JP3794554B2

JP3794554B2 - 連続加圧脱水機

Info

Publication number: JP3794554B2
Application number: JP2001286275A
Authority: JP
Inventors: 栄一石垣
Original assignee: Ishigaki Co Ltd
Current assignee: Ishigaki Co Ltd
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP2003088711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、下水汚泥あるいは浄水スラッジなどの汚泥を多量に処理する機能向上と省スペース化をした連続加圧脱水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水汚泥などの難ろ過性汚泥を多量に脱水する場合、設置面積の都合で回分式よりも処理量が多い連続式脱水機が有利であり、処理量が多い程省動力化の重要度が高まる。実用化されている連続式脱水機としては、スクリュープレス、ベルトプレス、デカンター型遠心脱水機、あるいはドラム回転型真空脱水機などが使用されている。下水汚泥などの難ろ過性有機系汚泥の脱水装置としては、省動力を満足し、さらに廃棄物となるろ布を使用していない最もシンプルな脱水機としてスクリュープレスが挙げられるが、スクリュープレスは、金属ろ材を張設した外筒にスクリュー羽根を巻き掛けた送り軸を配設し、ろ過室に供給した汚泥を暫時容積を減少させながら搬送加圧を行ってろ液を分離し、外筒の排出口に設けた押圧板でケーキ排出部の圧力を調節して連続脱水するもので、例えば、特開２００１−３００９６号公報に記載してあるように公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にスクリュープレスは、低速回転のため動力が小さく、ろ材の目が比較的大きいので目詰まりが少なく、ベルトプレスに比べてろ材の洗浄水量は大幅に少ない利点があるが、スクリュープレスのろ過面は、外筒の片面ろ過であり、必要なろ過面積を確保するための占有スペースが大きくなっていた。また、汚泥中に無機質が多く含まれる浄水スラッジにあっては、排出口に背圧を加えて圧搾脱水を行うため、スクリュー羽根の先端が摩耗して脱水性能が低下する欠点があった。この発明は、従来のスクリュープレスの後段に重力による圧密作用と加熱による粘性低下を利用した脱水筒を加え、スクリュープレスで汚泥を濃縮し、摩耗の発生する脱水工程を脱水筒に坦わせる連続加圧脱水機を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は従来の課題を解決するもので、その要旨とするところは、外筒にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を配設し、ろ過室の始端側に供給した汚泥を、スクリュー羽根で搬送しながら外筒にろ液を分離して、外筒の後端側の排出口からケーキを取出すスクリュープレスにおいて、上記外筒の排出口に曲管状の圧入管を連設し、圧入管と同心状に内設した案内筒をスクリュープレスの送り軸に摺接させ、圧入管の後端に連結した脱水筒を垂設させると共に、脱水筒に外筒と内筒で脱水室を形成して、前記脱水筒の内筒に加熱流体の供給管を連結し、外筒の周面にろ材を張設し、圧入管の案内筒を脱水筒の内筒に連結し、更に、脱水筒の上端に内部を中空とした曲管状の圧搾管を連結して、圧搾管の後端部に背圧調整板を配設したもので、濃縮汚泥をスクリュープレスから脱水筒に排出するので、スクリュープレスでの汚泥の大量処理が可能となり、摩耗の発生する脱水工程を脱水筒で行うのでスクリュー羽根の摩耗も減少するものである。また、スクリュープレスのろ過室の排出口に垂直姿勢の脱水筒から重力を与えながら背圧がかかるので、圧密状に濃縮されて汚泥が半流動状のケーキとなり圧入管に排出される。半流動状のケーキは曲管状の圧入管で湾曲移動しながらせん断作用が加えられ、圧入管は脱水筒の垂直姿勢のケーキを曲管部の曲がり抵抗で支える役目を行う。そして、曲管状の圧搾管から背圧を受けながら、垂直姿勢の脱水筒で重力とろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けて脱水され、空洞とした圧搾管でケーキ含水率のバラツキを均一化するものである。さらに、脱水筒の内部を移動するケーキが加熱されて水分が蒸発し、ケーキの有機物の粘性も低下して脱水性が改善され、含水率が低下して、乾燥ケーキはコンポスト化のための高温加熱殺菌も可能となる。
【０００５】
外筒の外周部に吸引室を設け、真空吸引を行えば、脱水筒の脱水室の水分が吸引されて、ケーキの含水率を低下させることができる。同時に、内筒にケーキの加熱装置を併設すれば、減圧により沸点が低下して、低温加熱状態でのケーキ中の水分が蒸発され、低温乾燥による放熱ロスが減少し、乾燥熱効率も高くなるものである。
【０００６】
脱水室を形成する外筒と内筒にそれぞれろ材を張設すれば、脱水筒での両面ろ過が可能となり汚泥の処理量が増加するものである。このろ材を張設した外筒の外部と内筒の内部にそれぞれ洗浄管を回転自在に対設すれば、ろ材面の洗浄が行なわれ、ろ材の再生が可能となるものである。そして、ろ材をウエッジワイヤーで構成し、脱水室に向って縮少開口したスリットを脱水筒の軸心方向に沿って配設すれば、ケーキはスリット面に案内されて排出方向に移動され、摩擦抵抗となることがないものである。また、脱水筒のろ材を下端から上端に向ってろ過目の開口を小さくしたパンチングメタルで構成すれば、圧密状となって圧力が高まる排出側のケーキがろ材面から漏れ出すことがないものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明に係る装置は、上述のように構成してあり、スクリュープレスのろ過室に圧入された汚泥は、その圧入圧により外筒のろ過面からろ液が分離され、スクリュー羽根の回転により濃縮されながら移送される。排出口ではスクリュー羽根の搬送圧と垂直姿勢の脱水筒からの重力による背圧とでろ液が分離され、汚泥は圧密状に濃縮されて半流動状のケーキとなり、圧入管に排出される。この減量された半流動状のケーキは、脱水筒の垂直姿勢のケーキを曲がり抵抗で支えながら曲管状の圧入管の内部を湾曲移動してケーキにせん断作用が与えられ、ケーキ中の水分が分離し易くなる。
【０００８】
脱水筒の下端に流入した半流動状のケーキは、垂設した脱水筒のろ過室で重力とろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けながら脱水される。脱水筒の上部に上昇してきたケーキは、脱水筒の上端に連結した圧搾管の背圧調整板による背圧とスクリューの搬送圧とで圧密脱水されて、圧搾管に低含水率のケーキが押し出される。ケーキは内部を中空とした圧搾管で曲管状にせん断作用を受けながら含水率のバラツキが均一化され、圧搾管の後端から背圧調整を受けながら排出口の背圧調整板を押し上げてケーキが排出される。なお、脱水筒へのケーキの圧入初期には、圧搾筒の背圧装置を閉止して、ろ過室のケーキが所望のケーキとなってから、背圧装置の開度を調節し、運転に移行する。
【０００９】
脱水筒の内筒から加熱流体を供給するので、移送されるケーキの内側から加熱して、有機物の難ろ過性の性状を変化させ、外筒の周面に張設したろ材からろ液を分離し、あるいは蒸発させて、脱水性の向上と水分を蒸発させて減量化やコンポストのための高温加熱殺菌や水分調整を行う。また、真空吸引させる装置にあっては、外筒の周部の吸引室からケーキ中の水分を真空吸引し、融点の低い温度でケーキを乾燥させるので、低温乾燥のための放熱ロスが少なくなる。そして、内筒と外筒の内外面に洗浄管を設けた装置にあっては、ろ材が目詰まりしてろ過性が悪くなった時には、汚泥圧入を停止させ、あるいは脱水運転を行いながら、洗浄管を自転と公転させながら洗浄水を内筒と外筒のろ材に向って噴射してろ過面の目詰まりを解消させる。
【００１０】
脱水筒に使用するろ材をウエッジワイヤーとして、そのスリット軸心方向に配設すれば、水分を分離したケーキが、ウエッジワイヤーのスリットに沿って排出されるので、ろ材抵抗がなく、スリットへの押込みが防止される。また、パンチングメタルをろ材として使用する脱水筒にあっては、順次脱水されてケーキによる内圧が高くなる排出側のろ材の開口を小さくしてあるので、ケーキの目抜けを防止することができる。ろ過槽に多数の脱水筒を垂設した連続加圧脱水機にあっては、圧入室に供給される汚泥は多数の垂直姿勢の脱水筒で重力とろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けて固液分離が行われる。脱水筒の上部に上昇してきた汚泥は、圧搾室の背圧調整板による背圧と圧入室からの汚泥の圧入圧とで圧密脱水されて圧搾室に押し出される。圧搾室の排出口の背圧調整板で背圧を受けながらケーキの水分が均一化されて含水率の低いケーキが排出される。
【００１１】
【実施例】
この発明に係る実施例を図面に基づき詳述すると、図１は連続加圧脱水機であって、スクリュープレス１が架台の前後のフレーム２、３に支架してあり、このスクリュープレス１の外筒４にスクリュー羽根５を巻き掛けた送り軸６が内設してある。外筒４の周部にろ材が張設してあり、外筒４と送り軸６の間にろ過室７が形成してある。送り軸６は始端側から終端側に向ってテーパー状にその径を増大させてあり、外筒４と送り軸６が延伸方向に向って相対的に間隔を減少させてある。送り軸６の前端部には汚泥の供給路８が設けてあり、供給路８の供給孔８ａがろ過室７の始端側に開口してある。送り軸６の前端部がフレーム２から突出させてその先端にスプロケット９が嵌着してあり、このスプロケット９とスクリュー駆動機１０がチエーン１１を介して連動連結してある。
【００１２】
送り軸６の汚泥の供給孔８ａからろ過室７に圧入した汚泥は、外筒４のろ過面からろ液を分離し、ろ過面に捕捉した固形物をスクリュー羽根５で掻き取って外筒４のろ過面を再生しながら汚泥を濃縮させる。ろ過室の終端に向かって移送される汚泥は半流動状のケーキに濃縮される。そして、外筒４のろ過面が目詰まりした時には、外筒４の外周部に対設した洗浄管１２から洗浄水を噴射して外筒４に張設したろ材を洗浄するようにしてある。なお、送り軸６に汚泥の供給路８を設けたスクリュープレス１は、スクリュー羽根５の間から供給されるので、汚泥中の凝集フロックがスクリュー羽根５の回転に影響されることがなく、脱水性が損なわれることがないものである。
【００１３】
図２はスクリュープレスの後端に連接した圧搾脱水装置であって、スクリュープレス１のろ過室７の排出口１３には、従来のケーキに背圧を与える開口度調整用の押圧板を取除き、スクリュープレス１の外筒４の終端に曲管状の圧入管１４が連接してある。圧入管１４に同心状に案内筒１５が内設してあり、この案内筒１５を送り軸６の後端に摺接させて、スクリュープレス１のろ過室７が圧入管１４に連通させてある。スクリュープレス１から曲管状の圧入管１４に圧入したケーキが、ろ過室７の排出口１３に背圧を加え、ろ過室７の終端に向かって移送される濃縮汚泥を半流動状のケーキに脱水するようにしてある。
【００１４】
圧入管１４の後端は上方に向って開口してあり、圧入管１４の後端に脱水筒１６が垂設してある。脱水筒１６はろ材を張設した外筒１７と内筒１８で脱水室１９を形成してあり、この脱水筒１６の内筒１８に圧入管１４の案内筒１５が連接してある。圧入管１４は脱水筒１６の垂直姿勢のケーキを曲管部の曲がり抵抗で支えながら、スクリュープレス１の脱水室１９から移送された柔かいケーキを湾曲移動させながらせん断作用を加えるようにしてある。そして、脱水筒１６の脱水室１９の下端に移動してきたケーキは、垂設した脱水筒１６の脱水室１９で重力とろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けながら外筒１７に張設したろ材からろ液を分離してケーキの含水率を低下させるようにしてある。
【００１５】
洗浄管駆動機２０に連動連結した外筒洗浄管２１が脱水筒１６の外筒１７に向って対設してあり、外筒洗浄管２１を外筒１７の周部に公転させて外筒１７のろ材に洗浄水を噴射させるようにしてある。脱水筒１６の上端に内部を中空とした曲管状の圧搾管２２が連結してあり、この圧搾管２２の後端側にエアーシリンダー２３で排出口２２ａを開閉させる背圧調整板２４が配設してある。圧搾管２２の後端から背圧調整板２４で背圧を受けながら脱水筒１６の上部のケーキを更に脱水し、脱水されたケーキは、中空とした圧搾管２２で曲管状にせん断作用を受けながらケーキの含水率のバラツキを均一化させて、排出口２２ａから排出させるようにしてある。
【００１６】
図３は加熱装置を配設した脱水筒の実施例であって、脱水筒１６の内筒１８に蒸気または熱風などの加熱流体の供給管２５が連結してあり、内筒１８の内周部から脱水室１９のケーキを加熱して、加熱後の温湯や廃熱を内筒１８の下端に連結したドレーン２６から排出させるようにしてある。外筒１７の周面に張設したろ材からケーキ中の水分を蒸発させ、ケーキ中の有機物を加熱して難ろ過性の性状を変化させて脱水性を改善し、ケーキの含水率を低下させるようにしてある。図４は真空吸引装置を配設した脱水筒の他の実施例であって、ろ材を張設した外筒１７の外周部に吸引室２７を設け、この吸引室２７に真空源に連通させた吸引管３２が連結してあり、吸引室２７から脱水室１９のケーキ中の水分を吸引させるようにしてある。また、内筒１８には、加熱流体の供給管２５とドレーン２６が連結してあり、図３に示す加熱装置と同様に、脱水室１９のケーキを内筒１８の内側から加熱しながら、ケーキの外側から真空吸引させるようにしてある。減圧により沸点を低下させ、低温状態でのケーキ中の水分を蒸発させるので、低温乾燥による放熱ロスが少ないので、乾燥効率が高くなりランニングコストの低減が図れる。
【００１７】
図５は洗浄装置を配設した脱水筒の他の実施例であって、脱水筒１６の外筒１７と内筒１８にろ材が張設してあり、外筒１７の外周面と内筒１８の内周面のろ材に向って外筒洗浄管２１と内筒洗浄管２８が配設してあり、外筒洗浄管２１と内筒洗浄管２８がチエーン２９を介して洗浄管駆動機２０に連動連結してある。外筒洗浄管２１を外筒１７の外周面に沿って公転させ、内筒洗浄管２８を内筒１８の中心部で自転させるようにしてある。脱水筒１６の外筒１７と内筒１８のろ材が目詰まりした時には、脱水室１９にケーキを滞留させたままで汚泥供給を停止して、外筒１７と内筒１８のろ過面に洗浄水を噴射すれば、ろ材のろ過目を閉塞させた固形分を洗い流し、ろ材の目詰まりが解消される。
【００１８】
図６は脱水筒の外筒に張設するろ材であって、脱水筒１６の脱水室１９に向って縮少開口したスリット３０ａを脱水筒１６の軸心方向に沿って配設したウエッジワイヤー３０で構成すれば、ウエッジワイヤー３０のスリット３０ａに沿ってケーキが排出され、スリット３０ａの目にケーキの押込みが防止され、ろ材による過大な摩擦抵抗の発生を防止できる。また、図７に示すように、脱水筒１６に張設するろ材をパンチングメタル３１で構成し、脱水筒１６の下端から上端に向ってパンチングメタル３１の開口３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを順次小さくすれば、脱水されて順次ケーキによる内圧が高くなる脱水室１９の排出側ほどろ材の開口を小さくして、ケーキの目抜けを防止してもよいものである。なお、スクリュープレス１の外筒４に張設するろ材は、ウエッジワイヤーあるいはパンチングメタルとし、脱水筒１６の外筒１７に張設する方法で使用すればよいものである。
【００１９】
【発明の効果】
この発明に係る連続加圧脱水機は上記のように構成してあり、スクリュープレスの排出口に曲管状の圧入管を連設し、圧入管の後端に連結した脱水筒を垂設させ、脱水筒に外筒と内筒で脱水室を形成して、脱水筒の上端に内部を中空とした曲管状の圧搾管を連結して、圧搾管の後端部に背圧調整板を配設したもので、圧入管で垂直姿勢のケーキを曲がり抵抗で支え、湾曲移動させながらケーキにせん断作用を与え、ケーキから水分を分離させるものである。そして、曲管状の圧搾管から背圧を与えながら、垂直姿勢の脱水筒で重力とろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けて脱水させ、圧搾管でケーキ含水率のバラツキを均一化させて排出させるので、含水率の低いケーキとなる。そして、スクリュープレスで汚泥を濃縮し、脱水工程を脱水筒で行うので、従来のスクリュープレスと比較して、スクリュー羽根の摩耗も減少され、下水汚泥や浄水スラッジの大量処理が可能となり、装置の簡素化と省力化が図れるものである。
【００２０】
脱水筒の内筒に加熱流体を供給するので、脱水筒のケーキの水分が蒸発し、ケーキの有機物の粘性も低下して脱水性が改善され、含水率が低下して、乾燥ケーキはコンポスト化のための高温加熱殺菌も可能となる。また、脱水筒の脱水室の水分が吸引されて、ケーキの含水率を低下させることができる。同時に、内筒にケーキの加熱装置を併設すれば、減圧により沸点が低下して、低温加熱状態でのケーキ中の水分が蒸発され、低温乾燥による放熱ロスが減少し、乾燥熱効率も高くなるものである。
【００２１】
ろ過室を形成する外筒と内筒で両面ろ過を行えば、汚泥の処理量が増加するものである。外筒と内筒に向って洗浄管を回転自在に対設すれば、ろ材面の洗浄が行なわれ、ろ材の再生が可能となるものである。そして、ろ材をウエッジワイヤーで構成し、ろ過室に向って縮少開口したスリットを脱水筒の軸心方向に沿って配設すれば、ケーキはスリット面に案内されて排出方向に移動して、過大な摩擦抵抗の発生がなくなるものである。また、脱水筒のろ材を下端から上端に向って開口を小さくしたパンチングメタルで構成すれば、圧密状となって圧力が高まる排出側のケーキがろ材面から漏れ出すことがないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る連続加圧脱水機の縦断側面図である。
【図２】この発明に係る連続加圧脱水機の脱水筒の縦断面図である。
【図３】同じく、加熱装置を配設した脱水筒の縦断側面図である。
【図４】同じく、吸引装置を配設した脱水筒の縦断側面図である。
【図５】同じく、洗浄装置を配設した脱水筒の縦断面図である。
【図６】同じく、脱水筒に用いるろ材の一部横断面図である。
【図７】同じく、脱水筒に用いるろ材の実施例の一部斜視図である。
【符号の説明】
１スクリュープレス
４、１７外筒
５スクリュー羽根
６送り軸
７ろ過室
１３排出口
１４圧入管
１５案内筒
１６脱水筒
１８内筒
１９脱水室
２１外筒洗浄管
２２圧搾管
２４背圧調整板
２５供給管
２７吸引室
２８内筒洗浄管
３０ウエッジワイヤー
３０ａスリット
３１パンチングメタル
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ開口

Claims

外筒（４）にスクリュー羽根（５）を巻き掛けた送り軸（６）を配設し、ろ過室（７）の始端側に供給した汚泥を、スクリュー羽根（５）で搬送しながら外筒（４）に張設したろ材からろ液を分離して、外筒（４）の後端側の排出口（１３）からケーキを取出すスクリュープレス（１）において、上記外筒（４）の排出口（１３）に曲管状の圧入管（１４）を連設し、圧入管（１４）と同心状に内設した案内筒（１５）をスクリュープレス（１）の送り軸（６）に摺接させ、圧入管（１４）の後端に連結した脱水筒（１６）を垂設させると共に、脱水筒（１６）に外筒（１７）と内筒（１８）で脱水室（１９）を形成して、前記脱水筒（１６）の内筒（１８）に加熱流体の供給管（２５）を連結し、外筒（１７）の周面にろ材（３０、３１）を張設し、圧入管（１４）の案内筒（１５）を脱水筒（１６）の内筒（１８）に連結し、更に、脱水筒（１６）の上端に内部を中空とした曲管状の圧搾管（２２）を連結して、圧搾管（２２）の後端部に背圧調整板（２４）を配設したことを特徴とする連続加圧脱水機
上記ろ材（３０、３１）を張設した外筒（１７）の外周部に吸引室（２７）を設け、脱水室（１９）を吸引させることを特徴とする請求項１記載の連続加圧脱水機。
上記外筒（１７）と内筒（１８）にろ材（３０、３１）を張設し、外筒（１７）の外周面と内筒（１８）の内周面にそれぞれ回転自在な外筒洗浄管（２１）と内筒洗浄管（２８）を対設したことを特徴とする請求項１乃至２記載の連続加圧脱水機。
上記ろ材をウエッジワイヤー（３０）で構成し、脱水室（１９）に向って縮少開口したスリット（３０ａ）を脱水筒（１６）の軸心方向に沿って配設したことを特徴とする請求項１または３記載の連続加圧脱水機。
上記ろ材をパンチングメタル（３１）で構成し、脱水筒（１６）の下端から上端に向ってパンチングメタル（３１）の開口（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を小さくしたことを特徴とする請求項１または３記載の連続加圧脱水機。