(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過膜を用いて汚泥の濃縮を行う汚泥濃縮装置による汚泥濃縮方法であって、前記汚泥濃縮装置の濾過膜に汚泥水を通水して汚泥を濃縮する汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程終了後に汚泥濃縮装置内に残留する未濃縮汚泥水を排出する未濃縮汚泥水排出工程と、汚泥濃縮工程で濾過膜に付着した濃縮汚泥を未濃縮汚泥水排出工程後に剥離する濃縮汚泥剥離工程と、濃縮汚泥剥離工程により剥離した濃縮汚泥を排出する濃縮汚泥排出工程とを実施して汚泥の濃縮を行うに当たり、汚泥濃縮工程において汚泥濃縮装置の底部に沈下・集積した砂等の固形分を、未濃縮汚泥水排出工程における未濃縮汚泥水の排出先とは異なる排出先に排出することを特徴とする汚泥濃縮方法。
【請求項２】
前記砂等の固形分の排出を汚泥濃縮工程と未濃縮汚泥排出工程との間に行う請求項１に記載の汚泥濃縮方法。
【請求項３】
前記砂等の固形分の排出先を濃縮汚泥排出工程における濃縮汚泥の排出先と同じとする請求項１又は２に記載の汚泥濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過膜を用いた汚泥濃縮装置による汚泥濃縮方法に関する。本発明に係る汚泥濃縮方法は、例えば、浄水場で発生する汚泥水の濃縮を行う汚泥濃縮装置に好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場では、図３に示すように、各処理設備（例えば凝集沈殿装置等）で発生した汚泥水を沈降分離式汚泥濃縮槽である程度濃縮し、濃縮後の汚泥水５０を汚泥水貯槽５２に貯留し、この汚泥水貯槽５２内の汚泥水を濾過方式の汚泥濃縮装置５４に導入して汚泥の濃縮処理（予備濃縮）を行った後、汚泥濃縮装置５４で生成した濃縮汚泥を濃縮汚泥貯槽５６に貯留し、さらに濃縮汚泥貯槽５６内の濃縮汚泥を加圧式、真空式等の汚泥脱水装置５８に導入して汚泥の脱水処理を行うのが一般的である。
【０００３】
図４は、前述した汚泥濃縮装置５４の一例を示す拡大図である。本装置において２は濃縮容器を示す。濃縮容器２は、下側部分４と上側部分６とをその間に仕切板８を介在させた状態で連結することにより作製されており、したがって濃縮容器２の内部は仕切板８によって下室１０と上室１２とに区画されている。なお、下側部分４の下部は逆円錐形をなしている。
【０００４】
濃縮容器２の下端部には下室１０に連通するヘッダー管１４が連結されているとともに、このヘッダー管１４には、汚泥水貯槽５２に接続された第１汚泥水導入管１６、第２汚泥水導入管１８及び未濃縮汚泥水返送管２０と、濃縮汚泥貯槽５６に接続された濃縮汚泥排出管２２とが連結されている。これらの管１６，１８，２０，２２にはそれぞれ自動操作弁２４が介装されている。
【０００５】
濃縮容器２の内部には多数の濾過筒２６が設置されている。この濾過筒２６は、多数の通孔（図示せず）を有する支持筒２８の外側面に濾過膜３０を被装してなるものである。濾過膜３０としては、通常、織布製や不織布製の濾過膜（濾布）が使用される。また、濃縮容器２の上部には上室１２に連通する処理水流出管３２、濃縮容器２内を減圧して濾過筒２６から付着汚泥が脱落することを防止するための脱気管３４、及び、濃縮容器２内に空気を供給して濾過筒２６から付着汚泥を剥離するための剥離空気導入管３６が接続されている。
【０００６】
本例の汚泥濃縮装置５４によって浄水場等の汚泥水の処理を行う場合、下記工程を行う。
▲１▼汚泥水張り込み工程
本工程では、例えばポンプ６０を用いて汚泥水貯槽５２内の汚泥水を第１汚泥水導入管１６を通して汚泥濃縮装置５４の濃縮容器２の下室１０内に導入し、下室１０内を汚泥水で満たす。
【０００７】
▲２▼汚泥濃縮工程
本工程では、例えば加圧空気６２により汚泥水貯槽５２内の汚泥水に圧力を加え、この圧力によって汚泥水貯槽５２内の汚泥水を第２汚泥水導入管１８を通して濃縮容器２の下室１０内に連続的に導入する。これにより、汚泥水は濾過筒２６の外部から内部に流通して濾過膜３０で濾過され、汚泥水中の懸濁物は濾滓として濾過膜３０の外側面に捕捉されるとともに、処理水は支持筒２８内の上端部から上室１２内に流出し、さらに処理水流出管３２から濃縮容器２外に排出される。
【０００８】
▲３▼未濃縮汚泥水排出工程
汚泥濃縮装置５４ヘの汚泥水の導入を続行するにしたがい、濾過膜３０の外側面に汚泥が付着し圧力損失が増大する。よって、予め規定しておいた圧力損失の値になった時点あるいは予め規定した汚泥水の導入量に達した際に汚泥濃縮装置５４ヘの汚泥水の供給を止め、重力により、あるいはポンプ等を用いて下室１０内の未濃縮汚泥水を未濃縮汚泥水返送管２０を通して汚泥水貯槽５２に戻す。このとき、脱気管３４から空気を排出して濃縮容器２内を減圧することにより、濾過筒２６から付着汚泥が脱落することを防止する。
【０００９】
▲４▼濃縮汚泥剥離工程
剥離空気導入管３６から濃縮容器２の上室１２内に加圧空気を供給し、この加圧空気を濾過筒２６の内側から外側に通すことにより、濾過膜３０の外側面に付着した汚泥を剥離して濃縮容器２の底部に落下させる。
【００１０】
▲５▼濃縮汚泥排出工程
重力により、あるいはポンプ等を用いて下室１０内の濃縮汚泥を濃縮汚泥排出管２２を通して濃縮汚泥貯槽５６に排出する。
【００１１】
汚泥濃縮装置５４を用いた処理では、前記の一連の工程を繰り返して汚泥水の濃縮を行うものであり、各工程の所要時間は、汚泥水張り込み工程は２〜８分程度、汚泥濃縮工程は２０〜１００分程度、未濃縮汚泥水排出工程は２〜８分程度、濃縮汚泥剥離工程は３０秒〜３分程度、濃縮汚泥排出工程２〜８分程度である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述した汚泥水貯槽５２は、浄水場の各処理設備からの汚泥水が集合するところであり、この汚泥水貯槽５２には例えば浄水場への流入水中に含まれる濁質分が凝集剤と反応して生成したアルミニウムフロックなどが濃縮されて流入する。また、汚泥水貯槽５２内の汚泥水中には、上記アルミニウムフロックだけでなく、沈砂池等で除去できなかった砂分や、浄水場のコンクリート水槽から発生した脱離砂や落ち葉等の固形分も含まれる。
【００１３】
一方、前記汚泥濃縮工程▲２▼では、汚泥水にある程度の圧力を加え、２０〜１００分程度という比較的長い時間をかけて静的に濃縮を行うため、汚泥濃縮工程において第２汚泥水導入管１８を介してヘッダー管１４から濃縮容器２内に流入する汚泥水の流量はそれほど大きくない。通常、ヘッダー管１４から下室１０内に流入する汚泥水の流体速度は０．１〜０．４ｍ／秒程度である。したがって、汚泥の濃縮は濾過筒２６によってアルミニウムフロックを主体に行われるが、アルミニウムフロックより比重が大きい砂等の固形分の下室１０内での沈降速度は汚泥水の流体速度を上回っているため、汚泥水中に含まれる砂等の固形分は下室１０内を沈降してヘッダー管１４内に沈下・集積してしまう。
【００１４】
そのため、汚泥濃縮工程の次の未濃縮汚泥水排出工程▲３▼で汚泥濃縮装置５４内の未濃縮汚泥水をいったん汚泥水貯槽５２に返すときに、ヘッダー管１４内に沈下・集積した砂等の固形分も汚泥水貯槽５２に一緒に戻る。この汚泥水貯槽５２に戻された砂等の固形分は、汚泥水貯槽５２に堆積したり、次の汚泥水張り込み工程や汚泥濃縮工程で汚泥濃縮装置５４に送られた後に再度汚泥水貯槽５２に戻ったりするため、汚泥水貯槽５２内の砂等の固形分の堆積量は徐々に増加する。１回の未濃縮汚泥水排出工程で汚泥水貯槽５２に戻される砂等の固形分の量はそれほど多くないが、汚泥濃縮の一連の工程を数多く繰り返すと、汚泥水貯槽５２に堆積する砂等の固形分はかなり多量となる。したがって、従来の濾過膜を用いた汚泥濃縮装置による処理では、汚泥水貯槽５２を定期的に清掃して内部に堆積した砂等の固形分を除去する作業が必要となり、汚泥水処理の省力化を図る上での妨げになっていた。
【００１５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、濾過方式の汚泥濃縮装置を用いて汚泥の濃縮を行う場合に、汚泥濃縮装置に導入された汚泥水中に含まれる砂等の固形分が未濃縮汚泥水排出工程で汚泥水貯槽に戻ることを防ぎ、汚泥水貯槽内に砂等の固形分が堆積することを防止することにより、汚泥水貯槽の定期的な清掃の必要性をなくして汚泥水処理を省力化できるようにした汚泥濃縮方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、濾過膜を用いて汚泥の濃縮を行う汚泥濃縮装置による汚泥濃縮方法であって、前記汚泥濃縮装置の濾過膜に汚泥水を通水して汚泥を濃縮する汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程終了後に汚泥濃縮装置内に残留する未濃縮汚泥水を排出する未濃縮汚泥水排出工程と、汚泥濃縮工程で濾過膜に付着した濃縮汚泥を未濃縮汚泥水排出工程後に剥離する濃縮汚泥剥離工程と、濃縮汚泥剥離工程により剥離した濃縮汚泥を排出する濃縮汚泥排出工程とを実施して汚泥の濃縮を行うに当たり、汚泥濃縮工程において汚泥濃縮装置の底部に沈下・集積した砂等の固形分を、未濃縮汚泥水排出工程における未濃縮汚泥水の排出先とは異なる排出先に排出することを特徴とする汚泥濃縮方法を提供する。
【００１７】
すなわち、濾過膜を用いた汚泥濃縮装置による汚泥濃縮工程は２０〜１００分程度という比較的長い時間をかけて行うものであり、この時濾過膜上では汚泥の濃縮が進行し、同時に汚泥濃縮装置の底部では砂等の比重の大きな固形分の沈下・集積が進行する。本発明は、汚泥濃縮工程、未濃縮汚泥水排出工程、濃縮汚泥剥離工程若しくは濃縮汚泥排出工程の途中又はこれらの工程の間に、汚泥濃縮装置の底部に沈下・集積した砂等の固形分を未濃縮汚泥水排出工程における未濃縮汚泥水の排出先とは異なる排出先に排出することにより、汚泥水中に含まれる砂等の固形分が汚泥水貯槽に戻ることを防ぎ、汚泥水貯槽内に砂等の固形分が堆積することを防止するものである。
【００１８】
この場合、前記砂等の固形分の排出は、汚泥濃縮工程と未濃縮汚泥排出工程との間に行うことが好ましい。その理由は以下のごとくである。すなわち、汚泥濃縮工程は、前述のように比較的長い時間をかけて行われるので、この間に砂等の固形分の沈下・集積が十分に進行する。したがって、該汚泥濃縮工程において固形分の沈下・集積が十分に行われた後に、沈下・集積した固形分を排出するようにすれば、濃縮容器内の汚泥水中に含まれている砂等の固形分の大部分を系外に排出することができ、これにより、該汚泥濃縮工程終了後に行われる未濃縮汚泥排出工程において、未濃縮汚泥と共に汚泥水貯槽に戻される砂等の固形分の量を極めて少なくすることができるからである。
【００１９】
また、砂等の固形分は、沈降性が極めて良いために濃縮装置の底部に比較的容易に沈下・集積するものであって、汚泥濃度的には汚泥濃縮工程で濾過膜に付着した濃縮汚泥と同等のものであるため、濃縮汚泥の排出先に排出しても、例えば脱水等の後段の処理における問題は生じない。また、濃縮汚泥の排出先と砂等の固形分の排出先とを個別に設置することは経済的に好ましくない。したがって、本発明では、砂等の固形分の排出先を濃縮汚泥排出工程における濃縮汚泥の排出先と同じとすることが適当である。
【００２０】
本発明を適用する汚泥濃縮装置は、汚泥水を濾過膜に通して汚泥の濃縮を行うものである。このような汚泥濃縮装置としては、例えば、多数の通孔を有する支持筒の外側面に濾過膜を被装してなる濾過筒（エレメント）を濃縮容器内に設置し、汚泥水を上記濾過筒の外部から内部に流通させて汚泥水中の懸濁物を濾滓として上記濾過膜の外側面に捕捉させるとともに、濾過液を濾過筒内部から濃縮容器外に流出させるエレメント方式の汚泥濃縮装置を挙げることができるが、これに限定されるものではない。また、本発明を適用する汚泥濃縮装置の濾過膜の種類に限定はないが、例えば、各種合成繊維のマルチフィラメント糸、ステープルファイバー糸や各種天然繊維の糸によって形成された織布、不織布等からなる濾過膜が挙げられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用する汚泥濃縮装置の一例を示す。本装置７０は、図４に示した汚泥濃縮装置において、ヘッダー管１４に砂等の固形分を集積するための固形分集積管３８を連結するとともに、この固形分集積管３８に自動操作弁４０が介装された固形分排出管４２を接続したものである。その他の構成は図４に示した汚泥濃縮装置と同じであるから、図１において図４と同一の部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
本装置７０では、汚泥水中に含まれる砂等の固形分は、濃縮容器２の出入口４４を通ってヘッダー管１４内に沈降する。そのため、前記固形分集積管３８は濃縮容器２の出入口４４の真下に設け、固形分集積管３８内に砂等の固形分が良好に沈下・集積するようにしてある。なお、固形分集積管３８の内径はヘッダー管１４の内径と同程度で十分であり、固形分集積管３８をあまり大きくすることは設備的に得策でない。また、固形分集積管３８の形状は適宜選択することができ、例えばコーン状、エンドキャップ状、エンドプレート状等の様々な形状とすることができる。
【００２３】
固形分排出管４２の流出端は濃縮汚泥排出管２２に連結されており、したがって本装置７０では沈下・集積された砂等の固形分は濃縮汚泥貯槽５６に排出されるようになっている。なお、固形分排出管４２は排出対象の固形分の大部分が砂であるためあまり大きくする必要はなく、例えば口径５０ｍｍ程度の管で十分である。
【００２４】
本例の汚泥濃縮装置７０を用い、本発明を適用して浄水場等の汚泥水の濃縮処理を行う場合、前述した工程▲１▼〜▲５▼を行うものであるが、さらに汚泥濃縮工程▲２▼と未濃縮汚泥水排出工程▲３▼との間において次の固形分排出工程を行う。すなわち、汚泥濃縮工程終了後に固形分排出管４２の自動操作弁４０を開、その他の自動操作弁２４を閉とし、重力により、あるいはポンプ等を用いて固形分集積管３８内の砂等の固形分を固形分排出管４２及び濃縮汚泥排出管２２を通して濃縮汚泥貯槽５６に排出する。その後、未濃縮汚泥水排出工程を行うものである。なお、排出される固形分には、濃縮過程中に濾過膜に付着した濃縮汚泥が濾過膜から脱離した汚泥塊が一部含まれることもある。
【００２５】
図２は本発明を適用する汚泥濃縮装置の他の例を示す。本装置８０は、ヘッダー管を設けていないもので、本発明はこのようなタイプの汚泥濃縮装置にも適用できる。本装置８０では、濃縮容器２の下部に下室１０に連通する汚泥水入口４６及びドレン口４８が設けられている。その他の構成は図４に示した汚泥濃縮装置と同じであるから、図２において図４と同一の部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。なお、図２では脱気管及び剥離空気導入管を省略してある。
【００２６】
本例の汚泥濃縮装置８０では、汚泥水中に含まれる砂等の固形分は、濃縮容器２の底部のドレン口４８内に沈下・集積する。したがって、本装置８０を用い、本発明を適用して浄水場等の汚泥水の濃縮処理を行う場合、下記工程を行う。なお、本装置８０は前述した汚泥張り込み工程を行わない方式のものであるが、本発明はこのような方式の汚泥濃縮装置にも適用できる。
【００２７】
（１）汚泥濃縮工程
本工程では、ポンプ８２等を用い、汚泥水貯槽５２内の汚泥水を汚泥水導入管８４を通して汚泥水入口４６から濃縮容器２の下室１０内に所定圧力で連続的に導入する。これにより、汚泥水は濾過筒２６の外部から内部に流通して濾過膜３０で濾過され、汚泥水中の懸濁物は濾滓として濾過膜３０の外側面に捕捉されるとともに、処理水は支持筒２８内の上端部から上室１２内に流出し、さらに処理水流出管３２から濃縮容器２外に排出される。
【００２８】
（２）固形分排出工程
汚泥濃縮装置８０ヘの汚泥水の導入を続行するにしたがい、濾過膜３０の外側面に汚泥が付着し圧力損失が増大する。よって、予め規定しておいた圧力損失の値になった時点あるいは予め規定した汚泥水の導入量に達した際に汚泥濃縮装置８０ヘの汚泥水の供給を止め、重力により、あるいはポンプ等を用いてドレン口４８内に沈下・集積した砂等の固形分を濃縮汚泥排出管８６を通して濃縮汚泥貯槽５６に排出する。この場合、実質的にドレン口４８内に溜まった砂等の固形分のみを濃縮汚泥貯槽５６に排出する。
【００２９】
（３）未濃縮汚泥水排出工程
重力により、あるいはポンプ等を用いて下室１０内の未濃縮汚泥水を未濃縮汚泥水返送管８８を通して汚泥水貯槽５２に戻す。このとき、脱気管から空気を排出して濃縮容器２内を減圧することにより、濾過筒２６から付着汚泥が脱落することを防止する。
【００３０】
（４）濃縮汚泥剥離工程
剥離空気導入管から濃縮容器２の上室１２内に加圧空気を供給し、この加圧空気を濾過筒２６の内側から外側に通すことにより、濾過膜３０の外側面に付着した汚泥を剥離して濃縮容器２の底部に落下させる。
【００３１】
（５）濃縮汚泥排出工程
重力により、あるいはポンプ等を用いて下室１０内の濃縮汚泥を濃縮汚泥排出管８６を通して濃縮汚泥貯槽５６に排出する。
【００３２】
なお、前記各例では砂等の固形分の排出を汚泥濃縮工程と未濃縮汚泥排出工程との間に行ったが、図１に示した汚泥濃縮装置のように砂等の固形分を集積するための専用の固形分集積管３８を設けた装置の場合は、砂等の固形分の排出を、汚泥濃縮工程、未濃縮汚泥水排出工程、濃縮汚泥剥離工程あるいは濃縮汚泥排出工程の途中や、未濃縮汚泥水排出工程と濃縮汚泥剥離工程との間あるいは濃縮汚泥剥離工程と濃縮汚泥排出工程との間に行うことも可能である。さらに、砂等の固形分の排出は、必ずしも前記の一連の工程からなる１サイクルの濾過処理毎に行う必要はなく、例えば２〜３サイクルに一回というように間欠的に行なってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、濾過膜による汚泥濃縮装置を用いて汚泥の濃縮を行う場合に、汚泥濃縮装置に導入された汚泥水中に含まれる砂等の固形分が未濃縮汚泥水排出工程で汚泥水貯槽に戻ることを防ぎ、汚泥水貯槽内に砂等の固形分が堆積することを防止することにより、汚泥水貯槽の定期的な清掃の必要性をなくして汚泥水処理を省力化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する汚泥濃縮装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明を適用する汚泥濃縮装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３】浄水処理場における汚泥処理設備の一例を示すフロー図である。
【図４】濾過膜を用いた汚泥濃縮装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２  濃縮容器
１４  ヘッダー管
１６  第１汚泥水導入管
１８  第２汚泥水導入管
２０  未濃縮汚泥水返送管
２２  濃縮汚泥排出管
２６  濾過筒
３０  濾過膜
３２  処理水流出管
３８  固形分集積管
４２  固形分排出管
４６  汚泥水入口
４８  ドレン口
５０  汚泥水
５２  汚泥水貯槽
５６  濃縮汚泥貯槽
７０  汚泥濃縮装置
８０  汚泥濃縮装置
８４  汚泥水導入管
８６  濃縮汚泥排出管
【図１】
0004150119.tif 000002
【図２】
0004150119.tif 000003
【図３】
0004150119.tif 000004
【図４】
0004150119.tif 000005