特開 2024-11385 汚泥の脱水方法および脱水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011385

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】汚泥の脱水方法および脱水装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/125 20190101AFI20240118BHJP

   C02F 11/14 20190101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

C02F11/125 ZAB

C02F11/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022113328

(22)【出願日】2022-07-14

(71)【出願人】

【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】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 晃人

(72)【発明者】

【氏名】島本 仙

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 真祐子

(72)【発明者】

【氏名】大津 秋人

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA03

4D059AA23

4D059BE04

4D059BE26

4D059BE54

4D059BE55

4D059BE57

4D059BE58

4D059BE59

4D059BE60

4D059CB06

4D059CB07

4D059DA23

4D059DB11

4D059EA02

4D059EB11

4D059EB20

(57)【要約】

【課題】汚泥の処理量が変化したときに、汚泥を適切に処理して含水率の低い脱水ケーキを生成することができる汚泥の脱水方法を提供する。
【解決手段】汚泥の脱水方法は、凝集剤を第１注入率で汚泥に注入し、第１注入率で注入された凝集剤と汚泥とを第１撹拌装置１１内で第１撹拌速度で撹拌し、第１撹拌装置１１から排出された汚泥に凝集剤を第２注入率で注入し、第２注入率で注入された凝集剤と汚泥とを第２撹拌装置２１内で第２撹拌速度で撹拌して凝集フロックを形成し、凝集フロックをスクリュープレス脱水機４１により脱水することを含み、第１注入率および第１撹拌速度のそれぞれは、０を含む範囲内から選択され、汚泥の処理量が変化したときに、第１撹拌速度、第２撹拌速度、第１注入率、および第２注入率を変化させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝集剤を第１注入率で汚泥に注入し、
前記第１注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第１撹拌装置内で第１撹拌速度で撹拌し、
前記第１撹拌装置から排出された前記汚泥に凝集剤を第２注入率で注入し、
前記第２注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第２撹拌装置内で第２撹拌速度で撹拌して凝集フロックを形成し、
前記凝集フロックをスクリュープレス脱水機により脱水することを含み、
前記第１注入率および前記第１撹拌速度のそれぞれは、０を含む範囲内から選択され、
前記汚泥の処理量が変化したときに、前記第１撹拌速度、前記第２撹拌速度、前記第１注入率、および前記第２注入率を変化させる、汚泥の脱水方法。

【請求項2】

前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を増加させ、前記第１注入率を増加させ、前記第２注入率を低下させる、請求項１に記載の汚泥の脱水方法。

【請求項3】

前記スクリュープレス脱水機は、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有する同軸差動スクリュープレス脱水機であり、
前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を増加させる、請求項１に記載の汚泥の脱水方法。

【請求項4】

凝集剤を第１注入率で汚泥に注入する第１注入装置と、
前記第１注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第１撹拌速度で撹拌する第１撹拌装置と、
前記第１撹拌装置から排出された前記汚泥に凝集剤を第２注入率で注入する第２注入装置と、
前記第２注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第２撹拌速度で撹拌して凝集フロックを形成する第２撹拌装置と、
前記凝集フロックを脱水するスクリュープレス脱水機と、
前記第１注入装置、前記第１撹拌装置、前記第２注入装置、および前記第２撹拌装置の動作を制御する動作制御部を備え、
前記第１注入率および前記第１撹拌速度のそれぞれは、０を含む範囲内から選択され、
前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が変化したときに、前記第１撹拌装置および前記第２撹拌装置に指令を与えて前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を変化させ、かつ前記第１注入装置および前記第２注入装置に指令を与えて前記第１注入率および前記第２注入率を変化させるように構成されている、汚泥の脱水装置。

【請求項5】

前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１撹拌装置および前記第２撹拌装置に指令を与えて前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を増加させ、前記第１注入装置に指令を与えて前記第１注入率を増加させ、前記第２注入装置に指令を与えて前記第２注入率を低下させるように構成されている、請求項４に記載の汚泥の脱水装置。

【請求項6】

前記スクリュープレス脱水機は、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有する同軸差動スクリュープレス脱水機であり、
前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記スクリュープレス脱水機に指令を与えて、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を増加させるように構成されている、請求項４に記載の汚泥の脱水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥の脱水方法および脱水装置に関し、特に、上水処理場、下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥を脱水する技術に関する。

【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、上水処理場、下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥を減容化・減量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。一般的に、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、脱水装置を用いて凝集汚泥を脱水する脱水工程とから構成される。

【0003】

凝集剤を利用して汚泥を凝集させる凝集工程は、撹拌速度が異なる２段の撹拌槽によって実行される（例えば、特許文献１参照）。また、脱水工程は、汚泥を圧搾して、脱水ケーキを生成するスクリュープレス脱水機によって実行される（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１０８３１２号

【特許文献2】特開２０１８－５１５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

処理すべき汚泥の量（以下、汚泥の処理量という）は常に一定ではなく、変化することがある。特に、汚泥の処理量が増加すると、以下のような問題が生じる。
・特許文献１に示すような、２つの撹拌槽のうちの後段の低速撹拌槽は、処理量が２倍等大幅に増加したときに汚泥を適切に凝集させることは困難であり、撹拌不足のため凝集の不十分なフロックが生成され、脱水ケーキの含水率の上昇やＳＳ（Suspended Solids）回収率の低下を招く。
・汚泥の処理量が増加した際には、スクリュープレス脱水機のスクリュー回転速度の増加が必要となる。しかし、汚泥の処理量の増加によりろ過時間の低下が生じるため、より強い背圧をろ過筒内の汚泥に加える必要が生じる。一方、強い背圧を汚泥に加えた場合には汚泥の処理量の抑制が生じてしまうため、脱水ケーキの含水率を維持したまま汚泥の処理量を増大させることは困難である。

【0006】

そこで、本発明は、汚泥の処理量が変化したときに、汚泥を適切に処理して含水率の低い脱水ケーキを生成することができる汚泥の脱水方法および脱水装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、凝集剤を第１注入率で汚泥に注入し、前記第１注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第１撹拌装置内で第１撹拌速度で撹拌し、前記第１撹拌装置から排出された前記汚泥に凝集剤を第２注入率で注入し、前記第２注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第２撹拌装置内で第２撹拌速度で撹拌して凝集フロックを形成し、前記凝集フロックをスクリュープレス脱水機により脱水することを含み、前記第１注入率および前記第１撹拌速度のそれぞれは、０を含む範囲内から選択され、前記汚泥の処理量が変化したときに、前記第１撹拌速度、前記第２撹拌速度、前記第１注入率、および前記第２注入率を変化させる、汚泥の脱水方法が提供される。

【0008】

一態様では、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を増加させ、前記第１注入率を増加させ、前記第２注入率を低下させる。
一態様では、前記スクリュープレス脱水機は、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有する同軸差動スクリュープレス脱水機であり、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を増加させる。

【0009】

一態様では、凝集剤を第１注入率で汚泥に注入する第１注入装置と、前記第１注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第１撹拌速度で撹拌する第１撹拌装置と、前記第１撹拌装置から排出された前記汚泥に凝集剤を第２注入率で注入する第２注入装置と、前記第２注入率で注入された前記凝集剤と前記汚泥とを第２撹拌速度で撹拌して凝集フロックを形成する第２撹拌装置と、前記凝集フロックを脱水するスクリュープレス脱水機と、前記第１注入装置、前記第１撹拌装置、前記第２注入装置、および前記第２撹拌装置の動作を制御する動作制御部を備え、前記第１注入率および前記第１撹拌速度のそれぞれは、０を含む範囲内から選択され、前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が変化したときに、前記第１撹拌装置および前記第２撹拌装置に指令を与えて前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を変化させ、かつ前記第１注入装置および前記第２注入装置に指令を与えて前記第１注入率および前記第２注入率を変化させるように構成されている、汚泥の脱水装置が提供される。

【0010】

一態様では、前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記第１撹拌装置および前記第２撹拌装置に指令を与えて前記第１撹拌速度および前記第２撹拌速度を増加させ、前記第１注入装置に指令を与えて前記第１注入率を増加させ、前記第２注入装置に指令を与えて前記第２注入率を低下させるように構成されている。
一態様では、前記スクリュープレス脱水機は、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有する同軸差動スクリュープレス脱水機であり、前記動作制御部は、前記汚泥の処理量が増加したときに、前記スクリュープレス脱水機に指令を与えて、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を増加させるように構成されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、汚泥の処理に使用される凝集剤の全体の量はほとんど変化せずに、脱水装置はより多くの処理量の汚泥を処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】汚泥の脱水装置の一実施形態を示す概略図である。

【図2】スクリュープレス脱水機の一実施形態を示す断面図である。

【図3】図１に示す脱水装置を用いて実施した汚泥の脱水方法の一例の試験結果を示すグラフである。

【図4】図１に示す脱水装置を用いて実施した汚泥の脱水方法の他の例の試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、汚泥の脱水装置の一実施形態を示す概略図である。図１に示す脱水装置は、第１撹拌装置１１、第２撹拌装置２１、濃縮装置３１、およびスクリュープレス脱水機４１を備えている。処理すべき汚泥は、供給ライン２を介して第１撹拌装置１１に供給される。第２撹拌装置２１は第１撹拌装置１１に供給ライン３を介して接続されており、濃縮装置３１は第２撹拌装置２１に供給ライン４を介して接続されており、スクリュープレス脱水機４１は濃縮装置３１に供給ライン５を介して接続されている。第１撹拌装置１１は凝集剤貯留槽４６に第１凝集剤注入ポンプ４４を経由して接続され、第２撹拌装置２１は凝集剤貯留槽４６に第２凝集剤注入ポンプ４５を経由して接続されている。

【0014】

脱水装置は、その動作を制御する動作制御部１０をさらに備えている。動作制御部１０は、第１撹拌装置１１、第２撹拌装置２１、濃縮装置３１、スクリュープレス脱水機４１、第１凝集剤注入ポンプ４４、および第２凝集剤注入ポンプ４５に電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。第１凝集剤注入ポンプ４４および第２凝集剤注入ポンプ４５は、凝集剤を汚泥に注入する注入装置の具体例である。

【0015】

動作制御部１０は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。例えば、動作制御部１０は、エッジサーバおよびクラウドサーバの組み合わせであってもよい。動作制御部１０は、プログラムが格納された記憶装置１０ａと、これらプログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置１０ｂを備えている。記憶装置１０ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置１０ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部１０の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0016】

第１撹拌装置１１は、撹拌槽１２と、駆動機１３と、駆動機１３により回転される回転軸１４と、回転軸１４に連結され、撹拌槽１２内に配置された撹拌翼１５とを備えている。動作制御部１０は、第１撹拌装置１１に指令を与えて、撹拌翼１５を設定された撹拌速度で回転させるように構成される。

【0017】

第２撹拌装置２１は、撹拌槽２２と、駆動機２３と、駆動機２３により回転される回転軸２４と、回転軸２４に連結され、撹拌槽２２内に配置された撹拌翼２５とを備えている。動作制御部１０は、第２撹拌装置２１に指令を与えて撹拌翼２５を設定された撹拌速度で回転させるように構成される。一実施形態では、第２撹拌装置２１の撹拌翼２５は、第１撹拌装置１１の撹拌翼１５よりも低い回転速度で回転される。

【0018】

脱水装置は、凝集剤貯留槽４６および供給ライン２に接続された第１凝集剤ライン５１を備えている。第１凝集剤ライン５１は、凝集剤貯留槽４６から供給ライン２まで延びている。第１凝集剤注入ポンプ４４は第１凝集剤ライン５１に接続されている。第１凝集剤ライン５１を流れる凝集剤の流量は、第１凝集剤注入ポンプ４４の動作速度によって決まる。脱水装置は、第１凝集剤ライン５１を流れる凝集剤の流量を測定する第１凝集剤流量計５５を備えている。動作制御部１０は、第１凝集剤注入ポンプ４４に指令を与えて、供給ライン２を流れる汚泥に凝集剤を第１注入率で注入させるように構成される。

【0019】

汚泥は供給ライン２を通じて第１撹拌装置１１の撹拌槽１２内に導入される。供給ライン２には、汚泥流量計１が取り付けられており、供給ライン２を流れる汚泥、すなわち脱水装置によって処理すべき汚泥の流量は、汚泥流量計１によって測定される。

【0020】

凝集剤は、第１凝集剤注入ポンプ４４により、供給ライン２内を流れる汚泥に第１注入率で注入される。汚泥と凝集剤は、第１撹拌装置１１の撹拌槽１２内に流入する。第１撹拌装置１１は、回転する撹拌翼１５により汚泥と凝集剤とを撹拌し、混合汚泥を形成する。より具体的には、動作制御部１０は、第１撹拌装置１１に指令を与えて、撹拌翼１５により汚泥と凝集剤とを第１撹拌速度で撹拌させる。第１撹拌速度は、撹拌翼１５の回転速度である。

【0021】

撹拌翼１５の回転速度、すなわち第１撹拌速度は、１０００ｍｉｎ^－１以上が好ましい。より好ましい回転速度は１５００ｍｉｎ^－１以上である。さらにより好ましい回転速度は２０００ｍｉｎ^－１以上である。撹拌翼１５の回転速度の上限は特に設ける必要はないが、撹拌翼１５の回転速度が１００００ｍｉｎ^－１までは特に問題が生じないことが実験により確認されている。実用的には、撹拌翼１５の回転速度は、１０００ｍｉｎ^－１以上５０００ｍｉｎ^－１以下である。

【0022】

処理すべき汚泥の量が少ない場合は、汚泥への凝集剤の第１注入率、および第１撹拌装置１１の第１撹拌速度は０であることもある。言い換えれば、凝集剤は供給ライン２に注入されず（すなわち、凝集剤は第１撹拌装置１１には導入されず）、撹拌翼１５は回転しない。

【0023】

一実施形態では、第１凝集剤ライン５１は第１撹拌装置１１の撹拌槽１２に接続され、凝集剤は、撹拌槽１２内の汚泥に注入されてもよい。第１撹拌装置１１から排出された汚泥（混合汚泥）は、供給ライン３を通じて第２撹拌装置２１の撹拌槽２２内に供給される。

【0024】

脱水装置は、凝集剤貯留槽４６および供給ライン３に接続された第２凝集剤ライン５２を備えている。第２凝集剤ライン５２は、凝集剤貯留槽４６から供給ライン３まで延びている。第２凝集剤注入ポンプ４５は第２凝集剤ライン５２に接続されている。第２凝集剤ライン５２を流れる凝集剤の流量は、第２凝集剤注入ポンプ４５の動作速度によって決まる。脱水装置は、第２凝集剤ライン５２を流れる凝集剤の流量を測定する第２凝集剤流量計５６を備えている。動作制御部１０は、第２凝集剤注入ポンプ４５に指令を与えて、供給ライン３を流れる汚泥に凝集剤を第２注入率で注入させるように構成される。

【0025】

第１撹拌装置１１から排出された汚泥と、第２注入率で注入された凝集剤は、供給ライン３を通じて第２撹拌装置２１の撹拌槽２２内に流入する。第２撹拌装置２１は、回転する撹拌翼２５により汚泥と凝集剤とを撹拌し、凝集フロックを形成する。より具体的には、動作制御部１０は、第２撹拌装置２１に指令を与えて、撹拌翼２５により汚泥と凝集剤とを第２撹拌速度で撹拌させる。第２撹拌速度は、撹拌翼２５の回転速度である。本実施形態では、撹拌翼２５の回転速度は、１０～５００ｍｉｎ^－１である。一実施形態では、第２凝集剤ライン５２は第２撹拌装置２１の撹拌槽２２に接続され、凝集剤は、撹拌槽２２内の汚泥に注入されてもよい。

【0026】

本実施形態では、第１撹拌装置１１内で汚泥と撹拌される凝集剤は、第２撹拌装置２１内で汚泥と撹拌される凝集剤と同じである。一実施形態では、第１撹拌装置１１内で汚泥と撹拌される凝集剤は、第２撹拌装置２１内で汚泥と撹拌される凝集剤と異なってもよい。この場合は、第１凝集剤ライン５１および第２凝集剤ライン５２は、異なる凝集剤貯留槽にそれぞれ連結される。

【0027】

第２撹拌装置２１により形成された凝集フロックは、供給ライン４を通じて濃縮装置３１に送られる。濃縮装置３１は、凝集フロックを濃縮させ、濃縮汚泥を形成する。濃縮方法としては、重力濃縮方式や機械濃縮方式が採用されるのが一般的であるが、特に限定されない。

【0028】

濃縮された汚泥（すなわち、濃縮された凝集フロック）は、供給ライン５を通じてスクリュープレス脱水機４１に送られ、スクリュープレス脱水機４１により脱水される。脱水された凝集フロックは脱水ケーキとしてスクリュープレス脱水機４１から排出される。

【0029】

図２は、スクリュープレス脱水機４１の一実施形態を示す断面図である。図２に示すように、スクリュープレス脱水機４１は、同軸上に配列された第１スクリュー６１および第２スクリュー６２を有する同軸差動スクリュープレス脱水機である。具体的には、スクリュープレス脱水機４１は、円筒状のろ過筒６０と、ろ過筒６０内で、該ろ過筒６０と同心状に配置され、凝集フロックを含む汚泥（以下、単に汚泥という）を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー６１および第２スクリュー６２と、第１スクリュー６１を回転させる第１スクリューモータ６５と、第１スクリュー６１とは独立に第２スクリュー６２を回転させる第２スクリューモータ６６を備えている。

【0030】

投入口６８からろ過筒６０に投入された汚泥（凝集フロック）は、回転する第１スクリュー６１および第２スクリュー６２によりろ過筒６０内で所定の移送方向Ｄに移送される。第１スクリューモータ６５と第２スクリューモータ６６の動作、すなわち第１スクリュー６１の回転速度、および第２スクリュー６２の回転速度および回転方向は、動作制御部１０によって制御される。

【0031】

第２スクリュー６２は、第１スクリュー６１とは独立に回転可能なように、第１スクリュー６１に連結されている。第１スクリュー６１および第２スクリュー６２の全体は、ろ過筒６０および排出室７０をそれぞれ貫通して延びている。排出室７０は、ろ過筒６０に接続されている。脱水ケーキは、ろ過筒６０から排出室７０に排出される。

【0032】

第１スクリュー６１は、汚泥の移送方向Ｄにおける下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状（テーパ形状）の第１スクリュー軸６１Ａと、第１スクリュー軸６１Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根６１Ｂとを有している。

【0033】

第２スクリュー６２は、円筒形状の第２スクリュー軸６２Ａと、第２スクリュー軸６２Ａの外面に固定された第２スクリュー羽根６２Ｂを有している。第２スクリュー６２の軸方向の長さは、第１スクリュー６１の軸方向の長さよりも短い。さらに、第２スクリュー羽根６２Ｂのピッチは、第１スクリュー羽根６１Ｂのピッチよりも小さい。さらに、第２スクリュー羽根６２Ｂは、その巻数が３巻き未満である。

【0034】

第２スクリュー６２の第２スクリュー軸６２Ａは、第１スクリュー軸６１Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸６２Ａの外径は第１スクリュー軸６１Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸６２Ａは、排出室７０を貫通して延びている。

【0035】

閉塞壁６９を貫通して延びる第１スクリュー軸６１Ａの上流側端部は、軸受７１，７２により回転可能に支持されている。第１スクリュー軸６１Ａは、第１スクリュー６１を回転させるための第１スクリューモータ６５に連結されている。第２スクリュー軸６２Ａは、第２スクリュー６２を回転させるための第２スクリューモータ６６に連結されている。

【0036】

本実施形態では、第２スクリュー羽根６２Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根６１Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口６８から投入された汚泥を、排出室７０へ送り出すときは、図２に示されるように、第２スクリュー６２を第１スクリュー６１とは逆方向に回転させる。

【0037】

第２スクリュー羽根６２Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根６１Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口６８から投入された汚泥を、排出室７０へ送り出すときは、第２スクリュー６２を第１スクリュー６１と同方向に回転させることになる。

【0038】

図２に示すように、ろ過筒６０は、第１スクリュー６１が配置された脱水領域１００Ａと、第２スクリュー６２が配置されたプラグ形成領域１００Ｂとに分割される。脱水領域１００Ａで汚泥が移送される空間は、ろ過筒６０の内面と、第１スクリュー羽根６１Ｂと、第１スクリュー軸６１Ａとによって形成される。この移送空間の断面積は、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口６８から投入された汚泥（凝集フロック）がこの移送空間を第１スクリュー羽根６１Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。ろ過筒６０を通過したろ液は、ろ過筒６０の下方に配置されたろ液受け７３によって集められる。ろ液受け７３には、ドレイン７４が接続されており、ろ液受け７３によって集められたろ液は、ドレイン７４を介してスクリュープレス脱水機４１から排出される。

【0039】

プラグ形成領域１００Ｂで汚泥が移送される空間は、ろ過筒６０の内面と、第２スクリュー羽根６２Ｂと、第２スクリュー軸６２Ａとによって形成される。図２に示されるように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１００Ｂでは、脱水領域１００Ａで脱水された汚泥からなる脱水ケーキによって、プラグケーキが形成される。

【0040】

動作制御部１０は、第２スクリュー６２を第１スクリュー６１の回転方向とは逆方向に回転させ、第２スクリュー羽根６２Ｂによってプラグケーキを少しずつ排出室７０に送り出す（すなわち、排出する）。第２スクリュー６２上のプラグケーキは、後続の脱水ケーキに背圧を加えながら、第２回転機構２０によって回転される第２スクリュー６２の第２スクリュー羽根６２Ｂによって排出室７０に排出される。

【0041】

動作制御部１０は、第２スクリュー６２の回転速度を変更することによって、排出室７０に排出されるプラグケーキの量を調整することができる。より具体的には、動作制御部１０が第２スクリュー６２の回転速度を低下させると、プラグケーキの排出量が減少し、動作制御部１０が第２スクリュー６２の回転速度を増加させると、プラグケーキの排出量が増加する。プラグケーキの排出量が減少すると、後続の脱水ケーキが脱水領域１００Ａに滞留して、該後続の脱水ケーキに加えられる背圧が増加する。したがって、動作制御部１０が第２スクリュー６２の回転速度を低下させることにより、後続の脱水ケーキの含水率を低下させることができる。一実施形態では、第２スクリュー６２の回転と停止とを交互に繰り返す間欠運転を行うことにより、後続の脱水ケーキに加えられる背圧を調整してもよい。

【0042】

次に、図１および図２を参照して説明した脱水装置を用いた汚泥の脱水方法の一実施形態について説明する。
脱水装置によって処理すべき汚泥の量（以下、汚泥の処理量という）は、変化することがある。特に、汚泥の処理量が増加すると、脱水ケーキの含水率の上昇やＳＳ（Suspended Solids）回収率の低下を招きやすい。そこで、動作制御部１０は、汚泥の処理量が変化したときに、第１撹拌装置１１および第２撹拌装置１２に指令を与えて第１撹拌速度および第２撹拌速度を変化させ、かつ第１凝集剤注入ポンプ４４および第２凝集剤注入ポンプ４５に指令を与えて凝集剤の汚泥への第１注入率および第２注入率を変化させるように構成されている。

【0043】

より具体的には、動作制御部１０は、汚泥の処理量が現在の処理量から増加したときに、第１撹拌装置１１および第２撹拌装置１２に指令を与えて第１撹拌速度および第２撹拌速度を増加させ、かつ第１凝集剤注入ポンプ４４に指令を与えて凝集剤の汚泥への第１注入率を増加させ、かつ第２凝集剤注入ポンプ４５に指令を与えて凝集剤の汚泥への第２注入率を低下させるように構成されている。

【0044】

第１注入率が増加する一方で、第２注入率が低下するので、汚泥の処理に使用される凝集剤の全体の量はほとんど変化せずに、脱水装置はより多くの量の汚泥を処理することができる。

【0045】

スクリュープレス脱水機４１が、増加した処理量の汚泥（凝集フロック）を脱水することを可能とするために、動作制御部１０は、汚泥の処理量が増加したときに、スクリュープレス脱水機４１に指令を与えて、第１スクリュー６１の回転速度および第２スクリュー６２の回転速度を増加させるように構成されている。このようにスクリュープレス脱水機４１の運転条件を変更することで、スクリュープレス脱水機４１は、脱水ケーキの含水率を低く保ちつつ、より多くの処理量の汚泥を脱水することができる。

【0046】

汚泥の処理量は、単位時間当たりに脱水装置によって処理すべき汚泥の量である。より具体的には、汚泥の処理量は、汚泥に含まれる固形物（懸濁物質）の単位時間当たりの量である。汚泥の処理量（kgDS/h）は、汚泥の濃度（gDS/LまたはkgDS/m³）に汚泥の流量（L/hまたはm³/h）を乗算することで求められる。
汚泥の処理量＝汚泥の濃度×汚泥の流量

【0047】

汚泥の濃度は、ＤＳ（Dry Sludge）またはＴＳ（Total Solid）とも呼ばれる。汚泥の濃度は、汚泥を一定量採取して乾燥させ、その乾燥重量から算出される。汚泥の流量は、図１に示す汚泥流量計１によって測定される。

【0048】

凝集剤の注入率（％）は、汚泥の処理量に対する凝集剤の量を表す。より具体的には、凝集剤の注入率は、凝集剤の濃度（kg/m³）に凝集剤の流量（m³/h）を乗算して得られた数値を、汚泥の上記処理量で割り算することで求められる。
凝集剤の注入率＝凝集剤の濃度×凝集剤の流量／汚泥の処理量×１００

【0049】

処理の対象となる汚泥は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれでもよい。
有機性汚泥の例としては、下水処理、し尿処理、各種産業の排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、生し尿、浄化槽汚泥、凝集沈殿汚泥、凝集加圧浮上汚泥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よい。
無機性汚泥としては、例えば浄水処理、建設工事の排水処理、各種産業の排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よい。

【0050】

本脱水方法では、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、その中でも下水処理の消化汚泥での効果が特に高い。
但し、以上は例示であり、処理の対象となる汚泥はこれらに限定されるものではない。

【0051】

凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤などが挙げられる。第１撹拌装置１１内で汚泥と撹拌される凝集剤と、第２撹拌装置２１内で混合汚泥と撹拌される凝集剤は同じであってもよいし、異なってもよい。

【0052】

次に、図１に示す脱水装置を用いて実施した汚泥の脱水方法の試験結果を記載する。試験に使用されたスクリュープレス脱水機４１のろ過筒６０は、直径３００ｍｍであった。処理対象の汚泥は下水の消化汚泥であった。図３は、凝集剤を汚泥に添加した試験の結果を示し、図４は、凝集剤およびポリ硫酸第二鉄を汚泥に添加した試験の結果を示す。ポリ硫酸第二鉄は濃縮装置３１の出口の濃縮汚泥に添加した。脱水ケーキの含水率は、安定運転時の脱水ケーキを採取し、１０５℃で一晩乾燥させて計測した。

【0053】

図３および図４に示すように、汚泥の処理量が２倍以上であっても、脱水ケーキの含水率は概ね一定に保たれている。したがって、これらの試験結果から、脱水装置は、その運転条件を変えることにより、汚泥を適切に脱水できることが分かる。

【0054】

汚泥の処理量が現在の汚泥の処理量から減少したときは、動作制御部１０は、第１撹拌速度および第２撹拌速度を低下させ、スクリュープレス脱水機４１の第１スクリュー６１の回転速度および第２スクリュー６２の回転速度を低下させる。凝集剤の第１注入率および第２注入率は、汚泥の処理量によっては、増加させることもあれば、低下させることもある。

【0055】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0056】

１ 汚泥流量計
２，３，４，５ 供給ライン
１０ 動作制御部
１１ 第１撹拌装置
１２ 撹拌槽
１３ 駆動機
１４ 回転軸
１５ 撹拌翼
２１ 第２撹拌装置
２２ 撹拌槽
２３ 駆動機
２４ 回転軸
２５ 撹拌翼
３１ 濃縮装置
４１ スクリュープレス脱水機
４４ 第１凝集剤注入ポンプ
４５ 第２凝集剤注入ポンプ
４６ 凝集剤貯留槽
５１ 第１凝集剤ライン
５２ 第２凝集剤ライン
５５ 第１凝集剤流量計
５６ 第２凝集剤流量計
６０ ろ過筒
６１ 第１スクリュー
６１Ａ 第１スクリュー軸
６１Ｂ 第１スクリュー羽根
６２ 第２スクリュー
６２Ａ 第２スクリュー軸
６２Ｂ 第２スクリュー羽根
６５ 第１スクリューモータ
６６ 第２スクリューモータ
７０ 排出室
７１，７２ 軸受
７３ ろ液受け
７４ ドレイン
１００Ａ 脱水領域
１００Ｂ プラグ形成領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】