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公開番号2024146818
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2024043791
出願日2024-03-19
発明の名称堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法及び堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮装置
出願人日鉄環境株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C02F 11/123 20190101AFI20241004BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】大量の水を含む無機系スラッジの堆積物混合水等を、堆積物混合水等が生じる現場で、該混合水等の水切り及び濃縮処理を、簡便に且つ短時間に行うことができる水切り濃縮処理方法及び水切り濃縮装置の開発。
【解決手段】水路内等からポンプ又は吸上車で吸引した主成分が無機系スラッジの堆積物と水との混合物である堆積物混合水や泥土泥水を濃縮処理物とし、該濃縮処理物の供給用のポンプと該ポンプに接続した移送管とを利用して、添加した高分子凝集剤と濃縮処理物を均一に混合して凝集させ、該凝集した状態を崩すことなく重力式のベルト型ろ過濃縮機の通水性ベルト面上に供給して固液分離を行い、水切りして堆積物又は泥土を濃縮する工程を有する堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法及び堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮装置。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
主成分が無機系スラッジである堆積物を水中に含む堆積物混合水、又は、泥土泥水を水切りして堆積物又は泥土を濃縮するための処理方法であって、
前記堆積物混合水が、水路内或いは水槽内或いは池内からポンプ又は吸上車を用いて吸い上げられた前記堆積物と水とを含むものであり、
前記泥土泥水が、ポンプ又は吸上車を用いて吸い上げられた、土木工事で発生する水と泥土の混合物、或いは、水害後の水と泥土との混合物のいずれかであり、
重力式の高速固液分離装置であるベルト型ろ過濃縮機の通水性のベルト面上に、濁水濃度が０．５ｗ／ｖ％以上、２０ｗ／ｖ％以下である前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を供給して固液分離を行って、水を切って前記堆積物又は前記泥土を濃縮する固液分離工程と、
前記堆積物混合水又は前記泥土泥水が前記通水性のベルト面上に供給される直前までに前記堆積物混合水又は前記泥土泥水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤の添加工程を有し、且つ、該高分子凝集剤の添加工程で、添加された高分子凝集剤と前記堆積物混合水又は前記泥土泥水とを撹拌混合させることができる機能と、撹拌混合させた前記高分子凝集剤と前記堆積物混合水又は前記泥土泥水とを前記ベルト型ろ過濃縮機の通水性のベルト面に供給することができる機能とを有してなる供給用ポンプと、該供給用ポンプに接続された移送管とを用いて、前記高分子凝集剤が前記堆積物混合水又は前記泥土泥水と混ざり合う状態になるようにすることを特徴とする堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
主成分が無機系スラッジである堆積物を水中に含む堆積物混合水、又は、泥土泥水を水切りして堆積物又は泥土を濃縮するための処理方法であって、
前記堆積物混合水が、水路内或いは水槽内或いは池内からポンプ又は吸上車を用いて吸い上げられた状態の前記堆積物と水とを含むものであり、
前記泥土泥水が、ポンプ又は吸上車を用いて吸い上げられた、土木工事で発生する水と泥土の混合物、或いは、水害後の水と泥土との混合物のいずれかであり、
重力式の高速固液分離装置であるベルト型ろ過濃縮機の通水性のベルト面上に前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を供給するための、前記ベルト面の幅と同様の幅を有する出口と、該出口に向かって前記堆積物混合水又は前記泥土泥水が、前記ベルト面の幅と同様の幅で前記出口まで緩やかに流れる領域とを有してなる投入口から、該領域に移送管で送られてきた濁水濃度が０．５ｗ／ｖ％以上、２０ｗ／ｖ％以下である前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を自重で流下させ、該流下後に前記通水性のベルト面に向けて流れていく堆積物混合水又は泥土泥水を前記通水性のベルト面上に供給して、該通水性のベルト面上で固液分離を行って、水を切って前記堆積物又は前記泥土を濃縮する固液分離工程と、
前記堆積物混合水又は前記泥土泥水が前記通水性のベルト面上に供給される直前までに前記堆積物混合水又は前記泥土泥水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤の添加工程を有し、且つ、該高分子凝集剤の添加工程で、添加された高分子凝集剤を前記堆積物混合水又は前記泥土泥水と撹拌混合しながら前記通水性のベルト面まで供給するための供給用ポンプと、該供給用ポンプの吸い込み側と吐出側にそれぞれ接続された前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を前記投入口に送るための前記移送管とを用いて、前記投入口を構成する前記出口の位置までに、前記高分子凝集剤が前記堆積物混合水又は前記泥土泥水と混ざり合った状態になるように構成することを特徴とする堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項３】
さらに、前記流下した堆積物混合水又は泥土泥水が前記通水性のベルト面上に供給されるまでの間で、且つ、該ベルト面に至る直前の位置に堰を設けて、前記供給用ポンプによって送られてくる前記堆積物混合水又は前記泥土泥水の流れを調節した状態にしてから前記ベルト面に供給するように構成した請求項２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項４】
さらに、前記ポンプ又は吸上車を用いて吸い上げられた前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を撹拌機能を有する濃度調整槽に導入し、該濃度調整槽で前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を濁水濃度が０．５ｗ／ｖ％以上、２０ｗ／ｖ％以下になるように調整する請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項５】
前記濁水濃度が１ｗ／ｖ％以上、１５ｗ／ｖ％以下である請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項６】
前記ベルト型ろ過濃縮機が、車載されて移動可能に構成されている請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項７】
前記通水性のベルトが、織物構造を有してなり、且つ、目開きが１０００μｍ以下である請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項８】
前記堆積物混合水及び前記泥土泥水の比重が１．０よりも大きい請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項９】
前記無機系スラッジが、工場系スラッジである請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
【請求項１０】
さらに、前記固液分離工程で固液分離された水を切って濃縮された前記堆積物又は前記泥土を含む前記ベルト面上の残留物を剥ぎ落して取り除いた後、該通水性のベルト面を水で洗浄するための洗浄工程を有し、該洗浄工程で洗浄した後の通水性のベルト面上に前記堆積物混合水又は前記泥土泥水を供給して連続処理をする請求項１又は２に記載の堆積物混合水又は泥土泥水の水切り濃縮処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路内や水槽内等における、主成分が無機系スラッジである堆積物と大量の水を含む堆積物混合水を濃縮するための、或いは、大量の水を含む泥土泥水を濃縮するための簡便な水切り濃縮処理方法に関する。詳しくは、いずれも大量の水を含む、堆積物混合水又は泥土泥水の水切り処理及び濃縮処理を、高分子凝集剤の添加・混合を巧みに利用し、且つ、通水性の簡易なベルト型ろ過濃縮機を用いることで、広い作業場や大規模な設備を必要とせずに、現場での処理（オンサイト処理）が可能で、従来方法に比べて極めて短時間に且つ簡便に、堆積物や泥土の水切り濃縮処理を効果的に行うことを実現できる、汎用性の高い有用な堆積物又は泥土の水切り濃縮処理の新規な技術に関する。本発明で問題としている堆積物や泥土は、例えば、粒径が０．４μｍ～８００μｍ程度の大きさの無機系スラッジを多く含む汚泥状、泥漿状のものであり、大量の水の中にこれらを含んだ状態で存在しているが、本願発明では、特に濁水濃度が０．５ｗ／ｖ％以上、２０ｗ／ｖ％以下である堆積物混合水又は泥土泥水を水切り濃縮処理の対象としている。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、製造工場では大量の工業用水が冷却水等として使用されており、通常、一度取水された水は、使用後に回収して循環使用することが行われている。さらに、下記に述べるように、水を再利用可能にする際に、使用済みの冷却水等の中に含まれる無機系の懸濁物質は、該懸濁物質を含む大量の堆積物（無機系スラッジ）となって、廃棄されるか、必要に応じて堆積物に含まれる各種の成分を有効利用されている。具体的には、例えば、微細なスケール、ダストなどの懸濁物質を含む使用後の冷却水やガス洗浄水を水槽内に導入して、水中の懸濁物質を、自然沈殿、凝集沈殿するなどして堆積物として分離し、水を再利用することが行われている。潤滑油などの油分を含んだ水は、油分を取り除き、回収した油は燃料油等として再利用し、油分を取り除いた後の水から、上記したような方法でスケール等の懸濁物質を堆積物として分離している。また、例えば、自動車工場や金属加工工場などから発生する、めっき工程から出るクロム（Ｃｒ）や亜鉛（Ｚｎ）のような金属を含んだ水では、金属を凝集沈殿して堆積物にして分離している。また、例えば、半導体工場で発生するフッ素（Ｆ）を含む排水では、フッ素をカルシウム（Ｃａ）と反応させてフッ化カルシウム（ＣａＦ
２
）として排水中に析出させて、堆積物として分離することが行われている。
【０００３】
上記したように、各種の製造工場では、各工程で使用されて無機系の懸濁物質を含む状態になった大量の工業用水を、固液分離することで再利用可能な状態の水に戻して循環使用することが行われている。その際、先述したように、工業用水中の懸濁物質を自然沈殿や凝集沈殿させて、堆積物と水とに分離することが行われている。上記に限らず、懸濁物質を含む使用後の冷却水等が水路内を流れていく間に、懸濁物質が水路内に堆積することも起こる。上記した状況から、工場内の水路や水槽などの底には、大量の堆積物（無機系スラッジ）が存在する堆積箇所が多く生じている。
【０００４】
上記したような水中の堆積物を分離して除去等する方法としては、従来より下記のような作業が行われている。例えば、水路内の堆積物に対しては、水路に注入する水を塞き止めて水を抜いた後、作業者が機材を用いて水路の底や側壁に溜まった堆積物を掻き出す作業が行われている。掻き出した堆積物は水を含むことから、別の場所に運搬して移動して濃縮場に貯溜して堆積物を濃縮した後、濃縮物を乾燥場で乾燥して廃棄処分や再利用されている。
【０００５】
製造工場では、使用後の無機系の懸濁物質を含む大量の工業用水を水槽内に貯溜して、長時間かけて懸濁物質を自然沈降させて上澄みを水抜きし、水抜き後の堆積物（無機系スラッジ）を処理することが行われている。その場合、堆積物は水槽内に塊となって残る。この塊状になった堆積物（無機系スラッジ）の処理は、ショベルカーなどで掻き出して処理する場合もあるが、水槽の壁が高くショベルカーなどで堆積物を掻き出す作業ができない現場や、周囲の作業スペースが狭くショベルカーなどが近づけない現場もある。これらの現場では、バキューム車等の吸上車（本発明ではバキューム車を代表例とする）や送液ポンプ、サンドポンプなどで堆積物を吸引して処理する以外、方法（手段）がない場合も多い。その際、堆積物の塊の状態ではバキューム車で吸引できないため、高圧水で塊を崩して流動性を与えながら、堆積物と水との混合物をバキューム車に搭載し、該バキューム車で工場内に別途設けられている濃縮場へと運び、該濃縮場で堆積物と水との混合物を濃縮することが行われている。濃縮物はダンプカーに搭載して別に設けられている乾燥場に運び、乾燥場で乾燥させて、廃棄或いは再利用されている。上記した堆積物の処理方法は、製造工場等の敷地内で、堆積した無機系のスラッジを含む堆積物の処理として実際に行われている。
【０００６】
沈積した汚泥の処理としては、下記のような提案がされている。特許文献１には、下水道や工場廃液処理槽等に沈積した汚泥を採取清掃する方法として、バキューム車で吸い上げた水分を含有する汚泥を、遠隔地に設けられている汚泥投棄場所に輸送する輸送コストの低減を目的とした移動式汚泥脱水処理方法についての提案がされている。この技術では汚泥の沈積現場において脱水処理し、含水率の低い脱水ケーキにするようにした汚泥脱水車の考案に対し、該汚泥脱水車は比較的大きく密集市街地の狭い道路等に駐車して作業をすることができない点を特有の課題としている。そして、上記課題に対して、考案された汚泥脱水車に、さらに移動可能な可搬式汚泥槽を備えた構成にしたことで全体の処理を合理化できるとしている。具体的には、バキューム車で下水等から収集した水分を含む汚泥を、適当な空き地や駐車場等に駐車している汚泥脱水車に備えられた可搬式汚泥槽に排出し、排出された汚泥を可搬式汚泥槽から汚泥脱水車に吸い上げて「ろ過分離脱水」することで、下水道等に還元する液体と含水率の低い半固形状汚泥ケーキとを得、この半固形状汚泥ケーキをダンプカーに積み込んで遠隔地の汚泥投棄場所に運搬するとした一連の処理で、全体の汚泥脱水処理を合理化している。
【０００７】
なお、上記従来技術でいう「脱水」は、特許文献１にある「含水率の低い半固形状汚泥ケーキを得た」とした記載からも明らかなように、汚泥の含水率を低減させることを目的とした、汚泥を加圧或いは遠心分離して汚泥に含まれる水を絞り出す、活性汚泥処理で発生する余剰汚泥に対して行われている通常の脱水処理である。このため上記の従来技術では、汚泥のろ過を行うための装置と、これとは別に上記「脱水」を行うための装置を必要としており、これらの２種類の装置を用いることで、最終的に汚泥を、含水率の低い半固形状汚泥ケーキとして取り出している。一方、本発明は、下水処理場における余剰汚泥のような有機系のスラッジを処理対象としたものではない。本発明が処理対象としている堆積物混合水及び泥土泥水の比重は、下水汚泥のような有機系のスラッジと異なり１．０よりも大きく、本発明者らの検討によれば、例えば、１．３～４．５であり、多くが２．０～４．２の比重の大きいものである。
【０００８】
無機系の懸濁物質を含む大量の堆積物（無機系スラッジ）の処理について、先の説明では各種の製造工場の無機系スラッジを例にとった。しかし、大量の無機系の懸濁物質を含む堆積物が水路内や水槽内などに発生する状況は、上記の場合に限らず下記に示すような場合も同様である。例えば、製造工場以外でも、水路内や貯水槽内や池内など（以下、水路内等と呼ぶ場合もある）に、主成分が無機系物質である汚泥が自然に堆積して生じる無機系スラッジの堆積物がある。また、大量の水を使用して行う建設工事や土木工事で大量に発生する泥土泥水に起因する無機系スラッジの堆積物や、場合によっては、大雨で流れ出した大量の泥土などに起因する無機系スラッジの堆積物などが挙げられる。上記したいずれの場合も、各種の製造工場のスラッジの場合と同様に、放置すると堆積物によって水路内や水槽内や池内が閉塞するおそれがある。泥土泥水に起因する無機系スラッジの処理については、下記のような提案がされている。
【０００９】
特許文献２では、地中掘削推進工事や地中連続壁構築工事で発生する泥土泥水の処理に関し、礫、粘土、砂等を取り除いた残液に、凝集剤を添加しスラッジをフロックとして凝集し、フロック沈殿槽にてそのフロックを沈殿させ、上澄みを上澄み水水槽に移し、上澄み水中に残留するフロックをさらに沈降分離するといった方法が提案されている。
【００１０】
また、特許文献３には、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法に関し、無機質汚泥を含む被処理水に、該被処理水の固形分に対して、特定量のフライアッシュ、砂、及びセメントを添加し、その後に高分子凝集剤を添加して脱水処理をして、低コストで且つ硬い脱水ケーキを得ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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