JP2004530553A - 汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置 - Google Patents

Abstract

以下の要件を備えた、汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置：一端に主軸を、他端に薄い汚泥の吸引ダクト連結部を持つ二条または多条ねじ式の偏心ねじポンプ、駆動軸に連結した駆動機構、偏心ねじポンプと駆動機構の間に配置され、駆動機構によって駆動され、主軸が貫通する長手のケーシング内に配置された送り手段であって、汚泥と液体を分離するために、ケーシング内の円筒形スクリーンからなる分離装置が設けられている、円筒形スクリーンの上流側のろ液排出口と円筒形スクリーンの下流側の濃集汚泥排出口、偏心ねじポンプの吸引ダクト連結部および／または偏心ねじポンプと円筒形スクリーンの間の連結エリアに連結された凝集剤供給装置、そこで円筒形スクリーンがその軸心まわりで回転可能に支持され、駆動機構によって回転駆動されるよう構成され、そして濃集汚泥排出口へ汚泥を送るために、円筒形スクリーンが内壁に送り要素を備えている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーム１または２による、汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥の処理時に濃集処理を行なうことが知られている。それは、固体を凝縮する最も単純で最もコスト効率の良い方法で、静的と機械の使用との両方によって行うことができる。濃集処理が静的な場合、水と比較して密度がより高い固体粒子を沈殿池の底に沈殿させるために、重力を利用する。静的な濃集は、水結合力を低下させたり除去する凝集補助剤によって支援され得る。
【０００３】
濃集が機械によって行われる場合、例えばスクリーンリアクター、ネジプレス、バンド濃集機等の、自然の重力場を利用して作動する機械と、固液分離のための人工の重力場を生成する遠心機とが区別される。濃集処理は懸濁液から約９０〜９５％の水を抽出することができる。さらに進行し続ける水の抽出は脱水と呼ばれる。２つの処理間の移行は不明確である。乾燥度合いを上げれば、水の抽出残り分に見合わない位に経費が増す。従って、従来の脱水ユニットは、高圧または強い遠心力を加えるよう設計されている。
【０００４】
一般的に、凝集補助剤は濃集ないし脱水ユニットに加えられ、汚泥の特性あるいは凝集リアクターに適応した混合ラインが濃集処置自体に先行する場合に分離が向上することが知られている。
【０００５】
次の濃集処置に非常に好都合な塊サイズおよび塊の機械的な加圧性を達成するために、リアクター内での保持時間が設定される。
【０００６】
汚泥凝縮用の公知の機械装置は、スペース、設備およびコスト面でかなりの経費がかかり、小規模会社あるいは小容量および中容量の下水処理場にとって負担できない場合が多い。これは、さらにそれらの作動で消費されるエネルギを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置であって、汚泥の排出がその濃集ないし脱水と結びついた構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その目的はクレーム１または２の特徴によって達成される。
【０００９】
発明の装置では、偏心ねじポンプと送り手段が直列に配置される。送り手段のケーシングは汚泥から液体を分離する円筒形スクリーンからなる分離装置と関連づけられ、ケーシングはろ液排出口および濃縮汚泥排出口を有する。さらに、凝集剤の供給装置が備えられ、偏心ねじポンプの吸引エリアおよび／または偏心ねじポンプと送り手段の間の連結エリアに凝集剤を供給する。送りダクトを備えた混合ラインをさらに前方に変位させたり、あるいは塊リアクターまたは別のタイプの予備調整装置を前方に位置づけることもできる。
【００１０】
円筒形スクリーンがケーシング内で回転可能に支持され、駆動機構によって駆動される。偏心ねじポンプが駆動端のエリアで円形の回転運動をするから、駆動機構と偏心ねじポンプの間の駆動軸は継手を必要とする。したがって、円筒形スクリーンの駆動部は、偏心ねじポンプの駆動時に駆動軸が揺動しないエリアに位置することが望ましい。円筒形スクリーンは、例えばねじ山またはねじ山セグメントからなる送り要素を備える。したがって、円筒形スクリーンが回転運動にセットされると同時に送り作用が発生し、円筒形スクリーンを通して汚泥がねじポンプから遠ざかる方向に送られる。円筒形スクリーンは、孔、スロット等、公知のスクリーン形状のすべてを呈することができ、柔軟な布によって形成されたり、プラスチック製、くさびワイヤの金網であってもよい。送り要素が、それらの直径およびピッチ、さらに回転数によって、塊保持時間、水の排出、処理能力、ろ液品質、濃集ないし脱水汚泥の固形分などに影響することが理解される。
【００１１】
最も単純な場合、適切な方法でケーシング内で回転可能に支持されるねじのまわりに平板金材料製のスクリーンが張設される。
【００１２】
送りと濃集および脱水の２つのプロセスを単一の作業工程に組み合わせれば、スペース、設備およびコストの消費の減少に役立つ。
【００１３】
固体の送り用の偏心ねじポンプ、そして特に流動性の媒体は公知である。さらに、偏心ねじポンプに汚泥を供給するために、偏心ねじポンプの前段に送りねじを配置することが知られているが、公知の設計は水の全体的または付加的な抽出を考慮に入れていない。しかし、本発明では、以下で最初に説明する実施例は逆の順に２つの送り装置を備えている。偏心ねじポンプは、一方では薄い汚泥を送り、他方ではこの薄い汚泥と凝集剤を完全に混合するのに役立つ。この完全な混合は、送り手段の最初のエリアでも行うことができるのも確かである。しかし、２つの送り装置間をつなぐエリアへも凝集補助剤を供給することは有益である。
【００１４】
送り要素を含む円筒形スクリーンは、凝集汚泥および液体用の分離設備本体を形成する。
【００１５】
発明の装置は、追加的なポンプが不要であるから、スペースをあまり必要としない。同様に、１つのポンプ送り作業が省略されるので、エネルギの消費が少なくなる。
【００１６】
懸濁液を濃集することとは別に、装置はそれらを脱水することを可能にする。対応する逆圧が作用する場合、偏心ねじポンプの強制送り作用は高圧を生成することができる。
【００１７】
例えばスクリーン本体構造、濃集・脱水汚泥の除去、送り速度および円筒形スクリーンの送り要素の配置または設計に関する装置の形状により、対応する逆圧を生成することができる。
【００１８】
発明は、余剰汚泥、表面汚泥マット、浮遊汚泥、一次汚泥、消化汚泥、その他の懸濁液の濃集と脱水に、減量が望ましいいかなる場合にも総じて適用することができる。
【００１９】
円筒形スクリーンの下流側端に共通軸の駆動部を配置することが望ましい。反対側端に駆動部を配置することも可能である。
【００２０】
発明によれば、分離装置が詰まることを防ぐために、円筒形スクリーンの出口端に洗浄液を連続的または断続的に向ける洗浄装置が設けられる。少なくとも１つの洗浄ノズルを持つ洗浄片を軸の軸心と平行に配置することができる。別の実施例では、スクリーンの表面を連続的または断続的に洗浄するために、移動可能に駆動される、少なくとも１つの洗浄ノズルを持つ洗浄片を備えことができる。適切な変速比減速により機械的に、あるいは電子駆動によってさえ、洗浄片の動きを円筒形スクリーンの回転に連動させることができる。
【００２１】
洗浄装置のノズルは、公知の円形ジェットノズルまたはフラットジェットノズルであってもよい。
【００２２】
発明の目的のクレーム２による代替解決策では、偏心ねじポンプと円筒形スクリーンも、同じ軸によってともに駆動される。凝集剤と混合された下水汚泥が適切な送りダクトによって、円筒形スクリーンの対応する端部、つまり偏心ねじポンプから反対側の円筒形スクリーン端部に供給される。ろ液排出口が円筒形スクリーンの上流端に位置し、濃集汚泥は偏心ねじポンプを介して排出される。
【００２３】
発明の別実施例によれば、円筒形スクリーン内を延びる主軸に、偏心ねじポンプまでの送り要素、好ましくは円筒形スクリーン内で送り要素に加えて送りねじを設けることが考えられる。円筒形スクリーンの送りねじのねじ山と送り要素は当然、互いに接触せずに互いに係合するか、互いに対して適切な半径方向の間隔を持っていなければならない。この点で、いずれの場合も、軸の近傍またはスクリーンの近傍まで延びることができる。
【００２４】
偏心ねじポンプは比較的大きな送出しヘッドを提供することができる。逆に、それは比較的低い吸込みヘッドしか持たない。吸込流れが途絶えると、偏心ねじポンプが乾燥して破損する危険があるから、それを防がなければならない。したがって、最後に説明する装置は大きな送出しヘッドを克服する必要のある用途に利点がある。適切な送出しポンプによって薄い汚泥の供給を行うようにすることは有用かもしれない。先に述べた逆の構成では、低い吸込ヘッドおよび低い送出し高さの場合、別の送出しポンプは全く不要にできる。すでに述べた第１の解決策に関して示された利点は、第２の解決策にも同様に該当する。
【００２５】
また、脱水モードは、主として薄い汚泥として予備調整されるか、あるいは既に濃集された汚泥が使用される場合に、薄い汚泥が適切な送出しポンプによって供給される第２の解決策を使用することにより有利になる。
【実施例】
【００２６】
以下、図示の実施例を参照して発明をより詳細に説明する。
【００２７】
図１は発明による装置の実施例を模式的に示す断面図である。
【００２８】
図２は発明による装置の他の実施例を示す。
【００２９】
図１を参照すると、偏心ねじポンプ１０が示され、それは二条または多条ねじでよく、公知のものである。ポンプ１０のウォーム軸１２は、ケーシング１６内に配置された軸１４に連結している。軸１４および偏心ねじポンプ１０は駆動モータ１７から共通軸１８によって駆動される。図１は、軸１４がウォームギヤとともに「往復する」ことを可能にするために、軸１８と継手２１を備えたカップリング２０用の支持機構１９を示している。代替として、継手を不要にする、例えばモノ・ポンプス・カンパニー（Mono Pumps Company）のフレキシシャフト（Flexishaft）等の柔軟な連結棒を使用することができる。継手がない柔軟な連結棒の使用の利点は、必要とする部品が少なくなる点にあり、継手のない構造はより長い構造になり、これによって分離ユニットのより大きな設計（スクリーン長さ）を容易にする。
【００３０】
ケーシング１６の円筒形スクリーン２２は軸１８によって駆動される。円筒形スクリーン２２の内部にはスクリューのねじ山２３が配置され、それはほぼ軸１４まで半径方向に延びることができる。それは金属またはプラスチックで形成され、そのらせんのピッチは、排出の目的に適したポンプ回転数によって異なるものに選択することができる。ねじ山２３の長さもそれらのパラメータに適合するように選択する必要がある。
【００３１】
ケーシング１６の下端２４は、偏心ねじポンプ１０の方向への傾斜を持ち、その端部にろ液の排出口２６を持っている。濃縮媒体（濃集汚泥）の排出口２６ａがねじ山２３の前端に設けられている。
【００３２】
円筒形スクリーンは、耐腐食金属またはプラスチック材で形成することができる。そのアパーチャは、長さ方向または横方向に配置されるスロット、ギャップ等によって形成することができる。金属またはプラスチック製スクリーンの代わりに金属またはプラスチックの織布等を設けることもできる。
【００３３】
矢印２８で示すように、偏心ねじポンプ１０の吸込エリアに薄い汚泥が供給される。矢印２９で示すように、このエリアの供給・混合装置によって凝集剤を供給することができる。代替または追加として、それは、偏心ねじポンプ１０とケーシング１６の間の接続エリアへも凝集剤を供給することができる。同様に、供給装置（図示せず）によって、このエリアへ凝集補助剤を供給することができる。
【００３４】
円筒形スクリーン２２は詰りを防ぐために連続的または時折洗浄する必要がある。円筒形スクリーン２２の洗浄用の洗浄ノズル３５の固定洗浄片が３４で示されている。円筒形スクリーンの軸心の横断方向に洗浄片を揺動駆動することもできる。そのための支持と駆動は詳細に示されていない。洗浄片の動きのための制御装置とスプレー動作も示されていない。前記装置を円筒形スクリーン２２の回転に連動させてもよく、経時的に作動させてもよい。
【００３５】
図２の実施例の構成部材は大部分が図１のものと等しく、従って、同一部分は同一の参照番号が付されている。しかし、送り方向は、図２の実施例では長い矢印で示すように逆になっている。矢印５０で示すように、薄い汚泥と凝集剤の混合物はミキサ（図示せず）から供給され、円筒形スクリーン２２の前側のケーシング１６に充填される。その混合物は軸１４上のウォーム６０と円筒形スクリーン２２のねじ山２３によって右へ搬送され、その作用によって、ろ液が排出口２６を介して排出される。濃縮物は偏心ねじポンプ１０によって送られて、５６で排出されるが、それは、例えば高位置の貯蔵タンクへと、比較的大きな高さを超える必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は発明による装置の実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は発明による装置の他の実施例を示す。

Claims (14)

1. 以下の要件を備えた、汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置：
   − 一端に主軸（１４）を、他端に薄い汚泥（２８）の吸引ダクト連結部を持つ二条または多条ねじ式の偏心ねじポンプ（１０）、
   − 駆動軸に連結した駆動機構（１４、１８）、
   − 偏心ねじポンプ（１０）と駆動機構の間に配置され、駆動機構によって駆動され、主軸（１４）が貫通する長手のケーシング（１６）内に配置された送り手段であって、汚泥と液体を分離するために、ケーシング（１６）内の円筒形スクリーン（２２）からなる分離装置が設けられている、
   − 円筒形スクリーン（２２）の上流側のろ液排出口（２６）と円筒形スクリーン（２２）の下流側の濃集汚泥排出口、
   − 偏心ねじポンプ（１０）の吸引ダクト連結部および／または偏心ねじポンプ（１０）と円筒形スクリーン（２２）の間の連結エリアに連結された凝集剤供給装置、そこで
   − 円筒形スクリーン（２２）がその軸心まわりで回転可能に支持され、駆動機構によって回転駆動されるよう構成され、そして
   − 濃集汚泥排出口へ汚泥を送るために、円筒形スクリーン（２２）が内壁に送り要素を備えている。
2. 以下の要件を備えた、汚泥、水域などの沈殿物、特に下水処理場の余剰汚泥の濃集ないし脱水用の装置：
   − 一端に主軸（１４）を、他端に濃集汚泥排出口を持つ二条または多条ねじ式の偏心ねじポンプ（１０）、
   − 駆動軸に連結した駆動機構（１４、１８）、
   − 偏心ねじポンプの前に設けられ、駆動機構によって駆動され、主軸（１４）が貫通する長手のケーシング（１６）内に配置された送り手段、
   − 汚泥と液体の分離用に、偏心ねじポンプ（１０）と駆動機構の間のケーシング（１６）内に設けられた分離装置、
   − 分離装置の上流側のろ液排出口と偏心ねじポンプ（１０）の主軸側の入口の汚泥充填口、
   − 送り手段の上流側の、薄い汚泥と凝集剤の混合物供給用装置、そこで
   − 分離装置が、駆動機構によってケーシング（１６）内で回転駆動されるよう構成され、主軸（１４）に囲まれた円筒形スクリーン（２２）を備え、そして
   − 円筒形スクリーン（２２）が偏心ねじポンプ（１０）の充填口へ汚泥を送るための送り要素（２３）を備えている。
3. 送り手段がねじ山として、またはねじ山のセグメントとして形成されていることを特徴とする請求項１または２による装置。
4. ねじ山またはセグメントがほぼ主軸（１４）まで延設されていることを特徴とする請求項３による装置。
5. 円筒形スクリーン（２２）が主軸に対して異なる回転数および／または異なる回転方向に駆動されるよう、主軸（１４）と円筒形スクリーン（２２）が駆動機構のギヤアセンブリによって駆動されるよう構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかによる装置。
6. 円筒形スクリーン（２２）内の主軸（１４）の領域に、送り要素（６０）、好ましくは送りねじが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかによる装置。
7. 送り要素またはねじ山がほぼ円筒形スクリーン（２２）まで径方向に延設されていることを特徴とする請求項６による装置。
8. ケーシング（１６）の下端（２４）が偏心ねじポンプ（１０）または駆動機構の方向への傾斜を持ち、その端部にろ液排出口（２６）が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかによる装置。
9. 供給装置が回転羽根ミキサを有することを特徴とする請求項１から８のいずれかによる装置。
10. 円筒形スクリーン（２２）が、円筒形スクリーン（２２）の外面に洗浄液を向ける洗浄装置と関連づけられていることを特徴とする請求項１から９のいずれかによる装置。
11. 少なくとも１つの洗浄ノズル（３５）を持つ洗浄片（３４）が、軸の軸心と平行に固定配置されていることを特徴とする請求項１０による装置。
12. 少なくとも１つのノズルを持つ洗浄片が主軸の軸心を横切って支持され、スクリーン表面を連続的または断続的に洗浄するために洗浄駆動具によって駆動されることを特徴とする請求項１０による装置。
13. 洗浄片の動きが円筒形スクリーンの回転に連動していることを特徴とする請求項１２による装置。
14. 例えば経時的に洗浄片の動きおよび／または洗浄液の排出を制御する制御装置が洗浄片に備えられていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかによる装置。