。
【００４１】
ホッパー７は、迂流壁８によって形成される迂回流によって、汚泥、高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤を混合し、その混合液中の汚泥の凝集反応をある程度進めるための部材である。例示されたホッパー７の固液分離機１側には、越流堰７ａが併設されている。この越流堰７ａは、ホッパー７から越流してくる上記混合液を固液分離機１の汚泥供給室２に供給するための部材であり、その上端はホッパー７内の汚泥の液面を規定している。また、ホッパー７内には、迂流壁８が設けられており、この迂流壁８は、ホッパー７内に供給された汚泥に対して十分な凝集反応時間を確保するため、ホッパー７内の空間を細かく分画して、迂回流を形成する仕切壁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄおよび８ｅを備えている。
より具体的には、仕切壁８ａ、８ｃおよび８ｅは、それぞれ、下端部がホッパー７の底面から離間する位置に配設され、且つ、上端部が越流堰７ａの上端より上の位置に配設されており、ホッパー７内に一定の間隔をもって配置されている。また、これらの仕切壁８ａ、８ｃおよび８ｅの間に配置される仕切壁８ｂおよび８ｄは、それぞれ、下端部がホッパー７の底面に設置され、且つ、上端部が越流堰７ａの上端より下の位置に配設されている。
さらに、汚泥供給管３側に最も近い仕切壁８ａとホッパー７の側壁との間の迂回路上には、汚泥供給管３の供給口および高分子凝集剤注入管４ｂの注入口が配設され、仕切壁８ａと仕切壁８ｃとの間の迂回路上には、無機凝集剤注入管５ｂの注入口が配設され、仕切壁８ｃと仕切壁８ｅとの間の迂回路上には、酸化剤注入管６ｂの注入口が配設されている。
【００４２】
図５に示す変形例４による固液分離装置では、ホッパー７内の汚泥供給管３側に最も近い領域内に、汚泥供給管３から汚泥が供給され、且つ、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤が注入されると、両者が混合され、高分子凝集剤の凝集作用によって凝集フロックが形成され始め、凝集汚泥となる。
その凝集汚泥は、仕切壁８ａとホッパー７の汚泥供給管３側の側壁との間を下降し、矢印で示すように、仕切壁８ａの下端部とホッパー７の底面との間隙を通って、隣接する領域に移行し、仕切壁８ｂに当たって上昇する。その上昇流に無機凝集剤注入管５ｂから無機凝集剤が注入されると、無機凝集剤の凝集作用も加わって、凝集汚泥の固液分離性が向上する。
次いで、その上昇流は、仕切壁８ｂの上端部を越流し、仕切壁８ｃとの間を下降し、当該仕切壁部８ｃの下端部とホッパー７の底面との間隙を通って、さらに隣接する領域に移行し、仕切壁８ｄに当たって上昇する。その上昇流に酸化剤注入管６ｂから酸化剤が注入されると、凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持しながら、無機凝集剤に含まれる鉄イオン等の触媒作用を受けて生成する活性酸素によって、凝集汚泥中の有機性成分を酸化分解し、水抜け状態（脱水性）の良い凝集フロックが形成される。
次いで、その上昇流は、仕切壁８ｄの上端部を越流し、仕切壁８ｅとの間を下降し、当該仕切壁８ｅの下端部とホッパー７の底面との間隙を通って、さらに隣接する領域に移行し、ホッパー７内の汚泥供給室２側の側壁に当たって上昇する。その上昇流となっている凝集汚泥は、ホッパー７内で、十分な時間をかけて、両凝集剤の凝集作用や酸化剤の酸化作用を受け、凝集フロックが大きくなり、固液分離性が向上して水抜けの良い状態となっており、そのホッパー７から越流堰７ａを介して汚泥供給室２に供給されることで、固液分離機１によって、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００４３】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図であり、図１乃至図５と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態２による固液分離装置は、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂを接続した点で、図１に示した固液分離装置と異なる。
【００４４】
この実施の形態２では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に供給される直前に、無機凝集剤と酸化剤とが混合されるよう、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂとの接続箇所が汚泥供給管３の近傍位置に設定されている。
ここで、無機凝集剤と酸化剤との混合を汚泥への注入直前としたのは、後述の実施の形態２の変形例において高濃度の酸化剤を希釈する理由と同様に、酸化剤が十分に汚泥と混ざり合う前に、一部の酸化剤の酸化力が無機凝集剤に含まれる鉄イオン等の触媒作用によって失われることを可能な限り回避することで、汚泥と十分に混ざり合った状態において酸化剤を有効に作用させるためである。
【００４５】
以上のように、実施の形態２によれば、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂを接続し、その接続箇所を汚泥供給管３の近傍位置に設定したので、無機凝集剤と酸化剤との混合液を、その一部の酸化剤の酸化力が失われることなく、既に高分子凝集剤が添加された汚泥に注入することができることから、無機凝集剤の凝集作用によって汚泥中に分散している固形分が凝集フロック化する際に、酸化剤が凝集フロックに取り込まれ、凝集フロックの内側においても酸化剤が作用するようになる。このため、高分子凝集剤の凝集作用によって凝集フロックが粗大化した場合でも、凝集フロックの内側は、既に酸化剤の酸化作用によって水抜けの良い状態となっているため、固液分離機１の汚泥供給室２内で、より容易に固液分離を行うことが可能となる。
【００４６】
実施の形態２の変形例
図７は、図６に示した固液分離装置における酸化剤注入管に給水管を接続した変形例を模式的に示す部分断面図であり、図１乃至図６と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この変形例による固液分離装置は、酸化剤注入管６ｂに給水管９を接続した点で、図６に示した固液分離装置と異なる。なお、給水管９には、給水ポンプ（図示せず）と、給水量を計測する流量計（図示せず）と、給水量を調整する開閉弁（図示せず）と、酸化剤と供給された水を混合するラインミキサー（図示せず）が配設されてもよい。
【００４７】
この変形例では、酸化剤タンク６ａ内に貯留された酸化剤が高濃度のものである場合、給水管９からの水によって、汚泥供給管３内を流れる汚泥の性状や供給量に応じて適切な濃度まで、酸化剤を希釈することができる。例えば、３５重量％の過酸化水素を１０倍希釈して３．５重量％の過酸化水素とすることが可能である。
すなわち、高濃度の酸化剤を無機凝集剤に混合すると、無機凝集剤との反応機会が急速に増大し、酸化剤が十分に汚泥と混ざり合う前に、その一部の酸化剤が酸化力を失う可能性がある。そこで、高濃度の酸化剤を、無機凝集剤との混合前に、予め希釈しておくことによって、無機凝集剤との反応機会を調整し、汚泥と十分に混ざり合った状態において酸化剤を有効に作用させることができ、均一に水抜け状態の良い凝集フロックの形成が可能となる。
【００４８】
なお、上述の図１乃至図５に示した固液分離装置あるいは後述する図８および図９に示す固液分離装置においても、高濃度の酸化剤を用いる場合、この変形例と同様に、給水管９を酸化剤注入管６ｂに接続するように構成してもよい。
また、無機凝集剤が高濃度のものである場合についても同様に、無機凝集剤注入管５ｂに給水管（図示せず）を接続してもよい。この場合、給水による希釈で、酸化剤との反応機会を調整する以外に、高濃度ゆえに生じやすくなる無機凝集剤の析出を防止する効果もあり、固液分離装置において無機凝集剤が析出することによって生じる汚泥や薬剤流れの阻害および固液分離装置の性能低下を抑制することができる。さらに、この給水管（図示せず）にも、上述の給水管９と同様に、給水ポンプ、流量計および開閉弁（いずれも図示せず）が配設されてもよく、あるいは、両給水管が一つの給水ポンプ（図示せず）から給水を受けられるように構成されてもよい。
【００４９】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図であり、図１乃至図７と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態３による固液分離装置は、高分子凝集剤が注入される前の汚泥に、予め無機凝集剤の一部を注入できるよう、第２の無機凝集剤注入管５ｃを備えた点で、図６に示した固液分離装置と異なる。
【００５０】
第２の無機凝集剤注入管５ｃは、図８に示すように、無機凝集剤注入管５ｂから分岐している。この第２の無機凝集剤注入管５ｃには、無機凝集剤注入管５ｂと同様に、また、例えば、後述の図１２および図１３に示すように、無機凝集剤タンク５ａからの無機凝集剤を汚泥供給管３内にライン注入するための注入ポンプ（図示せず）と、注入量を調整する開閉弁（図示せず）が配設されてもよい。なお、必要に応じて、注入量を計測する流量計（図示せず）が配設されてもよい。また、無機凝集剤注入管５ｂおよび第２の無機凝集剤注入管５ｃへ分配される無機凝集剤の注入割合を処理対象の汚泥の性状や供給量等に応じて、適宜変更してもよい。この点は、無機凝集剤注入管をさらに増設した場合であっても、同様である。
【００５１】
以上のように、実施の形態３によれば、第２の無機凝集剤注入管５ｃを備えたことにより、その第２の無機凝集剤注入管５ｃから無機凝集剤の一部を予め汚泥に注入して凝集フロックを形成し、その後に注入される高分子凝集剤によって粗大化させた後に、残りの無機凝集剤と酸化剤との混合液を注入し、水抜けの良い凝集フロックを形成できるので、凝集フロックが解体し易いために無機凝集剤の添加率を高く設定する必要のある汚泥に対しても、効率よく薬剤の供給を行うことができる。
すなわち、無機凝集剤の添加率を高く設定する（無機凝集剤の注入量が増大する）と、酸化剤との反応機会が増大するため、酸化剤が十分に汚泥と混ざり合う前に、その一部の酸化剤が酸化力を失う可能性がある。そこで、無機凝集剤の一部を予め汚泥供給管３内の汚泥に注入し、その残りの無機凝集剤を酸化剤に混合することによって、酸化剤への無機凝集剤の混合量を調整することが可能となり、酸化剤との反応機会が調整され、酸化剤が効率よく、しかも確実に作用して水抜けの良い凝集フロックの形成が可能となる。
【００５２】
実施の形態４．
図９は本発明の実施の形態４による固液分離装置の全体構成を模式的に示す部分断面図であり、図１乃至図８と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態４による固液分離装置は、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂが固液分離機１内を延伸するように構成した点で、図８に示した固液分離装置と異なる。
【００５３】
この実施の形態４による固液分離装置において、無機凝集剤注入管５ｂの一部および酸化剤注入管６ｂの一部は、いずれも、汚泥供給管３内に、その長さ方向に沿って配設され、固液分離機１内を延伸し、注入管５ｂおよび６ｂの各注入口が汚泥供給室２内で開口しており、無機凝集剤および酸化剤を汚泥供給室２内に直接、注入できる（いわゆる「機内注入」できる）ように構成されている。
【００５４】
以上のように、実施の形態４によれば、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂが固液分離機１内を延伸するように構成したことにより、第２の無機凝集剤注入管５ｃから予め汚泥にライン注入される無機凝集剤の一部により凝集フロックが形成され、その後に注入される高分子凝集剤によって粗大化した凝集フロックが固液分離機１の汚泥供給室２に供給され、固液分離がある程度進み、固形分量の比較的高い（水分量の減少した）固液分離途中の凝集フロックに直接、無機凝集剤注入管５ｂから残りの無機凝集剤および酸化剤注入管６ｂから酸化剤を機内注入することができるので、凝集フロックの水分量が減少し、これにより見かけ上の薬剤添加率が高くなり、より凝集性が高く且つ水抜けのよい凝集フロックが形成され、分離物の含水率を低下させることが可能となる。
【実施例】
【００５５】
ここで、後述する実験例１乃至５に適用された固液分離装置の構成およびその装置を用いた固液分離方法について説明する。
【００５６】
＜実験例１に適用された固液分離装置について＞
図１０は、実験例１に適用された固液分離装置であって、図１に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図であり、図１乃至図９と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この遠心分離式の固液分離機１を遠心分離機１０とし、その構成について、以下に説明する。
【００５７】
遠心分離機１０は、ケーシング１１と、このケーシング１１内に回転可能に配設された外胴ボウル１２と、この外胴ボウル１２内に回転可能に配設された内胴スクリュー１３と、外胴ボウル１２を回転駆動する回転駆動機１４と、内胴スクリュー１３を回転駆動する回転駆動機１５と、外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３とに回転差を与える差速調整機（図示せず）とを備え、外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３との間に濃縮・脱水ゾーンとしてのプール１６が形成された構造となっている。ケーシング１１の底部には、その回転駆動機１５側に分離液排出口１１ａが設けられており、その回転駆動機１４側に分離物排出口１１ｂが設けられている。
【００５８】
外胴ボウル１２は、分離液排出口１１ａ側が円筒形状の直胴部１２ａとなっており、分離物排出口１１ｂ側に形成されたテーパ部（狭径部）を２段テーパ１２ｂ，１２ｃとして形成している。直胴部１２ａに隣接する２段テーパ１２ｂは急傾斜であり、２段テーパ１２ｃは緩傾斜であり、これにより狭径のテーパ部が形成されている。このような２段テーパ１２ｂ，１２ｃとすることで、内胴スクリュー１３の後述するスクリュー羽根によって分離物排出口１１ｂ側へ移行する固液分離がある程度進んだ凝集汚泥への圧搾効果が得られると共に、遠心効果（Ｇ）を強く受けるプール１６内での滞留時間を長くとることができる。なお、外胴ボウル１２の分離物排出口１１ｂ側に形成されたテーパ部が１段テーパであっても、高い遠心分離（脱水）性能を得ることができる。
【００５９】
内胴スクリュー１３は、分離液排出口１１ａ側に形成された円筒形状の直胴部１３ａと、分離物排出口１１ｂ側に形成された内胴テーパ１３ｂと、それらの直胴部１３ａと内胴テーパ１３ｂの両外周に一体形成されたスクリュー羽根１３ｃとから構成されている。
【００６０】
このような内胴スクリュー１３の内部には、直胴部１３ａおよび内胴テーパ１３ｂに跨るように、上述の汚泥供給室２が設けられており、この汚泥供給室２内に汚泥供給管３が延在し、その汚泥供給口３ａから汚泥が供給されるように構成されている。また、汚泥供給室２には、汚泥供給口２ａと薬剤流出口２ｂと仕切板２ｃが設けられている。さらに詳述すると、汚泥供給室２は、内胴スクリュー１３の直胴部１３ａに設けられた汚泥供給口２ａを介して外胴ボウル１２内に連通しており、また、汚泥供給口２ａから分離物排出口１１ｂ側に寄った位置に設けられた薬剤流出口２ｂを介しても外胴ボウル１２内に連通しており、汚泥供給口２ａと薬剤流出口２ｂとの間の内胴スクリュー１３内周面に設けられたドーナツ状の仕切板２ｃによって、汚泥供給口２ａと薬剤流出口２ｂとの間で汚泥供給室２の内部が仕切られている。また、仕切板２ｃの内周部と汚泥供給管３の外周部とのクリアランス（間隔）は通常１０ｍｍ以下に設定される。
【００６１】
なお、上述の汚泥供給管３に接続された高分子凝集剤注入管４ｂには、高分子凝集剤を注入するための注入ポンプ４ｃと、その注入量を調整する開閉弁４ｄが配設され、無機凝集剤注入管５ｂには、無機凝集剤を注入するための注入ポンプ５ｄと、その注入量を調整する開閉弁５ｅが配設され、酸化剤注入管６ｂには、酸化剤を注入するための注入ポンプ６ｃと、その注入量を調整する開閉弁６ｄが配設されている。
【００６２】
上述の遠心分離機１０を備えた固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、高分子凝集剤注入管４ｂ、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂからそれぞれ高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤がライン注入・混合され、その混合液が遠心分離機１０の汚泥供給室２に供給され、高速回転する外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３との間で、両者の相互作用によって固液分離が進み、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００６３】
＜実験例２に適用された固液分離装置について＞
図１１は、実験例２に適用された固液分離装置であって、図５に示した固液分離機をスクリュープレス脱水機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図であり、図１乃至図１０と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
このスクリュープレス式の固液分離機１をスクリュープレス脱水機２０とし、その構成について、以下に説明する。
【００６４】
スクリュープレス脱水機２０は、略円筒状のケーシング２１と、このケーシング２１内に配設された円筒状のフィルター２２と、このフィルター２２内に回転可能に、且つ、そのフィルター２２の内周面に近接するように配設された回転スクリュー２３とから概略構成されている。ケーシング２１の底部には、フィルター２２の下方に分離液排出口２１ａが設けられ、回転スクリュー２３の基部側に分離物排出口２１ｂが設けられている。なお、図１１では、ケーシング２１の下側部分のみが図示されているが、その上側部分には、複数の洗浄ノズル（図示せず）を備えた洗浄水供給管（図示せず）が配設されている。
【００６５】
フィルター２２は、その内周面に回転スクリュー２３の外縁部が近接できる略円筒形であり、その周壁に分離液を通過させるものの、分離物を通過させない複数のろ過孔を有するろ過装置である。また、フィルター２２としては、分離物からの内圧に対しても変形しにくい材質で形成されたものが好ましく、例えば、パンチングメタルや金属製のスクリーンを用いてもよい。なお、フィルター２２の目詰まりを解消するために、ケーシング２１内の上部に設けた洗浄ノズル（図示せず）からの洗浄水を適宜、フィルター２２に向けて噴射するように構成されている。
【００６６】
回転スクリュー２３は、いわゆる軸ありスクリューであり、その軸は、図１１に向かって右側に示される基部に近づくに従って徐々に拡径し、且つ、そのスクリューのピッチ幅は基部に近づくに従って徐々に小さくなっている。回転スクリュー２３の基端側には、回転スクリュー２３を回転駆動する駆動機（図示せず）が設けられている。
【００６７】
このような構成のスクリュープレス脱水機２０には、図５に示した構成例と同様に、ホッパー７が接続されている。このため、ホッパー７内の混合液（汚泥と高分子凝集剤と無機凝集剤と酸化剤との混合液であって、固液分離がある程度進んだ凝集汚泥を含む混合液）は、越流堰７ａを介して、フィルター２２と回転スクリュー２３の先端側との間に形成された汚泥供給室２に供給されるように構成されている。
【００６８】
このスクリュープレス脱水機２０を備えた固液分離装置では、迂流壁８を内設したホッパー７内に、汚泥供給管３から汚泥が供給され、次いで、順次、高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤が注入・混合されることで生成される、ある程度固液分離が進んだ凝集汚泥が、越流堰７ａを介して、スクリュープレス脱水機２０のフィルター２２内の汚泥供給室２に供給され、その凝集汚泥はフィルター２２の内周壁に押し付けられて、または重力脱水により、水分と分離しながら、回転スクリュー２３によって、その基部側へ移送される。その移送中に、凝集汚泥は回転スクリュー２３によって加圧されることで、さらに固液分離が進み、効率よく水分が分離・除去され、含水率の低下した分離物となって分離物排出口２１ｂから排出される。一方、除去された水分は分離液として分離液排出口２１ａから排出される。
【００６９】
＜実験例３に適用された固液分離装置について＞
図１２は、実験例３に適用された固液分離装置であって、図６に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図であり、図１乃至図１１と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この遠心分離式の固液分離機１は遠心分離機１０であり、図１０に示した実験例１に適用される固液分離装置における固液分離機と同一の構成を有している。また、この遠心分離機１０の汚泥供給室２に延在する汚泥供給管３に接続される酸化剤注入管６ｂには、図６に示した構成例と同様に、無機凝集剤注入管５ｂが接続されており、汚泥に対して、高分子凝集剤が注入された後に、酸化剤と無機凝集剤との混合液が注入されるように構成されている。
【００７０】
したがって、この固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤がライン注入され、次いで、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂとが接続されたことにより、無機凝集剤と酸化剤の混合液がライン注入されるので、固液分離がある程度進んだ凝集汚泥が遠心分離機１０の汚泥供給室２に供給され、高速回転する外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３との間で、両者の相互作用によって固液分離が進み、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００７１】
＜実験例４に適用された固液分離装置について＞
図１３は、実験例４に適用された固液分離装置であって、図８に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図であり、図１乃至図１２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この遠心分離式の固液分離機１は遠心分離機１０であり、図１０に示した実験例１に適用される固液分離装置における固液分離機と同一の構成を有している。また、この遠心分離機１０の汚泥供給室２に延在する汚泥供給管３には、図８に示した構成例と同様に、第２の無機凝集剤注入管５ｃ、高分子凝集剤注入管４ｂ、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂが接続されており、汚泥に対して、無機凝集剤の一部、高分子凝集剤、残りの無機凝集剤と酸化剤との混合液が順に注入されるように構成されている。第２の無機凝集剤注入管５ｃには、無機凝集剤を注入するための注入ポンプ５ｆと、その注入量を調整する開閉弁５ｇが配設されている。
【００７２】
したがって、この固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、第２の無機凝集剤注入管５ｃから無機凝集剤の一部が注入され、次いで、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤が注入された後、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂとが接続されたことにより、無機凝集剤と酸化剤の混合液がライン注入されるので、固液分離がある程度進んだ凝集汚泥が遠心分離機１０の汚泥供給室２に供給され、高速回転する外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３との間で、両者の相互作用によって固液分離が進み、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００７３】
＜実験例５に適用された固液分離装置について＞
図１４は、実験例５に適用された固液分離装置であって、図９に示した固液分離機を遠心分離機とした固液分離装置の全体構成を示す断面図であり、図１乃至図１３と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この遠心分離式の固液分離機１は遠心分離機１０であり、図１０に示した実験例１に適用される固液分離装置における固液分離機と同一の構成を有している。また、この遠心分離機１０の汚泥供給室２に延在する汚泥供給管３には、図９に示した構成例と同様に、第２の無機凝集剤注入管５ｃおよび高分子凝集剤注入管４ｂが接続され、無機凝集剤注入管５ｂおよび酸化剤注入管６ｂが汚泥供給管３内を経由して遠心分離機１０内を延伸し、内胴スクリュー１３内部で開口するように配設されている。
無機凝集剤注入管５ｂの先端部に形成された無機凝集剤吐出孔５ｈは、汚泥供給管３の開口３ａの手前で下向きに屈曲し、汚泥供給管３の周壁部を貫通して、内胴スクリュー１３内の汚泥供給室２のうち、仕切板２ｃを僅かに越えた位置に無機凝集剤を注入できるように構成されている。
また、酸化剤注入管６ｂの先端部に形成された酸化剤吐出孔６ｅは、無機凝集剤注入管５ｂの無機凝集剤吐出孔５ｈの手前で下向きに屈曲し、汚泥供給管３の周壁部を貫通して、内胴スクリュー１３内の汚泥供給室２のうち、仕切板２ｃの手前の位置に酸化剤を注入できるように構成されている。
【００７４】
したがって、この固液分離装置では、汚泥供給管３内を流れる汚泥に、まず、第２の無機凝集剤注入管５ｃから無機凝集剤の一部がライン注入され、次いで、高分子凝集剤注入管４ｂから高分子凝集剤がライン注入されて生成された凝集汚泥が遠心分離機１０の汚泥供給室２に供給され、高速回転する外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３との間で、両者の相互作用によって固液分離がある程度進み、水分量が低くなった凝集汚泥に、遠心分離機１０内を延伸し、汚泥供給室２内で開口する無機凝集剤注入管５ｂの無機凝集剤吐出孔５ｈから残りの無機凝集剤と、酸化剤注入管６ｂの酸化剤吐出孔６ｅから酸化剤がそれぞれ機内注入され、固液分離がさらに進み、分離液と含水率の低下した分離物とに分離される。
【００７５】
次に、実験例１乃至５について説明する。
表１は、本発明の実施の形態１乃至４による固液分離装置を用いた実験例１乃至５の実験条件ならびに実験結果を示したものである。
【００７６】
【表１】
2014200717.tif 000003
【００７７】
表１中の用語の説明は、以下のとおりである。
(1) 蒸発残留物（ＴＳ）濃度は、試料（汚泥）の水分を蒸発させた時に残った蒸発残留固形分の乾燥重量をその試料に対する重量百分率で表示したものである。
(2) 高分子凝集剤、無機凝集剤および酸化剤の各注入率（％／ＴＳ）は、汚泥のＴＳの乾燥重量に対する各薬剤液注入量を表示したものである。
例えば、ＴＳが１％の汚泥１Ｌ（便宜上、１ｋｇとする）に対して比重１の無機凝集剤溶液５ｍＬを注入した場合における無機凝集剤注入率は、
［５ｍＬ×１（比重）］÷（１ｋｇ×１％）×１００＝５０％／ＴＳとなる。
(3) 脱水汚泥含水率（％）は、脱水汚泥中に含まれる水分量を重量百分率で表示したものである。
(4) 脱水汚泥量は、脱水前の汚泥量を１００とした場合の脱水後の汚泥（脱水汚泥）量を相対値として示したものである。
(5) 脱水汚泥量減少率は、酸化剤を注入しない条件における脱水汚泥量（表１中の各実験例における脱水汚泥量の上段の値）に対する、酸化剤を注入した条件における脱水汚泥量（表１中の各実験例における脱水汚泥量の下段の値）の減少幅を百分率で表したものである。
例えば、表１中の実験例１では、酸化剤を注入しない条件における脱水汚泥量が６．２であり、酸化剤を注入した条件における脱水汚泥量が５．６であるので、その脱水汚泥量減少率は、（６．２−５．６）÷６．２×１００＝９．７％となる。
【００７８】
実験例１乃至５では、対象となる汚泥について各実験例での装置構成において、まず、固液分離機１所定の汚泥処理量（固液分離機ごとの処理能力に応じて決まる汚泥処理量）で酸化剤注入を行わずに脱水を行い、最も脱水汚泥の含水率が低くなる高分子凝集剤および無機凝集剤注入率を設定した。次に、汚泥処理量、高分子凝集剤および無機凝集剤の各注入率は同じとして、酸化剤を注入して脱水を行い、最も脱水汚泥含水率の低くなる酸化剤注入率を設定した。
【００７９】
実験例１および２では、同時期に採取した下水処理施設の余剰汚泥を用いて実験を行った。実験例３、４および５では、濃度の異なる性状の汚泥を用いて実験を行っており、全固形物（ＴＳ）濃度は、実験例３では１．２５％、実験例４では２．００％、実験例５では２．８０％であった。
【００８０】
実験例１乃至５では、高分子凝集剤としてカチオン系あるいはカチオン系と両性高分子凝集剤を混合したもの（高分子凝集剤量：０．２重量％）を用い、無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄溶液（鉄含有量：１１重量％）を用い、酸化剤として過酸化水素溶液（過酸化水素含有量：３５重量％）を用いているが、脱水に利用する薬剤は対象となる汚泥の性状によって種類や添加率が異なるものであり、これに限定されるものではなく、アニオン系の高分子凝集剤、塩化第二鉄あるいは硫酸第一鉄などの鉄系無機凝集剤、オゾンなどのヒドロキシラジカルを生成し易い酸化剤を利用できる。また、表１に示した薬剤の添加率も薬剤の種類および薬剤含有率によって変化するため、これらに限定されない。
【００８１】
実験例１において、ＴＳが１．６０％の汚泥に高分子凝集剤（注入率：１．４％／ＴＳ）と、無機凝集剤（注入率：３６％／ＴＳ）をそれぞれライン注入して凝集させて得た凝集汚泥を遠心分離機１０で遠心脱水した結果、含水率７２．９％の脱水汚泥が得られた。一方、同様の汚泥に、高分子凝集剤（注入率：１．４％／ＴＳ）および無機凝集剤（注入率：３６％／ＴＳ）をライン注入した後、酸化剤（注入率：５．７％／ＴＳ）をライン注入したところ、含水率が７０．２％まで低下したので、脱水汚泥量は９．７％減少したことになる。
【００８２】
実験例２では実験例１と同じ汚泥を用いた。実験例２において、ＴＳが１．６０％の汚泥に高分子凝集剤（注入率：１．８％／ＴＳ）と、無機凝集剤（注入率：３５％／ＴＳ）をそれぞれホッパー７内に注入して凝集させて得た凝集汚泥をスクリュープレス脱水機２０で脱水した結果、含水率７８．１％の脱水汚泥が得られた。一方、同様の汚泥に、高分子凝集剤（注入率：１．８％／ＴＳ）および無機凝集剤（注入率：３５％／ＴＳ）を順次、ホッパー７内に注入した後、酸化剤（注入率：５．７％／ＴＳ）をホッパー７内に注入したところ、含水率が７６．２％まで低下したので、脱水汚泥量は７．９％減少したことになる。
【００８３】
したがって、実験例１および２の結果から明らかなように、脱水汚泥量を従来法と比較して減少（実験例１および２では７．９〜９．７％）させることが可能となることがわかる。
これらの結果は、実施の形態１による固液分離装置（図１０および図１１）を適用したことで、酸化剤により、汚泥中の有機性成分が分解されて汚泥の脱水性が向上し、高分子凝集剤および無機凝集剤による汚泥の高い凝集効率や固液分離性を維持することができることから、安定して含水率の低い分離物を分離できる固液分離が可能となったことを示している。
また、実施の形態１による固液分離装置における固液分離機１が遠心分離機１０であっても、また、スクリュープレス脱水機２０であっても、ほぼ同様の良好な固液分離が可能であることから、その固液分離に適用される脱水方式の如何を問わないことをも示している。この点については、固液分離機１として遠心分離機１０を適用した実験例３乃至５においても、同様である。
【００８４】
実験例３において、ＴＳが１．２５％の汚泥に高分子凝集剤（注入率：１．６％／ＴＳ）と、無機凝集剤（注入率：３５％／ＴＳ）をそれぞれライン注入して凝集させて得た凝集汚泥を遠心分離機１０で遠心脱水した結果、含水率７３．８％の脱水汚泥が得られた。一方、同様の汚泥に、高分子凝集剤（注入率：１．６％／ＴＳ）をライン注入した後、無機凝集剤（注入率：３５％／ＴＳ）と酸化剤（注入率：５．４％／ＴＳ）とを混合してからライン注入したところ、含水率が７０．２％まで低下したので、脱水汚泥量は１２．０％減少したことになる。
【００８５】
したがって、実験例３の結果から明らかなように、無機凝集剤および酸化剤を混合させて汚泥に注入することによって汚泥中に分散している固形分が凝集フロック化する際に酸化剤が凝集フロックに取り込まれるようになり、無機凝集剤注入管５ｂと酸化剤注入管６ｂを接続させるという簡易な装置においても凝集フロックの水抜けが良くなり、脱水汚泥量減少率が大きくなることがわかる。
【００８６】
実験例４において、ＴＳが２．００％の汚泥に無機凝集剤の一部をライン注入し、高分子凝集剤（注入率：１．４％／ＴＳ）をライン注入した後に、残りの無機凝集剤（先に注入した分を含めて無機凝集剤の注入率は全体として３５％／ＴＳ）をライン注入して凝集させて得た凝集汚泥を遠心分離機１０で遠心脱水した結果、含水率７６．５％の脱水汚泥が得られた。一方、同様の汚泥に、無機凝集剤の一部をライン注入し、高分子凝集剤をライン注入した後、残りの無機凝集剤（先に注入した分を含めて無機凝集剤の注入率は全体として３５％／ＴＳ）と酸化剤（注入率：５．７％／ＴＳ）を混合してからライン注入したところ、含水率が７３．４％まで低下したので、脱水汚泥量は１２．４％減少したことになる。
【００８７】
したがって、実験例４の結果から明らかなように、無機凝集剤の一部を予め汚泥にライン注入して凝集フロックを形成し、ライン注入した高分子凝集剤で粗大化させた後に、残りの無機凝集剤と酸化剤の混合液をライン注入した場合においても、脱水汚泥量減少率が１２．４％という他の実験例と同様の結果が得られたことから、無機凝集剤添加率を高く設定する必要のある脱水性の悪い汚泥が供給されても、実施の形態３による固液分離装置（図１３）を適用したことによって、無機凝集剤と酸化剤の反応を最小限とし、水抜けの良い凝集フロックを形成させることが可能であることがわかる。
【００８８】
実験例５において、ＴＳが２．８０％の汚泥に無機凝集剤の一部をライン注入し、高分子凝集剤（注入率：１．１％／ＴＳ）をライン注入した後に、残りの無機凝集剤（先に注入した分を含めて無機凝集剤の注入率は全体として３６％／ＴＳ）を機内注入して凝集させて得た凝集汚泥を遠心分離機１０で遠心脱水した結果、含水率７３．８％の脱水汚泥が得られた。一方、同様の汚泥に、無機凝集剤の一部をライン注入し、高分子凝集剤をライン注入した後、残りの無機凝集剤（先に注入した分を含めて無機凝集剤の注入率は全体として３６％／ＴＳ）と酸化剤（注入率：５．７％／ＴＳ）を個別に機内注入したところ、含水率が６９．２％まで低下したので、脱水汚泥量は１５．２％減少したことになる。
【００８９】
したがって、実験例５の結果から明らかなように、ライン注入した無機凝集剤の一部によって汚泥中に凝集フロックが形成され、ライン注入した高分子凝集剤によって粗大化した凝集フロックが遠心分離機１０の汚泥供給室２に供給され、固液分離がある程度進んだ固形分量の比較的高い（水分量の減少した）固液分離途中の凝集フロックに直接、残りの無機凝集剤および酸化剤を機内注入することで、見かけ上の薬剤添加率が向上することで、脱水汚泥含水率が低く脱水汚泥量減少率の大きい固液分離を行うことが可能であることがわかる。よって、実施の形態４による固液分離装置（図１４）を適用したことによって、固液分離に必要となる薬剤使用量を削減することができる。
【００９０】
実験例６．
図１５は、実験例６の結果であって、下水処理に伴って発生した余剰汚泥の固液分離（脱水）について、実施の形態２による固液分離装置（図１２）を適用した条件において、酸化剤（過酸化水素）の注入率の増加に伴う脱水汚泥含水率の変化を例示したグラフであり、その横軸は過酸化水素（３５重量％）注入率（ＴＳ／％）を示し、縦軸は脱水汚泥含水率（％）を示している。なお、高分子凝集剤注入率および無機凝集剤注入率については、実験中は一定とした。
【００９１】
図１５に示すように、過酸化水素（３５重量％）注入率が２％／ＴＳ以上で４％／ＴＳ未満となる条件では、脱水汚泥含水率の急激な低下傾向が認められるが、過酸化水素（３５重量％）注入率が４％／ＴＳ以上となる条件では、脱水汚泥含水率は７０．７％から７０．２％までの狭い範囲で推移しており、過酸化水素（３５重量％）注入率の増加と脱水汚泥含水率の低下との関係には顕著な変化は認められない。
【００９２】
また、脱水汚泥含水率が最も低下した過酸化水素（３５重量％）注入率は５．７％／ＴＳであった。これは、汚泥性状や脱水方式の異なる実験例１乃至５においても、酸化剤注入率が５．４％／ＴＳから５．７％／ＴＳであったことと併せて検討すると、過酸化水素（３５重量％）を注入する場合には、６％／ＴＳ前後の注入率とすることが望ましい。
【００９３】
一方で、脱水後の汚泥利用を含む、汚泥処理全体に求められる幅広い要求（例えば、薬剤費用を抑える必要性から、脱水汚泥含水率が必ずしも最も低くならなくてもよい場合）に照らせば、酸化剤の注入によって脱水汚泥含水率が３％近く低下するという注入効果は十分にメリットが見込まれることから、酸化剤を過酸化水素（３５重量％）とした場合の酸化剤注入率は３％／ＴＳ以上であることが望ましい。
【００９４】
なお、本例示と異なる濃度の酸化剤、例えば過酸化水素（３．５重量％）を用いる場合には、その過酸化水素濃度が本例示で用いた過酸化水素（３５重量％）の１／１０であるため、その低濃度の過酸化水素注入率が本例示の注入率の１０倍となることは容易に想到し得ることである。
【００９５】
また、従来法で必要であった中和設備等の追加設備については、本発明に係る固液分離装置および固液分離方法にとって全く必要がないことは、上述に例示した各実験例の結果から明白である。
【符号の説明】
【００９６】
１  固液分離機，
２  汚泥供給室，
２ａ  汚泥供給口，  ２ｂ  薬剤流出口，  ２ｃ  仕切板，
３  汚泥供給管，  ３ａ  汚泥供給口，
４  高分子凝集剤注入器，
４ａ  高分子凝集剤溶解貯留槽，  ４ｂ  高分子凝集剤注入管，
４ｃ  注入ポンプ，  ４ｄ  開閉弁，
５  無機凝集剤注入器，
５ａ  無機凝集剤タンク，  ５ｂ  無機凝集剤注入管，
５ｃ  第２の無機凝集剤注入管，  ５ｄ  注入ポンプ，
５ｅ  開閉弁，  ５ｆ  注入ポンプ，  ５ｇ  開閉弁，  ５ｈ  無機凝集剤吐出孔，
６  酸化剤注入器，
６ａ  酸化剤タンク，  ６ｂ  酸化剤注入管，
６ｃ  注入ポンプ，  ６ｄ  開閉弁，  ６ｅ  酸化剤吐出孔，
７  ホッパー（またはヘッドタンク），  ７ａ  越流堰，
８  迂流壁，
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ  仕切壁，
９  給水管，  １０  遠心分離機，
１１  ケーシング，
１１ａ  分離液排出口，  １１ｂ  分離物排出口，
１２  外胴ボウル，
１２ａ  直胴部，  １２ｂ，１２ｃ  ２段テーパ，
１３  内胴スクリュー，
１３ａ  直胴部，  １３ｂ  内胴テーパ，  １３ｃ  スクリュー羽根，
１４，１５  回転駆動機，  １６  プール，
２０  スクリュープレス脱水機，
２１  ケーシング，
２１ａ  分離液排出口，２１ｂ  分離物排出口，
２２  フィルター，  ２３  回転スクリュー
【図１】
2014200717.tif 000004
【図２】
2014200717.tif 000005
【図３】
2014200717.tif 000006
【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】
2014200717.tif 000011
【図９】
2014200717.tif 000012
【図１０】
2014200717.tif 000013
【図１１】
2014200717.tif 000014
【図１２】
2014200717.tif 000015
【図１３】
2014200717.tif 000016
【図１４】
2014200717.tif 000017
【図１５】
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