(57)【要約】  【課題】  濾液排出管１８を長さ別に複数本備えることなく，濾過圧を好適に調整できるサイフォン式濾過濃縮装置，及び該濾過濃縮方法を提供する。  【解決手段】    本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０は，濾過濃縮槽１１，濾過板１２，濾液排出系統１５とを備え，前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，上下に隣接する前記管路１９，１９のうち，高位の管路１９の下端と低位の管路１９の上端を密閉可能な空間２１を介して連通すると共に，前記空間２１を該空間２１の頂部において大気に連通可能な開閉手段２２を設けたことを特徴とし，前記開閉手段２２の開閉によりサイフォン圧（濾過圧）を調整する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象を充填する濾過濃縮槽と，該濾過濃縮槽内に収容配置される濾過板と，該濾過板内の濾液を前記濃縮濾過槽外へ排出する濾液排出系統を備えたサイフォン式濾過濃縮装置において，
前記濾液排出系統の頂部から排出口に至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路によって構成し，
上下に隣接する前記管路のうち，高位の管路の下端と低位の管路の上端を密閉可能な空間を介して連通すると共に，前記空間を大気に連通可能とする開閉手段を設けたことを特徴とするサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項２】
前記空間に，該空間内に貯溜する濾液によって前記高位の管路の下端部を封止可能とするトラップを形成したことを特徴とする請求項１記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項３】
前記トラップを，前記高位の管路の下端と前記低位の管路の上端を共に前記空間を成す容器内に収容することにより形成したことを特徴とする請求項２記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項４】
前記トラップを，前記高位の管路の下端と前記低位の管路の上端を複数回折曲した連結管で連結することにより形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項５】
処理対象を充填する濾過濃縮槽と，該濾過濃縮槽内に収容配置される濾過板と，該濾過板内の濾液を前記濃縮濾過槽外へ排出する濾液排出系統を備えたサイフォン式濾過濃縮装置において，
前記濾液排出系統の頂部から排出口に至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路によって構成し，
上下に隣接する前記管路のうち，高位の管路の下端と低位の管路の上端を密閉可能な空間を介して連通すると共に，前記空間を大気に連通可能とする開閉手段を設け，前記開閉手段を開閉することによって，前記流路において有効サイフォン長さを可変として前記濾過板内に作用する負圧を調整することを特徴とするサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【請求項６】
前記濾過板内に作用する負圧の調整を処理対象の性状に応じて行うことを特徴とする請求項５記載のサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【請求項７】
前記濾過板内に作用する負圧の調整を濾過処理の進行状況に応じて行うことを特徴とする請求項５記載のサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，浄水場，下水処理場あるいは一般産業の製造工場で発生する汚泥を脱水処理する工程において，汚泥を濃縮して減量することによって，脱水処理の効率を大幅に向上させることを目的とした汚泥の濃縮装置に関し，より詳細には，前記汚泥濃縮装置のうちサイフォン効果を利用して汚泥を濾過することにより汚泥の濃縮を行なうサイフォン式濾過濃縮装置及び該サイフォン式濾過濃縮装置による濾過濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイフォン式濾過濃縮装置は，処理対象である汚泥を濾過濃縮槽内に充填し，該濾過濃縮槽内に収容配置された濾過板によって該汚泥の濾過濃縮を行なうと共に，前記濾過板の内部に浸透した濾液を濾過濃縮槽外に排出する濾液排出系統をサイフォンとして機能させるものである。前記濾過濃縮槽内において，汚泥中の汚泥粒子は該汚泥中に浸漬する濾過板表面に堆積して濃縮汚泥の層を形成すると共に，前記汚泥中の水分は濾過板を透過して濾液排出管等の前記濾液排出系統を通じて濾液として濾過濃縮槽外に排出されるところ，濾液が前記濾液排出系統内を流動することによってサイフォンが形成されるため，前記濾液の流動エネルギーのみで汚泥を効率的に濾過濃縮することができる構成となっている。したがって，濾過濃縮処理に必要なエネルギーを大幅に削減でき，極めて経済性の高い濾過濃縮装置として評価されている。
【０００３】
このようなサイフォン式濾過濃縮装置においては，サイフォンを形成する前記濾液排出系統内を濾液が流動することによって生じる負圧が濾過圧となり，前記負圧が濾過板内に作用することによって，前記濾過板表面への濃縮汚泥の堆積及び濾過板内への濾液の吸入が行なわれる。なお，以下，本願明細書及び特許請求の範囲においては，前記サイフォン効果により濾液排出系統及び濾過板内に作用する負圧を「サイフォン圧」という。
【０００４】
前記サイフォン圧は，濾過濃縮槽内の汚泥の液面と，濾液排出系統により排出された濾液の液面との水位差によって決まるため，例えば，濾過濃縮槽内に充填される汚泥の水位及び濾液排出系統から排出される濾液の水位を一定に保持するサイフォン式濾過濃縮装置にあっては，濾液排出系統の頂部から排出口に至る流路の長さによって決まるといえるが，前記流路の長さは一般に，濾過濃縮装置の全体構成や該濾過濃縮装置の設置場所等の制約を受けて決定され一定であるため，これに応じて発生するサイフォン圧（濾過圧）も一定となる。
【０００５】
しかしながら，浄水場で発生する汚泥等，季節や気象状況などによって，性状（例えば汚泥の濃度や濾過抵抗，組成，汚泥粒子の粒度分布等）が大きく変動するような汚泥を処理対象とする場合には，良好な濾過濃縮効果（例えば汚泥の濾過速度，汚泥からの濃縮汚泥の回収率，濃縮倍率など）を得るために，濾過圧を該汚泥の性状に合わせて変更する必要があったり，また，前記濾過圧を濾過処理の進行状況に伴って変更したり，最大濾過圧を調整することが必要となる場合がある。
【０００６】
このような要請を受け，前記濾液排出系統の全長を必要に応じて変更可能とした濾過濃縮装置が提案されており，具体的には，濾過板の濾過室に接続された第１濾液管と，この第１濾液管から段階的に分岐導出され，かつ分岐段階に応じて管路長を長くした複数本の濾液管を備えると共に，各濾液管の管路上に組込まれ独立して開閉操作可能な排液弁と，上記各濾液管の出口端に配置され，それぞれの液面位を保持するようにした濾液槽とを備えてなる濾過濃縮装置がある（例えば特許文献１等）。
【０００７】
本発明の先行技術文献としては下記のものを挙げることができる。
【特許文献１】特許第１４５０３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記載の濾過濃縮装置によれば，濾液の排出を，基本となる第１濾液管から分岐導出される濾液管へと段階的に切り替えることにより，濾液管（濾液排出管）の長さを変更してサイフォン圧を調整することができる。
【０００９】
しかしながら，前記特許文献１に記載の濾過濃縮装置にあっては，サイフォンを成す濾液管（濾液排出管）を長さ別に複数本独立して設けることを必要とすると共に，この濾液管を並列的に配置するものであることから，装置構成が複雑化して装置全体が高価となってしまったり，またスペース上の制約から，設置できる濾液管（濾液排出管）の数が制限されてしまうため，サイフォン圧の調整可能範囲が不十分なものとなってしまい，良好な濾過効果が得られないといった問題があった。
【００１０】
そこで，本発明は，サイフォンとして機能する濾液排出系統を備えたサイフォン式濾過濃縮装置において，サイフォン圧（濾過圧）を決定付ける前記濾液排出系統の頂部から排出口に至る流路を長さ別に複数本設けることなく，該流路のうち，サイフォン効果を奏する長さ（本願明細書及び特許請求の範囲において「有効サイフォン長さ」という。）を変更可能として，サイフォン圧（濾過圧）を好適に調整できるサイフォン式濾過濃縮装置，及び該サイフォン式濾過濃縮装置による濾過濃縮方法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】
【００１１】
以上の課題を解決すべく，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０は，
濾過濃縮槽１１，濾過板１２，濾液排出系統１５とを備え，前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，上下に隣接する前記管路１９，１９のうち，高位の管路１９の下端と低位の管路１９の上端を密閉可能な空間２１を経て連通すると共に，前記空間２１を該空間２１の頂部において大気に連通可能な開閉手段２２を設けたことを特徴とし，前記開閉手段２２の開閉によりサイフォン圧（濾過圧）を調整する。
【００１２】
すなわち，処理対象を充填する濾過濃縮槽１１と，該濾過濃縮槽１１内に収容配置される濾過板１２と，該濾過板１２内の濾液を前記濃縮濾過槽１１外へ排出する濾液排出系統１５（例えば，図１に示す実施形態にあっては濾液集水管１６，ヘッダー１７，及び濾液排出管１８により構成）とを備えたサイフォン式濾過濃縮装置１０において，
サイフォンとして機能する前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部（例えば，図１に示す実施形態にあっては濾液排出管１８）を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，上下に隣接する前記管路１９，１９（例えば図２における１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１））のうち，高位の管路１９（１９（Ｎ））の下端と，低位の管路１９（１９（Ｎ＋１））の上端を密閉可能な空間２１（２１（Ｎ））を介して連通すると共に，前記空間２１（２１（Ｎ））を該空間２１（２１（Ｎ））の例えば，頂部において大気に連通可能とする開閉手段２２（２２（Ｎ））を設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
前記空間２１には，該空間２１内に貯溜される濾液によって前記高位の管路１９の下端部を封止するトラップを形成することが好ましい（請求項２）。
【００１４】
また，前記密閉可能な空間２１は，前記高位の管路１９の下端と，前記低位の管路１９の上端を共に容器２０内に収容することにより形成することができ（請求項３），そのほか，前記高位の管路１９の下端と，前記低位の管路１９の上端を例えばＳ字状に複数回折曲した連結管２４で連結することにより形成することとしてもよい（請求項４）。
【００１５】
また，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０の濾過圧調整方法は，
処理対象を充填する濾過濃縮槽１１と，該濾過濃縮槽１１内に収容配置される濾過板１２と，該濾過板１２内の濾液を前記濃縮濾過槽１１外へ排出する濾液排出系統１５（例えば，濾液集水管１６，ヘッダー１７，及び濾液排出管１８）を備えたサイフォン式濾過濃縮装置１０において，サイフォンとして機能する前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部（例えば濾液排出管１８）を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，上下に隣接する前記管路１９，１９（１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１））のうち，高位の管路１９（１９（Ｎ））の下端と低位の管路１９（１９（Ｎ＋１））の上端を密閉可能な空間２１（２１（Ｎ））を介して連通すると共に，前記空間２１（２１（Ｎ））を該空間２１（２１（Ｎ））の頂部において大気に連通可能とする開閉手段２２（２２（Ｎ））を設けて，前記開閉手段２２（２２（Ｎ））を開閉することによって，前記流路において有効サイフォン長さを可変とし，サイフォン圧，すなわち，前記濾過板１２内に作用する負圧を調整することを特徴とする（請求項５）。
【００１６】
前記濾過圧調整方法にあっては，前記濾過板１２内に作用する負圧の調整を，処理対象となる例えば汚泥の性状に応じて行うこととしてもよく（請求項６），また，濾過処理の進行状況に応じて行うこととしてもよい（請求項７）。
【００１７】
ここで，「汚泥の性状」とは，汚泥を処理対象として濃縮濾過するに際し，濾過効率に影響を与えるような汚泥の性質や状態をいい，例えば，汚泥の濃度，濾過抵抗，組成や，汚泥中の汚泥粒子の粒度分布等を挙げることができる。
【００１８】
また，「濾過処理の進行状況に応じて」とは，例えば，濾過処理の開始時のほか，所定時間経過後等，濾過処理の継続により濾過板１２表面に付着堆積する濃縮汚泥層の形成状態等に応じて段階的に濾過圧を変化させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０によれば，濾過板１２内の濾液を濾過濃縮槽１１の外部へと排出するサイフォンを成す濾液排出系統１５のうち，頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部を，複数本の管路１９，１９，…１９によって構成しており，上下に隣接する前記管路１９，１９を密閉可能な空間２１を介して連結すると共に，該空間をその頂部において大気に連通可能とする開閉手段２２を備えることから，該開閉手段２２の開閉により前記空間２１内を大気に連通させるか否かを切り替えることができ，濾過圧を変更することができる。
【００２０】
すなわち，前記開閉手段２２を閉塞して前記空間２１内を濾液が満たした状態では，該空間２１を介して連結された２本の管路１９，１９が直接連通された状態と同様となり，サイフォンの一部として機能する。一方，前記開閉手段２２を開放すると，前記空間２１は大気と連通するため，該空間２１以降はサイフォン効果が消滅する。
【００２１】
したがって，本発明によれば，前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路のうち，サイフォン効果を奏する有効サイフォン長さを可変とすることができ，これによってサイフォン圧（濾過圧）を調整することができる。
【００２２】
また，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０によれば，前記複数の管路１９，１９…１９を前記空間２１，２１…２１を介して連通することによって，該空間２１，２１…２１の全てを密閉した場合に最大のサイフォン圧を得られる最長の濾液排出系統１５のみを備えればよく，前記特許文献１記載の濾過濃縮装置１０のように，濾液排出系統１５の一部を成す濾液排出管１８を長さ別に複数本備える必要がなく，簡易な装置構成とすることができる。
【００２３】
また，前記空間２１に，該空間２１内に貯溜される濾液によって前記高位の管路１９の下端部を封止可能とするトラップを形成すれば，例えば該空間２１（Ｎ）を開閉手段２２（Ｎ）の開放により大気と連通させた場合，該空間２１（Ｎ）内に配置される高位の管路１９（Ｎ）の下端から空気が侵入することを防ぐことができ，該高位の管路１９（Ｎ）及びそれよりも上方の濾液排出系統１５が有するサイフォン機能を好適に維持することができる。
【００２４】
前記空間２１は，具体的には，上下に隣接する管路１９，１９のうち高位の管路１９（例えば１９（Ｎ））の下端と，低位の管路１９（例えば１９（Ｎ＋１））の上端を共に容器２０内に収容したり，連結管２４で連結する等，容易に形成できる。
【００２５】
本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０の濾過圧調整方法によれば，濾液排出系統１５を構成する管路１９，１９間の空間２１を，前記開閉手段２２の開閉によって密閉状態とするか大気に連通するか切り替えるという簡易な操作によって前記有効サイフォン長さを変更し，前記濾過板内に作用する負圧，すなわちサイフォン圧（濾過圧）を調整することができる。また，この操作を処理対象となる例えば汚泥の，性状や，濾過処理の進行状況に応じて行えば，濾過圧を常に最適な状態とすることができ，濾過速度，回収率，濃縮倍率等の濾過濃縮効果を良好なものとして，効率的に濾過濃縮を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０並びに該サイフォン式濾過濃縮装置１０の濾過圧調整方法について，図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
〔サイフォン式濾過濃縮装置１０〕
サイフォン式濾過濃縮装置１０における濾過圧（サイフォン圧）は，濾過濃縮槽１１に充填される汚泥の水位及び濾液排出系統から排出される濾液の水位を一定に保つ場合には，前述のとおり，濾液排出系統１５のうちサイフォン効果により濾液を上方から下方へと流動させる流路の長さ，すなわち，有効サイフォン長さによって決定されることから，前記有効サイフォン長さを可変とすればサイフォン圧（濾過圧）を調整することができる。
【００２８】
本発明では，これを実現するための構成として，前記特許文献１記載の濾過濃縮装置のように長さの異なる濾液排出管１８を複数本備えるのではなく，装置構成や設置場所等の制約によって決定される，最大のサイフォン圧が得られる濾液排出系統１５のみを設けることとしており，前記濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路のうち，サイフォンとして機能する長さを可変とすることでサイフォン圧（濾過圧）を調整している。
【００２９】
具体的には，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０は，処理対象となるここでは，汚泥を充填する濾過濃縮槽１１，該濾過濃縮槽１１内に収容配置される濾過板１２，該濾過板１２内に浸透した濾液を前記濃縮濾過槽１１外へ排出する濾液排出系統１５等，従来より用いられている既知のサイフォン式濾過濃縮装置と略同様の基本構成を備えているが，サイフォンを形成する前記濾液排出系統１５のうち頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部，例えば濾液排出管１８を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９から成るものとし，上下に隣接する２本の管路１９，１９を，例えばボックス状の容器２０や連結管２４により形成される密閉可能な空間２１を介して連通すると共に，前記空間２１の，ここでは，頂部を大気に連通可能とする開閉手段２２を備え，該開閉手段２２の開閉により前記空間２１を大気と連通した状態とするか密閉状態とするか切り替えられるよう構成している。
【００３０】
このような構成によれば，前記開閉手段２２による前記空間２１内の状態の切り替えにより，濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る前記流路のうち，サイフォン効果を奏する長さ（有効サイフォン長さ）を可変とすることができ，したがって，前記濾過板１２内に作用する負圧であるサイフォン圧（濾過圧）を調整することができる。
【００３１】
図１は，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０の一実施形態を示した図である。
【００３２】
１１は，汚泥を充填する濾過濃縮槽で，該汚泥の濾過する濾過板１２をその内部に収容可能に構成されているほか，汚泥を充填，排出したり，濃縮汚泥を排出するための導管を備えている。なお，これらの導管は同一のものを用いてもよく，また用途ごとに別途設けることとしてもよい。
【００３３】
図１に示す実施形態にあっては，濾過濃縮槽１１は鋼板製の角形槽を成し，上部が開口していて該上部より濾過体を濾過濃縮槽１１内に挿入，収容可能としている。また，底部には，汚泥の充填及び排出や濃縮汚泥の排出を行なうための汚泥用導管が連通しているほか，外周を成す側壁の下部が底部に向かって幅を狭める方向に傾斜しており，底部より濃縮汚泥を好適に排出し得るよう構成されている。
【００３４】
１２は濾過板で，前記濾過濃縮槽１１内に収容配置され，汚泥に浸漬された状態で汚泥粒子と水分とを分離濾過するものであり，通常，複数枚（通常２〜６０枚程度）を所定間隔を介して直立状態で配置する。前記濾過板１２の構成は，前記濾過濃縮槽１１内に充填された汚泥を濾過濃縮することが可能であれば，既知の各種濾過板１２を使用可能であり，特に限定されないが，一例として，濾布や網状体等のフィルタ機能を有する濾過体を備えた構成とすることができる。なお，濾過体として濾布を用いる場合には，該濾布を縫合等して形成した袋体の内部に充填材を収容することとしてもよい。
【００３５】
前記濾過濃縮槽１１内に充填された汚泥中の汚泥粒子は前記濾過板１２表面に蓄積されて濃縮汚泥の層を形成する。また，前記汚泥中の水分は前記濾過板１２を透過して，後述する濾液排出系統１５を通じて濾液として濾過濃縮槽１１の外へと排出される。なお，サイフォン式濾過濃縮装置にあっては，濾液排出系統１５内を前記濾液が流動することによって該濾液排出系統１５内に負圧が生じるため，前記濾過板１２内もこれに伴って負圧となり，該負圧によって前記濾過板１２による濾過濃縮は促進される。
【００３６】
１５は，濾過板１２内の濾液を濾過濃縮槽１１の外へと排出する濾液排出系統であって，内部を濾液が流動することによってサイフォンとして機能するものである。図１に示す実施形態にあっては，濾液集水管１６，ヘッダー１７，濾液排出管１８から構成されており，前記濾過板１２内の濾液は，濾液集水管１６を通じてヘッダー１７へと流動した後，該ヘッダー１７から濾液排出管１８を通じて濾過濃縮槽１１の外へと排出されるよう構成されている。
【００３７】
前記濾液集水管１６は，濾過濃縮槽１１内に収容配置された各濾過板１２ごとに設けられ，一端を該濾過板１２内に開口している。ヘッダー１７は，複数枚（通常２〜１０枚程度）の濾過板１２を１群としてまとめるもので，各濾過板１２に連結された前記濾液集水管１６は，複数本単位で１のヘッダー１７に連結されている。濾液排出管１８は，１つの前記ヘッダー１７に対して１本連結され，該ヘッダー１７の下方に延伸している。
【００３８】
図１中，１５ａは前記濾液排出系統１５の頂部，１５ｂは濾液の排出口であり，該排出口１５ｂには，サイフォン効果が減殺あるいは喪失することを防ぐためのトラップ２８が設けられている。また，前記排出口１５ｂの上方には，該濾液排出系統１５の開閉が可能な濾液排出弁２３が設けられている。
【００３９】
なお，前記濾液排出系統１５は，サイフォンとして機能し，濾過板１２内の濾液を濾過濃縮槽１１外へ好適に排出することができるものであれば上述する構成に限定されるものではなく，例えばヘッダー１７を備えずに複数本の前記濾液集水管１６を濾液排出管１８へと直接連結してもよく，また，各濾過板１２ごとに，該濾過板１２から濾過濃縮槽１１の外へと連通する１本の管（前記実施形態における濾液集水管１６と濾液排出管１８を連結したものに相当）を設けることとしてもよい。
【００４０】
本発明にあっては，濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部を，複数の管路１９，１９…１９を高さ方向に連結することによって構成し，上下に隣接する前記管路１９，１９のうち，高位の管路１９の下端と，これより，上方に位置する低位の管路１９の上端を密閉可能な空間２１を介して連通すると共に，前記空間２１の頂部あるいはその近傍を大気に連通可能な開閉手段２２を前記空間２１ごとに備える。
【００４１】
前記管路１９，１９…１９間に設けられる前記空間２１，２１…２１は，前述の通り前記開閉手段２２によって密閉状態と大気に連通状態とを切り替え可能に構成されていて該切り替えにより濾液排出系統１５の有効サイフォン長さを変更してサイフォン圧（濾過圧）を変更可能なものであれば，構成は特に限定されないが，前記空間２１内に収容配置される高位の管路１９内に空気が侵入して該高位の管路１９及びそれよりも上方の濾液排出系統１５のサイフォン機能が低減，消滅等することを防ぐ観点から，前記空間２１に，該空間２１内に貯溜される濾液によって前記高位の管路１９の下端部を封止し，前記低位の管路の上端を前記空間に連通するトラップの構成としては，一般に濾液排出系統の下端に設けられ，前記濾液排出系統内に外部からの空気が侵入することを防止する各種のトラップ２８を採用することができる。
【００４２】
図１に示す実施形態にあっては，ヘッダー１７及び濾液排出管１８から成る前記流路のうち，濾液排出管１８を前記複数の管路１９，１９…１９を順次連結することにより構成することとし，前記濾液排出管１８を成す複数本の管路１９，１９…１９のうち，上下に隣接する管路１９，１９をボックス状の容器２０を介して連通することによって前記密閉可能な空間２１を形成し，該容器２０には，前記容器２０内の空間２１を大気に連通可能とする開閉手段として吸気弁２２を設けている。
【００４３】
前記容器２０を介して連通される管路１９，１９の端部の位置関係について説明するにあたり，図２を参照して説明すると，上下に隣接するＮ段目の管路１９（Ｎ）とＮ＋１段目の管路１９（Ｎ＋１）は，高位であるＮ段目の管路１９（Ｎ）の下端が，低位であるＮ＋１段目の管路１９（Ｎ＋１）の上端に対して適宜間隔を介して低位となるよう配置されており，この状態で，前記高位の管路１９（Ｎ）の下端と前記低位の管路１９（Ｎ＋１）の上端とを容器２０（Ｎ）を介して連通することにより，該容器内に空間２１（Ｎ）が形成されている。また，前記容器２０（Ｎ）の上面には前記空間２１（Ｎ）を大気に連通可能な吸気弁２２（Ｎ）が設けられている。
【００４４】
前記高位の管路１９（Ｎ）の下端が前記低位の管路１９（Ｎ＋１）の上端よりも低位に配置されていることにより，前記空間２１（Ｎ）を大気に連通した場合であっても，該空間２１（Ｎ）内における両管路１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１）の端部の高低差により前記高位の管路１９（Ｎ）内に空気が侵入することを防ぐことができ，前記高位の管路１９（Ｎ）及びそれよりも上方の濾液排出系統１５におけるサイフォン機能を維持することができる。したがって，本実施形態にあっては，前記容器２０（２０（Ｎ））により形成される空間２１（２１（Ｎ））全体がトラップとして機能するよう構成されているといえる。
【００４５】
また，前記吸気弁２２（Ｎ）が，前記空間２１（Ｎ）を該空間２１（Ｎ）の頂部，すなわち，低位の管路１９（Ｎ＋１）の上端よりも高い位置にて大気に連通可能となるよう，容器の上面２０（Ｎ）に設けられていることにより，前記空間を大気に連通した場合に，該吸気弁から濾液が漏出することを防ぐことができ，前記低位の管路１９（Ｎ＋１）からの濾液の排出を継続することができる。
【００４６】
なお，図１に示す実施形態にあっては，前記濾液排出管１８を６本の管路１９，１９…１９によって構成すると共に，上下に隣接する管路１９，１９をそれぞれ連通する５つの容器２０，２０…２０は略等間隔で配置されるよう構成されているが，前記濾液排出管１８を構成する前記管路１９，１９…１９の本数及び隣接する前記管路１９，１９を連通する容器２０，２０…２０（空間２１，２１…２１）の設置個数，また，各管路１９，１９…１９の長さは，希望とするサイフォン圧（濾過圧）に応じた有効サイフォン長さを実現可能とするものであれば，適宜変更可能であり，必要に応じた本数，設置個数や長さとすることができる。
【００４７】
例えば，濾液排出管１８を構成する管路１９，１９…１９の本数及び該管路１９，１９…１９間に配置される容器２０，２０…２０（空間２１，２１…２１）を多くすれば，濾過圧（サイフォン圧）を細かく調整することができる。一方，濾過圧（サイフォン圧）を２段階に変更できればよい場合には，前記濾液排出管１８を２本の管路１９，１９から成るものとし，該管路１９，１９を連通する容器２０（空間２１）を１つ備える構成とすればよい。
【００４８】
また，最上位に位置する管路１９の長さを短くし，該管路１９に連通する容器２０（空間２１）をできるだけ上方に設けることとすれば，前記有効サイフォン長さの範囲を広くすることができ，濾過圧（サイフォン圧）を広範囲にわたって調整することができる。ただし，濾液排出管１８のサイフォンとしての機能を維持する観点から，前記最上位の容器２０（空間２１）は，濾過処理時において濾過濃縮槽１１内に充填されている汚泥の水面よりも低位となる位置に設ける必要がある。このほか，各管路１９，１９…１９の長さ，及び管路１９，１９間に設けられる容器２０（空間２１）の設置間隔は必ずしも同一とする必要はなく，異なる長さ，設置間隔とすることも可能である。
【００４９】
前述する図１及び図２に記載の実施形態にあっては，上下に隣接する管路１９，１９を連通する密閉可能な空間２１をボックス状の容器２０によって形成したが，開閉手段（吸気弁）２２の開閉により，前記空間の頂部を大気と連通させた状態とするか密閉状態とするかの切り替えが可能であって，これにより，有効サイフォン長さの調整が可能な構成であれば，空間２１の構成方法はこれに限定されるものではなく，例えば図３に示すように，高位の管路１９の下端と前記低位の管路１９の上端を連結管２４で連結し，例えば，直線部が略平行となるように，複数回折曲し全体として略Ｓ字状の管で構成すると共に，該連結管２４の頂部に，開閉手段たる吸気弁２２を設けた構成としてもよい。前記図３に記載の構成によれば，図１及び図２に記載の実施形態よりもさらに簡易な構成で濾液排出管１８の有効サイフォン長さの変更を行うことができ，該有効サイフォン長さの変更によるサイフォン圧乃至濾過圧の調整を行なうことができる。
【００５０】
また，前記空間を容器により形成する場合，図１及び図２に記載するように容器内で高位の管路の下端が低位の管路の上端よりも低位となる位置に配置するほか，例えば図４（Ａ）に示すように，開閉手段２２を備える前記容器２０内に上面が開口したボックス状の収容体２５をさらに設け，該収容体２５内に前記高位の管路１９の下端を配置することとしたり，また，図４（Ｂ）に示すように，前記収容体２５に代えて前記容器２０の下方の角部に仕切り２６を設け，該仕切り２６内に前記高位の管路１９の下端を配置してもよい。この場合には，前記収容体２５又は仕切り２６によりトラップが形成され，該収容体２５又は仕切り２６内に貯留される濾液によって該高位の管路１９の下端が封止されるため，低位の管路１９の上端は前記容器２０内に突出せずとも該容器２０の下面等に連結していれば足りる。
【００５１】
〔濾過圧調整方法〕
図２は，図１に示すのと同様の容器２０によって上下に隣接する管路１９，１９を連通する空間２１を形成している本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０において，濾過圧（サイフォン圧）を調整する方法を詳細に説明するための図である。ここでは濾液排出管１８のうちヘッダー１７直下の最上段（１段目）に位置する容器を２０（１），Ｎ段目に位置する容器を２０（Ｎ）と呼ぶ。
【００５２】
図２（Ａ）では，１段目からＮ段目までの容器２０（１）〜２０（Ｎ）については，各容器２０（１）〜２０（Ｎ）に設けられている吸気弁２２（１）〜２２（Ｎ）を閉塞し，その下にあるＮ＋１段目の容器２０（Ｎ＋１）に設置された吸気弁２２（Ｎ＋１）を開放している。
【００５３】
この場合，１段目からＮ段目の容器２０（１）〜２０（Ｎ）により形成される空間２１（１）〜２１（Ｎ）は大気とは連通しておらず，密閉状態が維持されるため，濾液排出系統１５を流動する濾液は前記空間２１（１）〜２１（Ｎ）内を充満した状態で流動し，該空間２１（１）〜２１（Ｎ）を介して連結された管路１９（１）〜１９（Ｎ＋１）が直接連通された状態と同様に機能し，サイフォン効果を奏する。
【００５４】
一方，Ｎ＋１段目の容器２０（Ｎ＋１）は吸気弁２２（Ｎ＋１）を介して大気に連通した状態となっているため，サイフォン作用（効果）はこの容器２０（Ｎ＋１）以下では消滅し，これ以降についてはサイフォンとして機能しない。
【００５５】
したがって，この場合には，濾液排出系統１５の頂部１５ａから排出口１５ｂに至る流路のうちサイフォン効果を奏する長さである有効サイフォン長さは，前記濾液排出系統１５の頂部１５ａ（図２に示す実施形態にあっては濾液集水管１６の中心線延長上）から吸気弁２２が開放されたＮ＋１段目の容器２０（Ｎ＋１）内までの長さＡとなり，該有効サイフォン長さに応じて濾過圧（サイフォン圧）が決定される。
【００５６】
次に，図２（Ｂ）は，図２（Ａ）の状態からＮ段目の容器２０（Ｎ）に設置されている吸気弁２２（Ｎ）をさらに開放した際の状態を示す。このとき，Ｎ段目の容器２０（Ｎ）は吸気弁２２（Ｎ）を介して大気に連通されることから，サイフォン効果はこの容器２０（Ｎ）以下では消滅し，有効サイフォン長さはＡからＢに，容器２０（Ｎ），２０（Ｎ＋１）の間隔Ｃに相当する分だけ短く変更される。したがって，濾液排出系統１５の有効サイフォン長さに応じて発生するサイフォン圧は前記有効サイフォン長さの減少分Ｃだけ低減し，濾過圧も小さくなる。
【００５７】
また，これとは逆に，図２（Ｂ）の状態からＮ＋１段目の容器２０（Ｎ＋１）に設置されている吸気弁２２（Ｎ＋１）を閉塞し，図２（Ａ）の状態とした場合には，濾液排出管１８のうちサイフォン効果を奏する長さが容器２０（Ｎ）及び２０（Ｎ＋１）の間隔Ｃに相当する分だけ長くなり，前記濾液排出系統１５における有効サイフォン長さもその分長くなるため，これに応じてサイフォン圧が増大し，濾過圧が大きくなる。
【００５８】
さらに説明すると，前記濾液排出管１８を構成する複数の管路１９，１９…１９間に設けられた全ての容器２０，２０…２０の吸気弁２２，２２…２２を閉塞した場合には，有効サイフォン長さが最長，すなわち，濾液排出系統１５の頂上部から排出口１５ｂに至る流路の長さと等しくなるため，濾過圧（サイフォン圧）も最大となる。また，その状態から下方に位置する容器２０の吸気弁２２を順次開放していくこととすれば，有効サイフォン長さが徐々に減少するため，濾過圧（サイフォン圧）もこれに伴って小さくなってゆく。さらに，前記濾液排出管１８のうち最も上方に位置する容器２０の吸気弁２２を開放した場合には，有効サイフォン長さが最短となるため，濾過圧（サイフォン圧）も最小となる。
【００５９】
このように，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０にあっては，濾液排出系統１５を構成する管路１９，１９間に設けられた空間２１を，開閉手段２２の開閉によって大気に連通するか否か切り替えることにより，有効サイフォン長さを変更して濾過圧（サイフォン圧），すなわち濾過板１２内に作用する負圧を調整することができる。
【００６０】
なお，前述のような濾過圧の調整は，汚泥の濃度，濾過抵抗，組成や，汚泥中の汚泥粒子の粒度分布等，濾過効率に影響を与えるような性状が季節や気象状況等の要因により変動する汚泥を処理対象とする場合には，該汚泥の性状に応じて行なうことが好ましい。
【００６１】
具体的には，高い濾過圧が必要な場合には，濾液排出管１８に設けられた容器２０の吸気弁２２を閉塞して濾液排出系統１５の有効サイフォン長さを長くし，サイフォン圧を高くし，また，濾過圧を低減したい場合には，濾液排出管１８の容器２０の吸気弁２２を開放して前記有効サイフォン長さを短くし，サイフォン圧を低くする。
【００６２】
このように濾過圧を最適化することで，良好な濾過濃縮効果，具体的には濾過速度，回収率，濃縮倍率等を好適な状態に維持することができる。
【００６３】
また，前記濾過圧の調整は，処理対象である汚泥の性状のみならず，以下のように濾過処理の進行状況に応じて行なうこともできる。
【００６４】
サイフォン式濾過濃縮装置１０により汚泥の濃縮濾過を行なう場合，濾過濃縮槽１１内への汚泥の充填が終了した後，濾過処理を開始し，所定時間経過後に濾過板１２表面へ濃縮汚泥の層が形成された状態で濾過処理を終了し，その後前記濾過濃縮槽１１内の未濃縮汚泥及び濃縮汚泥の除去を行なうという手順を経る。
【００６５】
ここで，前記濾過処理の開始段階においては，濾過板１２表面に濃縮汚泥は積層されていないため，汚泥粒子により濾過板１２の目詰まりを引き起こすことを防止する観点から比較的低い濾過圧で処理を行なうことが好ましい。しかし，処理開始後，濃縮汚泥の層が濾過板１２表面にある程度の厚みをもって形成された段階においては，該濃縮汚泥の層の存在によって濾過抵抗が高くなっていて汚泥中の水分が透過しづらく，低い濾過圧のままでは濾過濃縮の効率が低減してしまうことから，高い濾過圧が必要となる。その後さらに濾過処理を継続した場合には前記濃縮汚泥の層がより厚くなるため，さらに高い濾過圧が必要となる。
【００６６】
したがって本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０を用いて汚泥の濃縮濾過を行なう場合には，処理開始時から段階的に濾過圧を高める操作を行なうことが有用であるといえる。
【００６７】
以上のように，濾過濃縮槽１１内の汚泥について濾過濃縮処理を開始し，終了するまでの濾過サイクルのうち，どの段階であるか，すなわち，濾過の進行状況に応じて濾過圧を変化させれば，より一層効率的に濾過濃縮を行なうことができ，濾過速度，回収率，濃縮倍率等を好適な状態に保ち，良好な濾過濃縮効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０の一実施形態を示す図。
【図２】図１に示すような容器２０を有する濾液排出管１８を備えた本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０において，濾過圧（サイフォン圧）を調整する方法の説明図。（Ａ）は上からＮ＋１段目の容器２０（Ｎ＋１）を開放した状態を示す図。（Ｂ）は（Ａ）の運転状態から，Ｎ段目の容器２０（Ｎ）を開放し，有効サイフォン長さを変更した状態を示す図。
【図３】本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０における濾液排出管１８の別の実施形態を示す図。
【図４】本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０における濾液排出管１８のさらに別の実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１０  濾過濃縮装置
１１  濾過濃縮槽
１２  濾過板
１５  濾液排出系統（サイフォン）
１５ａ  頂部（濾液排出系統の）
１５ｂ  排出口（濾液排出系統の）
１６  濾液集水管
１７  ヘッダー
１８  濾液排出管
１９，１９（１），１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１）  管路
２０，２０（１），２０（Ｎ），２０（Ｎ＋１）  容器
２１，２１（１），２１（Ｎ），２１（Ｎ＋１）  空間
２２，２２（１），２２（Ｎ），２２（Ｎ＋１）  開閉手段（吸気弁）
２３  濾液排出弁
２４  連結管
２５  収容体
２６  仕切り
２８  トラップ（濾液排出系統下端の）
【図１】
2006263619.tif 000003
【図２】
2006263619.tif 000004
【図３】
2006263619.tif 000005
【図４】
2006263619.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月28日(2005.12.28)
【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】
処理対象を充填する濾過濃縮槽と，該濾過濃縮槽内に収容配置される濾過板と，該濾過板内の濾液を前記濃縮濾過槽外へ排出する濾液排出系統を備えたサイフォン式濾過濃縮装置において，
前記濾過板内に接続された集水管を介して前記濾液を導入するヘッダーを前記濾液排出系統に設け，
前記ヘッダー下部から排出口に至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路によって構成し，且つ，
前記上下に隣接する前記管路のうち，高位の管路の下端と低位の管路の上端を密閉可能な空間を介して連通すると共に，前記空間に該空間を大気に連通可能とする開閉手段をそれぞれ設けたことを特徴とするサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項２】
前記空間に，該空間内に貯溜する濾液によって前記高位の管路の下端部を封止可能とするトラップを形成したことを特徴とする請求項１記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項３】
前記トラップを，前記高位の管路の下端と前記低位の管路の上端を共に前記空間を成す容器内に収容することにより形成したことを特徴とする請求項２記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項４】
前記密閉可能な空間を，前記高位の管路の下端と前記低位の管路の上端を複数回折曲した連結管で連結することにより形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のサイフォン式濾過濃縮装置。
【請求項５】
処理対象を充填する濾過濃縮槽と，該濾過濃縮槽内に収容配置される濾過板と，該濾過板内の濾液を前記濃縮濾過槽外へ排出する濾液排出系統を備えたサイフォン式濾過濃縮装置において，
前記濾過板内に接続された集水管を介して前記濾液を導入するヘッダーを前記濾液排出系統に設け，
前記ヘッダー下部から排出口に至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路によって構成し，且つ，
前記上下に隣接する前記管路のうち，高位の管路の下端と低位の管路の上端を密閉可能な空間を介して連通すると共に，前記空間に該空間を大気に連通可能とする開閉手段をそれぞれ設け，前記開閉手段を開閉することによって，前記流路において有効サイフォン長さを可変として前記濾過板内に作用する負圧を調整することを特徴とするサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【請求項６】
前記濾過板内に作用する負圧の調整を処理対象の性状に応じて行うことを特徴とする請求項５記載のサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【請求項７】
前記濾過板内に作用する負圧の調整を濾過処理の進行状況に応じて行うことを特徴とする請求項５記載のサイフォン式濾過濃縮装置の濾過圧調整方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
以上の課題を解決すべく，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０は，
濾過濃縮槽１１，濾過板１２，濾液排出系統１５とを備え，前記濾液排出系統１５に、濾過板１２内に接続された集水管１６を介して濾液を導入するヘッダー１７を設け，
前記ヘッダー１７下部から排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，且つ，前記上下に隣接する前記管路１９，１９のうち，高位の管路１９の下端と低位の管路１９の上端を密閉可能な空間２１を介して連通すると共に，前記空間２１を該空間２１の頂部において大気に連通可能な開閉手段２２をそれぞれ設けたことを特徴とし，前記開閉手段２２の開閉によりサイフォン圧（濾過圧）を調整する。
【手続補正３】
【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】
すなわち，処理対象を充填する濾過濃縮槽１１と，該濾過濃縮槽１１内に収容配置される濾過板１２と，該濾過板１２内の濾液を前記濃縮濾過槽１１外へ排出する濾液排出系統１５（例えば，図１に示す実施形態にあっては濾液集水管１６，ヘッダー１７，及び濾液排出管１８により構成）とを備えたサイフォン式濾過濃縮装置１０において，
サイフォンとして機能する前記濾液排出系統１５のヘッダー１７下部から排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部（例えば，図１に示す実施形態にあっては濾液排出管１８）を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，且つ，前記上下に隣接する前記管路１９，１９（例えば図２における１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１））のうち，高位の管路１９（１９（Ｎ））の下端と，低位の管路１９（１９（Ｎ＋１））の上端を密閉可能な空間２１（２１（Ｎ））を介して連通すると共に，前記空間２１（２１（Ｎ））を該空間２１（２１（Ｎ））の例えば，頂部において大気に連通可能とする開閉手段２２（２２（Ｎ））をそれぞれ設けたことを特徴とする（請求項１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記空間２１には，該空間２１内に貯溜される濾液によって前記高位の管路１９の下端部を封止するトラップを形成することが好ましい（請求項２）。
このトラップは，前記高位の管路の下端と前記低位の管路の上端を共に前記空間を成す容器２０内に収容することにより形成することができ（請求項３），好ましくは前記低位の管路の上端を前記高位の管路の下端に対して高所に配置することにより（図２参照），又は前記容器内に，前記高位の管路の下端が挿入される収容体２５を更に設けることにより（図４参照）形成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また，前記密閉可能な空間２１は，前記高位の管路１９の下端と，前記低位の管路１９の上端を共に容器２０内に収容することにより形成することができ，そのほか，前記高位の管路１９の下端と，前記低位の管路１９の上端を例えばＳ字状に複数回折曲した連結管２４で連結することにより形成することとしてもよい（請求項４）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また，本発明のサイフォン式濾過濃縮装置１０の濾過圧調整方法は，
処理対象を充填する濾過濃縮槽１１と，該濾過濃縮槽１１内に収容配置される濾過板１２と，該濾過板１２内の濾液を前記濃縮濾過槽１１外へ排出する濾液排出系統１５（例えば，濾液集水管１６，ヘッダー１７，及び濾液排出管１８）を備えたサイフォン式濾過濃縮装置１０において，濾過板１２内に接続された集水管１６を介して前記濾液を導入するヘッダー１７を前記濾液排出系統１５に設け，前記ヘッダー１７下部から排出口１５ｂに至る流路の少なくとも一部（例えば濾液排出管１８）を，高さ方向に連通する複数本の管路１９，１９，…１９によって構成し，且つ，前記上下に隣接する前記管路１９，１９（１９（Ｎ），１９（Ｎ＋１））のうち，高位の管路１９（１９（Ｎ））の下端と低位の管路１９（１９（Ｎ＋１））の上端を密閉可能な空間２１（２１（Ｎ））を介して連通すると共に，前記空間２１（２１（Ｎ））を該空間２１（２１（Ｎ））の頂部において大気に連通可能とする開閉手段２２（２２（Ｎ））をそれぞれ設けて，前記開閉手段２２（２２（Ｎ））を開閉することによって，前記流路において有効サイフォン長さを可変とし，サイフォン圧，すなわち，前記濾過板１２内に作用する負圧を調整することを特徴とする（請求項５）。