JP2005185902A - 汚泥の処理方法および処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に小規模の浄水場において発生する汚泥の処理に用いて好適で、処理効率の向上を図ることが可能な汚泥の処理方法、および設備の省コスト、省スペース化を促すことが可能な汚泥の処理設備を提供する。
【解決手段】 汚泥Ｍを濃縮手段２によって濃縮する濃縮工程と、この濃縮工程で濃縮させられた濃縮汚泥Ｎを略そのままの含水率で乾燥手段４に供給して乾燥する乾燥工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に浄水場において発生する上水汚泥のような汚泥を処理するのに好適な汚泥の処理方法および処理設備に関するものである。

この種の汚泥の処理においては、汚泥を濃縮手段によって濃縮する濃縮工程と、この濃縮工程で濃縮させられた濃縮汚泥を脱水手段によって脱水する脱水工程と、この脱水工程で濃縮汚泥を脱水した脱水汚泥をさらに乾燥手段によって乾燥する乾燥工程とにより、汚泥の含水率を順次低減させるとともにその減量化を図るようにしている。ここで、特許文献１には、浄水場における上水道の浄化工程で発生する上水汚泥の処理において、濃縮手段としては加圧浮上濃縮槽を用いることが、また脱水手段としては例えばフィルタープレスを用いることが記載されている。
特開平６−１８２３４８号公報

ところが、このような浄水場において発生する上水汚泥の量は、例えば下水処理場で発生する下水汚泥の量などに比べると少なく、特に小規模な浄水場においては僅かでしかない。しかしながら、そのような僅かな上水汚泥を処理するためにも、従来は濃縮、脱水、乾燥の３工程で処理を行わなければならず、各工程に対してそれぞれ濃縮手段、脱水手段、および乾燥手段が必要とされて設備が増えるため、小規模な浄水場でも省コスト、省スペース化が困難であった。また、特に上記脱水工程における脱水手段として特許文献１記載のようなフィルタープレスを用いた場合には、この脱水工程における処理が回分式（バッチ式）とならざるを得ず、しかもこのようなフィルタープレスによる脱水には長時間を要することもあるので、汚泥の処理効率を向上させるにも自ずと限度があった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特に小規模の浄水場において発生する汚泥の処理に用いて好適で、処理効率の向上を図ることが可能な汚泥の処理方法、および設備の省コスト、省スペース化を促すことが可能な汚泥の処理設備を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の汚泥の処理方法は、汚泥を濃縮手段によって濃縮する濃縮工程と、この濃縮工程で濃縮させられた濃縮汚泥を略そのままの含水率で乾燥手段に供給して乾燥する乾燥工程とを備えてなることを特徴とする。また、本発明の汚泥の処理設備は、汚泥を濃縮する濃縮手段と、この濃縮手段によって濃縮させられた濃縮汚泥が略そのままの含水率で供給されて該濃縮汚泥を乾燥する乾燥手段とを備えてなることを特徴とする。

従って、このように構成された汚泥の処理方法および処理設備では、濃縮工程において濃縮手段により所定の含水率にまで濃縮された汚泥が、間にフィルタープレス等の脱水手段による脱水工程を介することなく、濃縮された略そのままの含水率で乾燥工程の乾燥手段に供給されて乾燥させられるので、特に小規模な浄水場において発生する僅かな量の上水汚泥を処理するのに適用して効果的であり、脱水工程による処理を要することなく省略して連続的かつ効率的な汚泥の処理を促すことができる。また、フィルタープレス等の脱水手段も不要となるので、これを省略して処理設備の省コスト、省スペース化を図ることができる。

ここで、上記濃縮手段としては、上記汚泥を濾過することによって濃縮する手段であるのが望ましい。また濃縮工程において濃縮手段により濃縮された濃縮汚泥を連続的に乾燥工程の乾燥手段に供給して円滑な乾燥処理を図るには、上記汚泥の処理方法においては、上記濃縮工程と上記乾燥工程との間で、上記濃縮汚泥を略そのままの含水率で一時貯留することが望ましく、また上記処理設備においては、上記濃縮手段と上記乾燥手段との間に、上記濃縮汚泥を略そのままの含水率で一時貯留する一時貯留槽を備えるのが望ましい。すなわち、こうして濃縮汚泥を一時貯留しておくことにより、例えば濃縮工程で処理される汚泥量に変動が生じても乾燥工程には一定量の汚泥を供給することができ、連続処理を維持して安定した乾燥汚泥の生成を図ることができる。

また、上記濃縮手段としては、乾燥工程における処理効率を考慮すると、より濃縮効率の高いものを用いるのが望ましく、例えば濃縮槽内に配設された濾過手段に一端が接続されるとともに他端は濃縮槽外の上記濾過手段よりも低い位置に開口した濾液排出管を備え、上記濃縮槽に供給された汚泥を上記濾過手段によって濾過して、その濾液を上記濾液排出管を介して自然流下により排出するとともに上記濾過手段表面に上記濃縮汚泥を生成するサイフォン式濾過濃縮装置を用いるのが望ましい。そして、このように濃縮手段としてサイフォン式濃縮装置を用いた場合には、この濃縮手段の上記濃縮槽を、上記乾燥手段の上方に配置することにより、上記濾過手段に接続される上記濾液排出管の一端と濾過槽外に開口する他端との高さの差を大きく確保することができ、すなわちそのサイフォン力を確実に確保して、より効率的な汚泥の濃縮を図ることにより濃縮汚泥の含水率を低減して、かかる濃縮汚泥を乾燥工程に直接的に供給しても確実な乾燥汚泥を得ることが可能となり、一層効率的な処理を促すことが可能となる。

図１および図２は、本発明の汚泥の処理設備の一実施形態を示すものであり、以下この処理設備について説明しながら該処理設備を用いた本発明の汚泥の処理方法の一実施形態についても説明する。本実施形態の処理設備は、上述したような比較的小規模の浄水場において、例えば上水の膜濾過処理設備から排出される洗浄排水の汚泥等の上水汚泥を処理するものであって、この洗浄排水Ｗが保持される排水槽１と、濃縮手段としてのサイフォン式濃縮装置２、一時貯留槽３、および本実施形態における乾燥手段としての撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４によって概略構成されている。そして、これらサイフォン式濃縮装置２、一時貯留槽３、および撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４は、図１に示すとおりこの順に上から下に向けて上下方向に配設されており、すなわち濃縮手段としてのサイフォン式濃縮装置２が乾燥手段としての撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４の上方に配設されている。

このうち、まず排水槽１には、上述のような膜濾過処理設備において上水を濾過する中空糸膜等よりなる膜モジュールを洗浄した後の洗浄排水Ｗが保持され、この排水槽１の底部に沈降した汚泥Ｍはポンプ１１によって上記サイフォン式濃縮装置２に供給されるとともに、比較的清澄な上澄水Ｃは例えば紫外線によってクリプト類が殺菌された後に上記膜濾過処理設備に戻されたりする。ここで、この排水槽１からサイフォン式濃縮装置（濃縮手段）２に供給される汚泥の含水率は９８〜９９wt％程度である。

このサイフォン式濃縮装置２は、底部に排出口２１Ａが設けられた濃縮槽２１内に濾過手段２２が配設されるとともに、この濾過手段２２には濾液排出管２３の一端が接続されたものであり、この濾液排出管２３の他端は濃縮槽２１外に取り回されて上記濾過手段２２よりも下方に延びた後に２方に分岐させられ、その一方はバルブ２３Ａを介して濾液槽２４に開口させられるとともに、他方はバルブ２３Ｂを介して真空ポンプ２５に接続されている。なお、真空ポンプ２５の吐出側は濾液槽２４にも接続可能とされている。

また、上記濃縮槽２１はその底部側が逆三角形状とされた断面ホームベース型とされ、上記排出口２１Ａにはバルブ２１Ｂが備えられていて、このバルブ２１Ｂは図１に示すように上記一時貯留槽３と図２（ロ）に示すように未濃縮汚泥排出槽２１Ｃとに切換可能に接続されている。さらに、上記濾過手段２２は、例えば濾過板２２Ａの外側に濾布２２Ｂが張り渡されるとともに、この濾布２２Ｂの内側に上記一端が開口するように濾液排出管２３が上記濾過板２２Ａに接続されたものとされており、このような濾過板２２Ａが上記底部との間に間隔をあけて吊り下げられるように濃縮槽２１内に複数設けられた構成とされている。

このようなサイフォン式濃縮装置（濃縮手段）２による汚泥Ｍの濃縮工程について、図１により説明すると、まずバルブ２１Ｂを閉じた状態で濃縮槽２１内に汚泥Ｍを給泥して充填し、次いでバルブ２３Ａを閉じるとともにバルブ２３Ｂを開いて真空ポンプ２５により濾液排出管２３から吸引を行う。すると、濃縮槽２１内の汚泥Ｍが濾過手段２２の濾布２２Ｂによって濾過されて、その濾液Ｌが濾液排出管２３を通り濃縮槽２１外に導かれて濾過手段２２よりも下方に抜き出されるので、その後はバルブ２３Ｂを閉じるとともにバルブ２３Ａを開いて濾液排出管２３の他端を開放すると、真空ポンプ２５を駆動せずとも濾液Ｌは図２（イ）に示すようにサイフォンの原理によって濾液排出管２３を連続的に自然流下して濾液槽２４に排出される一方、濾過手段２２の濾布２２Ｂ表面には、汚泥Ｍ中の固形分が濾し残されて濃縮し濃縮汚泥Ｎが生成される。

こうして濃縮汚泥Ｎが生成されたなら、図２（ロ）に示すようにバルブ２１Ｂを開いて排出口２１Ａを未濃縮汚泥排出槽２１Ｃに接続し、濃縮槽２１内に残された未濃縮汚泥Ｐを排出する。次いで、排出口２１Ａの接続を一時貯留槽３側に切り換え、真空ポンプ２５の吐出側を濾液槽２４に接続することにより、図２（ハ）に示すように濾液排出管２３には、濾液槽２４に開口した他端から濾過手段２２の接続された一端に向けて、真空ポンプ２５から吐出した圧縮空気Ａが供給されることとなって、濾布２２Ｂ表面に生成した上記濃縮汚泥Ｎが、この圧縮空気Ａにより濾布２２Ｂから剥離して濃縮槽２１底部に落下し、排出口２１Ａから一時貯留槽３に供給される。ここで、この濃縮手段によって汚泥Ｍを濃縮した濃縮汚泥Ｎの含水率は９０〜８５wt％程度とされる。

上記一時貯留槽３は、その底部が先細りとなったタンク状とされ、この底部の下端に設けられた排出口３１がダンパ３２等を介して上記撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機（乾燥手段）４と液密かつ気密に接続されている。この一時貯留槽３に供給された濃縮汚泥Ｎは、単に一時貯留されるだけであってその含水率は変化することがなく、ダンパ３２を開閉することにより排出口３１から所定量ずつ撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４に供給される。

一方、この撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４は、上下が閉塞されるとともに下側の周面が下方に向かうに従い漸次縮径する円錐台状の本体４１を備えた真空容器とされ、この本体４１内部はバルブ４１Ａを介して上記真空ポンプ２５と接続されることにより真空状態に減圧可能とされている。また、この本体４１の上部を閉塞する天板部４１Ｂには、その中央からやや離れた位置に供給口４２が設けられて、上記ダンパ３２を介して本体４１内の真空状態を維持したまま一時貯留槽３の排出口３１と接続可能とされるとともに、本体４１の下端部には排出口４３が設けられていて、この排出口４３は、やはり本体４１内の真空状態を維持可能なダンパ４４を介して、コンテナ等の回収手段４５に開口させられている。

さらに、上記天板部４１Ｂの中央には、モータ等の回転駆動装置４６が設けられ、その回転軸４６Ａに沿って撹拌羽根４７が取り付けられている。この撹拌羽根４７は、回転駆動装置４６によって回転可能に取り付けられている。さらにまた、この本体４１の周面部はジャケット構造４１Ｃとされていて、該ジャケット構造４１Ｃ内には図示されない蒸気発生手段から蒸気Ｓが供給可能、または油を媒体とし電気ヒータで加熱する構成とされている。

このような撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４による乾燥工程においては、本実施形態では上記真空ポンプ２５によって本体４１内が真空状態とされた上で、上記ダンパ３２を介してこの真空状態を維持したまま、一時貯留槽３から濃縮汚泥Ｎが本体４１内に供給される。そして、こうして供給された濃縮汚泥Ｎは、上記回転駆動装置４６によって本体４１の中心軸回りに撹拌羽根４７により撹拌・混合されつつ、上記ジャケット構造４１Ｃ内に供給される蒸気Ｓまたは電気ヒータで加熱された媒体によりこの本体４１内周面から間接的に加熱され、乾燥されて造粒させられる。さらに、こうして乾燥・造粒された乾燥汚泥Ｄは、ダンパ４４によって本体４１内の真空状態を維持したまま排出口４３から排出されて上記コンテナ等の回収手段４５によって回収され、クリプト類が殺菌されて例えば造粒乾燥土などとして有効利用される。なお、このようにして乾燥工程を経た上記乾燥汚泥Ｄの含水率は、４０wt％程度とされる。

従って、このように構成された汚泥Ｍの処理設備、および該処理設備を用いた汚泥Ｍの処理方法においては、汚泥Ｍが濃縮手段による濃縮工程によって濃縮させられた濃縮汚泥Ｎが、そのままの含水率で乾燥手段に供給されて乾燥工程により乾燥させられることにより乾燥汚泥Ｄとして処理され、従来のようにこれら濃縮工程と乾燥工程の間にフィルタープレス等の脱水手段による脱水工程を要することがない。このため、処理設備としては上述のような脱水手段のためのコストやスペースを削減することができるとともに、処理方法としては一般的に回分処理とならざるを得ない脱水工程が省かれることで汚泥Ｍの処理を連続的に行うことが可能となって効率的となり、例えば本実施形態のように下水処理場等に比べて汚泥の生成量が僅かな小規模浄水場等における上水汚泥の処理に適用して特に好適である。

また、本実施形態での処理設備では、これら濃縮手段としての上記サイフォン式濃縮装置２と乾燥手段としての撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４との間に一時貯留槽３が備えられており、本実施形態の処理方法ではサイフォン式濃縮装置２によって濃縮された濃縮汚泥Ｎが、そのままの含水率でこの一時貯留槽３に一時貯留されてから、撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４に供給されるようになされている。このため、例えば上記小規模浄水場等において発生する上水汚泥の発生量に変動が生じて、これに伴い濃縮手段に供給される汚泥Ｍの量および該濃縮手段により濃縮された濃縮汚泥Ｎの量にも変動が生じたとしても、この一時貯留槽３に貯留される濃縮汚泥Ｎの量を調整することにより、乾燥手段には一定の含水率の濃縮汚泥Ｎを概ね均等な供給量で供給することが可能となり、この乾燥手段による乾燥工程においては、例えば上記ジャケット構造４１Ｃに供給する蒸気Ｓの圧力を増減したり電気ヒータの温度を調節してその乾燥条件を変動させたりする必要がなく、安定した濃縮汚泥Ｎの乾燥を行うことが可能となる。ただし、このような濃縮汚泥Ｎの供給量に変動が生じるおそれがない場合には、一時貯留槽３を省略することも可能である。

さらに、本実施形態の処理設備では、上記濃縮手段として、汚泥Ｍが供給される濃縮槽２１内に濾過手段２２が配設され、この濾過手段２２には濾液排出管２３の一端が接続されるとともに、該濾液排出管２３の他端は濃縮槽２１外の濾過手段２２よりも低い位置に開口されて、上記汚泥Ｍを濾過手段２２によって濾過した濾液Ｌをサイフォンの原理によって自然流下により排出して濃縮汚泥を濾過手段２２の表面に生成するサイフォン式濃縮装置２が用いられている。そして、さらに本実施形態ではこのサイフォン式濃縮装置２が、乾燥手段としての撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４、および一時貯留槽３の上方に設けられており、すなわちこれらサイフォン式濃縮装置２、一時貯留槽３、および撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４がこの順に上下方向に配設されてサイフォン式濃縮装置２が処理設備中最上部に位置させられているので、上記濾過手段２２と濾液排出管２３の他端との高低差を大きく確保することが可能となって、濾過手段２２による濾過能力の向上を図ることができ、従って汚泥Ｍの効率的な濃縮を図ることができる。

一方、本実施形態では、乾燥手段として、本体４１内に供給された濃縮汚泥Ｎを該本体４１内に内蔵された撹拌羽根４７によって混合しつつ間接的に加熱して乾燥する撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４が用いられており、含水率が均一で、しかも適当な粒径に造粒された乾燥汚泥Ｄを生成することが可能となって、上述したような乾燥土として一層有効利用しやすくなる。また、本実施形態の撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４では、上記本体４１が真空容器とされて真空ポンプ２５に接続されることにより本体１内を真空状態（減圧状態）として濃縮汚泥Ｎを真空乾燥させることができ、濃縮汚泥Ｎの含水率が高かったりしても効率的な乾燥を図って所定の含水率の乾燥汚泥Ｄを得ることが可能となる。

しかも、この本体４１の濃縮汚泥Ｎの供給口４２および乾燥汚泥Ｄの排出口４３には本体４１内の真空状態を維持するダンパ３２，４４が備えられているので、汚泥Ｎ，Ｄの供給・排出の度に本体４１内の真空状態が損なわれたりすることがなく、一層効率的な乾燥を図ることができる。加えて、この本体４１内を真空状態とする真空ポンプ２５が、濃縮手段としてのサイフォン式濃縮装置２の濾過手段２２から濾液排出管２３を介して濾液Ｌを初期に吸引する真空ポンプ２５と共用とされているので、さらに処理設備の省コスト・省スペース化を図ることができて効率的である。ただし、場合によってはこのように本体４１内を減圧することなく、常圧で濃縮汚泥Ｎを乾燥するようにしてもよい。

さらに、この本体４１の下側は下方に向かうに従い漸次縮径する円錐台状とされて、いわゆるすり鉢状とされ、その周面部がジャケット構造４１Ｃとされて間接加熱される一方、上記撹拌羽根４７はこの本体４１の中心軸回りに該本体４１がなす上記円錐台の内部で回転するようになされている。従って、本体４１上部の供給口４２から当該撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機４に供給された濃縮汚泥Ｎは、撹拌羽根４７の回転により本体４１内周面に摺接させられつつ撹拌・混合されて一層均一な含水率に乾燥されるとともに、排出口４３が設けられた本体４１下部では上記中心軸に直交する断面が小さいために受熱量が大きく、さらに効率的かつ確実な乾燥を図ることが可能となる。なお、本実施形態ではこうして濃縮汚泥Ｎを間接加熱するのに本体４１の周面部をジャケット構造４１Ｃとして上記Ｓ等の熱媒を供給するようにしているが、例えばこの周面部に電熱線を巻回したり油を媒体として伝熱ヒータ構造により濃縮汚泥Ｎを加熱・乾燥するようにしてもよい。

本発明の汚泥の処理設備の一実施形態を示す概略図である。 図１に示す実施形態における濃縮工程を示す図である。

符号の説明

２ サイフォン式濃縮装置（濃縮手段）
３ 一時貯留槽
４ 撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機（乾燥手段）
２１ 濃縮槽
２２ 濾過手段
２３ 濾液排出管
２４ 濾液槽
２５ 真空ポンプ
３２，４４ ダンパ
４１ 撹拌羽根内蔵型間接加熱乾燥機の本体
４１Ｃ 本体４１のジャケット構造
４７ 撹拌羽根
Ｗ 洗浄排水
Ｍ 汚泥
Ｎ 濃縮汚泥
Ｌ 濾液
Ｄ 乾燥汚泥
Ｓ 蒸気

Claims (6)

1. 汚泥を濃縮手段によって濃縮する濃縮工程と、この濃縮工程で濃縮させられた濃縮汚泥を略そのままの含水率で乾燥手段に供給して乾燥する乾燥工程とを備えてなることを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 上記濃縮手段が、上記汚泥を濾過することによって濃縮する手段であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
3. 上記濃縮工程と上記乾燥工程との間で、上記濃縮汚泥を略そのままの含水率で一時貯留することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚泥の処理方法。
4. 汚泥を濃縮する濃縮手段と、この濃縮手段によって濃縮させられた濃縮汚泥が略そのままの含水率で供給されて該濃縮汚泥を乾燥する乾燥手段とを備えてなることを特徴とする汚泥の処理設備。
5. 上記濃縮手段と上記乾燥手段との間には、上記濃縮汚泥を略そのままの含水率で一時貯留する一時貯留槽が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の汚泥の処理設備。
6. 上記濃縮手段は、濃縮槽内に配設された濾過手段に一端が接続されるとともに他端は濃縮槽外の上記濾過手段よりも低い位置に開口した濾液排出管を備え、上記濃縮槽に供給された汚泥を上記濾過手段によって濾過して、その濾液を上記濾液排出管を介して自然流下により排出するとともに上記濾過手段表面に上記濃縮汚泥を生成する濾過濃縮装置であり、この濃縮手段の上記濃縮槽が、上記乾燥手段の上方に配置されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の汚泥の処理設備。
   

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