JP4609439B2 - 差速回転濃縮機 - Google Patents

Description

この発明は、下水混合生汚泥、下水消化汚泥、活性余剰汚泥等に高分子凝集剤を添加して、外筒スクリーンとスクリュー軸を差速回転させながら汚泥を濃縮する差速回転濃縮機に関する。

従来、難ろ過性の懸濁物質を含有する原液に凝集剤を添加してフロックを形成させて、脱水汚泥の含水率の低減を図っている。濃縮・脱水させる装置として、外筒スクリーンにスクリュー軸を内設し、スクリュー軸を回転させながら目詰まりしやすいろ過面を再生するスクリュープレスが良く知られている。そして、低濃度の汚泥を処理する外筒回転型濃縮機としては、スクリーンを張設した外筒とスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を逆回転させながら、スクリュー軸の供給路からろ過室に汚泥を供給し、終端部の出口開口度調節機構から濃縮汚泥を抜出す濃縮機は、例えば、特許文献１に記載してあるように、この発明の出願人が提案している。また、ろ過筒の中央部をケーキ排口部、両端部を原料入口部とし、ろ過筒に内接したスクリュー胴にスクリュー羽根を巻き掛けて、スクリュー羽根を左右対称的に逆ピッチに構成し、ケーキ出口部に切頭円錐板を配設して圧搾する連続圧搾機も、例えば、特許文献２に記載してあるように公知である。
特許第３８３２３３０号公報（段落番号００１４乃至段落番号００２４、図１） 特公昭６０−３９１８号公報（請求項１，図１）

従来の外筒回転型濃縮機は、外筒を逆回転させれば、相対的にスクリュー羽根の回転数を高め、外筒のスクリーン面の摺接回数を増加させ、目詰りしたろ過面を再生してろ液の排出を促進させ、濃度の低い汚泥の大量処理を可能とする利点がある。外筒とスクリュー軸が逆回転するので、汚泥の送り出しが良く、効率が高いと言う特徴もあるが、汚泥入口と汚泥出口のサイズを大きくすることに限度がある。出口開口度調節機構が濃縮汚泥の背圧となり、スクリーンの目開きを大きくすると目抜けの恐れがあり、低濃度の原液の大量処理に限界がある。また、ろ過筒の両端部を原料入口部とした連続圧搾機は、原料の投入量を増加させることができるものであるが、ろ過筒が固定されているため、目詰まりが起こり易く濃縮機としては課題があり、出口部の切頭円錐板が背圧となり固形物の目抜けによるろ液の濁度が高くなる恐れもある。この発明は、外筒スクリーンとスクリュー軸を差速回転させながら、スクリュー軸のスラスト負荷を解消し、汚泥濃縮の大量処理を可能とした差速回転濃縮機を提供する。

この発明の差速回転濃縮機の要旨は、外筒とスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸でスクリーン室を構成し、外筒とスクリュー軸を差速回転させながらスクリーン室に汚泥を供給し、外筒からろ液を分離して濃縮汚泥を取出す濃縮機において、一対の外筒スクリーンと、中央部の複数の排出口を開口したフランジ管で外筒を構成し、外筒に内設したスクリュー軸に正ねじスクリュー羽根と逆ねじスクリュー羽根を巻き掛けると共に、スクリュー軸に二重管路を形成して、前段汚泥供給路を外管部に、後段汚泥供給路を内管部に設け、後段汚泥供給路にスクリーン室の後端側の後段供給孔とスクリュー軸先端の後段部汚泥入口を開口し、前段汚泥供給路にスクリーン室の始端側の前段供給孔と、スクリュー軸の先端周部の前段部汚泥入口を開口するとともに、前段部汚泥入口を囲繞するように給泥ボックスを枢着し、スラリー供給管（４０）から分岐した一方の分岐供給管（４１、４５）を後段部汚泥入口（１３）に、他方の分岐供給管（４２、４６）を給泥ボックス（１４）に連通したもので、スクリュー軸に左右対称に巻き掛けたスクリュー羽根が、スクリュー軸と外筒スクリーンの軸芯方向の外力を打ち消して、スラスト負荷を消滅させることができる。そして、左右にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸は濃縮汚泥の排出口を共有し、左右のスクリーン室が一本に繋いだ形になっており、一台で二倍のスラリーを処理することができる。
更に、スクリュー軸を利用してスクリーン室の両端部から汚泥が供給できる。

差速回転濃縮機のスクリーン室への均等汚泥流量の供給手段が、一方の分岐供給管に配設したスラリー流量計と調節弁を流量制御器に接続し、前記分岐供給管の流量をスラリー流量計で検知して流量制御器に送信し、一対の分岐供給管の流量が均等流量になるように調節弁の開口度を制御するもので、スクリーン室の両端部から均等に汚泥を供給して、汚泥性状が変化しても、左右のスクリーン室から均一な濃縮汚泥を取出すことができる。

他の発明のスクリーン室への均等汚泥流量の供給手段が、一方の分岐供給管に配設したスラリー流量計と、他方の分岐供給管に配設した調節弁を流量制御器に接続し、一方の分岐供給管の流量をスラリー流量計で検知して流量制御器に送信し、一対の分岐供給管の流量が均等流量になるように他方の分岐供給管の調節弁の開口度を制御するもので、一対の分岐供給管の流量を均等流量に調節することができる。

この発明に係る差速回転濃縮機は上記のように構成してあり、外筒スクリーンとスクリュー軸を逆方向に差速回転させれば、相対的に左右対称の正ねじスクリュー羽根と逆ねじスクリュー羽根の回転数を高め、外筒スクリーンのろ過面の摺接回数を増加させ、目詰りしようとするろ過面を再生してろ液の排出を促進させることができる。スクリーン室の両端部から供給した濃度の低い汚泥を濃縮し大量処理が可能となり、均一な濃縮汚泥を取出すことができる。外筒スクリーンとスクリュー軸にスラストが発生することがなく、外筒スクリーンの中央部のフランジ管から濃縮汚泥を排出するので、一台で二倍のスラリーの処理能力が得られる。そして、濃縮液の出口が中央部の一ヶ所であり、スクリュー駆動機とスクリーン駆動機がそれぞれ一機のみで良く、プラント上コンパクトで簡単な濃縮機となる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１は差速回転濃縮機の縦断側面図であって、差速回転濃縮機１は、円筒状の外筒２にスクリュー軸３を同心状に内設してあり、外筒２は前後に分割した一対の外筒スクリーン２ａ、２ｂと、その中央部の周部に複数の排出口４・・・を開口したフランジ管５で構成してある。外筒２とスクリュー軸３の間にスクリーン室６が配設してあり、分割した外筒スクリーン２ａ、２ｂの内部にスクリーン室６ａ、６ｂを形成してある。スクリュー軸３に巻き掛けたスクリュー羽根７は、左右対称の正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂで構成してあり、スクリーン室６ａ、６ｂの端部から外筒スクリーン２ａ、２ｂの中央部のフランジ管５の近傍に配設してある。

図２は差速回転濃縮機の要部断面図であって、外筒２に内設したスクリュー軸３は二重管路を形成して、外管部を前段汚泥供給路８とし、内管部を後段汚泥供給路９としてある。スクリュー軸３に配設した前段汚泥供給路８はスクリーン室６ａの始端側に前段供給孔１０を開口し、後段汚泥供給路９はスクリーン室６ｂの後端側に後段供給孔１１を開口してある。汚泥供給側のスクリュー軸３の先端周部に前段部汚泥入口１２と、その先端に後段部汚泥入口１３が開口してあり、前段部汚泥入口１２を囲繞する給泥ボックス１４がスクリュー軸３の先端周部に枢着してある。スクリュー軸３の先端周部の給泥ボックス１４とスクリュー軸３の先端の後段汚泥供給口１３からスクリュー軸３の前段汚泥供給路８と後段汚泥供給路９に汚泥を流入させてスクリーン室６ａ、６ｂの両端部から汚泥を供給する。左右対称に正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂを巻き掛けたスクリュー軸３は濃縮汚泥の排出口４・・・を共有し、左右のスクリーン室６ａ、６ｂが一本に繋いだ形になっており、一台で二倍のスラリーを処理することができる。なお、符号１５はスクリュー軸３に開口した前段供給孔１０の後方近傍の前段汚泥供給路８に設けた仕切板である。

図１に示すように、スクリュー軸３は前段側がフレーム１６に載置した軸受１７に軸支され、後段側が外筒２の後端側に嵌着したフランジ板１８に挿通支持されている。外筒２は供給側に嵌着した入口フランジ１９がスクリュー軸３に軸支され、後端側の外筒２に嵌着したフランジ板１８をフレーム２０に載置した軸受２１に支架させて、外筒２とスクリュー軸３を回動可能としてある。外筒２の後端側のフランジ板１８に外嵌したスプロケット２２を、フレーム２０に載置した正逆転可能な外筒駆動機２３に連動連結してある。外筒２に内設したスクリュー軸３は後端にスクリュー駆動機２４を連結してある。外筒２とスクリュー軸３を同一方向或いは逆方向に差速回転自在としてある。

図３は差速回転濃縮機の他の実施例の縦断側面図であって、この発明の差速回転濃縮機１ａは、外筒２に内設したスクリュー軸２５の前後部に前段汚泥供給路２６と後段汚泥供給路２７を形成してある。前段汚泥供給路２６はスクリーン室６ａの始端側に前段供給孔２８を開口し、後段汚泥供給路２７はスクリーン室６ｂの後端側に後段供給孔２９を開口してある。スクリュー軸２５の両端部に前段汚泥供給路２６の前段部汚泥入口３０と後段汚泥供給路２７の後段部汚泥入口３１が開口してある。スクリュー軸２５の両端の前段部汚泥入口３０と後段部汚泥入口３１に供給した汚泥をスクリュー軸２５の前段供給孔２８と後段供給孔２９からスクリーン室６ａ、６ｂの両端部に流入させる。なお、符号３２は外筒スクリーン２ａ、２ｂの下方に配設したろ液トラフ、符号３３は外筒２の外周に沿って配設した洗浄管、符号３４はフランジ管５を支架した中間スタンドである。

図１及び図３に示す差速回転濃縮機１、１ａは、外筒２とスクリュー軸３、２５を差速回転させながら、スクリュー軸３、２５の前段汚泥供給路８、２６と後段汚泥供給路９、２７に流入させた汚泥を前段供給孔１０、２８と後段供給孔１１、２９からスクリーン室６ａ、６ｂの両端部に供給し、外筒スクリーン２ａ、２ｂからろ液を分離しながら、正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂで汚泥を移送し、濃縮汚泥をフランジ管５の周部の排出口４・・・から排出する。スクリュー軸３、２５に巻き掛けた正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂが左右対称となっているため、外筒スクリーン２ａ、２ｂとスクリュー軸３、２５の軸芯方向の外力が左右の正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂで打ち消し合い、スラスト負荷が零となる。外筒２の中央部のフランジ管５から濃縮汚泥を排出するので、一台で二倍のスラリーの処理能力が得られる。外筒２とスクリュー軸３、２５は同方向に差速回転させてもよいが、外筒２とスクリュー軸３を逆回転させれば、相対的に左右対称の正ねじスクリュー羽根７ａと逆ねじスクリュー羽根７ｂの回転数を高め、外筒スクリーン２ａ、２ｂのろ過面の摺接回数を増加させることができる。目詰りしようとするろ過面を再生してろ液の排出を促進させ、スクリーン室６ａ、６ｂの両端部から供給した濃度の低い汚泥の大量処理が可能となる。

図４は凝集スラリーを供給する差速回転濃縮機の概略構成図であって、汚泥貯留槽３５の汚泥を抜出す原液供給管３６に定流量の原液供給ポンプＳＰと濃度計Ｄ及び原液流量計Ｆ１が配設してあり、汚泥の濃度と原汚泥流量Ｑｓを測定するようにしてある。汚泥貯留槽３５に併設した高分子溶解槽３７に薬液供給管３８が連結してあり、薬液供給管３８に流量調節可能な高分子供給ポンプＰＰと凝集剤の添加量を測定する薬液流量計Ｆ２を配設してある。薬液供給管３８は原液流量計Ｆ１を配設した原液供給管３６の後方に接続してある。原液供給管３６の濃度計Ｄ及び原液流量計Ｆ１と、薬液供給管３８の薬液流量計Ｆ２が固形物比例注入制御器３９に接続してある。原液供給管３６の汚泥から検出した原液濃度と原汚泥流量Ｑｓの検知信号を固形物比例注入制御器３９に送信し、汚泥貯留槽３５から定流量で抜出す原汚泥流量Ｑｓの固形物量を算出する。高分子凝集剤の添加量の検知信号を固形物比例注入制御器３９に送信して、予め設定してある汚泥の固形物量に対する高分子凝集剤の薬注率と比較演算し、適正な凝集剤の薬注率になるように高分子供給ポンプＰＰの回転数を制御して、原汚泥流量Ｑｓに高分子流量Ｑｐを供給する。

図４に示すように、原汚泥流量Ｑｓに高分子流量Ｑｐを供給した原液供給管３６の後端にラインミキサー５１が連結してあり、原液供給ポンプＳＰの供給圧で汚泥と高分子凝集剤を撹拌混合する。ラインミキサー５１に連結したスラリー供給管４０に一対の分岐供給管４１、４２が接続してあり、配管内を圧送中に凝集スラリーを形成させる。スラリー供給管４０から分岐した一方の分岐供給管４１がスクリュー軸３の先端の後段汚泥入口１３と、他方の分岐供給管４２がスクリュー軸３の先端周部の給泥ボックス１４に連結してある。スラリー供給管４０から分岐した一方の分岐供給管４１にスラリー流量計Ｆ３と調節弁４３が配設してあり、流量制御器４４がスラリー流量計Ｆ３と調節弁４３の間に接続してある。前記分岐供給管４１を流れる凝集スラリーをスラリー流量計Ｆ３で計測し、流量の検知信号を流量制御器４４に送信して、流量制御器４４で一対の分岐供給管４１、４２の流量が均等流量になるように調節弁４３の開口度を制御する。流入汚泥の性状変化に対しても、左右のスクリーン室６ａ、６ｂに均等流量の凝集スラリーが供給できるので、スクリーン室６ａ、６ｂの左右から均一な濃縮汚泥を取出すことができる。図４の概略構成図の実施例では、一対の分岐供給管４１、４２は図１に示す差速回転濃縮機１に連結してあるが、図３に示す差速回転濃縮機１ａの前段汚泥入口３０と後段汚泥入口３１に一対の分岐供給管４１、４２をそれぞれ連結してもよいものである。

図５は凝集スラリーを供給する差速回転濃縮機の他の実施例の概略構成図であって、スラリー供給管４０から分岐した一方の分岐供給管４５にスラリー流量計Ｆ４と、他方の分岐供給管４６に調節弁４７が配設してある。スラリー流量計Ｆ４と調節弁４７の間に流量制御器４８が接続してあり、一方の分岐供給管４５に流れる凝集スラリーをスラリー流量計Ｆ４で計測し、流量の検知信号を流量制御器４８に送信し、流量制御器４８で一対の分岐供給管４５、４６の流量が均等流量になるように調節弁４７の開口度を制御する。図５の概略構成図の実施例では、一対の分岐供給管４５、４６は図３に示す差速回転濃縮機１ａに連結してあるが、図１に示す差速回転濃縮機１の後段汚泥入口１３と給泥ボックス１４に、一対の分岐供給管４５、４６をそれぞれ連結してもよいものである。図４及び図５に示すように、外筒２のフランジ管５の下方に配設した濃縮汚泥受槽４９に濃度計５０を設け、濃縮した汚泥濃度を計測して外筒スクリーン２とスクリュー軸３の差速回転速度を調節すれば、汚泥性状の変動に対しても濃縮汚泥濃度の一定制御も可能となる。

この発明に係る差速回転濃縮機は、外筒の中央部に排出口を開口し、スクリュー軸に左右対称のスクリュー羽根を巻き掛けて、外筒とスクリュー軸を差速回転させながら、スクリュー軸の前段汚泥供給路と後段汚泥供給路からスクリーン室の両端部に汚泥を供給するので、一対のスクリュー羽根がスクリュー軸と外筒スクリーンのスラスト負荷を消滅させ、一台で二倍のスラリーを処理することができる。従って、下水混合生汚泥、下水消化汚泥、活性余剰汚泥等の大容量の処理を必要とする処理場に好適な差速回転濃縮機となるものである。

この発明に係る差速回転濃縮機の縦断側面図である。 同じく、差速回転濃縮機の要部断面図である。 この発明に係る差速回転濃縮機の他の実施例の縦断側面図である。 同じく、凝集スラリーを供給する差速回転濃縮機の概略構成図である。 同じく、凝集スラリーを供給する差速回転濃縮機の他の実施例の概略構成図である。

２ 外筒
２ａ、２ｂ 外筒スクリーン
３、２５ スクリュー軸
４ 排出口
５ フランジ管
６、６ａ、６ｂ スクリーン室
７ スクリュー羽根
７ａ 正ねじスクリュー羽根
７ｂ 逆ねじスクリュー羽根
８、２６ 前段汚泥供給路
９、２７ 後段汚泥供給路
１０、２８ 前段供給孔
１１、２９ 後段供給孔
１２、３０ 前段部汚泥入口
１３、３１ 後段部汚泥入口
１４ 給泥ボックス
４０ スラリー供給管
４１、４２、４５、４６ 分岐供給管
４３、４７ 調節弁
４４、４８ 流量制御器
Ｆ３、Ｆ４ スラリー流量計

Claims (3)

1. 外筒（２）とスクリュー羽根（７）を巻き掛けたスクリュー軸（３）でスクリーン室（６）を構成し、外筒（２）とスクリュー軸（３）を差速回転させながらスクリーン室（６）に汚泥を供給し、外筒（２）からろ液を分離して濃縮汚泥を取出す濃縮機において、一対の外筒スクリーン（２ａ、２ｂ）と、中央部の複数の排出口（４・・・）を開口したフランジ管（５）で外筒（２）を構成し、外筒（２）に内設したスクリュー軸（３）に正ねじスクリュー羽根（７ａ）と逆ねじスクリュー羽根（７ｂ）を巻き掛けると共に、スクリュー軸（３）に二重管路を形成して、前段汚泥供給路（８）を外管部に、後段汚泥供給路（９）を内管部に設け、後段汚泥供給路（９）にスクリーン室（６ｂ）の後端側の後段供給孔（１１）とスクリュー軸（３）先端の後段部汚泥入口（１３）を開口し、前段汚泥供給路（８）にスクリーン室（６ａ）の始端側の前段供給孔（１０）と、スクリュー軸（３）の先端周部の前段部汚泥入口（１２）を開口するとともに、前段部汚泥入口（１２）を囲繞するように給泥ボックス（１４）を枢着し、スラリー供給管（４０）から分岐した一方の分岐供給管（４１、４５）を後段部汚泥入口（１３）に、他方の分岐供給管（４２、４６）を給泥ボックス（１４）に連通したことを特徴とする差速回転濃縮機。
2. 上記一方の分岐供給管（４１）に配設したスラリー流量計（Ｆ３）と調節弁（４３）を流量制御器（４４）に接続し、分岐供給管（４１）の流量をスラリー流量計（Ｆ３）で検知して流量制御器（４４）に送信し、一対の分岐供給管（４１、４２）の流量が均等流量になるように調節弁（４３）の開口度を制御することを特徴とする請求項１に記載の差速回転濃縮機。
3. 上記一方の分岐供給管（４５）に配設したスラリー流量計（Ｆ４）と、他方の分岐供給管（４６）に配設した調節弁（４７）を流量制御器（４８）に接続し、一方の分岐供給管（４５）の流量をスラリー流量計（Ｆ４）で検知して流量制御器（４８）に送信し、一対の分岐供給管（４５、４６）の流量が均等流量になるように他方の分岐供給管（４６）の調節弁（４７）の開口度を制御することを特徴とする請求項１に記載の差速回転濃縮機。
   

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