JP2009119405A - 浄水排泥減容化処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浄水処理場に設置され、浄水処理に伴う排泥水の処理時間が短く、しかも処理に要する設置面積が比較的狭くてよい浄水排泥減容化処理方法及びその装置を提供する。
【解決手段】浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であって、原水を浄水処理して配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽３０に送水し、中和反応槽３０からの原水をアルカリ性に調整した後、無機凝集剤を混合して原水中の浮遊固形物をフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽３１に送水し、高速造粒沈殿濃縮槽３１にアニオン性ポリマを供給し、高速造粒沈殿濃縮槽３１の造粒槽にて低速撹拌により混合し凝集フロック化した高度造粒物とし排泥減容化処理し、高度造粒物を脱水処理し脱水ケーキとして排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、浄水処理工程で生成される汚泥水を高速且つ高度な凝集処理により、浄水汚泥の減容化を図ることができる浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法及びその装置に関する。

浄水処理方法には原水を塩素消毒のみによる方法があるが、昨今では河川水の汚染が進み、取水した着水井に取り込んだ原水中の浮遊固形物（以下、ＳＳと称する）を沈殿池で沈降すべく凝集剤（ポリ塩化アルミニウム：以下、ＰＡＣと称する）を投入し、その越流水を緩速ろ過を通し、ろ過水を塩素処理して送水しており、ろ過方式には横流式・傾斜板式沈殿池方式や高速凝集沈殿池方式等があり、さらに、ＳＳ膜ろ過濃縮する方法のＭＦ・ＵＦ膜による膜ろ過方式等による浄水処理が行われている。

ここで、高速凝集沈殿池方式について、図を参照し説明する。図４は、浄水処理システムで、河川水、湖沼水等から取水した原水１が高速凝集沈殿池３に送水するか又は着水井２を通して高速凝集沈殿池３に送水され、高速凝集沈殿池３に薬品（ＰＡＣ等の凝集剤）が投入され、高速凝集沈殿池３の越流水が急速ろ過池４に送水される。急速ろ過池４の越流水は塩素注入井５に送水されて塩素処理が行われ、浄水池６へと送水されて上水道へと送水される。高速凝集沈殿池３、急速ろ過池４から排出される排水汚泥と逆洗排水は排水池７へと排出されて排泥池８へと送られる。排泥池８からの排泥水は濃縮槽９で濃縮され、濃縮汚泥は脱水設備１０へと送られて脱水処理が行われる。脱水設備がない施設では、汚泥水が天日乾燥床１１に送水されて天日乾燥処理される。この天日乾燥床１１は広大な用地と脱水時間を必要とするし、悪臭の要因となる。

また、最近では全国の河川・湖沼の富栄養化が進み、季節的に処理量の変動と原水ＳＳの質の変化が発生し常設装置の処理能力の限界に達しており、さらに、原水の成分中に植物プランクトン、緑藻類の増加等から、水道水に異臭味・カビ臭が増加している。水道水のカビ臭の除去には、凝集沈殿槽に粉末活性炭を添加して吸着する方法があり、浄水場ではこのような処理方法が多く採用されている。このような課題に対応した従来の浄化処理方法としては、例えば、図５の浄化処理方法がある。この浄化処理方法は、砂ろ過方式と活性炭吸着方式と膜ろ過方式とを組み合わせた処理方法であり、図５を参照して説明すると、着水井２からの原水は沈殿池１２に送水され、その越流水が砂ろ過池１３に送水され、その処理水が活性炭吸着池１４に送水され、その浄化水が上水道へと送水される。また、沈殿池１２内に沈降した汚泥、砂ろ過池１３及び活性炭吸着池１４内のＳＳを含んだ洗浄排水は汚水池１５に送水され、汚水池１５の越流水が洗浄排水調整池１６に送水されて膜処理槽１７で膜処理され、その処理水が膜処理水槽１８に送水され、汚水池１５、洗浄排水調整池１６から排出される沈降汚泥と、膜処理水槽１８から排出される濃縮汚泥水が濃縮槽１９へ送泥されて濃縮されている（特許文献１参照）。

特開平１０−１６５９９０号公報

浄水処理場では、排泥水が最終段階の濃縮槽で濃縮されて脱水設備で脱水ケーキとし排出されているが、その濃縮に際し、排泥水又は汚泥水が天日乾燥床に送水されて濃縮されている。このような天日乾燥床による処理方法では広大な処理用地を必要とするし、脱水に長い日数を必要とし天候に影響を受け、浄水処理能力が季節的要因に左右され、浄水処理能力の低下をもたらすおそれがあった。また、悪臭の要因ともなり得るので、都会などの家屋が密集した地域では困難な処理方法であり、また、急速な河川等の汚染による富栄養化が進む地域では処理設備の拡充を既存の浄水場内で行うのが困難な場合が多い。

従来例の浄化処理方法（特許文献１）では、砂ろ過方式に活性炭吸着方式と膜ろ過方式とを組み合わせた処理方法であるが、膜ろ過には精密ろ過膜（ＭＦ膜）による中空糸膜モジュールや平膜モジュールといった膜モジュールが使用されており、膜モジュールを定期的に交換して浄水処理能力の低下を防止するための保守管理が煩雑なものとなる欠点があるとともに、汚水池等の沈降汚泥と膜処理による濃縮汚泥水とが濃縮槽に送水されて混合されており、フィルタプレス等で脱水処理を行う場合には、さらなるＳＳの凝集沈殿処理を促進させる必要もあり、脱水時間は２４時間程度と長時間を必要とする。

本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものであり、浄水処理場に設置され、浄水処理に伴い排出される汚泥の処理時間が短く、しかも処理に要する設置面積が比較的狭くてよい浄水排泥減容化処理方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成したものであって、請求項１の発明は、浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であって、
原水を浄水処理し配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水中のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合してフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌により混合して凝集フロック化した高度造粒物とし、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項２の発明は、前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽からのアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、
該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、
該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項３の発明は、前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１又２に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項４の発明は、前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散する堆積スラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項５の発明は、前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項６の発明は、前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置である。

また、請求項７の発明は、浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であって、
原水を浄水処理し配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合してフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌して混合して凝集フロック化した高度造粒物を生成し、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

また、請求項８の発明は、前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽からのアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、
該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、
該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項７に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

また、請求項９の発明は、前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項７又８に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

また、請求項１０の発明は、前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散するスラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

また、請求項１１の発明は、前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

また、請求項１２の発明は、前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法である。

請求項１の発明では、浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であって、
原水を浄水処理して配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合しフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌により混合して凝集フロックのペレット化した高度造粒物とし、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であるので、浄水処理場から排出される排泥水を緊急時に高速で減容化処理し短時間に脱水ケーキとして排出することができるし、しかも比較的コンパクトな処理装置であり、既存の浄水処理場の浄水処理能力を高めることができる利点がある。

また、請求項２の発明では、前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽からのアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、
該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、
該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であるので、高速造粒沈殿濃縮槽に送水される中和反応槽からの原水がアルカリ性に維持されており、後工程で供給される硫酸アルミニウムと凝集助剤のアニオン性ポリマとによって、凝集フロックを高度凝集して緻密で強固な土粒子密度の高いペレット化した粒径の大きい高度造粒物を造粒することができる利点があり、高度造粒物の生成時間を短縮することができるし、浄水処理場の汚泥減容化処理能力の向上に寄与する。

また、請求項３の発明では、前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１又２に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であるので、高度造粒物が傾斜樋で滞って閉塞することなく、傾斜樋を滑り台として沈殿槽の略中央部分に送り込まれ、高度造粒物が沈殿槽内に均等に分散し、異常に片寄った形状に堆積することがなく、撹拌翼が高度造粒物を破壊することがない利点がある。また、傾斜樋の底部がＶ字状溝であれば、高度造粒物はＶ字状溝の斜面に沿って下方へと停滞することなく滑動し、沈殿槽へと円滑に送り込まれる。

また、請求項４の発明では、前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散する堆積スラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項１に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であり、高速造粒沈殿濃縮槽における沈殿槽内では、高度造粒物（濃縮スラッジ）による堆積スラリー層と処理水とが分離して界面を形成し、堆積スラリー層と処理水との界面、即ち堆積スラリー界面が形成され、この堆積スラリー界面を汚泥界面計で計測することによって、この界面の上昇を検出し、所定の位置まで上昇した際に沈殿槽内の濃縮スラッジを排出するように制御し、堆積スラリー界面を低く保つことによって、沈殿槽から越流する処理水に高度造粒物（濃縮スラッジ）が流れ出すおそれを解消できる利点がある。また、原水のＳＳ濃度や温度や日照時間等の気象条件による排泥水の貯留槽内での藻類の繁殖の度合いによっても懸濁物質の生成される量と原水水質（有機物と無機物比率の変化）が異なり、生成される高度造粒物の量と濃縮スラッジの圧密性が変動する。沈殿槽内の堆積スラリー界面を汚泥界面計で計測し、一定界面に達した段階で濃縮スラッジを排出するように制御することによって、浄水処理の汚泥減容化処理能力を向上させることができる。

また、請求項５の発明では、前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニュウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であるので、高度造粒の前処理とし、中和反応槽で水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）が添加されたアルカリ性の汚泥水に硫酸アルミニウムを多量に混入することにより、水酸化ナトリウムによるフロックが微細で破壊され易い性質が解消され、微細な凝集フロックが凝集し、次の段階のアニオン性ポリマの注入により高度凝集し、緻密で強固な土粒子密度の高いペレット化した粒径の大きい高度造粒物を造粒することができる利点がある。

また、請求項６の発明では、前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であるので、硫酸アルミニウムの微細な凝集フロックを更にアニオン性ポリマの注入により凝集し、ペレット状の粒径の大きい高度造粒物が生成できる利点があり、浄水処理により排出される排泥水を効率良く分離濃縮処理できるので、浄水処理の汚泥減容化処理効率を高めることができる。

また、請求項７の発明では、浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であって、
原水を浄水処理し配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合してフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌して混合し凝集フロック化した高度造粒物を生成し、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であるので、浄水処理の際に排出される排泥水を高速に高度凝集し、粒径の大きい凝集フロッグによるペレット化した高度造粒物を生成し、排泥を濃縮減容化して脱水ケーキとし排出することができる利点がある。

また、請求項８の発明では、前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽によるアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項７に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であるので、高速造粒沈殿濃縮槽に送水される中和反応槽からの処理水がアルカリ性に維持されており、後工程で供給される硫酸アルミニウムとアニオン性ポリマによって、造粒槽内で凝集フロッグを高度凝集して緻密で強固な土粒子密度の高いペレット化した粒径の大きい高度造粒物を造粒することができる利点があり、高度造粒物の生成時間を短縮することができるし、浄水処理場の汚泥減容化処理能力の向上に寄与する。

また、請求項９の発明では、前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項７又８に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であるので、高度造粒物が造粒槽内で滞って閉塞することなく、傾斜樋を滑り台として沈殿槽の略中央に送り込まれ、高度造粒物が沈殿槽内撹拌翼により均等に分散し、異常に片寄った形状に堆積することがなく、低速で回転する撹拌翼によって高度造粒物が破壊されることがない利点がある。また、傾斜樋の底部がＶ字状溝であれば、高度造粒物はＶ字状溝の斜面に沿って下方へと停滞することなく滑動し、沈殿槽へと円滑に送り込まれる。

また、請求項１０の発明では、前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散するスラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であり、高速造粒沈殿濃縮槽における沈殿槽内では、高度造粒物（濃縮スラッジ）による堆積スラリー層と処理水とが分離して界面を形成し、堆積スラリー層と処理水との界面、即ち堆積スラリー界面が形成され、この堆積スラリー界面を汚泥界面計で計測することによって、この界面の上昇を検出し、所定の位置まで上昇した際に沈殿槽内の濃縮スラッジを排出するように制御し、堆積スラリー界面を一定位置に低く保つことによって、沈殿槽から越流処理水に高度造粒物（濃縮スラッジ）が混入するおそれを解消できる利点がある。また、原水のＳＳ濃度や温度や日照時間等の気象条件による排泥水の貯留槽内での藻類の繁殖の度合いによっても懸濁物質の生成される量が異なり、生成される高度造粒物の量が変動し、沈殿槽内の堆積スラリー界面を汚泥界面計で計測し、一定界面に達した段階で濃縮スラッジを強制的に排出するように制御することによって、浄水処理の汚泥減容化処理能力を向上させることができる。

また、請求項１１の発明では、前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であるので、高度造粒の前処理とし、中和反応槽で水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）が添加された処理水の硫酸アルミニウムの添加によるアルカリ度の不足を防止し、アルカリ性の汚泥水に硫酸アルミニウを多量に混入することにより凝集フロックが形成され、アニオン性ポリマを注入して生成される高度造粒の圧密性が悪い破壊され易い性質を解消し、微細な凝集フロックを高度凝集し、凝集フロックを緻密で強固な土粒子密度の高いペレット化した粒径の大きい高度造粒物を造粒することができる利点がある。

また、請求項１２の発明では、前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であるので、硫酸アルミニウムによる微細凝集フロックを更にアニオン性ポリマで凝集し、ペレット化した粒径の大きい高度造粒物を生成することができる利点があり、浄水処理により排出される排泥水を効率良く処理でき、浄水処理の汚泥減容化処理効率を高めることができる。

以下、本発明の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法及びその装置の一実施形態について図面を参照し説明する。なお、図１は本発明の一実施形態を示すブロック図であり、浄水処理場の排泥池から排出される排泥水を高度濃縮する過程を示している。図２は本実施形態において、排泥水を高度濃縮する過程で排出される汚泥水を、さらに濃縮性を上げる装置等を経て脱水ケーキとして排出する処理過程を示している。図３（ａ）は本実施形態の要部の高速造粒沈殿装置の概略側面図を示し、同図（ｂ）はその概略上面図であり、同図（ｃ）は傾斜樋の概略断面図である。

先ず、浄水過程について、図１を参照し説明する。２０は浄水処理工程であり、河川・湖沼から取水した原水２１は着水井２２を経て高速凝集沈殿池２３に送水するか又は原水２１から高速凝集沈殿池２３に直接送水される。高速凝集沈殿池２３では、原水中にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を注入し原水中のＳＳをフロック化し沈殿させ、高速凝集沈殿池２３の上澄み水を越流させて急速ろ過池２４に送水する。急速ろ過池２４でろ過された処理水は塩素注入井２５に送水され、その送水過程と塩素注入井２５で塩素が処理水中に注入されて消毒されるとともに塩素注入井２５前後にも塩素が注入されて消毒され、浄水池２６へと送水され飲み水とし送り出される。

高速凝集沈殿池２３の底部にはフロックが沈降し濃縮スラリが生成循環され、一定量が汚泥水として排水池２７に排出され、また、急速ろ過池２４ではろ層を洗浄した逆洗排水が排水池２７に排出される。排水池２７に貯留された汚泥水と逆洗排水との上澄み水が着水井２２に返送され、沈殿した汚泥は排泥池２８へと排泥されて排泥水とし浄水排泥減容化処理工程へと排出される。浄水排泥減容化処理工程へと排出される排泥水の単位当たりのＳＳは、３００〜４０００ｍｇ／ｌの薄いＳＳ濃度であってもよいし、既存のシックナー等の濃縮槽が存在する場合、６０００〜１５０００ｍｇ／ｌ程度に濃縮して浄水排泥減容化処理工程へと送出してもよい。浄水排泥減容化処理工程へと送出されるＳＳ濃度は、概ね１０００〜１５０００ｍｇ／ｌ程度で浄水排泥の減容化が可能である。

上記浄水処理過程で排出される排泥水の浄水排泥減容化処理工程は、原水槽２９、中和反応槽３０、高速造粒沈殿処理装置３１，放流槽３４を主要とする装置で処理され、さらに、高速造粒沈殿処理装置３１と放流槽３４とから排出される汚泥水は、汚泥貯槽３５，汚泥濃縮機３６で汚泥濃縮され、脱水機４０で脱水処理されて脱水ケーキとして排出される。この浄水排泥減容化処理工程は浄水場では実施されていない処理工程であり、以下に詳細に説明する。

先ず、排泥水が原水槽２９へと送水されて貯留された後、中和反応槽３０へと送水される。中和反応槽３０には苛性ソーダ注入装置３０ａから水酸化ナトリュウム（苛性ソーダ）が供給され、中和反応槽３０内の排泥水を概ねｐＨ値は９．０まで上昇させてアルカリ性とする。中和反応槽３０でアルカリ性とした排泥水は、高速造粒沈殿処理装置３１へと送水される。以下に説明するように、高速造粒沈殿処理装置３１の造粒槽に供給する前の段階で、排泥水中の懸濁物質を分離・沈殿し易くするための凝集剤とし硫酸アルミニウム（硫酸バンド）が混合されるが、その際の排泥水のｐＨ値は６．０〜５．５まで低下して排泥水が酸性化するのを防止するべく、中和反応槽３０内に水酸化ナトリウムを供給し、排泥水をアルカリ性とする。硫酸アルミニウム（硫酸バンド）を混合した際の排泥水のｐＨ値が６．０〜５．５まで低下すると、凝集フロックが小さくなり、又はアルカリ度が不足すると凝集しなくなり、堆積汚泥の濃縮圧密性が悪化する。そこで、中和反応槽３０内の排泥水のｐＨ値は９．０より低下しないようにアルカリ度を維持し、硫酸バンドを混合した後の中和反応槽３０の排泥水のｐＨ値を８前後に維持する。

高速造粒沈殿処理装置３１はラインミキサ、混合槽、造粒槽、沈殿槽等から構成され、混合槽へとアルカリ性の排泥水が送水される送水管内に硫酸アルミニウム注入装置３２から硫酸アルミニウムが供給され、さらに、混合槽底部には薬品自動溶解装置３３から有機高分子凝集助剤としてアニオン性ポリマが供給され、排泥水の懸濁物質（凝集フロック）による高度造粒物が生成され、その処理水が越流し放流槽３４へと送水され河川へと放流される。この高度造粒物とは、凝集フロックをアニオン性ポリマで強固で緻密で凝集フロックの密度の高いもの、即ちペレット状化した高度造粒物であり、このペレット状の高度造粒物は、細かい網上に通過しないで残る５〜１０ｍｍ径のものである。

高速造粒沈殿処理装置３１は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ラインミキサー３１ａ、混合槽３１ｂ、造粒槽３１ｃ、沈殿槽３１ｅ等からなり、中和反応槽３０にて、アルカリ性の排泥水が送水される送水管に硫酸アルミニウム注入装置３２から硫酸アルミニウムが供給され、ラインミキサー３１ａで凝集急速混合されて混合槽３１ｂへと送られる。硫酸アルミニウムは排泥水の単位容積に対し、４００ｍｇ／ｌが注入される。混合槽３１ｂでは、薬品自動溶解装置３３からアニオン性ポリマが混合槽３１ｂ内に自動的に供給されて混合され、その凝集混合水が造粒槽３１ｃの下部から造粒槽３１ｃ内に送り込まれて造粒槽３１ｃの撹拌翼Ｍ１で撹拌される。アニオン性ポリマは、混合槽３１ｂ底部近くに注入され、凝集混合水の単位容積に対する供給量が３０ｍｇ／ｌであり、造粒槽３１ｃにて低速撹拌され、懸濁物質による高度造粒物が生成され、スラリー浮遊層（スラリーブラケット層）が形成される。アニオン性ポリマの供給量は、通常の濁水処理に際し用いられる量の１０倍以上の量が用いられ、本実施形態では３０ｍｇ／ｌが添加され、これによって、フロック同士の架橋作用が向上しスラリーブラケット層により強固な緻密なペレットが生成される。造粒槽３１ｃの撹拌翼Ｍ１は１５ｒｐｍの低速回転させることにより、凝集した凝集フロックが離脱することなく、凝集密度の高いフロックに成長し、ペレット化した高度造粒物が生成される。造粒槽３１ｃでは、高度造粒物の比重は水より重いが、槽内処理水が撹拌翼による連続処理されることで、凝集するに連れて造粒槽３１ｃ内を徐々に上部へと移動し、造粒槽３１ｃのフロック混合水中の細かいフロックは造粒槽３１ｃ内の中層のフロック層に捕集される。凝集フロックが高度に凝集した高度造粒物は、連続的に凝集することで、凝集するに連れて造粒槽３１ｃの上部に移動し、造粒槽３１ｃの中部から上部に浮遊する高度造粒物の層（スラリブランケット層）を形成する。スラリブランケット層のペレット化した高度造粒物は、微細な凝集フロックを捕集しつつ生成される高度造粒物で押し上げられ、造粒槽３１ｃの上部に設けた傾斜樋３１ｄを介して沈殿槽３１ｅへと送り込まれる。

傾斜樋３１ｄは、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、底部溝部をＶ字状とした幅広傾斜樋であり、この幅広傾斜樋（傾斜樋）３１ｄが造粒槽３１ｃと沈殿槽３１ｅとに、沈殿槽３１ｅ側に下り傾斜となるように掛け渡されて設けられ、また、造粒槽３１ｃの上部へと押し上げられる高度造粒物が傾斜樋３１ｄを通し沈殿槽３１ｅの略中央部分に流れ込むように設けられている。傾斜樋３１ｄは、溝部をＶ字状とした幅広傾斜樋とすることで、ペレット化した高度造粒物が生成されるに連れて浮上し押し上げられて溢れ出るように、高度造粒物が造粒槽３１ｃ内と傾斜樋３１ｄ内に滞ることなく、傾斜樋３１ｄのＶ字状溝部のＶ字状斜面に沿って落ち込むように滑動して流下し、沈殿槽３１ｅ内に円滑に送り込まれる。高度造粒物は沈降速度５００ｍｍ／ｍｉｎ以上の速度で沈殿槽３１ｅに自然落下する。また、傾斜樋３１ｄの高度造粒物の流出口は、沈殿槽３１ｅの中央部近傍とし、沈殿槽３１ｅの撹拌翼Ｍ２は生成された高度造粒物が破壊されることがないように低速で回転する。傾斜樋３１ｄの流出口は沈殿槽３１ｅの中央部近傍とし、高度造粒物を撹拌翼Ｍ２の軸中心に送り込むようにし、沈殿槽３１ｅの撹拌軸を中心として均等に分散されるようにする。なお、傾斜樋３１ｄの流出口を沈殿槽３１ｅの撹拌翼Ｍ２の軸中心から片寄った位置とすると、その直下部分に高度造粒物が堆積し、片寄った高度造粒物の堆積物が形成され、撹拌翼Ｍ２が堆積した高度造粒物を破壊する結果と汚泥計面計３１ｆが異なった感知による排泥をするおそれがある。また、傾斜樋３１ｄは、高度造粒物の流入口側を幅広としたガイド壁を設け、そのガイド壁を造粒槽３１ｃの上部内壁面に沿うように設け、傾斜樋３１ｄの流入口に高度造粒物が滞って閉塞するのを防止するようにし、高度造粒物の捕集を良好なものとし沈殿槽３１ｅへの移送を容易なものとし、また、傾斜樋３１ｄの流出口をやや絞って高度造粒物をより中央（撹拌翼Ｍ２の軸中心）に流し込むようにしてもよい（図無し）。

沈殿槽３１ｅでは、高度造粒物が沈殿槽３１ｅ底部に向かって落下する。沈殿槽３１ｅの底部の濃縮スラッジは、撹拌翼Ｍ２で撹拌されてＳＳ濃度が３〜４％ｗｔのＳＳ濃度まで濃縮され、沈殿槽３１ｅの底部に沈殿し濃縮汚泥は排泥ポンプ３１ｈで排泥される。また、沈殿槽３１ｅ内で固液分離された清澄な処理水は越流水として放流槽３４に送水されて貯留され、ＳＳ濃度が２５ｍｇ／ｌ程度の処理水が河川へと排水される。また、濃縮スラッジは沈殿槽３１ｅの底部に層をなすように沈殿し、沈殿槽３１ｅ内で濃縮スラッジ層と処理水とが明確に分離し、堆積スラリー層と処理水との界面（堆積スラリー界面）が形成される。また、この界面が上昇すると堆積スラリー層の濃縮スラッジが越流水に混入して放流槽３４へと流れ出る危険性がある。本実施形態では、沈殿槽３１ｅ内に汚泥界面計３１ｆが設置され、汚泥界面計３１ｆの検出信号を制御装置３１ｇに入力して堆積スラリー界面を計測している。汚泥界面計３１ｆが、堆積スラリー層と処理水との界面位置を検知し、制御装置３１ｇで界面位置が所定位置に上昇したことを検出すると、制御装置３１ｇからの制御信号に基づいて排泥ポンプ３１ｈを作動させ、沈殿槽３１ｅ底部の堆積した濃縮スラッジを排泥ポンプ３１ｈにより強制排出するように制御する。このような制御を行うことによって、多量の凝集フロック（高度造粒物）が越流水とともに放流槽３４に流れ込むのを防止できる。また、浄水処理工程から排出される原水（汚泥水）のＳＳ濃度の変動が顕著であったとしても、沈殿槽３１ｅ内の濃縮スラッジの排出を制御することにより、ＳＳ濃度の季節的な変動を吸収することは可能であり、以て、排泥水を効率良く処理することができ、浄水処理効率を向上させるのに寄与する。

一方、沈殿槽３１ｅから排出される濃縮汚泥と放流槽３４に堆積した濃縮汚泥水は、図２に示すように、汚泥貯槽３５に送泥されて貯留される。一定量の濃縮汚泥が汚泥濃縮機３６に送泥されて薬品自動溶解装置３７からアニオン性ポリマが乾燥固形物（ＫｇＤＳ）当たり０．４８％が添加され、かつ薬品自動溶解装置３８からカチオン性ポリマが乾燥固形物（ＫｇＤＳ）当たり０．４％が添加される。汚泥濃縮機３６の出口では、濃縮汚泥のＳＳ濃度が６．５〜８．３％ｗｔまで汚泥が濃縮される。その後、濃縮機コンベア３９で脱水機４０に送泥される。脱水機４０では、薬品自動溶解装置３８からカチオン性ポリマが濃縮汚泥の乾燥固形物（ＫｇＤＳ）当たり０．１％を添加して脱水性を向上させ、脱水機４０の出口ではＳＳ濃度２０〜２５％ｗｔ（含水率：８０〜７５％）まで脱水される。脱水機４０から排出される脱水ケーキは、ケーキコンテナ４１で脱水ケーキコンテナ４２に貯留され、浄水処理場外へと搬送される。なお、汚泥濃縮機３６にはベルト式自然濃縮機、脱水機４０には、例えばベルトプレス脱水機が使用される。

本実施形態は、浄水処理工程とし図１の形態に限定されることなく、種々の浄水処理工程に適用することができる。また、高速造粒沈殿処理装置から排出される処理水は河川に排水されるか、洗浄水として使用された後、再び処理されて河川に排水されるが、浄水側の洗浄水として利用したり、浄水池に送水されることはない。

本発明の活用例としては、浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法及びその処理装置があり、既存の天日乾燥床を有する浄水処理場に代替利用することにより浄水処理効率を高めるのに有効であるし、排泥水を緊急時に短時間で汚泥減容化する際に利用することができる。

本発明の一実施形態を示すブロック図である。 本実施形態において、排泥水を高度濃縮する過程で排出される汚泥水を脱水ケーキとして排出する処理過程を示すブロック図である。 （ａ）は本実施形態の要部の高速造粒沈殿装置の概略側面図を示し、（ｂ）はその概略上面図であり、（ｃ）は傾斜樋の概略断面図である。 従来の浄水処理方法を示すブロック図である。 従来の他の浄水処理方法を示すブロック図である。

符号の説明

２０ 浄水処理工程
２１ 原水
２２ 着水井
２３ 高速凝集沈殿池
２４ 急速ろ過池
２５ 塩素注入井
２６ 浄水池
２７ 排水池
２８ 排泥池
２９ 原水槽
３０ 中和反応槽
３０ａ 苛性ソーダ注入装置
３１ 高速造粒沈殿処理装置
３１ａ ラインミキサー
３１ｂ 混合槽
３１ｃ 造粒槽
３１ｄ 傾斜樋
３１ｅ 沈殿槽
３１ｆ 汚泥界面計
３１ｇ 制御装置
３１ｈ 排泥ポンプ
３２ 硫酸アルミニウム注入装置
３３，３７，３８ 薬品自動溶解装置
３４ 放流槽
３５ 汚泥貯槽
３６ 汚泥濃縮機
３９ 濃縮機コンベア
４０ 脱水機
４１ ケーキコンテナ
４２ 脱水ケーキコンテナ

Claims (12)

1. 浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置であって、
   原水を浄水処理し配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水中のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合してフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌より混合して凝集フロック化した高度造粒物とし、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
2. 前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽からのアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、
   該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、
   該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
3. 前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１又２に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
4. 前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散する堆積スラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
5. 前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
6. 前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理装置。
7. 浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法であって、
   原水を浄水処理し配水池へと送水する過程で排出される排泥水を中和反応槽に送水し、該中和反応槽により原水のｐＨ値をアルカリ域に調整し、原水中の浮遊固形物を無機凝集剤を混合してフロック状に凝集処理し、高速造粒沈殿濃縮槽に送水し、該高速造粒沈殿濃縮槽にアニオン性ポリマを供給し、該高速造粒沈殿濃縮槽内の造粒槽で低速撹拌により混合して凝集フロック化した高度造粒物を生成し、該高度造粒物を脱水ケーキとして排出することを特徴とする浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。
8. 前記高速造粒沈殿濃縮槽が、前記中和反応槽からのアルカリ性とした原水に前記無機凝集剤を供給して凝集処理した処理水が送水され、かつ前記アニオン性ポリマを供給して混合する混合槽と、
   該混合槽で混合して得られる凝集フロックを低速撹拌でペレット化した高度造粒物とする造粒槽と、
   該造粒槽から供給される高度造粒物が沈殿しその処理水を排水する沈殿槽とからなることを特徴とする請求項７に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。
9. 前記造粒槽と前記沈殿槽とに掛け渡された幅広傾斜樋が設けられ、該造粒槽から前記高度造粒物が該傾斜樋を通し前記沈殿槽の略中央に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項７又８に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。
10. 前記沈殿槽の排泥が、該沈殿槽内の高度造粒物が分散するスラリー界面の界面位置を汚泥界面計で計測し、該界面位置が所定値に達した際、前記沈殿槽に沈殿する高度造粒物を排出ポンプで排出するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。
11. 前記無機凝集剤が硫酸アルミニウムであって、硫酸アルミニウムの混合量が原水に対し、３００から５００ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７
    から１０の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。
12. 前記アニオン性ポリマの前記高速造粒沈殿濃縮槽への添加量が排泥水に対し、２０〜３０ｍｇ／ｌであることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の浄水処理場における浄水排泥減容化処理方法。

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