JP4272635B2

JP4272635B2 - ベルト式濃縮機およびその運転方法

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Publication number: JP4272635B2
Application number: JP2005103725A
Authority: JP
Inventors: 暢大中村; 志朗豊久
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006281073A

Description

本発明は、ベルト式濃縮機およびその運転方法の改善に関するものであり、より詳しくは、濃縮汚泥送泥設備、貯留設備や消化ガスタンク等の後続する汚泥処理設備に供給する汚泥の濃度を、所定の範囲内に維持することを容易ならしめるようにしたベルト式濃縮機およびその運転方法に関するものである。

例えば、各家庭で生じた家庭廃水等は下水道を通して下水処理場に送られ、ここにおいて浄化処理されて放水されているが、家庭廃水等に含まれている固形分は下水処理場の最初沈殿池の底部に沈殿する。また、その最初沈殿液上澄液は活性汚泥法等を用いて処理され、活性汚泥を含む処理液は上澄水と固形分に分離するために最終沈殿池に移され、固形分は最終沈殿池の底部に沈殿する。

この最初沈殿池や最終沈殿池の底部に沈殿した固形分は、汚泥として一部を除いて抜き取られると共に、所定の範囲の濃度に濃縮され、汚泥脱水設備へ送泥されるか、燃料として有効に活用されるバイオガスを得るために、汚泥中の有機物を嫌気性菌の働きにより分解して、主としてメタンガスを発生させる周知の構成になる消化ガスタンクに送られる。

最初沈殿池や最終沈殿池の底部から抜き取られた汚泥の濃度は、例えば０．４〜２．０％程度であって低濃度であるため、消化ガスタンクに送るために必要な３．０〜４．０％程度に濃縮する場合には、汚泥に高分子凝集剤をラインミキサーや混和槽により混合してフロックを形成させ、これをベルト式濃縮機に供給して濃縮している。このようなベルト式濃縮機としては、例えば後述する構成に成るものが公知である。

ベルト式濃縮機により濃縮された汚泥は、前記濃縮機から排出されて濃縮汚泥貯留槽に一時的に貯留される。そして、この貯留槽に設置された汚泥移送ポンプにより、後工程である消化タンクに送液され、無酸素状態で活動する嫌気性細菌によって汚泥中の有機物を分解し、最終的にはメタン、二酸化炭素等を生成する。

このような目的に用いられるベルト式濃縮機として、例えば、その一部を切り欠いた側面図である図４の従来の発明に係るベルト式濾過装置がある（特許文献１参照。）。この従来の発明に係るベルト式濾過装置（ベルト式濃縮機に相当）によれば、高さ位置の異なる一対のローラ３２，３３に所要の傾斜角度で、無端状の濾布３１が跨って掛け渡されている。

同時に、前記各ローラ３２，３３間の上側の濾布３１が低位置側から高位置側に向け循環するよう一方のローラ３２を回転駆動する駆動装置３０と、前記濾布３１に所要の張力を付与し得るよう他方のローラ３３を、前記一方のローラ３２から離間する方向に付勢して軸支する濾布緊張装置４５とを備えている。

同時にまた、この従来の発明に係るベルト式濾過装置は、前記各ローラ３２，３３間の上側の濾布３１を包囲する如く配設され、かつ該濾布３１の上面に固形分を含むスラリー３５を供給し得るよう前記低位置側のローラ３３上方にスラリー供給口３６を備えた槽状のフィードボックス３４と、該フィードボックス３４内の底部に前記濾布３１を透過した濾液３５ｂを回収し得るよう配設された濾液回収管４０とを備えている。

更に、この従来の発明に係るベルト式濾過装置は、前記高位置側のローラ３２下部に前記濾布３１により分離された固形分３５ａを回収し得るよう設けられたシュート４１と、前記各ローラ３２，３３間の下側の濾布３１の内周面側から洗浄水４２を噴射して、濾布３１外周面の付着固形物を前記シュート４１に洗い流し得るよう前記高位置側のローラ３２近傍に配設された洗浄装置４３とを備えている。

そして、濾布３１に蛇行が生じた場合には、検出器４９により濾布３１の蛇行量を検出し、この検出器４９で検出された濾布３１の蛇行量に応じて、濾布緊張装置４５のアクチュエータ４６により濾布３１の張力を調整することにより、濾布３１の蛇行を修正している。

次に、従来の他の発明に係るベルト型濃縮機における汚泥投入部の構造を、その側面図である図５に示す（特許文献２参照。）。この従来の他の発明に係る汚泥投入部は、汚泥Ｚを投入する始端部および濃縮された汚泥を排出する終端部に配置した双方の輪体５３，５４間に、透水性を有する無端ベルト５５が掛け渡されてなるベルト型濃縮機５０における汚泥投入部の構造であって、上記始端部には、汚泥Ｚを傾斜面に沿って流下させ無端ベルト５５上に投入する投入用部材５２を備えていると共に、上記無端ベルト５５に対する投入用部材５２の傾斜角度αを変更する角度変更手段５６を備えている。

また、上記ベルト型濃縮機５０には、汚泥投入部の側面図である図６に示す如く、濃縮されて排出された濃縮汚泥の濃度とベルト型濃縮機で回収される固形物の回収率との何れかに基づいて、シリンダ装置５６（角度変更手段）を制御して投入用シュート５２（投入用部材）の傾斜角度αを変える制御手段（図示せず）を備えている。
特開平５−１８４８２２号公報特許第３４３９７５４号公報

一般に、汚泥を濃縮処理して濃縮汚泥とし、この濃縮汚泥を後工程にて後続処理する場合、後工程がどのような処理であるかに拘わらず、濃縮汚泥の固形分濃度（以下、濃縮汚泥濃度と称す）を一定に制御することは、前後工程を含むシステムの安定的な運転に重要である。しかしながら、例えば、遠心濃縮機では差速制御により濃縮汚泥濃度の制御が可能であるが、ベルト式濃縮機の場合は、投入される汚泥の固形分濃度によって、得られる濃縮汚泥濃度はほぼ確定してしまい、濃縮汚泥の濃度調整が困難であった。

また、ベルト式濃縮機の特性として、当該ベルトに汚泥搬送方向に向かう方向に傾斜を付与することにより、濃縮汚泥濃度を高くできることが知られている。これは、前記ベルトに傾斜を付与することにより、汚泥投入口直下に汚泥溜まりが形成され、この汚泥溜まりのビーチ箇所では、汚泥が前記ベルトに追随して登坂できる汚泥濃度まで濃縮され、その後も、水分はベルトの投入口側に排除されつつ、固形分がこのベルトを登坂していくため、濃縮汚泥の濃縮度が向上するためである。

所が、投入する汚泥の固形分濃度が低すぎると、ベルトに傾斜を付与しても濃縮汚泥の濃度が高くならないため、この汚泥が、傾斜角度の付いた前記ベルトの搬送に追随して登坂できず、濃縮汚泥が分離されない。そのため、凝集剤を添加することにより、フロックを形成して前記ベルトによる透水性をアップし、濃縮汚泥の高濃度化を図っているのである。

従って、上記従来のベルト式濃縮機によれば、ベルト傾斜角度が固定されているので、投入する汚泥濃度により処理後の濃縮汚泥の固形分濃度が一義的に決まってしまい、所望とする濃縮汚泥を安定的に得られず、後工程の設備能力と合致させることが難しいという問題点を有していた。

また、これを解決するため、投入する汚泥に凝集剤を添加して濃縮処理する際、上記従来のベルト式濃縮機の構造によれば、投入する汚泥の性状の経時変化に対して濃縮汚泥の濃度を一定に保つため、凝集剤添加率を変更する必要性があった場合、前記添加率を変更しても濃縮汚泥の適切な濃度を得られないため、前後工程の設備能力に合った濃度の汚泥を得ることができず、バイオガス発生システムの運転に下記のような支障を来たすという問題があった。

即ち、汚泥の濃縮度が低ければ時間当たりのメタンガスの発生量が低下するためバイオガスの安定供給ができなくなり、また汚泥の濃縮度が高過ぎれば消化タンクに汚泥を送る送液ポンプが詰まり、前記システムの安定運転が阻害されるだけでなく、保全費（メンテナンスコスト）も嵩むという問題である。

更に、前記特許文献１に示された図１（本明細書の図４）の如くベルト傾斜角度が大きいと、汚泥投入部の汚泥溜まりで一挙に濾過する必要があるため大量の凝集剤が必要となり、当該濃縮機の濾過処理コストが大きく増加するという問題点もあった。因みに、凝集剤使用コストがベルト式濃縮機の前記処理コストに占める割合は、５０〜７０％と大きな割合を占めており、凝集剤の使用量を如何に低減するかということが、本システムのランニングコスト上肝要である。

従って、本発明の目的は、前後工程設備の運転に支障を与えたりコストアップを伴うことなく、投入される汚泥濃度の変化に安定的に追従し得るベルト式濃縮機とその運転方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るベルト式濃縮機が採用した手段は、一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構と、前記ベルト傾斜角度を検出するベルト傾斜角度検出手段と、この傾斜角度検出手段により検出された検出信号を基に前記ベルト傾斜角度調整機構を制御する制御手段とが設けられたベルト式濃縮機において、前記ベルト傾斜角度調整機構が、前記無端ベルトと、前記フレームと、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を、水平軸心を回動中心として回動可能に支持すると共に、この無端ベルトの汚泥の搬送先側が高くなるように、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか他方側を昇降させるフレーム傾斜角度変更機構とから成り、前記フレーム傾斜角度変更機構が、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を昇降させるリンク機構と、このリンク機構を作動させるリンク作動ネジと、このリンク作動ネジを回転させる回転手段とから成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係るベルト式濃縮機の運転方法が採用した手段は、請求項１に記載のベルト式濃縮機を用いて、前記汚泥投入口に投入する汚泥の固形分濃度または前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度の値に応じて、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整することを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係るベルト式濃縮機の運転方法が採用した手段は、請求項２に記載のべルト式濃縮機の運転方法において、前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を小さくする一方、排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を大きくすることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係るベルト式濃縮機の運転方法が採用した手段は、一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構とを設けたベルト式濃縮機の運転方法において、前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を小さくすると共に凝集剤の添加量を低減させる一方、前記濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を大きくすると共に前記凝集剤の添加量を増加させることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係るベルト式濃縮機の運転方法が採用した手段は、請求項２または３に記載のべルト式濃縮機の運転方法において、凝集剤の添加量を低減させたいときは、前記ベルトの傾斜角度を小さくする一方、濃縮汚泥の固形分濃度を高めたいときは、前記ベルトの傾斜角度を大きくするとともに、凝集剤の添加量を増加させることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係るベルト式濃縮機は、一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構と、前記ベルト傾斜角度を検出するベルト傾斜角度検出手段と、この傾斜角度検出手段により検出された検出信号を基に前記ベルト傾斜角度調整機構を制御する制御手段とが設けられたベルト式濃縮機において、前記ベルト傾斜角度調整機構が、前記無端ベルトと、前記フレームと、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を、水平軸心を回動中心として回動可能に支持すると共に、この無端ベルトの汚泥の搬送先側が高くなるように、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか他方側を昇降させるフレーム傾斜角度変更機構とから成り、前記フレーム傾斜角度変更機構が、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を昇降させるリンク機構と、このリンク機構を作動させるリンク作動ネジと、このリンク作動ネジを回転させる回転手段とから成るので、前記無端ベルトの微妙な傾斜角度を容易にかつ精度良く変更することを可能とするものである。

これによって、当該ベルトの傾斜角度が大きい場合は、汚泥投入部の汚泥溜まりのビーチ箇所では、汚泥が前記ベルトに追随して登坂できる汚泥濃度まで濃縮されるため、濃縮汚泥は高濃度となる。また逆に、前記ベルトの傾斜角度が小さい場合は、前記泥溜まりのビーチ箇所の汚泥が低濃度でもこのベルトを登坂し易いため、濃縮汚泥は低濃度となる。

この汚泥溜まりでにおける傾斜ベルトへの汚泥の挙動差により、汚泥の濃縮性が変わって来るため、投入する汚泥の固形分濃度に関係なく排出汚泥の固形分濃度を調整できるので、前後工程の設備能力と合致させることが難しいという問題点を解消し得る。

また一方、本発明の請求項２に係るベルト式濃縮機の運転方法によれば、請求項１に記載のベルト式濃縮機を用いて、前記汚泥投入口に投入する汚泥の固形分濃度または前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度の値に応じて、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整することによって、前記ベルト上の汚泥溜まりにおける傾斜ベルトへの汚泥の挙動差により、汚泥の濃縮性が変わって来るため、濃縮汚泥の汚泥濃度を調節することができる。従って、その処理能力を前後工程の設備能力と容易に合致させて、システム全体の安定運転を図ることができる。

更に、本発明の請求項３に係るベルト式濃縮機の運転方法によれば、請求項２に記載のべルト式濃縮機の運転方法において、前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を小さくする一方、排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を大きくすることによって、前記ベルト上汚泥溜まり部の汚泥の濃縮性を変えられるため、上記と同一の効果をより具体的に得ることができる。

更に、本発明の請求項４に係るベルト式濃縮機の運転方法によれば、一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構とを設けたベルト式濃縮機の運転方法において、前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を小さくすると共に凝集剤の添加量を低減させる一方、前記濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を大きくすると共に前記凝集剤の添加量を増加させるので、必要最小限の凝集剤使用量とすることが可能となり、汚泥の濃縮処理コストが低減され、システム全体のランニングコストの低減に寄与することができる。

更にまた、本発明の請求項５に係るベルト式濃縮機の運転方法によれば、請求項２または３に記載のべルト式濃縮機の運転方法において、凝集剤の添加量を低減させたいときは前記ベルトの傾斜角度を小さくして、汚泥の濃縮処理コストを低減可能とする一方、濃縮汚泥の固形分濃度を高めたいときは、前記ベルトの傾斜角度を大きくするとともに凝集剤の添加量を増加させる。その結果、必要最小限の凝集剤使用量とすることが可能となり、
システム全体のランニングコストの低減に寄与することができる。

先ず、本発明の実施の形態１に係るベルト式濃縮機の構成を、その模式的断面図である図１を用いて以下に説明する。図１において、符号１０はこのベルト式濃縮機を示しており、一対のローラ２，３を、各々回転軸２ａ，３ａによりフレーム４に軸支されるとともに一体化されている。そして、その排出側のローラ３を駆動モータ（図示せず）により回転駆動し、これらのローラ２，３に跨って掛装された透水機能を有する無端ベルト１を、汚泥の投入側から排出側へ向かって走行させている。この無端ベルト１は、金属製のメッシュ状形態をなすものやポリエステル等の合成樹脂製の濾布が、目的に応じて一般的に良く使用されている。

上記フレーム４は、無端ベルト１上の一端側に汚泥Ｓ₁を投入する汚泥投入口５と、このベルト１の他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口６とを有すると共に、この無端ベルト１の汚泥の搬送先側が高くなるように傾斜配設されている。そしてまた、前記フレーム４は、このベルト１下方に、前記汚泥Ｓ₁が無端ベルト１の進行に伴い濃縮される際、透過された透過水Ｗを回収トラフ７を介して集水し、フレーム４外に排出する排水口１６を有している。また、前記無端ベルト１の上面には、多数の樹脂製のプラウ（図示せず）が配置されている。

汚泥投入口５から前記無端ベルト１の一端側上面に投入された汚泥Ｓ₁は、当該ベルト１の進行とともに汚泥Ｓ₁自身の自重により、その水分を当該ベルト１を介して透過し、透過水Ｗとして分離され濃縮処理される。濃縮された汚泥は、汚泥排出口６より、濃縮汚泥Ｓ₂としてシュート１８の排出口１７から濃縮汚泥貯留槽（図示せず）に排出され、この貯留槽内に設置された移送ポンプにより、後工程である消化タンクへ送液される。一方、汚泥Ｓ₁より分離された透過水Ｗは、排水口１６から分離液タンク（図示せず）へ回収され、更に、その上澄液を洗浄水タンクへ移送して、無端ベルト１の洗浄水として再利用する。尚、汚泥Ｓ₁は、汚泥投入口５に投入される前に凝集剤が添加されている。

前述の如く、無端ベルト１が跨って掛装されたローラ２，３は、その回転軸２ａ，３ａにより回転支持されて前記フレーム４と一体を成している。そして、このフレーム４の汚泥投入口５側に設けられ、架台１９に支持された水平軸１５を回動中心として、前記フレーム４を回動可能に支持すると共に、前記フレーム４の汚泥排出口６側に、無端ベルト１の進行方向に向かって上向きとなる傾斜角度θを変更できるフレーム傾斜角度変更機構２０を設けている。

前記水平軸１５は、フレーム４の汚泥投入口５側の端面に突出して設けられたブラケット２１を介して、架台１９に設けられた滑り軸受２２で支持されている。水平軸１５の取り付け位置は、フレーム４の長手方向端面に限定されることなく、例えばフレーム４の汚泥投入口５側の幅方向の端側面であっても良い。

また、前記フレーム傾斜角度変更機構２０は、フレーム４の汚泥排出口６側を昇降させるリンク機構１１と、このリンク機構１１を作動させるリンク作動ネジ１２と、このリンク作動ネジ１２を回転させる回転手段１３とから構成されている。リンク作動ネジ１２は、架台１９ａに取り付けられたスラスト軸受１４により軸支されている。

前記リンク機構１１は、リンク作動ネジ１２により往復動される往復移動ブロック２４と下部連結ピン２９を介して下端が往復移動ブロック２４に連結され、また上部連結ピン２６を介して上端がフレーム４の下面に突設されて成る下向きのブラケット２７に連結されたフレーム昇降リンク２８とから構成されている。また、前記往復移動ブロック２４の下面が、架台１９ａ上の摺動板２３上面を摺動する構成として、このフレーム昇降リンク２８に作用する荷重により、リンク作動ネジ１２に曲げ力が作用しないようにしている。

図１において、前記回転手段１３側から前記リンク作動ネジ１２を見て右回りに回転している場合は、リンク機構１１は垂直方向に立ち上がって来るので、フレーム４は上昇する方向、即ちベルト傾斜角度θが大きくなる方向である。逆に、回転手段１３側から前記リンク作動ネジ１２を見て左回りに回転している場合は、リンク機構１１は水平方向に倒れて来るので、フレーム４は下降する方向、即ちベルト傾斜角度θが小さくなっていく。

前記フレーム昇降リンク２８は、フレーム４を昇降し得る寸法的な余裕を持たすため、往復移動ブロック２４の下部連結ピン２５とフレーム４下面の上部連結ピン２６とを連結して、図１に示したように斜め方向に配設する必要がある。

前記回転手段１３としては、通常ギヤードモータが用いられ、スラスト軸受１４に回転支持されたリンク作動ネジ１２を低速で駆動することができる。回転手段１３は、操作盤２５を操作することにより、電気信号によって始動、停止およびその回転方向、即ちフレーム４の上昇、下降を指令されるように構成されている。

また、図１には示さないが、ベルト傾斜角度θを傾斜角度計により検出し、この傾斜角度計の検出信号を前記操作盤２５に設けられたモニターに送信して、監視できるように構成されている。前記構成はまた、ベルト傾斜角度θを示す角度目盛盤をＣＣＤカメラで撮像し、映像信号として前記操作盤２５に設けられたモニターに送信するような構成とすることもできる。
前記操作盤は、本発明に係るベルト式濃縮機を含むバイオガス精製システムを監視制御するための屋内に設置された制御室に設けられており、上述のようなモニターシステムを採用することにより、この制御室にて前記ベルト傾斜角度θのモニターと調整が可能となる。

次に、本発明の実施の形態２に係るベルト式濃縮機の構成を、フレーム傾斜角度変更機構を拡大した模式的断面図である図２を用いて以下に説明する。尚、本発明の実施の形態２が上記形態１と相違するところは、フレーム傾斜角度変更機構２０の構造に相違があり、その他は全く同構成であるから、フレーム傾斜角度変更機構２０の構造についての説明に止めるものとする。

図２において、このフレーム傾斜角度変更機構２０は、フレーム４の汚泥排出口６側を昇降させるリンク機構１１と、このリンク機構１１を作動させるリンク作動ネジ１２と、このリンク作動ネジ１２を回転させる回転手段１３とから構成される点では前記実施の形態１と同一であるが、リンク作動ネジ１２のネジ方向が左右逆方向となっていること、およびリンク機構１１も、前記両方向のネジであることに対応して、各々１個ずつのフレーム昇降リンク２８および往復移動ブロック２４とを有することが前記実施の形態１と相違している。

即ち、図２において、回転手段１３側から前記リンク作動ネジ１２を見て右回りに回転している場合は、リンク機構１１の２本のフレーム昇降リンク２８は垂直方向に立ち上がって来るので、フレーム４は上昇する方向、即ちベルト傾斜角度θが大きくなる方向である。逆に、回転手段１３側から前記リンク作動ネジ１２を見て左回りに回転している場合は、リンク機構１１の２本のフレーム昇降リンク２８は水平方向に倒れて来るので、フレーム４は下降する方向、即ちベルト傾斜角度θが小さくなっていく作用を成す。

また、本発明の実施の形態２に係るベルト式濃縮機１０においては、上部ピン２６によってフレーム昇降リンク２８を支持するブラケット２７の孔は、この上部ピン２６がリンク作動ネジ１２の回転に伴い垂直方向のみに動くため、フレーム４の長手方向に長孔となる形状としておくことが肝要である。そうしないと、上部ピン２６位置が固定されてしまうため、図１の水平軸１５を中心とする回動運動に追従できず、フレーム４の昇降に支障を来たすのである。

本発明の実施の形態２に係るベルト式濃縮機は、前記フレーム傾斜角度変更機構２０によりベルト傾斜角度を変更することができるから、上記実施の形態１に係るベルト式濃縮機と同効である。
以上、上記のような構成にすることにより、フレーム全体が、無端ベルトの進行方向に向かって上向きとなる傾斜角度を、容易にかつ精度良く変更することを可能とした。

尚、本発明の実施の形態１および２においては、リンク作動ネジ１２が何れも水平方向に配置された構成例で示したが、リンク作動ネジ１２を垂直方向に配置して、あたかもジャッキのように作用させてフレーム４を昇降させるフレーム傾斜角度変更機構２０を構成することも可能である。また、リンク機構の代わりに、単純な油圧もしくは電動等のシリンダー機構を適用することもできる。

次に、本発明のベルト式濃縮機の運転方法について、当該ベルト式濃縮機の模式的断面図である図１を用いて以下に説明する。本発明に係るベルト式濃縮機の運転方法は、一対のローラ２，３に跨って掛装された透水機能を有する無端ベルト１に汚泥Ｓ₁を投入して濃縮し、濃縮汚泥Ｓ₂として排出するベルト式濃縮機１０において、先ず、運転開始直後の汚泥排出口６から排出される濃縮汚泥Ｓ₂の固形分濃度を測定する。

そして、この濃縮汚泥Ｓ₂の固形分濃度が、予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になっている場合は、操作盤２５の操作により回転手段１３を始動させ、リンク作動ネジ１２を回転手段１３側から見て左回りに回転させて、リンク機構１１を水平方向に倒してベルト傾斜角度θを小さくする。そうすると、無端ベルト１上の汚泥溜まりビーチ箇所では、汚泥Ｓ₁は低濃度であっても、前記ベルト傾斜角度θが大きな場合よりもベルトを登坂し易いため、低濃度の濃縮汚泥Ｓ₂として搬出される。

逆に、排出される濃縮汚泥Ｓ₂の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になって来た場合は、操作盤２５の操作により、リンク作動ネジ１２を回転手段１３側から見て右回りに回転させて、リンク機構１１を垂直方向に立ててベルト傾斜角度θを大きくするのである。すると、前記汚泥溜まりビーチ箇所では、汚泥Ｓ₁が前記ベルト１に追従して登坂するまで濃縮されるので、濃縮汚泥Ｓ₂の固形分濃度が高くなる。

上記運転方法は、手動運転あるいは自動運転の何れでも可能である。また、本発明における濃縮汚泥Ｓ₂の固形分濃度は、超音波式濃度計、マイクロ波濃度計、乾燥式濃度計もしくは濃縮汚泥の粘度測定装置により測定する。

以上のようなベルト式濃縮機の運転方法によれば、フレーム傾斜角度変更機構２０によりフレーム傾斜角度を変えることによって無端ベルト１の傾斜角度θを変更すると、ベルト１上の汚泥溜まりビーチ箇所における、汚泥Ｓ₁の前記ベルトに対する追随性の差異により濃縮性が変わって来る。
この汚泥溜まりにおける汚泥Ｓ₁の前記ベルト１に対する追随性を変えることにより、前記汚泥Ｓ₁の濃縮性が変わって来るため、投入する汚泥Ｓ₁の固形分濃度に関係なく排出汚泥の固形分濃度を調整できるので、前後工程の設備能力と容易に合致させることが可能となる。

また、ベルト式濃縮機のベルト傾斜角度を変更可能な構成とすることにより、投入する汚泥Ｓ₁の性状によっては、ベルト式濃縮機のベルト傾斜角度を小さくすると、ベルト上汚泥溜まりのビーチ箇所の汚泥Ｓ₁が低濃度であっても、前記ベルト１に追従して登坂し易いため濃縮汚泥Ｓ₂として搬出され、汚泥Ｓ₁に添加する凝集剤の添加量を低減できるので、当該濃縮機の処理コストの低減に寄与できるものである。

本発明の実施の形態１および２においては、何れもフレームの汚泥投入口側が水平軸で支持され、前記フレームの汚泥排出口側にフレーム傾斜角度変更機構が設けられて、無端ベルトの進行方向に向かって上向きとなる傾斜角度を変更できるように構成している場合を例として説明した。しかしながら、これらに限らず、例えばフレームの汚泥排出口側が水平軸で支持され、前記フレームの汚泥投入口側にフレーム傾斜角度変更機構が設けられて、無端ベルトの進行方向に向かって上向きとなる傾斜角度を変更できるように構成しても良いので、上記実施の形態１および２に係る構成に限定されるものではない。また、上記実施の形態１および２に係るベルト式濃縮機は、本発明の具体例に過ぎないから、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更は自由自在である。

本発明の実施の形態１で説明したベルト式濃縮機を用い、下水処理場の最初沈殿池の底部から抜き取られた固形分濃度２．０４〜２．５４重量％の汚泥を用いて、下記運転条件にてフレーム傾斜角度（ベルトの水平面からの傾斜角度）を９度と２度に設定した場合につき、濃縮テストの結果を示す図３を参照しながら以下に説明する。尚、使用したベルト式濃縮機のサイズは、ローラ軸間距離３ｍ、ベルト幅２ｍである。また、ベルトは、ポリエステル繊維製の濾布である。

運転条件
・処理汚泥量：３０ｍ³／ｈ
・凝集剤：Ｃ−６７９７Ｈ（カチオン凝集剤、メーカー：神鋼環境メンテナ
ンス株式会社）
・凝集剤添加率：０．１１〜０．２４重量％
・ベルト速度：１３．３ｍ／ｍｉｎ（フレーム傾斜角度９度の場合）
５．７ｍ／ｍｉｎ（フレーム傾斜角度２度の場合）

先ず、フレーム傾斜角度が９度の場合について述べる。この場合は、汚泥に凝集剤を添加してある程度の凝集をして濃縮しないと、ベルトの搬送に追従して汚泥が傾斜を上って行かない。そのため、凝集剤添加率を０．２％以上添加して濃縮処理した場合は、十分な凝集ができ濃縮効率が高く、図３に示すように濃縮汚泥濃度は６〜７％、回収率９５％以上にて運転できる。凝集剤の添加率を０．２％以下に低減して行くと、凝集が不十分になって来るため、濃縮汚泥の濃度も回収率も徐々に低下して行く傾向にある。凝集剤添加率が０．１６％未満になると、凝集不足のためベルト上の汚泥溜まりでの透過量が汚泥の供給量に追従できず、前記汚泥溜まりのヘッドが上昇して運転不能に至った。

次に、フレーム傾斜角度を２度に変更し、前記の場合と同様なテストを実施した結果について述べる。この場合は、フレーム傾斜角度９度の場合と異なり、凝集剤添加率を低く抑え汚泥の凝集が十分でなくとも、汚泥がベルトの搬送に追従して濃縮処理される。その結果、図３に示す通り、凝集剤添加率が０．１２〜０．１５％でも、濃縮汚泥濃度は目標とする４％以上を維持できる。また、回収率も９５％以上であった。凝集剤添加率が０．１１％以下になると回収率は９５％以上を維持できるが、濃縮汚泥濃度が目標値である４％以上を満足できなくなる。
尚、ここでいう凝集剤添加率は、供給汚泥の固形分重量当りの凝集剤固形分重量％を示すものである。また、回収率とは、供給汚泥の固形分重量に対する濃縮汚泥の固形分重量％で定義される値である。

以上の通り、フレーム傾斜角度、即ちベルト傾斜角度に応じて、凝集剤の添加量を調整することによって凝集剤の添加量を低減できるのである。その結果、汚泥の濃縮処理コストが低減され、システム全体のランニングコストの低減に寄与することができる。
即ち、濃度０．４〜２．０％程度の汚泥を、本発明に係るベルト式濃縮機を用いて、消化ガスタンクに送るために必要な濃度３．０〜４．０％程度に濃縮する場合、ベルト傾斜角度を適切に調整することにより、汚泥への凝集剤添加率を減らして処理コストの低減に寄与し得るのである。

本発明者らによるその他広範な実施例を含め、本発明に係るベルト式濃縮機のベルト傾斜角度を大きくした場合と、ベルト傾斜角度を小さくした場合とについて、その定性的な傾向をまとめると表１に示す通りである。即ち、目標とする濃縮汚泥濃度に応じて、ベルトの傾斜角度を調整することにより、必要最小限の凝集剤使用量となるよう調整することが可能となる。

以上のように、本発明に係るベルト式濃縮機によれば、一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構と、前記ベルト傾斜角度を検出するベルト傾斜角度検出手段と、この傾斜角度検出手段により検出された検出信号を基に前記ベルト傾斜角度調整機構を制御する制御手段とが設けられたベルト式濃縮機において、前記ベルト傾斜角度調整機構が、前記無端ベルトと、前記フレームと、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を回動可能に支持すると共に、この無端ベルトの汚泥の搬送先側が高くなるように前記フレームの他方側を昇降させるフレーム傾斜角度変更機構とから成り、前記フレーム傾斜角度変更機構が、前記フレームの何れか一方側を昇降させるリンク機構と、このリンク機構を作動させるリンク作動ネジと、このリンク作動ネジを回転させる回転手段とから成るので、前記ベルトの傾斜角度を変更することによって、投入する汚泥濃度に関係なく排出汚泥の固形分濃度を調整できるため、前後工程の設備能力と合致させることが難しいという問題点を解消し得る。また、投入する汚泥の性状により、ベルト傾斜角度を小さくして汚泥に添加する凝集剤の添加量を低減できるので、当該濃縮機の処理コストの低減に寄与できるものである。

また、本発明に係るベルト式濃縮機の運転方法によれば、前記汚泥投入口に投入する汚泥の固形分濃度または前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度の値に応じて、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整することによって、排出する汚泥の固形分濃度を調節することができるので、前後工程の設備能力と容易に合致させることができる。

本発明の実施の形態１に係るベルト式濃縮機の模式的断面図である。本発明の実施の形態２に係るベルト式濃縮機のフレーム傾斜角度変更機構を拡大した模式的断面図である。本発明に係る実施例の汚泥濃縮テスト結果を示す図である。従来の発明の形態に係るベルト式濾過機の一部を切り欠いた側面図である。従来の発明の他の形態に係るベルト型濃縮機の側面図である。従来の発明の他の形態に係るベルト型濃縮機の汚泥投入部の側面図である。

符号の説明

Ｓ₁…汚泥，Ｓ₂…濃縮汚泥，Ｗ…透過水，
１…無端ベルト，２，３…ローラ，２ａ，３ａ…回転軸，４…フレーム，
５…汚泥投入口，６…汚泥排出口，７…回収トラフ，１０…ベルト式濃縮機，１１…リンク機構，１２…リンク作動ネジ，１３…ギヤードモータ（回転手段）１４…スラスト軸受，１５…水平軸，１６…排水口，１７…排出口，
１８…シュート，１９，１９ａ…架台，２０…フレーム傾斜角度変更機構
２１，２７…ブラケット，２２…滑り軸受，２３…摺動板，
２４…往復移動ブロック，２５…操作盤，２６…上部連結ピン，
２８…フレーム昇降リンク，２９…下部連結ピン

Claims

一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、
前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、
前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構と、
前記ベルト傾斜角度を検出するベルト傾斜角度検出手段と、
この傾斜角度検出手段により検出された検出信号を基に前記ベルト傾斜角度調整機構を制御する制御手段とが設けられたベルト式濃縮機において、
前記ベルト傾斜角度調整機構が、
前記無端ベルトと、
前記フレームと、
前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を、水平軸心を回動中心として回動可能に支持すると共に、この無端ベルトの汚泥の搬送先側が高くなるように、前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか他方側を昇降させるフレーム傾斜角度変更機構とから成り、
前記フレーム傾斜角度変更機構が、
前記フレームの汚泥投入口側または汚泥排出口側のうちの何れか一方側を昇降させるリンク機構と、
このリンク機構を作動させるリンク作動ネジと、
このリンク作動ネジを回転させる回転手段とから成ることを特徴とするベルト式濃縮機。
請求項１に記載のベルト式濃縮機を用いて、前記汚泥投入口に投入する汚泥の固形分濃度または前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度の値に応じて、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整することを特徴とするベルト式濃縮機の運転方法。
前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を小さくする一方、排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を大きくすることを特徴とする請求項２に記載のべルト式濃縮機の運転方法。
一対のローラに跨って掛装された透水機能を有する無端ベルトと、
前記ローラを軸支して一体化され、この無端ベルト上の一端側に汚泥を投入する汚泥投入口が、この無端ベルトの他端側に濃縮後の汚泥を排出する汚泥排出口が、またこの無端ベルトの下方に、この無端ベルトを透過した透過水を排出する排水口が設けられて成るフレームと、
前記無端ベルトの汚泥搬送方向に向かうベルトの傾斜角度を調整するためのベルト傾斜角度調整機構とを設けたベルト式濃縮機の運転方法において、
前記汚泥排出口から排出される濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の上限を超えて高濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を小さくすると共に凝集剤の添加量を低減させる一方、
前記濃縮汚泥の固形分濃度が予め設定された目標濃度の下限を超えて低濃度になると、前記ベルト傾斜角度調整機構により前記無端ベルトの傾斜角度を大きくすると共に前記凝集剤の添加量を増加させることを特徴とするベルト式濃縮機の運転方法。
凝集剤の添加量を低減させたいときは、前記ベルトの傾斜角度を小さくする一方、濃縮汚泥の固形分濃度を高めたいときは、前記ベルトの傾斜角度を大きくするとともに、凝集剤の添加量を増加させることを特徴とする請求項２または３に記載のべルト式濃縮機の運転方法。