JP2009125709A - 脱水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水対象物に対し、分級を行わなくても遠心分離による脱水を可能にして、脱水対象物の発生現場で脱水処理を行うことができ、経済的負担と共に環境への負荷を軽減することができる脱水装置を提供する。
【解決手段】水分を含む脱水対象物を載置する円盤状に形成され、円盤周方向に回転する上皿部１８と、上下端開口を有し上皿部１８を内部に配置する円筒状に形成されて円筒周方向に回転し、回転時、回転する上皿部１８から飛ばされた脱水対象物を構成する物質を、粒子の比重に応じて内周面の異なった位置に付着させ分離する遠心分離容器１５と、遠心分離容器１５の周壁表裏面を貫通する開口部２２に装着され、水分を容器外へ排出する濾布２３とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、脱水装置に関し、特に、建設工事等において生ずる含水性の廃棄物（建設汚泥）から水分を分離除去する脱水装置に関する。

従来、建設工事等において含水性の廃棄物（建設汚泥）が大量に発生することが知られている。
我が国の建設事情として、建設工事に伴って発生する建設副産物は、近年、都市部を中心に一貫して増え続けており、既に、その最終処分場は逼迫した状況にあることから、不法処理や不法投棄等への対策が提起されている。これに対し、循環型社会形成推進のための法体系の整備、建設活動に係る産・学・官が一体となった努力の結果、特定品目における建設副産物の発生量の減少、選別中間処理施設の整備による最終処分量の減少・再資源化の推進等の成果も見られる。そうした中で、建設副産物における課題の一つとして、建設汚泥のリサイクルへの対応が求められている。

建設汚泥とは、建設工事に係る掘削作業で生じる泥状の掘削物及び泥水の内、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」（以下、「廃棄物処理法」という）に規定する産業廃棄物に該当するものを言う。
詳細については、「建設工事等から生ずる廃棄物の適正処理について」（平成１３年６月１日、環境省産業廃棄物課長通知）において次のように定義されている。
「地下鉄工事等の建設工事に係る掘削工事に伴って排出されるものの内、含水率が高く粒子が微細な泥状のものは、無機性汚泥（以下「建設汚泥」という）として取り扱う。また、粒径が７４μｍを超える粒子を概ね９５％以上含む掘削物にあっては、容易に水分を除去できるので、ずり分離等を行って泥状の状態ではなく流動性を呈さなくなったものであって、且つ、生活環境の保全上支障のないものは土砂として扱うことができる。

泥状の状態とは、標準仕様ダンプトラックに山積みができず、また、その上を人が歩けない状態をいい、この状態を土の強度を示す指標でいえば、コーン指数が概ね２００ＫＮ／ｍ^２以下又は一軸圧縮強さが概ね５０ＫＮ／ｍ^２以下である。
しかし、掘削物を標準仕様ダンプトラック等に積み込んだ時には泥状を呈していない掘削物であっても、運搬中の練り返しにより泥状を呈するものもあるので、これらの掘削物は「汚泥」として取り扱う必要がある。なお、地山の掘削により生じる掘削物は土砂であり、土砂は廃棄物処理法の対象外である。
この土砂か汚泥かの判断は、掘削工事に伴って排出される時点で行うものとする。掘削工事から排出されるとは、水を利用し、地山を掘削する工法においては、発生した掘削物を元の土砂と水に分離する工程までを掘削工事としてとらえ、この一体となるシステムから排出される時点で判断することとなる。」

建設汚泥の排出量は、平成１４年度建設副産物実態調査によると、８４６万トンで、建設廃棄物全体の排出量約８３００万トンの約１割程度である。この内、再資源化された量は僅か３８３万トンであり、再資源化率は４５％と非常に低く留まっている。これに脱水等による減量化分１９７万トンを加えた再資源化率をみても６９％となっており、残りである排出量の約３割に相当する２６５万トンが最終処分場にて処分されている。これは、建設廃棄物全体の最終処分量約７００万トンの４割も占めている。また、この最終処分量の半分以上に当たる１４５万トンが、建設現場から直接最終処分場に搬出されている状況にある。

このような建設汚泥の処理には、セメントや石灰等の固化材を添加混合する安定処理、熱や天日等を利用し水を蒸発させる乾燥処理、機械や自然力を利用し土から水を絞り出す脱水処理等がある。固化材を添加混合する安定処理として、例えば、「汚泥処理方法、汚泥処理システムおよび汚泥用凝集剤添加装置」（特許文献１参照）があり、汚泥中の固形物を濃縮するものとして、例えば、「汚泥処理方法及びその装置」（特許文献２参照）がある。
特開２００６−１６７５８３号公報 特開２００１−１７０６９４号公報

このような建設汚泥の処理には、セメントや石灰等の固化材を添加混合する安定処理、熱や天日等を利用し水を蒸発させる乾燥処理、機械や自然力を利用し土から水を絞り出す脱水処理等がある。何れの方法も、設備が複雑で高額になり処理費用が高くなる、固化材等の薬品を多量に使用する等、経済的な負担に加え環境に対する負荷も大きい処理方法である。

建設現場から排出される汚泥を性状で分類すると、コンテナ車で運搬できる泥土とタンク車で運搬される泥水に大別される。汚泥の中間処理場において、泥土は、石灰やセメント等の固化材を添加する安定処理工法が一般的であり、大量の固化材を使用するため中間処理後には高アルカリ性を示す改良土となる。また、泥水は、洗浄・分級を行い砂・砂利分を取り出した後、残りの粘土・シルト分に沈降剤等の添加剤を添加し沈殿したスラリー（シルト・粘土のフロック状のもの）を、プレス又は遠心分離機により脱水処理を行っている。このプレスや遠心分離機を使用する方法の場合、前処理として、スラリー状態にするために分級を行い、砂・砂利分を取り除いた状態で脱水を行っている。
つまり、砂・砂利分が含まれた状態では、プレスや遠心分離機による脱水ができなかった。

また、建設汚泥には水分が大量に含まれるため、建設汚泥を中間処理場まで運搬するには特殊な車両（コンテナ車やタンク車）が必要であるのと同時に、水分を含んだ状態で運搬しているため運搬数量も増えて手間・時間等がかかり、経済的負担が大きい。
これに対し、建設汚泥の発生現場で汚泥の脱水を行うことにより、汚泥が減容化されて処理する数量が減少するため、経済的負担が軽減されるのに加え、運搬数量が減ることで、車両の燃料及び車両の排出ガスが削減されると共に交通渋滞が緩和される等、環境への負荷の軽減効果も得られる。
この発明の目的は、脱水対象物に対し、分級を行わなくても遠心分離による脱水を可能にして、脱水対象物の発生現場で脱水処理を行うことができ、経済的負担と共に環境への負荷を軽減することができる脱水装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る脱水装置は、水分を含む脱水対象物を載置する円盤状に形成され、円盤周方向に回転する上皿部と、上下端開口を有し前記上皿部を内部に配置する円筒状に形成されて円筒周方向に回転し、回転時、回転する前記上皿部から飛ばされた前記脱水対象物を構成する物質を、粒子の比重に応じて内周面の異なった位置に付着させ分離する遠心分離容器と、前記遠心分離容器の周壁表裏面を貫通する開口に装着され、前記水分を容器外へ排出する濾布とを有することを特徴としている。
また、この発明において、前記遠心分離容器は、上下端開口を結ぶ軸線方向中央部内径より上下端部内径が短い樽形状を有していることが好ましい。

また、この発明において、前記遠心分離容器は、内周面が、上下端開口を結ぶ軸線方向に沿って曲率の異なる曲面からなることが好ましい。
また、この発明において、前記遠心分離容器は、回転時に、前記脱水対象物を構成する物質の内、粒子の比重の大きい物質を付着状態にする下部容器と、粒子の比重の小さい物質を付着状態にする上部容器を有し、前記下部容器と前記上部容器で前記脱水対象物を構成する物質を粒子の比重の違いにより分離することが好ましい。
また、この発明において、前記遠心分離容器は、内周面を、上下端開口を結ぶ軸線方向に対する傾斜角度が異なる複数の傾斜面により形成し、回転時、前記物質の粒子の比重の違いにより内周面上昇段階に違いを生じさせることが好ましい。

また、この発明において、前記遠心分離容器の下端開口下方に位置し、前記遠心分離容器から剥がれ落ちた前記付着物を受け止め載置する円盤状に形成されて円盤周方向に回転する下皿部を有することが好ましい。
また、この発明において、前記遠心分離容器の内周面に付着した付着物に向けてエアを吹き付け、前記付着物を前記内周面から剥がし落とすためのエアノズルを有することが好ましい。

この発明によれば、水分を含む脱水対象物を載置する円盤状に形成された上皿部は、円盤周方向に回転し、上下端開口を有し上皿部を内部に配置する円筒状に形成されて円筒周方向に回転する遠心分離容器は、回転時、回転する上皿部から飛ばされた脱水対象物を構成する物質を、粒子の比重に応じて内周面の異なった位置に付着させ分離し、遠心分離容器の周壁表裏面を貫通する開口に装着された濾布は、水分を容器外へ排出する。これにより、脱水対象物に対し、分級を行わなくても遠心分離による脱水を可能にして、脱水対象物の発生現場で脱水処理を行うことができ、経済的負担と共に環境への負荷を軽減することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る脱水装置の全体構成を概略的に示す説明図である。図２は、図１の脱水部の正面説明図であり、図３は、図１の脱水部の平面説明図である。
図１に示すように、脱水装置１０は、投入部１１、脱水部１２、沈殿部１３、及びエア噴出部１４を有している。脱水部１２は、自転可能に保持された遠心分離容器１５を備えており、この遠心分離容器１５が自転することにより、遠心分離容器１５の内部に投入された、例えば、建設汚泥等の脱水対象物から水分が分離除去される。

投入部１１は、圧送ポンプ１６及び圧送管１７を有している。圧送管１７は、一端が圧送ポンプ１６に連通すると共に、他端を遠心分離容器１５の内部に位置させており、圧送ポンプ１６と遠心分離容器１５を結ぶ圧送路を形成している。この圧送管１７は、遠心分離容器１５の内部に位置する他端側を自在に伸縮させることができ、先端開口１７ａを、遠心分離容器１５の内部の任意の位置に配置することができる。圧送ポンプ１６に投入された脱水対象物は、圧送管１７を経て遠心分離容器１５の内部に送り込まれる。
脱水部１２は、遠心分離容器１５、上皿部１８、下皿部１９、駆動モータ２０、及び容器保持部２１を有している。

遠心分離容器１５は、開口する上下両端部が縮径された縦置き円筒状に形成されており、内径は、縦軸方向中央の容器中央部が最も広く、下端部は容器中央部より狭く、上端部は下端部より狭く、即ち、容器中央部＞下端部＞上端部の関係にある、恰もラグビーボール形状を呈している。なお、遠心分離容器１５は、縦置き、即ち、略垂直状態に配置する他、横置き状態或いは任意の角度での傾斜状態に配置しても良い。
遠心分離容器１５の容器中央部より上の容器上部には、例えば、８個の開口部２２が設けられており、容器中央部円周方向に沿うように略等間隔離間して配置された各開口部２２は、濾布２３により塞がれている。また、遠心分離容器１５の外表面の開口部２２下方には、外周面に沿って外向きフランジ状に、円環状板体からなる受け板２４が外周縁側をやや下方に傾斜させた状態で突設されている。

この遠心分離容器１５は、例えば、円筒状容器を上下に二分割して形成した、下端部より上端部が縮径された上部容器１５ａと、上端部より下端部が縮径された下部容器１５ｂを、上部容器１５ａの下端外向きフランジと下部容器１５ｂの上端外向きフランジを密着させて組み合わせ、一体化することにより形成される。上部容器１５ａの上端部には、遠心分離容器１５の回転軸方向と略平行な面からなる帯状部１５ｃにより、上端開口１５ｄが形成されている。

上皿部１８は、周縁に上方に傾斜する傾斜面１８ａを有する、遠心分離容器１５の下端部開口内径より短い外径の円盤状に形成され、遠心分離容器１５の下端部開口内に、遠心分離容器１５の下端部周壁との間に間隙を有するように下端部周壁から離間して配置されている。遠心分離容器１５の内部に位置する圧送管１７は、上皿部１８の上面略中央に先端開口１７ａを臨ませている。
下皿部１９は、周縁に上方に略直角に屈曲する縦壁面１９ａを有する、遠心分離容器１５の容器中央部外径より長い内径の円盤状に形成され、遠心分離容器１５の下端部開口の下方に、遠心分離容器１５の下端部開口との間に間隙を有するように下端部開口から離間して配置されている。

この下皿部１９の上面周縁部には、遠心分離容器１５を支持する複数（例えば、等間隔に離間した４本）の容器支持部２５が取り付けられている。各容器支持部２５は、柱状に形成されて、下端部が下皿部１９の上面に、上部が上下２箇所の取付アーム部２５ａ、２５ｂを介して遠心分離容器１５の外周面に、それぞれ固定されている。各容器支持部２５により、遠心分離容器１５は、下皿部１９の上方に位置した状態で、下皿部１９と一体的に支持されている。

駆動モータ２０は、回転数の調整ができる、例えば、フランジ式モータからなり、モータケース２６に収納されて下皿部１９の下方に配置され、上方に突出する駆動軸２０ａ（図２参照）を、下皿部１９及び上皿部１８に連結させている。これにより、駆動モータ２０の駆動力が、駆動軸２０ａを介して下皿部１９及び上皿部１８に伝達され、下皿部１９及び上皿部１８が、駆動軸２０ａを回転中心として円盤周方向に沿って回転（自転）し、同時に、下皿部１９と一体化した遠心分離容器１５が、駆動軸２０ａを回転中心として円筒周方向に沿って回転（自転）する。このとき、遠心分離容器１５は、毎分約２００〜６００回転（２００〜６００ｒｐｍ／ｍｉｎ）する。

下皿部１９及び上皿部１８と共に遠心分離容器１５が回転（自転）すると、遠心分離容器１５内に投入された脱水対象物は、開口部２２の濾布２３により、濾布２３を通り抜けて遠心分離容器１５外に飛び出る水分と、濾布２３を通り抜けることができずに遠心分離容器１５内に留まる水分以外の固形分とに分離される。遠心分離容器１５内に留まった水分以外の固形分、即ち、脱水された物質は、遠心分離容器１５の下端開口から落下して下皿部１９に受け止められ、回転（自転）する下皿部１９により、下皿部１９の外部へと弾き出される。
容器保持部２１は、ベース２７、下皿支持部２８、及び保持支柱部２９を有している。ベース２７は、円盤状に形成されており、ベース上面には、モータケース２６に収納された駆動モータ２０、下皿支持部２８、及び保持支柱部２９が固定されている。

下皿支持部２８は、柱状に形成されて、下皿部１９の周縁下面側に、モータケース２６を取り囲んで複数本（例えば、等間隔に離間した４本）が配置されている。各下皿支持部２８の上端には、回転自在に軸支された支持ローラ３０が装着されており、支持ローラ３０の転動部を下皿部１９の下面に当接している。この支持ローラ３０を介して、下皿部１９は回転自在に下皿支持部２８に支持される。
保持支柱部２９は、柱状に形成されて、遠心分離容器１５及び下皿支持部２８の外側に、遠心分離容器１５を取り囲んで複数本（例えば、等間隔に離間した８本）が配置されており、各保持支柱部２９の外側面には、補強用のリブ２９ａ（図２参照）を備えている。

各保持支柱部２９の上端部には、内側、即ち、遠心分離容器１５に向けて、略水平に突出する保持アーム部２９ｂが取り付けられている。保持アーム部２９ｂの先端には、回転自在に軸支された支持ローラ３１が装着されており、支持ローラ３１の転動部は、遠心分離容器１５の帯状部１５ｃに外側から当接している。この支持ローラ３１を介して、遠心分離容器１５は、回転自在に、且つ、回転時ぶれること無く保持支柱部２９に保持されている。
各保持支柱部２９の長さ方向略中間部には、回転自在に軸支された支持ローラ３２が装着されており、支持ローラ３２の転動部は、下皿部１９の縦壁面１９ａに外側から当接している。この支持ローラ３２を介して、下皿部１９は、回転自在に、且つ、回転時ぶれること無く保持支柱部２９に保持されている。

また、保持支柱部２９の支持ローラ３１と支持ローラ３２の間には、遠心分離容器１５の受け板２４の下面側に位置し、受け板２４の周縁部内側から周縁部外側にかけて重なる円環状の水受け部３３が取り付けられている。水受け部３３は、内側、即ち、遠心分離容器１５に向けて略水平に突出する底面部と、上向きに屈曲した内周壁及び外周壁を有する樋状に形成されており、受け板２４の外周縁下方に溝状円環路を形成している。この水受け部３３には、遠心分離容器１５の外に飛び出た遠心分離後の水分が、受け板２４を経て流れ込む。

沈殿部１３は、沈殿槽３４を有しており、沈殿槽３４には、水受け部３３に連通する排水管３５の排水口が配置されている。この排水管３５により、受け板２４を経て水受け部３３に集められた遠心分離後の水分が沈殿槽３４に送り込まれる。沈殿槽３４に送り込まれ貯められた分離後水分は、沈殿槽３４で時間経過と共に沈殿物と沈殿物が除去された水分に分離され、沈殿物除去水分は、清水として沈殿槽３４から排出される。
エア噴出部１４は、エアポンプ３６、エアホース３７及びエアノズル３８を有している。一端がエアポンプ３６に連結されたエアホース３７は、途中、２系統に分離しており、一方のエアホース３７ａは、圧送管１７と一体的に配置されて上部容器１５ａの上端開口１５ｄから遠心分離容器１５の内部に送り込まれ、他方のエアホース３７ｂは、遠心分離容器１５の外側に配置されている。

遠心分離容器１５の内部に送り込まれたエアホース３７ａは、遠心分離容器１５の内部空間略中央に位置し、他端側を遠心分離容器１５の内壁に向けて屈曲させ、他端側先端に取り付けられたエアノズル３８ａを遠心分離容器１５の内壁近傍に位置させる。なお、エアホース３７ａの他端側は、自在に伸縮する圧送管１７と共に遠心分離容器１５の内部を上下に自在に移動することができる。これにより、エアノズル３８ａは、エア噴出口を遠心分離容器１５の内周面に向けて位置させ、エアポンプ３６から送り出された圧縮空気を遠心分離容器１５の内周面の任意の箇所に噴き出させることができる。

また、遠心分離容器１５の外側に配置されたエアホース３７ｂは、他端側を遠心分離容器１５の外周面に向けて屈曲させ、他端側先端に取り付けられたエアノズル３８ｂを遠心分離容器１５の外周面近傍に位置させる。なお、エアホース３７ｂは、遠心分離容器１５の外周面に沿って自在に移動できるように配置されている。これにより、エアノズル３８ｂは、エア噴出口を遠心分離容器１５の外周面に向けて位置させ、エアポンプ３６から送り出された圧縮空気を遠心分離容器１５の外側から外周面の任意の箇所に噴き出させることができる。
次に、上述した構成を有する脱水装置１０による、建設汚泥等の脱水対象物の脱水処理について説明する。

図４は、上皿部に受け止められた高含水物の容器回転に伴う動きを概略的に示す説明図である。図５は、脱水された後に容器内壁から剥がし落とされた物質の容器回転に伴う動きを概略的に示す説明図である。
先ず、脱水対象物である水分を多く含んだ高含水物を圧送ポンプ１６に投入する。投入された高含水物は、圧送ポンプ１６により圧送管１７へ連続して送り出され、圧送管１７の中を移動し、先端開口１７ａから回転する上皿部１８に向けて排出される。

次に、図４に示すように、、上皿部１８に受け止められた高含水物Ｍは、回転する上皿部１８の遠心力により上皿部１８で放射状に飛ばされ、傾斜面１８ａの傾斜に沿って遠心分離容器１５の内周面（殆ど、下部容器１５ｂの内周面）に向かい衝突する。このとき、上皿部１８の回転、それに伴う遠心力、及び内周面（即ち、下部容器１５ｂの内周面）の傾斜角度に応じて、高含水物に含まれる成分の内、粒子の比重の大きな物質は内周面の下側部分に張り付いて内周面から落下し、粒子の比重の小さな物質（水分を含む）は内周面を伝って上方へと移動し濾布２３により塞がれた開口部２２に達する。
つまり、高含水物として、例えば、汚泥の場合、汚泥に含まれる、水分、粘土、シルト、砂、レキ等（比重は、水分からレキに向かって大きくなる）の内、比重の小さいものがより容器上部へと移動する。

開口部２２に達した比重の小さな物質は、濾布２３により濾過されることになり、濾布２３を通り抜けた水分は、上部容器１５ａの外側へ排出される。一方、比重の大きな物質でも、開口部２２に達したものは、濾布２３に付着することになる。そして、濾布２３により濾過された分離水分は、上部容器１５ａの外周面を伝って流れ落ち、受け板２４に受け止められた後、受け板２４の下方に配置された水受け部３３へと流れ込む。水受け部３３へと流れ込んだ水分は、排水管３５を通って沈殿槽３４に貯められる。

次に、下部容器１５ｂの内周面に張り付いた粒子の比重の大きい脱水された物質（付着物）は、エアノズル３８ａから噴出されたエアを吹き付けることにより、下部容器１５ｂの内周面から剥がし落とされる。このエアノズル３８ａは、遠心分離容器１５の内部を移動することができるので、下方へ移動させることにより、下部容器１５ｂの内周面の下方に張り付いた粒子の比重の大きい脱水された物質も剥がし落とすことができる。

また、上部容器１５の内周面、即ち、濾布２３の内面に張り付いた粒子の小さい脱水された物質（付着物）は、エアノズル３８ｂから噴出されたエアを外側から濾布２３に吹き付けることにより、濾布２３の内面を含む上部容器１５ａの内周面から剥がし落とされる。このエアノズル３８ｂは、遠心分離容器１５の上部外周面に沿って移動することができるので、濾布２３が取り付けられた各開口部２２の下部に張り付いた粒子の比重の小さい脱水された物質も剥がし落とすことができる。
なお、脱水された物質を剥がし落とすために、エアノズル３８ａ,３８ｂからエアを噴出させる際は、遠心分離容器１５の回転（自転）速度を、脱水時よりも遅くする。

図５に示すように、エアノズル３８ａ,３８ｂから噴出するエアを吹き付けることにより、下部容器１５ｂの内周面から剥がし落とされた粒子の比重の大きい脱水された物質、及び上部容器１５の内周面から剥がし落とされた粒子の小さい脱水された物質は、下部容器１５ｂ内周面と上部容器１５外周縁の隙間から下皿部１９に向かって落下し、下皿部１９に受け止められる。下皿部１９に受け止められた脱水された物質ｍ０は、回転（自転）する下皿部１９の遠心力により下皿部１９の外へ飛ばし出される。
また、水受け部３３に集められて沈殿槽３４に貯められ、その後、沈殿物除去水分と分離された沈殿物は、フロック剤等によってフロック状にされた後、再び、投入部１１に戻して、水分と物質分を分離して水分を取り除く脱水処理を行う。

続いて、上述した脱水装置１０の各構成部について、更に、詳しく説明する。
（遠心分離容器）
図６は、遠心分離容器の形状（その１）について示す概略説明図である。図６に示すように、遠心分離容器１５は、脱水効率の向上を目的として比重の異なる物質の分離をし易くするためには、容器内下部の各断面において半径ｒが大きく取れる形状であること、容器内周面の上下方向に対する傾きが緩やかで容器内の物質ｍが上方移動し易く、また、容器内周面に付着した物質ｍの付着時間が長くなって比重小の物質ｍ１は上昇し易く比重大の物質ｍ２は落下し難くなるため、粒子の分離がし易い形状であること、が望ましい。

図７は、遠心分離容器の形状（その２）について示す概略説明図である。図７に示すように、遠心分離容器１５は、容器内中央部において、半径ｒを最大に取り最大遠心力をかけることができるようにして物質ｍを十分締め固める。比重大の物質ｍ２程、遠心力を受け易く内周面に張り付き圧縮され、比重小の物質ｍ１は容器内を上方へと移動する。
図８は、遠心分離容器の形状（その３）について示す概略説明図である。図８に示すように、遠心分離容器１５は、上部容器１５ａに配置した濾布２３により粒子の小さな物質を濾し出すが、濾布２３に目詰まりが発生すると、粒子の小さな物質は目詰まりしていない濾布２３の上部へと移動して濾し出される。容器の半径が小さくなれば遠心力も小さくなるため、比重大の物質ｍ２は容器上部へと移動する力が弱くなり、容器内周面に張り付いたままになるか落下する。

これらの点を考慮して、遠心分離容器１５は、上下端開口を結ぶ軸線方向中央部内径より上下端部内径が短い樽やラクビーボール等の形状（以下、樽形状という）とすることが望ましく、このような形状とすることにより、以下の効果を得ることができる。
「容器下部」
１．周面が、上下方向に対し直線状に傾斜した傾斜面からなる形状より、傾斜が緩やかな曲率の異なる曲面からなる樽形状のほうが、半径及び傾斜が大きく取れる。２．樽形状のほうが、傾斜が緩やかな分、脱水対象物が上方へと移動し易い。３．樽形状のほうが、遠心力も大きく働き、容器内の物質が内周面から落下し難く、粒子の比重の違いにより分離し易い。内面は、例えば、ディンプル加工を施して凹凸面としても良い。

「容器中間部（直線部分）」
１．容器半径が大きく、最大遠心力が得られる。２．分離された粒子毎に内周面に張り付いて圧密圧縮され、比重の大きい粒子程、内周面に張り付く。３．圧密圧縮されて行き場の無くなった比重の小さな粒子は、容器内上部の濾布２３へと上昇する。
「容器上部（濾布２３部分）」
１．比重の小さな粒子は、濾布２３に張り付き、濾布２３の目から水分と微粒子が抜け出て、濾布２３にはいずれ目詰まりが発生する。２．目詰まりが発生すれば、目の詰まっていない上部へと粒子が上昇し、同じことを繰り返しながらより上部へ上昇していく。３．濾布２３の目詰まり状態のある段階を見極め、遠心分離容器１５の回転（自転）速度を遅くする。４．回転速度を遅くした状態で、エアを吹き付け、濾布２３と容器内下部に張り付いた物質を剥がし落とす。

なお、遠心分離容器１５の内周面を、上下端開口を結ぶ軸線方向に対する傾斜角度が異なる複数の傾斜面により形成しても良い。これによって、容器回転時、脱水対象物を構成する物質の粒子の比重の違いにより、内周面を上昇する段階に違いを生じさせることができる。
（２）沈殿物
濾布２３により濾過された分離水分は、沈殿槽３４に貯められ、沈殿槽３４において濾布２３を通り抜けた粒子の小さな物質を沈殿させる。この際、沈殿を促進するための沈降剤を投入し、物質をフロック状にして沈殿させる。フロック状になった物質を、再び、投入部１１を経て遠心分離容器１５に投入されるが、以前、濾布２３の目を通り抜けてきた物質は沈降剤によりフロック状になっているため、今度は、濾布２３の目を通り抜けることがない。

つまり、濾布２３を介して排出された水分及び微粒子は、沈殿槽３４に貯められて沈降剤等を加えることにより、微粒子は沈殿物となり、沈殿物が分離された水分は清水として排水される（なお、排水されるのは、ＰＨ等の排水基準を達成したものである）。沈殿物は、再び、遠心分離容器１５において分離脱水が行われ、このとき、微粒子はフロック状となって濾布２３の目を通り抜けることができず、捕集される。これら一連の処理をシステム化して行うことができる。
（３）エアの吹き付け

図９は、エアの吹き付け状態を示し、（ａ）は容器外側から吹き付ける場合の概略説明図、（ｂ）は容器内側から吹き付ける場合の概略説明図である。図９に示すように、遠心分離容器１５の内周面に張り付いた物質ｍは、回転（自転）速度を遅くすることにより、自重で落下するものもあるが大半は張り付いており、その張り付いた物質ｍは、ノズル３８ａから噴出するエアを容器外側から濾布２３に吹き付けて濾布２３から剥がし落とし、ノズル３８ｂから噴出するエアを容器内側から内周面に吹き付けて容器内周面から剥がし落とす。

ノズル３８ａ,３８ｂが移動可能であるのに加え、容器が低速で回転（自転）しているので、容器内周面全体にエアを吹き付けることができ、容易、且つ、確実に物質ｍを剥がし落とすことができる。低速で回転（自転）するため、容器内周面から剥がれた物質ｍは、遠心力に抗して自重で落下する。
（４）駆動モータ

駆動モータ２０は、遠心分離による脱水の効率を上げるための回転速度の変更、エアの噴出により物質を剥がし落とすための回転速度の変更、物質の違いに応じた回転速度の変更が可能であるように、回転数可変式のモータを使用する。このため、駆動モータ２０は、遠心分離容器１５の回転（自転）速度を変化させることができ、回転速度の変化により遠心力も変化させることが可能になり、物質の分離が容易になる。つまり、回転速度の変化により遠心力の強弱を変化させることで、物質の比重の大きなものの上昇を十分抑えることができる。

また、遠心分離による脱水時の回転速度より、物質を剥がし落とすときの回転速度の方を低くすることができ、また、脱水対象物に含まれる物質に応じて回転速度を変化させることにより、脱水力の向上及び効率化を図ることができる。
（５）遠心分離容器の回転ぶれ止め
遠心分離容器１５の内部に物質を投入した場合、容器内部の物質位置に偏りができて物質配置が均一にならないと、容器回転時にぶれが生じてしまう。特に、回転速度が速くなるに連れてぶれも生じ易くなる。このため、容器回転時のぶれを防止するために支持ローラ３１及び支持ローラ３２を複数設置した。これら支持ローラ３１及び支持ローラ３２により、遠心分離容器１５は、回転軸方向両端部分で外周面位置が回転軸直交方向への移動が規制されて一定位置に固定されるため、容器回転時のぶれを防止することができる。

このように、脱水装置１０による脱水処理を繰り返し行うことにより、例えば、建設汚泥等の脱水対象物から水分を効率良く、且つ、確実に分離除去することができ、その上、沈殿部１３の沈殿槽３４から排出するのを水分だけ、それも、水中に浮遊または懸濁している直径２ｍｍ以下の粒子状物質である浮遊物質量（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ：ＳＳ）が水１リットル中に２００ｍｇ以下の清水とすることができる。

この脱水装置１０にあっては、特に、脱水する物質の粒子の大きさを選ばないという特徴を有しており、これは、従来の遠心分離処理との大きな相違点である。例えば、汚泥を分離処理する場合、従来は、脱水対象物に含まれる砂利等の粒子或いは物質そのものが大きいものは、遠心分離処理するために遠心分離機に投入する前作業として、分離分級する必要があった。しかしながら、この発明に係る脱水装置１０の場合、分離分級するための前作業を行う必要はなく、脱水対象物を、直接、投入部１１に投入して脱水処理することができる。

つまり、脱水装置１０の場合、脱水容器である遠心分離容器１５がラグビーボール形状を有しており、傾斜する容器内周面では、物質の比重の大小により分離されて容器内周面に張り付く位置が異なる、即ち、重力により比重の大きいものは下方に位置することになる。一つの遠心分離容器１５において、容器下部では物質の分級処理を行い、容器上部では従来と同様の脱水処理を行っている。

また、脱水装置１０による脱水処理においては、脱水対象物を投入してから、脱水対象物が遠心分離容器１５内で遠心分離処理され、分離処理後の分離水分が、沈殿処理された後、再度、遠心分離容器１５に投入されると共に、分離処理後の分離水分以外の脱水された物質が、下皿部１９の外へ飛ばし出される、一連の処理が、遠心分離容器１５の回転（自転）を停止させることなく、また、脱水対象物の投入に際して容器蓋等を開閉する等の作業を伴うことなく、自動的に行うことができる。つまり、脱水対象物に対する遠心分離処理による脱水が、連続した一連の流れによって自動的に行われ、遠心分離処理の結果物として、自動的に、分離水分と分離水分以外の脱水された物質を得ることができる。

更に、脱水装置１０により、汚泥発生現場で脱水処理を行うことができる。従来は、分級を行ってから脱水処理を行っていたため広い場所を必要とし、汚泥発生現場で脱水処理を行うことは不可能であった。また、効率性や費用対効果の観点から、排出された汚泥を全て中間処理場まで運搬した方が安価で効率的であった。

従って、建設現場等の汚泥排出現場で脱水するためには、単純な構造で発生汚泥の性状を選ばないことが必要だった。つまり、単純な構造であれば機械構成物やシステム全体を小型化することができ、排出汚泥の性状を選ばなければ前処理等も不要なのでそのための別の設備も必要としない。このため、脱水装置１０により、システム全体の小型化が可能になったため、例えば、トラック等により脱水装置１０を汚泥排出現場迄運ぶことができるので、排出汚泥を中間処理場まで運搬する必要がないばかりか、汚泥排出現場で、効率良く、且つ、安価に脱水処理を行うことができる。

このように、この発明に係る脱水装置１０は、水分を含む脱水対象物を載置する円盤状に形成され、円盤周方向に回転する上皿部１８と、上下端開口を有し上皿部１８を内部に配置する円筒状に形成されて円筒周方向に回転し、回転時、回転する上皿部１８から飛ばされた脱水対象物を構成する物質を、粒子の比重に応じて内周面の異なった位置に付着させ分離する遠心分離容器１５と、遠心分離容器１５の周壁表裏面を貫通する開口部２２に装着され、水分を容器外へ排出する濾布２３とを有している。

この遠心分離容器１５は、内周面が、上下端開口を結ぶ軸線方向に沿って曲率の異なる曲面からなる。また、遠心分離容器１５は、回転時に、脱水対象物を構成する物質の内、粒子の比重の大きい物質を付着状態にする下部容器１５ｂと、粒子の比重の小さい物質を付着状態にする上部容器１５ａを有し、下部容器１５ｂと上部容器１５ａで脱水対象物を構成する物質を粒子の比重の違いにより分離する。更に、遠心分離容器１５は、内周面を、上下端開口を結ぶ軸線方向に対する傾斜角度が異なる複数の傾斜面により形成し、回転時、物質の粒子の比重の違いにより内周面上昇段階に違いを生じさせる。

また、下皿部１９は、遠心分離容器１５の下端開口下方に位置し、遠心分離容器１５から剥がれ落ちた付着物を受け止め載置する円盤状に形成されて円盤周方向に回転する。
また、遠心分離容器１５の内周面に付着した付着物に向けてエアを吹き付け、付着物を内周面から剥がし落とすためのエアノズル３８ａ，３８ｂを有する。
この発明に係る脱水装置１０は、上述した構成を有することにより、洗浄・脱水の処理のように汚泥粒子の分級・選別を行う必要がなく、大掛かりな施設が不要となって広大な設置場所がいらなくなるので、経済的な効果が大きい。

これまで一般的に行われてきた、石灰やセメント等の固化材を添加する安定処理工法では、大量の固化材を使用するため資源を大量に消費していたが、固化材の使用が削減されると共に高アルカリ性を示すこともなくなる。また、固化材使用時に発生する粉塵も削減されるため、環境への負荷も大きく低減される。
また、脱水装置１０を、例えば、汚泥が搬出される排出場所に設置することにより、産業廃棄物である汚泥が減容化され、産業廃棄物の発生抑制につながり、搬出量が減ることにより、搬出のための運搬費の削減に繋がり、運搬しないことにより、交通渋滞の緩和、燃料消費の削減、排気ガスの削減等、環境への負荷の低減効果も大きい。また、特殊な車両（コンテナ車やタンク車）も不要となり、経済的な効果も大きい。

脱水された汚泥は、現場での再利用も可能になり、工事間の利用等を促進することにより、循環型社会の目指すゼロエミッションの現場となることも可能になる。また、汚泥の発生工法と連続して使用することにより、建設汚泥という産業廃棄物の排出ではなく、有効利用することができる建設発生土を生産する工法と捉えることができる。
なお、この発明に係る脱水装置１０は、建設汚泥に限らず、遠心力で脱水される状態のものであれば利用可能であるので、例えば、一般廃棄物である生ごみの脱水等にも利用可能であると考えられる。従って、飲食店等から排出される生ごみの量は大量になると思われるため、脱水装置１０を用いて脱水することにより、生ごみが大幅に減容化され肥料等の再資源化への利用も容易になると思われる。

この発明の一実施の形態に係る脱水装置の全体構成を概略的に示す説明図である。 図１の脱水部の正面説明図である。 図１の脱水部の平面説明図である。 上皿部に受け止められた高含水物の容器回転に伴う動きを概略的に示す説明図である。 脱水された後に容器内壁から剥がし落とされた物質の容器回転に伴う動きを概略的に示す説明図である。 遠心分離容器の形状（その１）について示す概略説明図である。 遠心分離容器の形状（その２）について示す概略説明図である。 遠心分離容器の形状（その３）について示す概略説明図である。 エアの吹き付け状態を示し、（ａ）は容器外側から吹き付ける場合の概略説明図、（ｂ）は容器内側から吹き付ける場合の概略説明図である。

符号の説明

１０ 脱水装置
１１ 投入部
１２ 脱水部
１３ 沈殿部
１４ エア噴出部
１５ 遠心分離容器
１５ａ 上部容器
１５ｂ 下部容器
１５ｃ 帯状部
１５ｄ 上端開口
１６ 圧送ポンプ
１７ 圧送管
１７ａ 先端開口
１８ 上皿部
１８ａ 傾斜面
１９ 下皿部
１９ａ 縦壁面
２０ 駆動モータ
２０ａ 駆動軸
２１ 容器保持部
２２ 開口部
２３ 濾布
２４ 受け板
２５ 容器支持部
２５ａ、２５ｂ 取付アーム部
２６ モータケース
２７ ベース
２８ 下皿支持部
２９ 保持支柱部
２９ａ リブ
２９ｂ 保持アーム部
３０，３１，３２ 支持ローラ
３３ 水受け部
３４ 沈殿槽
３５ 排水管
３６ エアポンプ
３７，３７ａ，３７ｂ エアホース
３８，３８ａ，３８ｂ エアノズル
Ｍ，ｍ，ｍ０，ｍ１，ｍ２ 物質
ｒ 半径

Claims (7)

1. 水分を含む脱水対象物を載置する円盤状に形成され、円盤周方向に回転する上皿部と、
   上下端開口を有し前記上皿部を内部に配置する円筒状に形成されて円筒周方向に回転し、回転時、回転する前記上皿部から飛ばされた前記脱水対象物を構成する物質を、粒子の比重に応じて内周面の異なった位置に付着させ分離する遠心分離容器と、
   前記遠心分離容器の周壁表裏面を貫通する開口に装着され、前記水分を容器外へ排出する濾布と
   を有する脱水装置。
2. 前記遠心分離容器は、
   上下端開口を結ぶ軸線方向中央部内径より上下端部内径が短い樽形状を有している請求項１に記載の脱水装置。
3. 前記遠心分離容器は、
   内周面が、上下端開口を結ぶ軸線方向に沿って曲率の異なる曲面からなる請求項２に記載の脱水装置。
4. 前記遠心分離容器は、
   回転時に、前記脱水対象物を構成する物質の内、粒子の比重の大きい物質を付着状態にする下部容器と、粒子の比重の小さい物質を付着状態にする上部容器を有し、前記下部容器と前記上部容器で前記脱水対象物を構成する物質を粒子の比重の違いにより分離する請求項１から３のいずれか一項に記載の脱水装置。
5. 前記遠心分離容器は、
   内周面を、上下端開口を結ぶ軸線方向に対する傾斜角度が異なる複数の傾斜面により形成し、回転時、前記物質の粒子の比重の違いにより内周面上昇段階に違いを生じさせる請求項４に記載の脱水装置。
6. 前記遠心分離容器の下端開口下方に位置し、前記遠心分離容器から剥がれ落ちた前記付着物を受け止め載置する円盤状に形成されて円盤周方向に回転する下皿部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の脱水装置。
7. 前記遠心分離容器の内周面に付着した付着物に向けてエアを吹き付け、前記付着物を前記内周面から剥がし落とすためのエアノズルを有する請求項１から６のいずれか一項に記載の脱水装置。

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