(57)【要約】【課題】設備コストを抑制しつつ運転管理が容易で、効果的な脱水処理が可能な有機性汚泥の調質方法を提供する。【解決手段】有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法であって、搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程と、前記調質工程で調質された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法であって、
搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、
前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程と、
前記調質工程で調質された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、
を備えている有機性汚泥の調質方法。
【請求項２】
前記汚泥調質工程は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質する工程である請求項１記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項３】
前記汚泥調質工程は、前記重量比率を２５％以上になるように調質する工程である請求項２記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項４】
前記汚泥調質工程は、前記受入槽に貯留された有機性汚泥を、破砕機構を用いて破砕処理することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する工程である請求項１から３の何れかに記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項５】
前記破砕機構は、汚泥の搬送方向に沿って順に切刃、破砕羽根車、シュラウドリング、格子状スクリーン、加圧羽根車の各構成要素が配列された破砕ポンプで構成され、各構成要素の何れかの相対間隙を調整し、または格子状スクリーンの格子数を調整することにより、前記重量比率が所定比率になるように調質される請求項４記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項６】
前記破砕機構は、汚泥の搬送経路に備えた回転容積式ポンプと、前記回転容積式ポンプの上流側に配置された回転式カッターで構成され、前記カッターの回転数または前記回転容積式ポンプの回転数を調整することにより、前記重量比率が所定比率になるように調質される請求項４記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項７】
前記汚泥調質工程は、前記受入槽に貯留された有機性汚泥にセルロースファイバーを添加することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する工程である請求項１から３の何れかに記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項８】
前記脱水処理工程で分離された液分を生物処理する生物処理工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥を破砕する破砕処理工程と、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥に前記生物処理工程で生じた余剰汚泥を混入する汚泥混入工程を備え、
前記汚泥調質工程は、前記汚泥混入工程で余剰汚泥が混合された後の汚泥に対して実行される請求項１から７の何れかに記載の有機性汚泥の調質方法。
【請求項９】
有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法であって、
有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうち複数のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率と、対応する有機性汚泥の脱水処理後の含水率との相関を求め、
前記重量比率の上昇と前記含水率の低下との間に正の相関関係が見られる篩のメッシュサイズのうち最小のメッシュサイズを特定メッシュサイズに決定し、
有機性汚泥の含水率が目標含水率以下となるように、前記特定メッシュサイズより大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を決定し、
決定した重量比率以上となるように有機性汚泥を調質する有機性汚泥の調質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の調質方法に関し、詳述すると、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥等の有機性汚泥を、除渣等の前処理を行なうことなく効率的な脱水処理を実現するための調質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道の普及に伴い、し尿等を直接脱水する固液分離処理の後の分離水を、放流基準水質を満たすように適宜希釈した後に下水道に放流する処理方法が多く採用されている。また、し尿等を生物処理する場合においても、生物処理工程の前段で脱水処理を行って懸濁物質を除去することにより、後段の生物処理への負担を低減し、生物処理水槽を小型化する処理方法も提案されている。
【０００３】
し尿等を脱水処理する際、し尿等に含まれる紙や布といった粗大な夾雑物（し渣）を除去するために、通常は前処理が行われる。前処理として、例えば粗目（目幅５ｍｍ程度）、細目（目幅１ｍｍ程度）のドラムスクリーン等の前処理設備で除渣するのが一般的である。
【０００４】
しかし、近年、前処理を省略して、し尿等に含まれるし渣を利用して、脱水汚泥の含水率を低下させる方法が報告されている。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、含水率を７０％程度に調整した汚泥を、混焼率１５％以下で熱回収施設のごみ焼却炉に投入し、補助燃料を要さず安定した燃焼を行い、かつ従来のし尿処理施設で焼却処理することにより電気及び燃料の使用量を低減するという、汚泥の助燃剤化技術が提案されている。
【０００６】
そのために、除渣用の前処理装置の後段に供給汚泥を凝集剤と混合し凝集させる二連式凝集反応槽、凝集汚泥を濃縮する重力分離式濃縮機、及び濃縮汚泥を脱水する軸摺動型スクリュープレス脱水機を備えた低含水率脱水システムが提案されている。
【０００７】
当該低含水率脱水システムは、し尿処理施設で発生した難脱水性の余剰汚泥に易脱水性の搬入し尿等を混合して直接脱水することによって、脱水汚泥の含水率が７０％以下に調整されている。
【０００８】
具体的に、汚泥中に含まれる繊維状物の量が多いほど脱水汚泥の含水率が低下するとの知見に基づいて、除渣用の前処理装置をバイパスし、若しくは、粗目スクリーンを用いた除渣の後に、汚泥を二連式凝集反応槽、重力分離式濃縮機、及び軸摺動型スクリュープレス脱水機に投入することにより、複数の設備で脱水汚泥の含水率７０％が実現されている。
【０００９】
また、特許文献１には、図８に示すように、し尿、浄化槽汚泥あるいは有機性廃棄物からなる処理対象物を除渣せずに粗破砕ポンプで粗破砕した後、該処理対象物を、その中の繊維率が２０％以上に保たれる滞留時間だけ貯留槽に滞留させ、この貯留槽から流出した処理対象物を微破砕した後、該処理対象物に凝集剤を添加して加圧型脱水機により含水率７０％以下まで脱水することを特徴とする、し尿、浄化槽汚泥あるいは有機性廃棄物の処理方法が開示されている。
【００１０】
「粗破砕」とは、社団法人全国都市清掃会議刊「汚泥再生センター等施設整備の計画・設計要領２００６改訂版」に「破砕」として記載されている処理に相当するものであって、例えば搬入されたし尿などに含まれる布、繊維物、プラスチック類などの夾雑物を粗破砕ポンプを用いて最大寸法２０ｍｍ以下に切断する処理をいい、「微破砕」とは、上記粗破砕処理後のし尿などを微破砕ポンプによりさらに細かく破砕して、上記雑物を最大寸法が５ｍｍ未満になるまで破砕する処理をいう。また、「混合液中の繊維率」とは、（混合液中の繊維状物濃度／混合液中の全固形分濃度）×１００％で求まる値をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４９２５０７２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「エバラ時報」Ｎｏ．２２０（２００８−７）、ｐ．２３−２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
非特許文献１に開示された低含水率脱水システムでは、供給汚泥を標準篩（７４μｍ）で水洗した残留物を乾燥させた質量の浮遊物質量に占める割合を参考指標にして、７４μｍ残留浮遊物量が多い場合には脱水汚泥含水率は低下し、逆に少ない場合には脱水汚泥含水率が上昇し、脱水性能も悪化する旨、記載されている。
【００１４】
しかし、本願発明者らの試験研究によれば、汚泥中に含まれる繊維状物の量と脱水汚泥の含水率との間に単純な相関が見られず、汚泥中に含まれる繊維状物の量が多いからといって一律に脱水汚泥の含水率が低下するとの傾向が見られないことが判明した。
【００１５】
また、特許文献１に開示された有機性廃棄物の処理方法によれば、粗破砕ポンプと微破砕ポンプの２種類のポンプが必要になるばかりか、粗破砕処理と微破砕処理の２段階の破砕処理を実現するために、粗破砕された有機性廃棄物を貯留するために、受入槽以外の貯留槽が必要となり、設備コストが嵩むという問題があり、繊維率が２０％以上に保たれる滞留時間だけ貯留槽に滞留させるように貯留槽の容量や滞留時間を調整しなければならず、時間管理を怠ると脱水性能が低下するという問題もあった。
【００１６】
そして、非特許文献１と同様に、本願発明者らの試験研究によれば、繊維率が２０％以上であっても、一律に脱水汚泥の含水率が低下するとは限らないことが判明した。
【００１７】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、設備コストを抑制しつつ運転管理が容易で、効果的な脱水処理が可能な有機性汚泥の調質方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するため、本発明による有機性汚泥の調質方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法であって、搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程と、前記調質工程で調質された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、を備えている点にある。
【００１９】
本願発明者らは、鋭意試験研究を行なった結果、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質することにより、脱水処理工程で含水率の低い脱水汚泥を得ることができるという新知見を得た。そこで、汚泥搬入工程で受入槽に貯留された有機性汚泥を汚泥調質工程で上述のように調質して、汚泥移送工程により脱水処理工程に移送することにより、設備コストの嵩む除渣処理を実行することなく含水率の低い脱水汚泥が得られるようになる。ＡＳＴＭ（America Society for Testing and Materials）とは、アメリカ材料試験協会による規格をいう。また、「相当」とは、ほぼ同等のメッシュサイズの篩を含む意味である。
【００２０】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記汚泥調質工程は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質する工程である点にある。
【００２１】
メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当を所定のメッシュサイズの篩として捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質することにより効果的に含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００２２】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記汚泥調質工程は、前記重量比率を２５％以上になるように調質する工程である点にある。
【００２３】
メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当を所定のメッシュサイズの篩として捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を２５％以上になるように調質することによりさらに効果的に含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００２４】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記汚泥調質工程は、前記受入槽に貯留された有機性汚泥を、破砕機構を用いて破砕処理することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する工程である点にある
【００２５】
重量比率を所定比率に調質するために、有機性汚泥を破砕処理する破砕機構を用いることが好ましい。
【００２６】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、前記破砕機構は、汚泥の搬送方向に沿って順に切刃、破砕羽根車、シュラウドリング、格子状スクリーン、加圧羽根車の各構成要素が配列された破砕ポンプで構成され、各構成要素の何れかの相対間隙を調整し、または格子状スクリーンの格子数を調整することにより、前記重量比率が所定比率になるように調質される点にある。
【００２７】
破砕機構として、有機性汚泥の搬送方向に沿って順に切刃、破砕羽根車、シュラウドリング、格子状スクリーン、加圧羽根車の各構成要素が配列された破砕ポンプを好適に用いることができ、各構成要素の何れかの相対間隙を調整し、または格子状スクリーンの格子数を調整することにより、容易く重量比率を所定比率に調質できるようになる。
【００２８】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、前記破砕機構は、汚泥の搬送経路に備えた回転容積式ポンプと、前記回転容積式ポンプの上流側に配置された回転式カッターで構成され、前記カッターの回転数または前記回転容積式ポンプの回転数を調整することにより、前記重量比率が所定比率になるように調質される点にある。
【００２９】
破砕機構として、有機性汚泥の搬送経路に備えた回転容積式ポンプと、回転容積式ポンプの上流側に配置された回転式カッターを好適に用いることができ、カッターの回転数または回転容積式ポンプの回転数を調整することにより、容易く重量比率を所定比率に調質できるようになる。そして、回転容積式ポンプを用いることにより、汚泥の定量搬送が可能になり受入槽に搬入された汚泥を、貯留槽を設けることなく汚泥移送工程で移送することができる。
【００３０】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記汚泥調質工程は、前記受入槽に貯留された有機性汚泥にセルロースファイバーを添加することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する工程である点にある。
【００３１】
有機性汚泥の上述した重量比率が所定比率よりも低い場合には、セルロースファイバーを添加することにより容易く所定比率に調質することができる。
【００３２】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記脱水処理工程で分離された液分を生物処理する生物処理工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥を破砕する破砕処理工程と、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥に前記生物処理工程で生じた余剰汚泥を混入する汚泥混入工程を備え、前記汚泥調質工程は、前記汚泥混入工程で余剰汚泥が混合された後の汚泥に対して実行される点にある。
【００３３】
同第九の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法であって、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうち複数のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率と、対応する有機性汚泥の脱水処理後の含水率との相関を求め、前記重量比率の上昇と前記含水率の低下との間に正の相関関係が見られる篩のメッシュサイズのうち最小のメッシュサイズを特定メッシュサイズに決定し、有機性汚泥の含水率が目標含水率以下となるように、前記特定メッシュサイズより大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を決定し、決定した重量比率以上となるように有機性汚泥を調質する点にある。
【００３４】
上述の構成によれば、前処理することなく有機性汚泥を目標含水率以下に脱水することが効率的に行なえるようになる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明した通り、本発明によれば、設備コストを抑制しつつ運転管理が容易で、効果的な脱水処理が可能な有機性汚泥の調質方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による有機性汚泥の調質方法を実施する処理設備の説明図
【図２】（ａ）は破砕機構の一例である破砕ポンプの断面を示す説明図、（ｂ）は破砕メカニズムの説明図
【図３】他の実施形態を示す破砕機構の説明図
【図４】他の実施形態を示し、有機性汚泥の調質方法を実施する処理設備の説明図
【図５】（ａ）から（ｈ）は繊維量と含水率の特性説明図
【図６】有効繊維量と含水率の特性説明図
【図７】濃縮装置の説明図
【図８】従来例の有機性汚泥の調質方法を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明による有機性汚泥の調質方法を説明する。
図１には、有機性汚泥の調質方法を実施する汚泥処理設備１が示されている。汚泥処理設備１は、受入槽２と、汚泥中継槽３と、第１反応槽４と、第２反応槽５と、脱水機構６と、分離水中継槽７と生物処理槽８とを備えている。
【００３８】
設備内に搬入された有機性汚泥は受入槽２に投入され、破砕ポンプ１０によって粗大物が破砕された後に汚泥中継槽３に貯留される。さらに汚泥中継槽３に貯留された有機性汚泥は、容積式ポンプ２０によって第１反応槽４に定量搬送される。
【００３９】
第１反応槽４では、生物処理槽８で行なわれる生物処理により生じた余剰汚泥が有機性汚泥に混入され、撹拌装置４Ａによって撹拌処理された後に第２反応槽５に送られ、第２反応槽５で有機凝集剤が添加されるとともに撹拌装置５Ａによって撹拌処理される。
【００４０】
その後、脱水機構６に送られて、所望の含水率７０％以下の脱水汚泥が得られる。脱水機構６は、第２反応槽５で凝集処理された混合汚泥を濃縮する濃縮装置６Ａと、濃縮された混合汚泥を脱水する脱水装置６Ｂを備えている。濃縮装置６Ａで濃縮された混合汚泥にさらにポリ硫酸第二鉄等の無機凝集剤が添加されて脱水装置６Ｂに送られる。
【００４１】
濃縮装置６Ａは凝集処理された混合汚泥のフロックを破壊することなく固液分離する装置で、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、汚泥の搬送方向に直交するようにフレーム（図示せず）に軸支され搬送方向Ｃに間隔を空けて配置された複数の回転軸６１と、各回転軸６１に中心を偏らせて固定されその軸心方向に間隔を空けて配置された複数の回転体６２と、各回転軸６１の上方で各回転体の間隙を覆うように混合汚泥の搬送方向に帯状に延出形成された複数の案内部６３とを備え、各回転体６２が隣接する回転体と回転位相が異なるように回転することにより投入された混合汚泥を案内部６３に沿って搬送し、各回転体と各案内部との間隙で水切りするような装置が用いられる。脱水装置６Ｂは、スクリュープレス方式の脱水装置が好適に用いられる。
【００４２】
濃縮装置６Ａ及び脱水装置６Ｂで固液分離された分離水は分離水中継槽７に貯留されて、容積ポンプ３０を介して生物処理槽８に定量供給される。生物処理槽８で処理された処理水は、設備内で二次処理水として再利用され、或いは河川に放流される。また、生物処理槽８で生じた余剰汚泥は第１反応槽４に搬送されて有機性汚泥と混合される。
【００４３】
本発明による有機性汚泥の汚泥調質方法は、主に上述した破砕ポンプ１０、第２反応槽５の何れかの設備または複数の設備を用いて実行される。
有機性汚泥の調質方法は、有機性汚泥を脱水する脱水処理工程、つまり上述した脱水機構６に投入され、脱水処理される前段の汚泥の性状で判断され、実行される。以下、詳述する。
【００４４】
有機性汚泥の調質方法は、搬入された有機性汚泥を受入槽２に貯留する汚泥搬入工程と、汚泥搬入工程で受入槽２に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当の篩で捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程と、調質工程で調質された有機性汚泥を脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、を備えている。
【００４５】
本願発明者らは、鋭意試験研究を行なった結果、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質することにより、脱水処理工程で含水率の低い脱水汚泥を得ることができるという新知見を得た。
【００４６】
そこで、汚泥搬入工程で受入槽２に貯留された有機性汚泥を汚泥調質工程で上述のように調質して、汚泥移送工程により脱水処理工程に移送することにより、設備コストの嵩む除渣処理を実行することなく含水率の低い脱水汚泥が得られるようになる。
【００４７】
具体的に、汚泥調質工程は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質する工程であることが好ましく、脱水処理工程で効果的に含水率の低い脱水汚泥を得ることができるようになる。
【００４８】
当該汚泥調質工程は、前記重量比率を２５％以上になるように調質する工程であるとさらに好ましくメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を２５％以上になるように調質することにより、脱水処理工程でさらに効果的に含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。当該汚泥調質工程は、前記重量比率を３０％以上になるように調質する工程であると一層に効果的である。
【００４９】
この様な汚泥調質工程は、受入槽２に貯留された有機性汚泥を、破砕機構を用いて破砕処理することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する工程であることが好ましい。
【００５０】
前記重量比率を所定比率に調質するために、有機性汚泥を破砕処理する破砕機構を備えた破砕ポンプ１０を用いることが好ましい。
図２（ａ），（ｂ）にはこのような破砕ポンプ１０として、好適に用いることができるハスクバーナ・ゼノア社製の破砕ポンプが例示されている。当該破砕ポンプ１０は、汚泥の搬送方向に沿って順に切刃１１、破砕羽根車１２、シュラウドリング１３、格子状スクリーン１４、加圧羽根車１５の各構成要素が配列された破砕ポンプで構成されている。
【００５１】
有機性汚泥に含まれる繊維状成分や樹脂等の異物は、切刃１１で１次破砕され、破砕羽根車１２とシュラウドリング１３の隙間で２次破砕され、破砕羽根車１２と格子状スクリーン１４の間で３次破砕され、加圧羽根車１５によって下流側へ圧送される。
【００５２】
当該破砕ポンプ１０では粗大な夾雑物を最大寸法が概ね２０ｍｍ以下にまで破砕することができ、さらに各構成要素の何れかの相対間隙を調整し、または格子状スクリーンの格子数を調整することにより、上述した重量比率が所定比率になるように調質される。
【００５３】
図２（ａ）中、符号１６は切刃１１の隙間調節機構を示し、符号１７は軸シールを示し、符号１８は軸受を示し、符号１９は破砕羽根車１２の隙間調節機構である。設備に搬入される有機性汚泥に対して予備試験を行なうことにより、各構成要素の何れかの相対間隙を最適値に調整し、または格子状スクリーンの格子数を最適値に調整することになる。尚、本発明に適用可能な破砕ポンプは、同様の破砕機構を備えたポンプであればどのような構造のポンプでもよい。
【００５４】
前記重量比率を所定比率に調質するために、破砕ポンプ１０で破砕された汚泥を受入槽２に戻し、複数回の破砕処理を行なうように構成してもよい。
【００５５】
前記重量比率を所定比率に調質するために、破砕機構として、汚泥の搬送経路に備えた容積式ポンプ２０と、容積式ポンプ２０の上流側に配置された回転式カッター２１で構成され、カッター２１の回転数または回転容積式ポンプ２０の回転数を調整することも可能である。
【００５６】
容積式ポンプ２０として、例えば兵神装備株式会社製の回転容積式一軸偏心ねじポンプ（モーノポンプ）を好適に用いることができる。また回転式カッター２１として同社製のモーノカッターを好適に用いることができる。
【００５７】
図３には、回転式カッター２１の具体的構造が示されている。汚泥の搬送流路２２に設けられた回転式カッター２１には、流入する固形物を捕捉するメッシュ状の固定プレート２１Ａと、固定プレート２１Ａで捕捉された固形物を切断する回転刃２１Ｂが設けられている。
【００５８】
回転式カッター２１の下流側にモーノポンプ２０を設けて流量を調整することにより、一定流量で汚泥を搬送しつつ回転式カッター２１により繊維状成分や異物を破砕処理することができる。モーノポンプ２０による流量調整や回転刃２１Ｂの回転速度調整により、前記重量比率を所定比率に調質することができる。
【００５９】
図４には、回転式カッター２１の下流側にモーノポンプ２０を設けた破砕機構を採用した汚泥処理設備１が示されている。回転容積式ポンプを用いることにより、汚泥の定量搬送が可能になり受入槽２に搬入された汚泥を、汚泥中継槽３を設けることなく第１反応槽４へ移送することができるようになる。
【００６０】
図１及び図４の何れの汚泥処理設備１であっても、受入槽２に貯留された有機性汚泥にセルロースファイバーを添加することにより前記重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程を備えることも可能である。
【００６１】
有機性汚泥の上述した重量比率が所定比率よりも低い場合には、セルロースファイバーを添加することにより容易く所定比率に調質することができるようになる。具体的には、第２反応槽５で有機凝集剤とともに、或いは単独でセルロースファイバーが添加される。当該セルロースファイバーは、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズ、例えばメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される程度のサイズであればどのようなものでもよい。
【００６２】
即ち、脱水処理工程で分離された液分を生物処理槽８で生物処理する生物処理工程と、汚泥搬入工程で受入槽２に貯留された有機性汚泥を破砕ポンプで破砕する破砕処理工程と、破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥と生物処理工程で生じた余剰汚泥とを第１反応槽４で混入する汚泥混入工程を備え、汚泥混入工程で余剰汚泥が混合された後の汚泥に含まれる繊維状成分の全懸濁物質に対する重量比率が所定の値となるように汚泥調質工程が実行される。
【００６３】
第１反応槽４に混入される余剰汚泥は、有機性汚泥の流入量の５〜２０％程度であり、この程度の余剰汚泥の混入量では、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当の篩で捕捉される有機性汚泥の繊維状成分の全懸濁物質に対する重量比率を１５％以上に、好ましくは２５％以上に調質することにより、脱水処理工程により汚泥の良好な脱水性能を実現することができる。即ち、本発明は有機性汚泥にのみに適用可能であるとともに、上述の範囲で余剰汚泥が混入された有機性汚泥にも適用可能である。
【実施例】
【００６４】
複数のし尿処理場で採取された有機性汚泥について、有機性汚泥に含まれる懸濁物質ＳＳの重量と、当該懸濁物質ＳＳに含まれる繊維状成分の重量の比率が汚泥の含水率にどのような影響を与えるのかを評価する試験を、繊維状成分のサイズを指標にして行なった。
【００６５】
有機性汚泥の性状や処理量など様々な変動要素の影響を受けるため、実際の設備を用いて評価試験を行なうのは困難である。そのため、同一条件で脱水性を評価するべくリーフテスターを用いて脱水性試験を行なった。
【００６６】
受入槽（容量：４７ｍ３）に有機性汚泥を一定量（約１０ｍ３）貯留して、破砕ポンプ（ＫＤ１５０ＴＳ（ハスクバーナ・ゼノア製）、０．３ｍ３/ｍｉｎ、５穴格子）を介して循環運転が可能な設備を用いて、破砕ポンプの能力との関係から所定の循環回数毎に試料収集した。運転条件は下の（表１）に示す通り、３か所の設備Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で採取した有機性汚泥に対して、所定の格子数の破砕ポンプで循環破砕した。同じ設備で同じ格子数の複数のデータは汚泥の採取日時を異ならせたデータである。循環破砕回数が増えるに連れて繊維状成分が細かく破砕される。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
採取した試料に対して以下の手順で評価試験を行なった。まず、ＳＳが４ｇとなるように破砕した試料をビーカーに採取した。凝集剤としてポリ硫酸第二鉄（１．０％/ＳＳ）を試料に添加混合した。さらに、試料に高分子凝集剤（クボックスＣＰ９４０５Ｙ：２．０％/ＳＳ）を添加してジャーテスターで攪拌した。攪拌条件は、２００ｒｐｍで３０秒間、さらにその後１０００ｒｐｍで１０秒間である。
【００６９】
攪拌が終了した試料を１８０分の間、フィルタを介した重力ろ過により濃縮し、濃縮した有機性汚泥に対してリーフテストを行った。
φ０．６ｍｍのパンチングメタルを使用して上から面圧４．２３５ｋＰａ／ｃｍ２迄段階的に昇圧しながら８分間、圧搾脱水した。脱水汚泥含水率は試料の蒸発残留物の重量から以下の数式（数１）にて求めた。
（数１）
{（試料全体の重量）−（蒸発残留物の重量）}÷（試料全体の重量）×１００（％）
【００７０】
各試料に含まれる繊維状物の測定を別途行なった。試料を適量分取して、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００（目開き７５μｍ）のメッシュ篩を使用して試料を受けた。蒸留水でメッシュ篩上の試料を洗浄した。メッシュ篩に残留した残留物は１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。
【００７１】
繊維状物の比率はメッシュ篩上に残留した残留物の乾燥重量と最初に分取した試料重量から以下の数式（数２）にて計算できる。
(数２)
（残留物の乾燥重量）÷（試料重量）×１００（％）
【００７２】
次に、メッシュ開口径の異なる篩を８種類（メッシュの目開き：９．５ｍｍ、５．０ｍｍ、２．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１０）、１．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１８）、０．４２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０）、０．２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０）、０．１５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１００）、０．０７５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００））を用い、以下に示す手順で有機性汚泥に含まれる固形物の粒度分布を測定した。
【００７３】
まず、メッシュ篩を上から、目開き９．５ｍｍ、目開き５．０ｍｍ、目開き２．０ｍｍ、目開き１．０ｍｍ、目開き０．４２５ｍｍ、目開き０．２５ｍｍ、目開き０．１５ｍｍ、目開き０．０７５ｍｍの順番に並べて、分取した１リットルの試料をろ過した。
【００７４】
目開き９．５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が９．５ｍｍより大きい残留物が残る。目開き５．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍの残留物が残る。目開き２．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの残留物が残る。目開き１．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．４２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．１５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．０７５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍの残留物が残る。粒径が０．０７５ｍｍよりも小さい残留物を含む液体は全ての篩を通過して下部に流れ落ちる。
【００７５】
その後、蒸留水を用いて目開き９．５ｍｍのメッシュ篩の上から洗浄を行った。
このようにして各メッシュ篩に残留した残留物を１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。
【００７６】
測定した結果を基にして、懸濁物質ＳＳの重量に対する各メッシュサイズで捕捉される繊維状成分の重量比率を、以下の数式（数３）を用いて求めた。全てのメッシュ篩の総残留物の乾燥重量が有機性汚泥に含まれる懸濁物質ＳＳの重量となる。
（数３）
（各メッシュ篩残留物の乾燥重量）÷（懸濁物質ＳＳの重量）×１００（％）
【００７７】
図５（ａ）〜（ｈ）には、懸濁物質ＳＳの重量に対する各メッシュサイズの篩で捕捉された繊維状成分の重量比率と、そのときの汚泥の含水率との関係が示されている。
【００７８】
メッシュサイズ（目開き）が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍ、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍで捕捉された残留物と含水率との間には、懸濁物質ＳＳの重量に対する各残留物の重量比が増すほど含水率が低下するという負の相関が見られたが、メッシュサイズ（目開き）が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍで捕捉された残留物との間には、懸濁物質ＳＳの重量に対する各残留物の重量比が増すほど含水率が上昇するという正の相関が見られた。
【００７９】
この結果から、メッシュサイズがＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当以上の残留物が懸濁物質ＳＳ中に多く存在する場合に脱水性が向上することが判読でき、メッシュサイズがＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当以上の残留物が懸濁物質ＳＳ中に多く存在する場合に顕著に脱水性が向上することが判読できる。
【００８０】
図６（ａ）には、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分を有効繊維と定義し、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率に対する汚泥脱水性能（含水率）の関係が示され、図６（ｂ）には、相関を示す近似線が示されている。
【００８１】
リーフテスターによる試験の結果得られた脱水汚泥の含水率と、実設備での脱水汚泥の含水率との間には一定の相関があり、リーフテスターによる試験の結果、有機性汚泥の含水率が約７８％程度であれば、実設備での脱水汚泥の含水率は約７０％となることが分かっている。
【００８２】
図６（ｂ）によれば、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率が１５％以上であれば、ほぼ実設備での脱水汚泥の含水率は約７０％になり、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率が２５％以上であればより好ましく、３０％以上であれば更に優れた脱水性能が得られることが分かる。
【００８３】
つまり、汚泥搬入工程で受入槽に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質する汚泥調質工程を備えることにより、脱水処理工程により汚泥の良好な脱水性能が得られるようになる。
【００８４】
所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当であることが好ましく、当該篩で捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質することが好ましく、重量比率を２５％以上になるように調質することがさらに好ましい。
【００８５】
上述した実施例で説明した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で実行される有機性汚泥の調質方法は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうち複数のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率と、対応する有機性汚泥の脱水処理後の含水率との相関を求め、前記重量比率の上昇と前記含水率の低下との間に正の相関関係が見られる篩のメッシュサイズのうち最小のメッシュサイズを特定メッシュサイズに決定し、有機性汚泥の含水率が目標含水率以下となるように、前記特定メッシュサイズより大きな所定のメッシュサイズの篩で捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率を決定し、決定した重量比率以上となるように有機性汚泥を調質するように構成されている。
【００８６】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
１：汚泥処理設備
２：受入槽
３：汚泥中継槽
４：第１反応槽
４Ａ：撹拌装置
５：第２反応槽
５Ａ：撹拌装置
６：脱水機構
７：分離水中継槽
８：生物処理槽
１０：破砕ポンプ
１１：切刃
１２：破砕羽根車
１３：シュラウドリング
１４：格子状スクリーン
１５：加圧羽根車
２０：容積式ポンプ
２１：回転式カッター
２１Ａ：固定プレート
２１Ｂ：回転刃
【図１】
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【図２】
2018108537.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018108537.tif 000009
【図７】
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【図８】
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