JP6712929B2

JP6712929B2 - 複合脱水装置

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Publication number: JP6712929B2
Application number: JP2016160160A
Authority: JP
Inventors: 敏機吉村; 猛岡田; 圭介内村; 書廷張
Original assignee: Able Corp
Current assignee: Able Corp
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-08-17
Also published as: WO2018034300A1; CN109562971A; JP2018027521A; KR20190039249A; US20190375663A1; US10941065B2

Description

本発明は、下水処理場、し尿処理場、あるいはその他の有機性含有廃水の処理工程等で発生する汚泥水を脱水処理する複合脱水装置に関する。

下水処理場、し尿処理場、あるいはその他の有機性含有廃水の処理工程で発生する汚泥水は通常下記のような処理方法によって処理される。

すなわち汚泥水を凝集処理し、次いで凝集処理汚泥水を遠心分離式脱水装置、スクリュウ式脱水装置、フイルタープレス式脱水装置、ベルトプレス式脱水装置、多重回転盤型固液分離装置等の各種脱水装置で処理し脱水汚泥を得る。

上記脱水汚泥の含水率は通常８０〜８５％であり、当該脱水汚泥は最終の処理処分として焼却処理または炭化処理をされ、あるいは燃料や肥料に変換される。

一方上記脱水装置で得られたいわゆる一次脱水汚泥をさらに処理し、より含水率を低下させる装置として電気浸透脱水装置が用いられている。

従来から用いられている電気浸透脱水装置は、ローラ間にエンドレスに掛け回された無端ろ布の上流側を汚泥供給部とし、無端ろ布の下流側に無端ろ布を挟んで陽極板と陰極板とを設置し、無端ろ布上の汚泥を陽極板と陰極板とで圧搾しつつ両電極間に電圧を印加して脱水処理するものである（たとえば特許文献１〜３参照。）。

このように両電極間に電圧を印加して圧搾処理すると、正に荷電する水分は陰極側に流動するように作用するので、機械的圧搾力と上記電気作用との総和作用によって含水率５５〜６５％の脱水ケーキが得られる。

このような低含水率の脱水ケーキが得られるので前述の最終処理処分が低コストで合理的に実施できるので、近年になって電気浸透脱水装置が採用されつつある。

ところで電気浸透脱水装置で一次脱水汚泥を処理する場合は、前記各種装置で得られた一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置の近くまで搬送し貯留しなければならず、したがって搬送手段および貯留手段が必要となる。さらに貯留した一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置に供給するための供給手段も必要となる。

特許第５７３６６５９号公報特公平６−８５８４５号公報特開２０１４−１０４４６１号公報

本発明は一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置で処理する際における上記問題点、すなわち一次脱水汚泥の搬送手段、貯留手段、および一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置に供給するための供給手段等を一切省き、汚泥水から一挙に含水率５５〜６５％の脱水ケーキを得ることができる装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、多重回転盤型固液分離装置の脱水汚泥排出部は横一列に配置されており、かつ排出される脱水汚泥の厚みも電気浸透脱水装置にそのまま供給できるように調整することができ、よって多重回転盤型固液分離装置の脱水汚泥排出口部を電気浸透式脱水装置の汚泥供給部に合致するように配置することが可能であることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明に係る複合脱水装置は、複数の回転盤を嵌装した複数の回転軸を上流側から下流側に並べて軸支し、前記回転盤を回転させながら、上流側の前記回転盤の上方から汚泥を含む被処理水を供給して前記回転盤の隙間から水分を排除することにより一次脱水処理し、前記回転盤上の一次脱水汚泥を前記回転盤の上流側から下流側へ移送して、前記回転盤上の前記一次脱水汚泥を前記回転盤の最下流部に位置する汚泥排出部から排出する多重回転盤型固液分離装置と、
ローラ間に掛け回された無端ろ布の上流側に汚泥供給部を有し、前記無端ろ布の下流側に前記無端ろ布を挟む陽極板と陰極板とが設置され、前記無端ろ布上の汚泥を前記陽極板および前記陰極板で圧搾しつつ両電極板間に電圧を印加して前記一次脱水汚泥を二次脱水処理する電気浸透脱水装置とからなり、
前記多重回転盤型固液分離装置の汚泥排出部から排出される前記一次脱水汚泥を前記電気浸透脱水装置の汚泥供給部に連続供給することを特徴とするものからなる。

本発明の複合脱水装置において、前記汚泥排出部の下端と前記汚泥供給部とが同一水平面上に配置されていることが好ましい。汚泥排出部の下端と汚泥供給部とがほぼ同一水平面上に配置されることにより、一次脱水汚泥の形状を保持したままスムーズに電気浸透脱水装置へと連続供給することが可能となる。

本発明の複合脱水装置において、前記回転盤上の一次脱水汚泥を洗浄するためのシャワーノズルが、前記回転盤の上方に設けられていることが好ましい。シャワーノズルを用いて一次脱水汚泥を洗浄することにより、電気脱水処理装置で二次脱水処理する際の汚泥中に含まれる水の電気伝導率を適切な範囲に調整し、脱水効果の低下を防止することが可能となる。

本発明の複合脱水装置は、多重回転盤型固液分離装置と電気浸透脱水装置とを合体させたことにより、汚泥を含む被処理水から一挙に含水率５５〜６５％の脱水ケーキを得ることができる。

したがって一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置の近くまで搬送する搬送手段および貯留手段、さらに貯留した一次脱水汚泥を電気浸透脱水装置に供給するための供給手段をすべて省略することができるので、その経済的効果は大きい。

さらに多重回転盤型固液分離装置の脱水汚泥排出部に至る途中の回転盤上の一次脱水汚泥を洗浄するためのシャワーノズルを設けたので、回転盤上の一次脱水汚泥を洗浄することが可能となり、消化汚泥処理装置から排出される高塩類濃度の汚泥水でも、これを希釈することなく直接処理しても電気浸透脱水装置の性能を十分に発揮させることが可能となる。

本発明の複合脱水装置の一実施態様を示す説明図である。図１の多重回転盤型固液分離装置の要部を拡大した説明図である。本発明に適用可能な他の多重回転盤型固液分離装置の説明図である。本発明の複合型脱水装置の他の実施態様を示す説明図である。

以下に本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施態様の一例である複合脱水装置の説明図であり、凝集槽１、多重回転盤型固液分離装置２、電気浸透脱水装置３が、この順番で設置されている。

凝集槽１には攪拌機４が付設されており、凝集槽１の上方には汚泥水の取出管５の一端が連通している。６は多重回転盤型固液分離装置２のハウジングであり、ハウジング６の上端には汚泥水の取出管５の他端が接続されているとともに、ハウジングの下端に分離液の放出管７が付設されている。

ハウジング６内には多数の楕円形の回転盤８を嵌装した回転軸９が上流側から下流側に並べて軸支されており、各回転軸９の上方には固定部材１０が横設されている。

図２は多重回転盤型固液分離装置２の要部を拡大した外観図であり、多数本の固定部材１０の間に回転盤８が配置され、各回転盤８はスペーサーリング１１を介して回転軸９に嵌装されている。

各回転盤８の回転方向は同一であり、さらに隣接する回転盤８は互いに接触せずに回転するように設定されている。

なおハウジング６の上部は上流側から下流側に傾斜している押さえ板１２となっていて下流側の押さえ板１２には加圧機構１３が付設されており、押さえ板１２を加圧機構１３で上下することにより、固定部材１０の先端部と押さえ板１２の先端部の隙間を可変することができ、また当該隙間が脱水汚泥排出部１４となっている。

なお、加圧機構１３としてはエアーシリンダー等が用いることができる。

次に図１に示した電気浸透脱水装置３は電気脱水処理した後、無端ろ布１５に処理汚泥を供給し始めた状態を示しており、無端ろ布１５は回転ローラ１６にエンドレスに掛け回されている。

無端ろ布１５の回転方向下流側の上部には、陽極板１７が配置され、陽極板１７の上部には当該陽極板１７を上下に駆動し得る駆動装置１８が設置されている。当該駆動装置１８としては油圧式あるいは空圧式のシリンダー、エアーバック等の従来から用いられている駆動装置をそのまま用いることができる。

陽極板１７の下側には無端ろ布１５を挟んで陰極板１９が配置され、当該陰極板１９は上部から圧迫力を受けてもそれに堪え得る強度で固定されている。また陰極板１９には汚泥からの脱離水が通過し得るように多数の穴を有しており、このような陰極板１９としてはパンチングメタルとその下方に付設したＨ鋼、補強グリッド等が好ましく用いられる。

無端ろ布１５の水平面の回転方向上流側には陽極板１７及び陰極板１９が配置されておらず、処理汚泥の供給部分としての必要程度の長さに無端ろ布１５が掛け回されている。

掛け回された下側無端ろ布１５を挟んでシャワーノズル２０が付設されており、陰極板１９の下方および下側無端ろ布１５の下方には脱離水の受け槽２１がそれぞれ設置されている。また陽極板１７および陰極板１９のすぐ下流に位置する回転ローラ１６には脱水ケーキ２２を剥離させるためのスクレーパ２３が設置されている。

なお多重回転盤型固液分離装置２の脱水汚泥排出部１４の下端すなわち多重回転盤型固液分離装置２の固定部材１０の下流側の先端部は、電気浸透脱水装置３の上流側の回転ローラ１６の直上の無端ろ布１５に近接して設置されており、脱水汚泥排出部１４の下端と電気浸透脱水装置の汚泥供給部とがほぼ同一水平面上に配置されている。

［作用］
次に本発明の複合脱水装置の操作を説明する。
図示していない活性汚泥装置から排出される含水率９８％前後の汚泥水が汚泥水供給管２４から凝集槽１に供給され、また有機高分子凝集剤単独あるいは有機高分子凝集剤と無機凝集剤が凝集剤添加管２５から添加され、攪拌機４で凝集槽１を撹拌することにより汚泥水中の固形物は凝集される。

凝集処理された汚泥水は汚泥水の取出し管５から多重回転盤型固液分離装置２の上流側の回転盤８の上方に供給される。

汚泥水中の凝集された固形物は脱水汚泥となって回転盤８あるいは固定部材１０の上部に留まり、水は回転盤８あるいは固定部材１０の隙間から下部に落下する。回転盤８の上部あるいは固定部材１０の上部に脱水汚泥を載せながら各回転盤８の上流側から下流側に脱水汚泥を移動させ、かつこの間にも順次脱水汚泥中の水分は排除される。そして回転盤８の上部の脱水汚泥は最終的には固定部材１０と押さえ板１２との隙間である脱水汚泥排出部１４から脱水汚泥として排出される。

含水率９８％前後の汚泥水は、多重回転盤型固液分離装置の中程の回転盤８の上部では含水率９２％前後の脱水汚泥となり、脱水汚泥排出部１４から排出される際には、含水率８４％前後の脱水汚泥まで脱水される。またこの間に排除された水は放出管７から放出される。

加圧機構１３で押さえ板１２を上下に駆動することによって、押さえ板１２の先端と固定部材１０の先端の隙間を可変することができ、当該隙間の可変により脱水汚泥排出部１４から排出される脱水汚泥の厚みは、電気浸透脱水装置３にとって最適な厚みである約１０ｍｍ程度に調節され、電気浸透脱水装置３の汚泥供給部すなわち電気浸透脱水装置３の上流側の回転ローラ１６の直上に処理汚泥として供給される。

前述したように図１に示された電気浸透脱水装置３は、電気浸透脱水処理し、その後無端ろ布１５に処理汚泥を供給し始めた状態を示しており、陽極板１７は駆動装置１８によって引き上げられている。

本状態から無端ろ布１５を回転させながら多重回転盤型固液分離装置２の脱水汚泥排出部１４から脱水汚泥を供給すると、無端ろ布１５上に処理汚泥層２６が形成される。また陽極板１７の下部に形成されていた脱水ケーキ２２は無端ろ布１５の回転に伴い下流側に移動し、スクレーパ２３によって剥離される。

供給した処理汚泥層２６がもともと陽極板１７の部分に存していた脱水ケーキ２２のほぼ全量と入れ代った時点で、多重回転盤型固液分離装置２の運転を止めて処理汚泥の供給を止め、さらに無端ろ布１５の回転も止める。このような操作によって処理汚泥層２５が両電極板の間に形成される。

次いで駆動装置１８を操作して陽極板１７で処理汚泥層２５を圧搾し、通電して電気浸透脱水処理を行う。

以上が本発明の複合脱水装置の操作の概要である。なお汚泥排出部１４の下端が電気浸透脱水装置３の汚泥供給部の上方に配置された場合は、汚泥排出部１４から排出される脱水汚泥が汚泥供給部に落下する状態となるので、その落差によっては無端ろ布１５上に形成される脱水汚泥の形状が崩れ、電気浸透脱水装置３における脱水性能が低下する可能性がある。しかしながら本実施態様では汚泥排出部１４の下端と電気浸透脱水装置３の汚泥供給部とがほぼ同一水平面上に配置されているので、汚泥排出部１４から排出される脱水汚泥はその形状を保ったままスムーズに汚泥供給部に供給することができ、電気浸透脱水装置３における脱水性能を最大限に発揮させることができる。

ところで図１に示した多重回転盤型固液分離装置２は、楕円形の回転盤８を用い、隣接する回転盤８は接触しないが、本発明に用いることができる多重回転盤型固液分離装置はこのようなものに限定されるものではない。

図３は本発明に用いることができる多重回転盤型固液分離装置の他の実施態様を示すものであり、ハウジング６内に多数の円形の回転盤８を嵌装した回転軸９が上流側から下流側に並べて軸支されており、下部の回転盤群２７はハウジング６内の一方の隅から他方の隅まで配置されているが、上部の回転盤群２８は中央部から下流側までの間に配置されている。

また回転盤群２７および２８ともに、隣接する回転盤８はかみ合うように接触しており、それぞれの回転盤群における回転盤８の回転方向は同じであるが、回転盤群２７の回転盤８と回転盤群２８の回転盤８の回転方向は逆方向となっている。

図３に示した多重回転盤型固液分離装置２においても汚泥水の取出し管５から凝集された汚泥水が多重回転盤型固液分離装置２の下部の回転盤群２７の上流側の回転盤８の上方に供給される。

汚泥水中の凝集された固形物は脱水汚泥となって回転盤８の上部に留まり、水は各回転盤８の隙間から下部に落下する。回転盤８の上部に脱水汚泥を載せながら各回転盤８の上流側から下流側に脱水汚泥を移動させ、かつこの間にも順次脱水汚泥中の水分が排除される。回転盤群２７の中央部から下流の回転盤８の上部に形成される脱水汚泥は上部の回転盤群２８の各回転盤８によって押圧され、最終的には回転盤群２６および回転盤群２７の隙間である脱水汚泥排出部１４から脱水汚泥として排出される。

図４は本発明の他の実施態様の複合脱水装置を示す説明図であり、多重回転盤型固液分離装置２内に設置された多数の回転盤８のほぼ中央部の回転盤８の上方に回転盤８上部の脱水汚泥を洗浄するためのシャワーノズル２９が設置されている。

活性汚泥装置から排出される汚泥水の電気伝導率は１，０００〜２，０００μＳ／ｃｍ程度であり、このような電気伝導率を有する汚泥水を凝集処理し、次いで一次脱水処理し最終的に電気浸透脱水装置で脱水処理しても何ら問題が生じない。

しかし消化汚泥処理装置から発生する汚泥水は塩類濃度が極めて高く、その電気伝導率は約９，０００μＳ／ｃｍ前後であり、このような汚泥水を凝集処理し、次いで一次脱水処理し最終的に電気浸透脱水処理しようとすると下記の問題が生じる。

すなわち電気脱水処理装置で脱水処理する場合、脱水汚泥中に含まれる水の電気伝導率が３，０００μＳ／ｃｍ以上になると、電流が通りやすくなりすぎとなり、脱水効果が低下する。

したがって上述のような高塩類濃度を含む汚泥水を一次脱水処理し、次いで電気浸透脱水処理する場合は、凝集処理する際に汚泥水を清澄水で薄め塩類濃度を低下させてから凝集処理をする必要があるが、本発明装置に用いる多重回転盤固液分離装置は、回転盤上に脱水汚泥が載った状態となるので、脱水汚泥を容易に洗浄することができる。

すなわち図４に示した多重回転盤固液分離装置２におけるシャワーノズル２９から洗浄水を放出し、回転盤８上の脱水汚泥を洗浄する。

洗浄水は脱水汚泥中を浸透し塩類を洗い落とし、しかも洗浄排水は直ちに回転盤８の隙間から落下するので、それほど脱水効果を低下させることはなく、脱水汚泥中の水の電気伝導率を低下させることができる。しかも汚泥水を清澄水で薄めるよりはるかに少ない水量で所期の目的を達成可能となる。

シャワーノズル２９から放出する水としては、清澄水のほか３，０００μＳ／ｃｍ未満の水であればいかなる水でも使用可能である。

なおその他の構造は図１に示した複合脱水装置と全く同じであり操作も同様であるため、図１と同じ符号を付して説明を省略する。

本発明に係る複合脱水装置は、下水処理場、し尿処理場、あるいはその他の有機性含有廃水の処理工程等で発生する汚泥水の脱水処理に広く利用可能である。

１・・・凝集槽２・・・多重回転盤型固液分離装置
３・・・電気浸透脱水装置４・・・攪拌機
５・・・汚泥水の取出し管６・・・ハウジング
７・・・放出管８・・・回転盤
９・・・回転軸１０・・固定部材
１１・・スペーサーリング１２・・押さえ板
１３・・加圧機構１４・・汚泥排出部
１５・・無端ろ布１６・・回転ローラ
１７・・陽極板１８・・圧搾装置
１９・・陰極板２０・・シャワーノズル
２１・・受け槽２２・・脱水ケーキ
２３・・スクレーパ２４・・汚泥水供給管
２５・・凝集剤添加管２６・・処理汚泥層
２７・・下部の回転盤群２８・・上部の回転盤群
２９・・シャワーノズル

Claims

複数の回転盤を嵌装した複数の回転軸を上流側から下流側に並べて軸支し、前記回転盤を回転させながら、上流側の前記回転盤の上方から汚泥を含む被処理水を供給して前記回転盤の隙間から水分を排除することにより一次脱水処理し、前記回転盤上の一次脱水汚泥を前記回転盤の上流側から下流側へ移送して、前記回転盤上の前記一次脱水汚泥を前記回転盤の最下流部に位置する汚泥排出部から排出する多重回転盤型固液分離装置と、
ローラ間に掛け回された無端ろ布の上流側で前記汚泥排出部の下端と同一水平面上に配置された汚泥供給部を有し、前記無端ろ布の下流側に前記無端ろ布を挟む陽極板と陰極板とが設置され、前記無端ろ布上の汚泥を前記陽極板および前記陰極板で圧搾しつつ両電極板間に電圧を印加して前記一次脱水汚泥を二次脱水処理する電気浸透脱水装置とからなり、
前記多重回転盤型固液分離装置の汚泥排出部から排出される前記一次脱水汚泥を前記電気浸透脱水装置の汚泥供給部に連続供給することを特徴とする複合脱水装置。
前記回転盤上の一次脱水汚泥を洗浄するためのシャワーノズルが、前記回転盤の上方に設けられている、請求項１に記載の複合脱水装置。