(57)【要約】【課題】  水路棒を備えた汚泥濃縮装置を用いて、製紙工場排水等のように繊維質を含む汚泥を処理すると、繊維質が水路棒に絡まってしまい、水路棒の機能が低下するという課題が生じた。【解決手段】  上記課題を解決するために、水路棒を備えた汚泥濃縮装置の運転方法であって、前記水路棒を第一の速度で移動させて水路を形成する第一の工程と、前記水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程と、を備える汚泥濃縮装置の運転方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路棒を備えた汚泥濃縮装置の運転方法であって、
前記水路棒を第一の速度で移動させて水路を形成する第一の工程と、
前記水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程と、を備える汚泥濃縮装置の運転方法。
【請求項２】
前記第二の工程は、前記水路棒を前記第一の速度より遅い第二の速度で移動させることを特徴とする請求項１に記載の汚泥濃縮装置の運転方法。
【請求項３】
前記第二の工程は、前記水路棒の移動を停止することを特徴とする請求項１に記載の汚泥濃縮装置の運転方法。
【請求項４】
前記水路棒の停止期間は、１〜６０秒であることを特徴とする請求項３に記載の汚泥濃縮装置の運転方法。
【請求項５】
水路棒を備えた汚泥濃縮装置であって、
前記水路棒の移動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記水路棒を第一の速度で移動させて水路を形成する第一の工程と、
前記水路棒を第二の速度で移動させて前記水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程と、を実行することを特徴とする汚泥濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を重力沈降により濃縮する汚泥濃縮方法及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚水・排水の浄化処理プロセスなどで発生する汚泥の処理には、従来、濃縮槽に汚泥を投入して、重力により汚泥を自然沈降させて濃縮を図る汚泥濃縮方法が使用されている。
【０００３】
この従来の重力による汚泥濃縮方法は、汚泥が自重により液体中に沈降して濃縮されるものであり、非常に省エネルギーな方法である。しかし、この方法では、汚泥の沈降速度は汚泥中の懸濁粒子の間隙における液体の通過抵抗に左右されるため、汚泥が沈降するに従って徐々に懸濁粒子の間隙が小さくなると、懸濁粒子の間隙における液体の通過抵抗が大きくなって沈降速度が減少するという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、特許文献１では、汚泥中に垂直方向の水路（みずみち）を形成する棒（以下、「水路棒」という。）を介在させることにより、懸濁粒子の間隙における液体の通過抵抗を緩和させ、重力による汚泥の沈降速度を高める方法が記載されている。
この方法を、図３を用いて説明する。図３（Ａ）は、汚泥濃縮槽内に垂直方向に設置された水路棒８’と形成された水路Ｒを示す平面図であり、図３（Ｂ）は、その縦断面図である。垂直に設置された水路棒８’を垂直状態のまま矢印方向に横移動させると、移動した水路棒８’の後部直近は負圧となり、そこに液体が流れ込む。そのため、水路棒８’に沿って液体が通りやすい垂直方向の水路Ｒが形成される。これにより、液体の通過抵抗が相対的に軽減され、汚泥の沈降速度が高まり、汚泥層Ｓが高濃度化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３２１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、本発明者が、上記の水路棒を備えた汚泥濃縮装置を用いて、製紙工場排水等のように細かい繊維質を含む汚泥を処理したところ、繊維質が水路棒に絡まってしまい、水路棒の機能が低下するという課題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、水路棒を備えた汚泥濃縮装置の運転方法において、水路棒に絡まった繊維質の汚泥を剥離することにより、水路棒の機能を正常な状態に回復できることを見いだして、本発明を完成させた。
具体的には、以下の汚泥濃縮装置の運転方法、及び、汚泥濃縮装置である。
【０００８】
上記課題を解決するための本願発明は、水路棒を備えた汚泥濃縮装置の運転方法であって、前記水路棒を第一の速度で移動させて水路を形成する第一の工程と、前記水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程と、を備える汚泥濃縮装置の運転方法である。
本発明の汚泥濃縮装置の運転方法によれば、第二の工程において水路棒に絡まった汚泥を剥離することができるため、水路棒の機能を正常な状態に回復させることができる。
【０００９】
本願発明は更に、第二の工程として、第一の速度で移動させている水路棒を、第一の速度より遅い第二の速度で移動させるという特徴を有する。
第一の速度で移動している水路棒を減速すると、慣性力により水路棒に絡まっていた汚泥が水路棒進行方向に剥がれるため、水路棒の移動速度を調整するだけで、水路棒の機能を回復して、汚泥の沈降速度を高めることができる。
【００１０】
本願発明は更に、第二の工程として、水路棒の移動を停止するという工程を有する。
第一の速度で移動している水路棒を停止すると、慣性力により水路棒に絡まっていた汚泥が水路棒進行方向に剥がれ、さらに、しばらくの期間停止させると絡まっていた汚泥のほとんどが沈降あるいは再分散する。そのため、水路棒を元の状態にまで回復させることができる。
【００１１】
本願発明は更に、水路棒の停止期間が１〜６０秒であるという特徴を有する。
上記の水路棒の停止させる期間を１〜６０秒間とすると、剥離した汚泥のほとんどが沈降あるいは再分散して、水路棒が元の状態に戻ることが認められた。そのため、この停止期間の経過後には、水路棒の状態を目視確認することなく第一の工程を再始動することができる。
【００１２】
更に本願発明は、水路棒を備えた汚泥濃縮装置であって、前記水路棒の移動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記水路棒を第一の速度で移動させて水路を形成する第一の工程と、前記水路棒を第二の速度で移動させて前記水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程と、を実行することを特徴とする汚泥濃縮装置である。
制御部により、水路棒の移動速度を、水路を形成する第一の速度から第二の速度へ変更したり、第二の速度から第一の速度への変更したりすることができる。
ここで、第二の速度とは、第一の速度より遅い速度、停止状態、又は、逆方向へ移動であり、第一の速度から第二の速度へ変更することにより、水路棒進行方向に慣性力が作用して水路棒に絡まった汚泥が剥離される。また、絡まった汚泥が剥離された後に、水路棒の移動速度を第一の速度に変更して水路を形成する工程を再始動させる。
このように、水路棒を第一の速度で移動させる第一の工程と、第二の速度で移動させる第二の工程を交互に繰り返すことにより水路棒の機能を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によると、繊維質を含む汚泥を処理した際に、繊維質が水路棒に絡まって水路棒の機能が低下するという課題を解決し、汚泥の沈降速度を高めることができる。そのため、繊維質を含むような汚泥を濃縮する際にも効率的な濃縮処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例の汚泥濃縮装置の構造を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施例の汚泥濃縮装置における水路棒の作用を示す概略説明図である。（ａ）水路棒に繊維質が絡まる前の運転状態（正常な運転状態）を示す図である。（ｂ）水路棒に繊維質が絡まったときの運転状態を示す図である。各図の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ平面図、縦断面図である。
【図３】従来の水路棒を備えた汚泥濃縮装置における水路棒の作用を示す概略説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る汚泥濃縮装置及びその運転方法の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例の汚泥濃縮装置１の構成を示す概略説明図である。
［汚泥濃縮装置］
本発明の実施例の汚泥濃縮装置１は、汚泥濃縮槽２と、水路棒駆動装置３を備えており、水路棒駆動装置３は、回転軸４、固定翼５、モータ６、制御部７、水路棒８から構成されている。
【００１７】
本発明の汚泥濃縮装置１は、汚水・排水の浄化処理プロセスなどで発生する汚泥の濃縮処理に使用されるものである。ここで、汚泥とは、繊維質を含むものであり、特に、製紙工場や再生紙工場等における製紙プロセスから発生する汚泥を好適に処理することができる。
また、繊維質とは、糸状の汚泥であり、紙、綿布、髪などの天然繊維や合成繊維、ワイヤ等の金属繊維が挙げられる。
【００１８】
以下に、本発明の汚泥濃縮装置１の各構成について詳細に説明する。
［汚泥濃縮槽］
汚泥濃縮槽２とは、汚泥を貯留し、重力沈降により汚泥層Ｓと水層Ｗに分離するための構成である。
汚泥濃縮槽２の形状は、特に限定されないが、例えば、円筒形状、矩形容器等が挙げられる。本発明の実施例の汚泥濃縮槽２の形状は、円筒形状であり、下方に向かって縮径した円錐形状の底面を有している。底面の最低部には、排出口が設けられており、最低部に収集された汚泥が排出される。
【００１９】
［水路棒駆動装置］
水路棒駆動装置３は、水路棒８を移動させるための動力を与えるものである。水路棒８の移動とは、汚泥濃縮槽２の内部に垂直方向に立設した水路棒８を、立設したまま水平方向に移動させることである。立設した水路棒８の水平方向への移動は、一定の速度で移動し、回動、直進、蛇行など、どのような経路としてもよい。
【００２０】
本発明の実施例の水路棒駆動装置３は、上部にモータ６を有し、モータ６から垂下するように連結された回転軸４、回転軸４から水平方向に放射状に伸びる複数の固定翼５、略垂直方向に立設するように固定翼５に固定された水路棒８、モータ６の回転速度の調整を実行する制御部７からなる。そして、水路棒駆動装置３は、回転軸４が濃縮汚泥槽２の中心に立設するように設置される。
【００２１】
＜モータ＞
モータ６は、回転軸４に回転駆動力を与えるものである。モータ６の回転機構としては、どのようなものを使用してもよい。例えば、電動モータ、油圧モータ、水圧モータ、空気圧モータ等が挙げられる。
モータ６には、出力回転数を調整する回転数調整機構を備えている。回転数調整機構としては、減速機や変速機を設けて、モータ６の出力回転数を調整したり、インバータを用いて、モータ６の出力回転数を制御してもよい。出力回転数の変更が容易に行えることから、回転数調整機構としてインバータを用いることが好ましい。
また、モータ６を急停止させるためのブレーキを設けてもよい。
【００２２】
＜固定翼＞
固定翼５は、回転軸４から放射状に伸びた棒状部材である。その数は、特に限定されるものではなく、１本でも複数本でもよい。
また、固定翼５の形状は、例えば、円柱状、角柱状など、どのような形状でもよい。
なお、固定翼５には、濃縮された汚泥を掻き寄せるためのスクレーパーを設けてもよい。
【００２３】
＜水路棒＞
水路棒８は、固定翼５の上方向に立設するように固定された棒状部材である。水路棒８は、水平方向に対して略垂直に又は傾斜して固定されている。水路棒８の後方に形成される水路が略垂直に形成されると、水路Ｒの液体が水層Ｗ方向に移動しやすいため、水路棒８は略垂直に固定されることが好ましい。なお、略垂直とは、水平面に対して８０°以上の角度を形成している状態のことである。
また、固定翼５には、複数本の水路棒８を並べて設置してもよい。水路棒８の設置数は、汚泥濃縮槽２の大きさ等に応じて適宜設定される。
【００２４】
水路棒８の形状は、例えば、円柱状、角柱状など、どのような形状でもよいが、好ましくは、円柱状である。円柱状とすることにより、汚泥層Ｓをせん断するように移動し、円柱状の水路棒８の周囲に汚泥層Ｓが流れる。そのため、水路棒８の汚泥層Ｓとの相対速度が高まり、水路棒８の後部直近が負圧となりやすい。
【００２５】
水路棒８の直径は、１〜２０ｃｍ程度であり、好ましくは、３〜１５ｃｍである。なお、この直径とは、水路棒８の移動する方向の前方から見た水路棒８の横幅を示す。１ｃｍ未満であると、水路棒８の後方に形成される水路Ｒが小さくなるため、濃縮効率が低下する。一方、２０ｃｍを超えると、汚泥層Ｓのせん断力が低下して、水路棒８の後部直近に生じる負圧が弱くなる。
また、水路棒８の長さは、その先端が汚泥層Ｓの高さ以上となるように適宜設定される。
【００２６】
回転軸４、固定翼５、水路棒８の材質は、どのような材質でもよいが、水中で使用されるため、ステンレスやプラスチック等の耐腐食性の材質が好ましい。
【００２７】
＜制御部＞
制御部７とは、モータ６の出力回転数の調整を実行するための構成であり、具体的には、水路棒８を第一の速度で回転させて水路Ｒを形成する第一の工程と、水路棒８を第二の速度で回転させて水路棒８に絡まった汚泥を剥離する第二の工程とを実行するものである。
モータ６の出力回転数の調整は、上記したように、減速機、変速機、インバーター等の回転数調整機構により行い、制御部７は、この回転数調整機構に命令を与えて、所定の出力回転数を実行する。
【００２８】
ここで、第一の速度とは、水路Ｒが形成することができる速度である。水路Ｒを形成する速度は、汚泥の濃度や繊維質の含有量等の状態に応じて適宜設定される。例えば、製紙工場の排水を処理する場合において、回転軸４と水路棒８の距離が４．５ｃｍで、回転軸４の回転数が０．６〜０．７５ｒｐｍ程度であればよい。
【００２９】
また、第二の速度とは、汚泥を剥離することができる速度である。汚泥を剥離することができる速度とは、例えば、第一の速度より遅い速度、停止状態、あるいは、逆回転などである。第二の速度を、第一の速度より遅い速度又は停止状態とする場合、一方向の速度のみを調整すればよいので装置が簡素化して好ましい。
さらには、汚泥を剥離する作用が強いという観点から、第二の速度は停止状態であることが好ましい。
【００３０】
そして、第一の工程と第二の工程を交互に繰り返すことにより、高い濃縮効率を維持することができる。なお、第二の工程の期間は、１〜６０秒であることが好ましい。１秒未満であると、水路棒８に絡まった汚泥が十分に剥離しない。また、６０秒を超えると、水路Ｒを形成して効率的な濃縮処理を行う第一の工程の時間が相対的に短くなるため、高い濃縮効率を実現できない。
【００３１】
第一の工程の時間は、最初に試験を行い、水路棒８に繊維質の汚泥が絡まるまでの時間を計測して設定すればよい。そのほか、モータ６の抵抗の変化を検出することにより、第一の工程の終了のタイミングを制御してもよい。
【００３２】
制御部７は、上記の第一の工程と第二の工程の切替をプログラム等により自動で制御しても、回転数調整機構を手動で制御してもよい。プログラム等による自動制御は、作業員が作動しなくても自動的に本願発明の濃縮処理を実行することができるため好ましい。
【００３３】
［汚泥濃縮装置の作用］
次に、本発明の汚泥濃縮装置の作用について図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、水路棒に繊維質が絡まる前の運転状態（正常な運転状態）を示す図である。図２の（ｂ）は、水路棒に繊維質が絡まったときの運転状態を示す図である。なお、各図の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ平面図、縦断面図である。
【００３４】
本発明の実施例で使用した汚泥は、製紙工場排水であり、細かい繊維状の紙成分が分散した汚泥である。図中の汚泥層Ｓと水層Ｗは、製紙工場排水の濃縮過程において、自然沈降により形成された境界面の下層部と上層部である。
繊維質Ｆとは、製紙工場排水中に分散している細かい繊維状の紙成分である。図中において、繊維質Ｆが絡まった様子は、蛇行した線で示している。
【００３５】
水路棒８を第一の速度で運転すると、図２（ａ）に示すように、水路棒８が汚泥層Ｓをせん断するように矢印方向に移動して、汚泥層Ｓが相対的に水路棒８と反対方向に流れる。これにより水路棒８の後方直近が負圧となり、周囲の汚泥層Ｓから液体が流れ込み、水路Ｒが形成される。そして、そのまま水路棒８の一方向への移動を継続すると、負圧の弱くなった水路Ｒの後端から汚泥層Ｓが流れ込むため（図（Ｂ）の白抜き矢印）、水路棒８の後部直近に形成された水路Ｒは、一定の容積が維持される。
【００３６】
しかし、水路棒８を第一の速度で運転し続けると、次第に水路棒８の前方に繊維質Ｆが絡まるという現象が認められる。繊維質Ｆが水路棒８に絡まる原因としては、粗大な紙成分など、あらかじめ絡まり合った繊維質Ｆが浮遊しており、これが水路棒８の前方に集積される場合や、細かい繊維質Ｆが水路棒８に引っかかり徐々に水路棒８の前方に粗大な繊維質Ｆの塊を形成する場合などがある。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、水路棒８に繊維質Ｆが絡まると、水路棒８と繊維質Ｆの塊で、汚泥層Ｓを押し分けるように水路棒８が移動する。この状態のまま水路棒８を移動させると、水路棒８と絡まった繊維質Ｆの後方に大きな水路Ｒが形成されるという現象が起こる（図（ｂ）の太い矢印）。
しかし、水路棒８に繊維質Ｆが絡まった状態では、汚泥層Ｓのせん断力が弱いため汚泥層Ｓと供回りを生じてしまい、繊維質Ｆの塊及び水路棒８により形成された大きな水路Ｒは負圧とならない。そのため、汚泥層Ｓから水路Ｒへの液体の流入が起こらなくなり、汚泥の沈降速度が低下する。
【００３８】
次に、水路棒８を第二の速度で運転したときの作用について説明する。例えば、第二の速度として水路棒８を減速又は停止させると、慣性力により水路棒８の前方に集積された繊維質Ｆの塊が剥がれる。そして、水路棒８を１〜６０秒停止すると、剥がれた繊維質Ｆの塊は、沈降あるいは再分散して消滅する。また、大きくなった水路Ｒには汚泥層Ｓが流入して元の状態に戻る。
【００３９】
［汚泥濃縮装置の運転方法］
本発明の汚泥濃縮装置の運転方法は、水路棒を備えた汚泥濃縮装置を用いて、水路棒を第一の速度で回転させて水路を形成する第一の工程と、水路棒に絡まった汚泥を剥離する第二の工程を備えた方法である。なお、第一の工程と第二の工程については、上述したとおりである。
【００４０】
第一の工程と第二の工程の切替は、制御部７を用いて自動的に行っても、作業員が状態を監視して手動で行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の汚泥濃縮装置及びその運転方法は、汚水・排水の浄化処理プロセスなどで発生する汚泥の濃縮処理に使用することができる。特に、製紙工場や再生紙工場等における製紙プロセスから発生する汚泥のように、繊維質を含む汚泥を処理する際に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  汚泥濃縮装置、２  汚泥濃縮槽、３  水路棒駆動装置、４  回転軸、５  固定翼、６  モータ、７  制御部、８，８’  水路棒、Ｆ  繊維質、Ｒ  水路、Ｓ  汚泥層、Ｗ  水層
【図１】
2016016343.tif 000003
【図２】
2016016343.tif 000004
【図３】
2016016343.tif 000005