JP2013154327A - 遠心脱水機 - Google Patents

Abstract

【課題】凝集剤を汚泥に添加して固液分離を行う遠心脱水機において、脱水汚泥の含水率をさらに低下させる。
【解決手段】固相分の搬送領域に設置されると共にスクリュー板６によって移動される固相分に対する抵抗体となる抵抗手段７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心脱水機に関するものである。

例えば、特許文献１〜３に示すように、下水汚泥の脱水には、いわゆるデカンタ型の遠心脱水機が用いられている。このデカンタ型の遠心脱水機は、円筒形の内胴と外胴とが同軸配置された二重管形状の容器を備えており、この容器を回転駆動させることで生じる遠心力によって汚泥の脱水を行う。

このようなデカンタ型の遠心脱水機では、内胴と外胴とが異なる角速度で回転されており、内胴の外周面にスクリュー板が取り付けられている。このスクリュー板が内胴と共に回転駆動することによって、汚泥に含まれていた固相分が容器の一端側に設けられた排出口に向かって搬送され、液相分と分離される。

特開２０１０−２６４４１７号公報 特開２０１０−２６４４１９号公報 特開昭６１−２５７２５６号公報

ところで、近年、脱水後の固相分の低含水率化が求められている。例えば、脱水汚泥の含水率を低下させるためには、汚泥に対して凝集剤を添加することが好ましい。このため、例えば、特許文献１〜３では、有機系凝集剤と、無機系凝集剤との２種類の凝集剤を汚泥に対して供給している。しかしながら、凝集剤を汚泥に添加するのみでは、十分に脱水汚泥の含水率を低下させることができず、さらに脱水汚泥の含水率を低下させる方法が望まれている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、凝集剤を汚泥に添加して固液分離を行う遠心脱水機において、脱水汚泥の含水率をさらに低下させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、回転駆動される内胴と、当該内胴を収容すると共に上記内胴の周りにて回転駆動される外胴と、上記内胴の外壁に固定されると共に上記内胴の軸方向の一方側に向けて汚泥に含まれる固相分を搬送するスクリュー板とを備え、上記内胴と上記外胴との間にて凝集剤が添加された汚泥の固液分離を行う遠心脱水機であって、上記固相分の搬送領域に設置されると共に上記スクリュー板によって移動される上記固相分に対する抵抗体となる抵抗手段を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、第１の発明において、上記抵抗手段が、上記内胴の外壁に固定されると共に上記スクリュー板と巻き方向が反対のサブスクリュー板であるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、少なくとも、上記内胴と上記外胴との間に上記凝集剤を供給する凝集剤供給位置に上記抵抗手段が設置されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記スクリュー板と上記内胴の外壁との間に隙間が設けられているという構成を採用する。

本発明は、スクリュー板による固相分の搬送領域に、スクリュー板によって移動される汚泥に対する抵抗体となる抵抗手段を備えている。このため、スクリュー板によって搬送される固相分が抵抗手段を乗り越えていく必要が生じ、固相分の混練が促進され、凝集剤を固相分の全体に行き渡らせることができる。また、スクリュー板によって搬送される固相分が、抵抗手段を乗り越える必要があることから、固相分が排出されるまでの時間が長くなり、凝集剤が固相分の全体に浸透して行き渡る時間を長く確保することができる。

このように、本発明によれば、凝集剤を固相分の全体に行き渡らせることが可能となり、より多くの液相分を固相分から脱離させることができる。したがって、本発明によれば、凝集剤を汚泥に添加して固液分離を行う遠心脱水機において、脱水汚泥の含水率をさらに低下させることが可能となる。

本発明の一実施形態における遠心脱水機の概略構成を模式的に示した縦断面図である。 本発明の一実施形態における遠心脱水機が備える内胴、メインスクリュー板及びサブスクリュー板の拡大外形図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る遠心脱水機の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態のデカンタ型の遠心脱水機１（以下、単に遠心脱水機１と称する）の概略構成を模式的に示した縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の遠心脱水機１は、支持台２と、ケーシング３と、外胴４と、内胴５と、メインスクリュー板６（スクリュー板）と、サブスクリュー板７（抵抗手段）と、軸受８と、駆動部９と、供給部１０とを備えている。なお、以下の説明では、外胴４の径の大きさを基準として、図１の右側を小径側、図１の左側を大径側とする。

支持台２は、本実施形態の遠心脱水機１の土台として機能し、ケーシング３及び軸受８を下方から支持している。ケーシング３は、外胴４及び内胴５等を収容しており、外胴４から排出された清澄液Ｙ（液相分）を案内すると共に排出する流路や、外胴４から排出された脱水汚泥Ｚ（固相分）を案内すると共に排出する流路を内部に備えている。

外胴４は、軸が水平姿勢とされた略円筒形状の容器であり、小径側が窄んだ形状とされている。この外胴４の小径側の端部と大径側の端部との各々には、軸受８によって軸支される中空の軸部４ａが設けられている。また、外胴４は、脱水汚泥Ｚを排出する排出口４ｂを小径側に備え、清澄液Ｙを排出する排出口４ｃを大径側に備えている。

内胴５は、外胴４の内部に収容された中空の略円筒形状の部材である。この内胴５の小径側の端部と大径側の端部との各々には、外胴４の軸部４ａの内部に挿通される中空の軸部５ａが設けられている。内胴５は、軸部５ａが外胴４の軸部４ａの内部に挿通されることによって、外胴４の軸部４ａによって軸支されている。

また、内胴５の内部には、原液供給室５ｂと、無機系凝集剤供給室５ｃとが設けられている。原液供給室５ｂは内胴５の中央部に設けられており、無機系凝集剤供給室５ｃは原液供給室よりも小径側に設けられている。また、内胴５は、原液供給室５ｂから原液Ｘ（汚泥）を内胴５の外部に吐出する原液吐出口５ｄと、無機系凝集剤供給室５ｃから無機系凝集剤Ｇを内胴５の外部に吐出する無機系凝集剤吐出口５ｅとを備えている。原液吐出口５ｄは、内胴５の周方向に複数設けられている。また、無機系凝集剤吐出口５ｅは、内胴５の軸方向において２箇所、各々の箇所で周方向に複数設けられている。

メインスクリュー板６は、内胴５の外壁に固定された螺旋状の板であり、内胴５の全長に亘って設けられている。このメインスクリュー板６は、内胴５の回転に伴って回転され、原液Ｘに含まれる固相分を小径側（一方側）に向けて搬送する。なお、本実施形態においては、内胴５は、大径側から見て右回りに回転駆動される。このため、メインスクリュー板６は、小径側に固相分を搬送するべく、右巻きにて内胴５に巻回されている。

図２は、内胴５、メインスクリュー板６及びサブスクリュー板７の拡大外形図である。この図に示すように、メインスクリュー板６は、サブスクリュー板７が設けられている範囲において、内胴５の外壁との間に隙間Ｓを空けて配置されている。つまり、サブスクリュー板７が設けられている範囲において、内胴５の外壁とメインスクリュー板６との間に隙間Ｓが設けられている。この隙間Ｓは、メインスクリュー板６が固相分から受ける反力を低減するためと、遠心力による厚密によって固相分の表面（内筒５側）に移動してきた分離水（液相分）を清澄液Ｙの排出口４ｃ側方向へ戻すためのものである。なお、メインスクリュー板６は、隙間Ｓが設けられている範囲（すなわちサブスクリュー板７が設けられている範囲）において、サブスクリュー板７との交差箇所においてサブスクリュー板７に固定されている。

サブスクリュー板７は、内胴５の外壁に固定された螺旋状の板であり、内胴５に設けられた原液吐出口５ｄから外胴４に設けられた排出口４ｂに亘って設けられている。つまり、サブスクリュー板７は、固相分の搬送領域に設置されており、外胴４と内胴５との間に無機系凝集剤Ｇを供給する凝集剤供給位置（無機系凝集剤吐出口５ｅが設けられている位置）を含むように設けられている。

このサブスクリュー板７は、内胴５の回転に伴って回転され、原液Ｘに含まれる固相分を大径側に向けて搬送する。なお、本実施形態においては、上述のように内胴５が大径側から見て右回りに回転駆動されるため、サブスクリュー板７は、大径側に固相分を搬送するべく、左巻きにて内胴５に巻回されている。つまり、サブスクリュー板７は、メインスクリュー板６と巻き方向が反対とされている。

また、サブスクリュー板７は、外胴４側に堆積する固形分の上層部に届く高さに設定されているが、メインスクリュー板６よりも径方向の高さが低く設定されている。このため、全体としては固相分が大径側に搬送され、サブスクリュー板７は、固相分に対する抵抗体として機能する。

図１に戻り、軸受８は、外胴４の軸部４ａの各々に取り付けられており、外胴４を軸支する。駆動部９は、外胴４の大径側の軸部４ａと、内胴５の大径側の軸部５ａとに接続されており、異なる角速度にて外胴４と内胴５とを大径側から見て右方向に回転駆動する。なお、駆動部９は、内胴５を外胴４よりも早い角速度にて回転駆動する。この駆動部９は、例えば油圧モータと、減速機とから構成される。

供給部１０は、原液Ｘを内胴５の原液供給室５ｂに供給する原液供給配管１０ａと、無機系凝集剤Ｇを内胴５の無機系凝集剤供給室５ｃに供給する無機系凝集剤供給配管１０ｂとを備えている。原液供給配管１０ａと無機系凝集剤供給配管１０ｂとは、原液供給配管１０ａを中央に配置した二重管構造とされており、小径側から内胴５の軸部４ａの内部に挿入されている。

原液供給配管１０ａは、大径側の端部が原液供給室５ｂと接続され、小径側の端部が不図示の原液供給装置と接続されている。なお、この原液供給配管１０ａには有機系凝集剤Ｈが添加された原液Ｘが供給される。無機系凝集剤供給配管１０ｂは、大径側の端部が無機系凝集剤供給室５ｃと接続されており、小径側の端部が不図示の無機系凝集剤供給装置と接続されている。

なお、無機系凝集剤Ｇとしては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム等を液体に混ぜたものを用いることができる。また、有機系凝集剤Ｈとしては、両性高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤等を液体に混ぜたものを用いることができる。

次に、このように構成された本実施形態の遠心脱水機１の動作について説明する。

まず、駆動部９によって外胴４を大径側から見て右回りに回転駆動させると共に、内胴５を外胴４よりも速い角速度にて同一方向に回転駆動させる。このように、外胴４及び内胴５を回転駆動させた状態で、供給部１０によって有機系凝集剤Ｈが添加された原液Ｘと、無機系凝集剤Ｇとが内胴５の内部に連続的に供給される。

有機系凝集剤Ｈが添加された原液Ｘは、供給部１０の原液供給配管１０ａを通って原液供給室５ｂに供給される。原液供給室５ｂに供給された原液Ｘは、原液吐出口５ｄから内胴５の外部に吐出され、内胴５と外胴４とによって挟まれた空間に供給される。このような原液Ｘは、外胴４が回転駆動されることで生成された遠心力によって固液分離される。そして、原液Ｘが固液分離されることによって得られた固相分は、メインスクリュー板６によって大径側に搬送される。

また、無機系凝集剤Ｇは、供給部１０の無機系凝集剤供給配管１０ｂを通って無機系凝集剤供給室５ｃに供給される。無機系凝集剤供給室５ｃに供給された無機系凝集剤Ｇは、無機系凝集剤吐出口５ｅから内胴５の外部に吐出され、メインスクリュー板６にて搬送される固相分に振りかけられる。

無機系凝集剤Ｇが振りかけられた固相分は、サブスクリュー板７によって一部が小径側に戻されながら、全体としてはメインスクリュー板６によって排出口４ｂまで搬送され、脱水汚泥Ｚとして外胴４の外部に排出される。このとき、無機系凝集剤Ｇの作用によって固相分からはより多くの液相分が脱離される。そして、外胴４の外部に吐出された脱水汚泥Ｚは、ケーシング３の内部を通過して外部に排出される。

原液Ｘが固液分離されて生じた液相分は、遠心力によって外胴４の内壁に張り付いた状態で溜まり、その量が増加するに連れて内胴５側に液面が近づく。そして、液面がある高さを超えたときに、オーバーフローして排出口４ｃから清澄液Ｙとして外胴４の外部に排出される。そして、外胴４の外部に吐出された清澄液Ｙは、ケーシング３の内部を通過して外部に排出される。

以上のような本実施形態の遠心脱水機１は、メインスクリュー板６による固相分の搬送領域に、メインスクリュー板６によって移動される固相分に対する抵抗体となるサブスクリュー板７を備えている。このため、メインスクリュー板６によって搬送される固相分の移動速度を遅くすることができ、無機系凝集剤Ｇが固相分全体に浸透して行き渡る時間を長く確保することができる。また、メインスクリュー板６によって搬送される固相分がサブスクリュー板７を乗り越えていく必要が生じるため、固相分の混練が促進され、無機系凝集剤Ｇを固相分の全体に行き渡らせることができる。

このように、本実施形態の遠心脱水機１によれば、無機系凝集剤Ｇを固相分の全体に行き渡らせることが可能となり、より多くの液相分を固相分から脱離させることができる。したがって、本実施形態の遠心脱水機１によれば、脱水汚泥Ｚの含水率をさらに低下させることが可能となる。

また、本実施形態の遠心脱水機１によれば、メインスクリュー板６と巻き方向が反対のサブスクリュー板７を抵抗体として用いている。このサブスクリュー板７は、メインスクリュー板６と同様に内胴５に固定されていることから、メインスクリュー板６を回転駆動することによって必然的に回転駆動される。このため、本実施形態の遠心脱水機１によれば、従来から備えられていたメインスクリュー板６を回転させるための駆動部９と異なる駆動部を設置することなく大きな抵抗力を得ることができる。したがって、本実施形態の遠心脱水機１によれば、サブスクリュー板７を設置することによる、装置サイズの大型化やコストの増加を最低限に抑えることができる。

また、本実施形態の遠心脱水機１によれば、無機系凝集剤供給位置（無機系凝集剤吐出口５ｅが設けられている位置）を含む範囲にサブスクリュー板７が設置されている。つまり、本実施形態の遠心脱水機１では、固相分に無機系凝集剤Ｇが供給される位置の近傍において、固相分が混練されることになる。このため、効率的に固相分と無機系凝集剤Ｇとを混合させることができ、より脱水効率を高めることが可能となる。

また、本実施形態の遠心脱水機１によれば、メインスクリュー板６と内胴５の外壁との間に隙間Ｓが設けられている。サブスクリュー板７を設けることによって、内胴５が固相分から受ける反力が増大し、駆動部９にてより大きなトルクが必要となる。これに対して、本実施形態の遠心脱水機１は、隙間Ｓによってメインスクリュー板６が固相分から受ける反力を低減させ、駆動部９に要求される最大トルクの増大を抑えるように構成されている。このため、本実施形態の遠心脱水機１によれば、駆動部９の大型化を避けることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の抵抗手段として、サブスクリュー板７を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、メインスクリュー板６によって移動される固相分の抵抗体となるものであれば、抵抗手段として用いることができる。このため、例えば、抵抗手段として、板材やピン部材を用いることができる。

また、上記実施形態においては、内胴５が固相分から受ける反力を低減するために、メインスクリュー板６と内胴５との間に隙間Ｓを設ける構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、メインスクリュー板６に貫通孔や切欠きを形成することによって、メインスクリュー板６の表面積を減少させ、これによって内胴５が固相分から受ける反力を低減させるようにしても良い。また、このような構成を採用することにより、隙間Ｓを設けた場合と同様に、遠心力による厚密によって固相分の表面（内筒５側）に移動してきた分離水（液相分）を清澄液Ｙの排出口４ｃ側方向へ戻す効果もある。

また、上記実施形態においては、有機系凝集剤Ｈと無機系凝集剤Ｇとの両方を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれかの凝集剤のみを用いる構成を採用することも可能である。

１……遠心脱水機、２……支持台、３……ケーシング、４……外胴、４ａ……軸部、４ｂ……排出口、４ｃ……排出口、５……内胴、５ａ……軸部、５ｂ……原液供給室、５ｃ……無機系凝集剤供給室、５ｄ……原液吐出口、５ｅ……無機系凝集剤吐出口、６……メインスクリュー板（スクリュー板）、７……サブスクリュー板、８……軸受、９……駆動部、１０……供給部、１０ａ……原液供給配管、１０ｂ……無機系凝集剤供給配管、Ｘ……原液（汚泥）、Ｙ……清澄液（液相分）、Ｚ……脱水汚泥（固相分）、Ｇ……無機系凝集剤、Ｈ……有機系凝集剤、Ｓ……隙間

Claims (4)

1. 回転駆動される内胴と、当該内胴を収容すると共に前記内胴の周りにて回転駆動される外胴と、前記内胴の外壁に固定されると共に前記内胴の軸方向の一方側に向けて汚泥に含まれる固相分を搬送するスクリュー板とを備え、前記内胴と前記外胴との間にて凝集剤が添加された汚泥の固液分離を行う遠心脱水機であって、
   前記固相分の搬送領域に設置されると共に前記スクリュー板によって移動される前記固相分に対する抵抗体となる抵抗手段を備えることを特徴とする遠心脱水機。
2. 前記抵抗手段は、前記内胴の外壁に固定されると共に前記スクリュー板と巻き方向が反対のサブスクリュー板であることを特徴とする請求項１記載の遠心脱水機。
3. 少なくとも、前記内胴と前記外胴との間に前記凝集剤を供給する凝集剤供給位置に前記抵抗手段が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の遠心脱水機。
4. 前記スクリュー板と前記内胴の外壁との間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の遠心脱水機。

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