JP2018094467A - ドラム型濃縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドラム型濃縮機に関し、ろ過体に走行自在な吸水ろ材を巻き掛けたドラム型濃縮機を提供する。【解決手段】 円筒状のろ過体１と、ろ過体１の内周面に螺旋状のスパイラル２で固着してドラム体３を構成し、ドラム体３の内部に挿通する供給管９とドラム体３に掛け回した走行自在な吸水ろ材４と、吸水ろ材４を押圧して吸収した水分を排出する脱水ロール５とを備え、吸水ろ材４がろ過体１に摺接することでろ過面に溜まるろ液を吸水し、ろ過体１による固液分離作用を促進させるとともに、汚泥の回収率を向上させる。【選択図】 図１

Description

この発明は、搬送スパイラルを内設した円筒状のろ過体を有するドラム型濃縮機において、ろ過体に摺接するように吸水ろ材を走行させることで排水作用を促進し、連続的に安定した濃縮汚泥を生成するドラム型濃縮機に関する。

従来、下水、し尿、あるいは食品生産加工排水等の有機性汚泥を濃縮するベルト型濃縮機あるいはドラム型濃縮機は一般に知られている。ベルト型濃縮機あるいはドラム型濃縮機は連続的に汚泥を濃縮する装置であり、連続的に汚泥を装置に供給し、連続的に濃縮汚泥を装置から排出している。

特許文献１で開示されているように、無端ベルト状の吸水材上に汚泥類を載置して、汚泥中の水分を吸水材に吸収させた後に汚泥類を排除し、吸水材を圧縮して吸着した水を吐出する脱水処理方法は公知である。

特許文献２で開示されているように、螺旋翼をろ布で囲んだ円筒状のドラム式の脱水機において、内部に汚泥を供給して円筒体を回転させ、ろ布で固液分離を行いつつ螺旋翼で濃縮汚泥を搬送するドラム型濃縮機は公知である。

特許文献３で開示されているように、走行自在に配設した吸水性のある無端状のろ布を原液中に浸漬させ、吸水したろ布を濃縮槽外で脱水して原液を濃縮させる濃縮装置は公知である。

特開昭５５−９４６９４号公報 実開昭５６−４４８１９号公報 特許第３６３６３５５号公報

特許文献１のような吸水性ベルトで構成したベルト型濃縮機は、ベルト上に残留する固形分が大きく姿勢を変えることがないので、固形分内部および上面の水分までは吸収されることがなく濃縮度が低い。また、ベルト状にすき返し装置を配設して固形分の姿勢を変えることも可能であるが、ベルトの搬送距離が長くなり設置スペースが大きくなる。

特許文献２のようなドラム式の円筒体をろ布で構成している濃縮機は、目詰まりに対するろ布の洗浄が必要となる。円筒体の外部から圧縮空気を噴射して目詰まりを解消しているが、圧縮空気では洗浄効果が低く、電気代等によるコストも高くなる。
他に洗浄水でろ布を洗浄している事例もあるが、円筒体の外部からろ布洗浄を行うためには、内部に洗浄水が流入するため、濃縮運転を停止する必要がある。なお、洗浄水がろ布に含侵することにより、汚泥に吸着している液分の吸水性が悪くなるという課題もある。

また、特許文献３のような吸水ろ布を原液中に浸漬させて濃縮する濃縮装置は、濃縮槽内で濃縮された汚泥量を検知して所定量に達した場合に排出している。したがって、後行程に本濃縮装置で生成した濃縮汚泥を連側的に供給することができない。さらに、原液の供給量が少ないと濃縮汚泥が濃縮槽内で留まる期間が長くなり、濃縮汚泥が濃縮槽内で変質して後行程での処理が安定しないという課題がある。

この発明はドラム型濃縮機に排水作用を有するろ材を組み合わせ、汚泥の回収率が良好で安定的に濃縮可能なドラム型濃縮機を提供する。

この発明は、円筒状のろ過体と、ろ過体の内周面に螺旋状のスパイラルで固着してドラム体を構成し、ドラム体の内部に挿通する供給管と、ドラム体に掛け回した走行自在な吸水ろ材と、吸水ろ材を押圧して吸収した水分を排出する脱水ロールと、を備えるので、ドラム体内で汚泥を揉み解して複雑な形状の汚泥も安定的に濃縮できる。また、ろ過体に溜まるろ液を吸水ろ材で吸収することで、濃縮機能を向上させるとともに、ろ過体の細孔を小さくできるため、汚泥の回収率が向上するものである。

また、吸水ろ材を無端状に構成し、ドラム体と駆動ロールに掛け回すとともに、吸水ろ材を洗浄するための洗浄装置を備えるので、吸水ろ材の洗浄を行いつつ連続的な濃縮運転が可能となる。

供給管を中心軸とし、中心軸に螺旋状のスパイラルを巻き掛けると、運転中に隣段への汚泥の越流の心配がなく、多量の処理運転にも対応できる。

この発明によれば、ドラム体の回転によってドラム体内で汚泥を揉み解し、圧密度を変化させることで効率的な固液分離が可能となる。
ドラム型濃縮機のろ過体に走行自在な吸水ろ材を摺接しているので、ろ過体の細孔近傍に溜まるろ液を吸水ろ材が吸収し、ろ過体によるろ過抵抗が低減して濃縮作用が向上する。
ろ過体の細孔に発生する表面張力作用を軽減できるため、ろ過体の細孔の孔径を小さくでき、汚泥の回収率が向上する。

本発明に係るドラム型濃縮機の概略正面図である。 同じく、ドラム型濃縮機の概略縦断側面図である。 同じく、ドラム型濃縮機の背面図である。 他の実施例１のドラム型濃縮機の概略正面図である。 他の実施例２のドラム型濃縮機の正面図である。 他の実施例３のドラム型濃縮機の正面図である。 他の実施例４のドラム型濃縮機の一部縦断側面図である。

図１はドラム型濃縮機の概略正面図である。
円筒状のろ過体１の内周面に、平板を螺旋状に成形したリボン状の中空スパイラル２を固着してドラム体３を構成している。ろ過体１は多数の細孔を有するパンチングメタル等の金属ろ材、あるいはろ過機能を有する公知のろ布で構成する。

ドラム体３の底部に吸水ろ材４を掛け回し、ドラム体３と摺接しつつ走行させる。吸水ろ材４はベルト状で適度な吸水機能を有し、円筒状のろ過体１上に表面張力で留まっているろ液を吸水ろ材４内部に含水する。吸水ろ材４はろ材、スポンジ等で外部から内部に液分を吸収する公知の材質を使用できる。

吸水ろ材４の走行方向に向かって、ドラム体３の下流側には一対の脱水ロール５，５を配設している。脱水ロール５で吸水ろ材４を押圧し、吸水ろ材４内部に吸水したろ液を排出する。脱水ロール５の下方には、圧縮された吸水ろ材４から落水するろ液を貯留あるいは配送するろ液受け６を配設している。
ドラム体３の下方には、吸水ろ材４を透過して滴下するろ液を貯留あるいは配送するろ液受け６を配設している。

図２はドラム型濃縮機の概略縦断側面図である。ろ過体１の前後端は、円環状の外環７，７に接続して補強している。外環７は、吸水ろ材４両端の走行代を確保するために、軸方向に所定の幅を有している。

前端部の外環７には内部の汚泥が漏れないよう蓋８を施している。蓋８には汚泥の供給管９を挿通している。蓋８から挿通された供給管９は、前端部の外環７近傍に汚泥を供給する。供給管９は図示しない供給装置に接続している。なお、蓋８は外環７すべてを覆う必要はなく、内部の汚泥が溢れ出ない高さを有していればよい。

前端部の外環７にはスプロケットを形成しており、チェーン１０によりスパイラル駆動機１１と連結されている。前後端の外環７，７、円筒状のろ過体１およびスパイラル２は一体的に回転自在な構成としている。スパイラル２の回転により、前端部の外環７近傍に供給された汚泥はろ過体１によりろ過されつつ、液分が減少した濃縮汚泥は後端部の外環７方向に搬送される。
後端部の外環７は開放されており、濃縮された汚泥は、外環７の下方に配設された濃縮汚泥受け１２に排出される。

図３はドラム型濃縮機の背面図である。蓋８の中心部に有する開口１３から汚泥の供給管９を挿通しているので、ドラム体３と一体的に蓋８が回転しても供給管９は固定した状態で安定してドラム体３の内部に汚泥を供給できる。

実施例では、ドラム体３をチェーン１０で回転自在に駆動しているが、プーリーや歯車等、公知の継ぎ手を用いることができる。また、必要に応じてろ過体１を洗浄する洗浄装置２１を配設してもよい。

図４は、他の実施例１のドラム型濃縮機の概略正面図である。ドラム体３の底部に掛け回す吸水ろ材４は、例えば図４（ａ）のように、ドラム体３と駆動ロール１５に無端状に巻き掛けて走行させてもよく、図４（ｂ）のように、駆動ロール１５により一方から他方へ巻き取られるように構成してもよい。

図５は、他の実施例２のドラム型濃縮機の正面図であって、ドラム体３の上方には、一対のリターンロール１４，１４と駆動ロール１５および従動ロール１６を配設し、リターンロール１４の内側と、駆動ロール１５および従動ロール１６の外側から吸水ろ材４を掛け回して無端状に張設している。駆動ロール１５には図示しないロール駆動機を接続してあり、駆動ロール１５を回転させることで無端状の吸水ろ材４で形成したろ過体１を走行自在に構成している。駆動ロール１５と従動ロール１６間には吸水ろ材４を洗浄するための洗浄装置２１を配設している。

ドラム体３の下方には、吸水ろ材４に摺接するように一対のサポートロール１８，１８を配設している。なお、サポートロール１８の位置や数は、ドラム体３の直径や汚泥の供給量等に応じて適宜配設する。

吸水ろ材４の走行方向に向かって、リターンロール１４の下流側には一対の脱水ロール５，５を配設している。脱水ロール５で吸水ろ材４を押圧し、吸水ろ材４内部に吸水したろ液を排出する。

なお、本装置に係る構成要件をサポートする部材、例えば、フレーム、軸受、リブ等は、仕様や条件に応じて適宜配設する。

汚泥は図示しない汚泥供給ポンプ等で供給管９を介してドラム体３内部の前端の外環７近傍に供給される。内部に供給された汚泥は、重力濃縮作用により円筒状のろ過体１から液分を透過される。

また、ろ過体１内の汚泥は、ドラム体３の回転に沿って底部から中心軸近くの高さまで搬送された後、自重によって底部に落泥する。この時、汚泥の揉み解し作用により汚泥内部の液分が表面に抽出され、ろ過体１による固液分離が促進される。螺旋状のスパイラル２の回転作用により、内部の汚泥は排出側に搬送され、その間にも揉み解し作用を受けてさらに濃縮される。スパイラル２のピッチや平板の高さ等は、搬送する汚泥が隣段に越流しないよう供給量等に応じて適宜設定する。

円筒状のろ過体１は多数の細孔を有している。供給する汚泥に応じて開口率、孔径等を定めているが、汚泥の回収率を高くするためには孔径を小さく設定する必要がある。
孔径が小さい場合は、多量のろ液を排出する場合は自重により細孔から滴下するが、ろ液が少ない場合は、表面張力により細孔内あるいはろ過体１の外周面に張り付いてろ液が滴下しない。

そこで、表面張力によりろ過体に張り付いているろ液を、ろ過体１から剥離するために吸水ろ材４を摺接させる。吸水ろ材４は毛細管吸水機能を有するもので、ろ過体１のろ液と接触すると、ろ液が吸水ろ材４に吸収される。また、同時に吸水ろ材４は保水機能に優れたもので、ろ液をろ材内部に含水する機能を有している。

具体的には、吸水ろ材４を開口率が小さく目の細かいスポンジ等で構成することで、上記作用効果を奏することができる。

吸水ろ材４と摺接したろ過体１は、細孔近傍に張り付いていたろ液が吸水ろ材４側に吸収されるので、排出抵抗が低減されるとともに、毛細管現象により汚泥からのろ液を吸収しやすくなり処理能力が向上する。また、細孔の孔径を小さくしても排水能力が下がらないので、ドラム体３内部の汚泥抜けが減少して、汚泥の回収率が向上する。

ろ過体１に吸水ろ材４を摺接させる位置は、ろ過体１からろ液が排出される位置であればよく、汚泥性状や供給量等に応じて張力等に応じて、リターンロール１４の間隔、高さを適宜設定し、吸水ろ材４の巻き掛け角度を調整する。

濃縮度はドラム体３の回転速度あるいは吸水ろ材４の走行速度を制御することによって調整できる。

ドラム体３の回転速度を遅くすると、内部の汚泥の滞留時間が長くなり、濃縮度が高くなる。逆に、ドラム体３の回転速度を速くすると、内部の汚泥の滞留時間が短くなり、濃縮度が低くなる。

吸水ろ材４の走行速度を速くすると、ろ過体１に吸水ろ材４が接触する割合が高くなり、ろ過体１にろ液がたまる頻度が低くなり排水抵抗が下がるので濃縮度が高くなる。逆に、吸水ろ材４の走行速度を遅くすると、ろ過体に吸水ろ材が接触する割合が低くなり、ろ過体にろ液がたまりやすくなり排水抵抗が上がるので濃縮度が高くなる。

図６は、他の実施例３のドラム型濃縮機の正面図であって、２台のドラム体３，３を並設し、１枚の無端状の吸水ろ材４を２台のドラム体３，３に掛け回している。

吸水ろ材４を一方のドラム体３に掛け回し、その上方のリターンロール１４で反転させた後、他方のドラム体３の上方のリターンロール１４を介して他方のドラム体３に掛け回し、それぞれのリターンロール１４から駆動ロール１５および従動ロール１６に掛け回している。

駆動ロール１５をロール駆動機で駆動することで吸水ろ材４が複数のドラム３，３体間を走行する。それぞれのドラム体３の吸水ろ材４の走行方向に向かって下流側に、一対の脱水ロール５，５を配設しており、ドラム体３で汚泥から吸水した水分を排出する。

なお、ドラム体３の回転は、それぞれに独立したスパイラル駆動機１１，１１を接続してもよく、あるいは、並設したドラム体３を１巻のチェーン１０で接続し、単機のスパイラル駆動機１１で同時に回転させてもよい。

図７は、他の実施例４のドラム型濃縮機の一部縦断側面図であって、ろ過体１の内周面に固着したリボン状の中空スパイラルに代わって、中心軸１９に螺旋状のスパイラル２ａを巻き掛けて形成してもよい。この場合、中心軸１９をドラム体３から延出させ、中心軸１９をスパイラル駆動機１１と接続してもよい。

汚泥の供給は、中心軸１９を中空として、汚泥の供給管９を兼用する。中心軸１９の前縁の外環７近傍に供給口２０を開口する。中心軸１９に螺旋状のスパイラル２ａを巻き掛けると、隣段への汚泥の越流の心配がない。

この発明に係るドラム型濃縮機は、汚泥の回収率と処理能力が向上する装置である。特に、複雑な形状をしている固形分を含む汚泥でも安定的に濃縮することができ、後段のスクリュープレスやベルトプレス等による脱水処理に負荷が掛からず、全体の管理性が向上するものである。

１ ろ過体
２，２ａ スパイラル
３ ドラム体
４ 吸水ろ材
５ 脱水ロール
９ 供給管
１５ 駆動ロール
１９ 中心軸
２１ 洗浄装置

Claims (3)

1. 円筒状のろ過体（１）と、
   ろ過体（１）の内周面に螺旋状のスパイラル（２）で固着してドラム体（３）を構成し、
   ドラム体（３）の内部に挿通する汚泥の供給管（９）と、
   ドラム体（３）に掛け回した走行自在な吸水ろ材（４）と、
   吸水ろ材（４）を押圧して吸収した水分を排出する脱水ロール（５）と、
   を備えたこと
   を特徴とするドラム型濃縮機。
   
2. 前記吸水ろ材（４）を無端状に構成し、ドラム体（３）と駆動ロール（１５）に掛け回すとともに、
   吸水ろ材（４）を洗浄するための洗浄装置（２１）を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のドラム型濃縮機。
   
3. 前記供給管（９）を中心軸（１９）とし、
   中心軸（１９）に螺旋状のスパイラル（２ａ）を巻き掛けた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のドラム型濃縮機。

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