(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定量式の原液供給ポンプ（１３）と定量式の凝集剤注入ポンプ（１４）から濃縮機能付密閉型の凝集混和槽（１）に供給した汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集した汚泥をろ過し分離ろ液を分離液取出管（１１）から抜出し、濃縮汚泥を濃縮汚泥取出管（１２）から取出す汚泥濃縮装置において、分離ろ液を排出する容積型の定量排出器（１５）を設け、前記定量排出器（１５）の排出量を設定して、排出する濃縮汚泥の濃縮倍率が設定値になるように分離液の排出量を調節することを特徴とする汚泥濃縮装置。
【請求項２】
上記の濃縮機能付密閉型の凝集混和槽（１）において、槽内の圧力を検知する圧力センサー（１７）を設け、この圧力センサー（１７）が設定圧力になるように原液供給ポンプ（１３）の回転数を制御するとともに、凝集剤注入ポンプ（１４）と定量排出器（１５）の回転数を上記原液供給ポンプ（１３）の回転数に比例させて調節することを特徴とする請求項１に記載の汚泥濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型の処理槽内で汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集した汚泥を設定倍率にすべくろ過濃縮するとともに、この濃縮汚泥をスクリュープレス型脱水機や連続加圧型脱水機等の圧入型脱水機に圧入して脱水機の処理能力を向上させる汚泥濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水処理工程より発生する汚泥に凝集剤を添加し、脱水処理する場合、汚泥濃度が低いと大型の脱水機が必要となったり、脱水機の種類によっては脱水処理することが困難であったりすることから、汚泥を凝集濃縮した後に脱水処理することは特開平５−９２１０５号公報や特開平６−３１５６９９号公報に記載してあるように公知である。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
上述の特開平５−９２１０５号公報や特開平６−３１５６９９号公報に記載してある汚泥濃縮方法はいずれも濃縮槽が開放型であり、槽内上部の槽壁に設けたスクリーンで汚泥をろ過して、分離液を槽外に排出し、濃縮をおこなっている。特開平５−９２１０５号公報では濃縮汚泥を得るために供給汚泥の流量・濃度を測定し、設定値濃度になるように分離液の排出量をテレスコープ弁で制御している。又、特開平６−３１５６９９号公報では供給汚泥の流量・濃度を測定し、この数値から固形物量を演算して濃縮槽内の濃度が一定になるように脱水機への濃縮汚泥供給ポンプの回転数を制御している。そして、上記いずれの発明も脱水処理にはベルトプレス型脱水機を使用している。このタイプの脱水機では安定した脱水処理を行なうために汚泥の濃度を管理することが大きな要因となる。
【０００４】
しかしながら、上記従来の濃縮装置は濃縮濃度を管理するために供給側の濃度を高価な濃度計や複雑な制御機器を使用して測定する必要があった。又、濃縮槽が開放型になっているため脱臭対策が必要となったり、脱水機への濃縮汚泥の供給は槽自体を高所に設置したり、ポンプを使用して濃縮汚泥を引抜く必要があった。さらに、濃縮汚泥を脱水するためにベルトプレス型脱水機を使用しているが、このタイプの脱水機はろ布洗浄水量が多い・汚泥処理量に対し本体寸法が大きい・開放構造のため脱臭対策が必要・ろ布交換が定期的に必要等の問題点があった。本発明は複雑な濃度管理制御をすることなく汚泥濃縮を行ない、濃縮液を直接脱水機に圧入できる装置を提供する。
【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、本発明は濃縮槽を密閉型とし、この濃縮槽で汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集した汚泥を濃縮槽内の槽壁に設けたスクリーンでろ過して分離液を取出すようにするとともに、分離液の排出量を調節するようにした。そして、原液供給ポンプと分離液の排出量を調節する定量排出器とを連動運転する際、予め原液供給ポンプと定量排出器の回転数の比率を濃縮倍率に応じて調節しておくことによって、設定した濃縮倍率に汚泥を濃縮することができる。さらに、分離液の排出量を調節するのに容積型の定量排出器を用いることにより、濃縮初期の分離液の排出過多を抑制することができ、設定値以上の濃縮倍率になることを防止することができるものである。分離液の排出量を調節する容積型の定量排出器としては定量ポンプでも定量式のロータリーバルブでもよく、又、この定量排出器は凝集混和槽と別置型にしても、あるいは、凝集混和槽と一体型にしてもよいものである。
【０００６】
又、密閉型の濃縮槽内の圧力調節をするには濃縮槽に設けた圧力センサーが設定圧力になるように原液供給ポンプの回転数をＰＩＤ制御によって調節する。そして、原液供給ポンプと連動する凝集剤注入ポンプを定量ポンプとし、凝集剤の添加量を汚泥量に応じた対流量比で予め設定しておくことにより凝集剤の添加率を一定にすることができる。さらに、原液供給ポンプと分離液の定量排出器とは定減速比で連動させているので、原液供給ポンプの回転数が変わっても汚泥の濃縮倍率は変わることがない。この濃縮槽の濃縮液の取出管と脱水機の給泥口を直接接続することにより、槽内の圧力がそのまま脱水機のろ過圧力として作用することになるので凝集フロックの破壊等の恐れがない。そして、使用する脱水機は維持費・保守費用の少ないスクリュープレス型脱水機や連続加圧式脱水機等の圧入型脱水機とすることにより効率的な脱水処理を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る汚泥濃縮装置は上記のように構成してあり、濃縮機能付密閉型の凝集混和槽に定量式原液供給ポンプで汚泥を供給し、定量式の凝集剤注入ポンプで凝集剤を供給する。そして、槽内に設けた撹拌羽根で汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集反応を行なう。凝集した汚泥は同じく槽内に設けたスクリーンによってろ過され、
清澄なろ液が槽外に分離排出され、汚泥が濃縮される。槽外に分離排出されたろ液は容積型の定量排出器（定量ポンプ等）により、排出量の調節を行なうことによって汚泥の濃縮倍率を設定することができる。そして、原液供給ポンプの凝集混和槽への圧入圧力は通常０．１〜０．５Ｋｇ／ｃｍ２であり、一方スクリーンでの最適ろ過濃縮圧力は０．０１〜０．０５Ｋｇ／ｃｍ２程度と圧入圧力の約１／１０の圧力である。従って、密閉型の凝集混和槽にスクリーンを設け、ろ過濃縮する際、ろ過濃縮に最適な圧力が微圧であるため、背圧調整あるいは流路の絞り調整では最適ろ過濃縮圧力に調整することは極めて困難である。この定量排出器を設けることによってろ液の排出量を安定して規制することができ、濃縮過多を防ぎ、さらに、凝集混和槽のろ液室のスクリーン前後での圧力差を小さくでき、清澄なろ液が得られる。また、原液供給ポンプの供給圧力が凝集混和槽の内圧として利用できるので、この内圧を設定することにより、そのまま脱水機への圧入圧とすることができるものであり、この圧入圧を変化させた場合に、ろ過濃縮圧即ち背圧を調整する必要は無いものである。
【０００８】
【実施例】
本発明に係る汚泥濃縮装置の実施例を図１乃至図３に基づき詳述する。まず、凝集混和槽１の構造を図１、図２に基づき説明する。符号２は凝集混和槽１の天壁の上部に支架した駆動機であり、この駆動機２に連結した回転軸３が凝集混和槽１の中心部に垂下され、回転軸３の下方に撹拌羽根４が止着してある。この撹拌羽根４は上下２段に設け、各段４枚の羽根で構成している。さらに上下の羽根は４５°位相をずらしてとりつけている。符号５は凝集混和槽１の下部の槽壁に撹拌羽根４に対向させて設けた板状の邪魔板であり、汚泥供給管６から供給された汚泥と凝集剤を撹拌混合するようにしてある。そして、凝集混和槽１の上方部の周壁にパンチングメタルあるいはウェッジワイヤー等で構成したスクリーン７が張設してあり、このスクリーン７に対向させて回転軸３に止着したスクレーパー８が設けてあり、図２に示すようにスクレーパー８の先端には樹脂あるいはゴム等の可撓性の刃先８ａを設け、スクリーン７に摺接するようにしてある。実施例ではスクレーパー８は２枚羽根としている。
【０００９】
スクレーパー８の下端部には周辺部を開口した仕切壁９を支持させ、この仕切壁９によって凝集混和槽１の下部を凝集部、上部を濃縮部に区画するようにした。この凝集部で混合撹拌された汚泥は仕切壁９で循環流動を制限しながら凝集反応が行なわれる。そして、凝集反応が行なわれた汚泥は仕切壁９の周部を通過して濃縮部に流入し、汚泥の一部がスクリーン７でろ過されて濃縮される。ろ過された分離液はスクリーン７の裏面側に設けられた密閉状のろ液室１０に集積され分離液取出管１１から外部に排出される。濃縮された汚泥は濃縮汚泥取出管１２から排出するようにしてある。スクリーン７面に付着したフロックはスクレーパー８の先端に設けられた刃先８ａがスクリーン７面に摺接しながら回転しているので、スクリーン７面は常時清掃再生されるので目詰まりが防止されスクリーン７の開口率が維持され、ろ過能力の低下を防ぐことができるものである。
【００１０】
次に、本発明に係る濃縮装置の構成及び動作を図３に基づいて詳述する。凝集混和槽１の槽底部に設けられた汚泥供給管６と原液供給ポンプ１３を接続して凝集混和槽１内に汚泥を圧入するようにしている。そして、図３では凝集剤注入ポンプ１４からの凝集剤は汚泥供給管６に供給するようにしているが、直接凝集混和槽１の下部に供給するようにしてもよいものである。前述したようにこの汚泥と凝集剤は凝集混和槽１の凝集部において撹拌混合され、凝集反応した汚泥は濃縮部へと上昇し、スクリーン７でろ過濃縮される。ここでろ過された分離液はろ液室１０に集まり分離液取出管１１から排出される。分離液取出管１１には定量排出器１５を接続している。そして、濃縮された汚泥は凝集混和槽１の上部に設けられた濃縮汚泥取出管１２から排出される。この濃縮汚泥取出管１２は脱水機１６の汚泥供給管と接続しているので、濃縮汚泥は直接脱水機１６へ供給される。
【００１１】
原液供給ポンプ１３及び凝集剤注入ポンプ１４は定量式のポンプを用い、定量排出器１５は定量式のポンプでも定量式のロータリーバルブでもよいものである。原液供給ポンプ１３、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５にはいずれも減速機構付の電動機を使用し、インバーター装置１８にて連動して運転するようにしてある。このインバーター装置１８は原液供給ポンプ１３、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５とも常に同一周波数になるように設定しておく。そして、汚泥量に対する凝集剤の添加量は予め実験で算出した所定の添加率になるよう凝集剤注入ポンプ１４の減速比を調節しておく。又、原液供給ポンプ１３と定量排出器１５とは同程度の能力の仕様としておく。さらに、凝集混和槽１に槽の内圧を検知する圧力センサー１７を設け、この圧力が一定になるように濃縮汚泥の脱水機１６への圧入圧力を調節するようにしている。
【００１２】
図３において、汚泥供給量をＡ、濃縮後の汚泥量をＢ、濃縮後の分離液量をＣとすれば、Ａ＝Ｂ＋Ｃとなる。例えば２倍濃縮を行なう場合には定量排出器１５の減速比を調節することによって定量排出器１５の吐出量を原液供給ポンプ１３の吐出量の５０％になるようにすることによって設定濃縮倍率２倍が保持できるものである。即ちＡ＝１００とした場合、Ｂ＝５０、Ｃ＝５０でＡ／Ｂ＝１００／５０＝２倍濃縮となる。そして、原液供給ポンプ１３の吐出圧力によって密閉型の凝集混和槽１には内圧がたち、この内圧がスクリーン７でのろ過圧となるが、分離液の抜出量を定量排出器１５によって規制しているのでろ液室１０から凝集混和槽１に背圧がかかる。スクリーン７部にろ液室１０から排出量に見合った背圧をかけることによって、スクリーン７の前後面での圧力差が小さくなり、清澄な分離液を得ることができ、スクリーン７の目詰まりも防止できる。又、原液供給ポンプ１３の吐出圧力による凝集混和槽１の内圧が直接脱水機１６への圧入圧となるものである。そして、脱水機１６への濃縮汚泥の圧入圧力を保持して脱水機１６の運転を行なうときには、凝集混和槽１内の圧力が設定圧力になるように、圧力センサー１７で検知し、この検知信号を制御手段１９に伝達し、制御手段１９からインバーター装置１８に指示を与え原液供給ポンプ１３、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５の電動機の回転数を制御するものである。そして、原液供給ポンプ１３の回転数が変化した場合においても、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５も同じ比率だけ回転数が変わっていくので、最初に設定した汚泥濃縮倍率及び凝集剤の添加率は変わることがないものである。
【００１３】
以下に、濃縮によって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結果を表１、表２に示す。
【００１４】
【表１】
0003570293.tif 000002
【００１５】
【表２】
0003570293.tif 000003
【００１６】
表１・表２から濃縮無と濃縮有の汚泥を比較すると、ケーキ含水率については濃縮無と濃縮有の汚泥では殆ど同じ含水率の脱水ケーキが得られた。しかし、単位時間、単位面積当たりの処理量については約２倍濃縮の場合が４６．０／３５．５＝１．３倍、約３倍濃縮の場合は１７．８／１０．２＝１．７５倍となり、濃縮汚泥の方が脱水機の処理能力が向上していることを示している。
【００１７】
【発明の効果】
この発明は上記のように構成してあり、濃縮機能付密閉型の凝集混和槽へ汚泥と凝集剤を供給し、撹拌混合・凝集反応後、ろ過濃縮を行ない、任意に設定した濃縮倍率となるように分離液の排出量を規制するようにしたので、設定倍率の濃縮汚泥を得るための汚泥濃度の測定は不必要であり、さらに、原液供給ポンプの吐出圧力がそのまま直接脱水機へのろ過圧力として作用させることができるので脱水機の処理能力を向上させ安定した運転を行なうことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚泥濃縮装置の凝集混和槽の縦断面図である。
【図２】本発明に係る凝集混和槽の図１のＡ−Ａ線に沿って切断した横断面図である。
【図３】本発明に係る汚泥濃縮装置のフローチャート図である。
【符号の説明】
１  凝集混和槽
１１    分離液取出管
１２    濃縮汚泥取出管
１３  原液供給ポンプ
１４  凝集剤注入ポンプ
１５  定量排出器
１７  圧力センサー
【図１】
0003570293.tif 000004
【図２】
0003570293.tif 000005
【図３】
0003570293.tif 000006