(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に消石灰の粉末を混合して消石灰溶解汚泥を生成する添加剤生成ステップと、
汚泥に凝集剤を混合して撹拌し、フロックを生成するフロック生成ステップと、
前記フロックを脱水する脱水ステップとを有し、
前記フロック生成ステップは、
汚泥と凝集剤とを混合して撹拌し、非濃縮状態のフロックを生成する第１のフロック生成ステップと、
前記非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成する濃縮ステップと、
前記濃縮されたフロックを細分化し、この細分化されたフロックに凝集剤を添加して撹拌することによりフロックを再生する第２のフロック生成ステップとを有し、
前記第１のフロック生成ステップと前記第２のフロック生成ステップとのうち少なくともいずれか一方のフロック生成ステップで撹拌される被処理物に前記消石灰溶解汚泥を添加することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項２】
請求項１記載の汚泥の脱水方法において、
前記添加剤生成ステップは、
汚泥と消石灰の粉末とを個別に混合槽に投入する混合ステップと、
前記混合槽内で前記汚泥と前記消石灰の粉末とを予め定めた時間だけ撹拌する撹拌ステップとを有していることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の汚泥の脱水方法において、
前記濃縮ステップは、スクリュープレスによって実施されることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項４】
汚泥に消石灰の粉末を混合して消石灰溶解汚泥を生成する添加剤生成部と、
汚泥に凝集剤を混合して撹拌し、フロックを生成する機能を有するフロック生成部と、
前記フロックを脱水する機能を有する脱水部とを有し、
前記フロック生成部は、
汚泥と凝集剤とを混合して撹拌し、非濃縮状態のフロックを生成する機能を有する第１のフロック生成部と、
前記非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成する機能を有する濃縮部と、
前記濃縮されたフロックを細分化する機能を有するとともに、この細分化されたフロックに凝集剤を添加して撹拌することによりフロックを再生する機能を有する第２のフロック生成部と、
前記消石灰溶解汚泥を前記添加剤生成部から管路とポンプとを使用して前記第１のフロック生成部と前記第２のフロック生成部とのうち少なくともいずれか一方のフロック生成部に供給する機能を有する添加剤供給部とを備えていることを特徴とする汚泥用脱水装置。
【請求項５】
請求項４記載の汚泥用脱水装置において、
前記添加剤生成部は、
汚泥と消石灰の粉末とが個別に投入される混合槽と、
前記混合槽内の前記汚泥および前記消石灰の粉末を撹拌する撹拌機とを有し、
前記汚泥と前記消石灰の粉末とを予め定めた時間だけ撹拌された状態で排出するものであることを特徴とする汚泥用脱水装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の汚泥用脱水装置において、
前記濃縮部は、スクリュープレスによって構成されていることを特徴とする汚泥用脱水装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか一つに記載の汚泥用脱水装置において、
前記第２のフロック生成部は、
前記濃縮部で濃縮されたフロックが投入される第１の撹拌槽を有し、この第１の撹拌槽内のフロックを細分化する機能を有するフロック細分化装置と、
前記第１の撹拌槽内で細分化されたフロックをポンプによって前記第１の撹拌槽から送出する機能を有するフロック送り装置と、
前記フロック送り装置によってフロックが送られる第２の撹拌槽を有し、この第２の撹拌槽内のフロックを凝集剤と混合して撹拌する機能を有するフロック再生装置とを備え、
前記添加剤供給部が前記第２のフロック生成部に消石灰溶解汚泥を送るための前記管路は、前記フロック再生装置に接続されていることを特徴とする汚泥用脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥のフロックを生成して脱水する汚泥の脱水方法および汚泥用脱水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚泥の一つとして消化汚泥がある。この消化汚泥は、例えばバイオマスプラントなどで生成されるもので、メタン発酵により有機物が分解されて性質的に安定した汚泥である。この種の消化汚泥は、脱水されて脱水ケーキと呼ばれる固形の物質に変えられている。従来の消化汚泥からなる脱水ケーキの含水率は、約７６％〜８８％程度である。このため、消化汚泥は、難脱水性汚泥と呼ばれている。脱水ケーキの含水率は、可及的低いことが望ましい。この理由は、含水率が低ければ低いほど焼却や乾燥などの後処理が容易になるからである。
【０００３】
従来の汚泥の脱水方法としては、例えば特許文献１に記載されている方法がある。特許文献１に開示された汚泥の脱水方法は、汚泥に凝集剤を混合してフロックを生成するフロック生成ステップと、このフロックを脱水機で脱水する脱水ステップとを有している。消化汚泥からフロックを生成するときに使用する凝集剤としては、ポリ硫酸第二鉄を含む鉄系の無機高分子凝集剤や、その他の種々の高分子凝集剤などである。
【０００４】
ところで、含水率が低い脱水ケーキを生成するためには、脱水機に投入されるフロックの強度を高くすることが望ましい。強固なフロックを生成するためには、フロック凝集の核となる物質を添加することが有効であることが知られている。
特許文献１中には、この核となる物質の一例として石灰等のアルカリ剤が挙げられている。このアルカリ剤は、一般的には、石灰を清水で溶かすことにより生成されたものである。アルカリ剤を使用する特許文献１記載の脱水方法によれば、アルカリ剤が混合された溶解液を撹拌槽に送り、この溶解液を凝集剤とともに撹拌槽内で撹拌することによって、フロックが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６８３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、汚泥は多種多様であるから、フロックを生成するにあたってアルカリ剤を使用したとしても、強固なフロックを得られ難いことがあった。このような場合には、汚泥とアルカリ剤とが分離していることが多い。すなわち、汚泥とアルカリ剤との混和が困難であるから、強固なフロックを生成できないと考えられる。
【０００７】
汚泥とアルカリ剤との混和を阻害している原因は、石灰粒子の表面に水分子が吸着されるだけでなく、石灰粒子の表面の隙間などに水分子が捕捉され、石灰粒子の表面が水分子からなる膜で覆われた状態になっているからであると推量される。
【０００８】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、フロック凝集時に核となる物質と汚泥とが十分に混和し、含水率が低い脱水ケーキを生成可能な汚泥の脱水方法および汚泥用脱水装置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】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係る汚泥の脱水方法は、汚泥に消石灰の粉末を混合して消石灰溶解汚泥を生成する添加剤生成ステップと、汚泥に凝集剤を混合して撹拌し、フロックを生成するフロック生成ステップと、 前記フロックを脱水する脱水ステップとを有し、前記フロック生成ステップは、汚泥と凝集剤とを混合して撹拌し、非濃縮状態のフロックを生成する第１のフロック生成ステップと、前記非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成する濃縮ステップと、前記濃縮されたフロックを細分化し、この細分化されたフロックに凝集剤を添加して撹拌することによりフロックを再生する第２のフロック生成ステップとを有し、前記第１のフロック生成ステップと前記第２のフロック生成ステップとのうち少なくともいずれか一方のフロック生成ステップで撹拌される被処理物に前記消石灰溶解汚泥を添加することにより実施する。
【００１０】
本発明は、前記汚泥の脱水方法において、前記添加剤生成ステップは、汚泥と消石灰の粉末とを個別に混合槽に投入する混合ステップと、前記混合槽内で前記汚泥と前記消石灰の粉末とを予め定めた時間だけ撹拌する撹拌ステップとを有していてもよい。
【００１２】
前記濃縮ステップにおいては、可能な限りフロックを濃縮することが望ましい。その理由は、濃縮される際にフロックから分離した分離液体が脱水ケーキ含水率の低減化を阻害するためである。そのためには、フロックを圧搾することが望ましい。
このため、本発明は、前記汚泥の脱水方法において、前記濃縮ステップは、スクリュープレスによって実施されてもよい。
この発明で、濃縮装置としてスクリュープレスを採用する理由は、フロックから可能な限り液体を減らすことが、脱水ケーキの低含水率化につながるためである。この液体は、低含水率化を阻害する要因として推測しており、後述するテスト結果表３からも明らかである。
表３と図２９および図３０とから判るように、濃縮部２３で濃縮されるフロックの濃縮濃度を高くすればするほど脱水ケーキ５の含水率が低減される。濃縮部２３の濃縮濃度が高くなることは、非濃縮状態のフロックが濃縮部２３で濃縮される際にフロックから分離した分離液体が濃縮部２３からより多く排出され、第２のフロック生成部２４にフロックとともに送られる分離液体が低減されることを意味する。このため、第２のフロック生成部２４に入る分離液体が脱水ケーキ５の含水率低減を阻害していると推測される。すなわち、濃縮部２３でフロックを高濃度に濃縮した方が、第２のフロック生成部２４に入る分離液量を減らすことができるため、脱水ケーキ５の低含水率化を図ることが可能になる。
【００１３】
本発明に係る汚泥用脱水装置は、汚泥に消石灰の粉末を混合して消石灰溶解汚泥を生成する添加剤生成部と、汚泥に凝集剤を混合して撹拌し、フロックを生成する機能を有するフロック生成部と、 前記フロックを脱水する機能を有する脱水部とを有し、前記フロック生成部は、汚泥と凝集剤とを混合して撹拌し、非濃縮状態のフロックを生成する機能を有する第１のフロック生成部と、前記非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成する機能を有する濃縮部と、前記濃縮されたフロックを細分化する機能を有するとともに、この細分化されたフロックに凝集剤を添加して撹拌することによりフロックを再生する機能を有する第２のフロック生成部と、前記消石灰溶解汚泥を前記添加剤生成部から管路とポンプとを使用して前記第１のフロック生成部と前記第２のフロック生成部とのうち少なくともいずれか一方のフロック生成部に供給する機能を有する添加剤供給部とを備えているものである。
【００１４】
本発明は、前記汚泥用脱水装置において、前記添加剤生成部は、汚泥と消石灰の粉末とが個別に投入される混合槽と、前記混合槽内の前記汚泥および前記消石灰の粉末を撹拌する撹拌機とを有し、前記汚泥と前記消石灰の粉末とを予め定めた時間だけ撹拌された状態で排出するものであってもよい。
【００１６】
本発明は、前記汚泥用脱水装置において、前記濃縮部は、スクリュープレスによって構成されていてもよい。
【００１７】
本発明は、前記汚泥用脱水装置において、前記第２のフロック生成部は、前記濃縮部で濃縮されたフロックが投入される撹拌槽を有し、この撹拌槽内のフロックを細分化する機能を有するフロック細分化装置と、前記撹拌槽内で細分化されたフロックをポンプによって前記撹拌槽から送出する機能を有するフロック送り装置と、前記フロック送り装置によってフロックが送られる反応槽を有し、この反応槽内のフロックを凝集剤と混合して撹拌する機能を有するフロック再生装置とを備え、前記添加剤供給部が前記第２のフロック生成部に消石灰溶解汚泥を送るための前記管路は、前記フロック再生装置に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、添加剤生成ステップにおいて、汚泥と消石灰とが十分に混和した消石灰溶解汚泥が生成される。汚泥と消石灰とが十分に混和する理由は、消石灰の粒子の表面に汚泥が直に接触するからであると考えられる。この消石灰溶解汚泥がフロック生成ステップで被処理物に添加され、被処理物とともに撹拌されることによって、被処理物に消石灰溶解汚泥が容易に混合する。このように容易に混合する理由は、消石灰溶解汚泥中の消石灰が汚泥で覆われた状態だからであると推量される。すなわち、消石灰溶解汚泥中の汚泥成分と、被処理物中の汚泥成分とが直に接触するから、被処理物に消石灰溶解汚泥が容易に混合すると考えられる。
【００１９】
したがって、フロック生成ステップで消石灰を核としてフロックの生成が促進されるから、強固なフロックが生成される。この結果、本発明によれば、含水率が低い脱水ケーキを生成可能な汚泥の脱水方法を提供することができる。
本発明に係る汚泥用脱水装置は、上述した汚泥の脱水方法の各ステップを実施するステップ毎の装置を組み合わせて構成することができる。ステップ毎の装置は、単純な機能を実現できればよいものである。このため、本発明に係る汚泥用脱水装置は、単純な装置を組み合わせて簡単に製造することができる。したがって、この汚泥用脱水装置を使用することにより、本発明に係る汚泥の脱水方法を確実に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態による汚泥用脱水装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る汚泥の脱水方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】添加剤生成ステップを説明するためのフローチャートである。
【図４】フロック生成ステップの一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態による汚泥用脱水装置の構成を示すブロック図である。
【図９】フロック生成ステップの一例を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施の形態による汚泥用脱水装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１５】第３の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１７】第４の実施の形態による汚泥用脱水装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図１９】第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２０】第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２１】第５の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２２】第６の実施の形態による汚泥用脱水装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】第６の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２４】第６の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２５】第６の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図２６】実験結果を示すグラフである。
【図２７】実験結果を示すグラフである。
【図２８】実験結果を示すグラフである。
【図２９】実験結果を示すグラフである。
【図３０】実験結果を示すグラフである。
【図３１】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る汚泥の脱水方法および汚泥用脱水装置の一実施の形態を図１〜図４によって詳細に説明する。この実施の形態による汚泥の脱水方法と汚泥用脱水装置は、特許請求の範囲の請求項１〜請求項６に記載したものである。
【００２２】
図１に示す汚泥用脱水装置１は、図１において最も左に位置する汚泥貯留槽２に貯留された汚泥３を本発明に係る汚泥の脱水方法によって脱水し、図１において最も右に位置する脱水部４から脱水ケーキ５として排出するものである。この脱水装置１で使用可能な汚泥３は、消化汚泥を含む有機汚泥や、無機汚泥を含む産業排水汚泥などである。
【００２３】
本発明に係る汚泥の脱水方法は、図２のフローチャートに示すように、添加剤生成ステップＳ１と、フロック生成ステップＳ２と、脱水ステップＳ３とによって実施する。図１に示す汚泥用脱水装置１は、この脱水方法の各ステップを実施する複数の機能部を備えている。これらの複数の機能部とは、図１において汚泥貯留槽２の右隣に描かれている添加剤生成部６と、この添加剤生成部６の右方に描かれているフロック生成部７と、上述した脱水部４である。添加剤生成部６は、本発明に係る汚泥の脱水方法の添加剤生成ステップＳ１を実施するものである。フロック生成部７は、フロック生成ステップＳ２を実施するものである。脱水部４は、脱水ステップＳ３を実施するものである。
【００２４】
添加剤生成部６は、混合槽１１と、混合槽１１の上方に位置する消石灰供給装置１２と、混合槽１１に設けられた第１の撹拌機１３とを備えている。混合槽１１は、汚泥貯留槽２に第１の汚泥供給用管路１４を介して接続されているとともに、後述するフロック生成部７の添加剤供給部１５に接続されている。第１の汚泥供給用管路１４は、汚泥貯留槽２内の汚泥３を混合槽１１に送るための第１のポンプ１６を備えている。この実施の形態による第１の汚泥供給用管路１４の汚泥出口は、混合槽１１内の上端部に開口している。第１のポンプ１６は、汚泥を予め定めた流量で連続して送る構成のものである。
【００２５】
添加剤供給部１５は、パイプによって形成された添加剤供給用管路１７と、この添加剤供給用管路１７に設けられた第２のポンプ１８とを備えている。添加剤供給用管路１７の上流端は、混合槽１１に接続されている。添加剤供給用管路１７の下流端は、後述するフロック生成部７の二次反応槽１９に接続されている。第２のポンプ１８は、混合槽１１内の混合物（後述する消石灰溶解汚泥）を予め定めた流量で連続して吸引し、二次反応槽１９に送る。
【００２６】
消石灰供給装置１２は、消石灰の粉末２１を予め定めた供給量で連続的あるいは間欠的に混合槽１１内に投入する。この消石灰供給装置１２は、混合槽１１内に消石灰を投入する。すなわち、混合槽１１には、汚泥３と消石灰の粉末２１とが個別に投入される。
第１の撹拌機１３は、混合槽１１内の汚泥３と消石灰の粉末２１とを混合して撹拌するためのもので、混合槽１１内で回転する複数の羽根部材１３ａと、これらの羽根部材１３ａを駆動するモータ１３ｂとを備えている。この実施の形態においては、この第１の撹拌機１３が請求項５記載の発明でいう「撹拌機」に相当する。
【００２７】
この実施の形態による第１の撹拌機１３の羽根部材１３ａは、所定の回転速度で連続して回転する。混合槽１１内に入れられた汚泥３と消石灰の粉末２１は、第１の撹拌機１３で撹拌されることによって混合され、予め定めた時間だけ撹拌されることにより、汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和した消石灰溶解汚泥になる。汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和する理由は、消石灰の粒子の表面に汚泥３が直に接触するからであると考えられる。
【００２８】
混合槽１１内で生成された消石灰溶解汚泥は、混合槽１１から添加剤供給用管路１７を通って後述する二次反応槽１９に送られる。この実施の形態による添加剤生成部６は、混合槽１１の上端部に入れられた汚泥３と消石灰の粉末２１とが混合槽１１内で予め定めた時間だけ撹拌されながら、消石灰溶解汚泥となって混合槽１１から添加剤供給用管路１７に入るように構成されている。混合槽１１内で汚泥３と消石灰の粉末２１とを撹拌する時間は、予め定めた一定時間以上とすることが望ましい。
【００２９】
このため、添加剤生成部６によって実施される添加剤生成ステップＳ１においては、汚泥３に消石灰の粉末２１が混合されて消石灰溶解汚泥が生成される。また、この添加剤生成ステップＳ１は、図３に示すように、汚泥３と消石灰の粉末２１とを個別に混合槽１１に入れる混合ステップＳ１１と、混合槽１１内で汚泥３と消石灰の粉末２１とを予め定めた時間だけ撹拌する撹拌ステップＳ１２とを有していることになる。
【００３０】
この実施の形態によるフロック生成部７は、図１において混合槽１１の右隣に描かれている第１のフロック生成部２２と、図１において第１のフロック生成部２２の右側に位置する濃縮部２３および第２のフロック生成部２４と、この第２のフロック生成部２４の上方に描かれている凝集剤供給部２５と、上述した添加剤供給部１５などによって構成されている。
【００３１】
第１のフロック生成部２２は、汚泥３のフロックを生成するための一次反応槽２６を備えている。一次反応槽２６は、上述した汚泥貯留槽２に第２の汚泥供給用管路２７を介して接続されているとともに、後述する濃縮部２３に第１のフロック管路２８を介して接続されている。
【００３２】
第２の汚泥供給用管路２７は、汚泥３を汚泥貯留槽２から一次反応槽２６に送るための第３のポンプ２９を備えている。この第３のポンプ２９は、汚泥貯留槽２内の汚泥３を予め定めた流量で連続して一次反応槽２６に送る。第１のフロック管路２８は、一次反応槽２６から溢れ出た被処理物が重力によって濃縮部２３に流入する構成が採られている。
【００３３】
また、一次反応槽２６は、第２の撹拌機３０を備えているとともに、後述する凝集剤供給部２５の第１の凝集剤供給用管路３１が接続されている。
第２の撹拌機３０は、一次反応槽２６内の被処理物（汚泥３と後述する凝集剤）を撹拌するためのもので、一次反応槽２６内で回転する複数の羽根部材３０ａと、これらの羽根部材３０ａを駆動するモータ３０ｂとを備えている。
【００３４】
一次反応槽２６に接続された第１の凝集剤供給用管路３１を有する凝集剤供給部２５は、凝集剤溶解槽３２と、この凝集剤溶解槽３２に配置された凝集剤投入装置３３と、凝集剤溶解槽３２に設けられた第３の撹拌機３４などを備えている。凝集剤溶解槽３２は、上述した第１の凝集剤供給用管路３１を介して一次反応槽２６に接続されているとともに、第２の凝集剤供給用管路３５を介して後述する第２のフロック生成部２４の二次反応槽１９に接続されている。
【００３５】
第１の凝集剤供給用管路３１は、凝集剤溶解槽３２内の凝集剤溶液を一次反応槽２６に供給するための第４のポンプ３６を備えている。第２の凝集剤供給用管路３５は、凝集剤溶解槽３２内の凝集剤溶液を二次反応槽１９に送るための第５のポンプ３７を備えている。図１に示す第１および第２の凝集剤供給用管路３１，３５の下流側端部は、凝集剤溶液が供給される位置を変えることができるように、複数の分岐路に分岐されている。各分岐路には開閉弁３８が設けられている。分岐路の数および分岐路の下流端の接続位置は、図１に示す数（二つ）、接続位置に限定されることはなく、適宜変更可能である。
【００３６】
第４のポンプ３６は、凝集剤溶解槽３２内の凝集剤溶液を予め定めた流量で連続して一次反応槽２６に送る。第５のポンプ３７は、凝集剤溶解槽３２内の凝集剤溶液を予め定めた流量で連続して二次反応槽１９に送る。
凝集剤投入装置３３は、凝集剤の粉末３９と溶媒（図示せず）とを予め定めた供給量で連続的にあるいは間欠的に凝集剤溶解槽３２内に投入する。この実施の形態による汚泥用脱水装置１で使用可能な凝集剤は、アニオン系の高分子凝集剤や、カチオン系の高分子凝集剤、両性系の高分子凝集剤などがある。
【００３７】
第３の撹拌機３４は、凝集剤溶解槽３２内で回転する複数の羽根部材３４ａと、これらの羽根部材３４ｂを駆動するモータ３４ａとを備えている。凝集剤の粉末３９と溶媒とが凝集剤溶解槽３２内に入れられて第３の撹拌機３４が動作することにより、凝集剤溶解槽３２内で凝集剤溶液が生成される。
この凝集剤溶液が一次反応槽２６に送られ、一次反応槽２６内の汚泥３と混合されて撹拌されることにより、フロックが生成される。ここでは、便宜上、このフロックを、後工程で生成されるフロックと識別するために「非濃縮状態のフロック」という。すなわち、第１のフロック生成部２２においては、汚泥３と凝集剤溶液とが混合されて撹拌され、非濃縮状態のフロックが生成される。
この非濃縮状態のフロックは、一次反応槽２６から溢れ出て第１のフロック管路２８に排出され、この第１のフロック管路２８を通して後述する濃縮部２３に送られる。
【００３８】
濃縮部２３は、非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成するためのものである。この実施の形態による濃縮部２３は、水平に対して傾斜した本体４１と、この本体４１内に収容されたスクリュー（図示せず）を駆動するモータ４２とを有するスクリュープレス４３によって構成されている。本体４１には、フロックを後述する第２のフロック生成部２４に送るための第２のフロック管路４４と、排液路４５とが接続されている。第２のフロック管路４４は、フロックが重力で下流側に流れる構成のものである。排液路４５は、スクリュープレス４３で生じた濃縮ろ液を排出するためのものである。
このスクリュープレス４３は、第１のフロック生成部２２から送られた非濃縮状態のフロックを圧縮し、濃縮されたフロックと濃縮ろ液とに分ける。濃縮されたフロックは、第２のフロック管路４４を通されて第２のフロック生成部２４に流下する。濃縮ろ液は、排液路４５を通って排出され、後処理が施されて再利用あるいは廃棄される。
【００３９】
第２のフロック生成部２４は、濃縮部２３で濃縮されたフロックが投入される二次反応槽１９と、この二次反応槽１９内の上流側（図１においては左側）に設けられたフロック細分化装置４６と、二次反応槽１９内の下流側に設けられたフロック再生装置４７とを備えている。二次反応槽１９は、水平方向の一端部から他端部に被処理物が送られる構造のものである。この二次反応槽１９には上述した添加剤供給用管路１７と、第２の凝集剤供給用管路３５と、第３のフロック管路４８とが接続されている。
【００４０】
添加剤供給用管路１７の下流側端部は、第２の凝集剤供給管路３５と同様に、複数の分岐路に分岐されている。各分岐路には開閉弁３８が設けられている。これらの分岐路の数および分岐路の下流端の接続位置は、図１に示す数（二つ）、接続位置に限定されることはなく、適宜変更可能である。図１に示す二次反応槽１９においては、フロック再生装置４７が設けられている範囲内の上流部分（図１においては左側）に添加剤供給用管路１７が接続され、下流部分に第２の凝集剤供給用管路３５が接続されている。しかし、二次反応槽１９におけるフロック再生装置４７が設けられている範囲内の上流部分に第２の凝集剤供給用管路３５を接続し、下流部分に添加剤供給用管路１７を接続してもよい。また、二次反応槽１９におけるフロック再生装置４７が設けられている範囲内の全域に消石灰溶解汚泥および凝集剤溶液が分散されるように、これらの管路を二次反応槽１９に接続することもできる。
【００４１】
第３のフロック管路４８は、二次反応槽１９の下流側端部と後述する脱水部４とを連通している。この第３のフロック管路４８は、第２のフロック生成部２４（二次反応槽１９）で生成されたフロックを重力で脱水部４に送る構成が採られている。
【００４２】
フロック細分化装置４６は、フロック濃縮部２３で濃縮されたフロックを敢えて壊して細分化するためのものである。フロック再生装置４７は、細分化されたフロックを再生し、強固なフロックを生成するためのものである。これらのフロック細分化装置４６とフロック再生装置４７は、二次反応槽１９内に回転自在に支持された複数の羽根部材（図示せず）と、これらの羽根部材を駆動するモータ４６ａ，４７ａとをそれぞれ備えている。
【００４３】
フロック細分化装置４６の羽根部材は、回転することによりフロックを強制的に撹拌して細分化する機能と、フロックを下流側に送る機能とを備えている。以下においては、細分化されたフロックを単に「細分化フロック」という。
【００４４】
フロック再生装置４７の羽根部材は、回転することによりフロックを添加剤が混ざるように撹拌する機能と、フロックを下流側に送る機能とを備えている。ここでいう添加剤とは、添加剤供給用管路１７を通して二次反応槽１９内に供給された消石灰溶解汚泥と、第２の凝集剤供給用管路３５を通して二次反応槽１９内に供給された凝集剤溶液である。この羽根部材を駆動するモータ４７ａは、羽根部材が連続的に一定の低い回転速度で回転する構成が採られている。この実施の形態によるフロック再生装置４７は、撹拌が予め定めた時間だけ継続する機能を有している。
【００４５】
消石灰溶解汚泥は、二次反応槽１９内で細分化フロックに添加され、このフロックとともに撹拌されることによって、細分化フロックに容易に混合する。このように容易に混合する理由は、消石灰溶解汚泥中の消石灰が汚泥３で覆われた状態だからであると推量される。すなわち、消石灰溶解汚泥中の汚泥成分と、細分化フロック中の汚泥成分とが直に接触するから、細分化フロックに消石灰溶解汚泥が容易に混合すると考えられる。この実施の形態においては、細分化フロックが本発明でいう「被処理物」に相当する。
【００４６】
細分化フロックと消石灰溶解汚泥との混合物は、二次反応槽１９内で下流側に送られて凝集剤溶液が添加される。細分化フロックと消石灰溶解汚泥との混合物は、凝集剤溶液が添加されて撹拌されることによって、消石灰を核として凝集が促進され、緻密で強固なフロック塊になる。なお、消石灰を核として凝集が促進される現象は、細分化フロックに消石灰溶解汚泥が混合されるより先に凝集剤溶液が混合されたとしても同様に起こるし、細分化フロックに消石灰溶解汚泥と凝集剤溶液とが同時に混合されたとしても同様に起こる。
第２のフロック生成部２４で生成されたフロック塊は、第３のフロック管路４８を通して後述する脱水部４に送られる。
【００４７】
フロック生成部７によって実施されるフロック生成ステップＳ２においては、汚泥３に凝集剤を混合して撹拌することによりフロックが生成される過程で、撹拌される被処理物（この実施の形態では細分化フロック）に消石灰溶解汚泥が添加される。
また、このフロック生成ステップＳ２は、図４に示すように、第１のフロック生成ステップＳ２１と、濃縮ステップＳ２２と、第２のフロック生成ステップＳ２３とを有していることになる。第１のフロック生成ステップＳ２１は、第１のフロック生成部２２によって実施され、汚泥と凝集剤の混合・撹拌ステップＳ２１Ａを有している。
【００４８】
濃縮ステップＳ２２は、濃縮部２３のスクリュープレス４３によって実施される。
第２のフロック生成ステップＳ２３は、第２のフロック生成部２４によって実施され、細分化ステップＳ２３Ａと、フロック再生ステップＳ２３Ｂとを有している。細分化ステップＳ２３Ａは、フロック細分化装置４６によって実施される。フロック再生ステップＳ２３Ｂは、フロック再生装置４７によって実施され、消石灰溶解汚泥を細分化フロックに混合して撹拌する消石灰溶解汚泥の混合・撹拌ステップＳ２３Ｃと、消石灰溶解汚泥と細分化フロックとの混合物に凝集剤溶液を混合して撹拌する凝集剤の混合・撹拌ステップＳ２３Ｄとを有している。
【００４９】
脱水部４は、第２のフロック生成部２４から送られたフロック塊を脱水するためのものである。この実施の形態による脱水部４は、スクリュープレスからなる脱水機５１によって構成されている。この脱水部４でフロック塊が脱水されることにより脱水ケーキ５が生成される。また、脱水部４で生じた脱水ろ液は、排液路５１ａに排出され、濃縮部２３で生じた濃縮ろ液と同様に後処理が施されて再利用あるいは廃棄される。
【００５０】
この実施の形態で示した汚泥の脱水方法によれば、添加剤生成ステップＳ１において、汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和した消石灰溶解汚泥が生成される。汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和する理由は、消石灰の粒子の表面に汚泥３が直に接触するからであると考えられる。この消石灰溶解汚泥がフロック生成ステップＳ２で細分化フロック（被処理物）に添加され、細分化フロックとともに撹拌されることによって、細分化フロックに消石灰溶解汚泥が容易に混合する。このように容易に混合する理由は、消石灰溶解汚泥中の汚泥成分と、細分化フロック中の汚泥成分とが直に接触するからであると考えられる。
【００５１】
したがって、この実施の形態においては、フロック生成ステップＳ２（第２のフロック生成ステップＳ２３）で消石灰を核として細分化フロックの凝集が促進されるから、緻密で強固なフロック塊が生成される。この結果、この実施の形態によれば、含水率が低い脱水ケーキ５を生成可能な汚泥の脱水方法を提供することができる。
この実施の形態による汚泥用脱水装置１は、上述した汚泥の脱水方法の各ステップを実施するステップ毎の装置を組み合わせて構成されている。ステップ毎の装置とは、添加剤生成部６と、第１のフロック生成部２２と、濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４である。これらのステップ毎の装置は、それぞれ単純な機能を実現できればよいものである。このため、この実施の形態による汚泥用脱水装置１は、単純な装置を組み合わせて簡単に製造することができる。したがって、この汚泥用脱水装置１を使用することにより、上述した汚泥の脱水方法を確実に実施できる。
【００５２】
この実施の形態による添加剤生成ステップＳ１は、汚泥３と消石灰の粉末２１とを個別に混合槽１１に入れる混合ステップＳ１１と、混合槽１１内で汚泥３と消石灰の粉末２１とを予め定めた時間だけ撹拌する撹拌ステップＳ１２とを有している。
このため、混合ステッＳ１１プを実施することにより、汚泥３の量と消石灰の粉末２１の量とをそれぞれ予め定めた量に規定することができる。また、撹拌ステップＳ１２を実施することにより、汚泥３と消石灰の粉末２１との混和状態を十分に混和された良好な状態に規定することができる。このため、この実施の形態によれば、最適な量の汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和された消石灰溶解汚泥を生成でき、その生成量も安定するから、脱水後に生成される脱水ケーキ５の含水率が常に低くなる汚泥の脱水方法を提供することができる。
【００５３】
この実施の形態によるフロック生成ステップＳ２は、第１のフロック生成ステップＳ２１と、濃縮ステップＳ２２と、第２のフロック生成ステップＳ２３とを有している。第１のフロック生成ステップＳ２１においては、汚泥３と凝集剤とが混合されて撹拌され、非濃縮状態のフロックが生成される。濃縮ステップＳ２２においては、非濃縮状態のフロックから液体が減り、濃縮されたフロックが生成される。この実施の形態による第２のフロック生成ステップＳ２３においては、濃縮されたフロックが細分化され、その後、消石灰溶解汚泥と凝集剤とが添加されて撹拌され、フロックが再生される。
【００５４】
消石灰溶解汚泥は、その汚泥成分が細分化フロックの汚泥成分と直に接触するから、細分化フロックに混ざり易い。このため、この混合物に凝集剤が添加されて撹拌されることにより、消石灰が核となって細分化フロックの凝集が促進されて緻密で強固なフロック塊が生成される。
したがって、この実施の形態による脱水方法によれば、フロック生成ステップＳ２３でより一層強固なフロックが生成されるから、より一層含水率が低い脱水ケーキ５を生成することが可能である。
【００５５】
この実施の形態による脱水方法においては、撹拌が予め定めた時間だけ継続する状態で連続的に、言い換えれば、所定の一定時間だけ継続的に撹拌されるように行われる。このような方法で消石灰溶解汚泥が添加されることにより、消石灰溶解汚泥と細分化フロックとが十分に混ざり、強固なフロックが生成される。
【００５６】
この実施の形態による汚泥用脱水装置１の添加剤生成部６は、汚泥３と消石灰の粉末２１とが個別に入れられる混合槽１１と、混合槽１１内の汚泥３と消石灰の粉末２１を撹拌する第１の撹拌機１３とを有している。また、添加剤生成部６は、汚泥３と消石灰の粉末２１とを予め定めた時間だけ撹拌された状態で排出する。
このため、汚泥３と消石灰の粉末２１とをそれぞれ予め定めた量だけ混合槽１１に入れることができ、これらの汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和された良好な状態となるように第１の撹拌機１３で撹拌されて混和される。
したがって、この実施の形態によれば、最適な量の汚泥３と消石灰の粉末２１とが十分に混和された消石灰溶解汚泥を生成でき、その生成量も安定するから、脱水後に生成される脱水ケーキ５の含水率が常に低くなる汚泥用脱水装置１を提供することができる。
【００５７】
この実施の形態によるフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と、濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４と、添加剤供給部１５とを備えている。第１のフロック生成部２２は、汚泥３と凝集剤とを混合して撹拌し、非濃縮状態のフロックを生成する。濃縮部２３は、非濃縮状態のフロックから液体を減らし、濃縮されたフロックを生成する。第２のフロック生成部２４は、濃縮されたフロックを細分化する機能を有しているとともに、この細分化されたフロックに消石灰溶解汚泥と凝集剤とを添加して撹拌することによりフロックを再生する機能を有している。添加剤供給部１５は、消石灰溶解汚泥を添加剤生成部６から添加剤供給用管路１７と第２のポンプ１８とを使用して第２のフロック生成部２４に供給する。
この実施の形態によれば、第２のポンプ１８の吐出量を変えることにより消石灰溶解汚泥の供給量を変えることができる。このため、消石灰溶解汚泥の供給量を汚泥の種類、状態などに対応して容易に変えることが可能になるから、汎用性が高い汚泥用脱水装置１を提供することができる。
【００５８】
（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態による汚泥用脱水装置のフロック生成部７は、図５〜図７に示すように構成することができる。これらの図において、図１によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図５に示すフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と凝集剤供給部２５とが図１に示すフロック生成部７とは異なっている。図５に示すフロック生成部７の濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４と、添加剤供給部１５は、図１に示したものと同一である。
【００５９】
図５に示す第１のフロック生成部２２は、二層式の一次反応槽２６を備えている。一次反応槽２６は、第１の反応槽２６ａと第２の反応槽２６ｂとによって構成されている。第１の反応槽２６ａには、第２の汚泥供給用管路２７と第１の凝集剤供給用管路３１とが接続されているとともに、第２の撹拌機３０が設けられている。
第２の反応槽２６ｂは、第１の反応槽２６ａから溢れ出たフロックが流入するように、第１の反応槽２６ａと水平方向に並べて配置されている。この第２の反応槽２６ｂには、後述する凝集剤供給部２５の第３の凝集剤供給用管路５２が接続されているとともに、第１のフロック管路２８の上流端が接続されている。また、第２の反応槽２６ｂは、第４の撹拌機５３を備えている。この第４の撹拌機５３は、複数の羽根部材５３ａがモータ５３ｂの動力で回転する構造のものである。
【００６０】
図５に示す凝集剤供給部２５は、上述した第１の反応槽２６ａに第１の凝集剤供給用管路３１によって接続された凝集剤溶解槽３２（以下、この凝集剤溶解槽３２を第１の凝集剤溶解槽３２という）と、第２の反応槽２６ｂに第３の凝集剤供給用管路５２によって接続された第２の凝集剤溶解槽５４とを備えている。
第２の凝集剤溶解槽５４は、第２の反応槽２６ｂの他に、二次反応槽１９に第４の凝集剤供給用管路５５によって接続されている。また、第２の凝集剤溶解槽５４は、第３の撹拌機３４と同等の第５の撹拌機５６を備えている。第２の凝集剤溶解槽５４の上方には、凝集剤供給装置５７が設けられている。この凝集剤供給装置５７は、第１の凝集剤溶解槽３２用の凝集剤投入装置３３によって投入される凝集剤とは異なる凝集剤と、溶媒（図示せず）とを第２の凝集剤溶解槽５４に投入する。
【００６１】
第３の凝集剤供給用管路５２は、第１の凝集剤供給用管路３１と同等に構成されており、第４のポンプ３６と同等の第６のポンプ５８を備えている。第４の凝集剤供給用管路５５は、第２の凝集剤供給用管路３５と同等の構成が採られており、第５のポンプ３７と同等の第７のポンプ５９を備えている。
図５に示す形態を採ることにより、第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４とにおいてそれぞれ２種類の凝集剤を添加することができ、より一層強固なフロックを生成することが可能になる。
【００６２】
図６に示す第１のフロック生成部２２は、一次反応槽２６の他に酸性剤貯留槽６１を備えている。酸性剤貯留槽６１は、酸性剤溶液（図示せず）を貯留するためのもので、酸性剤供給用管路６２によって一次反応槽２６に接続されている。酸性剤供給用管路６２には、酸性剤貯留槽６１内の酸性剤溶液を吸引して下流側に吐出する第８のポンプ６３が設けられている。第８のポンプ６３は、酸性剤貯留槽６１内の酸性剤溶液を予め定めた流量で連続して一次反応槽２６に送る。酸性剤を一次反応槽２６に供給する目的は、ｐＨを調整することと、難脱水汚泥に対して核が生成され易くするためである。酸性剤としては、例えば塩酸、硫酸バンド、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄などである。
図６に示した実施の形態によれば、第１のフロック生成部２２で汚泥３に酸性剤と凝集剤とが混合されるから、図１に示す第１のフロック生成部２２と較べると、非濃縮状態のフロックの含水率を下げることが可能になる。
【００６３】
図７に示すフロック生成部７は、図１に示したフロック生成部７に、図５に示した第２の反応槽２６ｂおよび第２の凝集剤溶解槽５４と、図６に示した酸性剤貯留槽６１とを付加して構成されている。
図７に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２で２種類の凝集剤と酸性剤とが添加されるから、含水率が更に低い非濃縮状態のフロックを得ることができる。この非濃縮状態のフロックは、濃縮部２３で濃縮された後に第２のフロック生成部２４の二次反応槽１９内で細分化される。そして、この細分化フロックは、二次反応槽１９内で消石灰溶解汚泥と２種類の凝集剤とが混合されて撹拌され、より一層強固なフロック塊となる。したがって、図７に示す構成を採ることにより、含水率が更に低い脱水ケーキ５を得ることが可能になる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
本発明に係る汚泥の脱水方法および汚泥用脱水装置は、図８および図９に示すように構成することができる。図８および図９において、図１〜図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による汚泥の脱水方法と汚泥用脱水装置は、特許請求の範囲の請求項１〜請求項６に記載したものである。
【００６５】
図８に示す汚泥用脱水装置７１は、図１に示した汚泥用脱水装置１とはフロック生成部７の第１のフロック生成部２２と添加剤供給部１５とにおいて異なっており、その他の構成については同一である。
図８に示す第１のフロック生成部２２は、図５に示したものと同等の２槽式の一次反応槽２６を備えている。すなわち、一次反応槽２６は、第２の汚泥供給用管路２７が接続された第１の反応槽２６ａと、この第１の反応槽２６ａから溢れたフロックが入る第２の反応槽２６ｂとによって構成されている。第１の反応槽２６ａには第２の撹拌機３０が設けられ、第２の反応槽２６ｂには第４の撹拌機５３が設けられている。
【００６６】
凝集剤供給部２５の第１の凝集剤供給用管路３１と、第１のフロック管路２８は、第２の反応槽２６ｂに接続されている。
図８に示す添加剤供給部１５は、混合槽１１内の消石灰溶解汚泥を第１の反応槽２６ａに供給する構成が採られている。このため、この実施の形態においては、消石灰溶解汚泥が二次反応槽１９に供給されることはない。
【００６７】
この実施の形態による汚泥用脱水装置７１においては、第１の反応槽２６ａで汚泥３に消石灰溶解汚泥が混合される。この実施の形態においては、第１の反応槽２６ａで撹拌される汚泥３が本発明でいう「フロック生成ステップで撹拌される被処理物」に相当する。この汚泥３と消石灰溶解汚泥との混合は、消石灰溶解汚泥中の汚泥成分が汚泥に直に接するために容易に行われる。この混合物は、第２の反応槽２６ｂに送られて凝集剤とともに撹拌される。このとき、消石灰が核となって凝集が促進される。このため、この実施の形態を採ることにより、第１のフロック生成部２２で生成される非濃縮状態のフロックの含水率を低減することが可能になる。
【００６８】
この実施の形態による汚泥の脱水方法は、図１に示す汚泥用脱水装置１によって実施される脱水方法とはフロック生成ステップＳ２において異なり、その他のステップについては同一である。この実施の形態を採る場合のフロック生成ステップＳ２は、図９に示すように、第１のフロック生成ステップＳ２において、汚泥と消石灰溶解汚泥との混合・撹拌ステップＳ２１Ｂが実施された後に凝集剤の混合・撹拌ステップＳ２１Ａが実施される。その後の第２のフロック生成ステップＳ２３においては、細分化ステップＳ２３Ａの次にフロック再生ステップＳ２３Ｂとして凝集剤の混合・撹拌ステップＳ２３Ｄが実施される。
図８および図９に示す実施の形態を採ることにより、非濃縮状態のフロックの含水率が低くなるから、第２のフロック生成部２４で凝集剤が効率よく作用し、最終的により一層強固な脱水ケーキ５を得ることができる。
【００６９】
（第２の実施の形態の変形例）
第２の実施の形態による汚泥用脱水装置７１のフロック生成部７は、図１０〜図１２に示すように構成することができる。これらの図において、図１および図５〜図８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１０に示すフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と凝集剤供給部２５とが図８に示すフロック生成部７とは異なっている。図１０に示すフロック生成部７の濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４と、添加剤供給部１５は、図８に示したものと同一である。
【００７０】
図１０に示す第１のフロック生成部２２は、３槽式の一次反応槽２６を備えている。この一次反応槽２６は、図８に示す一次反応槽２６に第３の反応槽２６ｃを追加した構成が採られている。第３の反応槽２６ｃは、第２の反応槽２６ｂから溢れたフロックが入る構造で、第６の撹拌機７２を備えている。第６の撹拌機７２は、複数の羽根部材７２ａがモータ７２ｂの動力で回転するものである。また、第３の反応槽２６ｃには、第３の凝集剤供給用管路５２と第１のフロック管路２８とが接続されている。
【００７１】
図１０に示す凝集剤供給部２５は、図５に示した凝集剤供給部２５と同等のものである。すなわち、第３の反応槽２６ｃに第３の凝集剤供給用管路５２によって接続された第２の凝集剤溶解槽５４と、第５の撹拌機５６および凝集剤投入装置５７とを備えている。第２の凝集剤溶解槽５４には、第３の凝集剤供給用管路５２の他に第４の凝集剤供給用管路５５が接続されている。
図１０に示す形態を採ることにより、第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４とにおいてそれぞれ２種類の凝集剤を添加することができ、より一層強固なフロックが生成可能になる。
【００７２】
図１１に示す第１のフロック生成部２２は、図６に示したものと同等の酸性剤貯留槽６１と酸性剤供給用管路６２とを備えている。酸性剤供給用管路６２は、酸性剤貯留槽６１内の酸性剤溶液を第１の反応槽２６ａに供給する構成が採られている。
この実施の形態を採ることにより、第１の反応槽２６ａで汚泥に消石灰溶解汚泥と酸性剤とが混合される。このため、この実施の形態によれば、図８に示す汚泥用脱水装置７１と較べて非濃縮状態のフロックの含水率を下げることが可能になる。
【００７３】
図１２に示すフロック生成部７は、図８に示したフロック生成部７に、図１０に示した第３の反応槽２６ｃおよび第２の凝集剤溶解槽５４と、図１１に示した酸性剤貯留槽６１とを付加して構成されている。
図１２に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２で消石灰溶解汚泥と、２種類の凝集剤と、酸性剤とが添加されるから、より一層強固な非濃縮状態のフロックを得ることができる。
【００７４】
（第３の実施の形態）
本発明に係る汚泥用脱水装置は、図１３に示すように構成することができる。図１３において、図１によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による汚泥用脱水装置は、特許請求の範囲の請求項７に記載したものである。
【００７５】
図１３に示す汚泥用脱水装置８１は、図１に示した汚泥用脱水装置１とは第２のフロック生成部２４において異なっており、その他の構成については同一である。
図１３に示す第２のフロック生成部２４は、濃縮部２３からフロックが送られるフロック細分化装置８２と、このフロック細分化装置８２から細分化フロックがフロック送り装置８３によって送られるフロック再生装置８４とを備えている。この実施の形態によるフロック細分化装置４６は、請求項７記載の発明でいう「フロック細分化装置」を構成するものである。また、この実施も形態によるフロック再生装置８４は、請求項７記載の発明でいう「フロック再生装置」を構成するものである。
【００７６】
フロック細分化装置８２は、濃縮部２３で濃縮されたフロックが投入される撹拌槽８５を有している。撹拌槽８５は、第７の撹拌機８６を備えている。この第７の撹拌機８６は、撹拌槽８５内に回転自在に支持された複数の羽根部材８６ａをモータ８６ｂによって駆動する構造のものである。濃縮部２３から撹拌槽８５内に送られた濃縮後のフロックは、回転する複数の羽根部材８６ａによって破砕されて細分化される。すなわち、フロック細分化装置８２は、撹拌槽８５内のフロックを細分化する機能を有している。
【００７７】
フロック送り装置８３は、フロック送り用管路８７と第９のポンプ８８とによって構成されている。フロック送り用管路８７は、撹拌槽８５の底部と、後述するフロック再生装置８４の二次反応槽８９とを接続している。第９のポンプ８８は、撹拌槽８５から細分化フロックを予め定めた流量で連続して二次反応槽８９に送出する。
【００７８】
フロック再生装置８４は、上述したフロック送り用管路８７が一端部（上流側端部）に接続された二次反応槽８９と、この二次反応槽８９に設けられた第８の撹拌機９０とを備えている。二次反応槽８９は、水平方向の一端部から他端部に被処理物が送られる構造のものである。この二次反応槽８９の一端側となる上流部に添加剤供給用管路１７の下流端が接続されている。すなわち、添加剤供給部１５が第２のフロック生成部２４に消石灰溶解汚泥を送るための添加剤供給用管路１７は、フロック再生装置８４に接続されている。
【００７９】
また、二次反応槽８９の他端側となる下流部には、第２の凝集剤供給用管路３５の下流端が接続されている。なお、添加剤供給用管路１７と第２の凝集剤供給用管路３５の接続位置は、適宜変更可能である。
第８の撹拌機９０は、二次反応槽８９内で細分化フロックに消石灰溶解汚泥と凝集剤溶液とを混合して撹拌するためのものである。この第８の撹拌機９０は、二次反応槽８９内に回転自在に支持された複数の羽根部材（図示せず）と、これらの羽根部材を駆動するモータ９０ａとによって構成されている。
【００８０】
この実施の形態によるフロック細分化装置８２は、フロック再生装置８４とは別体に形成されているから、フロックを細分化するにあたって最適な構造を採ることができる。このため、この実施の形態によれば、濃縮部２３で濃縮された濃縮後のフロックを専用のフロック細分化装置８２によって十分に細分化することが可能になる。したがって、この実施の形態を採ることにより、細分化が十分に実施された細分化フロックに消石灰溶解汚泥と凝集剤とが混合されるから、含水率がより一層低い脱水ケーキ５を生成することができる。
【００８１】
また、フロック細分化装置８２がフロック再生装置８４とは別体に構成され、細分化フロックがフロック送り装置８３で送られる構成であるから、二次反応槽８９を設置する位置の自由度が高くなる。すなわち、図１３に示したように、二次反応槽８９を撹拌槽８５より高い位置に配置することができる。
【００８２】
（第３の実施の形態の変形例）
第３の実施の形態による汚泥用脱水装置８１のフロック生成部７は、図１４〜図１６に示すように構成することができる。これらの図において、図１、図５〜図７および図１３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１４に示すフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と凝集剤供給部２５とが図１３に示すフロック生成部７とは異なっている。図１４に示すフロック生成部７の濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４と、添加剤供給部１５は、図１３に示したものと同一である。
【００８３】
図１４に示す第１のフロック生成部２２は、図５に示した一次反応槽２６と同等の２槽式の一次反応槽２６を備えている。図１４に示す凝集剤供給部２５は、図５に示した凝集剤供給部２５と同等のものである。図１４に示す第４の凝集剤供給用管路５５は、二次反応槽８９に接続されている。
【００８４】
図１４に示す形態を採ることにより、第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４とにおいてそれぞれ２種類の凝集剤を添加することができるから、より一層強固なフロックを生成することが可能になる。
【００８５】
図１５に示す第１のフロック生成部２２は、図６に示したものと同等の酸性剤貯留槽６１と酸性剤供給用管路６２とを備えている。
この実施の形態によれば、第１のフロック生成部２２で汚泥に酸性剤と凝集剤とが混合されるから、図１３に示す第１のフロック生成部２２と較べると、非濃縮状態のフロックの含水率を下げることが可能になる。
【００８６】
図１６に示すフロック生成部７は、図１３に示したフロック生成部７に、図１４に示した第２の反応槽２６ｂおよび第２の凝集剤溶解槽５４と、図１５に示した酸性剤貯留槽６１とを付加して構成されている。
図１６に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２で２種類の凝集剤と、酸性剤とが添加されるから、含水率が更に低い非濃縮状態のフロックを得ることができる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
本発明に係る汚泥用脱水装置は、図１７に示すように構成することができる。図１７において、図１、図５〜図８および図１０〜図１３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による汚泥用脱水装置は、特許請求の範囲の請求項７に記載したものである。
図１７に示す汚泥用脱水装置９１は、図１３に示した汚泥用脱水装置８１とは第１のフロック生成部２２と添加剤供給部１５とにおいて異なっており、その他の構成については同一である。
【００８８】
図１７に示す第１のフロック生成部２２は、図５に示したものと同等の２槽式の一次反応槽２６を備えている。一次反応槽２６の第１の反応槽２６ａには、第２の汚泥供給用管路２７と、添加剤供給部１５の添加剤供給用管路１７とが接続されている。第２の反応槽２６ｂには、第１の凝集剤供給用管路３１が接続されている。
【００８９】
図１７に示す添加剤供給部１５は、図８に示したものと同等の構成が採られており、消石灰溶解汚泥を混合槽１１から第１の反応槽２６ａに送る。このため、この実施の形態においては、消石灰溶解汚泥が二次反応槽８９に供給されることはない。
図１７に示す実施の形態を採ることにより、第１の反応槽２６ａで汚泥３に消石灰溶解汚泥が混合され、この混合物に第２の反応槽２６ｂで凝集剤が混合されるから、含水率が低い非濃縮状態のフロックが得られる。この結果、第２のフロック生成部２４で凝集剤が効率よく作用し、最終的により一層強固な脱水ケーキ５を得ることができる。
【００９０】
（第４の実施の形態の変形例）
第４の実施の形態による汚泥用脱水装置のフロック生成部７は、図１８〜図２０に示すように構成することができる。これらの図において、図１、図５〜図８および図１３〜図１７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１８に示すフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と凝集剤供給部２５とが図１７に示すフロック生成部７とは異なっている。図１８に示すフロック生成部７の濃縮部２３と、第２のフロック生成部２４と、添加剤供給部１５は、図１７に示したものと同一である。
【００９１】
図１８に示す第１のフロック生成部２２は、図１０に示した一次反応槽２６と同等の３槽式の一次反応槽２６を備えている。図１８に示す凝集剤供給部２５は、図１０に示した凝集剤供給部２５と同等のものである。
図１８に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４とにおいてそれぞれ２種類の凝集剤を添加することができる。
【００９２】
図１９に示す第１のフロック生成部２２は、図１１に示したものと同等の酸性剤貯留槽６１と酸性剤供給用管路６２とを備えている。
この実施の形態を採ることにより、第１の反応槽２６ａで汚泥３に消石灰溶解汚泥と酸性剤とが混合される。このため、この実施の形態によれば、図１７に示す第１のフロック生成部２２と較べると、非濃縮状態のフロックをより強固にすることが可能になる。
【００９３】
図２０に示すフロック生成部７は、図１７に示したフロック生成部７に、図１８に示した第３の反応槽２６ｃおよび第２の凝集剤溶解槽５４と、図１９に示した酸性剤貯留槽６１とを付加して構成されている。
図２０に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２で消石灰溶解汚泥と、２種類の凝集剤と、酸性剤とが添加されるから、より強固な非濃縮状態のフロックを得ることができる。
【００９４】
（第５の実施の形態）
上述した実施の形態においては、消石灰溶解汚泥が第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４とのうちいずれか一方にのみ供給される例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、図２１に示すように、第１のフロック生成部２２と第２のフロック生成部２４との両方にそれぞれ消石灰溶解汚泥を供給することができる。
図２１に示す添加剤供給用管路１７は、途中に分岐管路１７ａが接続されている。この分岐管路１７ａは、添加剤供給用管路１７と一次反応槽２６とを連通している。分岐管路１７ａには開閉弁３８が設けられている。
この実施の形態を採ることにより、消石灰溶解汚泥が一次反応槽２６と二次反応槽１９との両方に供給される。
【００９５】
（第６の実施の形態）
本発明に係る汚泥用脱水装置は、図２２に示すように構成することができる。図２２において、図１および図８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による汚泥用脱水装置は、特許請求の範囲の請求項４と請求項５に記載したものである。
【００９６】
図２２に示す汚泥用脱水装置１０１は、容易にフロック強度が得られるような汚泥を脱水する場合や、脱水装置を設置するにあたって初期費用を低く抑えなければならないような場合などに使用されるものである。この汚泥用脱水装置１０１は、図８に示した汚泥用脱水装置７１から濃縮部２３と第２のフロック生成部２４とを省いた構成が採られている。このため、この汚泥用脱水装置のフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と、凝集剤供給部２５と、添加剤供給部１５とによって構成されている。第１のフロック生成部２２の第２の反応槽２６ｂは、第４のフロック管路１０２によって脱水機５１に接続されている。
【００９７】
この汚泥用脱水装置においては、一次反応槽２６で生成されたフロックが第４のフロック管路１０２を通して脱水機５１に送られ、脱水機５１で脱水されて脱水ケーキ５になる。
このため、この実施の形態によれば、脱水し易い汚泥を脱水するために必要最小限のコンパクトな構成を採っているから、設置するうえで初期費用が少なくてよい汚泥用脱水装置を提供することができる。
【００９８】
（第６の実施の形態の変形例）
第６の実施の形態による汚泥用脱水装置のフロック生成部７は、図２３〜図２５に示すように構成することができる。これらの図において、図１、図８、図１０〜図１２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図２３に示すフロック生成部７は、第１のフロック生成部２２と凝集剤供給部２５とが図２２に示すフロック生成部７とは異なっている。図２３に示す第１のフロック生成部２２は、図１０に示した一次反応槽２６と同等の３槽式の一次反応槽２６を備えている。図２３に示す凝集剤供給部２５は、図１０に示した凝集剤供給部２５と同等のものである。
図２３に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２において２種類の凝集剤を添加することができるから、より一層強固なフロックを生成することが可能になる。
【００９９】
図２４に示す第１のフロック生成部２２は、図６に示したものと同等の酸性剤貯留槽６１および酸性剤供給用管路６２を備えている。
この実施の形態を採ることにより、第１の反応槽２６ａで汚泥に消石灰溶解汚泥と酸性剤とが混合される。このため、この実施の形態によれば、図２２に示す第１のフロック生成部２２と較べると、より一層強固なフロックを生成することが可能になる。
【０１００】
図２５に示すフロック生成部７は、図２２に示したフロック生成部７に、図２３に示した第３の反応槽２６ｃおよび第２の凝集剤溶解槽５４と、図２４に示した酸性剤貯留槽６１とを付加して構成されている。
図２５に示す構成を採ることにより、第１のフロック生成部２２で消石灰溶解汚泥と、２種類の凝集剤と、酸性剤とが添加されるから、より一層強固なフロックを得ることができる。
【０１０１】
（実験結果）
本発明に係る汚泥用脱水装置によって汚泥を脱水する実験を行ったところ、以下の表１〜表３に示すような結果が得られた。この実験は、二つの異なる地域の汚泥処理施設にそれぞれ本発明に係る汚泥用脱水装置を設置して行った。実験に使用した汚泥用脱水装置は、図１に示した構成のものである。実験結果は、脱水ケーキ５の含水率によって評価した。実験に使用した汚泥３は、消化汚泥である。
【０１０２】
表１〜表３においては、二つの異なる地域をI地区とII地区として区別し、各地区毎に実験結果を記載してある。また、表１〜表３においては、本発明による方法で脱水した場合（提案方式）と、現在実際に行われている、ポリ硫酸第二鉄を添加剤として脱水した場合（現状方式）と、消石灰を清水で溶解した液体を添加剤として脱水した場合（従来方式）とを比較してある。
【０１０３】
表１は、ポリ硫酸第二鉄と消石灰の添加率を変えて地区毎に現状方式と提案方式で脱水した場合の含水率の値を示す。
表２は、消石灰の添加率を変えて地区毎に従来方式と提案方式で脱水した場合の含水率の値を示す。
表３は、第２のフロック生成部２４に投入される濃縮されたフロックの濃縮濃度を変えて地区毎に現状方式、従来方式および提案方式で脱水した場合の含水率を示す。
表１〜表３において、単位の欄に記載したＴＳとは、蒸発残留物（Total Solids）を意味している。
表１において、消石灰  ポリ硫酸第二鉄添加率とは、汚泥中の蒸発残留物の重量に対する、消石灰溶解汚泥中の消石灰の重量と高分子凝集剤の重量とを加えた総重量の割合（％）、あるいは、ポリ硫酸第二鉄の重量と高分子凝集剤の重量とを加えた総重量の割合（％）である。
表２において、消石灰添加率とは、被処理物中の蒸発残留物（ＴＳ）の重量に対する、清水に溶解された消石灰の重量の割合｛添加割合（％）｝、あるいは、汚泥に溶解された消石灰の重量の割合｛添加割合（％）｝である。
表３において、濃縮濃度とは、濃縮後のフロックの総重量に対する、濃縮後のフロックの蒸発残留物の重量の割合（％）である。
【０１０４】
【表１】
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【０１０５】
【表２】
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【０１０６】
【表３】
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【０１０７】
表１〜表３に示す実験結果をグラフ化すると図２６〜図３１に示すようになる。
図２６は、表１中にI地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と現状方式とについて含水率と添加率との関係を示している。
図２７は、表１中にII地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と現状方式とについて含水率と添加率との関係を示している。
図２８は、表２中にI地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と従来方式とについて含水率と添加率との関係を示している。
図２９は、表２中にII地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と従来方式とについて含水率と添加率との関係を示している。
図３０は、表３中にI地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と、従来方式と、現状方式とについて含水率と濃縮濃度との関係を示している。
図３１は、表３中にII地区として示したデータをグラフ化したもので、提案方式と、従来方式と、現状方式とについて含水率と濃縮濃度との関係を示している。
【０１０８】
表１、表２および図２６〜図２９から判るように、消石灰溶解汚泥を添加剤として使用することにより、ポリ硫酸第二鉄を使用する場合や、消石灰を清水で溶解した液体を使用する場合と較べて、脱水ケーキ５の含水率が低くなる。
【０１０９】
表３と図３０および図３１とから判るように、濃縮部２３で濃縮されるフロックの濃縮濃度を高くすればするほど脱水ケーキ５の含水率が低減される。濃縮部２３の濃縮濃度が高くなることは、非濃縮状態のフロックが濃縮部２３で濃縮される際にフロックから分離した分離液体が濃縮部２３からより多く排出され、第２のフロック生成部２４にフロックとともに送られる分離液体が低減されることを意味する。このため、第２のフロック生成部２４に入る分離液体が脱水ケーキ５の含水率低減を阻害していると推測される。すなわち、濃縮部２３でフロックを高濃度に濃縮した方が、第２のフロック生成部２４に入る分離液量を減らすことができるため、脱水ケーキ５の低含水率化を図ることが可能になる。
【０１１０】
図１〜図２１に示す第１〜第５の実施の形態においては、濃縮部２３がスクリュープレス４３によって構成されており、濃縮部２３において非濃縮状態のフロックを高濃度に濃縮することが可能である。濃縮部２３をスクリュープレス４３によって構成し、濃縮部２３で濃縮濃度を高くすると、表３と図３０および図３１に示すように、添加剤としてポリ硫酸第二鉄や、消石灰を清水に溶かした液体を用いる場合であっても、汚泥ケーキ５の含水率が低減されることが判った。
【０１１１】
このことは、濃縮部２３をスクリュープレス４３によって構成することにより、添加剤として消石灰溶解汚泥を使用しなくても脱水ケーキの含水率が従来より低下することを意味する。濃縮部の高濃縮化に応じて脱水ケーキの含水率が低減される現象は、フロック生成部の構成に依存することなく生じると考えられる。すなわち、従来の汚泥用脱水装置において濃縮部にスクリュープレスを採用することにより、脱水ケーキの含水率を簡単に低減させることが可能になる。
【０１１２】
上述した図１〜図２５に示す各実施の形態においては、脱水部４をスクリュープレスからなる脱水機５１によって構成する例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはない。脱水部４に用いる脱水機５１は、スクリュープレスの他に、遠心脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタプレス型脱水機、圧入式スクリュープレス、多板型スクリュープレス、多重円盤型脱水機等の従来使用されている種々の脱水機を使用することができる。
【０１１３】
また、上述した各実施の形態では、使用する凝集剤として、アニオン系の高分子凝集剤やカチオン系の高分子凝集剤を例示した。しかし、本発明を実施するにあたって使用する凝集剤は、これらの凝集剤に限定されることはなく、適宜変更可能である。
【０１１４】
さらにまた、上述した各実施の形態において、高濃度に濃縮したフロックを二次反応槽１９，８９で細分化し、再び凝集させる形態を採る場合であって、高濃度化により細分化が阻害される場合は、濃縮されたフロックに加水しても良い。この場合に加水する水は、清水でも、脱水ろ液を再利用しても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１…汚泥用脱水装置、３…汚泥、４…脱水部、６…添加剤生成部、７…フロック生成部、１１…混合槽、１３…第１の撹拌機、１５…添加剤供給部、１９，８９…二次反応槽、２１…消石灰の粉末、２２…第１のフロック生成部、２３…濃縮部、２４…第２のフロック生成部、３９…凝集剤の粉末、４３…スクリュープレス、４７，８４…フロック再生装置、８２…フロック細分化装置、８３…フロック送り装置、８５…撹拌槽、Ｓ１…添加剤生成ステップ、Ｓ２…フロック生成ステップ、Ｓ３…脱水ステップ、Ｓ１１…混合ステップ、Ｓ１２…撹拌ステップ、Ｓ２１…第１のフロック生成ステップ、Ｓ２２…濃縮ステップ、Ｓ２３…第２のフロック生成ステップ。
【図１】
0006664251.tif 000005
【図２】
0006664251.tif 000006
【図３】
0006664251.tif 000007
【図４】
0006664251.tif 000008
【図５】
0006664251.tif 000009
【図６】
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【図７】
0006664251.tif 000011
【図８】
0006664251.tif 000012
【図９】
0006664251.tif 000013
【図１０】
0006664251.tif 000014
【図１１】
0006664251.tif 000015
【図１２】
0006664251.tif 000016
【図１３】
0006664251.tif 000017
【図１４】
0006664251.tif 000018
【図１５】
0006664251.tif 000019
【図１６】
0006664251.tif 000020
【図１７】
0006664251.tif 000021
【図１８】
0006664251.tif 000022
【図１９】
0006664251.tif 000023
【図２０】
0006664251.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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