汚泥の脱水処理方法及びその脱水処理システム
【課題】廃水処理により発生する汚泥の処理に当たって、最終的な脱水処理の効率を向上させ、低含水率の脱水ケーキを安定して得ること。
【解決手段】廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法およびそのシステム。
【解決手段】廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法およびそのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥の処理方法、特に下水処理等の廃水処理設備から発生した下水汚泥（有機汚泥）の脱水処理方法及びそのシステム（設備）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機物質を含む下水等の廃水（原水）は最初沈殿池（最初沈殿槽）、生物処理槽及び最終沈殿池（最終沈殿槽）からなる廃水処理設備により処理されており、この廃水処理設備では最初沈殿池における初沈汚泥（生汚泥）と最終沈殿池における余剰汚泥の2種類の汚泥が大量に発生することになり、これらの汚泥は水分濃度が２０〜３０％（含水率７０〜８０％）程度の脱水ケーキにいたるまで濃縮、脱水処理が施されて減容化されることになるが、その際にコストを含めていかに効率的に処理するかがこの技術分野における大きな課題のひとつとなっている。
【０００３】
かかる両汚泥の処理に当たっては、一般には初沈汚泥は重力によりその汚泥濃度（以下単に濃度という場合がある）を約４％に濃縮処理し、余剰汚泥は生物処理を経たものであるため重力沈降性が悪いことから重力以外の機械（遠心濃縮機、常圧濃縮機およびベルト濃縮機）を用いて約４％に濃縮処理し、こうして別々の濃縮処理が行われた汚泥を貯留槽に貯めて約４％に濃縮し、さらに必要に応じてメタンなどの有価ガスの回収と減容化を兼ねてこの混合汚泥を消化処理して約２％の消化汚泥となし、これらの混合汚泥乃至消化汚泥を最終的に脱水処理して前記の水分濃度の脱水ケーキとなす方法が採用されている。
【０００４】
そして、従来、この脱水処理を行う有効な脱水機としてスクリュープレスが汎用されている。
【０００５】
このスクリュープレスは、例えば特許文献１に記載されるように円筒スクリーンをその中間部において汚泥供給側の濃縮ゾーンとケーキ排出側の圧搾脱水ゾーンに分割し、濃縮ゾーンの始端側から汚泥を供給し、スクリュー軸を回転させて、汚泥を順次上記濃縮ゾーン、圧搾脱水ゾーンを移送、通過させながら濃縮、脱水する形式の脱水機である。
【０００６】
しかし、このような脱水機内に上記濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンとが連続して共存する脱水方式にあっては濃縮ゾーンと脱水ゾーンの両方に適した凝集操作（処理）ができないという難点を有していた。すなわち、脱水機内の濃縮ゾーンにおいては事前の凝集処理によって汚泥粒子を比較的粗大で大量の水分を除去できる凝集フロックに形成させる必要があり、一方、汚泥の圧搾脱水ゾーンにおいては事前の凝集処理により緻密で強固な凝集フロックを形成させておかなければならないが、上記従来のスクリュープレスを用いる脱水方式では同じ円筒スクリーン内で濃縮と圧搾脱水が連続的に行われるため、単一の凝集処理しかできず、濃縮と圧搾脱水にそれぞれ適した凝集処理を個別に独立して施すことができない。
【０００７】
このため、かかる従来技術では脱水におけるの濃縮及び（または）圧搾脱水が不十分となり、全体として脱水効率が低下してしまい、この結果、低含水率の脱水ケーキが安定して得られ難いという問題を有していた。
【特許文献１】特表２００３−５１３８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決し、廃水処理により発生する汚泥の処理に当たって、最終的な脱水処理の効率を向上させ、低含水率の脱水ケーキを安定して得ることをその課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題の達成のために完成された本発明の汚泥の脱水処理方法の要旨とする構成は以下のとおりである。
（１）廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで高濃度濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法。（請求項１）。
（２）前記高濃度濃縮処理をベルト式濃縮機を用いて行うこと特徴とする上記１に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項２）。
（３）前記脱水処理を回転加圧脱水機を用いて行うことを特徴とする上記１または２に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項３）。
（４）廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象としていることを特徴とする上記１に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項４）。
（５）廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行なう１次凝集処理槽と、一次濃縮処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理する高濃度濃縮機と、前記高濃度濃縮機により高濃度濃縮処理を終えた汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行なう２次凝集処理槽と、２次凝集処理を行った高濃度汚泥を脱水処理する高濃度汚泥脱水機とを含むことを特徴とする汚泥の脱水処理システム（請求項５）。
（６）廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象としていることを特徴とする請求項５に記載の汚泥の脱水処理システム（請求項６）。
（７）前記高濃度濃縮機がベルト式濃縮機であることを特徴とする上記５または６に記載の汚泥の脱水処理システム（請求項７）。
（８）前記高濃度汚泥脱水機が回転加圧脱水機であることを特徴とする上記５〜７のいずれかに記載の汚泥の脱水処理システム（請求項８）。
【発明の効果】
【００１０】
廃水処理により発生する汚泥の処理に当たって、これら汚泥の濃縮、脱水処理の効率を向上させ、低含水率の脱水ケーキを安定して高い生産性のもとに低コストで得ることが可能となるといった優れた効果を有する。
【００１１】
特に濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有する従来のスクリュープレスを用いた汚泥処理に比べて、濃縮工程と脱水工程を分離、独立させ、両工程に適した凝集処理をそれぞれ事前に行うことにより、汚泥の高濃度濃縮とその後の脱水処理を極めて効率よく実施でき、凝集処理コスも下げることができる。また、高濃度汚泥脱水機の負荷を大幅に軽減できるため、電力などのエネルギーコストも下げることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは前記課題を達成すべく、種々検討、分析を行った結果、従来の濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有する従来のスクリュープレスを用いた脱水処理においては、汚泥供給側の濃縮ゾーンとケーキ排出側の脱水ゾーンとによって、汚泥の濃縮と圧搾脱水を連続的に行う方式そのものに前述した問題を招来する根本的な原因があると考えた。
【００１３】
そこで、本発明者らは、従来のスクリュープレスを適用した上記濃縮ゾーンと脱水ゾーンが連続、一体化した脱水処理の工程を、高濃度処理（二次濃縮処理ということがある）と高濃度汚泥脱水処理の二つの工程に分離し、それぞれの工程での目的に最適な処理、操作並びに機器を選定できるようにして、上述の問題を解決し、本発明の完成に至ったものである。
【００１４】
以下、本発明の特徴をその実施形態を中心に詳述することにする。図１は、本発明にかかる汚泥の脱水処理方法及び脱水処理システムの実施形態を示した処理フロー図である。
【００１５】
同図において、各種有機物を含む下水等の廃水は最初沈殿槽１、生物処理槽（図示しない）及び最終沈殿槽２からなる廃水処理設備に導入、処理され、浄化されるが、一方でこの廃水処理設備の最初沈殿槽１からは初沈汚泥Ａが、また、生物処理を経た最終沈殿槽２からは余剰汚泥Ｂがそれぞれ大量に発生する。初沈汚泥Ａの汚泥濃度が約１％、余剰汚泥Ｂの汚泥濃度が約０．６％が通常である。
【００１６】
本発明ではまず、これら初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂとをそれぞれ従来と同様にして、初沈汚泥Ａは沈降槽などの重力式濃縮機３により、また余剰汚泥Ｂは遠心濃縮機、常圧濃縮機およびベルト濃縮機などの機械式濃縮機４により、それぞれ汚泥濃度（以下単に濃度という場合がある）を１〜５％（例えば４％）に濃縮処理（１次濃縮処理）する。そして１次濃縮処理を行った両汚泥を汚泥貯留槽５に送り、両者を攪拌、混合した状態で貯留する。
【００１７】
次に、汚泥貯留槽５から混合汚泥Ｃを抜き出して、１次凝集処理槽６に送り、凝集処理を行う。この１次凝集槽においては凝集剤P1を添加、混和し、特に有機物を含む汚泥粒子を凝集させて２〜４ｍｍの比較的大きく大量な水分を除去できる汚泥フロックとなし、混合汚泥Ｃの性状を次工程の高濃度濃縮処理（前記１次濃縮処理と区別するため以下このように称する）が容易となる形態に調質する。
【００１８】
凝集剤P1としては、カチオン系、両性及びポリアミジンなどの高分子凝集剤が有効で推奨される。凝集剤P1の添加量は高分子凝集剤の場合は０．２％以上、特に０．５〜２％とすることが好ましい。また、１次凝集槽における汚泥Ｃと凝集剤Ｐ１の混和に際しては上記フロック形成のため比較的緩やかな攪拌（緩速攪拌）で混和することが好ましい。
【００１９】
なお、ここでの凝集処理では、従来のように高濃度濃縮に適した形態のフロック形成のみを考慮すればよいので、従来に比べて簡単に処理条件を選定できる利点がある。
【００２０】
また、本発明では上記のように混合汚泥Ｃを直接１次凝集処理槽６に供給しても良いが、一旦これを図１の破線の矢印が示すように消化槽１０に送り、ここで消化処理を行ない、汚泥濃度が約２％程度の消化汚泥Ｓとしたものを１次凝集処理槽６に送っても良いものである。
【００２１】
次に、１次凝集処理を経た混合汚泥すなわち、１次凝集汚泥Ｄを１次凝集処理槽６から抜き出して、高濃度濃縮機７に送り、その汚泥濃度を６〜８％の高濃度に濃縮処理する。
【００２２】
本発明では、従来の濃縮ゾーンと脱水ゾーンを有するスクリュープレスを用いた脱水処理を、この二次濃縮処理と後述する高濃度汚泥脱水処理とに分離し、それぞれ独立した別工程で行うのが重要な特徴の一つである。これによって、前記の如く、本工程の高濃度濃縮処理に適した事前の凝集処理（１次凝集処理）が可能となり、すなわち、この凝集処理により、前述のように対象となる汚泥粒子が粗大で大量の水分を除去できる汚泥フロックに調質、制御されるため、この凝集フロック間の自由水をここでの高濃度濃縮処理によって効果的に分離、除去できる。
【００２３】
従って、１〜５％（例えば通常の汚泥は４％、また消化汚泥では２％）の濃度で供給される汚泥を、６％以上の高濃度に容易にかつ安定して高めることができ、この結果、高濃度汚泥脱水処理後の脱水ケーキの含水率を安定して目標の２０〜３０％の範囲に減少させることができる。
【００２４】
この高濃度濃縮処理に用いる高濃度濃縮機としては６％以上の濃度が有利に実現できる観点でベルト式濃縮機が特に好ましいといえる。
【００２５】
このベルト式濃縮機について以下に詳しく説明する。図２は本発明において高濃度濃縮機として用いられるベルト式濃縮機の1例の構成を説明するための概略断面図、図３は図２のＹ−Ｙ矢視図である。
【００２６】
図２において、５はベルト式濃縮機を示しており、一対のローラ１３ａ，１３ｂを、各々図示しない回転軸によりフレーム１４に軸支されるとともに、その排出側のローラ１３ｂを駆動モータ（図示せず）により回転駆動し、これらのローラ１３ａ，１３ｂに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルト１２を、汚泥の供給側から排出側へ向かって走行させている。この無端ベルト１２は、金属製のメッシュ状形態をなすものやポリエステル等の合成樹脂製のろ布などのろ過体で構成される。
前記の凝集処理を終えた１次凝集汚泥Ｄを、１凝集処理槽より抜き出して汚泥ポンプにより無端ベルト１２の一端側に設けられた供給槽１７に送り込む。そして、この供給槽１７に設けられた撹拌機１７ａによって供給槽１７内の汚泥Ｄを攪拌、均一化し、前記無端ベルト１２の一端側が同供給槽１７の汚泥の上層部に浸漬する様に汚泥液面を制御しつつ汚泥供給口１４ａから、前記無端ベルト１２上へ汚泥を供給する。
【００２７】
ベルト式濃縮機５は、無端ベルト１２上の一端側のこの様な汚泥供給口１４ａと、この無端ベルト１２の他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口１４ｂとを有する。
【００２８】
そして、この無端ベルト１２は汚泥の搬送先側が高くなるように傾斜配設されている。処理後の汚泥濃度を６〜８％の高濃度に維持するためにはこの無端ベルトの１２の傾斜角度を２〜１２度に設定することが好ましい。
【００２９】
また、前記フレーム１４は、この無端ベルト１２下方に、前記汚泥が無端ベルト１２の進行に伴い濃縮される際、透過された透過水を集水し、フレーム４外に排出する排水口１４ｃを有している。
【００３０】
汚泥供給口１４ａから前記無端ベルト１２の一端側上面に供給された汚泥は、当該無端ベルト１２の進行とともに汚泥自身の自重により、その汚泥フロック間の水分（自由水）を当該無端ベルト１２を介して透過させ、透過水として分離しながら濃縮処理する。
【００３１】
このベルト式濃縮機１１には、汚泥Ｄをより効率的に濃縮処理すべく、無端ベルト１２を構成するろ過体（ろ布）の表面に付着した汚泥を掻き取り、排除するための倒伏お椀型を有した複数の汚泥セパレータ２０が、ベルト搬送方向に対して略直角に並列しても設置された複数の給水ヘッダー管２２の下部に、無端ベルト１２の上面に接した状態で略千鳥状に配設されている。さらに、各汚泥セパレータ２０の内部には、ベルト搬送方向に対して略直角に設けた給水ヘッダー管２２に接続された洗浄スプレイノズル（図示せず）が収納され、ここからスプレイ水を同ベルト１２に噴射することにより、汚泥の除去直後のベルト上面を確実に洗浄することができる。
【００３２】
このようにして濃縮処理された無端ベルト１２上の汚泥は、スクレーパ１８によって掻き取られ、高濃度汚泥として汚泥排出口１４ｂから排出され、必要に応貯留槽内に貯留された後、次工程に給送することになる。なお、汚泥から分離された透過水は、排水口１４ｃから分離液タンク（図示せず）へ回収され、更に、その上澄液を洗浄水タンク（図示せず）へ移送して、ここから無端ベルト１２の裏面に向けて設置された洗浄ノズル１９に送られ、同ベルト１２に付着、残留する汚泥を洗い流すための洗浄水として再利用される。
【００３３】
さて、以上に説明したベルト式濃縮機などの高濃度濃縮機７により６〜８％に高濃度濃縮した高濃度汚泥Ｅを、本発明ではさらに２次凝集処理槽８に送り、凝集剤P2を添加、混和し、再び凝集処理（２次凝集処理）を行ない、濃縮処理後の汚泥粒子を凝集させて０．５〜３ｍｍの比較的小さく、強固で緻密な汚泥フロックを形成させる。これは、高濃度汚泥脱水処理において脱水圧力に十分耐え、脱水操作を効果的に促進させるためにその形態を調質するためである。
【００３４】
凝集剤P2としては、カチオン系、両性及びポリアミジンなどの高分子凝集剤が前述の１次凝集処理の場合と同様に有効で推奨される。またポリ硫酸第二鉄などの無機凝集剤を用いても良い。
【００３５】
また、この２次凝集槽における汚泥Eと凝集剤P2の混和に際しては上記フロック形成のため比較的強度の高い攪拌（急速攪拌）で混和することが好ましい。
【００３６】
なお、ここでの凝集処理においても、濃縮汚泥の圧搾脱水に適した形態のフロックのみを考慮すればよいので、やはり、従来に比べて簡単に処理条件を選定できる利点がある。
【００３７】
そして、２次凝集槽８にて凝集処理を経た汚泥を同凝集槽８より抜き出して、２次凝集処理汚泥Fとして高濃度汚泥脱水機７に供給し、ここで高濃度汚泥脱水処理を施して、含水率が７０〜８０％（水分：２０〜３０％）の脱水ケーキＧとする。
【００３８】
本発明では従来の濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有するスクリュープレスを用いた脱水処理を、前記工程の高濃度濃縮処理と本工程の高濃度汚泥脱水処理とに分離し、それぞれ独立工程としたことに大きな特徴がある。これにより、本工程の高濃度汚泥脱水処理に適した事前の凝集処理（２次凝集処理）が可能となり、すなわち、この凝集処理により、前述のように対象となる汚泥粒子が比較的小さく、強固で緻密な汚泥フロックに調質、制御されるため、この汚泥フロック中の内部水を本脱水処理によって効果的に分離、除去できることになる。
【００３９】
従って、先の高濃度濃縮処理において得られた６〜８％の高濃度の２次凝集処理汚泥をこの最後の脱水処理により、目標となる７０〜８０％の低含水率の脱水ケーキを安定して得ることができるのである。
【００４０】
さて、高濃度汚泥脱水機９としては公知の脱水機が使用できる。本技術は高濃度濃縮機で濃度６〜８％まで高めており、高濃度汚泥脱水機での水分除去負荷いわゆるろ過の負荷を低減していることから、ろ過を基本とした脱水機が有効であり、下記に示す回転加圧脱水機はろ過脱水機として省エネルギー、省スペースの観点で特に優れており、さらに性能が向上する。生産性の観点から回転加圧脱水機を用いることが特に好ましい。
この回転加圧脱水機についても以下に詳しく説明することにする。
【００４１】
図４は本発明において脱水機として用いられる回転加圧脱水機の1例の構成を説明するための概略側面図、図５は図４のＯ点を通る概略縦断面図である。
【００４２】
図においてこの回転加圧脱水機９は、図示しない減速機付の駆動装置によって、０．５〜１．３ｒｐｍの回転速度で回転される駆動軸３２を備えおり、この駆動軸３２には、ボス部材３３を介して互いに対向した円盤状の第１ろ過板３７と第２ろ過板３８とが固設されている。これら第１ろ過板３７と第２ろ過板３８は前記駆動軸３２により矢印で示した回転方向にする回転する構成となっている。また、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８は多数の水透過穴（図示せず）を有していて、両ろ過板３７、３８と、同両ろ過板の駆動軸３２側端部に配設された環状の内輪スペーサ３４と、同両ろ過板の周方向端部にこの内輪スペーサ３４と同心的に配設された環状の外輪スペーサ３５とによって脱水処理室４１が形成されている。
【００４３】
前記外輪スペーサ３５には、この外輪スペーサ３５の中心側に、前記内輪スペーサ３４の外周面に密接する凹曲面を有する仕切りスペーサ３６が設けられている。この仕切りスペーサ３６は、上部仕切りスペーサ３６ａと、この上部仕切りスペーサ３６ａと空間３６ｃを隔てた下方位置の下部仕切りスペーサ３６ｂとからなる二股形状に構成されている。そして、この仕切りスペーサ３６の下部仕切りスペーサ３６ｂの下側には、横方向に開口する汚泥流入口４１ａが形成されている。
【００４４】
また、この仕切りスペーサ３６の上部仕切りスペーサ３６ａの上側に、横方向に開口する脱水ケーキ排出部４０が設けられている。 前記脱水処理室４１は前記汚泥流入口４１ａから前記脱水ケーキ排出部４０側に向って順に、前記汚泥流入口４１ａから流入する、調質された汚泥をろ過するろ過ゾーン４１ｂと、ろ過水が除去された汚泥を圧搾脱水する圧搾脱水ゾーン４１ｃとに区分されている。前記汚泥流入口４１ａには、下側に開口する汚泥入口３９ａ、汚泥流路を介して前記汚泥流入口４１ａに汚泥を供給する汚泥供給部３９が取付けられている。
【００４５】
また、前記脱水ケーキ排出部４０の排出口４０ａには、脱水処理室４１の圧搾脱水ゾーン４１ｃ内の圧搾脱水汚泥に対してアクチュエータなどにより背圧を付与するための背圧板４５が垂直に設けられている。前記脱水処理室４１内には、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８との相対する面（内側面）にエッジが鋭角的に接触して、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の相対する内側面に付着する汚泥中の微粒子塊や脱水ケーキを掻取るスクレーパ４１ｄが３枚ずつ（両側で６枚である）設けられている。第１カバー４２、第２カバー４３それぞれの下部には、下方に突出するドレン管４４が設けられており、前記汚泥供給部３９、汚泥入口３９ａを経て脱水処理室４１内に供給され、前記第１，２ろ過板３７，３８に設けられた多数の水透過穴３７ａ，３８ａを通して、前記第１カバー４２内、前記第２カバー４３内に排出された汚泥中の水分は、前記ドレン管４４から機外に排水されるようになっている。
【００４６】
かかる回転加圧脱水機により、２次凝集処理汚泥Fを脱水処理する場合は、前記２次凝集処理槽８から抜き出した同汚泥Fを汚泥圧入ポンプ（図示省略）により最大１００ｋＰａ（約１．０ｋｇｆ／ｃｍ２）に加圧して汚泥供給部３９の下側に開口する汚泥入口３９ａ、汚泥流路、および汚泥流入口４１ａを介して０．５〜１．３ｒｐｍのゆっくりした速度で回転されている脱水処理室４１の下側のろ過ゾーン４１ｂに連続供給することによって脱水を行う。
【００４７】
そして、脱水処理室４１の下側のろ過ゾーン４１ｂに供給された汚泥は、このろ過ゾーン４１ｂでろ過され、徐々に流動性が失われる。こうして流動性が低下した汚泥は、多数の水透過穴が設けられた円盤状の第１ろ過板３７、および第２ろ過板３８の表面にケーキ層を徐々に形成しながら、これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８の回転により圧搾脱水ゾーン４１ｃ側に移動する。これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８の表面に形成されたケーキ層により固形物の捕捉が向上するためにろ液は清浄になる。
【００４８】
そして、前記圧搾脱水ゾーン４１ｃ領域中における汚泥は、前記脱水ケーキ排出部４０の排出口４０ａに設けられた背圧板４５の押圧力制御により背圧が最大６００ｋＰａ（約６．０ｋｇｆ／ｃｍ２）の一定圧力（調整可能である）に保持され続ける。流動性を失った汚泥は、これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８によるせん断力と、背圧板４５による発生する背圧により圧搾脱水される。最終的に、圧搾脱水された低含水率になった脱水ケーキGは、背圧板４５を押し退けて脱水ケーキ排出部４０から機外へ排出されることになる。
【００４９】
本発明にける２次凝集処理汚泥Fの脱水処理をこうした回転加圧脱水機を用いることにより、上記のような汚泥の脱水過程において、スクレーパ４１ｄで掻取られた脱水ケーキ片は、このスクレーパ４１によって外輪スペーサ３５の方向向きの作用力を受け、外輪スペーサ３５側に移動するため、第１，２ろ過板３７，３８の回転中心から離れた脱水処理室４１内における位置の脱水ケーキの密度の低下の程度を軽減することができる。これにより、第１，２ろ過板３７，３８のろ過面の全幅に亘る圧搾力分布が均等化され、ろ過面の全幅に亘るろ過機能が改善される。また、この回転加圧脱水機では、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の相対する内側面のそれぞれに付着する汚泥中の微粒子塊や脱水ケーキは、両端が締結されて撓むことなく、エッジが第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の内側面に鋭角的に接触するスクレーパ４１ｄによって掻取られ、ろ過面の全幅に亘って水透過穴の目詰まりが効果的に防止されるため汚泥を能率良く脱水することができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施形態においては、１次凝集処理される１〜５％の汚泥濃度を有する対象汚泥として、初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂとをそれぞれ、重力式濃縮機３及び機械式濃縮機４により１次濃縮したのちこれらを混合、貯留したものについて説明したが、これに限らず、あらかじめ両汚泥Ａ、Ｂを混合したものを機械式濃縮機４により一括して１次濃縮したものでも良く、また、初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂのいずれか一方を１次濃縮したものを対象としても勿論かまわないものである。
（実験例）
本発明の効果を明確にするため以下の実験を行った。
【００５１】
ビーカー試験により、３％の濃度に調整した汚泥（混合生汚泥）を用意し、本発明の実施例としてこの汚泥に０．５％の両性高分子凝集剤（シンコーフロックＣ６２２８）を添加して１次凝集処理を行った後にこれを６．４％の高濃度に濃縮処理し、この高濃度汚泥にさらに０．２％の両性高分子凝集剤（シンコーフロックＣ６２２８）を添加して２次凝集処理を行った後に高濃度汚泥脱水操作を施して脱水ケーキとなし、この脱水ケーキの含水率を測定したところ、７５．７％であった。
【００５２】
一方、比較例として３％の濃度に調整した上記と同一の汚泥に同じ凝集剤を０．７％添加して凝集処理を行った後に、従来の脱水操作を施して脱水ケーキとなし、この脱水ケーキの含水率を測定したところ、８０．３％であった。
【００５３】
従って、本発明の実施例によれば、比較例と比べて、凝集剤の合計添加量が同じ０．７％にもかかわらず、その含水率の差が４．６％と飛躍的に低減していることが分かり、本発明の優れた効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の汚泥処理方法及び汚泥処理システムの実施形態を説明するフロー図である。
【図２】本発明の濃縮処理に用いられるベルト式濃縮機の構成を説明する概略断面図である。
【図３】同ベルト式濃縮機の構成を説明する図２のＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】本発明の脱水処理に用いられる回転加圧脱水機の構成を説明する概略側面図である。
【図５】同回転加圧脱水機の構成を説明する図４のＯ点を通る概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：最初沈殿槽 ２：最終沈殿槽 ３：重力式濃縮機
４：機械式濃縮機 ５：貯留槽 ６：１次凝集処理槽
７：高濃度濃縮機 ８：２次凝集処理槽 ９：高濃度汚泥脱水機
Ａ：初沈汚泥 Ｂ：余剰汚泥 Ｃ：混合汚泥
Ｄ：１次凝集汚泥 Ｅ：高濃度汚泥 Ｆ：２次凝集処理汚泥
Ｇ：脱水ケーキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥の処理方法、特に下水処理等の廃水処理設備から発生した下水汚泥（有機汚泥）の脱水処理方法及びそのシステム（設備）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機物質を含む下水等の廃水（原水）は最初沈殿池（最初沈殿槽）、生物処理槽及び最終沈殿池（最終沈殿槽）からなる廃水処理設備により処理されており、この廃水処理設備では最初沈殿池における初沈汚泥（生汚泥）と最終沈殿池における余剰汚泥の2種類の汚泥が大量に発生することになり、これらの汚泥は水分濃度が２０〜３０％（含水率７０〜８０％）程度の脱水ケーキにいたるまで濃縮、脱水処理が施されて減容化されることになるが、その際にコストを含めていかに効率的に処理するかがこの技術分野における大きな課題のひとつとなっている。
【０００３】
かかる両汚泥の処理に当たっては、一般には初沈汚泥は重力によりその汚泥濃度（以下単に濃度という場合がある）を約４％に濃縮処理し、余剰汚泥は生物処理を経たものであるため重力沈降性が悪いことから重力以外の機械（遠心濃縮機、常圧濃縮機およびベルト濃縮機）を用いて約４％に濃縮処理し、こうして別々の濃縮処理が行われた汚泥を貯留槽に貯めて約４％に濃縮し、さらに必要に応じてメタンなどの有価ガスの回収と減容化を兼ねてこの混合汚泥を消化処理して約２％の消化汚泥となし、これらの混合汚泥乃至消化汚泥を最終的に脱水処理して前記の水分濃度の脱水ケーキとなす方法が採用されている。
【０００４】
そして、従来、この脱水処理を行う有効な脱水機としてスクリュープレスが汎用されている。
【０００５】
このスクリュープレスは、例えば特許文献１に記載されるように円筒スクリーンをその中間部において汚泥供給側の濃縮ゾーンとケーキ排出側の圧搾脱水ゾーンに分割し、濃縮ゾーンの始端側から汚泥を供給し、スクリュー軸を回転させて、汚泥を順次上記濃縮ゾーン、圧搾脱水ゾーンを移送、通過させながら濃縮、脱水する形式の脱水機である。
【０００６】
しかし、このような脱水機内に上記濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンとが連続して共存する脱水方式にあっては濃縮ゾーンと脱水ゾーンの両方に適した凝集操作（処理）ができないという難点を有していた。すなわち、脱水機内の濃縮ゾーンにおいては事前の凝集処理によって汚泥粒子を比較的粗大で大量の水分を除去できる凝集フロックに形成させる必要があり、一方、汚泥の圧搾脱水ゾーンにおいては事前の凝集処理により緻密で強固な凝集フロックを形成させておかなければならないが、上記従来のスクリュープレスを用いる脱水方式では同じ円筒スクリーン内で濃縮と圧搾脱水が連続的に行われるため、単一の凝集処理しかできず、濃縮と圧搾脱水にそれぞれ適した凝集処理を個別に独立して施すことができない。
【０００７】
このため、かかる従来技術では脱水におけるの濃縮及び（または）圧搾脱水が不十分となり、全体として脱水効率が低下してしまい、この結果、低含水率の脱水ケーキが安定して得られ難いという問題を有していた。
【特許文献１】特表２００３−５１３８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決し、廃水処理により発生する汚泥の処理に当たって、最終的な脱水処理の効率を向上させ、低含水率の脱水ケーキを安定して得ることをその課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題の達成のために完成された本発明の汚泥の脱水処理方法の要旨とする構成は以下のとおりである。
（１）廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで高濃度濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法。（請求項１）。
（２）前記高濃度濃縮処理をベルト式濃縮機を用いて行うこと特徴とする上記１に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項２）。
（３）前記脱水処理を回転加圧脱水機を用いて行うことを特徴とする上記１または２に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項３）。
（４）廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象としていることを特徴とする上記１に記載の汚泥の脱水処理方法（請求項４）。
（５）廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行なう１次凝集処理槽と、一次濃縮処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理する高濃度濃縮機と、前記高濃度濃縮機により高濃度濃縮処理を終えた汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行なう２次凝集処理槽と、２次凝集処理を行った高濃度汚泥を脱水処理する高濃度汚泥脱水機とを含むことを特徴とする汚泥の脱水処理システム（請求項５）。
（６）廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象としていることを特徴とする請求項５に記載の汚泥の脱水処理システム（請求項６）。
（７）前記高濃度濃縮機がベルト式濃縮機であることを特徴とする上記５または６に記載の汚泥の脱水処理システム（請求項７）。
（８）前記高濃度汚泥脱水機が回転加圧脱水機であることを特徴とする上記５〜７のいずれかに記載の汚泥の脱水処理システム（請求項８）。
【発明の効果】
【００１０】
廃水処理により発生する汚泥の処理に当たって、これら汚泥の濃縮、脱水処理の効率を向上させ、低含水率の脱水ケーキを安定して高い生産性のもとに低コストで得ることが可能となるといった優れた効果を有する。
【００１１】
特に濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有する従来のスクリュープレスを用いた汚泥処理に比べて、濃縮工程と脱水工程を分離、独立させ、両工程に適した凝集処理をそれぞれ事前に行うことにより、汚泥の高濃度濃縮とその後の脱水処理を極めて効率よく実施でき、凝集処理コスも下げることができる。また、高濃度汚泥脱水機の負荷を大幅に軽減できるため、電力などのエネルギーコストも下げることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは前記課題を達成すべく、種々検討、分析を行った結果、従来の濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有する従来のスクリュープレスを用いた脱水処理においては、汚泥供給側の濃縮ゾーンとケーキ排出側の脱水ゾーンとによって、汚泥の濃縮と圧搾脱水を連続的に行う方式そのものに前述した問題を招来する根本的な原因があると考えた。
【００１３】
そこで、本発明者らは、従来のスクリュープレスを適用した上記濃縮ゾーンと脱水ゾーンが連続、一体化した脱水処理の工程を、高濃度処理（二次濃縮処理ということがある）と高濃度汚泥脱水処理の二つの工程に分離し、それぞれの工程での目的に最適な処理、操作並びに機器を選定できるようにして、上述の問題を解決し、本発明の完成に至ったものである。
【００１４】
以下、本発明の特徴をその実施形態を中心に詳述することにする。図１は、本発明にかかる汚泥の脱水処理方法及び脱水処理システムの実施形態を示した処理フロー図である。
【００１５】
同図において、各種有機物を含む下水等の廃水は最初沈殿槽１、生物処理槽（図示しない）及び最終沈殿槽２からなる廃水処理設備に導入、処理され、浄化されるが、一方でこの廃水処理設備の最初沈殿槽１からは初沈汚泥Ａが、また、生物処理を経た最終沈殿槽２からは余剰汚泥Ｂがそれぞれ大量に発生する。初沈汚泥Ａの汚泥濃度が約１％、余剰汚泥Ｂの汚泥濃度が約０．６％が通常である。
【００１６】
本発明ではまず、これら初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂとをそれぞれ従来と同様にして、初沈汚泥Ａは沈降槽などの重力式濃縮機３により、また余剰汚泥Ｂは遠心濃縮機、常圧濃縮機およびベルト濃縮機などの機械式濃縮機４により、それぞれ汚泥濃度（以下単に濃度という場合がある）を１〜５％（例えば４％）に濃縮処理（１次濃縮処理）する。そして１次濃縮処理を行った両汚泥を汚泥貯留槽５に送り、両者を攪拌、混合した状態で貯留する。
【００１７】
次に、汚泥貯留槽５から混合汚泥Ｃを抜き出して、１次凝集処理槽６に送り、凝集処理を行う。この１次凝集槽においては凝集剤P1を添加、混和し、特に有機物を含む汚泥粒子を凝集させて２〜４ｍｍの比較的大きく大量な水分を除去できる汚泥フロックとなし、混合汚泥Ｃの性状を次工程の高濃度濃縮処理（前記１次濃縮処理と区別するため以下このように称する）が容易となる形態に調質する。
【００１８】
凝集剤P1としては、カチオン系、両性及びポリアミジンなどの高分子凝集剤が有効で推奨される。凝集剤P1の添加量は高分子凝集剤の場合は０．２％以上、特に０．５〜２％とすることが好ましい。また、１次凝集槽における汚泥Ｃと凝集剤Ｐ１の混和に際しては上記フロック形成のため比較的緩やかな攪拌（緩速攪拌）で混和することが好ましい。
【００１９】
なお、ここでの凝集処理では、従来のように高濃度濃縮に適した形態のフロック形成のみを考慮すればよいので、従来に比べて簡単に処理条件を選定できる利点がある。
【００２０】
また、本発明では上記のように混合汚泥Ｃを直接１次凝集処理槽６に供給しても良いが、一旦これを図１の破線の矢印が示すように消化槽１０に送り、ここで消化処理を行ない、汚泥濃度が約２％程度の消化汚泥Ｓとしたものを１次凝集処理槽６に送っても良いものである。
【００２１】
次に、１次凝集処理を経た混合汚泥すなわち、１次凝集汚泥Ｄを１次凝集処理槽６から抜き出して、高濃度濃縮機７に送り、その汚泥濃度を６〜８％の高濃度に濃縮処理する。
【００２２】
本発明では、従来の濃縮ゾーンと脱水ゾーンを有するスクリュープレスを用いた脱水処理を、この二次濃縮処理と後述する高濃度汚泥脱水処理とに分離し、それぞれ独立した別工程で行うのが重要な特徴の一つである。これによって、前記の如く、本工程の高濃度濃縮処理に適した事前の凝集処理（１次凝集処理）が可能となり、すなわち、この凝集処理により、前述のように対象となる汚泥粒子が粗大で大量の水分を除去できる汚泥フロックに調質、制御されるため、この凝集フロック間の自由水をここでの高濃度濃縮処理によって効果的に分離、除去できる。
【００２３】
従って、１〜５％（例えば通常の汚泥は４％、また消化汚泥では２％）の濃度で供給される汚泥を、６％以上の高濃度に容易にかつ安定して高めることができ、この結果、高濃度汚泥脱水処理後の脱水ケーキの含水率を安定して目標の２０〜３０％の範囲に減少させることができる。
【００２４】
この高濃度濃縮処理に用いる高濃度濃縮機としては６％以上の濃度が有利に実現できる観点でベルト式濃縮機が特に好ましいといえる。
【００２５】
このベルト式濃縮機について以下に詳しく説明する。図２は本発明において高濃度濃縮機として用いられるベルト式濃縮機の1例の構成を説明するための概略断面図、図３は図２のＹ−Ｙ矢視図である。
【００２６】
図２において、５はベルト式濃縮機を示しており、一対のローラ１３ａ，１３ｂを、各々図示しない回転軸によりフレーム１４に軸支されるとともに、その排出側のローラ１３ｂを駆動モータ（図示せず）により回転駆動し、これらのローラ１３ａ，１３ｂに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルト１２を、汚泥の供給側から排出側へ向かって走行させている。この無端ベルト１２は、金属製のメッシュ状形態をなすものやポリエステル等の合成樹脂製のろ布などのろ過体で構成される。
前記の凝集処理を終えた１次凝集汚泥Ｄを、１凝集処理槽より抜き出して汚泥ポンプにより無端ベルト１２の一端側に設けられた供給槽１７に送り込む。そして、この供給槽１７に設けられた撹拌機１７ａによって供給槽１７内の汚泥Ｄを攪拌、均一化し、前記無端ベルト１２の一端側が同供給槽１７の汚泥の上層部に浸漬する様に汚泥液面を制御しつつ汚泥供給口１４ａから、前記無端ベルト１２上へ汚泥を供給する。
【００２７】
ベルト式濃縮機５は、無端ベルト１２上の一端側のこの様な汚泥供給口１４ａと、この無端ベルト１２の他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口１４ｂとを有する。
【００２８】
そして、この無端ベルト１２は汚泥の搬送先側が高くなるように傾斜配設されている。処理後の汚泥濃度を６〜８％の高濃度に維持するためにはこの無端ベルトの１２の傾斜角度を２〜１２度に設定することが好ましい。
【００２９】
また、前記フレーム１４は、この無端ベルト１２下方に、前記汚泥が無端ベルト１２の進行に伴い濃縮される際、透過された透過水を集水し、フレーム４外に排出する排水口１４ｃを有している。
【００３０】
汚泥供給口１４ａから前記無端ベルト１２の一端側上面に供給された汚泥は、当該無端ベルト１２の進行とともに汚泥自身の自重により、その汚泥フロック間の水分（自由水）を当該無端ベルト１２を介して透過させ、透過水として分離しながら濃縮処理する。
【００３１】
このベルト式濃縮機１１には、汚泥Ｄをより効率的に濃縮処理すべく、無端ベルト１２を構成するろ過体（ろ布）の表面に付着した汚泥を掻き取り、排除するための倒伏お椀型を有した複数の汚泥セパレータ２０が、ベルト搬送方向に対して略直角に並列しても設置された複数の給水ヘッダー管２２の下部に、無端ベルト１２の上面に接した状態で略千鳥状に配設されている。さらに、各汚泥セパレータ２０の内部には、ベルト搬送方向に対して略直角に設けた給水ヘッダー管２２に接続された洗浄スプレイノズル（図示せず）が収納され、ここからスプレイ水を同ベルト１２に噴射することにより、汚泥の除去直後のベルト上面を確実に洗浄することができる。
【００３２】
このようにして濃縮処理された無端ベルト１２上の汚泥は、スクレーパ１８によって掻き取られ、高濃度汚泥として汚泥排出口１４ｂから排出され、必要に応貯留槽内に貯留された後、次工程に給送することになる。なお、汚泥から分離された透過水は、排水口１４ｃから分離液タンク（図示せず）へ回収され、更に、その上澄液を洗浄水タンク（図示せず）へ移送して、ここから無端ベルト１２の裏面に向けて設置された洗浄ノズル１９に送られ、同ベルト１２に付着、残留する汚泥を洗い流すための洗浄水として再利用される。
【００３３】
さて、以上に説明したベルト式濃縮機などの高濃度濃縮機７により６〜８％に高濃度濃縮した高濃度汚泥Ｅを、本発明ではさらに２次凝集処理槽８に送り、凝集剤P2を添加、混和し、再び凝集処理（２次凝集処理）を行ない、濃縮処理後の汚泥粒子を凝集させて０．５〜３ｍｍの比較的小さく、強固で緻密な汚泥フロックを形成させる。これは、高濃度汚泥脱水処理において脱水圧力に十分耐え、脱水操作を効果的に促進させるためにその形態を調質するためである。
【００３４】
凝集剤P2としては、カチオン系、両性及びポリアミジンなどの高分子凝集剤が前述の１次凝集処理の場合と同様に有効で推奨される。またポリ硫酸第二鉄などの無機凝集剤を用いても良い。
【００３５】
また、この２次凝集槽における汚泥Eと凝集剤P2の混和に際しては上記フロック形成のため比較的強度の高い攪拌（急速攪拌）で混和することが好ましい。
【００３６】
なお、ここでの凝集処理においても、濃縮汚泥の圧搾脱水に適した形態のフロックのみを考慮すればよいので、やはり、従来に比べて簡単に処理条件を選定できる利点がある。
【００３７】
そして、２次凝集槽８にて凝集処理を経た汚泥を同凝集槽８より抜き出して、２次凝集処理汚泥Fとして高濃度汚泥脱水機７に供給し、ここで高濃度汚泥脱水処理を施して、含水率が７０〜８０％（水分：２０〜３０％）の脱水ケーキＧとする。
【００３８】
本発明では従来の濃縮ゾーンと圧搾脱水ゾーンを有するスクリュープレスを用いた脱水処理を、前記工程の高濃度濃縮処理と本工程の高濃度汚泥脱水処理とに分離し、それぞれ独立工程としたことに大きな特徴がある。これにより、本工程の高濃度汚泥脱水処理に適した事前の凝集処理（２次凝集処理）が可能となり、すなわち、この凝集処理により、前述のように対象となる汚泥粒子が比較的小さく、強固で緻密な汚泥フロックに調質、制御されるため、この汚泥フロック中の内部水を本脱水処理によって効果的に分離、除去できることになる。
【００３９】
従って、先の高濃度濃縮処理において得られた６〜８％の高濃度の２次凝集処理汚泥をこの最後の脱水処理により、目標となる７０〜８０％の低含水率の脱水ケーキを安定して得ることができるのである。
【００４０】
さて、高濃度汚泥脱水機９としては公知の脱水機が使用できる。本技術は高濃度濃縮機で濃度６〜８％まで高めており、高濃度汚泥脱水機での水分除去負荷いわゆるろ過の負荷を低減していることから、ろ過を基本とした脱水機が有効であり、下記に示す回転加圧脱水機はろ過脱水機として省エネルギー、省スペースの観点で特に優れており、さらに性能が向上する。生産性の観点から回転加圧脱水機を用いることが特に好ましい。
この回転加圧脱水機についても以下に詳しく説明することにする。
【００４１】
図４は本発明において脱水機として用いられる回転加圧脱水機の1例の構成を説明するための概略側面図、図５は図４のＯ点を通る概略縦断面図である。
【００４２】
図においてこの回転加圧脱水機９は、図示しない減速機付の駆動装置によって、０．５〜１．３ｒｐｍの回転速度で回転される駆動軸３２を備えおり、この駆動軸３２には、ボス部材３３を介して互いに対向した円盤状の第１ろ過板３７と第２ろ過板３８とが固設されている。これら第１ろ過板３７と第２ろ過板３８は前記駆動軸３２により矢印で示した回転方向にする回転する構成となっている。また、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８は多数の水透過穴（図示せず）を有していて、両ろ過板３７、３８と、同両ろ過板の駆動軸３２側端部に配設された環状の内輪スペーサ３４と、同両ろ過板の周方向端部にこの内輪スペーサ３４と同心的に配設された環状の外輪スペーサ３５とによって脱水処理室４１が形成されている。
【００４３】
前記外輪スペーサ３５には、この外輪スペーサ３５の中心側に、前記内輪スペーサ３４の外周面に密接する凹曲面を有する仕切りスペーサ３６が設けられている。この仕切りスペーサ３６は、上部仕切りスペーサ３６ａと、この上部仕切りスペーサ３６ａと空間３６ｃを隔てた下方位置の下部仕切りスペーサ３６ｂとからなる二股形状に構成されている。そして、この仕切りスペーサ３６の下部仕切りスペーサ３６ｂの下側には、横方向に開口する汚泥流入口４１ａが形成されている。
【００４４】
また、この仕切りスペーサ３６の上部仕切りスペーサ３６ａの上側に、横方向に開口する脱水ケーキ排出部４０が設けられている。 前記脱水処理室４１は前記汚泥流入口４１ａから前記脱水ケーキ排出部４０側に向って順に、前記汚泥流入口４１ａから流入する、調質された汚泥をろ過するろ過ゾーン４１ｂと、ろ過水が除去された汚泥を圧搾脱水する圧搾脱水ゾーン４１ｃとに区分されている。前記汚泥流入口４１ａには、下側に開口する汚泥入口３９ａ、汚泥流路を介して前記汚泥流入口４１ａに汚泥を供給する汚泥供給部３９が取付けられている。
【００４５】
また、前記脱水ケーキ排出部４０の排出口４０ａには、脱水処理室４１の圧搾脱水ゾーン４１ｃ内の圧搾脱水汚泥に対してアクチュエータなどにより背圧を付与するための背圧板４５が垂直に設けられている。前記脱水処理室４１内には、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８との相対する面（内側面）にエッジが鋭角的に接触して、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の相対する内側面に付着する汚泥中の微粒子塊や脱水ケーキを掻取るスクレーパ４１ｄが３枚ずつ（両側で６枚である）設けられている。第１カバー４２、第２カバー４３それぞれの下部には、下方に突出するドレン管４４が設けられており、前記汚泥供給部３９、汚泥入口３９ａを経て脱水処理室４１内に供給され、前記第１，２ろ過板３７，３８に設けられた多数の水透過穴３７ａ，３８ａを通して、前記第１カバー４２内、前記第２カバー４３内に排出された汚泥中の水分は、前記ドレン管４４から機外に排水されるようになっている。
【００４６】
かかる回転加圧脱水機により、２次凝集処理汚泥Fを脱水処理する場合は、前記２次凝集処理槽８から抜き出した同汚泥Fを汚泥圧入ポンプ（図示省略）により最大１００ｋＰａ（約１．０ｋｇｆ／ｃｍ２）に加圧して汚泥供給部３９の下側に開口する汚泥入口３９ａ、汚泥流路、および汚泥流入口４１ａを介して０．５〜１．３ｒｐｍのゆっくりした速度で回転されている脱水処理室４１の下側のろ過ゾーン４１ｂに連続供給することによって脱水を行う。
【００４７】
そして、脱水処理室４１の下側のろ過ゾーン４１ｂに供給された汚泥は、このろ過ゾーン４１ｂでろ過され、徐々に流動性が失われる。こうして流動性が低下した汚泥は、多数の水透過穴が設けられた円盤状の第１ろ過板３７、および第２ろ過板３８の表面にケーキ層を徐々に形成しながら、これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８の回転により圧搾脱水ゾーン４１ｃ側に移動する。これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８の表面に形成されたケーキ層により固形物の捕捉が向上するためにろ液は清浄になる。
【００４８】
そして、前記圧搾脱水ゾーン４１ｃ領域中における汚泥は、前記脱水ケーキ排出部４０の排出口４０ａに設けられた背圧板４５の押圧力制御により背圧が最大６００ｋＰａ（約６．０ｋｇｆ／ｃｍ２）の一定圧力（調整可能である）に保持され続ける。流動性を失った汚泥は、これら第１ろ過板３７、第２ろ過板３８によるせん断力と、背圧板４５による発生する背圧により圧搾脱水される。最終的に、圧搾脱水された低含水率になった脱水ケーキGは、背圧板４５を押し退けて脱水ケーキ排出部４０から機外へ排出されることになる。
【００４９】
本発明にける２次凝集処理汚泥Fの脱水処理をこうした回転加圧脱水機を用いることにより、上記のような汚泥の脱水過程において、スクレーパ４１ｄで掻取られた脱水ケーキ片は、このスクレーパ４１によって外輪スペーサ３５の方向向きの作用力を受け、外輪スペーサ３５側に移動するため、第１，２ろ過板３７，３８の回転中心から離れた脱水処理室４１内における位置の脱水ケーキの密度の低下の程度を軽減することができる。これにより、第１，２ろ過板３７，３８のろ過面の全幅に亘る圧搾力分布が均等化され、ろ過面の全幅に亘るろ過機能が改善される。また、この回転加圧脱水機では、第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の相対する内側面のそれぞれに付着する汚泥中の微粒子塊や脱水ケーキは、両端が締結されて撓むことなく、エッジが第１ろ過板３７と第２ろ過板３８の内側面に鋭角的に接触するスクレーパ４１ｄによって掻取られ、ろ過面の全幅に亘って水透過穴の目詰まりが効果的に防止されるため汚泥を能率良く脱水することができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施形態においては、１次凝集処理される１〜５％の汚泥濃度を有する対象汚泥として、初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂとをそれぞれ、重力式濃縮機３及び機械式濃縮機４により１次濃縮したのちこれらを混合、貯留したものについて説明したが、これに限らず、あらかじめ両汚泥Ａ、Ｂを混合したものを機械式濃縮機４により一括して１次濃縮したものでも良く、また、初沈汚泥Ａと余剰汚泥Ｂのいずれか一方を１次濃縮したものを対象としても勿論かまわないものである。
（実験例）
本発明の効果を明確にするため以下の実験を行った。
【００５１】
ビーカー試験により、３％の濃度に調整した汚泥（混合生汚泥）を用意し、本発明の実施例としてこの汚泥に０．５％の両性高分子凝集剤（シンコーフロックＣ６２２８）を添加して１次凝集処理を行った後にこれを６．４％の高濃度に濃縮処理し、この高濃度汚泥にさらに０．２％の両性高分子凝集剤（シンコーフロックＣ６２２８）を添加して２次凝集処理を行った後に高濃度汚泥脱水操作を施して脱水ケーキとなし、この脱水ケーキの含水率を測定したところ、７５．７％であった。
【００５２】
一方、比較例として３％の濃度に調整した上記と同一の汚泥に同じ凝集剤を０．７％添加して凝集処理を行った後に、従来の脱水操作を施して脱水ケーキとなし、この脱水ケーキの含水率を測定したところ、８０．３％であった。
【００５３】
従って、本発明の実施例によれば、比較例と比べて、凝集剤の合計添加量が同じ０．７％にもかかわらず、その含水率の差が４．６％と飛躍的に低減していることが分かり、本発明の優れた効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の汚泥処理方法及び汚泥処理システムの実施形態を説明するフロー図である。
【図２】本発明の濃縮処理に用いられるベルト式濃縮機の構成を説明する概略断面図である。
【図３】同ベルト式濃縮機の構成を説明する図２のＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】本発明の脱水処理に用いられる回転加圧脱水機の構成を説明する概略側面図である。
【図５】同回転加圧脱水機の構成を説明する図４のＯ点を通る概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：最初沈殿槽 ２：最終沈殿槽 ３：重力式濃縮機
４：機械式濃縮機 ５：貯留槽 ６：１次凝集処理槽
７：高濃度濃縮機 ８：２次凝集処理槽 ９：高濃度汚泥脱水機
Ａ：初沈汚泥 Ｂ：余剰汚泥 Ｃ：混合汚泥
Ｄ：１次凝集汚泥 Ｅ：高濃度汚泥 Ｆ：２次凝集処理汚泥
Ｇ：脱水ケーキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【請求項２】
前記高濃度濃縮処理をベルト式濃縮機を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項３】
前記脱水処理を回転加圧脱水機を用いて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項４】
廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象とした請求項１に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項５】
廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行なう１次凝集処理槽と、一次濃縮処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理する高濃度濃縮機と、前記高濃度濃縮機により高濃度濃縮処理を終えた汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行なう２次凝集処理槽と、２次凝集処理を行った高濃度汚泥を脱水処理する高濃度汚泥脱水機とを含むことを特徴とする汚泥の脱水処理システム。
【請求項６】
廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象とした請求項５に記載の汚泥の脱水処理システム。
【請求項７】
前記高濃度濃縮機がベルト式濃縮機であることを特徴とする請求項５または６に記載の汚泥の脱水処理システム。
【請求項８】
前記高濃度汚泥脱水機が回転加圧脱水機であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の汚泥の脱水処理システム。
【請求項１】
廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行い、次に１次凝集処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理し、次いで濃縮処理後の汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行い、さらに２次凝集処理を行った高濃度汚泥に脱水処理を施すことを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【請求項２】
前記高濃度濃縮処理をベルト式濃縮機を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項３】
前記脱水処理を回転加圧脱水機を用いて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項４】
廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象とした請求項１に記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項５】
廃水処理設備から発生する汚泥濃度が１〜５％の汚泥に凝集剤を添加して１次凝集処理を行なう１次凝集処理槽と、一次濃縮処理後の汚泥をその汚泥濃度が６〜８％となるように高濃度濃縮処理する高濃度濃縮機と、前記高濃度濃縮機により高濃度濃縮処理を終えた汚泥に凝集剤を添加して２次凝集処理を行なう２次凝集処理槽と、２次凝集処理を行った高濃度汚泥を脱水処理する高濃度汚泥脱水機とを含むことを特徴とする汚泥の脱水処理システム。
【請求項６】
廃水処理設備から発生する汚泥にさらに消化処理を施した汚泥を対象とした請求項５に記載の汚泥の脱水処理システム。
【請求項７】
前記高濃度濃縮機がベルト式濃縮機であることを特徴とする請求項５または６に記載の汚泥の脱水処理システム。
【請求項８】
前記高濃度汚泥脱水機が回転加圧脱水機であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の汚泥の脱水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１６５９６４（Ｐ２００９−１６５９６４Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２３５（Ｐ２００８−７２３５）
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【特許番号】特許第４２５３３５３号（Ｐ４２５３３５３）
【特許公報発行日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【特許番号】特許第４２５３３５３号（Ｐ４２５３３５３）
【特許公報発行日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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