(57)【要約】【課題】濾過板上部に濃縮汚泥が残存することを防止できる濾過濃縮装置を提供する。【解決手段】汚泥を貯留する汚泥槽と、前記汚泥を濾過する濾過膜と、前記濾過膜により濃縮された濃縮汚泥を前記濾過膜から剥離させるための空気を前記濾過膜の２次側に供給する管とを備えた濾過濃縮装置において、前記濾過膜が２次側を下にして傾斜している領域へ気体を噴出する孔を前記管に備える。【選択図】図２
2007296455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を貯留する汚泥槽と、前記汚泥を濾過する濾過膜と、前記濾過膜により濃縮された濃縮汚泥を前記濾過膜から剥離させるための空気を前記濾過膜の２次側に供給する管とを備えた濾過濃縮装置において、
前記管は、前記濾過膜上部の傾斜領域へ気体を噴出させる孔を備えたことを特徴とする濾過濃縮装置。
【請求項２】
前記孔と前記濾過膜の間に空隙を設けたことを特徴とする請求項１に記載の濾過濃縮装置。
【請求項３】
前記濾過膜は、柔軟性があることを特徴とする請求項１または２に記載の濾過濃縮装置。
【請求項４】
前記管と前記濾過膜の間に多孔質部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の濾過濃縮装置。
【請求項５】
前記傾斜と鉛直のなす角は、４５度以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場や下水処理場等における汚泥の濾過濃縮装置の濾過板に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場や下水処理場から排出される汚泥は９０%以上の水分が含まれているので、従来は、一旦、重力沈降槽で濃縮した後、機械脱水を行って含水率８０%以下の濃縮汚泥とし、この濃縮汚泥を焼却、埋立て処分している。
従来の重力沈降槽による汚泥濃縮では、滞留時間が長く、汚泥の性状により含水率が大幅に変わるので、機械脱水を安定的に運転することが難しい問題点があった。そこで、重力沈降槽の代替手段として濾過濃縮装置が開発された。
【０００３】
従来の濾過濃縮装置について図１０を用いて説明する。従来の濾過濃縮装置は、底部がテーパー状に細くなっている汚泥槽１と、汚泥槽１に原汚泥を供給する配管と弁８とポンプ２と、汚泥槽１に原汚泥を供給する際にポンプ２を作動させて所定の水位まで汚泥を入れるために汚泥水位を検出する水位計１８と、汚泥槽１の下部に濃縮された後の濃縮汚泥を排出する配管および弁９と、汚泥槽１内に複数配置した濾過板３と、濾過板３で濾過された濾液を排出する濾液排出管４と、そして、濾液排出管４の途中に接続した給水タンク５と、給水タンク５に水を供給する水道水供給管６および弁１２と、給水タンク５に溜まった空気を排出する配管および弁１４と、加圧空気を供給するために給水タンク５に接続されたコンプレッサー７と弁１３とを備えている。濾液排出管４の出口高さは、濾過板３下端より下になるように設置している。また、濾過板３は、濾液と汚泥を隔離する濾過膜３ａと、濾過膜３ａを支持する濾枠３ｂから成っている。
【０００４】
図１１は濾過板３の構成を示した図である。濾過板３の内側上部には、濾液の吸引や濃縮汚泥を剥離するための空気分配管１５が設けられている。この空気分配管１５は、金属や塩化ビニールなどの丸型や角型パイプを水平方向に設置し、パイプの下部に鉛直下方向に孔１６を複数設けている。孔１６は、濾過板３内部の濾液を吸引するためや、濃縮汚泥を濾過膜３aから剥離させる加圧空気を供給するために設けられている。空気分配管１５の加圧空気吹き込み口の反対側の端は、封止されている。
【０００５】
次に、従来の濾過濃縮装置の運転方法を説明する。弁９〜１４はすべて閉じ、弁８は開けておく。そして、ポンプ２を作動させて、汚泥槽１に設置した濾過板３が水没する所定水位まで原汚泥を供給する。
次に、弁１２，１４を開いて給水タンク５が所定水位になるまで水を供給後、弁１２，１４を閉じる。そして、弁１０，１１を開いて濾過を開始する。濾過処理中は原汚泥の水位がこの所定水位を維持するようにポンプ２を作動させる。濾過膜３aに堆積する汚泥の厚さが、好ましくは１０〜１３ｍｍになるまで汚泥の供給および濾過を継続する。濾過を継続する時間は、予め汚泥堆積厚さと濾過時間の関係を調べておき、その後は、汚泥堆積厚さが前記１０〜１３ｍｍになる濾過時間を指標にして実施してもよい。例えば、このサイフォン濾過の場合は、９０分間濾過を行う。
【０００６】
次に、弁１０を閉じ、弁８を開け、ポンプ２を作動させて、濾過膜３ａ表面に付着されなかった未濃縮汚泥を汚泥槽１から排出する。未濃縮汚泥を汚泥槽１から排出後、弁８を閉じる。
次に、弁１０，１３を開け、濾過膜３aの２次側に空気をコンプレッサー７で入れて加圧する。これにより、給水タンク５および濾液排出配管内の水とコンプレッサー７の空気を混合させた状態で、濾過膜３ａの１次側表面に付着した濃縮汚泥を濾過膜３ａから剥離および落下させ、剥離した濃縮汚泥を汚泥槽１の底に堆積させる。そして、弁９を開けて濃縮汚泥を汚泥槽１から排出する。
【０００７】
以上の濾過板を用いた濃縮汚泥剥離原理をまとめると以下の通りである。
・  空気分配管１５に供給された加圧空気は、分配管に設けられた孔１６から濃縮汚泥が付着した濾過膜３aの２次側に向けて噴出する（一部は濾過膜流路に供給される）。これにより、空気分配管周辺の濾過膜３a表面に付着した濃縮汚泥は剥離する。
・  剥離した濃縮汚泥は、汚泥槽１下部に向かって、他の濃縮汚泥を巻き込みながら、落下する。
【特許文献１】特公昭６３−１３７２１号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の空気分配管を備えた濾過濃縮装置は、濾過板上部に濃縮汚泥が残留するという問題があった。すると、時間当たりの汚泥処理量が低下する事や、濾過板の寿命期間が短くなる問題を生じていた。つまり、濾過サイクルを繰り返すと、前記汚泥残留箇所ではさらに濾過吸引するため濾過膜と濃縮汚泥の付着力が強くなり目詰まりを起こした。
そこで、本発明は、濾過板上部に濃縮汚泥が残留することを防止できる濾過濃縮装置を提供することを目的とする。
【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、本発明は、以下の構成とした。
請求項１に記載の濾過濃縮装置は、汚泥を貯留する汚泥槽と、前記汚泥を濾過する濾過膜と、前記濾過膜により濃縮された濃縮汚泥を前記濾過膜から剥離させるための気体を前記濾過膜の２次側に供給する管とを備えた濾過濃縮装置において、前記管は、前記濾過膜上部の傾斜領域へ気体を噴出させる孔を備えている。ここで、前記傾斜領域とは、前記濾過膜が２次側を下にして傾斜している前記濾過膜の領域のことである。なお、前記濾過膜の頭頂部が水平の場合は、前記傾斜領域に前記頭頂部の水平部分も含む。上記構成にすれば、管内に加えられた加圧空気は、濾過膜を下から上方向に圧力をかけることができ、前記傾斜領域に濃縮汚泥が残留することを防止できる。
【００１０】
請求項２に記載の濾過濃縮装置は、請求項１に記載の濾過濃縮装置において、前記孔と前記濾過膜の間に空隙を設けている。上記構成にすれば、加圧空気が濾過膜に与える振動を広範囲に伝達することができる。
請求項３に記載の濾過濃縮装置は、請求項１または２に記載の濾過濃縮装置において、前記濾過膜は、柔軟性があるものを用いている。
【００１１】
請求項４に記載の濾過濃縮装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の濾過濃縮装置において、前記管と前記濾過膜の間に多孔質部材を設けている。上記構成にすれば、濾液および加圧空気の通流を容易にすることができる。
請求項５に記載の濾過濃縮装置は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過濃縮装置において、前記傾斜と鉛直のなす角は、４５度以下とする。上記構成にすれば、上部の剥離した濃縮汚泥が、まだ濾過膜に付着している濃縮汚泥を巻き込んで剥離するので、濾過膜から濃縮汚泥を剥離させることが容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、濾過膜全面に付着した濃縮汚泥を剥離できるので、時間当たりの汚泥処理量の低下を防止できる。そして、濾過板上部に残留する濃縮汚泥がなくなることから、濾過膜の目詰まりが低減されるので、濾過膜の交換サイクルを長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を実施例に基づき説明する。本実施例の濾過濃縮装置は、濾過板３を除いて、従来技術である図１０と同じ構成の濾過濃縮装置である。
図１は、本発明が適用される濾過板３の構成図である。濾過板３は、濾過膜３aと、空気分配管１５とを備える。必要に応じて図示しない濾枠３bを備えていても良い。濾過膜３aは、周囲を必要に応じてミシン糸で縫合して袋状になっている。さらに、濾過膜中央部は、ミシン糸で縫合して濾過膜流路を形成されている。濾過膜３aを縫合した袋内部には、濾過膜表面に付着した濃縮汚泥の水分を吸引するため、また、濃縮汚泥を剥離するための加圧空気が流れる空気分配管１５が設けられている。本実施例の空気分配管１５のA−A断面図を図２に示す。空気分配管１５には、濾過膜３a上部の傾斜領域へ空気を噴出させる孔を備えている。空気分配管１５の加圧空気吹き込み口の反対側の端は、封止されている。
【００１４】
本実施例の濾過濃縮装置の運転方法は、前述の従来技術の濾過濃縮装置における運転方法と同じである。弁９〜１４はすべて閉じ、弁８は開けておく。そして、ポンプ２を作動させて、汚泥槽１に設置した濾過板３が水没する所定水位まで原汚泥を供給する。
次に、弁１２，１４を開いて給水タンク５が所定水位になるまで水を供給後、弁１２，１４を閉じる。そして、弁１０，１１を開いて濾過を開始する。濾過処理中は原汚泥の水位がこの所定水位を維持するようにポンプ２を作動させる。濾過膜３aに堆積する汚泥の厚さが、好ましくは１０〜１３ｍｍになるまで汚泥の供給および濾過を継続する。濾過を継続する時間は、予め汚泥堆積厚さと濾過時間の関係を調べておき、その後は、汚泥堆積厚さが前記１０〜１３ｍｍになる濾過時間を指標にして実施してもよい。例えば、このサイフォン濾過の場合は、９０分間濾過を行う。
【００１５】
次に、弁１０を閉じ、弁８を開け、ポンプ２を作動させて、濾過膜３ａ表面に付着されなかった未濃縮汚泥を汚泥槽１から排出する。未濃縮汚泥を汚泥槽１から排出後、弁８を閉じる。
次に、弁１１，１４を開けた状態にして吸水タンク５および濾液排出配管４の水を除いた後、弁１１，１４を閉じる。
【００１６】
次に、弁１０，１３を開け、濾過膜３aの２次側に空気をコンプレッサー７で入れて加圧する。これにより、濾過膜３ａの１次側表面に付着した濃縮汚泥を濾過膜３ａから剥離および落下させ、剥離した濃縮汚泥を汚泥槽１の底に堆積させる。そして、弁９を開けて濃縮汚泥を汚泥槽１から排出する。
従来技術と本発明の実施例の結果を表１に示す。使用した汚泥は、水源がダム放流水、浄水処理量は2万ｍ３／日の浄水汚泥である。また、濾過は、濾過圧力−３３ｋＰａ、濾過時間９０分間で行った。濃縮汚泥剥離は、加圧空気圧力５ｋｇ／ｃｍ２、5秒間加圧継続した。濾過膜は、ナイロン製のモノフィラメントで、かつ、１枚当たり濾過面積１．３ｍ２のものを用いた。
表１の結果から、同じ濃縮汚泥厚さで、かつ、濃縮汚泥濃度の条件下において、空気分配管１５は、濾過膜３a上部の傾斜領域へ空気を噴出させる孔１６を備えたことによって、濃縮汚泥剥離率は、従来技術では６０〜９０％であったが、本発明の実施例では９５〜９８％に増加した。
【００１７】
【表１】
2007296455.tif 000003
また、図３から図９に示すような空気分配管１５を用いても、濾過板３上部に残留する濃縮汚泥をなくすことができる。
図３は、濾過膜の傾斜面と鉛直のなす角を、４５度以下とする実施例である。濾過板３上部の剥離した濃縮汚泥が、まだ濾過膜に付着している濃縮汚泥を巻き込んで剥離するので、濾過膜から濃縮汚泥を剥離させることが容易になる。そして、空気分配管１５の鉛直方向断面形状を三角形とする場合においては、三角形の底辺部が広いと濾過板３の厚みが増し、濾過板３内に残留する濾液が増加するため、剥離後の濃縮汚泥濃度は低下する。よって、三角形の底辺が狭い形状とすることが望ましい。
【００１８】
図４は、図２において、空気分配管１５と濾過膜３aの間に多孔質部材１９を設けた実施例である。多孔質材１９としては、メッシュ状のものが好ましい。
図５から図９は、孔１６と濾過膜３aの間に空隙を設けた実施例である。より具体的には、突出部１７を空気分配管１５の頭頂部に設けて、濾過膜３aと孔１６の間に空隙を設けている。図５は、図３において、空気分配管１５頭頂部に突出部１７を設けた実施例である。図６は、図２の空気分配管１５頭頂部を絞り、空気分配管１５頭頂部に突出部１７を設けた実施例である。図７，８の空気分配管１５は、ステンレス板に孔１６をあけ、図９のようにプレス加工で湾曲させて、２枚の前記ステンレス板を抱き合わせ、加圧空気吹き込み口を除く周囲を電気抵抗溶接して空気分配管１５を形成したものである。図９は、空気分配管１５から部分的に離隔させるように濾過膜３aを形成し、濾過後に濾過膜が２次側を下にして傾斜している濾過膜傾斜領域の下に孔１６が位置するようにした実施例である。すなわち、図９の実施例では、濾過膜３aは柔軟性を備えており、濾過前後で変形する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の濾過濃縮装置における濾過板の概略構成図
【図２】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図３】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図４】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図５】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図６】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図７】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図８】図７の空気分配管の斜視図
【図９】本発明の濾過濃縮装置における空気分配管付近の断面図の一例
【図１０】従来の濾過濃縮装置の構成図
【図１１】従来の濾過濃縮装置における濾過板の概略構成図
【符号の説明】
【００２０】
１    汚泥槽
２    ポンプ
３    濾過板
３ａ  濾過膜
３ｂ  濾枠
４    濾液排出管
５    給水タンク
６    水道水供給管
７    コンプレッサー
８〜１４  弁
１５  空気分配管
１６  孔
１７  突出部
１８  水位計
１９  多孔質部材
【図１】
2007296455.tif 000004
【図２】
2007296455.tif 000005
【図３】
2007296455.tif 000006
【図４】
2007296455.tif 000007
【図５】
2007296455.tif 000008
【図６】
2007296455.tif 000009
【図７】
2007296455.tif 000010
【図８】
2007296455.tif 000011
【図９】
2007296455.tif 000012
【図１０】
2007296455.tif 000013
【図１１】
2007296455.tif 000014