JP3770557B1 - 毛管現象を利用した脱水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、被排水槽が満水時、ないしは減水時に関わらず、毛管作用を可能とし、処理を継続できる装置を提供することを目的とする。更に、脱水処理が進んで、被排水槽底部に汚泥が沈積した状態となった場合にも、当該汚泥を内部から脱水させることを可能にすることを目的とする。
【解決手段】
懸濁物資を含む汚水や汚泥が貯留された水槽内に浮かべて、上記汚水や汚泥を脱水する装置であって、上記水槽内の汚水や汚泥中に浮かぶ中空状に形成され、脱水して得られる水を貯留する排水ピットを備えた枠体と、上記枠体底面から下方に突出した尖形状の突出材と、上記突出材の先端から上記排水ピットにかけて取り付けられた不織布等からなる脱水部材と、を有し、上記突出材に取り付けられた脱水部材が汚水や汚泥の中に入り、当該汚水や汚泥中の水分を脱水することを特徴とする脱水装置。
【選択図】
図１

Description

本発明は自然の毛管現象を利用し、高濃度な懸濁物質を多く含む汚水や汚泥が入った水槽の底まで脱水をし、かつ底に沈積する汚泥水分を脱水し、また懸濁物質がろ別された清浄水を排水する脱水装置に関する。

下水や産業廃水等からの汚泥等の廃棄物の処理は、整備された処理施設が必要であり、また相当な処理処分費を必要とする。処理としては脱水・堆肥化・乾燥・焼却等となる。これらの廃棄物に占める大部分は水分であることから発生する容量は多い。そのため移動・保管が難しく、またこれらの処理工程の主要操作は脱水操作といって過言でない。高含水の廃棄物が簡単な装置で容易に脱水させることができる装置が望まれる。
また汚泥等を脱水した場合、脱離液が発生する。脱離液中には汚泥中の懸濁物質が相当量含まれており、そのままでは放流することはできなく、別に処理装置を必要とする。

毛管現象を利用し、汚水を多数の繊維がからまってなる毛管中に誘導し、多数の繊維が形成する狭い間隙に懸濁物質のみを捕捉させて汚水をろ過する装置で、装置全体がコンパクトにでき、動力を小さくできるものが示されている（特許文献１参照）。

毛管現象とは、複雑に絡み合う無数の毛細管からなる毛管内を、水の毛管内での表面張力、水と毛管壁との間の付着力、吸い上げられた水の重さのつり合いにより、水が毛管をつたって上昇する自然の現象である。

公開特許公報平１１−３４７３１３号

特許文献記載の発明を応用すれば、被排水槽にある汚水を脱水させることが可能である。しかしながら、上記発明は不織布等を被排水槽の上縁から底部にぶら下げた構造となっており、被排水槽内の水位が低くなったときには、上縁にある不織布等の位置と被排水槽の水位の高低差が毛管上昇に必要な高低差以上となってしまい、被排水槽内の底までの水を脱水することができなくなる。

そこで、本発明は装置を被排水槽内に浮かすことにより、被排水槽が満水時、また減水時に関わらず、毛管作用をさせる不織布等が被排水槽内の水面にあるようにする。また装置におもりをつけ、浮力を調整することにより、毛管上昇に有利な高低差を確保した状態で、被排水槽の水位に左右されることがなく、脱水させることができる。
また被排水槽が減水し、底部の大部分が汚泥となった場合、装置の浮力体が被排水槽底部の汚泥上面に着底することで、浮力体を覆う不織布等による毛管作用で沈積する汚泥内部の水も脱水することができる、簡易な脱水装置として提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る脱水装置は、懸濁物資を含む汚水や汚泥が貯留された水槽内に浮かべて、上記汚水や汚泥を脱水する装置であって、上記水槽内の汚水や汚泥中に浮かび、その中央部が周囲を側板で囲われることにより上下に開口した中空状に形成されるとともに、その両外側に脱水して得られる水を貯留する排水ピットを備えた枠体と、上記枠体底面の開口部から下方に突出した尖形状の突出材と、上記突出材の下方先端から上記排水ピットの上縁部にかけて掛け渡して取り付けられた不織布等からなる脱水部材と、を有し、上記突出材に取り付けられた脱水部材が汚水や汚泥の中に入り、当該汚水や汚泥中の水分を脱水する、ことを特徴とする。
突出材とは、その尖形状の底部において、汚泥内部の水分を脱水するために用いられるものであり、例えば、アクリル樹脂などの硬質プラスチックを用いて構成することができる。また、突出材を中空構造とし、水槽内の汚水等により浮力を受けるものとすることもできる。
脱水部材とは、例えば、内部に微細な空隙が多数ある不織布を複数枚重層したものである。

また、上記脱水材は、上記枠体の両上縁部に掛け渡されており、上記掛け渡された脱水材の上部におもりを備えてもよい。

また、上記排水ピット内に、上記枠体の浮力を調整するためのおもりを備えてもよい。

本発明は懸濁物質を多く含む汚水や高含水の汚泥等の廃棄物の前処理操作として効果がある。特にこれらの汚水や汚泥等の廃棄物が少量に発生する工場では、有効な方法とすることができ、高含水から脱離した液は毛管作用による排水であることから清浄な水となっており、そのまま放流や再利用することができる。
また装置は被排水槽に浮かべることにより、機能を発揮させるために軽量にする。必要な動力は排水ピットからの排水ポンプのみで最小限の動力で運転することができる。
特に廃水処理からの沈殿汚泥は含水率が９８％以上のスラリー状であり、これを仮に９０％以下まで脱水させると固形状の汚泥となる。元のスラリー状から固形状に脱水することにより約５分の１に減容する。減容の効果は次の操作である本格的な脱水や乾燥・焼却等の投入原料が減じるとともに、移送・保管も容易となる効果がある。

以下、本発明の実施例に係る脱水装置について、図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施例に係る脱水装置１は、枠体１ａ、排水ピット２、不織布３、浮力体４、おもり５、おもり６、導水管７、配管８からなる。また、脱水装置１は、被排水槽９に投入して利用される。

汚水や高含水汚泥等は被排水槽９へ供給され、脱水装置１は被排水槽９の水面に浮かんだ状態で設置される。脱水装置１から被排水槽９の水が脱水されることにより、被排水槽９の水面が低下し、減水時の被排水槽９の状態になる。
脱水装置１は被排水槽９の底部に沈積する汚泥表面に着底して固定される。浮力体４の下部から汚泥内水分が毛管上昇をし、浮力体表面の不織布３及び掛け渡された不織布３を通って排水ピット２へ脱水されることにより沈積した汚泥内の水分が脱水される。

脱水装置１は、被排水槽９に収まる大きさである。

被排水槽９には汚水や高含水の汚泥が供給され、貯留される容器であると共に、これらに含まれた水が脱水された後に残る脱水汚泥の貯留容器ともなる。

枠体１ａは周囲を側板で囲われ、中央部が上下に開口した中空構造となっており、上部の開口部には上部縁に掛け渡される重層した不織布３、浮力体４及びおもり６がおさまることができる面積を有する。
排水ピット２は枠体１ａの両外側にあり、上部は開口しており、掛け渡された不織布３の端部を槽底までおさめる。２つの排水ピット２は導水管７で連結する。
片方の排水ピット２からポンプ等により被排水槽９外へ排水される。
排水ピット２は、また、中空の容器構造となっており、脱水装置１に浮力を与える役割を果たす。
排水ピット２には被排水槽９の水面と枠体１ａの上端部に掛け渡された不織布３の高低差を調整するためにおもり５を装備する。おもり５は排水ピット２内に納められ、取り外しを可能とし、上記高低差を調整する目的で使われる。

不織布３は、長方形の外形で内部に微細な空隙が多数ある不織布を複数枚重層したものである。不織布３は浮力体４を中央部で覆い、両排水ピット２の上縁部に掛け渡されて、両端部が両排水ピット２内の底までぶらさげられておさめる。
また浮力体４と掛け渡し部分の間の上面にはおもり６が一つずつ取り付けられている。おもり６は掛け渡された不織布３の表面が被排水槽９の水面下になる重さを有する。おもり６をつけることで確実に掛け渡された不織布３の表面が被排水槽９の水面下に設置される。

浮力体４は、上記突出材としての役割を果たすものであって、空気を密閉した底部がくさび状となった楕円形状からなる樹脂性の密閉容器であり、不織布３によりその外周面を覆う。また、使用時において、浮力体４のくさび状の底部は、枠体１ａの底面よりも下方に突出する。
被排水槽９に浮かべることによりその浮力で浮き上がり、上部に掛け渡された不織布３の下面と強く接触し、一体化させる。
浮力体４の内部に水等を入れることにより浮力体は水中で上下の安定性が保たれると共に、浮力も調整される。

おもり５は、取り外しが自由な、脱水装置１の浮力を調整するおもりである。

おもり６は、金属製で円筒形状を有する。このおもり６は浮力体４と不織布３の掛け渡し部分の間に固定せずに置く。おもり６は浮力体４の横方向の安定性を保つ目的と不織布３が被排水槽９の水面下に沈むような重さにする。

導水管７は、二つの排水ピット２を、配管８を有しない排水ピット２内の排水を、他方の排水ピット２に導水して、配管８を有しない排水ピット２内の排水が脱水装置１外へ排出されるようにする。
配管８は、排水ピット２内に貯留される排水を脱水装置１外へ排出するための管であり、金属製のパイプ、あるいは、伸縮・折曲可能な蛇腹等を用いることができる。排出は、片方の排水ピット２からポンプにより、導水管７を介して、排水を吸い上げることにより行われる。

本実施例に係る脱水装置の処理工程を説明する。
図２（Ａ）に示すように、予め、被排水槽９には汚水や高含水汚泥を流し込んで貯留する。そして枠体１ａを被排水槽９に入れる。排水水ピット２の水位は、被排水槽９の水位より常に低く、枠体１ａは排水ピット２からの浮力を受けて、被排水槽９の水面付近に浮かんだ状態になる。

次に枠体１ａに浮力体４を置く。浮力体４を覆うように不織布３を適度に弛ませて、枠体１ａの両脇にある排水ピット２の上部に掛け渡し、不織布３の両端部は排水ピット２の底まで垂らした状態にセットする。
不織布３の上部におもり６を置く。

脱水装置１に浮力体４、不織布３、おもり６がセットされた後、枠体１ａに掛け渡された不織布３の上端位置と被排水槽９の水位の高低差を確認する。あらかじめ予定していた上記高低差になるように両脇の排水ピット２のそれぞれにおもり５をセットする。

被排水槽９に貯留された汚水や高含水汚泥からの水は、不織布３を通して毛管現象により脱水装置１の上端部まで上昇した後、不織布３を伝って、重力により排水ピット２へ導水されて貯留される。
汚水や高含水の汚泥中の濁質成分は重層された不織布３の表層面に捕捉され、水分だけが毛管上昇をする。

被排水槽９から脱水装置１により脱水されるに従い、被排水槽９は減水する。被排水槽９が減水しても排水装置１は浮かんだ状態なので、変化する水位に追随することができる。
減水した被排水槽９に新たに汚水や高含水の汚泥が新しく供給された時、被排水槽９の水面が乱れる。しかしこのような水面の乱れにおいても浮力体４、おもり６により不織布３は水面付近に安定して毛管作用による脱水ができる。

被排水槽９内の水が排出されていくと、被排水槽９の水面が低下し、図２（Ｂ）に示すように、浮力体４の底部が、被排水層９の底部に沈積する汚泥内部に突き刺さるようにして固定される。この際、おもり６により、浮力体４は、汚泥内に押し込まれるよう押圧される。
この場合には、浮力体４の下部から汚泥内水分が毛管上昇をし、浮力体表面の不織布３を通って排水ピット２へ排水されることにより沈積した汚泥内の水分が脱水される。

なお、本実施の例に係る脱水装置１を構成する、排水ピット２、不織布３、浮力体４、おもり５、おもり6、が有する形状や材質は、これに限るものではなく、各機能を果たす限りにおいて、他の形状や材質のものとすることができる。

本発明の実施の例に係る脱水装置の構成を示す図である。 満水時（Ａ）、減水時（Ｂ）の被排水層における脱水装置の位置説明図である。

符号の説明

１・・・脱水装置、１ａ・・・枠体、２・・・排水ピット、３・・・不織布、４・・・浮力体、５・・・おもり、６・・・おもり、７・・・導水管、８・・・配管、９・・・被排水槽

Claims (3)

1. 懸濁物資を含む汚水や汚泥が貯留された水槽内に浮かべて、上記汚水や汚泥を脱水する装置であって、
   上記水槽内の汚水や汚泥中に浮かび、その中央部が周囲を側板で囲われることにより上下に開口した中空状に形成されるとともに、その両外側に脱水して得られる水を貯留する排水ピットを備えた枠体と、
   上記枠体底面の開口部から下方に突出した尖形状の突出材と、
   上記突出材の下方先端から上記排水ピットの上縁部にかけて掛け渡して取り付けられた不織布等からなる脱水部材と、を有し、
   上記突出材に取り付けられた脱水部材が汚水や汚泥の中に入り、当該汚水や汚泥中の水分を脱水する、
   ことを特徴とする脱水装置。
2. 上記脱水材は、上記枠体の両上縁部に掛け渡されており、
   上記掛け渡された脱水材の上部におもりを備える、
   請求項１記載の脱水装置。
3. 上記排水ピット内に、上記枠体の浮力を調整するためのおもりを備える、
   請求項１又は２記載の脱水装置。