JP3568512B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多量の水分を含んだ汚泥から水分を分離する固液分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭、食品加工工場、その他の工場、養豚場又はホテルなどから排出される下水、食品加工排水、洗米排水、小麦排水、メッキ廃水、フレキソインキ廃水、各種研摩排水、畜産系排水又はその他の各種排水を浄化したときに発生する汚泥を、上述した固液分離装置によって脱水処理することは従来より周知である。
【０００３】
従来の固液分離装置は、筒状体と、その内部空間に配置されたスクリューコンベアを有し、そのスクリューコンベアを回転駆動することによって、筒状体の軸線方向一端側の入口開口から筒状体の内部に流入した汚泥を筒状体の軸線方向他端側の出口開口へ向けて移動させるように構成されている（例えば、特公平７−１０４４０号公報参照）。このとき、筒状体の出口開口側に設けられた規制部材によって筒状体の内部から排出される量を規制し、筒状体内の汚泥に加えられる圧力を高めることによって、筒状体内を移動する汚泥から効率よく水分を分離することができる。分離された水分は、筒状体に形成されたろ液排出スリットを通して筒状体外へ排出され、含水率の低下した汚泥は、筒状体の出口開口から筒状体外へ排出される。
【０００４】
脱水処理前の汚泥の含水率は、例えば９９重量％程度であり、脱水処理後の汚泥の含水率は例えば８０重量％前後であるが、脱水処理後の汚泥にも、かなり多量の水分が含まれている。このように水分の多い汚泥は、その体積が大きいため、これをそのまま廃棄処分したとすると、その運搬費などが嵩み、廃棄処分に多大な費用が必要となる。
【０００５】
また脱水処理後の汚泥を堆肥化し、これを肥料として利用することも行われているが、脱水処理後の汚泥には、未だ多量の水分が含まれているので、これをそのまま堆肥化処理することは困難である。
【０００６】
そこで、従来より、脱水処理後の汚泥を乾燥装置により乾燥して、その含水率をさらに下げることが行われている。重量の減少した乾燥後の汚泥を廃棄処分することにより、その処分に要するコストを下げ、或いは乾燥後の汚泥を堆肥化処理することにより、汚泥を効率よく堆肥化できるようにしているのである。
【０００７】
ところで、従来の固液分離装置において用いられる規制部材は、筒状体の出口開口に近接して配置された板状体から成り、かかる規制部材と筒状体との間の微小ギャップを通して、汚泥を外部に押し出すように構成されている。このため、筒状体外に排出された汚泥は、せんべい状の平たいかたまりとなっている。このような汚泥は、その単位体積に対する表面積が小さいので、この汚泥を乾燥させると、その内部まで含水率を低下させるのに長い時間を必要とする。
【０００８】
そこで、筒状体の出口開口をその外側から塞いだ状態で規制部材を配置すると共に、その規制部材に、筒状体の軸線方向に貫通する排出孔を形成し、その排出孔を通して汚泥を外部に排出させる固液分離装置が提案されている（特開平９−２２０６００号公報）。この固液分離装置によれば、規制部材の排出孔から排出される汚泥を細紐状にすることができ、その細紐状の汚泥を短く分断した状態で乾燥装置に供給することができる。かかる汚泥は、せんべい状の汚泥に比べ、単位体積当りの表面積が大きくなるので、これを短時間で乾燥させることができ、乾燥処理の効率化とそのコストの低減を達成できる。
【０００９】
ところが、筒状体の軸線方向に貫通する排出孔が形成された規制部材を有する固液分離装置によって汚泥を脱水すると、その筒状体内を移動する汚泥に加えられる圧力が著しく低下し、脱水効率が大幅に低下することが判明した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した認識に基づきなされたものであり、その目的とするところは、脱水処理後の汚泥の形態を、乾燥させやすい形にすることができ、しかも筒状体内の汚泥に加えられる圧力の低下を防止し、脱水効率が大きく低下する不具合を阻止することのできる固液分離装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、筒状体の内部空間に配置されたスクリューコンベアを回転駆動することにより、前記筒状体の軸線方向一端側の入口開口から筒状体の内部空間に流入した汚泥を筒状体の軸線方向他端側の出口開口へ向けて移動させると共に、該出口開口側に設けた規制部材によって筒状体の内部から排出される汚泥の量を規制することにより、筒状体内の汚泥に加えられる圧力を高め、該筒状体内を移動する汚泥から分離された水分を、筒状体に形成されたろ液排出スリットを通して筒状体外に排出させ、含水率の低下した汚泥を筒状体の出口開口から筒状体外へ排出させる固液分離装置において、前記規制部材は、前記筒状体の出口開口をその外側から塞いだ状態で配置されていると共に、前記スクリューコンベアに固定されており、前記筒状体の出口開口を向いた側の規制部材の面に、該規制部材の中心部側から、その外周部側へ向けて延びる複数の溝が形成され、前記筒状体の出口開口から排出された汚泥が、前記溝を通して細紐状をなして該溝外に排出されることを特徴とする固液分離装置を提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一般家庭、食品加工工場、その他の工場、養豚場又はホテルなどから大量に排出された排水を水処理した後の汚泥を脱水し、これを含水率の低下した汚泥と水分とに分離する固液分離装置の一例を示す部分断面図である。ここに示した固液分離装置は、入口部材１、出口部材２、及びその両者の間に配置された固液分離部５，５を有している。
【００１４】
入口部材１は一端側に端壁４を有し、他端側が開放された筒状に形成され、その上部に汚泥用の流入口１２が形成されている。入口部材１の下部フランジ１３はステー１４に固定されている。また、出口部材２は、その水平断面がほぼロの字形に形成され、上部と下部が開口し、その下部の開口が、脱水された汚泥が排出される排出口１５を構成している。出口部材２の一方の側壁１６は下方に延び、その下端部がステー１７に固定されている。
【００１５】
本例の固液分離装置は２つの固液分離部５，５を有し、その間に筒状の中間部材３が配置され、その下方に延びるフランジ部１９がステー２０に固定されている。各固液分離部５，５には、図２に示す如き固定リング６が複数個設けられており、これらの固定リング６は、図１、図３及び図４に示すように同心状に配列され、各固定リング６の間にはスペーサ９が挟み込まれ、各固定リング６の耳６ａに形成された孔８とスペーサ９にはボルト１０が挿通されている。この例では４本のボルト１０が用いられ、これらが同一円周上に配列されているが、図１においては、図を判りやすくするため、一部のスペーサを省略してある。各ボルト１０は、入口部材１と、中間部材３と、出口部材２の一方の側壁１６にそれぞれ形成された孔を貫通し、その各ボルト１０にナット３２が螺着されて締め付けられている。このように、各固定リング６は、スペーサ９により互いに所定の間隙をあけて、その軸線方向に配列され、かつボルト１０とナット３２とによって互いに一体的に固定され、入口部材１、中間部材３及び出口部材２に対して不動に固定されている。
【００１６】
さらに、各固液分離部５，５には、複数の可動リング３０が設けられ、その各可動リング３０は、各固定リング６の間の間隙にそれぞれ配置されている。図４に示すように、各可動リング３０の厚さＴは、各固定リング間の間隙幅Ｇより小さく設定され、各固定リング６の端面と、これに対向する可動リング３０の端面の間には、例えば０．５乃至１ｍｍ程の微小なギャップより成るろ液排出スリットｇが形成される。かかるろ液排出スリットｇは、後述するように汚泥から分離された水分、すなわちろ液を通過させるものである。また各可動リング３０の外径Ｄ_１は、そのまわりに位置する４個のスペーサ９の内側面により形成される円Ｃ（図２）の径Ｄ_２よりも小さく、しかも各固定リング６の内径Ｄ_３よりも大きく設定されている。この構成により、各可動リング３０は、各固定リング６の間から離脱することなく、その半径方向に可動となる。
【００１７】
上述のようにして、本例の固液分離装置においては、ボルト１０とナット２３により固定された複数の固定リング６と、複数の可動リング３０と、中間部材３と、出口部材２の側壁１６とによって筒状体２１が構成され、その筒状体２１の入口部材側の開口によって筒状体２１の内部への入口開口３４が構成され、出口部材２の側壁１６に形成された貫通孔によって、筒状体２１の出口開口３５が構成されている。中間部材３を省略し、連続した１つの固液分離部を構成することもできる。
【００１８】
また、筒状体２１の内部空間Ｓには、筒状体２１の軸線方向に延びるスクリューコンベア３１が配置されている。このスクリューコンベア３１は、図１に示すように、軸部２４と、これに固定されたらせん状の羽根２２を有し、その軸部２４の一方の端部が、入口部材１の端壁４に回転自在に支持され、またこの軸部２４の他方の端部は、出口部材２の両側壁１６，３３を貫通して、これらの側壁に回転自在に支持され、側壁３３に固定支持されたモータ２７に連結されている。
【００１９】
次に固液分離装置の作用の詳細を説明しながら、他の構成について明らかにする。
【００２０】
図示していない導管を通して、図１に矢印Ａで示すように、水処理された後の多量の水分を含む汚泥（図示せず）が流入口１２から入口部材１内に流入する。この汚泥は、これに予め混入された凝集剤によってフロック化され、水分中に多数のフロックが浮遊した状態となっている。処理前の汚泥の含水率は、例えば９９重量％程度である。
【００２１】
このとき、スクリューコンベア３１は、モータ２７によってその中心軸線のまわりに回転駆動されており、これにより入口部材１内に流入した汚泥は、筒状体２１の軸線方向一端側の入口開口３４から、その筒状体２１の内部空間Ｓに流入する。筒状体２１内に流入した多量の水分を含む汚泥は、スクリューコンベア３１がその中心軸線のまわりに回転駆動されることにより、筒状体２１の軸線方向他端側の出口開口３５へ向けて移動する。このように、汚泥が筒状体２１の内部を移動するとき、汚泥中から分離された水分が各固定リング６と可動リング３０との間の微小ギャップより成るろ液排出スリットｇを通して筒状体外に排出される。図１に矢印Ｃ_１，Ｃ_２で示すように、筒状体２１から流下した水分は、前述の各ステーに固定された第１及び第２受皿３６，３７のそれぞれに受け止められ、その各排出口３８，３９を通して排出される。この水分中には未だ固形分が多少含まれているので、再度、他の汚泥と共に脱水処理される。
【００２２】
汚泥の水分と固形分を分離する際、各固定リング６と可動リング３０との間のろ液排出スリットｇに固形分の一部がわずかに入り込むことは避けられず、これを放置すると、そのスリットｇが目詰まりを起こし、スリットｇを通しての水分の流下が不能となる。ところが、各固定リング６の間に配置された可動リング３０は、その半径方向に可動であるため、各可動リング３０の端面が、これに対向する固定リング６の端面に対して運動し、この掻動作用によってろ液排出スリットｇに入り込んだ固形分を、該スリットｇから効率よく排出させることができる。その際、図４に示す如くスクリューコンベア３１の外径Ｄ_４は、その回転が阻害されないように、固定リング６の内径Ｄ_３よりもわずかに小なる大きさに設定されるが、可動リング３０の内径Ｄ_５よりも大きく設定されている。これにより、スクリューコンベア３１の回転によって、各可動リング３０は、スクリューコンベア３１から外力を受け、固定リング６に対して積極的に相対運動し、スリットｇに対するクリーニング効率を高めることができる。
【００２３】
上述のようにして筒状体２１内の汚泥の含水率が下げられ、含水量の減少した汚泥は筒状体２１の出口開口３５から排出され、次に説明する規制部材４０の溝４１を通して、図１に矢印Ｂで示すように出口部材２内に排出され、次いでシュータ４２に案内されながら下方に落下して回収される。このようにして脱水処理された後の汚泥の含水率は、例えば８０重量％前後であリ、かかる汚泥が図示していない乾燥装置によって乾燥処理される。
【００２４】
筒状体２１の出口開口３５に設けられた規制部材４０は、図５及び図６に示すように、中心部にスクリューコンベア３１の軸部２４が貫通するボス部５０を備えた円板状に形成され、そのボス部５０がスクリューコンベア３１の軸部２４にねじにより固定されている。規制部材４０がスクリューコンベア３１に固定されているのである。また、規制部材４０の外径は、出口部材２の側壁１６に形成された出口開口３５の径よりも大きく、かかる規制部材４０が筒状体２１の出口開口３５をその外側から塞いだ状態で配置されている。規制部材４０は、出口部材２の側壁１６に対して極く近接し、ないしは当接している。かかる構成により、スクリューコンベア３１が回転すると、規制部材４０も側壁１６に摺接しながら、或いはその側壁１６に対して極く近接した状態を維持しながら回転する。
【００２５】
筒状体２１の出口開口３５を向いた側の規制部材４０の面には、図６に明示するように、規制部材４０の中心部側から、その外周部へ向けて延びる複数の溝４１が形成されており、図６に示した例では、その各溝４１が規制部材４０の半径方向に延びている。また、図７に示すように、規制部材４０の面に形成された溝４１が螺旋状に延びていてもよい。溝４１の横断面形態は、例えば図８の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、円形ないしは楕円形、矩形又は三角形などに適宜設定できる。溝４１の幅Ｗと深さＤは、例えば２乃至３ｍｍ程度である。
【００２６】
規制部材４０は上述のように構成されているので、前述の如く筒状体２１内で脱水処理されて筒状体２の出口開口３５から排出された汚泥は、規制部材４０の溝４１を通して、図１及び図５に矢印Ｂで示すようにその溝外に排出される。その際、規制部材４０は出口開口３５を塞いだ状態で位置しているので、筒状体２１から外部に排出される汚泥の量が制限されて規制され、これによって筒状体２１内の汚泥に加えられる圧力が、その出口開口３５に近づくに従って高められる。これにより、筒状体２１内の汚泥に対する水分の絞り効果が高められ、脱水済みの汚泥の含水率を、前述のように低いものにすることができる。
【００２７】
上述のように、本例の固液分離装置においては、筒状体の内部空間に配置されたスクリューコンベアを回転駆動することにより、筒状体の軸線方向一端側の入口開口から該筒状体の内部空間に流入した汚泥を筒状体の軸線方向他端側の出口開口へ向けて移動させると共に、その出口開口側に設けた規制部材によって筒状体の内部から排出される汚泥の量を規制することにより、筒状体内の汚泥に加えられる圧力を高め、該筒状体内を移動する汚泥から分離された水分を、筒状体に形成されたろ液排出スリットを通して筒状体外に排出させ、含水率の低下した汚泥を筒状体の出口開口から筒状体外へ排出させることができる。
【００２８】
しかも、筒状体２１の出口開口３５から排出された汚泥は、規制部材４０の溝４１に強制的に押し込まれ、その溝４１を通って外部に排出されるので、溝４１から排出された汚泥は、細紐状をなしている。このような細紐状の汚泥は、これが図１に示したシュータ４２上に落ち、さらにその下方に落下する際に受ける衝撃によって短かくちぎれ、図９に一例を示したように、直径ｄが例えば２ｍｍ程で、長さＬが例えば５乃至１０ｍｍ程のペレット状となる。このようなペレット状の小片となった汚泥は、単位体積当りの表面積が、せんべい状の汚泥に比べて大きくなるため、これを短時間で所望する含水率にまで乾操させることができる。
【００２９】
規制部材に、筒状体の軸線方向に貫通する排出孔を設け、その排出孔を通して汚泥を排出させても、排出された汚泥を細紐状にすることができるが、この構成によると、筒状体内の圧力が低下して、汚泥の脱水効率が低下する。これに対し、本例の固液分離装置においては、その規制部材４０に、その中心部側から外周部側に延びる溝４１が形成されているので、筒状体２１内の圧力が大きく低下することはない。これは、図５に矢印Pで示すように、筒状体２１内の汚泥が規制部材４０に対して垂直な方向に加圧され、次いでその溝４１を通して規制部材４０の半径方向に押し出されるためであると考えられる。筒状体２１内の圧力を低下させずに、汚泥の脱水効率を高く保つことのできることは、多くの実験によって確認されている。
【００３０】
本発明は図示した形式以外の固液分離装置にも広く適用できるものである。例えば、可動リングをスクリューコンベアの回転により作動させるのではなく、モータによって駆動する形式の固液分離装置や、特公平６−４２９２８号公報に開示されているように、多数の固定リングを筒状に配列して筒状体を構成し、その内部に配置されたスクリューコンベアにより汚泥を搬送し、このとき分離された水分を、各固定リングに形成されたろ液排出スリットを通して外部に排出させる固液分離装置などにも広く適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、脱水処理後の汚泥の形態を、乾燥させやすい形にすることができると共に、脱水効率の低下を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固液分離装置の部分断面図である。
【図２】１つの固定リングと、１つの可動リングと、スペーサとを示す斜視図である。
【図３】固液分離部の分解斜視図である。
【図４】固液分離部の断面図である。
【図５】図１の部分拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線方向に見た断面図である。
【図７】規制部材の他の例を示す、図６と同様な図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であって、溝の横断面形態を例示する図である。
【図９】ペレット状の汚泥の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２１ 筒状体
３１ スクリューコンベア
３４ 入口開口
３５ 出口開口
４０ 規制部材
４１ 溝
ｇ ろ液排出スリット
Ｓ 内部空間

Claims (1)

1. 筒状体の内部空間に配置されたスクリューコンベアを回転駆動することにより、前記筒状体の軸線方向一端側の入口開口から筒状体の内部空間に流入した汚泥を筒状体の軸線方向他端側の出口開口へ向けて移動させると共に、該出口開口側に設けた規制部材によって筒状体の内部から排出される汚泥の量を規制することにより、筒状体内の汚泥に加えられる圧力を高め、該筒状体内を移動する汚泥から分離された水分を、筒状体に形成されたろ液排出スリットを通して筒状体外に排出させ、含水率の低下した汚泥を筒状体の出口開口から筒状体外へ排出させる固液分離装置において、
   前記規制部材は、前記筒状体の出口開口をその外側から塞いだ状態で配置されていると共に、前記スクリューコンベアに固定されており、前記筒状体の出口開口を向いた側の規制部材の面に、該規制部材の中心部側から、その外周部側へ向けて延びる複数の溝が形成され、前記筒状体の出口開口から排出された汚泥が、前記溝を通して細紐状をなして該溝外に排出されることを特徴とする固液分離装置。

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