(57)【要約】【課題】  汚泥の発生量、流量、汚泥性状等が変化した場合であっても、脱水ケーキの低含水率の維持、凝集不良による処理量低下の防止等を図りつつ安定した汚泥の脱水処理が可能な汚泥の脱水方法および脱水装置を提供する。【解決手段】  汚泥凝集槽内または流路中の汚泥流量を検出して、この汚泥流量に比例した前記凝集剤の必要注入量の一部を前記汚泥に注入する一方、上記凝集剤の注入により上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させ、前記凝集槽内または前記懸濁物質をフロック化させた流路の下流側に設けた凝集センサを用いて前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて残りの上記凝集剤の必要注入量を注入するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥凝集槽内または流路中の汚泥流量を検出して、この汚泥流量に比例した凝集剤の必要注入量の一部を前記汚泥に注入する一方、上記凝集剤の注入により上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させ、前記凝集槽内または前記懸濁物質をフロック化させた流路の下流側に設けた凝集センサを用いて前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて残りの上記凝集剤の必要注入量を注入することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項２】
前記汚泥の流量に比例して注入する凝集剤の注入量は、必要注入量の３０〜８０％である請求項１に記載の汚泥の脱水方法。
【請求項３】
前記凝集剤は、無機系凝集剤および／または有機系凝集剤を用いるものである請求項１または２に記載の汚泥の脱水方法。
【請求項４】
汚泥凝集槽内または流路中の汚泥に凝集剤を注入して上記汚泥凝集槽内または流路中にて上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、
前記汚泥凝集槽内に流れ込む汚泥流量または前記流路中の汚泥流量を検出する流量検出手段と、
前記凝集槽内または前記凝集手段の下流側の流路中に設けられて、前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定する濁度測定手段と、
前記凝集剤の必要注入量の一部を上記検出した汚泥流量に比例して前記汚泥に注入する一方、上記凝集剤の必要注入量の残りを上記測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて注入する注入薬量制御手段と
を備えることを特徴とする汚泥の脱水装置。
【請求項５】
前記汚泥の流量に比例して注入する凝集剤の注入量は、必要注入量の３０〜８０％である請求項４に記載の汚泥の脱水装置。
【請求項６】
前記凝集剤は、無機系凝集剤および／または有機系凝集剤を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の脱水方法および脱水装置に係り、特に安定した汚泥の凝集・脱水処理のための凝集剤注入量を適切に制御する汚泥の脱水方法および脱水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、排水処理施設等おいて発生する汚泥を処理する汚泥処理システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この汚泥処理システムは、汚泥処理システムにフィードバック制御系を適用した場合に生じる凝集剤注入量の制御遅れを解決すべくなされたものである。この特許文献１に開示される汚泥処理システムは、凝集剤が注入されて凝集処理された水または汚泥のフロックの凝集状態を、反応部の内部または流路において凝集センサで測定する。そして反応部に注入すべき凝集剤の注入量を速やかに最適化して懸濁物質をフロックの分離や汚泥脱水に適した状態にフロック化するものである。
【０００３】
ところで上述した汚泥処理システムは、下水処理、し尿処理および化学・製薬工業、食品工業、電子・機械工場、紙パルプ工場等に適用されている。これらの排水処理施設にあっては上述した汚泥が発生する。この汚泥には、初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥、凝集沈殿汚泥等がある。近時、下水道の整備が進んだことや排水規制の強化により、汚泥の発生量は年々増加傾向にある。通常、汚泥は機械的な脱水処理によって脱水ケーキとされるが我が国においては、最終処分地不足等の問題から、脱水ケーキは、乾燥・焼却等によって減容化処理されるのが一般的である。この脱水ケーキを乾燥・焼却処分する場合には、省エネルギーの観点から、脱水ケーキ量を低減すること、つまり汚泥濃度や性状変動に影響されずに安定した脱水処理を行い、低含水率の脱水ケーキを得ることが究めて重要な技術課題となっている。
【０００４】
上述した汚泥を機械的に脱水して脱水ケーキとする脱水機としては、一般にベルトプレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、真空脱水機、フィルタープレス脱水機、多重円盤形脱水機等がある。また汚泥脱水を効率的に行うためカチオン性、アニオン性、両性等の有機系高分子凝集剤を汚泥に注入する場合がほとんどであるが、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、ポリ鉄、塩化第二鉄などの無機系凝集剤を併用することもある。
【０００５】
上述した脱水機や凝集剤は、処理対象の汚泥性状や処理量に応じて選定され、汚泥の脱水処理が行われている。
【特許文献１】特開２００３−１５４２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した工場での製造品目や生産量の変動、汚泥濃縮時間、活性汚泥の状態、余剰汚泥の引抜量、凝集・沈殿の状態、気温等の変化によって汚泥の発生量や汚泥性状は常に変化する。その結果、高分子凝集剤を一定量注入しているだけでは、安定した凝集状態が維持できず、脱水ケーキ含水率も安定しないという問題がある。そこで汚泥の発生量、流量や懸濁物質濃度、ｐＨ、電気伝導率、有機物濃度、繊維分等の汚泥性状が変化した場合、担当者が常時管理しながら高分子凝集剤の注入量を変化させて対応しているのが現状である。このため、多大な手間や労力が必要なだけでなく凝集精度や処理の安定性の点で満足できるものではなく、改善が求められている。
【０００７】
また上述した特許文献１の汚泥処理システムは、反応部に注入すべき凝集剤の注入量を速やかに最適化してフロックの分離や汚泥脱水に適した状態に懸濁物質をフロック化することができるものの、凝集剤の注入量が必ずしも最適ではないという問題もある。
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、その目的は、汚泥の発生量、流量、汚泥性状等が変化した場合であっても、脱水ケーキの低含水率の維持、凝集不良による処理量低下の防止等を図りつつ安定した汚泥の脱水処理が可能な汚泥の脱水方法および脱水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成すべく本発明に係る汚泥の脱水方法および脱水装置は、汚泥凝集槽内または流路中の汚泥流量を検出して（流量検出手段）、この汚泥流量に比例した前記凝集剤の必要注入量の一部を前記汚泥に注入する一方（注入薬量制御手段）、上記凝集剤の注入により上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させ、前記凝集槽内または前記懸濁物質をフロック化させた流路の下流側に設けた凝集センサを用いて前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し（濁度測定手段）、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて残りの上記凝集剤の必要注入量を注入する（注入薬量制御手段）。好ましくは前記汚泥の流量に比例して前記汚泥に注入する凝集剤は、必要注入量の３０〜８０％とすることが望ましい。
【０００９】
上述の汚泥の脱水方法および脱水装置は、凝集剤の必要注入量の一部を前記汚泥流量に比例して前記汚泥に注入する。そして、残りの凝集剤の注入量は、濁度測定手段で測定された濁度の経時的変化分に基づいて制御する。このため、上述の汚泥の脱水方法および脱水装置は、汚泥の流量変化や性状変化への応答が素早くなる。
ちなみに上述の汚泥の脱水方法および脱水装置は、下水処理、し尿処理および化学・製薬工場、食品工場、電子・機械工場、紙パルプ工場等の一般産業の排水処理からの汚泥が対象である。また汚泥の種類としては、例えば初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥、凝集沈殿汚泥、加圧浮上汚泥等があげられるが、これらの汚泥に限定されるものではない。
【００１０】
また前記凝集剤は、無機系凝集剤および／または有機系凝集剤が用いられる。詳しくは汚泥脱水を効果的に行うために有機系の高分子凝集剤が用いられるが、無機系の凝集剤を併用することもある。この種の有機性高分子凝集剤としては、カチオン性、アニオン性または両性のものが適用される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の汚泥の脱水方法および汚泥の脱水装置によれば、まず汚泥凝集槽内または流路中の汚泥流量を検出し、この汚泥流量に比例した前記凝集剤の必要注入量の一部を前記汚泥に注入して上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させている。具体的には、前記汚泥の流量に比例した注入必要量の３０〜８０％の凝集剤を注入する。そして、前記凝集槽内または前記凝集手段の下流側の流路中に設けた凝集センサを用いて、前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて残りの凝集剤の注入量を制御している。このため本発明の汚泥の脱水方法および汚泥の脱水装置は、予め汚泥流量に比例した前記凝集剤の必要注入量の一部を汚泥に注入して上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させているので、汚泥の流量変化や性状変化への応答が素早くなると共に、凝集剤の注入量が最適化される。このため、本発明の汚泥の脱水方法および汚泥の脱水装置は、消費される凝集剤の総量を低減させることができる。したがって本発明は、良好な脱水処理が可能になるのと相俟って、省エネルギー効果および経済的メリットが大である等の実用上多大なる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る汚泥の脱水方法を適用した汚泥の脱水装置について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の汚泥の脱水装置の一実施形態を例示すべく描いたものであって、この図によって本発明が限定されるものではない。
本発明の一実施形態に係る汚泥の脱水装置は、図１（ａ）に示すように、凝集槽１内に収容した汚泥を含む液体（以下、「被処理液」と称する）２に凝集剤３を注入して凝集槽１内にて被処理液２に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、凝集槽１の内部または排出路４に設けた凝集センサ５を用いて、被処理液２中のフロック間の空隙における濁度を測定する測定部６と、凝集槽１内または流路中の汚泥流量を検出する流量検出センサ１２と、凝集剤の必要注入量の一部を流量検出センサ１２が検出した前記汚泥流量に比例して被処理液２に注入する比例量注入部９ａと、残りの上記凝集剤の注入量を凝集センサ５で測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて注入する経時変化量注入部９ｂを備えて構成される。
【００１３】
上述の比例量注入部９ａおよび経時変化量注入部９ｂからなる注入薬量制御部９は、流量検出センサ１２および測定部６の測定結果を受けて比例量注入部９ａおよび経時変化量注入部９ｂにそれぞれ指令を出力する制御部７の制御を受ける。
概略的には上述した構成をとる本発明に係る汚泥の脱水装置が特徴とするところは、凝集剤３の必要注入量の一部、具体的には、流量検出センサ１２が検出した汚泥流量に比例した流量の汚泥を凝集するのに必要な凝集剤３の量（必要注入量）の３０〜８０％を予め被処理液２に注入する点、および測定部６が検出したフロックの凝集状態に基づいて残りの凝集剤３の注入量を制御する点にある。このように凝集剤３の注入量を制御することによって、汚泥に注入する凝集剤３の絶対量を少なくすることが可能となる。
【００１４】
尚、凝集剤３の必要注入量は、現場毎に異なるので予め現場毎にテスト等を行って把握しておく。また凝集剤３は、凝集槽１の内部で被処理液２を凝集反応させて被処理液２に含まれる懸濁物質をフロック化して凝集させるものである。この種の有機性高分子凝集剤としては、カチオン性、アニオン性または両性のものがある。
具体的にカチオン性を有する有機系高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのハロゲン化アルキル四級化物または酸による三級塩、ジメリチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドのハロゲン化アルキル四級化物または酸による三級塩、ジメチルジアリルアンモニウムのハロゲン化物等のカチオン性モノマーの単独重合体、またはそれらカチオン性モノマーと（メタ）アクリルアミド等のノニオン性モノマーとの共重合体、ビニルアミンやアリルアミンを構成単位とする重合体、エチレンイミン単位を構成単位とする重合体、ポリアミジン等をあげることができる。
【００１５】
次にアニオン性を有する有機系高分子凝集剤としては、例えば（メタ）アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸等のカルボキシル基やスルホン酸基を有するビニルモノマーまたはそのアルカリ金属塩の単独重合体、もしくはそれらアニオン性モノマーと（メタ）アクリルアミド等のノニオン性モノマーとの共重合体があげられる。
【００１６】
或いは凝集剤としては、上述したアニオン性、カチオン性、ノニオン性モノマーを必要な比率で組み合わせて重合した両性の高分子凝集剤であってもよい。
一方、無機系凝集剤としては、例えば硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、ポリ鉄、塩化第二鉄などがあげられる。
さて上述した特徴を備えた本発明に係る汚泥の脱水装置に関し、より詳細に図面を参照しながら説明する。
【００１７】
凝集槽１には、被処理液２がポンプ１０によって加圧導入されて収容され、制御部７の指令によって注入薬量制御部９が駆動され、注入路８から凝集剤３が注入される。このとき制御部７は、まず流量検出センサ１２が測定した流入量に応じて注入薬量制御部９の比例量注入部９ａを駆動し、汚泥流量に比例した凝集剤３の注入量の３０〜８０％を注入する。次いで制御部７は、凝集センサ５が検出して、測定部６が測定したフロックの凝集状態に基づき、注入薬量制御部９の経時変化量制御部９ｂを駆動して残りの凝集剤３を凝集槽１に注入する。
【００１８】
ちなみに、上記の凝集反応は、被処理液２に含まれる懸濁物質の質（懸濁物質の化学的組成、物理的性質等）や濃度等に依存し、また、凝集槽１に流入する被処理液２の流入量、水質（ｐＨ値等）や温度等に依存する凝集反応時間を有する。この凝集反応時間を短縮するため、凝集槽１の内部には、たとえば、モータ等で回転駆動される撹拌機１１が設けられて被処理液２と凝集剤３とを混合して撹拌する。
【００１９】
こうして凝集処理された被処理液２は、凝集槽１の排出路４を経て、汚泥に含まれる固形成分であるフロックを脱水処理して固形回収する。このような汚泥の脱水では、これら処理に適したフロックの凝集状態があるため、凝集槽１から排出される被処理液２のフロックの凝集状態を所定の凝集状態に維持する必要がある。
そのため、凝集センサ５が凝集槽１の内部に設けられ、フロックの凝集状態をリアルタイムに測定している。そして詳細は後述するが制御部７は、この凝集センサ５が検出したフロックの凝集状態に応じた残りの凝集剤３の注入量を求めて注入薬量制御部９の経時変化量注入部９ｂを駆動制御して凝集剤３を凝集槽１へ注入する。
【００２０】
詳しくは凝集センサ５は、たとえば、図２に示すように、凝集処理される被処理液２の中にレーザ光を放射し、このレーザ光が上記被処理液２の中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を検出することで、上記被処理液２の中に含まれるフロックの凝集状態を測定するようにフロック凝集状態検出プローブ（以下「プローブ」）５１および管状セル５２（図４参照）で構成される。この凝集センサ５に用いられるプローブ５１は、概略的には、図２に示すように、所定の周波数の信号で振幅変調されたレーザ光を被処理液２の中に放射するための第一の光ファイバ５１ａと、上記被処理液２の中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を受光するための第二の光ファイバ５１ｂとを、それら各ファイバの端面を近接させて所定の台座（支持部材）５１ｃに固定した構造を有する。
【００２１】
上記台座５１ｃで支持される上記各光ファイバ５１ａ、５１ｂには、そのコア径が０．１ｍｍ程度のものが用いられ、各光ファイバ端面の中心軸が９０度の角度をもって交差するように台座５１ｃに固定される。こうして構成されるプローブ５１の大きさは、たとえば１〜２ｍｍ3程度である。
そして、第一の光ファイバ５１ａから放射されたレーザ光によって、各光ファイバ５１ａ、５１ｂの端面の中心軸が交差する部位の微小領域（直径０.２〜０.４mm程度の三次元領域）Ｓに生じる散乱光が、第二の光ファイバ５１ｂで受光されるようになっている。また、台座５１ｃはプローブ５１の上方から入射する外光（自然光）を遮光する。
【００２２】
上記構造のプローブ５１を用いた凝集センサ５によってフロック凝集状態を測定する測定部６が有する発光部６１は、たとえば波長が６３０nmのレーザ光Ｌを放射するレーザダイオード等からなるレーザ発振器６１ａと、上記レーザダイオード等が放射するレーザ光を７０〜１５０kHz（たとえば９５kHz）の交流信号で振幅変調する振幅変調器６１ｂとを備えている。
【００２３】
また、前記微小領域Ｓからの散乱光を検出する測定部６が有する検出部６２は、散乱光の強度に応じて、散乱光を光電変換するフォトトランジスタ等の光電変換器６２ａと、光電変換器６２ａの光電変換出力から前記振幅変調周波数成分の信号Ｆを抽出するバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」と称する）６２ｂと、このＢＰＦ６２ｂが出力する信号Ｆを増幅器６２ｃによって増幅した後、その包絡線成分Ｅを抽出する（ＡＭ；振幅変調）検波器６２ｄと、包絡線成分Ｅの最低値を検出する最低値検出回路６２ｅ、および最低値検出回路６２ｅが検出する包絡線成分Ｅの最低値を読み出すデータサンプリング部６２ｆを備えている。
【００２４】
なお、レーザ光の散乱光と共に、外光もプローブ５１によって受光されるが、レーザ光は振幅変調されているので、変調周波数成分の信号だけを通過させるＢＰＦ６２ｂによって、レーザ光の散乱光に基づく信号Ｆだけが抽出される。
ところで、微小領域Ｓで生じるレーザ光の散乱光は、懸濁物質による散乱光とフロックによる散乱光とからなる。ここで、懸濁物質（微小コロイド粒子）数は、懸濁物質の凝集が進むにつれて減少する。これに対して、フロックは懸濁物質（微小コロイド粒子）が凝集したものであるから、凝集が進むにつれて増加したフロックの数は、懸濁物質（微小コロイド粒子）の数に比較して遥かに少ない。このため、凝集が進んでも、フロックが前述の微小領域Ｓに存在する可能性は非常に少なく、希に微小領域Ｓに入り込むフロックが存在するに過ぎない。但し、凝集がさらに進行すると、フロックの数が増加するので、微小領域Ｓに入り込むフロックは増加する。
【００２５】
したがって、プローブ５１を用いて微小領域Ｓにおける散乱光の強度を測定すると、図３（ａ）〜（ｃ）にその概念を示すように、懸濁物質の凝集が進んで微小コロイド粒子数が減少し、フロックの数が徐々に増加しても、フロックの数は懸濁物質（微小コロイド）の減少に比べ遥かに少ないので、プローブ５１で検出される微小領域Ｓの散乱光の平均強度は低下する。このため、プローブ５１で検出されるフロックの凝集状態は、希に微小領域Ｓに入り込むフロックで上記散乱光の強度が一時的に強くなったときを除いて、平均的な散乱光の強度は未凝集の懸濁物質（微小コロイド）の粒子数、すなわち濁度を示しているとみなし得る。なお、図３（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間軸であり、ｔは時間を示す。
【００２６】
前述した最低値検出回路６２ｅは、上記観点に立脚し、散乱光の強度に応じた光電変換器６２ａの出力から得られる前記振幅変調周波数成分の信号Ｆの包絡線成分Ｅから最低値を検出することで、被処理液２の未凝集の微小コロイドの粒子数（濁度）を検知することを可能とする。
前述した構造のプローブ５１を用いた凝集センサ５は、図４にその縦断面と横断面とを示すように、流入方向に垂直な断面積が小さい流体導入部５２ａと、この流体導入部５２ａに連接された流路断面積の大なる流体緩流部５２ｂとを備えた管状セル５２とを備え、上記流体緩流部５２ｂの内部にプローブ５１を設けている。
【００２７】
管状セル５２は、小径の管内径Ｄ１を有する円筒管状の流体導入部５２ａと、この流体導入部５２ａと同軸に設けられ、該流体導入部５２ａを徐々に拡径してその管内径Ｄ２を大きくした円筒管状の流体緩流部５２ｂとを備えた異径構造の円管体からなる。そして、流体導入部５２ａから導入される流速Ｖ１の被処理液２を流体緩流部５２ｂに導くことで、被処理液２の流速をＶ２まで緩やかにして、プローブ５１によるフロックの凝集状態（濁度）の測定に供するように作用する。
【００２８】
ちなみに、流体緩流部５２ｂに導かれる被処理液２の流速Ｖ２は、流体導入部５２ａの内径Ｄ１と流体緩流部５２ｂの内径Ｄ２との比の二乗に依存し、
Ｖ２＝（Ｄ１／Ｄ２）2・Ｖ１
となる。具体的には、流体導入部５２ａの内径Ｄ１を１０ｍｍ、流体緩流部５２ｂの内径Ｄ２を３０ｍｍとすると、流体緩流部５２ｂにおける被処理液２の流速Ｖ２は流体導入部５２ａに導かれる被処理液２の流速Ｖ１の１／９にまで減速される。しかも、流体導入部５２ａに導かれる被処理液２の流速Ｖ１が１０％程度の変化を伴うものであっても、流速減速効果によって、流体緩流部５２ｂにおける被処理液２の流速Ｖ２の変化は抑制され、［１０／９≒１］％程度に抑えられる。
【００２９】
上記のような形状寸法を有する管状セル５２の流体緩流部５２ｂにプローブ５１を組込んだ凝集センサ５は、凝集槽１に収容された被処理液２に浸漬され、凝集槽内部の被処理液２の濁度を、緩流されて安定した流れの下でプローブ５１を用いてリアルタイムに検出することを可能にする。また凝集センサ５については、図１（ｂ）に示すように、凝集槽１から排出される被処理液２の排出路４の一部として構成して、被処理液２の濁度を求めることもできる。また、凝集槽１を設けずに、配管等の被処理液２の流路に直接凝集剤を注入し、その下流に凝集センサ５を設けてもよい（図示せず）。
【００３０】
ここで、濁度を測定する測定部６は、図２に示すように、前記最低値検出回路６２ｅが検出する包絡線成分Ｅの最低値を読み出すデータサンプリング部６２ｆによって、濁度の測定データを出力する。こうして、出力される濁度の測定データは、図１に示すように、制御部７に入力される。制御部７は、測定部６からの濁度測定データからその経時的変化分を求めて、経時変化量注入部９ｂを駆動して凝集剤３の注入量を制御する。
【００３１】
具体的には、濁度測定データの経時的変化分が増加（濁度が増加した、すなわち、懸濁物質（微小コロイド粒子）が増加）したときには、濁度の増加を抑制するべく、前記凝集剤の注入量を増加させる。他方、濁度測定データの経時的変化分がゼロまたは減少（懸濁物質（微小コロイド粒子）が変化しないあるいは減少）であるときには、前記凝集剤の注入量を減少させる。
【００３２】
以上のようにして制御部７は、凝集槽１に収容された被処理液２の濁度を測定部６からリアルタイムで受け取る（経時的変化）。そして制御部７は、前述したように流量検出センサ１２によって検出された流量の汚泥を凝縮するのに必要な凝集剤３の３０〜８０％の分量を、比例量注入部９ａを駆動制御して凝集槽１に注入する。次いで制御部７は、上述した凝集センサ５が検出したフロックの前記汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて経時変化量注入部９ｂを駆動制御して残りの凝集剤３の注入量を制御する。このように本発明は、凝集剤３の注入量を制御することで、汚泥の流量変化や性状変化への応答を素早くでき、汚泥の脱水処理を安定させることに寄与することができる。
【００３３】
このような特徴を有する本発明に係る汚泥の脱水方法のアルゴリズムについて、図５のフローチャートを用いてより詳細に説明する。
まず制御部７は、制御開始（処理システムに起動時）のステップＳ１において流量検出センサ１２が測定した流量データを読み込む。そして制御部７は、制御を開始して最初の凝集剤注入を行う（ステップＳ２）。このときの注入量は、流量検出センサ１２によって検出された流量の汚泥を凝集するのに必要な凝集剤３の総量（必要注入量）に対し、３０〜８０％の分量である。次いでステップＳ３において、制御部７は所定期間の経過を待つ（インターバル）。そしてステップＳ４において、制御部７は測定部６から濁度測定データを読込む。次にステップＳ５で、制御部７は、制御開始（ステップＳ１）以後、最初に測定部６から読込んだ濁度データか否かを判断し、最初の濁度データであったときには、ステップＳ６で、この最初の濁度データを初期濁度データＭ（０）とする。そして、ステップＳ１に戻る。またステップＳ４において、制御部７は測定部６から濁度測定データを読込むが、このとき読込んだ濁度データＭ（１）は、既に初期濁度データＭ（０）が読込まれているので、ステップＳ５で、制御部７が制御開始後の最初の濁度データと判断することはなく、ステップＳ７で、制御部７が、濁度の変化分ｄＭを算出する。この算出は、
ｄＭ＝Ｍ（１）−Ｍ（０）
として行われる。
【００３４】
こうして、ステップＳ７では、制御部７が、制御部７に入力される濁度測定データから変化分（濁度測定値の増減）ｄＭを算出する。すなわち、濁度測定データが経過時間で微分されることになる。
次いでステップＳ８では、制御部７が、ステップＳ７で算出された濁度測定データの変化分ｄＭが増加（すなわち、ｄＭ＞０）か否か（すなわち、ｄＭ＝０またはｄＭ＜０）を判断する。
【００３５】
ステップＳ８で濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＝０またはｄＭ＜０）と判断されると、制御部７は、ステップＳ９において図１に示すように、凝集剤の注入路８に設けられた経時変化量注入部９ｂを制御して凝集剤の注入量を減少させる。そして、ステップＳ１に戻る。以降、制御部７は濁度データの変化分算出とそれに基づく凝集剤の注入量制御を繰り返す。
【００３６】
ここで、濁度データの変化分は、
ｄＭ＝Ｍ（２）−Ｍ（１）
であり、たとえば、時間の経過に伴い、濁度の変化分は、
ｄＭ＝Ｍ（ｎ＋１）−Ｍ（ｎ）
と繰り返し算出される。
【００３７】
一方、濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＞０）と判断されると、さらにステップＳ１０において、制御部７は、濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えたか（ｄＭ＞ｍ）否か（ｄＭ＝ｍまたはｄＭ＜ｍ）を判断する。
ステップＳ１０で濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えたとき（ｄＭ＞ｍ）制御部７は、濁度の増加が著しいと判断し、ステップＳ１１で経時変化量注入部９ｂを制御して凝集剤の注入量を増加させ（たとえば、増加量ｄＣ１）、凝集槽１に収容された被処理液２の濁度を速やかに低下させる。そして、ステップＳ１に戻り、再び制御部７は、濁度データの変化分算出、注入量制御を繰り返す。
【００３８】
他方、ステップＳ１０で濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えないとき（ｄＭ＝ｍまたはｄＭ＜ｍ）、制御部７は、濁度の増加は著しいものではないと判断し、ステップＳ１２で経時変化量注入部９ｂを制御して凝集剤３の注入量を増加させる（たとえば、増加量ｄＣ２）。なお、増加量ｄＣ２は増加量ｄＣ１よりも少ない値であり、凝集槽１に収容された被処理液２の濁度は緩やかに低下する。そして、ステップＳ１に戻り、再び制御部７は、濁度データの変化分算出、注入量制御を繰り返す。
【００３９】
かくして本発明に係る汚泥の脱水方法は、汚泥流量を流量検出センサ１２によって検出して、この検出された流量の汚泥を凝集するのに必要な凝集剤３の一部を被処理液２に注入する一方、この凝集剤３の注入により被処理液２に含まれる懸濁物質をフロック化させ、凝集槽１内または懸濁物質をフロック化させた流路の下流側に設けた凝集センサ５を用いて汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定し、この測定された上記濁度の経時的変化分に基づいて残りの凝集剤３の必要注入量を注入している。このため、本発明の汚泥の脱水方法は、汚泥の流量変化や性状変化への応答が素早くなると共に、凝集剤３の注入量が最適化される。したがって本発明の汚泥の脱水方法および汚泥の脱水装置は、消費される凝集剤３の総量を低減させることが可能である。
【００４０】
また上述した制御部７による凝集剤の注入は、測定部６からの濁度測定データからその経時的変化分を求めて、すなわち経過時間で微分して進相要素として作用するので、凝集槽１内における凝集反応の時間遅れの影響を補償する。
したがって、被処理液２の質（ｐＨ値等）や流量等に変化が生じ、凝集槽１におけるフロックの凝集状態が変化しても、凝集センサ５が凝集槽１に収容された被処理液２の濁度をリアルタイムに測定できることとあいまって、凝集剤の注入量を最適化することができ、凝集槽１内の被処理液２の凝集状態を速やか所定の凝集状態に制御することができる。
【００４１】
ちなみに上述したステップＳ８で濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＞０）と判断されると、その増加量ｄＭの大小を判断せずに、ステップＳ１１に進み、凝集剤の注入量を増加（たとえば、増加量ｄＣ１）させることで、被処理液２の濁度を速やかに低下させてもよい。
尚、上記汚泥の脱水方法においては、凝集槽１に注入する凝集剤として無機系凝集剤と有機系凝集剤とをそれぞれ単独または併用することができる。
【００４２】
また、この実施形態において凝集センサ５を設ける位置は、凝集槽１の内部に限定されず、凝集槽１からの排出路４であってもよい。
ところで発明者らは、上述した本発明に係る汚泥の脱水装置の効果を検証すべく評価試験を行った。この評価試験は、本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した場合、と適用しなかった場合とでそれぞれ評価試験を行い、凝集剤３の注入量を比較したものである。
【００４３】
この評価試験に用いた汚泥性状は、本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した場合の汚泥は、ｐＨが６.１、電気伝導率が１０２mS/m、浮遊物質濃度（ＳＳ）が０.９５％、浮遊物質中に占める有機性物質の割合（ＶＳＳ／ＳＳ）が５１.１％、表有物質中に占める繊維分の割合（繊維分／ＳＳ）が１.５％であり、本発明に係る汚泥の脱水方法を適用しなかった場合の汚泥は、ｐＨが６.３、電気伝導率が１２１mS/m、浮遊物質濃度（ＳＳ）が０.９２％、浮遊物質中に占める有機性物質の割合（ＶＳＳ／ＳＳ）が４７.８％、表有物質中に占める繊維分の割合（繊維分／ＳＳ）が１.５％であった。
【００４４】
また汚泥処理システムは、脱水機として１０００mm幅のベルトプレス型脱水機、凝集槽として１段の平板撹拌羽根付の容積約０.２m3の円柱型の鉄製反応槽、凝集剤としてジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル四級化物（アクリルアミド６０：４０［モル比］、１Ｎ−ＮａＣｌ溶媒での固有粘度が７.５dL/g、溶解濃度０.２％）を用いた。尚、汚泥流量は、条件ができるだけ揃うように１〜５m3の範囲内で同じように変動させた。
【００４５】
まず本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した場合の凝集剤の注入方法は、汚泥流量に比例した量として４０mg/Lを常時注入した上で、上述した凝集センサ５による凝集槽１の上澄液濁度を連続測定し、目標濁度値との差を監視しながら、その要求量に応じて凝集剤の注入量を制御するものとする。
一方、本発明に係る汚泥の脱水方法を適用しない場合の凝集剤の注入方法は、凝集センサ５によって計測された濁度と目標濁度との際から要求された凝集剤を注入するものとする。
【００４６】
その結果、それぞれ８時間に亘って評価試験を行ったところ、図７，８にそれぞれの評価結果を示すように本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した場合は、凝集剤３の平均注入量を少なく抑えることができることが確かめられた。このため、前述した評価試験を行ったプラントに本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した場合、年間の凝集剤使用量を３５７ｋｇも低減できることになる。すなわち、本発明に係る汚泥の脱水方法を適用した排水処理装置にあっては、年間の凝集剤使用量を大幅に低減することが可能となる。また、平均脱水ケーキ含水率も本発明に係る汚泥の脱水方法を適用しない場合と比較して１％以上低くなり、良好な脱水処理ができ、省エネルギーおよび経済的なメリットが大であることが評価結果により確かめられた。
【００４７】
かくして上述した本発明の汚泥の脱水方法および脱水装置によれば、汚泥凝集槽内または流路中の汚泥に凝集剤を注入して上記汚泥凝集槽内または流路中にて上記汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させるに際し、汚泥の凝集に必要な凝集剤量の３０〜８０％を予め注入し、残りを凝集センサ５で測定された濁度の経時的変化分に基づいて制御しているので、汚泥の流量変化や性状変化に対する応答が素早くなり汚泥脱水処理を安定化することができる。また本発明の汚泥の脱水方法および脱水装置は、汚泥の流量変化や性状変化に対して素早い応答がとれるので凝集剤の絶対注入量を減少させる効果が得られる。
【００４８】
その他、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥の脱水装置の要部概略構成図である。
【図２】フロック凝集状態検出プローブによる処理水等におけるフロックの状態検出の処理概念を示す図である。
【図３】懸濁物質の凝集に伴う微小領域Ｓでの散乱光の強度変化の様子を模式的に示す図である。
【図４】凝集センサを組み込んだ管状セルの要部概略構成図である。
【図５】流量測定データおよび濁度測定データの変化分に基づく凝集剤の注入量制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の汚泥の脱水方法を適用した排水処理装置における評価試験（薬剤注入量）の時間経過を示す表である。
【図７】従来の排水処理装置における薬剤注入量の時間経過を示す表である。
【符号の説明】
【００５０】
１      凝集槽
２      被処理液
３      凝集剤
４      排出路
５      凝集センサ
６      測定部
７      制御部
８      注入路
９      注入薬量制御部
９ａ    比例量注入部
９ｂ    経時変化量制御部
１０      ポンプ
１１      撹拌機
１２      流量検出センサ
【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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