JP5985984B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、固液分離装置に関し、さらに詳しくは、固形分１質量％程度の汚泥を濃縮して、固形分４０質量％以上の汚泥とすることが可能な固液分離装置に関する。

浄水場では、凝集沈殿等の方法を用いて、取水した原水から固形分を除去して飲料用水等を製造している。このとき、原水中の固形分は、固形分濃度０．１〜１．０質量％程度の汚泥として排出される。

従来、この固形分濃度０．１質量％程度の汚泥を、自然沈降等により固形分濃度１〜２質量％程度に濃縮し、その後、濾過装置及び脱水装置を用いて固形分濃度４０質量％以上に濃縮し、得られた高濃度の汚泥を廃棄又は再利用していた。更に具体的には、固形分濃度１〜２質量％程度に濃縮された汚泥を、サイホン式濾過濃縮装置等（例えば、特許文献１を参照）により固形分濃度３〜５質量％程度に濃縮し、得られた濃縮汚泥を、加圧脱水装置等（例えば、特許文献２を参照）により固形分濃度４０質量％以上に濃縮していた。

特公昭６１−５７０４３号公報 特開平７−１２４４１２号公報

一般的に、加圧脱水装置等は原水濃度が低くなるにつれて処理性能が悪化し、例えば、原水濃度２％の場合の濾過速度（単位時間当たりの乾燥固形分量）は、原水濃度５％の場合の濾過速度の３分の１程度である。更に、原水濃度１％以下の場合は、性能が著しく低いため処理が困難となる。また、焼却などの乾燥方式等の場合は、原水濃度が低くなるにつれて燃焼に必要なエネルギーが増加し、コスト増や排ガス量増加を招く。そこで濾過濃縮装置等を用いて適正な濃度に調整した後に脱水、乾燥を行うことが一般的であった。つまり、従来は１％以下の汚泥を加圧脱水機で処理するというのは現実的ではなかった。

このため、従来の汚泥の処理方法においては、固形分濃度１質量％程度の汚泥を、固形分濃度４０質量％以上に濃縮するためには、濾過装置と脱水装置の２つの装置を必要としていた。つまり、固形分濃度１質量％程度の汚泥を、１つの装置によって固形分濃度４０質量％以上に濃縮することはできなかった。

更に詳細に説明すると、従来の、濾過装置と脱水装置との２つの装置を用いて行う汚泥の処理方法においては、濾過装置で用いる濾布はモノフィラメントによって形成された開口径の大きなものであり、脱水装置で用いる濾布はマルチフィラメントによって形成された開口径の小さなものであった。特に、濾過装置においては、目詰まり防止、剥離性の向上等の観点から、ナイロン等から作製されたモノフィラメントによって形成された濾布を使用し、脱水装置によって汚泥を脱水する際には、高い圧力で脱水を行うため、固形分の捕捉効率の向上、強度の向上、耐久性の向上等の観点から、ポリエステル等から作製されたマルチフィラメントによって形成された濾布を使用していた。尚、濾過装置を用いて汚泥の濾過を行う場合には、濾布に付着した濃縮汚泥の固形分濃度が低いため、付着した濃縮汚泥の剥離性が低下する傾向にあるが、モノフィラメントによって形成された濾布を使用することにより、濃縮汚泥の剥離性を向上させることができる。ここで、本明細書において、濾過装置は、濾布を用いて１．０ＭＰａ以下の圧力（１次側空間の圧力）で固液分離を行う装置であり、脱水装置は、濾布を用いて１．０ＭＰａを超える圧力（１次側空間の圧力）で固液分離を行う装置である。

このように、濾過装置と脱水装置とでは、使用できる濾布の種類が異なる。仮に、濾過装置に使用される濾布を脱水装置に使用すると、当該濾布がモノフィラメントで形成されているため、高い圧力で脱水を行う脱水装置では、脱水を行う際に固形分が濾布を通過するという問題が生じる。また、仮に、脱水装置に使用される濾布を濾過装置に使用すると、当該濾布がマルチフィラメントで形成されているため、濾過を行う際に濾布が目詰まりし易く、更に濾布に付着した濃縮汚泥が剥離し難くなるという問題が生じる。

上記のように、濾過装置と脱水装置とでは、異なる濾布を使用する必要があるため、汚泥を濃縮する際には、濾過装置と脱水装置という２つの装置を使用することが一般的であった。このため、二つの装置を設置するためのスペースが必要となるだけでなく、両装置間の汚泥移動作業なども必要となっていた。また、両装置では脱水速度が異なるため、連続作業が困難であった。つまり、脱水装置による脱水時間が、濾過装置による濾過時間より短いため、脱水、濾過工程全体の時間が、濾過装置による濾過時間によって、制約されていた。さらには、両装置間で時間調整のために、汚泥一時保管場所が必要となっていた。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、固形分１質量％程度の汚泥を濃縮して、固形分４０質量％以上の汚泥とすることが可能な固液分離装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下の固液分離装置を提供する。

［１］ 濾布、及び前記濾布によって内部が仕切られた濾過器本体を有し、前記濾布の一方の面側の空間であるとともに濾液が排出される空間である２次側空間及び前記濾布の他方の面側の空間であるとともに汚泥が供給される空間である１次側空間が形成された濾過器と、前記２次側空間を減圧することができる減圧手段と、前記１次側空間に汚泥を供給することができる汚泥供給手段と、前記１次側空間に供給する汚泥を加圧することができる汚泥加圧手段と、前記汚泥加圧手段に接続され、汚泥の加圧を段階的に上昇させることができる圧力調整手段と、前記１次側空間に供給された汚泥が前記濾布によって濾過されたときに前記濾布の前記１次側空間側の面である１次側の面に付着した濃縮汚泥を、圧搾することができる汚泥圧搾手段とを備え、前記濾布が、モノフィラメントにより形成された濾布であり、前記濾過器の前記濾過器本体は、内部が前記２次側空間となる２つの濾液排出槽を有し、前記濾液排出槽が間隔を開けて配置され、更に、前記濾過器本体は、前記２つの濾液排出槽に挟まれるように配置されるとともに内部が１次側空間となる濃縮槽を有し、前記濾過器が、２つの前記濾液排出槽のそれぞれと前記濃縮槽との境界に前記濾布を１枚ずつ備えるとともに、２つの前記濾液排出槽内に、前記濾布を支えるように濾液透過部材を備え、前記汚泥圧搾手段が、前記２つの濾液排出槽が前記１次側空間を狭めて互いに近づくように移動し、前記２枚の濾布のそれぞれの前記１次側の面に付着した濃縮汚泥を、前記２つの濾液排出槽の間に挟んで圧搾する手段である固液分離装置。

［２］ 前記濾布が、ポリアミド樹脂のモノフィラメントにより形成された濾布である［１］に記載の固液分離装置。

本発明の固液分離装置によれば、濾布がモノフィラメントであるため、１つの固液分離装置（本発明の固液分離装置）を用いて、固形分１質量％程度の汚泥を濃縮して、固形分４０質量％以上の汚泥（圧搾汚泥）としたときに、濾布によって捕集した（濾布に付着した）固形分（圧搾汚泥）を、容易に剥離させることができる。

また、２次側空間を減圧することができる減圧手段と、１次側空間に汚泥を供給することができる汚泥供給手段と、１次側空間に供給する汚泥を加圧することができる汚泥加圧手段と、濾布の１次側の面に付着した濃縮汚泥を圧搾することができる汚泥圧搾手段とを備えるため、２次側空間を減圧しながら汚泥を濾過して、濾布の１次側の面に濃縮汚泥を付着させ（吸引濾過工程）、その後、１次側空間内の汚泥を加圧しながら濾過することにより、上記「濾布の１次側の面に付着した濃縮汚泥」の上から更に濃縮汚泥を付着させ（加圧濾過工程）、段階的に加圧することにより新たな付着層を形成しながら旧付着層（吸引濾過工程において生成した付着層及び先の加圧により形成された付着層）を圧縮して緻密化し、最後に、濾布の１次側の面に付着した濃縮汚泥を圧搾して圧搾汚泥を得る（圧搾工程）ことができる。そして、このように、モノフィラメントから形成された濾布に、吸引濾過により汚泥（濃縮汚泥）を付着させ、当該「濾布に付着した濃縮汚泥」の上から更に加圧濾過により濃縮汚泥を付着させる（加圧濾過工程）ため、モノフィラメントから形成された濾布を用いた状態で、１次側空間を加圧しながら汚泥の濾過を行う（加圧濾過工程）ことができる。これは、濾布に付着した濃縮汚泥が、濾布と共に、汚泥中の固形分を捕集する機能を有するためである。これにより、固形分１質量％程度の汚泥から、固形分４０質量％以上の汚泥（圧搾汚泥）を得ることができる。

本発明の固液分離装置の一の実施形態を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器を模式的に示す側面図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、吸引濾過工程において、濾布の１次側の面に汚泥が付着している状態を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、加圧濾過工程において、濾布の１次側の面に汚泥が付着している状態を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、圧搾工程において、濃縮汚泥が圧搾される状態を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、排出工程において、圧搾汚泥を排出する様子を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示す模式図である。 本発明の固液分離装置の他の実施形態における濾過器及び減圧手段の断面を示す模式図である。 実施例３，４の固液分離方法における、濾過時間と濾液量との関係を示すグラフである。 実施例１で用いられる濾過器の断面を示す模式図である。

次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（１）固液分離装置：
本発明の固液分離装置の一の実施形態は、図１に示すように、「濾布１及び「濾布１によって内部が仕切られた濾過器本体２」を有し、濾布１の一方の面（２次側の面７）側の空間であるとともに濾液１９が排出される空間である２次側空間５及び濾布１の他方の面側の空間であるとともに汚泥１６が供給される空間である１次側空間４が形成された」濾過器３と、「２次側空間５を減圧することができる」減圧手段１１と、「１次側空間４に汚泥１６を供給することができる」汚泥供給手段１２と、「１次側空間４に供給する汚泥１６を加圧することができる」汚泥加圧手段１３と、「１次側空間４に供給された汚泥１６が濾布１によって濾過されたときに濾布１の１次側空間４側の面である１次側の面６に付着した濃縮汚泥を、圧搾することができる」汚泥圧搾手段とを備えるものであり、濾布１は、モノフィラメントにより形成された濾布である。図１は、本発明の固液分離装置の一の実施形態を示す模式図（フロー図）である。尚、図１において、汚泥貯留槽１２ａは、内部に貯留されている汚泥１６が透けて見えるように表現されている。また、濾過器３は、断面を示すように表現されている。また、濾液貯留槽１４は、内部に貯留されている濾液１９が透けて見えるように表現されている。

このように、本実施形態の固液分離装置１００は、濾布がモノフィラメントであるため、濾布によって捕集した（濾布に付着した）固形分（圧搾汚泥）を、容易に剥離させることができる。

尚、汚泥貯留槽１２ａと濾過器３の濃縮槽６２とが配管で繋がれ、濾過器３の濾液排出槽６１と濾液貯留槽１４とが配管で繋がれている。各配管及び装置には、必要に応じて、バルブ、計器類が装備されていることが好ましい。

また、濾過器３の２次側空間５を減圧することができる減圧手段１１と、１次側空間４に汚泥１６を供給することができる汚泥供給手段１２と、１次側空間４に供給する汚泥１６を加圧することができる汚泥加圧手段１３と、濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥を圧搾することができる汚泥圧搾手段とを備えるため、２次側空間５を減圧しながら汚泥１６を濾過して、濾布１の１次側の面６に濃縮汚泥を付着させ（吸引濾過工程）、その後、１次側空間内の汚泥（１次側空間に供給された汚泥）を加圧しながら濾過することにより、上記「濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥」の上から更に濃縮汚泥を付着させ（加圧濾過工程）、最後に、濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥を圧搾して圧搾汚泥を得る（圧搾工程）ことができる。そして、このように、モノフィラメントから形成された濾布１に、吸引濾過により汚泥（濃縮汚泥）を付着させ、当該「濾布１に付着した濃縮汚泥」の上から更に加圧濾過により濃縮汚泥を付着させる（加圧濾過工程）ため、モノフィラメントから形成された濾布１を用いた状態で、１次側空間４を加圧しながら汚泥１６の濾過を行う（加圧濾過工程）ことができる。これは、濾布１に付着した濃縮汚泥が、濾布１と共に、汚泥中の固形分を捕集する機能を有するためである。これにより、固形分１質量％程度の汚泥から、固形分４０質量％以上の汚泥（圧搾汚泥）を得ることができる。

（１−１）濾過器；
本実施形態の固液分離装置１００において、濾過器３は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、濾布１及び「濾布１によって内部が仕切られた濾過器本体２」を有するものである。そして、濾布１の一方の面側の空間であるとともに濾液１９が排出される空間である２次側空間５及び濾布１の他方の面側の空間であるとともに汚泥１６が供給される空間（汚泥１６が流入する空間）である１次側空間４が形成されている。更に、本実施形態の固液分離装置１００における濾過器３は、濾過器本体２が、内部が２次側空間５となる２つの濾液排出槽６１，６１を有し、前記濾液排出槽６１，６１が間隔を開けて配置され、更に、濾過器本体２は、２つの濾液排出槽６１，６１に挟まれるように配置されるとともに内部が１次側空間４となる濃縮槽６２を有するものである。そして、濾過器３は、２つの濾液排出槽６１，６１のそれぞれと濃縮槽６２との境界に濾布１を１枚ずつ備えるとともに、２つの濾液排出槽６１，６１内に、濾布１，１を支えるように濾液透過部材６３，６３を備えるものである。図２Ａは、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器３の断面を示す模式図である。図２Ｂは、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器３を模式的に示す側面図である。

２つの濾液排出槽６１，６１は、互いに対向する壁６５，６５に開口部６５ａ，６５ａが形成されるとともに内部が中空に形成された四角柱（筒）状の槽であり、当該開口部６５ａ，６５ａを塞ぐように濾布１，１が配設されたものである。そして、濃縮槽６２は、「２つの濾液排出槽６１，６１の互いに対向する壁６５，６５及び濾布１，１」と、「２つの濾液排出槽６１，６１の間の空間（１次側空間４）を囲むように「２つの濾液排出槽６１，６１の互いに対向する壁６５，６５」の外縁に沿って配設された胴体部６４」とにより形成されている。従って、２つの濾液排出槽６１，６１の互いに対向する壁６５，６５及び濾布１，１は、濃縮槽６２の一部にもなっている。また、濃縮槽６２には、汚泥１６を内部に流入させるための流入口７１が形成され、流入口７１には流入ノズル７１ａが配設されている。そして、濾液排出槽６１には、濾液１９を外部に流出させるための流出口７２が形成されて、流出口７２には流出ノズル７２ａが配設されている。

濾液排出槽６１内に配設されている濾液透過部材６３は、内部を濾液が透過する構造物である。濾液透過部材６３は、加圧に対して大きな変形を生じることが無い程度の剛性を有しつつ、濾液を容易に通過させることができるものである。濾液透過部材６３としては、ステンレス鋼等の金属線により３次元的に形成された金網、「セラミック、合成樹脂等」から形成され「厚さ方向に複数の貫通孔が形成された」板など、を用いることができる。

また、濃縮槽６２の外周を形成する胴体部６４は筒状に形成されており、一方の端部が一方の濾液排出槽６１の上記「対向する壁６５」に接合され、他方の端部が他方の濾液排出槽６１の上記「対向する壁６５」に接合されて、内部に１次側空間４が形成されている。更に、胴体部６４は、２つの濾液排出槽６１，６１を近づけるように移動させたり、２つの濾液排出槽６１，６１を遠ざけるように移動させたりすることができるように、伸縮可能に形成されている。また、図２Ａ、図２Ｂに示すように、筒状の胴体部６４の中心軸が水平方向を向くようにして、濾過器３が配置された場合における、胴体部６４の鉛直方向下側に、開閉部７３が形成されている。開閉部７３は、吸引濾過工程、加圧濾過工程及び圧搾工程においては、閉じた状態であるが、排出工程において、２つの濾液排出槽６１，６１を遠ざけるように移動させて胴体部６４を伸ばしたときに、開口する部分である。そして、排出工程において、圧搾汚泥が「開口した開閉部７３」より排出される。開閉部７３は、胴体部６４に形成された「切り込み」であることが好ましい。

本実施形態の固液分離装置１００においては、流入口７１から汚泥１６が濃縮槽６２内（１次側空間４）に流入し、汚泥１６が濾布１によって濾過されて、濾液１９が濾液排出槽６１内（２次側空間５）に流入し、固形分（濃縮汚泥）は、濾布１の１次側の面６に付着し、濾液排出槽６１内（２次側空間５）に流入した濾液１９は、流出口７２から外部に流出する。固液分離を行う汚泥は、浄水場において上水（水道水）を作製する時に排出される汚泥であって、固形分濃度が０．７〜２．０質量％であることが好ましい。

本実施形態の固液分離装置１００においては、濾布１が、ポリアミド樹脂のモノフィラメントにより形成された濾布であることが好ましく、ナイロンのモノフィラメントにより形成された濾布であることが更に好ましく、ナイロン６のモノフィラメントにより形成された濾布であることが特に好ましい。濾布１を、ポリアミド樹脂のモノフィラメントにより形成されたものとすることにより、圧搾汚泥の剥離性が良好になり、目詰まりを抑制することができる。

また、濾布の通気度は、２０〜９０（ｃｍ^３／（ｃｍ^２・秒））であることが好ましい。通気度が、２０（ｃｍ^３／（ｃｍ^２・秒））より小さいと、濾液が透過し難くなることがある。通気度が、９０（ｃｍ^３／（ｃｍ^２・秒））より大きいと、汚泥中の固形分が通過し易くなることがある。濾布の通気度は１次側から２次側に向かって濾布を通過する、単位面積、単位時間当りの空気量を測定した値である。濾布１の編み方は、特に限定されないが、例えば、朱子織が好ましい。朱子織にすることにより、圧搾汚泥の剥離性が良好になり、目詰まりを抑制することができる。

図２Ａ、図２Ｂに示される、本実施形態の固液分離装置１００を構成する濾過器３の大きさは、特に限定されず、工業的な使用に際しては、浄水場や下水処理場における処理量に対応する大きさであることが好ましい。また、濾液排出槽６１の材質は特に限定されず、ステンレス鋼等を好適に用いることができる。濃縮槽６２の胴体部６４の材質は、伸縮可能な材質であることが好ましく、具体的には、ゴム、合成樹脂、金属等が好ましい。また、２つの濾液排出槽に配設された２枚の濾布を、「当該２枚の濾布が繋げられた状態」の１枚の濾布又は「当該２枚の濾布を含む（構成要素とする）袋状」の濾布とし、当該濾布の一部によって、胴体部の一部又は全部が形成されるようにしてもよい。また、濾過器３は、耐圧構造であることが好ましい。

本実施形態の固液分離装置１００においては、２つの濾液排出槽６１を有するが、濾液排出槽は１つであってもよい。その場合、図２Ａに示す濾過器３の構造としては、例えば、２つの濾液排出槽６１の一方が、他方の濾液排出槽６１の濾布１を押圧することができる圧搾用の板であることが好ましい。そして、この場合、濾布１も一枚になる。

（１−２）減圧手段；
本実施形態の固液分離装置１００において、減圧手段１１は、２次側空間を減圧することができるものであり、図１に示すように、真空ポンプ１１ａを用いている。減圧手段としては、真空ポンプ以外に、サイホン管等のサイホンの原理を用いて減圧する装置等を挙げることができる。

本実施形態の固液分離装置１００においては、図１に示すように、減圧手段１１は濾液貯留槽１４に接続され、濾液貯留槽１４を介して濾過器３の２次側空間５を減圧するように構成されている。

減圧手段１１によって、濾過器３の２次側空間５は、−０．０８〜−０．０２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力に減圧できることが好ましい。

減圧手段としては、図８に示されるような、サイホン管７４を用いてもよい。図８に示される濾過器３ａは、減圧手段１１としてサイホン管７４を用い、サイホンの原理によって、濾過器３ａの２次側空間５を減圧するものである。また、減圧手段として、真空ポンプとサイホン管の２つを備え、各工程に合わせて、使い分ける（より好ましいものを使用する）ようにしてもよい。図８は、本発明の固液分離装置の他の実施形態に用いる濾過器３ａ及び減圧手段１１（サイホン管７４）の断面を示す模式図である。

（１−３）汚泥供給手段；
図１に示すように、本実施形態の固液分離装置１００において、汚泥供給手段１２は、１次側空間４に汚泥を供給することができるものである。そして、汚泥供給手段１２は、濾過器３の鉛直方向上方に配置された汚泥貯留槽１２ａである。これは、濾過器３の鉛直方向上方に汚泥貯留槽１２ａを配置することにより、重力により汚泥貯留槽１２ａから濾過器３に汚泥１６を供給するものである。

また、汚泥供給手段は、図１に示すような、上記「濾過器３の鉛直方向上方に配置された汚泥貯留槽１２ａ」であってもよいが、「汚泥貯留槽１２ａ」と、汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥を濾過器３に送液するための「ポンプ等」とから構成されるものであることが、より好ましい。汚泥供給手段が、「汚泥貯留槽１２ａ」と、「汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥を濾過器３に送液するための「ポンプ等」」とから構成される場合、汚泥貯留槽１２ａからポンプ等を用いて汚泥を濾過器３に供給することができる。このとき、加圧ポンプを用いて、汚泥を加圧しながら濾過器３に供給することが好ましい。

また、汚泥供給手段は、汚泥貯留槽１２ａと後述する汚泥加圧手段１３とから構成されるものであることも好ましい態様である。この場合、汚泥加圧手段１３は、汚泥加圧手段であるとともに、汚泥供給手段の一部でもあることになる。これにより、汚泥加圧手段１３によって汚泥貯留槽１２ａ内（汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥）を適当な圧力で加圧し、汚泥加圧手段１３の加圧によって汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥を濾過器３に供給することができる。

汚泥貯留槽１２ａの大きさは、特に限定されず、処理すべき汚泥の量等によって、適宜決定することができる。また、汚泥貯留槽１２ａの材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼、塩化ビニル等を好適に用いることができる。汚泥供給手段が、「濾過器３の鉛直方向上方に配置された汚泥貯留槽１２ａである場合」、及び「汚泥貯留槽１２ａと汚泥加圧手段１３とから構成される場合」には、汚泥排出口１２ｃに接続された配管が、直接、濾過器３に接続されることになる。また、汚泥供給手段が、「汚泥貯留槽１２ａ」と、「汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥を濾過器３に送液するためのポンプ等」とから構成される場合、汚泥排出口１２ｃに接続された配管が、「ポンプ等」を介して濾過器３に接続されることになる。尚、汚泥貯留槽１２ａ内に汚泥を供給する際には、汚泥は、汚泥受入口１２ｂから供給されることが好ましい。また、汚泥貯留槽１２ａは、耐圧構造であり、気密性が高いことが好ましい。これにより、汚泥貯留槽１２ａ内を加圧して、汚泥を濾過器３に供給することができる。ここで、耐圧構造とは、原液（汚泥）を濾過器３に供給する際の圧力に耐え得る構造のことである。

（１−４）汚泥加圧手段；
図１に示すように、本実施形態の固液分離装置１００において、汚泥加圧手段１３は、１次側空間４に供給する汚泥を加圧することができるものである。汚泥加圧手段１３としては、空気、「窒素等の不活性ガス」等のボンベ、空気圧縮装置（コンプレッサー）等を用いることができる。

汚泥加圧手段１３は、汚泥１６を濾過器３の１次側空間４内に供給する際に、汚泥１６を加圧した状態で１次側空間４内に供給しながら濾過（加圧濾過）を行うために用いるものである。汚泥１６を加圧手段１３により加圧する際には、図１に示すように、加圧手段１３によって「汚泥が貯留された汚泥貯留槽１２ａ」内を加圧することにより、汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥１６を加圧することが好ましい。この場合、加圧手段１３から、加圧された「空気、窒素等の加圧媒体」が、汚泥貯留槽１２ａに送られることにより、汚泥貯留槽１２ａ内（汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥）が加圧される。

加圧濾過工程においては、図１に示すように、「加圧手段１３によって、濾過器３の１次側空間４に供給する汚泥１６を加圧する」際に、圧力調整手段１３ａによって、汚泥の圧力を段階的に上昇させることが好ましい。圧力調整手段１３ａとしては、圧力調整弁を挙げることができる。圧力調整手段１３ａは、加圧手段１３と汚泥貯留槽１２ａとを繋ぐ、配管に設けられていることが好ましい。また、圧力調整手段１３ａは、加圧手段１３の下流側に設けることにより、汚泥貯留槽１２ａに供給されるガスの圧力を、段階的に加圧することができるもの（調整弁等）であることが好ましい。

（１−５）圧搾手段；
本実施形態の固液分離装置１００において、汚泥圧搾手段は、「１次側空間に供給された汚泥が濾布によって濾過されたときに濾布の１次側空間側の面である１次側の面に付着した」濃縮汚泥を、圧搾することができるものである。本実施形態の固液分離装置１００においては、汚泥圧搾手段は、２つの濾液排出槽６１，６１が１次側空間４を狭めて互いに近づくように移動し、２枚の濾布１，１のそれぞれの１次側の面６，６に付着した濃縮汚泥を、２つの濾液排出槽６１，６１の間に挟んで圧搾する手段（機構）である。

圧搾手段により、固形分濃度９〜１６質量％の濃縮汚泥から、固形分濃度４０〜４５質量％の圧搾汚泥を得ることができる。

濾布１に付着した濃縮汚泥は、２枚の、「２次側の面７側が濾液透過部材６３で支えられた濾布１」に、挟まれて圧搾される。濃縮汚泥の圧搾により排出される濾液は、濾布１を透過して１次側空間４に流入し、流出口７２から排出される。また、２枚の濾布１，１に挟まれて水分（濾液）が搾り出された濃縮汚泥は、圧搾汚泥１８（図５参照）になる。

本実施形態の固液分離装置１００においては、濾過器３は、濾液排出槽６１を移動させる構造を有していることが好ましい。濾液排出槽６１を移動させる構造としては、例えば、図７に示すように、各濾液排出槽６１に配設された支持部７７と、支持部７７の先端が移動可能に取り付けられたガイド部７６とを備える移動機構７５を挙げることができる。移動機構７５の個数及び取り付け位置は、特に限定されないが、各濾液排出槽６１を安定して支えることができる本数及び位置であることが好ましい。図７に示すように、各濾液排出槽６１に２本ずつの支持部７７を、それぞれ対向する壁（２次側空間を間に挟む２つの壁）に取り付けることも好ましい態様である。また、支持部７７を取り付ける「対向する壁」は、鉛直方向上側の壁と、鉛直方向下側の壁であることが好ましい。濾液排出槽６１に、上記のような移動機構７５が配設されていると、支持部７７の先端がガイド部７６に沿って移動することにより、支持部７７が取り付けられた濾液排出槽６１は支持部７７と共に移動することができる。図７は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器５３の断面を示す模式図である。

支持部７７の形状は、特に限定されないが、例えば、棒状又は板状の部材の先端に車輪が配設されたもの等を挙げることができる。支持部７７の材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼等挙げることができる。ガイド部７６の形状は、特に限定されないが、支持部７７の先端に車輪が配設されている場合、当該車輪によって支持部７７が移動できるようなレールを有する形状であることが好ましい。

また、圧搾手段は、汚泥を加圧しながら、汚泥表面（濾布表面）上を移動する「ローラー」であってもよい。

尚、圧搾手段により濃縮汚泥を圧搾して圧搾汚泥を形成した後に、「圧搾汚泥を濾布から剥がして排出する」、排出手段を有していることが好ましい。本実施形態の固液分離装置１００においては、濾過器３の濾液排出槽６１を図６に示すように、互いに離れる方向に移動させる機構が排出手段となる。濾液排出槽６１を図６に示すように、互いに離れる方向に移動させることにより、圧搾汚泥が、濾布から剥れて、開口した開閉部７３から外部に排出される。このような排出手段を用いて、圧搾汚泥を濾過器３の外部に排出する工程を排出工程と称する。また、濾液排出槽６１を互いに離れる方向に移動させた後に（及び／又は、移動させながら）、２次側空間から１次側空間に向かって（濾布１を通過するように）圧縮空気を流し、当該圧縮空気によって圧搾汚泥１８を濾布１から剥離させることも好ましい態様である。そのため、本発明の固液分離装置は、ボンベ、コンプレッサ等により、圧縮空気を、２次側空間に供給できるように構成されていることが好ましい。図６は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器３の断面を示すとともに、排出工程において、圧搾汚泥を排出する様子を示す模式図である。

また、本発明の固液分離装置における濾過器としては、下記実施例において使用した、図１０に示す濾過器８３を用いることができる。

（２）固液分離方法：
次に、上記本発明の固液分離装置の一の実施形態を用いて汚泥を固液分離する方法である、固液分離方法について説明する。

本発明の固液分離装置の一の実施形態を用いた固液分離方法は、図１〜２Ｂに示される固液分離装置１００を用いて固液分離を行う方法であり、「濾布１の一方の面（２次側の面７）側の空間である２次側空間５を減圧しながら、上記濾布１の他方の面側の空間である１次側空間４に汚泥を供給して、上記濾布１によって汚泥を濾過し、上記濾布１の上記「他方の面」である１次側の面６に濃縮汚泥（初期濃縮汚泥）を付着させる」吸引濾過工程と、「上記２次側空間５を減圧するとともに、上記１次側空間６に、汚泥を供給するとともに加圧して、上記濾布１によって汚泥を濾過し、上記濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥（初期濃縮汚泥）の上から更に汚泥を加圧供給して、初期濃縮汚泥の表面に濃縮汚泥（２層目濃縮汚泥）を付着させる」加圧濾過工程と、「上記濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥を圧搾して圧搾汚泥を得る」圧搾工程と、「圧搾汚泥を上記濾布１から剥離させる」排出工程とを有するものであることが好ましい。尚、「１次側空間に、汚泥を供給するとともに加圧する」とは、１次側空間に、「汚泥を加圧しながら供給する」か、又は「汚泥を供給した後に汚泥を加圧する」ことを意味する。また、「汚泥を加圧しながら供給する」場合も、「汚泥を供給した後に汚泥を加圧する」場合も、１次側空間内が加圧され、その圧力により濾液が濾布を通過して２次側空間に押し出される状態となる。

このように、吸引濾過工程において、濾布１の１次側の面６に濃縮汚泥を付着させ、加圧濾過工程において、上記「濾布１の１次側の面に付着した濃縮汚泥」の上から更に濃縮汚泥を付着させ、最後に、圧搾工程において、濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥を圧搾して圧搾汚泥を得るため、１つの固液分離装置を用いて、固形分１質量％程度の汚泥を濃縮して、固形分４０質量％以上の汚泥とすることが可能である。

本発明の固液分離装置の一の実施形態（固液分離装置１００（図１参照））を用いた固液分離方法について、工程毎に説明する。

（２−１）吸引濾過工程；
吸引濾過工程は、図１〜３に示すように、「濾布１の一方の面（２次側の面７）側の空間である２次側空間５を減圧しながら、上記濾布１の他方の面側の空間である１次側空間４に汚泥を供給して、上記濾布１によって汚泥を濾過し、上記濾布１の上記「他方の面」である１次側の面６に濃縮汚泥（初期濃縮汚泥）を付着させる」工程であることが好ましい。吸引濾過工程においては、図１に示すように、汚泥１６を汚泥供給手段１２に供給し、汚泥供給手段１２から濾過器３の１次側空間４に汚泥１６を供給している。そして、濾過器３の２次側空間５は、濾液貯留槽１４を介して減圧手段１１によって減圧されている。これにより、濾布１によって、汚泥１６中の固形分が濃縮汚泥１７として捕集され、濾布１を透過した濾液１９が、２次側空間５を通過して、濾液貯留槽１４に送られて貯留される。更に具体的には、濾布１を透過した濾液１９は、流出口７２から排出され、流出ノズル７２ａ及び配管を通じて、濾液貯留槽１４に送られ、濾液貯留槽１４に貯留される。ここで、図３は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器３の断面を示すとともに、吸引濾過工程において、濾布１の１次側の面６に汚泥（初期濃縮汚泥１７ａ）が付着している状態を示す模式図である。

このように、本発明の固液分離装置の一の実施形態を用いた固液分離方法は、まず、吸引濾過工程において、濾布１の１次側の面６に、初期濃縮汚泥１７ａを付着させるため、次の加圧濾過工程において、濾過器３の１次側空間４に「濾布１を加圧しながら」汚泥を供給しても、汚泥中の固形分が濾布１を透過して２次側空間５に漏れ出すことを抑制することができる。これは、濾布１に付着した初期濃縮汚泥１７ａが、濾布１と共に、汚泥中の固形分を捕集する機能を有するためである。これにより、吸引濾過工程において、通常使用される、「モノフィラメントによって形成された濾布」を備えた装置（濾過器３）を使用した場合においても、吸引濾過工程において使用した当該装置（濾過器３）を用いて、加圧濾過工程における加圧濾過を行うことができる。つまり、吸引濾過と加圧濾過とを、１つの濾過器３（固液分離装置１００）で行うことができる。

吸引濾過工程において、２次側空間５に流出する濾液の固形分濃度が、０．０２〜０．０４質量％なったところで、加圧濾過工程を開始することが好ましい。０．０２質量％より低いと、初期濃縮汚泥１７ａが十分に形成されず、加圧濾過工程における加圧力によって、初期濃縮汚泥１７ａ自体が、濾布１を通過して２次側空間５に漏れ出すことがある。０．０４質量％より高いと、吸引濾過工程の時間が長くなるため、汚泥を固液分離する全体時間が長くなることがある。

吸引濾過工程における濾過時間が短すぎると、初期濃縮汚泥１７ａが十分に濾布１に付着せず、加圧濾過工程における加圧力によって初期濃縮汚泥１７ａ自体が濾布１を通過して２次側空間５に流れ出ることがある。濾布１によって汚泥を濾過する時間が長いと、濾過時間全体が延びるという不具合を生じる。

吸引濾過工程において、２次側空間５を減圧するときの圧力（減圧された２次側空間５の圧力）は、浄水場の汚泥を原料とする場合、−０．０８〜−０．０２ＭＰａ（ゲージ圧）であることが好ましい。−０．０８ＭＰａより低いと、固形分が濾布面で留まること無く通過して２次側空間５に流出し、濾布１の１次側の面６に初期濃縮汚泥１７ａが付着しない場合がある。−０．０２ＭＰａより高いと、吸引濾過工程に長時間を要することがある。尚、「ゲージ圧」とは、大気圧を「０ＭＰａ」とした圧力計に表示される圧力である。

吸引濾過工程において、濾過器３の２次側空間５を減圧する減圧手段１１としては、真空ポンプ等を用いることができる。また、減圧手段１１としては、サイホンの原理によって濾過器３の２次側空間５を減圧する手段も好ましい態様である。尚、濾過器３の２次側空間５を減圧する減圧手段１１として真空ポンプを用いた場合には（図１参照）、加圧濾過工程及び圧搾工程においても、濾過器３の２次側空間５を減圧するための減圧手段としては、吸引濾過工程において用いた減圧手段１１を用いることが好ましい。また、濾過器３の２次側空間５を減圧する減圧手段１１としてサイホンの原理による減圧手段を用いた場合には、加圧濾過工程においては、サイホンの原理による減圧手段を用いても真空ポンプを用いてもよく、圧搾工程においては、真空ポンプを用いることが好ましい。

（２−２）加圧濾過工程；
加圧濾過工程は、図１、図４に示すように、２次側空間５を減圧するとともに、１次側空間４に、汚泥１６を「加圧しながら」供給し、濾布１によって汚泥１６をさらに濾過する工程である。２次側空間５は、減圧することが好ましいが、減圧しなくてもよい。本工程の前段の吸引濾過工程において、濾布上に濃縮汚泥が付着するため、濾液の濁度は低下するが、濾液の流量は減少することとなる。そこで、加圧濾過工程は、加圧して濾液の処理流量を確保するための工程である。これに加えて本工程では、濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥１７（初期濃縮汚泥１７ａ）の上から更に濃縮汚泥１７（２層目濃縮汚泥１７ｂ）を付着させるとともに、初期濃縮汚泥１７ａを圧縮してその密度を高めて（緻密化して）、濾布とこれに付着した濃縮汚泥により濾過機能を高める工程でもある。濾布１を透過した濾液１９は、排出口２４ａから排出され、排出ノズル２４ｂ及び配管を通じて、濾液貯留槽１４に送られ、濾液貯留槽１４に貯留される。１次側空間４に、汚泥を「加圧しながら」供給する際には、汚泥１６によって濾布１の「１次側の面６」の全面を加圧することが好ましい。図４は、本発明の固液分離方法の一の実施形態に用いる濾過器３の断面を示すとともに、加圧濾過工程において、濾布１の１次側の面６に汚泥（濃縮汚泥１７（初期濃縮汚泥１７ａ及び２層目濃縮汚泥１７ｂ））が付着している状態を示す模式図である。

このように、加圧濾過工程は、濾布１に初期濃縮汚泥１７ａが付着した状態で、汚泥を加圧濾過するため、濾布１が汚泥によって加圧されるとともに、初期濃縮汚泥１７ａも圧縮されて、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化の程度に応じた濾過機能を果たす。これにより、濾布１がモノフィラメントであっても、固形分の漏れを防止しながら加圧濾過を行うことが可能となる。また、加圧濾過工程において、例えば、２次側空間５を減圧した場合には、固形分濃度９〜１６質量％の濃縮汚泥を得ることができる。

濾布１に初期濃縮汚泥１７ａが付着した状態で、汚泥を加圧濾過する際に、供給する汚泥の圧力が急激に変化する（上昇する）と、濾布表面に形成された濃縮汚泥が濾布を通過して２次側空間に流出することがある。その場合、固形分の回収が不十分になるとともに、濃縮汚泥による固液分離が十分に行えなくなる。そのため、濾布１に初期濃縮汚泥１７ａが付着した状態で、汚泥を加圧濾過する際には、一回の昇圧における圧力変化を小さくし、段階的に複数回昇圧することが好ましい。これにより、固形分が２次側空間に漏れだすことを防止しながら、濾布１に付着した濃縮汚泥を緻密化することができ、最終的に高い圧力で濾過を行うことが可能となる。そして、濃縮汚泥を緻密化することが可能であるため、最終的に得られる（排出する）濃縮汚泥の固形分濃度を高くすることができる。

加圧濾過工程においては、汚泥を加圧する圧力を、０．２〜０．４ＭＰａ（ゲージ圧）（最小濾過圧力）から、０．６〜１．５ＭＰａ（ゲージ圧）（最大濾過圧力）まで、断続的に上げていくことが好ましい。これにより、汚泥中の固形分が濾布を透過して濾液側に流出することを、より効果的に防止することができる。ここで、「最小濾過圧力」とは、加圧濾過工程において、汚泥を加圧するときの、最初（最初の段階）の圧力であって最も低い圧力のことである。「最大濾過圧力」とは、汚泥を加圧するときの、最後（最後の段階）の圧力であって最も高い圧力のことである。最小濾過圧力が、０．２ＭＰａより低いと、固液分離にかかる時間が長くなることがある。最小濾過圧力が、０．４ＭＰａより高いと、加圧濾過を行う際に、固形分が濾布を透過し易くなることがある。また、最大濾過圧力が、０．６ＭＰａより低いと、固液分離にかかる時間が長くなることがある。最大濾過圧力が、１．５ＭＰａより高いと、固形分が濾布を透過し易くなることがある。尚、「汚泥を加圧する圧力を断続的に上げる」とは、汚泥を加圧する圧力を階段状に上昇させることであり、「一定圧力の状態（一定圧力の維持）」と「昇圧している状態（昇圧操作）」とを交互に繰り返しながら汚泥を加圧する圧力を上げることである。また、加圧濾過工程においては、汚泥によって濾布を加圧するため、汚泥で濾過器３の１次側空間４を満たし、１次側空間内の汚泥の圧力（１次側空間内の圧力）を上記所定の圧力とすることが好ましい。従って、汚泥を、上記所定の圧力で、濾過器３の１次側空間４に供給することが好ましい。

また、加圧濾過工程において、１次側空間内の圧力（汚泥を加圧する圧力）を、最小濾過圧力から最大濾過圧力まで断続的に昇圧する場合、一回の昇圧（昇圧操作）において上昇させる圧力は、０．２〜０．７ＭＰａ（上昇幅）であることが好ましく、０．２〜０．４ＭＰａであることが更に好ましい。これにより、より効果的に、濾布に付着した濃縮汚泥を緻密化し、濾布からの固形分の漏れを抑制することができる。一回の昇圧で上昇させる圧力が、０．２ＭＰａより小さいと、固液分離に要する時間が長くなることがある。一回の昇圧で上昇させる圧力が、０．７ＭＰａより大きいと、固形分が、濾布から漏れ易くなることがある。また、一回の昇圧で上昇させる圧力は、一定の値であってもよいし、昇圧の段階によって異なってもよい。また、昇圧操作における昇圧速度（ＭＰａ／分）は、特に限定されないが、濾液に固形分が混入しない程度の速度とすることが好ましい。昇圧速度を速くし過ぎると、濾液に固形分が混入することがあり、また、濾布に付着した濃縮汚泥の層が崩れる可能性もあるため、好ましくない。昇圧速度としては、例えば、０．５〜２分が好ましい。このような昇圧速度の範囲内において、「濾液に固形分が混入したり、濾布に付着した濃縮汚泥の層が崩れたり」することがないように、適宜、昇圧速度を調整することが好ましい。

そして、加圧濾過工程において、１次側空間内の圧力（汚泥を加圧する圧力）を、最小濾過圧力から最大濾過圧力まで断続的に上げる場合、「一定圧力の状態」から「昇圧している状態」への切り替えは、濾液の状況を確認して行うこととなる。

具体的には、昇圧直後、濾液の濁度は上昇する。この濁度は時間経過とともに減少していく。この濁度低下は、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化および、初期濃縮汚泥１７ａの上に新たな濃縮汚泥の層（２層目濃縮汚泥１７ｂ）が形成されることにより、これらの「初期濃縮汚泥１７ａ及び２層目濃縮汚泥１７ｂ」が濾布１とともに濾過機能を果たし、新たな（高い）圧力においても汚泥を良好に濾過することができるような、汚泥の濾過に適した状態になったことを示す。したがって、この濁度低下により、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化および、初期濃縮汚泥１７ａの上に新たな濃縮汚泥の層が形成されたと判断することができる。

昇圧後の初期濃縮汚泥１７ａの緻密化および、新たな濃縮汚泥の層の形成のための時間、すなわち濁度が所定の値に低下するまでの時間は、処理すべき汚泥の組成や濃度などによって異なる。したがって、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化状況や、新たな濃縮汚泥の層形成が十分であるか否かの判断は、濾液の濁度、濃度を計測して判断する。また、濁度計により濁度を計測し、濁度が一定値以下になった場合に上記判断を下してもよい。

また、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化および、新たな濃縮汚泥の層の形成に伴い、昇圧直後の濾液流量も変化するため、この流量変化により、初期濃縮汚泥１７ａの緻密化状況や、新たな濃縮汚泥の層が形成されたことの判断を行うことも可能である。これらの判断のために、一時的に濾液を濾液貯留槽１４の槽外に取り出すようにしても良い。また、濁度が高い濾液が発生する時間は短く、当該濁度が高い濾液の量は、濾液全体から見ると微量であるためそのまま濾液貯留槽１４に流入させても良い。

また、通常の吸引濾過においては、濾過の進行に伴い濾布面への汚泥の付着が進み、濾過流量が低下し、汚泥の処理量が減少する。しかし、本発明の加圧濾過工程の段階的な昇圧により、付着した濃縮汚泥を濾布の一部として機能させつつ、汚泥処理量を確保できるため、従来の吸引濾過を主体とした濾過濃縮工程より短時間で所定量の汚泥を濃縮することができる。

また、本発明における加圧濾過工程においては、汚泥を加圧しながら濾過を行うため、汚泥が濾布に供給される状態を維持しつつ、新な汚泥を、「濾布面に先に付着している汚泥」上に付着するとともに、「先に付着している汚泥」が圧縮されながら、濾過が行なわれる。特に、汚泥が濾布に供給される状態を維持することは、汚泥が濾布に供給されずに、濾布に付着した濃縮汚泥を機械的に加圧（構造物を押し付けて加圧）して、濃縮汚泥中の水分を搾り取る「圧搾工程」とは異なる点である。

加圧濾過工程においては、１次側空間４を加圧する（１次側空間４内の濾液を加圧する）とともに、２次側空間５を減圧することが好ましいが、２次側空間５を減圧するときの圧力（減圧された２次側空間５の圧力）は、−０．０８〜−０．０２ＭＰａ（ゲージ圧）が好ましい。−０．０２ＭＰａより高いと、最終的に得られる圧搾汚泥の濃度が４０質量％未満となることがあり、また、圧搾汚泥の濃度を４０質量％以上に上げようとすると、長時間を要することがある。

加圧濾過工程においては、図１に示すように、濾過器３の１次側空間４に供給する汚泥１６を、汚泥加圧手段１３によって加圧する。汚泥加圧手段１３としては、空気、「窒素等の不活性ガス」等のボンベ、空気圧縮装置（コンプレッサー）等を用いる方式や、油圧等によりピストンで直接汚泥を圧縮する機械的な加圧方式を採用することができる。さらに、ポンプと圧力逃し弁などを組み合わせた汚泥加圧手段１３も考えられえる。汚泥１６を汚泥加圧手段１３により加圧する際には、図１に示すように、汚泥加圧手段１３によって「汚泥が貯留された汚泥貯留槽１２ａ」内の汚泥を加圧し、加圧された汚泥貯留槽１２ａ内の汚泥を濾過器３の１次側空間４に送ることが好ましい。この場合、汚泥加圧手段１３から、加圧された「空気、窒素等の加圧媒体」が、汚泥貯留槽１２ａに送られることにより、汚泥貯留槽１２ａ内が加圧される。

加圧濾過工程においては、図１に示すように、汚泥加圧手段１３によって、濾過器３の１次側空間４に供給する汚泥１６を加圧する際に、圧力調整手段１３ａによって、汚泥の圧力を調整することが好ましい。圧力調整手段１３ａとしては、圧力調整弁を挙げることができる。圧力調整手段１３ａは、汚泥加圧手段１３と汚泥貯留槽１２ａとを繋ぐ、配管に設けられていることが好ましい。

（２−３）圧搾工程；
圧搾工程は、図５に示すように、濾布１の１次側の面６に付着した濃縮汚泥（初期濃縮汚泥及び２層目濃縮汚泥）を圧搾して圧搾汚泥１８を得る工程である。加圧濾過の操作（加圧濾過工程）が終了した後、濾過器内に残留する汚泥を除去した後に濃縮汚泥の圧搾（圧搾工程）を行う。１次側空間４に残留する汚泥を排出する際には、２つの濾液排出槽６１，６１を、互いに遠ざける方向に移動させ、濃縮槽６２の胴体部６４の開閉部７３を開口させて、当該開口した開閉部７３から排出することが好ましい。濾過器内に残留する汚泥を除去した際には、濾過器から取り出した汚泥は、再度汚泥貯留槽に戻し、固液分離を行うことが好ましい。図５は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、圧搾工程において、濃縮汚泥が圧搾される状態を示す模式図である。

また、加圧濾過の操作（加圧濾過工程）により、汚泥が濾過器内に残留しない状態になる場合には、加圧濾過工程を完了させた後に、残留する汚泥を除去する操作等を行わずに、圧搾工程を開始することができる。

図５に示すように、圧搾工程において用いられる汚泥圧搾機構は、２つの濾液排出槽６１，６１が１次側空間４を狭めて互いに近づくように移動し、２枚の濾布１，１のそれぞれの１次側の面６，６に付着した濃縮汚泥を、２つの濾液排出槽６１，６１の間に挟んで圧搾する機構である。濃縮汚泥は、２枚の、「２次側の面７側が濾液透過部材６３で支えられた濾布１」に、挟まれて圧搾される。濃縮汚泥の圧搾により排出される濾液は、濾布１を透過して１次側空間４に流入し、流出口７２から排出される。また、２枚の濾布１，１に挟まれて水分（濾液）が搾り出された濃縮汚泥は、圧搾汚泥１８になる。

圧搾工程において、「濃縮汚泥を圧搾する」とは、汚泥を濾布に供給せずに、濾布に付着した濃縮汚泥を機械的に加圧（構造物を押し付けて加圧、又は構造物で挟んで加圧）して、濃縮汚泥中の水分を搾り取ることを意味する。

圧搾工程においては、濃縮汚泥を圧搾するときの圧力は、０．２〜１．８ＭＰａ（ゲージ圧）であることが好ましい。更に、上記圧力範囲内において、濃縮汚泥を圧搾するときの圧力を断続的に上げながら濃縮汚泥を圧搾することが好ましい。断続的に昇圧する際には、加圧濾過工程における「最大濾過圧力」より高い圧力から昇圧を開始することが好ましい。濃縮汚泥を圧搾するときの圧力が、０．２ＭＰａより低いと、圧搾汚泥の固形分濃度が高くならないことがあり、圧搾工程に長時間を要することがある。濃縮汚泥を圧搾するときの圧力が、１．８ＭＰａより高いと、濃縮汚泥（又は圧搾汚泥）の一部が、濾布を透過することがある。ここで、「濃縮汚泥を圧搾するときの圧力を断続的に上げる」とは、濃縮汚泥を圧搾する圧力を階段状に上昇させることであり、「一定圧力の状態（一定圧力の維持）」と「昇圧している状態（昇圧操作）」とを交互に繰り返しながら、濃縮汚泥を圧搾する圧力を上げることである。

また、圧搾工程において、濃縮汚泥にかける圧力を、上記のように断続的に上げる場合、加圧濾過工程における「最大濾過圧力」より０．２〜０．４ＭＰａだけ高い圧力（最小圧搾圧力）から、加圧濾過工程における「最大濾過圧力」より０．７〜１．０ＭＰａだけ高い圧力（最大圧搾圧力）まで、断続的に上げていくことが好ましい。これにより、濾布１に付着した濃縮汚泥の層を壊すことなく、それらを濾過膜として機能させた脱水を行うことが可能となる。すなわち濃縮汚泥中の固形分が濾布を透過して濾液側に流出することを、より効果的に防止することができる。ここで、「最小圧搾圧力」とは、圧搾工程において、濃縮汚泥を加圧するときの、最初（最初の段階）の圧力であって最も低い圧力のことである。「最大圧搾圧力」とは、濃縮汚泥を加圧するときの、最後（最後の段階）の圧力であって最も高い圧力のことである。最小圧搾圧力が、「加圧濾過工程における最大濾過圧力より０．４ＭＰａだけ高い圧力」より高いと、濃縮汚泥を加圧する際に、固形分が濾布を透過し易くなることがある。また、本実施形態の固液分離方法においては、圧搾工程において濾過器３を上記のような高い圧力にまで昇圧するため、濾過器３は、耐圧構造であることが好ましい。また、圧搾工程において、最終的に濃縮汚泥にかける圧力を、１．５〜１．８ＭＰａとすることが、好ましい態様である。

また、圧搾工程において、濃縮汚泥にかける圧力を、最小圧搾圧力から最大圧搾圧力まで断続的に上げる場合、一回の昇圧（昇圧操作）において上昇させる圧力は、０．２〜０．４ＭＰａ（上昇幅）であることが好ましい。これにより、より効果的に、濾布からの固形分の漏れを抑制しながら、固形分濃度の高い圧搾汚泥を得ることができる。一回の昇圧で上昇させる圧力が、０．２ＭＰａより小さいと、固液分離に要する時間が長くなることがある。一回の昇圧で上昇させる圧力が、０．４ＭＰａより大きいと、固形分が、濾布から漏れ易くなることがある。また、一回の昇圧で上昇させる圧力は、一定の値であってもよいし、昇圧の段階によって異なってもよい。また、昇圧操作における昇圧速度（ＭＰａ／分）は、特に限定されないが、濾液に固形分が混入しない程度の速度とすることが好ましい。昇圧速度を速くし過ぎると、濾液に固形分が混入することがあり、また、濾布に付着した濃縮汚泥の層が崩れる可能性もあるため、好ましくない。昇圧速度としては、例えば、０．５〜２分が好ましい。このような昇圧速度の範囲内において、「濾液に固形分が混入したり、濾布に付着した濃縮汚泥の層が崩れたり」することがないように、適宜、昇圧速度を調整することが好ましい。

そして、圧搾工程において、濃縮汚泥にかける圧力を、最小圧搾圧力から最大圧搾圧力まで断続的に上げる場合、「一定圧力の状態」から「昇圧している状態」への切り替えは、濾液の流量が、「一定圧力の状態」における初期の流量に対して１５〜２５％となったときに行うことが好ましい。

圧搾工程においては、濃縮汚泥を加圧するとともに、２次側空間５を減圧することが好ましい。濃縮汚泥を加圧するとともに、２次側空間５を減圧することにより、圧搾汚泥の表面（特に、濾布に接する面）付近の濾液１９が迅速に排出されるため、その表面がより乾燥した状態となり、圧搾汚泥を濾布から剥離させるときに、より容易に剥離させることができるようになる。２次側空間５を減圧するときの圧力（減圧された２次側空間５の圧力）は、−０．０８〜−０．０２ＭＰａ（ゲージ圧）が好ましい。−０．０２ＭＰａより高い場合、特に、２次側空間５を減圧していない場合には、圧搾汚泥の表面が乾燥し難いことがある。

圧搾工程おいて得られる圧搾汚泥の固形分濃度は、４０〜４５質量％であることが好ましい。圧搾汚泥の固形分濃度が、４０質量％より低いと、圧搾汚泥を燃焼廃棄するときに、燃焼炉の負荷が大きくなることがある。圧搾汚泥の固形分濃度は高いほど好ましいが、本実施形態の固液分離方法では、４５質量％程度が上限となる。

（２−４）排出工程；
排出工程は、図６に示すように、圧搾汚泥１８を濾布１から剥離させる工程であり、濾布１から剥離させた圧搾汚泥１８は、濾過器３から排出される。

本発明の固液分離装置の一の実施形態を用いた固液分離方法における排出工程においては、２つの濾液排出槽６１，６１を遠ざけるように移動させて胴体部６４を伸ばし、濃縮槽６２の胴体部６４の鉛直方向下側に形成された開閉部７３を開口させ、当該「開口した開閉部７３」から圧搾汚泥１８を排出する。開閉部７３は、胴体部６４に形成された「切り込み」であることが好ましい。

排出工程においては、２次側空間から１次側空間に向かって（濾布１を通過するように）圧縮空気を流し、当該圧縮空気によって圧搾汚泥１８を濾布１から剥離させることが好ましい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示される固液分離装置１００において「濾過器として図１０に示すような濾過器８３を用いた」、固液分離装置を作製した。濾過器８３は、凹部８８ａが形成された第１枠体８２ａ（直方体に凹部が形成された形状）及び凹部８８ｂが形成された第２枠体８２ｂ（直方体に凹部が形成された形状）を有する濾過器本体８２と、「第１枠体８２ａの、凹部８８ａが形成された面」と「第２枠体８２ｂの、凹部８８ｂが形成された面」とにより挟まれた袋状の濾布８１と、を備えるものである。袋状の濾布８１は、外周（外縁）が、「第１枠体８２ａの、凹部８８ａが形成された面（外縁）」と「第２枠体８２ｂの、凹部８８ｂが形成された面（外縁）」とにより挟まれることにより、中央部に閉じた空間を形成している（尚、気体及び液体が濾布を通過して移動することは可能である）。また、第１枠体８２ａの凹部８８ａの開口部の形状、及び第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの開口部の形状は、同じ大きさの円形とした。そして、第１枠体８２ａの凹部８８ａの開口部の円形と、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの開口部の円形とが、ずれずに重なり合うようにして、第１枠体８２ａと第２枠体８２ｂとが配置されるようにした。第１枠体８２ａの凹部８８ａの開口部の直径を１８０ｍｍとし、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの開口部の直径を１８０ｍｍとした。また、第１枠体８２ａの凹部８８ａの深さ（最も深い位置の深さ）を、５０ｍｍとし、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの深さ（圧搾用ゴム膜８６までの深さ）を、５０ｍｍとした。図１０は、実施例１で用いられる濾過器８３の断面を示す模式図である。

そして、第１枠体８２ａには、汚泥導入管８７が配設され、汚泥加圧手段１３（図１参照）と圧力調整手段１３ａ（図１参照）を有する汚泥供給手段１２（図１参照）から供給された汚泥が、流入口Ｃから汚泥導入管８７内に流入し、汚泥導入管８７を通って袋状の濾布１内に供給されるように形成されている。この供給圧力を増加させて、汚泥を加圧することにより、加圧濾過工程における汚泥加圧が行われる。

また、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂ内には、圧搾用ゴム膜８６が配設され、圧搾用ゴム膜８６によって、凹部８８ｂによる空間を、凹部８８ｂの凹部底側の空間８８ｂａと、凹部８８ｂの開口部側（凹部８８ｂが形成される面側）の空間８８ｂｂとに分割した状態になっている。

濾過器８３は、濾布８１と第１枠体８２ａの凹部８８ａとにより形成される空間と、濾布８１と第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの開口部側の空間８８ｂｂとにより形成される空間とが、２次側空間８５となる。また、袋状の濾布８１の袋内の空間が１次側空間８４となる。

また、濾過器８３は、第１枠体８２ａと第２枠体８２ｂとの接合面が、水平面に対して直交するように配置して使用した。濾過器８３をこのように配置したときに、「濾布８１と第１枠体８２ａの凹部８８ａとにより形成される空間（１次側空間８５）」を減圧し、濾液を排出するために、第１枠体８２ａの鉛直方向下側に、１次側空間８５と外部とを通じさせる「流出口Ａ」が形成されている。更に、「濾布８１と第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの開口部側の空間８８ｂｂ（１次側空間８５）」を減圧し、濾液を排出するために、第２枠体８２ｂの鉛直方向下側に、１次側空間８５と外部とを通じさせる「流出口Ｂ」が形成されている。流出口Ａ及び流出口Ｂは、濾液貯留槽１４（図１参照）に繋がっている。

また、圧搾工程において濾布８１内の汚泥を圧搾するために、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの底側の空間８８ｂａに加圧ガスを導入するための「加圧口Ｄ」が、第２枠体８２ｂの鉛直方向上側に形成されている。圧搾工程においては、第２枠体８２ｂの加圧口Ｄから凹部８８ｂの底側の空間８８ｂａに加圧ガスを導入し、凹部８８ｂの底側の空間８８ｂａ内を加圧して圧搾用ゴム膜８６を外側に向かって膨れさせ、圧搾用ゴム膜８６によって汚泥が入った濾布８１を押圧し、汚泥を圧搾する。加圧口Ｄは、汚泥加圧手段１３（図１参照）に繋がっている。

汚泥加圧手段１３（図１参照）としては、窒素ボンベを使用した。圧力調整手段１３ａ（図１参照）としては、減圧弁を用いた。汚泥貯留槽１２ａ（図１参照）としては、鉄により形成された２５リットルのタンクを用いた。濾液排出槽６１は鉄により形成した。濾布８１としては、ナイロン製のモノフィラメントを朱子織して形成した濾布を用いた。濾液貯留槽１４としては、透明な塩化ビニルにより形成されたタンクを用いた。濾液貯留槽１４内を減圧するための減圧手段１１（図１参照）としては、真空ポンプを用いた。

得られた固液分離装置を用いて、浄水場において排出された固形分０．７４質量％の汚泥を用いて、固液分離を行った。

吸引濾過工程においては、「−０．０３３ＭＰａ（ゲージ圧）」で２次側空間を減圧しながら、汚泥を、１次側空間に６０分間供給した（６０分間、吸引濾過を行った）。

加圧濾過工程においては、２次側空間を「−０．０３３ＭＰａ（ゲージ圧）」で減圧しながら、汚泥を０．４ＭＰａ（ゲージ圧）で加圧し、１次側空間に１０分間供給した。この昇圧操作は１回実施した。

圧搾工程においては、２次側空間を「−０．０３３ＭＰａ（ゲージ圧）」で減圧しながら、第２枠体８２ｂの加圧口Ｄから凹部８８ｂの底側の空間８８ｂａに、汚泥加圧手段１３（図１参照）からの加圧ガスを導入した。そして、導入された加圧ガスによって、第２枠体８２ｂの凹部８８ｂの底側の空間８８ｂａ内を加圧して、圧搾用ゴム膜８６を外側に向かって膨れさせ、圧搾用ゴム膜８６によって汚泥が入った濾布８１を押圧し、汚泥を圧搾した。圧搾の圧力は１．５ＭＰａ（ゲージ圧）であり、圧搾の時間は１０分間とした。

排出工程においては、第１枠体８２ａと第２枠体８２ｂとを分離し、濾過器本体８２内の圧搾汚泥を内部に有する濾布８１を取り出し、圧搾汚泥を濾布から剥離させて取り出した。

得られた圧搾汚泥の固形分濃度を以下の方法で測定した。結果を表１に示す。表１において、「吸引濾過工程」の「圧力」の欄は、減圧している２次側空間の圧力を示し、「時間」の欄は減圧濾過の時間を示す。また、「加圧濾過工程」の「圧力」の欄は、加圧している１次側空間の圧力を示し、「時間」の欄は、加圧濾過の時間を示す。また、「圧搾工程」の「圧力」の欄は、濃縮汚泥の圧搾に際して、濃縮汚泥に加える圧力を示し、「時間」の欄は、圧搾の時間を示す。また、「固形分濃度」の欄は、圧搾汚泥の固形分濃度を示す。尚、比較例１の「固形分濃度」の欄は、吸引濾過工程により得られた濃縮汚泥の固形分濃度を示す。

（固形分濃度）
乾燥前の測定対象物（圧搾汚泥又は濃縮汚泥）の質量（乾燥前質量）を測定し、乾燥機で乾燥させた後の測定対象物の質量（乾燥後質量）を測定し、乾燥前質量から乾燥後質量を差し引いた値を乾燥前質量で除算した値を１００倍した値を固形分濃度（質量％）とする。測定対象物の乾燥は、１１０℃、８時間の条件で行った。

（実施例２）
加圧濾過工程及び圧搾工程における「圧力（ゲージ圧）」及び「時間」を表１に示すように変化させた以外は実施例１と同様にして、汚泥の固液分離を行った。実施例１の場合と同様にして、上記方法で、圧搾汚泥の「固形分濃度」の測定を行った。結果を表１に示す。表１において、「加圧濾過工程」の「圧力」の欄の「０．２−０．８」は、−０．０３３ＭＰａから０．２ＭＰａまで１分間で昇圧し、０．２ＭＰａで９分間保持し、その後０．２ＭＰａから０．４ＭＰａまで１分間で昇圧し、０．４ＭＰａで９分間保持し、その後０．４ＭＰａから０．６ＭＰａまで１分間で昇圧し、０．６ＭＰａで４分間、その後０．６ＭＰａから０．８ＭＰａまで１分間で昇圧し、０．８ＭＰａで４分間保持する、という昇圧パターンで、連続して１次側空間を加圧したことを示す。そして、「加圧濾過工程」の「時間」の欄の「３０」は、上記１次側空間を加圧する時間（加圧濾過を行う時間）が、合計で３０分であることを示す。また、「圧搾工程」の「圧力」の欄の「１．５−１．８」は、０．８ＭＰａから１．５ＭＰａまで１分間で昇圧し、１．５ＭＰａで４分間保持し、その後１．５ＭＰａから１．８ＭＰａまで１分間で昇圧し、１．８ＭＰａで５分間保持するという昇圧パターンで、連続して濃縮汚泥を圧搾（加圧）したことを示す。そして、「圧搾工程」の「時間」の欄の「１０」は、上記濃縮汚泥を圧搾する時間が、合計で１０分であることを示す。

（比較例１）
加圧濾過工程及び圧搾工程を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、汚泥の固液分離を行った。実施例１の場合と同様にして、上記方法で、圧搾汚泥の「固形分濃度」の測定を行った。結果を表１に示す。

表１より、実施例１の固液分離方法により、１つの固液分離装置を用いて、固形分濃度０．７４質量％（１質量％程度）の汚泥から、固形分濃度４５質量％の圧搾汚泥が得られたことがわかる。また、実施例２の固液分離方法により、吸引濾過工程の吸引濾過時間を１０分と短くし、加圧濾過工程及び圧搾工程において、段階的に各「圧力」を上昇させたことにより、固液分離の合計時間が大幅に短縮されたことが分かる。また、比較例１の固液分離方法により、吸引濾過工程だけでは、濃縮汚泥の固形分濃度は、あまり上がらないことがわかる。

（実施例３）
固液分離に使用する汚泥の固形分濃度を１．２質量％とし、吸引濾過工程、加圧濾過工程及び圧搾工程の条件を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして、汚泥の固液分離を行った。吸引濾過工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」とし、濾過時間を１０分とした（吸引濾過工程の条件）。加圧濾過工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」で維持するとともに、１次側空間を「０．２０ＭＰａ（ゲージ圧）」で３０分間加圧した後に「０．３９ＭＰａ（ゲージ圧）」で２０分間加圧した（加圧濾過工程の条件）。圧搾工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」で維持するとともに、１次側空間を「１．５ＭＰａ（ゲージ圧）」で１０分間加圧した（圧搾工程の条件）。濾過時間と２次側空間に排出された濾液量との関係を図９に示す。図９は、実施例３，４の固液分離方法における、濾過時間と濾液量との関係を示すグラフである。

（実施例４）
固液分離に使用する汚泥の固形分濃度を１．２質量％とし、吸引濾過工程、加圧濾過工程及び圧搾工程の条件を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして、汚泥の固液分離を行った。吸引濾過工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」とし、濾過時間を９０分とした（吸引濾過工程の条件）。加圧濾過工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」で維持するとともに、１次側空間を「０．３９ＭＰａ（ゲージ圧）」で１０分間加圧した（加圧濾過工程の条件）。圧搾工程においては、２次側空間の圧力を「−０．０２５ＭＰａ（ゲージ圧）」で維持するとともに、１次側空間を「１．５ＭＰａ（ゲージ圧）」で１６分間加圧した（圧搾工程の条件）。濾過時間と２次側空間に排出された濾液量との関係を図９に示す。

図９より、実施例３の固液分離方法では、７０分程度で３．５ｋｇの濾液を排出しているのに対し、実施例４の固液分離方法では、１１０分程度で３．５ｋｇの濾液を排出していることが分かる。これより、本発明の固液分離方法では、吸引濾過工程を１０分程度と短くして、加圧濾過工程に切り替えることにより、短時間で汚泥の固液分離を行うことができることが分かる。実施例３と実施例４との違いは、主として、実施例３においては、１０分間の吸引濾過の後に４０分間の加圧濾過を行ったところ（合計５０分）で濾液量が３ｋｇに達しているのに対し、実施例４においては、吸引濾過を９０分間行ったところで濾液量が３ｋｇに達した点である。つまり、吸引濾過工程を長時間続けるよりも、吸引濾過工程を短時間で終了させて、加圧濾過工程に切り替えるほうが、濾過時間を大幅に短縮できるのである。

本発明の固液分離装置は、浄水場から排出される固形分濃度１質量％程度の汚泥を処理するために、好適に利用することができる。

１：濾布、２：濾過器本体、３，３ａ：濾過器、４：１次側空間、５：２次側空間、６：１次側の面、７：２次側の面、１１：減圧手段、１１ａ：真空ポンプ、１２：汚泥供給手段、１２ａ：汚泥貯留槽、１２ｂ：汚泥受入口、１２ｃ：汚泥排出口、１３：汚泥加圧手段、１３ａ：圧力調整手段、１４：濾液貯留槽、１６：汚泥、１７：濃縮汚泥、１７ａ：初期濃縮汚泥、１７ｂ：２層目濃縮汚泥、１８：圧搾汚泥、１９：濾液、６１：濾液排出槽、６２：濃縮槽、６３：濾液透過部材、６４：胴体部、６５：対向する壁、６５ａ：開口部、７１：流入口、７１ａ：流入ノズル、７２：流出口、７２ａ：流出ノズル、７３：開閉部、７４：サイホン管、７５：移動機構、７６：ガイド部、７７：支持部、８１：濾布、８２：濾過器本体、８２ａ：第１枠体、８２ｂ：第２枠体、８３：濾過器、８４：１次側空間、８５：２次側空間、８６：圧搾用ゴム膜、８７：汚泥導入管、８８ａ：（第１枠体の）凹部、８８ｂ：（第２枠体の）凹部、８８ｂａ：底側の空間、８８ｂｂ：開口部側の空間、Ａ，Ｂ：流出口、Ｃ：流入口、Ｄ：加圧口、１００：固液分離装置。

Claims (2)

1. 濾布、及び前記濾布によって内部が仕切られた濾過器本体を有し、前記濾布の一方の面側の空間であるとともに濾液が排出される空間である２次側空間及び前記濾布の他方の面側の空間であるとともに汚泥が供給される空間である１次側空間が形成された濾過器と、
   前記２次側空間を減圧することができる減圧手段と、
   前記１次側空間に汚泥を供給することができる汚泥供給手段と、
   前記１次側空間に供給する汚泥を加圧することができる汚泥加圧手段と、
   前記汚泥加圧手段に接続され、汚泥の加圧を段階的に上昇させることができる圧力調整手段と、
   前記１次側空間に供給された汚泥が前記濾布によって濾過されたときに前記濾布の前記１次側空間側の面である１次側の面に付着した濃縮汚泥を、圧搾することができる汚泥圧搾手段とを備え、
   前記濾布が、モノフィラメントにより形成された濾布であり、
   前記濾過器の前記濾過器本体は、内部が前記２次側空間となる２つの濾液排出槽を有し、前記濾液排出槽が間隔を開けて配置され、更に、前記濾過器本体は、前記２つの濾液排出槽に挟まれるように配置されるとともに内部が１次側空間となる濃縮槽を有し、
   前記濾過器が、２つの前記濾液排出槽のそれぞれと前記濃縮槽との境界に前記濾布を１枚ずつ備えるとともに、２つの前記濾液排出槽内に、前記濾布を支えるように濾液透過部材を備え、
   前記汚泥圧搾手段が、前記２つの濾液排出槽が前記１次側空間を狭めて互いに近づくように移動し、前記２枚の濾布のそれぞれの前記１次側の面に付着した濃縮汚泥を、前記２つの濾液排出槽の間に挟んで圧搾する手段である固液分離装置。
2. 前記濾布が、ポリアミド樹脂のモノフィラメントにより形成された濾布である請求項１に記載の固液分離装置。

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