JP2009247982A - 固液分離装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】濾過体14は、互いに円運動に基づく上下左右変位の平行運動をする第1のプレート群28と、第2のプレート群30を有している。第1のプレート群28は一定間隔で配置された複数のAプレートから構成されている。第2のプレート群30は、Aプレートと同じ厚みを有する複数のBプレートと、Bプレートよりも厚みの大きい複数のCプレートからなる分割構成となっている。図示しない加圧手段で加圧される排出口側ではプレート間のギャップが狭くなっており、加圧脱水しても固形物の流出が抑制される。
【選択図】図4
Description
固液分離装置としては、従来より、パンチングメタルで円筒状に形成された濾過体と、この濾過体の中に設けられたスクリューとを備えたスクリュープレス型脱水機と呼ばれるものが知られている。
濾過体の中に投入された処理対象物をスクリューで軸方向に搬送しながらパンチングメタルの穴から水分を排出し、軸方向下流側に向けて脱水率を高める方式となっている。新たな濾過面を形成すべく濾過体の内面をスクリューエッジで掻き取るように構成されている。
また、円筒形の濾過体ではその全周を濾過面として有効に利用することは困難であり、処理対象物の投入直後に利用できる濾過面は実質的に円周上の半分程度である。
これは、多数の帯板状のプレートを処理対象物の搬送方向と直交する方向に積層配置して一体化した2つのプレート群を互いに噛み合うように組み合わせ、少なくとも一方のプレート群に、円運動に基づく上下左右変位を伴う平行運動を行わせることにより、プレート上面の変位動作によりその長手方向に搬送するものである。
一方のプレート群の上面と他方のプレート群の上面が互いに上下にずれながら平行運動がなされることにより、処理対象物はプレート上面での受け渡し原理により次々と変位して搬送される。
2つのプレート群が噛み合った状態での各プレート間のギャップは、処理対象物の投入口側から排出口側の全体に亘って略一定となっており、水分はこれらのギャップから排出される。
この種の固液分離装置では、脱水率を高めるために、一般的に排出口側を高くした上り勾配として重力による加圧を高めたり、さらには排出口側にプレート群に対して処理対象物を加圧する加圧手段(ウエート等)を設けることが行われている。
このような排出口側加圧構成において、プレート間のギャップが一定であると、投入口側を基準にして脱水機能の観点から適正に設定されたギャップが、加圧条件が異なる排出口側でも維持される結果、排出口側で固形物が水分と一緒に排出される度合いが高くなり、濾過水を原水槽へ戻したときの負荷が大きくなる等の問題があった。
特に加圧手段を設ける構成では固形物の流出度合いが大きい。この問題を解消すべく、プレート間のギャップを排出口側を基準に設定すると、投入口側での脱水効率が極端に悪くなり処理効率が低下することとなる。
請求項3記載の発明では、請求項2記載の固液分離装置において、前記排出口側の厚みを大きくする方のプレート群の各プレートが、前記投入口側に位置する第1の分割プレートと、前記排出口側に位置し第1の分割プレートよりも厚みの大きい第2の分割プレートとに分割されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明では、請求項3又は4記載の固液分離装置において、第1の分割プレートと第2の分割プレートとの境界部下方に仕切り板が設けられ、第1の分割プレート領域での処理物と第2の分割プレート領域での処理物とを分離して回収可能であることを特徴とする。
請求項7記載の発明では、請求項1〜6のいずれか1つに記載の固液分離装置において、第1のプレート群と第2のプレート群は位相差をもって共に平行運動することを特徴とする。
請求項9記載の発明では、請求項8記載の固液分離装置において、前記プレートの上縁部は凸部が前記排出口側へ傾斜した波形を有していることを特徴とする。
請求項10記載の発明では、請求項1〜9のいずれか1つに記載の固液分離装置において、第1のプレート群と第2のプレート群からなる濾過体が前記排出口側に向かって上り勾配となるように傾斜していることを特徴とする。
図1に示すように、固液分離システム1は、固液分離装置2と、処理対象物としての汚泥を収容し、又は凝集剤を投入してフロック化するための混和槽4と、混和槽4から固液分離装置2へ汚泥を供給するための移流ホース6とを有している。混和槽4内の汚泥は攪拌モータ8と、該攪拌モータ8の回転軸に連結された攪拌部材10により攪拌される。
固液分離装置2は、架台ケーシングとしての筐体12と、筐体12内に設けられ、搬送方向下流側(排出口側)が上り勾配となる濾過面を有する濾過体14と、筐体12の投入口側(入口側)において濾過体14の上面に設けられた濃縮ガイド16と、排出口側(出口側)において汚泥を加圧する加圧手段18と、脱水処理された固形物(脱水ケーキ)を外部へ排出するシュータ20等を有している。
濾過体14の処理領域は、主に重力を利用した濃縮作用で水分を除去する重力濃縮部と、加圧手段18により強制的に加圧して脱水する加圧脱水部とに分けられている。
濃縮ガイド16は、濾過体14の搬送方向と直交する幅方向に間隔をおいて設けられた一対のガイドプレート22、22からなる。各ガイドプレート22は、搬送方向に沿った平行部22aと、濾過面上の中央部に寄るように傾斜した傾斜部22bとからなる屈曲形状を有している。平行部22aの投入口側端が後述する第1のプレートユニット72の側板に固定されている。
濾過体14の投入口側に供給されたフロック化汚泥21は濃縮ガイド16により搬送方向下流側(排出口側)に向けて中央部に寄せられ、これにより重力濃縮部での濃縮作用が一層高められる。
濾過体14の濾過面と加圧プレート24との間の隙間は、搬送方向下流側に向かって楔状に漸減し、フロック化汚泥21の搬送が進行するに伴い、徐々に加圧が高まるようになっている。
濃縮ガイド16により中央部に寄せられたフロック化汚泥21は、加圧手段18により今度は逆に中央部からサイドへ延ばされる。これにより均一にプレスが掛かりやすくなる。このように、濃縮ガイド16と加圧手段18の連携により脱水効果を高めるようになっている。
同図に示すように、上記第1のプレートユニット72の側板に固定される固定板21を別途設け、平行部22aに搬送方向に延びる長穴22a−1を1つ以上形成し、固定板21に一体に設けたネジ軸23を長穴22a−1に挿通してナット部材25で止めるようにする。
この場合、刻印等の目盛りMを平行部22aに形成し、フロック化汚泥21の種類に応じて固定板21のエッジ21aを対応する目盛りMに合わせて長さを調整すれば調整が容易となる。
フロック化汚泥21の種類(性状)によって加圧手段18による加圧力も適正な範囲がある。図示しないが、汚泥性状の違いに応じて適正な加圧力を設定できるように、重り26の重量を調整できるようになっている。重量調整は、例えば、重り26を分割構成としたり、水などの液体タンク構成として液量を調整すればよい。
図4に示すように、第1のプレート群28は、帯板状のAプレートをその厚み方向にスペーサ34を介して一定の間隔で多数枚積層配置し、投入口側と排出口側の端部に長ボルト35Aを挿通して一体に組み付けられている。
第2のプレート群30は、重力濃縮部に配置された第1の分割プレートとしての帯板状のBプレートと、加圧脱水部に配置された第2の分割プレートとしての帯板状のCプレートの2種類のプレートを有している。したがって、濾過体14は3種類のプレートから構成されている。
Bプレートは、Aプレートと同様にその厚み方向にスペーサ34を介して一定の間隔で多数枚積層配置され、投入口側と排出口側の端部に長ボルト35Bを挿通して一体に組み付けられている。
Cプレートは、その厚み方向にスペーサ36を介して一定の間隔で多数枚積層配置され、投入口側と排出口側の端部に長ボルト35Bを挿通して一体に組み付けられている。
Aプレートの厚みtA:1.5mm
Bプレートの厚みtB:1.5mm
Cプレートの厚みtC:2.0mm
スペーサ34の長さw1:2.5mm
スペーサ36の長さw2:2.0mm
AプレートとBプレート間のギャップg1:0.5mm
AプレートとCプレート間のギャップg2:0.25mm
Cプレートの厚みを大きくすることにより、加圧脱水部におけるプレート間のギャップg2は、重力濃縮部におけるギャップg1の半分に狭められている。
BプレートとCプレート間の隙間g3は、処理対象物の搬送が長手方向で滑らかに進行するようにできるだけ小さい方がよい。
側板38の底面38aの投入口側と排出口側には、偏芯カムホルダ44が固定されている。偏芯カムホルダ44は、側板38の底面38bにボルト46とナット47(図3参照)により固定されるL字形のブラケット48と、ブラケット48に固定されたカム受け50を有している。
偏芯カムホルダ44は側板38の排出口側にも同様に固定されており、側板39においても同様である。同図において、符号38c、39cはボルト挿通孔を示す。
第2のプレートユニット40における重力濃縮部と加圧脱水部との境界には仕切り板52が固定されており、重力濃縮部の処理水と加圧脱水部の処理水とを分けて回収できるようになっている。
側板38の底面38bと側板39の底面39bの間の隙間54は水分の落下用空間としてなる。
仕切り板52によって区画される領域に対応して、筐体12の底面部12aも仕切り板55で2つの領域に区画されており、各領域に設けられた排水口56、58から処理水を移送できるようになっている。
第1のプレート群28は側板38、39よりも外側に位置するL字形の一対の側板68、70間に長ボルト35Aを支持することにより位置決めされ、これらは第1のプレートユニット72を構成している。
上記加圧手段18の加圧プレート24は側板68、70間に回動自在に支持されている。なお、第2のプレートユニット40と同様に、第1のプレートユニット72の投入口側と排出口側も図示しない側板で塞がれており、上記濃縮ガイド16の平行部22aは投入口側の側板に固定されている。
第2のプレートユニット40と同様に、側板68、70の底面には偏芯カムホルダ44が固定されており、外方2つの偏芯カム66C、66Dはこれらの偏芯カムホルダ44のカム受け50に回転可能に収容されている。
駆動軸60と従動軸74のモータ32側には、それぞれチェーンスプロケット76、78が固定されており、これらにチェーン80が掛け回されてモータ32の駆動力が従動軸74に伝達されるようになっている。
図7に示すように、各偏芯カム66はδの偏芯量(ここでは5mm)を有し、Aプレートを有する第1のプレートユニット72に対応する偏芯カム66C、66Dと、Bプレート及びCプレートを有する第2のプレートユニット40に対応する偏芯カム66A、66Bは、180°の位相差をもつように設定されている。
すなわち、Aプレートと、Bプレート及びCプレートとの間のプレート上面(上縁)の上下変位が最大となるように設定されている。但し、この位相差に限定される趣旨ではない。
図8(a)は、Aプレート群のプレート上面で形成されるフィルタ面(濾過面)にフロック化汚泥21が載っている状態を示している。この状態で上記平行運動によりAプレート群のフィルタ面と、Bプレート群及びCプレート群のプレート上面で形成されるフィルタ面とが互いに上下に変位して入れ替わり、フロック化汚泥21は図8(b)に示すように、Bプレート群及びCプレート群のフィルタ面で持ち上げられて排出口側へ移動する。
この動作が繰り返されることにより、フロック化汚泥21は徐々に排出口側へ搬送される。
第1のプレート群28と第2のプレート群30は互いに上下に変位するので、フロック化汚泥21を搬送する濾過面は偏芯カム66の1回転毎に新しい濾過面として現れることになる。
図9に示すように、プレートが上昇してフロック化汚泥21を受け取るときに、プレートがフロック化汚泥21に突き上げるようにフロック化汚泥21を搾り込み、脱水が促される。したがって、第1のプレート群28と第2のプレート群30のプレート上面の高低差が最も大きいときに水分が落下する量が多い。
プレート上面の高低差が最も小さくなったときは、重力濃縮部では、上記プレートの搾り込み作用による脱水は期待できず、単に重力のみによる脱水作用となる。
したがって、水の分離に伴う固形分の流出は極めて少ない処理水が得られる。
加圧脱水部では加圧手段18によりフロック化汚泥21は濾過体14の濾過面に加圧されるため、フロックに抱き込まれた水分の流出が促される。
加圧手段18は短い搬送距離で処理効率を上げるためには必要であるが、重力濃縮部でのプレート間のギャップがそのまま維持された場合、水分と共に多量の固形物が流出することになる。
一般に、汚水処理プラントの中では、脱水機から離脱した処理水は再び汚水処理の原水槽に戻されることが多いために、処理水に固形物が多く含まれることは汚水処理装置に余計な負担を与えることにつながり、好ましくない。
したがって、従来においては、固形分の流出が極めて少ない重力濃縮部と、強制加圧により固形分の流出が多い加圧脱水部での処理水は分けて回収した方が望ましく、加圧脱水部での処理水をそのまま汚水処理系(浄化槽)に排出することは困難となっていた。
加圧脱水部ではフロック化汚泥21の容積が次第に小さくなることと、フィルタ面のギャップ(プレート間ギャップ)の目幅が小さくなることで、重力濃縮部と同様のギャップを有している場合に比べて圧力が高まり、良好に脱水される。
圧力が高まるに伴い、僅かなギャップ(g2)から水分が除去され、脱水された固形物はシュータ20より落下する。
従来の平行プレート搬送方式では、搬送方向全体に亘ってプレート間ギャップ幅が同じであるため、脱水ケーキの含水率を低下させようとして加圧脱水部における加圧力を高めても、ギャップから漏れ出る固形物の量が増えるだけであった。
これに対し、本実施形態に係る固液分離装置2では固形物の流出を抑制しながら脱水ケーキの含水率を良好に低下させることができる。
フロック化汚泥21の種類、ギャップg2の大きさによっては、重力濃縮部と加圧脱水部での処理水を分けて回収する構成は不要である。
本実施形態のように、大きな厚みを有する単板のCプレートをスペーサを介して厚み方向に積層する方式では、製造及び組み立てが容易で、上記他の方法に比べてコスト的に有利である。特に、一体物のプレートにおいて排出口側の厚みを大きくする方法との比較において、同じ材質の場合(例えばステンレス)、加工費用の観点から圧倒的に有利である。
一体物方式では例えば強化プラスチックによる樹脂成形方法により低コスト化を図ることもできる。
この場合、薄肉プレートCtの枚数を調整する方法も有効である。
第1の実施形態では、Aプレート、Bプレート、Cプレートの各プレート上縁部をフラットな面としたが、凹凸形状とすれば、搬送性(排出口側への押し込み性)を高めることができる。
本実施形態では凹凸形状を、凸部が排出口側へ傾斜した波形としているので、搬送力をさらに高めることができる。
加圧脱水部では加圧力による押し戻し作用が生じるが、波形ではこれに十分に対抗でき、十分な搬送力が得られる。
プレート上縁部に凹凸(波形)を形成する場合、一般的にレーザー加工法が用いられるが、搬送方向全体に亘って波形を形成した場合、高コスト化を避けられない。
本実施形態では、凹凸タイプのコスト的有利性を実現すべく、加圧脱水部に対応した部分のみ、すなわちCプレートとAプレートの一部のみに波形加工を施している。Bプレートは第1の実施形態と同様に上縁が平らなフラットタイプである。
このように必要な部分のみに凹凸形状を付与することにより、レーザー加工等による加工費を抑えつつ、加圧脱水部において十分な加圧力を付与することができ、低コスト構成で低含水率を高めることができる。
本実施形態に係る固液分離装置82は、高分子凝集剤を使用せずに、プレート間のギャップより物理的に大きな固形物をだけを回収すること、いわゆるスクリーンとしての使用を目的としている。なお、図において加圧手段18は省略しており、図示しないが濾過体14におけるプレート構造は図11で示したものと同様の構造を採用している。
高分子凝集剤を使用せずに(非フロック化)、固形物だけを回収するスクリーンとしての使用形態としては、例えば、畜産糞尿排水などに多量に含まれる藁、豚毛などの夾雑物の分離、あるいはディスポーザ排水に含まれる生ゴミ破砕クズの分離脱水などがある。
このようなスクリーンとしての使用においては、その後処理として堆肥化するために可能な限り低含水率が求められるが、加圧脱水部でのプレート間ギャップを狭くするとともに、上記のようにプレート上縁部の形状を凹凸形状とすることにより、スクリーンとしての使用性を向上させることができる。
投入量規制手段86は、筐体84の投入口側に固定された排出管88と、排出管88の上部に摺動可能に嵌合されたレベル調整管90と、排出管88の底部に接続されたホース92等を有している。
レベル調整管90は排出管88に対してネジ部材94で任意の位置に固定され、この位置調整によりレベル調整される。
処理対象物(汚水)の種類によっては、濾過体14との処理能力との関係で最適な供給量があり、その供給量を超えて供給すると濾過体14の処理機能を阻害し、処理効率を低減させることになる。
運転水位(レベル調整管90の上面)を超える汚水は排出管88に取り込まれ、ホース92で原水槽96に戻された後再びポンプで供給される。
また、供給量が略一定に規制されると、プレートの円運動による動きで濾過体14の投入口側において、海岸の波うち際のように搬送方向前後に揺れる波が生じ、豚毛や藁などの帯状SS(Suspended Solids;懸濁・浮遊物質)が搬送方向と直交する方向に横たわるように陸側(水位ラインと濾過体14との境界部)に打ち上げられる現象が生じる。
この波打ち効果により、搬送方向に延びるプレート間ギャップと帯状SSとが交差した微細なフィルタ面が形成され、フィルタ機能が一層高められる。この波打ち効果は、濾過体14が傾斜した上記各実施形態においても得ることができる。
本実施形態ではスクリーンとしての使用例において投入量規制手段86を設ける構成を例示したが、上記各実施形態においても同様に設けることができる。
また、特許文献1に開示されているように、投入量規制手段86を平行運動する濾過体14に一体に形成してもよい。
この場合、加圧手段18は必要なく、プレート群も全てフラット型でよい。処理水分割トレー方式とすることで、塗料や顔料等を1回の搬送で分級することができる。すなわち、従来のように2段階でふるいに掛ける必要がない。
18 加圧手段
21 処理対象物としてのフロック化汚泥
28 第1のプレート群
30 第2のプレート群
52 仕切り板
g1、g2 ギャップ
B 第1の分割プレート
C 第2の分割プレート
Claims (10)
- 処理対象物の投入口側から排出口側へ延びるプレートをその長手方向と略直交するプレート厚み方向に略一定の間隔で複数配置して一体化した第1のプレート群と、前記長手方向に延びる各プレートを第1のプレート群のプレート間に入り込むように配置して一体化した第2のプレート群とを有し、第1のプレート群と第2のプレート群のうち少なくとも一方を、互いのプレート上面が交互に変位するように平行運動を行わせることにより、前記処理対象物を前記投入口側から前記排出口側へ向けて搬送する固液分離装置において、
前記プレート厚み方向における前記プレート間のギャップが、前記排出口側では前記投入口側よりも小さいことを特徴とする固液分離装置。 - 請求項1記載の固液分離装置において、
第1のプレート群と第2のプレート群のうちいずれか一方の各プレートの前記排出口側の厚みを大きくしたことを特徴とする固液分離装置。 - 請求項2記載の固液分離装置において、
前記排出口側の厚みを大きくする方のプレート群の各プレートが、前記投入口側に位置する第1の分割プレートと、前記排出口側に位置し第1の分割プレートよりも厚みの大きい第2の分割プレートとに分割されていることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項3記載の固液分離装置において、
第2の分割プレートの厚みを変えることにより、前記排出口側における前記プレート間のギャップを調整可能であることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項3又は4記載の固液分離装置において、
第1の分割プレートと第2の分割プレートとの境界部下方に仕切り板が設けられ、第1の分割プレート領域での処理物と第2の分割プレート領域での処理物とを分離して回収可能であることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の固液分離装置において、
前記排出口側において前記処理対象物を前記プレート群に対して加圧する手段を有していることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の固液分離装置において、
第1のプレート群と第2のプレート群は位相差をもって共に平行運動することを特徴とする固液分離装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の固液分離装置において、
第1のプレート群と第2のプレート群のうち、少なくとも平行運動をする方の各プレートの上縁部は凹凸形状を有していることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項8記載の固液分離装置において、
前記プレートの上縁部は凸部が前記排出口側へ傾斜した波形を有していることを特徴とする固液分離装置。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の固液分離装置において、
第1のプレート群と第2のプレート群からなる濾過体が前記排出口側に向かって上り勾配となるように傾斜していることを特徴とする固液分離装置。
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