(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状汚泥から液分を分離して汚泥を濃縮する方法において、下記工程を設けたことを特徴とする汚泥の濃縮方法。
（イ）汚泥濾層濾過モジュ−ルを一定の間隙で並設した汚泥濾層濾過ユニットが配設された汚泥槽に汚泥濾層濾過ユニットが浸漬する深さまで液状汚泥を供給する液状汚泥供給工程と、
（ロ）液状汚泥を供給しながら汚泥濾層濾過ユニットで液分を濾過する固液分離工程と、
（ハ）前記固液分離工程で汚泥濾層濾過モジュ−ルの表面に蓄積した汚泥が所定の厚さに成長後、液状汚泥の供給を停止して槽内の液状汚泥を排出する液状汚泥排出工程と、
（ニ）前記液状汚泥排出工程で液状汚泥を排出したのち、機械的手段で汚泥濾層濾過ユニットの汚泥濾層濾過モジュ−ルを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する汚泥剥離工程と、
（ホ）前記汚泥剥離工程で剥離した汚泥を濃縮汚泥として汚泥槽から排出する濃縮汚泥排出工程
【請求項２】
液状汚泥から液分を分離して汚泥を濃縮する方法において、下記工程を設けたことを特徴とする汚泥の濃縮方法。
（イ）汚泥濾層濾過モジュ−ルを一定の間隙で並設した汚泥濾層濾過ユニットが配設された汚泥槽に汚泥濾層濾過ユニットが浸漬する深さまで液状汚泥を供給する液状汚泥供給工程と、
（ロ）液状汚泥を供給しながら汚泥濾層濾過ユニットで液分を濾過する固液分離工程と、
（ハ）前記固液分離工程で汚泥濾層濾過モジュ−ルの表面に蓄積した汚泥が所定の厚さに成長後、液状汚泥の供給を停止して槽内の液状汚泥を排出する液状汚泥排出工程と、
（ニ）前記液状汚泥排出工程で液状汚泥を排出したのち、機械的手段で汚泥濾層濾過ユニットの汚泥濾層濾過モジュ−ルを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する汚泥剥離工程と、
（ホ）前記汚泥剥離工程で剥離した汚泥を濃縮汚泥として汚泥槽から排出する濃縮汚泥排出工程と、
（ヘ）前記濃縮汚泥排出工程で排出された濃縮汚泥を濃縮脱水装置に供給して濃縮脱水処理する濃縮脱水工程
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水の生物処理に伴って発生する液状汚泥を固液分離し汚泥を濃縮する汚泥の濃縮方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機性廃水を活性汚泥処理装置や硝化・脱窒処理装置等の好気性または嫌気性の生物処理装置で処理した後の汚泥混合液から濃縮汚泥を得る方法として、沈澱槽による汚泥の沈降分離または精密濾過膜や限外濾過膜を張設した濾過膜分離装置による汚泥の濾過分離などにより汚泥を濃縮し、濃縮された汚泥の一部を、生物処理槽内の高負荷運転を維持して効率的に有機物を処理するための返送汚泥として生物処理槽に循環し、残部を余剰汚泥として後段のベルトプレス脱水装置やデカンタ−型遠心濃縮機などの濃縮脱水装置で脱水処理する方法が用いられている。
【０００３】
また、沈澱槽により沈降分離して予め濃縮した汚泥を、濾過膜分離装置により更に濃縮し、一部を生物処理槽内の高負荷運転を維持して効率的に有機物を処理するための返送汚泥として生物処理槽に循環し、残部を余剰汚泥として後段の濃縮脱水装置で脱水処理する方法も用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
汚泥混合液を沈澱槽で沈降分離して汚泥を濃縮し、濃縮された汚泥を濃縮脱水装置で脱水処理する方法では、沈降分離した濃縮汚泥は、通常ＭＬＳＳ濃度が１０，０００〜１５，０００ｍｇ／Ｌ（含水率９８．５〜９９％）と汚泥の濃縮度が低いため、濃縮脱水装置での処理量が多くなり、設備費や動力費などの運転経費が嵩む問題がある。
【０００５】
また、汚泥混合液を濾過膜分離装置で濾過分離して汚泥を濃縮し、または沈降分離で予め濃縮した汚泥を濾過膜分離装置により更に濃縮し、濃縮された汚泥を濃縮脱水装置で脱水処理する方法などでは、ＭＬＳＳ濃度が３０，０００〜４０，０００ｍｇ／Ｌ（含水率９６〜９７％）程度の濃縮汚泥が得られ、沈降分離で得られる濃縮汚泥よりも高い汚泥濃度の濃縮汚泥が得られ、また、極めて清澄度の高い透過液も得られるが、精密濾過膜や限外濾過膜の処理液が透過する透過口径が極めて小さいため透過流束が低く、また、透過流束を多くするためには、吸引圧力を高くしなければならず、動力費が嵩むと共に、濾過膜モジュ−ルの価格が高いため、処理量当たりの装置費が高い問題があり、比較的規模の大きい下水処理場などには適用が困難であった。
【０００６】
従って本発明は、従来の汚泥混合液から直接濃縮汚泥を得る方法や予め濃縮された余剰汚泥や返送汚泥などを更に濃縮する方法における上記の事情に鑑みて、従来の方法よりも汚泥濃度の高い濃縮汚泥が得られ、また、運転経費が低廉で透過流束も高く、更に濃縮脱水装置での処理量も低減できることにより、設備費や動力費などの運転経費を削減でき、同時に安定して清澄度の高い処理液が得られると共に、処理量の多い下水処理場などにも適用できる汚泥の濃縮方法を提供する目的で成されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、液状汚泥から液分を分離して汚泥を濃縮する方法において、下記工程を設けたことを特徴とする汚泥の濃縮方法。（イ）汚泥濾層濾過モジュ−ルを一定の間隙で並設した汚泥濾層濾過ユニットが配設された汚泥槽に汚泥濾層濾過ユニットが浸漬する深さまで液状汚泥を供給する液状汚泥供給工程と、（ロ）液状汚泥を供給しながら汚泥濾層濾過ユニットで液分を濾過する固液分離工程と、（ハ）前記固液分離工程で汚泥濾層濾過モジュ−ルの表面に蓄積した汚泥が所定の厚さに成長後、液状汚泥の供給を停止して槽内の液状汚泥を排出する液状汚泥排出工程と、（ニ）前記液状汚泥排出工程で液状汚泥を排出したのち、機械的手段で汚泥濾層濾過ユニットの汚泥濾層濾過モジュ−ルを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する汚泥剥離工程と、（ホ）前記汚泥剥離工程で剥離した汚泥を濃縮汚泥として汚泥槽から排出する濃縮汚泥排出工程である。
【０００８】
また、請求項２に記載した発明においては、液状汚泥から液分を分離して汚泥を濃縮する方法において、下記工程を設けたことを特徴とする汚泥の濃縮方法。（イ）汚泥濾層濾過モジュ−ルを一定の間隙で並設した汚泥濾層濾過ユニットが配設された汚泥槽に汚泥濾層濾過ユニットが浸漬する深さまで液状汚泥を供給する液状汚泥供給工程と、（ロ）液状汚泥を供給しながら汚泥濾層濾過ユニットで液分を濾過する固液分離工程と、（ハ）前記固液分離工程で汚泥濾層濾過モジュ−ルの表面に蓄積した汚泥が所定の厚さに成長後、液状汚泥の供給を停止して槽内の液状汚泥を排出する液状汚泥排出工程と、（ニ）前記液状汚泥排出工程で液状汚泥を排出したのち、機械的手段で汚泥濾層濾過ユニットの汚泥濾層濾過モジュ−ルを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する汚泥剥離工程と、（ホ）前記汚泥剥離工程で剥離した汚泥を濃縮汚泥として汚泥槽から排出する濃縮汚泥排出工程と、（ヘ）前記濃縮汚泥排出工程で排出された濃縮汚泥を濃縮脱水装置に供給して濃縮脱水処理する濃縮脱水工程である。
【０００９】
前記液状汚泥は、活性汚泥処理槽や硝化槽からの汚泥混合液、消化槽からの消化汚泥、あるいは沈殿槽で濃縮され濃縮脱水装置に供給して処理される余剰汚泥など生物処理に伴って発生する汚泥であれば処理の対象となる。
【００１０】
また、前記汚泥濾層濾過モジュ−ルは、平板状、円板状、袋状及び円筒状などのメッシュ状スペ−サ部材で透過清澄液室を形成し、外面に不織布又は織布から成る汚泥濾層形成濾材を張設して形成することができるが、濾過モジュ−ルの製作が容易で、濾過ユニットをコンパクト化できることから平板状汚泥濾層濾過モジュ−ルが好ましい。
【００１１】
前記メッシュ状スペ−サ部材は、金属線、合成繊維糸及び天然繊維糸などにより、一定の網目幅で織って網板としたり、又は金属板や合成樹脂板に多数の孔を開孔した多孔板でももよいが、金属線を一定の網目幅で織った網板が好ましく、また、網目幅又は開孔径は、３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍである。また、メッシュ状スペ−サ部材は複数を重層して透過清澄液室を形成するのが好ましい。
【００１２】
また、前記汚泥濾層形成濾材は、ナイロン、ポリエステル及びポリオレフィンなどの合成繊維で不織布又は織布としたものを用いることができるが、帯電している汚泥粒子の吸着が抑制され、適宜な汚泥層が形成され、また、洗浄時の汚泥層剥離の容易性などから、水に対する接触角が７０度以下のナイロンや親水化合成繊維が好ましく、また、繊維内への蓄積汚泥による閉塞を少なくするため、素材の目付けを１０〜１００ｇ／ｍ2 とするのが好ましい。
【００１３】
更に、前記固液分離工程において汚泥濾層濾過モジュ−ルで清澄な処理液を吸引排出するには、サイホン排出、水頭圧排出又はポンプ排出などの減圧手段によるのが好ましく、汚泥濾層形成濾材の汚泥による閉塞と汚泥の圧密化を防止するために、１ｍ以下の水頭圧で排出するのが好ましい。
【００１４】
更に、前記汚泥剥離工程で汚泥濾層濾過ユニットの汚泥濾層濾過モジュ−ルを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する機械的手段としては、汚泥濾層濾過モジュ−ルを振動させる手段、回転させる手段、落下させる手段または転倒させる手段などを用いることができる。
【００１５】
前記濃縮汚泥を濃縮脱水処理する濃縮脱水工程で用いられる濃縮脱水装置としては、ベルトプレス型脱水装置やデカンタ型遠心濃縮装置などが用いられるが、本発明はそれらには限定されない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の汚泥濃縮方法を実施した一実施例装置の系統図、図２は汚泥濾層濾過モジュ−ルの一実施例の矩形平板状濾過モジュ−ルを多数水平方向に並設した汚泥濾層濾過ユニットであり、（イ）図は正面図、（ロ）図は斜視図である。図３は円板状濾過モジュ−ルを多数水平方向に並設した汚泥濾層濾過ユニットであり、（イ）図は正面図、（ロ）図は斜視図である。また、図４は図１の汚泥槽における汚泥の濃縮操作工程を示した説明図である。尚、４図においては、説明に関係ない流路は一部省略してあり、汚泥濾層濾過ユニット形状を汚泥の蓄積状態で若干変えている。また、全図において相当する作用を有する部材については、同一の符番を付した。
【００１７】
図１において、１は上面が開放され、上部に液状汚泥の供給流路Ａ、下部に液状汚泥の排出流路Ｄ、底部に濃縮汚泥などを抜き出す汚泥排出手段５を具備し、汚泥排出手段５に汚泥排出流路Ｃを接続した汚泥槽であり、２は表面に汚泥層を形成する汚泥濾層形成濾材２ｃが張設された汚泥濾層濾過モジュ−ルを一定の間隙で並設し、汚泥濾層濾過モジュ−ルの汚泥濾層を透過した清澄な処理液を吸引排出する処理液排出流路Ｂが夫々の汚泥濾層濾過モジュ−ルに接続された汚泥層濾過ユニットである。
【００１８】
また図示しないが、処理液排出流路Ｂには、サイホン排出、水頭圧排出又はポンプ排出などの減圧手段が設けられている。尚、汚泥濾層形成濾材の汚泥による閉塞と汚泥の圧密化を防止するためには、１ｍ以下の水頭圧による水頭圧排出が好ましい。
【００１９】
汚泥濾層濾過ユニット２は、図２に記載した矩形平板状のメッシュ状スペ−サ部材２ｂの両外面に不織布又は織布から成る汚泥濾層形成濾材２ｃを張設し、処理液排出流路Ｂに接続する処理液吸引管６を具備した平板状濾過モジュ−ル２ａを多数水平方向に並設し、又は、図３に記載した円板状のメッシュ状スペ−サ部材２ｂの両外面に不織布又は織布から成る汚泥濾層形成濾材２ｃを張設し、処理液排出流路Ｂを具備した円板状濾過モジュ−ル２ａを多数水平方向に並設した汚泥濾層濾過ユニット２などが好ましいが、袋状濾過モジュ−ルや円筒状濾過モジュ−ルなどであってもよく、本発明はそれらで形成された汚泥濾層濾過ユニットの形状には限定されない。
【００２０】
尚、汚泥濾層形成濾材２ｃの張設方法としては、メッシュ状スペ−サ部材２ｂに汚泥濾層形成濾材２ｃを適宜間隔で止め縫いして係着し、周囲を密閉部材で囲撓して形成し、複数を重層して透過清澄液室を形成するのが好ましい。また、前記メッシュ状スペ−サ部材２ｂは、金属線、合成繊維糸及び天然繊維糸などにより、一定の網目幅で織って網板状としたり、又は金属板や合成樹脂板に多数の孔を開孔した多孔板でももよいが、金属線を一定の網目幅で織った網板が好ましく、また、網目幅又は開孔径は、３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍである。
【００２１】
更に、前記汚泥濾層形成濾材２ｃは、ナイロン、ポリエステル及びポリオレフィンなどの合成繊維で不織布又は織布としたものを用いることができるが、帯電している汚泥粒子の吸着が抑制されることにより適宜な汚泥層が形成され、また、洗浄時の汚泥層剥離の容易性などから、水に対する接触角が７０度以下のナイロンや親水化合成繊維が好ましく、また、繊維内への蓄積汚泥による閉塞を少なくするため、素材の目付けを１０〜１００ｇ／ｍ2 とするのが好ましい。
【００２２】
３は汚泥剥離工程で汚泥濾層濾過ユニット２の汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａまたは汚泥濾層濾過ユニット２自体を動かして表面に蓄積した汚泥を剥離する機械的手段であり、矩形平板状濾過モジュ−ルで構成された汚泥濾層濾過ユニット２では、汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａを振動させる手段、円板状濾過モジュ−ルで構成された汚泥濾層濾過ユニット２では、汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａを回転させる手段などを用いるのが好ましいが、本発明はそれらには限定されない。
【００２３】
４は濃縮汚泥を更に濃縮脱水処理する濃縮脱水工程で用いられる濃縮脱水装置であり、ベルトプレス型脱水装置やデカンタ型遠心濃縮装置などを用いるのが好ましいが、本発明はそれらには限定されない。
【００２４】
次に図示しない別置の生物処理槽で汚水を生物処理したのちの汚泥混合液、消化槽からの消化汚泥、あるいは沈殿槽で予め濃縮された余剰汚泥などの液状汚泥から、液分を分離して汚泥を濃縮する作用について、図４に記載した説明図に基づいて説明する。（イ）図は液状汚泥供給工程であり、汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａを一定の間隙で並設した汚泥濾層濾過ユニット２が配設された汚泥槽１に汚泥濾層濾過ユニット２が浸漬する深さまで液状汚泥を供給する。
【００２５】
（ロ）図は固液分離工程であり、液状汚泥の供給流路Ａからの供給及び排出流路Ｄからの排出をしながら、汚泥濾層濾過ユニット２で液分が濾過されるが、汚泥濾層濾過ユニット２の処理液排出流路Ｂに設けたサイホン排出、水頭圧排出又はポンプ排出などの減圧手段により、処理液排出流路Ｂが減圧され、汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａの表面に形成された汚泥濾層により汚泥が濾過分離されると共に、清澄な処理液が処理液排出流路Ｂから得られ、また液状汚泥の一部は生物処理槽に返送される。尚、濾過分離処理における濾過流束は、汚泥濾層の圧密化防止から１０ｍ／ｄａｙ以下とするのが好ましく、濾過膜分離装置と比較して濾過流束が高いため、濃縮時間を１／２〜１／１０に短縮することが可能である。
【００２６】
（ハ）図は液状汚泥排出工程であり、汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａの表面に蓄積した汚泥が所定の厚さに成長後、液状汚泥の供給を停止して汚泥槽内の液状汚泥を排出流路Ｄから排出する。尚、排出される液状汚泥は生物処理槽に返送される。また、汚泥の蓄積状態の判断は、濾過処理時間の経過と共に透過流束が低下し、一定の濾過効率以下に達した時点とするのが好ましい。更に、液状汚泥の排出においては、排出速度を速くすると汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａの表面に蓄積した汚泥が剥離する恐れがあるため、できるだけゆっくり行う必要がある。尚、（ニ）図は液状汚泥を排出した状態の図である。
【００２７】
（ホ）図は汚泥剥離工程であり、機械的手段３で汚泥濾層濾過ユニット２の汚泥濾層濾過モジュ−ル２ａを動かして表面に蓄積した汚泥を剥離して汚泥槽の下部に落下させるが、汚泥を剥離する機械的手段３としては、汚泥濾層濾過モジュ−ルを振動させる手段、回転させる手段などを汚泥濾層濾過ユニット２の形状にあわせて適宜に用いることができる。
【００２８】
（ヘ）図は濃縮汚泥排出工程であり、剥離して汚泥槽下部に堆積した汚泥を濃縮汚泥として汚泥槽１から排出するが、排出する濃縮汚泥は余剰汚泥として汚泥排出流路Ｃから濃縮脱水工程の濃縮脱水装置４に供給され、更に濃縮脱水された濃縮脱水汚泥は排出流路Ｅから排出され焼却などで処理され、また、分離液は分離液の排出流路Ｆから排出されて生物処理槽などに循環される。尚、前記濃縮脱水装置４としては、ベルトプレス脱水装置やデカンタ型遠心濃縮装置などを用いるのが好ましいが、本発明はそれらには限定されない。
【００２９】
また、前記濃縮汚泥はＭＬＳＳ濃度が５０，０００〜７０，０００ｍｇ／Ｌ（含水率９３〜９５％）であり、従来の濃縮汚泥において、沈殿槽で沈降分離した濃縮汚泥は、通常ＭＬＳＳ濃度が１０，０００〜１５，０００ｍｇ／Ｌ（含水率９８．５〜９９％）、また、濾過膜分離装置で濾過分離した濃縮汚泥は、ＭＬＳＳ濃度が３０，０００〜４０，０００ｍｇ／Ｌ（含水率９６〜９７％）であり、本発明の方法で得られる濃縮汚泥は汚泥濃度が高く、容積にして約１／２程度にすることができるため、後段の濃縮脱水装置４の処理量を軽減することができる。また濃縮汚泥を嫌気性消化処理工程で消化処理する場合でも、汚泥濃度が高いため効率よく行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、従来の汚泥を濃縮する方法に比較して、濃縮度の高い濃縮汚泥が得られ、また、透過流束も高いため、濃縮時間も短縮でき、更に濃縮脱水装置での処理量も軽減することができることにより、設備費や動力費などの運転経費を削減でき、同時に安定して清澄度の高い処理液が得られるなど、処理量の多い下水処理場などにも適用できる汚泥の濃縮方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濃縮方法を実施した一実施例装置の系統図
【図２】一実施例の矩形平板状濾過モジュ−ルを多数水平方向に並設した汚泥濾層濾過ユニットの（イ）正面図及び（ロ）斜視図
【図３】一実施例の円板状濾過モジュ−ルを多数水平方向に並設した汚泥濾層濾過ユニットの（イ）正面図及び（ロ）斜視図
【図４】図１の汚泥槽における汚泥の濃縮操作工程を示した説明図
【符号の説明】
１：汚泥槽
２：汚泥層濾過ユニット
３：機械的手段
４：濃縮脱水装置
５：汚泥排出手段
６：処理液吸引管
【図１】
0004008084.tif 000002
【図２】
0004008084.tif 000003
【図３】
0004008084.tif 000004
【図４】
0004008084.tif 000005