簡単に答えると： フィルタープレスのポリマー注入量は、経験則ではなくジャーテストで設定し、その後プレス上で微調整する。汚泥の典型的な範囲（生物汚泥は乾燥トンあたり活性ポリマー3～8 kg、混合都市汚泥は2～5、化学・鉱物汚泥は0.5～2または不要）から出発し、ジャー内で最も速い自由排水と最も清澄なろ液が得られる注入量を見つけ、その注入量でプレスを運転し、サイクル時間やろ液の清澄度が悪化し始めるまで段階的に下げる。過剰注入はより一般的な誤りである。コストがかかり、未反応のポリマーでろ布が目詰まりし、ぬるぬるしたケーキが生成される。無機凝集剤（塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石灰）は、汚泥が油分を含む場合、微細な場合、またはフロック強度が低い場合に最初に注入され、ポリマー必要量を半減させることができる。
フィルタープレスにおけるコンディショニングの役割
フィルタープレスは、水を固体自体のケーキに押し通すことで水と固体を分離する。これは固体が多孔質のケーキを形成する場合にのみ機能する。微細な、ゼラチン状またはコロイド状の固体（ほとんどの生物学的汚泥や多くの化学汚泥がこれに該当する）は、不浸透性の層に詰まり、数分以内に流れを止めてしまう。コンディショニング薬品は、それらの微細粒子をより大きなフロックに結合し、水が逃げるためのチャネルを残し、粒子表面に結合している水の一部を剥離する。
2つの家族が使用されています。 無機凝集剤 (塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、石灰)は表面電荷を中和し、ケーキに鉱物骨格を付加します。 有機ポリマー （ポリアクリルアミド、主に汚泥用のカチオン性）は、重量で100分の1という少量の添加で粒子を架橋し、大きく強固なフロックを形成する。フィルタープレスは歴史的に石灰と鉄塩を使用してきたが、今日ではほとんどの汚泥プレスがポリマーのみ、または低用量の凝集剤に続いてポリマーを使用している。この選択はケーキに影響する。石灰と鉄塩は処分に送られる乾燥固形分を15～30%増加させるが、ポリマーはほとんど何も追加しない。以下の記事で ポリマー調整されたバイオソリッド用ろ布 布側を覆います。
典型的な用量範囲
| スラッジ | カチオン性ポリマー、乾燥トンあたり有効成分kg | 凝固剤（使用する場合） | ノート |
|---|---|---|---|
| 廃活性汚泥（WAS）のみ | 5–10 | フェリック 3～6% DS またはフロックが弱い場合の PAC | 最も困難なケース；高い帯電要求；メンブレンプレスが役立つ |
| 混合一次処理 + WAS、未消化 | 3–6 | 通常はなし | 一次繊維が役立つ |
| 嫌気性消化されたバイオソリッド | 6–12 | ストルバイトおよび臭気制御のための鉄塩または石灰 | 消化後の高い充電需要 |
| 好気性消化 | 5–9 | めったにない | 微細なフロック、遅い排水 |
| 産業用生物（食品、醸造、製紙） | 3–8 | PAC 100～300 mg/L、油分または微粉が存在する場合 | 広範囲; ジャーテストが必須 |
| 物理化学汚泥（凝集/沈殿） | 0.5–2 | すでに上流で凝固している | 多くの場合、少量のアニオン性またはノニオン性ポリマーのみを必要とする |
| 金属水酸化物スラッジ | 0.5–1.5 | None | アニオン性ポリマー共通 |
| 鉱物、尾鉱、砂洗浄、セラミックス | 0–1 | pHにはなしまたはライム | 多くの場合、化学薬品を使わずにろ過される；使用する場合はアニオン性である |
| 油性スラッジ（製油所、タンク底、DAF浮遊物） | 2–5 | 鉄系またはPACを先に、DSの5～15% | 凝集剤はエマルションを破壊するが、ポリマー単独ではほとんど効果がない |
これらはジャーテストの出発点であり、設定値ではありません。同じ名前の汚泥でも、汚泥齢、温度、糸状細菌の有無、および上流でプラントが排出するものによって、ポリマー要求量が3倍異なることがあります。
ジャーテスト：フィルタープレスで実施する方法
プレス用のジャーテストはクラリファイヤー用とは異なります。なぜなら、問題は沈降ではなく脱水だからです。ほとんどのプラントが採用している方法：
- ポリマーを清水中で有効成分0.1～0.2％になるように調製し、30～60分間熟成させ、濃度をサプライヤーのデータで確認してください。
- プレスに供給される濃度の汚泥を500 mL採取する。希釈または濃縮した試料ではなく、実際の供給試料を試験すること。
- ポリマーを予想範囲にわたる5段階の添加量（例えば3、4、5、6、8 kg/t）で添加し、それぞれを安定した中速で10～20秒間混合する。過剰混合はフロックをせん断し、混合不足はポリマーを未反応のまま残す。
- 各サンプルを、漏斗の上に張ったプレス自身の濾布に注ぎ、濾液200 mLを採取するのにかかる時間を計測します（自由排水または「濾過時間」試験）。濾液の清澄度、および布上に残った固形分がしっかりしており、きれいに剥がれるかどうかに注意してください。
- 最適な添加量は、ほぼ最大のろ過速度と清澄なろ液が得られる最低量です。それを超えるとろ過速度は改善しなくなり、フロックはぬるぬるして布に付着します。
毛細管吸引時間（CST）と比抵抗ろ過（SRF）は、数値を付随させた同一試験の実験室版である。CSTが約20秒未満であれば、通常、プレス脱水が良好な汚泥を示す。真空下でのブフナーロート試験によりSRFが得られ、いくつかの計算を加えることでサイクルタイムの推定値も得られる。Senjieはプレスサイジングの一環として顧客サンプルに対してこれらの試験を実施している。詳細は当社の 実験室用フィルタープレスとスケールアップ 記事
プレスでの用量のトリミング
ジャーテストは適正投与量の約20%以内に収まる。残りはプレスで見極める。ジャーテストで求めた投与量で3～4サイクル運転し、目標圧力に達するまでのサイクル時間、最初の10分間のろ液の清澄度、ケーキ固形分、ケーキの剥離性を記録する。次に投与量を10%ずつ段階的に下げる。投与量が低すぎる兆候は、順に、サイクル開始時のろ液の白濁、サイクル時間の延長、ケーキ中心部の軟化と湿潤である。高すぎる兆候は、ぬるぬるしたケーキ、洗浄後もぬめりが残るろ布、泡立つろ液である。適正投与量は、投与量不足の最初の兆候が現れる点の1段階上である。
汚泥が変化するたびにこの演習を繰り返してください：季節、生物処理の変化、新しい上流排水、または新しいポリマーバッチ。一度投与量を設定したらそのままにするプラントは、通常、何年にもわたって30～50％過剰投与しています。
ポリマーの選択：電荷、分子量、形態
カチオン性ポリアクリルアミドは、電荷密度（低、中、高）と分子量（中から非常に高）によって販売され、乾燥粉末、エマルション、またはビーズの形態で提供されます。フィルタープレス用の一般的なパターンは次のとおりです：
- 充電生物汚泥は中～高のカチオン電荷を必要とする。消化汚泥はしばしば非常に高い。化学汚泥および鉱物汚泥は通常、アニオン性または非イオン性である。電荷は最初にスクリーニングすべき変数である。
- 分子量プレス機は中～高程度を好み、最高レベルは好まない。非常に高い分子量は、ベルトプレスや遠心分離機に理想的な大きく柔らかいフロックを形成するが、フィルタープレスの圧力下ではぬるぬるした層に圧縮されてしまう。
- フォーム粉末は有効成分1キログラムあたりのコストが最も安く、保存性も良いが、熟成を伴う適切な調合ユニットが必要である。エマルションは小規模プラントでは計量が容易だが、50～60%の油と水を含んでおり、その輸送費を支払うことになる。
ジャーテストにより、落ち着く前にサプライヤーの製品範囲から3つか4つの製品を選別する。特定のスラッジにおいて最良と最悪の製品の差は、通常、投与量で2対1である。
メイクアップおよび計量設備
プレス上のポリマートラブルのほとんどは調合の問題である。完全に溶解していない粉体は「フィッシュアイ」を形成し、布を目詰まりさせ製品を無駄にする。濃すぎる濃度で注入された溶液はスラッジに混ざらない。ルールは次のとおり。0.1～0.5%で調合し、注入点で0.05～0.1%までさらに希釈する。粉体溶液は30～60分間熟成させる。ミキサーまたはスタティックミキサーを通してスラッジラインに注入し、供給ポンプまでに10～30秒の接触時間を確保する。そして、遠心供給ポンプの吸込側にポリマーを決して注入してはならない。フロックがせん断されるからである。プログレッシブキャビティポンプまたはダイヤフラム供給ポンプのほうがより穏やかである。私たちのページ エア駆動ダイヤフラムポンプ そして私たちの 廃水処理設備 範囲には、プレスに合わせたサイズのポリマー調製ユニットと定量ポンプが含まれる。
凝固剤をいつ使用するかも同様に
ジャーテストで圧力下で崩れる弱いフロックが見られる場合、汚泥が油性である場合、ろ液がポリマーだけでは捕捉できない微細なコロイドを運んでいる場合、またはポリマー注入量が10 kg/tを超えて上昇している場合には、ポリマーの前に塩化第二鉄、PACまたは石灰を添加する。乾燥固形分の3～8%の第二鉄は、通常、ポリマー注入量を3分の1から半分に削減し、ケーキを堅固にするが、その代償として処分する乾燥固形分が増え、注入設備の腐食防止が必要となる。乾燥固形分の10～20%の石灰は、古典的なフィルタープレス調整剤であり、ケーキが農地に送られ、pH上昇が病原体制御に有用な場合には今でも使用されている。当社の 重金属沈殿 記事はその文脈における凝固剤の化学を扱っている。
よくある質問
フィルタープレスにはどれくらいのポリマーが必要ですか？
通常、生物汚泥には乾燥トンあたり3～8 kgの活性カチオンポリマー、消化バイオソリッドには6～12、化学汚泥および金属水酸化物汚泥には0.5～2、鉱物スラリーには多くの場合不要です。実際の注入量はジャーテストで設定し、プレスで微調整してください。
ポリマーを過剰に添加しているかどうかをどうやって知ることができますか？
べとつく、粘り気のあるケーキ; 洗濯後もぬるぬるが残る布; 泡立つろ液; そして投与量を増やしてもサイクルタイムが改善しない。ろ液が濁り始めるまで10%ずつ段階的に減らし、その後1段階戻す。
フィルタープレスにはどのポリマーが最適ですか？
通常、生物汚泥には中～高（非常に高くはない）分子量の中～高電荷カチオン性ポリアクリルアミドを、化学汚泥や鉱物汚泥にはアニオン性またはノニオン性製品を使用する。ジャーテストにより3～4製品をスクリーニングする。製品間の添加量の差は2対1になることがある。
塩化鉄か石灰をポリマーの代わりに使うべきですか？
フロック強度が弱い場合、汚泥が油性である場合、またはポリマー添加量が約10 kg/tを超えて増加している場合には、ポリマーに加えてこれらを使用する。これらはケーキを固め、ポリマー需要を削減するが、処分する乾燥固形分を増加させる。
ポリマーはどこに注入すべきですか？
汚泥ラインへ、供給ポンプの10～30秒前にスタティックミキサーまたはインラインミキサーを通して、0.05～0.1%の溶液濃度で投入する。遠心ポンプの吸込側には絶対に投入しないこと。フロックがせん断されるためである。
なぜ適切な用量は変わり続けるのか？
汚泥は季節、汚泥齢、上流からの排出、および生物処理によって変化する。プラントが変更されたとき、または新しいポリマーバッチが到着したときはいつでも、ジャーテストを再実行し、プレスで調整すること。一度だけ薬剤量を設定するプラントは、通常30～50%過剰投与している。
汚泥サンプルをお送りいただければ、排水試験とCST試験を実施し、ポリマーの種類と開始投与量を推奨し、プレス機のサイズを決定します。 コンディショニングおよびサイジング試験を依頼する.
参照： US EPA — バイオソリッド技術ファクトシート：凹板型フィルタープレス（コンディショニングおよび性能データ）, US EPA — バイオソリッド技術ファクトシート：ベルトフィルタープレス（汚泥タイプ別のポリマー注入量範囲）.