(57)【要約】【課題】汚泥処理によって生ずる脱水ケーキにおける含水率の低減が可能な汚泥濾過助剤及び汚泥の脱水方法を提供すること。【解決手段】４５μｍふるい上百分率が５０％以下、かつ、フロートが１０ｍＬ以下の二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子５〜３５重量部に対し、９５〜６５重量部の消石灰を含む汚泥濾過助剤。汚泥に塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーとを混和して凝集汚泥とする凝集工程と、凝集汚泥を濾過する濾過工程とを含む汚泥の脱水方法において、凝集工程は、消石灰スラリー中に二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子を混合する工程を含む。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
４５μｍふるい上百分率が５０％以下、かつ、フロートが１０ｍＬ以下の二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子５〜３５重量部に対し、９５〜６５重量部の消石灰を含むことを特徴とする汚泥濾過助剤。
【請求項２】
前記粒子が、パーライトあるいは珪藻土のいずれかであることを特徴とする汚泥濾過助剤。
【請求項３】
汚泥に塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーとを混和して凝集汚泥とする凝集工程と、当該凝集汚泥を濾過する濾過工程とを含む汚泥の脱水方法において、
前記凝集工程は、前記消石灰スラリー中に二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子を混合する工程を含むことを特徴とする汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、汚泥濾過助剤及び汚泥の脱水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理においては、塩化第二鉄等の凝集剤と消石灰等の凝集助剤とによって下水処理によって生じた汚泥を凝集させて凝集汚泥とし、この凝集汚泥を濾過して脱水ケーキと脱水濾液とに分離している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０１２００号公報（第２−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下水処理場においては、下水処理によって脱水ケーキが１日当たり数十トンから数百トン単位で発生する。このため、多量の脱水ケーキをコンポスト（堆肥）として利用したり、埋立て処理あるいは焼却処理したりするにしても、運搬に多大な経費を要している。このため、汚泥処理においては、運搬経費を削減するため、脱水ケーキにおける含水率を少しでも低減することが望まれていた。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、汚泥処理によって生ずる脱水ケーキにおける含水率の低減が可能な汚泥濾過助剤及び汚泥の脱水方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る汚泥濾過助剤は、４５μｍふるい上百分率が５０％以下、かつ、フロートが１０ｍＬ以下の二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子５〜３５重量部に対し、９５〜６５重量部の消石灰を含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、多孔物質の粒子が汚泥中に空隙を形成し、この空隙が濾液の通路となって脱水ケーキにおける含水率が低減される。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る汚泥濾過助剤は、上記の発明において、前記粒子が、パーライトあるいは珪藻土のいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
一方、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項３の発明に係る汚泥の脱水方法は、汚泥に塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーとを混和して凝集汚泥とする凝集工程と、前記凝集汚泥を濾過する濾過工程とを含む汚泥の脱水方法において、前記凝集工程は、前記消石灰スラリー中に二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子を混合する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明によれば、消石灰スラリー中に多孔物質の粒子を混合することによって、濾過工程において多孔物質の粒子が汚泥中に空隙を形成し、この空隙が濾液の通路となって脱水ケーキにおける含水率が低減される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明に係る汚泥濾過助剤と汚泥の脱水方法の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
先ず、この発明の汚泥濾過助剤と汚泥の脱水方法に係る実施の形態１について説明する。この発明の実施の形態１では、汚泥濾過助剤における多孔物質の粒子と消石灰との混合比と、用いる多孔物質の粒子の大きさとに関する目安をつけるために行った机上試験における汚泥の脱水方法について説明する。
【００１３】
先ず、汚泥２０００ｍＬをビーカーに取り、この中に濃度３７．５％の塩化第二鉄水溶液を５．７ｇ（塩化第二鉄固形分約２．１ｇ）添加して３０秒間攪拌した。攪拌後、ビーカーに多孔物質の粒子と消石灰とを加え、１分間攪拌した。このとき、多孔物質の粒子は、二酸化ケイ素を主成分とする天然火山ガラスである真珠岩，松脂岩，黒曜岩を粉砕し、焼成炉で急速に加熱、膨張させた後、所定の粒度に粉砕分級した３種類のパーライトを用いた。但し、多孔物質の粒子は、二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質であれば、パーライトの他、珪藻土であってもよく、粉砕粒子の他、未粉砕の粒子であってもよい。これら３種類のパーライトは、４５μｍふるい上百分率がそれぞれ０％，９％，４９％であり、フロートがそれぞれ１ｍＬ以下，４ｍＬ以下，１０ｍＬ以下である。これら３種類のパーライトを以下に述べる混合比で消石灰と混合し、５種類の消石灰スラリー（実施例１〜５参照）とし、各混合比の消石灰スラリー毎に汚泥を脱水処理した。
【００１４】
ここで、４５μｍふるい上百分率Ｒ（％）は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１「試験用ふるい」に規定する目開き４５μｍ、直径２００ｍｍのふるいにＴ（ｇ）の試料を入れ、ふるいを通過する水が透明になるまで流水で試料を洗浄した後、ふるい上に残留した試料を１００〜１０５℃で乾燥し、その質量を測定してふるい上質量ｍ（ｇ）とし、次式によって算出される。
Ｒ＝（ｍ／Ｔ）×１００
【００１５】
一方、フロートは、メスシリンダーに試料（多孔物質の粒子）を１０ｇ入れ、水を２００ｍＬの目盛りまで注入して攪拌した後、シリンダー内壁面に付着した試料を水洗しながら２５０ｍＬに希釈する。このメスシリンダーを５分間静置後、水面付近に浮遊する試料の容量（ｍＬ）を読み取ってフロートとする。
【００１６】
次いで、綾織りされたポリプロピレン製の濾布（５００ｇ／ｍ２）をセットした加圧式濾過試験機（米国，グレフコ社製、ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＩＬＴＥＲ）を用い、前記汚泥を４．０ｋｇ／ｃｍ２の条件で２０分間加圧して濾過した。濾過終了後、ケーキを濾布と共に加圧式濾過試験機から取り出し、濾布から厚さ約１ｃｍの部分のケーキを切り取った。このケーキを圧搾機（株式会社丸東製、圧縮試験機）の前記と同じ素材からなる濾布に載せ、０．５ｋｇ／ｃｍ２で３０秒間、２．０ｋｇ／ｃｍ２で３０秒間、４．０ｋｇ／ｃｍ２で３分間と順次圧搾し、脱水ケーキとした。
【００１７】
このようにして得た脱水ケーキを濾布から剥離し、含水率（％）を赤外線水分計（株式会社ケット科学研究所製、ＦＤ−６００）を用いて測定した。その結果を、実施例１〜５として加圧式濾過試験機による前記汚泥の２０分間濾過後における濾液量（ｍＬ）及び濾布の状態と共に表１に示した。また、比較のため、粉砕粒子を含まない消石灰１９．３ｇを添加した汚泥について、同様にして測定した含水率等に関する結果を表１に比較例１として併せて示した。
【００１８】
【表１】
2004209385.tif 000002
ここで、表１に示す濾布の状態とは、圧搾後の脱水ケーキを濾布から剥離する際の剥離性に関する評価であって、濾布の状態が二重丸（◎）であるとは、脱水ケーキを濾布から非常に剥離し易く、目視観察したときに濾布の目詰まりが殆ど見られず、従って濾布の汚れが少ないことを意味する。また、濾布の状態が丸（○）であるとは、脱水ケーキを濾布から剥離し難く、目視観察したときに濾布に目詰まりが見られ、従って濾布の汚れが多いことを意味する。
【００１９】
また、表１においては、粉砕粒子である３種類のパーライトに関し、４５μｍふるい上百分率が、それぞれ０％のものをＮｏ．１（実施例１，２）、９％のものをＮｏ．２（実施例３，４）、４９％のものをＮｏ．３（実施例５）と表示した。このとき、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２のパーライトと消石灰との混合比は、それぞれ３：７と２：８の２通りに設定し、Ｎｏ．３のパーライトは同じく３：７に設定した。
【００２０】
表１に示す結果から、この発明の汚泥濾過助剤は、消石灰のみを添加して汚泥を濾過した場合に比べると、消石灰に粉砕粒子、即ち、パーライトを上述の割合で添加することにより、脱水ケーキにおける含水率が小さくなり、汚泥から排出される濾液量も多く、濾布の目詰まり等が少なくなって濾布の状況が良好になることが分かった。但し、この発明の汚泥濾過助剤は、実施例１，２の結果から明らかなように、４５μｍふるい上百分率が０％のパーライトでは、消石灰との混合比を３：７とすると、２：８とした場合よりも脱水ケーキにおける含水率が少なかった。一方、実施例３，４の結果からは、４５μｍふるい上百分率が９％のパーライトでは、消石灰との混合比を２：８とすると、３：７とした場合よりも脱水ケーキにおける含水率が少なかった。
【００２１】
一方、この発明の汚泥濾過助剤は、パーライトの大きさとして実施例１，２に記載した４５μｍふるい上百分率が０％のＮｏ．１のものを使用すると脱水ケーキにおける含水量が最も少なくなる。但し、濾液量は、実施例３，４に記載した４５μｍふるい上百分率が９％のＮｏ．２が最も多くなる。従って、表１に示す結果から、この発明の汚泥濾過助剤は、粉砕粒子として４５μｍふるい上百分率が０％と９％のパーライトを用いると好ましいことが分かった。但し、４５μｍふるい上百分率が９％のパーライトは、４５μｍふるい上百分率が０％のパーライトより安価で経済的なことから、粉砕粒子としてより好ましい。
【００２２】
（実施の形態２）
次に、この発明の汚泥濾過助剤と汚泥の脱水方法に係る実施の形態２について説明する。この発明の実施の形態２では、上記机上試験の結果に基づき、二酸化ケイ素を主成分とする粉砕粒子として４５μｍふるい上百分率が９％のパーライト２０重量部を消石灰８０重量部に混合した汚泥濾過助剤を用い、汚泥処理設備において実機試験を行った。図１は、この発明の実施の形態２であり、この発明による汚泥濾過助剤を用いた実機による汚泥の脱水方法を説明する模式図である。
【００２３】
汚泥処理設備１は、図１に示すように、濃縮汚泥槽２、溶解槽３、塩化第二鉄溶液槽４、凝集汚泥槽５及びフィルタプレス６を備えている。
【００２４】
濃縮汚泥槽２は、下水処理によって生じた汚泥が貯留され、汚泥には凝集汚泥槽５で塩化第二鉄水溶液（濃度３７．５％）と消石灰スラリーが添加される。
【００２５】
溶解槽３は、消石灰とパーライトとを水で溶解して消石灰スラリーとする。ここで、本発明の濾過助剤を汚泥処理設備において使用する場合、汚泥処理設備に新たな粉砕粒子受入槽と計量器並びに粉砕粒子の搬送設備を設ける必要が生じ、その分の設備投資が必要となる。そこで、予め消石灰とパーライトとを所定割合に混合して所定量袋に入れたものを商品としておき、汚泥処理設備に搬入して使用できるようにしておく。このようにすると、ユーザーは、汚泥処理設備における既存の消石灰受入槽を活用して消石灰スラリーを調整することができるので、新たな設備投資をする必要がないという利点がある。
【００２６】
塩化第二鉄溶液槽４は、濃度３７．５％の塩化第二鉄水溶液を貯留したタンクである。
【００２７】
凝集汚泥槽５は、塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーとが添加され、攪拌により汚泥を凝集させる。このとき、凝集汚泥槽５は、塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーと汚泥との混合物のｐＨが１１．３〜１２．５程度である。
【００２８】
フィルタプレス６は、凝集汚泥槽５で凝集された凝集汚泥を濾過し、脱水ケーキと脱水濾液とに分離する。得られた脱水ケーキは、コンポストや埋立て資材として利用したり、焼却等によって処分したりするために搬送される。一方、脱水濾液は、排水されたり、この汚泥処理設備で再利用されたりする。但し、上述のような濾過が可能であればフィルタプレス６に限定されるものではなく、例えば、ベルトプレス，遠心脱水機，スクリュープレス，回転式真空脱水機等を使用することも可能である。
【００２９】
汚泥処理設備１において、４４ｋｇの消石灰に４５μｍふるい上百分率が９％のパーライト１１ｋｇを混合してなる５５ｋｇの濾過助剤（消石灰８０重量部：パーライト２０重量部）を溶解槽３で４９５ｋｇの水に混合した消石灰スラリーと、濃縮汚泥（６７００ｋｇ）と、塩化第二鉄水溶液（３７．５％）４３．５ｋｇを、凝集汚泥槽５に添加し、攪拌・混和により凝集させてフィルタプレス６で濾過し、脱水ケーキと脱水濾液とに分離した。このようにして４種類の汚泥について脱水処理を実行し、得られた脱水ケーキの含水率と平均値、脱水濾液における浮遊物質（ＳＳ：  ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ）の量（ｍｇ／Ｌ）に関する測定結果を表２に実施例６として示した。同様に、４０ｋｇの消石灰に４５μｍふるい上百分率が９％のパーライト１０ｋｇを混合してなる５０ｋｇの濾過助剤（消石灰８０重量部：パーライト２０重量部）を溶解槽３で４５０ｋｇの水と混合した消石灰スラリーと、濃縮汚泥（６７００ｋｇ）と、塩化第二鉄水溶液（３７．５％）４３．５ｋｇを、凝集汚泥槽５に添加し、同様の処理をした４種類の汚泥について脱水ケーキの含水率と平均値、脱水濾液における浮遊物質（ＳＳ：  ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ）の量（ｍｇ／Ｌ）を測定過した。その結果を表２に実施例７として示した。
【００３０】
【表２】
2004209385.tif 000003
一方、比較のため、溶解槽３においてパーライトを加えることなく５５ｋｇの消石灰のみを４９５ｋｇの水と混合して消石灰スラリーを調整し、これを４３．５ｋｇの塩化第二鉄水溶液（３７．５％）と共に濃縮汚泥に添加し、前述と同様にして比較例２〜４としてそれぞれ４種類の汚泥について脱水処理を行った。得られた複数の脱水ケーキの含水率と平均値、脱水濾液における浮遊物質の量（ｍｇ／Ｌ）に関する測定結果を併せて表２に示した。
【００３１】
表２に示す実施例６，７と比較例２〜４の結果から明らかなように、消石灰８０重量部に４５μｍふるい上百分率が９％のパーライト２０重量部を混合した濾過助剤を用いると、消石灰単独の場合に比べて脱水ケーキの含水率が平均値で１．６〜２．０％減少していた。また、脱水濾液においても浮遊物質の量（ｍｇ／Ｌ）も顕著に減少していた。このように、本発明の汚泥濾過助剤及び汚泥の脱水方法によれば、汚泥処理によって生ずる脱水ケーキにおける含水率が低減され、脱水ケ−キの運搬に要する経費を削減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の汚泥濾過助剤によれば、４５μｍふるい上百分率が５０％以下、かつ、フロートが１０ｍＬ以下の二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子５〜３５重量部に対し、９５〜６５重量部の消石灰を含み、また、この発明の汚泥の脱水方法においては、汚泥に塩化第二鉄水溶液と消石灰スラリーを混和して凝集汚泥とする凝集工程と、当該凝集汚泥を濾過する濾過工程とを備えた汚泥の脱水方法において、前記凝集工程は、前記消石灰スラリー中に二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質の粒子を混合する工程を含むので、汚泥処理によって生ずる脱水ケーキにおける含水率を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態２であり、この発明の汚泥濾過助剤を用いた実機による汚泥の脱水方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  汚泥処理設備
２  濃縮汚泥槽
３  溶解槽
４  塩化第二鉄溶液槽
５  凝集汚泥槽
６  フィルタプレス
【図１】
2004209385.tif 000004