(57)【要約】【課題】  下水汚泥の性状が変動した場合にも凝集剤の注入率を常に最適に保ち、かつＳＳ回収率を高いレベルに保ち、ケーキ含水率を一定に維持する運転が可能な汚泥連続加圧脱水機の運転方法を提供する。【解決手段】  汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定し、また汚泥の粘性を表す分析値を経験式に代入して脱水機の入口圧力を設定する。設定通り凝集剤が注入された汚泥を、設定された入口圧力でロータリープレスやスクリュープレスなどの汚泥連続加圧脱水機に供給し、ケーキ含水率を一定に維持する制御を行いながら脱水する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定し、設定通り凝集剤が注入された汚泥を汚泥連続加圧脱水機に供給し、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水することを特徴とする汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【請求項２】
脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定し、また汚泥の粘性を表す分析値を経験式に代入して脱水機の入口圧力を設定し、設定通り凝集剤が注入された汚泥を設定された入口圧力で汚泥連続加圧脱水機に供給し、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水することを特徴とする汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【請求項３】
汚泥のフロック強度を表す分析値を経験式に代入して脱水機の出口圧力を設定する工程を付加したことを特徴とする請求項２記載の汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【請求項４】
汚泥の消化度を表す分析値が、アニオン度、Ｍアルカリ度、繊維状物の含有率のうち少なくとも２つを含むことを特徴とする請求項１または２記載の汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【請求項５】
汚泥の粘性を表す分析値が、少なくとも粗脂肪含有率、粗蛋白含有率の２つを含むことを特徴とする請求項２記載の汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【請求項６】
汚泥のフロック強度を表す分析値が、少なくとも汚泥のpH、ＤＳ、粗浮遊物質の含有率の３つを含むことを特徴とする請求項３記載の汚泥連続加圧脱水機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場において汚泥を脱水するために使用されている汚泥連続加圧脱水機の運転方法に関するものであり、特に消化汚泥の脱水に適した汚泥連続加圧脱水機の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場においては汚泥の脱水が不可欠な工程であり、最近ではスクリュープレスやロータリープレスなどの汚泥連続加圧脱水機が普及している。スクリュープレスは円筒形のスクリーンの一端からスクリュー羽根によって汚泥を圧入し、水分をスクリーンの網目から外部に取り出しつつ汚泥を移動させ、脱水ケーキとしてスクリーンの他端から取り出す構造の脱水機である。
【０００３】
またロータリープレスは、左右２枚の円盤スクリーンと外輪スペーサ及び内輪スペーサとによって略円形のろ室を形成し、このろ室の一端に汚泥をポンプにより打ち込み、低速度で回転する左右２枚の円盤スクリーンにより汚泥を脱水しつつ移動させ、ろ室の他端から脱水ケーキとして取り出す構造の脱水機である。
【０００４】
これらの脱水機はいずれも入口側に凝集剤注入装置を備え、汚泥に凝集剤を注入してフロックを形成させたうえで凝集汚泥を脱水機に供給し、連続加圧脱水を行っている。汚泥の脱水性を高めるためには凝集剤の注入量を適切に設定することが重要であり、凝集剤が不足するとフロックの強度が低下して脱水性が悪くなり、凝集剤が多すぎるとランニングコストの上昇を招く。
【０００５】
従来は凝集剤の注入率は、処理場ごとに脱水ケーキの状態を観察しながら調整されている。一般に下水汚泥の性状は比較的安定しているため、このような調整方法によっても日常的には特に大きな問題はない。しかし下水汚泥の性状は季節的な変動があるため、季節の変わり目などでは凝集剤の注入率の調整を必要とし、経験の浅い運転員では脱水機の最適運転を行うことは容易ではない。
【０００６】
またこれらの連続加圧脱水機では、脱水ケーキの含水率を一定に維持する制御が行えるようになっている。これは例えば運転制御盤に脱水ケーキの設定含水率を入力すると、自動制御装置によってスクリュー羽根や円盤スクリーンの回転数を自動的に制御することによって行われる。特許文献１には、スクリュープレスにおけるこのような制御方法が開示されている。また非特許文献１には、ロータリープレスにおけるこのような制御方法が開示されている。
【０００７】
なお、連続加圧脱水機では脱水ケーキの含水率と固形物処理量とは一方を決めると他方も決まる関係にあり、両方を同時に制御することはできないため、いずれか一方の制御が行われている。何れを制御しても制御内容は等価であるから、本明細書においてはこの従来から行われている制御方法を、「ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水する」と表現した。
【０００８】
さて上記のように脱水ケーキの含水率を一定に維持するように連続加圧脱水機を制御することは公知であるが、脱水ケーキの含水率は凝集剤の注入率のほか、脱水機の回転数、入口圧力、出口圧力などとも相互に関連しているため、従来のような単純な回転数制御を行うとＳＳ回収率が低下して脱水機本来の性能が発揮できないことがある。
【０００９】
例えば、脱水性の悪い汚泥を脱水する際には脱水ケーキの含水率が下がりにくいため、自動制御装置は脱水ケーキの含水率を下げようとして回転数を落とす。すると脱水機の内圧が上がり、フロックが破壊されてスクリーンから流出してしまうことがある。その結果、脱水ケーキの含水率は目標通りになったとしても、ＳＳ回収率が低下してしまう。また、従来から入口圧力は経験値に基づいて人手により設定されているが、入口圧力を高めに設定したまま回転数制御を行うと、やはり汚泥がスクリーンから流出してＳＳ回収率が低下し、逆に低めに設定したまま回転数制御を行うと脱水が進行しないことがある。このように、脱水ケーキの含水率を一定に維持するために行われていた従来の回転数制御においては、その他のパラメータを運転員が適切に設定することが求められ、経験の浅い運転員では脱水ケーキの含水率とＳＳ回収率とを両立させることは容易ではなかった。
【特許文献１】特開２００３−１７７１０５号公報
【非特許文献１】第４０回下水道研究発表会講演集９９１−９９３頁、社団法人日本下水道協会、平成15年6月20日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って本発明の第１の目的は、下水汚泥の性状が季節的な要因などによって変動した場合にも凝集剤の注入率を常に最適に保ちつつ運転を行うことができる汚泥連続加圧脱水機の運転方法を提供することである。また本発明の第２の目的は、下水汚泥の性状が変動した場合にも凝集剤の注入率を常に最適に保ちつつ、かつＳＳ回収率を高いレベルに保ったまま、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する運転が可能な汚泥連続加圧脱水機の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した第１の目的を達成するためになされた請求項１の発明は、脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定し、設定通り凝集剤が注入された汚泥を汚泥連続加圧脱水機に供給し、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水することを特徴とするものである。
【００１２】
また上記した第２の目的を達成するためになされた請求項２の発明は、脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定し、また汚泥の粘性を表す分析値を経験式に代入して脱水機の入口圧力を設定し、設定通り凝集剤が注入された汚泥を設定された入口圧力で汚泥連続加圧脱水機に供給し、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水することを特徴とするものである。さらに、汚泥のフロック強度を表す分析値を経験式に代入して脱水機の出口圧力を設定する工程を付加することができる。
【００１３】
なお、経験式に代入される汚泥の消化度を表す分析値は、アニオン度、Ｍアルカリ度、繊維状物の含有率のうち少なくとも２つを含むものとし、汚泥の粘性を表す分析値は、少なくとも粗脂肪含有率、粗蛋白含有率の２つを含むものとし、汚泥のフロック強度を表す分析値は、少なくとも汚泥のpH、ＤＳ、粗浮遊物質の含有率の３つを含むものとすることが好ましい。しかし以下に示すように、その他の分析値を追加した経験式を用いることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の消化度を表す分析値（アニオン度、Ｍアルカリ度、繊維状物の含有率など）を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率を設定するので、経験の浅い運転員であっても汚泥の性状に適した凝集剤注入率を設定することができ、下水汚泥の性状が季節的な要因などによって変動した場合にも凝集剤の注入率を常に最適に保ちつつ汚泥連続加圧脱水機の運転を行うことができる。
【００１５】
また請求項２の発明によれば、汚泥の消化度を表す分析値（粗脂肪含有率、粗蛋白含有率など）を経験式に代入して脱水機の入口圧力を設定し、設定された入口圧力で汚泥連続加圧脱水機の運転を行うので、経験の浅い運転員であっても汚泥の性状に適した入口圧力の設定が可能である。このため、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する運転を行う場合にも、汚泥中のＳＳがスクリーンから洩れにくくなり、ＳＳ回収率を高いレベルに保ったまま汚泥連続加圧脱水機の運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に請求項１の発明の実施形態を示す。ここでは下水処理場において発生した消化汚泥を、汚泥連続加圧脱水機であるロータリープレスにより連続脱水する例を示す。図１に示すように、本発明では先ず脱水対象となる汚泥の性状分析を行う。汚泥分析値の代表的なものは、pH、ＴＳ(蒸発残留物：mg/kg）、DS(溶解性物質：mg/kg)、ＳＳ（浮遊物質：mg/kg）、ＶＴＳ（強熱減量：％/TS）、Ｍ−アルカリ度（CaCO3mg/L）、アニオン度（m・eq/g-TS）、繊維状物(％/SS)、粗浮遊物質(％/TS)、粗脂肪(％/TS)、粗蛋白(％/TS)などである。
【００１７】
請求項１の発明では、これらの分析値のうち汚泥の消化度を表す分析値を経験式に代入して汚泥への凝集剤の注入率(％/ TS)を設定する。汚泥の消化度を表す分析値の代表的なものはアニオン度、Ｍアルカリ度、繊維状物の含有率であり、これらのうち少なくとも２つを用いることが好ましい。この実施形態では図１に示すように、汚泥のアニオン度（変数Ａとする）及び繊維状物の含有率（変数Bとする）の２つを選択し、これらを変数とする一次式である下記の経験式を用いて凝集剤の注入率を演算する。なお変数Ａ，Ｂの単位は前段落に記載のとおりである。
凝集剤の注入率(％/ TS)=−4.02Ａ+0.21B+3.17
【００１８】
また図２に示すように、Ｍアルカリ度（変数Ｘとする）と繊維状物の含有率（変数B）の２つを選択し、下記の経験式を用いて凝集剤の注入率を演算してもよい。
凝集剤の注入率(％/ TS)=−0.00017Ｘ+0.30Ｂ+0.46
さらに図３に示すように、汚泥のアニオン度（変数Ａ）と繊維状物の含有率（変数B）とＴＳ（変数Ｙとする）との３つの分析値を用い、下記の経験式を用いて凝集剤の注入率を演算してもよい。
凝集剤の注入率(％/ TS)=−3.77Ａ+0.24Ｂ−0.000043Ｙ+3.55
【００１９】
ここで用いた汚泥のアニオン度及び繊維状物の含有率（100メッシュの篩による分離物）はともに汚泥の消化度を表す分析値であり、アニオン度が高いほど汚泥中の有機物の還元分解（消化）が進んでいるために凝集剤は少なくて済む。また繊維状物の含有率は低いほど消化が進んでいることを意味し、凝集剤は少なくて済む。なお上式中の定数は経験的に定められたもので、この経験式によれば汚泥の性状、すなわち消化度による脱水性に適応した最適の凝集剤の注入率(％/TS)を演算することができる。
【００２０】
上記の説明のように、汚泥の消化度を表す分析値のうち、アニオン度、Ｍアルカリ度、繊維状物の含有率のうち少なくとも２つを用いることが好ましく、ここでは変数が２つの経験式と変数が３つの経験式の例を示した。しかし変数の数を４以上として更に精度を高めることも可能であることはいうまでもない。
【００２１】
このようにして演算された凝集剤の注入率を図７に示すロータリープレスの凝集装置にセットしたうえ、従来法と同様にケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水を行う。汚泥のＴＳとＤＳが与えられた場合、ケーキ含水率と固形物処理量との間には、ケーキ含水率=定数１×固形物処理量＋定数２の関係が成立するため、ケーキ含水率または固形物処理量の何れを一定に維持する制御を行っても、制御としては等価であることは前記したとおりである。なお、図８に示すスクリュープレスの場合も同様である。
【００２２】
このように、請求項１の発明によれば汚泥の性状に適した凝集剤注入率を設定することができ、経験の浅い運転員であっても下水汚泥の性状変化、特に汚泥の脱水性に影響する消化度の変化に応じて凝集剤の注入率を常に最適に保ちつつ、汚泥連続加圧脱水機の運転を行うことができる。このため凝集剤が不足することによるフロックの強度低下やそれによるＳＳ回収率の低下がなく、また凝集剤が多すぎることによるランニングコストの上昇も防止することができる。
【００２３】
次に請求項２の発明の実施形態を示す。請求項２の発明は上記した請求項１の発明に脱水機の入口圧力の設定を付加したものであり、凝集剤注入率の設定については上記したとおりであるから説明を省略する。
【００２４】
この請求項２の発明では、脱水対象となる汚泥の性状分析を行い、汚泥の粘性を表す分析値を経験式に代入して脱水機の入口圧力を設定する。汚泥の粘性を表す分析値の代表的なものは粗脂肪含有率（変数Ｄ）、粗蛋白含有率（変数Ｅ）である。ここでは図４に示すように、汚泥のアニオン度（変数Ａ）を含む下記の経験式を用いた。なお各変数の単位は前記のとおりである。
入口圧力(kPa)=57.5Ａ+4.64Ｄ+2.12Ｅ−113
【００２５】
しかし図５に示すように、汚泥のアニオン度（変数Ａ）、粗脂肪含有率（変数Ｄ）、粗蛋白含有率（変数Ｅ）、ｐＨ（変数Ｚ）の４つの変数を含む下記の経験式を用いることもできる。
入口圧力(kPa)=55.2Ａ+6.03Ｄ+2.01Ｅ−10.9Ｚ−32.0
この入口圧力の演算についても、変数を５以上とした経験式を用いて精度を高めることができることはいうまでもない。
【００２６】
ここで用いた汚泥の粗脂肪含有率及び粗蛋白含有率はともに汚泥の粘性を表す分析値であり、これらの値が高いほどフロックの強度も高くなり、脱水機に打込まれる入口圧力を高く設定すべきである。式中の定数は経験的に定められたもので、この経験式によれば汚泥の性状に適応した最適の入口圧力を演算することができる。なおこれらの経験式はＳＳ回収率９５％以上を達成することができるように決定されたものである。
【００２７】
このようにして演算された入口圧力を連続加圧脱水機に設定し、ケーキ含水率または固形物処理量を一定に維持する制御を行いながら脱水を行う。この結果、汚泥の性状に適した入口圧力の設定が可能となり、フロックの破壊によるスクリーンからの流出が防止され、ケーキ含水率と９５％以上のＳＳ回収率とを両立させることができる。
【００２８】
上記の実施形態では、凝集剤注入率と脱水機の入口圧力の設定を行ったが、請求項３のように、汚泥のフロック強度を表す分析値を経験式に代入して脱水機の出口圧力を設定する工程を付加することにより、更に好ましい結果を得ることができる。汚泥のフロック強度を表す分析値の代表的なものは汚泥のpH、ＤＳ、粗浮遊物質の含有率であり、その経験式の一例は次のとおりである。この場合のフローを図６に示す。
・ロータリプレス
出口圧力(kPa)=−83.9 pH −0.0071ＤＳ−16.6Ｃ＋800
・スクリュープレス
出口圧力(kPa)=−83.9 pH −0.0071ＤＳ−16.6Ｃ＋878
【００２９】
これらのうちpHは凝集がうまく行われるか否かを示すもので、pHが高いとフロック強度が低下する。またＤＳ（溶解性物質）が多いとやはりフロック強度が低下し、粗浮遊物質の含有率は汚泥中の微細粒子量を表し、この値が高いとフロック強度が低下する。従って上記した各値が大きいほど出口圧力を下げ、フロックの破壊によるＳＳの流出を防止することが好ましい。請求項３の発明のように、凝集剤注入率、入口圧力、出口圧力の全てを汚泥性状の分析値により決定すれば、最も安定した運転が可能となる。
【実施例】
【００３０】
ある下水処理場の消化汚泥の性状分析を行ったところ、表１に示すとおりの分析結果が得られた。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
上記の分析値を前記した各経験式に代入すると、凝集剤の注入率=1.77(％/DS)、入口圧力=17.5(ｋPa)、出口圧力=110(ｋPa)となり、これらの値をロータリープレスに設定し、ケーキ含水率を８２％の一定値とする自動制御運転を行わせたところ、９５％以上のＳＳ回収率を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】請求項１の発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】請求項１の発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図３】請求項１の発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図４】請求項２の発明の実施形態を示すブロック図である。
【図５】請求項２の発明の実施形態を示すブロック図である。
【図６】請求項３の発明の実施形態を示すブロック図である。
【図７】ロータリープレス脱水機の概念図である。
【図８】スクリュープレス脱水機の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005246311.tif 000009
【図７】
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【図８】
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