特許 6309883 汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システム

(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】6309883

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/12 20060101AFI20180402BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20180402BHJP

   B01D 21/02 20060101ALI20180402BHJP

   B01D 21/30 20060101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   C02F11/12 ZZAB

   C02F3/12 K

   B01D21/02 R

   B01D21/30 G

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-237580(P2014-237580)

(22)【出願日】2014年11月25日

(65)【公開番号】特開2016-97373(P2016-97373A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2016年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000197746

【氏名又は名称】株式会社石垣

(73)【特許権者】

【識別番号】000230571

【氏名又は名称】日本下水道事業団

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】山下 学

(72)【発明者】

【氏名】末次 康隆

(72)【発明者】

【氏名】杤岡 英司

(72)【発明者】

【氏名】山本 博英

(72)【発明者】

【氏名】碓井 次郎

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 旬

(72)【発明者】

【氏名】島田 正夫

(72)【発明者】

【氏名】三宅 十四日

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２７８９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５０３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８８６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１６２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７５５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６１３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１６７８２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３７１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５３１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８３２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 半田大介，省エネ型遠心脱水技術の実証試験事例報告，第５１回下水道研究発表会講演集，日本，公益社団法人日本下水道協会，２０１４年 ７月 ４日，p.955-957

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １１／１２

Ｃ０２Ｆ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維状物を含有する被処理水を最初沈殿池で重力沈殿させた初沈汚泥と、最終沈殿池で重力沈殿させた余剰汚泥とを濃縮せずに混合して混合汚泥とした後、前記混合汚泥を脱水機で脱水処理する汚泥脱水処理方法であって、
前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とを混合する、
ことを特徴とする汚泥脱水処理方法。

【請求項2】

繊維状物を含有する被処理水を重力沈殿させる最初沈殿池と、
前記最初沈殿池から供給される一次処理水を、生物処理する反応槽と、
前記反応槽から供給される処理水を重力沈殿させ、上澄み水を放流する最終沈殿池と、
前記最初沈殿池に沈殿した初沈汚泥を直接混合槽へ供給する初沈汚泥供給装置と、
前記最終沈殿池に沈殿した余剰汚泥を直接前記混合槽へ供給する余剰汚泥供給装置と、
前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とによって前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とが供給される前記混合槽と、
前記混合槽内の混合汚泥を脱水機へ供給する混合汚泥供給装置と、
前記混合汚泥供給装置によって供給された前記混合汚泥を脱水する前記脱水機と、
前記初沈汚泥供給装置内の前記初沈汚泥における前記繊維状物の含有率を測定する繊維状物含有率測定装置と、
前記繊維状物含有率測定装置の出力に基づいて、前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とを制御する制御装置と、を有する、
ことを特徴とする汚泥脱水処理システム。

【請求項3】

繊維状物を含有する被処理水を重力沈殿させる最初沈殿池と、
前記最初沈殿池から供給される一次処理水を、生物処理する反応槽と、
前記反応槽から供給される処理水を重力沈殿させ、上澄み水を放流する最終沈殿池と、
前記最初沈殿池に沈殿した初沈汚泥を直接混合槽へ供給する初沈汚泥供給装置と、
前記最終沈殿池に沈殿した余剰汚泥を直接前記混合槽へ供給する余剰汚泥供給装置と、
前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とによって前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とが供給される前記混合槽と、
前記混合槽内の混合汚泥を脱水機へ供給する混合汚泥供給装置と、
前記混合汚泥供給装置によって供給された前記混合汚泥を脱水する前記脱水機と、
前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率を測定する繊維状物含有率測定装置と、
前記繊維状物含有率測定装置の出力に基づいて、前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とを制御する制御装置と、を有する、
ことを特徴とする汚泥脱水処理システム。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の汚泥脱水処理システムにおいて、
前記脱水機は、スクリュープレス、ベルトプレス、遠心脱水機のいずれか１つである、
ことを特徴とする汚泥脱水処理システム。

【請求項5】

請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の汚泥脱水処理システムにおいて、
前記繊維状物は、繊維長が０．１ｍｍ〜５ｍｍで、繊維径が１μｍ〜５０μｍである、
ことを特徴とする汚泥脱水処理システム。

【請求項6】

請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の汚泥脱水処理システムにおいて、
前記繊維状物は、トイレットペーパーに由来する繊維状物である、
ことを特徴とする汚泥脱水処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、繊維状物を含有する被処理水を最初沈殿池で重力沈殿させた初沈汚泥と、最終沈殿池で重力沈殿させた余剰汚泥とを混合して脱水処理する汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

下水処理場に流入する被処理水は、日間変動、季節変動、天候等により、流入量や被処理水中の成分が変動する。

【0003】

最初沈殿池ではその影響を受けて初沈汚泥の発生量や成分が変動するが、最終沈殿池では、処理水が反応槽を経て流入してくるため、余剰汚泥は発生量や成分の変動が少ない。

【0004】

初沈汚泥は、主に固形の有機物や土砂等の無機成分からなっており、一般的に脱水性がよい。

【0005】

一方、余剰汚泥は、微生物が分泌した多糖類、タンパク質、核酸からなっており、著しく脱水性が悪いことが知られている。

【0006】

最初沈殿池で発生する初沈汚泥や最終沈殿池で発生する余剰汚泥は、脱水工程での効率改善を図るため、それぞれ備え付けた濃縮設備で一定の濃度に濃縮している。

【0007】

それぞれの濃縮汚泥を所定の比率で混合して脱水機に供給し、脱水機で生成した脱水ケーキは焼却あるいは埋立処分される。

【0008】

脱水ケーキを搬送、処分するためのランニングコストを低減するために、安定的に低含水率の脱水ケーキを生成することが望まれている。

【0009】

混合汚泥に繊維状物や、おがくず、籾殻などの植物素材を脱水助材として混合して脱水することが古くから知られ、多くの下水処理場で実施されている。

【0010】

このように、混合汚泥に繊維状物（脱水助材）を混合して脱水すると、低含水率の脱水ケーキが得られ、かつ、加圧脱水の場合には脱水ケーキの剥離性が改善される。

【0011】

しかしながら、大量の脱水助材を用意しなければならないため、ランニングコストが増大し、また、脱水助材の備蓄・供給設備を設置しなければならないため、イニシャルコストが増大するという問題があった。

【0012】

また、濃縮設備では初沈汚泥を１日〜３日滞留させるが、この滞留期間中に初沈汚泥内の有機分が腐敗して脱水性の悪い汚泥へと性状変化することがあった。

【0013】

初沈汚泥に含有される繊維状物も同様に腐敗し、脱水助材として機能し難い性状に変化することがあった。

【0014】

さらに、濃縮設備の維持管理のためのランニングコストやプラント工事のためのイニシャルコストが増大するという問題があった。

【0015】

そこで、汚水処理プロセスの最初沈殿池で発生する生汚泥である初沈汚泥から繊維分を分離、回収し、余剰汚泥または消化汚泥などの難脱水汚泥に回収した繊維分を添加して脱水処理することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0016】

また、初沈汚泥と余剰汚泥との混合比率を調整して脱水処理することも提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

【0017】

このように、初沈汚泥から分離、回収した繊維分を脱水助材とすることにより、ランニングコストを低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【特許文献1】特開昭６１−２６８４００号公報

【特許文献2】特開２００２−０１１５００号公報

【特許文献3】特開２００４−２７８９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

しかしながら、特許文献１に記載されている汚泥脱水処理方法、汚泥脱水処理システムでは、初沈汚泥から繊維分を分離、回収する設備を用意する必要があるとともに、繊維分を備蓄する備蓄設備が必要になるという問題がある。

【0020】

また、特許文献２に記載されている汚泥脱水処理方法、汚泥脱水処理システムは、初沈汚泥と余剰汚泥との接触時間を短くすることによってリン濃度の低減を目的とするものである。

【0021】

なお、特許文献２には、未濃縮状態の混合汚泥の脱水性の改善に関して、脱水性の悪い余剰汚泥に脱水性のよい初沈汚泥を混合させる旨の記載はなく、具体性に欠けるものである。

【0022】

また、特許文献３には、初沈汚泥と余剰汚泥との混合比率を調整する技術が記載されており、具体的には、初沈汚泥と余剰汚泥との混合汚泥における固形分中の無機質成分と有機質成分との質量比を、１０：９０〜４０：６０にすることが開示されている。

【0023】

なお、有機質成分は、主に『タンパク質』、『炭水化物』、『脂質』等からなっており、繊維分は『炭水化物』に含まれるため、特許文献３の技術は、混合汚泥中の繊維分を限定するために、初沈汚泥と余剰汚泥との混合比率を調整する技術である。

【0024】

しかし、特許文献３に記載されている有機質成分は、脱水性の悪化要因として記載されており、具体的には、最初沈殿池で発生する初沈汚泥は有機質成分の含有量が少ないため脱水性がよく、最終沈殿池で発生する終沈汚泥は有機質成分の含有量が多いため脱水性が悪いと記載されている。

【0025】

なお、特許文献３には、脱水性を改善するための脱水助材として使用する繊維状物について、記載も示唆もされていない。

【0026】

この発明は、初沈汚泥に含まれている繊維状物が脱水助材として機能することに着目してなされたもので、下水処理場および汚泥処理にかかるイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができるとともに、汚泥の脱水処理を速く行うことのできる汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0027】

この発明の汚泥脱水処理方法は、繊維状物を含有する被処理水を最初沈殿池で重力沈殿させた初沈汚泥と、最終沈殿池で重力沈殿させた余剰汚泥とを濃縮せずに混合して混合汚泥とした後、前記混合汚泥を脱水機で脱水処理する汚泥脱水処理方法であって、前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とを混合することを特徴とする。

【0028】

この発明の汚泥脱水処理システムは、繊維状物を含有する被処理水を重力沈殿させる最初沈殿池と、前記最初沈殿池から供給される一次処理水を、生物処理する反応槽と、前記反応槽から供給される処理水を重力沈殿させ、上澄み水を放流する最終沈殿池と、前記最初沈殿池に沈殿した初沈汚泥を直接混合槽へ供給する初沈汚泥供給装置と、前記最終沈殿池に沈殿した余剰汚泥を直接前記混合槽へ供給する余剰汚泥供給装置と、前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とによって前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とが供給される前記混合槽と、前記混合槽内の混合汚泥を脱水機へ供給する混合汚泥供給装置と、前記混合汚泥供給装置によって供給された前記混合汚泥を脱水する前記脱水機と、前記初沈汚泥供給装置内の前記初沈汚泥における前記繊維状物の含有率を測定する繊維状物含有率測定装置と、前記繊維状物含有率測定装置の出力に基づいて、前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とを制御する制御装置と、を有することを特徴とする。

【0029】

また、この発明の汚泥脱水処理システムは、繊維状物を含有する被処理水を重力沈殿させる最初沈殿池と、前記最初沈殿池から供給される一次処理水を、生物処理する反応槽と、前記反応槽から供給される処理水を重力沈殿させ、上澄み水を放流する最終沈殿池と、前記最初沈殿池に沈殿した初沈汚泥を直接混合槽へ供給する初沈汚泥供給装置と、前記最終沈殿池に沈殿した余剰汚泥を直接前記混合槽へ供給する余剰汚泥供給装置と、前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とによって前記初沈汚泥と前記余剰汚泥とが供給される前記混合槽と、前記混合槽内の混合汚泥を脱水機へ供給する混合汚泥供給装置と、前記混合汚泥供給装置によって供給された前記混合汚泥を脱水する前記脱水機と、前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率を測定する繊維状物含有率測定装置と、前記繊維状物含有率測定装置の出力に基づいて、前記混合槽内の前記混合汚泥における前記繊維状物の含有率が常時２０％以上になるように前記初沈汚泥供給装置と前記余剰汚泥供給装置とを制御する制御装置と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0030】

この発明の汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システムによれば、混合汚泥における繊維状物の含有率が２０％以上になるように初沈汚泥と余剰汚泥とを混合するので、安定した脱水工程を行うための汚泥性状を維持することができる。

【0031】

したがって、脱水性が日間変動等で刻々と変化する初沈汚泥を脱水機の前段で濃縮せずに直接脱水機に供給することが可能となり、下水処理場にて迅速な汚泥処理を行うことができるとともに、濃縮設備を削減することができる。

【0032】

また、脱水助材を外部から持ち込んで添加する必要がなくなることにより、イニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】この発明の第１実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図である。

【図2】トイレットペーパーと初沈汚泥から回収した繊維状物とを比較するグラフである。

【図3】初沈汚泥が含有する繊維状物を示す参考顕微鏡写真である。

【図4】繊維状物含有率と脱水ケーキ含水率との関係を示すグラフである。

【図5】この発明の第２実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図である。

【図6】この発明の第３実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図である。

【図7】この発明の第４実施例である汚泥脱水処理システムの要部の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

【0035】

図１は、この発明の第１実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図である。

【0036】

図１において、汚泥脱水処理システム１は、繊維状物を含有する被処理水１１を重力沈殿させる最初沈殿池３１と、この最初沈殿池３１から供給される一次処理水１３を、生物処理する反応槽３３と、この反応槽３３から供給される処理水１５を重力沈殿させ、上澄み水１７を河川などへ放流する最終沈殿池３５と、最初沈殿池３１に沈殿した初沈汚泥１９を混合槽５５へ供給する初沈汚泥供給装置３７と、最終沈殿池３５に沈殿した余剰汚泥２１を混合槽５５へ供給する余剰汚泥供給装置４３と、初沈汚泥供給装置３７と余剰汚泥供給装置４３とによって初沈汚泥１９と余剰汚泥２１とが供給される混合槽５５と、混合槽５５の混合汚泥２３を凝集混和槽６３へ供給する混合汚泥供給装置５７と、この混合汚泥供給装置５７によって混合汚泥２３が供給される凝集混和槽６３と、この凝集混和槽６３へ凝集剤２５を供給する凝集剤供給装置６５と、凝集混和槽６３から供給される凝集汚泥２７を脱水し、脱水ケーキ２９を生成する脱水機（例えば、スクリュープレス）６７と、初沈汚泥供給装置３７内の初沈汚泥１９における繊維状物の含有率を測定する繊維状物含有率測定装置７３と、この繊維状物含有率測定装置７３の出力に基づいて、混合槽５５内の混合汚泥２３における繊維状物の含有率が２０％以上になるように初沈汚泥供給装置３７と余剰汚泥供給装置４３とを制御する制御装置７５と、を有する。

【0037】

そして、汚泥脱水処理システム１は、一点鎖線で示すように、余剰汚泥２１の一部を反応槽３３へ返送させる余剰汚泥返送装置４９を備えていてもよい。

【0038】

上記した初沈汚泥供給装置３７は、最初沈殿池３１の、例えば、下部（底）に一端が接続され、他端が混合槽５５に接続された供給管３９と、この供給管３９の途中に設けられ、最初沈殿池３１内の初沈汚泥１９を吸引して混合槽５５内へ圧送するポンプ４１とで構成されている。

【0039】

また、余剰汚泥供給装置４３は、最終沈殿池３５の、例えば、下部（底）に一端が接続され、他端が混合槽５５に接続された供給管４５と、この供給管４５の途中に設けられ、最終沈殿池３５内の余剰汚泥２１を吸引して混合槽５５内へ圧送するポンプ４７とで構成されている。

【0040】

また、余剰汚泥返送装置４９は、余剰汚泥供給装置４３のポンプ４７よりも上流の供給管４５に一端が接続され、他端が反応槽３３に接続された供給管５１と、この供給管５１の途中に設けられ、最初沈殿池３１内の余剰汚泥２１を吸引して反応槽３３内へ圧送するポンプ５３とで構成されている。

【0041】

また、混合汚泥供給装置５７は、混合槽５５の、例えば、下部（底）に一端が接続され、他端が凝集混和槽６３に接続された供給管５９と、この供給管５９の途中に設けられ、混合槽５５内の混合汚泥２３を吸引して凝集混和槽６３内へ圧送するポンプ６１とで構成されている。

【0042】

また、反応槽３３は、空気を吹き込み微生物の働きによって有機物を分解する曝気槽や、ＯＤ法（オキシデーションディッチ法）のＯＤ槽が該当する。

【0043】

次に、個々の構成要素（設備）について説明する。

【0044】

まず、最初沈殿池３１では、流れ込んだ被処理水１１が重力分離され、比重の重い固形分は沈降し、比重の軽い固形分および液分（一次処理水１３）は次段の反応槽３３へ送られ、底部に沈殿した固形分は初沈汚泥１９として次段以降で脱水処理される。

【0045】

この被処理水１１には、多量の繊維状物が含有されている。

【0046】

この被処理水１１中に含有されている繊維状物の大部分は、繊維長さが０．１ｍｍ〜５ｍｍで、繊維径が１μｍ〜５０μｍのトイレットペーパーに由来する繊維状物であることが判明している。

【0047】

図２は、トイレットペーパーと初沈汚泥から回収した繊維状物とを比較するグラフであり、横軸を繊維長（ｍｍ）、縦軸をその繊維長が占める割合（％）とした時の、トイレットペーパーを水中に溶解して得られた繊維分と、下水処理場の初沈汚泥から回収した繊維分とを比較している。

【0048】

図２の比較結果より、下水汚泥中の繊維分布（繊維長、割合）がトイレットペーパーと酷似していることが判明した。

【0049】

また、回収する繊維の性状として、繊維長０．１ｍｍ〜５ｍｍとしておくことが好ましいことが分かる。

【0050】

図３は、初沈汚泥が含有する繊維状物を示す参考顕微鏡写真である。

【0051】

図３から分かるように、初沈汚泥１９が含有する繊維状物は、トイレットペーパーと同様で繊維径にばらつきはなく、１μｍ〜５０μｍの範囲に収まっていることが判明した。

【0052】

これらのことから、初沈汚泥１９が含有する繊維状物の性状分布は、トイレットペーパーの繊維性状と非常に酷似しており、トイレットペーパーの繊維分と同等の性状を有すると判断できるもので、脱水助材として好ましいことが分かる。

【0053】

なお、被処理水１１中に含有されている繊維状物には、トイレットペーパー由来の繊維状物以外にも植物由来の繊維状物、あるいは、食物残渣由来の繊維状物もあり、繊維状に細分化している状態であれば脱水助材として機能する。

【0054】

初沈汚泥１９には、固形分比で４０％〜６０％の繊維状物が含有されている。

【0055】

そして、処理場の規模にもよるが、最初沈殿池３１では、被処理水１１を１時間〜２時間滞留させる。

【0056】

次に、反応槽３３では、最初沈殿池３１から供給される一次処理水１３に活性汚泥（好気性微生物を多量に含んだ汚泥）を加え、空気を吹き込んで攪拌する。

【0057】

空気（酸素）と一次処理水１３中の有機物とにより、活性汚泥中の微生物が繁殖して一次処理水１３中の有機物（汚れ）が減少するとともに、活性汚泥がフロックを形成し、沈殿し易い状態になり、次段へ流出する。

【0058】

そして、処理場の規模にもよるが、反応槽３３では、一次処理水１３を６時間〜１０時間滞留させる。

【0059】

次に、最終沈殿池３５では、反応槽３３から供給された活性汚泥の混入した処理水１５を滞留させて重力沈殿を行う。

【0060】

最終沈殿池３５の上澄み水１７は、必要に応じて高度処理を施して河川などへ放流する。

【0061】

最終沈殿池３５の底部に沈殿した余剰汚泥２１は、後段において脱水処理される。

【0062】

この余剰汚泥２１は、微生物が分泌した多糖類、タンパク質、核酸からなり、著しく脱水性が悪いることが知られている。

【0063】

そして、処理場の規模にもよるが、最終沈殿池３５では、処理水１５を３時間〜４時間滞留させる。

【0064】

次に、混合槽５５は、初沈汚泥供給装置３７によって送られてくる初沈汚泥１９と、余剰汚泥供給装置４３によって送られてくる余剰汚泥２１とを攪拌機構で均一に混合し、混合汚泥２３とする。

【0065】

このように、初沈汚泥１９と余剰汚泥２１とを均一に攪拌する目的は、初沈汚泥１９に含まれる繊維状物を均一に分散させ、繊維状物を凝集の核として機能させるとともに、脱水時に水路を形成する効果を有する脱水助材として機能させるためである。

【0066】

次に、凝集混和槽６３は、混合汚泥供給装置５７によって供給される混合汚泥２３と、凝集剤供給装置６５から供給される凝集剤２５とを均一に攪拌しつつ混合し、脱水機６７で安定して脱水可能な凝集フロックを形成させる。

【0067】

次に、脱水機６７は、凝集混和槽６３から供給される凝集汚泥２７を脱水し、安定した低含水率の脱水ケーキ２９を生成する。

【0068】

この発明は、濃縮設備が不要であり、被処理水１１が最初沈殿池３１に流入した時点から脱水機６７に供給されるまでに要する時間が概ね６時間未満であるので、初沈汚泥１９および初沈汚泥１９に含有される繊維状物の性状変化がなく、良好な脱水性を維持した汚泥を高機能な脱水助材で脱水することが可能となる。

【0069】

従来、脱水性に影響を与える因子として、汚泥の濃度、有機分、繊維分（繊維状物、脱水助材）が知られている。

【0070】

そして、その影響度の度合いについては、汚泥の濃度、有機分と比較して繊維分が脱水性に大きな影響を与えることが判明している。

【0071】

そして、繊維分が凝集汚泥２７（混合汚泥２３）中に２０％以上含有されていると、脱水工程の前段で汚泥を濃縮せずに低含水率の脱水ケーキ２９を効率よく生成することができる。

【0072】

次に、繊維状物含有率測定装置７３は、初沈汚泥供給装置３７のポンプ４１よりも上流の供給管３９に一端が接続され、他端が反応槽３３に接続された分岐管６９の途中に設けられ、初沈汚泥供給装置３７から抽出した初沈汚泥１９に含まれる繊維状物（脱水助材）の含有率を測定する。

【0073】

なお、ポンプ４１の吸引によって分岐管６９に初沈汚泥１９が分岐し（供給され）ない場合は、分岐管６９の途中に、制御装置７５によって制御されるポンプを設け、分岐管６９に初沈汚泥１９が供給されるようにするとよい。

【0074】

この繊維状物の含有率を測定する一例としては、フィルタ上に初沈汚泥１９を供給し、微小な夾雑物を洗い流し、繊維状物を残留させる。

【0075】

そして、重量で繊維状物の含有率を測定する場合は、フィルタ上に残留した繊維状物の重量を測定し、含有率を算出する。

【0076】

また、圧力損失で繊維状物の含有率を測定する場合は、フィルタ上に残留した繊維状物に気体を吹き付け、フィルタの上流側と、下流側とで圧力を測定して含有率を算出し、または、フィルタ上に残留した繊維状物に液体を供給し、液体の通過速度、通過量などから含有率を算出する。

【0077】

また、画像で繊維状物の含有率を測定する場合は、フィルタ上に残留した繊維状物を撮影し、画像分析（輝度、透光率など）することで含有率を算出する。

【0078】

なお、被処理水１１を最初沈殿池３１で重力沈殿させると、被処理水１１中の繊維状物の９７％位が最初沈殿池３１に沈降、沈殿し、残りの３％位の繊維状物は反応槽３３で分解されるので、最終沈殿池３５には繊維状物が供給されなくなる。

【0079】

そして、最初沈殿池３１で沈降する繊維状物と、繊維状物以外の固形物との割合は、４０（％）：６０（％）〜６０（％）：４０（％）である。

【0080】

また、最終沈殿池３５で沈降する繊維状物と、繊維状物以外の固形物との割合は、０（％）：１００（％）である。

【0081】

そして、季節、時間変動の受け易い初沈汚泥１９を余剰汚泥２１と混合する場合、初沈汚泥１９における繊維状物が少ないときでも常時２０％以上は確保できる可能性が高く、かつ、２０％以上の繊維状物を混合汚泥２３が含有していれば、汚泥濃度に依存することなく脱水可能で、脱水機６７で含水率を十分に低減させることができる。

【0082】

図４は、繊維状物含有率と脱水ケーキ含水率との関係を示すグラフである。

【0083】

初沈汚泥１９および余剰汚泥２１を濃縮せずに混合した混合汚泥２３中の繊維状物の含有率を変化させて脱水したもので、１０％の繊維状物含有率で３％、２０％の繊維状物含有率で６％程度ケーキ含水率が減少している。

【0084】

例えば、初沈汚泥１９の繊維状物が４０％で、繊維状物以外の固形物が６０％で、余剰汚泥２１の繊維状物が０％で、繊維状物以外の固形物が１００％のとき、初沈汚泥１９と余剰汚泥２１とを１：０．８の割合で混合すると、混合汚泥２３の繊維状物の割合は、（４０／１８０）×１００＝２２（％）となり、脱水機６７で含水率を十分に低減させることができる。

【0085】

一般的に、下水処理場で発生する脱水ケーキは、含水率が８０％以下であると、搬送し易く、焼却、埋立等の後処理にかかるランニングコストも低減できる。

【0086】

そして、被処理水１１の性状変化も考慮して、混合汚泥２３中の繊維状物含有率が２０％以上であると、脱水ケーキ含水率を８０％以下に抑えることが可能となる。

【0087】

次に、汚泥脱水処理システム１の動作について説明する。

【0088】

まず、繊維状物を含有する被処理水１１は最初沈殿池３１で重力沈殿させられ、初沈汚泥１９が最初沈殿池３１に沈殿する。

【0089】

そして、最初沈殿池３１の一次処理水１３は反応槽３３に供給され、反応槽３３で生物処理される。

【0090】

そして、反応槽３３の処理水１５は最終沈殿池３５に供給され、最終沈殿池３５で重力沈殿させられ、余剰汚泥２１が最終沈殿池３５に沈殿し、上澄み水１７は河川などへ放流される。

【0091】

このようにして汚水を処理しているときに発生する初沈汚泥１９と、余剰汚泥２１とを脱水処理する場合は、まず、ポンプ４１を制御して最初沈殿池３１から初沈汚泥１９を吸引して混合槽５５へ初沈汚泥１９を供給する。

【0092】

このようにして初沈汚泥１９を混合槽５５へ供給する際、初沈汚泥１９の一部は分岐管６９を介して繊維状物含有率測定装置７３へ供給されるので、繊維状物含有率測定装置７３によって初沈汚泥１９内の繊維状物の含有率が測定され、その含有率は制御装置７５へ送られる。

【0093】

なお、繊維状物の含有率測定に供された初沈汚泥１９は、最初沈殿池３１へ供給される。

【0094】

そして、初沈汚泥１９内の繊維状物の含有率を測定した繊維状物含有率測定装置７３から含有率の信号が供給された制御装置７５は、混合槽５５内の混合汚泥２３における繊維状物の含有率が２０％以上になるように初沈汚泥供給装置３７のポンプ４１と余剰汚泥供給装置４３のポンプ４７とを制御する。

【0095】

そして、混合槽５５は供給された初沈汚泥１９と余剰汚泥２１とを均一に混合して混合汚泥２３（凝集汚泥）とし、凝集フロックを形成させる。

【0096】

この混合された混合汚泥２３は、混合汚泥供給装置５７によって凝集混和槽６３へ供給される。

【0097】

混合汚泥２３が供給される凝集混和槽６３には、例えば、制御装置７５によって制御された凝集剤供給装置６５から凝集剤２５が供給されるので、凝集混和槽６３は混合汚泥２３と凝集剤２５とを均一に混合して凝集汚泥２７とし、凝集フロックを形成させながら脱水機６７へ供給する。

【0098】

凝集汚泥２７が供給される脱水機６７は、凝集汚泥２７を脱水して脱水ケーキ２９を生成する。

【0099】

この発明の第１実施例によれば、初沈汚泥１９内の繊維状物を脱水助材として利用しているので、ランニングコストを低減することができるとともに、脱水工程の前段で汚泥を濃縮せずに汚泥の脱水処理を速く行うことができる。

【0100】

図５はこの発明の第２実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一部分または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

【0101】

この第２実施例の汚泥脱水処理システム１Ａが、第１実施例の汚泥脱水処理システム１と異なるところは、初沈汚泥供給装置３７のポンプ４１よりも下流の供給管３９に一端が接続され、他端が混合槽５５に接続された分岐管６９Ａの途中に繊維状物含有率測定装置７３を設けたところである。

【0102】

この第２実施例の汚泥脱水処理システム１Ａは、先に説明した第１実施例の汚泥脱水処理システム１と同様に動作し、第１実施例の汚泥脱水処理システム１と同様な効果を得ることができる。

【0103】

図６はこの発明の第３実施例である汚泥脱水処理システムの構成を示すブロック図であり、図１、図５と同一部分または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

【0104】

この第３実施例の汚泥脱水処理システム１Ｂが、第１実施例または第２実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａと異なるところは、混合槽５５の、例えば、下部（底）に一端が接続され、他端が混合槽５５に接続された引き込み管６９Ｂに、上流側から下流側へポンプ７１、繊維状物含有率測定装置７３を設けたところである。

【0105】

この第３実施例の汚泥脱水処理システム１Ｂは、先に説明した第１実施例または第２実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａと同様に動作し、第１実施例または第２実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａと同様な効果を得ることができる。

【0106】

図７はこの発明の第４実施例である汚泥脱水処理システムの要部の構成を示すブロック図であり、図１、図５、図６と同一部分または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

【0107】

この第４実施例の汚泥脱水処理システム１Ｃが、第１実施例〜第３実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａ，１Ｂと異なるところは、混合槽５５から混合汚泥２３を脱水機６７Ａへ直接供給し、脱水機（例えば、スクリュープレス、ベルトプレス、遠心脱水機等）６７Ａで脱水するところである。

【0108】

第１実施例〜第３実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａ，１Ｂでは、脱水機６７の脱水を確実にするために、凝集混和槽６３で混合汚泥２３と凝集剤２５とを混合させている。

【0109】

しかしながら、混合槽５５内の混合汚泥２３は、脱水助材である繊維状物が２０％以上であるので、均一に混合させられることによって凝集フロックを形成する。

【0110】

したがって、混合槽５５から混合汚泥２３を脱水機６７Ａへ供給し、脱水機６７Ａで混合汚泥２３を脱水することにより、安定した低含水率の脱水ケーキ２９を生成できる。

【0111】

この第４実施例の汚泥脱水処理システム１Ｃは、先に説明した第１実施例〜第３実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａ，１Ｂと同様に動作し、第１実施例〜第３実施例の汚泥脱水処理システム１，１Ａ，１Ｂと同様な効果を得ることができる。

【0112】

さらに、第４実施例の汚泥脱水処理システム１Ｃは、凝集混和槽、凝集剤供給装置を設置する必要がなくなることにより、イニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。

【0113】

上記した実施例において、最初沈殿池３１、最終沈殿池３５で発生する初沈汚泥１９、余剰汚泥２１の発生量が多い場合に備えて、混合槽５５の前段に初沈汚泥１９あるいは余剰汚泥２１を一時的に貯留する調整槽を設けてもよい。

【0114】

このように、調整槽を設ける場合、調整槽から混合槽５５へ送る初沈汚泥１９あるいは余剰汚泥２１の量を、混合槽５５内の混合汚泥２３における繊維状物の含有率が２０％以上になるように制御装置７５によって制御する必要がある。

【0115】

なお、初沈汚泥１９の汚泥性状および初沈汚泥１９内に含有されている繊維状物の性状変化等を管理できる場合は、初沈汚泥供給装置３７に初沈汚泥１９の濃縮設備を設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0116】

この発明に係る汚泥脱水処理方法および汚泥脱水処理システムは下水処理場に流入した被処理水を重力沈殿した初沈汚泥に含まれる繊維状物を脱水助材として有効活用するもので、処理場内の不要物から脱水助材を調達して汚泥処理を行う自己回収型処理場となり、安定した低含水率の脱水ケーキを生成できるとともに、脱水ケーキの処理が安価で容易となる環境配慮型の汚水脱水処理方法および汚水脱水処理システムとなる。

【符号の説明】

【0117】

１ 汚泥脱水処理システム
１Ａ 汚泥脱水処理システム
１Ｂ 汚泥脱水処理システム
１Ｃ 汚泥脱水処理システム
１１ 被処理水
１３ 一次処理水
１５ 処理水
１７ 上澄み水
１９ 初沈汚泥
２１ 余剰汚泥
２３ 混合汚泥
２５ 凝集剤
２７ 凝集汚泥
２９ 脱水ケーキ
３１ 最初沈殿池
３３ 反応槽
３５ 最終沈殿池
３７ 初沈汚泥供給装置
３９ 供給管
４１ ポンプ
４３ 余剰汚泥供給装置
４５ 供給管
４７ ポンプ
４９ 余剰汚泥返送装置
５１ 供給管
５３ ポンプ
５５ 混合槽
５７ 混合汚泥供給装置
５９ 供給管
６１ ポンプ
６３ 凝集混和槽
６５ 凝集剤供給装置
６７ 脱水機
６７Ａ 脱水機
６９ 分岐管
６９Ａ 分岐管
６９Ｂ 引き込み管
７１ ポンプ
７３ 繊維状物含有率測定装置
７５ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】