(57)【要約】【課題】汚泥の濃縮濃度を高めて消化槽に返送することにより、消化槽での消化効率を向上させることができる汚泥処理システムを提供する。【解決手段】汚泥処理システム１０は、有機性排水を消化槽１２で処理した消化汚泥を固液分離して濃縮する固液分離装置１３と、固液分離装置１３からの濃縮汚泥を消化槽１２の入口側に返送する返送ライン１４とを備え、固液分離装置１３には、ろ布ベルト１７の上面１７ａで消化汚泥を搬送しながら重力ろ過する濃縮部１８と、濃縮部１８を搬送される汚泥をろ布ベルト１７による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構２０とを備えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を消化槽で処理した消化汚泥を固液分離して濃縮する固液分離装置と、該固液分離装置からの濃縮汚泥を前記消化槽の入口側に返送する返送ラインとを備える汚泥処理システムであって、
前記固液分離装置は、ろ過体の上面で前記消化汚泥を搬送しながら重力ろ過する濃縮部と、該濃縮部を搬送される汚泥を前記ろ過体による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構とを備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の汚泥処理システムにおいて、
前記移動機構は、前記ろ過体による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させるスクリューを有し、
前記ろ過体による汚泥の搬送方向で前記スクリューの下流側であって該スクリューと近接する位置に、前記スクリューによる汚泥の移動を案内する案内板を起立させたことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の汚泥処理システムにおいて、
前記濃縮部を搬送される汚泥に対して、前記移動機構より上流側で薬剤を添加する薬注装置を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥処理システムにおいて、
前記固液分離装置は、前記移動機構から排出された汚泥を加圧脱水する１次脱水部を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚泥処理システムにおいて、
前記返送ラインには、前記濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置と、
前記濃縮汚泥を前記消化槽の入口側に供給するか、又は、前記脱水装置に供給するかを切り換える経路切換装置とが接続されていることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項６】
請求項４記載の汚泥処理システムにおいて、
前記固液分離装置は、前記１次脱水部の後段に設けられ、前記１次脱水部から排出される汚泥をさらに加圧脱水する２次脱水部を備え、
前記１次脱水部から排出される汚泥を前記返送ラインに供給するか、又は、前記２次脱水部に供給するかを切り換える投入先切換装置を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消化槽からの消化汚泥を処理する汚泥処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般的な下水処理設備等では、下水等の有機性排水を嫌気性微生物によるメタン発酵によって消化処理する消化槽（嫌気性消化槽）が用いられている。消化槽を用いることにより、排水処理と同時に、有用なメタンガスを回収することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、下水処理設備において、消化槽からの消化汚泥を遠心分離装置等の固液分離装置で固液分離し、分離した濃縮汚泥を消化槽に返送するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のような下水処理設備では、消化槽での汚泥の滞留時間を可及的に増加させ、消化効率を向上させることが求められており、そのためには、消化槽の前段に返送する濃縮汚泥の濃縮濃度を向上させることが重要となる。ところが、特許文献１の構成では、固液分離装置として従来から一般的に用いられている遠心分離装置等を用いているため、濃縮汚泥の濃縮濃度を大幅に高めることは難しく、消化槽での汚泥の滞留時間を増加させてその消化効率を高めるためには、消化槽を大型化するか、又は、固液分離装置を大型化して濃縮濃度を高める必要があり、システムの設置スペースが増大することになる。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を考慮してなされたものであり、汚泥の濃縮濃度を高めて消化槽に返送することにより、消化槽での消化効率を向上させることができる汚泥処理システム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】
【０００７】
本発明に係る汚泥処理システムは、有機性排水を消化槽で処理した消化汚泥を固液分離して濃縮する固液分離装置と、該固液分離装置からの濃縮汚泥を前記消化槽の入口側に返送する返送ラインとを備える汚泥処理システムであって、前記固液分離装置は、ろ過体の上面で前記消化汚泥を搬送しながら重力ろ過する濃縮部と、該濃縮部を搬送される汚泥を前記ろ過体による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、濃縮部を搬送される汚泥をその搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構を固液分離装置に設けたため、ろ過体上で搬送されつつ重力ろ過される汚泥は、その搬送方向と交差する方向に移動させられてその幅方向寸法が縮小され、その高さが増加して圧密されるため、固液分離装置を大型化することなく、汚泥を効率よく濃縮し、その濃縮濃度を高めることができる。これにより、固液分離装置で高い濃縮濃度となった濃縮汚泥を返送ラインによって消化槽の入口側へと返送することができるため、消化槽内での有機物量を増やし、その結果槽内での汚泥の滞留時間を大幅に向上させることが可能となるため、消化槽を大型化することなく、その消化効率を大幅に向上させることができ、システム全体の設置スペースが増大することを回避できる。
【０００９】
前記移動機構は、前記ろ過体による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させるスクリューを有し、前記ろ過体による汚泥の搬送方向で前記スクリューの下流側であって該スクリューと近接する位置に、前記スクリューによる汚泥の移動を案内する案内板を起立させると、案内板で汚泥をせき止めながらスクリューによって移動させることができ、汚泥を効率的に圧搾し、その濃縮濃度を一層高めることができる。
【００１０】
前記濃縮部を搬送される汚泥に対して、前記移動機構より上流側で薬剤を添加する薬注装置を備えると、移動機構によって薬剤を汚泥中に均一に混練することができ、汚泥の濃縮濃度を一層高めることができる。
【００１１】
前記固液分離装置は、前記移動機構から排出された汚泥を加圧脱水する１次脱水部を備えると、移動機構で圧密された汚泥を１次脱水部で再び扁平に広げながら加圧脱水することができ、汚泥の濃縮濃度を一層高めることができる。
【００１２】
前記返送ラインには、前記濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置と、前記濃縮汚泥を前記消化槽の入口側に供給するか、又は、前記脱水装置に供給するかを切り換える経路切換装置とが接続されていると、濃縮汚泥の一部を消化槽に返送し、残部を脱水装置で脱水処理することができる。このため、消化槽での汚泥の滞留時間を可及的に長くしつつ、返送しない濃縮汚泥を脱水ケーキとして排出することができる。
【００１３】
前記固液分離装置は、前記１次脱水部の後段に設けられ、前記１次脱水部から排出される汚泥をさらに加圧脱水する２次脱水部を備え、前記１次脱水部から排出される汚泥を前記返送ラインに供給するか、又は、前記２次脱水部に供給するかを切り換える投入先切換装置を備えてもよい。これによっても、濃縮汚泥の一部を消化槽に返送し、残部を２次脱水部で脱水処理することができるため、消化槽での汚泥の滞留時間を可及的に長くしつつ、返送しない濃縮汚泥を脱水ケーキとして排出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、固液分離装置を大型化することなく、汚泥を効率よく濃縮し、その濃縮濃度を高めることができ、消化槽での汚泥の滞留時間と消化効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理システムを備えた処理施設の構成図である。
【図２】図２は、図１に示す固液分離装置の全体構成を示す側面図である。
【図３】図３は、図２に示す固液分離装置の平面図である。
【図４】図４は、図３に示す固液分離装置の移動機構周辺部を拡大した説明図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る汚泥処理システムを備えた処理施設の構成図である。
【図６】図６は、図５に示す固液分離装置の全体構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る汚泥処理システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
１．第１の実施形態に係る汚泥処理システムの説明
図１は、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０を備えた処理施設１１の構成図である。本実施形態に係る汚泥処理システム１０は、下水や工場排水等の有機性排水を嫌気性微生物を用いたメタン発酵によって消化処理する消化槽１２と共に処理施設１１を構成するものであり、消化槽１２で消化処理された有機性排水を固液分離装置１３によって固液分離し、固液分離後の濃縮汚泥を返送ライン１４によって消化槽１２の入口側へと返送するシステムである。
【００１８】
図１に示すように、処理施設１１は、消化槽１２と、固液分離装置１３及び返送ライン１４を有する汚泥処理システム１０と、返送ライン１４の途中に経路切換装置１５を介して接続された脱水装置１６とを備える。消化槽１２は、例えば、図示しない沈殿池や反応槽から供給される有機性排水を嫌気性微生物によって消化処理（嫌気性消化処理）するものであり、一般的に用いられる公知のものでよい。
【００１９】
１．１  固液分離装置の説明
先ず、固液分離装置１３の構成について説明する。図２は、図１に示す固液分離装置１３の全体構成を示す側面図であり、図３は、図２に示す固液分離装置１３の平面図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、固液分離装置１３は、無端軌道で走行するろ布ベルト（ろ過体）１７の上面１７ａで汚泥を重力ろ過（重力濃縮）する濃縮部１８と、濃縮部１８を搬送される汚泥をろ布ベルト１７による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構２０と、濃縮部１８で重力ろ過された汚泥を１次脱水ローラ２２によって加圧脱水する１次脱水部２３とを備える。固液分離装置１３の直前には、凝集混和槽２４が設けられている。凝集混和槽２４は、消化槽１２から出口管２５によって当該固液分離装置１３へと搬送される消化汚泥中に、高分子凝集剤（第１の薬剤）Ｆ１を混合するためのものである。高分子凝集剤Ｆ１としては、一般に公知のものを用いればよく、例えば、アニオン性高分子凝集剤やカチオン性高分子凝集剤が挙げられる。
【００２１】
濃縮部１８は、複数のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅに巻き掛けられ、一方向に周回駆動される無端状のろ布ベルト１７の上面（外周面）１７ａで構成され、ローラ１９ａ，１９ｅ間に張られたろ布ベルト１７の上面１７ａに汚泥が載置されることで、該汚泥に含まれる水分を重力によってろ過分離する手段である。
【００２２】
ろ布ベルト１７は、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト１７は、十分な張力で各ローラ１９ａ〜１９ｅに巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図２中に示す矢印の方向（図２では反時計方向）に走行可能である。すなわち、図２及び図３において、右側（上流側）から左側（下流側）に向かう方向が濃縮部１８での汚泥の搬送方向となる。
【００２３】
従って、濃縮部１８の上流位置に凝集混和槽２４の出口ポート２４ａから投入・載置された汚泥（消化汚泥）は、ろ布ベルト１７によって下流側へと搬送されつつ、水分のみが重力によってろ布ベルト１７を透過してろ過脱水される。ろ過された水分（分離液、ろ液）は、ろ液受皿３２ａ，３２ｂで回収されて外部に排出される（図２参照）。
【００２４】
ろ布ベルト１７の上方には、複数本（図３では、移動機構２０の前後に合計１２本の構成を例示）の棒体３４が立設されている。棒体３４は、ろ布ベルト１７上を搬送される汚泥に当接して分散させ、その水切りを促進するための障害物であり、その設置位置や本数、形状等は、適宜変更可能である。なお、移動機構２０の上流側に設置されている棒体３４については、その一部を１次脱水ローラ２２と同様なローラ（図示せず）に置き換えてもよい。その場合、該ローラとろ布ベルト１７の間には若干の隙間を設けるとよく、該ローラは脱水用としてではなく簡易的な水切り用として用いられる。該ローラは複数あっても構わない。
【００２５】
濃縮部１８における移動機構２０の上流側には、搬送される汚泥に対して鉄系の無機凝集剤（第２の薬剤）Ｆ２を添加する第２薬注装置（薬注装置）３６が設けられている。第２薬注装置３６は、無機凝集剤Ｆ２を貯留する薬品タンク３６ａと、薬品タンク３６ａの出口から２方弁３６ｂで分岐した第１ライン３６ｃ及び第２ライン３６ｄとを備える。無機凝集剤Ｆ２としては、一般に公知のものを用いればよく、例えば、鉄系やアルミ系のものが挙げられる。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態では、第１ライン３６ｃをさらに並列に２本に分岐させ、これら２本の第１ライン３６ｃ，３６ｃを移動機構２０の上流位置でろ布ベルト１７の幅方向に渡って延在させ、ろ布ベルト１７の両側部近傍にそれぞれ添加ノズル３６ｅを設けている。勿論、第１ライン３６ｃを分岐させずに１本のままで用いてもよい。図２中に破線で示すように、第２ライン３６ｄは、凝集混和槽２４へと投入される汚泥に無機凝集剤Ｆ２を添加可能に配設されており、図示はしないが第１ライン３６ｃの添加ノズル３６ｅと同様な構成でよい。本実施形態の通常の運転状態では、図示しない制御装置の制御下に、２方弁３６ｂは第１ライン３６ｃ側に切換制御されている。
【００２７】
一方、上記した高分子凝集剤Ｆ１は、本実施形態の通常の運転状態では、第１薬注装置３８によって凝集混和槽２４に投入される直前の汚泥に添加される。第１薬注装置３８は、高分子凝集剤Ｆ１を貯留する薬品タンク３８ａと、薬品タンク３８ａの出口から２方弁３８ｂで分岐した第１ライン３８ｃ及び第２ライン３８ｄとを備える。
【００２８】
図２に示すように、第１ライン３８ｃは、凝集混和槽２４へと投入される汚泥に対し、第２薬注装置３６の第２ライン３６ｄの下流位置で高分子凝集剤Ｆ１を添加可能に配設されている。図３中に破線で示すように、第２ライン３８ｄは、第２薬注装置３６の第１ライン３６ｃの上流位置でろ布ベルト１７の幅方向に渡って延在し、ろ布ベルト１７の両側部近傍にそれぞれ添加ノズル３８ｅが設けられている。本実施形態の通常の運転状態では、図示しない制御装置の制御下に、２方弁３８ｂは第１ライン３８ｃ側に切換制御されている。
【００２９】
通常の運転時、第１薬注装置３８からの高分子凝集剤Ｆ１が添加された汚泥が導入される凝集混和槽２４は、汚泥が貯留されるタンク２４ｂと、タンク２４ｂ内の汚泥をモータ２４ｃを駆動源として攪拌する攪拌羽根２４ｄとを備える。攪拌羽根２４ｄによってタンク２４ｂ内で高分子凝集剤Ｆ１が十分に混合された汚泥は、出口ポート２４ａからろ布ベルト１７の上面１７ａに投入される。
【００３０】
次に、このような濃縮部１８の途中に設けられる移動機構２０は、ろ布ベルト１７上を搬送される汚泥をスクリューコンベアによって交差方向（図３では直交方向）に移動させつつ、その幅方向寸法を縮小すると同時に汚泥高さを高くすることで圧密する。これにより、移動機構２０は、第２薬注装置３６によって添加された無機凝集剤Ｆ２を十分に混練することができ、濃縮部１８及び１次脱水部２３での汚泥のろ過効率を向上させ、汚泥濃度を高めることを可能とする。
【００３１】
移動機構２０は、ろ布ベルト１７の上面１７ａの上流側全面に向かって開口して汚泥を受け入れ可能となっており、ろ布ベルト１７による搬送方向と直交する方向に汚泥を移動させる一対のスクリュー４０ａ，４０ｂと、スクリュー４０ａ，４０ｂの下流側に近接配置され、ろ布ベルト１７の幅方向両端側にそれぞれ起立配置された一対の案内板４２ａ，４２ｂとを備える。移動機構２０では、案内板４２ａ，４２ｂ間の隙間（各スクリュー４０ａ，４０ｂ間の隙間と略同一）が、当該移動機構２０から下流側へと汚泥を排出するための通路（汚泥通路４３）となっている。
【００３２】
スクリュー４０ａ，４０ｂは、ろ布ベルト１７による汚泥の搬送方向と直交する方向に延びて該ろ布ベルト１７を幅方向に渡るスクリュー軸４４と、スクリュー軸４４の中央付近を除く両側方の外周面にそれぞれらせん状に設けられたスクリュー羽根４１ａ，４１ｂとを有する。
【００３３】
スクリュー軸４４は、図示しない軸受によって両端部がろ布ベルト１７の幅方向外側位置で軸支され、例えば、ろ布ベルト１７を巻き掛けたローラ１９ａに対し、チェーンやベルト等の可撓性動力伝達部材３９（図２中の２点鎖線参照）によって連係されることで、ろ布ベルト１７の走行に伴って回転可能である。ろ布ベルト１７の走行動作とスクリュー軸４４の回転動作とを同期させる構成とすると、可撓性動力伝達部材３９を巻き掛ける各軸の径を適宜設計し又は図示しない減速装置等を搭載することにより、ろ布ベルト１７による汚泥の搬送速度と、スクリュー軸４４の回転速度（つまり、スクリュー４０ａ，４０ｂによる汚泥の移動速度）との関係を容易に設定・制御することができる。勿論、スクリュー軸４４を独自に回転駆動するモータ等の駆動源を設けてもよい。
【００３４】
各スクリュー４０ａ，４０ｂを構成するスクリュー羽根４１ａ，４１ｂは、ろ布ベルト１７の幅方向両側方に寄った位置でスクリュー軸４４の外周面にそれぞれ設けられ、互いの先端同士が案内板４２ａ，４２ｂ間の隙間と同程度の隙間を介して対向している。各スクリュー羽根４１ａ，４１ｂのらせんの方向は、ろ布ベルト１７の中心線で対照形状（逆向き）となっており、各スクリュー４０ａ，４０ｂによる汚泥の移動方向は、それぞれ反対方向に設定されている。このため、各スクリュー４０ａ，４０ｂは、互いにろ布ベルト１７の幅方向で外側から内側（中央）に向かって汚泥を移動させ、その先端同士が前記隙間を介して離間した中央部では、両外側から移動された汚泥同士が互いに押し合って圧密され、無機凝集剤Ｆ２が汚泥中で十分に混練される。各スクリュー４０ａ，４０ｂは、共通のスクリュー軸４４を用いた構成ではなく、それぞれ個別のスクリュー軸を用いた構成としてもよい。
【００３５】
本実施形態の場合、スクリュー軸４４の中央部、つまり各スクリュー４０ａ，４０ｂ間で露出したスクリュー軸４４の外周面に、ろ布ベルト１７の幅方向中央側を搬送されてきた汚泥と、一対のスクリュー４０ａ，４０ｂによって中央に圧密された汚泥とを下流側へと円滑に排出するためのパドル４５が複数枚設けられている。パドル４５は、例えば、スクリュー軸４４の外周面に周方向に沿って数枚一組で設けられた羽根車である。
【００３６】
案内板４２ａ，４２ｂは、スクリュー４０ａ，４０ｂの下流側であって該スクリュー４０ａ，４０ｂと近接する位置で起立した壁部４６と、壁部４６の下端をろ布ベルト１７による汚泥の搬送方向で上流側へと湾曲させて突出させることでスクリュー４０ａ，４０ｂの下方略半分を覆う底部４７とを有する。各案内板４２ａ，４２ｂの中央側の端部には、ろ布ベルト１７による汚泥の搬送方向に沿って下流側へと延びた一対の通路板４８ａ，４８ｂがそれぞれ設けられている。各案内板４２ａ，４２ｂ間の隙間は、各スクリュー４０ａ，４０ｂによる汚泥の移動方向で前方側に位置しており、この隙間が下流側へと汚泥を排出するための汚泥通路４３を形成している。
【００３７】
壁部４６は、スクリュー４０ａ，４０ｂの高さと同程度の高さに設定される板状部材であり、その高さは適宜変更可能である。底部４７は、図２に示すように、壁部４６の下端から搬送方向で上流側に向かって、スクリュー４０ａ，４０ｂの略中心となる位置まで突出形成される板状部材であり、その長さは適宜変更可能である。案内板４２ａ，４２ｂを構成する壁部４６や底部４７には、微細な孔部を多数形成したスクリーン等を用いてもよい。
【００３８】
各通路板４８ａ，４８ｂは、スクリュー羽根４１ａ，４１ｂ間や案内板４２ａ，４２ｂ間に形成される隙間と同幅の隙間を挟んで互いに対面するように起立設置されている。通路板４８ａ，４８ｂは、スクリュー４０ａ，４０ｂによってろ布ベルト１７の中央付近に圧密された汚泥を、下流側への円滑に排出するための通路を形成する壁部材であり、壁部４６と同程度の高さに設定される。なお、実際上、スクリュー４０ａ，４０ｂによって中央に圧密された汚泥は、ろ布ベルト１７の走行により、一対の案内板４２ａ，４２ｂ（壁部４６）間に形成された汚泥通路４３から下流側へと搬送されるため、通路板４８ａ，４８ｂは省略することもできるが、通路板４８ａ，４８ｂを設けると、中央に圧密され、高さを増した汚泥を下流側へとより円滑に搬送することができる。
【００３９】
１次脱水部２３は、ろ布ベルト１７に対してその外周面が圧接配置される１次脱水ローラ２２を備え、この１次脱水ローラ２２とろ布ベルト１７の上面１７ａとの間で汚泥を加圧脱水する。濃縮部１８でろ過濃縮されると共に、移動機構２０で無機凝集剤Ｆ２が十分に混練され、圧密によって高さを増した汚泥は、１次脱水部２３で加圧脱水された後、返送ライン１４へと供給される。
【００４０】
１．２  返送ラインの説明
次に、返送ライン１４の構成について説明する。
【００４１】
図１に示すように、返送ライン１４は、固液分離装置１３から排出される濃縮汚泥を消化槽１２への入口管５０に導入し、消化槽１２内へと返送するラインであり、その途中に経路切換装置１５を介して脱水装置１６が接続されている。脱水装置１６は、固液分離装置１３からの濃縮汚泥を脱水可能なものであればよく、一般的に用いられる公知のベルトプレス型脱水装置やスクリュープレス型脱水装置等でよい。
【００４２】
経路切換装置１５は、固液分離装置１３からの濃縮汚泥を消化槽１２への入口管５０側へと流通させるか、又は、脱水装置１６側へと流通させるかを切換可能な２方弁構造を有する。経路切換装置１５から返送ライン１４をそのまま搬送され、入口管５０へと導入された濃縮汚泥は、再び消化槽１２で嫌気性消化処理を受ける。脱水装置１６へと導入された濃縮汚泥は、脱水装置１６でさらなる脱水処理を受け、分離液及び脱水ケーキとして外部に排出される。
【００４３】
経路切換装置１５の切換制御タイミングは、基本的には、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥を抜き出すタイミングに応じて、消化槽１２内に投入される汚泥量が一定となるように決定される。すなわち、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥が連続的に引き抜かれる場合には、経路切換装置１５もこれに応じて濃縮汚泥を連続的に消化槽１２へと再投入させるために入口管５０側に切換えられる。また、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥が断続的に引き抜かれる場合には、経路切換装置１５もこれに応じて濃縮汚泥を断続的に消化槽１２へと再投入させるために入口管５０に断続的に切換され、残りは脱水装置１６側に切換られて濃縮汚泥を脱水装置１６に供給する。なお、断続的に消化槽１２に濃縮汚泥を再投入する場合には、濃縮汚泥を貯留可能なバッファタンクを設け、消化槽１２に戻されない濃縮汚泥を該バッファタンクに一時貯留しておき、その後消化槽１２の再投入するようにしてもよい。以上により、固液分離装置１３からの濃縮汚泥は、一部又は全部が消化槽１２へと再投入され、残部が脱水装置１６に導入される。経路切換装置１５は、濃縮汚泥を入口管５０側又は脱水装置１６側へと選択的に切換可能な構成以外でもよく、濃縮汚泥を入口管５０側及び脱水装置１６側へと同時に所定の配分率で供給可能な構成であってもよい。
【００４４】
１．３  第１の実施形態に係る汚泥処理システムの動作の説明
次に、以上のように構成される汚泥処理システム１０の動作について、汚泥処理システム１０を図１に示すように処理施設１１に適用した場合を例示して説明する。
【００４５】
処理施設１１では、図１に示すように、所定の沈殿池等を経た処理対象である有機性排水が入口管５０から消化槽１２へと供給されると、この消化槽１２で有機性排水を嫌気性消化処理すると共に、汚泥処理システム１０で消化汚泥の濃縮・脱水、及び消化槽１２への返送を行う。
【００４６】
この際、本実施形態に係る汚泥処理システム１０では、固液分離装置１３において、出口管２５から供給される消化汚泥は、先ず、第１薬注装置３８の第１ライン３８ｃによって所定の高分子凝集剤Ｆ１が添加された状態で凝集混和槽２４に導入される。凝集混和槽２４のタンク２４ｂ内に導入された汚泥は、攪拌羽根２４ｄによって十分に攪拌・混合されてフロック化し、出口ポート２４ａからろ布ベルト１７の上面１７ａの上流側に投入される。
【００４７】
ろ布ベルト１７上に投入された汚泥は、走行するろ布ベルト１７によって濃縮部１８を搬送され、途中で棒体３４による水切り促進作用を受けながら重力ろ過される。この間、図３及び図４に示すように、ろ布ベルト１７の幅方向で両側方を搬送される汚泥に対し、第２薬注装置３６の添加ノズル３６ｅから所定の無機凝集剤Ｆ２が滴下されつつ、該汚泥は移動機構２０に到達する。
【００４８】
図４に示すように、移動機構２０では、ろ布ベルト１７の幅方向で両側方を搬送され、無機凝集剤Ｆ２が搬送方向に連続する帯状に添加された汚泥は、各スクリュー４０ａ，４０ｂの回転に巻き込まれると、案内板４２ａ，４２ｂによって案内されつつ、中央部に向かって押し込まれながら移動する。この際、回転するスクリュー羽根４１ａ，４１ｂによって一定間隔で切断されつつ移動される小さな汚泥の各塊には、それぞれ無機凝集剤Ｆ２が付着している。
【００４９】
無機凝集剤Ｆ２を伴いながらスクリュー４０ａ，４０ｂで移動された汚泥は、ろ布ベルト１７の中央部（中心部）を搬送されてきた汚泥と混合される。同時に、各スクリュー４０ａ，４０ｂによる押出力によってろ布ベルト１７の中央部で汚泥同士が押し潰され合って圧密される。これにより、汚泥は、その幅方向寸法が縮小して高さ（嵩）が増加した状態で、パドル４５の回転力も付与されながら汚泥通路４３を通って通路板４８ａ，４８ｂ間から下流側へと排出され、この間にも、ろ布ベルト１７による重力ろ過が継続されて所望の濃縮濃度まで濃縮される。なお、スクリュー４０ａ，４０ｂの前後位置においてもろ布ベルト１７が走行しているため、パドル４５を省略した構成としても、スクリュー４０ａ，４０ｂによって圧密された汚泥を、案内板４２ａ，４２ｂ間の開口部である汚泥通路４３から下流側へと円滑に排出することは勿論可能である。
【００５０】
このような濃縮部１８での濃縮過程において、例えば、図２及び図３に示すように、濃縮部１８の入口側にろ布ベルト１７の幅方向で幅Ｗ１に広がって高さｈ１で投入された汚泥は、移動機構２０から排出される際には、幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２に縮小されるため、その平面視での表面積の低下分だけ高さ方向寸法が増して高さｈ２となり、十分に圧密された状態となっている。このため、汚泥の濃縮濃度は、一般的な濃縮装置で通常の重力ろ過のみを受けた場合に比べて大幅に高まる。また、移動機構２０より下流側では汚泥高さが増しているため、その自重によって重力ろ過の効率が一層向上し、しかも無機凝集剤Ｆ２がスクリュー４０ａ，４０ｂによって十分に混練されている。従って、移動機構２０までの時点で十分に脱水され濃縮された汚泥であっても、さらに重力ろ過による濃縮を促進することができる。さらに、スクリュー４０ａ，４０ｂで汚泥を中央部へと移動させる際に、案内板４２ａ，４２ｂとスクリュー羽根４１ａ，４１ｂの回転力とによって汚泥が移動しながら圧搾されるため、汚泥の濃縮がさらに高まることになる。この際、スクリュー４０ａ，４０ｂによって圧搾された汚泥の水分は、壁部４６から底部４７を伝って流れ、ろ布ベルト１７によってろ過される。
【００５１】
移動機構２０によって圧密された汚泥は、その下流側の棒体３４による水切り促進作用を受けつつ、さらに下流側へと搬送されて１次脱水部２３に導入される。１次脱水部２３に導入された汚泥は、１次脱水ローラ２２とろ布ベルト１７との間で挟持加圧されることで幅Ｗ２から幅Ｗ３へと広がり、高さｈ２より低い高さｈ３となりながら加圧脱水される。
【００５２】
続いて、１次脱水部２３から排出された濃縮汚泥は返送ライン１４へと供給され、経路切換装置１５の所定の切換制御タイミングにより、一部又は全部が入口管５０から消化槽１２へと再投入され、再び嫌気性消化処理を受ける一方、残部は脱水装置１６へと導入され、さらなる脱水処理を受けて脱水ケーキとして外部に排出される。
【００５３】
２．第２の実施形態に係る汚泥処理システムの説明
図５は、本発明の第２の実施形態に係る汚泥処理システム１０ａを備えた処理施設１１ａの構成図である。本実施形態に係る汚泥処理システム１０ａは、上記第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０に対して、固液分離装置１３に代えて固液分離装置１３ａを備えると共に、固液分離装置１３ａの途中に返送ライン１４が接続されている点が相違している。
【００５４】
本実施形態に係る汚泥処理システム１０ａについても、上記第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０と同様、有機性排水を嫌気性微生物を用いたメタン発酵によって消化処理する消化槽１２と共に処理施設１１ａを構成するものであり、消化槽１２で消化処理された有機性排水を固液分離装置１３ａによって固液分離し、固液分離後の濃縮汚泥を返送ライン１４によって消化槽１２の入口側へと返送するシステムである。以下、第２の実施形態に係る汚泥処理システム１０ａにおいて、上記第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０と同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５５】
２．１  固液分離装置の説明
固液分離装置１３ａの構成について説明する。図６は、図５に示す固液分離装置１３ａの全体構成を示す側面図である。
【００５６】
図６に示すように、固液分離装置１３ａは、図２及び図３に示す固液分離装置１３と同様な濃縮部１８、移動機構２０、及び１次脱水部２３と、これらの後段に設けられ、１次脱水部２３から排出・落下された濃縮汚泥をさらに加圧脱水する２次脱水部５１とを備える。濃縮部１８、移動機構２０、及び１次脱水部２３については、図２及び図３に示す固液分離装置１３と同様な構成であるため詳細な説明を省略する。
【００５７】
図６に示すように、２次脱水部５１は、１次脱水部２３の出口から投入先切換装置６０を介して投入された汚泥を一対のろ布ベルト６１，６２間で搬送しながら加圧脱水する前段部４９と、前段部４９で脱水された汚泥をさらに加圧し圧搾する圧搾部５２とを備えたベルトプレス型脱水機である。
【００５８】
下側のろ布ベルト６１は、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト６１は、十分な張力で複数のローラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ，２１ｍ，２１ｎ間に巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図６中に示す矢印の方向（図６では時計方向）に走行可能である。
【００５９】
略同様に、上側のろ布ベルト６２についても、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト６２は、十分な張力で複数のローラ２１ｏ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｐ，２１ｑ間に巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図６中に示す矢印の方向（図６では反時計方向）に走行可能である。
【００６０】
ローラ２１ｂ〜２１ｉ間での下のろ布ベルト６１と上のろ布ベルト６２との外周面（表面）同士を上下に蛇行させながら当接又は近接配置した部分が、前段部４９を構成しており、この間で汚泥は十分に加圧脱水される。また、ローラ２１ｊ，２１ｐ間での下のろ布ベルト６１と上のろ布ベルト６２との外周面同士を当接又は近接配置した部分が、圧搾部５２を構成しており、圧搾ローラとなるローラ２１ｊ，２１ｐ間で汚泥はさらに加圧されて圧搾され、所望の水分率の脱水ケーキとなって外部に排出される。
【００６１】
２次脱水部５１の入口付近には、ろ布ベルト６１上へと落下・投入された汚泥の高さをある程度均一化させ、ろ布ベルト６１，６２間に形成された前段部４９の入口４９ａへと円滑に導入するための均し板５３が設けられている。均し板５３は、１次脱水部２３からろ布ベルト６１上への汚泥の落下位置のやや下流側上方に配置され、入口４９ａに向かって次第に下方に傾斜したプレート部材であり、汚泥を下方に押さえつける方向に付勢された板ばね部材で形成してもよい。
【００６２】
２次脱水部５１の出口には、ローラ２１ｊの外周面を走行するろ布ベルト６１に近接するように、後端下がりの傾斜姿勢で排出トレイ５４が設置されている。脱水ケーキは排出トレイ５４上を滑りながら排出される。排出トレイ５４の上方には、ローラ２１ｐの外周面を走行するろ布ベルト６２に近接するように、後端上がりの傾斜姿勢でスクレバ（掻き取り板）５６が設置されている。ローラ２１ｊ，２１ｐ間から排出トレイ５４へと排出されず、上のろ布ベルト６２に付着したままの汚泥は、スクレバ５６によって掻き取られて排出トレイ５４へと排出される。なお、下のろ布ベルト６１に付着したままの汚泥は、排出トレイ５４によって掻き取られ、そのまま排出トレイ５４上を滑り落ちる。
【００６３】
このような２次脱水部５１において、上段の１次脱水部２３から投入先切換装置６０を介してろ布ベルト６１上に投入された汚泥は、入口４９ａから前段部４９を構成するろ布ベルト６１，６２間に引き込まれて挟持・加圧された状態で下流側へと搬送される。この間、水分のみが両ろ布ベルト６１，６２による加圧力によってろ布ベルト６１を透過してろ過脱水され、さらに圧搾部５２で圧搾された後、脱水ケーキとして排出トレイ５４上に排出される。これら前段部４９及び圧搾部５２でろ過された水分は、ろ布ベルト６１を透過して落下し、ろ液受皿５８で回収されて外部に排出される。
【００６４】
図６に示すように、固液分離装置１３ａでは、従来から一般的に用いられている同様なシステムと異なり、濃縮部１８及び１次脱水部２３のろ布ベルト１７と２次脱水部５１のろ布ベルト６１，６２とを兼用とせず、それぞれを独立した無端軌道で走行させる構成としている。このため、前段の濃縮部１８のろ布ベルト１７の走行速度と、後段の２次脱水部５１のろ布ベルト６１，６２の走行速度とを異なる速度に容易に制御することができる。この場合、濃縮部１８のろ布ベルト１７の走行速度よりも、２次脱水部５１のろ布ベルト６１，６２の走行速度を遅く設定制御することが好ましい。すなわち、固液分離装置１３ａでは、濃縮部１８に移動機構２０を搭載しているため、従来の濃縮装置に比べて脱水率が大幅に高まっており、その結果、２次脱水部５１に投入される汚泥の量（ケーキ量）を大幅に減少させることができ、２次脱水部５１でのろ布ベルト６１，６２の走行速度を遅くしても、投入される汚泥全量を十分に脱水処理することが可能となっている。そして、２次脱水部５１でのろ布ベルト６１，６２の走行速度を遅くすることにより、その脱水時にろ布ベルト６１，６２間を通る時間を長くすることができ、２次脱水部５１をコンパクトな構成としつつも、高い脱水性能を得ることができる。
【００６５】
投入先切換装置６０は、１次脱水部２３からの濃縮汚泥を返送ライン１４に供給して消化槽１２への入口管５０側へと流通させるか、又は、２次脱水部５１へと導入するかを切換可能な２方弁構造を有する。投入先切換装置６０から返送ライン１４へと搬送され、入口管５０へと導入された濃縮汚泥は、再び消化槽１２で嫌気性消化処理を受ける。２次脱水部５１へと導入された濃縮汚泥は、２次脱水部５１でさらなる脱水処理を受け、分離液及び脱水ケーキとして外部に排出される。
【００６６】
投入先切換装置６０の切換制御タイミングは、基本的には、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥を抜き出すタイミングに応じて、消化槽１２内に投入される汚泥量が一定となるように決定される。すなわち、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥が連続的に引き抜かれる場合には、投入先切換装置６０もこれに応じて濃縮汚泥を連続的に消化槽１２へと再投入させるために返送ライン１４側に切換えられる。また、消化槽１２から出口管２５によって消化汚泥が断続的に引き抜かれる場合には、投入先切換装置６０もこれに応じて濃縮汚泥を断続的に消化槽１２へと再投入させるために返送ライン１４側に断続的に切換され、残りは２次脱水部５１側に切換られて濃縮汚泥を２次脱水部５１に供給する。なお、断続的に消化槽１２に濃縮汚泥を再投入する場合には、濃縮汚泥を貯留可能なバッファタンクを設け、消化槽１２に戻されない濃縮汚泥を該バッファタンクに一時貯留しておき、その後消化槽１２の再投入するようにしてもよい。以上により、固液分離装置１３ａからの濃縮汚泥は、一部又は全部が消化槽１２へと再投入され、残部が２次脱水部５１に導入される。投入先切換装置６０は、濃縮部１８を経た濃縮汚泥を返送ライン１４側又は２次脱水部５１側へと選択的に切換可能な構成以外でもよく、濃縮汚泥を返送ライン１４側及び２次脱水部５１側へと同時に所定の配分率で供給可能な構成であってもよい。
【００６７】
２．２  第２の実施形態に係る汚泥処理システムの動作の説明
次に、以上のように構成される汚泥処理システム１０ａの動作について、汚泥処理システム１０ａを図５に示すように処理施設１１ａに適用した場合を例示して説明する。
【００６８】
処理施設１１ａでは、図５に示すように、処理対象となる有機性排水が所定の沈殿池等を経て入口管５０から消化槽１２へと供給されると、この消化槽１２で有機性排水を嫌気性消化処理すると共に、汚泥処理システム１０ａで汚泥の濃縮・脱水、及び消化槽１２への返送を行う。
【００６９】
この際、本実施形態に係る汚泥処理システム１０ａでは、上記第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０の場合と同様に、出口管２５から固液分離装置１３ａに供給された汚泥は、走行するろ布ベルト１７によって搬送されつつ、濃縮部１８、移動機構２０、及び１次脱水部２３を経て濃縮される。
【００７０】
続いて、１次脱水部２３から排出された濃縮汚泥は、投入先切換装置６０によって返送ライン１４又は２次脱水部５１へと供給される。すなわち、濃縮部１８及び１次脱水部２３を経た濃縮汚泥は、投入先切換装置６０の所定の切換制御タイミングにより、一部又は全部が入口管５０から消化槽１２へと再投入され、再び嫌気性消化処理を受け、残部は２次脱水部５１へと投入されてさらなる脱水処理を受ける。
【００７１】
３．  第１及び第２の実施形態に係る汚泥処理システムの作用効果の説明
以上のように、上記実施形態に係る汚泥処理システム１０（１０ａ）では、有機性排水を消化槽１２で処理した消化汚泥を固液分離して濃縮する固液分離装置１３（１３ａ）と、固液分離装置１３（１３ａ）からの濃縮汚泥を消化槽１２の入口側に返送する返送ライン１４とを備え、固液分離装置１３（１３ａ）は、ろ布ベルト１７の上面１７ａで消化汚泥を搬送しながら重力ろ過する濃縮部１８と、濃縮部１８を搬送される汚泥をろ布ベルト１７による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構２０とを備える。
【００７２】
このように、当該汚泥処理システム１０（１０ａ）では、濃縮部１８を搬送される汚泥をその搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構２０を固液分離装置１３（１３ａ）に設けたため、ろ布ベルト１７上で搬送されつつ重力ろ過される汚泥は、その搬送方向と交差する方向に移動させられてその幅方向寸法が縮小され、その高さが増加して圧密されるため、固液分離装置１３（１３ａ）を大型化することなく、汚泥を効率よく濃縮し、その濃縮濃度を高めることができる。そして、固液分離装置１３（１３ａ）で高い濃縮濃度となった濃縮汚泥を返送ライン１４によって消化槽１２の入口側へと返送できる。このため、消化槽１２内での汚泥の含水率を減らして、その量を減らすことができることから、相対的に有機物量を増やしてその滞留時間を増加させ、消化槽１２での汚泥の分解率を進めることができるため、消化槽１２を大型化することなく、その消化効率を大幅に向上させることができ、システム全体の設置スペースが増大することを回避できる。
【００７３】
この場合、移動機構２０は、ろ布ベルト１７による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させるスクリュー４０ａ，４０ｂを有し、ろ布ベルト１７による汚泥の搬送方向でスクリュー４０ａ，４０ｂの下流側であって該スクリュー４０ａ，４０ｂと近接する位置に案内板４２ａ，４２ｂを起立させている。従って、案内板４２ａ，４２ｂでせき止めながら汚泥をスクリュー４０ａ，４０ｂによって移動させることができ、汚泥を圧搾し、その濃縮濃度を一層高めることができる。
【００７４】
汚泥処理システム１０（１０ａ）では、固液分離装置１３（１３ａ）の濃縮部１８を搬送される汚泥に対して、移動機構２０より上流側で無機凝集剤Ｆ２を添加する第２薬注装置３６を備える。このため、移動機構２０によって無機凝集剤Ｆ２を汚泥中に均一に混練することができ、汚泥の濃縮濃度を一層高めることができる。特に、汚泥中への適正添加量が少量に設定される鉄系の無機凝集剤Ｆ２を用いた場合であっても、移動機構２０を用いることで該少量の無機凝集剤Ｆ２を容易に且つ十分に汚泥中に混ぜ込むことができる。
【００７５】
固液分離装置１３（１３ａ）は、移動機構２０から排出された汚泥を加圧脱水する１次脱水部２３を備えるため、移動機構２０で圧密された汚泥を１次脱水部２３で再び扁平に広げながら加圧脱水することができ、汚泥の濃縮濃度を一層高めることができる。
【００７６】
第１の実施形態に係る汚泥処理システム１０では、返送ライン１４に、固液分離装置１３からの濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置１６と、濃縮汚泥を消化槽１２の入口側に供給するか、又は、脱水装置１６に供給するかを切り換える経路切換装置１５とを接続している。また、第２の実施形態に係る汚泥処理システム１０ａでは、１次脱水部２３から排出される濃縮汚泥を返送ライン１４に供給するか、又は、２次脱水部５１に供給するかを切り換える投入先切換装置６０を備える。これにより、濃縮汚泥の一部を消化槽１２に返送し、残部を脱水装置１６又は２次脱水部５１で脱水処理することができるため、消化槽１２での汚泥の滞留時間を可及的に長くしつつ、返送しない濃縮汚泥を脱水ケーキとして排出することができ、処理施設１１（１１ａ）での汚泥の処理量を向上させることができる。
【００７７】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，１０ａ  汚泥処理システム
１１，１１ａ  処理施設
１２  消化槽
１３，１３ａ  固液分離装置
１４  返送ライン
１５  経路切換装置
１６  脱水装置
１７，６１，６２  ろ布ベルト
１８  濃縮部
２０  移動機構
２３  １次脱水部
２５  出口管
３６  第２薬注装置
３８  第１薬注装置
４０ａ，４０ｂ  スクリュー
４２ａ，４２ｂ  案内板
５０  入口管
５１  ２次脱水部
６０  投入先切換装置
【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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