スクリュープレス式脱水機、汚泥処理システム及び汚泥処理システムの運転方法
【課題】脱水機本体内にろ液を溜めてＳＳを沈降分離して清澄なろ液を排出することによってＳＳ回収率を向上させること。
【解決手段】円筒形状を為す外筒スクリーン３と、テーパ状の軸７の外周に螺旋状のスクリュー羽根９を設け、外筒スクリーン３内に回転自在に配置され、スクリュー羽根９の外周端面が外筒スクリーン３に略接するスクリュー５と、スクリュー５の軸小径部７ａ側に設けられるスラッジ供給口１３と、スクリュー５の軸大径部７ｂ側に設けられるケーキ出口１５と、外筒スクリーン３の外周に設けられ、外筒スクリーン３から搾り出るろ液を受ける外筒１７と、外筒１７に設けられ外筒１７内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口１８と、外筒１７に設けられ外筒１７内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口１９とを備える。
【解決手段】円筒形状を為す外筒スクリーン３と、テーパ状の軸７の外周に螺旋状のスクリュー羽根９を設け、外筒スクリーン３内に回転自在に配置され、スクリュー羽根９の外周端面が外筒スクリーン３に略接するスクリュー５と、スクリュー５の軸小径部７ａ側に設けられるスラッジ供給口１３と、スクリュー５の軸大径部７ｂ側に設けられるケーキ出口１５と、外筒スクリーン３の外周に設けられ、外筒スクリーン３から搾り出るろ液を受ける外筒１７と、外筒１７に設けられ外筒１７内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口１８と、外筒１７に設けられ外筒１７内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口１９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道処理分野及び産業廃水処理分野における汚泥脱水機として用いるスクリュープレス式脱水機の改良、及びこのスクリュープレス式脱水機を用いる汚泥処理システム並びにこの汚泥処理システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道処理分野及び産業廃水処理分野における汚泥脱水機として用いるスクリュープレス脱水機は、凝集汚泥などを凝縮〜ろ過〜圧搾という処理をするために、スクリューオーガとその周囲に配される外筒スクリーンとの組合せで、主要構造を構成している。その外筒スクリーンのろ材（フィルタ）は、金属製フィルタ（パンチングメタルなど）を用いており、その目開きがφ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍと、ベルトプレス脱水機などで用いられる繊維性ろ布に比較して大きいため、脱水中に捕捉できずに目抜けして機外へ排出される固形物、いわゆる浮遊物質量（Suspended Solid:ＳＳ）が多くなり、ＳＳ回収率９０〜９５％程度で、他機種に比べてＳＳ回収率が悪いと一般的に言われている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
そこで、この問題を解決するため、スクリュープレス脱水機から排出されるろ液中のＳＳ分を回収して脱水の前段にある汚泥貯留槽へ戻し、脱水機へ再度供給してＳＳ回収率を向上させるろ液分離装置が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ポリマー凝集剤 使用の手引き」(東京都下水道サービス株式会社、平成１４年３月発行）
【非特許文献２】高効率型圧入式スクリュープレス脱水機 技術マニュアル 2006年3月（発行日 平成１８年３月３１日、発行所 財団法人 下水道新技術推進機構）第１８７頁〜第１９１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献２に開示されるろ液分離装置は、大がかりな装置になり、コストも相当アップし、運転制御も複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、脱水機本体内にろ液を溜めてＳＳを沈降分離して清澄なろ液を排出することによってＳＳ回収率を向上させることを可能としたスクリュープレス式脱水機、汚泥処理システム及び汚泥処理システムの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載のスクリュープレス式脱水機は、円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、外筒に設けられ外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、外筒に設けられ外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のスクリュープレス式脱水機は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、外筒の上部に設けられ、外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、外筒の下部に設けられ、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のスクリュープレス式脱水機は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、スクリューの軸小径部側かつ外筒の下部に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側かつ外筒の上部に設けられるケーキ出口と、外筒の上部に設けられ、外筒内の清澄なろ液をオーバーフローとして排出する清澄なろ液排出口と、外筒の下部に設けられ、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の汚泥処理システムは、請求項１乃至３の何れか記載のスクリュープレス式脱水機と、スクリュープレス式脱水機に汚泥を供給する汚泥供給装置と、スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口と汚泥供給装置とを結び汚泥をスクリュープレス式脱水機へ送る汚泥供給路と、スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と汚泥供給装置とを結び、スクリュープレス式脱水機内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置へ送る汚泥返送路とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の汚泥処理システムは、請求項４記載の汚泥処理システムにおいて、汚泥供給装置は、汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプと、汚泥供給ポンプによって送られる汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置とを備え、汚泥供給路は、汚泥凝集装置とスクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口とを結び、汚泥返送路は、スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と汚泥貯留槽とを結ぶことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項４又は５記載の汚泥処理システムを運転する方法において、汚泥供給装置から送られてくる汚泥を、外筒スクリーン内に投入し、スクリューと外筒スクリーンとによって徐々に圧搾・脱水して排出させる工程と、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、ろ液排出口を閉じ、ろ液を外筒内に貯留し、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程と、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液を、清澄なろ液排出口から排出させる工程と、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程と、ろ液排出口から間欠的に排出させられるＳＳ濃度の高いろ液を汚泥貯留槽へ戻す工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上になった場合にろ液排出口を開き、ろ液排出口開放後、外筒内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間経過後にろ液排出口を閉じるように運転されることを特徴とする。
請求項８記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、汚泥処理システムの試運転によって求められたろ液排出口を開く時間と閉じる時間とに基づいて運転されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な装置及び運転方法でスクリュープレス脱水機のＳＳ回収率を９８〜９９％までに改善できる。
本発明によれば、副次効果として、ＳＳ回収率を気にしなくてよい運転が可能となるため、ケーキ含水率優先運転または処理量優先運転もしくは低薬注率運転が可能となり、全般的に脱水性能が向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る汚泥処理システムを示す説明図である。
【図３】図２に示す汚泥処理システムにおけるろ液排出の運転方法を示す説明図である。
【図４】下水混合生汚泥におけるケーキ含水率のろ液レベルによる比較を示すグラフである。
【図５】下水消化汚泥におけるケーキ含水率のろ液レベルによる比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１を示す。
本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーン３と、テーパ状の軸７の外周に螺旋状でかつ各羽根の外形が等しいスクリュー羽根９を設け、外筒スクリーン３内に軸小径部７ａを下部にして回転自在に配置されるテーパ状のスクリュー５と、スクリュー５の軸小径部７ａ側に設けられるスラッジ供給口１３と、スクリュー５の軸大径部７ｂ側に設けられるケーキ出口１５と、外筒スクリーン３の外周に設けられ、外筒スクリーン３から搾り出るろ液を受ける外筒１７と、スクリュー５を回転駆動するモータ２１とを備えている。
【００１７】
外筒スクリーン３は、例えば、ＳＵＳ３０４製の金網やパンチングプレートを用いる。そして、ろ過穴は、例えば、後述する濃縮ゾーンの穴径が１．０〜１．５ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径が０．７〜１．０ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径が０．５〜０．６ｍｍとされている。本実施形態では、濃縮ゾーンの穴径１．２ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径０．８ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径０．５ｍｍとした。なお、外筒スクリーン３の長さ及び口径は、任意であるが、本実施形態では、外筒スクリーン３の長さを６６０ｍｍ、外筒スクリーン３の口径を２００ｍｍとした。
【００１８】
スクリュー５は、例えば、ＳＵＳ３０４材で構成されている。スクリュー５の軸７は、外筒スクリーン３との間で形成されるろ室１１が、脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって太くなるテーパ状にしてある。
スクリュー羽根９のピッチは、軸７と同様に、ろ室１１が脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって小さくなるように設定されている。このスクリュー羽根９のピッチは、非特許文献１にあるようなピッチと略同じである。
【００１９】
外筒スクリーン３とスクリュー５と外筒１７とは、スラッジ供給口１３に連絡する受け部２５を介して水密機構を用いて架台２３上に立設されている。受け部２５は背の低い円筒状を為し、その上辺は外筒１７の下面となっており、外筒スクリーン３は受け部２５の上辺を同軸小径円で開口した孔内面に水密シールを介することで、外筒１７へ受け部２５内の汚泥がショートパスするのを防ぐ。スクリュー５は軸７の下端を受け部２５の下辺に同軸小径円で開口した孔に水密シールを介して貫通し、その下部に軸小径部７ａの下端部を備えている。スクリュー５の軸７の外側とスクリュー羽根９との間の空間は受け部２５に連絡している。
【００２０】
スクリュー５には、スクリュー５の軸小径部７ａの下端部から受け部２５を貫通して架台２３内に突出する軸２７が取り付けられて図示しない軸受けにより支持されて回転自在になっている。軸２７には、スプロケット３３が取り付けられ、架台２３上に設置されたモータ２１の駆動軸３７に設けたスプロケット３９にチェーン３５を介して連結されている。ここで、スクリュー５の駆動装置は、架台２３上に設置されたモータ２１と、スクリュー５の軸２７に設けたスプロケット３３と、モータ２１の駆動軸３７に設けたスプロケット３９と、スプロケット３３，３９に張り渡されたチェーン３５とで構成されている。
【００２１】
外筒スクリーン３の下端部には、外筒スクリーン３を受け止める金具２９に連結し、スクリュー５の軸２７の外側に同軸上に配置される中空状軸３１が取り付けられている。中空状軸３１の下端近傍には、スプロケット４１が取り付けられ、架台２３上に設置された外筒スクリーン３のモータ４３の駆動軸４５に設けたスプロケット４７にチェーン４９を介して連結されている。ここで、外筒スクリーン３の駆動装置は、架台２３上に設置されたモータ４３と、スクリュー５の中空状軸３１に設けたスプロケット４１と、モータ４３の駆動軸４５に設けたスプロケット４７と、スプロケット４１，４７に張り渡されたチェーン４９とで構成されている。
【００２２】
外筒１７には、上部に低濃度の清澄なろ液を排出するための清澄なろ液排出口１８が設けられ、下部に高濃度のろ液を排出するためのろ液排出口１９が設けられている。ろ液排出口１９には、モーターで駆動する開閉弁２０が設けられている。この開閉弁２０を閉じることによって外筒１７内に形成されるろ過室７９にろ液が溜められ、ろ過室７９内のろ液中のＳＳが沈降分離される。そして、上部の清澄なろ液排出口１８から清澄のろ液が排出される。また、開閉弁２０を間欠的に開くことによって、ろ過室７９の下方に溜まった高濃度のろ液が下部のろ液排出口１９から排出される。
【００２３】
外筒１７には、脱水運転と脱水運転との間の運転停止時に外筒スクリーン３の逆洗を行うための水噴霧ノズル５１が上下に亘り複数設置されている。外筒スクリーン３の逆洗は、運転停止時に圧力水による洗浄スプレーで外筒スクリーン３を洗浄するが、このときに外筒スクリーン３を外筒スクリーン３の駆動装置により回転駆動して、外筒スクリーン３の外面全体を洗浄する。
外筒１７の上部側には、スクリュー５の軸大径部側７ｂの終端側を覆う筒部５３が設けられている。この筒部５３には、出口圧力センサ５５が設けられている。
【００２４】
筒部５３には、スクリュー５の終端部に出口コーン５７が設置されている。出口コーン５７は、スクリュー５の終端部に設けられた軸５９に設置された出口制御シリンダ６１によって筒部５３から排出される脱水ケーキを押圧しながら排出量を調整する。出口制御シリンダ６１は、圧縮空気配管６３を介して圧縮空気供給源(図示せず)に連絡している。
出口コーン５７の周囲には、筒部５３に連結する脱水汚泥収納部６５が形成され、回転式ケーキ掻き寄せ刃６７が回転自在に配置されている。回転式ケーキ掻き寄せ刃６７は、上部を脱水汚泥収納部６５の内周に回転可能に支持されるドーナツ状のラック内歯車７１に吊設され、そのラック内歯車７１と噛合する平歯車７３を設けた軸７５を脱水汚泥収納部６５に軸受けを介して取り付け、この軸７５に平歯車７７を設け、この平歯車７７を、スクリュー５の終端部に連結する軸５９に設けた平歯車６９と噛合させることによって、スクリュー５の回転と同期して脱水汚泥収納部６５内を回転することができる。
【００２５】
脱水汚泥収納部６５には、ケーキ出口１５が設けられている。
本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１においては、図１に示すように、スクリュー５の軸小径部７ａから軸大径部７ｂに向かって濃縮ゾーン(水分９８〜９５％）、ろ過ゾーン（水分９５〜８８％）、圧搾ゾーン（水分８８〜７５％）を構成するように、ろ室１１を形成している。
【００２６】
図２は、図１に示す本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１を用いる本発明の一実施形態に係る汚泥処理システム１００を示す。
本実施形態に係る汚泥処理システム１００では、スクリュープレス式脱水機１のスラッジ供給口１３に、スクリュープレス式脱水機１に汚泥を供給する汚泥供給装置１０１の汚泥供給路１０３を連結し、スクリュープレス式脱水機１のろ液排出口１９に、スクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送る汚泥返送路１０５を連結し、スクリュープレス式脱水機１の外筒１７の上部に設けた清澄なろ液排出口１８から排出される低濃度の清澄なろ液は、水処理設備（図示せず）へ送られるように構成されている。
【００２７】
ここで、汚泥返送路１０５は、移送ポンプ１０６によってスクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送るように構成されている。なお、自然流下によってスクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送ることができる場合には、移送ポンプ１０６を省くことができる。
汚泥供給装置１０１は、汚泥貯留槽１０７と、汚泥貯留槽１０７から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプ１０９と、汚泥供給ポンプ１０９によって送られる汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置１１１とを備えている。
【００２８】
汚泥貯留槽１０７は、濃縮汚泥引き抜きポンプ１１３によって濃縮設備（図示せず）から送られてくる汚泥を貯留するように構成されている。また、汚泥貯留槽１０７は、モータによって駆動される攪拌翼１０８を備えている。
汚泥凝集装置１１１は、凝集剤供給ポンプ１１７によって高分子凝集剤を溶解する凝集剤溶解タンク１１５から溶解した高分子凝集剤と、汚泥供給ポンプ１０９によって汚泥貯留槽１０７から送り出される汚泥とを貯留するように構成されている。また、汚泥凝集装置１１１は、モータにて駆動される撹拌翼１１２を備えている。また、凝集剤溶解タンク１１５は、高分子凝集剤を溶解するためにモータにて駆動される撹拌翼１１６を備えている。
【００２９】
なお、本実施形態では、スクリュープレス式脱水機１の外筒１７に設けた水噴霧ノズル５１には、給水タンク１１９から洗浄水ポンプ１２１によって送られる洗浄水が送られ、出口制御シリンダ６１には空気圧縮機１２３から送られる圧縮空気が供給されるようになっている。
【００３０】
図３は、図２に示す汚泥処理システム１００におけるろ液排出の運転方法の一例を示す。
次に、図１に示すスクリュープレス式脱水機１、図２に示す汚泥処理システム１００及び図３に示すろ液排出の運転方法に基づいて本実施形態に係る汚泥処理システム１００を運転する方法について説明する。
先ず、スクリュープレス式脱水機１及び汚泥供給装置１０１を駆動する。その際、スクリュープレス式脱水機１の下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を閉じておく。
【００３１】
そして、汚泥凝集装置１１１にて凝集剤を加えてフロック化した、例えば、２〜３ｍｍの固形物からなる凝集汚泥を、汚泥供給路１０３を介して汚泥供給ポンプ１０９によって、例えば、３０〜５０ＫＰａの圧力でスラッジ供給口１３から外筒スクリーン３内に導入し、超低速回転（０．０８〜１ｒｐｍ）のスクリュー５により濃縮ゾーン内をスクリュー羽根９によって外筒スクリーン３との間に形成されるろ室１１内で脱水させながら搬送する。
【００３２】
濃縮ゾーンの入口汚泥含水率は、９８％〜９５％（逆に言うと、固形物濃度２％〜５％（重量比））であり、スクリュープレス式脱水機１に導入された汚泥は、圧力の高いろ室１１から外筒スクリーン３の外側の圧力の低い外筒１７と外筒スクリーン３との間の空間へ流れる流れに乗って外筒スクリーン３の内面に付着堆積するとともに、スクリュー羽根９で掻き取るので、スクリュー５の進行方向上流側の刃面にも付着し、後段のろ過ゾーンへ搬送される。スクリュー羽根９が通過して直ぐは外筒スクリーン３が剥き出しとなり、羽根ピッチ間のろ室１１にある水が一気に外筒１７との間に形成されるろ過室７９に流れる。
【００３３】
そして、脱水された汚泥は、圧搾ゾーンから出口コーン６１による押圧力を受けながら脱水汚泥収納部６５内に流入し、回転式ケーキスクレーパ６７によってケーキ出口１５から排出される。
一方、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０は、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、例えば、図３に示すように、１サイクル２０〜３０分として、３分間だけ開き、それ以外は閉じるため、ろ液を外筒１７のろ過室７９内に貯留し、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる。
【００３４】
そして、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液（例えば、ＳＳ濃度が１５０〜３００ｍｇ／Ｌ）は、上部の清澄なろ液排出口１８からオーバーフローとして排出され、水処理設備へ送られる。
次に、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０は、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、例えば、図３に示すように、１サイクル２０〜３０分として、３分間だけ開き、外筒１７のろ過室７９内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液（例えば、排出１回当たり０．００２ｍ3、ＳＳ濃度４０００〜８０００ｍｇ／Ｌ）をろ液排出口１９から排出させる。
【００３５】
そして、ろ液排出口１９から間欠的に排出させられるＳＳ濃度の高いろ液は、汚泥返送路１０５を介して汚泥貯留槽１０７へ戻される。
なお、ろ液排出口１９からのＳＳ濃度の高いろ液の排出は、汚泥処理システム１００の試運転によって求められたろ液排出口１９を開く時間と閉じる時間とに基づいて開閉弁２０を制御することによって行われる。また、清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上（例えば、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以上）の場合にろ液排出口１９を開き、ろ液排出口１９の開放弁２０の開放後、外筒１７内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間（外筒のろ液貯留高さの、例えば、４／５が排出されるのに要する時間で、本装置の場合、例えば、３分間）経過後にろ液排出口１９を閉じるように開閉弁２０を制御するようにしても良い。
【００３６】
次に、スクリュー脱水機１におけるろ液レベルによるケーキ含水率に与える影響について説明する。
1−1．下水混合生汚泥の実験データ
ケーキ含水率のろ液レベルによる比較を図４に示す。
この図中、■は、通常のろ液を溜めないで排出する場合のケーキ含水率のデータで、◆が下部のろ液排出口１９を全閉にして、ろ液を溜めて上部の清澄なろ液排水口１８からオーバーフローさせた時のケーキ含水率のデータである。
表１は、その際の汚泥濃度、薬注率、凝集装置回転速度、スクリュー回転速度及び出口圧力を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
〔考 察〕
下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にしてろ液を外筒全体レベルに保ち清澄なろ液排出口１８からオーバーフローさせて、脱水部分をろ液に浸漬させた場合と、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全開にして外筒内のろ液を排出して脱水部分を露出した場合とにおいて、ケーキ含水率への影響は特に見られなかった。
【００３９】
1−2．下水消化汚泥の実験データ
ケーキ含水率のろ液レベルによる比較を図５に示す。
この図中、■は、通常のろ液を溜めないで排出する場合のケーキ含水率のデータで、◆が下部のろ液排水口１９を全閉にして、ろ液を溜めて上部の清澄なろ液排水口１８からオーバーフローさせた時のケーキ含水率のデータである。
表２は、その際の汚泥濃度、薬注率、凝集装置回転速度、スクリュー回転速度及び出口圧力を示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
〔考 察〕
下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にしてろ液を外筒全体レベルに保ち清澄なろ液排出口１８からオーバーフローさせた場合と、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全開にして外筒内のろ液を排出した場合とでは、オーバーフロー時の方がケーキ含水率が若干低くなる傾向が見られた。
【００４２】
以上の結果から、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にして脱水部分をろ液に浸漬させても、ケーキ含水率に悪影響を与えないことが確認できた。
すなわち、流体は高い圧力から低い圧力へ移動するが、その逆は有り得ないことが確認できた。また、脱水機の内部圧力は、下部：３０ＫＰａ前後、上部：１００ＫＰａ前後であるのに対して、ろ液水頭で発生する圧力は、下部：１０〜２０ＫＰａ程度、上部：０ＫＰａであるため、ろ液がケーキ含水率に悪影響を与えないことが確認できた。
【００４３】
次に、高濃度ろ液の返送による汚泥貯留槽１０７の汚泥濃度への影響について説明する。
汚泥濃度２００００ｍｇ／Ｌの汚泥を濃縮設備から濃縮汚泥引き抜きポンプ１１３によって汚泥貯留槽１０７へ供給する。ここで、汚泥供給量をＱ１とする。
汚泥貯留槽１０７から汚泥供給ポンプ１０９によって引き抜かれる汚泥引き抜き量Ｑ２を０．６ｍ3／ｈとする。
【００４４】
下部のろ液排出口１９の排出１回当たりのろ液の排出量を０．００２ｍ3とする。ろ液のＳＳ濃度を４０００〜８０００ｍｇ／Ｌ（平均６０００ｍｇ／Ｌ）とする。高濃度ろ液返送量をＱ３とする。
これらを基に汚泥貯留槽内の汚泥濃度を計算する。
汚泥供給量：Ｑ１＝Ｑ２−Ｑ３
汚泥引き抜き量：Ｑ２＝０．６ｍ3／ｈ
高濃度ろ液返送量：Ｑ３＝０．００２ｍ3×６０分／２５分＝０．０５ｍ3／ｈ
ただし、１サイクル時間（平均）２５分とする。
【００４５】
従って、汚泥供給量と汚泥引き抜きの汚泥濃度とは下記のようになる。
汚泥供給量：Ｑ１＝Ｑ２−Ｑ３＝０．６ｍ3／ｈ−０．０５ｍ3／ｈ＝０．５５ｍ3／ｈ
汚泥引き抜きの汚泥濃度
＝（Ｑ１×２００００＋Ｑ３×６０００）／Ｑ２
＝（０．５５×２００００＋０．０５×６０００）／０．６
＝１８８３０ｍｇ／Ｌ
ゆえに、汚泥貯留槽１０７に供給される汚泥濃度２００００ｍｇ／Ｌのものが、高濃度ろ液を返送したら徐々に薄められ、最終的に１８８３０ｍｇ／Ｌまで濃度低下する。しかし、その程度の変化は、日常的に生じている範囲であり、特にスクリュープレス式脱水機１の運転に支障が生じる可能性はきわめて低い。
【００４６】
なお、上記実施形態では、本発明に係るスクリュープレス式脱水機を縦型として説明したが、横型や傾斜型として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スクリュープレス式脱水機
３ 外筒スクリーン
５ スクリュー
７ 軸
７ａ 軸小径部
７ｂ 軸大径部
９ スクリュー羽根
１１ ろ室
１３ スラッジ供給口
１５ ケーキ出口
１７ 外筒
１８ 清澄なろ液排出口
１９ ろ液排出口
２０ 開閉弁
２１ モータ
７９ ろ過室
１００ 汚泥処理システム
１０１ 汚泥供給装置
１０３ 汚泥供給路
１０５ 汚泥返送路
１０６ 移送ポンプ
１０７ 汚泥貯留槽
１０９ 汚泥供給ポンプ
１１１ 汚泥凝集装置
１１５ 凝集剤溶解タンク
１１７ 凝集剤供給ポンプ
１１９ 給水タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道処理分野及び産業廃水処理分野における汚泥脱水機として用いるスクリュープレス式脱水機の改良、及びこのスクリュープレス式脱水機を用いる汚泥処理システム並びにこの汚泥処理システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道処理分野及び産業廃水処理分野における汚泥脱水機として用いるスクリュープレス脱水機は、凝集汚泥などを凝縮〜ろ過〜圧搾という処理をするために、スクリューオーガとその周囲に配される外筒スクリーンとの組合せで、主要構造を構成している。その外筒スクリーンのろ材（フィルタ）は、金属製フィルタ（パンチングメタルなど）を用いており、その目開きがφ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍと、ベルトプレス脱水機などで用いられる繊維性ろ布に比較して大きいため、脱水中に捕捉できずに目抜けして機外へ排出される固形物、いわゆる浮遊物質量（Suspended Solid:ＳＳ）が多くなり、ＳＳ回収率９０〜９５％程度で、他機種に比べてＳＳ回収率が悪いと一般的に言われている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
そこで、この問題を解決するため、スクリュープレス脱水機から排出されるろ液中のＳＳ分を回収して脱水の前段にある汚泥貯留槽へ戻し、脱水機へ再度供給してＳＳ回収率を向上させるろ液分離装置が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ポリマー凝集剤 使用の手引き」(東京都下水道サービス株式会社、平成１４年３月発行）
【非特許文献２】高効率型圧入式スクリュープレス脱水機 技術マニュアル 2006年3月（発行日 平成１８年３月３１日、発行所 財団法人 下水道新技術推進機構）第１８７頁〜第１９１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献２に開示されるろ液分離装置は、大がかりな装置になり、コストも相当アップし、運転制御も複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、脱水機本体内にろ液を溜めてＳＳを沈降分離して清澄なろ液を排出することによってＳＳ回収率を向上させることを可能としたスクリュープレス式脱水機、汚泥処理システム及び汚泥処理システムの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載のスクリュープレス式脱水機は、円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、外筒に設けられ外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、外筒に設けられ外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のスクリュープレス式脱水機は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、外筒の上部に設けられ、外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、外筒の下部に設けられ、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のスクリュープレス式脱水機は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、スクリューの軸小径部側かつ外筒の下部に設けられるスラッジ供給口と、スクリューの軸大径部側かつ外筒の上部に設けられるケーキ出口と、外筒の上部に設けられ、外筒内の清澄なろ液をオーバーフローとして排出する清澄なろ液排出口と、外筒の下部に設けられ、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の汚泥処理システムは、請求項１乃至３の何れか記載のスクリュープレス式脱水機と、スクリュープレス式脱水機に汚泥を供給する汚泥供給装置と、スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口と汚泥供給装置とを結び汚泥をスクリュープレス式脱水機へ送る汚泥供給路と、スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と汚泥供給装置とを結び、スクリュープレス式脱水機内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置へ送る汚泥返送路とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の汚泥処理システムは、請求項４記載の汚泥処理システムにおいて、汚泥供給装置は、汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプと、汚泥供給ポンプによって送られる汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置とを備え、汚泥供給路は、汚泥凝集装置とスクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口とを結び、汚泥返送路は、スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と汚泥貯留槽とを結ぶことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項４又は５記載の汚泥処理システムを運転する方法において、汚泥供給装置から送られてくる汚泥を、外筒スクリーン内に投入し、スクリューと外筒スクリーンとによって徐々に圧搾・脱水して排出させる工程と、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、ろ液排出口を閉じ、ろ液を外筒内に貯留し、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程と、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液を、清澄なろ液排出口から排出させる工程と、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程と、ろ液排出口から間欠的に排出させられるＳＳ濃度の高いろ液を汚泥貯留槽へ戻す工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上になった場合にろ液排出口を開き、ろ液排出口開放後、外筒内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間経過後にろ液排出口を閉じるように運転されることを特徴とする。
請求項８記載の汚泥処理システムの運転方法は、請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液をろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、汚泥処理システムの試運転によって求められたろ液排出口を開く時間と閉じる時間とに基づいて運転されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な装置及び運転方法でスクリュープレス脱水機のＳＳ回収率を９８〜９９％までに改善できる。
本発明によれば、副次効果として、ＳＳ回収率を気にしなくてよい運転が可能となるため、ケーキ含水率優先運転または処理量優先運転もしくは低薬注率運転が可能となり、全般的に脱水性能が向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る汚泥処理システムを示す説明図である。
【図３】図２に示す汚泥処理システムにおけるろ液排出の運転方法を示す説明図である。
【図４】下水混合生汚泥におけるケーキ含水率のろ液レベルによる比較を示すグラフである。
【図５】下水消化汚泥におけるケーキ含水率のろ液レベルによる比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１を示す。
本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーン３と、テーパ状の軸７の外周に螺旋状でかつ各羽根の外形が等しいスクリュー羽根９を設け、外筒スクリーン３内に軸小径部７ａを下部にして回転自在に配置されるテーパ状のスクリュー５と、スクリュー５の軸小径部７ａ側に設けられるスラッジ供給口１３と、スクリュー５の軸大径部７ｂ側に設けられるケーキ出口１５と、外筒スクリーン３の外周に設けられ、外筒スクリーン３から搾り出るろ液を受ける外筒１７と、スクリュー５を回転駆動するモータ２１とを備えている。
【００１７】
外筒スクリーン３は、例えば、ＳＵＳ３０４製の金網やパンチングプレートを用いる。そして、ろ過穴は、例えば、後述する濃縮ゾーンの穴径が１．０〜１．５ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径が０．７〜１．０ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径が０．５〜０．６ｍｍとされている。本実施形態では、濃縮ゾーンの穴径１．２ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径０．８ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径０．５ｍｍとした。なお、外筒スクリーン３の長さ及び口径は、任意であるが、本実施形態では、外筒スクリーン３の長さを６６０ｍｍ、外筒スクリーン３の口径を２００ｍｍとした。
【００１８】
スクリュー５は、例えば、ＳＵＳ３０４材で構成されている。スクリュー５の軸７は、外筒スクリーン３との間で形成されるろ室１１が、脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって太くなるテーパ状にしてある。
スクリュー羽根９のピッチは、軸７と同様に、ろ室１１が脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって小さくなるように設定されている。このスクリュー羽根９のピッチは、非特許文献１にあるようなピッチと略同じである。
【００１９】
外筒スクリーン３とスクリュー５と外筒１７とは、スラッジ供給口１３に連絡する受け部２５を介して水密機構を用いて架台２３上に立設されている。受け部２５は背の低い円筒状を為し、その上辺は外筒１７の下面となっており、外筒スクリーン３は受け部２５の上辺を同軸小径円で開口した孔内面に水密シールを介することで、外筒１７へ受け部２５内の汚泥がショートパスするのを防ぐ。スクリュー５は軸７の下端を受け部２５の下辺に同軸小径円で開口した孔に水密シールを介して貫通し、その下部に軸小径部７ａの下端部を備えている。スクリュー５の軸７の外側とスクリュー羽根９との間の空間は受け部２５に連絡している。
【００２０】
スクリュー５には、スクリュー５の軸小径部７ａの下端部から受け部２５を貫通して架台２３内に突出する軸２７が取り付けられて図示しない軸受けにより支持されて回転自在になっている。軸２７には、スプロケット３３が取り付けられ、架台２３上に設置されたモータ２１の駆動軸３７に設けたスプロケット３９にチェーン３５を介して連結されている。ここで、スクリュー５の駆動装置は、架台２３上に設置されたモータ２１と、スクリュー５の軸２７に設けたスプロケット３３と、モータ２１の駆動軸３７に設けたスプロケット３９と、スプロケット３３，３９に張り渡されたチェーン３５とで構成されている。
【００２１】
外筒スクリーン３の下端部には、外筒スクリーン３を受け止める金具２９に連結し、スクリュー５の軸２７の外側に同軸上に配置される中空状軸３１が取り付けられている。中空状軸３１の下端近傍には、スプロケット４１が取り付けられ、架台２３上に設置された外筒スクリーン３のモータ４３の駆動軸４５に設けたスプロケット４７にチェーン４９を介して連結されている。ここで、外筒スクリーン３の駆動装置は、架台２３上に設置されたモータ４３と、スクリュー５の中空状軸３１に設けたスプロケット４１と、モータ４３の駆動軸４５に設けたスプロケット４７と、スプロケット４１，４７に張り渡されたチェーン４９とで構成されている。
【００２２】
外筒１７には、上部に低濃度の清澄なろ液を排出するための清澄なろ液排出口１８が設けられ、下部に高濃度のろ液を排出するためのろ液排出口１９が設けられている。ろ液排出口１９には、モーターで駆動する開閉弁２０が設けられている。この開閉弁２０を閉じることによって外筒１７内に形成されるろ過室７９にろ液が溜められ、ろ過室７９内のろ液中のＳＳが沈降分離される。そして、上部の清澄なろ液排出口１８から清澄のろ液が排出される。また、開閉弁２０を間欠的に開くことによって、ろ過室７９の下方に溜まった高濃度のろ液が下部のろ液排出口１９から排出される。
【００２３】
外筒１７には、脱水運転と脱水運転との間の運転停止時に外筒スクリーン３の逆洗を行うための水噴霧ノズル５１が上下に亘り複数設置されている。外筒スクリーン３の逆洗は、運転停止時に圧力水による洗浄スプレーで外筒スクリーン３を洗浄するが、このときに外筒スクリーン３を外筒スクリーン３の駆動装置により回転駆動して、外筒スクリーン３の外面全体を洗浄する。
外筒１７の上部側には、スクリュー５の軸大径部側７ｂの終端側を覆う筒部５３が設けられている。この筒部５３には、出口圧力センサ５５が設けられている。
【００２４】
筒部５３には、スクリュー５の終端部に出口コーン５７が設置されている。出口コーン５７は、スクリュー５の終端部に設けられた軸５９に設置された出口制御シリンダ６１によって筒部５３から排出される脱水ケーキを押圧しながら排出量を調整する。出口制御シリンダ６１は、圧縮空気配管６３を介して圧縮空気供給源(図示せず)に連絡している。
出口コーン５７の周囲には、筒部５３に連結する脱水汚泥収納部６５が形成され、回転式ケーキ掻き寄せ刃６７が回転自在に配置されている。回転式ケーキ掻き寄せ刃６７は、上部を脱水汚泥収納部６５の内周に回転可能に支持されるドーナツ状のラック内歯車７１に吊設され、そのラック内歯車７１と噛合する平歯車７３を設けた軸７５を脱水汚泥収納部６５に軸受けを介して取り付け、この軸７５に平歯車７７を設け、この平歯車７７を、スクリュー５の終端部に連結する軸５９に設けた平歯車６９と噛合させることによって、スクリュー５の回転と同期して脱水汚泥収納部６５内を回転することができる。
【００２５】
脱水汚泥収納部６５には、ケーキ出口１５が設けられている。
本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１においては、図１に示すように、スクリュー５の軸小径部７ａから軸大径部７ｂに向かって濃縮ゾーン(水分９８〜９５％）、ろ過ゾーン（水分９５〜８８％）、圧搾ゾーン（水分８８〜７５％）を構成するように、ろ室１１を形成している。
【００２６】
図２は、図１に示す本発明の一実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１を用いる本発明の一実施形態に係る汚泥処理システム１００を示す。
本実施形態に係る汚泥処理システム１００では、スクリュープレス式脱水機１のスラッジ供給口１３に、スクリュープレス式脱水機１に汚泥を供給する汚泥供給装置１０１の汚泥供給路１０３を連結し、スクリュープレス式脱水機１のろ液排出口１９に、スクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送る汚泥返送路１０５を連結し、スクリュープレス式脱水機１の外筒１７の上部に設けた清澄なろ液排出口１８から排出される低濃度の清澄なろ液は、水処理設備（図示せず）へ送られるように構成されている。
【００２７】
ここで、汚泥返送路１０５は、移送ポンプ１０６によってスクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送るように構成されている。なお、自然流下によってスクリュープレス式脱水機１内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を汚泥供給装置１０１へ送ることができる場合には、移送ポンプ１０６を省くことができる。
汚泥供給装置１０１は、汚泥貯留槽１０７と、汚泥貯留槽１０７から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプ１０９と、汚泥供給ポンプ１０９によって送られる汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置１１１とを備えている。
【００２８】
汚泥貯留槽１０７は、濃縮汚泥引き抜きポンプ１１３によって濃縮設備（図示せず）から送られてくる汚泥を貯留するように構成されている。また、汚泥貯留槽１０７は、モータによって駆動される攪拌翼１０８を備えている。
汚泥凝集装置１１１は、凝集剤供給ポンプ１１７によって高分子凝集剤を溶解する凝集剤溶解タンク１１５から溶解した高分子凝集剤と、汚泥供給ポンプ１０９によって汚泥貯留槽１０７から送り出される汚泥とを貯留するように構成されている。また、汚泥凝集装置１１１は、モータにて駆動される撹拌翼１１２を備えている。また、凝集剤溶解タンク１１５は、高分子凝集剤を溶解するためにモータにて駆動される撹拌翼１１６を備えている。
【００２９】
なお、本実施形態では、スクリュープレス式脱水機１の外筒１７に設けた水噴霧ノズル５１には、給水タンク１１９から洗浄水ポンプ１２１によって送られる洗浄水が送られ、出口制御シリンダ６１には空気圧縮機１２３から送られる圧縮空気が供給されるようになっている。
【００３０】
図３は、図２に示す汚泥処理システム１００におけるろ液排出の運転方法の一例を示す。
次に、図１に示すスクリュープレス式脱水機１、図２に示す汚泥処理システム１００及び図３に示すろ液排出の運転方法に基づいて本実施形態に係る汚泥処理システム１００を運転する方法について説明する。
先ず、スクリュープレス式脱水機１及び汚泥供給装置１０１を駆動する。その際、スクリュープレス式脱水機１の下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を閉じておく。
【００３１】
そして、汚泥凝集装置１１１にて凝集剤を加えてフロック化した、例えば、２〜３ｍｍの固形物からなる凝集汚泥を、汚泥供給路１０３を介して汚泥供給ポンプ１０９によって、例えば、３０〜５０ＫＰａの圧力でスラッジ供給口１３から外筒スクリーン３内に導入し、超低速回転（０．０８〜１ｒｐｍ）のスクリュー５により濃縮ゾーン内をスクリュー羽根９によって外筒スクリーン３との間に形成されるろ室１１内で脱水させながら搬送する。
【００３２】
濃縮ゾーンの入口汚泥含水率は、９８％〜９５％（逆に言うと、固形物濃度２％〜５％（重量比））であり、スクリュープレス式脱水機１に導入された汚泥は、圧力の高いろ室１１から外筒スクリーン３の外側の圧力の低い外筒１７と外筒スクリーン３との間の空間へ流れる流れに乗って外筒スクリーン３の内面に付着堆積するとともに、スクリュー羽根９で掻き取るので、スクリュー５の進行方向上流側の刃面にも付着し、後段のろ過ゾーンへ搬送される。スクリュー羽根９が通過して直ぐは外筒スクリーン３が剥き出しとなり、羽根ピッチ間のろ室１１にある水が一気に外筒１７との間に形成されるろ過室７９に流れる。
【００３３】
そして、脱水された汚泥は、圧搾ゾーンから出口コーン６１による押圧力を受けながら脱水汚泥収納部６５内に流入し、回転式ケーキスクレーパ６７によってケーキ出口１５から排出される。
一方、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０は、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、例えば、図３に示すように、１サイクル２０〜３０分として、３分間だけ開き、それ以外は閉じるため、ろ液を外筒１７のろ過室７９内に貯留し、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる。
【００３４】
そして、ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液（例えば、ＳＳ濃度が１５０〜３００ｍｇ／Ｌ）は、上部の清澄なろ液排出口１８からオーバーフローとして排出され、水処理設備へ送られる。
次に、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０は、汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、例えば、図３に示すように、１サイクル２０〜３０分として、３分間だけ開き、外筒１７のろ過室７９内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液（例えば、排出１回当たり０．００２ｍ3、ＳＳ濃度４０００〜８０００ｍｇ／Ｌ）をろ液排出口１９から排出させる。
【００３５】
そして、ろ液排出口１９から間欠的に排出させられるＳＳ濃度の高いろ液は、汚泥返送路１０５を介して汚泥貯留槽１０７へ戻される。
なお、ろ液排出口１９からのＳＳ濃度の高いろ液の排出は、汚泥処理システム１００の試運転によって求められたろ液排出口１９を開く時間と閉じる時間とに基づいて開閉弁２０を制御することによって行われる。また、清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上（例えば、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以上）の場合にろ液排出口１９を開き、ろ液排出口１９の開放弁２０の開放後、外筒１７内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間（外筒のろ液貯留高さの、例えば、４／５が排出されるのに要する時間で、本装置の場合、例えば、３分間）経過後にろ液排出口１９を閉じるように開閉弁２０を制御するようにしても良い。
【００３６】
次に、スクリュー脱水機１におけるろ液レベルによるケーキ含水率に与える影響について説明する。
1−1．下水混合生汚泥の実験データ
ケーキ含水率のろ液レベルによる比較を図４に示す。
この図中、■は、通常のろ液を溜めないで排出する場合のケーキ含水率のデータで、◆が下部のろ液排出口１９を全閉にして、ろ液を溜めて上部の清澄なろ液排水口１８からオーバーフローさせた時のケーキ含水率のデータである。
表１は、その際の汚泥濃度、薬注率、凝集装置回転速度、スクリュー回転速度及び出口圧力を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
〔考 察〕
下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にしてろ液を外筒全体レベルに保ち清澄なろ液排出口１８からオーバーフローさせて、脱水部分をろ液に浸漬させた場合と、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全開にして外筒内のろ液を排出して脱水部分を露出した場合とにおいて、ケーキ含水率への影響は特に見られなかった。
【００３９】
1−2．下水消化汚泥の実験データ
ケーキ含水率のろ液レベルによる比較を図５に示す。
この図中、■は、通常のろ液を溜めないで排出する場合のケーキ含水率のデータで、◆が下部のろ液排水口１９を全閉にして、ろ液を溜めて上部の清澄なろ液排水口１８からオーバーフローさせた時のケーキ含水率のデータである。
表２は、その際の汚泥濃度、薬注率、凝集装置回転速度、スクリュー回転速度及び出口圧力を示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
〔考 察〕
下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にしてろ液を外筒全体レベルに保ち清澄なろ液排出口１８からオーバーフローさせた場合と、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全開にして外筒内のろ液を排出した場合とでは、オーバーフロー時の方がケーキ含水率が若干低くなる傾向が見られた。
【００４２】
以上の結果から、下部のろ液排出口１９の開閉弁２０を全閉にして脱水部分をろ液に浸漬させても、ケーキ含水率に悪影響を与えないことが確認できた。
すなわち、流体は高い圧力から低い圧力へ移動するが、その逆は有り得ないことが確認できた。また、脱水機の内部圧力は、下部：３０ＫＰａ前後、上部：１００ＫＰａ前後であるのに対して、ろ液水頭で発生する圧力は、下部：１０〜２０ＫＰａ程度、上部：０ＫＰａであるため、ろ液がケーキ含水率に悪影響を与えないことが確認できた。
【００４３】
次に、高濃度ろ液の返送による汚泥貯留槽１０７の汚泥濃度への影響について説明する。
汚泥濃度２００００ｍｇ／Ｌの汚泥を濃縮設備から濃縮汚泥引き抜きポンプ１１３によって汚泥貯留槽１０７へ供給する。ここで、汚泥供給量をＱ１とする。
汚泥貯留槽１０７から汚泥供給ポンプ１０９によって引き抜かれる汚泥引き抜き量Ｑ２を０．６ｍ3／ｈとする。
【００４４】
下部のろ液排出口１９の排出１回当たりのろ液の排出量を０．００２ｍ3とする。ろ液のＳＳ濃度を４０００〜８０００ｍｇ／Ｌ（平均６０００ｍｇ／Ｌ）とする。高濃度ろ液返送量をＱ３とする。
これらを基に汚泥貯留槽内の汚泥濃度を計算する。
汚泥供給量：Ｑ１＝Ｑ２−Ｑ３
汚泥引き抜き量：Ｑ２＝０．６ｍ3／ｈ
高濃度ろ液返送量：Ｑ３＝０．００２ｍ3×６０分／２５分＝０．０５ｍ3／ｈ
ただし、１サイクル時間（平均）２５分とする。
【００４５】
従って、汚泥供給量と汚泥引き抜きの汚泥濃度とは下記のようになる。
汚泥供給量：Ｑ１＝Ｑ２−Ｑ３＝０．６ｍ3／ｈ−０．０５ｍ3／ｈ＝０．５５ｍ3／ｈ
汚泥引き抜きの汚泥濃度
＝（Ｑ１×２００００＋Ｑ３×６０００）／Ｑ２
＝（０．５５×２００００＋０．０５×６０００）／０．６
＝１８８３０ｍｇ／Ｌ
ゆえに、汚泥貯留槽１０７に供給される汚泥濃度２００００ｍｇ／Ｌのものが、高濃度ろ液を返送したら徐々に薄められ、最終的に１８８３０ｍｇ／Ｌまで濃度低下する。しかし、その程度の変化は、日常的に生じている範囲であり、特にスクリュープレス式脱水機１の運転に支障が生じる可能性はきわめて低い。
【００４６】
なお、上記実施形態では、本発明に係るスクリュープレス式脱水機を縦型として説明したが、横型や傾斜型として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スクリュープレス式脱水機
３ 外筒スクリーン
５ スクリュー
７ 軸
７ａ 軸小径部
７ｂ 軸大径部
９ スクリュー羽根
１１ ろ室
１３ スラッジ供給口
１５ ケーキ出口
１７ 外筒
１８ 清澄なろ液排出口
１９ ろ液排出口
２０ 開閉弁
２１ モータ
７９ ろ過室
１００ 汚泥処理システム
１０１ 汚泥供給装置
１０３ 汚泥供給路
１０５ 汚泥返送路
１０６ 移送ポンプ
１０７ 汚泥貯留槽
１０９ 汚泥供給ポンプ
１１１ 汚泥凝集装置
１１５ 凝集剤溶解タンク
１１７ 凝集剤供給ポンプ
１１９ 給水タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記外筒に設けられ前記外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒に設けられ前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項２】
縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記外筒の上部に設けられ、前記外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒の下部に設けられ、前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項３】
縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記スクリューの軸小径部側かつ前記外筒の下部に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側かつ前記外筒の上部に設けられるケーキ出口と、
前記外筒の上部に設けられ、前記外筒内の清澄なろ液をオーバーフローとして排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒の下部に設けられ、前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか記載のスクリュープレス式脱水機と、
前記スクリュープレス式脱水機に汚泥を供給する汚泥供給装置と、
前記スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口と前記汚泥供給装置とを結び前記汚泥を前記スクリュープレス式脱水機へ送る汚泥供給路と、
前記スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と前記汚泥供給装置とを結び、前記スクリュープレス式脱水機内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記汚泥供給装置へ送る汚泥返送路と
を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項５】
請求項４記載の汚泥処理システムにおいて、
前記汚泥供給装置は、汚泥貯留槽と、前記汚泥貯留槽から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプと、前記汚泥供給ポンプによって送られる前記汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置とを備え、
前記汚泥供給路は、前記汚泥凝集装置と前記スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口とを結び、
前記汚泥返送路は、前記スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と前記汚泥貯留槽とを結ぶ
ことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項６】
請求項４又は５記載の汚泥処理システムを運転する方法において、
前記汚泥供給装置から送られてくる汚泥を、前記外筒スクリーン内に投入し、前記スクリューと前記外筒スクリーンとによって徐々に圧搾・脱水して排出させる工程と、
前記汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、前記ろ液排出口を閉じ、ろ液を前記外筒内に貯留し、前記ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程と、
前記ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液を、前記清澄なろ液排出口から排出させる工程と、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程と、
前記ろ液排出口から間欠的に排出させられる前記ＳＳ濃度の高いろ液を前記汚泥貯留槽へ戻す工程と
を備えることを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【請求項７】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、前記清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上になった場合に前記ろ液排出口を開き、前記ろ液排出口開放後、前記外筒内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間経過後に前記ろ液排出口を閉じるように運転される
ことを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【請求項８】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、前記汚泥処理システムの試運転によって求められた前記ろ液排出口を開く時間と閉じる時間とに基づいて運転される
ことを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【請求項１】
円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記外筒に設けられ前記外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒に設けられ前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項２】
縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側に設けられるケーキ出口と、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記外筒の上部に設けられ、前記外筒内の清澄なろ液を排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒の下部に設けられ、前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項３】
縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記スクリューの軸小径部側かつ前記外筒の下部に設けられるスラッジ供給口と、
前記スクリューの軸大径部側かつ前記外筒の上部に設けられるケーキ出口と、
前記外筒の上部に設けられ、前記外筒内の清澄なろ液をオーバーフローとして排出する清澄なろ液排出口と、
前記外筒の下部に設けられ、前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を間欠的に排出するろ液排出口と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか記載のスクリュープレス式脱水機と、
前記スクリュープレス式脱水機に汚泥を供給する汚泥供給装置と、
前記スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口と前記汚泥供給装置とを結び前記汚泥を前記スクリュープレス式脱水機へ送る汚泥供給路と、
前記スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と前記汚泥供給装置とを結び、前記スクリュープレス式脱水機内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記汚泥供給装置へ送る汚泥返送路と
を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項５】
請求項４記載の汚泥処理システムにおいて、
前記汚泥供給装置は、汚泥貯留槽と、前記汚泥貯留槽から汚泥を送り出す汚泥供給ポンプと、前記汚泥供給ポンプによって送られる前記汚泥に凝集剤を添加して凝集させる汚泥凝集装置とを備え、
前記汚泥供給路は、前記汚泥凝集装置と前記スクリュープレス式脱水機のスラッジ供給口とを結び、
前記汚泥返送路は、前記スクリュープレス式脱水機のろ液排出部と前記汚泥貯留槽とを結ぶ
ことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項６】
請求項４又は５記載の汚泥処理システムを運転する方法において、
前記汚泥供給装置から送られてくる汚泥を、前記外筒スクリーン内に投入し、前記スクリューと前記外筒スクリーンとによって徐々に圧搾・脱水して排出させる工程と、
前記汚泥の圧搾・脱水して排出させる工程時に、前記ろ液排出口を閉じ、ろ液を前記外筒内に貯留し、前記ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程と、
前記ろ液に含まれる固形物（ＳＳ）を沈殿分離させる工程時に生成される清澄なろ液を、前記清澄なろ液排出口から排出させる工程と、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程と、
前記ろ液排出口から間欠的に排出させられる前記ＳＳ濃度の高いろ液を前記汚泥貯留槽へ戻す工程と
を備えることを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【請求項７】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、前記清澄なろ液の濁度を濁度計で計測し、その測定値が閾値以上になった場合に前記ろ液排出口を開き、前記ろ液排出口開放後、前記外筒内に溜まったろ液のある一定量が排出されるのに要する時間経過後に前記ろ液排出口を閉じるように運転される
ことを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【請求項８】
請求項６記載の汚泥処理システムの運転方法において、
前記外筒内に溜まったＳＳ濃度の高いろ液を前記ろ液排出口から間欠的に排出させる工程は、前記汚泥処理システムの試運転によって求められた前記ろ液排出口を開く時間と閉じる時間とに基づいて運転される
ことを特徴とする汚泥処理システムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７９９７６（Ｐ２０１０−２７９９７６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６０８９（Ｐ２００９−１３６０８９）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
【Ｆターム（参考）】
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