JP2007160246A - ろ過装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ろ過装置は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材1と、外側ろ材2と、前記内側ろ材1と前記外側ろ材2との間のろ過空間4に設けられたスパイラル状の仕切り3とを備える。前記スパイラル状の仕切り3は回転させないで、前記内側ろ材1及び/又は前記外側ろ材2のみを軸心周りに回転させる。この操作過程で、前記ろ過空間4内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材1を通してろ過し、前記外側ろ材2を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間4内の他端側から搬送流路27を介してケーキを排出する。この搬送流路27を、その内壁での摩擦抵抗によりケーキを圧搾するように構成する。
【選択図】図9
Description
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備の小型化し難かった。
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
そこで、本発明者らは、このような問題点を鑑み、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、これら内側ろ材と外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、内側ろ材及び外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされたろ過装置を提案した(例えば、特許文献3)。
そこで、本発明の主たる課題は、ケーキを圧密して脱水を促進させると共に、その圧密度の調整を図ることができるろ過装置を提供することにある。
<請求項1記載の発明>
請求項1記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側から搬送流路を介してケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、前記内側ろ材及び/又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記搬送流路は、その内壁での摩擦抵抗によりケーキを圧搾するように構成された、ことを特徴とするろ過装置である。
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
また、前記搬送流路は、その内壁での摩擦抵抗によりケーキを圧搾するように構成することにより、ケーキをより一層圧密して脱水して排出することができる。
請求項2記載の発明は、前記搬送流路は、ろ過空間の他端側に形成されたろ過空間出口に連結され、かつろ過空間を投影した部分に配設された円弧状流路を有し、
該円弧状流路の内周部分は、延在された前記内側ろ材で形成され、軸心周りに回転するように構成された、請求項1記載のろ過装置である。
搬送流路は、ろ過空間の他端側に形成されたろ過空間出口に連結され、かつろ過空間を投影した部分に配設された円弧状流路を有し、該円弧状流路の内周部分は、延在された前記内側ろ材で形成され、軸心周りに回転するように構成することにより、搬送流路内のケーキの搬送性を向上させることができる。
請求項3記載の発明は、前記搬送流路には、流路内の断面積を調整する機構が設けられた、請求項1又は2記載のろ過装置である。
搬送流路には、流路内の断面積を調整する機構が設けられた構成とすることにより、ケーキの成分や運転状況等に応じてケーキに与える圧搾力(圧力)の調整をすることができる。
請求項4記載の発明は、前記搬送流路には、ケーキを搬送する搬送手段が設けられた、請求項1乃至3のいずれか1項記載のろ過装置である。
前記搬送流路には、ケーキを搬送する搬送手段が設けられた構成とすることにより、完全な排出が可能となり、清掃性に優れると共に、残留したケーキによる腐食等の問題を軽減できる。
請求項5記載の発明は、前記搬送手段は、スクリューコンベアである、請求項4記載のろ過装置である。
搬送手段がスクリューコンベアであることにより、スクリューコンベアの回転数を調整することでケーキ排出速度を調整し、ケーキへの圧搾力を調整することができる。
また、スクリューコンベアによって強制的にケーキを排出するので、完全な排出が可能となり、清掃性に優れると共に、残留したケーキによる腐食等の問題を軽減できる。
請求項6記載の発明は、前記搬送流路から脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とされた、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置である。
搬送流路から脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とすることにより、ケーキの排出の際の臭気の抑制やシール構造の簡略化が図れる。
請求項7記載の発明は、前記搬送流路のケーキ排出口が、シュート状に形成された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置である。
請求項8記載の発明は、前記搬送流路のケーキ排出口近傍に、掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とされた、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置である。
搬送流路のケーキ排出口が、シュート状に形成されることにより、ケーキの円滑な排出がなされる。
また、送流路のケーキ排出口近傍に、掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とすることによっても、ケーキの円滑な排出がなされる。
請求項9記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至8のいずれか1項記載のろ過装置である。
ろ過空間に送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
請求項10記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置である。
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面(例えば、内側ろ材のろ過面)近傍のケーキは、もう一方のろ過面(例えば、外側ろ材のろ過面)側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
請求項11記載の発明は、前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置である。
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第1の回転駆動手段と第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
請求項12記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置である。
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の一端側からその他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし均一にすることができる。
請求項13記載の発明は、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置である。
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成(横型)のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし、より均一にすることができる。
請求項14記載の発明は、軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置である。
本発明に係るろ過装置の搬送流路等を説明する前に、まず図1乃至図8に基づきろ過装置の基本構成を説明する。
ろ過装置におけるケーシング7の内部には、図1及び図2に示されるように、モータ等の第1の回転駆動手段(図示せず)によって駆動力が伝達される内筒回転軸5に上板1Aが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材1と、この内側ろ材1と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材2と、ケーシング7の上板7A及び底板7Bに両端部を固定され、内側ろ材1と外側ろ材2との間に形成されるろ過空間4に配置されたスパイラル状(リボンスクリュー状)の仕切り3と、が備えられている。なお、ケーシング7は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
ところで、本発明に係るろ過装置では、上記実施の形態における背圧板15に換えて、搬送流路27が設けられている。この搬送流路27は、図9乃至図11に示すように、上板7Aに形成されたろ過空間出口14の上部に設けられ、かつろ過空間4を投影した部分に配設された円弧状流路部27Aと、この円弧状流路部27Aから延在する直線状の中継部27Bと、脱水ケーキ搬送設備(図示せず)にケーキを排出する、シュート状に形成されたケーキ排出部27Cと、を備えている。ろ過空間出口14から出たケーキは、この搬送流路27内を押し出されながら移動し、搬送流路27の内壁での摩擦抵抗によりケーキは一層圧密され脱水され、最終的に、ケーキ排出部27Cの排出口から排出され、脱水ケーキ搬送設備へ送られて、次の処理工程に進むものである。
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口10,11へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間4内に被処理液を送入する。ろ過空間4内に送入された被処理液は、仕切り3に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材1と外側ろ材2 とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材1 と外側ろ材2 をそれぞれ、モータ等の第1及び第2の回転駆動手段(図示せず)によって回転させられる。この際、必要に応じて内側ろ材1と外側ろ材2とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材1と外側ろ材2は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
Claims (14)
- 同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側から搬送流路を介してケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び/又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、
前記搬送流路は、その内壁での摩擦抵抗によりケーキを圧搾するように構成された、
ことを特徴とするろ過装置。 - 前記搬送流路は、ろ過空間の他端側に形成されたろ過空間出口に連結され、かつろ過空間を投影した部分に配設された円弧状流路を有し、
該円弧状流路の内周部分は、延在された前記内側ろ材で形成され、軸心周りに回転するように構成された、請求項1記載のろ過装置。 - 前記搬送流路には、流路内の断面積を調整する機構が設けられた、請求項1又は2記載のろ過装置。
- 前記搬送流路には、ケーキを搬送する搬送手段が設けられた、請求項1乃至3のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記搬送手段は、スクリューコンベアである、請求項4記載のろ過装置。
- 前記搬送流路から脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とされた、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記搬送流路のケーキ排出口が、シュート状に形成された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記搬送流路のケーキ排出口近傍に、掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とされた、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至8のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置。
- 軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置。
- 軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置。
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