JP3125874U - 砂泥分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 砂泥等を効率的に分離し、その分離後に再利用することができ、かつ、砂泥等による環境汚染を防止するのに好適な砂泥分離装置を提供すること。
【解決手段】 砂泥と水とを含む砂泥水１を上部２ａから導入して砂泥成分４を水分３ａから沈澱分離し、底部５ａから砂泥成分４を導出する沈澱槽２２と；この沈澱槽２２の底部５ａから導出された砂泥成分４を下部８ａから導入して砂泥１０と水分３ｂとに分離し、底部５ｂから砂泥１０を導出する砂泥分離槽１４と；を有し、沈澱槽２２の底部５ａと砂泥分離槽１４の下部８ａとが連通管７によって連通され、沈澱槽２２から導出される砂泥成分４がサイホン作用によって砂泥分離槽１４に連続的かつ自動的に導入される砂泥分離装置２７。
【選択図】 図１

Description

本考案は、例えば収穫後の甘蔗（さとうきび）の洗浄に際して生じる砂泥水を水分と砂泥とに分離する砂泥分離装置に関するものである。

従来、甘蔗の茎部は、農場での刈り取り後に砂糖の原料として圧搾工程を経て、できるだけ多くの糖汁が搾り出される。

こうした甘蔗の収穫に際しては、その茎部を土壌面上の生え際部分から刈り取り、穂の出た先端部分（以下、稍頭部と称する。）を切り落として、特に主茎部のみを選り分けている。

しかしながら、機械による刈り取りを行う場合には特に、主茎部と共に、稍頭部を含む大量の不要物（以下、トラッシュと称する。）が混じった夾雑物が生じ、これがそのまま処理工程へ送り込まれると、例えば圧搾工程において使用するケーンナイフ、シュレッダーハンマー、ミルロール及びポンプ等の破損や摩耗等のトラブルが生じ易い。

これ以外にも、原料繊維分の増加、甘蔗の糖度の低下、第１汁及び混合汁の純糖率の低下、圧搾処理量の低下、糖度搾出率の低下、バガスの発生、ケーキの発生、糖蜜の増量による糖分の損失、粘度の上昇による煎糖時間の増加、及び回収率の低下等を生じてしまう。

また、稍頭部の糖分は皆無に等しいばかりでなく、カルシウム、ゴム質及びペクチン等の多くの不純物を含んでいるが、この不純物は、糖分の回収率を低下させる上に、砂糖としての結晶化を妨げる要素となる阻害物質を排出してしまう。

従って、刈り取り後に、夾雑物を水槽中に一旦投入し、この水槽の水面に浮き上がったトラッシュを除去する方式（湿式の分離又は洗浄法）を採用する地域がある。

これに対して、我が国のように、台風が頻繁に到来する等の地理的条件の地域では、甘蔗の茎が、直立せずに倒れかけた状態になってしまったり、中には、地面を這うような状態になってしまうものもある。そのため、機械による刈り取りを行う場合には、稍頭部や泥状物等の不要物の混入量が増え、また、刈り取り部分のサイズや形状も均一とならずに種々雑多となってしまう。

このため、上記の湿式分離法による処理工程においてそのまま水槽中へ投入した時には、トラッシュを十分に除去することができず、目的とする主茎部も稍頭部と一緒に除去されてしまうことがある。しかも、この湿式法による場合、主茎部及び稍頭部等を含む夾雑物を水槽中の水によって洗浄することになるので、この洗浄工程に伴う糖分の溶出や洗浄水の汚染等が生じ易い。

しかしながら、収穫の機械化による迅速化、低コスト化及び量産化に対応してトラッシュを効率よく分離するために、水槽を利用した湿式分離法を採用する必要性が求められている。

その一例として、図２に示すように、水槽５８を利用したトラッシュ分離装置５１が提起されている（本出願人による後述の特許文献１を参照）。

この装置を用いる方法によれば、トラッシュ５４や砂泥６０からなる夾雑物が混入した原料甘蔗の茎部５５を補給水６２と共に分離及び洗浄用の水槽５８の中に装入し、これらの夾雑物を不要物として分離するに際し、水槽５８の水量を調整しながら、水槽５８の液面（水面）５３近傍に浮遊する稍頭部、蔗葉及び枯死茎等からなるトラッシュ５４を水槽５８の液面５３からコンベア５２によって掻き上げて搬出すると共に、水槽５８内で沈降した茎部５５をチェーンコンベア５７によって傾斜した底部５６に沿って搬出し、水槽５８の底部６３に沈降した泥状物からなる砂泥６０を底部５６の後方側の最深位置（底部６３）から排出孔６１を介して吸引ポンプ５９によって搬出する。

特許第３６６５６５６号公報（第７頁４２行目〜第８頁４７行目、図１〜図５）

しかし、上記の水槽５８を利用した湿式分離法において、水槽５８の底部５６に沈降した砂泥６０は底部５６の後方側の最深位置から搬出されるものの、これをそのまま河川又は海に投棄すると、廃棄物（砂泥水）による環境汚染を引き起こす可能性がある。これは、上記した他の分離又は洗浄法においても同様である。

本考案はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、砂泥等を効率的に分離し、その分離後に再利用することができ、かつ、砂泥等による環境汚染を防止するのに好適な砂泥分離装置を提供することにある。

即ち、本考案は、砂泥と水とを含む砂泥水を上部から導入して砂泥成分を水分から沈澱分離し、底部から前記砂泥成分を導出する第１の分離部（例えば後述の沈澱槽２２）と；この第１の分離部の底部から導出された前記砂泥成分を下部から導入して砂泥と水分とに分離し、底部から前記砂泥を導出する第２の分離部（例えば後述の砂泥分離槽１４）と；を有し、前記第１の分離部の前記底部と前記第２の分離部の前記下部とが連通管（例えば後述の連通管７）によって連通され、前記第１の分離部から導出される前記砂泥成分がサイホン作用によって前記第２の分離部に導入される砂泥分離装置（例えば後述の砂泥分離装置２７）に係わるものである。

本考案の砂泥分離装置によれば、前記第１の分離部と前記第２の分離部とを前記連通管によって連通させ、前記第１の分離部の底部から水分と分離して導出された前記砂泥成分を前記第２の分離部へサイホン作用で導入して砂泥と水分とに分離し、この砂泥を底部から導出するので、砂泥を効率的に連続して取り出すことができ、しかも分離された前記砂泥及び前記水分をそれぞれ廃棄するのではなく、例えば燃料又は建築資材として前記砂泥を再利用でき、かつ前記水分を例えば甘蔗の洗浄水としての補充水や、甘蔗畑への肥料として再利用でき、環境汚染を防止することができる。

また、前記第１の分離部の前記底部と前記第２の分離部の前記下部とが前記連通管によって連通され、前記第１の分離部から導出される前記砂泥成分がサイホン作用によって前記第２の分離部に導入される構造であるため、前記第１の分離部から導出される前記砂泥成分が前記第２の分離部に導入される際に、圧送ポンプ等の動力を用いることなしに自動的に導出及び導入することができ、装置全体の構成を簡易化及び効率化することができる。

本考案においては、前記第２の分離部において分離された前記砂泥が前記底部から、前記水分が上部からそれぞれ導出された後に、廃棄又は再利用されることが望ましい。

また、前記第１の分離部において分離された前記水分が上部から導出されて濾過部にその下部から送り込まれ、この濾過部において濾過された水分がその上部から取り出されて廃棄又は再利用され、前記濾過部の底部から水分以外の成分が取り出されて廃棄又は再利用されることが望ましい。この場合、前記濾過部の最上部からはオーバーフローした水が取り出され、このオーバーフロー位置の下方においては濾過材が前記濾過部内へ還流されると共に、分離された水混合物が排水として前記底部から取り出されるのがよい。

また、前記第１の分離部における分離を容易にするために、前記第１の分離部での沈澱を促進するための凝集剤が前記砂泥水に添加された後に混合機で混合され、更に前記第１の分離部に導入されるのが望ましい。

また、前記第２の分離部において分離された前記砂泥が前記底部から、前記水分が上部からそれぞれ確実に導出されるために、前記第２の分離部に放電管センサーと液面センサーとが設けられ、前記砂泥の濃度が高いときには前記放電管センサーが感知して前記砂泥の導入が制御され、前記砂泥の濃度が低い時には前記液面センサーが感知して上部からの排水と下部からの前記砂泥の導出とが実行されるのが望ましい。

本考案の砂泥分離装置は、甘蔗の水洗浄によって生じた砂泥水を分離処理するのに好適である。

次に、本考案の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における砂泥分離装置２７の構成を示すものである。

この装置２７は、砂泥と水とを含む洗浄後の砂泥水１を、上部２ａから導入して砂泥成分４を水分３ａから沈澱分離し、その底部５ａから砂泥成分４を導出する沈澱槽（第１の分離部）２２と；この沈澱槽２２の底部５ａから導出された砂泥成分４を連通管７によって下部８ａから導入して砂泥１０と水分３ｂとに分離し、底部５ｂから砂泥１０を導出する砂泥分離槽（第２の分離部）１４と；を有することが特筆すべきことである。

この装置２７によれば、まず、機械で刈り取られた甘蔗（サトウキビ）に多量に付着した砂泥をできる限りシャワー洗浄水等の洗浄水によって洗い落とした後、その砂泥水１を図示しないポンプによって沈澱槽２２に供給する。この洗浄水量及び沈澱槽２２の大きさは、甘蔗の砂泥による汚染程度及び甘蔗の処理量等の条件によって異なってくる。

砂泥水１は、沈澱槽２２に供給する前に、ミキシング装置であるボーテックスミキサー２１に導入されるが、そのミキサー２１への導入前にごく少量の凝集剤が添加される。その結果、砂泥水１と凝集剤とはミキサー２１でよく撹拌されてから沈澱槽２２に静かに流入する。

沈澱槽２２に供給された砂泥水１は、直ちに凝集作用によって水分（上澄水）３ａと砂泥成分４とに分離され、オーバーフローして導出された水分３ａは配管１９ｃを介して濾過槽２８へ導入される。他方、砂泥成分４は底部５ａ部分に沈澱する。

沈澱槽２２から導出される砂泥成分４は、砂泥分離槽１４に導入される際に、圧送ポンプ等の動力を用いることなく、連通管７によって自動的に導出され、砂泥分離槽１４に導入される。

即ち、沈澱槽２２の底部５ａと、沈澱槽２２に並置された砂泥分離槽１４の下部８ａとが、バルブ６ａ及び６ｂを有するサイホン式流入管である連通管７によって連通されることによって、沈澱槽２２から導出される砂泥成分（最大水分９７％前後）４がサイホン作用によって砂泥分離槽１４に導入される。この砂泥成分４は、放電管センサー１３等を有する砂泥分離槽１４内をその底部５ｂより徐々に上昇して砂泥分離槽１４内を満たす。

なお、砂泥分離槽１４の底部形状は例えば円錐状であり、最底部の中央には連通管７の端部が配置され、この連通管７の外周には排出管１２が配置されて二重管構造になっている。

砂泥分離槽１４の上部２ｂには、放電管センサー１３と液面センサー１５との２種類のセンサーが設けられ、導入された砂泥１０の砂泥濃度（濃縮密度）が高いときには、これを放電管センサー１３が感知してバルブ６ｂが閉じられ、砂泥１０の導入が停止される。これと同様の放電管センサー１３は、後記の貯槽１７ｂにおいても備えられている。

これとは逆に、沈澱した砂泥１０の種類が若干異なって、濃縮密度がやや低い状態で砂泥分離槽１４が満杯になり、かつ、砂泥１０の上面に水分３ｂが浮かび上がった場合には、液面センサー（水位センサー）１５が感知して上部２ｂから若干の水分３ｂがオーバーフローによって配管９を介して排出され、その後直ちに、砂泥１０が底部５ｂの連通管７の外側を通って排出される。排出された水分３ｂは、最大約９８％の水分濃度で甘蔗畑の溝１１ａにキビ絞りカス（バガス）と共に放流される。この場合、泥分は肥料にもなる。

砂泥分離槽１４において分離された砂泥１０は、バルブ６ｃを有する排出管１２を介して導出され、貯槽１７ａに導入された後、配管１９ａ、圧送ポンプ２０及び配管１９ｂを順次介して、放電管センサー１３を有する貯槽１７ｂ内にその上部２ｃから導入される。そして更に、砂泥１０は、底部５ｃから配管１９ｅ及びバルブ６ｄを介して砂泥輸送車２６の荷台にバガス２５と共に積み込まれ、廃棄又は建材、燃料等として再利用される。

他方、沈澱槽２２において分離された水分（上澄水）３ａは上部２ａから配管１９ｃを介して導出されてサンド式の濾過槽（濾過部）２８にその下部８ｂから送り込まれる。この濾過槽２８において濾過材１６である砂で濾過された水分３ｃが逆洗排水としてその上部２ｄから取り出され、配管１９ｄを介して下水溝１１ｂに排出される。また、濾過槽２８の最上部３０からはオーバーフローした処理水（清水）２３が取り出されて洗浄水等として再利用若しくは廃棄され、その下方においては分離された水分３ｃが排水として取り出される。また、濾過槽２８の底部５ｄからは、バルブ６ｅを有するブロー管２９を介して水混合物が必要に応じて取り出されて下水溝１１ｂに排出される。

濾過槽２８の上部２ｄからは、配管を通して底部５ｄの濾過材１６内に空気が送り込まれるために、この空気圧により底部５ｄの濾過材１６の一部が上部２ｄに上昇した後に下降して、濾過層２８内へ還流される。

本実施の形態の砂泥分離装置２７によれば、最終的に分離された砂泥１０、水分３ａ及び３ｂをそれぞれ廃棄するだけでなく、それぞれを、例えば、燃料又は建築資材、甘蔗の洗浄時の補充水及び甘蔗畑の肥料等として再利用することができると共に、廃棄物の量を減少させて環境汚染を防止することができる。

しかも、沈澱槽２２と砂泥分離槽１４とを組み合せているので、砂泥を十分かつ効率良く高濃度に分離できる上に、沈澱層２２から導出される砂泥成分４が砂泥分離槽１４に導入される際に、圧送ポンプ等の動力を用いることなく、サイホン作用のある連通管７によって連続的かつ自動的に導出及び導入することができ、砂泥分離装置２７全体を構成する設備の簡易化を図ることができる。

なお、上述した実施の形態は、本考案の技術的思想に基づいて、各装置構成部分の構造、形状、配置等を種々に変形してもよい。

本考案の砂泥分離装置は、甘蔗のみならず砂泥の付着した材料の洗浄によって生じる砂泥水から砂泥を高濃度かつ高効率に分離するのに好適である。

本考案の実施の形態による砂泥分離装置の概略構成図である。 従来例による洗浄機の要部断面図である。

符号の説明

１…砂泥水、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…上部、３ａ、３ｂ、３ｃ…水分、
４…砂泥成分、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…底部、
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ…バルブ、７…連通管（流入管）、８ａ、８ｂ…下部、
１０…砂泥、１１ａ、１１ｂ…溝、１２…排出管、１３…放電管センサー、
１４…砂泥分離槽、１５…液面センサー、１６…濾過材、１７ａ、１７ｂ…貯槽、
９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ…配管、２０…圧送ポンプ、
２１…ボーテックスミキサー、２２…沈澱槽、２３…処理水（清水）、２５…バガス、
２６…砂泥輸送車、２７…砂泥分離装置、２８…濾過槽、２９…ブロー管、３０…最上部

Claims (7)

1. 砂泥と水とを含む砂泥水を上部から導入して砂泥成分を水分から沈澱分離し、底部から前記砂泥成分を導出する第１の分離部と；この第１の分離部の底部から導出された前記砂泥成分を下部から導入して砂泥と水分とに分離し、底部から前記砂泥を導出する第２の分離部と；を有し、前記第１の分離部の前記底部と前記第２の分離部の前記下部とが連通管によって連通され、前記第１の分離部から導出される前記砂泥成分がサイホン作用によって前記第２の分離部に導入される砂泥分離装置。
2. 前記第２の分離部において分離された前記砂泥が前記底部から、前記水分が上部からそれぞれ導出された後に、廃棄又は再利用される、請求項１に記載した砂泥分離装置。
3. 前記第１の分離部において分離された前記水分が上部から導出されて濾過部にその下部から送り込まれ、この濾過部において濾過された水分がその上部から取り出されて廃棄又は再利用され、前記濾過部の底部から水分以外の成分が取り出されて廃棄又は再利用される、請求項１に記載した砂泥分離装置。
4. 前記濾過部の最上部からはオーバーフローした水が取り出され、このオーバーフロー位置の下方においては濾過材が前記濾過部内へ還流されると共に、分離された水混合物が排水として前記底部から取り出される、請求項３に記載した砂泥分離装置。
5. 前記第１の分離部での沈澱を促進するための凝集剤が前記砂泥水に添加された後に混合され、更に前記第１の分離部に導入される、請求項１に記載した砂泥分離装置。
6. 前記第２の分離部に放電管センサーと液面センサーとが設けられ、前記砂泥の濃度が高いときには前記放電管センサーが感知して前記砂泥の導入が制御され、前記砂泥の濃度が低い時には前記液面センサーが感知して上部からの排水と下部からの前記砂泥の導出とが実行される、請求項１に記載した砂泥分離装置。
7. 前記砂泥水が甘蔗の水洗浄によって生じた砂泥水である、請求項１に記載した砂泥分離装置。

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