(57)【要約】【課題】汚泥量を増やさず環境を汚染しない新しい凝集沈殿助剤を利用する新規な汚泥の沈殿濃縮方法の提供。【解決手段】汚泥を凍結し融解して得られる凍結・融解汚泥を原水に添加し、汚泥の沈殿を促進させる。好ましくは、汚泥を凍結し融解した後、凍結・融解汚泥を沈殿させ上澄水を分離して濃縮した凍結・融解汚泥を、原水に添加する。また、原水中に含まれる汚泥１ＤＳ（ＤＳ：乾燥固形物）重量部に対し凍結・融解汚泥を少なくとも１ＤＳ重量部添加するとよい。脱水しようとする汚泥が、従来凝集沈殿助剤を多く使用した難ろ過性である場合、とくに効果的である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を含む原水から汚泥を沈殿させて濃縮し水と分離する方法において、汚泥を凍結し融解して得られる凍結・融解汚泥を前記原水に添加し、汚泥の沈殿を促進させることを特徴とする汚泥の沈殿濃縮方法。
【請求項２】
汚泥を凍結し融解した後、凍結・融解汚泥を沈殿させ上澄水を分離して濃縮した凍結・融解汚泥を、原水に添加することを特徴とする請求項１に記載の汚泥の沈殿濃縮方法。
【請求項３】
原水中に含まれる汚泥５ＤＳ（ＤＳ：乾燥固形物）重量部に対し凍結・融解汚泥を少なくとも５ＤＳ重量部添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥の沈殿濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場、排水処理場等において、原水中に含まれる微小固体粒子等を効率的に沈殿させて水と分離し、汚泥として濃縮する汚泥の沈殿濃縮方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場、排水処理場等では取り込んだ原水に各種の処理を施して水の浄化を行っているが、通常、原水に含まれている懸濁物質等は、排泥池や濃縮槽を設けて沈殿させ、汚泥として濃縮し水から分離して、汚泥は最終的に脱水機を用いて含有水を分離し処理されている。しかし、原水に含まれている懸濁物質等は、粒子径が数〜２０μｍ程度の粘土やシルト質の微粒子で構成されていることが多く、沈殿性は決してよくない。とくに冬季の低温時は沈殿させにくく排泥池や濃縮槽での沈殿濃縮が不十分になって、脱水機への汚泥投入量が増加しその負荷が増大する。そこで従来は大型の脱水機を設置し、あるいは硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどの凝集沈殿助剤を添加して汚泥を凝集させ沈殿性を向上することが行われていた。
【０００３】
ところが、これら凝集沈殿助剤の添加によって結果的に処理すべき汚泥量自体が増大し、また最近では薬剤による環境汚染の可能性が論議されるようになって従来型の凝集沈殿助剤の使用に限界がみえてきた。しかも、近年、ダム水、湖沼水などに含まれる藻類や溶解性有機物が増える傾向があり、これらを原水に使用している多くの浄水場等では汚泥脱水処理の負荷が増大し、問題解決のために新しい手段が模索されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の課題を解決するために、環境汚染の可能性のある薬剤を使用しないで汚泥をろ過濃縮させる機械濃縮で減量化し、脱水処理する無薬注汚泥濃縮法が導入されている。また、例えば、濃縮槽に送入した原水に水蒸気を吹き込んで汚泥を加熱し、粘性を低下させて脱水処理効率を向上させる手段があげられる。環境保護の面では好ましい方法であるが、処理時間がかかり、またコスト面などの課題がある。そこで、汚泥の処理量を増大することなく、環境を汚染しない新しい凝集沈殿助剤を利用する新規な汚泥の沈殿濃縮方法を課題に研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として本発明は、汚泥を含む原水から汚泥を沈殿させて濃縮し水と分離する方法において、汚泥を凍結し融解して得られる凍結・融解汚泥を前記原水に添加し、汚泥の沈殿を促進させることを特徴とする汚泥の沈殿濃縮方法を提供する。好ましくは、汚泥を凍結し融解した後、凍結・融解汚泥を沈殿させ上澄水を分離して濃縮した凍結・融解汚泥を、原水に添加する。また、原水中に含まれる汚泥５ＤＳ（ＤＳ：乾燥固形物）重量部に対し凍結・融解汚泥を少なくとも５ＤＳ重量部添加するとよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明を利用する汚泥の沈殿濃縮方法の実施形態を例示するフローチャートである。なお、以下本発明の説明において、凍結・融解汚泥は凍結・融解法によって処理された汚泥をいう。本発明が沈殿させようとする汚泥は、有機質でも無機質でもよく、濃縮処理されていない生の汚泥、あるいは何らかの方法で濃縮されている汚泥であってもよい。汚泥量は乾燥固形物（ＤＳ）基準で説明するが、これは、湿汚泥を、１０５℃にした熱風循環乾燥機内に入れ、完全に乾燥させた乾燥汚泥重量を測定した値である。
【０００７】
さて、本発明では、凍結・融解汚泥を凝集沈殿助剤に用い、排泥池や濃縮槽などに添加して汚泥の凝集・沈殿を促進する。汚泥は、凍結し融解することによって液相部分や固体中に取り込まれている水が氷になり固形分が氷から分離され凝集する。すなわち、汚泥中の水を凍結することによって汚泥がミクロ的に水から分離されるものと考えられている。本発明は、得られた凍結・融解汚泥が、脱水性に優れ、ろ布への目詰まりが少なく、ろ布等からの剥離性がよいことのほかに、Ａｌ２Ｏ３を２０〜３０ｗｔ％含有しており、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムと同様に凝集沈殿助剤としての特性を有することを見出した結果、完成されたものである。
【０００８】
汚泥の凍結・融解には、例えば内部に伝熱管等を取り付けた凍結・融解槽を用い、濃縮槽からの排泥を投入し、伝熱管に冷媒を流して投入汚泥を凍結させ、所定の凍結処理後に冷媒を熱媒に切り替えて凍結汚泥を融解させ、汚泥の凍結・融解処理を実施する。なお、使用する汚泥は濃縮槽からの排泥に限られるものではなく他の工程から得られるものでもよい。凍結条件は、装置の構造や処理する汚泥の特性、供給温度など及び予備試験や経験にもとづいて決めることが多い。一般的には伝熱管等に−１０〜−３０℃の冷ブラインを１〜３時間流通させて凍結させる。そして、望ましくは凍結汚泥を融解した後、沈殿させて上澄水を系外に排出し、処理する汚泥を濃縮しておく。本発明においては、前記の凍結・融解汚泥もしくは凍結・融解・濃縮汚泥を、汚泥の凝集・沈殿を促進する凝集沈殿助剤として排泥池、濃縮槽などに添加する。
【０００９】
凝集沈殿助剤として排泥池などに添加する凍結・融解汚泥の量は、処理汚泥の特性等にもよるが、好ましくは、原水中に含まれる汚泥５ＤＳ（ＤＳ：乾燥固形物）重量部に対し、凍結・融解汚泥を少なくとも５ＤＳ重量部添加する。より好ましくは原水中の汚泥３ＤＳ重量部に対し、凍結・融解汚泥７重量部を添加する。凍結・融解汚泥量が少ないと沈降促進効果が減少し、多すぎれば操業コストが上昇する。
【００１０】
このようにして沈殿、濃縮した凍結・融解を含む混合汚泥は、沈殿性が改善されるのみではなく、脱水工程におけるろ過特性が向上し、脱水汚泥中の残量水分率を低下させる効果を有する。さらにろ布の目詰まりトラブルが減少し、また、脱水終了後の汚泥は、ろ布等からの剥離性がよく除去作業が容易になってメンテナンスコストの削減にも寄与することができる。汚泥の処理条件によっては、凝集剤としての凍結・融解汚泥と他の凝集剤、あるいは他の化学的、物理的な沈降促進手段とを併用することもできる。
【００１１】
【実施例】
本発明を具体的に理解するため、Ｙ川浄水場の生汚泥を用いて実験したのでその結果を説明する。前記の生汚泥を、エチルアルコールバスを使用し凍結速度１３．５ｍｍ／ｈｒにて−１５℃まで冷却し、凍結させた後、加温、融解して凍結・融解汚泥を得た。得られた凍結・融解汚泥と生汚泥とを比率（乾燥固形物重量基準）を変えて混合し、汚泥濃度（乾燥固形物基準）が４重量％の汚泥サンプルを調整して沈殿速度を測定、比較した。沈殿速度は、１リットルのメスシリンダーにサンプル汚泥を入れ３０分後の汚泥部分の表面高さを測定した（ＳＶ３０）。その結果を表１に示す。
【００１２】
凍結・融解・沈殿汚泥のろ過・脱水操作における効果を確認するために前記の混合汚泥２５０ｍｌを加圧ろ過器に投入し７ｋｇ／ｃｍ２の圧力でろ過しろ過が終了するまでの時間を測定したので表１に記載する。さらにこれらろ過後の汚泥を１５ｋｇ／ｃｍ２圧力で圧搾、脱水した後の水分率を水分率を測定したので併せて表１に示した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【発明の効果】
本発明を利用し、凍結・融解あるいは凍結・融解・濃縮された汚泥を凝集沈殿助剤として汚泥の沈殿濃縮工程に添加することにより、その効果は、汚泥の沈殿促進、すなわち固形分の濃縮・分離性を向上させるにとどまらず、汚泥のろ過速度を速め脱水効率が上昇し脱水ケーキ中の含水率が低下する。目詰まりのトラブルが減少し、かつ脱水機のろ布からの剥離が容易になってメンテナンスコストの削減にも寄与することができる。汚泥自体を凝集沈殿助剤として用いるので、結果的に得られる脱水汚泥量が増加するものではなく、また、分離水には薬剤が含まれていないので、その再利用が容易になる。既存装置においても、凍結・融解処理装置を付設することで汚泥処理を合理化し、少ない費用で汚泥の処理量を増加することができる。
【００１５】
本発明に係る汚泥の沈殿・濃縮方法は、とくに脱水しようとする汚泥が、従来汚泥の凝集沈殿助剤を多く使用してきた難ろ過性である場合に、とくに効果的である。従来の無薬注汚泥脱水法において問題とされた処理能力が改善され、さらに、脱水後の汚泥除去が容易になって作業能率が向上し、無公害汚泥脱水処理の普及に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用するの汚泥沈殿濃縮方法の実施形態の一例を示すフローチャート
【図１】
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