JP7765689B2 - 脱水システム及び脱水方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体分を含む被処理水の脱水処理に係る脱水システム及び脱水方法に関するものである。

下水汚泥等、固体分を含む被処理水（以下、単に「被処理水」とも呼ぶ。）に対する処理の一つとして、固体分から水分を分離除去し、固体分を濃縮して回収する脱水処理が広く行われている。また、脱水処理を行う装置として、様々な種類の脱水機が知られており、併せて脱水処理の効率向上等のために、脱水処理対象となる被処理水に、薬剤（凝集剤）を添加することも広く行われている。

例えば、特許文献１には、脱水機として、重力脱水濾過部を有するベルトプレス型脱水機を用い、汚泥等の固体分を含む被処理水の脱水処理において、重力脱水濾過部における濃縮汚泥の水位が、望ましい濃縮脱水効率が得られる目標水位となるように、凝集剤の添加量を制御することが記載されている。

特開平１１－２５４０００号公報

特許文献１に記載されるように、固体分を含む被処理水の脱水処理において、望ましい濃縮脱水効率を得られるように凝集剤の添加量を調整することは知られている。しかし、被処理水に対する凝集剤の添加量が常に最適となるように制御することは困難であり、安定した脱水処理のためには、凝集剤の不足が起こらないよう、凝集剤の添加量を増やすことになる。このため、結果としてコスト高になるという問題に加えて、凝集剤の添加量が過剰となり過ぎると、被処理水の濾過効率が低下するという問題がある。

また、特許文献１に記載されたベルトプレス型脱水機のように、被処理水の自重による濾過処理を伴う脱水機においては、凝集剤の添加量により被処理水中の固体分の凝集状態を調整し、速やかに濾過処理（固体分と水分の分離）が進行するようにすることで、濃縮脱水効率向上を図ることが知られている。
一方、スクリュープレス脱水機や多重円盤型脱水機のように、脱水部が被処理水に浸漬した状態で脱水処理を行う脱水機では、特許文献１に記載されたような濾布を用いたベルトプレス型脱水機と異なり、脱水部が被処理水による押し込み圧を受けることで、脱水効率が高まる。したがって、このような脱水機において、安定した脱水処理を行い、かつ脱水効率を高めるためには、特許文献１に記載された手段とは異なる手段が必要である。

さらに、固体分を含む被処理水が、固液分離槽等による固液分離処理を経て脱水機へ供給される場合、一般に、供給当初は被処理水中の固体分の濃度が高いものの、脱水機へ供給されていくに従い、固液分離槽内にある被処理水中の固体分濃度が減少していく。このため、脱水機へ供給される被処理水中の固体分の量は減少していく。この結果、脱水機から排出される固体分の量が減少していくことになるため、脱水処理を経て濃縮された固体分の回収量が低下し、脱水処理における作業効率が悪化してしまうという問題がある。

そこで、本発明の課題は、固体分を含む被処理水に対する脱水処理において、脱水部が被処理水に浸漬した脱水機を用い、脱水処理を安定して継続させるとともに、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水後の固体分の排出量を一定とすることで、脱水処理における作業効率を向上させた脱水システム及び脱水方法を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、脱水部が被処理水に浸漬した脱水機に対し、固体分を含む被処理水の水位が一定となるように被処理水の供給量を制御することにより、脱水機における水頭圧（脱水部に対する押し込み圧）を一定に維持し、かつ一定量の固体分を脱水機へ継続して供給し続けることができ、脱水処理に係る作業効率向上が可能となることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の脱水システム及び脱水方法である。

上記課題を解決するための本発明の脱水システムは、固体分を含む被処理水に対し脱水処理を行う脱水システムであって、ケーシングと脱水部を備える脱水機を有し、脱水部が、被処理水に浸漬しており、ケーシング内の被処理水の水位が一定となるように、脱水機への被処理水の供給量を制御することを特徴とするものである。

本発明の脱水システムによれば、ケーシングと脱水部を備え、脱水部が被処理水に浸漬している脱水機へ供給される被処理水の供給量を、ケーシング内の被処理水の水位が一定となるように制御することにより、脱水機における水頭圧（脱水部に対する押し込み圧）を一定に維持することができ、脱水効率を高め、脱水処理を安定して継続させることが可能となる。
また、本発明の脱水システムによれば、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水機に供給される被処理水に含まれる固体分の量を一定に制御することができる。これにより、脱水機においては一定量の固体分に対して継続して脱水処理することができるため、脱水後の固体分の排出量を一定とし、脱水処理を経て濃縮された固体分の回収量低下を抑制することが可能となり、脱水処理に係る作業効率を大幅に向上させることが可能となる。

また、本発明の脱水システムの一実施態様としては、凝集剤を添加する凝集剤添加部を有し、凝集剤添加部は、被処理水に一定の添加量で凝集剤を添加することを特徴とするものである。
本発明の脱水システムによれば、被処理水に一定の添加量で凝集剤を添加することで、凝集剤の過剰な添加を抑制することができる。これにより、凝集剤にかかるコストを抑え、かつ、固体分と凝集剤の添加比率を略一定にすることができるため、固体分の凝集状態を適切に制御し、固体分の脱水効率及び回収量を向上させることが可能となる。

また、本発明の脱水システムの一実施態様としては、被処理水の流量を可変とする供給部を備え、供給部により、脱水機への被処理水の供給量の制御を行うことを特徴とするものである。
本発明の脱水システムによれば、被処理水の流量を可変とする供給部を設け、脱水機のケーシング内の被処理水の水位が一定となるように、供給部による被処理水の流量制御を行うことで、脱水機への被処理水の供給量の制御において、被処理水中の固体分濃度を特に把握する必要がなくなる。これにより、脱水機への被処理水の供給量制御について、被処理水中の固体分濃度を把握するための汚泥濃度計等の計測機器を用いる必要がなく、簡便な構成で行うことができる。
また、本発明の脱水システムによれば、被処理水の流量を可変とした供給量制御をすることで、脱水機への被処理水の供給を停止することなく、連続した脱水処理が可能となる。特に、脱水処理を必要とする被処理水が発生する発生源から、常に被処理水の供給が続くような系において、顕著な効果を奏するものである。

また、本発明の脱水システムの一実施態様としては、脱水機は、スクリュープレス脱水機、又は、多重円盤型脱水機であることを特徴とするものである。
スクリュープレス脱水機、又は、多重円盤型脱水機は、いずれもケーシングと脱水部を備え、脱水部が被処理水に浸漬している脱水機であり、脱水部における被処理水による押し込み圧が脱水性能に影響を及ぼすものとして知られているものである。このため、本発明の脱水システムにおける脱水機として好適に用いることができる。
そして、本発明の脱水システムによれば、既知・既設のスクリュープレス脱水機、又は、多重円盤型脱水機に係る構成を活用して、脱水機における水頭圧（脱水部に対する押し込み圧）を一定に維持するとともに、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水機に供給される被処理水に含まれる固体分の量を一定に制御することができる。これにより、脱水処理を安定して継続させるとともに、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水後の固体分の排出量を一定とすることで、脱水処理に係る作業効率を大幅に向上させることが可能となる。

上記課題を解決するための本発明の脱水方法は、固体分を含む被処理水に対し脱水処理を行う脱水方法であって、ケーシングと脱水部を備え、脱水部が、被処理水に浸漬している脱水機に対して、ケーシング内の被処理水の水位が一定となるように、脱水機への被処理水の供給量を制御する制御工程を備えることを特徴とするものである。
本発明の脱水方法によれば、ケーシングと脱水部を備え、脱水部が被処理水に浸漬している脱水機において、ケーシング内の被処理水の水位が一定となるように、供給される被処理水の供給量を制御する制御工程を備えることにより、脱水機における水頭圧（脱水部に対する押し込み圧）を一定に維持することができ、脱水効率を高め、脱水処理を安定して継続させることが可能となる。
また、本発明の脱水方法によれば、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水機に供給される被処理水に含まれる固体分の量を一定に制御することができる。これにより、脱水機では一定量の固体分を継続して脱水処理することができるため、脱水後の固体分の排出量を一定とし、脱水処理を経て濃縮された固体分の回収量低下を抑制することが可能となり、脱水処理に係る作業効率を大幅に向上させることが可能となる。

本発明によれば、固体分を含む被処理水に対する脱水処理において、脱水部が被処理水に浸漬した脱水機を用い、脱水処理を安定して継続させるとともに、脱水処理対象となる被処理水中の固体分濃度が変動しても、脱水後の固体分の排出量を一定とすることで、脱水処理における作業効率を向上させた脱水システム及び脱水方法を提供することができる。

本発明の第１の実施態様の脱水システムを示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様における脱水機の一例であるスクリュープレス脱水機を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様における脱水機の一例である多重円盤型脱水機を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施態様の脱水システムを示す概略説明図である。

本発明の脱水システムは、固体分を含む被処理水に対し脱水処理を行うものであって、より具体的には、脱水機へ供給される被処理水において、固体分から水分を分離除去し、固体分を濃縮して回収するために用いられる。

本発明の脱水システムによる脱水処理対象となる被処理水とは、液体中に粒子状の固体が分散した状態のものである。具体的には、下水処理場や排水処理場等で発生する汚泥、製紙工場の製紙スラッジ、食品工場やメッキ工場等の工場廃水、顔料廃水等が挙げられる。
また、本発明の脱水システムにおいては、脱水処理対象となる被処理水は、発生源となる各種水処理場や各種工場から排出されたものに対し、固液分離処理等の前処理を行うものとしてもよい。より具体的には、発生源から排出された被処理水に対し、沈殿槽や凝集沈殿槽等の固液分離槽を用いた固液分離処理を行い、固液分離槽内で沈降した沈降成分であり、固体分を多く含む状態の分散液を、本発明の脱水システムに供給する被処理水とすることが挙げられる。
なお、本発明の実施態様においては、脱水システムに供給する被処理水としては、各種処理場や各種工場等で発生した固体分を含む溶液に対し、前処理として固液分離処理を行い、沈降した沈降成分を被処理水として用いたものについて説明しているが、これに限定されるものではない。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る脱水システム及び脱水方法の実施態様を詳細に説明する。なお、本発明の脱水方法については、以下の脱水システムの構成及び作動、脱水機の構造の説明に置き換えるものとする。また、実施態様に記載する脱水システムの構成及び作動、脱水機の構造については、本発明に係る脱水システムを説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の脱水システムの構成を示す概略説明図である。
本実施態様に係る脱水システム１００は、図１に示すように、発生源（各種水処理場や各種工場等）から送られてくる原水を固液分離する固液分離槽１と、固液分離槽１から供給される固体分を含んだ被処理水Ｗ（以下、単に「被処理水Ｗ」と呼ぶこともある。）に対する脱水処理を行い、固体分から水分を分離除去して、濃縮した固体分を回収する脱水機２を備えている。また、固液分離槽１から脱水機２へ被処理水Ｗを送る供給部３と、脱水機２内の被処理水Ｗの水位を測定する測定部４と、測定部４からの測定結果に基づいて供給部３の制御を行う制御部５を備えている。さらに、供給部３は、固液分離槽１から脱水機２へ被処理水Ｗを供給する配管である供給ラインＬ１上に設けられている。
なお、図１において、一点鎖線の矢印は、入出力及び制御可能に接続されていることを示すものである。

また、本実施態様における処理対象である被処理水Ｗに対しては、脱水機２による脱水効率を高めるため、脱水機２に供給される前に、被処理水Ｗ中の固体分同士を凝集させフロック化させる前処理を行うことが好ましい。
このような前処理としては、被処理水Ｗに対して凝集剤Ｇを添加することが挙げられる。
例えば、図１に示すように、本実施態様における脱水システム１００は、凝集剤Ｇを貯留する凝集剤貯留槽６、及び、凝集剤貯留槽６に貯留された凝集剤Ｇを被処理水Ｗへ添加する凝集剤添加部７と、凝集剤貯留槽６から凝集剤Ｇを凝集剤添加部７へ送る配管である添加ラインＬ２を備えるものとすることが挙げられる。

まず、本実施態様における脱水システム１００における前処理として機能する固液分離槽１及び凝集剤Ｇ添加に係る構成（凝集剤貯留槽６及び凝集剤添加部７）について説明する。

〔固液分離槽〕
固液分離槽１は、各種処理場や各種工場等で発生した原水（固体分を含む溶液）に対し、前処理として固液分離処理を行うためものである。また、固液分離槽１は、固体分を多く含む状態の分散液を被処理水Ｗとして脱水機２へ供給するためのものである。
固液分離槽１は、原水を固体分と液体分とに分離することができれば、どのような構造や大きさであってもよい。例えば、原水を貯留し固体分が自然沈降することにより、固体分と液体分とに分離するものであってもよく、また、固液分離槽１に対し、後述する凝集剤Ｇを添加する凝集剤添加手段や、原水を撹拌する撹拌羽根１１を備え、固液分離槽１内でフロックを形成することで固体分と液体分とに分離するものであってもよい。

固液分離槽１としては、分離した液体分を処理水として槽上部側から槽外に排出する処理水排出部１２や、沈降した固体分を含む沈降成分を槽底部側から槽外に抜き出す沈降成分排出部１３などを設けることが挙げられる。

また、固液分離槽１から脱水機２に供給する被処理水Ｗは、固液分離槽１の底部に沈降した沈降成分であり、固体分を多く含む状態の分散液からなるものである。これにより、脱水機２において、固体分の脱水処理及び回収処理を効率的に行うことが可能となる。
そして、固液分離槽１の底部あるいは下部側に設けられた沈降成分排出部から抜き出される被処理水Ｗは、抜き出し開始時には含有する固体分の濃度が高く、抜き出されていくに従って、含有する固体分の濃度が低くなっていくという傾向を示す。

〔凝集剤貯留槽及び凝集剤添加部〕
凝集剤貯留槽６は、凝集剤Ｇを貯留しておくための貯留槽である。
凝集剤貯留槽６は、凝集剤Ｇを貯留しておくことができればよく、どのような大きさや構造、材質であってもよい。また、貯留しておく凝集剤Ｇの種類についても特に限定されない。さらに、凝集剤貯留槽６は、使用する凝集剤Ｇに応じて、複数槽設けることとしてもよい。

被処理水Ｗに添加する凝集剤Ｇとしては、固体分を凝集させる作用を示すものであれば特に限定されず、どのようなものであってもよい。例えば、無機凝集剤、高分子凝集剤が挙げられ、処理条件に応じて適宜選択される。

無機凝集剤としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄、ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。高分子凝集剤としては、カチオン系のポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素－ホルマリン樹脂等が挙げられる。また、他の高分子凝集剤として、ノニオン系のポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のほか、アニオン系のポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２－アクリルアミド）－２－メチルプロパン硫酸塩等や、両性系のアクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等が挙げられる。
なお、これらの凝集剤Ｇは、処理条件によって、１種又は複数を混合したものを用いることができる。

凝集剤添加部７は、脱水機２において脱水処理を行う前処理として、被処理水Ｗ中の固体分をフロック化するために、凝集剤Ｇを被処理水Ｗに添加するものである。
凝集剤添加部７により添加する凝集剤Ｇの添加量は特に制限はないが、被処理水Ｗの固形分の濃度変動に関わらず、一定の量の凝集剤Ｇを添加することが好ましい。後述するように、本実施態様における脱水システム１００では、脱水機２に供給される固体分濃度（固体量）は略一定となる。したがって、一定量の凝集剤添加を行うことで、固体分に対する凝集剤添加比率を一定にすることができ、安定したフロック形成を行うことが可能となり。これにより、被処理水Ｗの固形分の濃度に対して、凝集剤Ｇを過剰供給することがなくなるため、凝集剤Ｇの使用コストを抑え、かつ、固体分の脱水効率及び回収量を向上させることが可能となる。

また、凝集剤添加部７は、脱水機２より前の段階で、被処理水Ｗに凝集剤Ｇを添加することができれば、どのような構造であってもよく、また、どのような場所に設置されていてもよい。
例えば、図１に示すように、本実施態様における凝集剤添加部７の設置箇所として、供給部３と脱水機２の間の供給ラインＬ１上とすることが挙げられる。これにより、脱水機２の水位Ｈに応じ、供給部３による流量制御が行われた被処理水Ｗに対して、凝集剤Ｇを添加することができる。したがって、凝集剤Ｇの過剰供給をより確実に抑制し、安定したフロック形成が可能となる。

以下、本実施態様の脱水システム１００における主な構成について説明する。
〔脱水機〕
脱水機２は、固体分を含む被処理水Ｗに対し、脱水処理を行うことで、固体分から水分を分離除去し、含水率を低減させて濃縮した固体分（以下、「脱水ケーキＤ」と呼ぶ）を回収するためのものである。

本実施態様における脱水機２は、被処理水Ｗが供給され、滞留するケーシング２１と、ケーシング２１内に配設され、固体分から水分を分離除去する脱水部２２を備えるものである。ここで、脱水部２２は、供給された被処理水Ｗに浸漬した状態となっている。また、ケーシング２１は、被処理水Ｗが供給ラインＬ１を介して被処理水Ｗが供給される被処理水供給部２３と、脱水部２２により形成された脱水ケーキＤを排出する脱水ケーキ排出部２４とを備えている。

本実施態様における脱水機２は、脱水部２２が被処理水Ｗに浸漬した状態となっている。このため、本実施態様の脱水機２による脱水処理においては、脱水部２２にかかる押し込み圧が脱水処理効率に影響する。また、この押し込み圧は、ケーシング２１内に滞留（貯留）した被処理水Ｗの水頭圧に影響を受けるものである。
本実施態様における脱水システム１００は、このような脱水機２において、ケーシング２１内の被処理水Ｗの水位Ｈが一定となるようにすることで、ケーシング２１内における被処理水Ｗの水頭圧（脱水部２２にかかる押し込み圧）を一定とし、安定した脱水処理を可能とするものである。

本実施態様における脱水機２としては、ケーシング２１及び脱水部２２を備え、脱水部２２が被処理水Ｗに浸漬する状態となる構造を有するものであればよい。固体分
本実施態様における脱水機２の一例としては、例えば、スクリュープレス脱水機や多重円盤型脱水機と呼ばれる脱水機が挙げられる。

（スクリュープレス脱水機）
図２には、本実施態様における脱水機の一例として、スクリュープレス脱水機を示した概略説明図である。
以下、図２に基づき、本実施態様における脱水機２の一例であるスクリュープレス脱水機２Ａについて説明する。

図２に示されるスクリュープレス脱水機２Ａ（以下、「脱水機２Ａ」という。）は、ケーシング２１及び脱水部２２として、被処理水滞留部２１１Ａ及び脱水部配設領域２１２Ａを備えるケーシング２１Ａと、スクリュー２２１Ａ及びスクリーン２２２Ａが設けられた脱水部２２Ａとを備えるものであり、スクリュー２２１Ａの回転駆動により、被処理水Ｗを圧縮回転・搬送することで固体分から水分を分離除去し、連続的に脱水処理を行う脱水機である。
また、本実施態様における脱水機２Ａは、ケーシング２１Ａ及び脱水部２２Ａに加え、被処理水供給部２３Ａと、脱水ケーキ排出部２４Ａと、濾液排出部２５Ａを備えている。

ケーシング２１Ａにおける被処理水滞留部２１１Ａは、脱水部配設領域２１２Ａよりも上方に設けられた領域であり、被処理水供給部２３Ａにより供給された被処理水Ｗが滞留（貯留）し、後述する測定部４により被処理水Ｗの水位を測定する箇所である。
一方、ケーシング２１Ａにおける脱水部配設領域２１２Ａは、脱水部２２Ａを配設する空間を形成する領域であり、スクリュー２２１Ａ及びスクリーン２２２Ａが収容されている。

脱水部２２Ａにおけるスクリュー２２１Ａは、円錐状の回転体に対し、螺旋状に羽根が設けられており、駆動機構（不図示）により回転駆動する。このとき、円錐状の回転体としては、被処理水Ｗの搬送方向（被処理水供給部２３Ａから離れる方向）に向かうほど、直径を大きくすることで、被処理水Ｗを搬送する空間が小さくなるように構成することが挙げられる。これにより、スクリュー２２１Ａが回転することで、固体分を含む被処理水Ｗを脱水ケーキ排出部２４Ａの方向に搬送することができ、かつ被処理水供給部２３Ａから離れるほど（脱水ケーキ排出部２４Ａに近づくほど）、被処理水Ｗに対して大きな圧力を負荷することが可能となり、脱水効率を高めることができる。
なお、スクリュー２２１Ａの構造は、スクリュープレス脱水機に用いられる公知の構造であればよく、特に限定されない。また、スクリュー２２１Ａにおける羽根の枚数、形状及び大きさについても特に限定されるものではない。

脱水部２２Ａにおけるスクリーン２２２Ａは、スクリュー２２１Ａの周囲に設けられ、スクリュー２２１Ａにより搬送される被処理水Ｗは、スクリーン２２２Ａを介して固体分と水分に分離され、水分はスクリーン２２２Ａを介して濾液排出部２５Ａへ排出され、スクリーン２２２Ａを透過しなかった固体分は、脱水ケーキ排出部２４Ａ側に向かって搬送されていく。スクリーン２２２Ａは、被処理水Ｗ中の粒度の大きい固体分と水分とを分離することができれば、どのような形状、材質であってもよい。例えば金属メッシュやパンチングメタル等で形成されるものが挙げられる。この場合、強度が高く頑丈なため、メンテナンスにおける作業コストを低減させることが可能となる。

被処理水供給部２３Ａは、供給ラインＬ１を介し、脱水機２Ａへ被処理水Ｗを供給するためのものである。
被処理水供給部２３Ａは、ケーシング２１Ａに対し被処理水Ｗを供給することができれば、どのような場所に設けられていてもよい。例えば、図２に示すように、被処理水滞留部２１１Ａと接続するように設けることが挙げられる。

脱水ケーキ排出部２４Ａは、脱水ケーキＤを脱水機２Ａの外部へ排出するためのものである。脱水ケーキ排出部２４Ａは、脱水部２２Ａにより十分に脱水された脱水ケーキＤを、ケーシング２１Ａの外部に排出することができれば、どのような場所に設けられていてもよい。例えば、図２に示すように、脱水部２２Ａにおける被処理水Ｗの搬送方向の終端部かつケーシング２１Ａの下部に設けることが挙げられる。

濾液排出部２５Ａは、脱水部２２Ａにおいて被処理水Ｗの固体分から分離した水分（濾液）を脱水機２Ａの外部に排出するものである。なお、濾液排出部２５Ａの形状は特に限定されない。例えば、図２に示すように、濾液排出部２５Ａとして、傾斜板からなるガイドを設けることで、脱水部２２Ａのスクリーン２２２Ａを介して落下する水分を効率よく脱水機２Ａ外に排出することができる。

次に、脱水機２Ａの動作について説明する。
まず、固液分離槽１で沈降した沈降成分を被処理水Ｗとし、この被処理水Ｗが被処理水供給部２３Ａから、ケーシング２１Ａ内の被処理水滞留部２１１Ａに供給される。このとき、被処理水Ｗ中に含まれる固体分の濃度が低い場合、被処理水Ｗに含まれている水分の多くは、スクリーン２２２Ａを介し、固体分から容易に分離され、濾液排出部２５Ａを通じて脱水機２Ａの外に速やかに排出される。このため、被処理水滞留部２１１Ａには、被処理水Ｗとしての滞留がほとんど起こらず、水位Ｈは低いままとなる。一方、被処理水Ｗ中に含まれる固体分の濃度が一定以上存在する場合や、ケーシング２１Ａ内に被処理水Ｗを連続して供給することにより、被処理水滞留部２１１Ａ内の固体分の濃度が一定以上となると、固体分の保水力上昇や固体分の分散性低下等により、固体分から水分の分離が進行しにくくなる。これにより、被処理水滞留部２１１Ａ及び脱水部配設領域２１２Ａ内には、一定の固体分濃度を有する被処理水Ｗが存在することになり、脱水部２２Ａは被処理水Ｗに浸漬した状態となる。

次に、脱水部２２Ａにおけるスクリュー２２１Ａを回転駆動することで、脱水部配設領域２１２Ａ（脱水部２２Ａ）内に存在する被処理水Ｗは、脱水ケーキ排出部２４Ａに向かって搬送される。ここで、スクリュー２２１Ａは脱水ケーキ排出部２４Ａに近いほど円錐状の回転体の直径が大きくなっていく構造とすることで、被処理水Ｗが圧縮されて固形分と液体分に分離される。このとき、被処理水Ｗから分離した水分は、スクリーン２２２Ａから濾液排出部２５Ａを介して脱水機２Ａの外に排出される。
そして、水分が分離除去されることで、固体分は凝集して脱水ケーキＤとなって脱水ケーキ排出部２４Ａから脱水機２Ａの外に排出される。これらの動作を連続的に行うことで、脱水機２Ａによる被処理水Ｗの脱水処理が進行する。

なお、本実施態様における脱水機２としての脱水機２Ａは、図２に示した構造に限定されるものではない。脱水機２Ａとして公知の構造及び公知の付加機構を備えるものを用いることができる。例えば、脱水部２２Ａのスクリュー２２１Ａに対向するように背圧装置を設けるものや、スクリーン２２２Ａを可動板及び固定板を組み合わせた多重板構造とした多重板型スクリュープレス脱水機を用いることなどが挙げられる。

（多重円盤型脱水機）
また、本実施態様における脱水機２の他の例としては、多重円盤型脱水機が挙げられる。
図３は、本実施態様における脱水機の一例として、多重円盤型脱水機を示した概略説明図である。
以下、図３に基づき、本実施態様における脱水機２の一例である多重円盤型脱水機２Ｂについて説明する。

図３に示される多重円盤型脱水機２Ｂ（以下、「脱水機２Ｂ」という。）は、ケーシング２１及び脱水部２２として、被処理水滞留部２１１Ｂ及び脱水部配設領域２１２Ｂを備えるケーシング２１Ｂと、複数の円盤（円板）２２１Ｂが上下２段に多数積層されることで形成された脱水部２２Ｂとを備えるものであり、複数の円盤２２１Ｂ間を固体分を含む被処理水Ｗが通過することで固体分から水分を分離除去し、連続的に脱水処理を行う脱水機である。
また、本実施態様における脱水機２Ｂは、ケーシング２１Ｂ及び脱水部２２Ｂに加え、被処理水供給部２３Ｂと、脱水ケーキ排出部２４Ｂと、濾液排出部２５Ｂを備えている。
ここで、脱水機２Ｂにおける被処理水供給部２３Ｂ、脱水ケーキ排出部２４Ｂ、濾液排出部２５Ｂは、上述した脱水機２Ａにおける被処理水供給部２３Ａ、脱水ケーキ排出部２４Ａ、濾液排出部２５Ａと構成もしくは機能が同じであるため、説明を省略する。

ケーシング２１Ｂにおける被処理水滞留部２１１Ｂは、被処理水供給部２３Ａ側に設けられた領域であり、後述する測定部４により被処理水Ｗの水位を測定する箇所である。
一方、ケーシング２１Ｂにおける脱水部配設領域２１２Ｂは、脱水部２２Ｂを配設する空間を形成する領域であり、複数の円盤２２１Ｂが上下方向に収容されている。

脱水部２２Ｂにおける複数の円盤２２１Ｂは、金属からなる円形の板を組み合わせたものであり、これを濾過体としてケーシング２１Ｂ内の上下方向に配置したものである。また、複数の円盤２２１Ｂ（濾過体）を回転させる駆動機構（不図示）を設け、複数の円盤２２１Ｂを回転させることで被処理水Ｗの搬送を行うとともに、複数の円盤２２１Ｂ同士の隙間から水分の分離除去を行うものである。このとき、被処理水Ｗの搬送方向（被処理水供給部２３Ｂから離れる方向）に向かうほど、複数の円盤２２１Ｂの上下方向における配置間隔を小さくすることで、被処理水Ｗを搬送する空間が小さくなるように構成することが挙げられる。こにより、複数の円盤２２１Ｂが回転することで、固体分を含む被処理水Ｗを脱水ケーキ排出部２４Ｂの方向に搬送することができ、かつ被処理水供給部２３Ｂから離れるほど（脱水ケーキ排出部２４Ｂに近づくほど）、被処理水Ｗに対して大きな圧力を負荷することが可能となり、脱水効率を高めることができる。
なお、複数の円盤２２１Ｂの構造は、多重円盤型脱水機に用いられる公知の構造であればよく、特に限定されない。また、複数の円盤２２１Ｂは、全て可動円盤（回転体）からなるものであってもよく、可動円盤と固定円盤との組み合わせによるものとしてもよく、脱水部２２Ｂを形成する複数の円盤２２１Ｂの個数、形状及び大きさについても特に限定されるものではない。

次に、脱水機２Ｂの動作について説明する。
まず、固液分離槽１で沈降した沈降成分を被処理水Ｗとし、この被処理水Ｗが被処理水供給部２３Ｂから、ケーシング２１Ｂ内の被処理水滞留部２１１Ｂに供給される。このとき、被処理水Ｗ中に含まれる固体分の濃度が低い場合、被処理水Ｗに含まれている水分の多くは、複数の円盤２２１Ｂの隙間を介し、固体分から容易に分離され、濾液排出部２５Ｂを通じて脱水機２Ｂの外に速やかに排出される。一方、被処理水Ｗ中に含まれる固体分の濃度が一定以上存在する場合や、ケーシング２１Ｂ内に被処理水Ｗを連続して供給することにより、被処理水滞留部２１１Ｂ内の固体分の濃度が一定以上となると、固体分の保水力上昇や固体分の分散性低下等により、固体分から液体分の分離が進行しにくくなる。これにより、被処理水滞留部２１１Ｂ及び脱水部配設領域２１２Ｂ内には、一定の固体分濃度を有する被処理水Ｗが存在することになり、脱水部２２Ｂは被処理水Ｗに浸漬した状態となる。

次に、脱水部２２Ｂにおける複数の円盤２２１Ｂを回転駆動することで、脱水部配設領域２１２Ｂ（脱水部２２Ｂ）内に存在する被処理水Ｗは、脱水ケーキ排出部２４Ｂに向かって搬送される。ここで、上下方向に配置された複数の円盤２２１Ｂの間隔は、被処理水Ｗの搬送方向に向かって次第に狭くなるような構造とすることで、被処理水Ｗが圧縮され、固形分と水分に分離される。このとき、被処理水Ｗから分離した水分は、濾液排出部２５Ｂを介して脱水機２Ｂの外に排出される。
そして、水分が分離除去されることで、固体分は凝集して脱水ケーキＤとなって脱水ケーキ排出部２４Ｂから脱水機２Ｂの外に排出される。これらの動作を連続的に行うことで、脱水機２Ｂによる被処理水Ｗの脱水処理が進行する。

〔供給部〕
供給部３は、固液分離槽１から被処理水Ｗを脱水機２へ供給するものである。また、供給部３は、後述する制御部５からの指示に基づき、脱水機２に供給する被処理水Ｗの供給量を調整するものである。
供給部３は、制御部５からの指示に基づき、供給ラインＬ１を介して固液分離槽１から被処理水Ｗを脱水機２へ供給できれば、どのようなものであってもよい。
例えば、図１に示すように、供給部３としては、供給ラインＬ１上にポンプＰ及び流量可変機構を設け、制御部５の指示に基づき、被処理水Ｗの流量を変化させるものが挙げられる。また、供給部３には、制御部５からの指示を受け取るための受信部、ポンプＰを駆動するエンジンやモーター等の駆動部を備えるものとしてもよい。
被処理水Ｗの流量を可変とする供給部３を設け、脱水機２のケーシング２１内の被処理水Ｗの水位Ｈが一定となるように、供給部３による被処理水Ｗの流量制御を行うことで、水位Ｈが一定に維持される範囲では、脱水機２における水頭圧が一定となり、脱水機２に滞留している固体分濃度が一定となる状態を維持することが可能となる。これにより、脱水機２における脱水処理効率が高まるとともに、安定した脱水処理を継続することが可能となる。さらに、固体分濃度が脱水機２Ａへの被処理水Ｗの供給量の制御において、被処理水Ｗ中の固体分濃度を特に把握する必要がなくなる。これにより、脱水機２Ａへの被処理水の供給量制御について、被処理水Ｗ中の固体分濃度を把握するための汚泥濃度計等の計測機器を用いる必要がなく、簡便な構成で行うことができる。

また、本実施態様における供給部３により、被処理水Ｗの流量を可変とした被処理水Ｗ供給量制御をすることで、脱水機２への被処理水Ｗの供給を停止することなく、連続した脱水処理が可能となる。特に、脱水処理を必要とする被処理水Ｗが発生する発生源から、常に被処理水Ｗの供給が続くような系において、顕著な効果を奏するものである。なお、このような発生源としては、例えば、下水処理場や排水処理場等が挙げられる。

本実施態様における供給部３として、ポンプＰ及び流量可変機構の具体的な組み合わせについては特に限定されない。例えば、流量可変機構としてポンプＰの運転周波数を制御する機構を設けることや、流量調整弁と流量計の組み合わせからなる機構などが挙げられる。

〔測定部〕
本実施態様における測定部４は、脱水機２内（ケーシング２１内）の被処理水Ｗの水位Ｈを測定するものである。
測定部４は、脱水機２内（ケーシング２１内）における被処理水Ｗの水位Ｈを測定することができれば、どのような構造であってもよい。例えば、ケーシング２１内に、光・音の反射や透過を利用した液位センサを設けることや、ケーシング２１内の被処理水Ｗの液面にフロート式の液面計などを設けることが挙げられる。また、測定部４としては、計測機器を用いるものに限定されるものではない。例えば、ケーシング２１に目盛り付きの棒・板を設けることで作業者が目視で水位Ｈを読み取るものとすることが挙げられる。
なお、測定部４としては、液位センサ等、水位Ｈに関するデータをリアルタイムで連続して取得できるものとすることが好ましい。これにより、水位Ｈの変動（脱水機２中の被処理水Ｗの状態）を速やかに把握し、制御部５による制御について、迅速かつ的確な対応を行うことが可能となる。

ここで、水位Ｈは、ケーシング２１内における被処理水滞留部２１１Ａ、２１１Ｂにおける水位を測定することが挙げられる。
被処理水滞留部２１１Ａ、２１１Ｂの水位Ｈは、ケーシング２１内に満たされた被処理水Ｗ中の固体分の濃度の影響を受け、増減するものである。例えば、水位Ｈが上昇した場合は、ケーシング２１内の固体分濃度が高くなったことを示し、水位Ｈが下降した場合は、ケーシング２１内の固体分濃度が低くなったことを示すものである。これにより、汚泥濃度計等を用いて、被処理水Ｗ中の固体分濃度を測定することなく、脱水機２内の被処理水Ｗの状態（固体分濃度）を把握することが可能となる。

測定部４で測定した水位Ｈに係るデータは、後述する制御部５に入力される。なお、データの入力手段としては、測定部４と制御部５が通信手段あるいは配線により入力可能に接続され、測定部４で測定したデータを電気的に送受信することが好ましいが、これに限定されるものではない。入力手段の他の例としては、例えば、測定部４で作業者の目視により得られた水位Ｈに係るデータを、作業者が制御部５に手動で直接入力することなどが挙げられる。

〔制御部〕
制御部５は、測定部４により測定された水位Ｈに係るデータに基づき、供給部３の制御を行い、脱水機２に供給する被処理水Ｗの供給量を制御するためのものである。
制御部５は、図１に示すように、供給部３及び測定部４に対し、入出力及び制御可能となるように接続されている。また、制御部５は、測定部４で取得した水位Ｈデータと、予め設定した標準水位との比較演算を行う演算部（不図示）を設けることが好ましい。
これにより、測定部４で取得した水位Ｈに係るデータを制御部５に入力し、制御部５では、この水位Ｈに係るデータと、標準水位との比較演算結果を基に、測定部４で取得した水位Ｈに係るデータが、標準水位を満たす状態となるように、被処理水Ｗの供給量を制御するよう、供給部３に指示を行うことが可能となる。

制御部５による制御の一例について説明する。
本実施態様における制御部５は、脱水機２におけるケーシング２１内の被処理水Ｗの水位Ｈが一定となるように、供給部３から供給する被処理水Ｗの供給量（流量）を制御することで、脱水機２における水頭圧（脱水部２２における押し込み圧）を一定に維持し、脱水効率を高め、脱水処理を安定して継続させることが可能となる。
また、脱水機２における水頭圧を一定に維持することは、脱水機２に滞留している固体分濃度が一定に維持されることに等しくなる。したがって、脱水機２におけるケーシング２１内の被処理水Ｗの水位Ｈが一定となるように、供給部３から供給する被処理水Ｗの供給量（流量）を制御することで、被処理水Ｗ中の固体分濃度が変動しても、脱水機における被処理水Ｗ中の固体分の量が一定となるように制御することが可能となる。これにより、脱水機２においては一定量の固体分に対して継続して脱水処理を行うことができるため、脱水後の固体分の排出量を一定とし、脱水処理を経て濃縮された固体分（脱水ケーキＤ）の回収量低下を抑制することが可能となり、脱水処理に係る作業効率を大幅に向上させることが可能となる。

より具体的には、脱水機２において安定した脱水処理を行うことができる水頭圧が得られる水位Ｈを基準水位として予め設定し、測定部４で測定した水位Ｈが基準水位を超えた場合、制御部５は、脱水機２へ供給される被処理水Ｗの供給量（流量）を減らすよう供給部３に指示を送り、供給部３は脱水機２に供給する被処理水Ｗの供給量（流量）を低減させるように、ポンプＰ及び流量可変機構を駆動させる。また、水位Ｈが基準水位に満たない場合は、被処理水Ｗの供給量（流量）を増加させる指示を供給部３に送り、水位Ｈが基準水位と同じである場合は、被処理水Ｗの供給量（流量）を一定に保つようにという指示を供給部３に送ることが挙げられる。

本実施態様における脱水システム１００は、固液分離槽１等により固液分離処理を経た沈降成分を被処理水Ｗとして脱水機２に供給する場合において、特に好適に用いられる。
上述したように、固液分離槽１から排出される沈降成分を被処理水Ｗとして脱水機２に供給する場合、脱水機２に供給される被処理水Ｗ中の固体分の量（固体分濃度）としては徐々に減少していく。
一方、本実施態様における脱水システム１００においては、水位Ｈが基準水位となるように被処理水Ｗの供給量を制御するため、被処理水Ｗ中の固体分の量が徐々に少なくなっていく場合においても、脱水機２においては常に適切な水頭圧を維持できる、すなわち脱水処理を安定して継続するための固体分濃度が適切に保たれる状態となる。
また、本実施態様における脱水システム１００では、被処理水Ｗ中の固体分濃度の変動があっても、供給部３により脱水処理効率を低下させないための適切な制御が可能となる。したがって、従来の脱水システムにおいて、固体分濃度の変動を平準化するために設けられていた貯留槽（汚泥貯留槽）を設ける必要がなくなる。これにより、システムとしての設置コストや設置スペースの大幅な削減が可能となるという効果も奏する。

なお、上述した供給部３、測定部４、制御部５に係る操作は、制御プログラムなどにより全て自動で実行するものであってもよく、作業者による手動操作を含むものであってもよい。なお、作業者の作業負担を低減するという観点から、測定部４及び制御部５の操作を自動制御することがより好ましい。これにより、脱水システム１００の維持管理に係るコストを低減することが可能となる。

［第２の実施態様］
図４は、本発明の第２の実施態様における脱水システム２００の構成を示す概略説明図である。
本実施態様における脱水システム２００は、第１の実施態様における脱水システム１００における凝集剤添加部７に代えて、凝集剤混合槽８を設け、凝集剤混合槽８において被処理水Ｗに凝集剤Ｇを添加・混合することを特徴とするものである。
これにより、脱水機２における脱水処理の前処理として、凝集剤Ｇによる固体分のフロック化をより効率よく行うことが可能となる。

以下、第２の実施態様の脱水システム２００について説明する。
なお、本実施態様の脱水システム２００の構成のうち、第１の実施態様における脱水システム１００の構成と同じものについては、説明を省略する。

図４に示すように、脱水システム２００は、固液分離槽１と、脱水機２、供給部３、測定部４、制御部５、凝集剤貯留槽６、凝集剤混合槽８、供給ラインＬ１、添加ラインＬ２を備えている。

〔凝集剤混合槽〕
本実施態様における凝集剤混合槽８は、供給ラインＬ１及び添加ラインＬ２に接続して設置されており、供給部３より脱水機２へ供給される被処理水Ｗを貯留し、ここに凝集剤Ｇを添加し撹拌することで、脱水機２による脱水処理における前処理として固体分のフロック化を行うものである。

凝集剤混合槽８は、被処理水Ｗと凝集剤Ｇを撹拌し混合することができればよく、どのような構造や大きさであってもよい。例えば、電気モーター等の動力により回転する撹拌羽根により被処理水Ｗと凝集剤Ｇを混合するものとしてもよい。この場合、より均一に被処理水Ｗと凝集剤Ｇとを混合することができる。

また、本実施態様における脱水システム２００では、凝集剤混合槽８は、少なくとも１槽設けるものとすればよく、被処理水Ｗに添加する凝集剤Ｇの種類や性質によっては、複数槽を設けるものとしてもよい。これにより、被処理水Ｗに対して複数の凝集剤Ｇを組み合わせて添加することが可能となることから、より安定したフロック形成を行い、脱水処理効率向上を図ることが可能となる。

なお、上述した実施態様は脱水システム及び脱水方法の一例を示すものである。本発明に係る脱水システム及び脱水方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る脱水システム及び脱水方法を変形してもよい。

例えば、複数の脱水機を連結して脱水処理を行うことにしてもよい。具体的には、スクリュープレス脱水機を用いて脱水した被処理水を、さらに多重円盤型脱水機に供給して脱水処理を行ってもよい。これにより、被処理水に対する脱水効率をさらに高め、含水量をより低減させた脱水ケーキを回収することができる。

本発明の脱水システム及び脱水方法は、固体を含有する被処理水の脱水処理に利用することができる。例えば、下水処理場や排水処理場等の水処理場、食品工場、メッキ工場、製紙工場、浚渫作業現場、建設作業現場等で発生する種々の被処理水の脱水処理において利用することができる。

１００，２００…脱水システム、１…固液分離槽、１１…撹拌羽根、１２…処理水排出部、１３…沈降成分排出部、２，２Ａ，２Ｂ…脱水機、２１，２１Ａ，２１Ｂ…ケーシング、２１１Ａ，２１１Ｂ…被処理水滞留部、２１２Ａ，２１２Ｂ…脱水部配設領域、２２，２２Ａ，２２Ｂ…脱水部、２２１Ａ…スクリュー、２２１Ｂ…複数の円盤，２２２Ａ…スクリーン、２３，２３Ａ，２３Ｂ…被処理水供給部、２４，２４Ａ，２４Ｂ…脱水ケーキ排出部、２５Ａ，２５Ｂ…濾液排出部、３…供給部、４…測定部、５…制御部、６…凝集剤貯留槽、７…凝集剤添加部、８…凝集剤混合槽、Ｌ１…供給ライン、Ｌ２…添加ライン、Ｄ…脱水ケーキ、Ｈ…水位、Ｗ…被処理水

Claims (5)

1. 固液分離槽での処理後の固体分を含む被処理水に対し直接脱水処理を行う脱水システムであって、
   ケーシングと脱水部を備える脱水機を有し、
   前記脱水機はスクリュープレス脱水機、又は、多重円盤型脱水機であり、
   前記脱水機の脱水部は、前記被処理水に浸漬しており、
   前記ケーシング内の前記被処理水の水位が一定となるように、前記脱水機への前記被処理水の供給量を制御することを特徴とする、脱水システム。
2. 凝集剤を添加する凝集剤添加部を有し、
   前記凝集剤添加部は、前記被処理水に対し、一定の添加量で前記凝集剤を添加することを特徴とする、請求項１に記載の脱水システム。
3. 前記被処理水の流量を可変とする供給部を備え、
   前記供給部により、前記脱水機への前記被処理水の供給量の制御を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の脱水システム。
4. 前記ケーシング内に被処理水を連続して供給することを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の脱水システム。
5. 固液分離槽での処理後の固体分を含む被処理水に対し直接脱水処理を行う脱水方法であって、
   ケーシングと脱水部を備え、前記脱水部が、前記被処理水に浸漬しているスクリュープレス脱水機、又は、多重円盤型脱水機に対して、
   前記ケーシング内の前記被処理水の水位が一定となるように、前記脱水機への前記被処理水の供給量を制御する制御工程を備えることを特徴とする、脱水方法。