(57)【要約】【課題】添加する凝集剤の消費総量を増加させることなく、かつ簡易な構成において固形分の回収率を高めることができる汚泥脱水装置を提供する。【解決手段】汚泥供給系２０から流入する脱水対象汚泥に高分子凝集剤を添加して攪拌する凝集装置２３と、前部の濃縮ゾーン１２と後部の脱水ゾーン１３を有して凝集装置２３で形成した凝集フロックを含む凝集汚泥を脱水する脱水機１０と、脱水機１０の脱水ゾーン１３から排出する脱水ろ液を凝集装置２３へ直接的に返送する直結返送系４０を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥に高分子凝集剤を添加して攪拌する凝集装置と、前部の濃縮ゾーンと後部の脱水ゾーンを有して凝集装置で形成した凝集フロックを含む凝集汚泥を脱水する脱水機と、脱水機の脱水ゾーンから排出する脱水ろ液を前記凝集装置へ直接的に返送する直結返送系を備えたことを特徴とする汚泥脱水システム。
【請求項２】
脱水ろ液が微小フロックを含む懸濁物質濃度が高い高濃度排水であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水システム。
【請求項３】
脱水機のろ過面は、濃縮ゾーンのろ過面がろ過面全長の１／６〜１／３を占め、残りを脱水ゾーンが占めることを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥脱水システム。
【請求項４】
脱水機がスクリュープレス脱水機であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の汚泥脱水システム。
【請求項５】
スクリュープレス脱水機は、スクリーンの前方側にウェッジワイヤーからなるろ過面を有し、後方側にパンチングメタルからなるろ過面を有することを特徴とする請求項４に記載の汚泥脱水システム。
【請求項６】
スクリュープレス脱水機が二軸型であることを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥脱水システム。
【請求項７】
凝集装置において汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥に高分子凝集剤を添加して攪拌し、前部の濃縮ゾーンと後部の脱水ゾーンを有する脱水機において凝集装置で形成した凝集フロックを含む凝集汚泥を脱水し、脱水機の脱水ゾーンから排出する脱水ろ液を前記凝集装置へ直結返送系を通して直接的に返送することを特徴とする汚泥脱水方法。
【請求項８】
凝集装置に添加する高分子凝集剤の量は、汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥のみを対象としてその凝集処理に必要な量を算出することを特徴とする請求項７に記載の汚泥脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥脱水システムおよび汚泥脱水方法に関し、固形物回収率の向上に貢献する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、公共下水、し尿、浄化槽汚泥、工場廃水等々の有機性廃水処理過程では有機性汚泥が生成し、この有機性汚泥を脱水する脱水装置の一つとしてスクリュープレス脱水機がある。スクリュープレス脱水機はベルトプレス脱水機や遠心脱水機に比べて低動力である利点を有する。しかし、スクリュープレス脱水機は、水処理工程への返流水負荷がベルトプレス脱水機や遠心脱水機に比べて高くなる。スクリュープレス脱水機が備える金属スクリーンの目開き（穴）がベルトプレス脱水機が備えるろ布の目開きに比べて大きいので、排水中に漏れる固形分が多いためである。
【０００３】
このスクリュープレス脱水機を用いた汚泥脱水システムには、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、固液分離装置において、筒状体の内部空間を、汚泥の移動方向に沿って上流側の第１ゾーンと、これよりも下流側の第２ゾーンとに分け、第１ゾーンに在る汚泥から分離された水分を受ける第１受皿と、第２ゾーンに在る汚泥から分離された水分を受ける第２受皿とを設けたものであり、第１受け皿のろ液が汚泥槽を経てフロック化装置に送られ、フロック化した汚泥を固液分離装置に戻していた。
【０００４】
また、特許文献２では、脱水機からの脱水分離液は原汚泥と合わせて処理しており、脱水分離液および原汚泥にポリマーを添加して第１凝集槽で攪拌下凝集処理した後に、第１凝集汚泥を濃縮装置に導入して濃縮処理する。濃縮装置の濃縮汚泥は、ポリマーを添加して第２凝集槽で攪拌下に凝集処理して後に、第２凝集槽の第２凝集汚泥を脱水機で脱水処理していた。
【０００５】
また、特許文献３では、混和工程で有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して混和させた後に、混和工程で生成した凝集汚泥を濃縮工程で濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得ている。そして、濃縮工程で得られた濃縮汚泥を脱水工程でスクリュープレス脱水機により脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得ており、脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥側を混和工程及び／又は濃縮工程へ返送していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−２２０５９８
【特許文献２】特開２００６−３５１６６
【特許文献３】特許４９６６２５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スクリュープレス脱水機は、脱水ろ液のＳＳ濃度（浮遊物質濃度）が他の脱水装置の脱水ろ液のＳＳ濃度よりも高いので、脱水ろ液を処理して清澄な処理水するための負荷が大きくなる課題がある。
【０００８】
また、特許文献１のものでは、第１受け皿から流入するろ液中に含まれた微小フロック（凝結）が汚泥槽において原汚泥と混合されるために、微小フロックの電荷中和が崩れる。このため、原汚泥中の固形分（懸濁物質）を凝集させるために必要な量の凝集剤に加えて、第１受け皿から流入するろ液中の固形分（懸濁物質）を再び凝集させるために必要な量の凝集剤を合わせて添加せねばならず、凝集剤の消費総量が多くなる問題がある。
【０００９】
特許文献２のものでは、第１凝集槽と第２凝集槽の二つの凝集槽を必要とし、装置構成が複雑となるとともに、凝集剤の消費総量が多くなる問題がある。
【００１０】
特許文献３のものでは、脱水工程で得られた脱水分離液を固液分離し、得られた汚泥を混和工程及び／又は濃縮工程へ返送するので、装置構成が複雑となるとともに、脱水分離液を固液分離する装置を設けるための費用が初期費用に加算され、さらに維持管理や補修のための手間および費用が必要となる。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、添加する凝集剤の消費総量を増加させることなく、かつ簡易な構成において固形分の回収率を高めることができる汚泥脱水システムおよび汚泥脱水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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の汚泥脱水システムは、汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥に高分子凝集剤を添加して攪拌する凝集装置と、前部の濃縮ゾーンと後部の脱水ゾーンを有して凝集装置で形成した凝集フロックを含む凝集汚泥を脱水する脱水機と、脱水機の脱水ゾーンから排出する脱水ろ液を前記凝集装置へ直接的に返送する直結返送系を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の汚泥脱水システムにおいて、脱水ろ液が微小フロックを含む懸濁物質濃度が高い高濃度排水であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の汚泥脱水システムにおいて、脱水機のろ過面は、濃縮ゾーンのろ過面がろ過面全長の１／６〜１／３を占め、残りを脱水ゾーンが占めることを特徴とする。
【００１５】
本発明の汚泥脱水システムにおいて、脱水機がスクリュープレス脱水機であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の汚泥脱水システムにおいて、スクリュープレス脱水機は、スクリーンの前方側にウェッジワイヤーからなるろ過面を有し、後方側にパンチングメタルからなるろ過面を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の汚泥脱水方法は、凝集装置において汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥に高分子凝集剤を添加して攪拌し、前部の濃縮ゾーンと後部の脱水ゾーンを有する脱水機において凝集装置で形成した凝集フロックを含む凝集汚泥を脱水し、脱水機の脱水ゾーンから排出する脱水ろ液を前記凝集装置へ直結返送系を通して直接的に返送することを特徴とする。
【００１８】
本発明の汚泥脱水方法において、凝集装置に添加する高分子凝集剤の量は、汚泥供給系から流入する脱水対象汚泥のみを対象としてその凝集処理に必要な量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、スクリュープレス脱水機の脱水ゾーンから排出する脱水ろ液を直結返送系によって凝集装置へ直接的に返送するので、脱水ろ液に含まれた微小フロックが壊れることなく、凝集装置へ返送される。
【００２０】
このため、凝集装置で必要な凝集剤の消費総量は、脱水ろ液の返送に起因する凝集剤の消費量の増加を伴うことなく、系外から新たに供給する脱水対象汚泥の凝集に必要な量に抑制することができ、凝集剤の薬注率を上げずに、固形分の回収率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における汚泥脱水装置を示す模式図
【図２】同汚泥脱水装置における条件１の下でのろ液排出量の分布測定の結果を示す図表
【図３】同汚泥脱水装置における条件２の下でのろ液排出量の分布測定の結果を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係る汚泥脱水装置を図面に基づいて説明する。図１において、スクリュープレス脱水機１０には１軸型、２軸型を問わず種々の形式のものが使用でき、本実施の形態では２軸スクリュープレス脱水機を使用しているが、１軸型のスクリュープレスでも同様の作用効果を実現できる。
【００２３】
スクリュープレス脱水機１０は、外胴スクリーン１１の内部に前部の濃縮ゾーン１２と後部の脱水ゾーン１３を有しており、外胴スクリーン１１の軸心方向に沿って配置した２軸スクリュー１４を備えている。外胴スクリーン１１は、濃縮ゾーン１２がウェッジワイヤーからなり、脱水ゾーン１３がパンチングメタルからなる。
【００２４】
スクリュープレス脱水機１０は、脱水ゾーン１３の終端の脱水ケーキ排出口１５に背圧プレッサ１６を有し、背圧プレッサ１６を脱水ケーキ排出口１５に向けて押圧する押圧装置１７を有している。背圧プレッサ１６に加える背圧力は押圧装置１７の操作により調整し、背圧力の調整により脱水ケーキの含水率を調整する。
【００２５】
スクリュープレス脱水機１０は、外胴スクリーン１１の外側に、濃縮ゾーン１２に対応する前部ろ液受け部１８および脱水ゾーン１３に対応する後部ろ液受け部１９を備えている。濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３の領域の割合は、１：１である必要はなく、任意の割合に設定でき、濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３の領域の割合に応じて前部ろ液受け部１８と後部ろ液受け部１９の割合も変更される。
【００２６】
本実施の形態では、外胴スクリーン１１は、前方側にウェッジワイヤーからなるろ過面を有し、後方側にパンチングメタルからなるろ過面を有している。外胴スクリーン１１に占める濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３の領域の割合は、濃縮ゾーン１２がスクリーン全長の１／６〜１／３を占め、残りを脱水ゾーン１３が占めている。濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３の境界は、ウェッジワイヤーからなるろ過面とパンチングメタルからなるろ過面との境界に必ずしも一致しない。
【００２７】
スクリュープレス脱水機１０は、濃縮ゾーン１２に汚泥供給系２０が接続し、前部ろ液受け部１８に清澄排水系３０が接続し、後部ろ液受け部１９に直結返送系４０が接続し、脱水ケーキ排出口１５にケーキ排出系５０が接続している。
【００２８】
汚泥供給系２０は、脱水対象汚泥２１に高分子凝集剤２２を添加して攪拌する凝集装置２３と、脱水対象汚泥２１を凝集装置２３に供給する汚泥ポンプ２４を有している。汚泥ポンプ２４は、脱水対象汚泥２１を凝集装置２３に圧入し、凝集装置２３の凝集フロックを含む凝集汚泥をスクリュープレス舵水機１０に所定の圧力で押出す。
【００２９】
凝集装置２３には凝集剤供給系２５が接続し、凝集剤供給系２５は高分子凝集剤２２を凝集装置２３に供給する凝集剤ポンプ２６を有している。高分子凝集剤はカチオン性、カチオン・アニオンの両性が望ましいが、これに限定するものではなく、無機凝集剤を添加してもよく、繊維状脱水助剤を添加することも可能である。
【００３０】
清澄排水系３０は、前部ろ液受け部１８から排出する清澄な排水を系外の水処理施設に返送する。
【００３１】
直結返送系４０は、スクリュープレス脱水機１０の脱水ゾーン１２から排出する脱水ろ液を凝集装置２３へ直接的に返送するものであり、ここでは返送ポンプ４１を有し、凝集装置２３の上流側で汚泥供給系２０に接続している。直結返送系４０には、返送ポンプ４１以外にもバルブなどの配管備品を設けることが可能である。
【００３２】
脱水ろ液は微小フロックを含む懸濁物質濃度が高い高濃度排水である。ケーキ排出系５０は、脱水ケーキ排出口１５が押し出される脱水ケーキを系外へ排出する。
【００３３】
上記構成の作用を以下に説明する。凝集装置２３は、汚泥ポンプ２４により供給される脱水対象汚泥２１と凝集剤ポンプ２６により供給される凝集剤とを撹拌し、凝集フロックを形成する。この凝集装置２３に供給する凝集剤の量は、汚泥供給系２０から流入する脱水対象汚泥２１のみを対象としてその凝集処理に必要な量を算出する。凝集装置２３の凝集フロックを含む凝集汚泥は、汚泥ポンプ２４の供給圧力を受けてスクリュープレス脱水機１０に圧入される。
【００３４】
スクリュープレス脱水機１０では、凝集汚泥が２軸スクリュー１４で脱水ケーキ排出口１５に向けて搬送され、脱水ケーキが脱水ケーキ排出口１５から機外に排出される。濃縮ゾーン１２で脱離した清澄な排水は、前部ろ液受け部１８に流れ出て後に、清澄排水系３０を通して水処理施設に返送する。脱水ゾーン１３から後部ろ液受け部１９に流れ出た脱水ろ液は、返送ポンプ４１により直結返送系４０を通して凝集装置２３の上流側の汚泥供給系２０に返送され、後部ろ液受け部１９から凝集装置２３へ直接的に流入する。
【００３５】
このように、スクリュープレス脱水機１０の脱水ゾーン１３から排出する脱水ろ液を直結返送系４０によって凝集装置２３へ直接的に返送するので、脱水ろ液に含まれた微小フロックが電荷中和を保ってフロックが壊れることなく、凝集装置へ返送される。
【００３６】
このため、凝集装置２３で必要な凝集剤の消費総量は、脱水ろ液の返送に起因する凝集剤の消費量の増加を伴うことなく、系外から新たに供給する脱水対象汚泥２１の凝集に必要な量に抑制することができる。よって、凝集剤の薬注率を上げずに、固形分の回収率を高めることができる。しかも、スクリュープレス脱水機１０の脱水ゾーン１３から排出する脱水ろ液を直結返送系４０によって凝集装置２３へ直接的に返送するだけの簡便な装置構成において上述の効果を実現できる。
【００３７】
すなわち、濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３とを適切な割合に区分し、脱水ゾーン１２から排出する固形分を多く含んだ脱水ろ液のみを凝集装置２３へ返送すれば良く、固液分離装置等を介する必要がない。濃縮ゾーン１２と脱水ゾーン１３とを適切な割合に区分すれば、特許文献３に記載するような、固液分離をして汚泥分を返送する構成は不要である。
【００３８】
本実施の形態におけるろ液排出量の分布測定の結果を図２および図３に示す。図２は条件１の下での結果を示し、図３は条件２の下での結果を示している。
【００３９】
ここで、区分１を濃縮ゾーン１２とし、区分２、３を脱水ゾーン１３とすれば、ろ液量の８０から８８％、すなわち図２でろ液量１．５ｍ３／ｈ、図３でろ液量１．６ｍ３／ｈのきれいな脱水ろ液を系外へ排出し、ＳＳ濃度の高い１２〜２０％の脱水ろ液を凝集装置２３へ返送する。区分１、２を濃縮ゾーン１２とし、区分３を脱水ゾーン１３とすれば、凝集装置２３へ返送する脱水ろ液はＳＳ濃度がさらに高くなり、微量となる。
【００４０】
また、回収率の高まりにより脱水対象汚泥から分離される固形分が増加し、結果として水処理工程に返送される清澄水の清澄度が高まり、返流水負荷を低減できる。
【００４１】
また、従来、スクリュープレス脱水機１０では、運転圧力、すなわち脱水ケーキ排出口１５における背圧を高めると脱水ケーキの含水率が低下するが、背圧の高まりに伴ってスクリュープレス脱水機１０から漏れ出る固形分（ＳＳ）の漏出量が増加して回収率が低下する。
【００４２】
しかし、本実施の形態では、スクリュープレス脱水機１０から漏れ出る固形分（ＳＳ）は凝集剤の増加を伴うことなくスクリュープレス脱水機１０に返送し、薬注率を上げずに回収率を高めることができるので、回収率を高く維持しつつ高い背圧の下でスクリュープレス脱水機１０を運転することが可能となり、その結果、脱水ケーキの含水率を低減することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  スクリュープレス脱水機
１１  外胴スクリーン
１２  濃縮ゾーン
１３  脱水ゾーン
１４  ２軸スクリュー
１５  脱水ケーキ排出口
１６  背圧プレッサ
１７  押圧装置
１８  前部ろ液受け部
１９  後部ろ液受け部
２０  汚泥供給系
２１  脱水対象汚泥
２２  高分子凝集剤
２３  凝集装置
２４  汚泥ポンプ
２５  凝集剤供給系
２６  凝集剤ポンプ
３０  清澄排水系
４０  直結返送系
４１  返送ポンプ
５０  ケーキ排出系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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