JP2022120225A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送性能および脱水性能を向上させることができる遠心分離機を提供する。
【解決手段】回転軸心廻りに回転するボウル１０６と、回転軸心方向でボウル１０６の一端側に設けた分離液排出口１１２と、回転軸心方向でボウル１０６の他端側に設けた脱水ケーキ排出口１１３と、ボウル１０６と同回転軸心廻りに所定の差速で回転するスクリューコンベア１０９を備え、スクリューコンベア１０９は、回転軸心方向に延びる内胴１０７と、内胴外周に螺旋状に設けられて脱水ケーキを脱水ケーキ排出口１１３に向けて掻き寄せる羽根１０８を有し、ボウル１０６は、ボウル内周面に抵抗部２００を有し、抵抗部２００がボウル内周面に接する脱水ケーキのボウル１０６の周方向の滑りに抗する。
【選択図】図１

Description

本発明は遠心分離機に関し、搬送性能および脱水性能の向上に貢献する技術に係るものである。

従来、例えば下水処理過程で発生する汚泥を処理する装置として、遠心脱水機や遠心濃縮機等の遠心分離機がある。

遠心脱水機は、汚泥を高速回転させることで、固形分と水分を比重差によって分離し、脱水するものである。例えば特許文献１に記載するものは、処理対象汚泥を遠心力で分離液と脱水ケーキに固液分離するボウルと、回転軸心方向でボウルの一端側に設けた分離液排出口と、他端側に設けた脱水ケーキ排出口と、ボウルと同回転軸心廻りに回転してボウルの内周面上で脱水ケーキを脱水ケーキ排出口に向けて移送するスクリューコンベアを備えており、スクリューコンベアは、回転軸心方向に沿って延びる内胴と、内胴外周に螺旋状に設けられた羽根を有する。

特開２０１７－１３１８４７

遠心脱水機において、スクリューコンベアは、実負荷運転中に脱水ケーキと共回りする傾向が搬送性能を低下させる要因をなし、遠心分離機の処理能力の低下、分離液の水質の悪化などの問題が生じる場合がある。

特に、低含水率の脱水ケーキはスクリューコンベアの羽根との摩擦力が大きくなり、脱水ケーキが羽根と共回りし易くなる。共回りの事象の下では、羽根の回転による回転軸心方向への脱水ケーキの送り速度が大きく減少して脱水ケーキがボウル内に停滞し、実際の送り速度と定格送り速度との差が大きくなる。

このため、上述した先行技術では、ボウルとスクリューコンベアが炭素繊維強化プラスチックからなり、羽根が処理対象汚泥に接する汚泥摺接面に共回りを防止する摩擦軽減手段を有している。

本発明は上記した課題を解決するものであり、搬送性能および脱水性能を向上させることができる遠心分離機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の遠心分離機は、回転軸心廻りに回転するボウルと、前記ボウルの回転軸心方向で前記ボウルの一端側に設けた分離水排出口と、前記ボウルの回転軸心方向で前記ボウルの他端側に設けた脱水ケーキ排出口と、前記ボウルと同回転軸心廻りに所定の差速で回転するスクリューコンベアを備え、前記スクリューコンベアは、前記スクリューコンベアの回転軸心方向に延びる内胴と、内胴外周に螺旋状に設けられて脱水ケーキを前記脱水ケーキ排出口に向けて掻き寄せる羽根を有し、前記ボウルは、ボウル内周面に抵抗部を有し、前記抵抗部が前記ボウル内周面に接する前記脱水ケーキの前記ボウルの周方向の滑りに抗することを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記ボウル内周面の少なくとも脱水ケーキ排出口側に設けることを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記ボウル内周面に形成する凹凸部からなることを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凸部が前記ボウルの回転軸心方向に連続する山状をなし、前記凹部が前記ボウルの回転軸心方向に連続する谷状をなすことを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記凹凸部の凸部または凹部の前記ボウルの回転軸心方向に沿った側面が前記ボウル内周面に対して６０°以上の傾斜面をなすことを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記凹凸部の凸部がフラットバーからなることを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凸部が前記ボウルの回転軸心方向において間欠的に隆起することを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凹部が前記ボウルの回転軸心方向において間欠的に陥没することを特徴とする。

本発明の実施の形態における遠心分離機を示す断面図 本発明の他の実施の形態における遠心分離機を示す断面図 本発明のさらに実施の形態における遠心分離機を示す断面図 本発明の実施の形態における抵抗部を示し、ボウルの回転軸心に直交する断面図 同実施の形態の抵抗部の展開図 本発明の実施の形態における他の実施例の抵抗部を示し、ボウルの回転軸心に直交する断面図 同実施の形態の抵抗部の展開図 本発明の実施の形態におけるさらに他の実施例の抵抗部を示し、ボウルの回転軸心に直交する断面図 同実施の形態の抵抗部の展開図 本発明の実施の形態におけるさらに他の実施例の抵抗部を示し、ボウルの回転軸心に直交する断面図 同実施の形態の抵抗部の展開図

本発明の実施の形態に係る遠心分離機を図面に基づいて説明する。
（構造）
図１において、遠心分離機１００は、直胴型をなし、円筒直胴状のボウル１０６とボウル１０６の内部に配置する内胴１０７とを同心状に有し、ボウル１０６が軸受け部１０５ａ、１０５ｂを介して内胴１０７の回転軸心方向の両端の回転軸部１０７ａ、１０７ｂを回転可能に支持しており、同心状に配置されたボウル１０６と内胴１０７は同じ回転軸心廻りに回転可能であり、油圧モータ（図示省略）により内胴１０７がボウル１０６に対して所定の差速で回転する。

内胴１０７は内胴外周に回転軸心の周りに螺旋状に設けた羽根１０８を有してスクリューコンベア１０９を構成している。

ボウル１０６は、回転軸心方向の一端側に分離液排出口１１２を有し、他端側に脱水ケーキ排出口１１３を有しており、内周面が回転軸心方向に伸びる円筒直胴状のボウル分離部１３０と、ボウル分離部１３０から脱水ケーキ排出口１１３に向けて内周面がテーパー状に狭まるボウル排出部１４０を有している。

ボウル分離部１３０は、回転軸心方向の一端側が主として分離した水分の分離液が滞留する分離液領域部１１０であり、回転軸心方向の他端側が主として分離した固形分の脱水ケーキを移送する脱水ケーキ領域部１１１である。

分離液排出口１１２は、ボウル１０６の回転軸心方向の一端側の端部壁の複数個所に設けており、回転軸心から等距離の位置に、かつ回転軸心廻りに所定間隔で配置している。各分離液排出口１１２には越流堰をなすダムプレート（図示省略）が各分離液排出口の開口の一部を覆って装着されている。

ダムプレートは、ボウル１０６のボウル径方向における位置を調整することにより、分離液の上限水位となる分離液排出口１１２での堰高さを設定する。脱水ケーキ排出口１１３は回転軸心を中心とする放射状の複数個所に、かつ回転軸心廻りに所定間隔で配置されている。

内胴１０７は、外周面が回転軸心方向に伸びる内胴分離部１５０と、外周面がボウルの他端側に向けてテーパー状に広がる内胴圧縮部１６０と、内胴圧縮部１６０から脱水ケーキ排出口１１３に向けて外周面がテーパー状に狭まる内胴排出部１７０を有する。

ボウル排出部１４０の内周面と内胴排出部１６０の外周面の間が隘路の隙間排出部１８０をなし、隙間排出部１８０により脱水ケーキ領域部１１１と脱水ケーキ排出口１１３が連通している。

ボウル１０６は、ボウル内周面に抵抗部２００を有している。抵抗部２００は、ボウル内周面に接する低含水率の脱水ケーキがボウル１０６の周方向に滑ることに対して抵抗として作用するものであり、ボウル内周面に形成する凹凸部からなる。本実施の形態では、抵抗部２００をボウル内周面の回転軸心方向のほぼ全長にわたって形成しているが、抵抗部２００はボウル内周面の少なくとも脱水ケーキ排出口側に設けるだけでも良い。
（実施例１）
抵抗部２００は、例えば図４、図５に示すように、凹凸部がボウル内周面の周方向で隣り合う凹部２０１と凸部２０２からなり、凸部２０２が回転軸心方向に連続する山状をなし、凹部２０１が回転軸心方向に連続する谷状をなす。ここでは、ボウル内周面の周方向における凸部２０２の天面２０３の幅が、凹部２０１の底面２０４の幅より狭く形成されている。

凹部２０１と凸部２０２はボウル内周面にボウル１０６と一体的に、例えばスプライン状に形成することも可能であり、ボウル内周面に別途部材のフラットバーを固定することで凸部２０２を形成することも可能である。

抵抗部２００は、脱水ケーキに対する抵抗性を高めるために、凹部２０１または凸部２０２の回転軸心方向に沿った側面２０５がボウル内周面に対して６０°以上の傾斜面をなしている。
（実施例２）
また、抵抗部２００は、例えば図６、図７に示すように、先の実施例と同様に、凹凸部がボウル内周面の周方向で隣り合う凹部２０１と凸部２０２からなり、凸部２０２が回転軸心方向に連続する山状をなし、凹部２０１が回転軸心方向に連続する谷状をなす。ここでは、ボウル内周面の周方向における凸部２０２の天面２０３の幅が、凹部２０１の底面２０４の幅より広く形成されている。他の構成は先の実施例と同様である。
（実施例３）
また、抵抗部２００は、例えば図８、図９に示すように、凹凸部がボウル内周面の周方向で隣り合う凹部２０６と凸部２０７からなり、凸部２０７が回転軸心方向において間欠的に点状に隆起するものであり、点状の凸部２０７を回転軸心方向およびボウル内周面の周方向に列状に配置している。
（実施例４）
また、抵抗部２００は、例えば図１０、図１１に示すように、凹凸部がボウル内周面の周方向で隣り合う凹部２０８と凸部２０９からなり、凹部２０８が回転軸心方向およびボウル内周面の周方向において間欠的に陥没する。ここでは、凸部２０９が回転軸心方向に対して傾斜する斜め格子状をなすが、回転軸心方向に沿った縞格子状に形成することも可能である。

抵抗部２００は、金網、パンチングメタル、人工芝等を採用することも可能である。

汚泥供給管１２０は、分離液領域部１１０の側の回転軸部１０６ａを貫通して内胴１０７の内部に挿入されており、先端開口１２０ａが内胴１０７の汚泥投入部１２１に連通している。薬剤供給管１２２は、汚泥供給管１２０の外側に二重管状に配置しており、先端開口１２２ａが内胴１０７の汚泥投入部１２１に連通している。

内胴１０７の汚泥投入部１２１に対応する周壁には、分離液領域部１１０の内部に向けて開口する複数の汚泥投入口１２１ａが回転軸心を中心とする放射状の位置に、かつ回転軸心廻りに所定間隔で配置されている。
（運転）
以上の構成においては、原汚泥を、汚泥供給管１２０を通して高速回転する内胴１０７の汚泥投入部１２１に供給するとともに、高分子凝集剤を、薬剤供給管１２２を通して高速回転する内胴１０７の汚泥投入部１２１に供給して混合し、原汚泥と高分子凝集剤の混合汚泥（スラリー）を汚泥投入部１２１の汚泥投入口１２１ａから高速回転するボウル１０６の内部に投入する。

ボウル１０６の内部で凝集した汚泥フロックを含む混合汚泥は、遠心力を受けて比重差により分離液と脱水ケーキとに固液分離される。

分離液は、ボウル１０６の分離液排出口１１２からダムプレートを越流してボウル１０６の外部へ排出される。

ボウル１０６と回転数差（差速）をもつスクリューコンベア１０９が脱水ケーキを分離液領域部１１２から脱水ケーキ領域部１１１に移送する。脱水ケーキは、内胴圧縮部１６０を移動する間に圧縮されて含水率がさらに低下し、隙間排出部１８０を通って脱水ケーキ排出口１１３からボウル１０６の外部へ排出される。

この際に、ボウル１０６のボウル内周面に設けた抵抗部２００は、ボウル内周面に接する低含水率の脱水ケーキがボウル１０６の周方向に滑ることに抗するので、低含水率の脱水ケーキに対するボウル内周面の摩擦力が大きくなり、脱水ケーキが羽根１０８と共回りすることを抑制でき、遠心分離機の搬送性能および脱水性能を向上させることができる。

本実施の形態では、直胴型の遠心分離機を例示したが、本発明は、例えば図２、図３に示すデカンタ型の遠心分離機にも適用できる。

図２、図３において、図１と同様の部材は同符号を付しており、本発明の抵抗部２００に係る基本的な機能は同じであるので、その他の説明を省略する。

１０５ａ、１０５ｂ 軸受け部
１０６ ボウル
１０６ａ、１０６ｂ 回転軸部
１０７ 内胴
１０７ａ、１０７ｂ 回転軸部
１０８ 羽根
１０９ スクリューコンベア
１１０ 分離液領域部
１１１ 脱水ケーキ領域部
１１２ 分離液排出口
１１３ 脱水ケーキ排出口
１２０ 汚泥供給管
１２０ａ 先端開口
１２１ 汚泥投入部
１２１ａ 汚泥投入口
１２２ 薬剤供給管
１２２ａ 先端開口
１３０ ボウル分離部
１４０ ボウル排出部
１５０ 内胴分離部
１６０ 内胴圧縮部
１７０ 内胴排出部
１８０ 隙間排出部
２００ 抵抗部
２０１、２０６、２０８ 凹部
２０２、２０７、２０９ 凸部
２０３ 天面
２０４ 底面
２０５ 側面

Claims (8)

1. 回転軸心廻りに回転するボウルと、前記ボウルの回転軸心方向で前記ボウルの一端側に設けた分離水排出口と、前記ボウルの回転軸心方向で前記ボウルの他端側に設けた脱水ケーキ排出口と、前記ボウルと同回転軸心廻りに所定の差速で回転するスクリューコンベアを備え、
   前記スクリューコンベアは、前記スクリューコンベアの回転軸心方向に延びる内胴と、内胴外周に螺旋状に設けられて脱水ケーキを前記脱水ケーキ排出口に向けて掻き寄せる羽根を有し、
   前記ボウルは、ボウル内周面に抵抗部を有し、前記抵抗部が前記ボウル内周面に接する前記脱水ケーキの前記ボウルの周方向の滑りに抗することを特徴とする遠心分離機。
2. 前記抵抗部は、前記ボウル内周面の少なくとも脱水ケーキ排出口側に設けることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記抵抗部は、前記ボウル内周面に形成する凹凸部からなることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心分離機。
4. 前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凸部が前記ボウルの回転軸心方向に連続する山状をなし、前記凹部が前記ボウルの回転軸心方向に連続する谷状をなすことを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。
5. 前記抵抗部は、前記凹凸部の凸部または凹部の前記ボウルの回転軸心方向に沿った側面が前記ボウル内周面に対して６０°以上の傾斜面をなすことを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
6. 前記抵抗部は、前記凹凸部の凸部がフラットバーからなることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
7. 前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凸部が前記ボウルの回転軸心方向において間欠的に隆起することを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。
8. 前記抵抗部は、前記凹凸部が前記ボウル内周面の周方向で隣り合う凹部と凸部からなり、前記凹部が前記ボウルの回転軸心方向において間欠的に陥没することを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。

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