JP4518501B2 - 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)。
また、この搬送空間内における含水率が低下したケーキ分の搬送性の向上も求められていた。
さらに、スパイラル状の仕切りには、移動する被処理液やケーキから過大な応力を受けるため、安定的なろ過作業等の観点から、この仕切りの強度の向上や形状の維持が求められていた。
そこで、本発明の主たる課題は、上記の課題を解決し、圧密脱水性能の向上を図ると共に、ケーキの搬送性を向上させるろ過装置を提供することにある。
<請求項1記載の発明>
請求項1記載の発明は、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、
少なくとも前記ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、その表裏で前記被処理液が通過可能に構成された、
ことを特徴とするろ過装置である。
請求項2記載の発明は、前記被処理液は、前記ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りに形成された孔又は前記仕切りに形成された非連続部分である離間部分、を介することにより通過可能とされた、請求項1記載のろ過装置である。
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、少なくとも前記ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、その表裏で前記被処理液が通過可能に構成されていることにより、被処理液やケーキの混合攪拌が促進され、濃度や圧力分布が均一化されやすくなり、ろ過や圧密脱水機能が向上する。
好ましい形態としては、ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の仕切りに形成された孔、又は仕切りに形成された非連続部分である離間部分を形成し、これら孔や隙間部分を介することにより被処理液を連通させることができる。
請求項3記載の発明は、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、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端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/又は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、少なくとも前記ろ過空間の一端側付近におけるスパイラル状の前記仕切りの表面及び裏面が、それぞれを摩擦係数が異なるように処理された、ことを特徴とするろ過装置である。
少なくともろ過空間の一端側付近におけるスパイラル状の仕切りの表面及び裏面が、それぞれを摩擦係数が異なるように処理されていることにより、仕切り3により画された搬送空間内で、これら表面や裏面に接触しつつ搬送される被処理液やケーキの搬送速度の差が生じ、この速度差に起因して搬送空間内で混合攪拌を生じさせることができ、ろ過や圧密脱水機能を向上させることができる。
請求項4記載の発明は、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、
少なくとも前記ろ過空間の上方側付近のみにおけるスパイラル状の前記仕切りは、他の部分より摩擦抵抗が小さい低摩擦処理が施された、
ことを特徴とするろ過装置である。
少なくともろ過空間の上方側付近におけるスパイラル状の仕切りは、低摩擦処理がなされていることにより、含水率の低いケーキ分の搬送性能が向上し、搬送や排出が容易になる。
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、
少なくとも前記ろ過空間の上方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、発熱する構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置である。
請求項6記載の発明は、前記仕切りは、その内部に加温媒体の流通路が形成された、請求項5記載のろ過装置である。
少なくとも前記ろ過空間の上方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、発熱する構成とすることにより、仕切りに接触するケーキや被処理液を加温し、これらの見かけ粘度を低下させることができ、搬送性が向上する。また、ケーキや被処理液内の遊離水の粘度が低下することで固液分離性が向上し、低含水率化を図ることができる。
見かけ粘度を低下させるためには、仕切りを熱水や蒸気、又は電熱線等で発熱させればよく、その一実施形態として、仕切りの内部に加温媒体の流通路を形成し、この流通路に加温媒体を導入することにより仕切りを発熱させてもよい。
請求項7記載の発明は、前記仕切りの内周縁及び又は外周縁で、かつ表面側及び又は裏面側に、ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーが取付けられた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置である。
仕切りの内周縁及び又は外周縁で、かつ表面側及び又は裏面側に、ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーが取付けられた構成とすることにより、仕切りの内周縁及び又は外周縁の先端側にろ材表面をスクレーピングする機能を持たせることができる。
請求項8記載の発明は、前記仕切りの断面形状は、その内周縁及び外周縁をテーパー状に処理した形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置である。
請求項9記載の発明は、前記仕切りの断面形状は、その内周縁及び外周縁を円弧状に処理した形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置である。
請求項10記載の発明は、前記仕切りの断面形状は、略楕円形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置である。
請求項11記載の発明は、前記仕切りの断面形状は、内周縁及び外周縁から中央部に向かって凹部が形成された形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置である。
断面形状において内周縁及び外周縁と中央部分とで厚み差を設けることによって、搬送空間内で被処理液の混合を生じさせることができる。また、仕切りには、搬送に伴い、移動する被処理液やケーキから応力を受けるが、剛性を増すような断面形状とすることにより、応力を受けるスパイラル状の仕切りの機械強度を高め、形状維持を図ることができる。
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11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13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12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14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13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15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14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。
請求項16記載の発明は、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加圧状態で送入するように構成されている、請求項1乃至15のいずれか1項記載のろ過装置である。
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加圧状態で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。
<本発明に係るろ過装置の構成>
本発明に係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。
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 (16)
- 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、
少なくとも前記ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、その表裏で前記被処理液が通過可能に構成された、
ことを特徴とするろ過装置。 - 前記被処理液は、前記ろ過空間の下方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りに形成された孔又は前記仕切りに形成された非連続部分である離間部分、を介することにより通過可能とされた、請求項1記載のろ過装置。
- 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、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端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/又は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、
少なくとも前記ろ過空間の一端側付近におけるスパイラル状の前記仕切りの表面及び裏面が、それぞれを摩擦係数が異なるように処理された、
ことを特徴とするろ過装置。 - 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、
少なくとも前記ろ過空間の上方側付近のみにおけるスパイラル状の前記仕切りは、他の部分より摩擦抵抗が小さい低摩擦処理が施された、
ことを特徴とするろ過装置。 - 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、
少なくとも前記ろ過空間の上方側付近におけるスパイラル状の前記仕切りは、発熱する構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。 - 前記仕切りは、その内部に加温媒体の流通路が形成された、請求項5記載のろ過装置。
- 前記仕切りの内周縁及び又は外周縁で、かつ表面側及び又は裏面側に、ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーが取付けられた、請求項1乃至6のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記仕切りの断面形状は、その内周縁及び外周縁をテーパー状に処理した形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記仕切りの断面形状は、その内周縁及び外周縁を円弧状に処理した形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記仕切りの断面形状は、略楕円形状である、請求項1乃至7のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記仕切りの断面形状は、内周縁及び外周縁から中央部に向かって凹部が形成された形状である、請求項1乃至7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11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12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13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14のいずれか1項記載のろ過装置。
- 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加圧状態で送入するように構成されている、請求項1乃至15のいずれか1項記載のろ過装置。
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