(57)【要約】【課題】最終的に得られる脱水ケーキの含水率を低減して廃棄物量をより一層削減することができるようにする。【解決手段】第１の高分子凝集剤の溶液を被処理物としての汚泥に加え、少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加え、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成工程とを有し、前記混合汚泥調製工程の前に、被処理物としての汚泥に無機凝集剤を加えて撹拌するようにするか、或いは、前記凝集フロック形成工程の後に、凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得、該濃縮汚泥に無機凝集剤を加えるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に加え、少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製工程と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加え、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成工程とを有し、
前記混合汚泥調製工程の前に、被処理物としての汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・前添加工程を導入することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
混合汚泥調製工程では、撹拌機の回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製することを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の汚泥の処理方法において、無機凝集剤・前添加工程を導入する代わりに、
前記凝集フロック形成工程の後に、凝集フロック形成工程で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮工程と、濃縮工程で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・後添加工程とを導入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の汚泥の処理方法。
【請求項４】
前記濃縮工程と、前記無機凝集剤・後添加工程との間に、濃縮工程で得られた濃縮汚泥にスリットを形成するスリット形成工程を導入する請求項３に記載の汚泥の処理方法。
【請求項５】
前記無機凝集剤・後添加工程において、無機凝集剤が加えられた濃縮汚泥に、第３の高分子凝集剤を加えることを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥の処理方法。
【請求項６】
凝集フロック形成工程では、撹拌機の回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の汚泥の処理方法。
【請求項７】
凝集フロック形成工程では、回転する反応槽内において、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成すると共に脱水することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の汚泥の処理方法。
【請求項８】
無機凝集剤を汚泥に加える手段を備えた無機凝集剤添加機と、
第１の高分子凝集剤の溶液を前記汚泥に加える手段、及び、少なくとも１つの撹拌機を備え、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製装置と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加える手段、及び、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置。
【請求項９】
第１の高分子凝集剤の溶液を、汚泥に加える手段、及び、少なくとも１つの撹拌機を備え、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製装置と、
第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加える手段、及び、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成装置と、
前記凝集汚泥を濃縮する汚泥濃縮機と、
汚泥濃縮機から排出された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加機と、を備えた汚泥の処理装置。
【請求項１０】
混合汚泥調製装置は、第１の高分子凝集剤の溶液を前記汚泥に加える手段、及び、回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定された少なくとも１つの撹拌機を備えた装置である請求項８又は９に記載の汚泥の処理装置。
【請求項１１】
前記汚泥濃縮機が、汚泥投入用ホッパーと、汚泥移動手段と、汚泥移動手段の上方に設けられた加圧手段と、汚泥移動手段の下方に設けられた水捕集手段とを備える汚泥圧搾機であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の汚泥の処理装置。
【請求項１２】
前記汚泥圧搾機が、さらに、前記汚泥移動手段の汚泥排出口にスリット形成機を備えた汚泥圧搾機であることを特徴とする請求項１１に記載の汚泥の処理装置。
【請求項１３】
凝集フロック形成装置は、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加える手段、及び、回転速度を１０〜５００ｒｐｍに設定された少なくとも１つの撹拌機を備えた装置である、請求項８〜１２の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１４】
請求項８〜１３の何れかに記載の汚泥の処理装置が、機械的な脱水装置に連結されてなる構成を備えた汚泥の処理装置。
【請求項１５】
凝集フロック形成装置は、回転する反応槽と、前記混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を前記反応槽内に供給する手段と、脱水手段とを備えた装置である、請求項８〜１３の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の処理方法及び処理装置に関する。例えば、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理において、汚泥を凝集させるための処理方法及びそれに用いる処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物量を削減し、環境負荷を低減することが求められる中、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理技術は極めて重要であり、より効率的な汚泥の脱水処理技術が望まれている。
【０００３】
汚泥の脱水処理は、凝集剤を用いて汚泥を凝集させる凝集工程と、脱水機により凝集汚泥を脱水する脱水工程とから構成されるのが一般的である。汚泥の脱水処理における成功の可否は、凝集剤によって如何に効果的に凝集させることができるかに依るところが大きい。
【０００４】
凝集剤を利用して汚泥を凝集させる方法のうち、高分子凝集剤を利用すると共に、汚泥を撹拌する際の回転速度が異なる２段階の撹拌工程により、汚泥を凝集させる方法が知られている。
【０００５】
例えば特開昭５７−１３０５９９号公報（特許文献１）には、汚泥に対し、汚泥の電荷と反対の電荷を有する第１の高分子凝集剤を添加して第１の撹拌を行い、次いで第１の高分子凝集剤と反対の電荷を有する第２の高分子凝集剤を添加して第２の撹拌を行い、生成したフロックを脱水する方法において、第１の撹拌はフロックを生成しないか、または生成したフロック径が２ｍｍ以下となるような強い撹拌であることを特徴とする汚泥脱水法が開示されている。
【０００６】
特開昭６２−２７７２００号公報（特許文献２）には、両性の高分子凝集剤を用いて有機質汚泥を凝集するに当って、第１段処理において該汚泥と該両性の高分子凝集剤の一部とを比較的強撹拌の下で接触させ、第２段処理において前記の第１段処理汚泥と該両性の高分子凝集剤の残部とを比較的弱撹拌の下で接触させることを特徴とする、汚泥の凝集処理方法が開示されている。
【０００７】
特開平１１−５７８００号公報（特許文献３）には、有機性汚泥に無機凝集剤および第１のポリマーとして両性ポリマーを添加して強撹拌し、さらに第２のポリマーとして両性ポリマーを添加して緩速撹拌した後、加圧脱水することを特徴とする汚泥脱水方法が開示されている。
【０００８】
特開２００６-２６３５１４号公報（特許文献４）には、濁水に無機系凝集剤Ａを添加して撹拌混合した後、これに有機系凝集剤Ｂを添加し、緩速撹拌してフロックＬを生成し、該フロックＬに無機系凝集剤Ｃを添加して撹拌混合し、前記フロックＬを分解又は破壊した後、これを脱水処理することを特徴とする濁水の凝集脱水処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５７−１３０５９９号公報
【特許文献２】特開昭６２−２７７２００号公報
【特許文献３】特開平１１−５７８００号公報
【特許文献４】特開２００６-２６３５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高分子凝集剤を用いて回転速度が異なる２段階の撹拌工程により汚泥を凝集させる方法に関し、脱水ケーキの含水率を低減して廃棄物量をより一層削減することができ、しかも、脱水ろ液の色度を低減することができる、新たな汚泥の処理方法及び処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の高分子凝集剤の溶液を被処理物としての汚泥に加え、少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加え、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成工程と、を有し、前記混合汚泥調製工程の前に、被処理物としての汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・前添加工程を導入することを提案する。
【００１２】
そして、この汚泥の処理方法を実施するための装置として、無機凝集剤を汚泥に加える手段を備えた無機凝集剤添加機と、第１の高分子凝集剤の溶液を、前記汚泥に加える手段、及び、少なくとも１つの撹拌機を備え、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製装置と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加える手段、及び、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置を提案する。
【００１３】
本発明はまた、上記の汚泥の処理方法において、無機凝集剤・前添加工程を導入する代わりに、前記凝集フロック形成工程の後に、凝集フロック形成工程で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮工程と、濃縮工程で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・後添加工程とを導入することを提案する。
【００１４】
そして、この汚泥の処理方法を実施するための装置として、第１の高分子凝集剤の溶液を、汚泥に加える手段、及び、少なくとも１つの撹拌機を備え、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製装置と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加える手段、及び、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成装置と、前記凝集汚泥を濃縮する汚泥濃縮機と、汚泥濃縮機から排出された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加機と、を備えた汚泥の処理装置を提案する。
【発明の効果】
【００１５】
高分子凝集剤は、一般的に粘性が高いために汚泥の細部まで均一に凝集剤を行き渡らせることが難しい。本発明では、混合汚泥調製工程において高速撹拌することによって、高分子凝集剤を汚泥の細部まで均一に分散させることができ、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができる。そして、次の凝集フロック形成工程で、前記混合汚泥調製工程で得られた混合汚泥に高分子凝集剤を比較的ゆっくりと撹拌混合することにより、大きな凝集フロックを形成させることができ、ろ過性のよい凝集汚泥を形成できる。この結果、最終的に得られる脱水ケーキの含水率を効果的に低減することができ、さらには高分子凝集剤の使用量を低減することもできる。
また、高速撹拌によって高濃度の高分子凝集剤を使用できるため、高分子凝集剤の使用量を削減することができ、設備の小型化、省エネルギー化を図ることができる。さらには、脱水ろ液を水処理系に返流する場合、返流水量を削減することができるため、水処理系全体の省エネルギー化及び省スペース化を図ることができる。
【００１６】
さらに、無機凝集剤を前添加或いは後添加することにより、脱水ケーキの含水率をさらに低減できるばかりか、脱水ろ液の色度を低減することができる。
【００１７】
このように、本発明が提案する汚泥の処理方法又は汚泥の処理装置によれば、被処理物である汚泥を凝集させるのに使用する高分子凝集剤の注入量を削減できるばかりか、最終的に脱水して得られる脱水ケーキの含水率を低減でき、廃棄物量を削減することができる。さらには、脱水ろ液の色度を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の処理装置の一例(第１の処理装置例)を示した概略図である。
【図２】本発明の処理装置の上記とは異なる一例(第２の処理装置例)を示した概略図である。
【図３】本発明の処理装置の上記とは異なる一例(第３の処理装置例)を示した概略図である。
【図４】本発明の処理装置の上記とは異なる一例(第４の処理装置例)を示した概略図である。
【図５】本発明の処理装置の上記とは異なる一例(第５の処理装置例)を示した概略図である。
【図６】汚泥濃縮機の一例を示した概略図である。
【図７】汚泥濃縮機の別の一例を示した概略図である。
【図８】スリット形成機の一例を示した概略図である。
【図９】濃縮汚泥にスリットを形成した場合の効果を説明するための図であり、（Ａ）は濃縮汚泥にスリットを形成した状態の一例を示した斜視図であり、（Ｂ）はスリットを形成しない状態の一例を示した斜視図である。
【図１０】参考実験４の試験結果として、第一の高分子凝集剤の注入量とＳＳ回収率の比との関係を示したグラフである。
【図１１】参考実験５及び参考比較例の試験結果として、高分子凝集剤の注入率と脱水ケーキの含水率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための形態の例に基づいて本発明を説明する。但し、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
［本処理方法１］
本実施形態に係る汚泥の処理方法（以下「本処理方法１」と称する）は、被処理物としての汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・前添加工程と、前記工程で無機凝集剤が加えられた汚泥に、第１の高分子凝集剤の溶液を加え、撹拌機の回転速度を通常より高速に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する混合汚泥調製工程（本処理方法では「第１撹拌工程」と称する）と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加え、前記より低速の撹拌速度（「通常撹拌」とも称する）に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る凝集フロック形成工程（本処理方法では「第２撹拌工程」と称する）と、を有する汚泥の処理方法である。
そして、このようにして得られた凝集汚泥は、脱水機を使用して固液分離することにより、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得るようにするのが好ましい（脱水工程）。
以下、各工程について詳述する。
【００２１】
＜汚泥＞
本処理方法において被処理物とし得る汚泥は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれでもよい。
【００２２】
有機性汚泥としては、例えば下水処理、し尿処理、各種産業廃水処理において発生する有機性汚泥などを挙げることができる。より具体的には、最初沈殿池汚泥、余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥、浄化槽汚泥、消化脱離液などを挙げることができる。
有機性汚泥は無機物を含んでもよい。
【００２３】
無機性汚泥としては、例えば浄水処理、建設工事廃水処理、各種産業廃水処理において発生する無機性汚泥などを挙げることができる。
ここで、浄水処理で発生する汚泥とは、浄水処理施設における沈殿池、排泥池、濃縮槽などから排出される汚泥などである。
無機性汚泥は有機物を含んでもよい。
【００２４】
以上のように、本処理方法では、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれも被処理物とすることができるが、本発明の効果をより享受できるという観点からすると、有機性汚泥が好ましく、その中でも、難脱水性の嫌気性消化汚泥が特に好ましい。
【００２５】
＜無機凝集剤・前添加工程＞
本工程では、高分子凝集剤を汚泥に加える前に、被処理物としての汚泥に、無機凝集剤を添加する。また、無機凝集剤を汚泥に加えた後、必要に応じて、汚泥と無機凝集剤を撹拌してもよい。
【００２６】
（無機凝集剤）
この際、添加する無機凝集剤としては、例えば塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などを挙げることができる。
【００２７】
無機凝集剤は、粘度を低下させて汚泥中に分散させやすくすると共に、希釈することによりボリュームを増やして均一分散させやすくする観点から、希釈水で希釈して添加することが好ましい。
上記観点から、無機凝集剤の希釈倍率は２〜５倍が好ましい。より好ましい希釈倍率は３〜４倍である。
希釈液には、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などが使用できるが、経済性の観点からは、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。
【００２８】
無機凝集剤は、汚泥のＴＳに対して１．０質量％（Ｆｅ換算）以上添加すれば、脱水効果を高めることができる一方、１０質量％（Ｆｅ換算）を超えて添加しても無機凝集剤の無駄である。よって、かかる観点から、無機凝集剤の添加量は、汚泥に対して１．０〜１０質量％（Ｆｅ換算）で添加するのが好ましく、中でも１．５質量％（Ｆｅ換算）以上或いは８．０質量％（Ｆｅ換算）以下、その中でも２質量％（Ｆｅ換算）以上或いは６．０質量％（Ｆｅ換算）以下の割合で添加するのがより一層好ましい。
【００２９】
（撹拌手段・条件）
無機凝集剤を汚泥に加えた後の撹拌は、一般的な回転速度、すなわち１０〜５００ｒｐｍで撹拌すればよい。
なお、無機凝集剤を汚泥に加えた後の撹拌の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状などに合わせて、１０〜５００ｒｐｍにおいて調整するのが好ましい。
また、撹拌時間は適宜設定すればよい。
【００３０】
撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される撹拌機などの通常の撹拌機を使用すればよく、特に種類を限定するものではない。
また、インラインミキサーによって撹拌してもよい。
【００３１】
＜第１撹拌工程＞
第１撹拌工程では、前記工程で無機凝集剤が加えられた汚泥に、第１の高分子凝集剤の溶液を加え、撹拌機の回転速度を通常より高速に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する。
【００３２】
高速撹拌によって、高分子凝集剤を汚泥中に均一に分散させ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができるため、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができる。
無機凝集剤を汚泥に加えて撹拌した場合には、汚泥の表面電荷の中和のみであるから、高分子凝集剤を加えて高速撹拌することにより、より大きく、緻密な凝集フロックを形成でき、ろ過性のよい、強固な凝集汚泥を形成できる。このため、高分子凝集剤を加えて高速撹拌することにより、無機凝集剤を汚泥に加えて撹拌した場合に比べて、ろ過速度がより一層大きく、より高い圧搾力での脱水処理が可能となる。
【００３３】
（第１の高分子凝集剤）
第１の高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤および両性高分子凝集剤のいずれも用いることができる。有機性汚泥を処理する場合には、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤を用いるのが特に好ましい。
【００３４】
アニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合物、ポリメタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合物などを挙げることができる。
【００３５】
ノニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。
【００３６】
カチオン性高分子凝集剤としては、例えばアクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＡ系高分子凝集剤」とも称する）、メタクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＭ系高分子凝集剤」とも称する）、アミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ホルムアミド基などを含むポリビニルアミジン（「アミジン系高分子凝集剤」とも称する）、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられる。
ＤＡＡ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。
ＤＡＭ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。
【００３７】
両性高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノメチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノメチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物などを挙げることができる。
但し、以上は例示であり、これらに限定するものではない。
【００３８】
第１の高分子凝集剤の分子量は４５０万以上であるのが好ましい。より好ましい分子量は５００万以上である。ここでの分子量は、粘度法により求められた平均分子量である。
高速撹拌によって高分子凝集剤を汚泥中に分散させる場合、高速撹拌により高分子凝集剤の分子鎖が切断されることが生じるため、高分子凝集剤の分子量が低すぎると高分子凝集剤の凝集力が弱まってしまう。このため、分子量が４５０万以上の高分子凝集剤を使用することにより、たとえ高速撹拌により分子鎖が切断されてもある程度の高分子凝集剤の凝集力を維持することができる。
【００３９】
第１の高分子凝集剤の粘度は、分子量と同じ観点から、１５０ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましく、特に１７５ｍＰａ・ｓ以上、その中でも２００ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましい。
この際の粘度は、高分子凝集剤を純水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で測定した値である。
【００４０】
（第１の高分子凝集剤の注入量）
第１の高分子凝集剤の分子量が４５０万以上である場合、第１の高分子凝集剤の注入量は、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤の合計注入量の４５〜９５質量％となるように調整して加えるのが好ましく、中でも５０〜９５質量％、その中でも特に５５〜９０質量％を占めるように調整して加えるのが好ましい。
第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量の割合が高すぎると、第２撹拌工程において加える高分子凝集剤の注入量が少なすぎるようになるため、凝集フロックは成長しない可能性がある。この結果、濃縮処理や脱水処理において、ろ過性が悪化する。一方、第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量の割合が低すぎると、第１撹拌工程において、高速撹拌により汚泥に均一に分散する高分子凝集剤の割合が少なくなるため、高速撹拌の効果は低下するようになる。
このため、第１撹拌工程における高分子凝集剤の注入量は、合計注入量の４５〜９５％に制御することにより、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させるとともに凝集フロックを成長させることができる。
【００４１】
第１の高分子凝集剤の溶液における溶媒は、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などを挙げることができるが、高分子凝集剤の凝集力を最大限発揮させる観点からは純水が好ましい。この点は第２の高分子凝集剤の溶液についても同様である。
一方、経済性の観点からは、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。この点も、第２の高分子凝集剤の溶液についても同様である。
【００４２】
第１の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。
高分子凝集剤による汚泥の凝集において、高分子凝集剤の溶液は１〜３ｇ／Ｌに調製するのが一般的であり、通常は３ｇ／Ｌ以上の高分子凝集剤の溶液を使用することはない。この理由は、高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上になると、高分子凝集剤の溶液は高粘度になるため、従来の凝集槽で使用される撹拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しいからである。
一方、第１撹拌工程における高速撹拌では、３ｇ／Ｌ以上の高濃度溶液を使用しても、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることができる。この結果、高分子凝集剤の溶解水量を削減できるメリットが生じる。高濃度の高分子凝集剤の溶液を使用する別のメリットとして、高分子凝集剤を加えた汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高めることができるため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる点を挙げることができる。例えば、１Ｌの汚泥に２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を２００ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３３３ｍｇ／Ｌである。一方、１Ｌの汚泥に１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤を４０ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３８５ｍｇ／Ｌである。このように、同じ０．４ｇの高分子凝集剤を加える場合であっても、２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用するよりも、１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤を使用する方が汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高められ、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減することができる。
【００４３】
（撹拌条件）
第１撹拌工程では、１０００ｒｐｍ以上の高速で撹拌することが重要である。より好ましい回転速度は２０００ｒｐｍ以上である。さらにより好ましい回転速度は３０００ｒｐｍ以上である。
該回転速度を高めた場合には、撹拌時間をより短くすればよいので、回転速度の上限は特にないが、現状では１５０００ｒｐｍまで実験的に効果があることを確認している。
【００４４】
第１撹拌工程では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることと、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。
高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることにより、無駄な高分子凝集剤を削減でき、高分子凝集剤の注入量を削減することができる。また、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることにより、凝集汚泥が緻密になるため、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる。高分子凝集剤の溶液は高粘度の液体であり、従来の凝集槽で使用される撹拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しいうえ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができなかった。このため、高分子凝集剤の注入量の増加や脱水ケーキの含水率の悪化が生じていた。一方、高速撹拌では、高分子凝集剤を均一に汚泥に分散させることができるうえ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。このため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水ケーキの含水率を低減することができる。
【００４５】
なお、高速撹拌における撹拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、１０００ｒｐｍ以上において調整するのが好ましい。
【００４６】
第１撹拌工程における撹拌時間、すなわち第１の高分子凝集剤の溶液と汚泥を混合撹拌する時間は、２０秒以下、特に１秒〜２０秒とするのが好ましく、より好ましくは１秒〜１５秒、さらにより好ましくは１秒〜１０秒である。
高速撹拌による撹拌時間が長すぎると、高分子凝集剤の凝集力が弱まる程度まで高分子凝集剤の分子鎖は切断されてしまう。このため、撹拌時間を２０秒以下に制御することにより、高分子凝集剤の凝集力を弱めることなく、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。
【００４７】
（撹拌手段）
高速撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される高速撹拌機やローター、ステーター、モーターから構成される高速撹拌機などの高速撹拌機を使用してもよいし、また、インラインミキサーによって高速撹拌してもよい。
【００４８】
インラインミキサーとは、配管に組み込まれたミキサーである。インラインミキサーはラインミキサーとも称される。インラインミキサーのメリットはミキサーが密封されているため、上流にある汚泥用ポンプ、高分子凝集剤用ポンプの２台があれば、下流に液を送ることができる。一方、容器に撹拌機が設置された場合、容器上部が開放されているので、上流にある汚泥用ポンプ、高分子凝集剤用ポンプの他に、もう１台ポンプ或いはポンプ相当のものがないと下流に液を送れない。そのため通常は、ポンプを設置せず、高低差で下流に液を送るのが一般的である。
【００４９】
＜第２撹拌工程＞
第１撹拌工程で調製した混合汚泥に対して、第２の高分子凝集剤を加え、前記第１撹拌工程よりも低速の撹拌速度（「通常撹拌」とも称する）に設定された少なくとも１つの撹拌機により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得る。
【００５０】
第１撹拌工程で、高分子凝集剤を汚泥の細部まで均一に分散させることができ、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができるため、本第２撹拌工程では、第１撹拌工程で得られた混合汚泥に対して高分子凝集剤を比較的ゆっくりと撹拌混合することにより、大きな凝集フロックを形成させることができ、ろ過性のよい凝集汚泥を形成できる。
【００５１】
（第２の高分子凝集剤）
第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤の項目で前述した高分子凝集剤と同様のものを用いることができる。この場合、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いることもできるし、異なる種類の高分子凝集剤を用いることもできる。高分子凝集剤溶解槽を共用できる観点からは、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いるのが好ましい。
【００５２】
第２の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。
【００５３】
（撹拌条件）
第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、従来の汚泥の凝集装置において一般的な回転速度、すなわち１０〜５００ｒｐｍであればよい。その理由は、第２撹拌工程では高分子凝集剤を第１撹拌工程において調製した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、１０〜５００ｒｐｍであればよく、中でも２０ｒｐｍ以上或いは４００ｒｐｍ以下、その中でも３０ｒｐｍ以上或いは３００ｒｐｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００５４】
なお、第２撹拌工程における撹拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、１０〜５００ｒｐｍにおいて調整するのが好ましい。
【００５５】
第２撹拌工程における撹拌時間、すなわち第２の高分子凝集剤の溶液と汚泥を混合撹拌する時間は１分〜２０分であるのが好ましい。その理由は、第２撹拌工程では高分子凝集剤を第１撹拌工程において調製した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２撹拌工程における撹拌の撹拌時間は、１分〜２０分であるのが好ましく、中でも２分以上或いは１５分以下、その中でも３分以上或いは１０分以下であるのがさらに好ましい。
【００５６】
（撹拌手段）
撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される撹拌機などの通常の撹拌機を使用すればよく、特に種類を限定するものではない。
また、インラインミキサーによって撹拌してもよい。
【００５７】
＜脱水工程＞
第２撹拌工程で凝集フロックを形成させて得た凝集汚泥は、必要に応じて、脱水機を使用して固液分離し、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得ることができる。
本処理方法によれば、脱水ケーキの含水率を低減することができるから、廃棄物量を削減することができる。また、脱水ろ液の色度を低減することもできる。
【００５８】
脱水方法としては、圧力を加えて脱水する手段を採用するのが一般的であるが、特に限定するものではない。例えば従来から汚泥脱水に使用される脱水機、例えばスクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、真空脱水機、フィルタプレス脱水機、多重円板脱水機などを用いることができる。
【００５９】
なお、上記の第２撹拌工程（凝集フロック形成工程）と脱水工程を同一工程で行うことも可能である。例えば、回転する反応槽内において、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成すると共に脱水するようにしてもよい。
例えば、回転する反応槽と、前記混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を前記反応槽内に供給する手段と、脱水手段とを備えた装置によって実現可能である。例えば、反応槽が多数の穴を有する回転ドラムであれば、該反応槽の回転によって、前記混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成すると共に脱水することができる。また、反応槽が両端に穴を有する回転ドラムであり、該反応槽内部にスクリューコンベアを備えた装置であれば、該反応槽の回転によって、前記汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成すると共に、遠心力によって凝集フロックから脱水ろ液を分離し脱水することができる。
【００６０】
＜汚泥の処理装置＞
次に、本処理方法１を実施するための装置について説明する。
【００６１】
（第１の処理装置例）
図１に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、無機凝集剤撹拌槽１４、高速撹拌槽７、通常速度撹拌槽８及び脱水機１１が下流側に順次連通して配置されてなる構成を備えている。
【００６２】
無機凝集剤撹拌槽１４は、無機凝集剤撹拌機１５を備えており、無機凝集剤ポンプ１３を介して無機凝集剤貯槽１２が連通して接続されている。
高速撹拌槽７は、高速撹拌機９を備えており、第１の高分子凝集剤ポンプ５を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して接続されている。
通常速度撹拌槽８は、通常撹拌機１０を備えており、第２の高分子凝集剤ポンプ６を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して接続されている。
【００６３】
この装置において、汚泥は先ず汚泥貯槽１に貯留され、貯留された汚泥は、汚泥供給ポンプ４の動力によって無機凝集剤撹拌槽１４に供給され、無機凝集剤が加えられて、無機凝集剤撹拌機１５により撹拌され、高速撹拌槽７に供給される。
高速撹拌槽７では、第１の高分子凝集剤ポンプ５の動力によって、第１の高分子凝集剤溶解槽２から第１の高分子凝集剤の溶液が汚泥に加えられ、高速撹拌機９により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液が混合され、混合汚泥が調製され、調製された混合汚泥は、通常速度撹拌槽８に供給される。
通常速度撹拌槽８では、第２の高分子凝集剤ポンプ６の動力によって、第２の高分子凝集剤溶解槽３から第２の高分子凝集剤の溶液が加えられ、通常速度撹拌機１０により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液が混合され、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得、該凝集汚泥は脱水機１１に供給され、脱水されて脱水ケーキと脱水ろ液として排出される。
【００６４】
（第２の処理装置例）
図２に示した装置は、上記第１の処理装置例において、第２の高分子凝集剤溶解槽３を省略し、第１の高分子凝集剤溶解槽２を、第１の高分子凝集剤ポンプ５及び第２の高分子凝集剤ポンプ６を介して高速撹拌槽７及び通常速度撹拌槽８と連通させ、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高分子凝集剤を高速撹拌槽７及び通常速度撹拌槽８に供給するようにしたものである。
【００６５】
（第３の処理装置例）
図３に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、高速撹拌槽７、通常速度撹拌槽８及び脱水機１１が下流側に順次連通して配置され、汚泥供給ポンプ４と高速撹拌槽７とを結ぶ配管途中に、無機凝集剤ポンプ１３を介して無機凝集剤貯槽１２が連通して接続されてなる構成を備えている。
【００６６】
高速撹拌槽７は、高速撹拌機９を備えており、第１の高分子凝集剤ポンプ５を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して接続されている。
通常速度撹拌槽８は、通常撹拌機１０を備えており、第２の高分子凝集剤ポンプ６を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して接続されている。
この装置において、汚泥は先ず汚泥貯槽１に貯留され、貯留された汚泥は、汚泥供給ポンプ４の動力によって、汚泥供給ポンプ４と高速撹拌槽７とを結ぶ配管を通じて高速撹拌槽７に供給される。この際、無機凝集剤ポンプ１３の動力によって、無機凝集剤貯槽１２内の無機凝集剤が、汚泥供給ポンプ４と高速撹拌槽７とを結ぶ配管途中に供給されるため、当該配管内で無機凝集剤が加えられた状態で高速撹拌槽７に供給される。そして、以降は第１の処理装置例と同様である。
【００６７】
［本処理方法２］
本実施形態に係る汚泥の処理方法（以下「本処理方法２」と称する）は、第１の高分子凝集剤の溶液を、被処理物としての汚泥に加え、撹拌機の回転速度を通常より高速に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記汚泥と前記第１の高分子凝集剤の溶液とを混合して混合汚泥を調製する第１撹拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に加え、前記より低速の撹拌速度（「通常撹拌」とも称する）に設定した少なくとも１つの撹拌機により、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合して凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る第２撹拌工程と、第２撹拌工程で得られた凝集汚泥を濃縮する濃縮工程と、濃縮された濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤・後添加工程とを有する汚泥の処理方法である。
そして、このように無機凝集剤が加えられた濃縮汚泥は、脱水機を使用して固液分離することにより、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得るようにするのが好ましい（脱水工程）。
【００６８】
また、本脱水方法においては、濃縮工程と無機凝集剤・後添加工程との間に、必要に応じて、濃縮工程で得られた濃縮汚泥にスリットを形成するスリット形成工程を導入するのが好ましい。
また、無機凝集剤・後添加工程と脱水工程の間に、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を加圧することにより、無機凝集剤を濃縮汚泥に分散させるか、或いは、緩やかに混合して無機凝集剤を濃縮汚泥に分散させる無機凝集剤分散工程を導入することもできる。
以下、上記の各工程について順次説明する。
なお、被処理物としての汚泥、第１撹拌工程、第２撹拌工程については、上述した本処理方法１と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
＜濃縮工程＞
本工程では、第２撹拌工程で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る。
無機凝集剤を添加する前に濃縮処理を行うことにより、凝集汚泥の量を削減でき、添加した無機凝集剤を効率的に利用することができるため、最終的に得られる脱水ケーキの含水率を効果的に低減することができると共に、無機凝集剤の使用量を減らすことができる。
【００７０】
濃縮方法としては、例えば遠心濃縮機、スクリュー濃縮機、楕円板型濃縮機、ふるいなどを使用することができる。加圧せずに凝集汚泥を濃縮する方法を採用することも可能であるし、また、後述する汚泥濃縮機などを使用して、加圧しながら凝集汚泥を濃縮する方法を採用することも可能である。水分量をより減らすことができ、無機凝集剤添加効果をより一層高めることができる観点から、加圧しながら濃縮する方法を採用するのがより一層好ましい。
【００７１】
本工程では、濃縮汚泥のＴＳが５０〜１５０ｇ／Ｌとなるように濃縮するのが好ましく、中でも濃縮汚泥のＴＳが８０ｇ／Ｌ以上或いは１４０ｇ／Ｌ以下となるようにするのがより一層好ましい。「ＴＳ」とは、蒸発残留物のことであり、この場合は、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。
濃縮汚泥のＴＳが５０ｇ／Ｌより低い場合、次工程で無機凝集剤を分散させ易くなるものの、濃縮ろ液側に流出する無機凝集剤が増加し、無機凝集剤を有効利用できなくなり、無機凝集剤の添加量が増加する。このため、濃縮汚泥のＴＳが５０ｇ／Ｌ以上となるように濃縮するのが好ましい。一般的に８０ｇ／Ｌ以上のＴＳまで凝集汚泥を濃縮するには、重力濃縮、すなわち凝集汚泥の自重によって濃縮する方法では、濃縮圧力が不十分であるため、加圧しながら濃縮する必要がある。他方、濃縮汚泥のＴＳが１５０ｇ／Ｌより高い場合、濃縮汚泥は固体に近くなり、濃縮汚泥内部に無機凝集剤を分散させることができず、無機凝集剤の効果が十分発揮できなくなるため、やはり無機凝集剤の添加量が増加する。このような観点から、上述のように、濃縮汚泥のＴＳが５０〜１５０ｇ／Ｌとなるようになるように濃縮するのが好ましい。
【００７２】
凝集汚泥を加圧しながら濃縮する場合、凝集汚泥に掛ける圧力は、濃縮汚泥のＴＳが上記範囲になるように適宜調整すればよい。凝集汚泥に掛ける加圧圧力の目安としては、０．５〜５０ｋＰａの圧力を凝集汚泥に掛けるのが好ましく、特に１ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下、中でも特に３ｋＰａ以上或いは３０ｋＰａ以下の圧力を凝集汚泥に掛けるのがより一層好ましい。
【００７３】
本工程で形成される濃縮汚泥の形状は、特に限定するものではない。例えば無機凝集剤の分散性を考慮すると、平板状とするのが好ましい。
【００７４】
（汚泥濃縮機）
汚泥濃縮機としては、例えば図６に示すように、汚泥投入用ホッパー２１と、汚泥移動手段２２と、汚泥移動手段２２の下方に設けられた水捕集手段２３とを備えた汚泥濃縮機２０を例示することができる。
【００７５】
ここで、汚泥移動手段２２は、ベルト２４とベルト駆動装置２５とで構成されている。ベルト２４の上面全体（搬送面）がベルト駆動装置２５により水平移動し、汚泥を水平方向汚泥排出口側に移動させることができると共に、凝集汚泥はベルト２４上を移動する間にろ過され、ろ液は下方の水捕集手段２３に落下するようになっている。
【００７６】
水捕集手段２３は、汚泥移動手段２２に沿ってその下方に設けられており、汚泥移動手段２２から落下してくる水を捕集して、廃水口から排水できるようになっている。
【００７７】
次に、このような構成を備えた汚泥濃縮機２０の動作について説明する。
汚泥投入用ホッパー２１に凝集汚泥を投入すると、凝集汚泥は汚泥移動手段２２によって水平方向汚泥排出口側に移動させられ、ベルト２４の上面上を水平に搬送される。凝集汚泥は、この搬送過程で濃縮されると共に、汚泥排出口２６から板状の濃縮汚泥として送り出される。濃縮ろ液は、汚泥移動手段２２から落下して水捕集手段２３に捕集され、廃水口から排水される。
【００７８】
なお、汚泥濃縮機２０としては、このような構成の汚泥濃縮機２０のほかにも、従来の汚泥脱水に使用される汚泥濃縮機、例えば遠心濃縮機、スクリュー濃縮機、楕円板型濃縮機、ふるいなどを採用することも可能である。
【００７９】
汚泥濃縮機２０の別の一例としては、例えば図７に示すように、汚泥投入用ホッパー２１と、汚泥移動手段２２と、汚泥移動手段２２の上方に設けられた加圧手段２８と、汚泥移動手段２２の下方に設けられた水捕集手段２３とを備えた構成のものを例示することができる。
【００８０】
加圧手段２８は、汚泥移動手段２２の汚泥排出口２６の手前に、ベルト２４との間に隙間を設けるように、加圧板２８Ａを斜めに設置し、汚泥が汚泥移動手段２２によって水平方向汚泥排出口側に移動されてくると、加圧板２８Ａとベルト２４との間の隙間を通過する際に上から加圧されるようになっている。
【００８１】
この際、加圧板２８Ａは、一つ或いは二つ以上設けてもよいし、また、加圧板２８Ａは、設置角度が固定されるように設けることもできるし、設置角度を随時変更できるように設けることもできる、さらには、上下揺動可能に軸支することもできる。
加圧板２８Ａの角度並びにベルト２４との隙間の大きさを変更することにより、凝集汚泥に掛かる圧力を調整することができ、濃縮倍率を調整することができる。
また、加圧板２８Ａの代わりに、例えばローラーを設置することもできる。
【００８２】
＜スリット形成工程＞
濃縮工程で形成された濃縮汚泥にスリットを形成し、スリットを入れた濃縮汚泥を次の無機凝集剤・後添加工程に供給するのが好ましい。但し、スリット形成工程を省略することも可能である。
濃縮工程で得られる濃縮汚泥は、濃縮されているため、流動性が低く、そのままの状態では、無機凝集剤を濃縮汚泥に均一に浸透及び分散させることが難しい。
無機凝集剤を濃縮汚泥中に分散させるために、濃縮汚泥を撹拌したり混練したりすると、高分子凝集剤による凝集によって形成された凝集フロックが壊れてしまい、最終的に得られる脱水ケーキの含水率を効果的に低減することができない。
これに対し、濃縮汚泥にスリットを形成することにより、スリットを入れた端面からも無機凝集剤を浸透及び分散させることができるため、凝集フロックを壊さずに無機凝集剤を効率的に汚泥に分散させることができるようになり、無機凝集剤の効果を高めることができると共に無機凝集剤の使用量を削減することができる。
【００８３】
図９（Ａ）は、濃縮汚泥にスリットを形成した場合の無機凝集剤の分散の様子の一例を示しており、図９（Ｂ）はスリットを形成しない場合の無機凝集剤の分散の様子の一例を示している。図の斜線領域は無機凝集剤が分散した領域を表す。
このように、スリットを形成しない場合には、無機凝集剤は濃縮汚泥の上面にしか分散できないのに対し、濃縮汚泥に複数のスリットを形成すると、スリットを介して濃縮汚泥の内部まで無機凝集剤を分散させることができる。
より具体的には、濃縮汚泥に複数のスリットを入れて、濃縮汚泥を複数のブロックに分断し、各ブロックの端面に無機凝集剤を分散させて浸透させるようにすればよい。
【００８４】
スリットの形成方向は、鉛直方向でも水平方向でもよい。鉛直方向に形成すれば、無機凝集剤を上方から添加することで、スリットの鉛直断面を自然に伝って分散させることができる。
また、スリットは、濃縮汚泥を上面視した場合に、縦方向又は横方向に適宜間隔をおいて形成するようにしてもよいし、また、格子状に形成するようにしてもよい。
スリットの間隔に関しては、高分子凝集剤によって形成された凝集フロックを壊さないようにスリットを入れるためには、スリットの間隔を１ｃｍ以上にすればよい。他方、スリットの間隔を１０ｃｍよりも大きくすると、スリットを形成する効果が損なわれてしまう可能性がある。このような観点から、スリットの間隔は１ｃｍ〜１０ｃｍとするのが好ましく、中でも２ｃｍ以上或いは５ｃｍ以下とするのがさらに好ましい。
【００８５】
（スリット形成機）
図８には、スリット形成機３０の一例を示す。この図は、上記汚泥濃縮機２０の汚泥排出口の一部分を拡大した図である。
【００８６】
この例のように、汚泥濃縮機２０の汚泥排出口２６に、櫛状の裁断刃３１を水平方向に適宜間隔を置いて、刃が鉛直方向となるように設置するようにしてスリット形成機３０を構成することができる。
このような櫛状の裁断刃により、汚泥濃縮機２０から押し出されてくる濃縮汚泥に鉛直方向のスリットを形成することができる。
ただし、スリット形成機３０は上記構成のものに限定されるものではない。例えば、上面視格子状に組まれた裁断刃、或いは、上面視した場合に濃縮汚泥の長さ方向又は幅方向に適宜間隔をおいて組まれた裁断刃を、濃縮汚泥に対して上方から昇降できる装置を使用することも可能である。
【００８７】
＜無機凝集剤・後添加工程＞
本工程では、濃縮工程で得られた濃縮汚泥、或いは、スリット形成工程で得られたスリット入り濃縮汚泥に、無機凝集剤を添加することにより、脱水効率をさらに高めることができる。
【００８８】
使用する無機凝集剤としては、例えば塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などを挙げることができる。
【００８９】
無機凝集剤は、粘度を低下させて濃縮汚泥内に含浸及び分散させやすくすると共に、希釈することによりボリュームを増やして均一分散させやすくする観点から、希釈水で希釈後、濃縮汚泥に添加することが好ましい。
上記観点から、濃縮汚泥のＴＳが１００〜１５０ｇ／Ｌであれば、無機凝集剤の希釈倍率は２〜５倍が好ましい。より好ましい希釈倍率は３〜４倍である。
希釈液には、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などが使用できるが、経済性の観点からは、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。
【００９０】
無機凝集剤は、有機性汚泥のＴＳに対して１．０質量％（Ｆｅ換算）以上添加すれば、脱水効果を高めることができる一方、１０質量％（Ｆｅ換算）を超えて添加しても無機凝集剤の無駄である。よって、かかる観点から、無機凝集剤の添加量は、有機性汚泥に対して１．０〜１０質量％（Ｆｅ換算）で添加するのが好ましく、中でも１．５質量％（Ｆｅ換算）以上或いは８．０質量％（Ｆｅ換算）以下、その中でも２質量％（Ｆｅ換算）以上或いは６．０質量％（Ｆｅ換算）以下の割合で添加するのがより一層好ましい。
【００９１】
上記のように無機凝集剤が加えられた濃縮汚泥に、第３の高分子凝集剤を加えるようにしてもよい。
無機凝集剤を加えることによってフロックが崩れやすくなるため、無機凝集剤が加えられた濃縮汚泥に高分子凝集剤を加えることにより、該フロックが崩れるのを防止することができる。
【００９２】
なお、第３の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤の項目で前述した高分子凝集剤と同様のものを用いることができる。この場合、第３の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤又は第２の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いることもできるし、異なる種類の高分子凝集剤を用いることもできる。高分子凝集剤溶解槽を共用できる観点からは、第３の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤又は第２の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いるのが好ましい。
【００９３】
＜無機凝集剤分散工程＞
無機凝集剤・後添加工程後、脱水工程の前に、必要に応じて、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を加圧するか、或いは、緩やかに混合するかして、無機凝集剤を濃縮汚泥中に分散させるようにしてもよい。但し、必ずしも無機凝集剤分散工程を導入する必要はない。
【００９４】
上記の如く処理された濃縮汚泥は、加圧脱水されているため、重力により脱水された濃縮汚泥と比較して、流動性が低く、そのままの状態では、無機凝集剤を濃縮汚泥に均一に浸透及び分散させることが難しい。無機凝集剤を分散させるために、濃縮汚泥を急速撹拌すると、高分子凝集剤による凝集によって形成された凝集フロックが壊れてしまい、含水率を効果的に低減することができない。そこで、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を加圧したり、或いは、緩やかに混合したりすることで、凝集フロックを壊さずに無機凝集剤を汚泥に分散させることができ、無機凝集剤の効果を高めることができる。
【００９５】
（無機凝集剤分散機）
無機凝集剤分散機としては、無機凝集剤の濃縮汚泥への分散をさらに促進するため、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を加圧して無機凝集剤を濃縮汚泥に分散させることができる装置、或いは、緩やかに混合して無機凝集剤を濃縮汚泥に分散させることができる装置としては、任意の装置を採用することができる。
濃縮汚泥を加圧する機械としては、加圧手段を備えた任意の装置を採用可能であり、例えば汚泥圧搾機と同種の機械を使用することもできる。また、平板で濃縮汚泥を加圧する構成の機械を使用することもできる。
また、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を緩やかに混合する装置としては鋤型混合機、ドラム型混合機、スパチュラなどを挙げることができる。
但し、無機凝集剤分散機では、加圧により濃縮汚泥から無機凝集剤を含有したろ液が生じるが、このろ液は系外に排出しないことが好ましい。ろ液を系外に排出すると、ろ液とともに無機凝集剤が系外に排出されるため、無機凝集剤を効率的に利用できず、無機凝集剤の使用量が増加する。
【００９６】
＜脱水工程＞
以上のようにして得られた濃縮汚泥を脱水することで、最終的に脱水ケーキと脱水ろ液を得ることができる。
本処理方法によれば、脱水ケーキの含水率を低減することができるから、廃棄物量を削減することができる。
また、脱水ろ液の色度を低減することもできる。
【００９７】
（脱水機）
脱水機には、従来から知られた脱水機を使用することができる。例えば、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、真空脱水機、フィルタプレス脱水機、多重円板脱水機などを挙げることができる。
なお、濃縮機構が一体化している脱水機を使用することもできる。濃縮機構が一体化している脱水機を使用する場合には、脱水機の機内で凝集汚泥の濃縮と濃縮汚泥の脱水を連続的に行うことができ、このような場合には、濃縮汚泥への無機凝集剤の添加は脱水機内で行うことができる。
【００９８】
＜汚泥の処理装置＞
次に、本処理方法２を実施するための装置について説明する。
【００９９】
（第４の処理装置例）
図４に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、高速撹拌槽７、通常速度撹拌槽８、濃縮機１６、無機凝集剤添加機１７及び脱水機１１が下流側に順次連通して配置されてなる構成を備えている。
【０１００】
高速撹拌槽７は、高速撹拌機９を備えており、第１の高分子凝集剤ポンプ５を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して接続されている。
通常速度撹拌槽８は、通常撹拌機１０を備えており、第２の高分子凝集剤ポンプ６を介して第２の高分子凝集剤溶解槽３が連通して接続されている。
無機凝集剤添加機１７は、無機凝集剤ポンプ１３を介して無機凝集剤貯槽１２が連通して接続されている。
【０１０１】
この装置において、汚泥は先ず汚泥貯槽１に貯留され、貯留された汚泥は、汚泥供給ポンプ４の動力によって高速撹拌槽７に供給される。
高速撹拌槽７では、第１の高分子凝集剤ポンプ５の動力によって、第１の高分子凝集剤溶解槽２から第１の高分子凝集剤の溶液が汚泥に加えられ、高速撹拌機９により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液が混合され、混合汚泥が調製され、調製された混合汚泥は、通常速度撹拌槽８に供給される。
通常速度撹拌槽８では、第２の高分子凝集剤ポンプ６の動力によって、第２の高分子凝集剤溶解槽３から第２の高分子凝集剤の溶液が加えられ、通常速度撹拌機１０により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液が混合され、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得、該凝集汚泥は濃縮機１６に供給される。
濃縮機１６では、凝集汚泥が濃縮されて濃縮汚泥となって無機凝集剤添加機１７に供給され、無機凝集剤添加機１７では、濃縮汚泥に無機凝集剤が添加され、脱水機１１において脱水されて脱水ケーキと脱水ろ液として排出される。
【０１０２】
（第５の処理装置例）
図５に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、高速撹拌槽７、通常速度撹拌槽８、濃縮機１６、スリット形成機１８、無機凝集剤添加機１７及び脱水機１１が下流側に順次連通して配置されてなる構成を備えている。
【０１０３】
第５の処理装置例は、上記第４の処理装置例において濃縮機１６と無機凝集剤添加機１７との間にスリット形成機１８を配置したものである。濃縮機１６によって濃縮された濃縮汚泥はスリット形成機１８に供給され、スリット形成機１８によって濃縮汚泥にスリットが入れられた後、無機凝集剤添加機１７に供給され、無機凝集剤添加機１７で無機凝集剤が添加されるようになっている。他の点は、第４の処理装置例と同様に処理される。
【０１０４】
なお、上述した第１〜第５の処理装置例はあくまでも例示であって、これらに限定されるものではない。
【０１０５】
＜語句の説明＞
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明を下記実験に基づいてさらに詳述する。
【０１０７】
（実験１）
実験１では、汚泥に無機凝集剤を加えて無機凝集剤・前添加工程を実施した後、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌工程を実施し、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌工程を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという汚泥の処理方法において、前記第１撹拌工程を実施することにより脱水ケーキの含水率を低減できるか、検討した。
【０１０８】
本実験には、被処理物として３種類の汚泥（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用した。いずれもし尿処理場で発生する汚泥である。いずれも異なるし尿処理場から採取した。
汚泥Ａ、Ｂ、ＣのＴＳは、それぞれ、６．７ｇ／Ｌ、６．６ｇ／Ｌ、９．０ｇ／Ｌであった。なお、ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
【０１０９】
汚泥Ａ、Ｃの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、高分子凝集剤ａ（カチオン性高分子凝集剤、分子量９００万）を使用した。第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の濃度はともに２ｇ／Ｌに調製した。
汚泥Ｂの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、高分子凝集剤ｂ（カチオン性高分子凝集剤、分子量８５０万）を使用した。第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の濃度はともに２ｇ／Ｌに調製した。
また、第１の高分子凝集剤の溶液及び第２の高分子凝集剤の溶液は、いずれも高分子凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、その濃度とは、水溶液中の高分子凝集剤の濃度の意味である（後述する実験でも同様）。
【０１１０】
実験手順は以下の通りである。
５００ｍＬの汚泥に、所定量のポリ硫酸第二鉄（濃度２０ｇ／Ｌ、鉄換算）を加えて、回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機により、汚泥とポリ硫酸第二鉄を１分間撹拌した（無機凝集剤・前添加工程）。
次に、第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により、汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した（第１撹拌工程）。
次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、回転速度１５０ｒｐｍの撹拌機により、混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得た（第２撹拌工程）。
そして、ベルトプレス脱水機により凝集汚泥を脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
【０１１１】
なお、汚泥Ａ、Ｂの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を１０ｍＬ、第２の高分子凝集剤を５ｍＬ加えた。
汚泥Ｃの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を１１ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を４ｍＬ加えた。
脱水ケーキの含水率（％）は、脱水ケーキを１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに蒸発する水の質量から求めた。測定方法は下水試験方法に準拠した。（以降の実験でも同様）。
【０１１２】
また、比較例として、第１撹拌工程を行わない実験も行った。第１撹拌工程を行わないこと以外、上記実験手順と同様とした。
なお、下記表中の「高分子凝集剤注入率」は、第１撹拌工程と第２撹拌工程で加える高分子凝集剤の合計注入率の意味である（後述する実験でも同様）。
実験結果を表１に示す。
【０１１３】
【表１】
2014050830.tif 000003
【０１１４】
汚泥Ａ、Ｂについて、高速撹拌工程を行うことにより脱水ケーキの含水率を低減できた。汚泥Ｃについても、高速撹拌を行うことにより高分子凝集剤の注入率、脱水ケーキの含水率を低減できた。
これらのことから、第１撹拌工程（高速撹拌）を実施することにより、高分子凝集剤の注入率および脱水ケーキの含水率を低減できることが分かった。
【０１１５】
（実験２）
実験２では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌工程を実施し、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌工程を実施し、得られた凝集汚泥に無機凝集剤を加えて無機凝集剤・後添加工程を実施した後、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという汚泥の処理方法において、前記第１撹拌工程を実施することにより、脱水ケーキの含水率を低減できるか、検討した。
【０１１６】
本実験では、被処理物として汚泥Ｄを使用した。汚泥Ｄは、下水処理場から採取した嫌気性消化汚泥である。
汚泥ＤのＴＳは、１４．５ｇ／Ｌであった。なお、ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、高分子凝集剤ｃ（両性高分子凝集剤、分子量７００万）を使用した。第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の濃度はともに２ｇ／Ｌに調製した。
【０１１７】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に、第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を２５ｍＬ加え、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により、汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した（第１撹拌工程）。
次に、混合汚泥に、第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を５ｍＬ加え、回転速度１５０ｒｐｍの撹拌機により、混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得た（第２撹拌工程）。
次に、凝集フロックを篩いで濃縮し、濃縮汚泥を得た。濃縮汚泥のＴＳは、６５．９ｇ／Ｌであった。
次に、濃縮汚泥に所定量のポリ硫酸第二鉄（濃度５３ｇ／Ｌ、鉄換算）を加えた（無機凝集剤・後添加工程）。
そして、ベルトプレス脱水機により、ポリ硫酸第二鉄を加えた濃縮汚泥を脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。また、ＳＳ回収率を測定した。
【０１１８】
なお、ＳＳ回収率（％）は「（２５０ｍＬの汚泥から得られた脱水ケーキの乾燥重量）÷（２５０ｍＬの汚泥に含まれるＳＳ）×１００」として算出した。
また、比較例として、第１撹拌工程を行わない実験も行った。第１撹拌工程を行わないこと以外、上記実験手順と同様とした。
実験結果を表２に示す。
【０１１９】
【表２】
2014050830.tif 000004
【０１２０】
高速撹拌工程を行うことにより、高分子凝集剤の注入率を低減でき、ＳＳ回収率を増加させることができた。
これらのことから、第１撹拌工程（高速撹拌）を実施することにより、高分子凝集剤の注入率および脱水ケーキの含水率を低減できることが分かった。
【０１２１】
（実験３）
実験３では、汚泥に無機凝集剤を加えて無機凝集剤・前添加を実施した後、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施し、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという汚泥の処理方法において、前記第１撹拌工程を実施することにより、脱水ケーキの含水率が低減できるか、さらに脱水ろ液の色度が低減できるか、検討した。
【０１２２】
本実験では、被処理物として２種類の汚泥（Ａ、Ｃ）を使用した。いずれもし尿処理場で発生する汚泥である。いずれも異なる尿処理場から採取した。
汚泥Ａ、ＣのＴＳは、それぞれ、６．７ｇ／Ｌ、９．０ｇ／Ｌであった。なお、ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
汚泥Ａ、Ｃの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、高分子凝集剤ａ（カチオン性高分子凝集剤、分子量９００万）を使用した。第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の濃度はともに２ｇ／Ｌに調製した。
また、第１の高分子凝集剤の溶液及び第２の高分子凝集剤の溶液は、いずれも高分子凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、その濃度とは、水溶液中の高分子凝集剤の濃度の意味である（後述する実験でも同様）。
【０１２３】
実験手順は以下の通りである。
５００ｍＬの汚泥に、所定量のポリ硫酸第二鉄（濃度２０ｇ／Ｌ、鉄換算）を加え、回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機により、汚泥と無機凝集剤を１分間撹拌した（無機凝集剤・前添加工程）。
次に、第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、回転速度を５０００ｒｐｍに設定した高速撹拌機により、汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した（第１撹拌工程）。
次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、回転速度１５０ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得た（第２撹拌工程）。
そして、ベルトプレス脱水機により、凝集汚泥を脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定すると共に、脱水ろ液の色度を測定した。
【０１２４】
なお、汚泥Ａの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を１０ｍＬ、第２の高分子凝集剤を５ｍＬ加えた。
汚泥Ｃの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を１５ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ加えた。
比較例として、第１撹拌（高速撹拌）を行わない実験も行った。第１撹拌を行わないこと以外、上記実験手順と同様とした。
【０１２５】
脱水ケーキの含水率（％）は、脱水ケーキを１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに蒸発する水の質量から求めた。測定方法は下水試験方法に準拠した。
脱水ろ液の色度の測定方法は、下水試験方法に準拠した。
実験結果を表３に示す。
【０１２６】
【表３】
2014050830.tif 000005
【０１２７】
汚泥Ａ、Ｃについて、高速撹拌工程を行うことにより脱水ケーキの含水率を低減できるとともに、脱水ろ液の色度を低減できた。
これらのことから、第１撹拌工程（高速撹拌）を実施することにより、脱水ケーキの含水率を低減できるとともに、脱水ろ液の色度を低減できることが分かった。
【０１２８】
（参考実験１）
参考実験１では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、第１撹拌における撹拌速度を変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。
【０１２９】
実験には３種類の汚泥（Ｏ、Ｐ、Ｑ）を使用した。いずれも嫌気性消化汚泥である。いずれも異なる廃水処理施設から採取した。
汚泥Ｏ、Ｐ、ＱのＴＳは、それぞれ１２．０、２６．２、３４．９ｇ／Ｌである。なお、ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
汚泥Ｏの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｏ（ＤＡＭ系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度１１４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
汚泥Ｐの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｇを使用した。
汚泥Ｑの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
また、第１の高分子凝集剤の溶液及び第２の高分子凝集剤の溶液は、いずれも高分子凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、その濃度とは、水溶液中の高分子凝集剤の濃度の意味である（後述する参考実験でも同様）。
【０１３０】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度１０ｇ／Ｌ）を所定量加え、高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度１０ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度１５０ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
【０１３１】
なお、汚泥Ｏの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を２ｍＬ、第２の高分子凝集剤を２ｍＬ加えた。
汚泥Ｐの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を４ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ加えた。
汚泥Ｑの実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を２０ｍＬ、第２の高分子凝集剤の溶液を７ｍＬ加えた。
【０１３２】
脱水ケーキの含水率（％）は、脱水ケーキを１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに蒸発する水の質量から求めた。測定方法は下水試験方法に準拠した。（以降の参考実験でも同様）。
実験結果を表４に示す。なお、表中の「−」はデータが無いことを示している。
【０１３３】
【表４】
2014050830.tif 000006
【０１３４】
汚泥Ｏ、Ｐについては、高速撹拌機の撹拌速度が１０００ｒｐｍ程度以上でケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｑについては、３０００ｒｐｍ程度以上の撹拌速度で汚泥を凝集させることができ、脱水ケーキを得ることができた。
これらのことから、高速撹拌の撹拌速度を、好ましくは１０００ｒｐｍ以上、より好ましくは２０００ｒｐｍ以上、さらにより好ましくは３０００ｒｐｍ以上に調整することにより、ケーキ含水率を低減できること、又は汚泥を凝集させ、脱水ケーキを得ることができることが分かった。
【０１３５】
（参考実験２）
参考実験２では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、第１の高分子凝集剤の溶液の濃度を２〜２０ｇ／Ｌの範囲で変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。
【０１３６】
実験には３種類の汚泥（Ｏ、Ｒ、Ｓ）を使用した。いずれも嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｏ、Ｒは同じ廃水処理施設から採取したが、汚泥濃度が異なる。
汚泥Ｓは汚泥Ｏ、Ｒとは異なる廃水処理施設から採取した。汚泥Ｏ、Ｒ、ＳのＴＳは、それぞれ１２．０、１２．２、３７．１ｇ／Ｌである。
汚泥Ｏ、Ｒの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｏ（ＤＡＭ系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度１１４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
汚泥Ｓの実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液は同じ濃度に調製した。例えば、第１の高分子凝集剤の溶液を２ｇ／Ｌに調製した場合、第２の高分子凝集剤の溶液も２ｇ／Ｌに調製した。第１の高分子凝集剤の溶液を２０ｇ／Ｌに調製した場合、第２の高分子凝集剤の溶液も２０ｇ／Ｌに調製した。
【０１３７】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２〜２０ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度１００００〜１１０００ｒｐｍの高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２〜２０ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度１５０ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。
最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
汚泥Ｏの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の５０％加え、第２の高分子凝集剤を合計注入量の５０％加えた。
汚泥Ｒの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の５７％加え、第２の高分子凝集剤を合計注入量の４３％加えた。
汚泥Ｓの実験では、第１の高分子凝集剤を合計注入量の７５％加え、第２の高分子凝集剤を合計注入量の２５％加えた。
実験結果を表５に示す。
【０１３８】
【表５】
2014050830.tif 000007
【０１３９】
汚泥Ｏについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、１０ｇ／Ｌ程度で最もケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｒについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、３ｇ／Ｌと５ｇ／Ｌで最もケーキ含水率を低減できた。汚泥Ｓについては、第１の高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上でケーキ含水率を低減でき、１０ｇ／Ｌ程度で最もケーキ含水率を低減できた。
これらのことから、第１の高分子凝集剤溶液の濃度は、好ましくは３ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上に調製することにより、ケーキ含水率を低減できることが分かった。
【０１４０】
（参考実験３）
参考実験３では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１の高分子凝集剤の種類を変更して脱水ケーキの含水率、ＳＳ回収率との関係を検討した。
【０１４１】
実験には汚泥Ｔを使用した。汚泥Ｔは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＴのＴＳは２０．９ｇ／Ｌである。
高分子凝集剤としては、分子量の異なる高分子凝集剤（ｏ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ）を使用した。高分子凝集剤ｏ、ｐ、ｑ、ｒ、ｔはカチオン性高分子凝集剤であり、中でも高分子凝集剤ｏ、ｐはＤＡＭ系高分子凝集剤、高分子凝集剤ｑ、ｒ、ｔはＤＡＡ系高分子凝集剤である。高分子凝集剤ｓは両性高分子凝集剤である。
高分子凝集剤ｏ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔの分子量（粘度ｍＰａ・ｓ）は、それぞれ３００万（１１４ｍＰａ・ｓ）、４００万（１４３ｍＰａ・ｓ）、５００万（１４７ｍＰａ・ｓ）、６００万（２２５ｍＰａ・ｓ）、７００万（２３８ｍＰａ・ｓ）、８００万（２８０ｍＰａ・ｓ）である。
ここで記載した分子量は粘度法より求めた平均分子量である。また、粘度は、高分子凝集剤を水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転数で測定した値である。
【０１４２】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を３１ｍＬ加え、撹拌速度５０００ｒｐｍの高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を９ｍＬ加え、撹拌速度２００ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を５分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。また、ＳＳ回収率を測定した。
なお、ＳＳ回収率（％）は「（２５０ｍＬの汚泥から得られた脱水ケーキの乾燥重量）÷（２５０ｍＬの汚泥に含まれるＳＳ）×１００」として算出した。（以降の参考実験でも同様）。
実験結果を表６に示す。
【０１４３】
【表６】
2014050830.tif 000008
【０１４４】
表６において、ＳＳ回収率の比とは、高分子凝集剤ｔを使用した時のＳＳ回収率を１００とした時の比率を示すものである。
ＳＳ回収率の比について、分子量が５００万以上（高分子凝集剤ｑ、ｒ、ｓ、ｔ）では９７以上であるが、分子量が４００万以下（高分子凝集剤ｏ、ｐ）では８１〜８７であった。一方、どの高分子凝集剤を使用しても、ケーキ含水率は８２〜８３％の範囲内であった。
これらのことから、分子量は好ましくは４５０万以上、より好ましくは５００万以上の高分子凝集剤を使用することにより、ＳＳ回収率を増加させることができることが分かった。
【０１４５】
（参考実験４）
参考実験４では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１の高分子凝集剤の注入量を変更してＳＳ回収率との関係を検討した。
【０１４６】
実験には汚泥Ｔを使用した。汚泥Ｔは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＴのＴＳは２０．９ｇ／Ｌである。
高分子凝集剤としては、分子量の異なる高分子凝集剤（ｑ、ｒ、ｓ、ｔ）を使用した。
高分子凝集剤ｑ、ｒ、ｔはカチオン性高分子凝集剤であり、高分子凝集剤ｓは両性高分子凝集剤である。
高分子凝集剤ｑ、ｒ、ｓ、ｔの分子量（粘度ｍＰａ・ｓ）は、それぞれ５００万（１４７ｍＰａ・ｓ）、６００万（２２５ｍＰａ・ｓ）、７００万（２３８ｍＰａ・ｓ）、８００万（２８０ｍＰａ・ｓ）である。
ここで記載した分子量は粘度法より求めた平均分子量である。また、粘度は、高分子凝集剤を水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転数で測定した値である。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに同じ種類のものを使用し、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液は同じ濃度に調製した。
【０１４７】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度５０００ｒｐｍの高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度２００ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を５分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、脱水ケーキを得、ＳＳ回収率を測定した。
【０１４８】
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤の溶液の合計注入量を４０ｍＬとし、第１の高分子凝集剤の溶液を２．５〜３７．５ｍＬの範囲で変更して加えた。
実験結果を図１０に示す。
【０１４９】
図１０は、高速撹拌時に加える高分子凝集剤の注入量と、高分子凝集剤ｑ、ｒ、ｓ、ｔを使用した時の平均ＳＳ回収率の比との関係を示したグラフである。この図において、平均ＳＳ回収率の比は、第１の高分子凝集剤の注入量が５９％時の平均ＳＳ回収率を１００とした時の比率を示すものである。
この結果から、高速撹拌時に加える高分子凝集剤の注入量を合計注入量の好ましくは４５〜９５％、より好ましくは５０〜９５％、さらにより好ましくは５５〜９０％に調整することにより、ＳＳ回収率を増加させることができることが分かった。
【０１５０】
（参考実験５）
参考実験５では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をベルトプレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得る工程において、第１及び第２の高分子凝集剤の合計注入率を変更して脱水ケーキの含水率との関係を検討した。
【０１５１】
実験には汚泥Ｑを使用した。汚泥Ｑは嫌気性消化汚泥である。汚泥ＱのＴＳは３４．９ｇ／Ｌである。
実験では、第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。カチオン性高分子凝集剤ｈは１０ｇ／Ｌに調製した。
【０１５２】
実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を所定量加え、撹拌速度１１０００ｒｐｍの高速撹拌機により汚泥と高分子凝集剤の溶液を１０秒混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に、混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を５ｍＬ加え、撹拌速度１５０ｒｐｍの撹拌機により混合汚泥と高分子凝集剤を２分間混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
本実験では、第２の高分子凝集剤の溶液の注入量を一定（５ｍＬ）とし、合計注入率に合わせて、第１の高分子凝集剤の注入量を１２〜１９ｍＬの範囲で変更した。
【０１５３】
また、参考実験５に対する参考比較例として、通常速度の撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤の溶液により汚泥を凝集させ、凝集させた汚泥をベルトプレス脱水機により脱水した。
参考比較例の実験手順は以下の通りである。
２５０ｍＬの汚泥に高分子凝集剤の溶液（濃度２ｇ／Ｌ）を所定量加え、撹拌速度１５０ｒｐｍの撹拌機により汚泥と高分子凝集剤を３分間混合撹拌し、汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。次に、ベルトプレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
参考比較例の実験では、合計注入率に合わせて、高分子凝集剤の溶液の注入量を８５〜１２５ｍＬの範囲で変更した。
参考実験５及び参考比較例の実験結果を図１１に示す。
【０１５４】
図１１は高分子凝集剤注入率と脱水ケーキの含水率との関係を示す。この結果から、高速撹拌と１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用した方が、通常速度撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用したよりも、脱水ケーキの含水率を２〜３ポイント程度低減できることが分かった。また、高速撹拌と１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用した方が、通常速度撹拌と２ｇ／Ｌの高分子凝集剤溶液を使用したよりも、高分子凝集剤の注入率を２〜３割程度削減できることが分かった。
【０１５５】
（参考実験６）
参考実験６では、汚泥を希釈水で希釈して汚泥希釈を実施した後、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加えて第１撹拌を実施し、第２の高分子凝集剤の溶液を加えて第２撹拌を実施し、得られた凝集汚泥をスクリュープレス脱水機により脱水して脱水ケーキを得るという工程において、汚泥希釈を実施することにより脱水ケーキの含水率を低減できるか検討した。
【０１５６】
実験には汚泥Ｈを使用した。汚泥Ｈは嫌気性消化汚泥である。実験期間中の汚泥ＨのＴＳは４２．５〜４３．５ｇ／Ｌであった。汚泥Ｈの溶解性成分濃度は極めて高く、試験期間中の汚泥Ｈの電気伝導率は１９．９〜２１．１ｍＳ／ｃｍであり、Ｍアルカリ度は７６００〜９０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌであった。
第１及び第２の高分子凝集剤ともに、カチオン性高分子凝集剤ｈ（アミジン系高分子凝集剤、分子量３００万、粘度３４ｍＰａ・ｓ）を使用した。カチオン性高分子凝集剤ｈは２ｇ／Ｌ或いは５ｇ／Ｌに調製した。高分子凝集剤の溶解には、工業用水を使用した。希釈水には、工業用水を使用した。
【０１５７】
実験手順は以下の通り連続式で行った。
汚泥（汚泥流量３．０ｍ３／ｈ）に希釈水（希釈水流量１．５ｍ３／ｈ）を加え、希釈汚泥（１．５倍希釈）を調製した。希釈汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の７０％加え、撹拌速度が３０００ｒｐｍの高速撹拌機（撹拌部容積０．８Ｌ）により希釈汚泥と高分子凝集剤の溶液を混合撹拌し、混合汚泥を調製した。次に混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の３０％加え、撹拌速度３３ｒｐｍの撹拌機（撹拌槽容積９００Ｌ）により混合汚泥と高分子凝集剤を混合撹拌し、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させた。最後にスクリュープレス脱水機により、凝集フロックを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。
【０１５８】
比較参照例として、希釈水を加えない実験も行った。希釈水を加えないこと以外、上記実験手順と同様とした。
実験結果を表７に示す。
【０１５９】
【表７】
2014050830.tif 000009
【０１６０】
高分子凝集剤の溶液の濃度が２ｇ／Ｌの場合、希釈工程を行うことにより高分子凝集剤の注入率、脱水ケーキの含水率を低減できた。高分子凝集剤の溶液の濃度が５ｇ／Ｌの場合も、希釈工程を行うことにより高分子凝集剤の注入率、脱水ケーキの含水率を低減できた。これらのことから、汚泥希釈工程を導入することにより、高分子凝集剤の注入率および脱水ケーキの含水率を低減できることが分かった。
【０１６１】
上記参考実験１〜５の実験がバッチ式であるのに対し、本参考実験（参考実験６）の実験は連続式で行った。また、参考実験１〜５と同様の実験を連続式に行ったところ、バッチ式の実験と連続式の実験とでは結果に相違は認められなかった。
【符号の説明】
【０１６２】
１  汚泥貯槽
２  第１の高分子凝集剤溶解槽
３  第２の高分子凝集剤溶解槽
４  汚泥供給ポンプ
５  第１の高分子凝集剤ポンプ
６  第２の高分子凝集剤ポンプ
７  高速撹拌槽
８  通常速度撹拌槽
９  高速撹拌機
１０  通常撹拌機
１１  脱水機
１２  無機凝集剤貯槽
１３  無機凝集剤ポンプ
１４  無機凝集剤撹拌槽
１５  無機凝集剤撹拌機
１６  濃縮機
１７  無機凝集剤添加機
１８  スリット形成機
２０  汚泥濃縮機
２１  汚泥投入用ホッパー
２２  汚泥移動手段
２３  水捕集手段
２４  ベルト
２５  ベルト駆動装置
２６  汚泥排出口
２７  ベルト洗浄管
２８  加圧手段
２８Ａ  加圧板
３０  スリット形成機
３１  裁断刃
【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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