JP2009154068A - 連続脱水ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 固形物負荷よりも水負荷の大きい低濃度の大容量の原液汚泥を濃縮脱水し、低含水率の脱水ケーキを可能とする連続脱水ろ過装置を提供する。
【解決手段】 円盤状の濃縮スクリーン９、９と原液汚泥の供給口１２を開口したろ室外環１０で脱水ろ過室１３を形成し、脱水ろ過室１３に羽根車４を配設してインペラー１４を回転方向に曲折させて先端部に切欠き溝１５を形成し、原液汚泥を均等に分散させて濃縮スクリーン９が捕捉した固形分をインペラー１４で掻取ってスクリーンを再生し、羽根車４に加圧力と剪断作用を発生させて、羽根ボス５に脱水ケーキの給泥孔１８・・・を開口してインペラー１４の押込圧を発生させ、羽根ボス５の内部にコンベア室６を形成して、悪臭を遮断しながらスクリュー羽根７で含水率を均等化して、含水率のばらつきのない脱水ケーキを取出す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、産業排水汚泥、下水汚泥などの原液を円環状のろ過室に圧入し、羽根車と汚泥を共回りさせながら濃縮スクリーンからろ液を排出して濃縮脱水する連続加圧脱水機の改良に関する。

従来、円盤状の濃縮スクリーンと外周部のろ室外環とでろ過室を形成して、このろ過室に回転自在な羽根車を配設し、ろ過室の中心部から圧入した原液を羽根車で供回りさせながら、ろ過面に積層するケーキと汚泥との間にせん断摩擦抵抗を発生させてろ過脱水し、羽根車でスクリーン面のケーキを掻取りながらろ室外環の排出口からケーキを取出す連続加圧脱水機は、特許文献１に記載してあるように公知である。また、２個のろ過円板と、複数の湾曲線に置かれた複数個のスクレーパー部材で構成したスクレーパーと、中央部にスクレーパーと共に回転するスクリューをハウジングの内部に配設し、ろ過される流体をろ過円板の外周部から供給し、ろ過された流体をろ過円板から排出して、スクレーパー部材で中央方向に搬送した不純物を、スクリューにより搬出させるろ過装置も、特許文献２に記載してあるように公知である。
特許第３５４８８８８号公報（請求項１及び請求項２３、図１及び図１９） 特許第２６５４７２０号公報（請求項１及び請求項２、第１図、第２図及び第１０図）

従来の連続加圧脱水機は、目詰まりを起しやすい水負荷の大きい汚泥でも、羽根車に止着した複数枚のスクリュー羽根が連続的にスクリーン面を摺設し、目詰まりを発生することなく濃縮脱水できる利点があり、ろ過室を多数並列すれば、大容量処理が可能となる。しかし、従来の連続加圧脱水機は、駆動軸に設けた原液の供給路からろ過室に供給して、ろ過室を形成するろ室外環の取出しポートからケーキを取出すため、ろ過室を多数並列すれば、取出しポートの排出圧の操作が必要で脱水ケーキの含水率にばらつきが生じる恐れがあり、排出ケーキの臭気対策も必要となる。また、ろ過円板と、湾曲線の複数個のスクレーパー部材のスクレーパーと、スクレーパーと軸線を同じくするスクリューを組合せたろ過装置にあっては、大量の液体の中から少量の固形物を分離する手段として有利であるが、圧搾脱水する構造とはなっていないため、圧縮性のある有機汚泥等の固形分から液体を分離する装置には適していない。ろ過面から固形物を掻取るスクレーパーと掻取った固形物を排出するスクリューとが同速回転であり、目詰まりを防止するためのろ過面の再生と固形物の排出量の調整が困難であり、増加変動する固形分の分離には不向きである。この発明は、上記の従来技術を応用し、水負荷の大きい大容量の原液や圧縮性のある有機性汚泥でも脱水ろ過を可能とし、臭気を出さない簡素化したケーキの排出構造として、含水率のばらつきのない脱水ケーキを得ることができる連続脱水ろ過装置の改良に関する。

この発明に係わる連続脱水ろ過装置の要旨は、一対の円盤状の濃縮スクリーンと、外周部に嵌着したろ室外環とで円環状の脱水ろ過室を形成し、脱水ろ過室に配設した羽根車のインペラーを濃縮スクリーンに摺接させながら、羽根車の加圧力と剪断作用により固液分離を行なう脱水ろ過装置において、脱水ろ過室に配設した羽根車のインペラーを回転方向に曲折し、ろ室外環に原液汚泥の供給口と、羽根ボスに脱水ケーキの給泥孔を開口すると共に、羽根ボスの内部にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を配設してコンベア室を形成し、脱水ろ過機を構成したもので、ろ室外環近傍の濃縮スクリーンのろ過面積の広い脱水ろ過室に汚泥を圧入するので、投入初期の濃度の低い原液汚泥の大容量処理が可能となる。左右の濃縮スクリーンのスクリーン面で捕捉した固形分を複数枚の羽根車のインペラーの側縁で連続的に掻取るので、目詰まりせんとするスクリーン面を再生してろ液を分離できる。濃縮スクリーンから掻き取られた固形分はケーキ層を形成し、羽根ボスの近傍のインペラーが、回転クサビ作用力とケーキを中心方向に移動させる加圧力を増大させるので、ケーキに大きなせん断力を与えて脱水できる。羽根車と供に回転する脱水ケーキにインペラーが押込圧を発生させてコンベア室に排出し、悪臭を遮断しながらスクリュー羽根で水分を均等化して、含水率のばらつきのない脱水ケーキを取出すことができる。

ろ室外環に複数の汚泥の供給口を開口し、曲折させたインペラーの羽根面前面と羽根面背面に向かって原液汚泥を圧入するもので、インペラーの曲折面に沿って圧入された原液汚泥を、インペラーが撹拌して凝集フロックを壊すことがなく、羽根車に止着した複数枚のインペラーの間に均等に原液汚泥を圧入できる。そして、羽根車に止着したインペラーの先端部に切欠き溝を設けたもので、ろ室外環近傍の水負荷の大きい原液汚泥をインペラーの前後に流動させて、羽根車のインペラー間に均等に原液汚泥を分散させることができる。

脱水ろ過室を構成する濃縮スクリーンは、同心円環状の複数の分割金属ろ材で構成し、分割金属ろ材の微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小させたもので、固形物負荷よりも水負荷の大きい濃度の低い大量の汚泥を処理することができ、外周部から中心部に向かって排出すべきろ液量の増加と目抜けＳＳ量が抑制され、ろ液が懸濁することもなく汚泥の処理量が増加して、濃縮率を向上させることができる。そして、脱水ろ過機を複数並設し、脱水ろ過室に配設した羽根車の羽根ボスを互いに連結して、複数の羽根ボスの内部にコンベア室を形成したもので、連続脱水ろ過装置が並列多室構成となり汚泥の大容量処理が可能となる。両面ろ過が生かされて占有スペースも小さくて済むものである。

脱水ろ過室の羽根車とコンベア室のスクリュー羽根を同一方向に差速回転させるもので、脱水ろ過室の回転方向に曲折したインペラーと同一方向に回転するコンベア室のスクリュー羽根が連動して押込圧と引込作用を発生し、羽根ボスに設けた給泥孔に大きな負荷が生じさせること無く、水分を排出した脱水ケーキを給泥孔からコンベア室に移送できる。投入初期の原液濃度の変動に応じて、脱水ろ過室の羽根車の回転を増減させることが可能であり、原液汚泥の大容量処理が可能となる。そして、コンベア室に配設したスクリュー軸にスクリーンを張設し、コンベア室の排出口に調節自在なプレッサーを対設すれば、脱水ろ過室で処理した脱水ケーキをコンベア室で更に圧搾脱水して、含水率のばらつきのない高脱水ケーキが得られる。

この発明は上記のように構成してあり、ろ室外環の近傍では圧入圧力と曲折させたインペラーの押込み作用で搬送させる濃縮ゾーンとして、ろ室外環の近傍に圧入した固形物負荷よりも水負荷が大きい原液汚泥を、インペラーの先端部の切欠き溝から前後に流動させて均等に分散させ、主に圧入圧力で左右の濃縮スクリーンからろ液を分離させる。中間部の脱水ろ過室ではろ過ゾーンを形成し、濃縮ゾーンでろ液を分離した濃縮汚泥を濃縮スクリーンに形成された固形層と汚泥との間に摩擦抵抗を発生させて固液分離を促進し、同時にインペラーの側縁で濃縮スクリーンのろ過面を連続的に再生させる。羽根車の羽根ボスの近傍では脱水ゾーンを形成し、水分を減少させた濃縮汚泥にインペラーの加圧力と剪断作用で接触圧力を増大させて脱水ケーキを生成する。脱水ろ過室のインペラーとコンベア室のスクリュー羽根の押込圧と引込作用を連動させて、脱水ケーキを羽根ボスの給泥孔からコンベア室に移送して、コンベア室で均等な含水率の脱水ケーキとすることができる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１は連続脱水ろ過装置の縦断面図であって、連続脱水ろ過装置１は、機枠（図示せず）に支架した一対の脱水ろ過機２、３を並設し、脱水ろ過機２、３に配設した羽根車４、４の羽根ボス５、５を互いに連結して、羽根ボス５、５の内部にコンベア室６を形成してあり、コンベア室６にスクリュー羽根７を巻き掛けたスクリュー軸８を内設してある。図２は脱水ろ過機を構成する要部の抜出図であって、脱水ろ過機２、３は、一対の円盤状の濃縮スクリーン９、９と、濃縮スクリーン９、９の外周部にろ室外環１０と内周部に内環支持枠１１を嵌着し、ろ室外環１０に汚泥の供給口１２を開口して、円環状の脱水ろ過室１３を形成してある。固形物負荷よりも水負荷が大きい原液汚泥でも、ろ過面積の大きい左右の濃縮スクリーン９、９からろ液を排出できる。

図３は羽根車の縦断側面図であって、脱水ろ過室１３に配設した羽根車４は、筒状の羽根ボス５に複数枚のインペラー１４・・・を止着してあり、先端部を回転方向に曲折させてあり、汚泥及び脱水ケーキに中心方向に移動させる加圧力と押込圧を発生させて、脱水ケーキに回転クサビ作用力と大きなせん断力を与える。この発明の実施例では、インペラー１４は直片を４段に折り曲げて曲折線に近似させて回転方向に前進させてある。脱水ろ過機２、３の原液汚泥の供給口１２、１２は、円環状のろ室外環１０に複数ヶ所対称に開口すれば、羽根車４の複数枚のインペラー１４、１４・・・間に原液汚泥を均等に供給できる。この発明の実施例では、インペラー１４の回転方向の斜め上方と斜め下方の対称位置のろ室外環１０に、供給口１２ａ、１２ｂが開口してある。上下の対称位置から回転しているインペラー１４・・・の曲折させた羽根面前面と、羽根面背面の間に圧入されて、原液汚泥が前後のインペラー１４、１４の羽根面に沿って流動し、軟弱な凝集フロックが破壊されることがなく、脱水性を損なうこともない。

図４は脱水ろ過機を並設する始端側の脱水ろ過機の要部縦断正面図であって、脱水ろ過室１３に配設した羽根車４のインペラー１４は、その先端部を延設してろ室外環１０に近接させて、インペラー１４の側縁を左右の濃縮スクリーン９、９に摺接させてある。インペラー１４の先端部に切欠き溝１５を形成してあり、供給口１２からろ室外環１０の近傍に圧入した水負荷の大きい原液汚泥をインペラー１４の前後に流動させて、羽根車４に止着した複数枚のインペラー１４、１４間に均等に汚泥を分散させる。図４に示すように、羽根ボス５の両端に鍔部５ａ、５ａが形成してあり、羽根ボス５の鍔部５ａ、５ａを脱水ろ過機２の内環支持枠１１で挟持して、シール材１６、１６で水封してある。内環支持枠１１と羽根車４のインペラー１４の基端部の間に圧搾室１７を形成して、羽根ボス５に複数の脱水ケーキの給泥孔１８・・・が開口してあり、脱水ケーキの水分のバラツキを減少させて、脱水ろ過室１３の脱水ケーキをコンベア室６に抜出す。脱水ろ過機２、３を並設する始端側の脱水ろ過機２の羽根車４には、羽根ボス５の始端側に閉塞する側板１９と、始端側外周部にスプロケット２０が嵌着してある。図５は始端側のろ過脱水機の後段に並設する他の構成のろ過脱水機の一部縦断正面図であって、始端側の脱水ろ過機２の羽根ボス５の側板１９と、側端に嵌着したスプロケット２０を取除いた脱水ろ過機３を構成してある。

図１に示すように、図４及び図５に示す一対の脱水ろ過機２、３を並設し、脱水ろ過室１３、１３に配設した羽根車４、４の羽根ボス５、５を互いに連結して内部にコンベア室６を形成して、図１に示す連続脱水ろ過装置１を構成してあり、コンベア室６の排出口２１に移動自在なプレッサー２２を対設してある。図１に示すように、始端側の羽根ボス５に嵌着したスプロケット２０にインペラー駆動機２３が連動連結してあり、インぺラー駆動機２３で羽根車４を回転させて、左右の濃縮スクリーン９、９が捕捉した固形分を複数枚のインペラー１４・・・の側縁で掻取り、目詰まりせんとする濃縮スクリーン９、９のスクリーン面を連続的に再生させる。スクリュー軸８にスクリュー駆動機２４が連動連結してあり、羽根車４とスクリュー羽根７を同一方向に差速回転させて、インペラー１４の押込圧とスクリュー羽根７の引込作用を連動させて、相乗効果を発生させる。脱水ろ過室１３から悪臭を遮断しながら脱水ケーキをコンベア室６に排出し、スクリュー羽根７で水分を調整して、含水率のばらつきのない脱水ケーキが取出せる。投入初期の原液濃度の変動に応じて、脱水ろ過室１３に配設する羽根車４の回転を増減させることが可能であり、原液汚泥の大容量処理が行える。なお、コンベア室６に配設したスクリュー軸８にスクリーン８ａを張設して、排出口２１のプレッサー２２を調整すれば、脱水ろ過室１３で処理した脱水ケーキをコンベア室６で更に圧搾脱水して、含水率のばらつきのない高脱水ケーキが得られる。連続脱水ろ過装置１は２連の脱水ろ過機２、３に限定するものではなく、複数台並設して連続脱水ろ過装置を構成できるものである。また、脱水ろ過機は１連でも脱水ろ過は可能である。

図６は補強した濃縮スクリーンの外形図であって、円盤状の濃縮スクリーン９は、複数の環状枠２５・・・を止着した支持杆２６・・・がろ室外環１０と内環支持枠１１に連結してあり、濃縮スクリーン９の外周部を補強してある。図７は濃縮スクリーンの正面図であって、濃縮スクリーン９は、同心円環状の複数の分割金属ろ材９ａ、９ｂ、９ｃで構成してあり、分割金属ろ材９ａ、９ｂ、９ｃの微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小してある。濃度の低いろ室外環１０の近傍では微細孔を大きくし、羽根車４の回転とともに濃縮されて摩擦抵抗が発生する内周部の微細孔を小さくしたので、外周部から中心部に向かって排出すべきろ液量の増加と目抜けＳＳ量が抑制されて、汚泥の処理量が増加し、ろ液を懸濁させることなく汚泥の濃縮率が向上する。

図８は濃縮・ろ過・脱水ゾーンを形成する羽根車の概念図であって、ろ室外環１０の近傍では原液汚泥の圧入圧力を大きくして、圧入圧力と曲折させたインペラー１４の押込み作用の共同作用で搬送させる濃縮ゾーンＡとし、ろ室外環１０の近傍では、汚泥の水分が高く流動性が高いため、原液汚泥の圧入圧力を大きくして、ろ室外環１０の供給口１２ａ、１２ｂから脱水ろ過室１３の回転方向に延設したインペラー１４、１４の間に原液汚泥を圧入し、インペラー１４の先端部に形成した切欠き溝１５から固形物負荷よりも水負荷の大きい濃度の低い汚泥をインペラー１４、１４の前後に流動させて均等に分散させる。原液汚泥の圧入圧力と曲折させたインペラー１４・・・の押込み作用の共同作用で搬送させ、羽根車４の回転とともに前後のインペラー１４、１４に抱持されて濃縮スクリーン９のスクリーン面に沿って移送して、水負荷が大きい大容量の汚泥を、主に圧入圧力で左右の濃縮スクリーン９、９からろ液を分離して汚泥濃縮を促進させる。

図８に示すように、中間部の脱水ろ過室１３では、ろ過ゾーンＢを形成し、濃縮スクリーン９のろ過面に固形層が徐々に形成され、ろ過面の固形層と汚泥との間に摩擦抵抗が発生して脱水が促進される。これと同時にインペラー１４の側縁が左右の濃縮スクリーン９、９に摺接してろ過面を再生し、濃縮スクリーン９が目詰まりすることなく連続してろ過作業を可能とする。羽根車４の羽根ボス５の近傍では脱水ゾーンＣを形成し、インペラー１４の回転に伴って刻々と異なる方向から加圧力が作用し、一方向からの押圧力だけでなく剪断作用も発生する。曲折させたインペラー１４の羽根面前面との接触圧力が増大してすべり抵抗を減少させて濃縮汚泥を脱水する。脱水ろ過室１３で回転する曲折したインペラー１４と、同方向に差速回転するコンベア室６のスクリュー羽根７が連動して押込圧と引込作用を発生させて、羽根ボス５に設けた給泥孔１８・・・に大きな負荷が生じること無く、水分を排出した脱水ケーキを給泥孔１８・・・から臭気を遮断しながらコンベア室６に移送できる。コンベア室６のスクリュー羽根７で移送しながら圧密させて、ケーキ水分のばらつきを減少させて均一な含水率の脱水ケーキが得られる。なお、スクリュー軸８にスクリーン８ａを張設して、コンベア室６の排出口２１のプレッサー２２を調整すれば、脱水ケーキが更に圧搾脱水されて含水率のばらつきのない高脱水ケーキが得られる。

この発明に係わる連続脱水ろ過装置は、円環状の脱水ろ過室に配設した羽根車のインペラーを回転方向に曲折して先端部に切欠き溝を形成し、ろ室外環に原液汚泥の供給口と、羽根ボスに脱水ケーキの給泥孔を開口し、羽根ボスの内部にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を配設してコンベア室を形成し、脱水ろ過室の羽根車とコンベア室のスクリュー羽根を同一方向に回転させるので、水負荷の大きい大容量の原液や圧縮性のある有機性汚泥でも脱水ろ過を可能とし、臭気を出さない簡素化したケーキの排出構造となり、含水率のばらつきのない脱水ケーキを得ることができる。従って、下水混合生汚泥、下水消化汚泥、活性余剰汚泥等の大容量の処理を必要とする処理場に好適な連続脱水ろ過装置となるものである。

この発明に係る連続脱水ろ過装置の縦断面図である。 同じく、脱水ろ過機を構成する要部の抜出図である。 同じく、羽根車の縦断側面図である。 同じく、脱水ろ過機を並設する始端側の脱水ろ過機の要部縦断正面図である。 同じく、始端側のろ過脱水機の後段に並設する他の構成のろ過脱水機の一部縦断正面図である。 同じく、補強した濃縮スクリーンの外形図である。 同じく、濃縮スクリーンの正面図である。 同じく、濃縮・ろ過・脱水ゾーンを形成する羽根車の概念図である。

符号の説明

２、３ 脱水ろ過機
４ 羽根車
５ 羽根ボス
６ コンベア室
７ スクリュー羽根
８ スクリュー軸
８ａ スクリーン
９ 濃縮スクリーン
９ａ、９ｂ、９ｃ 分割金属ろ材
１０ ろ室外環
１２、１２ａ、１２ｂ 供給口
１３ 脱水ろ過室
１４ インペラー
１５ 切欠き溝
１８ 給泥孔
２１ 排出口
２２ プレッサー

Claims (7)

1. 一対の円盤状の濃縮スクリーン（９、９）と、外周部に嵌着したろ室外環（１０）とで円環状の脱水ろ過室（１３）を形成し、脱水ろ過室（１３）に配設した羽根車（４）のインペラー（１４）を濃縮スクリーン（９、９）に摺接させながら、羽根車（４）の加圧力と剪断作用により固液分離を行なう脱水ろ過装置において、脱水ろ過室（１３）に配設した羽根車（４）のインペラー（１４）を回転方向に曲折し、ろ室外環（１０）に原液汚泥の供給口（１２）と、羽根ボス（５）に脱水ケーキの給泥孔（１８・・・）を開口すると共に、羽根ボス（５）の内部にスクリュー羽根（７）を巻き掛けたスクリュー軸（８）を配設してコンベア室（６）を形成し、脱水ろ過機（２、３）を構成したことを特徴とする連続脱水ろ過装置。
2. 上記ろ室外環（１０）に複数の汚泥の供給口（１２ａ、１２ｂ）を開口し、曲折させたインペラー（１４・・・）の羽根面前面と羽根面背面に向かって原液汚泥を圧入することを特徴とする請求項１に記載の連続脱水ろ過装置。
3. 上記羽根車（４）に止着したインペラー（１４・・・）の先端部に切欠き溝（１５）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続脱水ろ過装置。
4. 上記濃縮スクリーン（９）は、同心円環状の複数の分割金属ろ材（９ａ、９ｂ、９ｃ）で構成し、分割金属ろ材（９ａ、９ｂ、９ｃ）の微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小させたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の連続脱水ろ過装置。
5. 上記脱水ろ過機（２、３）を複数並設し、脱水ろ過室（１３・・・）に配設した羽根車（４・・・）の羽根ボス（５・・・）を互いに連結したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の連続脱水ろ過装置。
6. 上記脱水ろ過室（１３）の羽根車（４）とコンベア室（６）のスクリュー羽根（７）を同一方向に差速回転させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の連続脱水ろ過装置。
7. 上記コンベア室（６）に配設したスクリュー軸（８）にスクリーン（８ａ）を張設し、コンベア室（６）の排出口（２１）に調節自在なプレッサー（２２）を対設したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の連続脱水ろ過装置。