(57)【要約】【課題】凍結融解処理法の利点を生かしつつ、エネルギー消費量の多い凍結融解処理での処理回数を低減し、一層処理コストの低減可能な凍結融解処理方法を提供する。【解決手段】未処理汚泥を給泥槽２から凍結融解槽３に送給して、凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水処理装置６にて脱水する。脱水処理装置６にて脱水した汚泥を、給泥槽２に送給して未処理汚泥と混合し給泥槽２中の汚泥濃度を高めると共に、凍結融解槽３に、アンモニア吸収冷凍機１０より冷媒または熱媒体を送給して凍結融解する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未処理汚泥を給泥槽から凍結融解槽に送給して、凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水処理装置にて脱水する汚泥脱水処理方法において、前記脱水処理装置にて脱水した汚泥を、前記給泥槽に送給して未処理汚泥と混合し給泥槽中の汚泥濃度を高めると共に、前記凍結融解槽に、アンモニア吸収冷凍機より冷媒または熱媒体を送給して凍結融解することを特徴とする汚泥脱水処理方法。
【請求項２】
前記給泥槽中の汚泥濃度を、少なくとも１０％以上とする請求項１の汚泥脱水処理方法。
【請求項３】
前記凍結融解槽での融解処理後、凍結融解した汚泥を凍結融解汚泥貯槽にて貯留すると共に、前記凍結融解槽または／及び凍結融解汚泥貯槽において上澄液を分離・除去する請求項１又は２の汚泥脱水処理方法。
【請求項４】
前記凍結融解槽での融解処理後、凍結融解した汚泥を凍結融解槽にて貯留すると共に、上澄液を分離・除去する請求項１又は２の汚泥脱水処理方法。
【請求項５】
前記アンモニア吸収冷凍機を、ガス・コージェネレーションシステムからの排ガスから得られる蒸気を利用して駆動する請求項１〜４のいずれか１項記載の汚泥脱水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥脱水処理方法に関し、詳しくは、未処理汚泥を給泥槽から凍結融解槽に送給して、凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水処理装置にて脱水する汚泥脱水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥処理をする場合、汚泥は大量の水分を含んでいるため、汚泥から固液分離して水分を除去する必要がある。しかし、汚泥の性状は種々の有機質、無機質を含んでいるため、その多くがゼラチン状をしており、ろ過性が悪い。
【０００３】
これに対して、無機系凝集剤を加えてろ過性を高める方法もあるが、薬品注入により処分汚泥が増量するという問題があり、必ずしも好ましい方法ではない。
【０００４】
そこで、薬品注入を行う必要がなく、固液分離効率のよい凍結融解処理法の採用が考えられている（例えば、特許文献１）。この凍結融解処理法は、処理を行うに際して、かなりの量のエネルギーを消費するため、冷凍機としては、従来の冷凍機よりも低環境負荷のアンモニア吸収冷凍機を用いることが好ましいとされ、これにより、低環境負荷な排水処理を実施することが提案されている。
【０００５】
更に、凍結融解処理の回数を低減して省エネルギーを達成するため、プレコート脱水処理法を採用することが提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５２７００号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、更なる処理コストの低減の要請は強いものがあり、そこで、本発明が解決しようとする課題は、凍結融解処理法の利点を生かしつつ、エネルギー消費量の多い凍結融解処理での処理回数を低減し、一層処理コストの低減可能な凍結融解処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る汚泥脱水処理方法の特徴構成は、未処理汚泥を給泥槽から凍結融解槽に送給して、凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水処理装置にて脱水する方法において、前記脱水処理装置にて脱水した汚泥を、前記給泥槽に送給して未処理汚泥と混合し給泥槽中の汚泥濃度を高めると共に、前記凍結融解槽に、アンモニア吸収冷凍機より冷媒または熱媒体を送給して凍結融解することにある。
【０００９】
この構成によれば、凍結融解槽による効率よい固液分離処理を達成できて、凍結融解処理回数を確実に低減できると共に、プレコート処理をする必要がないので、プレコートするための処理工数が削減できる。
【００１０】
その結果、凍結・融解処理を行うに際して、凍結融解処理法の利点を生かしつつ、エネルギー消費量の多い凍結融解処理での処理回数を低減し、一層処理コストの低減可能な凍結融解処理方法を提供することができた。
【００１１】
前記給泥槽中の汚泥濃度を、少なくとも１０％以上とすることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、次工程の凍結融解槽における凍結融解処理回数を確実に低減できる。泥槽中の汚泥濃度が１０％未満の場合、凍結融解処理回数が増える。
【００１３】
前記凍結融解槽での融解処理後、凍結融解した汚泥を凍結融解汚泥貯槽にて貯留すると共に、前記凍結融解槽または／及び凍結融解汚泥貯槽において上澄液を分離・除去することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、汚泥の濃縮がコストの高い特別な装置を設けることなく、容易に効率よく行え、脱水処理効率を高めることができる。
【００１５】
前記凍結融解槽での融解処理後、凍結融解した汚泥を凍結融解槽にて貯留すると共に、上澄液を分離・除去するようにしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、汚泥を貯留するための槽を必要とせず、配管などを含めた付帯設備コストの上昇と占有スペースの拡大を防止できる。
【００１７】
前記アンモニア吸収冷凍機を、ガス・コージェネレーションシステムからの排ガスから得られる蒸気を利用して駆動することが好ましい。
【００１８】
この構成よれば、アンモニア吸収冷凍機の動力源として、他のシステムからの熱源を有効活用できるので、アンモニア吸収冷凍機の操業に対して顕著に省エネルギーを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置の概略全体構成を示す。
【００２０】
まず、被処理物である未処理汚泥１は給泥槽２に搬送されて、ここで凍結融解槽３に送給されるまでの間、一旦貯留される。未処理汚泥１は、有機質、無機質を問わない。すなわち、下水汚泥、浄化槽汚泥、し尿、更には産業排水や埋立地排水などの処理課程で発生する汚泥などであってもよい。
【００２１】
給泥槽２では、汚泥の濃縮が図られる。すなわち、給泥槽２において所定濃度に達するまで、下流側の凍結融解処理された汚泥、あるいは脱水処理された汚泥を給泥槽２に投入して混合する。
【００２２】
次いで、所定濃度に達した濃縮汚泥は、凍結融解槽３に送給されて凍結融解処理される。凍結融解槽３の内部では、アンモニア吸収冷凍機１０に接続され、冷媒（約−１０〜−３０℃程度に冷却されている不凍液）が通流される伝熱管（図示略）が上下左右に稠密に配置されており、この伝熱管を通して汚泥を凍結する。凍結終了後、加温された熱媒体を伝熱管に通流させて融解を行い、汚泥の固液分離を行う。これら凍結融解処理は、単一の凍結融解槽を用いて逐次処理してもよいし、一対の凍結融解槽を用いて、一方の凍結融解槽で汚泥の凍結処理を行いながら、他方の凍結融解槽で凍結された汚泥を融解処理するようにしてもよい。
【００２３】
アンモニア吸収冷凍機１０は、近接するガス・コージェネレーションシステム等からの排ガスから得られる蒸気を利用して駆動することができ、このようにすると、省エネルギーを向上できて好ましい。
【００２４】
凍結融解槽３による処理では、汚泥の固液分離性が高く、短時間（例えば、３０分程度）で界面が形成され、融解が進行すると同時に界面が形成され始める。そこで、融解処理後、上澄液４と濃縮された凍結融解汚泥とに容易に分離できる。上澄液４を分離・除去することによる濃縮は、凍結融解槽３にて行ってもよいし、凍結融解汚泥を一旦貯留する凍結融解汚泥貯槽５にて分離・除去して行ってもよい。
【００２５】
凍結融解槽３にて処理された汚泥は、上記したように、汚泥の固液分離性が高いため、次工程の加圧ろ過式の脱水処理装置６における脱水処理時のろ過速度は高くなる。従って、従来の脱水処理装置に比べて、より小型の脱水処理装置で済み、脱水処理によるエネルギー負荷も少なくて済む。この場合、脱水処理装置６に、凍結融解処理された汚泥のみを供給すると、凍結融解処理の回数が増えるため好ましくない。そこで、脱水処理装置６には凍結融解処理された汚泥に加えて、未処理の未処理汚泥を供給する。未処理汚泥は、凍結融解汚泥貯槽５に供給し、濃縮後の凍結融解処理した汚泥と混合して、脱水処理装置６に供給する。このようにすることにより、凍結融解処理の回数を確実に減らして脱水処理することができる。このように本実施形態の場合、脱水処理装置６において、ろ布面にプレコートする必要がないので、プレコートするための処理工数が削減できる。
【００２６】
脱水処理された脱水汚泥は、必要に応じて破砕機９により所定以下の大きさに破砕されて、再度、給泥槽２に送給されて汚泥の濃度を高めるために利用できるが、余剰の脱水汚泥は、建築資材などとして利用したり、廃棄物処理したりすることができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
図２は、図１に示す凍結融解処理方法に用いる装置を、更に機器点数を減らして効率化した凍結融解処理方法に用いる装置を示す。すなわち、この第２実施形態では、図１の凍結融解汚泥貯槽５で行っていた濃縮後の凍結融解処理した汚泥と未処理の汚泥との混合を、凍結融解槽３で行う。
【００２８】
まず、被処理物である未処理汚泥１は給泥槽２に搬送されて、ここで凍結融解槽３に送給されるまでの間、一旦貯留される。給泥槽２では、汚泥の濃縮が図られる。所定濃度に達した濃縮汚泥は、凍結融解槽３に送給されて凍結融解処理される。融解処理後、汚泥の固液分離が起こり、界面が形成されているので、容易に上澄液４を分離できる。凍結融解槽３において、上澄液４を分離・除去することにより、凍結融解汚泥を濃縮する。上澄液４を分離後、未処理汚泥１を凍結融解槽３に供給し、濃縮した凍結融解処理汚泥と混合後、脱水処理装置６に供給する。
【００２９】
このようにすることで、凍結融解汚泥貯槽５を削減すると共に、これに付帯する配管を含め、設備コストの上昇と占有スペースの拡大を防止できる。脱水処理された脱水汚泥は、必要に応じて、破砕機９により所定以下の大きさに破砕され、再度、給泥槽２に送給されて、汚泥の濃度を高めるために利用できるが、余剰の脱水汚泥は、建築資材などとして利用したり、廃棄物処理したりすることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、具体例に基づいて本実施形態に係る処理方法を説明する。
【００３１】
（実施例１）
４％濃度の未処理汚泥１２５ｍ3 を処理するとした場合、凍結融解槽に供給する汚泥を１０％にまで高めるまで、給泥槽２に脱水汚泥を送給する。すなわち、未処理汚泥１２５ｍ3 の内、３７ｍ3 を給泥槽２に送給し、その２ｍ3 を凍結融解槽３にて凍結融解処理する。得られた凍結融解汚泥と未処理汚泥とを乾燥重量比１：１（未処理汚泥は２ｍ3 ）で混合して、脱水処理装置６により脱水処理して、脱水汚泥（含水率６０％、固形分４０％、容積０．４ｍ3 ）を得た。この脱水汚泥を給泥槽２に戻して混合させたところ、給泥槽２では容積３５．４ｍ3 、汚泥濃度４．３９％となり、凍結融解槽３に送給する汚泥濃度を高めることができた。この場合、未処理汚泥は、１２５−３７−２（ｍ3 ）＝８６（ｍ3 ）残存している。
【００３２】
このような処理を繰り返すことにより、凍結融解槽に送給する汚泥濃度を高めることができると共に、脱水処理に用いる凍結融解汚泥の固形分が増加するため、１回の凍結融解処理当たりの未処理汚泥量も増加する。したがって、１回の凍結融解処理に必要なエネルギーは同じでも脱水処理できる汚泥量を多くすることができる。
【００３３】
結局、上記操作を９回繰り返すことにより、給泥槽の固形分濃度１０％の汚泥を得ることができる（給泥槽には２４．５ｍ3 、１０％の汚泥があり、未処理汚泥は６０．４ｍ3 残る）。給泥槽での汚泥濃度１０％まで高められたので、脱水汚泥を給泥槽に送給するのを中止して、凍結融解処理すると共に混合脱水処理を繰り返す。その後、１０回目〜２２回目の処理により、計１２５ｍ3 の排水処理を全て完了した。
【００３４】
（比較例１）
実施例１に用いたと同様な、４％濃度の未処理汚泥１２５ｍ3 を、給泥槽２に脱水汚泥を送給する工程を行うことなく脱水処理した。この場合、凍結融解槽に送給して凍結融解処理する汚泥と未処理汚泥とを、実施例１と同様に、乾燥重量比１：１（この場合、未処理汚泥は６２．５ｍ3 ）の割合で混合し、脱水処理装置６により脱水処理する。１回で凍結融解処理する汚泥量は、実施例１と同様に２ｍ3 であり、従って、凍結融解処理の処理回数としては、６２．５／２＝３１．２５→３２回要した。
【００３５】
このように、実施例１では、４％濃度の未処理汚泥１２５ｍ3 を処理するのに２２回であったところ、比較例１では３２回を要しており、エネルギー消費量の多い凍結融解処理回数を、比較例１（従来技術）に比べて約３１％低減することができた。
【００３６】
（実施例２）
実施例１では、全量１２５ｍ3 の汚泥を濃度が１０％になるまで濃縮し、１０％に濃縮した後は、脱水汚泥を給泥槽へ返送していないが、連続的に返送を行うようにしてもよい。
【００３７】
すなわち、実施例１と同様の方法で、給泥槽濃度が１０％になった後に、連続的な脱水汚泥の返送を行う。４％濃度の未処理汚泥１００ｍ3 を処理するとした場合、給泥槽２に未処理汚泥２５ｍ3 を送給し、脱水汚泥（含水率６０％、固形分４０％）５ｍ3 を返送し、混合する。混合後は、１０％濃度３０ｍ3 の汚泥となる。この汚泥を凍結融解槽３に供給し、凍結融解、濃縮処理を行う。得られた凍結融解汚泥と未処理汚泥とを乾燥重量比１：１（未処理汚泥は７５ｍ3 ）で混合して、脱水処理装置６により脱水処理して脱水汚泥（固形分４０％、容積１５ｍ3 ）を得た。この脱水汚泥の内、５ｍ3 を上記給泥槽に送給して、未処理汚泥の濃度を１０％に高めるために用いる。残りの１０ｍ3 の脱水汚泥を場外に搬出する。このとき凍結融解処理する汚泥量３０ｍ3 であり、凍結融解槽３の容量を２ｍ3 とすると、凍結融解処理の処理回数は３０／２＝１５回を要する。
【００３８】
（比較例２）
実施例２で用いたと同様な、４％濃度の未処理汚泥１００ｍ3 を、給泥槽２に脱水汚泥を送給する工程を行うことなく脱水処理した。この場合、凍結融解槽に送給して凍結融解処理する汚泥と未処理汚泥とを、実施例２と同様に、乾燥重量比１：１（この場合、未処理汚泥は５０ｍ3 ）の割合で混合し、脱水処理装置６により脱水処理する。１回の凍結融解処理量を２ｍ3 とすると、凍結融解処理の処理回数は、５０／２＝２５回を要した。
【００３９】
このように、実施例２では、４％濃度の未処理汚泥１００ｍ3 を処理するのに、１５回であったところ、比較例２では２５回を要しており、エネルギー消費量の多い凍結融解処理回数を、比較例２（従来技術）に比べて約４０％低減することができた。
【００４０】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態において、脱水処理装置としては、ろ布上に汚泥を載置して加圧しながらろ過する加圧ろ過式の他、多数のロールに２枚のろ布を組み込み、ろ布を走行させて脱水するベルトプレス法式や遠心脱水方式、更には、スクリュープレス方式、多重円板形脱水機など各種方式の脱水処理装置を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る凍結融解処理方法を説明するフロー図
【図２】本発明の第２実施形態に係る凍結融解処理方法を説明するフロー図
【符号の説明】
【００４２】
２        給泥槽
３        凍結融解槽
４        上澄液
５        凍結融解汚泥貯槽
６        脱水処理装置
１０      アンモニア吸収冷凍機
【図１】
2006334510.tif 000003
【図２】
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