JP3909822B2 - バッチ式スラッジ脱水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明はスラッジの脱水に関し、さらに詳細には、バッチモードで運転するスラッジ脱水装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
廃棄物としてのスラッジの処理は、環境基準が益々厳しくなるにつれて大きな問題となっている。かかる廃棄物処理についての一般的な解決法の１つは、本出願人の米国特許第５，５６６，４６９号に記載された脱水装置である。この脱水装置はその意図された目的を効率的且つ経済的に達成しているが、装置の処理容量だけでなく効率及びコストの面でまだ改良の余地がある。
【０００３】
【発明の概要】
本発明のスラッジ脱水装置は、間接加熱及びバッチモードによりスラッジ脱水性能を実質的に改善するシステムを組み込んだものである。
本発明によると、水平の縦方向中心軸を中心として円筒状であり、脱水すべき湿性材料を内部の空洞で受けるチェンバと、第１の方向に回転すると内部の空洞の材料を攪拌し、第１の方向とは反対の第２の方向に回転すると内部の空洞から湿性材料を送り出し、チェンバ内にチェンバの中心軸を中心として回転自在に装着された攪拌手段とよりなり、チェンバは内壁と断熱された外壁とにより形成される加熱環状部を有し、この加熱環状部は熱流体加熱器から加熱された熱流体を受けて、チェンバの内壁を通して熱伝導により内部空洞内の湿性材料を加熱し、攪拌手段は、中心軸に沿って延びる管状のシャフトと、管状のシャフトにほぼ等間隔に固定され、内部が空洞である、複数の横方向に延びるほぼ等しい寸法のディスクと、熱流体が隣接する各対のディスク間を流れるように両ディスクを周面で連結する中空のワイパー管と、隣接する各対のディスク間を中空のワイパー管から攪拌手段の第２の回転方向の方へ鋭角で延びる角度付きコンベアバーとより成り、複数のディスクは、管状のシャフトの第１の端部に最も近い第１のディスクがシャフトの第１の端部から加熱された熱流体を受けて、管状のシャフトの第２の端部に最も近い最後のディスクからシャフトの第２の端部へ加熱された熱流体を戻すまでの間、熱伝導により内部の空洞の湿性材料を加熱し、各ディスクは管状のシャフトに沿って割り出されたウエッジ形切り欠き部分を有し、角度付きコンベアバーは、攪拌手段が第２の方向に回転すると湿性材料を内部の空洞から送り出す方向に湿性材料をウエッジ形切り欠き部分を介して移動させるように隣接する各対のディスク間に装着されていることを特徴とする脱水装置が提供される。
【０００４】
【好ましい実施例の詳細な説明】
同一参照番号が同一及び対応部分を示す図１−４を先ず参照して、脱水装置１０は、内部空洞１４に脱水すべき材料を受けるチェンバ１２を有する。このチェンバ１２は、水平な縦方向中心軸１６を中心として円筒形である。
【０００５】
チェンバ１２は、熱流体加熱器２０（図３、４を参照）から加熱された熱流体を受ける加熱環状部１８を有する。加熱環状部１８は、チェンバの内壁２２と外壁２４とにより形成される。チェンバの外壁２４は断熱構造であり、チェンバの内壁２２は、この内壁を介して熱伝導により内部空洞１４の湿性材料を加熱するようになっている。
【０００６】
回転自在に装着された攪拌手段２６は、第１の方向に回転する時は内部空洞１４の材料を攪拌するように、また、第２の、もう１つの方向に回転する時は内部空洞１４から材料を送り出すようになっている。図１及び２において、第１の方向は矢印２８の方向であり、第２の、もう１つの方向は矢印３０の方向である。
【０００７】
攪拌手段２６は、熱流体加熱器２０から加熱された熱流体を受け、攪拌手段２６を加熱し、熱伝導によって内部空洞１４の湿性材料を加熱するようになっている。
【０００８】
攪拌手段２６は、チェンバ１２の中心軸１６を中心として回転可能なように装着されている。攪拌手段２６は中心軸１６に沿う環状のシャフト３２を備えているが、このシャフトはその第１の端部３４で加熱された熱流体を受け、第２の、もう１つの端部３６で熱流体を戻すようになっている（図３及び４を参照）。
【０００９】
シャフト３２には、それに沿うほぼ等間隔位置に、複数の横方向ディスク３８が固定されている。これらのディスクの寸法はほぼ同じであり、ディスクの外径Ｄ1 は内側空洞１４の内径Ｄ2 より実質的に小さい。これらのディスク３８と、チェンバの内壁２２との間には、実質的な環状のギャップ４０が形成される。
【００１０】
図３に最もよく示すように、ディスク３８は内部に空洞（４２）がある中空体より成る。シャフトの第１の端部３４に最も近い第１のディスク４４は、その第１の端部３４から加熱された熱流体を受けるようになっている。シャフトの第２の端部３６に最も近い最後のディスクは、加熱された熱流体をシャフトの第２の端部３６へ戻すようになっている。隣接する各対のディスク３８は、半径方向に延びる中空の連結アーム５２と、それらの間を延びる中空のワイパー管５０により、周面４８において連結されているため、このシャフトに沿い１つのディスクから次のディスクへ、シャフトの第１の端部３４から第２の端部３６へ、加熱された流体が流れることができる。図１に最もよく示すように、ワイパー管５０はチェンバの内壁２２に近接するため、攪拌手段は、第１の方向に回転すると、材料を拭い取り、また攪拌する。角度付きコンベアバー５４は、攪拌手段の第２の回転方向の方向へ各ワイパー管５０から鋭角で延びている。
【００１１】
各ディスク３８は、開いたウエッジ形部分６０を画定する半径方向壁５６、５８を有する。これらの部分６０の位置は、図２に最もよく示すように、シャフト３２に沿って割り出されている。連結アーム５２は半径方向壁５６、５８と整列関係にあるため、コンベアバー５４は、攪拌手段が第２の方向に回転すると乾燥済み材料をこれらの部分６０を介して押送する。
【００１２】
図３及び４に最もよく示すように、本発明は、固状物から湿分を蒸発させるための間接加熱型脱水システムを提供する。このシステムは、以下の主要コンポーネント、即ち、脱水チェンバ１２、脱水チェンバの攪拌手段２６、熱流体加熱器２０、湿性材料貯蔵／給送ホッパー１０１、乾燥済み材料排出コンベア及びバッグラック１００及び湿性粒状物スクラバ／コンデンサ１０２よりなる。
【００１３】
脱水チェンバ１２
静止型脱水チェンバ１２は円筒状のチェンバ１４よりなり、熱流体コイルまたは、好ましくはチェンバを囲む別の円筒状のチェンバが、これら２つの間に環状空間１８を形成して、加熱された熱流体が通過できるようにしたものである。脱水チェンバ１２は、熱流体入口ポート１０４、熱流体放出ポート１０６、材料入口ポート１０８、材料排出ポート１１０、排出蒸気放出ポート１１２及び装置の内部構造にアクセスするためのドア１１４を有する。燃焼チェンバ全体が、断熱ブランケット１１６により取り囲まれている。
【００１４】
攪拌手段２６
脱水チェンバの内部の回転型攪拌手段２６は、共通のシャフト３２に溶接された一連の中空ディスク３８により構成される。これらの中空ディスク３８は、４０°のウエッジ形切り欠き部分６０を備えているため、脱水される湿性材料のレベルがチェンバの長さ方向全体に亘って等しくなり、また乾燥済み材料がディスク間を通過して排出できるようになる。攪拌手段２６は、脱水チェンバの両端に取り付けた軸受を貫通するシャフト３２により支持されている。熱流体回転継手１１８は、シャフト３２の各端部に設けられて、流体が回転するシャフト内に流入できるようにする。全てのディスク３８は、熱流体を１つのディスク３８から次のディスクへ通過させるワイパー管８０により連結されている。この流体は、鋼製ブランクフランジ１２０（図３を参照）が第１のディスク４４を過ぎたシャフトの内側に溶接されるシャフト３２の端部で、その内部に圧入される。フランジ１２２も同様に、もう一方の端部において最後のディスク４６の内側に溶接されている。シャフト３２は、第１のディスク４４の内側で穿孔されている。このため、流体は、第１のディスク４４に流入した後、１つのディスク３８から次のディスク３８へ、ワイパー管５０及び連結アーム５２を通って流れ、反対端部でシャフト３２を介して攪拌手段２６から流出することができる。ワイパー管５０は一方の側に平坦な面を、また他方側に角度付きのコンベアバー５４を有する。平坦な面は、システムが脱水モードにある時は材料内に移動し、角度付きコンベアバー５４は排出モードにある時はその材料内に移動する。
【００１５】
湿性材料貯蔵／給送ホッパー１００
材料貯蔵／給送ホッパー１００は、底部にあるスクリューオーガー１２６への材料の給送速度を一定に保つ回転式ワイパー機構１２４を有する。このスクリューオーガー１２６は、材料をホッパー１００から、スラッジ入口ポート１０８に固定された給送管１２８を介して脱水チェンバ１２へ給送する。
【００１６】
熱流体加熱器２０
ガスまたは電気式の熱流体加熱器２０は、脱水チェンバの環状部１８及び攪拌手段のディスク３８を介して圧送される流体を加熱する。この熱流体システムは閉ループである。脱水装置から出た流体は、加熱器に押し戻され、再加熱された後、再び脱水装置へ送り返される。
【００１７】
乾燥済み材料排出バッグラック及びコンベア１０１
乾燥した固状物は、脱水チェンバ１２からコンベア１３０へ放出され、このコンベアが材料をレセプタクル１３２へ転送する。これらのレセプタクルには、バッグ、ダンプスター、サイロ、ロールオフポッパー等がある。
【００１８】
湿性スクラバ／コンデンサ１０２
脱水装置１２からの蒸気は、ダクト１３４を介して脱水装置から流出するが、このダクトの内部には多数の水スプレーノズル１３６が設けられている。この水スプレーは、ガス流の冷却、及び高効率のスクラビング／冷却効果が起こるベンリュリ型スクラバ／サイクロン１３８に流入する前の、脱水装置の排気ポート１１２からの粒状物の収集に役立つ。
【００１９】
動作原理
乾燥すべき材料は、材料貯蔵／給送ホッパー内に配置される。自動摺動ゲートは、脱水チェンバ内の、材料入口ポートの開口の所に位置し、この開口は、ユニットを充填する際は開き、ユニットが脱水または放出モードにある時は閉じる。ホッパーは、脱水チェンバを、所定の時間インターバルに応じた適当なレベルに充填する。脱水チェンバの充填が完了すると、脱水プロセスが攪拌手段の正しい方向の回転と共に開始され、加熱された流体が脱水チェンバ及び攪拌手段へ圧送される。乾燥サイクルの初期で、材料の湿分が最も高い時、熱流体は高い温度に維持される。サイクルの終りに近く、材料が乾燥してくると、オイルの温度を下げて、発火点に到達しないようにする。これにより、材料のスコーチングまたは燃焼が防止される。脱水モードでは、ワイパー管の平坦な側が材料に作用する。この期間の間、材料は絶えず攪拌され、持ち上げられ、焼かれるため、材料が攪拌手段の管、ディスク及び円筒壁の加熱された表面領域にできるだけ多く露出される。調時サイクルに基づくかまたは温度センサーにより材料が乾燥したと判断されると、システムは自動的に材料放出ポートのドアを明けて、攪拌手段の回転方向を逆転することにより、角度付きコンベアバーが材料に作用するようにする。角度付きコンベアバーは、一回転するごとに、材料を放出ポートの方へ移動させて、乾燥済み材料をコンベア上に堆積させる。乾燥した材料は、コンベアからレセプタクルまたはバッグへ送られる。脱水装置が空になると、システムは自動的にその放出ポートのドアを閉じ、湿性材料を再び充填して、次の脱水サイクルを開始する。このシステムが密封型であるため、脱水装置からの排気ガスは事実上純粋な蒸気である。空気スクラバ／コンデンサは、排気の流れに同伴されている粒状物を除去し、できるだけ多くの蒸気を凝縮して液体に戻すように設計されている。
【００２０】
本発明を特定の実施例について説明したが、当業者には種々の変形例及び設計変更が想到されることが分かる。かかる変形例及び設計変更は、頭書の特許請求の範囲内に含まれる限り本発明に包含されるものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明により構成される脱水装置の部分破断端面図である。
【図２】 図２は、本発明に用いる攪拌手段の斜視図である。
【図３】 図３は、この脱水装置の加熱されたオイルの流れを示す概略図である。
【図４】 図４は、運転中の本発明のシステムを示す概略図である。

Claims (1)

1. 水平の縦方向中心軸を中心として円筒状であり、脱水すべき湿性材料を内部の空洞で受けるチェンバと、
   第１の方向に回転すると内部の空洞の材料を攪拌し、第１の方向とは反対の第２の方向に回転すると内部の空洞から湿性材料を送り出し、チェンバ内にチェンバの中心軸を中心として回転自在に装着された攪拌手段とよりなり、
   チェンバは内壁と断熱された外壁とにより形成される加熱環状部を有し、この加熱環状部は熱流体加熱器から加熱された熱流体を受けて、チェンバの内壁を通して熱伝導により内部空洞内の湿性材料を加熱し、
   攪拌手段は、
   中心軸に沿って延びる管状のシャフトと、
   管状のシャフトにほぼ等間隔に固定され、内部が空洞である、複数の横方向に延びるほぼ等しい寸法のディスクと、
   熱流体が隣接する各対のディスク間を流れるように両ディスクを周面で連結する中空のワイパー管と、
   隣接する各対のディスク間を中空のワイパー管から攪拌手段の第２の回転方向の方へ鋭角で延びる角度付きコンベアバーとより成り、
   複数のディスクは、管状のシャフトの第１の端部に最も近い第１のディスクがシャフトの第１の端部から加熱された熱流体を受けて、管状のシャフトの第２の端部に最も近い最後のディスクからシャフトの第２の端部へ加熱された熱流体を戻すまでの間、熱伝導により内部の空洞の湿性材料を加熱し、
   各ディスクは管状のシャフトに沿って割り出されたウエッジ形切り欠き部分を有し、角度付きコンベアバーは、攪拌手段が第２の方向に回転すると湿性材料を内部の空洞から送り出す方向に湿性材料をウエッジ形切り欠き部分を介して移動させるように隣接する各対のディスク間に装着されていることを特徴とする脱水装置。

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