JP5490442B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠心分離機により汚泥を濃縮または脱水する遠心分離装置に関するものである。

廃水やし尿などの有機性廃棄物（原液）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、処理処分したり有効利用したりするためには、効率よく濃縮・脱水する必要があり、濃縮汚泥や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２種類の凝集剤を添加して濃縮・脱水する「二液法」が行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

「二液法」は、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が異なるが、遠心分離機の場合、通常、(1)無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄溶液、(2)高分子凝集剤として両性高分子凝集剤溶液の２液を使用するものであり、汚泥にまず無機凝集剤溶液（第１液）を注入し、次いで高分子凝集剤溶液（第２液）を注入する。

遠心分離機による汚泥脱水処理において、「二液法」は、高分子凝集剤のみを用いる「一液法」に比べ、脱水汚泥の含水率が低下すると共に、脱水分離液の清澄性が増し（ＳＳ回収率向上）、さらに無機凝集剤の併用により脱水分離液からリン（富栄養化物質）を除去することができる。

また、ベルトプレス機による汚泥脱水処理では、汚泥にまず高分子凝集剤溶液（第１液）を注入し、次いで無機凝集剤溶液（第２液）を注入して行われるなど、目的や被処理物により、使用方法、運転方法、凝集剤が選定される。

特開平７−２５６３００号公報（段落〔０００５〕） 特開平８−７１６００号公報（段落〔００２１〕および図１）

従来の遠心分離機による「二液法」での汚泥脱水処理において、脱水汚泥の低含水率化のために２種類の凝集剤溶液を汚泥に多く注入すると、次のような課題が発生した。
(1) 薬品使用量が増大し、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。
(2) 無機凝集剤溶液を多量に注入した場合、薬品混合汚泥のｐＨが大きく低下して、濃縮処理や脱水処理に影響を及ぼすばかりか、遠心分離機等の内部を腐食させる恐れがある。
(3) そこで、低ｐＨの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、運転管理がよりいっそう煩雑化してしまう。
(4) また、汚泥に多量の薬品を注入した場合、濃縮汚泥や脱水汚泥に各種薬品成分が高濃度に残留し、有効利用（堆肥化や燃料化）に支障をきたす恐れもある。

逆に、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（無機、高分子）の使用量を抑えると、分離物（例えば脱水汚泥）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い、その後の処理処分に支障を来す。

そこで、凝集剤溶液の注入量を増加させずに脱水汚泥の安定した低含水率化をはかるため、無機凝集剤溶液を遠心分離機内に注入する方法（「機内注入方式」）がある。
この機内注入方式では、従来の「二液法」とは逆の順番で第１液として高分子凝集剤を汚泥に注入した後、遠心分離機へ供給し、遠心分離機内で固液分離（濃縮脱水）がある程度進行した状態で第２液として無機凝集剤を注入する。

しかし、この機内注入方式には、汚泥に無機凝集剤と高分子凝集剤の２種類を添加して強固な凝集フロックを生成する従来の「二液法」に比べ、初期段階では、汚泥に高分子凝集剤を添加するだけなので、固液分離しやすい強固な凝集フロックの生成が難しく、遠心分離機による初期段階での固液分離性能が低下し、目標の含水率を得るためには汚泥処理量を低減するなどの対応をしなければならないという課題があった。

また、機内注入方式では、脱水汚泥の低含水率化は可能であるが、遠心分離機内での凝集汚泥（高分子凝集剤が注入された汚泥）と無機凝集剤成分との反応時間が極端に短くなるため、分離液の清澄性（ＳＳ回収率の向上）や分離液からのリン除去は難しく、また固液分離性能自体に影響を及ぼし、運転操作を厳密に行わないと、汚泥脱水処理が滞るという課題があった。

さらに、分離液からのリン除去に関して、従来の「二液法」では汚泥に予め無機凝集剤溶液を注入されるため、汚泥に含有するリンは、例えばポリ硫酸第二鉄（無機凝集剤）と反応して不溶性リン化合物（リン酸鉄：FePO4）となり、リンが脱水（濃縮）分離液に移行して排水処理設備に還流することを防止できるが、機内注入方式では、汚泥と無機凝集剤成分との反応時間が極端に短くなるため不溶性リン化合物の生成が進まず、リンを含む脱水分離液は返流水として排水処理設備に還流し、処理水に混入して排水されてしまい、放流先の富栄養化を助長するばかりか、放流水質基準を超過させかねないという課題があった。

また、機内注入方式における上記固液分離性能やリン除去の課題を解決するために、多量の無機凝集剤を汚泥に機内注入することも考えられるが、そうなると前述した従来の「二液法」が抱える課題が発生してしまう。

通常、遠心分離機等で汚泥を濃縮したり脱水したりする場合、各種凝集剤の溶液を汚泥に注入するが、無機凝集剤溶液は遠心分離機の停止休止（流動がない、乾燥が進む）した場合などに固まりやすく、注入−運転に支障を来す。とくに、細孔から無機凝集剤溶液を吐出させる場合、常に目詰対策をしなければならないという課題があった。

さらに、無機凝集剤溶液の供給管についても、他の配管との接合部分、湾曲（屈折）部分、注入口部分などで、無機凝集剤溶液が固まりやすく、固まりが成長すると閉塞を起こして無機凝集剤溶液の無機凝集剤溶液の供給が停止し、濃縮処理や脱水処理に支障を来すという課題があった。また、汚泥に多量の無機凝集剤溶液を注入した場合、無機凝集剤の固まりは、凝集汚泥の供給管（汚泥供給管）だけではなく、遠心分離機内で開口する汚泥供給管出口や遠心分離機内の汚泥供給室に設けられた汚泥供給口にも発生し、濃縮処理や脱水処理に支障を来すという課題があった。

そこで、供給管等に洗浄設備を設けることが考えられるが、濃縮処理や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場合、通常、洗浄水は主に汚泥供給管に供給するため、無機凝集剤溶液の供給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があった。

加えて、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るが、遠心分離機内に複数の洗浄設備を複雑に設けると、バランス調整がとても難しくなり、些細なことでバランスが崩れると重大な事故を招きかねないという課題があった。

無機凝集剤の固まりの除去洗浄や閉塞防止のため洗浄設備を設けた場合、通常、水道水や地下水を用いることになり、水道料金など運転コストの上昇を招くという課題があった。

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分離物排出側へ移行中の固液分離が進んでいる凝集汚泥（分離汚泥）と無機凝集剤を効率的に且つ確実に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させ、確実に分離物（脱水汚泥）の低含水率化が図れると共に、無機凝集剤を直接分離汚泥に注入でき、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維持することができる遠心分離装置を提供することを目的とする。

本発明に係る遠心分離装置は、汚泥に無機凝集剤および高分子凝集剤を予め供給し、フロックが形成された前記汚泥を、外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備えた遠心分離機で分離物と分離液に固液分離する遠心分離装置において、前記内胴スクリュウに配設され、汚泥供給口と凝集剤流出口とが設けられた汚泥供給室と、該汚泥供給室内へ無機凝集剤を再注入する無機凝集剤注入管と、該無機凝集剤注入管に接続して給水する給水管と、を備え、前記凝集剤流出口は、前記内胴スクリュウの内胴テーパに設けられていて、前記無機凝集剤注入管は、前記凝集剤流出口の近傍で開口する無機凝集剤吐出孔を有しているものである。

本発明に係る遠心分離装置は、前記汚泥供給室に、仕切板を設けたものである。

本発明に係る遠心分離装置は、前記分離液のリン濃度を測定するリン濃度測定器を備えたものである。

本発明に係る遠心分離装置は、前記給水管へ前記分離液を供給する分離液循環配管を備えたものである。

本発明の遠心分離装置によれば、遠心分離機の内胴スクリュウに配設された汚泥供給室へ無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入管を備えたことにより、無機凝集剤を、無機凝集剤注入管を用いて汚泥供給室内へ直接注入し、凝集剤流出口を介して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分離物排出側に供給できる。これにより、分離物排出側に移行していて固液分離が進んでいる凝集分離物（分離汚泥）へ再度無機凝集剤を直接注入できるため、次のような幾多の優れた作用効果を奏する。
(1) 効率的に且つ確実に分離汚泥と無機凝集剤とを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させ、確実に分離物（脱水汚泥）の低含水率化が図れる。
(2) 無機凝集剤を再度分離汚泥に直接注入できるので、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維持することができる。
(3) 無機凝集剤を直接注入するので、無駄が省け、また注入量を容易に調整できるため、無機凝集剤使用量を節減することができる。これにより、運転コストの上昇が抑えられ、また複雑な運転管理も回避できる。
(4) 無機凝集剤を分離汚泥に直接注入する以前に、汚泥に予め無機凝集剤が注入されるため、汚泥に含まれるリンが確実に無機凝集剤と反応して不溶性塩になり、リンの分離液への移行を抑制することができ、また、分離液の清澄性（高ＳＳ回収率）を得ることができる。これにより、排水処理施設への返流水の水質（リン、ＳＳ、有機物）悪化を防止でき、適正な放流水質を維持できる。
(5) 無機凝集剤の適正注入により、凝集汚泥の低ｐＨ化を防止できるため、遠心分離機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。さらに、過剰に薬品類が注入されないため、脱水汚泥を有効利用（堆肥化や燃料化）することができる。
(6) 無機凝集剤を再度分離汚泥に直接注入することにより、脱水汚泥を低含水率化でき、また、容積も減るため、取り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る。
(7) 予め汚泥に無機凝集剤を注入するため、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の固液分離性能を確保でき、処理量も適性に維持できる。

また、本発明では、無機凝集剤注入管に給水管を接続し、その無機凝集剤注入管に給水できるようにしたことで、次のような作用効果が得られる。
(1) 遠心分離機の稼動中に無機凝集剤注入管に給水することにより、濃度が高く固まりやすい無機凝集剤溶液を瞬時に希釈できるため、無機凝集剤溶液を速やかに安定して無機凝集剤注入管の無機凝集剤吐出孔から汚泥供給室に吐出させ、凝集剤流出口から外胴ボウルの分離物排出側に供給することができる。
(2) 上述のように無機凝集剤溶液が希釈され増量するため、分離物排出側に移行している分離物に無機凝集剤溶液を万遍なく直接供給でき、短時間で速やかに分離物と無機凝集剤を反応させることができ、より一層効率的に且つ確実に分離物の含水率を低下させることができる。
(3) 無機凝集剤溶液を速やかに希釈することができるため、高濃度の無機凝集剤溶液を用いることができ、これにより溶液貯留（溶解）槽や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。

さらに、遠心分離機の稼動停止工程中に無機凝集剤注入管へ給水することにより、次のような作用効果が得られる。
(1) 無機凝集剤供給管、無機凝集剤注入管、無機凝集剤吐出孔、汚泥供給室、凝集剤流出口など、付着固化しやすい無機凝集剤が接触する部位を確実に洗浄でき、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る。
(2) とくに径が小さい無機凝集剤吐出孔や凝集剤流出口は目詰まりしやすく、一旦目詰まりすると、大がかりなメンテナンス作業を要するが、給水管から無機凝集剤注入管を介して給水（圧送）することにより、凝集剤の付着−固化−成長を確実に防止でき、安定して遠心分離機を稼動させることができる。
(3) 複数で複雑な洗浄設備を設ける必要が無く、無機凝集剤注入管への給水により、遠心分離装置の目詰まりや閉塞しやすい無機凝集剤系統を確実に洗浄することができ、設備コストの上昇や維持管理作業の増加を防止でき、遠心分離機の適切な保守管理にも有益である。

さらに本発明では、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、この仕切板の凝集剤流出口側に無機凝集剤注入管の無機凝集剤吐出孔を開口させたことにより、次のような作用効果が得られる。
(1) 無機凝集剤注入管の無機凝集剤吐出孔から汚泥供給室内に供給された無機凝集剤溶液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。
(2) 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無機凝集剤溶液を、分離物排出側に移行している分離汚泥と満遍なく、短時間で速やかに反応させることができる。
(3) 外胴ボウルの２段テーパ近傍に凝集剤流出口を設けた場合、固液分離作用により分離液が分離された分離汚泥に無機凝集剤溶液を直接かつ速やかに再注入することができ、分離汚泥からより一層分離液を分離させて確実に分離物（脱水汚泥）の低含水率化を図ることができる。
(4) また、凝集剤流出口の近傍に、無機凝集剤注入管の無機凝集剤吐出孔を開口させた場合、無機凝集剤吐出孔から洗浄水が凝集剤流出口に向かって吐出するため、付着固化しやすい無機凝集剤が通過する凝集剤流出口を確実かつ効率よく洗浄することができる。

また、無機凝集剤注入管へ無機凝集剤を供給する無機凝集剤注入ポンプと共に、汚泥に無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給ポンプを備え付けることにより、次のような作用効果が得られる。
(1) 汚泥に無機凝集剤とは別に、汚泥に予め無機凝集剤溶液を供給することにより、汚泥に含まれるリン成分を無機凝集剤と反応させ、不溶性塩にして分離物と共に排除でき、このため、リン成分の分離液への移行および排水処理設備等への還流を確実に防止できる。また、汚泥に予め無機凝集剤溶液を供給することにより、固液分離しやすい強固な凝集フロック（凝集汚泥）を生成できると共に、ＳＳ回収率が向上するため、分離液のＳＳも低減でき、排水処理設備への流入負荷を軽減できる。
(2) 無機凝集剤注入管による無機凝集剤の再注入では、無機凝集剤は主に分離物排出側に移行している分離汚泥に供給され、汚泥や分離液排出側に移行している分離液に接触しづらく、そのため、分離液に含まれるリン成分（富栄養化物質で、排水処理での除去では簡単ではない）は分離液と共に排出され、排水処理施設等へ還流してしまうが、予め汚泥に無機凝集剤を供給することにより、それを防止することができる。
(3) 無機凝集剤の注入については、運転状況や処理状況により、無機凝集剤注入ポンプと無機凝集剤供給ポンプとを別途に設けて両ポンプをそれぞれ運転させることが好ましいが、一台のポンプを両用途に併用してもよい。これにより、設備費やランニングコストを削減できると共に、省スペース化にも役立つ。

さらに、本発明では、分離液からリンを除去するために、予め汚泥に無機凝集剤溶液を供給する場合、リン除去の状況を把握するために分離液のリン濃度を測定するリン濃度測定器を設けることにより、次のような作用効果が得られる。
(1) 分離液のリン濃度が高い場合には、無機凝集剤供給ポンプによる無機凝集剤供給量を増やすように調整し、逆にリン濃度が低い場合には無機凝集剤供給量を減らすように調整でき、分離液からのリン除去を安定して行うことができる。
(2) 分離液からのリン除去のために、汚泥に不必要に無機凝集剤を供給すると、薬品代など運転コストの上昇を招くが、分離液のリン濃度に応じて適宜無機凝集剤供給ポンプを調整できるので、確実にリン除去できるばかりか、運転コストの上昇を抑えることができる。
(3) さらに、リン濃度測定器の計測値に基づき無機凝集剤供給ポンプの運転を制御する制御器を設けることにより、状況に応じて速やかに且つ確実に汚泥への無機凝集剤の供給量を制御することができ、安定した処理が行えると共に、運転コストの削減、省力化、作業軽減に効果がある。

給水管へ分離液を供給する分離液循環配管を備え、給水管を介して分離液を循環させることにより、次のような効果が得られる。
(1) 分離液を有効利用することができ、水道使用料等運転コストの削減化が図れると共に、省資源化に有効である。
(2) 循環利用する分離液は、元来汚泥を構成するもの（＝性状が類似）であるため、分離液を遠心分離機に供給することにより、異質な液体（水道水や地下水）を供給する場合に比べ、遠心分離処理（固液分離性能）への影響を排除でき、安定した効率的な運転を行うことができる。
(3) 分離液にはリン成分が残存しているが、分離液を循環利用するため、無機凝集剤注入管内で無機凝集剤と再度反応して不溶性塩になるため、分離液からさらにリンを除去することができる。また、分離液に凝集剤成分が残存する場合には、分離液循環により残存凝集剤を再利用でき、凝集剤使用量の節約を期待できる。
(4) 遠心分離機に給水して洗浄（運転停止）する場合、分離液を循環させることにより、遠心分離機内への給水（＝洗浄水）量が増加し、遠心分離機内での水圧や流速が上昇して、洗浄効果を高めることができる。洗浄水を全て水道水などでまかなった場合、運転コストを増加させるばかりか、洗浄設備を大型化する必要があるが、分離液を循環させることにより、運転コストの上昇を抑えられるばかりか、洗浄設備を大型化せずに洗浄効果を上昇させることができる。

本発明では、凝集剤として無機凝集剤（ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム等）を用いることにより、汚泥の固形成分を確実に凝集させ、分離性の高い汚泥フロックを生成できると共に、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。

また、本発明では、高分子凝集剤として、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。
この場合、汚泥に無機凝集剤、例えばポリ鉄を添加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供給することにより、さらに凝集させて強固な汚泥フロックを生成させることができる。

さらに、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、例えば汚泥に予め無機凝集剤を少なく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。

実施の形態１．
図１（Ａ）は本発明の実施の形態１による遠心分離装置を示す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の要部拡大断面である。
本発明に係る遠心分離装置は、遠心分離機１に供給される汚泥に無機凝集剤と高分子凝集剤を供給し、無機凝集剤吐出孔２３ａを有する無機凝集剤注入管２３で遠心分離機１の内胴スクリュウ４に配設された汚泥供給室７内へ無機凝集剤を再注入する基本構造となっている。
この実施の形態１による遠心分離装置は、無機凝集剤および高分子凝集剤が供給された汚泥を分離物と分離液に固液分離する遠心分離機１と、汚泥を貯留する汚泥貯留槽１１と、高分子凝集剤溶液を貯留する高分子凝集剤貯留槽１２と、無機凝集剤溶液を貯留する無機凝集剤貯留槽１３とを備えた構造となっており、その詳細な構造を以下に説明する。

まず、遠心分離機１は、一端側に分離液排出口２ａを有し且つ他端側に分離物排出口２ｂを有するケーシング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、前記外胴ボウル３を回転駆動する回転駆動機５と、前記内胴スクリュウ４を回転駆動する回転駆動機６と、前記外胴ボウル３と内胴スクリュウ４とに回転差を与える差速調整機（図示せず）とを備え、前記外胴ボウル３と内胴スクリュウ４との間に濃縮・脱水ゾーンとしてのプール１０が形成された構造となっている。

前記外胴ボウル３は、その中間部より分離液排出側が円筒形状の直胴部３ａとなっており、分離物排出側に形成されたテーパ部（狭径部）を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、水面ＷＬ下の２段テーパ３ｂが急傾斜となり、水面ＷＬ上の２段テーパ３ｃが緩傾斜となるように製作されている。このような２段テーパ３ｂ，３ｃによって、水面下でのスクリュウ羽根４ｃによる凝集汚泥への圧搾効果とプール１０内での滞留時間延長を可能とし、とくに遠心効果を強く受ける２段テーパ３ｂでの滞留時間を長くとることができる。なお、外胴ボウル３の分離物排出側に形成されたテーパ部が１段テーパ３ｄであっても高い遠心分離（脱水）性能を得ることができる。

前記内胴スクリュウ４は、その中間部より分離液排出側に形成された円筒形状の直胴部４ａと、分離物排出側に形成された内胴テーパ４ｂと、それらの直胴部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とからなっている。

このような内胴スクリュウ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と仕切版８が設けられている。さらに詳述すると、前記汚泥供給室７は、前記内胴スクリュウ４の直胴部４ａに設けられた汚泥供給口７ａを介して前記外胴ボウル３内に連通しており、前記凝集剤流出口７ｂは前記内胴テーパ４ｂに設けられ、該内胴テーパ４ｂの内周面に前記凝集剤流出口７ｂの近傍で該凝集剤流出口７ｂと前記直胴部４ａ側の汚泥供給口７ａとを仕切る仕切板８が設けられている。

前記仕切板８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。このような仕切板８を設置することにより、後述の無機凝集剤吐出孔２３ａから汚泥供給室７内に供給された無機凝集剤が、汚泥供給室７内で拡散することを抑制・防止することができる。

このように構成された遠心分離機１において、内胴スクリュウ４の汚泥供給室７には、汚泥貯留槽１１の汚泥を供給する汚泥供給管１４が接続されており、該汚泥供給管１４には汚泥供給ポンプ１５が配設されている。
また、前記汚泥供給管１４には、該汚泥供給管１４を流れる汚泥（汚泥供給室７に供給過程の汚泥）に、高分子凝集剤貯留槽１２の高分子凝集剤溶液を供給する高分子凝集剤供給管１６および無機凝集剤貯留槽１３の無機凝集剤溶液を供給する無機凝集剤供給管２０が接続されている。

前記高分子凝集剤供給管１６には、高分子凝集剤貯留槽１２側から高分子凝集剤供給ポンプ１７、流量計１８、開閉弁１９のそれぞれが配設され、前記無機凝集剤供給管２０には、無機凝集剤貯留槽１３側から無機凝集剤供給ポンプ２１、流量計２２のそれぞれが配設されている。なお、通常開閉弁には電動弁が用いられる。

そして、前記プール１０内には、無機凝集剤貯留槽１３から無機凝集剤注入管２３および凝集剤流出口７ｂを介して無機凝集剤が再度注入されるようになっている。無機凝集剤注入管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内で開口する無機凝集剤吐出孔２３ａが設けられていて、この無機凝集剤吐出孔２３ａから汚泥供給室７内に吐出された無機凝集剤は、凝集剤流出口７ｂを通過してプール１０に流出する構造となっている。

次に動作について説明する。
汚泥は、汚泥貯留槽１１より汚泥供給ポンプ１５にて遠心分離機１に供給されるが、その供給過程において汚泥は、汚泥供給管１４の途中で無機凝集剤貯留槽１３より無機凝集剤供給ポンプ２１にて無機凝集剤が供給（前段供給）されて混合し、次いで高分子凝集剤貯留槽１２より高分子凝集剤供給ポンプ１７にて高分子凝集剤が供給（ライン供給）され混合し、遠心分離機１の汚泥供給室７へ送られる。

汚泥と両凝集剤が混合して生成した凝集汚泥は、内胴スクリュウ４に設けられた汚泥供給室７に投入され、順次汚泥供給口７ａから内胴スクリュウ４と外胴ボウル３との間に形成されるプール１０に供給される。凝集汚泥は、プール１０内で強い遠心力を受けながら固液分離が進み、外胴ボウル３と内胴スクリュウ４の回転差（差速）で回転するスクリュウ羽根４ｃにより、分離物である脱水汚泥は分離物排出側へ移送され分離物排出口２ｂから排出される。凝集汚泥より分離した分離液（脱水分離液）は、分離物排出側との水位差により、分離液排出側の分離液排出口２ａから排出される。

プール１０に供給された凝集汚泥は、スクリュウ羽根４ｃで分離物排出側へ移動しながら固液分離が進み、分離汚泥として水面ＷＬ上に掻き上げられ、そして分離汚泥に無機凝集剤貯留槽１３より無機凝集剤注入管２３の無機凝集剤吐出孔２３ａを介して無機凝集剤溶液が再度注入（後段注入）されてさらに固液分離が進み、脱水汚泥として分離物排出口２ｂから排出される。
再注入された無機凝集剤は、内胴スクリュウ４に設けられた凝集剤流出口７ｂからプール１０へ流出し、スクリュウ羽根４ｃにより分離物排出側へ移動しながら水面ＷＬ上に掻き上げられている分離汚泥と混合する。

無機凝集剤溶液のプール１０内での注入位置は、２段テーパ３ｂ，３ｃ付近が好ましく、上述したとおり分離汚泥が水面ＷＬ上に掻き上げられたところで無機凝集剤溶液が注入（後段注入）されるような構造とすることにより、無機凝集剤が再注入された分離汚泥からの水（分離液）抜けを効率的に且つ確実に行うことができる。

なお、図１（Ｂ）は、遠心分離機１内における無機凝集剤注入管２３による無機凝集剤の再注入と分離汚泥の脱水状況を示したものであり、無機凝集剤の再注入箇所はプール１０内の水面ＷＬ上が好ましく、濃縮や脱水がある程度進み、分離物排出側へ移動しながら水面ＷＬ上に掻き上げられた分離汚泥に無機凝集剤を再注入することにより、効率的に且つ確実に汚泥濃縮や汚泥脱水が行われる。

以上説明した実施の形態１による遠心分離装置は、上記のように構成することにより、遠心分離処理（遠心脱水処理や遠心濃縮処理）において重要な含水率（濃縮率）を飛躍的に向上させ（脱水性能をアップさせる）、分離液のリン濃度を低減させ、SS回収率を高いレベルで維持することができる。

実施例１．
上記実施の形態１による遠心分離装置の運転例を以下に示す。実施条件は、下水消化汚泥を対象に高効率型遠心脱水機を使用し、機械の運転条件を処理量1.5m³/h、遠心効果2500G、両性高分子凝集剤注入（供給）率1.2%、差速1.3〜1.5回転のほぼ同一の条件で従来の装置と本発明にかかる遠心分離装置との比較を行った。消化汚泥の濃度は1.5%、リン濃度は600mg/L程度、ｐＨは7.4である。実施例を表１に示す。

通常の２液法を採用した遠心分離装置（従来(1)）では、無機凝集剤としてポリ鉄を汚泥供給管へ供給（ライン供給）し、その後両性高分子凝集剤もライン注入して遠心脱水したところ、脱水汚泥の含水率は78.5%、分離液のリン濃度は10mg/L、SS回収率98％であった。この装置では、分離液のリン濃度もSS回収率も良好な結果が得られたが、遠心脱水処理で重要な脱水汚泥の含水率が78.5％にとどまり、さらなる含水率の低減が求められる。

また、機内注入方式を採用した遠心分離装置（従来(2)）では、両性高分子凝集剤を汚泥供給管へライン注入し、その後遠心脱水機内へ無機凝集剤としてポリ鉄を機内注入して遠心脱水したところ、脱水汚泥の含水率は74.0%、分離液のリン濃度は250mg/L、SS回収率96％であった。この装置では、脱水汚泥の含水率は低減されたが、SS回収率が良好ではなく、さらに分離液のリン濃度が非常に高い。これは、汚泥と無機凝集剤との接触（反応）が不十分でリンの不溶性塩の生成が進まなかったためであり、リンやSS濃度の高い分離液の排水処理設備への還流防止のため、別途対策を行わなければならない。

これに対して本発明にかかる遠心分離装置（本発明(1)および本発明(2)）では、無機凝集剤としてポリ鉄を汚泥供給管１４へ供給（前段供給）して、次いで両性高分子凝集剤をライン供給し、さらにポリ鉄を、無機凝集剤注入管２３を用いて汚泥供給室７内へ直接注入し、凝集剤流出口７ｂを介してプール１０の分離物排出側に再注入（後段注入）して遠心脱水したところ、脱水汚泥の含水率は75.0%、分離液のリン濃度は10〜90mg/Lであった。本発明にかかる遠心分離装置では、脱水汚泥の含水率が十分に低減し、またSS回収率も良好であり、さらに分離液のリン濃度も低減している。とくに本発明(2)は、分離液のリン濃度が10mg/Lまで大幅に低減しており、汚泥の脱水処理として非常に有効であることが実証できた。

このように本発明にかかる遠心分離装置は、従来と同様の運転条件と薬注率でも、分離液性状（リン濃度やSS回収率）が良好であるばかりか、脱水汚泥の含水率を大幅に低減させることができ。なお、汚泥に含まれるリン（リン濃度）が低下した場合は、前段供給する無機凝集剤の量を削減すればよい。また汚泥の性状変化や処理量の増減に起因して運転方式を変更したい場合、バルブ操作や供給ポンプの稼動停止などにより、従来(1)方式（２液法）や従来(2)（機内注入）に容易に運転変更することができ、応用性の広い遠心分離装置である。

実施の形態２．
図２（Ａ）は本発明の実施の形態２による遠心分離装置を示す断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の要部拡大断面であり、図１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。
この実施の形態２による遠心分離装置では、無機凝集剤の無機凝集剤注入管２３に給水管２６を接続すると共に、無機凝集剤注入管２３の２ヶ所に無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂを設けた点、遠心分離機１内部に２つの仕切板８ａ，８ｂを設けた点、遠心分離機１本体として、外胴ボウル３のテーパ部を１段テーパ３ｄに形成した点が、前記実施の形態１と大きく異なる。前記給水管２６によって無機凝集剤注入管２３に給水する目的は、主に遠心分離機１を停止させる際の洗浄および遠心分離機１を運転している際の無機凝集剤の希釈である。

まず遠心分離機の洗浄では、主に遠心分離機が稼動（処理）を停止する際に、汚泥供給管に洗浄水を供給し、汚泥供給管と共に遠心分離機内の汚泥供給室やプール等を洗浄する。
しかしながら、このような洗浄は、装置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（とくに付着固化しやすい無機凝集剤の洗い流し）がなかなか行えない。また、本発明にかかる遠心分離装置の場合、無機凝集剤注入管２３の無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂや内胴スクリュウ４に設けられた凝集剤流出口７ｂ，７ｃは、汚泥供給室７内に設けられた仕切板８ａ，８ｂにより仕切られていることもあり、通常の洗浄では汚泥の清掃や無機凝集剤の洗い流しを十分に行えない。そこで、安定した遠心分離処理および機器の保守管理のために、無機凝集剤注入管２３に給水管２６を接続して給水し、凝集剤注入系統（主に無機凝集剤注入管、無機凝集剤吐出孔、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。

次に遠心分離機１への無機凝集剤の注入では、例えば遠心脱水機での汚泥脱水処理において、無機凝集剤注入管２３を用いてプール１０の分離物排出側に無機凝集剤を再注入（後段注入）する場合、無機凝集剤注入管２３による無機凝集剤注入率を500ppmとすると、供給する汚泥1m³に対して500mLと非常に少ない量しか注入されない。また、無機凝集剤を原液のまま直接注入する場合、溶液濃度は非常に高く、注入量はわずかになる。こうした場合、再注入された無機凝集剤溶液が分離汚泥に速やかに行き渡り、効率的に混合することは難しい。つまり局所的な無機凝集剤の再注入となり、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きたしかねない。

そこで、無機凝集剤注入管２３に給水管２６を接続して給水し、後段注入（再注入）される無機凝集剤溶液を希釈（通常２〜１０倍希釈）して増量させることにより、プール１０内でスクリュウ羽根４ｃにより分離物排出側へ移動しながら水面ＷＬ上に掻き上げられている分離汚泥に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。

この実施の形態２では、プール１０内での無機凝集剤の再注入位置の調整および広範な再注入のため、無機凝集剤注入管２３の２ヶ所に無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂを設けたが、それらの無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂは、外側からボルト（図示せず）により塞ぐことができる構造とするが好ましい。

脱水性能は無機凝集剤の再注入位置により変化するため、運転状況や汚泥性状等を考慮し、無機凝集剤の再注入位置を調整（変更）する。通常、脱水汚泥の含水率は無機凝集剤再注入後の脱水時間（汚泥の滞留時間）が長いほど低下するが、分離液側へ無機凝集剤が残留し分離液に混入して流出すると、水面上の分離汚泥への無機凝集剤の再注入が不十分になり脱水汚泥の含水率が悪化するばかりか、分離液の水質が悪化する。

そこで、例えば無機凝集剤としてポリ鉄を使用した場合は、ポリ鉄溶液のｐＨが低いことから、分離液のｐＨが低下する場合には、注入位置を分離物排出側へ変更する（分離液排出側の無機凝集剤吐出孔２３ａをボルトで塞ぐ）。
なお、運転状況や汚泥性状等により、無機凝集剤を広範囲に再注入して脱水処理することが有効な場合には、無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂを塞がずに全開として遠心脱水機１を運転してもよい。

また、この実施の形態２では、２つの仕切板８ａ，８ｂを配設し、該仕切板８ａ，８ｂの数、位置、形状は、無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂの数や位置、凝集剤流出口７ｂ，７ｃの数や位置により調整するが、無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂより供給された無機凝集剤が、汚泥供給室７内で拡散するのを抑制・防止できれば、特に限定されるものではない。

さらに、この実施の形態２では、遠心分離機１の外胴ボウル３のテーパ部を１段テーパ３ｄに形成したが、これは脱水汚泥掻出部が一定角度の構造をなし、処理対象の汚泥により角度を使い分けて使用する。例えば、無機成分が多い汚泥ではスクリュウ羽根４ｃによる凝集汚泥の掻出しが難しいため角度を緩傾斜にし、逆に有機成分が多い汚泥では角度を急傾斜にすることが好ましい。

なお、無機成分が多い汚泥の遠心脱水において、遠心分離機１本体の１段テーパ３ｄの角度を急傾斜にすると、凝集汚泥の掻出しが難しいばかりか、プール１０水面上から脱水汚泥排出部までの距離や滞留時間が短くなってしまい、プール１０水面上の分離汚泥の遠心効果による固液分離が十分に作用せず脱水性能が低下するため、通常緩傾斜にする。

実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３による遠心分離装置を示す断面図であり、図１，２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。
この実施の形態３では、無機凝集剤注入管２３の３ヶ所に無機凝集剤吐出孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃとそれらに対応する３つの仕切板８ａ，８ｂ，８ｃを配設した点、また給水管２６における自動開閉弁２７の下流側に給水ポンプ２８を配設した点が、前記実施の形態１と異なる。
その用途や作用効果については、前記実施の形態１と同様であると共に、無機凝集剤のプール１０内での再注入位置の調整および水面上の分離汚泥への無機凝集剤の広範な再注入等が可能となる。さらに給水管２６に定量給水のための給水ポンプ２８や流量計２９を配設することにより、遠心分離機１の稼働中には確実に無機凝集剤を適正な濃度に希釈することができ、また遠心分離機１の運転を停止する際には確実に適切な水量で遠心分離機１内を、とくに無機凝集剤注入系統を十分に洗浄することができる。

なお、通常図２（Ａ）に示すようにプール１０の水面ＷＬ上に掻き上げられた分離汚泥（遠心効果で固液分離が進んだ凝集汚泥）に無機凝集剤溶液を後段注入するが、汚泥性状や処理状況によっては、図３に示すように、分離液排出口２ａ寄りの水面ＷＬに凝集剤流出口７ｂから無機凝集剤溶液を後段注入してもよく、これにより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。

実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４による遠心分離装置を示す断面図であり、図１〜図３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。
この実施の形態４では、無機凝集剤の前段供給において、その注入位置を汚泥の汚泥供給ポンプ１５の手前（汚泥吸込側）で行ったものである。すなわち、この実施の形態４では、無機凝集剤供給管２０を汚泥供給ポンプ１５の吸込側で汚泥供給管１４に接続した点が前記実施の形態１〜３と大きく異なる。
このような構成とすることにより、汚泥供給ポンプ１５によって汚泥と無機凝集剤との混合が促進され、良好で効率的な脱水性能を得ることができる。

実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５による遠心分離装置を示す断面図であり、図１〜図４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。
この実施の形態５では、無機凝集剤を２種類併用する遠心分離装置としたものである。
そのために、前記無機凝集剤貯留槽１３とは異なる無機凝集剤溶液を貯留する前段無機凝集剤貯留槽１３Ａを新たに付加したものである。

無機凝集剤はその種類により特徴が異なる。例えば、ポリ硫酸第２鉄(ポリ鉄)は比重が大きく汚泥脱水処理等に非常に有効であるが、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。また、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）はポリ鉄に比べて比重が軽く脱水性能（低含水率化）はポリ鉄に劣るが、ｐＨの緩衝能が小さく凝集汚泥のｐＨを低下させにくい。なお、リン除去の作用（汚泥に含まれるリンの不溶性塩化）は、ポリ鉄もＰＡＣも同等である。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が低いポリ鉄を用いた場合、脱水汚泥含水率の低下には如何なく効力を発揮するが、汚泥のｐＨも低いと、ｐＨ低下を抑える必要があり、供給・注入量（率）を抑制しなければならない。一方、ＰＡＣを用いた場合、凝集汚泥のｐＨはそれほど低下せず、十分に供給・注入できるが、脱水汚泥の含水率はポリ鉄を用いた場合に比べ低下しない。このようなことを踏まえると、無機凝集剤の２種類併用において、例えば、汚泥のｐＨが低い場合などは、前段供給する無機凝集剤としてＰＡＣを使用して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、後段注入する無機凝集剤としてポリ鉄を使用して、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。

このような実施の形態４による遠心分離装置では、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あわせ、２種類の無機凝集剤を使用することにより、優れた脱水性能、低含水率の脱水汚泥、良好な水質の分離液を得ることができる。また、遠心分離技術（装置面や凝集性など）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く、この点からも無機凝集剤の２種類併用は有効である。

実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６による遠心分離装置を示す断面図、図７は図６の要部を拡大して示す断面図であり、図１〜図５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。
この実施の形態６では、無機凝集剤の前段供給を遠心分離機１の汚泥供給室７内で行うように構成し（無機機内前段供給）、また高分子凝集剤も同様に汚泥供給室７内で行うように構成した（高分子中段供給）。さらに、無機凝集剤は１種類を使用し、給水管２６は分岐管２６ａと２６ｂとに分岐させて無機凝集剤供給管２０および無機凝集剤注入管２３へ給水（洗浄および希釈）できるようにしてある。

さらに詳述すると、この実施の形態６では、１つの無機凝集剤貯留槽１３に無機凝集剤の前段供給用の無機凝集剤供給管２０と後段注入用の無機凝集剤注入管２３とが接続していて、無機凝集剤供給管２０および無機凝集剤注入管２３ならびに高分子凝集剤供給管１６のそれぞれが汚泥供給管１４内に延伸配設している。また、給水管２６を自動開閉弁２７の下流側で分岐管２６ａと２６ｂに分岐し、一方の分岐管２６ａを無機凝集剤注入管２３の流量計２５よりも下流側に接続すると共に、他方の分岐管２６ｂを無機凝集剤供給管２０の無機凝集剤貯留槽１３と無機凝集剤供給ポンプ２１との間に接続する構造としている。なお、給水管２６の分岐管２６ａには開閉弁３７が，分岐管２６ｂには開閉弁３８が設けられている。また、無機凝集剤供給管２０には無機凝集剤供給ポンプ２１および流量計２２が、無機凝集剤注入管２３には無機凝集剤注入ポンプ２４および流量計２５が配設されている。

そして、汚泥供給管１４内に延伸配設した無機凝集剤供給管２０および無機凝集剤注入管２３ならびに高分子凝集剤供給管１６において、無機凝集剤供給管２０は先端が汚泥供給室７に開口して該汚泥供給室７内に供給される汚泥に無機凝集剤溶液を直接供給（無機機内前段供給）するようになっており、また無機凝集剤注入管２３は無機凝集剤溶液を無機凝集剤吐出孔２３ａから凝集剤流出口７ｂを介してプール１０（プール１０の水面ＷＬ上にスクリュウ羽根４ｃで掻き上げられた分離汚泥）に注入（無機後段注入）するようになっており、さらに高分子凝集剤供給管１６は高分子凝集剤溶液を高分子凝集剤吐出口１６ｂから凝集剤流出口７ｅを介してプール１０（汚泥供給口７ａからプール１０に流出した凝集汚泥）に供給（高分子中段供給）するようになっている。なお、無機凝集剤供給管２０および無機凝集剤注入管２３は、分岐給水管２６ｂからの給水により洗浄することができ、また無機凝集剤注入管２３から注入される無機凝集剤溶液は給水分岐管２６ａからの給水で希釈することができる。

以上説明した実施の形態６によれば、無機凝集剤の前段供給および高分子凝集剤の中段供給を遠心分離機１の汚泥供給室７内で行うことにより、急速回転している汚泥供給室７内で汚泥と前段供給された無機凝集剤とが混合し、生成した凝集汚泥が汚泥供給口７ａを介してプール１０に流出し、そこへ凝集剤流出口７ｅから流出してきた高分子凝集剤が供給され、固液分離性の高い強固な凝集汚泥となる。
これに対して汚泥供給管１４へ無機凝集剤および高分子凝集剤を供給（ライン供給）すると、汚泥供給管１４内で凝集フロック（凝集汚泥）が生成してしまうが、この凝集汚泥は汚泥供給室７への流入や汚泥供給口７ａからの流出を通じて壁面等へ繰り返し衝突することになり、凝集フロックの解体（破壊）につながり固液分離性の低下を招きかねないが、汚泥供給室７内へ無機凝集剤および高分子凝集剤を供給（無機機内前段供給・高分子中段供給）することにより、凝集フロックの解体を抑止することができる。

このように無機機内前段供給・高分子中段供給・無機後段注入により、凝集汚泥の固液分離性が高まると共に、脱水分離液の清澄性が増し（ＳＳ回収率向上）、さらに無機凝集剤の前段供給により脱水分離液からリン（富栄養化物質）を確実に除去することができ、加えて無機凝集剤を後段で再度注入（後段注入）することで、飛躍的に含水率の低下させることができる。さらには、前述のような構成としたことにより、付着固化しやすい無機凝集剤系統をすべて確実に洗浄できるため、遠心分離機１の安定した運転ができる。

ここで、図７に基づき更に詳述すると、汚泥供給室７内に延伸する汚泥供給管１４の汚泥供給管開口１４ａから、汚泥供給口７ａの近傍に汚泥が供給されると共に、汚泥供給管１４内に延伸配設された無機凝集剤供給管２０の無機凝集剤供給管開口２０ａから無機凝集剤が前段供給され、汚泥供給室７内で汚泥と無機凝集剤とがまず混合する。そして汚泥供給管１４内に延伸配設された高分子凝集剤供給管１６の側面に開口する高分子凝集剤吐出口１６ｂから高分子凝集剤が、直胴部４ａに設けられた仕切板８ｄの近傍で開口する凝集剤流出口７ｅを介してプール１０（汚泥供給口７ａからプール１０に流出した凝集汚泥）へ中段供給され、凝集汚泥と高分子凝集剤とが混合する。次いで汚泥供給管１４内に延伸配設された無機凝集剤注入管２３の側面に開口する無機凝集剤吐出孔２３ａから無機凝集剤が、内胴テーパ４ｂに設けられた仕切板８の近傍で開口する凝集剤流出口７ｂを介してプール１０（プール１０の水面ＷＬ上にスクリュウ羽根４ｃで掻き上げられた分離汚泥）へ後段注入され、分離汚泥と無機凝集剤とが混合する。

遠心分離機１の内部をこのように構成することにより、汚泥に対して的確に且つ効率よく無機凝集剤および高分子凝集剤を供給・注入でき、また凝集フロックの破壊を抑制でき、良好な固液分離性能が発揮されて脱水汚泥の含水率を一層低減することができ、さらに薬品使用量も低減化できる。なお、実施の形態６では、無機凝集剤供給管２０、高分子凝集剤供給管１６および無機凝集剤注入管２３を汚泥供給管１４内に延伸配設（例えば、図１１のように３本の細管を別途延伸させたり、図１２のように二重管構造として外管を３つに仕切ったりする）させたが、これに限るものではなく、各管を別々に汚泥供給室７内へ延伸させるなど各凝集剤がスムーズに供給・注入できる構造であればよい。

実施の形態７．
図８は本発明の実施の形態７による遠心分離装置を示す断面図であり、図６および図７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。
図６および図７に示した実施の形態６では、無機凝集剤供給管２０を汚泥供給室７に延伸させて無機凝集剤の前段供給を汚泥供給室７内で行う構成としたが、この実施の形態７では、汚泥と前段供給する無機凝集剤とを十分に反応させるため、無機凝集剤供給管２０を汚泥供給管１４に接続し、汚泥供給管１４の汚泥に無機凝集剤を前段供給（ライン供給）する構成とした。このように構成することにより、汚泥と前段供給した無機凝集剤とが十分に混合され、確実に凝集フロックを生成することができると共に、汚泥に含まれるリンを不溶性塩にして分離液のリン濃度を低減することもできる。なお、無機凝集剤供給管２０の汚泥供給管１４への接続位置は、汚泥貯留槽１１から遠心分離機１までの間のいずれの場所でもかまわない。

実施の形態８．
図９は本発明の実施の形態８による遠心分離装置を示す断面図、図１０は図９の要部を拡大して示す断面図であり、図１〜図８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。
この実施の形態８では、前記実施の形態６（図６）の遠心分離装置における汚泥供給室７の直胴部４ａに設けられた仕切板８ｄおよび凝集剤流出口７ｅを省き、また汚泥供給管開口１４ａと汚泥供給口７ａとの間隔を広げた構造となっているものである。また給水管２６は、図２（Ａ）と同様に分岐せず無機凝集剤注入管２３に接続している。
このような構成とすることにより、図６に示した前記実施の形態６と同様の作用効果を得ながら、汚泥供給室７内の構造を簡略化することができ、また装置の製造を容易にし、さらに維持管理や保守点検の作業を軽減化できる。

図９および図１０に基づき本発明の実施の形態８を詳述すると、汚泥供給室７内に延伸する汚泥供給管１４の汚泥供給管開口１４ａから、汚泥供給口７ａの方向へ汚泥が供給されると共に、汚泥供給管１４内に延伸配設された無機凝集剤供給管２０の無機凝集剤供給管開口２０ａから無機凝集剤も汚泥供給口７ａの方向へ前段供給され、汚泥供給室７内で汚泥と無機凝集剤とがまず混合する。そして汚泥供給管１４内に延伸配設された高分子凝集剤供給管１６の側面に開口する高分子凝集剤吐出口１６ｂから高分子凝集剤が、汚泥供給室７の内壁方向へ吐出（中段供給）され、主にこの内壁を伝わって汚泥供給口７ａからプール１０へ流出する。中段供給された高分子凝集剤は、汚泥供給室７内からプール１０内において汚泥（凝集汚泥）と混合する。次いで、汚泥供給管１４内に延伸配設された無機凝集剤注入管２３の側面に開口する無機凝集剤吐出孔２３ａから無機凝集剤が、内胴テーパ４ｂに設けられた仕切板８の近傍で開口する凝集剤流出口７ｂを介してプール１０（プール１０の水面ＷＬ上にスクリュウ羽根４ｃで掻き上げられた分離汚泥）へ後段注入され、分離汚泥と無機凝集剤が混合する。

このように、汚泥と前段供給された無機凝集剤とが混合して生じた凝集汚泥に対して高分子凝集剤を混合することができるため、簡単な構造であるにもかかわらず速やかに且つ効率的に強固な凝集フロックを形成することができる。そして凝集汚泥はプール１０で強い遠心力を受けて固液分離が進み、プール１０の水面ＷＬ上にスクリュウ羽根４ｃで掻き上げられた分離汚泥に無機凝集剤が後段注入され、さらに固液分離が進む。

遠心分離機１の内部をこのように構成することにより、前記実施の形態６と同様に、汚泥に対して的確に且つ効率よく無機凝集剤および高分子凝集剤を供給・注入でき、また凝集フロックの破壊を抑制でき、良好な固液分離性能が発揮されて脱水汚泥の含水率を一層低減することができ、薬品使用量も低減化でき、さらに汚泥供給室７内の構造を簡略化することができる。なお、汚泥供給室７の形状は、全体的に分離物排出側に向かって傾斜を設ける（狭径化する）ことが好ましい。また、高分子凝集剤吐出口１６ｂを高分子凝集剤供給管１６の側面に開口させたが、これに限るものではなく、汚泥供給口７ａの方向に吐出させてもよく、効率よく確実に凝集汚泥へ高分子凝集剤を中段供給できる構造であればよい。

実施の形態９．
図１１は本発明の実施の形態９による遠心分離装置を示す断面図であり、図９および図１０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。
図９および図１０に示した実施の形態８では、無機凝集剤供給管２０を汚泥供給室７に延伸させて無機凝集剤の前段供給を汚泥供給室７内で行う構成としたが、汚泥と前段供給する無機凝集剤とを十分に反応させるため、無機凝集剤供給管２０を汚泥供給管１４に接続し、汚泥供給管１４の汚泥に無機凝集剤を前段供給（ライン供給）する構成とした。このように構成することにより、汚泥と前段供給した無機凝集剤とが十分に混合され、確実に凝集フロックを生成することができると共に、汚泥に含まれるリンを不溶性塩にして分離液のリン濃度を低減することもできる。なお、無機凝集剤供給管２０の汚泥供給管１４への接続位置は、汚泥貯留槽１１から遠心分離機１までの間のいずれの場所でもかまわない。このような構成とすることにより、図８に示した前記実施の形態７と同様の作用効果を得ながら、汚泥供給室７内の構造を簡略化することができ、また装置の製造を容易にし、さらに維持管理や保守点検の作業を軽減化できる。

実施の形態１０．
図１２は本発明の実施の形態１０による遠心分離装置を示す断面図であり、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。
この実施の形態１０では、汚泥供給管４に接続された高分子凝集剤供給管１６の分岐管１６ａを設け、この分岐管１６ａに開閉弁１９ａを設けることにより、高分子凝集剤供給管１６がライン供給または／および機内供給に切り替えられる構造とした点が前記実施の形態３（図３）と大きく異なる。前記高分子凝集剤供給管１６と分岐管１６ａとによる双方の高分子凝集剤供給方式には特徴があり、特に高分子凝集剤の使用種類と汚泥との反応性により、適宜選択される。基本的には、粘性が高い高分子凝集剤の場合、汚泥との反応時間が必要となるため、ライン供給が好ましく、薬注率を低く抑えたい（経済性優先時など）ときは、機内供給が好ましい。

高分子機内供給方式の場合、汚泥供給管１４内に高分子凝集剤供給管１６と無機凝集剤の無機凝集剤注入管２３の２つの管を延伸させることが好ましい。構造例を図１３および図１４に示す。図１３に示すようにパイプ状の汚泥供給管１４に高分子凝集剤供給管１６および無機凝集剤注入管２３を挿入する構造でも良く、また図１４に示すように２重管構造を採用して外管に仕切を付ける構造でもよく、汚泥と区分けして各凝集剤を供給・注入できればどのような構造でもかまわない。

このように遠心分離装置には必須である汚泥供給管１４の内部に高分子凝集剤供給管１６や無機凝集剤注入管２３（実施の形態６および７では無機凝集剤供給管２０も）を延伸配設することで、内胴スクリュウ４の軸受やシール等の構造を複雑化させずに済み、また汚泥供給管１４の内部を仕切る２重管構造を採用することにより、汚泥供給管１４内部に異物が存在しないため、管内が洗浄しやすく閉塞等の問題も回避できる。なお、高分子凝集剤を汚泥供給室７内で広範に供給したい場合には、前記２重管構造（図１４）として、高分子凝集剤供給管１６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１６ｂ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。

実施の形態１１．
図１５は本発明の実施の形態１１による遠心分離装置を示す断面図であり、図１〜図１０と同一または相当部分の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態１１では、遠心脱水機１より排出される分離液のリン濃度を測定するリン濃度測定器３１と、このリン濃度測定器３１によるリン濃度測定値信号を入力して無機凝集剤供給ポンプ２１および無機凝集剤注入ポンプ２４を制御する制御器３０とを備える構成とし、制御器３０を利用して無機凝集剤供給ポンプ２１（前段供給ポンプ）と無機凝集剤注入ポンプ２４（後段注入ポンプ）の流量を制御するものである。

通常、分離液中のリン濃度は、汚泥濃度や脱水機の運転条件が同等の場合、無機凝集剤の供給・注入率（量）に比例し減少する。つまり、汚泥に含まれるリン成分を無機凝集剤と反応させ、不溶性塩にして分離物と共に排除できるため、分離液のリン濃度は低下する。このことから、分離液中のリン濃度を確認しながら無機凝集剤の供給・注入、とくに無機凝集剤供給ポンプ２１での供給量を制御すれば、分離液中のリン濃度を的確に調整（安定して低減）することができる。

リン濃度測定器３１は、リン濃度自動測定器３１や手分析による測定、またはパックテスト等による簡易分析でもよい。制御器３０としては、リン濃度測定値（出力信号）に基づき、無機凝集剤供給ポンプ２１等の出力を増減せるもの（インバーター）、またはリン濃度の分析結果から手動で無機凝集剤供給ポンプ２１等の流量を増減可能なものであればよい。なお、実施の形態１１では、確実に汚泥と無機凝集剤とを反応させるため、図５に示した実施の形態５と同様に前段無機凝集剤貯留槽１３Ａを設け、無機凝集剤供給管２０を前段無機凝集剤貯留槽１３Ａから汚泥貯留槽１１に延伸させ、無機凝集剤を汚泥貯留槽１１に前段供給できるように構成したが、これに限るものではなく、汚泥と無機凝集剤とを十分に混合できる構造であればよい。

また、無機凝集剤の供給・注入制御に関して、間接的な制御であるが、ｐＨ計を使用しても可能である。表１に示す消化汚泥を用いての実施例において、前段での無機凝集剤の供給率（ポリ鉄注入率）に対する分離液のリン濃度と分離液ｐＨの関係を図１９に示した。
ポリ鉄注入率を増加させると分離液のリン濃度は低下すると共に、ｐＨも低下する。この相関関係を定期的に確認しておき、分離液のｐＨ値から分離液のリン濃度を推測し無機凝集剤供給ポンプ２１等を制御してもよい。

以上説明した実施の形態１１における前記リン濃度測定器３１および制御器３０は、前記実施の形態１〜１０の遠心分離装置にも適用可能であり、その適用により前記実施の形態１〜１０の遠心分離装置における無機凝集剤供給ポンプ２１と無機凝集剤注入ポンプ２４の流量を適切に制御することができる。

実施の形態１２．
図１６は本発明の実施の形態１２による遠心分離装置を示す断面図である。
この実施の形態１２では、制御器３０Ａにより、無機凝集剤の前段供給と後段注入（再注入）の割合や流量を開閉弁３２，３３等により調整するものである。このような構成とすることにより、無機凝集剤供給ポンプと無機凝集剤注入ポンプを1台で兼用することができ、イニシャルコスト低減や省スペース化を計ることができる。制御器３０Ａとしては、分離液のリン除去を目的とする場合には、汚泥や分離液のリン濃度や上述したように分離液のｐＨを測定して、その出力信号により開閉弁３２，３３の開閉や開度を制御できるもの、また脱水汚泥の含水率低下を目的とする場合には、汚泥量（処理量）、脱水汚泥の含水率や粘性等を測定して、その出力信号により開閉弁３２，３３の開閉や開度を制御できるもの、さらにはＳＳ回収率の向上を目的にする場合には、分離液のＳＳ濃度、透明度、光透過性等を測定して、その出力信号により開閉弁３２，３３の開閉や開度を制御できるものを用いることができる。例えば、分離液のリン除去において、汚泥中のリン濃度が低い場合には、無機凝集剤の前段供給量を絞り、後段注入量を多くする。

実施の形態１３．
図１７は本発明の実施の形態１３による遠心分離装置を示す断面図である。
この実施の形態１３では、遠心分離機１から排出される分離液の一部を、分離液循環配管３４を介して給水管２６へ供給し、分離液を再利用するものである。分離液循環配管３４には、分離液を循環させる分離液循環ポンプ３５および開閉弁３６を設けた。
例えば、遠心分離機１の処理量5m³/hの場合、停止工程での洗浄において、通常洗浄水量は4m³/hで、洗浄時間は10〜15分程度かかるが、分離液を循環利用することにより、分離液循環量を3m³/hにすると、遠心分離機１への洗浄水の供給水量は合計7m³/hとなり、供給水量の増加によって遠心分離機１内等での通水量（通水速度）が上昇し、洗浄効率が向上して5分程度で洗浄することができた。

また遠心分離機１の稼動中に分離液を循環させると、無機凝集剤の希釈にも利用することができ、無機凝集剤を後段注入する際、プール１０内で希釈された無機凝集剤が速やかに満遍なく分離汚泥に行き渡って混合し、良好な脱水性能（脱水汚泥の低含水率化）が得られる。

さらに、分離液を希釈に使用する利点としては、分離液は汚泥から分離したものであるため汚泥と性状が類似していて、後段注入する希釈された無機凝集剤のｐＨを適正な維持（酸性化抑制）することができることである。通常ポリ鉄等は凝集時の最適ｐＨが5〜6程度であるが、例えば地下水（井水）等を使用した場合、通常地下水のｐＨは低く、ポリ鉄のｐＨも低いため、最適ｐＨ域から逸脱（低ｐＨ化）しかねなく、新たにｐＨ調整の必要が出てくる。これに対して、分離液のｐＨは、例えば消化汚泥脱水の場合は８程度と高く、分離液を循環利用して無機凝集剤を希釈してもｐＨはほとんど変動せず、安定して脱水処理が行える。また、通常分離液は2000G以上の高い遠心効果で遠心分離したものであり、水質にも良好（SS低濃度）であるため、分離液を無機凝集剤の希釈に循環利用しても、分離液水質への影響はほとんど無い（微細粒子が多く混入するなど水質が好ましくない希釈水を用いると分離液の水質を悪化させかねない）。

実施の形態１４．
図１８は本発明の実施の形態１４による遠心分離装置を示す断面図である。
この実施の形態１４では、実施の形態６（図６）と同様に、給水管を分岐し、その分岐管２６ａ，２６ｂを無機凝集剤供給管２０と無機凝集剤注入管２３に接続することにより、無機凝集剤の前段供給系統および後段注入系統の洗浄を可能としたものである。これにより、付着固化しやすい無機凝集剤系統を確実に洗浄されるため、遠心分離機の安定した運転ができ、また分離液を循環利用した場合には水道代などのランニングコストを削減できる。
また図示しないが、給水管２６等には長年の使用によりスケール（カルシウム系）が発生し、無機凝集剤注入管２３、無機凝集剤吐出孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、凝集剤流出口７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ等の閉塞（狭窄）も起こりえるため、酸洗浄設備を設けることが好ましい。

本発明の実施の形態１による遠心分離装置を示す断面図である。 図１（Ａ）の要部を拡大して示す概略断面図である。 本発明の実施の形態２による遠心分離装置を示す断面図である。 図２（Ａ）の要部を拡大して示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態４による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態５による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態６による遠心分離装置を示す断面図である。 図６の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態７による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態８による遠心分離装置を示す断面図である。 図９の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態９による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１０による遠心分離装置を示す断面図である。 図１３（Ａ）は汚泥供給管と高分子凝集剤供給管と無機凝集剤注入管の配管構造を示す説明図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の端面図である。 図１３の変形例を示すもので、図１４（Ａ）は汚泥供給管と高分子凝集剤供給管と無機凝集剤注入管の配管構造を示す説明図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の端面図である。 本発明の実施の形態１１による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１２による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１３による遠心分離装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１４による遠心分離装置を示す断面図である。 ポリ鉄注入率に対する分離液のリン濃度と分離液のｐＨの関係を示す図である。

１ 遠心分離機
２ ケーシング
２ａ 分離液排出口
２ｂ 分離物排出口
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
５，６ 回転駆動機
７ 汚泥供給室
７ａ 汚泥供給口
７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ 凝集剤流出口
８，８ａ，８ｂ，８ｃ 仕切板
１０ プール
１１ 汚泥貯留槽
１２ 高分子凝集剤貯留槽
１３ 無機凝集剤貯留槽
１３Ａ 前段無機凝集剤貯留槽
１４ 汚泥供給管
１４ａ 汚泥供給管開口
１５ 汚泥供給ポンプ
１６ 高分子凝集剤供給管
１６ａ 分岐管
１６ｂ 高分子凝集剤吐出口
１７ 高分子凝集剤供給ポンプ
１８ 流量計
１９ 開閉弁
２０ 無機凝集剤供給管
２０ａ 無機凝集剤供給管開口
２１ 無機凝集剤供給ポンプ
２２ 流量計
２３ 無機凝集剤注入管
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 無機凝集剤吐出孔
２４ 無機凝集剤注入ポンプ
２５ 流量計
２６ 給水管
２６ａ，２６ｂ 分岐管
２７ 自動開閉弁
２８ 給水ポンプ
３０，３０Ａ 制御器
３１ リン濃度測定器
３２，３３ 開閉弁
３４ 分離液循環配管
３５ 分離液循環ポンプ
３６ 開閉弁

Claims (4)

1. 汚泥に無機凝集剤および高分子凝集剤を予め供給し、
   フロックが形成された前記汚泥を、
   外胴ボウルおよび内胴スクリュウを備えた遠心分離機で
   分離物と分離液に固液分離する遠心分離装置において、
   前記内胴スクリュウに配設され、汚泥供給口と凝集剤流出口とが設けられた汚泥供給室と、
   該汚泥供給室内へ無機凝集剤を再注入する無機凝集剤注入管と、
   該無機凝集剤注入管に接続して給水する給水管と、
   を備え、
   前記凝集剤流出口は、前記内胴スクリュウの内胴テーパに設けられていて、
   前記無機凝集剤注入管は、前記凝集剤流出口の近傍で開口する無機凝集剤吐出孔を有している
   ことを特徴とする遠心分離装置。
2. 前記汚泥供給室には、
   仕切板が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
3. 前記分離液のリン濃度を測定するリン濃度測定器
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心分離装置。
4. 前記給水管へ前記分離液を供給する分離液循環配管を備えた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離装置。

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