JP2005219008A - 固液分離装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 汚泥などの処理対象物を詰まらせることなく搬送し、その処理対象物から効率よく液体を分離できる固液分離装置を提案する。
【解決手段】 可動板12と、固定板13を交互に配置し、これらの可動板12と固定板13に形成した孔14,15に2本のスクリュー21,22を配置すると共に、その2本のスクリュー21,22の羽根25,26の一部をオーバラップさせ、両スクリュー21,22を回転駆動して、処理対象物を搬送しながら、液体を可動板12と固定板13の間の間隙gから排出させる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、多量の液体を含む処理対象物から液体を分離する固液分離装置に関するものである。
多量の液体を含む処理対象物から液体を分離する固液分離装置は従来より周知である(例えば、特許文献1参照)。かかる固液分離装置によって処理される処理対象物としては、例えば、食品加工排水、下水処理物、或いは養豚場から排出される廃水などの有機系汚泥、切削屑を含む切削油、メッキ廃液、インク廃液、顔料廃液、塗料廃液などの無機系汚泥、或いは細断された野菜屑や果実の皮、フスマ、食品残渣などが挙げられる。
従来の固液分離装置は、筒状体を貫通して延びるスクリューを有し、その筒状体の軸線方向一端側の入口開口から筒状体内に流入した処理対象物を回転するスクリューによって搬送し、このとき処理対象物から分離された液体、すなわち濾液を、筒状体の濾液排出間隙を通して筒状体外に排出させ、液体分の減少した処理対象物を、筒状体の軸線方向他端側の出口開口から筒状体外に排出させるように構成されている。
ところが、従来の固液分離装置によって、流動性を失いやすい処理対象物を脱液処理すると、筒状体内において液体分離の進んだ処理対象物は、その流動性が低下するので、スクリューの面に固着し、その処理対象物がスクリューと一体となって回転し始める。このようになると、処理対象物がスクリューによって搬送されず、筒状体内で詰まってしまうおそれを免れない。特に無機系汚泥や、細断された野菜屑、果実の皮、或いはフスマ、食品残渣などは、筒状体内で詰まりやすい。
特公平7−10440号公報
本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、ないしは効果的に低減できる固液分離装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、複数の可動板と、これらの可動板に形成された孔を貫通して延びる2本のスクリューとを有し、該2本のスクリューは、接触することなく、その羽根の一部が互いに重なった状態で並置されていると共に、処理対象物が同じ方向に搬送されるように、各スクリューの羽根の巻き方向と各スクリューの回転方向が設定され、前記可動板の孔は、回転する2本のスクリューの羽根によって該可動板が押動される大きさに設定されていることを特徴とする固液分離装置を提案する(請求項1)。
また、上記請求項1に記載の固液分離装置において、複数の固定板を有し、各固定板の間に前記各可動板がそれぞれ配置され、前記2本のスクリューは、固定板に形成された孔と可動板に形成された孔を貫通して延びていると有利である(請求項2)。
さらに、上記請求項1又は2に記載の固液分離装置において、前記可動板の孔は、ほぼ同一直径の2つの円を、その一部が重なった状態で配置し、かつこれらの円に2本の共通接線を引いたとき、その2本の共通接線と、前記2つの円の互いに重なった側とは反対側の2つの円弧とによって区画された長孔状に形成され、前記各スクリューの外径は、前記円の直径よりも小さく設定され、かつ前記2つの円の中心間距離は、前記2本のスクリューの中心軸線間距離よりも小さく設定されていると有利である(請求項3)。
また、上記請求項3に記載の固液分離装置において、前記固定板の孔は、一部が重なった状態で、各スクリューの中心軸線とそれぞれ同心状に配置された2つの円によって区画されたほぼ瓢箪形に形成され、その各円の直径は、前記可動板の孔を区画する円の直径にほぼ等しく設定されていると有利である(請求項4)。
本発明によれば、処理対象物の詰まりを防止し、効率よく処理対象物を固液分離することができる。
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図1は、固液分離装置を示す平面図であり、図2はその固液分離装置の部分断面正面図である。この固液分離装置によって、前述したいずれの処理対象物や、その他の対象物も固液分離することができるが、ここでは、多量の水分を含んだ汚泥を脱水処理する場合について説明する。
ここに示した固液分離装置は、入口部材1と、出口部材2とを有し、これらの部材1,2の間に固液分離部3が配置されている。入口部材1は箱状に形成されていて、その上部には汚泥が流入する流入口4が形成され、しかも、固液分離部3を向いた側の側部には開口5が形成されている。また入口部材1の底壁に続く下部フランジ部6,6Aは、装置台枠のステー7,7Aに固定されている。出口部材2は、その水平断面がほぼロの字形に形成され、その上部と下部が開口し、下部の開口が、脱水処理された汚泥が排出される排出口8を構成している。また、出口部材2の固液分離部3を向いた側の側壁9には開口10が形成され、しかも側壁9の下部が装置台枠のステー11に固定されている。
本例の固液分離部3は、複数の可動板12と、複数の固定板13を有していて、各可動板12と固定板13には、図3及び図4に示すように、孔14,15がそれぞれ形成されている。これらの孔14,15の形態は適宜選択することができるが、本例の固液分離装置においては、可動板12の孔14が長孔状に形成され、固定板13の孔15はほぼ瓢箪形に形成されている。
図5は、図1のV−V線拡大断面図であるが、この図と図1乃至図3に示すように、各固定板13の間にはリング状のスペーサ16が配置され、各固定板13に形成された取付穴17と各スペーサ16とにボルト18,19が挿通されている。この例では、固定板13の四隅に形成された取付孔17を貫通する4本のボルト18と、中間の部分に形成された2つの取付孔17を貫通する2本のボルト19の合計6本のボルトが用いられているが、図3には、1本のボルト16とこれが嵌合するスペーサ16だけを示してある。
図1及び図2に示すように、ボルト18,19は、入口部材1と、出口部材2の側壁9を貫通し、その各ボルト18,19にナット20が螺着されて締め付けられている。このように、各固定板13は、スペーサ16により互いに所定の間隙をあけて、その軸線方向に配列され、かつボルト18,19とナット20とによって互いに一体的に固定され、入口部材1及び出口部材2に対して固定されている。
また、各可動板12は、各固定板13の間の間隙にそれぞれ配置され、図4に示すように、各可動板12の厚さTは、各固定板13の間の間隙幅Gよりも小さく設定され、各固定板13の端面と、これに対向する可動板12の端面の間には、例えば0.5乃至1mm程度の濾液排出間隙gが形成される。この濾液排出間隙gは、後述するように汚泥から分離された液体、すなわち濾液を通過させるものである。可動板12の厚さTは、例えば1.5mm程度に設定され、固定板13の厚さtは、例えば5mm程度に設定される。
また、図5に示した固定板13の四隅を貫通して延びる4本のボルト18は、各可動板12の外側に位置し、しかも他の2本のボルト19は、各可動板12の内側を延びている。その2本のボルト19のうちの上側に位置するボルト19に嵌合するスペーサ16に各可動板12が引っ掛けられ、該可動板12が下方に落下することが阻止され、しかも可動板12は、各固定板13の間の隙間にて、固定板13の端面と平行な方向に可動である。
また、固液分離装置は、2本のスクリュー21,22を有し、その2本のスクリュー21,22は、固定板13に形成された孔15と可動板12に形成された孔14を貫通して延びている。ここに示したスクリュー21,22は、軸部23,24と、その各軸部23,24に一体のらせん状の羽根25,26を有し、図1及び図2に示すように、その軸部23,24の一方の端部は、出口部材2の側壁27に軸受を介して回転自在に支持されている。また、入口部材1には、ギアボックス28が固定され、一方のスクリュー21の他方の端部は、入口部材1の側壁29を貫通し、ギアボックス29の壁部30に軸受を介して回転自在に支持されている。また他方のスクリュー22の他方の端部は、入口部材1の側壁29とギアボックス28の壁部30を貫通し、ギアボックス28に固定支持されたモータ31に連結されている。各軸部23,24には、ギア32,33がそれぞれ固定され、これらのギア32,33はギアボックス28の内部で、互いに噛み合っている。
図6は、スクリュー21,22と可動板12の相対位置関係を示す部分断面図である。この図と、図4及び図5に示すように、2本のスクリュー21,22は、接触することなく、その羽根25,26の一部が互いに重なった状態で並置されている。すなわち、両スクリュー21,22を、その中心軸線X1,X2の方向に見たとき、両羽根25,26の一部がオーバラップした状態で位置しているのである。図5及び図6においては、両スクリュー21,22の羽根25,26の重なった部分に斜線を付し、符号OLを付してある。また、図示した例では、両スクリュー21,22は図1に示すように互いに平行に配置されているが、これらのスクリュー21,22の中心軸線X1,X2が小なる角度をもった状態に両スクリュー21,22を並置してもよい。可動板12と固定板13の孔14,15の大きさと形態は、2本のスクリュー21,22の回転を阻害しないように設定されていることは当然である。
各スクリュー21,22の羽根25,26のピッチは、入口部材1の側から出口部材2の側に向けて漸次、小さくなっている。
上述のように本例の固液分離装置においては、ボルト18,19とナット20によって固定された複数の固定板13と、複数の可動板12とによって筒状体34(図1及び図2)が構成され、その筒状体34の内部を2本のスクリュー21,22が貫通して延びている。
次に、固液分離装置の作用を説明しながら、固液分離装置の他の構成について明らかにする。
図2に矢印Aで示すように、多量の水分を含む汚泥(図示せず)が流入口4から入口部材1内に流入する。処理前の汚泥の含水率は、例えば99重量%程度である。この汚泥には、予め凝集剤が混入され、その汚泥がフロック化されている。処理対象物によっては、凝集剤が混入されないものもある。
このとき、モータ31の作動によってスクリュー22が回転駆動され、その回転がギア33,32を介してスクリュー21に伝えられ、このスクリュー21も回転駆動される。このように、2本のスクリュー21,22がその中心軸線X1,X2のまわりに回転することにより、入口部材1内に流入した汚泥は、図2に矢印Bで示すように、入口部材1の開口5を通して筒状体34の入口開口34Aからその筒状体34の内部に流入し、次いでその筒状体34の内部を出口部材2に向けて搬送される。汚泥は、交互に配置された複数の可動板12と固定板13の孔14,15の内部を出口部材2に向けて搬送されるのである。
上述のように汚泥が筒状体34の内部を移動するとき、その汚泥に圧力が加えられ、該汚泥から水分が分離され、その分離された水分、すなわち濾液が各固定板13と可動板12の間の濾液排出間隙g(図4)を通して筒状体外に排出される。このように排出された濾液は、図2に矢印C1,C2,C3で示すように、各ステー7,11に固定された受皿35に受け止められ、その受皿35の排出口36を通して下方に排出される。この濾液中には、未だ固形分が多少含まれているので、再度、この濾液は、他の汚泥と共に水処理された後、固液分離装置によって脱水処理される。
上述のようにして筒状体34内の汚泥の含水率が下げられ、含水量の減少した汚泥は、図2に矢印Dで示すように、筒状体34の出口開口34Bから、出口部材2の開口10を通して、出口部材2内に排出され、次いでシュータ37によって案内されながら下方に落下する。このようにして脱水処理された後の汚泥の含水率は、例えば80重量%前後である。それ自体公知のように、筒状体34の出口開口34Bに対向して、図示していない背圧板を配置すると、筒状体内の汚泥の圧力をより高めることができる。
上述のように、処理対象物の一例である汚泥は、スクリュー21,22の回転により、筒状体34の入口開口34Aから出口開口34Bに向けて搬送される。すなわち、処理対象物が同じ方向に搬送されるように、各スクリュー21,22の羽根25,26の巻き方向と、その各スクリュー21,22の回転方向が設定されているのである。図示した例では、図5及び図6に示すように、一方のスクリュー21が時計方向に回転駆動され、他方のスクリュー22が反時計方向に回転駆動される。このように両スクリュー21,22が互いに逆方向に回転するときは、その各スクリュー21,22の羽根25,26の巻き方向を逆向きにする。これに対し、各スクリュー21,22の回転方向を同じ方向に設定したときは、各スクリュー21,22の羽根の巻き方向を同じ向きにする。これにより、処理対象物を両スクリュー21,22によって同じ方向に搬送することができる。
固液分離部3において、汚泥の水分と固形分を分離する際、各可動板12と固定板13との間の濾液排出間隙gに固形分がわずかに入り込むことは避けられず、これを放置すると、その間隙gが目詰まりを起こす。ところが、本例の固液分離装置の可動板12は、回転する2本のスクリュー21,22の羽根25,26によって、押し動かされ、各可動板12の端面が、これに対向する固定板13の端面に対して運動し、この掻動運動によって、濾液排出間隙gに入り込んだ固形分がその間隙gから効率よく排出され、ここに詰まることが阻止される。
図7乃至図13は、可動板12が、2本のスクリュー21,22によって押し動かされるときの様子を模式的に示した説明図である。これらの図においては、スクリュー21,22、可動板12及び固定板13を全て実線で表わすと共に、各羽根25,26の断面部分を線で表わし、これらに符号25A,26Aを付してある(図5及び図6も参照)。
ここで、これらの各羽根25,26の断面部分25A,26Aを羽根部と称することにすると、図7に示した状態においては、各羽根部25A,26Aは共に図の右方を向いている。このとき、一方の羽根部25Aは、可動板12に接触していないが、他方の羽根部26Aは可動板12を図における右方に押圧し、その可動板12は最も右方の位置を占めている。
この状態から、一方のスクリュー21は時計方向に回転し、他方のスクリュー22は反時計方向に回転するが、各羽根部25A,26Aが図8、図9及び図10に示す位置にある間は、可動板12が羽根部26Aに押圧されて最右方の位置を占めている。
ところが、各羽根部25A,26Aが図11に示した位置を占めると、他方のスクリュー22の羽根部26Aが可動板12から離れ、一方のスクリュー21の羽根部25Aが可動板12を図における左方に押圧し、該可動板12が左方に押し動かされる。図12に示すように、スクリュー21,22の回転に伴って、可動板12が羽根部25Aによってさらに左方に押動され、図13に示すように、両羽根部25A,26Aが図における左方を向いたとき、可動板12は最も左方の位置を占める。かかる運動が連続的に繰り返し行われるのである。
上述のように、可動板12は、ほぼ水平な状態を保ちながら、図7乃至図13における左右方向に往復運動する。これにより、可動板12と固定板13との間の濾液排出間隙gが常にクリーニングされ、ここに固形物が入り込んだままとなって、当該間隙gが目詰まりを起こし、濾液の排出が阻害される不具合を阻止することができる。回転する2本のスクリュー21,22の羽根25,26によって、可動板12が押動されるように、可動板12の孔14の大きさと形態を設定することによって、上述した作用効果を奏することができるのである。
上述した固液分離装置によると、2本のスクリュー21,22により、筒状体34内の処理対象物を搬送し、しかもその2本のスクリュー21,22の羽根25,26の一部が互いに重なった状態で位置しているので、処理対象物が流動性を失いやすい物であるときも、その処理対象物が筒状体34の内部で詰まってしまう不具合を阻止できる。筒状体34内で脱水が進み、流動性が低下した処理対象物がスクリュー21,22の表面に固着し、ないしは固着しようとしたとき、互いにオーバーラップした羽根25,26の部分が、他方のスクリューに固着し、又は固着しようとする処理対象物を掻き取りながら回転し、その処理対象物を崩すので、その処理対象物が筒状体34の内部で詰まる不具合を阻止できるのである。このようにして、従来、筒状体内で詰まりやすかった無機系の汚泥や、細断した野菜屑、細断した果実の皮、或いはフスマや食品残渣などの処理対象物も、効率よく固液分離することができる。
特に、図示した例のように、各スクリュー21,22が互いに逆方向に回転するように構成されていると、処理対象物を、両スクリュー21,22の羽根25,26が重なった部分に強制的に送り込むことができ、その処理対象物を滞留させることなく効率よく搬送することができる。
ところで、前述のように、回転する2本のスクリュー21,22の羽根25,26によって可動板12を押動させることができるように、可動板12の孔14を形成する必要がある。図5及び図6には、かかる可動板12の孔14の一形態例が示され、図5には、固定板13の孔15の一形態例が示されているが、これらの孔14,15の形態をより詳細に明らかにする。
図14は、可動板12の孔14の形態を具体的に説明する図である。先ず、図14の(a)に示すように、ほぼ同一の直径MDを有する2つの円MCを、その一部が重なった状態で配置する。この図においても両円MCの重なった部分には斜線を付してある。次いで、図14の(b)に示すように、これらの円MCに2本の共通接線MTを引く。このとき、その2本の共通接線MTと、2つの円MCの互いに重なった側とは反対側の2つの円弧とによって、図14の(c)に示すように長孔状の孔が形成される。この孔が可動板12の孔14となる。また、図14の(c)に示すように、各スクリュー21,22の外径SDは、円MCの直径MDよりも小さく設定され、しかも2つの円MCの中心間距離MLは、2本のスクリュー21,22の中心軸線X1,X2の間の距離SLよりも小さく設定される。これにより、スクリュー21,22の回転が可動板12によって阻害されることはなく、しかもそのスクリュー21,22の回転によって可動板12を前述のように押動させることができる。
可動板12の孔14と、スクリュー21,22を、上述した例とは異なった大きさと形態に構成することもできるが、上述のように構成すると、スクリュー21,22の回転によって確実に可動板12を押動させることができ、しかも可動板12をコンパクトに形成することが可能となる。図14に示した可動板12とスクリューのより具体的な数値例を示すと、MD=170mm、ML=121mm、SD=168mm、SL=130mmである。
一方、固定板13の孔15は、図15の(a),(b)に示すように、一部が重なった状態で、2つの円FCを配置したときの輪郭線によって区画されたほぼ瓢箪形に形成されている。図15の(b)に示すように、各円FCの中心Cは、各スクリュー21,22の中心軸線X1,X2とそれぞれ一致する。しかも各円FCの直径FDは、図14に示した可動板12の各円MCの直径MDに等しくなっている。このように、本例の固定板13の孔15は、一部が重なった状態で、各スクリュー21,22の中心軸線X1,X2とそれぞれ同心状に配置された2つの円FCによって区画されたほぼ瓢箪形に形成され、その各円FCの直径FDは、可動板12の孔14を区画する円MCの直径MDにほぼ等しく設定されている。その際、両円FCの境界部38を、丸みを持った形状に形成することが好ましい。
可動板12の孔14と固定板13の孔15を上述のように形成することにより、その孔14,15内に存する処理対象物をスクリュー21,22の羽根25,26によって効率よく掻き取ることができる。
以上説明した固液分離装置によると、図7乃至図13から判るように、可動板12が図の左右に往復動するとき、その可動板12が、上側に位置するボルト19に嵌合したスペーサ16との接点を支点としてわずかに上下に揺動する。これに対し、図16に示すように、上側のボルト19が嵌合するスペーサ16Aの上面と、その下方のボルト19が嵌合するスペーサ16Bの下面を平坦に形成すると、可動板12が左右に往復動するとき、これらのスペーサ16A,16Bの上面と下面が可動板12を案内するので、可動板12がスペーサ16Aとの接点を支点として、上下方向に揺動することを防止できる。
また、図15の(b)に示したように、固定板13の孔15を区画する2つの円FCの境界部38の近傍領域FAには、可動板12が通過しない。このため、この領域に処理対象物の固形物が滞留して、これが固まってしまい、この領域FAから濾液が排出されず、その排出効率が低下するおそれがある。ところが、図16に示したスペーサ16Bは、図15の(b)に示した領域FAに位置するので、ここに固形物が固まるおそれがない。濾液は、スペーサ16Bと固定板13の間を通って下方に流下する。
以上説明した固液分離装置においては、可動板12と固定板13が交互に配置され、可動板12が固定板13に対して作動するように構成されているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。例えば、固定板を設けずに、可動板12だけを多数枚重ねて配置し、その多数の可動板12の孔14に2本のスクリュー21,22を貫通させ、各可動板12の間の間隙を通して濾液を排出させると共に、スクリュー21,22の回転によって、各可動板12を、図7乃至図13を参照して先に説明したところと同様に作動させ、各可動板12同士の相対運動によって、これらの間に固形物が詰まる不具合を阻止するように構成することもできる。
上述のように、本発明に係る固液分離装置は、複数の可動板と、これらの可動板に形成された孔を貫通して延びる2本のスクリューとを有し、該2本のスクリューは、接触することなく、その羽根の一部が互いに重なった状態で並置されていると共に、処理対象物が同じ方向に搬送されるように、各スクリューの羽根の巻き方向と各スクリューの回転方向が設定され、前記可動板の孔は、回転する2本のスクリューの羽根によって該可動板が押動される大きさに設定されているのである。
また、図示した例では、筒状体34が水平に配置されているが、それ自体公知のように、筒状体34の入口開口34Aの側が、その出口開口34Bの側よりも低くなるように、筒状体34を傾斜して配置し、筒状体内の処理対象物が出口開口34Bに近づくに従って、その処理対象物に大きな圧力が加えられるように構成することもできる。
固液分離装置の平面図である。 図1に示した固液分離装置の部分断面正面図である。 可動板と固定板とスペーサとボルトとナットの分解斜視図である。 図1に示した固液分離装置の固液分離部における拡大水平断面図である。 図1のV−V線拡大断面図である。 スクリューと可動板の位置関係を示す部分断面図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の動きを説明する図である。 可動板の孔の形状を説明する図である。 固定板の孔の形状を説明する図である。 スペーサの他の例を示す、図5と同様な断面図である。
符号の説明
12 可動板
13 固定板
14,15 孔
21,22 スクリュー
25,26 羽根
FC,MC 円
FD,MD 直径
ML 中心間距離
SD 外径
SL 中心軸線間距離
X1,X2 中心軸線

Claims (4)

  1. 複数の可動板と、これらの可動板に形成された孔を貫通して延びる2本のスクリューとを有し、該2本のスクリューは、接触することなく、その羽根の一部が互いに重なった状態で並置されていると共に、処理対象物が同じ方向に搬送されるように、各スクリューの羽根の巻き方向と各スクリューの回転方向が設定され、前記可動板の孔は、回転する2本のスクリューの羽根によって該可動板が押動される大きさに設定されていることを特徴とする固液分離装置。
  2. 複数の固定板を有し、各固定板の間に前記各可動板がそれぞれ配置され、前記2本のスクリューは、固定板に形成された孔と可動板に形成された孔を貫通して延びている請求項1に記載の固液分離装置。
  3. 前記可動板の孔は、ほぼ同一直径の2つの円を、その一部が重なった状態で配置し、かつこれらの円に2本の共通接線を引いたとき、その2本の共通接線と、前記2つの円の互いに重なった側とは反対側の2つの円弧とによって区画された長孔状に形成され、前記各スクリューの外径は、前記円の直径よりも小さく設定され、かつ前記2つの円の中心間距離は、前記2本のスクリューの中心軸線間距離よりも小さく設定されている請求項1又は2に記載の固液分離装置。
  4. 前記固定板の孔は、一部が重なった状態で、各スクリューの中心軸線とそれぞれ同心状に配置された2つの円によって区画されたほぼ瓢箪形に形成され、その各円の直径は、前記可動板の孔を区画する円の直径にほぼ等しく設定されている請求項3に記載の固液分離装置。
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