(57)【要約】【課題】汚泥中のＳＳの回収率を大幅に向上することができる汚泥の処理装置を提供すること。【解決手段】汚泥を脱水ケーキと分離液とに分離する遠心脱水機１と、その遠心脱水機１から排出された分離液中の溶存気体を減圧下で脱気して気泡を発生させ、その気泡に液体中の懸濁物質を随伴させて浮上させる減圧浮上槽１０とを有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を脱水ケーキと分離液とに分離する脱水機と、その脱水機から排出された分離液中の溶存気体を減圧下で脱気して気泡を発生させ、その気泡に分離液中の懸濁物質を随伴させて再分離させる減圧浮上槽とを有することを特徴とする汚泥の処理装置。
【請求項２】
減圧浮上槽に後続する濾液排出経路に濁度計を設置し、その濁度計で検知した濁度値に応じて脱水機に投入する凝集剤の投入量を制御することを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理装置。
【請求項３】
凝集剤を注入した汚泥中の溶存気体を減圧下で脱気して気泡を発生させ、その気泡に汚泥中の懸濁物質を随伴させて浮上分離させる減圧浮上槽と、その減圧浮上槽から排出された濃縮汚泥を脱水ケーキと分離液とに分離する脱水機とを有することを特徴とする汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屎尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、家畜糞尿などの汚泥を処理する装置に関し、特に汚泥中の懸濁物質（液体中に分散した不溶性物質の微粒子、Suspended Solids, 以下、「ＳＳ」ともいう）の回収率を向上することができる汚泥の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥の処理装置としては、各種の構造の装置が提案されており、特に汚泥中のＳＳ分を回収して分離液の清澄度を改善するために、脱水機に代表される濃縮装置を用いて汚泥を濃縮する様々な方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに特定化学構造を有する有機両性高分子凝集剤を添加した後、またはその有機両性高分子凝集剤とともに汚泥を濾過部を有する造粒濃縮槽に導入し、その濾過部から分離液を取り出すと共に造粒し、この造粒物を脱水機で脱水処理する方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、スクリュープレス型脱水機による脱水方法が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、脱水機に導入される汚泥の濃縮を行う凝集混和槽の運転方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−４５８９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１１７５９８号公報
【特許文献３】特開２０００−３２５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
汚泥中のＳＳを回収する最も簡単な方法は沈澱槽による重力濃縮であるが、この方法では、大量の汚泥を処理するために広大な設置面積の沈澱槽を必要とし、一定以上に水質を向上させるためには、沈澱槽内に長時間汚泥を滞留させなければならず、腐敗するなど汚泥種によっては、非常に運用の難しい濃縮方法である。
【０００７】
また、特許文献１と２に記載されたものは、単に脱水機の運転方法に関するものであって、脱水機単体では脱水後の分離液中のＳＳの濃度を十分に低くすることは難しい。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載されたものは、脱水機の前処理設備として付加される凝集混和槽に関するものであるが、同様に、脱水後の分離液中のＳＳの濃度を十分に低くすることは難しい。
【０００９】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、主として脱水工程でのＳＳ回収率を大幅に向上することができる汚泥の処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、脱水機に加えて、減圧下で脱気する減圧浮上槽とを有することにより、減圧下で発生する気泡に液体中の懸濁物質を随伴させて浮上させるという巧みな方法で効率的に分離液中のＳＳ分を回収することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のような効果を達成することができる。
（１）減圧浮上槽において減圧下で被処理液は脱気されるので、減圧浮上槽の底部から排出される分離液中に溶存するガス分は極めて少ない。従って、減圧浮上槽における減圧処理後に、その分離液を活性汚泥法等の生物化学的処理装置に送給する過程で発泡現象が生じにくく、後続する生物化学的処理が良好に行われる。
（２）比較的溶解リン濃度が高い汚泥を脱水する場合、減圧の効果により汚泥中のＣＯ2
が脱気されるので、汚泥のｐＨがやや上昇する効果が期待できる。ｐＨの上昇効果により汚泥中のリン酸イオン（ＰＯ43-）がＳＳ分に付着しやすくなり、ＳＳ分に付着したリン酸イオン（ＰＯ43-）はリン酸化合物として析出してＳＳ分とともに分離されるので、分離液中の溶解リン濃度を低減することができる。
（３）通常、汚泥の脱水に際しては凝集剤が添加されるため、脱水機から排出される分離液の中にも多少の凝集剤が含まれているので、減圧浮上に際して新たに凝集剤を添加する必要がない。
（４）脱水機の前処理設備として減圧浮上槽を有し、減圧下で効率的に汚泥を濃縮することにより、後処理設備である脱水機の小型化（例えば、遠心脱水機の駆動モータの小型化）を図ることができるとともに運転費用を低減することができる。
（５）減圧浮上槽に後続する分離液排出経路に濁度計を設置し、その濁度計で検知した濁度値に応じて脱水機に投入する凝集剤の投入量を制御することにより、過剰に凝集剤を添加することがなくなり、運転費用を適正に管理することができる。
【実施例１】
【００１２】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、適宜変更と修正が可能である。
【００１３】
図１は本発明の汚泥の処理装置の一実施例の概略装置構成を示す図である。１は遠心脱水機であり、２は遠心脱水機１の枠体を回転させる主電動機、３は遠心脱水機１内のスクリューコンベヤ４を回転させる差動機である。５は脱水ケーキの排出口、６は遠心分離された分離液の排出口である。
【００１４】
７はクッションタンクであり、排出口６から排出された分離液は経路８を経てクッションタンク７に導入され、さらに、経路９を経て減圧浮上槽１０に導入される。減圧浮上槽１０は、槽内上部が減圧下（大気圧未満の圧力状態）におかれており、この減圧状態を形成する手段としては、例えば、真空ポンプで減圧浮上槽１０内部の空気を吸引する方式でもよいが、いわゆる、トリチェリーの真空として知られている手段でも減圧浮上槽１０内上部を真空に近い状態にすることは可能である。本発明においては、減圧浮上槽１０内の上部を減圧状態にする手段はいずれの方式でもよく、公知の手段を採用することができる。図１では、ポンプ２２の吸込力を利用している。
【００１５】
１１は汚泥貯留槽であり、減圧浮上槽１０の頂部から経路１２を経て排出される濃縮汚泥は汚泥貯留槽１１に貯留される。また、経路１３を経て導入される原汚泥も汚泥貯留槽１１に貯留される。汚泥貯留槽１１に貯留された汚泥は、供給口１４から遠心脱水機１内に導入される。
【００１６】
以上のように構成される本発明の汚泥の処理装置による汚泥の処理方法について、以下に説明する。
【００１７】
遠心脱水機１内に被処理汚泥と、凝集剤（例えば、高分子凝集剤）をそれぞれ供給口１４と１５から供給し、主電動機２の回転数を差動機３の回転数より多くして脱水処理をする。排出口６から排出される分離液の清澄度（ＳＳ分含有割合）に影響を与える因子は、主電動機２と差動機３の回転数の差である差速と、供給口１５から供給される凝集剤の添加量と、図２に示すような遠心脱水機１内の堰１６の高さである。図２において、Ｌは分離液、Ｋは脱水ケーキである。堰１６は排出口６に近い遠心脱水機１の端部に形成される（図１の矢示Ｄ参照）。
【００１８】
すなわち、上記差速を小さくすれば、ケーキ層の脱水機滞留時間が長くなり、排出口５から排出される脱水ケーキの含水率を低くすることができるが、分離液中のＳＳ分が比較的多くなる（駆動モータの負荷も高くなる）。一方、上記差速を大きくすれば、その逆の現象が起こる。
【００１９】
また、凝集剤の添加量が少ないと、汚泥中の懸濁物質が凝集しにくくなるので、排出口６から排出される分離液中のＳＳ分が多くなる。一方、凝集剤の添加量が多いと、汚泥中の懸濁物質が凝集しやすくなるので、排出口６から排出される分離液中のＳＳ分が少なくなる。
【００２０】
さらに、図２に示す堰１６の高さが高くなると、排出口６から排出される分離液の清澄度は向上する（ＳＳ分が少ない）が、脱水機に滞留する汚泥の量が多い（図２の高さＨが高い）ので、駆動モータの負荷が高くなる。一方、堰１６の高さが低くなると、排出口６から排出される分離液の清澄度は低下する（ＳＳ分が多い）が、脱水機に滞留する汚泥の量が少ない（図２の高さＨが低い）ので、駆動モータの負荷は低くなる。
【００２１】
以上のような３つの要因を適宜調整することにより、所定濃度のＳＳ分を含有する分離液は、経路８を経てクッションタンク７に導入され、さらに経路９を経て減圧浮上槽１０に導入され、減圧下で分離液の再分離処理が行われる。こうすることにより、従来の脱水機の運転（上記３つの要因に基づく）に幅をもたすことができ、脱水工程を効率化することができる。この再分離処理について、図３を参照しながら説明する。
【００２２】
クッションタンク７内の液位が上限リミット１７に達するとバルブ１８の開度が大きくなり、クッションタンク７内の液位が下限リミット１９に達するとバルブ１８の開度が小さくなる。このようなバルブ１８の開度に比例して、所定濃度のＳＳ分を含有する被処理液が経路９を経て減圧浮上槽１０に導入される。減圧浮上槽１０内は減圧下（例えば、−７０ｋＰａ〜−８０ｋＰａ）におかれているので、減圧下被処理液中に溶存しているガス分は気泡となって上昇し、この気泡にＳＳ分が随伴して浮上するので、減圧浮上槽１０内の被処理液の液面付近には気泡に付着した濃縮汚泥の層が形成され、減圧浮上槽１０内の底部および下部にはＳＳ分の少ない濾液層が形成される。
【００２３】
そして、減圧浮上槽１０内の液位が上限リミット２０に達するとポンプ２２の回転数が増加して減圧浮上槽１０の槽底から経路２３を経てＳＳ分の少ない比較的多量の再分離液が排出され、減圧浮上槽１０内の液位が下限リミット２１に達するとポンプ２２の回転数が減少して減圧浮上槽１０の槽底から経路２３を経てＳＳ分の少ない比較的少量の再分離液が排出される。また、減圧浮上槽１０内の液位が上限リミット２０と下限リミット２１の間を上下して、一定時間上限リミット２０と下限リミット２１のいずれもが感知しなかった場合にも、ポンプ２２の回転数は減少される。
【００２４】
やがて、減圧浮上槽１０内の被処理液の液面上に気泡とともに浮上した濃縮汚泥の層がぎっしりと形成され、圧力指示調節計２４で検知した減圧浮上槽１０内の圧力が上昇すると（例えば、−７０ｋＰａ以下の真空度）、減圧浮上槽１０内の真空度が低下したと判断される。そして、次のようにして槽内の濃縮汚泥が排出される。
【００２５】
すなわち、ポンプ２２の回転数を減少し、バルブ２５を開いて減圧浮上槽１０内の頂部付近に滞留したガスは経路２７を経て外部に排出され、バルブ２６を開いて減圧浮上槽１０内の頂部付近に滞留した濃縮汚泥は経路１２を経て汚泥貯留槽１１に貯留される。
【００２６】
その後、ポンプ２２の回転数を増加することにより、ＳＳ分の少ない再分離液は減圧浮上槽１０の槽底から排出される。槽底から排出されるＳＳ分の少ない再分離液には、必要に応じて、活性汚泥法等の生物化学的処理が施される。
【００２７】
以上の減圧浮上槽１０内における汚泥濃縮プロセス中においても、所定濃度のＳＳ分を含有する被処理液が経路９を経て減圧浮上槽１０に導入されている。すなわち、減圧浮上槽１０には連続的に被処理液が供給されており、適当なタイミングで、濃縮汚泥が排出される。
【００２８】
なお、減圧浮上槽１０にトラブルが発生した場合などには、遠心脱水機１の排出口６から排出される分離液はバルブ２８を経て経路２９より排出される。
【実施例２】
【００２９】
図４は本発明の汚泥の処理装置の別の実施例の概略装置構成を示す図であり、図１の装置の経路２９に濁度計３０を設置し、この濁度計３０で検知した濁度が規定値以下になるように、供給口１５から遠心脱水機１に投入する凝集剤の投入量を制御するように構成したものである。濁度計は公知の方式の測定器を使用することができ、例えば、レーザー式後方散乱光強度測定方式などを使用することができる。被測定液は減圧下で脱気されているため、濁度計の値の信頼性も向上する。
【実施例３】
【００３０】
図５は本発明の汚泥の処理装置のさらに別の実施例の概略装置構成を示す図である。
【００３１】
遠心脱水機１の前処理設備として、薬剤タンク３１と減圧浮上槽１０と貯留槽３２を設置し、経路３３から供給される汚泥に対して、ポンプ３４の回転数を調整することによって薬剤タンク３１内の凝集剤を適当量添加しながら減圧浮上槽１０に導入する。減圧浮上槽１０においては、減圧下で発生する気泡にＳＳ分が随伴して浮上し、減圧浮上槽１０内の頂部付近には気泡を含む濃縮汚泥層が形成される。そこで、減圧浮上槽１０の頂部から経路３５を経て槽内頂部付近に滞留したガスを排出する。また、経路３６を経て槽内頂部付近に滞留した濃縮汚泥を引き抜き、貯留槽３２を介して遠心脱水機１に導入し、遠心力を利用した脱水がされる。また、減圧浮上槽１０の槽底からはポンプ３７により経路３８を経て連続的に低濃度のＳＳ分を含有する濃縮分離液が排出される。減圧浮上槽１０の槽底から排出される濃縮分離液と遠心脱水機１の排出口６から排出される脱水分離液に対しては、必要に応じて、実施例１、２の処理または活性汚泥法等の生物化学的処理が施される。３９、４０はバルブである。
【００３２】
遠心脱水機における脱水を効率的に行うためには、遠心脱水機に導入される汚泥の含水率は低い方が好ましいので（すなわち、濃縮度が高い方が好ましいので）、遠心脱水機の前処理設備として、重力濃縮槽あるいは凝集混和槽等の設備が設けられることが多い。しかし、重力濃縮槽は汚泥によっては濃縮が難しく、凝集混和槽は濃縮機構が無いため、１％程度の濃縮率（含水率９９％）しか得られないことが多いが、それらの設備に代えて減圧浮上槽で汚泥の濃縮を行えば、３％程度まで汚泥を濃縮することが可能であり、遠心脱水機に導入される被処理汚泥の濃縮率を約３倍に上げることができる。導入される汚泥の濃縮率が高ければ、所定の含水率まで脱水するに必要なエネルギーは少なくてよいので、導入汚泥の濃縮率を約３倍にすることにより、遠心脱水機の主電動機や差動機などの駆動モータの動力を大幅に低減することができる。
【実施例４】
【００３３】
以下に本発明の汚泥の処理装置による汚泥処理の具体例について説明する。
（１）ＳＳ分の低減
図１の遠心脱水機１の排出口６から排出されるＳＳ濃度が１４００ppm の分離液を、−８０ｋＰａの減圧雰囲気である減圧浮上槽１０で減圧濃縮処理をすると、経路１２を経てＳＳ濃度が５８００ppm の濃縮汚泥を排出し、経路２３からＳＳ濃度が５６０ppm の濾液を排出することができた。このように、本発明の減圧浮上槽によれば、分離液のＳＳ分濃度を原液の４０％に低減することができる。
（２）溶解リン濃度の低減
汚泥の減圧処理による溶解リン濃度の低減効果を確かめるために、Ｈ3ＰＯ4の濃度が１５０mg/リットル である汚泥を真空度が−９０ｋＰａである雰囲気に１０分間さらした後に大気中に取り出して７日後に汚泥のＨ3ＰＯ4の濃度を測定すると、４０mg/リットル であった。また、Ｈ3ＰＯ4の濃度が１５０mg/リットル である同じ汚泥を真空度が−８０ｋＰａである雰囲気に１０分間さらした後に大気中に取り出して７日後に汚泥のＨ3ＰＯ4の濃度を測定すると、３０mg/リットル であった。真空度と低減効果は若干逆転しているデータではあるが、このように、汚泥を減圧処理することにより、溶解リン濃度を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の汚泥の処理装置の一実施例の概略装置構成を示す図である。
【図２】図１の遠心脱水機の堰付近の断面図である。
【図３】図１の減圧浮上槽およびその近傍の装置構成を示す図である。
【図４】本発明の汚泥の処理装置の別の実施例の概略装置構成を示す図である。
【図５】本発明の汚泥の処理装置のさらに別の実施例の概略装置構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…遠心脱水機
２…主電動機
３…差動機
４…スクリューコンベヤ
５…脱水ケーキ排出口
６…分離液排出口
７…クッションタンク
８…経路
９…経路
１０…減圧浮上槽
１１…汚泥貯留槽
１２…経路
１３…経路
１４…汚泥供給口
１５…凝集剤供給口
１６…堰
１７…上限リミット
１８…バルブ
１９…下限リミット
２０…上限リミット
２１…下限リミット
２２…ポンプ
２３…経路
２４…圧力指示調節計
２５…バルブ
２６…バルブ
２７…経路
２８…バルブ
２９…経路
３０…濁度計
３１…薬剤タンク
３２…貯留槽
３３…経路
３４…ポンプ
３５…経路
３６…経路
３７…ポンプ
３８…経路
３９…バルブ
４０…バルブ
Ｌ  …分離液
Ｋ  …脱水ケーキ
Ｑ  …濁度
Ｉ  …指示
Ｃ  …調節
【図１】
2005279573.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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