JP4493038B2 - ろ過装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備の小型化し難かった。
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
そこで、本発明者らは、このような問題点を鑑み、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、これら内側ろ材と外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、ろ過空間の下方側から被処理液を送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、内側ろ材及び外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされたろ過装置を提案した(例えば、特許文献3)。
そこで、本発明の主たる課題は、ケーキを圧密して脱水を促進させると共に、その圧密度の調整を図ることができるろ過装置を提供することにある。
<請求項1記載の発明>
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、
前記ろ過空間の下方から被処理液を上方に向かって送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記ケーキは回転する前記ろ材との摩擦力により前記仕切りに沿って上昇させ、ろ過空間から排出されるように構成され、
前記ろ過空間内の上方側に形成されたケーキ排出口には、ケーキを圧搾する背圧板が設けられた、
ことを特徴とするろ過装置。
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
また、ろ過空間内の上方側に形成されたケーキ排出口には、ケーキを圧搾する背圧板を設ける構成とすることにより、ケーキは半径方向及び軸方向の異なる方向から圧搾されるため、ケーキの低含水率化を効果的に図ることができる。
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成(横型)のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし、より均一にすることができる。
請求項2記載の発明は、前記背圧板は、前記ケーキ排出口の排出部分の断面積を調整可能に構成された、請求項1記載のろ過装置である。
請求項3記載の発明は、前記背圧板は、複数枚かつそれぞれが前記ケーキ排出口に対して着脱自在に構成された、請求項1又は2記載のろ過装置である。
請求項4記載の発明は、前記背圧板は、前記ケーキ排出口に対して可動であり、排出部分の断面積を調整可能に構成された、請求項1又は2記載のろ過装置である。
ケーキ排出口の排出部分の断面積を調整可能に背圧板を構成することにより、ケーキの成分や運転状況等によってケーキに与える圧搾力(排出抵抗)の調整を可能としている。
また、背圧板を、複数枚かつそれぞれが前記ケーキ排出口に対して着脱自在に構成することにより、排出部分の断面積を変化させることができ、ケーキの成分や運転状況等によってケーキに与える圧搾力(排出抵抗)の調整を可能としている。
さらに、背圧板をケーキ排出口に対して可動であり、排出部分の断面積を調整可能に構成することにより、運転状況等による圧搾力(排出抵抗)のより一層の微調整が可能になる。
請求項5記載の発明は、前記ケーキ排出口から排出されたケーキを搬送する搬送手段が設けられた、請求項1乃至4のいずれか1項記載のろ過装置である。
ケーキ排出口から排出されたケーキを搬送する搬送手段が設けられた構成とすることにより、完全な排出が可能となり、清掃性に優れると共に、残留したケーキによる腐食等の問題を軽減できる。
請求項6記載の発明は、前記搬送手段は、スクリューコンベアである、請求項5記載のろ過装置である。
搬送手段がスクリューコンベアであることにより、スクリューコンベアの回転数を調整することでケーキ排出速度を調整し、ケーキへの圧搾力を調整することができる。
また、スクリューコンベアによって強制的にケーキを排出するので、完全な排出が可能となり、清掃性に優れると共に、残留したケーキによる腐食等の問題を軽減できる。
請求項7記載の発明は、前記ケーキ排出口から排出されたケーキを脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とされた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置である。
ケーキ排出口から排出されたケーキを脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とすることにより、ケーキの排出の際の臭気の抑制やシール構造の簡略化が図れる。
請求項8記載の発明は、掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とされた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置である。
掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とすることにより、ケーキの円滑な排出がなされる。
請求項9記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至8のいずれか1項記載のろ過装置である。
ろ過空間に送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
請求項10記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置である。
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面(例えば、内側ろ材のろ過面)近傍のケーキは、もう一方のろ過面(例えば、外側ろ材のろ過面)側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
請求項11記載の発明は、前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置である。
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第1の回転駆動手段と第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
請求項12記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記下方側から前記上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置である。
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の下方側からその上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし均一にすることができる。
本発明に係るろ過装置の背圧板等を説明する前に、まず図1乃至図8に基づきろ過装置の基本構成を説明する。
ろ過装置におけるケーシング7の内部には、図1及び図2に示されるように、モータ等の第1の回転駆動手段(図示せず)によって駆動力が伝達される内筒回転軸5に上板1Aが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材1と、この内側ろ材1と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材2と、ケーシング7の上板7A及び底板7Bに両端部を固定され、内側ろ材1と外側ろ材2との間に形成されるろ過空間4に配置されたスパイラル状(リボンスクリュー状)の仕切り3と、が備えられている。なお、ケーシング7は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
ところで、本発明に係るろ過装置では、図9乃至図11に示すように、ケーシング7の上板7Aにおけるケーキ排出口14は、ろ過空間4を投影した部分の略全範囲に円周状に形成されている。そして、そのケーキ排出口14を覆うように複数の背圧板15、15,…が設けられている。これら背圧板15、15,…は、ケーキ排出口14に対して着脱自在であり、例えば、ケーシング7の上板7Aにボルトなどにより上板7Aに対して固定されている。なお、ケーキ排出口14はろ過空間4を投影した部分の全範囲に形成されている必要はなく、一部に形成されていてもよい。
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口10,11へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間4内に被処理液を送入する。ろ過空間4内に送入された被処理液は、仕切り3に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材1と外側ろ材2 とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材1 と外側ろ材2 をそれぞれ、モータ等の第1及び第2の回転駆動手段(図示せず)によって回転させられる。この際、必要に応じて内側ろ材1と外側ろ材2とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材1と外側ろ材2は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
Claims (12)
- 同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、
前記ろ過空間の下方から被処理液を上方に向かって送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記ケーキは回転する前記ろ材との摩擦力により前記仕切りに沿って上昇させ、ろ過空間から排出されるように構成され、
前記ろ過空間内の上方側に形成されたケーキ排出口には、ケーキを圧搾する背圧板が設けられた、
ことを特徴とするろ過装置。 - 前記背圧板は、前記ケーキ排出口の排出部分の断面積を調整可能に構成された、請求項1記載のろ過装置。
- 前記背圧板は、複数枚かつそれぞれが前記ケーキ排出口に対して着脱自在に構成された、請求項1又は2記載のろ過装置。
- 前記背圧板は、前記ケーキ排出口に対して可動であり、排出部分の断面積を調整可能に構成された、請求項1又は2記載のろ過装置。
- 前記ケーキ排出口から排出されたケーキを搬送する搬送手段が設けられた、請求項1乃至4のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記搬送手段は、スクリューコンベアである、請求項5記載のろ過装置。
- 前記ケーキ排出口から排出されたケーキを脱水ケーキ搬送設備まで、密閉性の管路で接続する構成とされた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置。
- 掻き取り羽根が配設され、この羽根の回転によりケーキが排出される構成とされた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至8のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りは、前記下方側から前記上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置。
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