汚泥脱水の含水率とは？

「汚泥の含水率って何？」「汚泥の含水率を下げる方法が知りたい」と考えている方もいることでしょう。当記事では、汚泥の含水率とはどのようなものなのかまとめるとともに、汚泥の含水率を下げるメリットやその方法についてなど詳しく説明していきます。含水率とは何かを知りたい人や、汚泥の含水率を下げる方法を探している方はぜひ参考にしてみてください。

汚泥の含水率とは

下水処理を行うと水はきれいな状態になり、汚泥が生じます。

汚泥は濃縮や脱水などの工程を経て、脱水汚泥と呼ばれる状態になるのですが、これには多くの水分を含んでいるのです。

脱水汚泥の中にどのくらいの水分が含有されているのか重量で示す用語を「含水率」と呼びます。

脱水汚泥は約80％もの水分を含んでいると言われており、そのままの状態で外に運搬した場合、100㎏の脱水汚泥に例えると約80㎏の水を運んでいることになるのです。

汚泥の含水率を下げるメリット

ここでは、汚泥の含水率を下げるとどのようなメリットがあるのか詳しく見ていきましょう。

含水率を下げると重さや容積を減らせるので、輸送にかかるコストや温室効果ガス排出を削減することに繋がります。洗濯洗剤に例えると粉末洗剤が挙げられますが、これにはほとんど水分は含まれていません。

ゆえに重量が軽くなり、輸送にかかるコストや温室効果ガス排出の削減につながるので、液体タイプよりもメリットがあると考えられます。

しかし、含水率を下げるには、水分を減らすために加熱などを行う必要があります。そのような処理にはコストがかかり、温室効果ガス排出が増えてしまうケースが多いのです。

汚泥処理の計画を立案する際には、輸送だけではなく、加熱などの工程も含めて、トータルで評価することが重要でしょう。

汚泥の含水率の計算方法

下水汚泥の含水率の計算方法について説明していきます。例えば水分99に対して固形物が1含有されていると含水率は99％です。含水率が1ポイント減って98％になると水分98・固形物が2という状態になり、水分49に対して固形物が1、体積は50％削減されます。

含水率80％まで脱水を行った場合、固形1に対して水分が4まで減っているということになるため、体積はもとの含水率99％の汚泥と比べて1/20の状態となるのです。

次に、汚泥の中の固形物が減った場合の汚泥量の変化について解説していきます。 含水率が80％で固形物が20の汚泥がある状態だと、固形物が半分に減った場合、同じ含水率であると汚泥量も1/2になるのです。

実際のところ、嫌気性消化によって脱水性の低下がみられたのだと考えられます。 ですので、消化によって汚泥中の固形分が半分になり、さらに含水率が3ポイント上がった場合について考えてみましょう。

例えば混合性汚泥で含水率80％の場合、固形物が半分に減ると汚泥量も1/2になります。消化によって含水率が3ポイント上がり、消化汚泥の含水率が83％になると含水率は混合性汚泥よりも高くなりますが体積は6割ほどまでに減ると言われているのです。

汚泥の含水率を効率的に下げるための3つのステップ

高含水汚泥の含水率を下げるためには、乾燥や脱水のプロセスを最適化することが重要です。ここでは、具体的な3つのステップを解説します。

1. 汚泥の性状に合わせた凝集剤の選定と最適化

汚泥の性質（有機性・無機性など）に適合する凝集剤を選定することで、脱水効率を大きく向上させることが可能です。添加量の最適化により、強固なフロックを形成させることが含水率低減の第一歩となります。

2. 脱水機の圧搾圧力・回転数の精密調整

使用している脱水機のパラメーターを、汚泥の変動に合わせて精密に調整します。圧搾圧力やスクリュー回転数の最適化により、物理的に分離できる水分量を最大化させます。

3. 高効率機種へのリプレイスによる産廃処理費用の削減

経年劣化した設備や旧式の機種を、最新の脱水効率を備えた機種へ更新することで、含水率を効果的に下げ、月々の産廃処理コストの抑制に繋げることができます。

含水率が1%下がると、汚泥重量が「半分」になる理由

含水率の低下が汚泥重量に与える影響について、「物質収支」の考え方を図解とともに解説します。

例えば、10,000kgの汚泥（含水率99%）があるとします。この場合、汚泥に含まれる固形分は100kg、水分は9,900kgです。ここから含水率を1%下げて98%にするということは、固形分100kgに対する水分の割合が98%になることを意味します。

これを計算すると、水分は4,900kgとなり、合計重量は 4,900kg（水分） + 100kg（固形分） = 5,000kg となります。つまり、含水率がたった1%下がるだけで、汚泥の総重量は50%（半分）になるのです。

まとめ

汚泥の含水率は、工場の産廃処理コストや環境負荷に直結する重要な要素です。含水率がわずか1%下がるだけで汚泥の重量が半分になる「物質収支」の仕組みを理解し、適切な対策を講じることが重要です。

自社の汚泥性状に合わせた凝集剤の選定や、設備の精密な調整、そして必要に応じた高効率な脱水機へのリプレイスを検討することで、継続的なコスト削減が期待できます。メンテナンス性やメーカーのサポート体制も考慮しながら、最適な運用を目指しましょう。

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