JP3760083B2

JP3760083B2 - 脱水装置

Info

Publication number: JP3760083B2
Application number: JP2000161245A
Authority: JP
Inventors: 田和哉村; 井正武川
Original assignee: Trinity Industrial Corp; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Trinity Industrial Corp; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001340900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料成分を含む廃液貯留槽に浮遊する含水率の高い塗料スラッジ等から水分を除去するための脱水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、塗装廃液の一般的な脱水処理設備を示すものである。
まず、塗装ブース４１内で塗料ミストと水を気液接触させて塗料成分を捕捉した廃液は、凝集槽４２で高分子凝集剤を添加することにより塗料成分が不溶化されて汚泥状になる。
【０００３】
そして、凝集槽４２の液面に浮上した含水汚泥を汚泥貯留槽４３に蓄えて、これをスラリーポンプ４４で沈降槽４５に送給し、そこで沈降された含水汚泥をさらにポンプ４６でスクリュープレス脱水装置４７に送給し、含水率が７０％程度になるまで圧搾された脱水汚泥を産業廃棄物として処理するようにしている。
【０００４】
この脱水処理設備によれば、凝集槽４２と脱水装置４７の間に、脱水装置４７に比して極めて大容積の汚泥貯留槽４３や沈降槽４５が配されているので、脱水装置４７の運転中にこれらが空になることはなく、脱水装置４７に対して連続的に且つ安定的に含水汚泥を供給することができるので、効率良く脱水処理することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚泥貯留槽４３や沈降槽４５の設置面積は広大であり、限られた工場敷地内にこれらの設備を設けると、その敷地を有効に利用することができないという問題があった。
【０００６】
このため本発明者は、図４破線で示すように、凝集槽４２で浮上した含水汚泥を脱水装置４７の供給口に直接落とし込むようにした脱水処理設備を試作した。
【０００７】
これによれば、汚泥貯留槽４３や沈降槽４５を省略することができるので、狭いスペースに設置することができるだけでなく、いままで使用していたポンプ類も不要になるので、設備費及びランニングコストを大幅に低減することができるというメリットがある。
【０００８】
しかし、含水汚泥は凝集槽４２から脱水装置４７に対し定量的に落とし込まれるわけではなく、間歇的に供給される場合がほとんどであって、しかも、その量が多いときもあれば少ないときもある。
【０００９】
このように、含水汚泥を定常的且つ定量的に供給することができないので、脱水装置４７の運転中に含水汚泥の供給が途切れると、脱水装置４７内に空気が入ってしまい、その後に供給された含水汚泥が含水率の高いまま排出されてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、含水汚泥が非定常的に且つ非定量的に供給されるような場合であっても、空気を流入させることなく含水汚泥を所定の含水率まで脱水できるようにすることを技術的課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、円筒ストレーナの一端側に形成された供給口から流入する含水汚泥をスクリュープレスで他端側に形成された排出口に向かって圧搾しながら移送する脱水装置において、前記供給口に含水汚泥を一時貯留するホッパが形成され、当該ホッパ内に貯留された含水汚泥の液面位置を検出するレベルセンサが配されて、当該レベルセンサの検出信号に基づき、含水汚泥の液面位置が予め設定されたホッパ内の下限水位まで低下したときにスクリュープレスの回転を停止させる制御装置を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明では、含水汚泥が前記下限水位より高い位置に設定された基準水位に達したときに予め設定した基準回転数でスクリュープレスが運転され、含水汚泥の液面が前記基準水位を下回ったときに前記基準回転数より低く設定された回転数でスクリュープレスが運転される。
請求項３の発明は、スクリュープレスの起動前にホッパ内に供給開始された含水汚泥が下限水位から基準水位に増えるまでの時間に基づき単位時間当りの平均汚泥供給量を算出し、その平均汚泥供給量の含水汚泥を圧搾処理できるスクリュープレスの回転数が前記基準回転数として設定される。
請求項４の発明は、含水汚泥が前記基準水位を超えたときに基準回転数よりも高い回転数でスクリュープレスが運転される。
【００１２】
請求項１の発明によれば、円筒ストレーナの供給口に形成されたホッパに含水汚泥が供給され、スクリュープレスを回転することによりホッパ内の含水汚泥が円筒ストレーナ内に送り込まれて脱水処理され、含水汚泥がホッパの下限水位まで低下したときにスクリュープレスが停止される。
【００１３】
したがって、含水汚泥の供給量が減少したり供給が停止されたりしても、ホッパ内の含水汚泥を最後まで脱水処理することがなく、常に含水汚泥がホッパ低部に残った状態でスクリュープレスが停止され、ホッパが空になることがないので、円筒ストレーナ内も常に含水汚泥で満たされ、空気が混入することがない。
【００１４】
請求項２の発明によれば、含水汚泥が低水位と基準水位の間にあるときは、予め設定した基準回転数より低く設定された回転数でスクリュープレスが回転される。
スクリュープレスは回転数が遅いほど脱水量が増えるので、含水率を低く抑えることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、単位時間当りの平均汚泥供給量を算出し、その量の含水汚泥を脱水処理できる回転数を基準回転数としているので、汚泥の供給量に応じた最低の回転数で運転される。
【００１６】
請求項４の発明によれば、含水汚泥が前記基準水位を超えたときに基準回転数よりも高い回転数でスクリュープレスが運転されるので、容量の小さいホッパを用いても、含水汚泥がホッパから溢れることが防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る脱水装置を示す説明図、図２は制御装置の制御手順を示すフローチャート、図３は含水汚泥の液面位置、スクリュープレスの回転数及び脱水汚泥の含水率の関係を示す説明図である。
【００１８】
本例の脱水装置１は、塗装ブース２内で塗料ミストと水を気液接触させて塗料成分を捕捉した廃液に高分子凝集剤を添加することにより塗料成分を不溶化させると共に汚泥状にして浮遊させる凝集槽３から直接落とし込まれる含水汚泥を脱水するものである。
【００１９】
脱水装置１は、円筒ストレーナ４の一端側に形成された供給口４inから流入する含水汚泥を、当該ストレーナ４内に配されたスクリュープレス５で他端側に形成された排出口４outに向かって移送する。
【００２０】
スクリュープレス５は、円錐状の回転軸５ａの周面にらせん状のねじ羽根５ｂを形成したもので、その回転軸５ａが細い方を供給口４in側に向け、太い方を排出口４outに向けて配されると共に、円筒ストレーナ４外に配されたモータ６の回転軸６ａに連結されて回転されるようになされている。
【００２１】
このスクリュープレス５を回転すると、含水汚泥がねじ羽根５ｂにより押されて軸径の細い方から太い方へ移送されることにより、軸径の太くなった部分で圧搾され、その水分が円筒ストレーナ４を通して排出されると共に、他端まで移送された脱水汚泥が排出口４outから排出される。
【００２２】
供給口４inには、含水汚泥を一時貯留するホッパ７が形成されると共に、ホッパ７の上方には含水汚泥の液面位置を検出するレベルセンサ８が配されており、このレベルセンサ８が制御装置９に接続されている。
【００２３】
制御装置９は、含水汚泥の液面位置が予め設定されたホッパ７内の下限水位Ｌ_０まで低下したときにスクリュープレス５の回転を停止させ、前記下限水位Ｌ_０より高い位置に設定された基準水位Ｌaに達したときに予め設定した基準回転数Ｒaでスクリュープレス５を運転し、前記基準水位Ｌaと下限水位Ｌ_０の間にあるときは基準回転数Ｒaより低く設定された回転数でスクリュープレス５を運転する。
【００２４】
なお、下限水位Ｌ_０と基準水位Ｌaとの間のホッパ７内の容量は、スクリュープレス５を１回転したときに供給口４inから流入する含水汚泥の体積の数倍に選定されている。
【００２５】
図２は制御装置９の処理手順を示すフローチャートである。
本例の脱水装置１は、含水汚泥の液面位置が下限水位Ｌ_０まで低下したときにスクリュープレス５の回転が停止されるので、前回の運転を終了した時点で含水汚泥の液面位置は下限水位Ｌ_０にある。
【００２６】
ここで、凝集槽３から含水汚泥が脱水装置１のホッパ７内に供給開始されるのと同時に、制御装置９をオンすると、まずステップSTP１でストップウォッチが起動され、次いで、ステップSTP２でレベルセンサ８の検出信号に基づいて液面位置が基準水位Ｌaに達したと判断されたときに、ステップSTP３〜STP５でスクリュープレス５の基準回転数Ｒaが設定され、ステップSTP６で運転開始される。
【００２７】
すなわち、ステップSTP３ではストップウォッチを停止させて、含水汚泥が所定体積分溜まったときの時間が計測され、これに基づきステップSTP４で、凝集槽３から脱水装置１への単位時間あたりの平均汚泥供給量Ｑが算出される。
【００２８】
ここで、下限水位Ｌ_０と基準水位Ｌaとの間のホッパ７内の容量Ｖ_Ｈが、スクリュープレス５を１回転したときに供給口４inから流入する含水汚泥の体積Ｖ_Ｓの３倍（Ｖ_Ｈ＝３Ｖ_Ｓ）に選定されており、含水汚泥が溜まるまでの時間Ｔが１分だとすると、ステップSTP４で平均汚泥供給量Ｑ＝Ｖ_Ｈ／Ｔ＝３Ｖ_Ｓ（ｍ^３／min）が算出される。
【００２９】
そして、この値に基づきステップSTP５でスクリュープレス５の基準回転数Ｒaが設定される。
スクリュープレス５は１回転で体積Ｖ_Ｓの含水汚泥を処理できるので、基準回転数Ｒa＝Ｑ／Ｖ_Ｓ＝３（ｒｐｍ）となり、ステップSTP６で基準回転数Ｒaでスクリュープレス５を回転させるようにモータ６を起動させる。
【００３０】
即ち、凝集槽３から脱水装置１に対し含水汚泥が平均汚泥供給量Ｑで供給される限り、ホッパ７内の含水汚泥の液面位置は基準水位Ｌaに維持されたまま脱水処理されることになる。
【００３１】
運転開始後は、ステップSTP７〜STP１０によりホッパ７内の含水汚泥の液面位置に応じて回転数制御が成される。
即ち、ステップSTP７でレベルセンサ８の検出信号に基づき含水汚泥の液面位置がモニタされ、ステップSTP８で液面位置−回転数変換テーブルを参照して回転数が設定される。
【００３２】
この液面位置と回転数の関係は、図３に示すように、下限水位Ｌ_０のときに０ｒｐｍ、基準水位Ｌaのときに基準回転数Ｒaを通るように、比例的（実線図示）に、または、曲線的（破線図示）に設定されている。
【００３３】
これによればいずれの場合も、基準水位Ｌaを下回ったときは基準回転数Ｒaよりも低い回転数運転されるので排出口４outから排出される脱水汚泥の含水率を低く抑えることができ、また、含水汚泥の供給量が一時的に増えて基準水位Ｌaを超えたときは基準回転数Ｒaよりも高い回転数運転されるので、含水汚泥がホッパ７から溢れることがない。
【００３４】
そして、ステップSTP９では回転数が０ｒｐｍとなったか否か、即ち、含水汚泥の液面位置が下限水位Ｌ_０まで低下したか否かが判断される。
そして、下限水位Ｌ_０まで低下してないときはステップSTP７に戻って処理を継続し、下限水位Ｌ_０まで低下したときはステップSTP１０に移行してスイッチがオフされたか否か判断され、オフされないときはステップSTP７に戻り、オフされたときは処理を終了する。
【００３５】
以上が本発明の構成であって、次にその作用について説明する。
まず、凝集槽３から含水汚泥が供給開始されたときに、その供給量に見合った基準回転数Ｒａが設定されるので、供給量に変動がなければ、ホッパ７内の含水汚泥が減ることも増えることもなく連続的に脱水処理することができる。
【００３６】
ところが実際は、凝集槽３からの含水汚泥の供給は間歇的であり、供給量も変動するので、供給量が減少して基準水位Ｌaより下回ったときにはスクリュープレス５の回転数を基準回転数Ｒaより低下させることにより含水率をより低下させ、供給量が増加して基準水位Ｌaより上回ったときにはスクリュープレス５の回転数を基準回転数Ｒaより上昇させることにより処理量を増やして含水汚泥がホッパ７から溢れないようにする。
【００３７】
これにより、含水汚泥の供給量に応じた最低の回転数でスクリュープレス５を運転することができるので、含水汚泥を、必要最大の処理量で脱水処理し、且つ、最低の含水率の脱水汚泥として排出させることができる。
【００３８】
そして、凝集槽３からの含水汚泥の供給が停止されるなどして、ホッパ７内の液面位置が下限水位Ｌ_０まで低下したときは、ホッパ７内に含水汚泥を残した状態でスクリュープレス５が停止され、脱水装置１の円筒ストレーナ４内も常に含水汚泥で満たされているので、円筒ストレーナ４内に空隙が形成されることがない。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、含水汚泥がホッパ低部に残った状態でスクリュープレスが停止され、ホッパが空になることがないので、円筒ストレーナ内も常に含水汚泥で満たされ、空隙の形成による脱水効率の低下を招くことがないという大変優れた効果を奏する。
【００４０】
また、請求項２の発明によれば、含水汚泥が低水位と基準水位の間にあるときは、予め設定した基準回転数より低く設定された回転数でスクリュープレスが回転されるので、含水率を低く抑えることができるという効果がある。
【００４１】
さらに、請求項３の発明によれば、平均汚泥供給量の含水汚泥を脱水処理できる回転数を基準回転数としているので、含水汚泥を、必要最大の処理量で脱水処理し、且つ、最低の含水率の脱水汚泥として排出させることができるという効果がある。
【００４２】
さらにまた、請求項４の発明によれば、含水汚泥が前記基準水位を超えたときに基準回転数よりも高い回転数でスクリュープレスが運転されるので、比較的容量の小さいホッパを用いても、含水汚泥がホッパから溢れることを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る脱水装置を示す説明図。
【図２】制御装置の制御手順を示すフローチャート。
【図３】含水汚泥の液面位置、回転数及び含水率の関係を示す説明図。
【図４】従来の設備を示す説明図。
【符号の説明】
１………脱水装置４………円筒ストレーナ
４in……供給口４out……排出口
５………スクリュープレス７………ホッパ
８………レベルセンサ９………制御装置
Ｌ_０………下限水位Ｌa………基準水位

Claims

円筒ストレーナ（４）の一端側に形成された供給口（４in）から流入する含水汚泥をスクリュープレス（５）で他端側に形成された排出口（４out）に向かって圧搾しながら移送する脱水装置において、
前記供給口（４in）に含水汚泥を一時貯留するホッパ（７）が形成され、当該ホッパ（７）内に貯留された含水汚泥の液面位置を検出するレベルセンサ（８）が配されて、当該レベルセンサ（８）の検出信号に基づき、含水汚泥の液面位置が予め設定されたホッパ（７）内の下限水位（Ｌ_０）まで低下したときにスクリュープレス（５）の回転を停止させる制御装置（９）を備えたことを特徴とする脱水装置。
前記制御装置（９）は、含水汚泥が前記下限水位（Ｌ_０）より高い位置に設定された基準水位（Ｌa）に達したときに予め設定した基準回転数（Ｒa）でスクリュープレス（５）を運転し、含水汚泥の液面が前記基準水位（Ｌa）を下回ったときに前記基準回転数（Ｒa）より低く設定された回転数でスクリュープレス（５）を運転するように成された請求項１記載の脱水装置。
前記制御装置（９）で、スクリュープレス（５）の起動前にホッパ（７）内に供給開始された含水汚泥が前記下限水位（Ｌ_０）から基準水位（Ｌa）に増えるまでの時間に基づき単位時間当りの平均汚泥供給量を算出し、その平均汚泥供給量の含水汚泥を圧搾処理できるスクリュープレス（５）の回転数が前記基準回転数（Ｒa）として設定する請求項２記載の脱水装置。
前記制御装置（９）は、含水汚泥が前記基準水位（Ｌa）を超えたときに前記基準回転数（Ｒa）よりも高い回転数でスクリュープレス（５）を運転するように成された請求項２又は３記載の脱水装置。