汚泥脱水装置および汚泥脱水方法
【課題】特殊な高分子凝集剤等を用いることなく、固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に鉄系の高比重無機凝集剤を速やかに且つ確実に注入し、より一層固液分離を促進させて、確実に脱水汚泥の低含水率化やＳＳ回収率の向上を図り、もって遠心分離機の高い固液分離（脱水）性能を安定して発揮させることができる汚泥脱水装置を得ることにある。
【解決手段】外胴ボウル３および内胴スクリュウ４を備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、遠心分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管１４と、内胴スクリュウ４内を延伸して、外胴ボウル３のテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３とからなる汚泥脱水装置である。
【解決手段】外胴ボウル３および内胴スクリュウ４を備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、遠心分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管１４と、内胴スクリュウ４内を延伸して、外胴ボウル３のテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３とからなる汚泥脱水装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機により汚泥を脱水する汚泥脱水装置および方法に関するものであり、詳しくは汚泥脱水用の凝集剤として、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）が通常のものより高く、高比重の無機凝集剤を用いるものである。
【背景技術】
【０００２】
下水などの有機性廃水やし尿などの有機性廃棄物を固液分離、生物学的処理、物理学的処理等した際に発生する汚泥を、処理・処分・有効利用するためには、効率よく脱水する必要があり、脱水汚泥の低含水率化が求められている。そこで近年、遠心分離機を用いての汚泥処理では、濃縮性能や脱水性能の向上のため、汚泥に各種凝集剤を注入・混合して脱水している。
【０００３】
脱水性能の向上のため、汚泥に各種凝集剤を注入・混合して脱水することにより、脱水汚泥の低含水率化を図る方法が数多く開発されており、固液分離機の種類（遠心分離機、ベルトプレス機、スクリュープレス機など）により使用する凝集剤は異なるが、遠心分離機の場合、例えば、通常の「１液法」では高分子凝集剤溶液を、「２液法」では無機凝集剤（ポリ硫酸第二鉄溶液など）および高分子凝集剤溶液を使用し、さらに脱水性能の向上（脱水汚泥の低含水率化）を目指し、特殊な高分子凝集剤や他の薬剤を汚泥に注入・混合することもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、比較的高価な高分子凝集剤溶液の注入量を増加させずに脱水汚泥の低含水率化を図るため、例えば無機凝集剤の注入量を増加させたり、また遠心分離機の内胴スクリュウに設けられた汚泥供給室に高分子凝集剤溶液を直接注入（高分子機内注入方式）したりして、脱水性能の向上を目指している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、「２液法」における高分子機内注入方式は、予め無機凝集剤を汚泥供給管に注入（ライン注入）して汚泥と混合させ、凝集フロックが生成した汚泥（凝集汚泥）を遠心分離機へ供給し、遠心分離機内を延伸する高分子凝集剤注入管から高分子凝集剤を注入するものであり、脱水性能の向上が図れる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４７８００号公報（段落〔０００３〕）
【特許文献２】特開平１０−５００号公報（段落〔０００４〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の遠心分離機による汚泥脱水処理では、次のような課題が生じていた。
（1）脱水汚泥の低含水率化やＳＳ回収率向上のために、多種多様な凝集剤を汚泥に多く注入する必要がある場合には、薬品使用量やストック量が増大し、運転コストの上昇を招くばかりか運転管理が煩雑化する。さらに、特殊な高分子凝集剤などを使用する場合には、この傾向が顕著となる。
（2）また、「２液法」において、汚泥に無機凝集剤を注入するが、これにより薬品混合汚泥（凝集汚泥）のｐＨが低下したりカチオン度が上昇したりするが、この度合いが無機凝集剤の注入量の多少により異なる。これに伴い、適切な高分子凝集剤やその注入量も異なってくるため、最適な高分子凝集剤の選定や注入量の決定など作業が煩雑になる。
（3）さらに、無機凝集剤を多量に注入した場合、薬品混合汚泥（凝集汚泥）のｐＨが大きく低下してしまい、遠心分離機など機械装置類を腐食させる恐れがある。
（4）そこで、低ｐＨ化した薬品混合汚泥を中和させるためにアルカリ薬品（苛性ソーダ溶液）等を薬品混合汚泥に注入すると、さらに運転コストの上昇を招き、運転管理をより一層、煩雑にさせてしまう。
（5）一方、運転コストを増大させず煩雑な運転管理にならないように凝集剤等の使用量を抑えると、分離液の水質（ＳＳ回収率）が悪化したり、脱水汚泥の含水率を低減できず、取り扱いづらくなるばかりか、分離物の容積が増大してしまったりして、その後の処理処分に支障を来す（処分費用の増大でランニングコストの高騰を招く）。
（6）また、汚泥への凝集剤等の注入では、適正量を注入したとしても、汚泥と凝集剤等が速やかに且つ効率よく混合して凝集フロックを形成させないと、十分な脱水性能を得ることができないため、確実に汚泥と凝集剤等とを混合させなければならない。
【０００８】
遠心分離機を用いた汚泥脱水処理では、各種凝集剤を汚泥に注入するが、遠心分離機が停休止しているとき、無機凝集剤は固まりやすく（流動がない、乾燥が進む）、運転再開時に凝集剤の注入や脱水処理に支障を来す。特に、細孔から無機凝集剤を吐出させる場合、常に細孔の目詰対策をしなければならないという課題があった。
【０００９】
一方、脱水処理の終了後に遠心分離機の洗浄と一緒に配管洗浄を行うが、洗浄水は主に汚泥供給管に供給するため、無機凝集剤の注入管や遠心分離機内の汚泥供給室は十分に洗浄できず、十分な洗浄効果を得られない。高速で回転する遠心分離機はバランス調整がとても重要であり、遠心分離機内の洗浄が不十分であるとバランスを崩してしまい重大な事故を招きかねず、効率的に且つ十分に洗浄しなければならないという課題があった。
【００１０】
さらに、洗浄効果を上げるために洗浄設備を複数設置すると、建設コストの上昇を招くばかりか、装置が複雑化して運転管理や保守点検が煩雑になってしまうという課題もあった。
【００１１】
汚泥脱水処理において、汚泥に予め無機凝集剤が注入されていないと、また汚泥と無機凝集剤とが十分に反応できていないと、分離液の水質（ＳＳ回収率）が悪くなり、特に汚泥に高濃度に含まれるリンが除去されず分離液へ移行してリン濃度が高くなり、その結果、水質性状の悪い分離液が排水処理設備に還流して汚濁負荷を増大させるなどの課題があった。
【００１２】
そこで、分離液の水質を改善（リン濃度の低減化やＳＳ回収率の向上）するために、無機凝集剤や高分子凝集剤の注入量を増やしたり、汚泥処理量を低減させたりするが、これにより効率的で安定した汚泥処理（脱水汚泥の減量化、運転時間の短縮、運転コストの低減）に支障を来していた。
【００１３】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外胴ボウルと内胴スクリュウとの間に形成されるプールの脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を効率的に且つ確実に反応させ、またこの無機凝集剤の注入管（テーパ注入管）に給水してこの無機凝集剤を希釈することにより、分離汚泥からより一層分離液を分離させて脱水汚泥の含水率を十分に低下させると共に、無機凝集剤を直接分離汚泥に注入できるため、無機凝集剤の凝集効果を低下させることなく即座に注入でき、遠心分離機の高い固液分離性能を高いレベルで安定して発揮させることができる汚泥脱水装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る汚泥脱水装置は、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、該遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、前記内胴スクリュウ内を延伸して、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管とからなるものである。
【００１５】
本発明に係る汚泥脱水装置は、前記テーパ注入管に給水する給水管を備えたものである。
【００１６】
本発明に係る汚泥脱水方法は、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離するものである。
【００１７】
本発明に係る汚泥脱水方法は、給水管で前記テーパ注入管に給水するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の汚泥脱水装置によれば、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、内胴スクリュウ内を延伸して、外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重の無機凝集剤（高比重無機凝集剤）を注入するテーパ注入管とから構成することにより、またテーパ注入管に給水する給水管を備えることにより、次のような幾多の優れた作用効果を奏する。
（1）テーパ注入管を用いて高比重無機凝集剤を直接汚泥供給室内に注入し、外胴ボウルのテーパ部において、脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に、高比重無機凝集剤を速やかに且つ確実に注入することができる。
（2）分離汚泥と高比重無機凝集剤とを効率よく反応させることができ、分離汚泥からより一層分離液を分離でき、確実に脱水汚泥の低含水率化が図れる。
（3）高比重無機凝集剤を直接分離汚泥に注入できるので、高比重無機凝集剤の凝集効果を低下させることなく即座に注入でき、遠心分離機の高い固液分離性能を安定して発揮させることができる。特に、大きい遠心効果がかかる外胴ボウルのテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するので、通常の無機凝集剤に比べ、速やかに分離汚泥に高比重無機凝集剤を混合（浸透）させることができ、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
（4）高比重無機凝集剤の注入量を容易に調整できるので、高比重無機凝集剤の使用量を節減することができる。このため、運転コストの低減が図れ、また複雑な運転管理を回避できる。
（5）高比重無機凝集剤を、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥へ適正注入するため、凝集汚泥の過度なｐＨ低下を防止でき、遠心分離機等の腐食や劣化を抑制でき、また中和設備を設ける必要がなくなり、設備コスト、運転コスト、維持管理や修繕のコスト等を低減できる。
（6）高比重無機凝集剤を直接分離汚泥に注入するので、汚泥への無機凝集剤注入に伴うｐＨの低下やカチオン度の上昇を抑制でき、選定された最適な高分子凝集剤を使用し続けることができ、また高分子凝集剤の選定自体も容易になる。
（7）優れた脱水性能を得ることができるため、脱水汚泥をより一層低含水率化させて減容化でき、取扱いが容易であると共に、処理処分に要する作業や費用を軽減することができ、またＳＳ回収率も高いので分離液の水質も良好になる。
【００１９】
本発明の汚泥脱水装置では、上述したようにテーパ注入管に給水する給水管を備えたことにより、高比重無機凝集剤を効率よく確実にテーパ注入管内で希釈でき、大きい遠心効果のかかるテーパ部で、分離汚泥へ希釈により増量した高比重無機凝集剤を速やかに且つ広範囲に注入できる。これにより分離汚泥の固液分離が一層進み、脱水工程の終盤での操作（高比重無機凝集剤注入）であるにもかかわらず、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができ、加えて無機凝集剤を効率的に注入できるので、その使用量を抑えることもできる。
また、給水により高比重無機凝集剤を予め希釈して増量させてあるため、この高比重無機凝集剤を、凝集剤流出口を介して分離汚泥へスムーズに、満遍なく注入することができ、短時間で速やかに分離汚泥と高比重無機凝集剤とを反応させることができ、より一層効率的に且つ確実に脱水汚泥の含水率を低下させることができる。
さらに、給水により高比重無機凝集剤を希釈できるため、高濃度の高比重無機凝集剤原液を用いることができ、高比重無機凝集剤タンクや高比重無機凝集剤注入ポンプの小型化が可能であり、設備コストや設置面積の削減に有効である。
【００２０】
また、遠心分離機を稼動停止する際に、テーパ注入管へ給水することにより、テーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口など、付着固化しやすい高比重無機凝集剤が接触する部位を確実に洗浄でき、高比重無機凝集剤による目詰まりや閉塞を防止することができ、加えて一般的に低ｐＨの高比重無機凝集剤と接する部位を十分に洗浄できるため、腐食環境から遠心分離機を保護でき、寿命（耐用年数）を延ばすためにも有効であり、さらにバランス調整が難しい遠心分離機に複雑な洗浄設備や複数の簡素な洗浄設備を設ける必要が無く、設備コストの上昇や維持管理作業の増加を抑え、遠心分離機を適切に保守管理でき、安全性を確保することができる。
【００２１】
本発明の汚泥脱水装置において、遠心分離機の汚泥供給室には、汚泥供給口、仕切板および凝集剤流出口が設けられていて、テーパ注入管を介して汚泥供給室に注入された高比重無機凝集剤が、プール（脱水汚泥排出側のテーパ部）へ流出しやすい構造とした。つまり、汚泥供給室内の汚泥供給口と凝集剤流出口との間に仕切板を設け、その仕切板の凝集剤流出口側にテーパ注入管の吐出孔を開口させたことにより、吐出孔から汚泥供給室内に注入された高比重無機凝集剤を、汚泥供給室内で拡散させずに、確実に凝集剤流出口に誘導することができる。
これにより、前記仕切板によってスムーズに凝集剤流出口に誘導され流出した高比重無機凝集剤を、分離汚泥に満遍なく注入できるので、分離汚泥と高比重無機凝集剤とを短時間で速やかに反応させることができる。
【００２２】
本発明の汚泥脱水装置において、遠心分離機の外胴ボウルに２段テーパを採用することにより、分離汚泥は内胴スクリュウのスクリュウ羽根で圧搾されながら掻き上げられ、またプール容積を大きく取れるので滞留時間が増加し、大きい遠心効果を受ける２段テーパでの滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、さらに２段テーパで分離汚泥に高比重無機凝集剤が注入されるので、これらの相乗効果により分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００２３】
本発明の汚泥脱水装置では、汚泥に無機凝集剤注入管を介して予め無機凝集剤や高比重無機凝集剤（無機凝集剤等）をライン注入（前段注入）すると共に高分子凝集剤を注入した場合には、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を生成でき、遠心分離機における初期段階で高い固液分離性能を発揮でき、処理量も適正に維持できる。また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入し、凝集汚泥を形成させておくことにより、高比重無機凝集剤のテーパ注入との相乗効果により、凝集性能や固液分離性能がより向上し、脱水汚泥の低含水率化はもちろんのこと、処理量の増加やＳＳ回収率の向上が図れ、さらに汚泥に含まれるリン成分を不溶性塩にして脱水汚泥と共に排除でき、排水処理施設への汚濁負荷の軽減およびリンの還流抑止も図れる。
【００２４】
本発明の汚泥脱水装置では、高比重無機凝集剤タンクに鉄系の無機凝集剤成分（個体、粉体、液体）を供給するフィーダおよび撹拌機を設けた場合には、高比重無機凝集剤を調達しなくても、汎用性の高い通常の無機凝集剤を用いて高比重無機凝集剤を調製・生成することができる。
【００２５】
本発明の汚泥脱水装置では、分離液の酸化還元電位を測定するＯＲＰ（酸化還元電位）計および制御器を設けた場合には、分離液のＯＲＰ値（高比重無機凝集剤等の注入量や遠心分離機の運転が適正なときは分離液の水質が良好でプラスの値を示し、逆に適正でないときは水質が悪化しマイナスを示す傾向にある）に基づき、汚泥供給ポンプや高比重無機凝集剤注入ポンプなどの機器類や遠心分離機の回転駆動機類を制御器で制御（含インバータ制御）することができ、適正な汚泥の供給、凝集剤の注入、遠心分離機の運転等が可能となり、安定して効率的な汚泥脱水処理（脱水汚泥の低含水率化や高いＳＳ回収率）を行うことができる。
【００２６】
本発明の汚泥脱水装置では、遠心分離機を用いて汚泥を脱水する場合に、高比重無機凝集剤の他に高分子凝集剤を汚泥に注入することが望ましい。高分子凝集剤の併用により、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、より分離性の高い強固な凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができ、効率よく確実に固液分離することができる。高分子凝集剤としては、両性高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を用いる。
【００２７】
また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入して微細な凝集フロックを生成させた後、両性高分子凝集剤を注入することにより、更に凝集させて大きく強固な汚泥フロックを生成させることができ、単独で比較的強固な汚泥フロックを生成できるカチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を用いてもよく、例えば汚泥に無機凝集剤を少なく前段注入した場合にはカチオン系高分子凝集剤を、多く注入した場合にはアニオン系高分子凝集剤を使用することにより、強固な汚泥フロックを生成させることができる。またノニオン系高分子凝集剤は上水汚泥等を脱水処理する場合に有効である。
【００２８】
本発明の汚泥脱水方法によれば、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離することにより、また給水管でテーパ注入管に給水することにより、上述したとおり、本発明の汚泥脱水装置が奏する幾多の優れた作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１による汚泥脱水装置内の概略的な動作説明図である。
本発明に係る汚泥脱水装置は、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、この遠心分離機１内に、汚泥供給タンク１１内の汚泥を供給する汚泥供給管１４と、前記遠心分離機１の内胴スクリュウ内を延伸して、外胴ボウルのテーパ部に、高比重無機凝集剤タンク１３内の高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３とを備えた基本構造となっている。
【００３０】
本発明に用いられる高比重無機凝集剤は、高い鉄含有率で、高比重の無機凝集剤の水溶液である。この高比重無機凝集剤としては、その比重が1.45〜1.75で、かつ、鉄含有率（T-Fe（トータルFe）換算での鉄の濃度）が12.0％〜16.0％のものが好適であり、成分としてはポリ硫酸第二鉄（〔Fe2(OH)n(SO4)3-n/2〕m）がとくに有効であるが、鉄系の高比重無機凝集剤で上記性状であり、ポリ硫酸第二鉄と同等の効果が得られるものであれば、これに限るものではない。このような比重および鉄含有率の高比重無機凝集剤は、通常の無機凝集剤に比べ、遠心分離機１の遠心効果により汚泥に効率よく混合（浸透）させることができる。
【００３１】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給管１４を介して遠心分離機１の汚泥供給室内に供給される。その汚泥供給時には、高比重無機凝集剤タンク１３の高比重無機凝集剤が高比重無機凝集剤注入ポンプ２４によりテーパ注入管２３を介して遠心分離機１の汚泥供給室内に注入される。
【００３２】
高比重無機凝集剤は、内胴スクリュウの凝集剤流出口からプールへ流れ出し、スクリュウ羽根により外胴ボウルのテーパ部を掻き上げられ脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に注入される。
【００３３】
分離汚泥と高比重無機凝集剤とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離）が促進され、従来に比べ低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００３４】
この際、テーパ注入管２３を用いることにより、高比重無機凝集剤を遠心分離機１の汚泥供給室内に注入し、外胴ボウルのテーパ部において、分離汚泥に速やかに且つ確実に注入することができる。
【００３５】
実施例１．
表１は、鉄含有率が高い高比重の無機凝集剤（鉄系の高比重無機凝集剤）の物性について、他の無機凝集剤（４種類）と比較したものである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１から理解されるように、鉄系の高比重無機凝集剤は、比重が1.45以上と高く、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）も12.0％以上と高い値である。
【００３８】
後述する脱水性能の比較実験では、鉄系の高比重無機凝集剤として、比重が1.50〜1.60、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）が12.5％〜14.5％のポリ硫酸第二鉄（〔Fe2(OH)n(SO4)3-n/2〕m）を使用した。
【００３９】
＜実施の形態２＞
図２は本発明の実施の形態２による汚泥脱水装置を示す断面図である。図１の汚泥脱水装置内の概略に基づき、遠心分離機を用いた具体的な構成（実施の形態）を示すものである。
【００４０】
本発明に係る汚泥脱水装置は、高比重無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用する構造とした点、テーパ注入管２３に複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ、汚泥供給室７に吐出孔２３ａ，２３ｂに対応する複数の仕切板８ａ，８ｂおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃを設けた点で、前記実施の形態１と異なる。なお、吐出孔、仕切板および凝集剤流出口は、それぞれが一つまたは二つ以上でよく、またそれぞれが同数でも異なっていてもよく、それぞれ設ける数はとくに限定されるものではない。
【００４１】
具体的には、実施の形態２による汚泥脱水装置は、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、該遠心分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管１４と、内胴スクリュウ４内を延伸して、外胴ボウル３のテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３と、前記汚泥供給管１４へ高分子凝集剤タンク１２内の高分子凝集剤を注入（ライン注入）する高分子凝集剤注入管１６とを備えた基本構造となっている。
【００４２】
遠心分離機１は、一端側に分離液排出口２ａが、他端側に脱水汚泥排出口２ｂが設けられたケーシング２と、このケーシング２内に回転可能に配設された外胴ボウル３と、この外胴ボウル３内に回転可能に配設された内胴スクリュウ４と、外胴ボウル３および内胴スクリュウ４を回転駆動する回転駆動機５と、外胴ボウル３と内胴スクリュウ４とに回転差を与えるバックドライブモータ６とを備え、外胴ボウル３と内胴スクリュウ４との間にプール（濃縮・脱水ゾーン）１０が形成される構造となっている。
【００４３】
前記外胴ボウル３は、分離液排出側が円筒形状の直胴部３ａとなっており、脱水汚泥排出側がテーパ部（狭径部）となっており、２段テーパ３ｂ，３ｃとして形成している。この２段テーパ３ｂ，３ｃは、下方の２段テーパ３ｂが急傾斜となり、上方の２段テーパ３ｃが緩傾斜となるように製作されている。
【００４４】
このような２段テーパ３ｂ，３ｃによって、スクリュウ羽根４ｃによる凝集汚泥への圧搾効果が得られると共に、とくに２段テーパ３ｂを急傾斜とすることによりプール１０の容積が大きくなり、遠心分離機１の機長を抑えつつ、大きい遠心効果を受ける２段テーパ３ｂでの滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、分離汚泥の固液分離に有効である。なお、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部が後述する１段テーパ３ｄ（図５参照）であっても高い固液分離（濃縮・脱水）性能を得ることができる。
【００４５】
前記内胴スクリュウ４は、分離液排出側に形成された円筒形状の直胴部４ａと、脱水汚泥排出側に形成された内胴テーパ４ｂと、直胴部４ａと内胴テーパ４ｂの外周に一体形成されたスクリュウ羽根４ｃを備える。
【００４６】
内胴スクリュウ４の内部には、直胴部４ａおよび内胴テーパ４ｂに跨る汚泥供給室７が形成され、該汚泥供給室７には、汚泥供給口７ａと凝集剤流出口７ｂ，７ｃと仕切板８ａ，８ｂが設けられている。
【００４７】
汚泥供給室７は、汚泥供給口７ａを介して前記外胴ボウル３と連通しており、前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃは前記内胴テーパ４ｂに設けられ、該内胴テーパ４ｂの内周面には、前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃの近傍の汚泥供給口７ａ方向に、それぞれ仕切板８ａ，８ｂが設けられている。
【００４８】
仕切板８ａ，８ｂは、通常汚泥供給室７内部にドーナッツ状の形状で設置されており、後述する汚泥供給管１４とのクリアランス（間隔）は通常10mm以下に設定される。なお、仕切板８ａ，８ｂは、間断のないドーナッツ状のものでも、複数の部材を間隔も持ってドーナッツ状に配列したものでもかまわない。
【００４９】
仕切板８ａ，８ｂを設置することにより、汚泥供給室７内に後述するテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから注入された高比重無機凝集剤が、汚泥供給室７内で拡散することを抑制・防止し、スムーズに凝集剤流出口７ｂ，７ｃから外胴ボウル３のテーパ部に流出させることができる。
【００５０】
前述のように構成された遠心分離機１へは、汚泥供給タンク１１から汚泥供給管１４を介して、内胴スクリュウ４の汚泥供給室７内に汚泥が供給されるようになっており、この汚泥供給管１４には汚泥供給ポンプ１５が配設されている。なお、汚泥供給ポンプ１５を用いずに流下方式を採用することもできる。
【００５１】
高分子凝集剤タンク１２は、高分子凝集剤溶液を貯留しており、高分子凝集剤注入管１６により汚泥供給管１４に接続された構造となっている。高分子凝集剤注入管１６には、高分子凝集剤注入ポンプ１７、流量計１８、開閉弁１９のそれぞれが配設されている。
【００５２】
実施の形態２の汚泥脱水装置では、高分子凝集剤注入管１６を汚泥供給管１４に接続して、予め汚泥に高分子凝集剤を供給できるように構成している。つまり、高分子凝集剤の種類によっては汚泥との反応（接触）時間を長くとる必要があるため、高分子凝集剤を汚泥供給管１４に注入するライン注入方式を採用して、予め汚泥と高分子凝集剤とが十分に混合して反応できるようにしている。
【００５３】
また、遠心分離機１へは、高比重無機凝集剤タンク１３からテーパ注入管２３を介して、内胴スクリュウ４の汚泥供給室７内に高比重無機凝集剤が注入されるようになっており、このテーパ注入管２３の先端付近には、凝集剤流出口７ｂ，７ｃに対応する位置で開口する吐出孔２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００５４】
高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３は、通常パイプ形状で汚泥供給管１４の内部を該汚泥供給管１４と共に延伸し、汚泥供給室７内で開口する前記吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７内の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部へ高比重無機凝集剤を流出させる構造となっている。また、前記汚泥供給管１４の先端は、汚泥供給室７内で開口する汚泥供給管開口１４ａが形成されている。なお、テーパ注入管２３には、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４と流量計２５が配設されている。
【００５５】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して遠心分離機１の汚泥供給室７に供給されると共に、高分子凝集剤が高分子凝集剤注入ポンプ１７により汚泥供給管１４内の汚泥に供給される。
【００５６】
高分子凝集剤が混合された汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、強い遠心力を受けて固液分離が進む。そして、高比重無機凝集剤が高比重無機凝集剤注入ポンプ２４によりテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部に注入（テーパ注入）される。
【００５７】
汚泥供給室７の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部に注入（テーパ注入）された高比重無機凝集剤は、スクリュウ羽根４ｃにより外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられ脱水汚泥排出側（遠心分離機１の脱水汚泥排出口２ｂ側）へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に注入される。
【００５８】
前記分離汚泥と高比重無機凝集剤とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進され、従来に比べ２〜１０ポイント程度低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００５９】
以上説明した実施の形態２によれば、分離汚泥に高比重凝集剤が速やかに且つ確実に注入（テーパ注入）されるので、大きい遠心効果を受けるテーパ部で高比重無機凝集剤が分離汚泥と素早く反応し、より一層効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進されるという効果がある。
【００６０】
実施の形態２による汚泥脱水装置では、遠心分離機１を用いて汚泥を脱水する場合に、高比重無機凝集剤の他に高分子凝集剤を汚泥に注入するように構成しているので、この高分子凝集剤の併用により、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、より分離性の高い強固な凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができ、効率よく確実に固液分離することができる。
【００６１】
実施の形態２による汚泥脱水装置において、遠心分離機１の外胴ボウル３に２段テーパを採用することにより、高比重無機凝集剤が注入された分離汚泥は内胴スクリュウ４のスクリュウ羽根４ｃで圧搾されながら掻き上げられ、また下方の２段テーパ３ｂを急傾斜とすることによりプール容積を大きく取れるので、また大きい遠心効果を受ける２段テーパでの分離汚泥の滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００６２】
実施の形態２による汚泥脱水装置において、遠心分離機１の汚泥供給室７には、仕切板８ａ，８ｂおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃが設けられていて、テーパ注入管２３を介して汚泥供給室７に注入された高比重無機凝集剤が、外胴ボウル３のテーパ部に流出しやすい構造としている。
【００６３】
これにより、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ、２３ｂから汚泥供給室７内に注入された高比重無機凝集剤を、汚泥供給室７内で拡散させずに、確実に凝集剤流出口７ｂ，７ｃに誘導することができ、そしてスムーズに凝集剤流出口７ｂ，７ｃに誘導され流出した高比重無機凝集剤を、分離汚泥に満遍なく注入でき、短時間で速やかに反応させることができる。
【００６４】
実施例２．
上記実施の形態２による汚泥脱水装置について、表１に示した５種類の無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用して、前記５種類の無機凝集剤の脱水性能を調べる比較実験を行った。表２には、遠心分離機の運転条件、凝集剤の注入率および実験結果を示した。
【００６５】
【表２】
【００６６】
この比較実験では下水処理場の消化汚泥（汚泥濃度：1.52〜1.70％）を用いて、高分子凝集剤（ライン注入）と異なる種類の無機凝集剤（５種：通常の鉄系、低比重の鉄系、高比重の鉄系、塩化アルミニウム系および硫酸アルミニウム系の無機凝集剤のテーパ注入）を併用した場合の脱水性能を調べた。
【００６７】
遠心分離機の運転条件は、ほぼ一定（遠心効果：2000G、差速：1.2〜2.0min-1、高分子凝集剤の注入率：1.41〜1.58%TS）とした。
【００６８】
表２から理解されるように、高比重の鉄系無機凝集剤（ポリ硫酸第二鉄）をテーパ注入することにより、分離液のＳＳ濃度が安定して低い値を示しており、つまり十分に固形物を回収できた（固形物回収率：99.7%以上）。さらに、消費電力も1.12〜1.16kWh/m3であり、他の無機凝集剤と同等以上の省エネルギー効果および温室効果ガスの排出低減効果が得られた。
【００６９】
特に、脱水性能で重要な脱水汚泥の含水率については、表２のデータに基づき図７に実験結果を示した。なお、図７（無機凝集剤注入率に対する脱水汚泥含水率の比較図）において、通常の鉄系無機凝集剤の結果を■（黒四角）で、本発明にかかる高比重の鉄系無機凝集剤の結果を●（黒丸）で、低比重の鉄系無機凝集剤の結果を▲（黒三角）で、ポリ塩化アルミニウム系（ＰＡＣ）無機凝集剤の結果を○（白丸）で、ポリ硫酸アルミニウム系（硫酸バンド）無機凝集剤の結果を△（白三角）で示した。
【００７０】
図７から理解されるように、高比重の鉄系無機凝集剤をテーパ注入した場合には、脱水汚泥の含水率は、他の無機凝集剤に比べて明らかに低い値を示しており、通常の運転条件である無機凝集剤の注入率（35%/TS）では、脱水汚泥の含水率が66%台を示しており、昨今の目標である含水率70％以下を容易に達成することができ、とても優れた脱水性能を得ることができた。
【００７１】
さらに、通常の運転条件より高い無機凝集剤の注入率（47.5%/TS）にした場合には、脱水汚泥の含水率はなんと61%台にすることができ、他の凝集剤や他の汚泥処理機器の追随を許さない非常に優れた脱水性能を発揮させることができた。
【００７２】
このように、高比重の鉄系無機凝集剤をテーパ注入して遠心分離することにより、効率よく安定して脱水汚泥の含水率を低減化することができるので、汚泥の減量化に大変有効であると共に、その後の脱水汚泥の処理処分も容易になり、ＳＳ回収率や消費電力の良好な結果と合わせ、非常に高効率・省エネルギーであり、温室効果ガスの削減に十分寄与することができる。
【００７３】
＜実施の形態３＞
図３は本発明の実施の形態３による汚泥脱水装置を示す断面図である。図２と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７４】
実施の形態３による汚泥脱水装置は、汚泥供給室７内で開口する高分子凝集剤吐出口１６ａが設けられた高分子凝集剤注入管１６を汚泥供給管１４内に延伸させた点、複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃとそれらに対応する複数の仕切板８ａ，８ｂ，８ｃおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄを設けた点、テーパ注入管２３に給水する給水管２６を設けた点、この給水管２６に定量給水できるように自動開閉弁２７や給水ポンプ２８を設けた点で、前記実施の形態２と大きく異なる。なお、自動開閉弁２７に代えて、水量を手動的に調節できる開閉弁を設けてもよい。また、テーパ注入管にも、給水管が接続する箇所と高比重無機凝集剤注入ポンプ２４との間に開閉弁３０（自動手動を問わず）を備えておくことが望ましい。
【００７５】
給水管２６が接続されたテーパ注入管２３は、汚泥供給管１４内に延伸して、吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃが前述のように内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄに対応する位置で開口している。前記給水管２６によってテーパ注入管２３に給水する目的は、主に遠心分離機１を運転している際の高比重無機凝集剤の希釈および遠心分離機１を停止させる際の洗浄である。
【００７６】
遠心分離機１による汚泥脱水処理において、遠心分離機１へ高比重無機凝集剤の注入する場合、テーパ注入管２３を用いて外胴ボウル３のテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するが、テーパ注入管２３による無機凝集剤注入率を例えば500ppmとすると、供給する汚泥1m3に対して500mlとわずかな量しか注入されない。こうした場合、注入された高比重無機凝集剤が速やかに分離汚泥に行き渡り（浸透し）、効率よく混合することは難しい。つまり局所的な高比重無機凝集剤の注入となり、十分に分離汚泥を固液分離することができなくなり、汚泥脱水処理に支障を来たしかねない。
【００７７】
そこで、テーパ注入管２３に給水管２６を接続して給水し、注入される高比重無機凝集剤を希釈（通常２〜１０倍希釈）して増量させることにより、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に高比重無機凝集剤が速やかに満遍なく行き渡って混合し、良好な脱水性能が得られ、十分に効率よく分離汚泥を脱水することができる。
【００７８】
なお、テーパ注入管２３は、通常パイプ形状で汚泥供給管１４の内部を延伸し、汚泥供給室７内で開口する吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから汚泥供給室７内の凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄを介して外胴ボウル３のテーパ部へ、給水により希釈された高比重無機凝集剤（以下「希釈液」という）を注入する構造となっている。
【００７９】
また、汚泥供給管１４内に、高分子凝集剤注入管１６とテーパ注入管２３を内蔵させ延伸させる配管構造でもよいが、２重管を採用して、内管を汚泥供給管１４とし、外管（ドーナッツ状）を仕切りで分割して、一方を高分子凝集剤注入管１６（半円状）とし、他方をテーパ注入管２３（半円状）とする配管構造でもよい。これにより、汚泥供給管１４内部に異物（注入管）が存在せず、また単純な配管構造となるため、遠心分離機１内や管内が洗浄しやすく閉塞等の問題も防止できる。
【００８０】
なお、汚泥供給管１４と高分子凝集剤注入管１６とテーパ注入管２３の配管構造は、これに限るものではなく、汚泥と区分けして各凝集剤を安全に且つ適切に供給・注入できれば他の構造でも差し支えない。さらに、汚泥供給室７内で高分子凝集剤を広範（放射状）に供給したい場合には、前記２重管構造として、高分子凝集剤注入管１６（半円状）の先端を封じて、管先端付近の周囲に複数の高分子凝集剤吐出口１６ａを設けてもよく、これにより高分子凝集剤を多方向に供給することができる。
【００８１】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態において、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給されると共に、該汚泥供給室７には高分子凝集剤注入管１６の高分子凝集剤吐出口１６ａから高分子凝集剤が注入（機内注入）される。
【００８２】
汚泥供給室７内で高分子凝集剤と混合した汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。その後、希釈液がテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから汚泥供給室７（内胴テーパ４ｂ付近）に注入される。注入された希釈液は、内胴スクリュウ４の凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄから外胴ボウル３のテーパ部へ流出し、分離汚泥に注入される。これにより、分離汚泥と希釈液とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進され、従来に比べ２〜１０ポイント程度低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００８３】
このように、前記テーパ注入管２３内を流れる高比重無機凝集剤は、給水管２６からの給水により希釈されて増量し、（希釈液は）前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄから速やかに且つ広範囲に分離汚泥に注入されるため、分離汚泥と高比重無機凝集剤とが効率よく接触して反応し、高比重無機凝集剤の無駄を省いた効率的な脱水処理が可能となる。また、遠心分離機１の運転中に前記給水を常時行うことで、高比重無機凝集剤の付着固化を抑制でき、目詰りによる閉塞の防止や装置の長寿命化に貢献できる。
【００８４】
一方、遠心分離機の洗浄では、主に遠心分離機１が稼動（脱水処理）を停止する際に、汚泥供給管１４に洗浄水を供給し、汚泥供給管１４と共に遠心分離機１内の汚泥供給室７やプール１０等を洗浄する。
【００８５】
しかしながら、このような洗浄は、遠心分離機１内や汚泥供給管１４内に残存する汚泥の排除（汚泥の清掃）が主目的であり、凝集剤注入系統の洗浄（付着固化しやすい高比重無機凝集剤の洗い流し）がなかなか行えない。特に、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃや内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄは、汚泥供給室７内に設けられた仕切板８ａ，８ｂ，８ｃにより仕切られていることもあり、通常の洗浄では付着した汚泥の清掃や高比重無機凝集剤の洗い流しを十分に行えない。
【００８６】
そこで、安定した汚泥脱水処理および機械装置類の保守管理のために、テーパ注入管２３に給水し、凝集剤注入系統（主にテーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口）等を確実に且つ十分に洗浄することができる。
【００８７】
このように実施の形態３では、テーパ注入される高比重無機凝集剤は、予めテーパ注入管２３へ給水管２６から給水することにより希釈されて増量し、この希釈液がテーパ注入管２３に設けられた複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた７ｂ，７ｃ，７ｄから外胴ボウル３のテーパ部に流出するので、分離汚泥に対して速やかに且つ広範囲に希釈液を注入することができるという効果がある。
【００８８】
これにより分離汚泥の固液分離が一層進み、脱水工程の終盤での操作（希釈液のテーパ注入）であるにもかかわらず、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができ、加えて高比重無機凝集剤を効率的に注入できるので使用量を抑えることもできる。
【００８９】
実施の形態３によれば、遠心分離機１を稼動停止する際に、テーパ注入管２３へ給水することにより、テーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口など、付着固化しやすい高比重無機凝集剤が接触する部位を確実に洗浄でき、高比重無機凝集剤による目詰まりや閉塞を防止することができ、加えて一般的に低ｐＨの高比重無機凝集剤と接する部位を十分に洗浄できるため、腐食環境から遠心分離機を保護でき、寿命（耐用年数）を延ばすためにも有効であり、さらにバランス調整が難しい遠心分離機に複雑な洗浄設備や複数の簡素な洗浄設備を設ける必要が無く、設備コストの上昇や維持管理作業の増加を抑え、遠心分離機を適切に保守管理でき、安全性を確保することができる。
【００９０】
なお、通常外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に高比重無機凝集剤（希釈液）を注入するが、汚泥性状や処理状況によっては、直胴部３ａ寄りに高比重無機凝集剤（希釈液）を注入してもよく、これによりプール１０内の凝集汚泥の固液分離や分離液の水質を向上させることができる。
【００９１】
＜実施の形態４＞
図４は本発明の実施の形態４による汚泥脱水装置を示す断面であり、図３と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９２】
実施の形態４の汚泥脱水装置は、前記実施の形態３と同様に、希釈液をテーパ注入している点で共通しているが、汚泥供給管１４に、無機凝集剤を注入（前段注入）するように構成した点で、前記実施の形態３と異なる。
【００９３】
実施の形態４では、高比重無機凝集剤タンク１３とは別に無機凝集剤タンク１３Ａを備え、この無機凝集剤タンク１３Ａから伸びる無機凝集剤注入管２０を汚泥供給管１４（汚泥供給ポンプ１５の前後）に接続し、無機凝集剤注入管２０には無機凝集剤注入ポンプ２１と流量計２２が設けられている。これらの各要素は、汚泥供給管１４内の汚泥に無機凝集剤を前段注入（ライン注入）する手段を構成している。
【００９４】
ここで、前段注入（ライン注入）について説明すると、汚泥に予め無機凝集剤が供給されていない場合、また汚泥と注入した無機凝集剤とが十分に反応できない場合、分離液の清澄性（ＳＳ回収率）が悪くなったり、汚泥に含まれるリンが除去されず分離液へ移行してリン濃度が高くなったりするなど、分離液の水質が悪化することがある。
【００９５】
そこで、実施の形態４では、上述したように、遠心分離機１内に供給される前の汚泥に予め無機凝集剤を注入する前段注入方式により、汚泥供給管１４内で汚泥と無機凝集剤とを混合させ、汚泥供給管１４内では汚泥と無機凝集剤とが十分に接触できる時間を確保して反応させられるので、汚泥が遠心分離機１内に供給される前の段階で、無機凝集剤による凝集作用により、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を形成することができ、さらに汚泥に含まれるリンが無機凝集剤と反応して不溶性塩になり、脱水汚泥に取り込まれて排出されるため、分離液のリン濃度を十分に低減させることができる。
【００９６】
この実施の形態４による汚泥脱水装置では、無機凝集剤を前段注入（ライン注入）し、高比重無機凝集剤をテーパ注入しているが、高比重無機凝集剤を汚泥に前段注入してもよい。この場合、無機凝集剤タンク１３Ａを設けずに、高比重無機凝集剤タンク１３から汚泥供給管１４に延伸する注入管（図示せず）を配設して、汚泥供給管１４に高比重無機凝集剤を注入するか、無機凝集剤タンク１３Ａに高比重無機凝集剤を貯留し、無機凝集剤注入管２０を介して高比重無機凝集剤を汚泥供給管１４に注入するようにしてもよい。
【００９７】
実施の形態４において、前段注入される無機凝集剤や高比重無機凝集剤（無機凝集剤等）は、その種類により異なる特徴を活かし、汚泥性状や運転処理条件等に合わせ、併用された場合に汚泥の脱水状態に与える影響等を考慮して選択されることが望ましい。
【００９８】
無機凝集剤としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムなどが知られている。ポリ硫酸第二鉄は比較的比重が大きく遠心分離機による汚泥脱水処理等に有効であるが、ｐＨが低く緩衝能も大きいため、凝集汚泥のｐＨを低下させやすい。遠心分離技術（装置面や凝集性能面など）から考慮すると、遠心分離機１本体、凝集汚泥、脱水汚泥、分離液のいずれも、ｐＨは中性付近が望ましい。この点からすると、ポリ塩化アルミニウムはポリ硫酸第二鉄に比べて比重が小さく、脱水性能（低含水率化）はポリ硫酸第二鉄にやや劣るが、ｐＨの緩衝能が小さく凝集汚泥のｐＨを低下させにくいため、ｐＨ低下抑制には有効である。ポリ硫酸アルミニウムは、ポリ塩化アルミニウムに比べて比重がやや大きい。
【００９９】
これらの無機凝集剤を用いることにより、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、分離性の高い凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができると共に、汚泥に含まれるリン成分と反応して不溶性塩にして除去することができる。
【０１００】
つまり、無機凝集剤の脱水に与える影響としては、例えばｐＨが低いポリ硫酸第二鉄を用いた場合、脱水汚泥含水率の低下には効力を発揮するが、汚泥のｐＨも低いと、ｐＨ低下を抑える必要があり、注入量（率）を抑制しなければならない。一方、ポリ塩化アルミニウムを用いた場合、凝集汚泥のｐＨはそれほど低下せず、適切に注入できるが、脱水汚泥の含水率はポリ硫酸第二鉄を用いた場合に比べ低下しない。
【０１０１】
無機凝集剤等を前段注入する場合、例えば汚泥のｐＨが低いときは、ポリ塩化アルミニウムを用いて汚泥のｐＨ低下を抑制しつつ、凝集効果やリン除去等の処理性能を確保し、テーパ注入する高比重無機凝集剤として高比重のポリ硫酸第二鉄を用いて、脱水汚泥の含水率を一層低下させ、以って安定して効率的な汚泥の脱水処理を可能とする。
【０１０２】
実施の形態４による汚泥脱水装置では、無機凝集剤の持つそれぞれの特徴を活かし、汚泥性状や運転処理条件等に合わせて選択された無機凝集剤等を前段注入することにより、優れた脱水性能、脱水汚泥の低含水率化、分離液の良質化を得ることができる。
【０１０３】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給され、無機凝集剤タンク１３Ａの無機凝集剤等が無機凝集剤注入ポンプ２１により無機凝集剤注入管２０を介して汚泥供給管１４に前段注入される。前段注入された無機凝集剤等は、汚泥供給管１４内で汚泥と混合し、さらに高分子凝集剤注入管１６の高分子凝集剤吐出口１６ａから注入（機内注入）された高分子凝集剤と汚泥供給室７で混合する。これにより、汚泥供給室７内で高分子凝集剤と混合した汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。
【０１０４】
その後、給水管２６からの給水によりテーパ注入管２３内で希釈されて増量した高比重無機凝集剤（希釈液）が、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７（内胴テーパ４ｂ付近）に注入され、凝集剤流出口７ｂ，７ｃから外胴ボウル３のテーパ部へ流出し、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に注入される。そして速やかに分離汚泥と希釈液とが混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進される。
【０１０５】
このように実施の形態４による汚泥脱水装置では、汚泥供給管１４内の汚泥に無機凝集剤等を前段注入でき、その後に供給される高分子凝集剤との相乗効果により、大きく強固な凝集フロックを生成でき、遠心分離機１での固液分離性能を一層高め、また分離液の清澄性が増したり（ＳＳ回収率の向上）、分離液からリン（富栄養化物質）が除去できたりするなど脱水分離液の水質が向上し、さらにテーパ注入管２３から希釈液をすることで、飛躍的に脱水汚泥の含水率を低下させることができる。
【０１０６】
以上説明した実施の形態４によれば、汚泥に無機凝集剤注入管２０を介して予め無機凝集剤等を注入（前段注入）することにより、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を生成でき、遠心分離機１における初期段階で高い固液分離性能を発揮でき、処理量も適正に維持できる。
【０１０７】
また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入し、凝集フロック（凝集汚泥）を形成させておくことにより、希釈液のテーパ注入との相乗効果により、凝集性能や固液分離性能がより向上し、脱水汚泥の低含水率化はもちろんのこと、処理量の増加やＳＳ回収率の向上が図れ、さらに汚泥に含まれるリン成分を不溶性塩にして脱水汚泥と共に排除でき、排水処理施設への汚濁負荷の軽減およびリンの還流抑止も図れる。
【０１０８】
実施の形態４では、汚泥に無機凝集剤等を前段注入して微細な凝集フロックを生成させた後、高分子凝集剤（例えば両性高分子凝集剤）を注入することにより、更に凝集させて大きく強固な汚泥フロックを生成させることができる。
【０１０９】
＜実施の形態５＞
図５は本発明の実施の形態５による汚泥脱水装置を示す断面であり、図２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１０】
この実施の形態５の汚泥脱水装置は、高比重無機凝集剤タンク１３にフィーダ３１と撹拌機３２を配設した点、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部を１段テーパ３ｄとした点、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けた点で、前記実施の形態２と異なる。
【０１１１】
フィーダ３１は、高比重無機凝集剤タンク１３に無機凝集剤成分（固体、粉体、液体）を供給するものであり、撹拌機３２は、供給された無機凝集剤成分を撹拌・溶解するものである。
【０１１２】
実施の形態５によれば、フィーダ３１と撹拌機３２を設けたことにより、高比重無機凝集剤を調達しなくても、汎用性の高い通常の無機凝集剤を用いて高比重無機凝集剤を調製・生成することができ、また任意に比重や濃度（鉄含有率など）を変えることができる。
【０１１３】
この実施の形態５では、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部を１段テーパ３ｄとしている。この場合、１段テーパ３ｄであっても、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥と高比重無機凝集剤との接触時間を十分に確保できるので、高い固液分離（濃縮・脱水）性能を得ることができる。なお、外胴ボウル３のテーパ部としては、処理対象の汚泥や処理量などにより、１段テーパ３ｄと図２に示した２段テーパ３ｂ，３ｃを適宜選択して採用すればよい。
【０１１４】
実施の形態５では、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けている。この場合には、テーパ注入される高比重無機凝集剤がテーパ注入管２３に設けられた吐出孔２３ａから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂから外胴ボウル３のテーパ部へ流出する。これにより、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に対して効率よく高比重無機凝集剤を注入することができ、遠心効果を利用して、分離汚泥に高比重無機凝集剤を十分に混合（浸透）させることができるので、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
【０１１５】
＜実施の形態６＞
図６は本発明の実施の形態６による汚泥脱水装置を示す断面であり、図２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１６】
この実施の形態６の汚泥脱水装置は、制御器３５と分離液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計３４を設けた点、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けた点で、前記実施の形態２と異なる。
【０１１７】
詳述すると、この実施の形態６では、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値に基づいて分離液の水質の悪化を検知でき、悪化を検知した場合には遠心分離機１の処理状況（運転状態）が悪いと判断でき、遠心分離機１の処理状況（運転状態）の改善のため、制御器３５により、汚泥の供給量、凝集剤の注入量、遠心分離機１の運転を制御するように構成されている。
【０１１８】
ＯＲＰ計３４は、分離液排出口２ａから排出される分離液のＯＲＰを測定するための測定電極３６を備えている。ＯＲＰ計３４と制御器３５は電気的に接続されており、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値が制御器３５に送られるように構成されている。
【０１１９】
制御器３５は、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５およびバックドライブモータ６にそれぞれ電気的に接続されており、ＯＲＰ計３４からのＯＲＰ値に基づいて、汚泥供給管１４からの汚泥の供給量、高分子凝集剤注入管１６からの高分子凝集剤の注入量、テーパ注入管２３からの高比重無機凝集剤の注入量、回転駆動機５の駆動、バックドライブモータ６の駆動（差速）を適切に制御するように構成されている。なお、この制御器３５は、機器類を直接制御してもよく、またインバータ制御としてもよい。
【０１２０】
ここで、酸化還元電位（ＯＲＰ）について説明する。
ＯＲＰは、水中の酸化還元状態を表す数値（単位：mV）である。酸化状態ではプラスの値になり、還元状態ではマイナスの値になる。
【０１２１】
水中に存在する酸化性物質には溶存酸素や３価の鉄イオンなどがあり、一方、水中に存在する還元性物質には２価の鉄イオン、硫化物、有機物などがあり、水中のＯＲＰはこれら物質の量のバランスによりプラス数値になったり、マイナス数値になったりする。
【０１２２】
遠心分離機１から流出する分離液のＯＲＰ値がマイナスの数値である場合には、分離液中に還元性物質が酸化性物質より多く含まれていること（還元状態）を表し、つまり分離液の水質が悪化（有機物であるＳＳの濃度が上昇）していることを意味している。
【０１２３】
逆に、分離液のＯＲＰ値がプラスの数値である場合には、分離液中に酸化性物質が還元性物質より多く含まれていること（酸化状態）を表し、つまり分離液中に還元性物質であるＳＳが少なく、分離液の水質が良好である（有機物であるＳＳの濃度が低下している＝ＳＳ回収率が良い）ことを意味している。
【０１２４】
この作用に基づき、ＯＲＰ値がマイナス側にあるときは分離液の水質が悪く、遠心分離機１の処理状況（運転状態）が適正でない判断でき、逆に、ＯＲＰ値がプラス側にあるときは分離液の水質が良好であり、遠心分離機１の処理状況（運転状態）が適正である判断できるわけである。
【０１２５】
ＯＲＰの測定は、酸化還元物質を含む溶液に、不活性な金属電極である測定電極３６（予め酸化還元電位の決まった参照電極であり、例えば、標準水素電極や銀−塩化銀電極などがある）を入れることにより生じる電位差を基に、その溶液のＯＲＰを決定する一般的なＯＲＰ計を用いるが、これに限るものではなく、安定して確実に分離液のＯＲＰ値を測定できるＯＲＰ計であれば使用してもよい。
【０１２６】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給され、高分子凝集剤が高分子凝集剤注入管１６を介して汚泥供給管１４に注入（ライン注入）されて、生成した凝集汚泥が汚泥供給室７の汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。そして、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に、テーパ注入管２３を介して高比重無機凝集剤が注入されて、さらに固液分離が進み、脱水汚泥は脱水汚泥排出口２ｂから排出されると共に、分離液は分離液排出口２ａから排出される。
【０１２７】
ＯＲＰ計３４により分離液のＯＲＰが測定され、そのＯＲＰ値は制御器３５に送られる。ＯＲＰ値がプラス側にあれば（ただし凝集剤等が過剰に注入され脱水汚泥の含水率があまり低下せず、ＯＲＰ値がとても高い状態は除く：例えば＋80mV以上）、分離液の水質が良好であり、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が効率よく良好に行われていると判断される。
【０１２８】
このように汚泥の固液分離が良好に行われ、脱水汚泥の含水率が低く、ＳＳ回収率が高い（＝分離液ＳＳ濃度が低い）場合には、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５やバックドライブモータ６の駆動はその状態を維持するよう制御器３５により制御される。
【０１２９】
しかし、ＯＲＰ値がマイナス側にあれば、分離液の水質が悪化しており、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が適正に行われていないと判断される。このような状況では、脱水汚泥の含水率が低くならず、ＳＳ回収率が低い（＝分離液ＳＳ濃度が高い）ので、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が効率よく良好に行われるよう、制御器３５は、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５やバックドライブモータ６の駆動を制御し、遠心分離機１の運転状態を適正にする。
【０１３０】
とくに、高分子凝集剤注入ポンプ１７を制御することにより、汚泥の固液分離性能は速やかに変化し、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が改善される。例えば、ＯＲＰ値がマイナス側（−40mV〜−10mV）にある場合には、制御器３５は、高分子凝集剤注入ポンプ１７の駆動を促進させ、高分子凝集剤のライン注入量を増加させる。また、高比重無機凝集剤注入ポンポ２４の駆動を促進させ、高比重無機凝集剤のテーパ注入量を増加させる制御も即効性が得られる。
【０１３１】
このような制御により、汚泥処理（固液分離）を適正に行うことができ、分離液のＯＲＰ値を測定して、このＯＲＰ値に基づき遠心分離機１の運転要素を制御することは、汚泥処理（固液分離）の状態（分離状況、運転状態）を判定・把握する上で簡便且つ有効な手段であると共に、効率的で安定した遠心分離機１の運転に資するものである。
【０１３２】
遠心分離機１から流出する分離液のＯＲＰ値は、概ね±100mVの範囲である。ＳＳ回収率が高く、分離液のＳＳ濃度が低い場合には、分離液のＯＲＰ値は、概ね−5 mV〜＋40 mVであり、ＳＳ回収率が低く、分離液のＳＳ濃度が高い場合には、分離液のＯＲＰ値は、概ね−70 mV〜±0 mVである。
【０１３３】
なお、ＯＲＰ値は、汚泥や分離液の性状、ＯＲＰ計の特性、環境、測定条件などにより、一定でなく変動する。そのため、ＯＲＰ値に基づき遠心分離機１の運転諸要素を制御する場合には、予めＯＲＰ値の好適制御範囲を設定する必要がある（マイナスだから不良、プラスだから良とは断定できない）。
【０１３４】
また、ＯＲＰ値がプラス（例えば＋65mV）で、ＳＳ回収率が良好であっても、必要以上に高分子凝集剤等が注入されている過剰注入状態だったり、外胴ボウルと内胴スクリュウの回転差（差速）が必要以上に大きかったりすると、脱水汚泥の含水率が高くなってしまい、遠心分離機１が適正な運転状態となっていない場合もあり、ＯＲＰ値には上限から下限にわたる好適制御範囲が存在するため、上記同様に予め設定する必要がある。
【０１３５】
実施の形態６による汚泥脱水装置において、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値がマイナス側（例えば−20mV）であった場合、分離液のＯＲＰ値に基づき、制御器３５により、高分子凝集剤注入ポンプ１７や高比重無機凝集剤注入ポンプ２４の駆動を制御し、また必要に応じて汚泥供給ポンプ１５の駆動も制御して、各種凝集剤の注入量を増加させたり、汚泥の供給量を低減したりして、安定して効率的な汚泥脱水処理（脱水汚泥の低含水率化や高いＳＳ回収率）を行うことができる。また、上記各種ポンプ制御の他に、遠心分離機１の回転数（回転駆動機５）や外胴ボウルと内胴スクリュウの回転差（バックドライブモータ６）を制御してもよい。
【０１３６】
各種凝集剤ポンプの制御が有効であるが、差速（同じ方向に回転する外胴ボウル３と内胴スクリュウ４との回転数の差で、バックドライブモータ６で内胴スクリュウ４の回転を調整する）の制御も有効であり、ＯＲＰ値が低い（例えば−15mVで、分離液のＳＳ濃度が高い）ときは、差速を大きくしてＳＳ回収率の向上を図り、ＯＲＰ値が高い（例えば＋50mVで、分離液のＳＳ濃度が低いが脱水汚泥の含水率が低くない）ときは、差速を小さくして汚泥含水率の低減を図るなど、容易に運転制御でき、高い固液分離性能を発揮（維持）できる。
【０１３７】
実施の形態６では、前記実施の形態５と同様に、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けている。この場合、テーパ注入される高比重無機凝集剤がテーパ注入管２３に設けられた吐出孔２３ａから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂから外胴ボウル３のテーパ部へ流出する。これにより、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に対して効率よく高比重無機凝集剤を注入することができ、遠心効果を利用して、分離汚泥に高比重無機凝集剤を十分に混合（浸透）させることができるので、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
【０１３８】
実施例３．
遠心分離機１による汚泥脱水運転において、分離液のＯＲＰ値が−25 mVのときに、制御器３５により高分子凝集剤注入ポンプ１７を制御して高分子凝集剤の注入量を10%程度増加させた（1.0%／対汚泥SS→1.1%／対汚泥SS）。
これにより、ＯＲＰ値は＋10mVとなり、脱水汚泥の含水率は75%から72%に３ポイント低下すると共に、ＳＳ回収率は92%から97%に５ポイントも改善し、脱水性能が明らかに改善（含水率および分離液ＳＳ濃度の低下）された。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の実施の形態１による汚泥脱水装置内の概略的な動作説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図７】５種類の無機凝集剤を用いての消化汚泥の脱水性能比較実験結果を示す図であって、無機凝集剤注入率（%/TS）に対する脱水汚泥含水率（%）の比較図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 遠心分離機
２ ケーシング
２ａ 分離液排出口
２ｂ 脱水汚泥排出口
３ 外胴ボウル
３ａ 直胴部
３ｂ，３ｃ ２段テーパ
３ｄ １段テーパ
４ 内胴スクリュウ
４ａ 直胴部
４ｂ 内胴テーパ
４ｃ スクリュウ羽根
５ 回転駆動機
６ バックドライブモータ
７ 汚泥供給室
７ａ 汚泥供給口
７ｂ，７ｃ，７ｄ 凝集剤流出口
８，８ａ，８ｂ，８ｃ 仕切板
１０ プール
１１ 汚泥供給タンク
１２ 高分子凝集剤タンク
１３ 高比重無機凝集剤タンク
１３Ａ 無機凝集剤タンク
１４ 汚泥供給管
１４ａ 汚泥供給管開口
１５ 汚泥供給ポンプ
１６ 高分子凝集剤注入管
１６ａ 高分子凝集剤吐出口
１７ 高分子凝集剤注入ポンプ
１８ 流量計
１９ 開閉弁
２０ 無機凝集剤注入管
２１ 無機凝集剤注入ポンプ
２２ 流量計
２３ テーパ注入管
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 吐出孔
２４ 高比重無機凝集剤注入ポンプ
２５ 流量計
２６ 給水管
２７ 自動開閉弁
２８ 給水ポンプ
３０ 開閉弁
３１ フィーダ
３２ 撹拌機
３４ ＯＲＰ計
３５ 制御器
３６ 測定電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機により汚泥を脱水する汚泥脱水装置および方法に関するものであり、詳しくは汚泥脱水用の凝集剤として、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）が通常のものより高く、高比重の無機凝集剤を用いるものである。
【背景技術】
【０００２】
下水などの有機性廃水やし尿などの有機性廃棄物を固液分離、生物学的処理、物理学的処理等した際に発生する汚泥を、処理・処分・有効利用するためには、効率よく脱水する必要があり、脱水汚泥の低含水率化が求められている。そこで近年、遠心分離機を用いての汚泥処理では、濃縮性能や脱水性能の向上のため、汚泥に各種凝集剤を注入・混合して脱水している。
【０００３】
脱水性能の向上のため、汚泥に各種凝集剤を注入・混合して脱水することにより、脱水汚泥の低含水率化を図る方法が数多く開発されており、固液分離機の種類（遠心分離機、ベルトプレス機、スクリュープレス機など）により使用する凝集剤は異なるが、遠心分離機の場合、例えば、通常の「１液法」では高分子凝集剤溶液を、「２液法」では無機凝集剤（ポリ硫酸第二鉄溶液など）および高分子凝集剤溶液を使用し、さらに脱水性能の向上（脱水汚泥の低含水率化）を目指し、特殊な高分子凝集剤や他の薬剤を汚泥に注入・混合することもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、比較的高価な高分子凝集剤溶液の注入量を増加させずに脱水汚泥の低含水率化を図るため、例えば無機凝集剤の注入量を増加させたり、また遠心分離機の内胴スクリュウに設けられた汚泥供給室に高分子凝集剤溶液を直接注入（高分子機内注入方式）したりして、脱水性能の向上を目指している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、「２液法」における高分子機内注入方式は、予め無機凝集剤を汚泥供給管に注入（ライン注入）して汚泥と混合させ、凝集フロックが生成した汚泥（凝集汚泥）を遠心分離機へ供給し、遠心分離機内を延伸する高分子凝集剤注入管から高分子凝集剤を注入するものであり、脱水性能の向上が図れる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４７８００号公報（段落〔０００３〕）
【特許文献２】特開平１０−５００号公報（段落〔０００４〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の遠心分離機による汚泥脱水処理では、次のような課題が生じていた。
（1）脱水汚泥の低含水率化やＳＳ回収率向上のために、多種多様な凝集剤を汚泥に多く注入する必要がある場合には、薬品使用量やストック量が増大し、運転コストの上昇を招くばかりか運転管理が煩雑化する。さらに、特殊な高分子凝集剤などを使用する場合には、この傾向が顕著となる。
（2）また、「２液法」において、汚泥に無機凝集剤を注入するが、これにより薬品混合汚泥（凝集汚泥）のｐＨが低下したりカチオン度が上昇したりするが、この度合いが無機凝集剤の注入量の多少により異なる。これに伴い、適切な高分子凝集剤やその注入量も異なってくるため、最適な高分子凝集剤の選定や注入量の決定など作業が煩雑になる。
（3）さらに、無機凝集剤を多量に注入した場合、薬品混合汚泥（凝集汚泥）のｐＨが大きく低下してしまい、遠心分離機など機械装置類を腐食させる恐れがある。
（4）そこで、低ｐＨ化した薬品混合汚泥を中和させるためにアルカリ薬品（苛性ソーダ溶液）等を薬品混合汚泥に注入すると、さらに運転コストの上昇を招き、運転管理をより一層、煩雑にさせてしまう。
（5）一方、運転コストを増大させず煩雑な運転管理にならないように凝集剤等の使用量を抑えると、分離液の水質（ＳＳ回収率）が悪化したり、脱水汚泥の含水率を低減できず、取り扱いづらくなるばかりか、分離物の容積が増大してしまったりして、その後の処理処分に支障を来す（処分費用の増大でランニングコストの高騰を招く）。
（6）また、汚泥への凝集剤等の注入では、適正量を注入したとしても、汚泥と凝集剤等が速やかに且つ効率よく混合して凝集フロックを形成させないと、十分な脱水性能を得ることができないため、確実に汚泥と凝集剤等とを混合させなければならない。
【０００８】
遠心分離機を用いた汚泥脱水処理では、各種凝集剤を汚泥に注入するが、遠心分離機が停休止しているとき、無機凝集剤は固まりやすく（流動がない、乾燥が進む）、運転再開時に凝集剤の注入や脱水処理に支障を来す。特に、細孔から無機凝集剤を吐出させる場合、常に細孔の目詰対策をしなければならないという課題があった。
【０００９】
一方、脱水処理の終了後に遠心分離機の洗浄と一緒に配管洗浄を行うが、洗浄水は主に汚泥供給管に供給するため、無機凝集剤の注入管や遠心分離機内の汚泥供給室は十分に洗浄できず、十分な洗浄効果を得られない。高速で回転する遠心分離機はバランス調整がとても重要であり、遠心分離機内の洗浄が不十分であるとバランスを崩してしまい重大な事故を招きかねず、効率的に且つ十分に洗浄しなければならないという課題があった。
【００１０】
さらに、洗浄効果を上げるために洗浄設備を複数設置すると、建設コストの上昇を招くばかりか、装置が複雑化して運転管理や保守点検が煩雑になってしまうという課題もあった。
【００１１】
汚泥脱水処理において、汚泥に予め無機凝集剤が注入されていないと、また汚泥と無機凝集剤とが十分に反応できていないと、分離液の水質（ＳＳ回収率）が悪くなり、特に汚泥に高濃度に含まれるリンが除去されず分離液へ移行してリン濃度が高くなり、その結果、水質性状の悪い分離液が排水処理設備に還流して汚濁負荷を増大させるなどの課題があった。
【００１２】
そこで、分離液の水質を改善（リン濃度の低減化やＳＳ回収率の向上）するために、無機凝集剤や高分子凝集剤の注入量を増やしたり、汚泥処理量を低減させたりするが、これにより効率的で安定した汚泥処理（脱水汚泥の減量化、運転時間の短縮、運転コストの低減）に支障を来していた。
【００１３】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外胴ボウルと内胴スクリュウとの間に形成されるプールの脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を効率的に且つ確実に反応させ、またこの無機凝集剤の注入管（テーパ注入管）に給水してこの無機凝集剤を希釈することにより、分離汚泥からより一層分離液を分離させて脱水汚泥の含水率を十分に低下させると共に、無機凝集剤を直接分離汚泥に注入できるため、無機凝集剤の凝集効果を低下させることなく即座に注入でき、遠心分離機の高い固液分離性能を高いレベルで安定して発揮させることができる汚泥脱水装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る汚泥脱水装置は、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、該遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、前記内胴スクリュウ内を延伸して、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管とからなるものである。
【００１５】
本発明に係る汚泥脱水装置は、前記テーパ注入管に給水する給水管を備えたものである。
【００１６】
本発明に係る汚泥脱水方法は、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離するものである。
【００１７】
本発明に係る汚泥脱水方法は、給水管で前記テーパ注入管に給水するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の汚泥脱水装置によれば、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、内胴スクリュウ内を延伸して、外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重の無機凝集剤（高比重無機凝集剤）を注入するテーパ注入管とから構成することにより、またテーパ注入管に給水する給水管を備えることにより、次のような幾多の優れた作用効果を奏する。
（1）テーパ注入管を用いて高比重無機凝集剤を直接汚泥供給室内に注入し、外胴ボウルのテーパ部において、脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に、高比重無機凝集剤を速やかに且つ確実に注入することができる。
（2）分離汚泥と高比重無機凝集剤とを効率よく反応させることができ、分離汚泥からより一層分離液を分離でき、確実に脱水汚泥の低含水率化が図れる。
（3）高比重無機凝集剤を直接分離汚泥に注入できるので、高比重無機凝集剤の凝集効果を低下させることなく即座に注入でき、遠心分離機の高い固液分離性能を安定して発揮させることができる。特に、大きい遠心効果がかかる外胴ボウルのテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するので、通常の無機凝集剤に比べ、速やかに分離汚泥に高比重無機凝集剤を混合（浸透）させることができ、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
（4）高比重無機凝集剤の注入量を容易に調整できるので、高比重無機凝集剤の使用量を節減することができる。このため、運転コストの低減が図れ、また複雑な運転管理を回避できる。
（5）高比重無機凝集剤を、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥へ適正注入するため、凝集汚泥の過度なｐＨ低下を防止でき、遠心分離機等の腐食や劣化を抑制でき、また中和設備を設ける必要がなくなり、設備コスト、運転コスト、維持管理や修繕のコスト等を低減できる。
（6）高比重無機凝集剤を直接分離汚泥に注入するので、汚泥への無機凝集剤注入に伴うｐＨの低下やカチオン度の上昇を抑制でき、選定された最適な高分子凝集剤を使用し続けることができ、また高分子凝集剤の選定自体も容易になる。
（7）優れた脱水性能を得ることができるため、脱水汚泥をより一層低含水率化させて減容化でき、取扱いが容易であると共に、処理処分に要する作業や費用を軽減することができ、またＳＳ回収率も高いので分離液の水質も良好になる。
【００１９】
本発明の汚泥脱水装置では、上述したようにテーパ注入管に給水する給水管を備えたことにより、高比重無機凝集剤を効率よく確実にテーパ注入管内で希釈でき、大きい遠心効果のかかるテーパ部で、分離汚泥へ希釈により増量した高比重無機凝集剤を速やかに且つ広範囲に注入できる。これにより分離汚泥の固液分離が一層進み、脱水工程の終盤での操作（高比重無機凝集剤注入）であるにもかかわらず、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができ、加えて無機凝集剤を効率的に注入できるので、その使用量を抑えることもできる。
また、給水により高比重無機凝集剤を予め希釈して増量させてあるため、この高比重無機凝集剤を、凝集剤流出口を介して分離汚泥へスムーズに、満遍なく注入することができ、短時間で速やかに分離汚泥と高比重無機凝集剤とを反応させることができ、より一層効率的に且つ確実に脱水汚泥の含水率を低下させることができる。
さらに、給水により高比重無機凝集剤を希釈できるため、高濃度の高比重無機凝集剤原液を用いることができ、高比重無機凝集剤タンクや高比重無機凝集剤注入ポンプの小型化が可能であり、設備コストや設置面積の削減に有効である。
【００２０】
また、遠心分離機を稼動停止する際に、テーパ注入管へ給水することにより、テーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口など、付着固化しやすい高比重無機凝集剤が接触する部位を確実に洗浄でき、高比重無機凝集剤による目詰まりや閉塞を防止することができ、加えて一般的に低ｐＨの高比重無機凝集剤と接する部位を十分に洗浄できるため、腐食環境から遠心分離機を保護でき、寿命（耐用年数）を延ばすためにも有効であり、さらにバランス調整が難しい遠心分離機に複雑な洗浄設備や複数の簡素な洗浄設備を設ける必要が無く、設備コストの上昇や維持管理作業の増加を抑え、遠心分離機を適切に保守管理でき、安全性を確保することができる。
【００２１】
本発明の汚泥脱水装置において、遠心分離機の汚泥供給室には、汚泥供給口、仕切板および凝集剤流出口が設けられていて、テーパ注入管を介して汚泥供給室に注入された高比重無機凝集剤が、プール（脱水汚泥排出側のテーパ部）へ流出しやすい構造とした。つまり、汚泥供給室内の汚泥供給口と凝集剤流出口との間に仕切板を設け、その仕切板の凝集剤流出口側にテーパ注入管の吐出孔を開口させたことにより、吐出孔から汚泥供給室内に注入された高比重無機凝集剤を、汚泥供給室内で拡散させずに、確実に凝集剤流出口に誘導することができる。
これにより、前記仕切板によってスムーズに凝集剤流出口に誘導され流出した高比重無機凝集剤を、分離汚泥に満遍なく注入できるので、分離汚泥と高比重無機凝集剤とを短時間で速やかに反応させることができる。
【００２２】
本発明の汚泥脱水装置において、遠心分離機の外胴ボウルに２段テーパを採用することにより、分離汚泥は内胴スクリュウのスクリュウ羽根で圧搾されながら掻き上げられ、またプール容積を大きく取れるので滞留時間が増加し、大きい遠心効果を受ける２段テーパでの滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、さらに２段テーパで分離汚泥に高比重無機凝集剤が注入されるので、これらの相乗効果により分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００２３】
本発明の汚泥脱水装置では、汚泥に無機凝集剤注入管を介して予め無機凝集剤や高比重無機凝集剤（無機凝集剤等）をライン注入（前段注入）すると共に高分子凝集剤を注入した場合には、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を生成でき、遠心分離機における初期段階で高い固液分離性能を発揮でき、処理量も適正に維持できる。また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入し、凝集汚泥を形成させておくことにより、高比重無機凝集剤のテーパ注入との相乗効果により、凝集性能や固液分離性能がより向上し、脱水汚泥の低含水率化はもちろんのこと、処理量の増加やＳＳ回収率の向上が図れ、さらに汚泥に含まれるリン成分を不溶性塩にして脱水汚泥と共に排除でき、排水処理施設への汚濁負荷の軽減およびリンの還流抑止も図れる。
【００２４】
本発明の汚泥脱水装置では、高比重無機凝集剤タンクに鉄系の無機凝集剤成分（個体、粉体、液体）を供給するフィーダおよび撹拌機を設けた場合には、高比重無機凝集剤を調達しなくても、汎用性の高い通常の無機凝集剤を用いて高比重無機凝集剤を調製・生成することができる。
【００２５】
本発明の汚泥脱水装置では、分離液の酸化還元電位を測定するＯＲＰ（酸化還元電位）計および制御器を設けた場合には、分離液のＯＲＰ値（高比重無機凝集剤等の注入量や遠心分離機の運転が適正なときは分離液の水質が良好でプラスの値を示し、逆に適正でないときは水質が悪化しマイナスを示す傾向にある）に基づき、汚泥供給ポンプや高比重無機凝集剤注入ポンプなどの機器類や遠心分離機の回転駆動機類を制御器で制御（含インバータ制御）することができ、適正な汚泥の供給、凝集剤の注入、遠心分離機の運転等が可能となり、安定して効率的な汚泥脱水処理（脱水汚泥の低含水率化や高いＳＳ回収率）を行うことができる。
【００２６】
本発明の汚泥脱水装置では、遠心分離機を用いて汚泥を脱水する場合に、高比重無機凝集剤の他に高分子凝集剤を汚泥に注入することが望ましい。高分子凝集剤の併用により、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、より分離性の高い強固な凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができ、効率よく確実に固液分離することができる。高分子凝集剤としては、両性高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を用いる。
【００２７】
また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入して微細な凝集フロックを生成させた後、両性高分子凝集剤を注入することにより、更に凝集させて大きく強固な汚泥フロックを生成させることができ、単独で比較的強固な汚泥フロックを生成できるカチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤を用いてもよく、例えば汚泥に無機凝集剤を少なく前段注入した場合にはカチオン系高分子凝集剤を、多く注入した場合にはアニオン系高分子凝集剤を使用することにより、強固な汚泥フロックを生成させることができる。またノニオン系高分子凝集剤は上水汚泥等を脱水処理する場合に有効である。
【００２８】
本発明の汚泥脱水方法によれば、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離することにより、また給水管でテーパ注入管に給水することにより、上述したとおり、本発明の汚泥脱水装置が奏する幾多の優れた作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１による汚泥脱水装置内の概略的な動作説明図である。
本発明に係る汚泥脱水装置は、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、この遠心分離機１内に、汚泥供給タンク１１内の汚泥を供給する汚泥供給管１４と、前記遠心分離機１の内胴スクリュウ内を延伸して、外胴ボウルのテーパ部に、高比重無機凝集剤タンク１３内の高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３とを備えた基本構造となっている。
【００３０】
本発明に用いられる高比重無機凝集剤は、高い鉄含有率で、高比重の無機凝集剤の水溶液である。この高比重無機凝集剤としては、その比重が1.45〜1.75で、かつ、鉄含有率（T-Fe（トータルFe）換算での鉄の濃度）が12.0％〜16.0％のものが好適であり、成分としてはポリ硫酸第二鉄（〔Fe2(OH)n(SO4)3-n/2〕m）がとくに有効であるが、鉄系の高比重無機凝集剤で上記性状であり、ポリ硫酸第二鉄と同等の効果が得られるものであれば、これに限るものではない。このような比重および鉄含有率の高比重無機凝集剤は、通常の無機凝集剤に比べ、遠心分離機１の遠心効果により汚泥に効率よく混合（浸透）させることができる。
【００３１】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給管１４を介して遠心分離機１の汚泥供給室内に供給される。その汚泥供給時には、高比重無機凝集剤タンク１３の高比重無機凝集剤が高比重無機凝集剤注入ポンプ２４によりテーパ注入管２３を介して遠心分離機１の汚泥供給室内に注入される。
【００３２】
高比重無機凝集剤は、内胴スクリュウの凝集剤流出口からプールへ流れ出し、スクリュウ羽根により外胴ボウルのテーパ部を掻き上げられ脱水汚泥排出側へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に注入される。
【００３３】
分離汚泥と高比重無機凝集剤とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離）が促進され、従来に比べ低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００３４】
この際、テーパ注入管２３を用いることにより、高比重無機凝集剤を遠心分離機１の汚泥供給室内に注入し、外胴ボウルのテーパ部において、分離汚泥に速やかに且つ確実に注入することができる。
【００３５】
実施例１．
表１は、鉄含有率が高い高比重の無機凝集剤（鉄系の高比重無機凝集剤）の物性について、他の無機凝集剤（４種類）と比較したものである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１から理解されるように、鉄系の高比重無機凝集剤は、比重が1.45以上と高く、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）も12.0％以上と高い値である。
【００３８】
後述する脱水性能の比較実験では、鉄系の高比重無機凝集剤として、比重が1.50〜1.60、鉄含有率（T-Fe換算での鉄の濃度）が12.5％〜14.5％のポリ硫酸第二鉄（〔Fe2(OH)n(SO4)3-n/2〕m）を使用した。
【００３９】
＜実施の形態２＞
図２は本発明の実施の形態２による汚泥脱水装置を示す断面図である。図１の汚泥脱水装置内の概略に基づき、遠心分離機を用いた具体的な構成（実施の形態）を示すものである。
【００４０】
本発明に係る汚泥脱水装置は、高比重無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用する構造とした点、テーパ注入管２３に複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ、汚泥供給室７に吐出孔２３ａ，２３ｂに対応する複数の仕切板８ａ，８ｂおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃを設けた点で、前記実施の形態１と異なる。なお、吐出孔、仕切板および凝集剤流出口は、それぞれが一つまたは二つ以上でよく、またそれぞれが同数でも異なっていてもよく、それぞれ設ける数はとくに限定されるものではない。
【００４１】
具体的には、実施の形態２による汚泥脱水装置は、汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機１と、該遠心分離機１に汚泥を供給する汚泥供給管１４と、内胴スクリュウ４内を延伸して、外胴ボウル３のテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３と、前記汚泥供給管１４へ高分子凝集剤タンク１２内の高分子凝集剤を注入（ライン注入）する高分子凝集剤注入管１６とを備えた基本構造となっている。
【００４２】
遠心分離機１は、一端側に分離液排出口２ａが、他端側に脱水汚泥排出口２ｂが設けられたケーシング２と、このケーシング２内に回転可能に配設された外胴ボウル３と、この外胴ボウル３内に回転可能に配設された内胴スクリュウ４と、外胴ボウル３および内胴スクリュウ４を回転駆動する回転駆動機５と、外胴ボウル３と内胴スクリュウ４とに回転差を与えるバックドライブモータ６とを備え、外胴ボウル３と内胴スクリュウ４との間にプール（濃縮・脱水ゾーン）１０が形成される構造となっている。
【００４３】
前記外胴ボウル３は、分離液排出側が円筒形状の直胴部３ａとなっており、脱水汚泥排出側がテーパ部（狭径部）となっており、２段テーパ３ｂ，３ｃとして形成している。この２段テーパ３ｂ，３ｃは、下方の２段テーパ３ｂが急傾斜となり、上方の２段テーパ３ｃが緩傾斜となるように製作されている。
【００４４】
このような２段テーパ３ｂ，３ｃによって、スクリュウ羽根４ｃによる凝集汚泥への圧搾効果が得られると共に、とくに２段テーパ３ｂを急傾斜とすることによりプール１０の容積が大きくなり、遠心分離機１の機長を抑えつつ、大きい遠心効果を受ける２段テーパ３ｂでの滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、分離汚泥の固液分離に有効である。なお、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部が後述する１段テーパ３ｄ（図５参照）であっても高い固液分離（濃縮・脱水）性能を得ることができる。
【００４５】
前記内胴スクリュウ４は、分離液排出側に形成された円筒形状の直胴部４ａと、脱水汚泥排出側に形成された内胴テーパ４ｂと、直胴部４ａと内胴テーパ４ｂの外周に一体形成されたスクリュウ羽根４ｃを備える。
【００４６】
内胴スクリュウ４の内部には、直胴部４ａおよび内胴テーパ４ｂに跨る汚泥供給室７が形成され、該汚泥供給室７には、汚泥供給口７ａと凝集剤流出口７ｂ，７ｃと仕切板８ａ，８ｂが設けられている。
【００４７】
汚泥供給室７は、汚泥供給口７ａを介して前記外胴ボウル３と連通しており、前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃは前記内胴テーパ４ｂに設けられ、該内胴テーパ４ｂの内周面には、前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃの近傍の汚泥供給口７ａ方向に、それぞれ仕切板８ａ，８ｂが設けられている。
【００４８】
仕切板８ａ，８ｂは、通常汚泥供給室７内部にドーナッツ状の形状で設置されており、後述する汚泥供給管１４とのクリアランス（間隔）は通常10mm以下に設定される。なお、仕切板８ａ，８ｂは、間断のないドーナッツ状のものでも、複数の部材を間隔も持ってドーナッツ状に配列したものでもかまわない。
【００４９】
仕切板８ａ，８ｂを設置することにより、汚泥供給室７内に後述するテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから注入された高比重無機凝集剤が、汚泥供給室７内で拡散することを抑制・防止し、スムーズに凝集剤流出口７ｂ，７ｃから外胴ボウル３のテーパ部に流出させることができる。
【００５０】
前述のように構成された遠心分離機１へは、汚泥供給タンク１１から汚泥供給管１４を介して、内胴スクリュウ４の汚泥供給室７内に汚泥が供給されるようになっており、この汚泥供給管１４には汚泥供給ポンプ１５が配設されている。なお、汚泥供給ポンプ１５を用いずに流下方式を採用することもできる。
【００５１】
高分子凝集剤タンク１２は、高分子凝集剤溶液を貯留しており、高分子凝集剤注入管１６により汚泥供給管１４に接続された構造となっている。高分子凝集剤注入管１６には、高分子凝集剤注入ポンプ１７、流量計１８、開閉弁１９のそれぞれが配設されている。
【００５２】
実施の形態２の汚泥脱水装置では、高分子凝集剤注入管１６を汚泥供給管１４に接続して、予め汚泥に高分子凝集剤を供給できるように構成している。つまり、高分子凝集剤の種類によっては汚泥との反応（接触）時間を長くとる必要があるため、高分子凝集剤を汚泥供給管１４に注入するライン注入方式を採用して、予め汚泥と高分子凝集剤とが十分に混合して反応できるようにしている。
【００５３】
また、遠心分離機１へは、高比重無機凝集剤タンク１３からテーパ注入管２３を介して、内胴スクリュウ４の汚泥供給室７内に高比重無機凝集剤が注入されるようになっており、このテーパ注入管２３の先端付近には、凝集剤流出口７ｂ，７ｃに対応する位置で開口する吐出孔２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００５４】
高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管２３は、通常パイプ形状で汚泥供給管１４の内部を該汚泥供給管１４と共に延伸し、汚泥供給室７内で開口する前記吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７内の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部へ高比重無機凝集剤を流出させる構造となっている。また、前記汚泥供給管１４の先端は、汚泥供給室７内で開口する汚泥供給管開口１４ａが形成されている。なお、テーパ注入管２３には、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４と流量計２５が配設されている。
【００５５】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して遠心分離機１の汚泥供給室７に供給されると共に、高分子凝集剤が高分子凝集剤注入ポンプ１７により汚泥供給管１４内の汚泥に供給される。
【００５６】
高分子凝集剤が混合された汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、強い遠心力を受けて固液分離が進む。そして、高比重無機凝集剤が高比重無機凝集剤注入ポンプ２４によりテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部に注入（テーパ注入）される。
【００５７】
汚泥供給室７の凝集剤流出口７ｂ，７ｃを介して外胴ボウル３のテーパ部に注入（テーパ注入）された高比重無機凝集剤は、スクリュウ羽根４ｃにより外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられ脱水汚泥排出側（遠心分離機１の脱水汚泥排出口２ｂ側）へ移行中の固液分離がある程度進んだ凝集汚泥（分離汚泥）に注入される。
【００５８】
前記分離汚泥と高比重無機凝集剤とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進され、従来に比べ２〜１０ポイント程度低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００５９】
以上説明した実施の形態２によれば、分離汚泥に高比重凝集剤が速やかに且つ確実に注入（テーパ注入）されるので、大きい遠心効果を受けるテーパ部で高比重無機凝集剤が分離汚泥と素早く反応し、より一層効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進されるという効果がある。
【００６０】
実施の形態２による汚泥脱水装置では、遠心分離機１を用いて汚泥を脱水する場合に、高比重無機凝集剤の他に高分子凝集剤を汚泥に注入するように構成しているので、この高分子凝集剤の併用により、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、より分離性の高い強固な凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができ、効率よく確実に固液分離することができる。
【００６１】
実施の形態２による汚泥脱水装置において、遠心分離機１の外胴ボウル３に２段テーパを採用することにより、高比重無機凝集剤が注入された分離汚泥は内胴スクリュウ４のスクリュウ羽根４ｃで圧搾されながら掻き上げられ、また下方の２段テーパ３ｂを急傾斜とすることによりプール容積を大きく取れるので、また大きい遠心効果を受ける２段テーパでの分離汚泥の滞留時間（遠心効果を受ける時間）を長くとることができ、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００６２】
実施の形態２による汚泥脱水装置において、遠心分離機１の汚泥供給室７には、仕切板８ａ，８ｂおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃが設けられていて、テーパ注入管２３を介して汚泥供給室７に注入された高比重無機凝集剤が、外胴ボウル３のテーパ部に流出しやすい構造としている。
【００６３】
これにより、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ、２３ｂから汚泥供給室７内に注入された高比重無機凝集剤を、汚泥供給室７内で拡散させずに、確実に凝集剤流出口７ｂ，７ｃに誘導することができ、そしてスムーズに凝集剤流出口７ｂ，７ｃに誘導され流出した高比重無機凝集剤を、分離汚泥に満遍なく注入でき、短時間で速やかに反応させることができる。
【００６４】
実施例２．
上記実施の形態２による汚泥脱水装置について、表１に示した５種類の無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用して、前記５種類の無機凝集剤の脱水性能を調べる比較実験を行った。表２には、遠心分離機の運転条件、凝集剤の注入率および実験結果を示した。
【００６５】
【表２】
【００６６】
この比較実験では下水処理場の消化汚泥（汚泥濃度：1.52〜1.70％）を用いて、高分子凝集剤（ライン注入）と異なる種類の無機凝集剤（５種：通常の鉄系、低比重の鉄系、高比重の鉄系、塩化アルミニウム系および硫酸アルミニウム系の無機凝集剤のテーパ注入）を併用した場合の脱水性能を調べた。
【００６７】
遠心分離機の運転条件は、ほぼ一定（遠心効果：2000G、差速：1.2〜2.0min-1、高分子凝集剤の注入率：1.41〜1.58%TS）とした。
【００６８】
表２から理解されるように、高比重の鉄系無機凝集剤（ポリ硫酸第二鉄）をテーパ注入することにより、分離液のＳＳ濃度が安定して低い値を示しており、つまり十分に固形物を回収できた（固形物回収率：99.7%以上）。さらに、消費電力も1.12〜1.16kWh/m3であり、他の無機凝集剤と同等以上の省エネルギー効果および温室効果ガスの排出低減効果が得られた。
【００６９】
特に、脱水性能で重要な脱水汚泥の含水率については、表２のデータに基づき図７に実験結果を示した。なお、図７（無機凝集剤注入率に対する脱水汚泥含水率の比較図）において、通常の鉄系無機凝集剤の結果を■（黒四角）で、本発明にかかる高比重の鉄系無機凝集剤の結果を●（黒丸）で、低比重の鉄系無機凝集剤の結果を▲（黒三角）で、ポリ塩化アルミニウム系（ＰＡＣ）無機凝集剤の結果を○（白丸）で、ポリ硫酸アルミニウム系（硫酸バンド）無機凝集剤の結果を△（白三角）で示した。
【００７０】
図７から理解されるように、高比重の鉄系無機凝集剤をテーパ注入した場合には、脱水汚泥の含水率は、他の無機凝集剤に比べて明らかに低い値を示しており、通常の運転条件である無機凝集剤の注入率（35%/TS）では、脱水汚泥の含水率が66%台を示しており、昨今の目標である含水率70％以下を容易に達成することができ、とても優れた脱水性能を得ることができた。
【００７１】
さらに、通常の運転条件より高い無機凝集剤の注入率（47.5%/TS）にした場合には、脱水汚泥の含水率はなんと61%台にすることができ、他の凝集剤や他の汚泥処理機器の追随を許さない非常に優れた脱水性能を発揮させることができた。
【００７２】
このように、高比重の鉄系無機凝集剤をテーパ注入して遠心分離することにより、効率よく安定して脱水汚泥の含水率を低減化することができるので、汚泥の減量化に大変有効であると共に、その後の脱水汚泥の処理処分も容易になり、ＳＳ回収率や消費電力の良好な結果と合わせ、非常に高効率・省エネルギーであり、温室効果ガスの削減に十分寄与することができる。
【００７３】
＜実施の形態３＞
図３は本発明の実施の形態３による汚泥脱水装置を示す断面図である。図２と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７４】
実施の形態３による汚泥脱水装置は、汚泥供給室７内で開口する高分子凝集剤吐出口１６ａが設けられた高分子凝集剤注入管１６を汚泥供給管１４内に延伸させた点、複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃとそれらに対応する複数の仕切板８ａ，８ｂ，８ｃおよび凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄを設けた点、テーパ注入管２３に給水する給水管２６を設けた点、この給水管２６に定量給水できるように自動開閉弁２７や給水ポンプ２８を設けた点で、前記実施の形態２と大きく異なる。なお、自動開閉弁２７に代えて、水量を手動的に調節できる開閉弁を設けてもよい。また、テーパ注入管にも、給水管が接続する箇所と高比重無機凝集剤注入ポンプ２４との間に開閉弁３０（自動手動を問わず）を備えておくことが望ましい。
【００７５】
給水管２６が接続されたテーパ注入管２３は、汚泥供給管１４内に延伸して、吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃが前述のように内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄに対応する位置で開口している。前記給水管２６によってテーパ注入管２３に給水する目的は、主に遠心分離機１を運転している際の高比重無機凝集剤の希釈および遠心分離機１を停止させる際の洗浄である。
【００７６】
遠心分離機１による汚泥脱水処理において、遠心分離機１へ高比重無機凝集剤の注入する場合、テーパ注入管２３を用いて外胴ボウル３のテーパ部に高比重無機凝集剤を注入するが、テーパ注入管２３による無機凝集剤注入率を例えば500ppmとすると、供給する汚泥1m3に対して500mlとわずかな量しか注入されない。こうした場合、注入された高比重無機凝集剤が速やかに分離汚泥に行き渡り（浸透し）、効率よく混合することは難しい。つまり局所的な高比重無機凝集剤の注入となり、十分に分離汚泥を固液分離することができなくなり、汚泥脱水処理に支障を来たしかねない。
【００７７】
そこで、テーパ注入管２３に給水管２６を接続して給水し、注入される高比重無機凝集剤を希釈（通常２〜１０倍希釈）して増量させることにより、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に高比重無機凝集剤が速やかに満遍なく行き渡って混合し、良好な脱水性能が得られ、十分に効率よく分離汚泥を脱水することができる。
【００７８】
なお、テーパ注入管２３は、通常パイプ形状で汚泥供給管１４の内部を延伸し、汚泥供給室７内で開口する吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから汚泥供給室７内の凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄを介して外胴ボウル３のテーパ部へ、給水により希釈された高比重無機凝集剤（以下「希釈液」という）を注入する構造となっている。
【００７９】
また、汚泥供給管１４内に、高分子凝集剤注入管１６とテーパ注入管２３を内蔵させ延伸させる配管構造でもよいが、２重管を採用して、内管を汚泥供給管１４とし、外管（ドーナッツ状）を仕切りで分割して、一方を高分子凝集剤注入管１６（半円状）とし、他方をテーパ注入管２３（半円状）とする配管構造でもよい。これにより、汚泥供給管１４内部に異物（注入管）が存在せず、また単純な配管構造となるため、遠心分離機１内や管内が洗浄しやすく閉塞等の問題も防止できる。
【００８０】
なお、汚泥供給管１４と高分子凝集剤注入管１６とテーパ注入管２３の配管構造は、これに限るものではなく、汚泥と区分けして各凝集剤を安全に且つ適切に供給・注入できれば他の構造でも差し支えない。さらに、汚泥供給室７内で高分子凝集剤を広範（放射状）に供給したい場合には、前記２重管構造として、高分子凝集剤注入管１６（半円状）の先端を封じて、管先端付近の周囲に複数の高分子凝集剤吐出口１６ａを設けてもよく、これにより高分子凝集剤を多方向に供給することができる。
【００８１】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態において、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給されると共に、該汚泥供給室７には高分子凝集剤注入管１６の高分子凝集剤吐出口１６ａから高分子凝集剤が注入（機内注入）される。
【００８２】
汚泥供給室７内で高分子凝集剤と混合した汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。その後、希釈液がテーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから汚泥供給室７（内胴テーパ４ｂ付近）に注入される。注入された希釈液は、内胴スクリュウ４の凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄから外胴ボウル３のテーパ部へ流出し、分離汚泥に注入される。これにより、分離汚泥と希釈液とが速やかに混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進され、従来に比べ２〜１０ポイント程度低い含水率の脱水汚泥を得ることができる。
【００８３】
このように、前記テーパ注入管２３内を流れる高比重無機凝集剤は、給水管２６からの給水により希釈されて増量し、（希釈液は）前記凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄから速やかに且つ広範囲に分離汚泥に注入されるため、分離汚泥と高比重無機凝集剤とが効率よく接触して反応し、高比重無機凝集剤の無駄を省いた効率的な脱水処理が可能となる。また、遠心分離機１の運転中に前記給水を常時行うことで、高比重無機凝集剤の付着固化を抑制でき、目詰りによる閉塞の防止や装置の長寿命化に貢献できる。
【００８４】
一方、遠心分離機の洗浄では、主に遠心分離機１が稼動（脱水処理）を停止する際に、汚泥供給管１４に洗浄水を供給し、汚泥供給管１４と共に遠心分離機１内の汚泥供給室７やプール１０等を洗浄する。
【００８５】
しかしながら、このような洗浄は、遠心分離機１内や汚泥供給管１４内に残存する汚泥の排除（汚泥の清掃）が主目的であり、凝集剤注入系統の洗浄（付着固化しやすい高比重無機凝集剤の洗い流し）がなかなか行えない。特に、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃや内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂ，７ｃ，７ｄは、汚泥供給室７内に設けられた仕切板８ａ，８ｂ，８ｃにより仕切られていることもあり、通常の洗浄では付着した汚泥の清掃や高比重無機凝集剤の洗い流しを十分に行えない。
【００８６】
そこで、安定した汚泥脱水処理および機械装置類の保守管理のために、テーパ注入管２３に給水し、凝集剤注入系統（主にテーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口）等を確実に且つ十分に洗浄することができる。
【００８７】
このように実施の形態３では、テーパ注入される高比重無機凝集剤は、予めテーパ注入管２３へ給水管２６から給水することにより希釈されて増量し、この希釈液がテーパ注入管２３に設けられた複数の吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた７ｂ，７ｃ，７ｄから外胴ボウル３のテーパ部に流出するので、分離汚泥に対して速やかに且つ広範囲に希釈液を注入することができるという効果がある。
【００８８】
これにより分離汚泥の固液分離が一層進み、脱水工程の終盤での操作（希釈液のテーパ注入）であるにもかかわらず、分離汚泥から効率的に且つ確実に分離液が分離して、より低い含水率の脱水汚泥を得ることができ、加えて高比重無機凝集剤を効率的に注入できるので使用量を抑えることもできる。
【００８９】
実施の形態３によれば、遠心分離機１を稼動停止する際に、テーパ注入管２３へ給水することにより、テーパ注入管、吐出孔、凝集剤流出口など、付着固化しやすい高比重無機凝集剤が接触する部位を確実に洗浄でき、高比重無機凝集剤による目詰まりや閉塞を防止することができ、加えて一般的に低ｐＨの高比重無機凝集剤と接する部位を十分に洗浄できるため、腐食環境から遠心分離機を保護でき、寿命（耐用年数）を延ばすためにも有効であり、さらにバランス調整が難しい遠心分離機に複雑な洗浄設備や複数の簡素な洗浄設備を設ける必要が無く、設備コストの上昇や維持管理作業の増加を抑え、遠心分離機を適切に保守管理でき、安全性を確保することができる。
【００９０】
なお、通常外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に高比重無機凝集剤（希釈液）を注入するが、汚泥性状や処理状況によっては、直胴部３ａ寄りに高比重無機凝集剤（希釈液）を注入してもよく、これによりプール１０内の凝集汚泥の固液分離や分離液の水質を向上させることができる。
【００９１】
＜実施の形態４＞
図４は本発明の実施の形態４による汚泥脱水装置を示す断面であり、図３と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９２】
実施の形態４の汚泥脱水装置は、前記実施の形態３と同様に、希釈液をテーパ注入している点で共通しているが、汚泥供給管１４に、無機凝集剤を注入（前段注入）するように構成した点で、前記実施の形態３と異なる。
【００９３】
実施の形態４では、高比重無機凝集剤タンク１３とは別に無機凝集剤タンク１３Ａを備え、この無機凝集剤タンク１３Ａから伸びる無機凝集剤注入管２０を汚泥供給管１４（汚泥供給ポンプ１５の前後）に接続し、無機凝集剤注入管２０には無機凝集剤注入ポンプ２１と流量計２２が設けられている。これらの各要素は、汚泥供給管１４内の汚泥に無機凝集剤を前段注入（ライン注入）する手段を構成している。
【００９４】
ここで、前段注入（ライン注入）について説明すると、汚泥に予め無機凝集剤が供給されていない場合、また汚泥と注入した無機凝集剤とが十分に反応できない場合、分離液の清澄性（ＳＳ回収率）が悪くなったり、汚泥に含まれるリンが除去されず分離液へ移行してリン濃度が高くなったりするなど、分離液の水質が悪化することがある。
【００９５】
そこで、実施の形態４では、上述したように、遠心分離機１内に供給される前の汚泥に予め無機凝集剤を注入する前段注入方式により、汚泥供給管１４内で汚泥と無機凝集剤とを混合させ、汚泥供給管１４内では汚泥と無機凝集剤とが十分に接触できる時間を確保して反応させられるので、汚泥が遠心分離機１内に供給される前の段階で、無機凝集剤による凝集作用により、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を形成することができ、さらに汚泥に含まれるリンが無機凝集剤と反応して不溶性塩になり、脱水汚泥に取り込まれて排出されるため、分離液のリン濃度を十分に低減させることができる。
【００９６】
この実施の形態４による汚泥脱水装置では、無機凝集剤を前段注入（ライン注入）し、高比重無機凝集剤をテーパ注入しているが、高比重無機凝集剤を汚泥に前段注入してもよい。この場合、無機凝集剤タンク１３Ａを設けずに、高比重無機凝集剤タンク１３から汚泥供給管１４に延伸する注入管（図示せず）を配設して、汚泥供給管１４に高比重無機凝集剤を注入するか、無機凝集剤タンク１３Ａに高比重無機凝集剤を貯留し、無機凝集剤注入管２０を介して高比重無機凝集剤を汚泥供給管１４に注入するようにしてもよい。
【００９７】
実施の形態４において、前段注入される無機凝集剤や高比重無機凝集剤（無機凝集剤等）は、その種類により異なる特徴を活かし、汚泥性状や運転処理条件等に合わせ、併用された場合に汚泥の脱水状態に与える影響等を考慮して選択されることが望ましい。
【００９８】
無機凝集剤としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムなどが知られている。ポリ硫酸第二鉄は比較的比重が大きく遠心分離機による汚泥脱水処理等に有効であるが、ｐＨが低く緩衝能も大きいため、凝集汚泥のｐＨを低下させやすい。遠心分離技術（装置面や凝集性能面など）から考慮すると、遠心分離機１本体、凝集汚泥、脱水汚泥、分離液のいずれも、ｐＨは中性付近が望ましい。この点からすると、ポリ塩化アルミニウムはポリ硫酸第二鉄に比べて比重が小さく、脱水性能（低含水率化）はポリ硫酸第二鉄にやや劣るが、ｐＨの緩衝能が小さく凝集汚泥のｐＨを低下させにくいため、ｐＨ低下抑制には有効である。ポリ硫酸アルミニウムは、ポリ塩化アルミニウムに比べて比重がやや大きい。
【００９９】
これらの無機凝集剤を用いることにより、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、分離性の高い凝集フロック（凝集汚泥）を作ることができると共に、汚泥に含まれるリン成分と反応して不溶性塩にして除去することができる。
【０１００】
つまり、無機凝集剤の脱水に与える影響としては、例えばｐＨが低いポリ硫酸第二鉄を用いた場合、脱水汚泥含水率の低下には効力を発揮するが、汚泥のｐＨも低いと、ｐＨ低下を抑える必要があり、注入量（率）を抑制しなければならない。一方、ポリ塩化アルミニウムを用いた場合、凝集汚泥のｐＨはそれほど低下せず、適切に注入できるが、脱水汚泥の含水率はポリ硫酸第二鉄を用いた場合に比べ低下しない。
【０１０１】
無機凝集剤等を前段注入する場合、例えば汚泥のｐＨが低いときは、ポリ塩化アルミニウムを用いて汚泥のｐＨ低下を抑制しつつ、凝集効果やリン除去等の処理性能を確保し、テーパ注入する高比重無機凝集剤として高比重のポリ硫酸第二鉄を用いて、脱水汚泥の含水率を一層低下させ、以って安定して効率的な汚泥の脱水処理を可能とする。
【０１０２】
実施の形態４による汚泥脱水装置では、無機凝集剤の持つそれぞれの特徴を活かし、汚泥性状や運転処理条件等に合わせて選択された無機凝集剤等を前段注入することにより、優れた脱水性能、脱水汚泥の低含水率化、分離液の良質化を得ることができる。
【０１０３】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給され、無機凝集剤タンク１３Ａの無機凝集剤等が無機凝集剤注入ポンプ２１により無機凝集剤注入管２０を介して汚泥供給管１４に前段注入される。前段注入された無機凝集剤等は、汚泥供給管１４内で汚泥と混合し、さらに高分子凝集剤注入管１６の高分子凝集剤吐出口１６ａから注入（機内注入）された高分子凝集剤と汚泥供給室７で混合する。これにより、汚泥供給室７内で高分子凝集剤と混合した汚泥（凝集汚泥）は、汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。
【０１０４】
その後、給水管２６からの給水によりテーパ注入管２３内で希釈されて増量した高比重無機凝集剤（希釈液）が、テーパ注入管２３の吐出孔２３ａ，２３ｂから汚泥供給室７（内胴テーパ４ｂ付近）に注入され、凝集剤流出口７ｂ，７ｃから外胴ボウル３のテーパ部へ流出し、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に注入される。そして速やかに分離汚泥と希釈液とが混合・反応して、効率よく安定して分離汚泥の固液分離（分離液の分離・低含水率化）が促進される。
【０１０５】
このように実施の形態４による汚泥脱水装置では、汚泥供給管１４内の汚泥に無機凝集剤等を前段注入でき、その後に供給される高分子凝集剤との相乗効果により、大きく強固な凝集フロックを生成でき、遠心分離機１での固液分離性能を一層高め、また分離液の清澄性が増したり（ＳＳ回収率の向上）、分離液からリン（富栄養化物質）が除去できたりするなど脱水分離液の水質が向上し、さらにテーパ注入管２３から希釈液をすることで、飛躍的に脱水汚泥の含水率を低下させることができる。
【０１０６】
以上説明した実施の形態４によれば、汚泥に無機凝集剤注入管２０を介して予め無機凝集剤等を注入（前段注入）することにより、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を生成でき、遠心分離機１における初期段階で高い固液分離性能を発揮でき、処理量も適正に維持できる。
【０１０７】
また、汚泥に無機凝集剤等を前段注入し、凝集フロック（凝集汚泥）を形成させておくことにより、希釈液のテーパ注入との相乗効果により、凝集性能や固液分離性能がより向上し、脱水汚泥の低含水率化はもちろんのこと、処理量の増加やＳＳ回収率の向上が図れ、さらに汚泥に含まれるリン成分を不溶性塩にして脱水汚泥と共に排除でき、排水処理施設への汚濁負荷の軽減およびリンの還流抑止も図れる。
【０１０８】
実施の形態４では、汚泥に無機凝集剤等を前段注入して微細な凝集フロックを生成させた後、高分子凝集剤（例えば両性高分子凝集剤）を注入することにより、更に凝集させて大きく強固な汚泥フロックを生成させることができる。
【０１０９】
＜実施の形態５＞
図５は本発明の実施の形態５による汚泥脱水装置を示す断面であり、図２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１０】
この実施の形態５の汚泥脱水装置は、高比重無機凝集剤タンク１３にフィーダ３１と撹拌機３２を配設した点、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部を１段テーパ３ｄとした点、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けた点で、前記実施の形態２と異なる。
【０１１１】
フィーダ３１は、高比重無機凝集剤タンク１３に無機凝集剤成分（固体、粉体、液体）を供給するものであり、撹拌機３２は、供給された無機凝集剤成分を撹拌・溶解するものである。
【０１１２】
実施の形態５によれば、フィーダ３１と撹拌機３２を設けたことにより、高比重無機凝集剤を調達しなくても、汎用性の高い通常の無機凝集剤を用いて高比重無機凝集剤を調製・生成することができ、また任意に比重や濃度（鉄含有率など）を変えることができる。
【０１１３】
この実施の形態５では、外胴ボウル３の脱水汚泥排出側に形成されたテーパ部を１段テーパ３ｄとしている。この場合、１段テーパ３ｄであっても、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥と高比重無機凝集剤との接触時間を十分に確保できるので、高い固液分離（濃縮・脱水）性能を得ることができる。なお、外胴ボウル３のテーパ部としては、処理対象の汚泥や処理量などにより、１段テーパ３ｄと図２に示した２段テーパ３ｂ，３ｃを適宜選択して採用すればよい。
【０１１４】
実施の形態５では、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けている。この場合には、テーパ注入される高比重無機凝集剤がテーパ注入管２３に設けられた吐出孔２３ａから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂから外胴ボウル３のテーパ部へ流出する。これにより、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に対して効率よく高比重無機凝集剤を注入することができ、遠心効果を利用して、分離汚泥に高比重無機凝集剤を十分に混合（浸透）させることができるので、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
【０１１５】
＜実施の形態６＞
図６は本発明の実施の形態６による汚泥脱水装置を示す断面であり、図２と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１６】
この実施の形態６の汚泥脱水装置は、制御器３５と分離液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計３４を設けた点、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けた点で、前記実施の形態２と異なる。
【０１１７】
詳述すると、この実施の形態６では、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値に基づいて分離液の水質の悪化を検知でき、悪化を検知した場合には遠心分離機１の処理状況（運転状態）が悪いと判断でき、遠心分離機１の処理状況（運転状態）の改善のため、制御器３５により、汚泥の供給量、凝集剤の注入量、遠心分離機１の運転を制御するように構成されている。
【０１１８】
ＯＲＰ計３４は、分離液排出口２ａから排出される分離液のＯＲＰを測定するための測定電極３６を備えている。ＯＲＰ計３４と制御器３５は電気的に接続されており、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値が制御器３５に送られるように構成されている。
【０１１９】
制御器３５は、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５およびバックドライブモータ６にそれぞれ電気的に接続されており、ＯＲＰ計３４からのＯＲＰ値に基づいて、汚泥供給管１４からの汚泥の供給量、高分子凝集剤注入管１６からの高分子凝集剤の注入量、テーパ注入管２３からの高比重無機凝集剤の注入量、回転駆動機５の駆動、バックドライブモータ６の駆動（差速）を適切に制御するように構成されている。なお、この制御器３５は、機器類を直接制御してもよく、またインバータ制御としてもよい。
【０１２０】
ここで、酸化還元電位（ＯＲＰ）について説明する。
ＯＲＰは、水中の酸化還元状態を表す数値（単位：mV）である。酸化状態ではプラスの値になり、還元状態ではマイナスの値になる。
【０１２１】
水中に存在する酸化性物質には溶存酸素や３価の鉄イオンなどがあり、一方、水中に存在する還元性物質には２価の鉄イオン、硫化物、有機物などがあり、水中のＯＲＰはこれら物質の量のバランスによりプラス数値になったり、マイナス数値になったりする。
【０１２２】
遠心分離機１から流出する分離液のＯＲＰ値がマイナスの数値である場合には、分離液中に還元性物質が酸化性物質より多く含まれていること（還元状態）を表し、つまり分離液の水質が悪化（有機物であるＳＳの濃度が上昇）していることを意味している。
【０１２３】
逆に、分離液のＯＲＰ値がプラスの数値である場合には、分離液中に酸化性物質が還元性物質より多く含まれていること（酸化状態）を表し、つまり分離液中に還元性物質であるＳＳが少なく、分離液の水質が良好である（有機物であるＳＳの濃度が低下している＝ＳＳ回収率が良い）ことを意味している。
【０１２４】
この作用に基づき、ＯＲＰ値がマイナス側にあるときは分離液の水質が悪く、遠心分離機１の処理状況（運転状態）が適正でない判断でき、逆に、ＯＲＰ値がプラス側にあるときは分離液の水質が良好であり、遠心分離機１の処理状況（運転状態）が適正である判断できるわけである。
【０１２５】
ＯＲＰの測定は、酸化還元物質を含む溶液に、不活性な金属電極である測定電極３６（予め酸化還元電位の決まった参照電極であり、例えば、標準水素電極や銀−塩化銀電極などがある）を入れることにより生じる電位差を基に、その溶液のＯＲＰを決定する一般的なＯＲＰ計を用いるが、これに限るものではなく、安定して確実に分離液のＯＲＰ値を測定できるＯＲＰ計であれば使用してもよい。
【０１２６】
次に動作について説明する。
遠心分離機１の運転状態においては、汚泥供給タンク１１の汚泥が汚泥供給ポンプ１５により汚泥供給管１４を介して汚泥供給室７に供給され、高分子凝集剤が高分子凝集剤注入管１６を介して汚泥供給管１４に注入（ライン注入）されて、生成した凝集汚泥が汚泥供給室７の汚泥供給口７ａからプール１０に流出し、大きい遠心効果を受けて固液分離が進む。そして、外胴ボウル３のテーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に、テーパ注入管２３を介して高比重無機凝集剤が注入されて、さらに固液分離が進み、脱水汚泥は脱水汚泥排出口２ｂから排出されると共に、分離液は分離液排出口２ａから排出される。
【０１２７】
ＯＲＰ計３４により分離液のＯＲＰが測定され、そのＯＲＰ値は制御器３５に送られる。ＯＲＰ値がプラス側にあれば（ただし凝集剤等が過剰に注入され脱水汚泥の含水率があまり低下せず、ＯＲＰ値がとても高い状態は除く：例えば＋80mV以上）、分離液の水質が良好であり、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が効率よく良好に行われていると判断される。
【０１２８】
このように汚泥の固液分離が良好に行われ、脱水汚泥の含水率が低く、ＳＳ回収率が高い（＝分離液ＳＳ濃度が低い）場合には、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５やバックドライブモータ６の駆動はその状態を維持するよう制御器３５により制御される。
【０１２９】
しかし、ＯＲＰ値がマイナス側にあれば、分離液の水質が悪化しており、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が適正に行われていないと判断される。このような状況では、脱水汚泥の含水率が低くならず、ＳＳ回収率が低い（＝分離液ＳＳ濃度が高い）ので、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が効率よく良好に行われるよう、制御器３５は、汚泥供給ポンプ１５、高分子凝集剤注入ポンプ１７、高比重無機凝集剤注入ポンプ２４、回転駆動機５やバックドライブモータ６の駆動を制御し、遠心分離機１の運転状態を適正にする。
【０１３０】
とくに、高分子凝集剤注入ポンプ１７を制御することにより、汚泥の固液分離性能は速やかに変化し、汚泥の固液分離（汚泥脱水処理）が改善される。例えば、ＯＲＰ値がマイナス側（−40mV〜−10mV）にある場合には、制御器３５は、高分子凝集剤注入ポンプ１７の駆動を促進させ、高分子凝集剤のライン注入量を増加させる。また、高比重無機凝集剤注入ポンポ２４の駆動を促進させ、高比重無機凝集剤のテーパ注入量を増加させる制御も即効性が得られる。
【０１３１】
このような制御により、汚泥処理（固液分離）を適正に行うことができ、分離液のＯＲＰ値を測定して、このＯＲＰ値に基づき遠心分離機１の運転要素を制御することは、汚泥処理（固液分離）の状態（分離状況、運転状態）を判定・把握する上で簡便且つ有効な手段であると共に、効率的で安定した遠心分離機１の運転に資するものである。
【０１３２】
遠心分離機１から流出する分離液のＯＲＰ値は、概ね±100mVの範囲である。ＳＳ回収率が高く、分離液のＳＳ濃度が低い場合には、分離液のＯＲＰ値は、概ね−5 mV〜＋40 mVであり、ＳＳ回収率が低く、分離液のＳＳ濃度が高い場合には、分離液のＯＲＰ値は、概ね−70 mV〜±0 mVである。
【０１３３】
なお、ＯＲＰ値は、汚泥や分離液の性状、ＯＲＰ計の特性、環境、測定条件などにより、一定でなく変動する。そのため、ＯＲＰ値に基づき遠心分離機１の運転諸要素を制御する場合には、予めＯＲＰ値の好適制御範囲を設定する必要がある（マイナスだから不良、プラスだから良とは断定できない）。
【０１３４】
また、ＯＲＰ値がプラス（例えば＋65mV）で、ＳＳ回収率が良好であっても、必要以上に高分子凝集剤等が注入されている過剰注入状態だったり、外胴ボウルと内胴スクリュウの回転差（差速）が必要以上に大きかったりすると、脱水汚泥の含水率が高くなってしまい、遠心分離機１が適正な運転状態となっていない場合もあり、ＯＲＰ値には上限から下限にわたる好適制御範囲が存在するため、上記同様に予め設定する必要がある。
【０１３５】
実施の形態６による汚泥脱水装置において、ＯＲＰ計３４により測定された分離液のＯＲＰ値がマイナス側（例えば−20mV）であった場合、分離液のＯＲＰ値に基づき、制御器３５により、高分子凝集剤注入ポンプ１７や高比重無機凝集剤注入ポンプ２４の駆動を制御し、また必要に応じて汚泥供給ポンプ１５の駆動も制御して、各種凝集剤の注入量を増加させたり、汚泥の供給量を低減したりして、安定して効率的な汚泥脱水処理（脱水汚泥の低含水率化や高いＳＳ回収率）を行うことができる。また、上記各種ポンプ制御の他に、遠心分離機１の回転数（回転駆動機５）や外胴ボウルと内胴スクリュウの回転差（バックドライブモータ６）を制御してもよい。
【０１３６】
各種凝集剤ポンプの制御が有効であるが、差速（同じ方向に回転する外胴ボウル３と内胴スクリュウ４との回転数の差で、バックドライブモータ６で内胴スクリュウ４の回転を調整する）の制御も有効であり、ＯＲＰ値が低い（例えば−15mVで、分離液のＳＳ濃度が高い）ときは、差速を大きくしてＳＳ回収率の向上を図り、ＯＲＰ値が高い（例えば＋50mVで、分離液のＳＳ濃度が低いが脱水汚泥の含水率が低くない）ときは、差速を小さくして汚泥含水率の低減を図るなど、容易に運転制御でき、高い固液分離性能を発揮（維持）できる。
【０１３７】
実施の形態６では、前記実施の形態５と同様に、吐出孔２３ａとそれに対応する仕切板８および凝集剤流出口７ｂを設けている。この場合、テーパ注入される高比重無機凝集剤がテーパ注入管２３に設けられた吐出孔２３ａから吐出し、内胴テーパ４ｂに設けられた凝集剤流出口７ｂから外胴ボウル３のテーパ部へ流出する。これにより、テーパ部を掻き上げられていく分離汚泥に対して効率よく高比重無機凝集剤を注入することができ、遠心効果を利用して、分離汚泥に高比重無機凝集剤を十分に混合（浸透）させることができるので、より一層優れた固液分離性能を得ることができる。
【０１３８】
実施例３．
遠心分離機１による汚泥脱水運転において、分離液のＯＲＰ値が−25 mVのときに、制御器３５により高分子凝集剤注入ポンプ１７を制御して高分子凝集剤の注入量を10%程度増加させた（1.0%／対汚泥SS→1.1%／対汚泥SS）。
これにより、ＯＲＰ値は＋10mVとなり、脱水汚泥の含水率は75%から72%に３ポイント低下すると共に、ＳＳ回収率は92%から97%に５ポイントも改善し、脱水性能が明らかに改善（含水率および分離液ＳＳ濃度の低下）された。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の実施の形態１による汚泥脱水装置内の概略的な動作説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６による汚泥脱水装置を示す断面図である。
【図７】５種類の無機凝集剤を用いての消化汚泥の脱水性能比較実験結果を示す図であって、無機凝集剤注入率（%/TS）に対する脱水汚泥含水率（%）の比較図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 遠心分離機
２ ケーシング
２ａ 分離液排出口
２ｂ 脱水汚泥排出口
３ 外胴ボウル
３ａ 直胴部
３ｂ，３ｃ ２段テーパ
３ｄ １段テーパ
４ 内胴スクリュウ
４ａ 直胴部
４ｂ 内胴テーパ
４ｃ スクリュウ羽根
５ 回転駆動機
６ バックドライブモータ
７ 汚泥供給室
７ａ 汚泥供給口
７ｂ，７ｃ，７ｄ 凝集剤流出口
８，８ａ，８ｂ，８ｃ 仕切板
１０ プール
１１ 汚泥供給タンク
１２ 高分子凝集剤タンク
１３ 高比重無機凝集剤タンク
１３Ａ 無機凝集剤タンク
１４ 汚泥供給管
１４ａ 汚泥供給管開口
１５ 汚泥供給ポンプ
１６ 高分子凝集剤注入管
１６ａ 高分子凝集剤吐出口
１７ 高分子凝集剤注入ポンプ
１８ 流量計
１９ 開閉弁
２０ 無機凝集剤注入管
２１ 無機凝集剤注入ポンプ
２２ 流量計
２３ テーパ注入管
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 吐出孔
２４ 高比重無機凝集剤注入ポンプ
２５ 流量計
２６ 給水管
２７ 自動開閉弁
２８ 給水ポンプ
３０ 開閉弁
３１ フィーダ
３２ 撹拌機
３４ ＯＲＰ計
３５ 制御器
３６ 測定電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、
汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、
該遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、
前記内胴スクリュウ内を延伸して、前記外胴ボウルのテーパ部に
鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管と
からなることを特徴とする汚泥脱水装置。
【請求項２】
前記テーパ注入管に給水する給水管を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水装置。
【請求項３】
外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、
前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、
前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、
汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する
ことを特徴とする汚泥脱水方法。
【請求項４】
給水管で前記テーパ注入管に給水する
ことを特徴とする請求項３に記載の汚泥脱水方法。
【請求項１】
外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備え、
汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する遠心分離機と、
該遠心分離機に汚泥を供給する汚泥供給管と、
前記内胴スクリュウ内を延伸して、前記外胴ボウルのテーパ部に
鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入するテーパ注入管と
からなることを特徴とする汚泥脱水装置。
【請求項２】
前記テーパ注入管に給水する給水管を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水装置。
【請求項３】
外胴ボウルおよび内胴スクリュウを有する遠心分離機へ汚泥を供給し、
前記内胴スクリュウ内を延伸するテーパ注入管で、
前記外胴ボウルのテーパ部に鉄含有率が高い高比重無機凝集剤を注入し、
汚泥を脱水汚泥と分離液とに固液分離する
ことを特徴とする汚泥脱水方法。
【請求項４】
給水管で前記テーパ注入管に給水する
ことを特徴とする請求項３に記載の汚泥脱水方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１５８００（Ｐ２０１２−１１５８００Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７００２１（Ｐ２０１０−２７００２１）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（３９１０２２４１８）株式会社西原環境 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（３９１０２２４１８）株式会社西原環境 (21)
【Ｆターム（参考）】
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