JP3951115B2 - 汚泥濃縮装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、し尿、廃水などの処理で発生する汚泥を凝集・濃縮するに好適な汚泥濃縮装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
下水、し尿、廃水などの処理で発生する汚泥は、含水率が高い。そこで、上記汚泥を凝集処理し、水分と固形分濃度を高めた凝集汚泥とに分離し、汚泥を減容化している。汚泥の脱水効率の向上や移送容量の削減のために、さらに凝集汚泥の濃縮が行われている。
【０００３】
従来、このような汚泥の凝集・濃縮には、専ら造粒濃縮装置が用いられている。
造粒濃縮装置については、例えば特許第２５５４５４５号公報に開示されている。この造粒濃縮装置は、汚泥凝集槽の上部に濾過フィルタを介して濃縮槽を設けた構造を有する。そして、濃縮槽に供給された汚泥と凝集剤とを撹拌・混合することによりフロックを成長させて凝集汚泥を形成し、この凝集汚泥を濾過フィルタを通過させて、濃縮槽に導き濃縮するものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、造粒濃縮装置には、次のような問題点がある。第一に、濃縮槽に設けられた濾過フィルタのスリットの開口幅は１〜２ｍｍであり、フロックが小さい場合にＳＳ（懸濁物質）が濃縮槽側から分離液側にリークする。第二に、濾過フィルタに汚泥が付着し易く、その除去が十分にできない。第三に、濾過フィルタは凝集槽の上部に設けられ、この部分の面積には制約があるため、濾過フィルタの面積には上限があり、汚泥処理量がかせげない。第四に、凝集槽内でフロックの循環流が不均一になり易く、原汚泥、凝集剤および凝集汚泥の滞留が生じ易い。これ故、凝集フロックの粒径を十分に大きく成長させることができず、また、凝集フロックの機械的強度を十分に高めることができないという問題がある。
【０００５】
一方、凝集槽において凝集した凝集汚泥を二重円筒型濃縮装置を用いて濃縮することが考えられる。しかし、このような二重円筒型濃縮装置を用いても、凝集槽における凝集フロックの粒径の成長が十分ではなく、機械的強度を十分に高めることができない問題を解決することはできない。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、凝集フロックの粒径を十分に大きくすることができ、しかもその緻密度および機械的強度を増大させて、その結果、濃縮汚泥の濃縮度を向上させることができる汚泥濃縮装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するために、汚泥と凝集剤とを反応させて凝集汚泥を生成する凝集反応槽と、この凝集反応槽から抜き出された凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を生成する濃縮機と、この濃縮機に前記凝集反応槽から凝集汚泥を供給する汚泥供給路と、前記濃縮機により生成された濃縮汚泥を前記凝集反応槽に環流させる汚泥環流路とを備えた汚泥濃縮装置であって、
特に前記濃縮機として、周壁に濾過フィルタを備え、前記凝集反応槽から抜き出された凝集汚泥がその一端から導入される円筒体と、
この円筒体の内部に同軸に設けられて回転駆動され、前記凝集汚泥を圧縮しながら他端部に導く螺旋状スクリューと、
前記円筒体を覆って設けられて前記濾過フィルタを介して前記凝集汚泥から分離された分離液を集めて外部に排出する外囲器と
を備えた汚泥濃縮装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、本発明によれば、前記凝集反応槽は、その下部から導入される汚泥と凝集剤とを反応させて生成した凝集汚泥をその上部に導くものであることを特徴とする汚泥濃縮装置が提供される。
【０００８】
好ましい態様によれば、前記凝集反応槽と前記濃縮機との間で凝集汚泥を環流させる汚泥循環系は、その一部に該汚泥循環系から分岐させて濃縮汚泥を外部に排出する汚泥排出路を備えたことを特徴とする汚泥凝縮装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の汚泥濃縮装置に係る一実施形態を図１に基づいて詳述する。
図１は汚泥濃縮装置１の概略図である。汚泥濃縮装置１は、凝集反応槽２、濃縮機３、汚泥供給路４および汚泥環流路５を備えている。
凝集反応槽２は、円筒状の反応槽２１の底部に原汚泥を供給する原泥供給管２２と凝集剤を供給する凝集剤供給管２３を備えている。反応槽２１は、汚泥と凝集剤を撹拌して凝集汚泥の生成促進を行うために、その内部に同軸に設けられたモータ２０により回転駆動される撹拌手段２４を備えている。この撹拌手段２４は、例えばその回転軸２５の上下方向に異なる位置に、各々１８０度の位相で回転羽根２６a、２６bがそれぞれ取り付けたものからなる。また、反応槽２１の上端近傍壁面には、凝集汚泥を濃縮機に供給する供給出口２７が設けられ、さらに反応槽２１の下端近傍側面には濃縮汚泥が環流入される環流入口２８が設けられている。さらに、反応槽２１はその上端近傍壁面に凝集汚泥を排出する汚泥排出路２９を備えている。汚泥排出路２９から排出された凝集汚泥は、さらに脱水機（図示せず）により脱水処理される。
【００１０】
また、汚泥供給路４は、供給出口２７を通じて凝集汚泥を凝集反応槽２から濃縮機３に供給するために設けられている。
一方、濃縮機３は、円筒体３１と円筒体３１を覆って設けられる外囲器３２を備えている。円筒体３１は、その上端近傍壁面に、汚泥供給路４を通じて凝集反応層２１から凝集汚泥が供給される供給入口３４を備え、周壁に汚泥に含まれる液体を分離・濾過するための濾過フィルタ３５を備えている。この濾過フィルタ３５は、例えばパンチングプレートまたは／およびウェッジワイヤなどからなり、パンチングプレートの孔径またはウェッジワイヤのスリット幅を任意に選定し、１枚または複数枚重ねて用いられることにより、液体分と凝集フロックの分離性能を高めている。また、円筒体３１は、その下端近傍壁面に、汚泥環流路５を通じて濃縮汚泥を凝集反応槽２１に還流するための還流出口３８を備えている。さらに、円筒体３１は、その内部に上記供給入口３４から供給された汚泥を圧縮しながら還流出口３８に向けて移送する圧送手段３３を備えている。この圧送手段３３は、円筒体３１の内部に同軸に設けられるスクリュー回転軸３６と、このスクリュー回転軸３６に取り付けられた螺旋状スクリュー３７とからなり、モータ３０により回転駆動される。この螺旋状スクリュー３７の回転により凝集汚泥は圧縮されながら円筒体３１の一端部から他端部に導かれる。
【００１１】
また、汚泥還流路５は、その還流出口３８を通じて濃縮汚泥を濃縮機３から凝集反応槽２に還流するために設けられている。
このように構成された汚泥濃縮装置１によれば、原泥供給管２２から反応層２１に供給された原汚泥および凝集剤供給管２３から供給された凝集剤は、回転羽根２６a、２６bの駆動に伴って撹拌される。このとき、原汚泥と凝集剤は、均一に混合され、凝集反応による凝集フロックの生成を伴って凝集汚泥を形成しながら、凝集反応層２１上部に流動する。
【００１２】
そして、反応槽２１の上部に達した凝集汚泥は汚泥供給路４を通じて濃縮機３（円筒体３１）の上部に供給される。すると、凝集汚泥は、円筒体３１の内部で回転している螺旋状スクリュー３５により圧縮されながら、円筒体３１下部に向けて移送される。この過程で凝集汚泥に含まれる液体分が濾過フィルタ３４を通して分離され、外囲器３２側に連続的に排出される。そして、この液体分の分離に伴って凝集汚泥の濃縮が進行される。尚、外囲器３２に分離された液体分は、その下部の分離液排出口３９から外部に取り出される。分離液量が外囲器３２内で滞留する量と分離液排出口３９から取り出される量のバランスは、流量計４０とバルブ４１で調節される。この分離液量のバランスを維持することにより、濾過面では取り出される分離液量に相当する差圧が生じ、濾過面の閉塞、およびＳＳリークがなく、分離液のスムーズな濾過ができる。
【００１３】
一方、濃縮汚泥は、円筒体３１中を移送された後、汚泥環流路５を通じて反応槽２１下部に還流される。このとき、反応槽２１において、その底部の原泥供給管２２から供給される原汚泥と凝集剤供給管２３から供給される凝集剤に加えて、この還流された濃縮汚泥が混合される。この還流された濃縮汚泥は、反応槽２１で濃縮から開放され、凝集フロックの形態となり、反応槽２１中を流動する。このような凝集フロックは、原汚泥および凝集剤と混合されて凝集反応が進行し、この間に、粒径がより大きく、且つ、緻密度と機械的強度がより大きいものとなる。
【００１４】
このように、汚泥の凝集、濃縮、凝集を繰り返すことにより、凝集フロックの粒径の成長、緻密度と機械的強度の増大が促進され、汚泥の濃縮が進行される。
表１は、図１に示す汚泥濃縮装置と従来の造粒濃縮装置と、凝集槽と二重円筒型濃縮装置を組み合わせた装置の汚泥の処理結果を示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
なお、表１における処理条件は次の通りである。
原泥として汚泥濃度１．５％（質量％）の下水混合生汚泥を１０ｍ³／時間の供給量で凝集反応槽に供給して、凝集処理および濃縮処理を行った。使用した凝集剤は、無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄、有機凝集剤として両性高分子凝集剤である。
【００１７】
表１の無機凝集剤（あるいは高分子凝集剤）の濃度は、下水混合生汚泥の汚泥濃度、供給量および無機凝集剤、高分子凝集剤の濃度、供給量から決まる固形成分等の単位体積当たりの総質量（Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｉｄ（ＴＳ））に占める無機凝集剤（あるいは高分子凝集剤）における固形成分等の総質量の割合を表す。そこで、この濃度の表示を（質量％／ＴＳ）とした。
【００１８】
濃縮汚泥濃度は、濃縮後における汚泥固形成分等の濃縮汚泥中の濃度（質量％）である。
ＳＳ（懸濁物質）回収率は、投入される下水混合生汚泥中のＳＳ全量に対する汚泥濃縮後に回収される濃縮汚泥中のＳＳ全量の割合を表す。
濃縮汚泥の脱水性の評価は、相対評価であるが、◎が非常に良い、○が良いを表わす。
【００１９】
表１から、本発明の実施形態に係る汚泥濃縮装置は、従来の汚泥濃縮装置に比べて良好な濃縮の達成、すなわち、従来の汚泥濃縮装置に比べて少ない凝集剤の添加でより高い濃縮性能、および汚泥凝集、濃縮過程におけるより少ない汚泥損失の達成ができることが裏付けられた。具体的には、表１は次のような本発明の実施形態の特長を示している。第一に、本発明の実施形態における高分子凝集剤の濃度を従来装置における濃度の５分の４（０．８％／ＴＳ）に設定した場合であっても、濃縮汚泥濃度は５％となり、従来装置の場合に対して２５乃至６６％増加する。第二に、ＳＳ回収率は従来装置に比べて２乃至４％増加し９９％となる。第三に、上記第一および第二のような特性が得られることにより、本発明の実施形態による汚泥の脱水性は、従来装置の相対評価 “良い”に対し、“非常に良い”に相当するものである。
【００２０】
尚、本発明は上記した一実施形態に限定されるものではない。本発明の汚泥濃縮装置は、実施形態で例示した濃縮機の他、例えば、造粒濃縮装置、ウェッジワイヤ型スクリーン、ドラム型スクリーン等のように、汚泥濃縮に供せられるものであれば、どのようなもので使用できる。
本発明の汚泥排出路は、実施形態においては凝集反応槽の上端近傍壁面に配置したが、濃縮機、汚泥供給路および汚泥還流路のいずれの一部に配置してもよい。
【００２１】
さらに、本発明の汚泥濃縮装置は、実施形態においては凝集反応槽と濃縮機を一つずつ備えているが、凝集反応槽と濃縮機を複数備えてもよく、これらの配列は直列でも並列でもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の汚泥濃縮装置は、凝集反応槽と濃縮機との間で汚泥を還流させて凝集と濃縮を繰り返すので、凝集フロックの粒径を容易に大きくでき、且つ、その緻密度および機械的強度を増大することができる。その結果、濃縮汚泥の濃縮度向上を可能にする。また、高分子凝集剤の添加率を低くしてもＳＳ回収率を高められ、汚泥濃縮の高効率化が達成できる。さらに、従来の既設のいずれの濃縮装置を利用・転用しても簡単に本発明の汚泥濃縮装置を設備することができる簡便さがある。
【００２３】
したがって、この汚泥濃縮装置により、下水、し尿、廃水等の汚泥の凝集・濃縮において汚泥の減容化が一段と進み、汚泥の脱水処理、移送等の扱い易さに寄与することができるとともに、材料費の軽減、既存の従来の濃縮装置の有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥濃縮装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 汚泥濃縮装置
２ 凝集反応層
３ 濃縮機
４ 汚泥供給路
５ 汚泥還流路
２２ 原泥供給管
２３ 凝集剤供給管
２４ 撹拌手段
３３ 圧送手段
３５ 濾過フィルタ
３７ 螺旋状スクリュー

Claims (3)

1. 汚泥と凝集剤とを反応させて凝集汚泥を生成する凝集反応槽と、
   この凝集反応槽から抜き出された凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を形成する濃縮機と、
   この濃縮機に前記凝集反応槽から凝集汚泥を供給する汚泥供給路と、
   前記濃縮機により形成された濃縮汚泥を前記凝集反応槽に環流させる汚泥環流路と
   を備えた汚泥濃縮装置であって、
   前記濃縮機は、周壁に濾過フィルタを備え、前記凝集反応槽から抜き出された凝集汚泥がその一端から導入される円筒体と、
   この円筒体の内部に同軸に設けられて回転駆動され、前記凝集汚泥を圧縮しながら他端部に導く螺旋状スクリューと、
   前記円筒体を覆って設けられて前記濾過フィルタを介して前記凝集汚泥から分離された分離液を集めて外部に排出する外囲器と
   を備えることを特徴とする汚泥濃縮装置。
2. 前記凝集反応槽は、その下部から導入される汚泥と凝集剤とを反応させて生成した凝集汚泥をその上部に導くものである請求項１に記載の汚泥濃縮装置。
3. 前記凝集反応槽と前記濃縮機との間で凝集汚泥を環流させる汚泥循環系は、その一部に該汚泥循環系から分岐させて凝集汚泥を外部に排出する汚泥排出路を備えたものである請求項１または２に記載の汚泥濃縮装置。

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