JP2013022488A - 濾過式脱水機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により省エネルギーを実現しつつ、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止を実現でき、維持管理の容易な濾過式脱水機の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、汚泥を供給する汚泥供給部と、この汚泥を濾過して脱水汚泥と脱離液とに分離する濾過脱水筒と、上記濾過脱水筒と脱離液とを収納するケーシングと、上記濾過脱水筒内に収納され、中軸及び羽部を備えるスクリューとを備える垂直型の濾過式脱水機であって、上記中軸が中空及び上端がシールされており、かつケーシングに固定されておらず、上記濾過脱水筒内の汚泥による浮力や汚泥の搬送反力により浮上するスクリューを支持するための水平軸受部をさらに備え、上記汚泥供給部による汚泥搬送の反力により回転するスクリューの羽部により濾過脱水筒内面を清掃することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾過式脱水機に関する。

汚水処理施設から発生する汚泥を脱水する脱水機として、濾過式脱水機が広く利用されている。このような濾過式脱水機は、汚泥を濾布等の濾過材により脱水する方式であるため、汚泥の粒子や汚泥中の夾雑物等により、濾過材の濾過面が閉塞し、脱水速度が低下するという不都合が生じる。

このような濾過式脱水機における濾過面の閉塞という不都合を解消する技術としては、例えば、円筒形スクリーンの内部にスクリューを回転可能に挿通、配設し、このスクリューの回転により凝集汚泥に背圧をかけて移送し、スクリーンの外側に濾液を排出するようにしたスクリュープレス形の汚泥脱水機において、円筒形スクリーンを所要の弾性を備えた線材を巻回してコイル状に形成したことを特徴とする汚泥脱水機が挙げられる（特開２０００−２８８７９４号公報等）。

しかしながら、上記汚泥脱水機は、スクリューを駆動させるために多くの動力が必要であり、また、上述した濾過面の閉塞を解消又は防止するための洗浄機構にも多くの動力や水が必要であることから、高いエネルギー量が必要となる。

また、汚水処理施設においては、脱水機だけではなく、十分な敷地面積や建屋に加え、コンベヤシステム等の付帯設備も多く必要になるため、簡易な構成により汚泥の脱水を効果的に達成し、維持管理の容易な濾過式脱水機が強く要請されている。

つまり、簡易な構成、省エネルギーの実現、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止、維持管理の容易性を全て満たす濾過式脱水機は、未だ提供されていない。

特開２０００−２８８７９４号公報

本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により省エネルギーを実現しつつ、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止を実現でき、維持管理の容易な濾過式脱水機の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、
汚泥を供給する汚泥供給部と、
この汚泥を濾過して脱水汚泥と脱離液とに分離する濾過脱水筒と、
上記濾過脱水筒と脱離液とを収納するケーシングと、
上記濾過脱水筒内に収納され、中軸及び羽部を備えるスクリューと
を備える垂直型の濾過式脱水機であって、
上記中軸が中空及び上端がシールされており、かつケーシングに固定されておらず、
上記濾過脱水筒内の汚泥による浮力や汚泥の搬送反力により浮上するスクリューを支持するための水平軸受部をさらに備え、
上記汚泥供給部による汚泥搬送の反力により回転するスクリューの羽部により濾過脱水筒内面を清掃することを特徴とする。

当該濾過式脱水機は、上記中軸が中空及び上端がシールされており、かつケーシングに固定されていないことから、上記汚泥供給部から供給された汚泥を上記濾過脱水筒内に充満させ、このスクリューを汚泥の浮力や汚泥の搬送反力により浮上させることができる。また、上記濾過脱水筒内の汚泥による浮力や汚泥の搬送反力により浮上するスクリューを支持するための水平軸受部をさらに備えることで、上述した濾過脱水筒内の汚泥の充満により浮上したスクリューを水平軸受部で支持し、このスクリューの位置を垂直に維持することができる。そして、上記汚泥供給部による汚泥搬送の反力により回転するスクリューの羽部により濾過脱水筒内面を清掃することから、当該濾過式脱水機は、スクリューを回転させるための特段の駆動機構を設けることなく、汚泥供給の反力のみで上記スクリューを効率的に自然回転させることができ、簡易な構成により省エネルギーを実現しつつ、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止を実現でき、維持管理の容易化を同時に達成することができる。

当該濾過式脱水機において、上記濾過脱水筒及びケーシングが、上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以下に維持するための低圧濾過脱水部と、上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以上に維持するための高圧濾過脱水部とに分割され、上記低圧濾過脱水部からの脱離液排出流量を調節する低圧濾過脱水部差圧調節システムと、上記高圧濾過脱水部からの脱水汚泥排出量を調節する高圧濾過脱水部内圧調節システムとをさらに備えるとよい。当該濾過式脱水機の濾過脱水筒及びケーシングが、上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以下に維持するための低圧濾過脱水部と、上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以上に維持するための高圧濾過脱水部とに分割されることで、汚泥を脱水し、脱水汚泥と脱離液とに効果的かつ確実に分離することができる。さらに、当該濾過式脱水機は、上記低圧濾過脱水部からの脱離液排出流量を調節する低圧濾過脱水部差圧調節システムと、上記高圧濾過脱水部からの脱水汚泥排出量を調節する高圧濾過脱水部内圧調節システムとをさらに備えることで、汚泥の脱水効果を低下させることなく、効果的かつ効率的な汚泥の脱水を容易に維持することができる。

当該濾過式脱水機において、上記濾過脱水筒を構成する濾過材がウェッジワイヤスクリーンであるとよい。このように、かかる濾過脱水筒を構成する濾過材がウェッジワイヤーであることで、当該濾過式脱水機は、簡易な構成を維持して脱水機全体のサイズをコンパクトにしつつ、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止をより一層向上させることができる。

以上説明したように、本発明の濾過式脱水機は、スクリューの中軸が中空及び上端がシールされていると共にケーシングに固定されておらず、上記汚泥供給部から供給された汚泥を上記濾過脱水筒内に充満させることでスクリューを浮力により浮上させることができる。また、上記濾過脱水筒内の汚泥による浮力や汚泥の搬送反力により浮上するスクリューを支持するための水平軸受部をさらに備えることで、上述した濾過脱水筒内の汚泥の充満により浮上したスクリューを水平軸受部で支持し、かかるスクリューの位置を略垂直に維持することができる。さらに、上記汚泥供給部による汚泥搬送の反力により回転するスクリューの羽部により濾過脱水筒内面を清掃することから、本発明の濾過式脱水機は、従来の課題である簡易な構成、省エネルギーの実現、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止、維持管理の容易化を全て解決することができる。

本発明の一実施形態に係る濾過式脱水機を示す概略構成図である。

以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。なお、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

＜濾過式脱水機＞
図１に示す濾過式脱水機１は、汚泥Ｐを脱水し、脱離液Ｑと脱水汚泥Ｒとに分離して処理するための垂直型の脱水機である。この濾過式脱水機１は、汚泥供給部２、スクリュー３、低圧濾過脱水部４、高圧濾過脱水部５、水平軸受部６、低圧濾過脱水部差圧調節システム７、高圧濾過脱水部内圧調節システム８を主として備える。なお、汚泥Ｐの種類としては、特に限定されず、例えば、初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥、凝集沈殿汚泥、加圧浮上汚泥、有機性汚泥等が挙げられ、特に小規模の汚泥処理施設で発生する汚泥であることが好ましい。

１．汚泥供給部
汚泥供給部２は、濾過式脱水機１の内部に汚泥Ｐを供給するためのものであり、具体的には、濾過式脱水機１の下端に配設される孔である。かかる汚泥供給部２の形状や構成については、汚泥Ｐを濾過式脱水機１の内部に十分供給できるものであれば、特に限定されない。また、かかる汚泥Ｐの供給手段についても特に限定されず、例えば一軸ネジポンプや遠心式ポンプ等の公知の技術を用いることができる。

２．スクリュー
スクリュー３は、後述する低圧濾過脱水部４及び高圧濾過脱水部５の内部に連通して収納され、汚泥供給部２から供給される汚泥Ｐの供給反力により回転し、汚泥Ｐを垂直方向に上昇搬送させるための部材である。具体的には、このスクリュー３は、羽部９、中軸１０を主として備える。

（羽部）
羽部９は、中軸１０に略螺旋状に配設される部材であり、汚泥Ｐを濾過式脱水機１の下方から上方へ垂直方向に濾過面に沿って案内しつつ、後述する低圧濾過脱水筒１１内面及び高圧濾過脱水筒１２内面の閉塞を防止又は低減するための部材である。この羽部９の素材、形状、構造については、上述した汚泥Ｐの垂直方向への案内、低圧濾過脱水筒１１内面及び高圧濾過脱水筒１２内面の閉塞の防止又は低減を十分に実現できるものであれば、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。

（中軸）
中軸１０は、スクリュー３の中心線を構成し、羽部９を回転させるための部材である。この中軸１０は、中空かつ上端がシールされており、中軸１０の中空内部に空気が滞留する構造を備えている。また、この中軸１０は、後述するケーシング１３及びケーシング１４に固定されていない。このような中軸１０の素材については、羽部９の回転を十分に実現できるものであれば、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。

３．低圧濾過脱水部
低圧濾過脱水部４は、スクリュー３により垂直方向に案内される汚泥Ｐを低圧濾過により脱水するためのフランジ付き短管状の部材である。かかる低圧濾過脱水部４は、低圧濾過脱水筒１１、ケーシング１３を主として備える。なお、この低圧濾過脱水部４においては、低圧濾過脱水筒１１を脱離液Ｑが通過する圧力損出が、水柱圧１０ｍ以下に維持される。

（低圧濾過脱水筒）
低圧濾過脱水筒１１は、汚泥Ｐを濾過して脱離液Ｑと脱水汚泥Ｒとに分離するための部材であり、具体的には、汚泥Ｐをケーシング１３との間の圧力損失により低圧で濾過脱水するためのものである。この低圧濾過脱水筒１１の構造としては、汚泥Ｐを濾過し、脱離液Ｑを十分分離できるものであれば特に限定されないが、後述するウェッジワイヤスクリーンを用いることが好ましい。

（ケーシング）
ケーシング１３は、低圧濾過脱水筒１１と脱離液Ｑとを収納するための部材であり、具体的には、低圧濾過脱水筒１１から分離される脱離液Ｑを貯留するためのものである。このケーシング１３には、脱離液排出部１５が配設されており、かかる脱離液排出部１５から脱離液Ｑが外部に排出される。このケーシング１３の素材としては、低圧濾過脱水筒１１を外部から保護し、脱離液Ｑの貯留及び排出を十分実現できるものであれば特に限定されず、公知の技術を用いることができる。

４．高圧濾過脱水部
高圧濾過脱水部５は、低圧濾過脱水部４により脱水された脱水汚泥Ｒを高圧濾過によりさらに脱水するためのフランジ付き短管の部材である。この高圧濾過脱水部５は、高圧濾過脱水筒１２、ケーシング１４を主として備える。なお、この高圧濾過脱水部５においては、高圧濾過脱水筒１２を脱離液Ｑが通過する圧力損出が、水柱圧１０ｍ以上に維持される。

（高圧濾過脱水筒）
高圧濾過脱水筒１２は、低圧濾過脱水部４により脱水された脱水汚泥Ｒをさらに濾過して脱離液Ｑを分離するための部材であり、具体的には、脱水汚泥Ｒをケーシング１４との間の圧力損失により高圧で濾過脱水するためのものである。かかる高圧濾過脱水筒１２の構造としては、脱水汚泥Ｒを濾過し、脱離液Ｑを十分分離できるものであれば特に限定されないが、後述するウェッジワイヤスクリーンを用いることが好ましい。

（ケーシング）
ケーシング１４は、高圧濾過脱水筒１２と脱離液Ｑとを収納するための部材であり、具体的には、高圧濾過脱水筒１２から分離される脱離液Ｑを貯留するためのものである。このケーシング１４には、開口部１６が配設されており、開口部１６から脱離液Ｑや空気が外部に排出される。つまり、高圧濾過脱水部５で排出された脱離液Ｑは、大気解放状態でケーシング１４から排出されることとなる。このケーシング１４の素材としては、高圧濾過脱水筒１２を外部から保護し、脱離液Ｑの貯留及び排出、空気の排出を十分実現できるものであれば特に限定されず、公知の技術を用いることができる。

５．水平軸受部
水平軸受部６は、低圧濾過脱水筒１１内部及び高圧濾過脱水筒１２内部の汚泥Ｐによる浮力や、汚泥Ｐの搬送反力により浮上するスクリュー３を支持するための部材である。この水平軸受部６には、脱水汚泥排出部１７が配設されており、脱水汚泥Ｒは脱水汚泥排出部１７から排出される。かかる水平軸受部６の素材や構造としては、浮上するスクリュー３を垂直方向に十分支持できるものであれば、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。

４．低圧濾過脱水部差圧調節システム
低圧濾過脱水部差圧調節システム７は、上記低圧濾過脱水部４からの脱離液排出流量を調節するための部材である。具体的には、この低圧濾過脱水部差圧調節システム７は、低圧濾過脱水筒１１とケーシング１３との圧力損差を検出し、脱離液Ｑの排出流量を調節するための部材である。また、かかる低圧濾過脱水部差圧調節システム７は、流量調節弁１８を備え、この流量調節弁１８により脱離液Ｑの排出流量が調節される。かかる低圧濾過脱水部差圧調節システム７の手段としては、低圧濾過脱水筒１１とケーシング１３との圧力損差を十分検出し、脱離液Ｑの排出流量を調節できるものであれば、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。また、流量調節弁１８の種類や構造についても、脱離液Ｑの排出流量を十分調節できるものであれば、特に限定されない。

５．高圧濾過脱水部内圧調節システム
高圧濾過脱水部内圧調節システム８は、上記高圧濾過脱水部５からの脱水汚泥排出量を調節するための部材である。具体的には、この高圧濾過脱水部内圧調節システム８は、高圧濾過脱水筒１２内の圧力を検出し、脱水汚泥Ｒの排出量を調節するための部材である。また、かかる高圧濾過脱水部内圧調節システム８は、排出量調節弁１９を備え、かかる排出量調節弁１９により脱水汚泥Ｒの排出量が調節される。かかる高圧濾過脱水部内圧調節システム８の手段としては、高圧濾過脱水筒１２内の圧力を十分検出し、脱水汚泥Ｒの排出量を調節できるものであれば、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。また、排出量調節弁１９の種類や構造についても、脱水汚泥Ｒの排出量を十分調節できるものであれば、特に限定されない。なお、高圧濾過脱水部５で排出された脱離液Ｑは大気解放状態でケーシング１４から排出される。

＜濾過式脱水機の操作手順＞
次に、当該濾過式脱水機１の操作手順について、作用効果を中心に詳説する。

まず、汚泥供給部２から汚泥Ｐを供給し、低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２の内部に汚泥Ｐを充満させる。この際、低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２の内部に汚泥Ｐが満たされるにつれ、中空及び上端がシールされている中軸を備えると共にケーシング１３及びケーシング１４に固定されていないスクリューが、汚泥Ｐによる浮力や汚泥Ｐの搬送反力により浮上する。そして、このように浮上したスクリュー３は、水平軸受部６により垂直方向に支持されつつ、汚泥Ｐの搬送反力により自然回転し、低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２の内面を効果的かつ確実に清掃することができる。つまり、当該濾過式脱水機１は、スクリューを回転させるための特段の駆動機構を設けることなく、汚泥供給の搬送反力のみで上記スクリューを効率的に自然回転させることができ、簡易な構成により省エネルギーを実現しつつ、汚泥脱水の効果的な達成及び濾過面の閉塞防止を実現でき、維持管理の容易化を同時に達成することができる。

特に、上記低圧濾過脱水部４において低圧濾過脱水筒１１を脱離液Ｑが通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以下に維持しつつ、高圧濾過脱水部５において高圧濾過脱水筒１２を脱離液Ｑが通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以上に維持することで、汚泥Ｐを段階的に効率よく脱水し、脱水汚泥Ｒと脱離液Ｑとに効果的かつ確実に分離することができる。また、上記低圧濾過脱水部４においては内圧が高くなりやすく、一方で、高圧濾過脱水部５では内圧が低くなりやすいところ、低圧濾過脱水部差圧調節システム７により上記低圧濾過脱水部４からの脱離液排出流量を調節して上記低圧濾過脱水部４の内圧を低く維持し、高圧濾過脱水部内圧調節システム８により上記高圧濾過脱水部５からの脱水汚泥排出量を調節して上記高圧濾過脱水部５の内圧を高く維持することで、汚泥の脱水効果を低下させることなく、効果的かつ効率的な汚泥の脱水を容易に維持することができる。

さらに、上記低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２を構成する濾過材が、ウェッジワイヤスクリーンであるとよい。このように、低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２を構成する濾過材としてウェッジワイヤスクリーンを用いることで、濾過式脱水機１は、簡易な構成を維持して脱水機全体のサイズをコンパクトにしつつ、汚泥脱水を効果的に達成し、さらに低圧濾過脱水筒１１及び高圧濾過脱水筒１２内面の閉塞防止をより一層向上させることができる。

なお、本発明の濾過式脱水機は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の濾過式脱水機において、低圧濾過脱水部における低圧濾過脱水を多段階に分割する構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、本発明の濾過式脱水機は、汚泥の性質等の様々な条件に応じて、汚泥の脱水を簡易な構成と容易な操作によりきめ細やかに制御することが可能となる。

以上のように、本発明の濾過式脱水機は、汚水処理施設から発生する汚泥の脱水に好適に使用され得る。

１ 濾過式脱水機
２ 汚泥供給部
３ スクリュー
４ 低圧濾過脱水部
５ 高圧濾過脱水部
６ 水平軸受部
７ 低圧濾過脱水部差圧調節システム
８ 高圧濾過脱水部内圧調節システム
９ 羽部
１０ 中軸
１１ 低圧濾過脱水筒
１２ 高圧濾過脱水筒
１３ ケーシング
１４ ケーシング
１５ 脱離液排出部
１６ 開口部
１７ 脱水汚泥排出部
１８ 流量調節弁
１９ 排出量調節弁
Ｐ 汚泥
Ｑ 脱離液
Ｒ 脱水汚泥

Claims (3)

1. 汚泥を供給する汚泥供給部と、
   この汚泥を濾過して脱水汚泥と脱離液とに分離する濾過脱水筒と、
   上記濾過脱水筒と脱離液とを収納するケーシングと、
   上記濾過脱水筒内に収納され、中軸及び羽部を備えるスクリューと
   を備える垂直型の濾過式脱水機であって、
   上記中軸が中空及び上端がシールされており、かつケーシングに固定されておらず、
   上記濾過脱水筒内の汚泥による浮力や汚泥の搬送反力により浮上するスクリューを支持するための水平軸受部をさらに備え、
   上記汚泥供給部による汚泥搬送の反力により回転するスクリューの羽部により濾過脱水筒内面を清掃することを特徴とする濾過式脱水機。
2. 上記濾過脱水筒及びケーシングが、
   上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以下に維持するための低圧濾過脱水部と、
   上記濾過脱水筒を脱離液が通過する圧力損出を水柱圧１０ｍ以上に維持するための高圧濾過脱水部とに分割され、
   上記低圧濾過脱水部からの脱離液排出流量を調節する低圧濾過脱水部差圧調節システムと、
   上記高圧濾過脱水部からの脱水汚泥排出量を調節する高圧濾過脱水部内圧調節システムと
   をさらに備える請求項１記載の濾過式脱水機。
3. 上記濾過脱水筒を構成する濾過材が、ウェッジワイヤスクリーンである請求項１又は請求項２記載の濾過式脱水機。
   
   

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