JP3997128B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、下水汚泥や工業排水等の濃縮、脱水、固形物及び分離水の回収を、遠心力により行うようにした、直胴型の遠心分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥等の固液分離には、従来一般に、デカンタ型の遠心分離装置が使用されている。この分離装置は図11に示すように、横長の直胴部40の先に円錐筒41を接続して形成した、高速回転するボウル（外側回転筒）１内に、内筒（内側回転筒）11に螺旋翼12を設けた、ボウル１と相対速度差をもって回転するスクリューコンベア10を収容し、内筒11よりボウル１の前後中央部内に汚泥等の原液ａを供給して、遠心力により固液分離を行うものである。そして、ボウル１内で遠心力により、沈降分離された重成分ｂは、螺旋翼12により前端部に向けて順次掻き寄せられて行き、円錐筒41内でさらに圧密脱液作用を受け、前端の排泥口６より機外に排出され、分離液ｃの方は、反対側であるボウル１の後端壁３に設けた排出孔42からオーバーフローして流出されるようになっている。
【０００３】
このデカンタ型遠心分離装置では、ろ液が重成分を排出する排泥口６から出てしまわないようにするために、および、ビーチと呼ばれる円錐部によって、重成分をボウル内の水位以上に持ち上げ、脱液効果を高めようとするために、分離液の排出口42と同程度以上のレベル(水位)まで前端を小径に絞った円錐筒41を必要としているのが特徴である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
デカンタ型の遠心分離装置は、液層中の結晶などの濃縮や脱水のために発展してきたものであるが、これとはその性質を異にする汚泥のような被処理物の濃縮や脱水に使用しようとすると、汚泥の沈澱槽はペースト状で親水性が強く、固液分離性能を高めるためにはいわば水を絞りだすために強い圧密効果を作用させることが必要となる。上記従来のデカンタ型遠心分離装置において原液ａは、ボウル１内に供給されたとき、供給直後のボウル直胴部40においては、高い遠心力場（約2000〜3000Ｇ）により固液分離されるものの、重成分ｂが排出されるボウル円錐部41では、回転中心からの距離(径)が短くなるために、遠心力が弱くなり、含水率が高まってしまう現象が見られる。事実、図11に示す装置においては、直胴部40と円錐部41の境界近くで、回転中心から遠いボウル壁面付近のｄ部分において含水率が最低となることが観測されている。さらに、重成分が排出されるためには強い遠心力に逆らって円錐部を上昇する必要があり、スクリューコンベアによって移送しようとしても、含水率が低い場合には摩擦抵抗による共廻りを生じてしまい、重成分は滞留したまま排出されず、直胴部40の回転中心に近い含水率の比較的に高い汚泥のみが排出される傾向が見られる。
【０００５】
また、重成分ｂは、ボウル内の水位を越えて排出させるための大きな傾斜の円錐筒を通過するので、この部分でのスリップをおこして排出が悪くなり、分離液と共に、汚泥が分離液排出口42から排出されて分離液が汚くなる等の欠点がある。また、排出される重成分ｂは、直胴部41の回転中心に近い含水率の比較的高いものが排出されることから、排出される重成分の含水率を低くするために、ボウル１の回転数を必要以上に高め(約2000〜3000rpm)で運転しているのが実状である。したがって大きな動力を要している。
【０００６】
そこで、本発明者らは上述のようなデカンタ型遠心分離装置における問題点を解決するために研究を進め、ボウル全体の形状を横長の円筒形とし、脱水、圧密度の最も高くなるボウルの前端内周部から直接重成分を狭い吐出路を通して取り出せるようにした、直胴型の遠心分離装置を開発した。この装置は、分離効率がよく、ボウルの回転数の低減化が実現でき、動力の節減と、円錐状のビーチ部分を持たないために装置の簡易、小型化が図れるようになった。
【０００７】
ところで、この種の装置で処理する原液は様々な性状を有している。例えば、ＭＡＰ（マグネシウム、アンモニア、リン）を含んでいる原液の場合は、圧密作用によってＭＡＰが析出され、これが粘着剤化して圧密された重成分が次第に、狭い吐出路のあるボウル前端部内に付着し、堆積固化するようになり、重成分の排出に支障をきたす、という問題のあることがわかった。
【０００８】
本発明は、上記直胴型遠心分離装置における問題点を解決するためになされたもので、ボウルの前端部に設けられた抑圧鍔あるいはボウルの前端部内周に、付着する重成分の掻き取り、分離する手段を設け、重成分の付着、堆積を防止できるようにし、重成分の円滑な排出を行えるようにした遠心分離装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の分離装置においては、ボウル全体の形状を横長の円筒形としている。それにより、重成分の滞留時間が長くとれ、固液の分離が十分に行われる。また、本発明の装置では、重成分の排出される前端部に、重成分を圧密するための抑圧環とこれに対向する抑圧鍔を設けて、それら両者間に狭い吐出路を形成し、圧密度の最も高くなるボウルの内周部から、重成分を狭い吐出路中を移送して取り出せるようにし、原液や重成分の性状にかかわりなく、固液分離性能の向上及び安定した濃度の重成分が得られるようにする。そして、重成分の排出を円滑化するため、抑圧鍔の背面またはテーパー面、あるいはその両方に、圧密により付着、堆積する重成分を常時掻き取り、分離するための掻き取り部材を突設する。また、掻き取り部材は、抑圧環を突設したボウルの前端部内周に設けることができ、さらには、これに加えて抑圧鍔のテーパー面にも突設することができる。
【００１０】
また、本発明の装置では、ろ液の排出個所を、ボウル後部の周壁に設けることができ、さらには、ボウル周壁に設けたろ液排出部に対し、それに付着する汚泥を掻き落とすための掻取翼を設けたものとすることができる。
【００１１】
また、本発明の装置では、ボウルの形状を、図示のような直胴形とせず、その後端側より前端側（吐出側）を径大にしたものとすることができる。例えば円錐筒状のものや、段階的に径大となる円筒形のもの等が適用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１、図２は本発明装置の一実施態様を示し、図３〜図６は重成分吐出部の他の実施態様を示し、また、図７〜図10は分離液排出部の他の実施態様を示したものである。
【００１３】
図１、図２において、１は高速回転するボウル（外側回転筒）で、横型円筒の直胴形をなし、その前後の両端壁２，３の中央部には中空軸４，５が突設され、図示を略した軸受に支承されて、駆動装置により高速回転されるようになっている。そして、ボウル１の前端部の周壁には、周方向に沿って複数の排泥口６が隔設されており、ボウル１の後端壁３には、分離液の排出口７が設けられている。この排出口７は例えば図示を略したが、複数の扇形のものを周方向に隔設したり、或は、後端壁３の外周部に沿って多数の小孔を隔設するのがよい。
【００１４】
10はボウル１内に収容されたスクリューコンベアで、回転胴11の外周に螺旋翼12が巻装されており、その両端部を、ボウル１の中空軸４，５のボウル内突出部に支承され、中空軸４に挿通された回転軸13により、ボウル１と所要の速度差をもって回動されるようになっている。そして、回転胴11の後部内には、原液aの供給室14が設けられ、その周壁には、ボウル１と回転胴11との間の環状空間８と通ずる供給口15が開設されているとともに、ボウル１の後部中央軸５より挿通された原液の供給管16が供給室14に開口して設けられている。
【００１５】
そして、ボウル１の前端部内には、環状空間８内を搬送されてきた重成分ｂに圧密作用を与えて排出するための、軸方向に短い環状の狭い吐出路20が設けられている。すなわちボウル１の前端部に設けられた排泥口６の直前位置（図1の左側）の内周には、後面側をテーパー面22とした先細りの断面ほぼ山形の抑制環21が内方に向けて突設されている。また、スクリューコンベア10の回転胴11の前端部には、上記抑圧環21と対向した位置に、抑圧環21との間に環状の吐出路20を形成する抑圧鍔23が径方向外方に突出して設けられている。
【００１６】
この抑圧鍔23は、図２に示すように、リング状の部材に形成されており、回転胴11に嵌挿してボルト(図示を略す)等により着脱自在に設けられる。また、抑圧鍔23は、図示のように、抑圧環21のテーパー面22と対向する面が、その面22とほぼ平行なテーパー面24を有する先細りの断面山形に形成され、それによって、両者21、23の対向するテーパー面22、24間には、ボウル１の内周部に連通する狭い吐出路20が形成される。そして、この抑圧鍔23には、その背面(後端壁３に向いた面)の外周部に、少なくとも１個以上の掻き取り部材25ａが突設されている。掻き取り部材25ａを複数設ける場合は、ほぼ等間隔で設けるのが好ましい。また、掻き取り部材25ａの設ける数は、原液の性状等に応じて適宜増減することができる。なお、図１、図２の例では、掻き取り部材25ａは板状のものとなっているが、これはブロック状のものでもよく、また、掻き取り部材25ａは抑圧鍔23と一体に形成することもできる。
【００１７】
上記の装置において、処理する原液aは、矢印のように供給管16から供給室14に入り、供給口15から環状空間８内に供給され、ボウル１の回転による遠心力で固液分離されながら螺旋翼12により前端に向け搬送されるようになる。そして、分離された液体分である分離液Ｃは、後端壁の排出孔７より機外に排出される。
【００１８】
固形分と液分を含む重成分ｂは、螺旋翼12によってボウル１の前端方向へと掻き寄せられて行きながら、さらに遠心力による分離作用を受けて、残留液分の分離が進み、その分離液Ｃも排出孔７より排出される。ボウル１の前部に搬送された重成分ｂは、ボウル１前端部に突設された抑圧環21と回転胴11の前部に突設された抑圧鍔23により圧密作用を受けながら狭い吐出路20に押し込まれて、さらに圧密されながら抑圧鍔23の回転とともに回転している螺旋翼25により吐出路20内を移送され、その先端より出て矢印のように排泥口６より機外へと流出されることになる。そして、本発明の装置では、抑圧鍔23に突設した掻き取り部材25ａが抑圧鍔23とともに高速で回転し、付着、堆積する重成分を常時掻き取ることになり、重成分の排出が円滑に行われることになる。
【００１９】
図3は、重成分ｂの吐出部である抑圧環21と抑圧鍔23を設けた部分の他の実施態様を示したものである。この実施態様では、掻き取り部材25ｂが吐出路20内に突出するように、抑圧鍔のテーパー面24に突設させている。この掻き取り部材25ｂは、吐出路20に押し込まれた重成分を掻き取りながら前端に向けて押し出すように、図示のように軸線に傾斜して突設するのがよい。それにより吐出路20内の主成分の流れをよくし詰りをなくすことができる。
【００２０】
図４は、抑圧鍔23の背面に掻き取り羽根25ａを突設するとともに、テーパー面24にも掻き取り部材25ｂを突設した実施態様を示したものである。このようにすれば、特に付着性の高い重成分の排出が良好に行えることになる。
【００２１】
図５は、抑圧環21を設けた部分のさらに他の実施態様を示したものである。この実施態様では、掻き取り部材25ｃをボウル１の方に突設したものとなっている。すなわち、掻き取り部材25ｃは、ボウル１の抑圧環21との接続部近くの内周に、環状空間8内に突出して、少なくとも1個以上設けられる。この場合、ボウル１と回転胴１とは相対速度差をもって回転しているので、吐出路20入口付近の重成分や抑圧鍔23の背面に付着する重成分の掻き取りに効果がある。また、この場合、図６に示すように、この掻き取り部材25ｃのほか、図３に示すように、抑圧鍔23のテーパー面24にも掻き取り部材25ｂを突設して、それら掻き取り部材25ｃ、25ｂの併用により掻き取り効果をよりあげることができる。
【００２２】
また、本発明の装置では、ろ液の排出個所をボウル１の周壁に設けたものとすることができる。図７、図８はその実施態様を示したものである。この実施態様では、後端壁３には排出口を設けず、それに代ってボウル１の後部の周壁に、ろ液の排出部30を設けており、このろ液排出部30は、例えば図８に示すように、周方向に沿って多数開設された排出孔31とその内側に、固形分をろ過する多孔質のプラスチック成形体や金網、セラミック、金属の焼結体、ろ布等によるスクリーン32を添設した構造となっている。なお、このろ液排出部30は、上記のような構造に限定されるものではなく、排出孔31とスクリーン32との組合わせによるものであれば、適宜構造を変更することができる。このように、ろ液の排出個所をボウル１の周壁に設けたものでは、分離液Ｃは原液供給後直ちに排出されるようになるので、ボウル１内には殆んど水面が生ずることなく、したがって、固液分離、脱水がより効率よく行われることになる。
【００２３】
また、本発明の装置では、図９に示すように、ろ液の排出個所を、図１の実施態様のようにボウル後端壁３と図７の実施態様のように、ボウル１の周壁に設けたものとすることができる。すなわち、後端壁には排出口７を設け、ボウル周壁にはろ液排出部30を設けるのである。このようにすれば、排出口７とろ液排部30との両方から分離液Ｃの排出が行われるので、濃度の薄い原液の処理や高負荷に対しても能率のよい処理が可能となる。
【００２４】
図10は、ろ液排出部30に付着する汚泥を掻き取る手段を設けた実施態様を示したものである。すなわち、この実施例では、スクリューコンベア10の方に、上記ろ液排出部30と対応して、螺旋翼12の一部を切り欠き、その部分の回転筒11に、先端がスクリーン32と摺接して、スクリーン32に付着した汚泥の掻取翼33が複数放射状に装着されている。なお、この掻取翼33は、スクリーン32に付着した汚泥を単に掻き取るだけでなく、その汚泥や脱水ケーキに対しての搬送力を有するように、軸線に対して角度を保つようにするのが好ましい。また、この実施態様では、ボウル１の後端壁３に排出口７を設けたものとなっているが、この排出口７は設けないでもよい。
【００２５】
ろ液排出部30のスクリーン32に付着した汚泥の掻き取りは、スクリューコンベア10の螺旋翼12によってもある程度行える。しかし、螺旋翼12とスクリーン32の内面との間には多少の隙間が存在するとともに、ボウル１とスクリューコンベア10との回転速度差は僅かなものであることから、螺旋翼12による掻き取りは緩慢であるため、汚泥の掻き取りが不十分となって、スクリーン32に目詰りが生じ分離水の排出が悪くなる。そこで、この実施例の装置では、スクリーン32に摺接する掻取翼33を設けて汚泥の掻き取りが積極的に行えるようにしているのである。
【００２６】
上記の各装置では、ボウル１の形状が、その全長にわたり同径の単純な横長円筒形となっているが、本発明装置に適用するボウル１の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図示を略したが、ボウル１は、後端側より先端側に次第に径大となる横長の円錐筒形としたり、または、後端側の所要長さ部分を円筒の直胴形とし、それに続いて、先端が径大となる円錐状胴部を延出して形成し、あるいは、後端側の所要長さ部分を円筒の直胴形とし、それに続いて、先広がりとなる短尺な円錐状胴部と、さらにそれに続いて、径大とした円筒の直胴部を延長して形成する等、ボウル１の重成分の排出される先端側を拡径にした形状のものも適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の遠心分離装置によれば、ろ液（分離液）の排出部をボウル後部の周壁或は後端壁の外周部に設けるとともに、原液をろ液排出部（排出孔）のあるボウル内に供給するようにするとともに、ボウル前端部とスクリューコンベアの回転筒の前端部に対向して抑圧環と抑圧鍔を設け、それら両者間に狭い吐出路を設けるとともに、抑圧鍔またはボウル前端部内周、あるいはその両方に、掻き取り部材を突設したので、次のように多くの優れた効果を奏する。
【００２８】
(1) ボウルの形状を横型円筒形とし、重成分の排出部に抑圧環と抑圧鍔を設けたことにより、従来機のように、長い傾斜で絞りを大きくした長大な円錐筒を設けないですむとともに、含水率の低い重成分の搬送、排出が円滑にできる。
【００２９】
(2) 重成分は、ボウルの前端部で抑圧環と抑圧鍔により圧密作用を受けるとともに、抑圧環と抑圧鍔とにより形成された狭い吐出路を通過することにより、さらに押し出し、絞り作用を受けて排出されるので、固液分離効率が大巾に向上する。しかも、吐出路においては螺旋翼が設けられているので、高度に脱水された重成分でも、その排出が円滑に行われる。
【００３０】
(3) 重成分が、その吐出路のあるボウルの前端部に付着するような原液の処理においても、掻き取り部材によって掻き取りが行えるので、各種性状の異なる原液の処理に巾広く対応できて、重成分の排出が円滑、良好に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施態様を示す側断面図である。
【図２】同抑圧鍔部分を示したもので、(イ）は側断面図、(ロ)は背面図である。
【図３】抑圧鍔部分の他の実施態様を示したもので、（イ）は側断面図、(ロ)は正面図である。
【図４】抑圧鍔部分のさらに他の実施態様を示したもので、(イ)は側断面図、(ロ)は正面図である。
【図５】抑圧環を設けた部分の他の実施態様を示した側断面図である。
【図６】同さらに他の実施態様を示した側断面図である。
【図７】ろ液排出部の他の実施態様を示す側断面図である。
【図８】ろ液排出部の拡大側断面図である。
【図９】ろ液排出部のさらに他の実施態様を示す側断面図である。
【図１０】同さらに他の実施態様を示したものである。
【図１１】従来のデカンタ型の装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ ボウル
２ 前端壁
３ 後端壁
６ 排泥口
７ ろ液の排出
８ 環状空間
スクリューコンベア
回転胴
12 螺旋翼
14 供給室
15 供給口
16 供給管
吐出路
21 抑圧環
22 テーパー面
23 抑圧鍔
24 テーパー面
25ａ，25ｂ，25ｃ 掻き取り部材
30 ろ液排出部
31 排出孔
32 スクリーン
掻取翼

Claims (5)

1. 高速回転するボウル内に、これと相対速度差をもって回転するスクリューコンベアを収容し、回転中のボウル内に供給される原液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリューコンベアによってボウルの前端に移送して排出する遠心分離装置において、ボウルを、横型の円筒形に形成し、該ボウルの後端壁に分離液の排出孔を設け、また、ボウルの前端部内周に、重成分に圧密作用を与える抑圧環を突設するとともに、スクリューコンベアの回転胴の前端部に、上記抑圧環と対向して抑圧鍔を突設し、抑圧環の内周と抑圧鍔の外周との間に重成分の吐出路を形成するとともに、該抑圧鍔には、その背面に、重成分の付着を防止する掻き取り部材を突設したことを特徴とする、遠心分離装置。
2. 掻き取り部材を、抑圧鍔の背面に代え、抑圧鍔の抑圧環と対向するテーパー面に、吐出路内の重成分を掻き取りながら前端に向けて押し出すように軸線に傾斜して突設したことを特徴とする、請求項１記載の遠心分離装置。
3. 掻き取り部材を、抑圧鍔の背面と抑圧鍔の抑圧環と対向するテーパー面との両方に突設し、該テーパー面には、吐出路内の重成分を掻き取りながら前端に向けて押し出すように軸線に傾斜して突設したことを特徴とする、請求項１記載の遠心分離装置。
4. 掻き取り部材を、抑圧鍔に代え、抑圧環と接続するボウルの前端部内周に突設したことを特徴とする、請求項１記載の遠心分離装置。
5. 掻き取り部材を、抑圧鍔のテーパー面と、抑圧環と接続するボウル前端部内周とに突設したことを特徴とする、請求項２記載の遠心分離装置。

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