(57)【要約】【課題】含水率が十分に低減された脱水ケーキを得る。【解決手段】汚泥に凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を脱水機に供給する前に、一旦形成されたフロックを細分化手段により適度に細かくし細分化汚泥Ｓとする。脱水機としては、所定の周回軌道を移動する濾布５Ｖ及び当該濾布５Ｖ上に供給された汚泥を、対向するプレスロール５ｅ，５ｅ間で圧搾し薄膜の脱水ケーキＭを得る濾布走行式脱水機５を用い、当該脱水機５の濾布５Ｖ上に上記細分化汚泥Ｓを供給する。この濾布走行式脱水機５では、処理する際の汚泥の厚さが非常に薄いため、細かいフロックのままでも力を十分に伝えることができると共に、この十分な力により細かいフロック同士間から間隙水を容易に抜くことができ、その結果、含水率を十分低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に凝集剤供給装置により凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を、脱水機で脱水して脱水ケーキを得る汚泥脱水システムにおいて、
前記脱水機を、所定の周回軌道を移動する濾布及び当該濾布上に供給された汚泥を、対向するプレスロール間で圧搾し薄膜の脱水ケーキを得る濾布走行式脱水機とし、
この濾布走行式脱水機に供給する前記フロック含有汚泥を細分化するための細分化手段を備えたことを特徴とする汚泥脱水システム。
【請求項２】
前記細分化手段は、前記フロック含有汚泥のフロックの直径を１〜２ｍｍに細分化することを特徴とする請求項１記載の汚泥脱水システム。
【請求項３】
汚泥に凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を、脱水機で脱水して脱水ケーキを得る汚泥脱水方法において、
前記脱水機として、所定の周回軌道を移動する濾布及び当該濾布上に供給された汚泥を、対向するプレスロール間で圧搾し薄膜の脱水ケーキを得る濾布走行式脱水機を用い、
前記フロック含有汚泥を細分化手段により細分化してから、前記濾布走行式脱水機の前記濾布上に供給することを特徴とする汚泥脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を脱水する汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚泥を脱水する前処理として、汚泥に、例えば、塩化鉄、消石灰等の無機凝集剤や有機系の高分子凝集剤を供給し、汚泥中の微粒子を凝集させて粗大粒子とし、脱水を容易とする技術が以下の非特許文献１に開示されている。この非特許文献１にあっては、真空濾過、加圧濾過には無機凝集剤を用い、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機には高分子凝集剤を用いることが多いとされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特に機械脱水するスクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機や遠心脱水機等の機械脱水機にあっては、汚泥に凝集剤を供給する（一般的には先ず無機凝集剤を供給し次いで高分子凝集剤を供給する）ことによって、大きく、強固なフロックを形成し、この大きなフロックによってある程度の厚みを持った汚泥に対して大きな力を伝えるようにし、脱水し易い状態を作っている。この場合、小さく細かいフロックだと、上記機械脱水機にあっては汚泥に力が伝わり難く、フロックが大きいほど、脱水性能が上がるというのが一般的な考え方である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】公害防止の技術と法規編集委員会編「公害防止の技術と法規２００８水質編II」社団法人産業環境管理協会発行、３．２．１１汚泥の脱水、（２）汚泥の前処理
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４に示すように、粒子の大きいフロックＡを形成すると、大きいフロックＡ，Ａ同士の間に、間隙水Ｂが閉じこめられやすくなり、この間隙水Ｂが上記のような機械脱水機では抜け難く、ある程度の含水率までしか脱水できない。なお、符号Ｃは、汚泥内部保留水、符号Ｄは、毛管結合水である。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、含水率が十分に低減された脱水ケーキを得ることができる汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法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】
【０００７】
ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、脱水機として、薄膜の脱水ケーキを得るのに最適な濾布走行式脱水機を用い、凝集剤の供給により一旦形成されたフロックを敢えて細分化しこの細分化されたフロックを含むフロック含有汚泥を濾布走行式脱水機に供給すると、含水率が十分に低減された脱水ケーキを得ることができることを見出した。
【０００８】
そこで、本発明による汚泥脱水システムは、汚泥に凝集剤供給装置により凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を、脱水機で脱水して脱水ケーキを得る汚泥脱水システムにおいて、脱水機を、所定の周回軌道を移動する濾布及び当該濾布上に供給された汚泥を、対向するプレスロール間で圧搾し薄膜の脱水ケーキを得る濾布走行式脱水機とし、この濾布走行式脱水機に供給するフロック含有汚泥を細分化するための細分化手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明による汚泥脱水方法は、汚泥に凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を、脱水機で脱水して脱水ケーキを得る汚泥脱水方法において、脱水機として、所定の周回軌道を移動する濾布及び当該濾布上に供給された汚泥を、対向するプレスロール間で圧搾し薄膜の脱水ケーキを得る濾布走行式脱水機を用い、フロック含有汚泥を細分化手段により細分化してから、濾布走行式脱水機の濾布上に供給することを特徴としている。
【００１０】
このような汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法によれば、汚泥に凝集剤が供給され、この凝集剤の供給によりフロックが形成され、このフロックを含有したフロック含有汚泥が脱水機に供給される前に、一旦形成されたフロックが細分化手段により適度に細かくされる。ここで、濾布走行式脱水機は、処理する際の汚泥の厚さが非常に薄いため、細かいフロックのままでも力が十分に伝わると共に、この十分な力により細かいフロック同士間から間隙水が容易に抜けるようになり、その結果、含水率が十分に低減された脱水ケーキを得ることができる。
【００１１】
ここで、細分化手段により細分化されたフロック含有汚泥のフロックの直径が１〜２ｍｍであると、濾布走行式脱水機において間隙水がより十分に抜けるようになり、含水率がより低減された脱水ケーキを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明による汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法によれば、含水率が十分に低減された脱水ケーキを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥脱水方法を採用した汚泥脱水システムを示す構成図である。
【図２】図１中の前処理部を示す構成図である。
【図３】図１中の濾布走行式脱水機の圧搾転着部を示す断面図である。
【図４】汚泥に凝集剤を供給しフロックを形成した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による汚泥脱水システム及び汚泥脱水方法の好適な実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥脱水方法を採用した汚泥脱水システムを示す構成図、図２は、図１中の前処理部を示す構成図、図３は、図１中の濾布走行式脱水機の圧搾転着部を示す断面図であり、本実施形態の汚泥脱水システムは、下水処理等によって生じる例えば余剰汚泥等の汚泥を脱水するためのシステムである。
【００１５】
この汚泥脱水システムは、図１に示すように、濾布走行式脱水機５を主体として備えると共に、この濾布走行式脱水機５に対して供給する汚泥に前処理を施す前処理部１を備える。
【００１６】
前処理部１は、濾布走行式脱水機５に対して好適な汚泥を供給するためのものであり、図２に示すように、上流側から下流側に向かって反応槽１ａと強撹拌槽１ｇとをこの順に有する。
【００１７】
反応槽１ａは、槽内に導入される汚泥を凝集剤の供給によりフロック含有汚泥（凝集汚泥）とするためのものであり、当該反応槽１ａには、フロック含有汚泥を形成すべく、無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給装置（凝集剤供給装置）１ｂ及び高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給装置（凝集剤供給装置）１ｃがそれぞれ付設されると共に、槽内の汚泥及び凝集剤に浸漬する羽根１ｄが駆動源１ｅの駆動により低速回転し汚泥と凝集剤とを緩撹拌し混合させて反応させる撹拌機１ｆが設けられている。
【００１８】
強撹拌槽１ｇは、反応槽１ａからフロック含有汚泥（凝集汚泥）を導入し破砕して細分化するためのものであり、槽内の汚泥に浸漬する羽根１ｈが駆動源１ｉの駆動により高速回転し汚泥を強撹拌し破砕する撹拌機１ｊを備えている。
【００１９】
濾布走行式脱水機５は、図１に示すように、強撹拌槽１ｇからの細分化汚泥Ｓを導入し脱水して脱水ケーキを得るものである。この濾布走行式脱水機５は、処理する際の汚泥の厚さが非常に薄く、従って、薄膜の脱水ケーキを得るのに好適なものである。そして、濾布走行式脱水機５は、無端状を成して所定の周回軌道を移動すると共に、強撹拌槽１ｇからの汚泥Ｓが供給される単一の濾布ベルト（濾布）５Ｖを備え、この濾布ベルト５Ｖに対して順に作用する真空脱水部５Ｘと、圧搾転着部５Ｙと、洗浄・脱水部５Ｚと、を備えている。
【００２０】
濾布ベルト５Ｖは、厚さが４〜８ｍｍ、幅が５００〜４２００ｍｍ程度の無端ベルトであり、図３に示すように、３層構造のフェルト材から成り、具体的には、汚泥Ｓを濾過する極細繊維層で構成された外面層５ａと、水分の浸透を促進する中細繊維層で構成された中間層５ｂと、水切れを促進する基布層で構成された内面層５ｃと、を備えている。これらの外面層５ａ、中間層５ｂ及び内面層５ｃは、接着剤等を使用することなく、綿打ち加工と同様の加工によって相互に繊維が絡み合うように接合されている。そして、図１に示すように、無端状の濾布ベルト５Ｖは、多数のロール５ｇと下側のプレスロール５ｅ及び下側のスクイズロール５ｉ（詳しくは後述）に掛け渡され、毎分５〜５０ｍ程度の移動速度で図１の時計回りの方向に所定の周回軌道を移動するように構成されている。
【００２１】
真空脱水部５Ｘは、濾布ベルト５Ｖの上面側に供給される細分化汚泥Ｓを初期脱水するものであり、当該汚泥Ｓに対し濾布ベルト５Ｖの下面側から例えば最初の脱水部で７ｋＰａ程度の吸引負圧を作用させ、次の脱水部で２５ｋＰａ程度の吸引負圧を作用させて脱水する真空装置５ｄを備えている。
【００２２】
圧搾転着部５Ｙは、真空脱水部５Ｘからの汚泥Ｓを圧搾し脱水ケーキＭを得るものであり、汚泥Ｓを濾布ベルト５Ｖと共に圧搾して脱水する上下一対の対向するプレスロール５ｅ，５ｅを備えると共に、上側のプレスロール５ｅの下流側の近傍に、圧搾脱水により上側のプレスロール５ｅの周面に転着した脱水ケーキＭを剥離させて掻き落とすスクレーパ５ｆを備えている。そして、プレスロール５ｅ，５ｅによるプレス圧力は、１００〜６００ｋＰａ程度の圧力に設定されている。
【００２３】
洗浄・脱水部５Ｚは、圧搾転着部５Ｙからの濾布ベルト５Ｖを洗浄し絞るものであり、当該濾布ベルト５Ｖを洗浄水に浴させるための洗浄プール５ｈを備えると共に、この洗浄プール５ｈの下流側に、濾布ベルト５Ｖに洗浄水を噴射する水洗シャワー５ｊを備え、さらに、この水洗シャワー５ｊの下流側に、洗浄された濾布ベルト５Ｖを絞る上下一対の対向するスクイズロール５ｉ，５ｉを備えている。
【００２４】
次に、このように構成された汚泥脱水システムの汚泥脱水方法について説明する。
【００２５】
図２に示すように、汚泥は反応槽１ａに導入され、先ず、槽内に無機凝集剤供給装置１ｂから例えばＰＡＣ、ポリ鉄等の無機凝集剤が供給され、撹拌機１ｆによって汚泥及び無機凝集剤が緩撹拌されることで混合され、凝結作用により小さなフロックが形成される。次いで、槽内に高分子凝集剤供給装置１ｃから例えばアニオン、カチオン等の高分子凝集剤が供給され、撹拌機１ｆによって汚泥及び高分子凝集剤が緩撹拌されることで混合され、凝集作用により小さなフロックが集められて大きなフロックが形成される。
【００２６】
このフロック含有汚泥は、強撹拌槽１ｇに導入され、撹拌機１ｊによって強撹拌される。これにより、一旦形成された大きなフロックが細分化されて適度に細かくされる。そして、細分化したフロック含有汚泥のフロックの直径は、１〜２ｍｍとされる。
【００２７】
なお、ここでは、強撹拌槽１ｇでの機械的強撹拌によりフロックに破砕力を作用させて適度に細かくしているが、例えば、ガス又は液の流れによる強撹拌によりフロックに破砕力を作用させて適度に細かくするようにしても良く、また、押圧力や圧搾力等の破砕力をフロックに作用させて適度に細かくするようにしても良く、また、薬品を用いて細かくしても良く、要は、フロック含有汚泥を細分化することができる細分化手段であれば良い。
【００２８】
そして、強撹拌槽１ｇの細分化汚泥Ｓは、図１に示すように、汚泥供給ラインＬを経て濾布走行式脱水機５に導入される。
【００２９】
濾布走行式脱水機５では、細分化汚泥Ｓは濾布ベルト５Ｖ上に供給され、真空脱水部５Ｘにおいて、当該汚泥Ｓに対して真空装置５ｄにより濾布ベルト５Ｖの下面側から吸引負圧が作用し、汚泥Ｓ中の水分が濾布ベルト５Ｖに浸透する。その際、濾布ベルト５Ｖの極細繊維層から成る外面層５ａが毛細管現象により水分のみを透過させて汚泥Ｓを確実に濾過し、中細繊維層から成る中間層５ｂが毛細管現象により水分の透過を促進し、基布層から成る内面層５ｃが水切れを促進する。従って、濾布ベルト５Ｖは、目詰まりを生じることなく汚泥Ｓを効率的に初期脱水する。なお、真空装置５ｄにより吸引された水分は回収タンク（不図示）に回収される。
【００３０】
初期脱水された汚泥Ｓは、圧搾転着部５Ｙにおいて、濾布ベルト５Ｖと共に、対向するプレスロール５ｅ，５ｅ間を通過する際に、これらのロール５ｅ，５ｅにより圧搾されて脱水される。その際、真空脱水部５Ｘで述べたのと同様に、外面層５ａが水分のみを透過させて汚泥Ｓを確実に濾過し、中間層５ｂが水分の透過を促進し、内面層５ｃが水切れを促進する。
【００３１】
このプレスロール５ｅ，５ｅによる圧搾時にあっては、汚泥Ｓは厚さが非常に薄いため、細かいフロックのままでも力を十分に伝えることができ、この十分な力により細かいフロック同士間から間隙水が容易に抜けることができ、約１〜２ｍｍの薄膜で含水率が約７０％以下の脱水ケーキＭが形成される。
【００３２】
この脱水ケーキＭは、上側のプレスロール５ｅの周面に転着しスクレーパ５ｆにより掻き落されて回収される。この回収された脱水ケーキＭはフレーク状を呈する。
【００３３】
圧搾転着部５Ｙを通過し脱水ケーキＭが剥離された濾布ベルト５Ｖは、洗浄・脱水部５Ｚにおいて、洗浄プール５ｈの洗浄水に浴することで洗浄され、次いで、水洗シャワー５ｊによる洗浄水の噴射によって洗浄され、次いで、スクイズロール５ｉ，５ｉ間を通過する際に、これらのロール５ｉ，５ｉにより絞られて脱水され元の状態に戻る。
【００３４】
このように、本実施形態においては、汚泥に凝集剤を供給し、この凝集剤の供給によりフロックを形成し、このフロックを含有したフロック含有汚泥を脱水機に供給する前に、一旦形成されたフロックを強撹拌槽（細分化手段）１ｇにより適度に細かくし細分化汚泥Ｓとする一方で、脱水機としては、所定の周回軌道を移動する濾布５Ｖ及び当該濾布５Ｖ上に供給された汚泥を、対向するプレスロール５ｅ，５ｅ間で圧搾し薄膜の脱水ケーキＭを得る濾布走行式脱水機５を用い、当該濾布走行式脱水機５の濾布５Ｖ上に上記細分化汚泥Ｓを供給するようにしている。この濾布走行式脱水機５では、処理する際の汚泥の厚さが非常に薄いため、細かいフロックのままでも力を十分に伝えることができると共に、この十分な力により細かいフロック同士間から間隙水を容易に抜くことができ、その結果、含水率が十分に低減された脱水ケーキＭを得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、細分化したフロック含有汚泥のフロックの直径が、１〜２ｍｍであるため、濾布走行式脱水機５において間隙水がより十分に抜け、含水率がより低減された脱水ケーキＭを得ることができる。
【００３６】
なお、反応槽１ａにおいて、供給する凝集剤の径を、細分化したフロックと同程度の径とすれば、濾布走行式脱水機５における圧搾時に、より強い剪断力が生じて細胞膜や細胞壁を破壊でき、これにより、細胞内に保有している水分を除去でき、その結果、含水率を一層低減できるようになる。
【００３７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、反応槽１ａにおいて、無機凝集剤を供給し、次いで、高分子凝集剤を供給してから、細分化手段によりフロックを細分化しているが、高分子凝集剤を供給せずに無機凝集剤のみを供給する場合や、無機凝集剤を供給せずに高分子凝集剤のみを供給する場合にも適用可能であり、何れの場合も、凝集剤を供給してから細分化手段により細分化することになる。
【００３８】
また、前処理部１の前段で脱水助剤を汚泥に混合することで、さらに含水率を低減させた脱水ケーキを得ることができる。混合する脱水助剤としては、燃焼灰、石炭、木屑等、粒径が０．１〜１ｍｍ程度の物質を用いることができる。なお、汚泥に脱水助剤を混合した場合、フロック含有汚泥は細分化しずらくなるので、機械的強撹拌により細分化することが好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１…前処理部、１ａ…反応槽、１ｂ…無機凝集剤供給装置（凝集剤供給装置）、１ｃ…高分子凝集剤供給装置（凝集剤供給装置）、１ｄ…反応槽の羽根、１ｅ…反応槽の駆動源、１ｆ…反応槽の撹拌機、１ｇ…強撹拌槽（細分化手段）、１ｈ…強撹拌槽の羽根、１ｉ…強撹拌槽の駆動源、１ｊ…強撹拌槽の撹拌機、５…濾布走行式脱水機、５ｅ…プレスロール、５Ｖ…濾布ベルト（濾布）、１００…汚泥脱水システム、Ｍ…脱水ケーキ、Ｓ…細分化汚泥。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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