(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を導入する下部の汚泥室と、汚泥を濾過して得た濾液を集液する上部の集液室とに、隔板により区画された縦型の容器を備え、上端で隔板に固定された濾布筒を汚泥室内に垂下させ、汚泥室に導入された汚泥中の固形物を濾布筒で捕捉し、濾布筒を透過した濾液を集液室を経由して外部に流出させて汚泥を濾過脱水する、汚泥の濾過脱水器において、
濾布筒の外形より大きな枠寸法を有して、濾布筒の下部を貫通させ、揺動ないし振動する濾布筒と相互に衝突するようにした孔枠を少なくとも濾布筒の数だけ、濾布筒の配列と同じ配列で備えて、汚泥室を横切るように設けられた枠板と、
濾布筒に交差する方向に加圧空気を間欠的に又は連続的に噴出するように、枠板の上方位置及び下方位置の少なくともいずれか一方の位置の容器壁に設けられた、加圧空気の噴出ノズルと
を備え、
各濾布筒をそれぞれ孔枠に貫通させていることを特徴とする、汚泥の濾過脱水器。
【請求項２】
枠板の上方位置及び下方位置の少なくともいずれか一方の位置で、複数個の噴出ノズルが、複数の各グループに区分けされて、濾布筒を取り囲むようにして汚泥室の容器壁に設けられ、かつグループ毎に加圧空気の吹き出し、及び停止が制御されていることを特徴とする請求項１に記載の汚泥の濾過脱水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理に際して凝集沈殿装置で得た汚泥に、天日乾燥処理、加圧脱水処理、真空脱水処理等の最終脱水処理を施す前に、予備濃縮として汚泥に濾過脱水処理を施すのに最適な濾過脱水器に関し、更に詳細には濾過脱水器の濾布筒の回生操作が容易で、かつ濾布筒に堆積した固形物の回収が容易な濾過脱水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川水又は湖沼水等を原水として上水を得る浄水処理では、原水の一次処理として、凝集沈澱処理が原水に施されている。
凝集沈澱処理では、原水に無機凝集剤を添加、混合した上で凝集沈殿槽に導入して不溶化状態のフロックを生成し、更にフロックに原水中の懸濁固形物を吸着させ、そして懸濁固形物を吸着したフロックを沈殿分離させて除去し、清澄な処理水を得ている。
【０００３】
一方、懸濁固形物を吸着して凝集沈殿槽に沈降分離したフロックは、凝集沈殿汚泥として底部に堆積し、定期的に凝集沈殿槽から排出され、凝集沈殿汚泥を一時的に貯留する排泥槽又は汚泥貯槽を経由して汚泥沈殿濃縮槽に移送される。
汚泥沈殿濃縮槽は、沈降分離方式により凝集沈殿汚泥を濃縮する装置であって、凝集沈殿汚泥を長時間静置し、静置した凝集沈殿汚泥中から更に固形物を沈降分離させて汚泥濃度を高くする。
次いで、濃縮された汚泥は、汚泥濃縮槽から排出され、天日乾燥、加圧脱水、真空脱水等の脱水処理を経て、固形物として最終的に処分される。
【０００４】
ところで、天日乾燥、加圧脱水、真空脱水等の脱水処理を行う際には、処理汚泥の濃縮度によって、脱水処理を行う装置の性能が大きく左右される。例えば、固形物の重量が同じであるとき、汚泥の濃縮度合いが高いほど、汚泥容量が少なくなるので、装置を小型化することができる。
従って、汚泥濃縮槽から排出した汚泥に天日乾燥、加圧脱水、真空脱水等の脱水処理を行う前に、更に汚泥を濃縮することが望ましい。
そこで、汚泥沈殿濃縮槽から排出した汚泥を更に濃縮するために、従来から濾過脱水式の汚泥濃縮装置が使用されている。
上述の説明では、浄水処理を例にしているが、排水処理で生じる汚泥についても同様である。
【０００５】
ここで、図５を参照して、従来の濾過脱水式の汚泥濃縮装置の構成を説明する。図５は従来の汚泥の濾過脱水器の構成を示す模式的断面図である。
濾過脱水式の汚泥濃縮装置は、汚泥を濾過、脱水する濾過脱水器を主要部として備えている。従来の濾過脱水器１０は、図５に示すように、縦型の容器１２を備え、容器１２は、隔板１８によって、汚泥を導入する下部の汚泥室１４と、汚泥を濾過して得た濾液を集液する上部の集液室１６とに区画されている。汚泥室１４には、上端で隔板１８に固定された濾布筒２０が汚泥室１４に垂下するように設けられている。
濾布筒２０は、筒状網体とか多孔板でできた筒状枠体の外面に濾材として濾布を張った濾過エレメントとして構成され、例えば内径２ｍの容器１２内に、数百本の濾布筒２０が装着されている。
【０００６】
容器１２の汚泥室１４には、汚泥室１４に汚泥を導入するために、汚泥供給管２２に接続された汚泥入口２４が下部に設けられ、また、濾布筒２０の濾布から脱落し、汚泥室１４の底部に堆積する汚泥を排出するために、汚泥排出口２６が底部に設けてある。汚泥排出口２６は、急速開閉が可能なプレート式開閉弁２８を介して汚泥排出管３０に接続されている。
集液室１６には、集液した濾液を排出するために、濾液管３２に接続された濾液排出口３４が設けてある。濾液管３２には、加圧空気管３６が接続されており、濾液排出口３４から集液室１６、次いで濾布筒２０に加圧空気を導入するようになっている。
【０００７】
濾過脱水器１０で汚泥を濾過脱水するには、先ず、汚泥供給管２２から汚泥入口２４を経由し汚泥室１４に汚泥を所定の圧力で圧入する。汚泥中の固形物は濾布筒２０の濾布面に捕捉され、汚泥中の液体は濾液となって集液室１６に流入し、濾液排出口３４を経て濾液管３２から排出される。
汚泥の濾過脱水処理を続ける内に、濾布筒２０の濾布面には捕捉された固形物が蓄積し、徐々に濾液が濾布筒２０を透過する際の圧力損失が増大する。
【０００８】
そこで、圧力損失が所定の大きさに達した段階で、濾布筒２０の回生操作を行う。回生操作では、汚泥供給管２２の開閉弁（図示せず）を閉止して汚泥の導入を停止し、かつ濾液管３２の開閉弁（図示せず）を閉止する。次いで、集液室１６の頂部に設けたベント管（図示せず）を開放し、続いて汚泥室１４の底部に設けたドレン管（図示せず）を開放して、汚泥室１４中の汚泥を排出する。
ドレン管及びベント管を閉止した後、加圧空気管３６から加圧空気を集液室１６に、更に濾布筒２０内に導入し、濾液の透過方向とは逆方向に濾布筒２０の内側から濾布面を押圧して濾布面に堆積した固形物を脱落させ、汚泥室１４の底部に堆積させる。
次いで、プレート式開閉弁２８を速やかに開放して、堆積した固形物を汚泥室１４内の加圧空気の圧力により汚泥排出管３０を介して圧送する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の濾過脱水器では、加圧空気による固形物の脱離操作が、実際には、予期したようには都合良く機能せず、固形物が脱離し難いという問題があった。
汚泥の性状により程度の差はあるものの、汚泥が濾布筒の濾布面に強固に付着しているために、加圧空気による脱離操作では、固形物が容易に脱離せず、固形物が濾布面に残るために、圧力損失がそれほど減少しない。
また、濾布筒の濾布面に蓄積した固形物の一部が早期に脱離すると、その脱離した部分から集中的に加圧空気が流出して未脱離部分が広い領域にわたって残存する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、濾布筒から固形物を脱落させ易いようにした、汚泥の濾過脱水器を提供することである。
【００１１】
ところで、固形物を脱落し易いように工夫した、いわゆる膨縮型濾布筒が、提案され（例えば、特開平４−８７６０６号公報）、実用化されている。
基本的には、膨縮型濾布筒は、筒状又は袋状フィルタと、フィルタ内に挿入され、一端をフィルタ外に突出する濾液取集部材とからなり、フィルタは可撓性濾過シートからなり、濾過時のフィルタの外から内への圧力により濾液取集部材を包んで扁平化すると共に、濾滓剥離時のフィルタの内から外への圧力により膨張するように変形自在であり、濾液取集部材は、フィルタ内に開口し、フィルタ内の濾液をフィルタ外へ導く濾液案内路を有するものである。
【００１２】
更に、図６及び図７を参照して膨縮型濾布筒の一例の構成を挙げて説明する。図６は膨縮型濾布筒の縦断正面図、図７（ａ）は濾過脱水時の濾布筒の横断面図、及び図７（ｂ）は回生操作時の濾布筒の横断面図である。
膨縮型濾布筒４０の一つの例は、図６に示すように、円筒状のフィルタ４２と、フィルタ４２の一端からフィルタ４２内に挿入された、両端開口の濾液取集管４４とを備えている。
フィルタ４２は、綿布でできたホース状可撓性濾過シート４６の開口両端部に短円筒状キャップ４８Ａ、Ｂを嵌合させ、嵌合部をバンド５０で締着することにより形成されている。
【００１３】
濾液取集管４４は、フィルタ４２内に挿入された部分の周面に多数の貫通小孔を濾液取集口５２として有し、フィルタ４２の一端のキャップ４８Ａの中心部を貫通して他端のキャップ４８Ｂ近くまで挿入されており、かつキャップ４８Ａから適当な長さで外方に突出して突出部５４を形成している。これにより、濾液取集管４４は、管内の中空部を濾液案内路５６とし、突出部５４の開口端を通じてフィルタ４２の内部を外部に連通させている。
フィルタ４２は、濾液取集管４４の突出部５４を前述の隔板１８に貫通させ、ナット５８を突出部５４のネジ山にネジ結合させることにより、隔板１８に固定される。
【００１４】
膨縮型濾布筒４０を装着した濾過脱水器１０の汚泥室１４（図５参照）に汚泥を圧入すると、フィルタ４２の両端部を除く領域は、図７（ａ）に示すように、濾液取集管４４を包んで扁平に収縮し、汚泥中の固形物はフィルタ４２の外面に捕捉され、濾液は濾液取集管４４の濾液取集口５２、次いで濾液案内路５６を経て突出部５４の開口端から集液室１６（図５参照）に集液される。
膨縮型濾布筒４０の回生操作では、集液室１６を経由して突出部５４の開口端から加圧空気を濾液取集管４４内に吹き込む。加圧空気は、濾液取集口５２からフィルタ４２内に流出し、図７（ｂ）に示すように、扁平に収縮したフィルタ４２を円筒状に膨張させると共に濾過シート４６を通って内から外に吹き出す。
濾過シート４６が扁平状から円筒状に膨張する衝撃効果と、加圧空気の吹き出しとによって、フィルタ４２に蓄積した固形物は確実に剥離、脱落する。
【００１５】
上述の膨縮型濾布筒は固形物を脱離させ易い濾布筒として評価されていて、膨縮型濾布筒を使用した場合、更に固形物を脱離させ易くする構成を加える必要はないものの、本発明は、濾布筒の型式に限らず、上述の膨縮型濾布筒にも適用できる適用範囲の広い濾過脱水器を提供することも目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る、汚泥の濾過脱水器は、汚泥を導入する下部の汚泥室と、汚泥を濾過して得た濾液を集液する上部の集液室とに、隔板により区画された縦型の容器を備え、上端で隔板に固定された濾布筒を汚泥室内に垂下させ、汚泥室に導入された汚泥中の固形物を濾布筒で捕捉し、濾布筒を透過した濾液を集液室を経由して外部に流出させて汚泥を濾過脱水する、汚泥の濾過脱水器において、
濾布筒の外形より大きな枠寸法を有して、濾布筒の下部を貫通させ、揺動ないし振動する濾布筒と相互に衝突するようにした孔枠を少なくとも濾布筒の数だけ、濾布筒の配列と同じ配列で備えて、汚泥室を横切るように設けられた枠板と、濾布筒に交差する方向に加圧空気を間欠的に又は連続的に噴出するように、枠板の上方位置及び下方位置の少なくともいずれか一方の位置の容器壁に設けられた、加圧空気の噴出ノズルと
を備え、
各濾布筒をそれぞれ孔枠に貫通させていることを特徴としている。
【００１７】
本発明では、濾布筒の濾布面に固形物が堆積して、濾過の圧力損失が増大した際、濾過脱水器の汚泥室及び集液室から汚泥及び濾液を抜き出した後、加圧空気の噴出ノズルが加圧空気を濾布筒に交差する方向に間欠的に又は連続的に噴出させて、濾布筒を揺動ないし振動させて、孔枠と衝突させる。これにより、濾布面に堆積した固形物は、濾布筒が孔枠に衝突した際の濾布筒の衝撃、振動効果により濾布面から脱離し、脱落する。
尚、加圧空気を噴出ノズルから噴出させる際、従来と同様に、濾液の透過方向とは逆に濾布筒の内側から外側に加圧空気を吹き出すようにしても良い。
【００１８】
本発明に係る濾過脱水器で使用する濾布筒は、濾布筒の型式には制約はなく、通常の非変形型濾布筒でも良く、また膨縮型濾布筒でも良い。また、濾布の材質にも制約はなく、例えば綿布、プラスチック製濾布、金属製濾布でも良い。
孔枠の形状には制約はなく、例えば円形でも、三角形でも、四角形、六角形等の多角形でも良いが、円形は全方位で衝突効果が同じであるから実際的である。また、孔枠は板状体をパンチングして開口しても、網状体で孔枠を形成して良く、また、棒状体を格子状に組み合わせて孔枠を形成しても良い。
加圧空気の噴出ノズルの取り付け位置は、枠板の上方又は下方、或いは双方であって、最も濾布筒が揺動ないし振動し易い位置に噴出ノズルを取り付ける。
【００１９】
加圧空気を噴出させる態様には制約はないものの、好適には、枠板の上方位置及び下方位置の少なくともいずれか一方の位置で、複数個の噴出ノズルが、複数の各グループに区分けされて、濾布筒を取り囲むようにして汚泥室の容器壁に設けられ、かつグループ毎に加圧空気の吹き出し、及び停止が制御されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る、汚泥の濾過脱水器の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の汚泥の濾過脱水器の構成を示す縦断面図、図２は枠板に設けた孔枠の形状及び配置を示す枠板の平面図、図３は加圧空気の噴出ノズルの配置図である。
本実施形態例の汚泥の濾過脱水器６０は、従来の濾過脱水器１０と同じ構成に加えて、更に、汚泥室１４を横切るように設けられた枠板６２と、汚泥室１４の容器壁に設けられた加圧空気の噴出ノズル６４とを備えている。
【００２１】
枠板６２は、図２に示すように、濾布筒２０の外径より大きな孔径の円形の孔枠６６を少なくとも濾布筒２０の数だけ、濾布筒２０の配列と同じ配列で備えた板体であって、図１に示すように、濾布筒２０の下部を貫通させている。
本実施形態例では、枠板６２は、鋼板をパンチングして孔枠６６を設けたものである。
【００２２】
加圧空気の噴出ノズル６４は、図１に示すように、枠板６２の上方位置と下方位置の双方に設けられている。上方位置及び下方位置の噴出ノズル６４とも、図３に示すように、容器１２の容器壁の各９０°にわたって設けられたリング管６８Ａ〜Ｄ（但し、リング管６８Ｃは図示せず）から分岐して６個づつ取り付けられている。リング管６８Ａ〜Ｄには、それぞれ、自動開閉弁７０Ａ〜Ｄ（但し、自動開閉弁７０Ｃは図示せず）を有する加圧空気供給管７２Ａ〜Ｄが接続されている。
自動開閉弁７０をシーケンス制御又はスケジュール制御により開閉することにより、容器壁の９０°にわって６個の噴出ノズル６４から同時に濾布筒２０に向かって加圧空気を噴出することができる。シーケンス制御では、例えば自動開閉弁７０Ａ〜Ｄを反時計周りに７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄの順で、５秒〜１０秒間、順次に、開放する。
【００２３】
本実施形態例の濾過脱水器６０では、汚泥の濾過脱水処理を続ける内に濾布筒２０の濾布面に捕捉された固形物が蓄積し、徐々に圧力損失が増大する。
そこで、圧力損失が所定の大きさに達した段階で、濾布筒２０の回生操作を行う。回生操作では、汚泥供給管２２の開閉弁（図示せず）を閉止して汚泥の導入を停止し、かつ濾液管３２の開閉弁（図示せず）を閉止する。
次いで、集液室１６の頂部に設けたベント管（図示せず）を開放し、続いて汚泥室１４の底部に設けたドレン管（図示せず）を開放して、汚泥室１４中の汚泥を排出する。
【００２４】
続いて、ドレン管及びベント管を閉止した後、加圧空気の噴出ノズル６４から加圧空気を噴出させる。その際、容器１２の容器壁の９０°毎に自動開閉弁７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、及び７０Ｄを、順次、所定時間、例えば５秒から１０秒程度、開放して容器壁の全方位から加圧空気を濾布筒２０に吹きつける。
濾布筒２０は、加圧空気を吹きつけられて、揺動ないし振動し、枠板６２の孔枠６６と衝突する。これにより、濾布筒２０の濾布面に堆積した固形物は、濾布面から脱離し、汚泥室１４の底部に落下する。
次いで、プレート式開閉弁２８を速やかに開放して、汚泥室１４内の加圧空気によって固形物を汚泥排出管３０を経由して圧送する。
【００２５】
加圧空気の噴出量は、濾布筒の本数及び寸法によって異なり、本実施形態例の濾過脱水器６０で、濾布筒２０の長さが１．６ｍ、径が５０ｍｍとすると、濾布筒１本当たり約２０Ｎリットルである。
本実施形態例の濾過脱水器６０を使って汚泥の濾過脱水処理を行い、濾布筒２０の回生操作を行ったところ、剥離できた汚泥量、即ち回収汚泥量は約９０リットルであった。一方、枠板６２及び噴出ノズル６４を除いて本実施形態例の濾過脱水器６０と同じ仕様の従来の濾過脱水器１０を使って汚泥の濾過脱水処理を行い、同じ圧力損失が生じた時点で、濾布筒の回生操作を行って汚泥を回収したところ回収汚泥量は約５９リットルであった。
この実験結果から、本実施形態例の濾過脱水器６０は、従来の濾過脱水器１０に比べて十分に大きな固形物の剥離効果を有すると評価できる。
【００２６】
尚、噴出ノズル６４から加圧空気を噴出しつつ、従来と同様に、加圧空気管３６から加圧空気を集液室１６に、更に濾布筒２０内に導入し、濾布筒２０の内側から濾布面を押圧して濾布面に堆積した固形物を脱落させるようにしても良い。
また、上述の例では、濾布筒２０として膨縮型濾布筒ではない従来からの非変形型の濾布筒を使用しているが、膨縮型濾布筒を使った場合にも適用できる。長さが１．６ｍ、膨張した時の濾布筒の径が５０ｍｍの膨縮型濾布筒４０を使った場合、加圧空気の噴出量は、濾布筒１本当たり約４０Ｎリットルである。
【００２７】
実施形態例の改変例
本改変例は、実施形態例の濾過脱水器６０に設けた枠板６２の改変例であって、図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、枠板の改変例の構成を示す模式図である。
第１の改変例の枠板８０は、図４（ａ）に示すように、丸棒８２を三角格子状に組み合わせて三角形の孔枠８４を形成したものである。
第２の改変例の枠板８６は、図４（ｂ）に示すように、丸棒８８を四角格子状に組み合わせて四角形の孔枠９０を形成したものである。更に、四角形の孔枠９０の四隅を構成する２本の丸棒８８の間に別の丸棒９２で渡して八角形状の孔枠９４にしても良い。
第３の改変例の枠板９６は、図４（ｃ）に示すように、帯状体を六角格子状に折曲し、組み合わせて六角形の孔枠９８を形成したものである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、濾布筒の下部を貫通させる孔枠を有する枠板を汚泥室に備えると共に枠板の上下の少なくとも一方に加圧空気の噴出ノズルを備える。濾布筒の濾布面に汚泥中の固形物が堆積して、濾過の圧力損失が増大した際、濾過脱水器の汚泥室及び集液室から汚泥及び濾液を抜き出した後、噴出ノズルから加圧空気を濾布筒に交差する方向に間欠的に又は連続的に噴出させて、濾布筒を揺動ないし振動させて、孔枠と衝突させる。
これにより、濾布筒が孔枠に衝突した際の濾布筒の衝撃、振動効果により、濾布面に堆積した固形物を確実にかつほぼ完全に濾布面から脱離し、脱落させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の汚泥の濾過脱水器の構成を示す縦断面図である。
【図２】枠板に設けた孔枠の形状及び配置を示す枠板の平面図である。
【図３】加圧空気の噴出ノズルの配置図である。
【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、枠板の改変例の構成を示す模式図である。
【図５】従来の汚泥の濾過脱水器の構成を示す模式的断面図である。
【図６】膨縮型濾布筒の縦断正面図である。
【図７】図７（ａ）は濾過脱水時の濾布筒の横断面図、及び図７（ｂ）は回生操作時の濾布筒の横断面図である。
【符号の説明】
１０  従来の濾過脱水器
１２  縦型の容器
１４  汚泥室
１６  集液室
１８  隔板
２０  濾布筒
２２  汚泥供給管
２４  汚泥入口
２６  汚泥排出口
２８  プレート式開閉弁
３０  汚泥排出管
３２  濾液管
３４  濾液排出口
３６  加圧空気管
４０  膨縮型濾布筒の一つの例
４２  円筒状のフィルタ
４４  濾液取集管
４６  ホース状可撓性濾過シート
４８  短円筒状キャップ
５０  バンド
５２  貫通小孔、濾液取集口
５４  突出部
５６  濾液案内路
５８  ナット
６０  実施形態例の汚泥の濾過脱水器
６２  枠板
６４  加圧空気の噴出ノズル
６６  孔枠
６８  リング管
７０  自動開閉弁
７２  加圧空気供給管
８０  第１の改変例の枠板
８２  丸棒
８４  三角形の孔枠
８６  第２の改変例の枠板
８８  丸棒
９０  四角形の孔枠
９２  別の丸棒
９４  八角形状の孔枠
９６  第３の改変例の枠板
９８  六角形の孔枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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