JP2010284623A

JP2010284623A - フロック供給量均等化装置及び固液分離システム

Info

Publication number: JP2010284623A
Application number: JP2009142679A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Murota; 佳昭室田
Original assignee: JUSTEC CO Ltd
Current assignee: JUSTEC CO Ltd
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】多軸方式の固液分離システムにおいて、各脱水装置に対するフロック供給量のムラを高精度に抑制することができ、フロック分離の問題等を生じることなく安定した処理能力を維持でき、コスト低下にも寄与できるフロック供給量均等化装置を提供する。
【解決手段】凝集反応槽１００でパドル１０４により攪拌されたフロック化汚泥はオーバーフローによりフロック供給量均等化装置２に流入する。流入した汚泥は、複数の羽根を有しモータによって回転駆動される回転部材１６によりその波打ち特性を崩されて整流化される。これにより複数の脱水装置１０２に対応して並設された各供給口には、フロック化汚泥が均等に供給される。
【選択図】図２

Description

本発明は、汚泥（畜産糞尿、食品工場などの排水処理から発生する含油汚泥、下水処理から発生する余剰汚泥、建設現場から発生する無機汚泥等の概念を含む）中に含まれる固形物と水分とを分離する固液分離システムに係り、詳しくは、１つの凝集反応槽から複数の脱水装置へフロック化汚泥を供給する方式の固液分離システム、及びこれに用いられ各脱水装置への供給量を均一にするのに好適なフロック供給量均等化装置に関する。

この種の固液分離システムでは、例えば特許文献１に開示されているように、凝集反応槽に汚泥と高分子凝集剤を投入して攪拌し、フロック化された汚泥を軸方向（排出方向）に圧縮するスクリュープレス方式の脱水装置に投入して脱水する構成となっている。
この例では凝集反応槽と脱水装置とが一対一で対応する構成であるが、例えば図８に示すように、コストメリットを出すために、１台の凝集反応槽１００に対して小型の脱水装置１０２を複数並設し、時間当たりの処理能力を大きくするシステムも採用されている。いわゆる多軸方式の固液分離システムと呼ばれるものである。

凝集反応槽１００の内部には上下方向に複数の羽根が固定された攪拌手段としてのパドル１０４が設置されており、このパドル１０４で汚泥と高分子凝集剤とを混ぜて攪拌することにより汚泥のフロック化がなされる。
図８において、符号１０６はパドル１０４を回転駆動するためのモータを、１０８は各脱水装置１０２に対する供給口を、１１０は供給口１０８と脱水装置１０２とを接続する移流ホースをそれぞれ示している。所定の水位を超えるオーバーフローによって各供給口１０８へフロック化汚泥を供給するようになっている。
しかしながら、この種の攪拌方式では、槽内の水面がパドル１０４の回転力の作用で大きく波打つ現象が生じ易い。特に、上記供給口の配設が容易でシステム全体構成のコンパクト形状も得られるために多く採用されている角型の凝集反応槽では角部が存在するため顕著である。

この波打ち現象を模式的に示すと、図９に示すような状態となる。同図に示すように、供給口１０８へ流入するオーバーフロー流（ハッチングで表示）は波打ち現象によって流入方向下流側の水位が高くなる。
このため、各供給口１０８に対する流入量は均一ではなく、各脱水装置１０２に均等に流入すべきフロック供給量が異なる場合がある。ここでは図中右側（図８では左上）に位置する脱水装置に対する供給口への流入量が最も多くなる。
このように供給量に偏りが生じると、１軸（脱水装置１台）当たりの能力×軸数の能力が当初の設計通りに発揮されなくなる。
極端に流入量（供給量）が少なくなると、これに対応した脱水装置ではスクリュー内部に十分な圧力を掛けるための条件が満たされずに脱水性能が悪化することもあった。
この問題を回避すべく、波の影響を受けないように凝集反応槽内に邪魔板を設置してオーバーフローの流れの偏りを是正する方法が提案されている。

特開２００８−１２３８０号公報特許第４１８３７４０号公報

上記のように邪魔板を設置する方式では、邪魔板による仕切りスペースを大きくして容積が大きくなるとフロックが分離し、小さいと邪魔板としての機能が十分に発揮されないという問題があった。
脱水装置の多軸化を回避して単一の脱水装置の処理能力を大きくすれば、オーバーフローの流れの偏りに係る問題は生じないが、コスト上昇を避けられない。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、多軸方式の固液分離システムにおいて、各脱水装置に対するフロック供給量のムラを高精度に抑制することができ、フロック分離の問題等を生じることなく安定した処理能力を維持でき、コスト低下にも寄与できるフロック供給量均等化装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内部に攪拌手段を有する凝集反応槽に汚泥と凝集剤を投入して攪拌し、フロック化された汚泥を前記凝集反応槽から２系列以上の脱水装置へオーバーフローによって供給する固液分離システムに用いられるフロック供給量均等化装置であって、前記各脱水装置への供給口を有し、オーバーフローしたフロック化汚泥が流入するオーバーフロー流入部と、前記オーバーフロー流入部に設けられているとともに、前記脱水装置への各供給口が並設された方向へ沿って延び、流入したフロック化汚泥を攪拌する回転部材と、を有していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のフロック供給量均等化装置において、前記凝集反応槽に一体に形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のフロック供給量均等化装置において、前記回転部材を回転駆動する駆動源を有し、前記回転部材は螺旋状の羽根を有し、前記回転部材の回転数を可変できることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のフロック供給量均等化装置において、前記回転部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の平板状の平羽根とを備え、前記平羽根をそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより上記軸方向に連続的に連なる螺旋状の羽根を形成したことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載のフロック供給量均等化装置において、前記回転軸が多角形状を有し、前記平羽根は前記多角形状に対応した形状の挿通穴を有していることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載のフロック供給量均等化装置において、前記回転部材がオーバーフロー流の当接によって回転することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、内部に攪拌手段を有する凝集反応槽に汚泥と凝集剤を投入して攪拌し、フロック化された汚泥を前記凝集反応槽から２系列以上の脱水装置へオーバーフローによって供給する固液分離システムにおいて、請求項１〜６のいずれかに記載のフロック供給量均等化装置を有していることを特徴とする。

本発明によれば、１つの凝集反応槽から複数の脱水装置へフロック化汚泥を供給する多軸方式の固液分離システムにおいて、各脱水装置への供給量のムラを高精度に抑制することができ、フロック分離等の問題を来たすことなく安定した処理能力を維持することができる。
また、邪魔板で仕切る方式に比べて少ないスペースで効率的な供給量均等化機能を得ることができる。
また、邪魔板方式の不具合を回避するために単一の脱水装置の処理能力を大きくするものと比べて製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る固液分離システムの概要平面図である。同固液分離システムの概要側面図である。凝集反応槽におけるフロック供給量均等化装置の概要平面図である。平羽根を示す図である。スペーサを示す図である。回転部材の一部省略の斜視図である。フロック供給量均等化装置の機能を示す図である。従来の多軸方式の固液分離システムの概要平面図である。従来の固液分離システムにおける不具合を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る固液分離システムの平面図、図２はその側面図である。従来例と同一の部分は同一の符号で示し、既にした説明は適宜省略する。
固液分離システム１は、凝集反応槽１００と、この凝集反応槽１００に接続された複数（ここでは３軸）のスクリュープレス方式の脱水装置１０２と、凝集反応槽１００と脱水装置１０２との間に配置されたフロック供給量均等化装置２と、フロック供給量均等化装置２と脱水装置１０２とを接続する移流ホース１１０等を備えている。
各脱水装置１０２は、パンチングメタルで形成された円筒状のケーシング４内にスクリュー６を備えた構成を有し、スクリュー６はモータ８で回転駆動される。勿論、脱水装置１０２の構成はこれに限定される趣旨ではない。例えば特許文献２に記載のフィルタ脱水方式のものを用いてもよい。
図１において、符号５はモータ１０６を凝集反応槽１００の上面に設置するためのプレートを示している。

図２に示すように、凝集反応槽１００には、その底面側から図示しないパイプを介して汚泥と高分子凝集剤が個別に投入される。ここでの処理対象物としての汚泥は、例えば食品工場などの有機系排水処理施設から排出される、含水率９８〜９９％程度（濃度１〜２％）の汚泥である。
凝集反応槽１００の内部に設けられた攪拌手段としてのパドル１０４は、回転軸１０と、この回転軸１０に上下方向に間隔をおいて複数固定された攪拌羽根１２を有している。図２において符号ＷＬは凝集反応槽１００内の水面を示している。
フロック供給量均等化装置２は、凝集反応槽１００の脱水装置側に設けられバルコニー状に突出したオーバーフロー流入部１４と、このオーバーフロー流入部１４において供給口１０８が並設された方向へ沿って延びる回転部材１６等を有している。
オーバーフロー流入部１４は、底面部１４ａと、複数の供給口１０８が紙面厚み方向に並設された側面部１４ｂ等を有している。
回転部材１６は、図１に示すように、角型の凝集反応槽１００の両側板間に軸受１８を介して回転自在に支持された回転軸２０と、この回転軸２０に取り付けられた螺旋状の羽根２２を有しており、凝集反応槽１００の一側板側に配置固定された駆動源としてのモータ２４により回転駆動される。軸受１８は図示しないボルトで凝集反応槽１００の側板に固定されている。図２において、符号２６は脱水装置１０２の底面ケースを示している。

図３は、フロック供給量均等化装置２の周辺の平面図である。但し、オーバーフロー流入部１４等の側板の厚みは省略している。
回転部材１６の回転軸２０は、断面六角形の棒の両端部を丸形にした形状を有している。羽根２２は、回転軸２０の六角形の部分に挿通される平板状の平羽根２８と、これよりも軸方向の厚みが大きいスペーサ３０とからなり、これらを交互に挿入して両端部はセットカラー３２で止めている。
平羽根２８は、図４に示すように、回転軸２０の六角形に対応した形状の挿通穴３４ａを有する挿通部３４と、この挿通部３４に一体に形成された平板状の羽根部３６を有している。
スペーサ３０は、図５に示すように、回転軸２０の六角形に対応した形状の挿通穴３０ａを有する円形状に形成され、平羽根２８の挿通部３４と同等の外径を有している。

図６に示すように、平羽根２８は、回転軸２０の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより上記軸方向に連続的に連なる螺旋状の羽根を形成している。ここでは平羽根２８の周方向の位置を６０°ずつずらしている。ずらす角度を変えることにより回転部材１６の羽根ピッチを変えることができ、汚泥の種類に応じた回転作用を得ることができる。本実施形態では回転軸２０として六角形を例示したが、さらに角数の多い多角形とすれば、平羽根２８の位置調整の単位角度を小さくでき、回転作用の微調整ができる。

以下にフロック供給量均等化装置２の機能を説明する。
オーバーフロー流入部１４に流入する汚泥流は、上述のように凝集反応槽１００の攪拌手段の回転力の作用を受けるため波打ちした状態で流入するが、図７に示すように、回転部材１６の回転によりその波打ち特性を崩されて整流化される。ここで、「整流化」とは、波のうねりが消失する消波の意味である。
具体的に説明すると、流入した汚泥は各平羽根２８によって移動を邪魔されて方向を変えられ、せん断され、あるいは各平羽根２８の回転移動に伴って回転軸２０の軸方向と直交する方向へ送られる。これらの作用が複合的に生じ、流入汚泥は整流化される。
これによって各供給口１０８に供給されるフロック供給量は均等化される。実験の結果、良好な消波機能が得られ、フロック供給量が各供給口１０８で均一となった。

回転部材１６の回転数は、汚泥の種類によって予め実験により求められた最適値に設定される。平羽根２８の羽根部３６の厚みや軸方向の設置間隔（＝スペーサ３０の厚み）も実験により最適値を決定することができる。
回転部材１６としては、一般的な螺旋形状のスクリュー（無軸タイプを含む）を採用することもできるが、軸方向の送りが大きくなりすぎて波打ち特性が維持されやすい。このため、回転数を小さくして使用する必要がある。
軸方向と直交する方向の作用を大きくする場合には、上記のようにスクリューに比べてその螺旋形状が連続的でない平羽根２８による羽根構造が有利である。また、スペーサ３０の厚みを変えることでフロック通過量の変更も簡単に行うことができ、回転部材１６の攪拌・整流化機能を容易に調整することができる。
１つの供給口１０８の直径を６０ｍｍ程度とした場合、概ねその半分程度が常時水没する状態に回転部材１６の機能を設定するのが望ましい。この場合の平羽根２８の軌道半径Ｒ（図４参照）は、６０ｍｍ以上が望ましい。

上記のように、オーバーフローして流入する汚泥を回転部材により波打ちを崩す構成とすることにより、邪魔板で仕切る方式に比べて少ないスペースで効率的に各供給口１０８への供給の偏りを是正できるとともに、低コスト化を実現できる。
また、回転部材１６をその回転数を可変可能に駆動する構成とすることにより、汚泥の種類に応じて最適な供給量均等化機能を得ることができる。
さらにまた、回転部材１６を平羽根２８の周方向の位置をずらして螺旋状に組み立てる構成とすることにより、汚泥の種類に応じて最適な回転部材とすることができる。

上記実施形態では、回転部材１６をモータで回転駆動する構成としたが、オーバーフローした汚泥流の当接力（流動エネルギー）で直に回転させるようにしてもよい。この場合、回転部材１６の平羽根２８を汚泥流を直接受けるような角度を有するように設定すればよい。また、スクリュー形状としてもよい。
このようにすれば、モータ等の駆動源を必要としないので一層のコスト低減を図ることができる。
また、上記実施形態ではフロック供給量均等化装置２を凝集反応槽１００に一体に形成した構成としたが、着脱自在な構成としてもよい。

１固液分離システム
２フロック供給量均等化装置
１４オーバーフロー流入部
１６回転部材
２０回転軸
２２螺旋状の羽根
２４駆動源としてのモータ
２８平羽根
３４ａ挿通穴
１００凝集反応槽
１０２脱水装置
１０４攪拌手段としてのパドル
１０８供給口

Claims

内部に攪拌手段を有する凝集反応槽に汚泥と凝集剤を投入して攪拌し、フロック化された汚泥を前記凝集反応槽から２系列以上の脱水装置へオーバーフローによって供給する固液分離システムに用いられるフロック供給量均等化装置であって、
前記各脱水装置への供給口を有し、オーバーフローしたフロック化汚泥が流入するオーバーフロー流入部と、
前記オーバーフロー流入部に設けられているとともに、前記脱水装置への各供給口が並設された方向へ沿って延び、流入したフロック化汚泥を攪拌する回転部材と、
を有していることを特徴とするフロック供給量均等化装置。
請求項１記載のフロック供給量均等化装置において、
前記凝集反応槽に一体に形成されていることを特徴とするフロック供給量均等化装置。
請求項１又は２記載のフロック供給量均等化装置において、
前記回転部材を回転駆動する駆動源を有し、前記回転部材は螺旋状の羽根を有し、前記回転部材の回転数を可変できることを特徴とするフロック供給量均等化装置。
請求項３記載のフロック供給量均等化装置において、
前記回転部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の平板状の平羽根とを備え、前記平羽根をそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより上記軸方向に連続的に連なる螺旋状の羽根を形成したことを特徴とするフロック供給量均等化装置。
請求項４記載のフロック供給量均等化装置において、
前記回転軸が多角形状を有し、前記平羽根は前記多角形状に対応した形状の挿通穴を有していることを特徴とするフロック供給量均等化装置。
請求項１又は２記載のフロック供給量均等化装置において、
前記回転部材がオーバーフロー流の当接によって回転することを特徴とするフロック供給量均等化装置。
内部に攪拌手段を有する凝集反応槽に汚泥と凝集剤を投入して攪拌し、フロック化された汚泥を前記凝集反応槽から２系列以上の脱水装置へオーバーフローによって供給する固液分離システムにおいて、
請求項１〜６のいずれかに記載のフロック供給量均等化装置を有していることを特徴とする固液分離システム。