(57)【要約】【課題】既存の加圧脱水機(フィルタープレス)は、汚泥を十分加圧できるために脱水能力に優れているが、設備が複雑であり、また無機系凝集剤を大量に使う必要があるため脱水後の汚泥量が増大する問題がある。【解決手段】静止したろ過体を持つ加圧ろ過脱水機のろ過面を金属材料とし、このろ過面を振動させることにより、ろ過面での閉塞を抑制しながら、ろ過面上にある脱水ケーキを連続的に剥離させることができる。また、活性炭化物等の沈降性改善助剤を混入した低濃度汚泥をろ過面を有する旋回式の凝集混和槽に供給する直前で高分子凝集剤を添加して、汚泥を効率よく凝集させると同時に濃縮させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止したろ過体を持つ加圧ろ過式脱水機において、振動を加えるための振動装置と連結した鋼板製の細孔またはスリットを有するろ過体を持ち、該ろ過体の下流側を密閉構造とし、ろ過液排出口に制御弁を設けて該制御弁でろ過液の抜き出し量を制御することにより該ろ過体内面の圧力とろ過液を集合するろ過液室との圧力差を２〜２０ｍの水頭に制御することを特徴とする汚泥脱水機。
【請求項２】
静止した加圧ろ過式脱水機において、振動を加えるための振動装置と連結した鋼板製の細孔またはスリットを有するろ過体を持ち、ろ過液排出口を大気開放して、脱水ケーキ排出口に抵抗を調整できる制御弁を設けて、該ろ過体の内面圧力又は汚泥を脱水機に供給する高圧ポンプの吐出圧力と大気圧との圧力差２〜２０ｍの水頭に制御することを特徴とする汚泥脱水機。
【請求項３】
下部が円錐形状で上部が円筒形状にした外筒と、該外筒内に挿入された筒状の内筒と、該外筒の上部に設けられた汚泥供給口と、該外筒の下部に設けられた濃縮汚泥回収口と、該内筒の上部に設けられた分離液排出口を備えた旋回式の容器
において、該内筒の側面に細孔またはスリットを有する材料を使用してろ過面とするか、内筒の下面は細孔またはスリットを有する材料を使用してろ過面とするか又は下面を塞ぎ、該汚泥供給口に、凝集剤の注入口と汚泥の流入速度を調整する絞り機構を備えることを特徴とする汚泥凝集濃縮槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
排水処理設備における汚泥脱水機及び汚泥凝集濃縮槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物に占める低濃度汚泥の割合は高く、その減量化と有効利用技術が求められている。従来技術では、加圧式脱水機(フィルタープレス)が最も脱水能力が高く、脱水ケーキの含水率を最も低減でき、凝集剤として利用している消石灰の添加効果で、臭気の少ない有効利用しやすい脱水機として評価されている。
【０００３】
自治体や民間企業での小規模な排水処理設備から発生する汚泥は、濃縮汚泥の状態又は濃縮せずに産廃処理されている例が多いが、これらの汚泥を従来の２０％以下の手間で簡単に脱水処理できれば、現状の産廃処理費との比較で、短期間で設備投資を回収できる可能性がある。また、脱水ケーキの臭気対策や肥料効果を高めることにより、各小規模排水処理場近くで農地還元できるため、汚泥の分散型のリサイクルシステムを実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の加圧脱水機(フィルタープレス)は、ベルトプレス式やスクリュー式に比較して、汚泥を十分加圧できるために脱水能力に優れているが、ろ過面の閉塞や脱水ケーキによるろ過抵抗が増大するために、１バッチごとに汚泥の供給を停止して、ろ過面の洗浄行程や脱水ケーキの剥離行程が必要となる。これにより、加圧脱水機は設備が複雑となる問題がある。また、脱水ケーキの剥離性を改善するために消石灰や塩化第二鉄などの無機系凝集剤を大量に（固形物比で５０％程度)使う必要があるため、運転が難しく、脱水後の汚泥量が増大する問題もある。
【０００５】
各種の低濃度汚泥用の濃縮装置（特許文献１）が開発され、濃縮装置の後段に脱水機が設置されている例もある。しかし、既存の加圧脱水機は建設費が高く、脱水ケーキコンベヤや汚泥貯留槽、脱臭設備などの付帯設備が必要である。設備が複雑で維持管理に人手を要するために、多くの小規模下水処理場では脱水設備が無く、濃縮汚泥の状態又は濃縮せずに産廃処理されている例が多い。
【０００６】
汚泥は手間をかけずに簡単に脱水ケーキに変えることができれば、肥料等として農地還元剤して利用することができ脱水ケーキの再資源化が実現される。
【０００７】
先行特許として、水で膨潤させた種子の水きり用に使用する振動脱水機が出願（特許文献２）されているが本発明の脱水機とは構造がまったく異なるものである。また、家畜ふん尿などの有機性濃厚排水から糞などの固形汚泥を分離する方法が出願（特許文献３）されているが、処理システムに関するものであって、装置の構造に関するものではない。
【０００８】
【特許文献１】特許第２９２９５２８汚泥の濃縮方法及び装置
【特許文献２】特願平８−２３８６５４振動脱水機
【特許文献３】特願２０００−１４５８５１有機性濃厚排水の処理方法および装置
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本発明者は、固定したろ過体を持つ汚泥脱水機の基礎研究で、ろ布を金属ろ過面とし、これを振動させることにより、ろ過面での閉塞を抑制しながら、ろ過面上にある脱水ケーキを連続的に剥離させることができることを確認した。
【００１０】
また、高分子凝集剤又は活性炭化物等の沈降性改善助剤を混入した低濃度汚泥を、旋回式の汚泥凝集濃縮槽に供給することにより、汚泥と高分子凝集剤および沈降性改善助剤が効率よく凝集混和でき、汚泥の凝集と沈降性が増幅されて、濃縮度の高い汚泥と清澄な分離液を効率よく取り出すことができることを確認した。
【００１１】
本発明の汚泥凝集濃縮槽で濃縮された汚泥を、本発明の脱水機に供給すれば、沈降性改善助剤のろ過改善効果により、構造が簡単で連続加圧脱水が可能な脱水機となり、少量の高分子凝集剤で減量効果の高い脱水ができるため、脱水機の運転が容易になる。
【００１２】
請求項1の発明は、ろ過体を囲い、ろ過液を集めて外部に排出するための脱水機ハウジング、及び、ろ過体の下流部にあり脱水ケーキを排出するための脱水ケーキ排出口、脱水機ハウジングにありろ過液を排出するためのろ過液排出口及び低濃度汚泥をろ過体に受け入れるための汚泥供給口からなる脱水機で、ろ過体を振動させると共に、ろ過体内面と、ろ過体と脱水機ハウジングとの間に作られるろ過液室との圧力差を２〜２０ｍの水頭に調整することにより、ろ過体の細孔またはスリットを目詰まりさせることなく、汚泥を連続的に加圧脱水する発明である。
【００１３】
汚泥のろ過脱水においては、ろ過体の細孔またはスリットは固体汚泥がろ過面に凝集するため目詰まりしやすい。また、凝集した固体汚泥がろ過液のろ過面への接近を妨害し、ろ過の継続は次第に困難になる。しかし、ろ過面を振動させることにより、ろ過面における汚泥の凝集を防止し、ろ過液の道筋を確保することができる。
【００１４】
ただし、ろ過体内面の圧力が高すぎると、ろ過面における固体汚泥の密集度が極度に高くなり、ろ過液がろ過面へ接近できない状態になる。これにより汚泥の脱水操作が不能になる。逆に、ろ過体内面の圧力が低すぎると、ろ過時間が長くなり汚泥の脱水が不十分になる。したがって、このろ過体内面の圧力とろ過液側の圧力差を適度な値２〜２０ｍに調整する必要がある。
【００１５】
ろ過体内面の圧力を調整する方法を説明する。ろ過体を密閉構造にして、ろ過体上流側の脱水ケーキ排出口を絞った状態で、ろ過液排出口の制御弁でろ過液の抜き出し量を制御すると、ろ過液側に背圧がかかり、ろ過体内面の汚泥圧力とろ過液側の差圧を調整することができる。脱水ケーキの排出口には特に制御弁は付けないが、ろ過体の上流側から下流側へ通過する汚泥が、脱水ケーキとなって排出される間の圧力損失は大きく、ろ過体内面は加圧された状態になる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項1の発明とろ過体内面の圧力制御方法が異なる発明である。ろ過液の抜き出し側が大気開放になっており、脱水ケーキの排出口に制御弁を付けている。この制御弁の開度を縮小して脱水ケーキの抜き出し量を減少させると、ろ過体の上流から供給される汚泥に押されてろ過体内面の圧力が上昇する。ろ過体の細孔またはスリットからろ過液が抜け、その分、圧力上昇が押えられるが、ろ過液がろ過体内面の凝集汚泥層およびろ過体の細孔又はスリットを通過するには抵抗があり、ろ過体内の圧力が保持される。一方、制御弁の開度を拡大し脱水ケーキの抜き出し量を増加させると、ろ過体内面圧力が開放され圧力が減少する。
【００１７】
次に、ろ過面に振動を加える方法を説明する。従来の加圧脱水機のろ過面はろ布を利用しているのに対して、本発明の脱水機ではパンチングメタルやワイヤーメッシュ等の鋼材を利用している。このため、振動装置で振動を加えると、振動エネルギーがろ過面に十分に伝わる。
【００１８】
ろ過面に振動を加える方法には、脱水機全体、すなわち、ろ過体と脱水機ハウジングを共に振動させる方法と、ろ過体のみを振動させる方法がある。前者の方法は、脱水機全体を振動する台盤上に載せる。又は、脱水機全体を弾性体の上に載せ、脱水機ハウジングに振動装置を取り付けて振動を与える。汚泥供給配管、ろ過液抜き出し配管、脱水ケーキ抜き出し配管との接続にはフレキシブル継ぎ手を使用して接続することにより、脱水機の振動が周囲機器に影響を及ぼさないようにする。また、脱水機の倒れ止めに、脱水機の上方を弾性体で挟んで、緩やかに固定する。
【００１９】
後者のろ過体のみを振動させる方法は、ろ過体を囲う脱水機ハウジングとろ過体の接合部に弾性体を使用し、脱水機ハウジングを固定支持した状態で、ろ過体のみを振動する台盤上に載せて加振する。この場合、ろ過体を弾性体の上に載せ、加振装置をろ過体本体に取り付ける方法でもよい。これにより、脱水機ハウジングは振動することなく、ろ過体のみを振動させることができる。接続配管については、振動するろ過体と接続する汚泥供給配管、脱水ケーキ抜き出し配管にはフレキシブル継ぎ手を使用する。その他の脱水機ハウジングと接続するろ過液抜き出し配管は固定配管とする。
【００２０】
請求項３の発明は、汚泥の凝集濃縮槽の発明である。この装置は脱水機に供給する低濃度汚泥の前処理装置として使用できる他、単独でも、低濃度汚泥の濃縮装置として使用できる。高分子凝集剤および活性炭化物等の沈降性改善助剤を混入した低濃度汚泥を本発明の汚泥凝集濃縮槽に供給すると、その旋回流効果で汚泥は外筒の内面外周に集まり、外筒下部より濃縮汚泥として取り出すことができる。ちなみに、沈降性改善助剤として、灰分の多い汚泥の活性炭化物を利用すると、真比重が約２ｇ／ｃｍ３あり、汚泥との混合物は沈降性が非常に改善し、高分子凝集剤の効果と共に、汚泥が分離しやすくなる。ちなみに、普通の活性炭は真比重が約１ｇ／ｃｍ３であるが、活性炭化物は灰分が多く真比重は約２ｇ／ｃｍ３あり、沈降性改善助剤として優れている。
【００２１】
一方、分離液は、内筒側面のろ過面を通過して、内筒上部から取り出されるが、汚泥凝集濃縮槽の旋回流効果で、ほとんどの固体汚泥が分離除去されている上に、内筒側面の細孔又はスリットを有する材料からなるスクリーンのろ過効果で非常に清澄な分離液となる。
【００２２】
内筒側面のろ過面の目詰まりの可能性も考えられるが、内筒外側の旋回流により、目詰まり固体が除去される。それでもなお、長期の運転の間の目詰まりに対しては、定期的な逆洗により除去する。
【００２３】
汚泥凝集濃縮槽の外筒上部の低濃度汚泥供給口には、高分子凝集剤の注入口と絞り機構が設けられ、高分子凝集剤と汚泥の流入速度が調整できるようになっている。
【００２４】
本発明の汚泥凝集濃縮槽からの濃縮された汚泥は、沈降性改善助剤のもう１つのろ過性改善効果により、本発明の脱水機に供給して効率よく脱水できる。
【００２５】
また、沈降性改善助剤として活性炭化物を使用すると、脱水ケーキの臭気を抑える効果がある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の脱水機を利用すれば、手間をかけずに、簡単に、汚泥を脱水することができる。小規模下水処理場においても導入しやすく、本発明の脱水機を設置することにより、地域の経済的な汚泥の再資源化システムを普及させることができる。
【００２７】
本発明の汚泥凝集濃縮槽を利用すれば、簡単な装置で、高分子凝集剤と沈降性改善助剤の効果を高め、高濃度の汚泥を取り出し、清澄度の高い分離液が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。図1は、請求項１に示す本発明の脱水機の説明図である。汚泥供給配管６より、脱水機ハウジング１内のろ過体２に汚泥が供給され、ろ過体２の周囲の細孔またはスリットを有するろ過面をろ過液が通過し、脱水機ハウジング１とろ過体２間のろ過液室９にろ過液が集合され、ろ過液抜き出し配管７より抜き出される。一方、汚泥の脱水ケーキは脱水機上部の脱水ケーキ抜き出し配管８より上方に取り出される。ろ過液抜き出し配管７の途中には制御弁４が付いており、ろ過液室８の圧力とろ過体２の内面圧力又は汚泥供給配管６内の圧力との差圧を検出して、制御弁４の開度を調節する圧力制御器５が付いている。ろ過体２を振動させるための振動装置３は、脱水機ハウジング１の側面に取り付けている。
【００２９】
図２は、請求項２に示す本発明の脱水機の説明図である。図１と異なる部分は、脱水ケーキの抜き出し配管８の途中に制御弁４が付いており、ろ過体２の内面圧力とほぼ同じ圧力である汚泥供給配管６の圧力を測定して、制御弁４の開度を調節する圧力制御器５が付いていて、脱水ケーキの抜き出し量を調整してろ過体２の内面圧力を制御している。ろ過液側の圧力は大気開放である。
【００３０】
図３は、請求項１に示す本発明の振動装置取り付け形態の一例を示す。脱水機Ａ全体、すなわち、ろ過体２と脱水機ハウジング１を共に、ばね、ゴム等の弾性体１１の上に載せ、ろ過体２及び脱水機ハウジング１を一緒に振動させる方法である。振動装置３は、脱水機ハウジング１の外周に取り付けている。また、脱水機Ａの振動が配管を通じて周囲機器へ伝導しないように、汚泥供給配管６、ろ過液抜き出し配管７および脱水ケーキ抜き出し配管８と、脱水機Ａとはフレキシブル継ぎ手１０で接続されている。脱水機Ａは、弾性体１１を介して静止した架台１２に固定されている。
【００３１】
図４は、請求項１に示す本発明の振動装置の取り付け形態の他の例を示す。脱水機Ａ全体を振動装置３の付いた振動台１３の上に載せ、ろ過体２と脱水機ハウジング１を一緒に振動させる方法である。この場合も、振動する脱水機Ａから配管を通じて周囲機器へ伝導しないように、汚泥供給配管６、ろ過液抜き出し配管７および脱水ケーキ抜き出し配管８と、脱水機Ａとはフレキシブル継ぎ手１０で接続されている。
【００３２】
図５は、請求項１に示す本発明の振動装置の取り付け形態の他の例を示す。振動装置３は、ろ過体２に取り付けられている。ろ過体２と脱水機ハウジング１とは、ゴム、布、プラスチック等の弾性体１４で接続されており、ろ過体２の振動が脱水機ハウジング１へ伝導しないようになっている。脱水機ハウジング１は、架台１２に固定されている。振動するろ過体２の振動が、配管を通じて周囲機器へ伝導しないように、汚泥供給配管６および脱水ケーキの抜き出し配管８と、ろ過体２とはフレキシブル継ぎ手１０で接続されている。
【００３３】
図６は、請求項３に示す本発明の汚泥凝集濃縮槽の説明図である。図６（ａ）はその側面図で、図６（ｂ）はその上面図である。外筒上部に接線方向に接続されている汚泥供給口１６があり、供給された汚泥は汚泥凝集濃縮槽外筒１４と汚泥凝集濃縮槽内筒１５との間を旋回しながら下方へ流れる。この間、沈降性改善助剤及び高分子凝集剤が混入された固体汚泥は凝集して比重が大きくなり外筒１４内面へ沈降する。さらに、外筒１４の内面下方に向かって流れ、外筒１４のコーン部によって外筒１４下部の濃縮汚泥排出口１７に集められ外部へ抜き出される。濃度が希薄になった汚泥は、内筒１５側面のスクリーン２０を通過して、残留する汚泥が除去されて、内筒上部の分離液排出口１８より取り出される。汚泥供給口１６には、絞り機構１８と高分子凝集剤注入口２１が設けられ、汚泥の流入速度が調整できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、請求項１に示す本発明の脱水機の説明図である。
【図２】図２は、請求項２に示す本発明の脱水機の説明図である。
【図３】図３は、請求項１に示す本発明の振動装置の取り付け形態の一例を示す。
【図４】図４は、請求項１に示す本発明の振動装置の取り付け形態の他の例を示す。
【図５】図５は、請求項１に示す本発明の振動装置の取り付け形態の他の例を示す。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は、請求項３に示す本発明の汚泥凝集濃縮槽の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  脱水機ハウジング
２  ろ過体
３  振動装置
４  制御弁
５  圧力制御器
６  汚泥供給配管
７  ろ過液抜き出し配管
８  脱水ケーキ抜き出し配管
９  ろ過液室
１０  フレキシブル継ぎ手
１１  弾性体
１２  架台
１３  振動台
１４  汚泥凝集濃縮槽外筒
１５  汚泥凝集濃縮槽内筒
１６  汚泥供給口
１７  濃縮汚泥排出口
１８  分離液排出口
１９  絞り機構
２０  スクリーン
２１  高分子凝集剤注入口
Ａ  脱水機
Ｂ  汚泥凝集濃縮槽
【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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