特許 6209370 汚泥凝集装置及び方法、及び汚泥処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209370

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】汚泥凝集装置及び方法、及び汚泥処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/14 20060101AFI20170925BHJP

   C02F 11/12 20060101ALI20170925BHJP

   B01F 5/00 20060101ALI20170925BHJP

   B01F 3/08 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   C02F11/14 DZAB

   C02F11/14 E

   C02F11/12 D

   B01F5/00 F

   B01F3/08 Z

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-126432(P2013-126432)

(22)【出願日】2013年6月17日

(65)【公開番号】特開2015-380(P2015-380A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2015年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094226

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 裕

(74)【代理人】

【識別番号】100087066

【弁理士】

【氏名又は名称】熊谷 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 秀潔

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１９２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０８３１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−３０７５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３６３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１８３８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１３０５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２７７２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１８４０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４７９８７９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０００４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６０３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１８９２８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２２９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１６４８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５７８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００４３５０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５１−１０６２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６２００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １１／１４

Ｂ０１Ｆ ３／０８

Ｂ０１Ｆ ５／００

Ｃ０２Ｆ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を攪拌して凝集させる第１凝集装置と、
前記第１凝集装置によって混合攪拌された混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を前記第１の凝集装置の攪拌速度よりも低速で攪拌して凝集させ凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る第２凝集装置と、を具備し、
前記第１凝集装置は、前記混合汚泥を攪拌する動力付き攪拌機と、前記動力付き攪拌機の上流側に設置されて前記動力付き攪拌機で攪拌される前の混合汚泥を予備攪拌する無動力攪拌機構とを具備して構成され、且つ前記無動力攪拌機構は、混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する構成であり、一方前記動力付き攪拌機は、第１攪拌部内に設置された攪拌翼を駆動源によって回転駆動させる構成であって、その回転速度は、前記無動力攪拌機構において予備攪拌された混合汚泥をさらにより強く攪拌することによって第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせて凝集汚泥を緻密にさせる回転速度に設定され、
一方前記第２凝集装置での攪拌は、前記形成された緻密な凝集汚泥を凝集させて大きな凝集フロックを形成させる攪拌速度に設定されていることを特徴とする汚泥凝集装置。

【請求項2】

請求項１に記載の汚泥凝集装置であって、
前記動力付き攪拌機の攪拌翼の回転速度は、８５０ｒｐｍ以上の所定の回転速度であることを特徴とする汚泥凝集装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の汚泥凝集装置であって、
前記無動力攪拌機構は、前記動力付き攪拌機の上流側の配管内側壁に円周状に複数枚の流体混合板を取り付けて設置され、前記動力付き攪拌機で攪拌される前の混合汚泥を予備攪拌することを特徴とする汚泥凝集装置。

【請求項4】

請求項１又は２又は３に記載の汚泥凝集装置であって、
前記第１凝集装置の上流側に、汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤添加装置を設置したことを特徴とする汚泥凝集装置。

【請求項5】

請求項１又は２又は３に記載の汚泥凝集装置であって、
前記第２凝集装置の下流側に、第２凝集装置で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮装置と、濃縮装置で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤添加装置とを設置したことを特徴とする汚泥凝集装置。

【請求項6】

汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を攪拌して凝集させる第１凝集工程と、
前記第１凝集工程によって混合攪拌された混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を前記第１の凝集工程の攪拌速度よりも低速で攪拌して凝集させ凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る第２凝集工程と、を有し、
前記第１凝集工程は、前記混合汚泥を動力を用いて攪拌する工程と、前記動力を用いて攪拌する工程の上流側において前記動力を用いて攪拌される前の混合汚泥を無動力にて予備攪拌する工程と、を有し、
且つ前記予備攪拌する工程は、混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する工程であり、一方前記動力を用いて攪拌する工程は、攪拌翼を駆動源によって回転駆動させて攪拌する工程であって、その回転速度は、前記予備攪拌された混合汚泥をさらにより強く攪拌することによって第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせて凝集汚泥を緻密にさせる回転速度に設定され、
一方前記第２凝集工程での攪拌は、前記形成された緻密な凝集汚泥を凝集させて大きな凝集フロックを形成させる攪拌速度に設定されていることを特徴とする汚泥凝集方法。

【請求項7】

請求項６に記載の汚泥凝集方法であって、
前記第１凝集工程の前記動力を用いて攪拌する工程における攪拌翼の回転速度は、８５０ｒｐｍ以上の所定の回転速度であることを特徴とする汚泥凝集方法。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の汚泥凝集方法であって、
前記第１凝集工程の上流側に、汚泥に無機凝集剤を添加する工程を設けたことを特徴とする汚泥凝集方法。

【請求項9】

請求項６又は７に記載の汚泥凝集方法であって、
前記第２凝集工程の下流側に、第２凝集工程で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る工程と、前記工程で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する工程とを設けたことを特徴とする汚泥凝集方法。

【請求項10】

水処理系からの汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
前記汚泥貯留槽から送られてくる汚泥を凝集させる請求項１に記載の汚泥凝集装置と、
前記汚泥凝集装置から送られてくる凝集汚泥を脱水する汚泥脱水機と、
を具備することを特徴とする汚泥処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理において汚泥を凝集させるためなどに用いて好適な汚泥凝集装置及び方法、及びこの汚泥凝集装置を用いて構成される汚泥処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

廃棄物量を削減し、環境負荷を低減することが求められる中、廃水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥を減容化するための脱水処理技術は極めて重要であり、より効率的な汚泥の脱水処理技術が望まれている。

【0003】

汚泥の脱水処理は、凝集剤を用いて汚泥を凝集させる凝集工程と、脱水機により凝集汚泥を脱水する脱水工程とから構成されるのが一般的である。汚泥の脱水処理における成功の可否は、凝集剤によって如何に効果的に凝集させることができるかに依るところが大きい。

【0004】

凝集剤を利用して汚泥を凝集させる方法の内、高分子凝集剤を利用すると共に、汚泥を攪拌する際の回転速度を異なる２段階とした攪拌工程により、汚泥を凝集させる方法が知られている（例えば特許文献１〜４など）。

【0005】

また特許文献１〜４に示す従来技術よりも、汚泥の凝集に必要な凝集剤の注入量を削減することができ、しかも脱水後に得られる脱水ケーキの含水率を低減して廃棄物量をより一層削減することができる汚泥凝集装置として、特許文献５に示す汚泥の凝集方法（装置）がある。この特許文献５には、第１の高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入し、１０００ｒｐｍ以上の高速攪拌により汚泥と第１の高分子凝集剤の溶液を混合して混合汚泥を調整する第１攪拌工程と、第２の高分子凝集剤の溶液を前記混合汚泥に注入し、１０〜５００ｒｐｍの攪拌により混合汚泥と第２の高分子凝集剤の溶液を混合して凝集フロックを形成させる第２攪拌工程と、を有する汚泥の凝集方法（装置）が開示されている。

【0006】

特許文献５に示す汚泥の凝集方法（装置）によれば、第１攪拌工程において１０００ｒｐｍ以上の高速攪拌を行うので、第１の高分子凝集剤を均一に汚泥に分散させることができる上、第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。そして第１の高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることによって、無駄な高分子凝集剤を削減でき、高分子凝集剤の注入量を削減できる。また高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることにより、凝集汚泥が緻密になるため、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開昭５７−１３０５９９号公報

【特許文献2】特開昭６２−２７７２００号公報

【特許文献3】特開平１１−５７８００号公報

【特許文献4】特開２００６−２６３５１４号公報

【特許文献5】国際公開２０１２−１０８３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら特許文献５に示す汚泥の凝集方法（装置）においては、高分子凝集剤を高速攪拌する必要があるので、高速攪拌用の攪拌機の駆動動力が大きく、消費電力の低減化が図れないという問題があった。

【0009】

また、必ずしも汚泥を高速攪拌する必要がない場合（例えば処理する汚泥の量が少ないような場合）でも高速攪拌することになるので、消費電力の無駄を招いていた。

【0010】

さらに高速攪拌用の攪拌機が故障したような場合、１段目の攪拌工程が全く機能しなくなるので、汚泥処理装置の脱水機能が大きく損なわれてしまうという問題もあった。

【0011】

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、無駄のない効果的な凝集を行うことができると同時に、省エネルギー化を図ることができる汚泥凝集装置及び方法、及び汚泥処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明にかかる汚泥凝集装置は、汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を攪拌して凝集させる第１凝集装置と、前記第１凝集装置によって混合攪拌された混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を前記第１の凝集装置の攪拌速度よりも低速で攪拌して凝集させ凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る第２凝集装置と、を具備し、前記第１凝集装置は、前記混合汚泥を攪拌する動力付き攪拌機と、前記動力付き攪拌機の上流側に設置されて前記動力付き攪拌機で攪拌される前の混合汚泥を予備攪拌する無動力攪拌機構とを具備して構成され、且つ前記無動力攪拌機構は、混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する構成であり、一方前記動力付き攪拌機は、第１攪拌部内に設置された攪拌翼を駆動源によって回転駆動させる構成であって、その回転速度は、前記無動力攪拌機構において予備攪拌された混合汚泥をさらにより強く攪拌することによって第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせて凝集汚泥を緻密にさせる回転速度に設定され、一方前記第２凝集装置での攪拌は、前記形成された緻密な凝集汚泥を凝集させて大きな凝集フロックを形成させる攪拌速度に設定されていることを特徴としている。
このように動力付き攪拌機の他に無動力攪拌機構を設置したので、混合汚泥の攪拌効果が大きくなり、その分、動力付き攪拌機の駆動動力を小さくでき、省エネルギー化が図れる。また動力付き攪拌機の駆動動力を同一とした場合は、混合汚泥の攪拌効果が増大し、より効果的に第１の高分子凝集剤を均一に汚泥に分散させることができる上、第１の高分子凝集剤をより汚泥の細部まで行き渡らせることができる。
また、必ずしも汚泥を高速攪拌する必要がない場合（例えば処理する汚泥の量が少ないような場合）は、第１凝集装置の動力付き攪拌機の駆動を停止し、無動力攪拌機構のみによって攪拌することで凝集を行うことも可能になる。即ち、処理する汚泥の量に応じて効率的な運転を行うことが可能になり、この点からも省エネルギー化を図ることができる。
さらに高速攪拌用の攪拌機が故障したような場合でも、無動力攪拌機構による攪拌は行えるので、効率は低下するが第１凝集装置の運転を継続することができる。

【0013】

また前記動力付き攪拌機の攪拌翼の回転速度は、８５０ｒｐｍ以上の所定の回転速度であることが好ましい。

【0014】

また上記汚泥凝集装置の無動力攪拌機構は、前記動力付き攪拌機の上流側の配管内側壁に円周状に複数枚の流体混合板を取り付けて設置され、前記動力付き攪拌機で攪拌される前の混合汚泥を予備攪拌することが好ましい。
無動力攪拌機構による混合汚泥の攪拌は、動力付き攪拌機による攪拌に比べて、一般に攪拌による混合力が小さい。そこでこの発明のように、まず無動力攪拌機構によって混合汚泥の予備攪拌を行った上で、さらに動力付き攪拌機によってより強い攪拌を行えば、より効果的に混合汚泥を攪拌することができる。

【0015】

また上記第１凝集装置の上流側に、汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤添加装置を設置することが好ましい。或いは前記第２凝集装置の下流側に、第２凝集装置で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮装置と、濃縮装置で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤添加装置とを設置することが好ましい。
高分子凝集剤を用いて回転速度が異なる２段階の攪拌により汚泥を凝集させることに加えて、無機凝集剤を前添加或いは後添加することにより、脱水ケーキの含水率をさらに低減できるばかりか、脱水ろ液の色度を低減することができる。

【0016】

次に本発明に係る汚泥凝集方法は、汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を攪拌して凝集させる第１凝集工程と、前記第１凝集工程によって混合攪拌された混合汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を注入した混合汚泥を前記第１の凝集工程の攪拌速度よりも低速で攪拌して凝集させ凝集フロックを形成して凝集汚泥を得る第２凝集工程と、を有し、前記第１凝集工程は、前記混合汚泥を動力を用いて攪拌する工程と、前記動力を用いて攪拌する工程の上流側において前記動力を用いて攪拌される前の混合汚泥を無動力にて予備攪拌する工程と、を有し、且つ前記予備攪拌する工程は、混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する工程であり、一方前記動力を用いて攪拌する工程は、攪拌翼を駆動源によって回転駆動させて攪拌する工程であって、その回転速度は、前記予備攪拌された混合汚泥をさらにより強く攪拌することによって第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせて凝集汚泥を緻密にさせる回転速度に設定され、一方前記第２凝集工程での攪拌は、前記形成された緻密な凝集汚泥を凝集させて大きな凝集フロックを形成させる攪拌速度に設定されていることを特徴としている。

【0017】

ここで前記第１凝集工程の前記動力を用いて攪拌する工程における攪拌翼の回転速度は、８５０ｒｐｍ以上の所定の回転速度であることが好ましい。

【0018】

また前記無動力にて攪拌する工程は、前記動力を用いて攪拌する工程の上流側においてその予備攪拌として用いることが好ましい。

【0019】

また前記第１凝集工程の上流側に、汚泥に無機凝集剤を添加する工程を設けることが好ましい。或いは前記第２凝集工程の下流側に、第２凝集工程で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る工程と、前記工程で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する工程とを設けることが好ましい。

【0020】

また本発明にかかる汚泥処理装置は、水処理系からの汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、上記汚泥凝集装置と、上記汚泥凝集装置から送られてくる凝集汚泥を脱水する汚泥脱水機と、を具備することを特徴としている。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、無駄のない効果的な凝集を行うことができると同時に、省エネルギー化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】汚泥処理装置１−１の全体概略図である。

【図2】第１凝集装置４０の要部概略断面図である。

【図3】汚泥処理装置１−２の全体概略図である。

【図4】汚泥処理装置１−３の全体概略図である。

【図5】第１凝集装置４０−４の要部概略断面図である。

【図6】第１凝集装置４０−５を示す図であり、図６（ａ）は要部概略断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。

【図7】第１凝集装置４０−６の要部概略断面図である。

【図8】第１凝集装置４０−７の要部概略断面図である。

【図9】第１凝集装置４０−８の要部概略断面図である。

【図10】第１凝集装置４０−９の側面図である。

【図11】第１凝集装置４０−１０の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態にかかる汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）１−１の全体概略図である。同図に示すように、汚泥処理装置１−１は、水処理系からの汚泥を貯留する汚泥貯留槽１０と、汚泥貯留槽１０から送られてくる汚泥を凝集させる汚泥凝集装置３０と、汚泥凝集装置３０から送られてくる凝集汚泥を脱水する汚泥脱水機１００とを具備して構成されている。

【0024】

また汚泥凝集装置３０は、汚泥貯留槽１０から移送されてくる汚泥を導入する第１凝集装置４０と、第１凝集装置４０に導入する汚泥に第１の高分子凝集剤の溶液を注入する第１薬注手段７０と、第１凝集装置４０で混合攪拌された混合汚泥（混合した汚泥と第１の高分子凝集剤）を導入する第２凝集装置８０と、第２凝集装置８０に導入する汚泥に第２の高分子凝集剤の溶液を注入する第２薬注手段９０と、を具備して構成されている。

【0025】

汚泥貯留槽１０は、水処理系からの汚泥を貯留するものである。貯留する汚泥（被処理物）としては、有機性汚泥、無気性汚泥の何れでも良い。

【0026】

有機性汚泥としては、例えば下水処理、し尿処理、各種産業廃水処理において発生する有機性汚泥などを挙げることができる。より具体的には、最初沈殿池汚泥、余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥、浄化槽汚泥、消化脱離液などを挙げることができる。有機性汚泥は無機物を含んでも良い。

【0027】

無機性汚泥としては、例えば浄水処理、建設工事廃水処理、各種産業廃水処理において発生する無機性汚泥などを挙げることができる。ここで、浄水処理で発生する汚泥とは、浄水処理施設における沈殿池、排泥池、濃縮槽などから排出される汚泥などである。無機性汚泥は有機物を含んでも良い。

【0028】

以上のように、この汚泥処理装置１−１では、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれも被処理物とすることができるが、本発明の効果をより享受できるという観点からすると、有機性汚泥が好ましく、その中でも、難脱水性の嫌気性消化汚泥が特に好ましい。

【0029】

汚泥貯留槽１０内に溜められた汚泥は、移送ポンプ２０によって、第１凝集装置４０に移送される。

【0030】

図２は第１凝集装置４０の要部概略断面図である。同図に示すように第１凝集装置４０は、動力付き攪拌機５０の上流側に無動力攪拌機構６０を設置して構成されている。

【0031】

動力付き攪拌機５０は、この例では羽根型攪拌機であり、略Ｔ字配管状の第１攪拌部５１と、第１攪拌部５１内に設置される攪拌翼５３と、攪拌翼５３に連結されて第１攪拌部５１外に引き出されるシャフト５５と、シャフト５５を回転駆動するモータ（駆動源）５７とを具備している。そしてモータ５７を駆動して攪拌翼５３を回転することで、第１攪拌部５１の上流側から第１攪拌部５１内に導入された汚泥を攪拌し、攪拌した汚泥を下流側に排出する。攪拌翼５３の回転数は、この例では８５０ｒｐｍ以上の所定の回転数に設定されている。

【0032】

無動力攪拌機構６０は、管状のハウジング６１内に、板を右方向に捩じった右攪拌翼６３と左方向に捩じった左攪拌翼６５を交互に設置して構成されており、ハウジング６１内を流れる混合汚泥の流れの力を利用して、これら攪拌翼６３，６５によって、汚泥の流れ方向を変更させ、無動力で汚泥を攪拌する機構である。この無動力攪拌機構６０は、汚泥用に、し渣等のひっかかりが少ない、ツバやピンの無い無閉塞構造が望ましい。なお攪拌翼６３，６５の形状、構造は種々の変更が可能である。

【0033】

図１に戻って、第１薬注手段７０は、第１の高分子凝集剤溶解槽７１と、第１の高分子凝集剤溶解槽７１から前記無動力攪拌機構６０の上流側の配管に第１の高分子凝集剤を移送する第１の高分子凝集剤ポンプ７３とを具備している。

【0034】

第１の高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤のいずれも用いることができる。有機性汚泥を処理する場合には、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤を用いるのが特に好ましい。

【0035】

アニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合物、ポリメタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合物などを挙げることができる。

【0036】

ノニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。

【0037】

カチオン性高分子凝集剤としては、例えばアクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＡ系高分子凝集剤」とも称する）、メタクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＭ系高分子凝集剤」とも称する）、アミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ホルムアミド基などを含むポリビニルアミジン（「アミジン系高分子凝集剤」とも称する）、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられる。ＤＡＡ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。ＤＡＭ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。

【0038】

両性高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノメチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノメチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物などを挙げることができる。

【0039】

但し、以上は第１の高分子凝集剤の例示であり、これらに限定するものではない。

【0040】

第１の高分子凝集剤の分子量は４５０万以上であるのが好ましい。より好ましい分子量は５００万以上である。ここでの分子量は、粘度法により求められた平均分子量である。高速攪拌によって高分子凝集剤を汚泥中に分散させる場合、高速攪拌により高分子凝集剤の分子鎖が切断されることが生じるため、高分子凝集剤の分子量が低すぎると高分子凝集剤の凝集力が弱まってしまう。このため、分子量が４５０万以上の高分子凝集剤を使用することにより、たとえ高速攪拌により分子鎖が切断されてもある程度の高分子凝集剤の凝集力を維持することができる。

【0041】

第１の高分子凝集剤の粘度は、分子量と同じ観点から、１５０ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましく、特に１７５ｍＰａ・ｓ以上、その中でも２００ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましい。この際の粘度は、高分子凝集剤を純水に２ｇ／Ｌで溶解し、Ｂ型粘度計を使用し、２５℃、６０ｒｐｍの回転速度で測定した値である。

【0042】

第１の高分子凝集剤の分子量が４５０万以上である場合、第１の高分子凝集剤の注入量は、第１の高分子凝集剤と下記する第２の高分子凝集剤の合計注入量の４５〜９５質量％となるように調整して加えるのが好ましく、中でも５０〜９５質量％、その中でも特に５５〜９０質量％を占めるように調整して加えるのが好ましい。

【0043】

第１の高分子凝集剤の注入量の割合が高すぎると、第２の高分子凝集剤の注入量が少なすぎるようになるため、凝集フロックは成長しない可能性がある。この結果、濃縮処理や脱水処理において、ろ過性が悪化する。一方、第１の高分子凝集剤の注入量の割合が低すぎると、第１凝集装置４０（動力付き攪拌機５０）において、高速攪拌により汚泥に均一に分散する高分子凝集剤の割合が少なくなるため、高速攪拌の効果は低下するようになる。このため第１の高分子凝集剤の注入量は、合計注入量の４５〜９５質量％に制御することにより、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させるとともに凝集フロックを成長させることができる。

【0044】

第１の高分子凝集剤の溶液における溶媒は、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などを挙げることができるが、高分子凝集剤の凝集力を最大限発揮させる観点からは純水が好ましい。この点は下記する第２の高分子凝集剤の溶液についても同様である。一方、経済性の観点からは、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。この点も、第２の高分子凝集剤の溶液についても同様である。

【0045】

第１の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらにより好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。高分子凝集剤による汚泥の凝集において、高分子凝集剤の溶液は１〜３ｇ／Ｌに調製するのが一般的であり、通常は３ｇ／Ｌ以上の高分子凝集剤の溶液を使用することはない。この理由は、高分子凝集剤濃度が３ｇ／Ｌ以上になると、高分子凝集剤の溶液は高粘度になるため、従来の凝集槽で使用される攪拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しいからである。一方、第１凝集装置４０（動力付き攪拌機５０）における高速攪拌では、３ｇ／Ｌ以上の高濃度溶液を使用しても、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることができる。この結果、高分子凝集剤の溶解水量を削減できるメリットが生じる。高濃度の高分子凝集剤の溶液を使用する別のメリットとして、高分子凝集剤を加えた汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高めることができるため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる点を挙げることができる。例えば、１Ｌの汚泥に２ｇ／Ｌの高分子凝集剤の溶液を２００ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３３３ｍｇ／Ｌである。一方、１Ｌの汚泥に１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤を４０ｍＬ注入（高分子凝集剤として０．４ｇ注入）した場合、汚泥中の高分子凝集剤の濃度は３８５ｍｇ／Ｌである。このように、同じ０．４ｇの高分子凝集剤を加える場合であっても、２ｇ／Ｌの高分子凝集剤の溶液を使用するよりも、１０ｇ／Ｌの高分子凝集剤の溶液を使用する方が汚泥中の高分子凝集剤の濃度を高められ、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減することができる。

【0046】

第２凝集装置８０は、槽状の第２攪拌部８１と、第２攪拌部８１内に設置される攪拌翼８３と、攪拌翼８３に連結されて第２攪拌部８１外に引き出されるシャフト８５と、シャフト８５を回転駆動するモータ（駆動源）８７とを具備している。そしてモータ８７を駆動して攪拌翼８３を回転することで、上流側から第２攪拌部８１内に導入された汚泥を攪拌し、攪拌した汚泥を下流側に排出する。攪拌翼８３の回転数は、従来の汚泥の凝集装置において一般的な回転速度、すなわち１０〜５００ｒｐｍであればよい。その理由は、第２凝集装置８０では第２の高分子凝集剤を第１凝集装置４０において調整した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２凝集装置８０において攪拌する際の回転速度は、１０〜５００ｒｐｍであればよく、中でも２０ｒｐｍ以上或いは４００ｒｐｍ以下、その中でも３０ｒｐｍ以上或いは３００ｒｐｍ以下であるのがさらに好ましい。なお、第２凝集装置８０における攪拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、１０〜５００ｒｐｍにおいて調整するのが好ましい。

【0047】

第２薬注手段９０は、第２の高分子凝集剤溶解槽９１と、第２の高分子凝集剤溶解槽９１から前記第２凝集装置８０の第２攪拌部８１内に第２の高分子凝集剤を移送する第２の高分子凝集剤ポンプ９３とを具備している。

【0048】

第２の高分子凝集剤としては、前記第１の高分子凝集剤と同様のものを用いることができる。この場合、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いることもできるし、異なる種類の高分子凝集剤を用いることもできる。第１、第２の高分子凝集剤溶解槽７１，９１を共用できる観点からは、第２の高分子凝集剤は、第１の高分子凝集剤と同一種類の高分子凝集剤を用いるのが好ましい。第２の高分子凝集剤の溶液における高分子凝集剤濃度は１〜３ｇ／Ｌであってもよいが、３ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。

【0049】

汚泥脱水機１００としては、スクリュープレス脱水機を使用しているが、従来から知られた他の各種の脱水機を使用することもできる。例えば、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、真空脱水機、フィルタプレス脱水機、多重円板脱水機などを使用しても良い。

【0050】

次に汚泥処理装置１−１の動作を説明する。まず汚泥貯留槽１０内に溜められた汚泥が、移送ポンプ２０によって、第１凝集装置４０に移送される。同時に第１の高分子凝集剤ポンプ７３によって、第１の高分子凝集剤の溶液が、第１の高分子凝集剤溶解槽７１から無動力攪拌機構６０の上流側の配管内に供給され、汚泥に注入される。

【0051】

そして第１の高分子凝集剤が注入された混合汚泥は、無動力攪拌機構６０に導入され、攪拌翼６３，６５によって汚泥の流れ方向が複数回様々な方向に変更させられることで、無動力にて攪拌される。

【0052】

無動力攪拌機構６０によって攪拌された混合汚泥は、動力付き攪拌機５０に導入され、この動力付き攪拌機５０の攪拌翼５３の８５０ｒｐｍ以上の高速回転により、さらに混合・攪拌される。この高速攪拌によって、第１の高分子凝集剤を汚泥中に均一に分散させることができ、第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。

【0053】

第１凝集装置４０（第１凝集工程）によれば、動力付き攪拌機５０（動力を用いて攪拌する工程）の他に無動力攪拌機構６０（無動力にて攪拌する工程）を設置したので、混合汚泥の攪拌効果がより大きくなり、その分、動力付き攪拌機５０の駆動動力を小さくでき、省エネルギー化を図ることができる。具体的にこの例で言えば、同一の混合状態を得るように、動力付き攪拌機５０のみ（無動力攪拌機構６０を設置しない）で攪拌を行った場合と、本第１凝集装置４０で攪拌を行った場合とを比較した場合、本第１凝集装置４０では動力付き攪拌機５０の攪拌翼５３の回転数を約１５％低減化でき、その駆動動力を約１５％低減化できた。つまり第１凝集装置４０によれば、動力付き攪拌機５０のみで攪拌を行った場合に１０００ｒｐｍの回転数が必要であった攪拌効果を、８５０ｒｐｍの回転数で達成できた。もちろん本第１凝集装置４０の動力付き攪拌機５０の駆動動力を１０００ｒｐｍのままとすれば、混合汚泥の攪拌効果がさらに増大することは言うまでもなく、この場合は下記する脱水ケーキの含水率が、８５０ｒｐｍの回転数の場合に比べて、１〜２％程度さらに低減化できる。

【0054】

特にこの第１凝集装置４０によれば、動力付き攪拌機５０は攪拌翼５３によって混合汚泥を攪拌し（回転流）、無動力攪拌機構６０は混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する（渦流）構成であり、両者による混合汚泥の攪拌状態（回転流と渦流）は大きく異なる。従って、混合汚泥の混合状態をより複雑な流れにすることができ、より混合汚泥の攪拌効果を大きくすることができる。

【0055】

ところで、無動力攪拌機構６０による混合汚泥の攪拌は、動力付き攪拌機５０による攪拌に比べて、一般に攪拌による混合力が小さい。そこでこの第１凝集装置４０では、まず無動力攪拌機構６０によって混合汚泥の予備攪拌を行った上で、さらに動力付き攪拌機５０によってより強い攪拌を行う構成とし、これによって、より効果的に混合汚泥を攪拌するようにしている。

【0056】

以上のように、第１凝集装置４０によれば、予備攪拌と高速攪拌及び異なる攪拌方法による複雑な攪拌により、第１の高分子凝集剤を汚泥中に均一に分散させることができ、第１の高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができるため、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができる。

【0057】

動力付き攪拌機５０での回転速度は、上述のように、８５０ｒｐｍ以上の高速であることが好ましいが、より好ましい回転速度は１０００ｒｐｍ以上、さらに好ましい回転速度は２０００ｒｐｍ以上、さらにより好ましい回転速度は３０００ｒｐｍ以上である。この回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状、高分子凝集剤の分子量、高分子凝集剤の溶解濃度などに合わせて、８５０ｒｐｍ以上において調整するのが好ましい。回転速度を高めた場合には、攪拌時間をより短くすればよいので、回転速度の上限は特にないが、現状では１５０００ｒｐｍまで実験的に効果があることを確認している。

【0058】

動力付き攪拌機５０における攪拌時間、即ち第１の高分子凝集剤の溶液と汚泥を混合攪拌する時間は、２０秒以下、特に１秒〜２０秒とするのが好ましく、より好ましくは１秒〜１５秒、さらにより好ましくは１秒〜１０秒である。高速攪拌による攪拌時間が長すぎると、高分子凝集剤の凝集力が弱まる程度まで高分子凝集剤の分子鎖は切断されてしまう。このため、攪拌時間を２０秒以下に制御することにより、高分子凝集剤の凝集力を弱めることなく、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。

【0059】

以上のように、第１凝集装置４０によれば、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることにより、無駄な高分子凝集剤を削減でき、高分子凝集剤の注入量を削減することができる。また、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることにより、凝集汚泥が緻密になるため、脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる。なお、高分子凝集剤の溶液は高粘度の液体であり、一般的な凝集槽で使用される攪拌機の回転速度（１０〜５００ｒｐｍ程度）では、高分子凝集剤を汚泥に均一に分散させることが難しい上、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができなかった。このため、高分子凝集剤の注入量の増加や脱水ケーキの含水率の悪化が生じていた。一方、上記第１凝集装置４０では、無動力攪拌機構６０による予備攪拌と、動力付き攪拌機５０による高速攪拌とによって、高分子凝集剤を均一に汚泥に分散させることができる上、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができる。このため、高分子凝集剤の注入量を削減でき、脱水ケーキの含水率を低減することができる。

【0060】

また、高速攪拌によって高濃度の高分子凝集剤を使用できるため、高分子凝集剤の使用量を削減することができ、設備の小型化、省エネルギー化を図ることができる。さらには、脱水ろ液を水処理系に返流する際、返流水量を削減することができるため、水処理系全体の省エネルギー化及び省スペース化を図ることができる。

【0061】

次に、図１において、第１凝集装置４０を通過した混合汚泥は、第２凝集装置８０の第２攪拌部８１内に導入される。同時に第２攪拌部８１内には、第２の高分子凝集剤ポンプ９３によって、第２の高分子凝集剤溶解槽９１から第２の高分子凝集剤が注入される。第２凝集装置８０では、第１凝集装置４０での攪拌速度よりも低速の攪拌速度（１０〜５００ｒｐｍ、以下「通常攪拌」とも称する）によって攪拌翼８３を回転し、前記混合汚泥と前記第２の高分子凝集剤の溶液とを混合攪拌し、凝集フロックを形成させて凝集汚泥を得る（第２凝集工程）。

【0062】

第１凝集装置４０において高分子凝集剤を汚泥の細部まで均一に分散させ、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができるため、第２凝集装置８０では、第１凝集装置４０で得られた混合汚泥に対して高分子凝集剤を比較的ゆっくりと攪拌混合することにより、大きな凝集フロックを形成させることができ、ろ過性のよい凝集汚泥を形成できる。

【0063】

第２攪拌部８１における攪拌時間、即ち第２の高分子凝集剤の溶液と混合汚泥を混合攪拌する時間は１分〜２０分であるのが好ましい。その理由は、第２凝集装置８０では、高分子凝集剤を第１凝集装置４０において調整した混合汚泥に緩やかに接触させ、凝集フロックを成長させる必要があるからである。かかる観点から、第２凝集装置８０における攪拌の攪拌時間は、１分〜２０分であるのが好ましく、中でも２分以上或いは１５分以下、その中でも３分以上或いは１０分以下であるのがさらに好ましい。

【0064】

次に、第２凝集装置８０で凝集フロックを形成させて得た凝集汚泥は、汚泥脱水機１００に移送され、この汚泥脱水機１００において固液分離され、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得る。

【0065】

本汚泥処理装置１−１によれば、脱水ケーキの含水率を低減することができるから、廃棄物量を削減することができる。

【0066】

ところで、必ずしも汚泥を高速攪拌する必要がない場合（例えば処理する汚泥の量が少ないような場合）は、第１凝集装置４０の動力付き攪拌機５０の駆動を停止し、無動力攪拌機構６０のみによって攪拌することで凝集を行うことも可能である。即ち、処理する汚泥の量に応じて効率的な運転を行うことが可能になり、この点からも省エネルギー化を図ることができる。

【0067】

さらに動力付き攪拌機５０が故障したような場合でも、無動力攪拌機構６０による攪拌は行えるので、効率は低下するが第１凝集装置４０の運転を継続することができる。

【0068】

なお第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤とが同じ高分子凝集剤の場合は、第１の高分子凝集剤溶解槽７１と第２の高分子凝集剤溶解槽９１とを、１つの高分子凝集剤溶解槽で兼用しても良い。

【0069】

〔第２実施形態〕
図３は本発明の第２実施形態にかかる汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）１−２の全体概略図である。同図に示す汚泥処理装置１−２において、前記図１，図２に示す汚泥処理装置１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し添え字「−２」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１，図２に示す実施形態と同じである。

【0070】

同図に示す汚泥処理装置１−２において、上記汚泥処理装置１−１と相違する点は、汚泥凝集装置３０−２の構成であり、具体的に言えば、第１凝集装置４０―２の上流側に、汚泥貯留槽１０−２からの汚泥を導入する無機凝集剤添加装置１１０−２と、無機凝集剤添加装置１１０−２に無機凝集剤を供給する第３薬注手段１２０−２とを設置した点のみである。

【0071】

無機凝集剤添加装置１１０−２は、槽状の無機凝集剤攪拌部１１１−２と、無機凝集剤攪拌部１１１−２内に設置される攪拌翼１１３−２と、攪拌翼１１３−２に連結されて無機凝集剤攪拌部１１１−２外に引き出されるシャフト１１５−２と、シャフト１１５−２を回転駆動するモータ（駆動源）１１７−２とを具備している。そしてモータ１１７−２を駆動して攪拌翼１１３−２を回転することで、上流側から無機凝集剤攪拌部１１１−２内に導入された汚泥を攪拌し、攪拌した汚泥を下流側に排出する。攪拌翼１１３−２の回転数は、従来の汚泥の凝集装置において一般的な回転速度、すなわち１０〜５００ｒｐｍであればよい。なお、無機凝集剤添加装置１１０−２における攪拌する際の回転速度は、汚泥の種類、汚泥の性状などに合わせて、１０〜５００ｒｐｍにおいて調整するのが好ましい。また、攪拌時間は適宜設定すればよい。

【0072】

第３薬注手段１２０−２は、無機凝集剤貯槽１２１−２と、無機凝集剤貯槽１２１−２から前記無機凝集剤攪拌部１１１−２に無機凝集剤を移送する無機凝集剤ポンプ１２３−２とを具備している。

【0073】

添加する無機凝集剤としては、例えば塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などを挙げることができる。

【0074】

無機凝集剤は、粘度を低下させて汚泥中に分散させ易くするとともに、希釈することによりボリュームを増やして均一分散させ易くする観点から、希釈水で希釈して添加することが好ましい。上記観点から、無機凝集剤の希釈倍率は２〜５倍が好ましい。より好ましい希釈倍率は３〜４倍である。希釈液には、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などが使用できるが、経済性の観点からは、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。

【0075】

無機凝集剤は、汚泥のＴＳに対して１．０質量％（Ｆｅ換算）以上添加すれば、脱水効果を高めることができる一方、１０質量％（Ｆｅ換算）を超えて添加しても無機凝集剤の無駄である。よって、かかる観点から、無機凝集剤の添加量は、汚泥に対して１．０〜１０質量％（Ｆｅ換算）で添加するのが好ましく、中でも１．５質量％（Ｆｅ換算）以上或いは８．０質量％（Ｆｅ換算）以下、その中でも２質量％（Ｆｅ換算）以上或いは６．０質量％（Ｆｅ換算）以下の割合で添加するのがより一層好ましい。

【0076】

以上のように、無機凝集剤添加装置１１０−２及び第３薬注手段１２０−２を設置すれば、汚泥貯留槽１０から送られてくる汚泥は、無機凝集剤攪拌部１１１−２に供給され、同時に第３薬注手段１２０−２から無機凝集剤ポンプ１２３−２によって無機凝集剤が加えられ、攪拌翼１１３−２によって攪拌されて汚泥に無機凝集剤が混合された後、第１凝集装置４０―２に供給され、前記汚泥処理装置１−１の場合と同様の凝集、脱水処理が行われる。

【0077】

このように第１，第２凝集装置４０−２，８０−２を用いて、回転速度が異なる２段階の攪拌工程により汚泥を凝集させることに加えて、無機凝集剤添加装置１１０−２を設置することで、無機凝集剤を前添加することにより、脱水ケーキの含水率をさらに低減できるばかりか、脱水ろ液の色度を低減することができる。

【0078】

なお上記汚泥凝集装置３０−２では、攪拌翼１１３−２を用いて無機凝集剤攪拌部１１１−２内の汚泥と無機凝集剤とを攪拌混合したが、攪拌をせず、単に汚泥中に無機凝集剤を添加するだけの構成としても良い。この場合、無機凝集剤添加装置１１０−２を省略し、第３薬注手段１２０−２から第１凝集装置４０−２の上流側の配管に直接無機凝集剤を注入しても良い。

【0079】

〔第３実施形態〕
図４は本発明の第３実施形態にかかる汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）１−３の全体概略図である。同図に示す汚泥処理装置１−３において、前記図１，図２に示す汚泥処理装置１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し添え字「−３」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１，図２に示す実施形態と同じである。

【0080】

同図に示す汚泥処理装置１−３において、上記汚泥処理装置１−１と相違する点は、汚泥凝集装置３０−３の構成のみであり、具体的に言えば、第２凝集装置８０―３の下流側に、第２凝集装置８０−３で得られた凝集汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮装置１３０−３と、濃縮装置１３０−３で得た濃縮汚泥に無機凝集剤を加える無機凝集剤添加装置１４０−３とを設置した点のみである。

【0081】

濃縮装置１３０−３は、例えば遠心濃縮機、スクリュー濃縮機、楕円板型濃縮機、ふるいなどを使用して、加圧せずに凝縮汚泥を濃縮する装置を採用することも可能であるし、また例えばベルトプレス濃縮機、フィルタープレス濃縮機などを使用して、加圧しながら凝集汚泥を濃縮する方法を採用することも可能である。水分量をより減らすことができ、無機凝集剤添加効果をより一層高めることができる観点から、加圧しながら濃縮する装置を採用するのがより一層好ましい。

【0082】

本濃縮装置１３０−３では、濃縮汚泥のＴＳが５０〜１５０ｇ／Ｌとなるように濃縮するのが好ましく、中でも濃縮汚泥のＴＳが８０ｇ／Ｌ以上或いは１４０ｇ／Ｌ以下となるようにするのがより一層好ましい。「ＴＳ」とは、蒸発残留物のことであり、この場合は、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。濃縮汚泥のＴＳが５０ｇ／Ｌより低い場合、次工程で無機凝集剤を分散させ易くなるものの、濃縮ろ液側に流出する無機凝集剤が増加し、無機凝集剤を有効利用できなくなり、無機凝集剤の添加量が増加する。このため、濃縮汚泥のＴＳが５０ｇ／Ｌ以上となるように濃縮するのが好ましい。一般的に８０ｇ／Ｌ以上のＴＳまで凝集汚泥を濃縮するには、重力濃縮、すなわち凝集汚泥の自重によって濃縮する方法では、濃縮圧力が不十分であるため、加圧しながら濃縮する必要がある。他方、濃縮汚泥のＴＳが１５０ｇ／Ｌより高い場合、濃縮汚泥は固体に近くなり、濃縮汚泥内部に無機凝集剤を分散させることができず、無機凝集剤の効果が十分発揮できなくなるため、やはり無機凝集剤の添加量が増加する。このような観点から、上述のように、濃縮汚泥のＴＳが５０〜１５０ｇ／Ｌとなるように濃縮するのが好ましい。

【0083】

凝集汚泥を加圧しながら濃縮する場合、凝集汚泥にかける圧力は、濃縮汚泥のＴＳが上記範囲になるように適宜調整すればよい。凝集汚泥にかける加圧圧力の目安としては、０．５〜５０ｋＰａの圧力を凝集汚泥にかけるのが好ましく、特に１ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下、中でも特に３ｋＰａ以上或いは３０ｋＰａ以下の圧力を凝集汚泥にかけるのがより一層好ましい。

【0084】

本濃縮装置１３０−３で形成される濃縮汚泥の形状は、特に限定するものではない。例えば無機凝集剤の分散性を考慮すると、平板状とするのが好ましい。

【0085】

無機凝集剤添加装置１４０−３は、濃縮装置１３０−３からの濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する装置である。

【0086】

この汚泥処理装置１−３においては、前記濃縮装置１３０−３で得られた濃縮汚泥に、無機凝集剤を添加することにより、脱水効果をさらに高めることができる。

【0087】

使用する無機凝集剤としては、例えば塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などを挙げることができる。

【0088】

無機凝集剤は、粘度を低下させて濃縮汚泥内に含浸及び分散させ易くすると共に、希釈することによりボリュームを増やして均一分散させ易くする観点から、希釈水で希釈後、濃縮汚泥に添加することが好ましい。上記観点から、濃縮汚泥のＴＳが１００〜１５０ｇ／Ｌであれば、無機凝集剤の希釈倍率は２〜５倍が好ましい。より好ましい希釈倍率は３〜４倍である。希釈水には、純水、水道水、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水、海水などが使用できるが、経済性の観点からは、工業用水、地下水、各種廃水処理の処理水が好ましい。

【0089】

無機凝集剤は、有機性汚泥のＴＳに対して１．０質量％（Ｆｅ換算）以上添加すれば、脱水効果を高めることができる一方、１０質量％（Ｆｅ換算）を超えて添加しても無機凝集剤の無駄である。よって、かかる観点から、無機凝集剤の添加量は、有機性汚泥に対して１．０〜１０質量％（Ｆｅ換算）で添加するのが好ましく、中でも１．５質量％（Ｆｅ換算）以上或いは８．０質量％（Ｆｅ換算）以下、その中でも２質量％（Ｆｅ換算）以上或いは６．０質量％（Ｆｅ換算）以下の割合で添加するのがより一層好ましい。

【0090】

無機凝集剤・後添加工程後、脱水工程の前に、必要に応じて、無機凝集剤が添加された濃縮汚泥を加圧するか、或いは、緩やかに混合するかして、無機凝集剤を濃縮汚泥中に分散させるようにしてもよい。但し、必ずしも無機凝集剤分散工程を導入する必要はない。

【0091】

無機凝集剤添加装置１４０−３には、無機凝集剤ポンプ１４３−３を介して無機凝集剤貯槽１４１−３が接続されている。

【0092】

そして第２凝集装置８０−３から排出された凝集フロックを含む凝集汚泥は、濃縮装置１３０−３に導入される。濃縮装置１３０−３では、凝集汚泥が濃縮されて濃縮汚泥となって無機凝集剤添加装置１４０−３に供給され、濃縮汚泥に無機凝集剤が添加され、汚泥脱水機１００に移送される。そしてこの汚泥脱水機１００において固液分離され、固体として脱水ケーキを得、液体として脱水ろ液を得る。

【0093】

〔他の各種第１凝集装置〕
上記第１凝集装置４０（４０−２，４０−３）の他にも、各種構造の第１凝集装置が考えられる。図６、図８、図９はそれぞれ本発明の他の実施形態にかかる第１凝集装置４０−５，７，８を示す図であり、図５、図７、図１０、図１１はそれぞれ参考例にかかる第１凝集装置４０−４，６，９，１０を示す図である。以下それぞれについて説明する。各図に示す第１凝集装置４０−４，５，６，７，８，９，１０において、前記図１，図２に示す第１凝集装置４０と同一又は相当部分には同一符号を付す（但しそれぞれに添え字「−４，５，６，７，８，９，１０」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１，図２に示す実施形態と同じである。

【0094】

図５は第１凝集装置４０−４の要部概略断面図である。同図に示す第１凝集装置４０−４において、前記図２に示す第１凝集装置４０と相違する点は、動力付き攪拌機５０−４の下流側に無動力攪拌機構６０−４を設置した点である。動力付き攪拌機５０−４自体の構造と、無動力攪拌機構６０−４自体の構造は、前記図２に示すものと同一なので、その詳細な説明は省略する。

【0095】

この第１凝集装置４０−４の場合は、第１の高分子凝集剤が注入された混合汚泥は、まず動力付き攪拌機５０−４に導入され、攪拌翼５３−４の高速回転により、高速で混合された後、無動力攪拌機構６０−４に導入され、攪拌翼６３−４，６５−４によって汚泥の流れ方向が複数回様々な方向に変更させられることで、無動力にて攪拌される。

【0096】

この第１凝集装置４０−４の場合も、動力付き攪拌機５０−４の他に無動力攪拌機構６０−４を設置したので、混合汚泥の攪拌効果がより大きくなり、その分、動力付き攪拌機５０−４の駆動動力を小さくでき、省エネルギー化を図ることができる。

【0097】

この第１凝集装置４０−４の場合も、動力付き攪拌機５０−４は攪拌翼５３−４によって混合汚泥が攪拌され（回転流）、無動力攪拌機構６０−４は混合汚泥の流れの力を利用して混合汚泥の流れ方向を変更させることで攪拌する（渦流）構成であり、両者による混合汚泥の攪拌状態（回転流と渦流）は大きく異なる。従って、混合汚泥の混合状態をより複雑な流れにすることができ、より混合汚泥の攪拌効果を大きくすることができる。

【0098】

以上のように、第１凝集装置４０−４によれば、高速攪拌及び異なる攪拌方法による複雑な攪拌により、高分子凝集剤を汚泥中に均一に分散させることができ、高分子凝集剤を汚泥の細部まで行き渡らせることができるため、汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせることができる。

【0099】

なお動力付き攪拌機５０（５０−４）の上流側と下流側の両方に、無動力攪拌機構６０（６０−４）を設置しても良い。このように構成すればさらに攪拌効果が増大し、動力付き攪拌機５０（５０−４）の動力の低減化を図ることができる。

【0100】

図６は第１凝集装置４０−５を示す図であり、図６（ａ）は要部概略断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。同図に示す第１凝集装置４０−５では、略Ｔ字配管状の第１攪拌部５１−５と、第１攪拌部５１−５内に設置される攪拌翼５３−５と、攪拌翼５３−５に連結されて第１攪拌部５１−５外に引き出されるシャフト５５−５と、シャフト５５−５を回転駆動するモータ（駆動源）５７−５とを具備して動力付き攪拌機５０−５が構成され、さらに第１攪拌部５１−５を構成する上流側の配管中に、平板状の流体混合板５９−５を設置することで、無動力攪拌機構６０−５を構成している。

【0101】

つまりこの第１凝集装置４０−５は、動力付き攪拌機５０−５（その第１攪拌部５１−５の本体筐体）の内部に一体的に無動力攪拌機構６０−５を組み込んだ構造となっており、これによって省スペース化と高効率化を図っている。

【0102】

無動力攪拌機構６０−５は、第１攪拌部５１−５を構成する上流側の配管内側壁に、円周状に等間隔に４枚の平板状の流体混合板５９−５を設置することで構成されている。各流体混合板５９−５は略二等辺三角形状である。なお、流体混合板５９−５の形状としては、略二等辺三角形状以外の形状、枚数でも良いが、使用流体が汚泥なので、汚泥用にし渣等の引っ掛かりが少ない、ツバやピンのない形状が好ましく、構造は種々変更が可能である。

【0103】

第１凝集装置４０−５をこのように構成すれば、第１凝集装置４０−５に導入された混合汚泥は、まず無動力攪拌機構６０−５によってその流れが乱されて無動力にて攪拌混合された後、動力付き攪拌機５０−５の攪拌翼５３−５の８５０ｒｐｍ以上の高速回転によって、高速攪拌され、さらに混合される。

【0104】

この第１凝集装置４０−５においても、動力付き攪拌機５０−５の他に無動力攪拌機構６０−５を設置したので、混合汚泥の攪拌効果がより大きくなり、その分、動力付き攪拌機５０−５の駆動動力を小さくでき、省エネルギー化を図ることができる。この例の場合も、無動力攪拌機構６０−５による混合汚泥の攪拌が、動力付き攪拌機５０−５による高速攪拌の予備攪拌になるので、より効果的に混合汚泥を攪拌することができる。また動力付き攪拌機５０−５の前段（上流側）に無動力攪拌機構６０−５を設置したので、攪拌翼５３−５による上流側への混合汚泥の戻り現象も防止できる。

【0105】

なおこの例では、流体混合板５９−５を１列設けたが、流体の流れ方向に向かって間隔をあけて複数列設けても良い。また円周状に設置する流体混合板５９−５の枚数は上述のように４枚に限られず、１枚以上の枚数であればよく、また流体混合板５９−５の形状も種々の変更が可能であり、また必ずしも平板状でなくても良い。

【0106】

図７は第１凝集装置４０−６の要部概略断面図である。同図に示す第１凝集装置４０−６において、前記図６に示す第１凝集装置４０−５と相違する点は、流体混合板５９−６によって構成される無動力攪拌機構６０−６を、動力付き攪拌機５０−６の下流側に設置した点のみである。つまり第１攪拌部５１−６を構成する下流側の配管中に、平板状の流体混合板５９−６を設置することで、無動力攪拌機構６０−６を構成している。

【0107】

このように構成した場合、混合汚泥は、まず動力付き攪拌機５０−６に導入されて攪拌翼５３−６の高速回転により、高速で混合された後、無動力攪拌機構６０−６に導入されて流体混合板５９−６によって汚泥の流れ方向が変更させられることで、無動力にて攪拌される。両者の混合攪拌により、効果的な攪拌が実現できる。

【0108】

図８は第１凝集装置４０−７の要部概略断面図である。同図に示す第１凝集装置４０−７において、前記図６に示す第１凝集装置４０−５と相違する点は、流体混合板５９−７によって構成される無動力攪拌機構６０−７を、動力付き攪拌機５０−７の第１攪拌部５１−７を構成する配管とは別体として、第１攪拌部５１−７の上流側に接続・設置した点である。

【0109】

即ちこの第１凝集装置４０−７の場合、配管状の本体部６７−７の内部に、平板状の流体混合板５９−７を設置することで、単体の無動力攪拌機構６０−７を構成している。本体部６７−７の両端にはフランジが設けられ、その一端は第１攪拌部５１−７の上流側端部に設けられたフランジとフランジ接続され、その他端は無動力攪拌機構６０−７の上流側の配管とフランジ接続される。

【0110】

前記図６に示す略Ｔ字型配管状の第１攪拌部５１−５と流体混合板５９−５の一体構造は、鋳物を製作する上で容易ではない。一方図８に示す第１凝集装置４０−７のように、流体混合板５９−７を形成する無動力攪拌機構６０−７を、第１攪拌部５１−７とは別に製作すれば、第１攪拌部５１−７及び無動力攪拌機構６０−７の両者を何れも容易に製作でき、好適である。言い換えれば、標準の装置として生産されている動力付き攪拌機５０−７に無動力攪拌機構６０−７を接続するだけで、容易に第１凝集装置４０−７を構成することができる。

【0111】

また、動力付き攪拌機５０−７と無動力攪拌機構６０−７とを別々に構成したので、例えば、流体混合板５９−７が劣化してその取り換えが必要になった場合や、より効果的な構造を有する無動力攪拌機構に更新したいような場合に、無動力攪拌機構６０−７の部分のみを入れ替えればよくなり、取り換え作業性が向上し、メンテナンスコストも低廉化できる。

【0112】

さらに、無動力攪拌による効果を増加させるために、流体混合板５９−７を流れの方向に向かって複数列設置するような場合でも、前記単体の無動力攪拌機構６０−７を直列に複数個接続するだけで良いので、必要に応じた構造変更が容易に行える。

【0113】

なお、図８に示す第１凝集装置４０−７では、動力付き攪拌機５０−７の上流側に無動力攪拌機構６０−７を設置したが、動力付き攪拌機５０−７の下流側に無動力攪拌機構６０−７を設置しても良いことは、前記図７に示す第１凝集装置４０−６の場合と同様である。更に動力付き攪拌機５０−７の上流側及び下流側に無動力攪拌機構６０−７を設置しても良い。

【0114】

図９は第１凝集装置４０−８の要部概略断面図である。同図に示す第１凝集装置４０−８において、前記図８に示す第１凝集装置４０−７と相違する点は、単体とした無動力攪拌機構６０−８の構造である。

【0115】

即ちこの第１凝集装置４０−８の場合、配管状の本体部６７−８はフランジレスであって、その両端にフランジを設けていない。この例の場合、第１攪拌部５１−８の上流側端部に設けられたフランジと、無動力攪拌機構６０−８の上流側に接続する配管端部のフランジ間を、例えば図示しないボルトナットで連結することで、無動力攪拌機構６０−８を挟持する構成となっている。このように構成しても、前記図８に示す第１凝集装置４０−７の場合と同様の効果を生じる。

【0116】

またこの第１凝集装置４０−８の場合も、動力付き攪拌機５０−８の下流側又は上流側及び下流側に無動力攪拌機構６０−８を設置しても良い。

【0117】

図１０は第１凝集装置４０−９の側面図である。第１凝集装置４０−９は、同図に示すように、動力付き攪拌機５０−９の配管状の第１攪拌部５１−９を、Ｌ字状に屈曲させ、これによってこの第１攪拌部５１−９自体を無動力攪拌機構６０−９としている。

【0118】

即ち、第１攪拌部５１−９をＬ字状に屈曲することで、屈曲部分において汚泥の流れを乱す構成としている。つまりこの無動力攪拌機構６０−９は、第１攪拌部５１−９の筐体構造自体に無動力攪拌機能を持たせたものである。

【0119】

汚泥の流れ方向は、図１０の実線矢印のような上方向（上向流）でも良いし、点線矢印のような下方向（下降流）でも良いが、ガス溜まり防止のためには上向流が望ましい。即ち例えば、図２に示す第１攪拌部５１においては、攪拌翼５３のシャフト５５への付け根部分近傍に、ガスが溜まり易く、攪拌翼５３を高速回転するとキャビテーションなどを起こす恐れがあるが、上記上向流に構成すれば、上記ガス溜まりが生じ易い部分に流体の流れが入り込み、ガスが持ち去られ易くなるので、ガス溜まりが生じにくくなる。

【0120】

以上のように無動力攪拌機構６０−９を構成すれば、配管形状自体によって混合汚泥の流れ方向を変化させ、これによって内部構造を複雑化することなく攪拌効果を得ることができる。

【0121】

なおこの無動力攪拌機構６０−９に、前記図２，図５に示す無動力攪拌機構６０，６０−４や、図６，図７，図８，図９に示す無動力攪拌機構６０−５，６０−６，６０−７，６０−８を組み合わせて設置しても良い。

【0122】

図１１は第１凝集装置４０−１０の側面図である。第１凝集装置４０−１０において、前記図１０に示す第１凝集装置４０−９と相違する点は、動力付き攪拌機５０−１０のＬ字配管状の第１攪拌部５１−１０の縦側部分の長さ寸法を長く形成し、その中に収納する攪拌翼５３−１０の枚数を２枚とした点である。

【0123】

攪拌翼５３−１０を多段にすれば、混合流体の攪拌混合が、より効果的に行える。なお図１０，図１１に示す攪拌翼５３−９，１０の回転軸は、流体の流れに平行に設置されるので、攪拌翼５３−１０を平板状ではなく、スクリュー構造とすること等も容易に行える。

【0124】

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

【符号の説明】

【0125】

１−１ 汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）
１０ 汚泥貯留槽
２０ 移送ポンプ
３０ 汚泥凝集装置
４０ 第１凝集装置
５０ 動力付き攪拌機
５１ 第１攪拌部
５３ 攪拌翼
５５ シャフト
５７ モータ（駆動源）
６０ 無動力攪拌機構
６１ ハウジング
６３ 右攪拌翼
６５ 左攪拌翼
７０ 第１薬注手段
７１ 第１の高分子凝集剤溶解槽
７３ 第１の高分子凝集剤ポンプ
８０ 第２凝集装置
８１ 第２攪拌部
８３ 攪拌翼
８５ シャフト
８７ モータ（駆動源）
９０ 第２薬注手段
９１ 第２の高分子凝集剤溶解槽
９３ 第２の高分子凝集剤ポンプ
１００ 汚泥脱水機
１−２ 汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）
１−３ 汚泥処理装置（汚泥凝集脱水装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】