(57)【要約】【課題】  凝集処理された汚泥を濃縮するための濃縮装置に対し、スクリーンの有効表面積を拡大し、小型で高効率の濃縮装置を提供する。【解決手段】  円筒状ケーシング２内にウェッジワイヤより成る分離スクリーン３を備えさせ、この分離スクリーン３の内部に旋回誘導羽根４を配置する。ケーシング２の底部から導入された汚泥のフロックを、旋回する旋回誘導羽根４によって分離スクリーン３の上部に搬送していき、液面上方まで搬送して水切りを行った後に濃縮液排出口２２から脱水機に向けて排出する。分離スクリーン３の外側に連通する排出管２４の電動弁２５を開度調整することで、濃縮液排出口２２から排出される濃縮液の含水率を任意に調整できる。【選択図】      図２
2005125138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集処理された濃縮対象物質が投入され、この濃縮対象物質を濃縮するための濃縮装置であって、
ウェッジワイヤが小間隙を存して配置されることによって鉛直方向に延びる軸心を有する略円筒形状に形成された濾過部を備えていると共に、この濾過部が水没している分離スクリーンと、
上記分離スクリーンの内部に収容され、この分離スクリーンに対し、鉛直方向の軸心回りに相対的に回転可能であって、分離スクリーン内に供給された濃縮対象物質をスクリーン上部に向かって液面よりも上方位置まで搬送していく旋回誘導羽根とを備えていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項２】
請求項１記載の濃縮装置において、
ウェッジワイヤは、断面三角形状であって、隣り合うウェッジワイヤとの間の小間隙の寸法が分離スクリーンの内周側から外周側に向けて次第に大きくなるように配置されていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の濃縮装置において、
旋回誘導羽根の外周縁部には、ウェッジワイヤ同士の間の小間隙を浄化するためのブラシが備えられていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の濃縮装置において、
旋回誘導羽根には、凝集処理されることでフロック化した濃縮対象物質の小型フロックや搬送中に破壊されたフロックを分離スクリーンの底部に戻すための開口が形成されていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の濃縮装置において、
分離スクリーンを通過した分離液の引き抜き量を調整することによって濃縮対象物質の濃縮度合を調整可能とする調整器を備えていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の濃縮装置において、
濃縮対象物質は水処理工程において発生した汚泥であって、前段に配置された凝集反応槽から投入された汚泥のフロックを旋回誘導羽根によって分離スクリーンの底部から上部に向かって液面上方位置まで搬送した後、この濃縮後のフロックを分離スクリーンから取り出して後段の連続式脱水機に供給すると共に、分離液を分離スクリーンの内側から外側に排出することで汚泥濃縮を行うよう構成されていることを特徴とする濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば活性汚泥処理法の水処理工程において発生した汚泥の濃縮処理等に使用される濃縮装置に係る。特に、本発明は、小型で高効率の濃縮装置を提供するための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、活性汚泥プロセスを利用した水処理システムとしては種々のものが提案されている。例えば下記の特許文献１、２には、代表的な水処理法である標準活性汚泥法を使用した水処理システムが開示されている。
【０００３】
この種の水処理システムは、先ず、下水等の汚水が反応槽に送られ、この反応槽内で標準活性汚泥法の活性汚泥プロセスにより、汚水中の有機物が微生物処理（生物化学的処理）によって分解除去される。この反応槽で処理された汚水は、その後、最終沈殿槽に送られ、この最終沈殿槽により懸濁物が固液分離され、その上澄水が必要に応じて消毒処理された後に河川等に放流される。また、最終沈殿槽内の沈殿汚泥の一部は反応槽に戻されて汚水処理のために再使用される一方、その他の沈殿汚泥は余剰汚泥として脱水処理が行われた後に処分される。
【０００４】
以下、この余剰汚泥に対する従来の脱水処理工程の一例について図１２を用いて説明する。この図１２に示すように、最終沈殿槽から取り出された汚泥は、一旦、スラッジ貯留槽ａに保存された後に凝集反応槽ｂに移送される。ここで無機凝集剤及び高分子凝集剤が必要に応じて投入され汚泥と混合される。これにより、汚泥はフロック化する。
【０００５】
この凝集された汚泥フロック（以下、単にフロックと呼ぶ）は、次に、微細多孔水平式ドラムスクリーンｃに投入され、このドラムスクリーンｃによって第１段階目の水分離（固液分離）が行われる。その後、この濃縮されたフロックは、連続式脱水機ｄに投入されて第２段階目の水分離である低圧縮脱水工程及び高圧縮脱水工程を経て脱水ケーキとなる。そして、この脱水ケーキは、埋め立てられたり焼却処分される。上述の如く微細多孔水平式ドラムスクリーンを用いた水分離を開示するものとして下記の特許文献３がある。
【特許文献１】特開２０００−３２５９８０号公報
【特許文献２】特開２００２−８６１７９号公報
【特許文献３】特開２０００−１５３２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の脱水処理工程にあっては、連続式脱水機における脱水処理の前工程として微細多孔水平式ドラムスクリーンを使用しているため、その濾過面積としてはスクリーン全体表面積の２０〜３０％程度しか有効利用できていなかった。つまり、所定以上の濾過能力を発揮させようとした場合には、大型のドラムスクリーンを製造する必要があり、脱水処理システム全体としての大型化に繋がってしまうことになる。
【０００７】
また、上記微細多孔水平式ドラムスクリーンは、高分子凝集剤等を連続的に使用した場合、フロックが空気に触れて粘度が増したりスクリーンに固着したりして、微細多孔にフロックの被膜が形成されてしまって、この微細多孔が閉塞し、開口面積が縮小されてしまうことになる。その結果、濾過能力を十分に発揮することができず、濃縮液の含水率が高くなってしまって脱水機の処理能力の低下を来してしまう。これに伴い、脱水ケーキの含水率も高くなってしまうため、処理効率を高くするには限界があった。
【０００８】
上記水分離のために使用可能な濃縮装置として代表的には以下のものが掲げられる。
【０００９】
・重力式の濃縮装置
・加圧式の濃縮装置
・回転ドラム式の濃縮装置
・遠心脱水式の濃縮装置（デカンタ）
・膜分離及びフィルタ式の濃縮装置
・スクリュープレス式濃縮装置
しかしながら、上述した各濃縮装置においては、以下に述べる課題があった。
【００１０】
重力式の濃縮装置にあっては、重力式沈降分離に必要な表面積負荷が一定基準以下でないと分離処理が行えない。また、重力沈降分離されたスラッジ（汚泥）の濃度が一定しないため無機凝集剤および高分子凝集剤の使用量の調整が難しい。その結果、設置面積、製作コスト、運転管理コストの増大を招いてしまう。
【００１１】
加圧式の濃縮装置にあっては、加圧浮上分離に必要な付帯設備の動力消費が過大であり、また、この付帯設備が騒音の発生源になる。また、設置面積、製作コスト、運転管理コストが大きいものである。
【００１２】
回転ドラム式の濃縮装置にあっては、無機凝集剤および高分子凝集剤が必要なのは同様であるが、凝集後のフロックが形成された後、濃縮装置に投入され固液分離する段階でフロックが外部衝撃を受けてしまい、分離液の固形回収率が低下してしまう。また、上述した如く、分離に使用される有効面積が回転ドラム表面積の２０〜３０％程度しか利用できないため大きな表面積が必要となる。
【００１３】
遠心脱水式の濃縮装置にあっては、凝集後のフロックが形成された後、濃縮装置に投入され固液分離する段階でフロックが外部衝撃を受けてしまい、分離液の固形回収率が低下してしまう。また動力消費が過大であり、騒音の発生源になる。
【００１４】
膜分離およびフィルタ式の濃縮装置にあっては、固液分離および分離液の固形回収率に問題はないが、フィルタ自体の閉塞（目詰まり）および洗浄方法が複雑であり、フィルタ自体の消耗により交換が必要になり運転管理コストが増大してしまう。
【００１５】
スクリュープレス式濃縮装置にあっては、回転ドラム式と同様の問題がある。また微細多孔式をスクリーン式に変更しても、内面分離面の洗浄に問題がある。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スクリーンの有効表面積を拡大し、小型で高効率の濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、水没した円筒縦型ウェッジワイヤスクリーンの内部で、スクリュー羽根を有する旋回誘導羽根を回転させることでスクリーン内のフロックを液面上方に浮上させて水分離を行うようにしている。また、ウェッジワイヤスクリーン内部の水はスクリーンの内側から外側に分離液として排出されるようにしている。
【００１８】
−解決手段−
具体的に、本発明は、凝集処理された濃縮対象物質が投入され、この濃縮対象物質を濃縮するための濃縮装置を前提とする。この濃縮装置に対し、分離スクリーン及び旋回誘導羽根を備えさせている。分離スクリーンは、ウェッジワイヤが小間隙を存して配置されることによって鉛直方向に延びる軸心を有する略円筒形状に形成された濾過部を備えていると共に、この濾過部が水没するよう構成されている。例えば、密閉容器内に分離スクリーンを設置し、この密閉容器内に水を貯留することにより濾過部を常時水没させるといった構成が採用可能である。また、旋回誘導羽根は、分離スクリーンの内部に収容され、この分離スクリーンに対し、鉛直方向の軸心回りに相対的に回転可能であって、分離スクリーン内に供給された濃縮対象物質をスクリーン上部に向かって液面よりも上方位置まで搬送していく構成となっている。
【００１９】
この特定事項により、旋回誘導羽根が分離スクリーンの内部で鉛直軸回りに相対的に回転すると、分離スクリーンの内部に存在する濃縮対象物質のフロックは分離スクリーンの底部から上部に向けて搬送されていく。そして、このフロックの搬送中にも、フロック生成が進み、分離スクリーンの上部では大型のフロックが生成されることになる。そして、旋回誘導羽根の上端位置まで搬送されたフロックは、液面から浮上して水が切られた状態となった後に、装置から排出されることになる。一方、分離スクリーン内部の水は、ウェッジワイヤ同士の間の間隙を通過して分離スクリーンから排出されることになる。
【００２０】
このように本解決手段では、分離スクリーンを縦型としているため、スクリーン濾過面積を略１００％使用可能であり、処理能力の増大を図ることができる。また、分離スクリーンを水没させた液中分離方式を採用しているため、フロックに不均等な圧力や高い圧力が作用することがなく、フロックの破壊が発生し難い。このため、高効率の濃縮動作を行うことができる。また、分離スクリーンは常に水に浸漬されているため、分離スクリーン３に高分子凝集剤（フロック形成のための添加剤）が付着して目詰まりを生じさせることもなく、長期に亘って安定した濃縮動作を継続することが可能である。
【００２１】
上記ウェッジワイヤの具体的な形状としては、断面三角形状であって、隣り合うウェッジワイヤとの間の小間隙の寸法が分離スクリーンの内周側から外周側に向けて次第に大きくなるように配置されている。つまり、流入側（濾過上流側）よりも流出側（濾過下流側）の隙間が拡大されている。このため、仮に、この小間隙に固形物が詰まったとしても、流入側から流出側への排出が容易に行われ（特に後述するブラシを採用することにより容易に行われ）、この隣り合うウェッジワイヤとの間の小間隙に目詰まりが生じる可能性を大幅に低減できる。
【００２２】
また、旋回誘導羽根の外周縁部に、ウェッジワイヤ同士の間の小間隙を浄化するためのブラシを備えさせている。これによれば、旋回誘導羽根の回転に伴ってブラシによる掻き取り洗浄が連続的に行われ、分離スクリーンの濾過分離面の目詰まり現象を防止することができて安定した濃縮動作を長期間に亘って維持することができる。また、水中でのブラシ洗浄であるため、特別な洗浄水を必要とすることもなく、また、固形物がウェッジワイヤに固着する状況が生じないため掻き取り洗浄を安定的に行うことができる。
【００２３】
また、旋回誘導羽根には、凝集し切っていない小型フロックや搬送中に破壊されたフロックを分離スクリーンの底部に戻すための開口が設けられている。これにより、スクリーン上部に浮遊する微小なフロックや破壊されたフロックが旋回誘導羽根の開口から分離スクリーン底部に戻ることができ、再び旋回誘導羽根によって上昇する過程で、再度フロックの生成が行われる。このため、フロックの成長を助長することができ、フロック生成の高効率化を図ることができる。
【００２４】
更に、分離スクリーンを通過した分離液の引き抜き量を調整することによって濃縮対象物質の濃縮度合を調整可能とする調整器を備えさせている。これによれば、上記分離液の引き抜き量を調整するのみで、同一の濃縮装置において含水率の異なる濃縮液を任意に得ることができる。例えば、濃縮装置による濃縮工程の後工程として脱水工程が存在する場合、使用する脱水機の性能に最も適した含水率の濃縮液を得ることができ、濃縮装置の汎用性の拡大が図れることになる。つまり、脱水機の種類に応じて個別の濃縮装置を用意しておく必要が無くなる。
【００２５】
濃縮対象物質として、具体的には水処理工程において発生した余剰汚泥が掲げられる。この場合、前段に配置された凝集反応槽から投入された汚泥のフロックを旋回誘導羽根によって分離スクリーンの底部から上部に向かって液面上方位置まで搬送した後、この濃縮後のフロックを分離スクリーンから取り出して後段の連続式脱水機に供給すると共に、分離液を分離スクリーンの内側から外側に排出することで汚泥濃縮を行うよう構成される。これにより、濃縮された後の汚泥を脱水する脱水機の処理能力を向上させることができ、最終的に得られる脱水ケーキの含水率も低くなって処理効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、水没した円筒縦型ウェッジワイヤスクリーンの内部で、旋回誘導羽根を回転させることでスクリーン内のフロックを液面上に浮上させて水分離を行うようにしている。このため、スクリーン濾過面積を略１００％使用可能であり、処理能力の増大を図ることができる。また、分離スクリーンを水没させた液中分離方式を採用しているため、フロックに不均等な圧力や高い圧力が作用することがなく、フロックの破壊が発生し難い。このため、高効率の濃縮動作を行うことができる。また、分離スクリーンは常に水に浸漬されているため、分離スクリーン３に高分子凝集剤が付着して目詰まりを生じさせることもなく、安定した濃縮動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態では、活性汚泥処理法を使用した水処理工程において発生した余剰汚泥を濃縮するための濃縮装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００２８】
（濃縮装置１の構成）
図１は本形態に係る濃縮装置１の外観図（図２における矢印Ｉ方向から見た図）であり、図２はこの濃縮装置１の一部を破断して内部を示す図である。これら図に示すように、濃縮装置１は、ケーシング２、分離スクリーン３、旋回誘導羽根４を主要構成部材として構成されている。以下、各部材について詳述する。
【００２９】
−ケーシング２−
ケーシング２は、例えばステンレス等の金属により形成された円筒状の密閉容器（例えば外径が６００ｍｍ、高さが１３００ｍｍ）である。このケーシング２の底部には汚泥導入口２１が形成されており、この汚泥導入口２１は図示しない配管を介して凝集反応槽に接続されている。このように汚泥導入口２１をケーシング２の底部に設けた理由は、汚泥の分散効率の向上とフロックの形成を助長するためである。
【００３０】
一方、ケーシング２の側面の上部には濃縮液排出口２２が形成されており、ケーシング２内で濃縮生成されたフロックが、この濃縮液排出口２２から連続式脱水機に向けて排出されるようになっている。
【００３１】
更に、ケーシング２の側面の下部には分離液排出口２３が形成されており、ケーシング２内でフロックから分離された分離液が、この分離液排出口２３から排出管２４に排出されるようになっている。
【００３２】
−分離スクリーン３−
分離スクリーン３は、図３に斜視図を示すように、略円筒状の部材であって、上記ケーシング２の底板に接合されるベース部３１、上端部分を構成するヘッド部３２、これらベース部３１とヘッド部３２との間に形成された濾過部３３を備えている。
【００３３】
ベース部３１はステンレス等の金属板により形成された円筒部３１ａとその下端に連続する円盤部３１ｂとを備えており、この円盤部３１ｂがケーシング２の底板に接合されるようになっている。この接合位置は分離スクリーン３の軸心とケーシング２の軸心とが略一致するように設定されている。
【００３４】
ヘッド部３２はステンレス等の金属板により形成された円筒形状を呈し、その一部分が矩形状に切り欠かれている。この切り欠き部３２ａは上記ケーシング２の濃縮液排出口２２に対向する位置にあり、この分離スクリーン３内で濃縮生成されたフロックが、この切り欠き部３２ａから濃縮液排出口２２を経て装置外に排出されるようになっている。
【００３５】
濾過部３３は、断面が三角形状のウェッジワイヤ３３ａと呼ばれる金属線条が僅かな間隙（鉛直方向の間隙）を存して螺旋状に巻かれて円筒状に形成されて成っている。具体的に、ウェッジワイヤ３３ａは、図４に示すように、上記間隙が分離スクリーン３の内周側から外周側に向けて（図４における左方向に向けて）次第に大きくなるように、外周側に向けて先細りとなる三角形を呈するように配置されている。また、上記ベース部３１からヘッド部３２に亘って複数本の支持フレーム３４が架設されており、ウェッジワイヤ３３ａはその外周側端が支持フレーム３４に接合されて、濾過部３３が所定の円筒形状を維持するようになっている。そして、分離スクリーン３の内周面部分におけるウェッジワイヤ３３ａ，３３ａ同士の間の間隙は０．５〜１．０ｍｍ程度の極く小さな寸法であって、この間隙により分離スクリーン３の内側に存在する汚泥から水分を分離（固液分離）し、この分離液を排出できるようにしている。尚、このウェッジワイヤ３３ａとしては、螺旋状に巻かれて円筒状に形成されたものに限らず、リング状の多数のウェッジワイヤが上記間隙を存する位置に並設されて円筒状に形成されたものであってもよい。
【００３６】
そして、上記ベース部３１の円筒部３１ａ、ヘッド部３２、濾過部３３の外径寸法は略同一であり、この外径寸法は上記ケーシング２の内径寸法よりも僅かに小さく設定されている。このため、この分離スクリーン３の外周側とケーシング２の内周側との間には筒状の分離液排出空間５が形成されることになる。上述した如く、ケーシング２の側面の下部には分離液排出口２３が形成されているため、この分離液排出空間５に排出された分離液は、この分離液排出口２３から排出管２４に抜き取られるようになっている。
【００３７】
そして、上記ケーシング２の分離液排出口２３に接続されている排出管２４は、鉛直上方に延びており、その途中には開度調整可能な電動弁２５が取り付けられていると共に、排出管２４の上端位置は、濾過部３３の上端位置に対応した位置となっており、この部分に水位調整器２６が取り付けられている。つまり、この水位調整器２６の配設位置によってケーシング２内での水位（液面）が決定されるようになっていると共に、電動弁２５の開度調整によって分離スクリーン３からの水の引き抜き量（分離液流量）が調整できるようになっている。具体的に、ケーシング２の水位は、分離スクリーン３の濾過部３３の上端位置付近に設定されている。また、上記水の引き抜き量の調整により、濃縮汚泥排出口２２から排出される濃縮液の含水率を任意に調整可能な構成となっている。
【００３８】
−旋回誘導羽根４−
旋回誘導羽根４は、分離スクリーン３の内部に配設されており、鉛直方向に延びる回転軸４１の周囲に螺旋状のスクリュー羽根４２が取り付けられて構成されている。
【００３９】
上記回転軸４１の下端は、ケーシング２内の底部中央に配設された軸受け４３によって回転自在に支持されている。一方、回転軸４１の上端は、ケーシング２の天板上に配設された駆動モータ４４の駆動軸に減速機４５を介して動力伝達可能に連結されている。つまり、この旋回誘導羽根４は駆動モータ４４の駆動に伴って鉛直軸回りに低速回転するように構成されている。
【００４０】
上記スクリュー羽根４２は、図５に示すように、回転軸４１に対して所定寸法を存した外周側において螺旋状に延びている。そして、このスクリュー羽根４２の下端はケーシング２の底部近傍に位置している一方、スクリュー羽根４２の上端はケーシング２の天板近傍に位置している。具体的に、このスクリュー羽根４２の上端位置は、分離スクリーン３のヘッド部３２に対向する位置となっている。このため、スクリュー羽根４２の上端位置は、ケーシング２内の液面よりも高い位置に配置されることになり、このスクリュー羽根４２の上端位置までフロックを搬送した際には、このフロックは液中から浮上して水が切られた状態となる。具体的には、このスクリュー羽根４２の上端位置は、ケーシング２内の汚泥液面よりも５０ｍｍ程度高い位置に設定されている。
【００４１】
また、上記スクリュー羽根４２は、複数箇所に配置された連結プレート４２ａによって回転軸４１に回転一体に連結されている。つまり、このスクリュー羽根４２と回転軸４１との間には、上下方向に貫通する開口４６が周方向に間欠的に形成されていることになる。尚、このスクリュー羽根４２の外径寸法は、上記分離スクリーン３の内径寸法に対して僅かに短く設定されている。
【００４２】
そして、上記駆動モータ４４の駆動に伴って旋回誘導羽根４が鉛直軸回りに低速回転すると、このスクリュー羽根４２が旋回し、分離スクリーン３の内部に存在するフロックを分離スクリーン３の底部から上部に向けて搬送するようになっている。尚、このフロックの搬送中にもスクリュー羽根４２による緩速攪拌作用によりフロックの生成が進み、分離スクリーン３の上部では大型のフロックが生成される構成となっている。また、分離スクリーン３の上部に小型のフロックが存在する場合や、搬送途中で破壊されてしまったフロックは、上記開口４６を通過して分離スクリーン３の底部に戻ることになり、これが再度のフロック生成に寄与することになる。このためフロックの成長が助長される。
【００４３】
更に、上記スクリュー羽根４２の外周縁部には、外周側に向かって延びる樹脂製のブラシ４７が取り付けられている。上述した如く、スクリュー羽根４２の外径寸法は分離スクリーン３の内径寸法に対して僅かに短く設定されており、その両者の間の空間にブラシ４７が存在し、このブラシ４７によって、分離スクリーン３の各ウェッジワイヤ３３ａ，３３ａ同士の間の間隙の目詰まりを防止できるようになっている。具体的には、図４に示すように、ブラシ４７の外周端位置は、分離スクリーン３を構成するウェッジワイヤ３３ａの内周面よりも僅かに外周側に位置しており、ブラシ４７の少なくとも一部分がウェッジワイヤ３３ａ，３３ａ同士の間の間隙に入り込むようになっている。そして、このブラシ４７はスクリュー羽根４２と回転一体であるため、上記駆動モータ４４の駆動に伴ってスクリュー羽根４２が回転すると、ブラシ４７が各ウェッジワイヤ３３ａ，３３ａ同士の間の間隙に入り込みながら、この間隙の延長方向（周方向）に沿って移動して連続的に異物を除去し、目詰まりが防止されることになる。
【００４４】
（汚泥処理システム）
次に、上述の如く構成された濃縮装置１を備えた汚泥処理システムの処理動作について図６に沿って説明する。
【００４５】
活性汚泥処理システムの最終沈殿槽から取り出された汚泥は、一旦、汚泥貯留槽Ａに保存された後に凝集反応槽Ｂに移送される。ここで無機凝集剤及び高分子凝集剤が必要に応じて投入され汚泥と混合される。これにより、汚泥はフロック化が開始される。
【００４６】
この凝集されたフロックは、次に、上記濃縮装置（汚泥濃縮器）１に投入され、固液分離されて濃縮される（具体的な濃縮動作については後述する）。この濃縮装置１から排出された濃縮後のフロックは、その後、分散供給装置Ｃを経て連続式脱水機Ｄ（例えばベルトプレス式の脱水機）に投入され、脱水処理されて脱水ケーキとなる。そして、この脱水ケーキは、埋め立てられたり焼却処分されることになる。
【００４７】
（濃縮装置１の濃縮動作）
次に、上述の如く構成された濃縮装置１の濃縮動作について図７〜図１０を用いて説明する。図７は濃縮装置１の内部構成を示す図、図８は図７における領域VIIIにおけるフロックの状態を示す図、図９は図７における領域IXにおけるフロックの状態を示す図、図１０は図７における領域Ｘにおけるフロックの状態を示す図である。
【００４８】
先ず、上記凝集反応槽Ｂからケーシング２内に向けて汚泥導入口２１から余剰汚泥のフロックが連続的に導入される。これに伴って、上記駆動モータ４４が駆動し、その駆動力は減速機４５によって減速されて旋回誘導羽根４に伝達される。これにより、旋回誘導羽根４は分離スクリーン３の内部において鉛直軸回りに低速回転する。
【００４９】
これにより、スクリュー羽根４２が旋回し、それに伴って分離スクリーン３の内部に存在するフロックは分離スクリーン３の底部から上部に向けて搬送されていく。そして、このフロックの搬送中にも、フロックの生成が進み、分離スクリーン３の上部では大型のフロックが生成されることになる。上述した如く、スクリュー羽根４２の上端位置はケーシング２内の液面よりも高い位置に配置されているため、スクリュー羽根４２の上端位置まで搬送されたフロックは、水が切られた状態となった後に、濃縮汚泥排出口２２から分散供給装置Ｃに向けて排出される。
【００５０】
このとき、分離スクリーン３の上部に小型のフロックが存在する場合や、搬送途中で破壊されてしまったフロックは、上記開口４６を通過して分離スクリーン３の底部に戻ることになり（図１０に符号Ｆで示すフロック参照）、再度のフロックの生成に寄与することになる。このため、フロックの成長が助長される。
【００５１】
一方、分離スクリーン３のウェッジワイヤ３３ａ，３３ａ同士の間の間隙を通過した分離液は、分離スクリーン３の外周側とケーシング２の内周側との間に形成されている分離液排出空間５に一旦排出され、その後、分離液排出口２３から排出管２４に抜き取られる。これにより、フロックが固液分離され、高い濃度（例えば濃度１０％）に濃縮されたフロックが分散供給装置Ｃを経て連続式脱水機Ｄに導入されることになる。
【００５２】
また、上記排出管２４に備えられている電動弁２５の開度調整によって分離スクリーン３からの水の引き抜き量（分離液流量）を調整することにより、濃縮汚泥排出口２２から排出される濃縮液の含水率を任意に調整することができる。つまり、この含水率を低く設定する場合には電動弁２５の開度を大きくし、逆に、含水率を高く設定する場合には電動弁２５の開度を小さくする。
【００５３】
（実施形態の効果）
本実施形態によれば以下に述べる効果を奏することができる。
・既存の微細多孔水平型ドラムスクリーンは、その構造上、有効使用濾過面積がスクリーン全体面積の２０〜３０％程度であるが、本実施形態の濃縮装置１は垂直型でスクリーンの濾過面積を１００％使用が可能なので、従来型のドラムスクリーンに比較して濾過表面積の有効比率に応じて３倍程度の処理能力の増大効果がある。
・分離スクリーン３の濾過分離面は、旋回誘導羽根４に取り付けられた洗浄ブラシ４７によって連続して掻き取り洗浄されるため、分離スクリーン３の濾過分離面の目詰まり現象を防止するので濾過速度を一定に維持することが可能である。また、旋回誘導羽根４の駆動源とブラシ４７の駆動源が共通化されているため、構成の簡素化を図ることができると共に、消費電力の削減を図ることもできる。この消費電力としては、従来のデカンタに比較して１／１０程度で済む。更に、旋回誘導羽根４の外周縁全体に亘ってブラシ４７を取り付けているため、ブラシ４７の周長を長く確保することができ、これにより、ブラシ４７に対する作用荷重が低減でき、ブラシ４７の長寿命化を図ることができる。また、常にウェッジワイヤ３３ａの隙間方向（周方向）に一定速度でブラシ４７が移動するため、安定した浄化動作を行うことができる。
・分離スクリーン３の濾過分離面での特徴として、気中での固液分離方式ではなく、完全に液中での固液分離方式であるため、形成されたフロックが濾過分離面で固液分離される時点では、フロックに不均等な圧力や高い圧力が作用しない。このため、フロックの破壊が発生し難く、濾過分離面で分離濃縮されたフロックが後続のフロックを吸着する役目（所謂スラッジブランケット効果）を発揮して比較的小径のフロックも吸着分離させることができる。その結果、スラッジと分離した分離濾過液の流出固形物含量を低めることができるので、連続式脱水機Ｄでの処理能力が増大されて、分離濾過液の再処理に必要な薬品処理費用が節減される。また、分離面が完全に液中であるため、分離スクリーン３に高分子凝集剤（フロック形成のための添加剤）が付着して目詰まりを生じさせることもない。
・本濃縮装置１に設置された旋回誘導羽根４は、次の特徴を有している。つまり、分離スクリーン３の濾過分離面で固液分離されたフロックは濃縮されるにしたがって濃縮装置１の下部に沈降圧縮するが、旋回誘導羽根４によって上部の濃縮液排出口２２に誘導される。また、旋回誘導羽根４の軸方向に開口４６を設置して沈降する微細フロックの再成長を助長し、濃縮液排出口２２に誘導され上部の液面より高い位置に設置された排出口に誘導する段階で再度固液分離濃縮ができる。
・本濃縮装置１は、既存水平型ドラムスクリーンに比べて小型で設置スペースが少なく小型であり製作コストが低廉である。また、従来のデカンタに比較して設置スペースは１／５程度で済む。
・既存の水平型ドラムスクリーンはスクリーン部の洗浄のために洗浄水を使用するが、本濃縮装置１は旋回誘導羽根４に取り付けられたブラシ４７によって連続して掻き取り洗浄することでスクリーンの濾過分離面の目詰まり現象を防止するので洗浄水を必要としない。つまり、濃縮動作と洗浄動作とが同時並行されるため、洗浄のために濃縮動作を停止させる必要が無くなり、単位期間当たりに得られる濃縮液の量を大幅に増大することができる。
・既存の水平型ドラムスクリーンはスラッジおよび固形物の固液分離を主目的としているが、本濃縮装置１は、低速で回転する旋回誘導羽根４と軸方向の開口４６によって、前処理工程の凝集反応槽Ｂと連係して緩速反応タンクの役目をするので、大きいフロックが形成された後に連続式脱水機Ｄに供給されるため、脱水機の効率が増大する。
・分離スクリーン３がウェッジワイヤ３３ａによって構成されており、流入側（濾過上流側）よりも流出側（濾過下流側）の隙間が拡大されている。このため、流入側からブラシ４７による浄化を容易に行うことができ、目詰まりの原因となるＳＳ（浮遊固形物）が簡単に分離・除去できる。
・従来のデカンタ等による濃縮方式に比べて運転動力を大幅に低減することができ、ランニングコストの低廉化を図ることができる。
・本濃縮装置１は、排出管２４に設けられた電動弁２５の開度調整により任意の濃縮濃度に調整できる。よって、本濃縮装置１と前段に設置される凝集反応槽Ｂとの組み合わせにより、連続式脱水機Ｄの能力を増大させるだけでなく、従来技術で問題のあった下水汚泥の濃縮消化および高度処理（凝集剤添加式の脱窒、脱リン方式)に適用することも可能である。
【００５４】
（実験例）
図１１は本実施形態における効果を確認するために行った実験の結果である。図１１（ａ）は上述した濃縮装置１を使用してフロックを濃縮した後にベルトプレス式の脱水機によって脱水処理した場合の各工程における水分と固形分との割合を測定した結果を示している。また、図１１（ｂ）は従来の濃縮装置（微細多孔水平式ドラムスクリーン）を使用してフロックを濾過した後にベルトプレス式の脱水機によって脱水処理した場合の各工程における水分と固形分との割合を測定した結果を示している。この図から明らかなように、本実施形態に係る濃縮装置１を使用した場合の方が、容積減量率を大きくすることができ、即ち高い脱水性能が得られることが確認できた。一例を挙げると、従来のものでは容積減量率が約８６％であったのに対し、本実施形態によれば容積減量率を約８９％とすることができた。また、脱水される被処理液が従来の１／３程度まで減量されるため脱水機の能力が大幅に向上する。
【００５５】
（その他の実施例）
以上説明した実施形態では、旋回誘導羽根４に備えられるスクリュー羽根４２として一条羽根を採用したが複数条のスクリュー羽根を備えさせるようにしてもよい。
【００５６】
また、分離スクリーン３からの水の引き抜き量（分離液流量）を調整するための構成としては、上述した電動弁２５の開度調整に限らず、上記水位調整器２６の内部に、この水位調整器２６内の水位を変化させる可動堰を備えさせ、この可動堰の高さ調整によって、分離スクリーン３からの水の引き抜き量を調整するようにしてもよい。つまり、可動堰の高さを低くすれば水位調整器２６からの排出水量が多くなり、その分、分離スクリーン３からの水の引き抜き量も多くなって濃縮液の含水率を低く設定することができるといった構成である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態に係る濃縮装置の外観図である。
【図２】濃縮装置の一部を破断して内部を示す図である。
【図３】分離スクリーンの斜視図である。
【図４】ウェッジワイヤ周辺部分の断面図である。
【図５】旋回誘導羽根の斜視図である。
【図６】汚泥処理システムの処理動作を説明するための図である。
【図７】濃縮装置の内部構成を示す図である。
【図８】図７の領域VIIIにおけるフロックの状態を示す図である。
【図９】図７の領域IXにおけるフロックの状態を示す図である。
【図１０】図７の領域Ｘにおけるフロックの状態を示す図である。
【図１１】実施形態の効果を確認するために行った実験の結果を示す図である。
【図１２】従来例における図６相当図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      濃縮装置
２５    電動弁（調整器）
３      分離スクリーン
３３    濾過部
３３ａ  ウェッジワイヤ
４      旋回誘導羽根
４７    ブラシ
Ｂ      凝集反応槽
Ｄ      連続式脱水機
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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