(57)【要約】  現場でも、汚泥の種類や濃度が変化しても好ましい撹拌条件を容易に見出すことができ、脱水ケーキの含水率を効果的に低減できるようにする。  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する凝集フロック形成工程とを有する汚泥の処理方法であって、混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする汚泥の処理方法を提案する。  式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
2014021228.tif 000002
【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する凝集フロック形成工程とを有する汚泥の処理方法であって、
混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする汚泥の処理方法。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【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】
混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行う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。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．４０〜１．１０
【請求項４】
混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行う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。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜０．４０
【請求項５】
混合汚泥調製工程において、撹拌機における撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整して混合を行う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６】
撹拌機の消費電力Ａの調整を、該撹拌機の回転速度の制御によって行う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】
撹拌機の消費電力Ａの調整を、該撹拌機の使用台数の調整によって行う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】
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１〜７の何れかに記載の汚泥の処理方法。
【請求項９】
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１〜８の何れかに記載の汚泥の処理方法。
【請求項１０】
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する凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置において、
前記混合汚泥調製装置は、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御する制御装置を備えたものであることを特徴とする汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【請求項１１】
前記制御装置は、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御することを特徴とする請求項１０に記載の汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．４０〜１．１０
【請求項１２】
前記制御装置は、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御することを特徴とする請求項１０に記載の汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜０．４０
【請求項１３】
前記制御装置は、撹拌機における撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように制御することを特徴とする請求項１０〜１２の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１４】
混合汚泥調製装置は、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加える手段、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１０〜１３の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１５】
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１０〜１４の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１６】
混合汚泥調製装置の撹拌機、又は、凝集フロック形成装置の撹拌機、又は、これら両方がインラインミキサーであることを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１７】
請求項１０〜１６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１８】
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１０〜１４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、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に関連する技術として、下記のような先行技術が知られている。【０００５】
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】
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ては、汚泥の種類や濃度によって好ましい撹拌条件が変わるため、汚泥を凝集させる現場でその都度好ましい撹拌条件を見つけて運転操業することが困難であるという課題を抱えていた。【００１１】
そこで本発明の目的は、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、汚泥を凝集させる現場において、汚泥の種類や濃度が変化しても好ましい撹拌条件を容易に見出すことができ、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、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】
【００１２】
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する凝集フロック形成工程とを有する汚泥の処理方法であって、混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする汚泥の処理方法を提案する。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０【００１３】
本発明はまた、このような汚泥の処理方法を実施する汚泥の処理装置の一例として、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す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。
【発明の効果】
【００１４】
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。しかし、本発明では、混合汚泥調製工程において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において、混合汚泥調製工程で得られた混合汚泥に対して高分子凝集剤を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。【００１５】
また、処理する汚泥の種類や濃度が変化しても、混合汚泥調製工程（混合汚泥調製装置）において、撹拌機の消費電力Ａ（ｋＷ）と、被処理物としての汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥の濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、上記式（１）の関係が成り立つように設定することにより、脱水ケーキの含水率を効果的に低減することができるため、汚泥を凝集させる現場において、適切な撹拌条件を容易に設定することができる。
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、脱水後に得られる脱水ケーキの含水率を低減できるから、廃棄物量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】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７】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】
【００１７】
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。
【００１８】
＜本処理方法＞
本実施形態に係る汚泥の処理方法（以下「本処理方法」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、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、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させ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、第２撹拌工程で形成した凝集フロックは、必要に応じて脱水機により固液分離し、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得るのが好ましい（脱水工程）。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
＜第１撹拌工程＞
第１撹拌工程では、前述した被処理物としての汚泥に対して第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のが好ましい。
【００２４】
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、無機凝集剤を汚泥に加えて撹拌した場合に比べて、凝集剤を加えて高速撹拌することにより、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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、本処理方法の第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。
【００３５】
（撹拌条件）
第１撹拌工程では、１０００ｒｐｍ以上の高速で撹拌するのが好ましい。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。
【００３６】
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好ましい。
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。
【００３７】
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。
とりわけ、本処理方法の第１撹拌工程では、撹拌機の消費電力Ａ（ｋＷ）と、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように、撹拌条件を調整することが重要である。なお、汚泥濃度＝ＴＳである。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【００３８】
中でも、汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃに対する汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂの比率（Ｂ／Ｃ）が３．５未満の場合には、上記式（１）の値が０．４０〜１．１０に調整するのが好ましく、脱水ケーキの含水率をより一層効果的に低減するためには、その中でも０．５０以上或いは１．００以下、さらにその中でも０．６０以上或いは０．９０以下に調整するのが特に好ましい。
他方、汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃに対する汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂの比率（Ｂ／Ｃ）が顕著に多い場合、すなわち３．５以上の場合には、上記式（１）の値が０．１５〜０．４０に調整するのが好ましく、脱水ケーキの含水率をより一層効果的に低減するためには、中でも０．２０以上或いは０．３５以下、さらにその中でも０．２０以上或いは０．３０以下に調整するのが特に好ましい。
【００３９】
撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、上記式（１）が成り立つように調整するには、後述する制御装置によって撹拌条件を調整するのが好ましい。
【００４０】
本処理方法では、処理する汚泥の種類や濃度が変化しても、第１撹拌工程において上記式（１）の関係が成り立つように撹拌条件を設定することにより、脱水ケーキの含水率を効果的に低減することができることが分かった。
この際、撹拌機の消費電力Ａ（ｋＷ）は、同じ撹拌機を使用するとすれば、主に撹拌速度の設定によって調整することができるため、上記の好ましい撹拌速度の範囲内で、汚泥濃度や汚泥の汚泥処理量に応じて上記式（１）が成立するように撹拌速度を設定するのが好ましく、中でも式（１）の値が一定になるように制御するのが好ましい。
但し、撹拌機の消費電力Ａ（ｋＷ）は、使用する撹拌機の台数を変化させることによっても調整可能である。
なお、（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）＝汚泥流量であるから、上記式（１）の左式は、消費電力Ａ／汚泥流量と読み替えることもできる。
【００４１】
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。
【００４２】
本処理方法の第１撹拌工程ではさらに、撹拌機における撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整して混合を行うことがより一層好ましい。すなわち、第１撹拌工程において、撹拌部容積当たりの消費電力を１．０以上とすることにより、脱水ケーキの含水率をより一層低減できる。かかる観点から、撹拌機における撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．５（ｋＷ／Ｌ）以上或いは５．０（ｋＷ／Ｌ）以下となるのがより好ましく、中でも２．０（ｋＷ／Ｌ）以上或いは４．０（ｋＷ／Ｌ）以下となるのがさらに好ましい。
撹拌部容積当たりの消費電力を制御するには、後述する制御装置によって撹拌条件を調整するのが好ましい。
なお、撹拌機における撹拌部の容積とは、撹拌機の撹拌力が作用する領域部分の容積をいう。例えば、撹拌機が撹拌槽を持つ場合であれば、撹拌槽の容積をいう。また、撹拌機が撹拌羽根を持つ場合は、撹拌羽根の撹拌力が作用する領域部分の容積をいう。
【００４３】
（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。
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。
【００４４】
＜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るのが好ましい。
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。
【００４５】
（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が、異なる種類の高分子凝集剤を用いることができる。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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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する際の回転速度は、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。
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
（撹拌機手段）
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。
【００５０】
＜脱水＞
第２撹拌工程で凝集フロックを形成させた後は、脱水機により固液分離し、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。
【００５１】
この際の脱水方法としては、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。
【００５２】
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。
【００５３】
＜汚泥の処理装置＞
次に、本処理方法を実施するための装置について説明する。
【００５４】
本処理方法を実施することができる汚泥の処理装置としては、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する凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置を挙げることができる。
【００５５】
また、本処理方法を実施することができる、より好ましい汚泥の処理装置として、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に加える手段、及び、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、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、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、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凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置を挙げることができる。
以下、より具体的な装置例として、以下に第１〜第５の処理装置例について説明する。
【００５６】
（第１の処理装置例）
図１は、第１の実施形態を実施するための装置例を示した概略図である。
図１に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、汚泥流量計１２、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。
高速撹拌槽７には、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が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には、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が連通して配置されている。
また、高速撹拌槽７の高速撹拌機９には、前記汚泥流量計１２と電気的に接続された制御装置１３が電気的に接続されている。
【００５７】
この装置において、汚泥は先ず汚泥貯槽１に貯留され、貯留された汚泥は高速撹拌槽７に供給される。他方、第１の高分子凝集剤の溶液が、第１の高分子凝集剤ポンプ５により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高速撹拌槽７に供給される。そして、高速撹拌槽７において、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る。調製された混合汚泥は、高速撹拌槽７から通常速度撹拌槽８に供給される。
第２の高分子凝集剤の溶液は、第２の高分子凝集剤ポンプ６により、第２の高分子凝集剤溶解槽３から通常速度撹拌槽８に供給される。通常速度撹拌槽８において、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、混合汚泥を凝集させ、凝集フロックを形成させる。
凝集フロックは脱水機１１により脱水される。
【００５８】
制御装置１３は、汚泥流量計１２を通じて汚泥の汚泥処理量及び汚泥濃度を読み取る一方、高速撹拌機９の消費電力を読み取り、上記式（１）が成り立つように、撹拌条件、特に回転数を設定及び制御することができる。
【００５９】
（第２の処理装置例）
図２は、上記処理装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図２に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、汚泥流量計１２、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。
高速撹拌槽７には、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が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には、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が連通して配置されている。
また、高速撹拌槽７の高速撹拌機９には、前記汚泥供給ポンプ４及び汚泥流量計１２と電気的に接続された制御装置１３が電気的に接続されている。
【００６０】
この装置における汚泥の処理手順は、第１の処理装置例と同じである。
但し、制御装置１３が汚泥供給ポンプ４及び汚泥流量計１２と接続されているため、汚泥流量計１２を通じて汚泥の汚泥処理量及び汚泥濃度を読み取る一方、高速撹拌機９の消費電力を読み取り、上記式（１）が成り立つように、撹拌条件ばかりか汚泥供給ポンプ４の流量を制御することができる。
【００６１】
（第３の処理装置例）
図３は、上記処理装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図３に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、汚泥流量計１２、高速撹拌槽７Ａ、第１バルブ１４、高速撹拌槽７Ｂ、第２バルブ１５、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いる。
高速撹拌槽７Ａには、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が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には第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が連通して配置されている。
【００６２】
また、高速撹拌槽７Ａと第１バルブ１４の間から第２バルブ１５と通常速度撹拌槽８の間に、迂回配管１７が設置されており、該迂回配管１７の途中には第３バルブ１６が設置されている。
そして、高速撹拌槽７Ａの高速撹拌機９Ａ及び高速撹拌槽７Ｂの高速撹拌機９Ｂには、前記汚泥流量計１２と電気的に接続された制御装置１３が電気的に接続されている。
【００６３】
この装置は、上記の構成を備えているため、汚泥流量が小さい場合には、第１バルブ１４及び第２バルブ１５を閉める一方、第３バルブ１６を開けることにより、高速撹拌槽７Ａで高速撹拌により高分子凝集剤と混合した混合汚泥を、迂回配管１７を経由して通常速度撹拌槽８に供給することができる。
他方、汚泥流量が大きい場合には、第１バルブ１４及び第２バルブ１５を開ける一方、第３バルブ１６を閉じることにより、高速撹拌槽７Ａで高速撹拌により高分子凝集剤と汚泥とを混合した後、高速撹拌槽７Ｂで再び高速撹拌により高分子凝集剤と汚泥とを混合し、得られた混合汚泥を通常速度撹拌槽８に供給することができる。
【００６４】
（第４の処理装置例）
図４は、上記処理装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図４に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、汚泥流量計１２、高速撹拌槽７、通常速度撹拌槽８及び脱水機１１が順次下流側に連通して配置されてなる構成を備えている。
高速撹拌槽７には、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が連通して配置され、通常速度撹拌槽８には、第２の高分子凝集剤ポンプ６を介して第１の高分子凝集剤溶解槽２が連通して配置されている。
また、高速撹拌槽７の高速撹拌機９には、前記汚泥流量計１２と電気的に接続された制御装置１３が電気的に接続されている。
【００６５】
この装置は、図１の装置と比べると、第２の高分子凝集剤溶解槽３が省略されており、第１の高分子凝集剤の溶液は、第１の高分子凝集剤ポンプ５により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から高速撹拌槽７に供給されるようになっている。
また、第１の高分子凝集剤の溶液は、第２の高分子凝集剤ポンプ６により、第１の高分子凝集剤溶解槽２から通常速度撹拌槽８に供給されるようになっている。
【００６６】
（第５の処理装置例）
図５は、上記処理装置例とは異なる他の装置例を示した概略図である。
図５に示した装置は、汚泥貯槽１に汚泥供給ポンプ４、汚泥流量計１２、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。
また、高速撹拌槽７の高速撹拌機９には、前記汚泥流量計１２と電気的に接続された制御装置１３が電気的に接続されている。
【００６７】
この装置は、高速撹拌槽７と汚泥流量計１２を接続する配管に、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が連通して配置され、高速撹拌槽７と通常速度撹拌槽８を接続する配管に第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が連通して配置されてなる構成を備えている。
このように、各高分子凝集剤を汚泥に加えた後、各撹拌槽にて撹拌するようにしてもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
＜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】
【００７０】
以下、本発明を下記実験に基づいてさらに詳述する。【００７１】
（実験１）
本実験では、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撹拌における撹拌する際の回転速度（すなわち撹拌速度）を、表１に示すように変更することにより消費電力を調整し、下記式（１）の値Ｒと脱水ケーキの含水率との関係を検討した。
式（１）・・Ｒ＝（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ【００７２】
本実験では、被処理物として汚泥Ａを使用した。汚泥Ａは嫌気性消化汚泥であり、汚泥Ａの汚泥濃度（＝ＴＳ）は、１８．８ｇ／Ｌであった。
汚泥濃度（＝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。【００７３】
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ａ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量９００万、粘度３００ｍＰａ・ｓ）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に調整した。
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）。【００７４】
実験手順は以下の通りである。
汚泥（汚泥流量１．４〜２．９ｍ３／ｈ）に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の６５％加え、高速撹拌機（回転速度１２５０〜２７５０ｒｐｍ、消費電力０．４８〜２．４３ｋＷ、撹拌部容積０．８Ｌ）により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３５％加え、撹拌する際の回転速度を１５０ｒｐｍに設定した撹拌機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。【００７５】
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）。
実験結果を表１に示す。【００７６】
【表１】
2014021228.tif 000003
【００７７】
第１撹拌における撹拌する際の消費電力Ａ、汚泥処理量Ｂ及び汚泥濃度Ｃの関係が、（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂの式（１）値Ｒが０．４０〜１．１０の範囲において、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撹拌における撹拌する際の消費電力Ａ、汚泥処理量Ｂ及び汚泥濃度Ｃの関係において、（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂの式（１）値Ｒを０．４０〜１．１０、好ましくは０．５０〜１．００、さらにより好ましくは０．６０〜０．９０に調整することにより、脱水ケーキの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。【００７８】
（実験２）
本実験では、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、第１撹拌における撹拌する際の回転速度（すなわち撹拌速度）を、表２に示すように変更することにより消費電力を調整し、上記式（１）の値Ｒと脱水ケーキの含水率との関係を検討した。
本実験では、実験１とは、異なる汚泥と脱水機を使用した。【００７９】
本実験では、被処理物として汚泥Ｂを使用した。汚泥Ｂは嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｂの汚泥濃度（＝ＴＳ）は、２０．８ｇ／Ｌである。汚泥濃度（＝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、カチオン性高分子凝集剤ｂ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量８００万、粘度２８０ｍＰａ・ｓ）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に調整した。【００８０】
実験手順は以下の通りである。
汚泥（汚泥流量１．４ｍ３／ｈ）に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の６５％加え、高速撹拌機（回転速度１０００〜３０００ｒｐｍ、消費電力０．３３〜３．０７ｋＷ、撹拌部容積０．８Ｌ）により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３５％加え、撹拌する際の回転速度を５０ｒｐｍに設定した撹拌機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。
実験結果を表２に示す。【００８１】
【表２】
2014021228.tif 000004
【００８２】
第１撹拌における撹拌する際の消費電力Ａ、汚泥処理量Ｂ及び汚泥濃度Ｃの関係において、（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂの式（１）値Ｒが、０．２４及び２．２０の場合には脱水ケーキの含水率は好ましいものではなかった。
このような結果とこれまで発明者が行った試験結果を総合して考慮すると、式（１）値Ｒを、０．４０〜１．１０、好ましくは０．５０〜１．００、さらにより好ましくは０．６０〜０．９０に調整することにより、脱水ケーキの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。【００８３】
（実験３）
本実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第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、第１撹拌における撹拌する際に使用する高速撹拌機の使用台数を変更することにより消費電力を調整し、上記式（１）の値Ｒと脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００８４】
本実験では、被処理物として汚泥Ｂを使用した。汚泥Ｂは嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｂの汚泥濃度（＝ＴＳ）は、２０．８ｇ／Ｌである。汚泥濃度（＝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。
本実験では、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ｂ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量８００万、粘度２８０ｍＰａ・ｓ）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に調整した。【００８５】
実験手順は以下の通りである。
汚泥（汚泥流量１．４ｍ３／ｈ）に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の６５％注入し、高速撹拌機により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。２台の高速撹拌機を使用する場合には、高速撹拌機を直列に接続した。高速撹拌機の回転速度は１０００ｒｐｍ、消費電力は０．３３ｋＷ、撹拌部容積は０．８Ｌである。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３５％注入し、撹拌する際の回転速度を５０ｒｐｍに設定した撹拌機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。
実験結果を表３に示す。【００８６】
【表３】
2014021228.tif 000005
【００８７】
第１撹拌における撹拌する際の消費電力Ａ、汚泥処理量Ｂ及び汚泥濃度Ｃの関係が、（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂの式（１）値Ｒが、０．４０以上の範囲において、脱水ケーキの含水率を低減できた。
これらのことから、式（１）値Ｒを０．４０以上の範囲に調整することにより、脱水ケーキの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。【００８８】
（実験４）
本実験では、実験１〜３とは異なり、（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）が顕著に多い場合、すなわち３．５以上の場合における処理条件を検討した。
すなわち、（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）が３．５以上の場合において、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第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、表４に示すように第１撹拌における撹拌する際の回転速度（すなわち撹拌速度）を変更することにより消費電力を調整し、上記式（１）の値Ｒと脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００８９】
本実験では、被処理物として汚泥Ｃを使用した。汚泥Ｃは嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｃの汚泥濃度（＝ＴＳ）は、１６．０ｇ／Ｌである。汚泥濃度（＝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。
本実験では、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ｂ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量８００万、粘度２８０ｍＰａ・ｓ）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に調整した。【００９０】
実験手順は以下の通りである。
汚泥（汚泥流量３．５〜２５．０ｍ３／ｈ）に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の６５％注入し、高速撹拌機により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。高速撹拌機の回転速度は２２００〜３７００ｒｐｍ、消費電力は１．４〜４．８ｋＷ、撹拌部容積は０．８Ｌである。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３５％注入し、撹拌する際の回転速度を５０ｒｐｍに設定した撹拌機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。これらの結果をもとに、（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）が３．０〜１９．０に対して、脱水ケーキ含水率を低減できた上記式（１）のＲを算出した。
実験結果を表４に示す。【００９１】
【表４】
2014021228.tif 000006
【００９２】
（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）が顕著に多い場合、すなわち３．５以上の場合は、第１撹拌における撹拌する際の消費電力Ａ、汚泥処理量Ｂ及び汚泥濃度Ｃの関係が、（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂの式（１）値Ｒが、０．１９〜０．３６の範囲において、脱水ケーキの含水率を低減できた。
このような結果とこれまで発明者が行った試験結果を総合して考慮すると、（汚泥処理量Ｂ／汚泥濃度Ｃ）が顕著に多い場合、すなわち３．５以上の場合は、式（１）値Ｒを０．１５〜０．４０の範囲に調整することにより、脱水ケーキの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。【００９３】
（実験５）
本実験では、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入して第１撹拌を実施した後、第２の高分子凝集剤の溶液を注入して第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、第１撹拌における撹拌する際の高速撹拌機における撹拌部の容積（以降「撹拌部容積」と称する）を変更することにより、撹拌部容積当たりの消費電力を調整し、撹拌部容積当たりの消費電力と脱水ケーキの含水率との関係を検討した。【００９４】
本実験では、被処理物として汚泥Ｃを使用した。汚泥Ｃは嫌気性消化汚泥である。汚泥Ｃの汚泥濃度（＝ＴＳ）は、１６．０ｇ／Ｌである。汚泥濃度（＝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。
本実験では、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ｂ（ＤＡＡ系高分子凝集剤、分子量８００万、粘度２８０ｍＰａ・ｓ）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に調整した。【００９５】
実験手順は以下の通りである。
汚泥（汚泥流量２．０ｍ３／ｈ）に第１の高分子凝集剤の溶液を合計注入量の６５％注入し、高速撹拌機により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。
高速撹拌機の回転速度は２０００ｒｐｍ、消費電力は１．１１ｋＷ、撹拌部容積は０．８、１．６Ｌである。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３５％注入し、撹拌する際の回転速度を５０ｒｐｍに設定した撹拌機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。
実験結果を表５に示す。【００９６】
【表５】
2014021228.tif 000007
【００９７】
このような結果とこれまで発明者が行った試験結果を総合して考慮すると、第１撹拌における撹拌する際の消費電力を撹拌部容積で除した値（消費電力／撹拌部容積）、すなわち撹拌部容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整することにより、脱水ケーキの含水率をより一層低減できること、或いは、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。【００９８】
（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。【００９９】
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）。【０１００】
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。【０１０１】
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。【０１０２】
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６に示す。なお、表中の「−」はデータが無いことを示している。【０１０３】
【表６】
2014021228.tif 000008
【０１０４】
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。【０１０５】
（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。【０１０６】
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。【０１０７】
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７に示す。【０１０８】
【表７】
2014021228.tif 000009
【０１０９】
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。【０１１０】
（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。【０１１１】
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。【０１１２】
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８に示す。【０１１３】
【表８】
2014021228.tif 000010
【０１１４】
表８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。【０１１５】
（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。【０１１６】
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。【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。【０１１８】
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６に示す。【０１１９】
図６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。【０１２０】
（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。【０１２１】
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。【０１２２】
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。【０１２３】
上記参考実験５と比較するための参考比較例として、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。
この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。
この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７に示す。【０１２４】
図７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。【０１２５】
（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。【０１２６】
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。【０１２７】
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。【０１２８】
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９に示す。【０１２９】
【表９】
2014021228.tif 000011
【０１３０】
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。【０１３１】
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。
【図１】
2014021228.tif 000012
【図２】
2014021228.tif 000013
【図３】
2014021228.tif 000014
【図４】
2014021228.tif 000015
【図５】
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【図６】
2014021228.tif 000017
【図７】
2014021228.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月6日(2014.11.6)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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凝集方法及びそれに用いる凝集装置に関する。
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月4日(2015.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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する凝集フロック形成工程とを有する汚泥の処理方法であって、
混合汚泥調製工程において、回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定し、撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整した撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする汚泥の処理方法。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【請求項２】
混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．４０〜１．１０
【請求項３】
混合汚泥調製工程において、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜０．４０
【請求項４】
撹拌機の消費電力Ａの調整を、該撹拌機の回転速度の制御によって行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚泥の処理方法。
【請求項５】
撹拌機の消費電力Ａの調整を、該撹拌機の使用台数の調整によって行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか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】
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する凝集フロック形成装置と、を備えた汚泥の処理装置において、
前記混合汚泥調製装置は、回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定し、撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整した撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御する制御装置を備えたものであることを特徴とする汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【請求項９】
前記制御装置は、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御することを特徴とする請求項８に記載の汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．４０〜１．１０
【請求項１０】
前記制御装置は、撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように制御することを特徴とする請求項８に記載の汚泥の処理装置。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜０．４０
【請求項１１】
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８〜１０の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１２】
混合汚泥調製装置の撹拌機、又は、凝集フロック形成装置の撹拌機、又は、これら両方がインラインミキサーであることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２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１４】
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８〜１０の何れかに記載の汚泥の処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
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する凝集フロック形成工程とを有する汚泥の処理方法であって、混合汚泥調製工程において、回転速度を１０００ｒｐｍ以上に設定し、撹拌部の容積（Ｌ）当たりの消費電力（ｋＷ）が１．０（ｋＷ／Ｌ）以上となるように調整した撹拌機の消費電力（ｋＷ）Ａと、汚泥の汚泥処理量（ｋｇ／ｈ）Ｂと、該汚泥濃度（ｇ／Ｌ）Ｃとの関係が、次の式（１）が成り立つように調整して混合を行うことを特徴とする汚泥の処理方法を提案する。
式（１）・・（消費電力Ａ×汚泥濃度Ｃ）／汚泥処理量Ｂ＝０．１５〜１．１０
【国際調査報告】
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