JP4298419B2 - 汚泥脱水方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュープレスを用いて汚泥を脱水する方法と装置に関する。

〔スクリュープレス〕
汚泥を脱水するスクリュープレスは、例えば特許文献１に開示されているように、液体透過性筒にスクリュー軸を同心に嵌合している。スクリュー軸は、中央部に羽根を螺旋状に巻き付けている。スクリュー軸を回転する駆動装置を設けている。

液体透過性筒とスクリュー軸の羽根付き部分の間には、螺旋状の移送圧縮通路を形成している。移送圧縮通路は、入口側から出口側に向うに従って断面積を小さくしている。

液体透過性筒とスクリュー軸の羽根なし部分の間には、円環形状ないし円筒形状の圧縮室を形成している。圧縮室は、移送圧縮通路の出口を入口とし、液体透過性筒の開口端を出口としている。圧縮室の出口には、流出抵抗を与える抵抗体を設けている。

このスクリュープレスを使用するときは、スクリュー軸を回転する一方、凝集反応槽の汚泥、凝集剤を添加して凝集反応した汚泥を、移送圧縮通路の入口に接続した投入ホッパに供給する。

すると、汚泥は、投入ホッパから移送圧縮通路の入口端に流下し、重力脱水される。液体透過性筒内に自然落下した固液混合物の汚泥は、液体が重力によって分離して液体透過性筒の透過孔から流出する。汚泥は、脱水されて、体積が減少する。

移送圧縮通路の入口端の領域で重力脱水された汚泥は、スクリュー軸の回転によって移送圧縮通路を出口側に移送され、移送圧縮通路の出口に近付くに従って強く圧縮され、圧搾脱水される。移送圧縮通路の出口側に押し込まれた汚泥は、液体が絞り出されて液体透過性筒の透過孔から流出する。

移送圧縮通路の出口側の領域で圧搾脱水された汚泥は、後続の汚泥によって押され、圧縮室に送り込まれて更に圧縮され、再び圧搾脱水される。圧縮室に詰め込まれた汚泥は、液体が絞り出されて液体透過性筒の透過孔から流出する。

移送圧縮通路と圧縮室を順次通過した汚泥は、含水率が低下し、脱水ケーキになり、圧縮室の出口から抵抗体によって抵抗を受けつつ押し出される。

〔圧入式スクリュープレス〕
スクリュープレスにおいて、脱水性能は、重力脱水より圧搾脱水の方が高いので、重力脱水が行なわれる移送圧縮通路入口端の領域で、重力脱水に代えて圧搾脱水を行うため、汚泥を移送圧縮通路の入口に圧力を加えながら送り込む圧入式が発明された。

圧入式のスクリュープレスは、移送圧縮通路の入口に投入ホッパを接続せず、凝集反応槽を密閉式にし、移送圧縮通路の入口に密閉式の凝集反応槽の出口を接続している。密閉式凝集反応槽の入口には、凝集剤を添加した汚泥を、圧力を加えながら送り込むポンプ付きの汚泥供給通路を接続している。

移送圧縮通路の入口に密閉式凝集反応槽の汚泥を、圧力を加えながら送り込むと、汚泥は、移送圧縮通路入口端の領域で、汚泥の送り込み圧力で圧縮され、重力脱水されずに圧搾脱水される。

特開平１１−３２０１９２号公報

ところが、スクリュープレスで脱水する汚泥は、濃度が低く１〜２％程度、含水率が高く９９〜９８％程度であることが多い。

従来の圧入式スクリュープレスにおいて、汚泥を送り込む圧力が高くなると、濃度の低い汚泥は、移送圧縮通路の入口端の領域で、固体と液体に分離せず、固液混合物の状態で液体透過性筒の透過孔から吹き出る。従って、汚泥を送り込む圧力を高くすることは、困難である。圧搾脱水する圧力は、高くならない。脱水性能が高くなり難い。

１）凝集剤を添加して凝集反応した汚泥は、横断面形状が溝形で、その底が液体透過性のスクリーン板と、それをブラシで掃くと共に汚泥が流れ下る速度をせき止め板で制御する装置を有する重力濃縮機に供給して濃縮し、
濃縮機で濃度が高くなった濃縮汚泥は、液体透過性筒内でスクリュー軸が回転するスクリュープレスに、圧入装置で圧力を加えながら送り込み、
スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間に送り込まれた圧入濃縮汚泥は、圧入装置による送り込み圧力とスクリュー軸の回転で圧縮し、圧搾脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。

２）上記の汚泥脱水方法において、
濃縮汚泥を圧入装置でスクリュープレスに送り込む際、濃縮汚泥は、圧入装置で濃縮ないし脱水することを特徴とする。

３）凝集反応槽の出口は、横断面形状が溝形で、その底が液体透過性のスクリーン板と、それをブラシで掃くと共に汚泥が流れ下る速度をせき止め板で制御する装置を有する重力濃縮機の入口に接続し、凝集剤を添加して凝集反応した凝集反応槽の汚泥を濃縮機に供給して濃縮する構成にし、
濃縮機の出口は、圧入装置の入口に接続し、圧入装置の出口は、液体透過性筒内でスクリュー軸が回転するスクリュープレスの入口に接続し、濃縮機で濃度が高くなった濃縮汚泥を、スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間に、圧力を加えながら送り込む構成にし、
スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間には、圧入濃縮汚泥を圧入装置による送り込み圧力とスクリュー軸の回転で圧縮して圧搾脱水する領域を設けたことを特徴とする汚泥脱水装置。

４）上記の汚泥脱水装置において、
圧入装置は、汚泥の濃縮機能ないし脱水機能があることを特徴とする。

本発明においては、汚泥は、濃縮機で濃縮し、濃度が高くなった濃縮汚泥を、スクリュープレスに、圧入装置で圧力を加えながら送り込む。

スクリュープレスにおいて、濃縮汚泥は、濃度が高いので、圧入装置で送り込む圧力又はスクリュー軸の回転速度を高くしても、固液混合物の状態で液体透過性筒の透過孔から吹き出し難い。従って、スクリュープレスは、汚泥の送り込み圧力又はスクリュー軸の回転速度を高くすることが容易である。圧搾脱水する圧力は、高くすることができる。脱水性能が高くなり易い。

［第１例（図１〜図４参照）］
〔汚泥脱水装置〕
本例の汚泥脱水装置は、図１に示すように、凝集反応槽１、濃縮機１１、圧入装置２１とスクリュープレス３１からなる。

凝集反応槽１は、図１と図２に示すように、上面を開口した汚泥槽２に、ポンプ付きの汚泥供給通路３と凝集剤供給通路４を接続し、撹拌装置５を設けている。汚泥槽２では、汚泥供給通路３から流入した汚泥と、凝集剤供給通路４から流入した凝集剤とを撹拌装置５で撹拌して混合し、凝集反応させて、汚泥中にフロックを生成する。

濃縮機１１は、重力濃縮機であり、図１〜図３に示すように、汚泥が流れ下って濃縮される汚泥流下通路１２を前下りの斜めに設けている。汚泥流下通路１２は、後上端を入口にし、前下端を出口にしている。汚泥流下通路１２の入口には、凝集反応槽１の汚泥槽２の出口を接続している。

汚泥流下通路１２は、横断面形状を溝形にし、その溝形の底板をスクリーン板の液体透過性板にしている。汚泥流下通路１２の下には、底板の液体透過性板の透過孔から流れ落ちる液体を集めて排出する液体室１３を設けている。

汚泥流下通路１２の上には、底板の液体透過性板をブラシで掃くと共に、汚泥が流れ下る速度をせき止め板で制御する装置を設けている。

この装置は、汚泥流下通路１２上の入口側と出口側に、駆動軸１４と従動軸１５を、通路横断方向の左右方向に沿って配置して軸受している。駆動軸１４は、伝動機構で電動機１６に連結している。駆動軸１４と従動軸１５は、それぞれ、左右位置に鎖車１７を嵌合して固定している。駆動軸１４と従動軸１５の左側の鎖車１７には、無端の鎖１８を掛け渡している。また、駆動軸１４と従動軸１５の右側の鎖車１７にも、無端の鎖１８を掛け渡している。左右の両側の鎖１８には、せき止め板１９の基端側を取り付けて左右方向に掛け渡している。せき止め板１９は、先端側にブラシ２０を突出している。両側の鎖１８の外周側には、ブラシ２０付きのせき止め板１９を等間隔位置に並列して外向きに突出している。ブラシ２０付きのせき止め板１９は、両側の鎖１８の下側に位置する間、溝形横断面形状の汚泥流下通路１２に通路横断方向の左右方向に沿って嵌合し、せき止め板１９の先端側に突出したブラシ２０が汚泥流下通路１２の底板の液体透過性板に接触する。

電動機１６を駆動すると、ブラシ２０付きのせき止め板１９は、駆動軸１４を回って鎖１８の下側に達し、汚泥流下通路１２の入口に入り込み、汚泥流下通路１２に嵌合する。せき止め板１９は、汚泥流下通路１２に嵌合した状態で、ブラシ２０が底板の液体透過性板を掃きながら汚泥流下通路１２を設定速度で下る。ブラシ２０付きのせき止め板１９は、汚泥流下通路１２の出口に達すると、汚泥流下通路１２から抜け出し、従動軸１５を回って鎖１８の上側に至る。

汚泥流下通路１２を流れ下る汚泥は、汚泥流下通路１２を設定速度で下るブラシ２０付きのせき止め板１９でせき止められつつ流れ下る。自然流下する場合より、流下速度が遅く、汚泥流下通路１２上に滞在する濃縮時間が長くなり、濃縮率が高くなる。また、汚泥流下通路１２の液体透過性板は、ブラシ２０で掃かれ、目詰まりし難い。

圧入装置２１は、密閉型スクリューコンベアであり、図１と図２に示すように、水平に配置した円筒形状のケーシング２２にスクリュー軸２３を同心に嵌合している。スクリュー軸２３の基端は、ケーシング２２の基端から突出し、電動機２４に連結している。

ケーシング２２とスクリュー軸２３の間には、螺旋状の移送通路２５を形成している。移送通路２５は、ケーシング２２の基端側に入口を設け、ケーシング２２の先端開口を出口にしている。移送通路２５の断面積は、入口側から出口側にわたって同じである。移送通路２５の入口には、濃縮機１１の汚泥流下通路１２の出口を接続している。

電動機２４を駆動すると、移送通路２５の入口に投入された汚泥は、スクリュー軸２３の回転で移送通路２５を出口側に移送される。

スクリュープレス３１は、図１と図４に示すように、水平に配置したスクリーン筒の液体透過性筒３２にスクリュー軸３３を同心に嵌合している。スクリュー軸３３は、中央部に羽根を螺旋状に巻き付けている。スクリュー軸３３の端は、液体透過性筒３２の端から突出し、伝動機構で電動機３４に連結している。

液体透過性筒３２とスクリュー軸３３の羽根付き部分の間には、螺旋状の移送圧縮通路３５を形成している。移送圧縮通路３５は、入口側から出口側に向うに従って断面積を小さくしている。移送圧縮通路３５の入口には、圧入装置２１の移送通路２５の出口を接続している。

液体透過性筒３２とスクリュー軸３３の羽根なし部分の間には、円筒形状ないし円環形状の圧縮室３６を形成している。圧縮室３６は、移送圧縮通路３５の出口を入口とし、液体透過性筒３２の開口端を出口としている。圧縮室３６の出口には、流出抵抗を与える抵抗体３７を設けている。

液体透過性筒３２の下には、液体透過性筒３２の透過孔から流れ落ちる液体を集めて排出する液体室３８を設けている。圧縮室３６の出口の下には、圧縮室３６の出口から抵抗体３７によって抵抗を受けつつ押し出される脱水ケーキが落下する通路３９を設けている。

〔汚泥脱水方法〕
本例の汚泥脱水装置を使用して本例の汚泥脱水方法を実施する場合、凝集反応槽１において、汚泥槽２に汚泥と凝集剤を供給する。汚泥は、凝集剤を添加されて撹拌され、凝集反応する。フロックが生成する。この凝集汚泥は、汚泥槽２の出口から流出し、濃縮機１１の汚泥流下通路１２の入口に流入する。

濃縮機１１において、凝集汚泥は、汚泥流下通路１２をブラシ２０付きのせき止め板１９でせき止められつつ設定速度で流れ下る。濃縮される。この濃縮汚泥は、汚泥流下通路１２の出口から流出し、圧入装置２１の移送通路２５の入口に流入する。

圧入装置２１において、濃縮汚泥は、スクリュー軸２３の回転で移送通路２５を出口側に移送される。この濃縮汚泥は、スクリュー軸２３の回転で圧力を加えられながら、移送通路２５の出口からスクリュープレス３１の移送圧縮通路３５の入口に送り込まれる。圧入される。

スクリュープレス３１において、移送圧縮通路３５に送り込まれた圧入濃縮汚泥は、スクリュー軸３３の回転で移送圧縮通路３５を出口側に移送され、圧入装置２１による送り込み圧力とスクリュー軸３３の回転で圧縮され、圧搾脱水する。重力脱水は、行われない。

移送圧縮通路３５で圧搾脱水された圧入濃縮汚泥は、後続の圧入濃縮汚泥によって押され、圧縮室３６に送り込まれて更に圧縮され、再び圧搾脱水される。

移送圧縮通路３５と圧縮室３６を順次通過して圧搾脱水された汚泥は、含水率が非常に低下し、脱水ケーキになり、圧縮室３６の出口から抵抗体３７によって抵抗を受けつつ押し出される。

実施例では、汚泥は、凝集反応槽１から濃縮機１１に流入するときに含水率が９９％であり、濃縮機１１から圧入装置２１に流入するときに含水率が９４％である。汚泥の固液の重量比率ないし質量比率は、含水率が９９％であると、１：９９であり、含水率が９４％であると、１：１５．７である。含水率が９９％から９４％になることは、含水率が９９％である汚泥中の液体の８４％位が除去されることを意味する。濃縮機１１において、汚泥は、大量の液体が除去される。

圧入装置２１は、汚泥の濃縮機能や脱水機能がない。汚泥は、圧入装置２１からスクリュープレス３１に送り込まれるときに含水率が９４％である。含水率が９４％である汚泥は、圧入装置２１による送り込み圧力やスクリュー軸３３の回転速度を高くしても、固液混合物の状態で液体透過性筒３２の透過孔から吹き出し難い。換言すると、スクリュープレス３１は、汚泥の送り込み圧力やスクリュー軸３３の回転速度を高くすることが容易である。圧搾脱水する圧力は、高くすることができる。また、スクリュープレス３１は、軸方向の長さ、移送圧縮通路３５の長さを短くすることができる。小型になる。

スクリュープレス３１において、汚泥は、移送圧縮通路３５と圧縮室３６で高い圧力で圧搾脱水され、脱水ケーキになって押し出されるときに含水率が８２〜８３％位である。脱水性能が高い。

なお、「背景技術」の項目に記載した従来の「スクリュープレス」と「圧入式スクリュープレス」においては、汚泥は、移送圧縮通路の入口で含水率が９９％であり、脱水ケーキになって押し出されるときに含水率が８５％位である。

［第２例（図５参照）］
本例の汚泥脱水装置は、第１例における汚泥の濃縮機能ないし脱水機能のない圧入装置２１に代えて、濃縮機能ないし脱水機能のある圧入装置４１を用いる。その他の構成は、第１例の汚泥脱水装置と同様である。

圧入装置４１は、第１例における圧入装置２１、スクリューコンベアの液体透過性のないケーシング２２を、図５に示すように、スクリーン筒の液体透過性筒４２に変更している。液体透過性筒４２の下には、液体透過性筒４２の透過孔から流れ落ちる液体を集めて排出する液体室４６を設けている。その他の構成は、第１例における圧入装置２１と同様である。

液体透過性筒４２とスクリュー軸２３の間に形成された螺旋状の移送通路２５の入口には、濃縮機１１の出口から濃縮汚泥が流入する。電動機２４が駆動する。すると、濃縮汚泥は、第１例におけるのと同様に、スクリュー軸２３の回転で移送通路２５を入口から出口側に移送される。そして、スクリュー軸２３の回転で圧力を加えられながら、移送通路２５の出口からスクリュープレス３１の入口に送り込まれる。

ところが、この濃縮汚泥は、第１例におけるのとは異なり、移送通路２５の入口端に流下した際、重力脱水される。また、移送通路２５の出口側に押し込まれて圧縮された際、圧搾脱水される。即ち、濃縮汚泥は、圧入装置４１で濃縮ないし脱水されてスクリュープレス３１に圧入される。

実施例では、汚泥は、第１例におけるのと同様に、凝集反応槽１から濃縮機１１に流入するときに含水率が９９％であり、濃縮機１１から圧入装置４１に流入するときに含水率が９４％である。ところが、第１例におけるのとは異なり、圧入装置４１は、濃縮機能ないし脱水機能があるので、汚泥は、圧入装置４１からスクリュープレス３１に送り込まれるときに含水率が９２％に低下する。汚泥は、圧入装置４１で濃縮ないし脱水され、含水率が２％低下する。

スクリュープレス３１に送り込まれる汚泥は、含水率が第１例におけるより２％低下する。従って、スクリュープレス３１は、汚泥の送り込み圧力やスクリュー軸３３の回転速度を第１例におけるより高くすることができる。圧搾脱水する圧力は、第１例におけるより高くすることができる。

スクリュープレス３１において、汚泥は、移送圧縮通路３５と圧縮室３６で高い圧力で圧搾脱水され、脱水ケーキになって押し出されるときに含水率が８０％位である。脱水性能が第１例におけるより高い。

［変形例］
上記の実施形態において、圧入装置２１、４１は、スクリューコンベアであるが、モノポンプ（Mono pump）とも呼ばれる一軸偏心ネジポンプにする。このポンプは、回転容積型であり、弾性材の雌ネジである固定子内を、金属材の雄ネジである回転子が偏心して回転する。

又は、ピストンポンプ又はプランジャポンプとも呼ばれる往復ポンプにする。このポンプは、往復容積型であり、シリンダ内をピストン又はプランジャが往復動する。

本発明は、生活廃水や産業廃水の処理に利用される。

本発明の実施形態の第１例における汚泥脱水装置の概略平面図。 同汚泥脱水装置の凝集反応槽、濃縮機と圧入装置の概略立面図。 同汚泥脱水装置の濃縮機の入口側から見た概略拡大図。 同汚泥脱水装置のスクリュープレスの概略立面図。 実施形態の第２例における汚泥脱水装置の圧入装置の概略立面図。

符号の説明

１ 凝集反応槽
２ 汚泥槽
３ ポンプ付きの汚泥供給通路
４ 凝集剤供給通路
５ 撹拌装置
１１ 濃縮機
１２ 汚泥流下通路
１３ 液体室
１４ 駆動軸
１５ 従動軸
１６ 電動機
１７ 鎖車
１８ 無端の鎖
１９ せき止め板
２０ ブラシ
２１ 圧入装置、スクリューコンベア
２２ 円筒形状のケーシング
２３ スクリュー軸
２４ 電動機
２５ 移送通路
３１ スクリュープレス
３２ 液体透過性筒
３３ スクリュー軸
３４ 電動機
３５ 移送圧縮通路
３６ 圧縮室
３７ 抵抗体
３８ 液体室
３９ 脱水ケーキ落下通路
４１ 濃縮機能ないし脱水機能のある圧入装置
４２ 液体透過性筒
４６ 液体室

Claims (4)

1. 凝集剤を添加して凝集反応した汚泥は、横断面形状が溝形で、その底が液体透過性のスクリーン板と、それをブラシで掃くと共に汚泥が流れ下る速度をせき止め板で制御する装置を有する重力濃縮機に供給して濃縮し、
   濃縮機で濃度が高くなった濃縮汚泥は、液体透過性筒内でスクリュー軸が回転するスクリュープレスに、圧入装置で圧力を加えながら送り込み、
   スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間に送り込まれた圧入濃縮汚泥は、圧入装置による送り込み圧力とスクリュー軸の回転で圧縮し、圧搾脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。
2. 濃縮汚泥を圧入装置でスクリュープレスに送り込む際、濃縮汚泥は、圧入装置で濃縮ないし脱水することを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水方法。
3. 凝集反応槽の出口は、横断面形状が溝形で、その底が液体透過性のスクリーン板と、それをブラシで掃くと共に汚泥が流れ下る速度をせき止め板で制御する装置を有する重力濃縮機の入口に接続し、凝集剤を添加して凝集反応した凝集反応槽の汚泥を濃縮機に供給して濃縮する構成にし、
   濃縮機の出口は、圧入装置の入口に接続し、圧入装置の出口は、液体透過性筒内でスクリュー軸が回転するスクリュープレスの入口に接続し、濃縮機で濃度が高くなった濃縮汚泥を、スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間に、圧力を加えながら送り込む構成にし、
   スクリュープレスの液体透過性筒とスクリュー軸との間には、圧入濃縮汚泥を圧入装置による送り込み圧力とスクリュー軸の回転で圧縮して圧搾脱水する領域を設けたことを特徴とする汚泥脱水装置。
4. 圧入装置は、汚泥の濃縮機能ないし脱水機能があることを特徴とする請求項３に記載の汚泥脱水装置。

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