JP4636581B2

JP4636581B2 - Rotary compression filter and method for dehydrating treatment liquid containing sludge

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Publication number: JP4636581B2
Application number: JP2001297097A
Authority: JP
Inventors: 孝治大塚
Original assignee: 孝治大塚
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003093812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工食品の原料やその半加工品、又は汚泥等の含水物（処理液）を濾過、圧縮して脱水処理を行う圧縮濾過機、特に、回転軸周りに形成された環状の濾過室内を進行させるに従って処理物に次第に圧力を加えて脱水処理を行う回転式圧縮濾過機に関し、特に軟質固形物を含有する難脱水性の処理液の脱水に好適な脱水機及び脱水方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
固体と液体を分離する装置には、遠心分離機、遠心濾過機、フィルタープレス、スクリュープレス、ロータリーバキュームフィルタ、回転式圧縮濾過機等、様々なタイプのものがある。これらのうち、回転式の圧縮濾過機については、先行技術として図７〜図１２に示すような構造のものが知られている。
【０００３】
図７は、従来の代表的な回転式圧縮濾過機１０１の構造を示す一部切欠斜視図であり、図８は、図７の回転式圧縮濾過機のＡＡ線による断面図である。これらの図からも明らかなように、この回転式圧縮濾過機は、基本的には、回転軸１０２、内輪スペーサー１０３、外輪スペーサー１０４、２枚のドーナツ状のスクリーン１０５、１０５、隔壁板１０６、及び、図示しない背圧装置、外部ケーシング、駆動装置等によって構成されるものである。
【０００４】
より詳細には、回転軸１０２は、ほぼ水平に保持されるとともに、図示しない駆動装置により駆動力が供給されることにより、図７に示す矢印Ｂの方向に０．２〜５．０回転／分程度の低速で回転するようになっている。内輪スペーサー１０３は、回転軸周りに固定されており、回転軸に従って同方向に回転する。
【０００５】
外輪スペーサー１０４は、内輪スペーサー１０３の外側に配置されるとともに、図示しない外部ケーシングにより保持されており、基端部１０４ａから回転軸１０２の同心円上に約２４０°〜３００°程度にわたって延出する円状部分（濾過室１１０）と、終端部１０４ｂまで当該同心円の接線方向に延出する直線部分（ケーキ通路１１２）とからなっている。また、外輪スペーサーは、円状部分においては、その内周面１０４ｃが、内輪スペーサーの外周面１０３ａと常に一定の間隔をもって対向するように配置されており、回転軸１０２の軸方向についての外輪スペーサーの厚さ寸法Ｗ１は、内輪スペーサーの厚さ寸法Ｗ２と一致している。
【０００６】
２枚のスクリーン１０５、１０５は、内周縁部１０５ａ、１０５ａが内輪スペーサー１０３の両側面上にそれぞれ固定されるとともに、外周縁部１０５ｂ、１０５ｂが外輪スペーサー１０４の両側面に接するような位置及び寸法にて配置されている。従って、スクリーンは、回転軸１０２が回転すると、内輪スペーサーに従って同方向に回転することになり、このとき、その外周縁部は、外輪スペーサーの両側面上を摺動するようになっている。
【０００７】
また、各スクリーン１０５、１０５は、透水性を確保するために直径０．１〜０．５ｍｍ程度の多数の小孔を有しており、後述するように、処理液から水分を取り除くためのフィルターとして機能するものである。
【０００８】
隔壁板１０６は、ほぼ水平に、かつ、回転軸１０２の軸方向と直交する方向に保持されており、回転軸の軸方向についての隔壁板の厚さ寸法Ｗ３は、外輪スペーサー１０４の厚さ寸法Ｗ１及び内輪スペーサー１０３の厚さ寸法Ｗ２と一致している。また、隔壁板１０６の内側端部１０６ａは、内輪スペーサーの外周面１０３ａの曲率に一致し、これと面接触し、摺動するように形成されている。
【０００９】
隔壁板１０６の、内側端部１０６ａとは反対側の端部（外側端部１０６ｂ）は、外輪スペーサー１０４の基端部１０４ａ及び終端部１０４ｂとの間に、それぞれ所定間隔を置いた位置に保持されている。そして、外側端部１０６ｂと外輪スペーサーの基端部１０４ａとの間に確保されたスペースは、処理液供給口１０８として、装置内部に導入する処理液を供給するために使用され、外側端部と外輪スペーサーの終端部との間に確保されたスペースは、ケーキ出口１０９として機能するようになっている。
【００１０】
隔壁板１０６の底面１０６ｃは、内輪スペーサー１０３の外周面１０３ａの接線方向と一致しており、かつ、外輪スペーサー１０４の直線部分の上面１０４ｄと平行に延出している。尚、この回転式圧縮濾過機１０１は、処理液供給口１０８、ケーキ出口１０９、及び図示しない液体排出口を除き、外部ケーシングにより密閉される構造になっている。
【００１１】
また、ケーキ出口１０９の側方には、図１２に示すような可動弁１０７を有する背圧装置が設けられている。この背圧装置の可動弁は、図１２の（１）に示す全開状態から、同図の（２）に示す全閉状態まで、ケーキ出口の開口面積を自由に調整できるようになっている。
【００１２】
ここで、上記のような構造の従来の回転式圧縮濾過機１０１の運転方法とその作動原理について、図９（図７の回転式圧縮濾過機のＣＣ線による断面図）及び図１２を用いて簡単に説明する。まず、運転開始時においては、図１２の（２）に示すように背圧装置の可動弁１０７を全閉状態にし、図９に示す処理液供給口１０８より、濾過室１１０（内輪スペーサー１０３及び隔壁板１０６と、外輪スペーサー１０４との間に形成されているスクリーンに挟まれた環状（Ｃ字状）のスペースであり、濾過室を出てからケーキ出口に至る部分はケーキ通路１１２と呼ぶ。）内へ、処理液を順次導入していく。このとき、背圧装置の可動弁は前述の通り全閉状態にあるので、導入された処理液は、ケーキ出口１０９より外部に排出されることなく、濾過室内に貯留されていくことになる。
【００１３】
濾過室１１０は、両側方が対向する２枚のスクリーン１０５、１０５によって閉塞されているが、スクリーンは、前述の通り透水性を確保するための小孔を多数有しているので、処理液が濾過室内に貯留されていく過程で、処理液中の水分がスクリーンの小孔を抜けて、次第に濾過室外に排出されていくことになる。そうすると、処理液は固形分濃度を増してスラリー状になり、その一部がスクリーン面に付着する。尚、濾過室外に排出された水分は、外部ケーシングの内壁とスクリーンの間隙を流れ落ち、液体排出口より、装置外部に排出される。
【００１４】
この状態で、図示しない駆動装置を駆動させ、回転軸１０２に駆動力を供給し、回転軸１０２を図９に示す矢印Ｂの方向に０．２〜５．０回転／分程度の低速で回転させる。そうすると、回転軸周りに固定された内輪スペーサー１０３、及び、内輪スペーサーの両側面上に固定されたスクリーン１０５が同方向に回転する。
【００１５】
スクリーン１０５が回転すると、濾過室１１０内に導入された処理液は、回転するスクリーン或いはこれに付着したスラリー状の処理液との間に生じる摩擦力により、処理液供給口１０８からケーキ出口１０９に向かって、濾過室内を順次進行していくことになる。このようにしてスラリー状の処理液が濾過室内を進行していくと、その過程で更に脱水が進み、スラリー状の処理液は、次第にケーキ状（脱水ケーキ）になっていく。そうすると、スクリーンとの間の摩擦力もより大きくなっていき、その増大した摩擦力によって、脱水ケーキは更に先方へと搬送されることになるが、先行する脱水ケーキによって抵抗を受けるため、スクリーンと等速で搬送されることにはならず、先行する脱水ケーキを圧縮することになる。このため、先行する脱水ケーキの脱水が更に進むことになる。
【００１６】
このようにして、濾過室１１０内に導入された処理液は、ケーキ出口１０９に近づいて行くに従って脱水が進行し、濾過室及びケーキ通路１１２には、脱水ケーキが滞留して行くことになる。そして、運転を開始してから所定時間経過後、背圧装置の可動弁１０７を開くと、ケーキ出口付近に滞留していた脱水ケーキが、後続の脱水ケーキによって連続的に押し出され、ケーキ出口から外部に排出される定常運転へと移行する。
【００１７】
定常運転においては、図１２に示されている背圧装置の可動弁１０７を開いた状態で、開始運転時と同様に処理液供給口１０８より濾過室１１０内に処理液を順次導入するとともに、スクリーン１０５を所定の速度で回転させることにより、処理液を連続的に濾過・脱水してケーキ出口１０９より脱水ケーキを排出するようにする。かかる定常運転においても、処理液の導入から脱水ケーキの排出に至るまでの濾過・脱水作用については、前述の開始運転時と基本的に異なるところはないが、処理液の供給量、スクリーンの回転速度、及び、背圧装置の可動弁の開度を適宜調節することにより、脱水度をある程度調節できるようになっている。
【００１８】
以上に説明したように、この回転式圧縮濾過機１０１は、内輪スペーサー１０３及びスクリーン１０５を低速で回転させるだけで、処理液を液体（水分）と固体（脱水ケーキ）とに、好適に分離することができるようになっており、このため、エネルギー消費量及び騒音が小さく、また、外部ケーシングにより密閉されているため、食品の加工の場合は、衛生面での管理が容易であり、汚物の処理の場合は、臭気の発生を最低限に抑えることができるという利点がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の回転式圧縮濾過機は、内部圧力分布に起因するいくつかの問題点がある。図１１は、濾過室内の圧力を模式的に示した図である。図１１において、スクリーン１０５は、矢印Ｂの方向に回転するので、脱水ケーキとスクリーンとの摩擦力は、スクリーンの回転方向、即ち、図１１に示す矢印Ｆ（Ｆ１〜Ｆ５）の方向に作用することになる。これらのうち、回転軸１０２の真下付近においては、摩擦力が作用する方向Ｆ１及びＦ２は、脱水ケーキの進行方向Ｄ４と一致しているが、Ｆ１、Ｆ２の位置から更にケーキ出口１０９側に進むと、摩擦力はＦ３〜Ｆ５の方向に、即ち、隔壁板１０６の底面１０６ｃに向かって作用することになる。
【００２０】
このようなことから、Ｆ１に位置していた脱水ケーキは、スクリーン１０５との摩擦力に従ってＦ３の方向へ進行するが、Ｆ３の位置では、摩擦力は隔壁板１０６の底面１０６ｃに向かって作用しているので、Ｆ１の位置から進行してきた脱水ケーキは、隔壁板１０６の底面に押しつけられつつ、底面に沿ってＰ１（スクリーンの外周部が隔壁板に接する位置）の方向へと進行することになる。Ｆ１に位置していた脱水ケーキがＦ１の位置から隔壁板の底面に沿ってＰ１の位置にまで達する間、Ｆ１よりも外側（外輪スペーサー１０４側）に位置していた脱水ケーキがＦ３やＦ４の方向に作用する摩擦力に従って隔壁板の底面に向かって絶えず移動してくるので、いわゆる力の衝突が起こり、従って、隔壁板の底面付近、特に、Ｐ１付近においては、脱水ケーキは濾過室１１０内で最も高い圧力により圧縮されことになる。これに対して、ケーキ通路の下部においては、Ｐ１のように力の集中がないため、圧縮が不十分になり、脱水度の上下差が生じ、平均脱水度が上がらないことが一つの問題であった。即ち図１０に示されたＬに位置のケーキ含水率は、Ｈの位置のケーキ含水率より高い傾向がある。
【００２１】
又、Ｐ１付近に圧力が集中し、スクリーンによる摩擦力の方向とケーキ通路の方向の不一致が大きいために、処理物の性状によっては機内で閉塞が発生し易いことも問題であった。濾過室１１０からケーキ通路１１２に搬送されたケーキは、濾過室からの圧力のみによってケーキ出口１０９の方向に搬送される。ケーキ出口のケーキの内部圧力は、大気圧であるので、濾過室からケーキ出口に向かうケーキ通路の全域に渡り、内部圧力は漸減する。図１２の背圧装置１０７は、ケーキ出口に隣接して設置されている。濾過室の内部圧力を高めるために、背圧装置を僅かに閉じればその部位の内部圧力が僅かに増加するだけであるが、ケーキ通路４面の摩擦力が積算し、濾過室側に向かって徐々に圧力が増加するので、Ｐ１の圧力は、異常な高圧になる場合がある。即ち背圧装置は、濾過室の内部圧力を高める手段としては簡便であるが、回転式圧縮濾過機１０１の内部圧力を自在に制御するには適していない。
【００２２】
更に、下水汚泥等の軟質固体を含有する処理液の場合は、高圧をかけるとスクリーンの目からフロックが押し出されてしまう問題もある。スクリーンの目は、通常０．１ｍｍから０．５ｍｍの小孔が用いられている。このうち大きめの小孔を用いればフロックが容易に小孔を通過してしまい、小さめの小孔を用いればフロックが小孔を閉塞してしまい、高い圧力をかけても効率的な脱水ができないことが問題であった。
【００２３】
本発明は、従来の回転式圧縮濾過機に簡単な改良を加えることにより、上記のような問題を解決するものである。即ち、濾過室の断面積が次第に減少するように構成し、従来の回転式圧縮濾過機と異なる方向の圧縮力をケーキに与えることにより、ケーキの脱水度を高めると共に機内の閉塞問題を回避することができる回転式圧縮濾過機を提供することを第１の目的とし、更に、軟質の固形物を含む処理液を効率的に脱水することができる装置及び方法を提供することを第２の目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］所定の間隔で対向する２枚の円盤状で透水性を有するスクリーン３５ａ、３５ｂと、駆動手段によって駆動され、該スクリーンと一体になって回転する内輪可動スペーサー３３ａ、３３ｂと、２個の内輪可動スペーサーの間に位置し、それらと摺動する内輪固定スペーサー３３ｃと、該スクリーンの外周部の大部分に接する外輪スペーサー３４とで囲まれた濾過室４０を有し、該内輪スペーサーから外輪スペーサーまでの空間を半径方向に区切る隔壁板３６によって濾過室が区分され、該隔壁板の片側を始端とし反対側を終端とする濾過室を形成し、始端部付近に処理液供給口３８を有し、終端部に隣接してケーキ通路４２及びケーキ出口３９を有し、スクリーンを処理液供給口からケーキ出口方向へ連続的に回転させ、スクリーン面の摩擦力によって処理物中の固形物を濾過室終端部方向に駆動することにより処理物を加圧し、処理液から液体を除去し、固形分濃度が高まったケ−キをケーキ出口より外部へ排出するように構成した回転式圧縮濾過機において、前記のスクリーンの１枚が対向するスクリーンと１〜１０度の角度をなし、濾過室終端部に向かって次第に濾過室断面積が減少するように構成したこと特徴とする回転式圧縮濾過機３１。
【００２５】
［２］所定の間隔で対向する２枚の円盤状で透水性を有するスクリーン５５と、駆動手段によって駆動され、該スクリーンと一体になって回転する内輪可動スペーサー５３と、該スクリーンの外周部の大部分に接する外輪スペーサー５４で囲まれた濾過室６０を有し、該内輪スペーサーから外輪スペーサーまでの空間を半径方向に区切る隔壁板５６によって濾過室が区分され、該隔壁板の片側を始端とし反対側を終端とする濾過室を形成し、始端部付近に処理液供給口５８を有し、終端部に隣接してケーキ通路６２及びケーキ出口５９を有し、スクリーンを処理液供給口からケーキ出口方向へ連続的に回転させ、スクリーン面の摩擦力によって処理物中の固形物を濾過室終端部方向に駆動することにより処理物を加圧し、処理液から液体を除去し、固形分濃度が高まったケ−キをケーキ出口より外部へ排出するように構成した回転式圧縮濾過機において、前記濾過室の外側の３分の２以上の領域内において、前記隔壁板のケーキ接触面が前記スクリーンの回転方向となす角度（衝突角）の平均が、５０度以下であり、なおかつ、当該領域内の衝突角の最大値と最小値の差が１５度以下になるように構成したことを特徴とする回転式圧縮濾過機５１。
【００２６】
［３］前記濾過室６０の終端部において、ケーキの進行方向の濾過室の断面積が回転角で６０度以上に渡って次第に減少するように構成することにより、前記濾過室の終端部における処理物の圧縮効率を高めたことを特徴とする［２］に記載の回転式圧縮濾過機５１。
【００２７】
［４］前記濾過室６０に隣接するケーキ通路の少なくとも１の壁面が可動部材５７を有し、ケーキの進行方向の断面積をさらに変化させることができる手段を備えたことを特徴とする［２］又は［３］に記載の回転式圧縮濾過機５１。
【００２８】
［５］所定の間隔で対向する２枚の円盤状で透水性を有するスクリーン７５と、駆動手段によって駆動され、該スクリーンと一体になって回転する内輪可動スペーサー７３と、該スクリーンの外周部の大部分に接する外輪スペーサー７４で囲まれた濾過室８０を有し、該内輪スペーサーから外輪スペーサーまでの空間を半径方向に区切る隔壁板７６によって濾過室が区分され、該隔壁板の片側を始端とし反対側を終端とする濾過室を形成し、始端部付近に処理液供給口７８ａを有し、終端部に隣接してケーキ通路８２及びケーキ出口７９を有し、スクリーンを処理液供給口からケーキ出口方向へ連続的に回転させ、スクリーン面の摩擦力によって処理物中の固形物を濾過室終端部方向に駆動することにより処理物を加圧し、処理液から液体を除去し、固形分濃度が高まったケ−キをケーキ出口より外部へ排出するように構成した回転式圧縮濾過機において、前記処理液供給口からスクリーンの回転方向に所定の距離をおいた位置に第２の処理液供給口７８ｂを配設し、該第２の処理液供給口からは通常の処理液を供給し、隔壁板に隣接して配設した第１の処理液供給口からは通常の処理液より液体透過性の良い固形物を含む第１の処理液を供給することにより、第１の処理液中の液体透過性の良い固形物の層をスクリーン表面に形成することを可能にすることを特徴とする回転式圧縮濾過機７１。
【００２９】
［６］［５］に記載の回転式圧縮濾過機７１を用いた軟質の固形物を含む処理液の脱水方法であって、通常の処理液を第２の処理液供給口７８ｂから機内に供給し、第２の処理液の供給量の５〜４０重量％の第１の処理液を第１の処理液供給口７８ａから供給し、該第１の処理液には０．１〜１０重量％の繊維状物質が含まれていることを特徴とする軟質の固形物を含む処理液の脱水方法。
【００３０】
［７］前記繊維状物質の主成分が開繊したセルロース繊維であることを特徴とする［６］に記載の軟質の固形物を含む処理液の脱水方法。
【００３１】
［８］前記第１の処理液は、前記第２の処理液に０．１〜１０重量％の繊維状物質を添加したものであること特徴とする［７］に記載の軟質の固形物を含む処理液の脱水方法。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明は、２枚の対向する円盤状で透水性を有するスクリーン３５ａ、３５ｂ、５５、７５と、回転軸３２ａ、３２ｂ、５２、７２と一体になって回転する内輪スペーサー３３ａ、３３ｂ、５３、７３と、該スクリーンの外周部の大部分に接する外輪スペーサー３４、５４、７４で囲まれた濾過室４０、６０、８０を有し、該回転軸から外輪スペーサー３４、５４、７４までの空間を半径方向に区切る隔壁板３６、５６、７６によって濾過室が区分され、該隔壁板の片側を始端とし反対側を終端とする濾過室を形成し、始端部付近に処理液供給口３８、５８、７８ａ、７８ｂを有し、終端部に隣接してケーキ通路４２、６２、８２及びケーキ出口３９、５９、７９を有し、スクリーンを処理液供給口からケーキ出口方向へ連続的に回転させ、スクリーン面の摩擦力によって処理物中の固形物を濾過室終端部方向に駆動することにより処理物を加圧し、処理液から液体を除去し、固形分濃度が高まったケ−キをケーキ出口より外部へ排出するように構成した回転式圧縮濾過機において種々の改良を施した回転式圧縮濾過機３１、５１、７１である。
【００３３】
尚、以下の実施例においては、スクリーン３５ａ、３５ｂ、５５、７５は、多数の小孔を有する平滑な金属板によって形成されているが、多孔質材であって、透水性を有するものであれば良く、一般に広く用いられているバースクリーン及びワイヤメッシュ、或いは、プラスチック、金属或いはセラミックの焼結体等によって形成されたものも使用可能である。
【００３４】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。本発明による回転式圧縮濾過機は、これらの図面によってなんら限定されるものではない。本発明による回転式圧縮濾過機３１、５１、７１は、図７〜１２に示された回転式圧縮濾過機１０１の改良であり、基本的動作原理は同一である。従って、以下の説明では重複を避けるため、改良された部分のみを詳しく説明し、本発明の説明において使用される語句（例えば、濾過室、ケーキ通路、隔壁板等）は、特に別の定義を設けない限り、従来の技術及び発明が解決しようとする課題の説明で使用された語句と同一の意味で使用する。
【００３５】
【実施例１】
本発明による第１の実施例が図１及び図２に示されている。図１は、従来技術の説明に使用した図９と同様、スクリーンの駆動軸方向から見た一部切り欠き断面図であり、図２は、図１のＡ―Ａ線による断面図である。
【００３６】
本実施例で２枚のスクリーン３５ａ、３５ｂを平行ではなく一定の傾斜をつけることによって濾過室４０の断面積を徐々に減少させる機構は、従来の回転式圧縮濾過機とは異なる方向の圧縮力をケーキに与えるものである。即ち、従来の回転式圧縮濾過機の場合は、スクリーンの回転により搬送されるケーキが前方のケーキを圧縮するので、前方のケーキの圧力がケーキの搬送力より上回っている場合は、これ以上ケーキを圧縮することはできず、搬送された後方のケーキは、前方のケーキの後方に蓄積する。これに対し、本実施例においては、前述と同様の圧縮機構に加えて厚み方向の圧縮力が働く。流動性が低下したケーキ層が濾過室内に蓄積した後、２枚のスクリーンは、そのケーキを両側から挟んで前方へ搬送し、その過程において次第にスクリーンの間隙が小さくなるので、従来の回転式圧縮濾過機より強制的な搬送及び圧縮が達成できる。互いに平行でないスクリーン３５ａ、３５ｂは、内輪可動スペーサー３３ａ、３３ｂと連結した異なる回転軸３２ａ、３２ｂを介して駆動される。図１及び図２では、駆動手段としてチェーンが用いられているが、これに代えて、外部の別々の駆動軸から、或いは、内輪可動スペーサーの軸受けの内部を貫通する共通の駆動軸から歯車によって駆動することもできる。
【００３７】
本実施例において、２枚のスクリーンの傾斜角と、平均間隙は重要な要素である。傾斜角は１〜１０度の範囲で適宜選択することができる。１度未満では圧縮効果が低下するので本発明が意図する圧縮効果を上げることができず、１０度を超える傾斜角では機械設計上に多くの問題が発生するとともに、濾過室断面積の減少が急激過ぎるために、内周側と外周側の圧縮率の差異が大きくなり、処理物の安定的な脱水には適さない。スクリーンの傾斜角は、３〜６度が特に好ましい。
【００３８】
２枚のスクリーンの平均間隙は、大きすぎると濾過室断面積の減少度合いが小さくなるので好ましくない。一例として、スクリーンの傾斜角を４度、平均間隙を５０ｍｍとし、内輪スペーサーの外径及び外輪スペーサーの内径をそれぞれ８００ｍｍ、１２００ｍｍとした場合、濾過室内のスクリーンの最大及び最小の間隙は、外周側で約７１ｍｍと２９ｍｍ、内周側で６４ｍｍと３６ｍｍとなる。従ってこの間の圧縮率の計算値は、外周側で４１％、内周側で５６％となり、断面積では４８％となる。
【００３９】
【実施例２】
前述の実施例１は、スクリーン３５ａ、３５ｂの間隙を減少させることによりケーキを厚み方向に圧縮しているのに対し、本発明による第２の実施例では、スクリーン５５によるケーキの搬送方向と隔壁板５６との衝突角を一定以下に保つことにより、スクリーンによる搬送力をケーキの進行方向に近づけて搬送方向への圧縮の効率を上げ、更にケーキの進行方向に濾過室断面を徐々に減少させることにより、隔壁板及び外輪スペーサー５４の反力をも有効に活用したものである。
【００４０】
実施例２の詳しい説明の前に、従来の一般的な回転式圧縮濾過機の衝突角について図３を参照して説明する。濾過室の内側半径（内輪スペーサーの半径）をｒとし、濾過室の外側半径（外輪スペーサーの内側の半径）をＲとすると、ｒはＲの０．４倍から０．６倍の範囲に設定することが一般的である。又、隔壁板のケーキ接触面は、内輪スペーサーの接線方向に直線的に延出するのが一般的である。この場合、内輪スペーサー側では衝突角が０度であるが外輪スペーサー側に近づくに従って徐々に増加し、例えばｒ＝０．５Ｒに設定した場合、衝突角は内輪スペーサー側の０度から外輪スペーサー側の６０度まで連続的に増加する。即ちケーキが濾過室終端部の方向へ進行するに従って、ケーキの進行方向とスクリーンの回転による摩擦力の方向の変位が増大することになり、ケーキの排出に支障をきたし、場合によっては機内でのケーキの閉塞を引き起こし、或いは、閉塞を避けるために脱水効果を低いレベルで運転しなければならないことがあった。
【００４１】
図３において［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ１］はｒの典型的な値としてそれぞれ、０．４Ｒ、０．５Ｒ及び０．６Ｒを例として取り上げ、隔壁板が内輪可動スペーサーの接線方向に延出している場合の衝突角を示している。濾過室の外側部分での衝突角をα２とし、ドーナツ状の濾過室の内側から３分の１に位置するスクリーンが隔壁板に接する位置の衝突角をα１として各図に表示してある。［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ１］のそれぞれのα１とα２の値、及びそれらの差は以下のようになる。
［Ａ］（ｒ＝０．６Ｒ）： α１＝３５．１、α２＝５３．１、差＝１８．０（度）
［Ｂ］（ｒ＝０．５Ｒ）： α１＝４１．４、α２＝６０．０、差＝１８．６
［Ｃ１］（ｒ＝０．４Ｒ）： α１＝４８．２、α２＝６６．４、差＝１８．２
【００４２】
いずれの場合でもα２はα１より大きく、その差は１８度以上である。即ち、α１の衝突角の位置では比較的大きな分力がケーキの進行方向に働くのに対し、α２の位置では、ケーキの搬送に寄与する分力より大きな分力が隔壁板に向かっている。
【００４３】
図４ｂは、［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ１］の衝突角をグラフにしたもので、横軸がスクリーンの半径方向である。いずれの場合も衝突角０度からスクリーンの外周に至るまで衝突角が急激に上昇している。同図に太線で表されたＣ２は、図４ａに示された実施例２の回転圧縮濾過機５１の衝突角を表している。Ｃ２の内輪スペーサーの半径ｒはＣ１と同一の０．４Ｒとしてある。Ｃ２の衝突角は、０．４Ｒから０．５Ｒの範囲内では略Ｃ１と同一であるが、Ｃ１のα１が０．６Ｒの位置で４８．２度になるのに対し、Ｃ２は、残りの全域で４５度を保っている。隔壁板のケーキ接触面に僅かな湾曲を施すことにより、その外側において低い衝突角にすることができ、スクリーンの回転による摩擦力の半分以上をケーキの搬送及び先行するケーキの圧縮に有効に利用することができる。
【００４４】
隔壁板の内側３分の１の領域は、衝突角は比較的小さく、しかもこの領域で隔壁板が接触するのは、まだ十分に脱水が進んでいない流動性があるケーキなので、この領域の衝突角を特に規定する必要はない。しかしながら、図４ｂから読み取れるように、［Ｂ］や［Ｃ１］の場合は隔壁板の外側の領域で５０度を超える衝突角を有し、しかも外側に行くに従って衝突角が増加することは、ケーキの搬送及び先行するケーキの均一な圧縮に支障をきたすことになる。従って隔壁板の外側の３分の２の領域（α１からα２の領域）の衝突角の加重平均は、５０度以下とすることが好ましく、より好ましくは、この領域の全域に渡って５０度以下とすることである。この領域に加重平均衝突角或いは最高衝突角を４５度以下にすることは更に好ましい。又、この領域内の衝突角の変化は最大１５度以内にすることが好ましく、これを１０度以下にすることは更に好ましい。又、この領域の衝突角を一定にすること、或いは、この領域内の外側の一部又は全部において、外側ほど衝突角を小さくすることは最も好ましい。
【００４５】
内輪スペーサーの半径を大きくすることによって衝突角を小さくすることは、可能である。例えば、Ｒ＝０．７とすれば、α１＝２９．０、α２＝４５．６、差＝１６．６となり、ケーキ搬送は良好になる。しかしながら内輪スペーサーの半径を大きくすれば濾過面積が減少するので、機械の処理能力も減少することになり、経済性の面で好ましくない。
【００４６】
図４ａに示された実施例２による回転式圧縮濾過機は、衝突角を小さくしてケーキの搬送効率を高め、先行するケーキの圧縮を効率的にしているだけではなく、濾過室の終端部においてケーキの進行方向の断面積を次第に減少させることにより圧縮効率を上げるものである。図４ａでは、スクリーンの回転角にして約９０度の範囲でかかる断面積の減少が発現している。ケーキは単に圧縮さえすれば脱水ができるものではなく、ケーキ中の水分がケーキ内を通過し、スクリーンの目を通過する時間が必要である。従って、急激な濾過室断面積の減少、例えばスクリーンの回転角で６０度未満の領域で急激に断面積を減少させることは好ましくない。逆に隔壁板の内輪スペーサー側を延長することにより、濾過室断面積の減少開始点を後方に移動し、より緩やかな濾過室断面積の減少をさせることは好ましい。
【００４７】
濾過室断面積の減少率（絞り率）は、１０％以上であることが好ましい。絞り率が１０％未満では、本発明が意図する圧縮効果を十分に上げることができない。絞り率を３０％以上にすることはより好ましく、脱水効果のみを考えるならば更に高い絞り率が好ましい。ちなみに図５ｂに示された回転式圧縮濾過機は、約５０％の絞り率になっている。残念ながら、絞り率５０％にすれば、単純にケーキ含水率が半減するわけではない。しかし、断面一定の濾過室の場合は、ケーキ内の水を含んだ固形物の粒が互いに相対位置を変えることなく、進行方向にのみ徐々に圧縮されるのに対し、断面積が減少する本実施例の場合は、含水粒子が強制的に進行方向以外の方向に移動させられるため、含水粒子内及び含水粒子間の水が徐々に押し出されることになる。絞り率は、隔壁板の形状のみならず、外輪スペーサーのケーキ出口側端部の形状を変更することによっても任意に設定することができる。又、外輪スペーサーのケーキ出口側端部に可動部材５７を設けることによって、運転中に絞り率を任意に変更することもできる。
【００４８】
図５ａ、図５ｂ及び図５ｃは、かかる可動部材５７を付加した回転式圧縮濾過機の例である。本発明による可動部材は、ケーキ通路の断面積を変化させる点において、従来の技術で説明した背圧装置１０７（図１２）と一見類似している。しかし背圧装置１０７が濾過室から長いケーキ通路を隔てたケーキ出口に隣接して設けられているのに対し、本発明の可動部材は濾過室に隣接しており、ケーキ通路の長さを最小限にするように配置されている。
【００４９】
図５ａの可動部材は、外輪スペーサーの外側に隣接した位置に回転軸を有し、ケーキ通路を全閉する位置、ケーキ通路を平行にする位置又は末広がりにしてケーキの排出をより容易にする位置、及びそれらの中間の任意の位置に停止させることができる。運転開始時においては、可動部材を全閉（図５ａの点線で表示された位置）にすることによって、処理液がケーキ出口から流出するのを防止することができる。機内での詰まりのおそれがない処理物の場合は、可動部材を全閉から僅かに開いた状態で絞り率を８０〜９０％の高率にすることも可能である。この場合は、ケーキ通路（２枚のスクリーンで挟まれた領域外でケーキ出口までの領域）は、極めて小さく、直前の濾過室内のスクリーンの運動方向は、ケーキ通路内のケーキの搬送方向と近いので、後続のケーキが容易にケーキ通路内のケーキを押し出すことができる。
【００５０】
機内で詰まり易い処理物の場合は、可動部材５７を図５ａの実線の位置にすることにより、過剰な背圧を与えず、ケーキを容易に排出することができる。更に詰まりやすい処理物の場合は、可動部材を図５ａの位置より更に下方に調節することにより、濾過室から直接ケーキを排出することもできる。又、隔壁板又は外輪スペーサー圧力センサーを取り付け、機内の圧力を検出して可動部材の開度を自動制御することにより、安定した運転を可能にすることもできる。このように回転式圧縮濾過機において本実施例で示された可動部材は極めて有益である。
【００５１】
図５ｂは、スライド式可動部材を設けた例であり、図５ｃは、隔壁板を２分割し、ケーキ接触面側の隔壁板を可動部材とした例である。図５ｂ、図５ｃのいずれの場合も、ケーキ通路の長さが極めて短く、なおかつ近接するスクリーンの回転方向とケーキの進行方向との変位が小さく設定されており、絞り率を上げた場合でも後続のケーキの圧力によって濾過室終端部のケーキは容易に排出される。
【００５２】
図５に示された可動部材を全開状態にしても詰まりが発生する恐れがある処理物の場合は、別途ケーキ排出装置を組み合わせることもできる。本発明の発明者は、既に特願２００１−２４０６４３で、本発明と同様の回転式圧縮濾過機のケーキ排出機構についての発明を開示している。従って特願２００１−２４０６４３のケーキ排出機構を本発明に応用することによって、詰まり易い処理物でも好適に脱水をすることができる。
【００５３】
【実施例３】
次に特に軟質の固形物の脱水処理に好適な本発明による第３の実施例について説明する。軟質の処理物の典型的な例としては排水汚泥がある。排水汚泥は、微小な有機物が水中に分散したもので、このままではスクリーンで濾過する事が困難であり、通常凝集剤等を用いてフロック状にし、これを脱水している。このフロックは、数ｍｍ〜数ｃｍの大きさであるのでスクリーンで捕捉することは可能である。しかしながら、フロックは含水率の高いゲル状物質であるので、スクリーンの目を容易に閉塞する。脱水効率を上げるためむやみに濾過圧を上げるとスクリーンの目から押し出されることもある。スクリーンの目を小さくすれば目詰まりが深刻になり、大きくすればスクリーンの目を通過する目モレが問題となる厄介な物質である。
【００５４】
図６ａは、実施例３による回転式圧縮濾過機７１を示しており、これは、図７に示された回転式圧縮濾過機をベースとして、これに第２の処理液供給口７８ｂを設けたものであるが、もちろん実施例１又は実施例２で説明した回転式圧縮濾過機をベースにして複数の処理液供給口を設けることも考えられる。第１の処理液供給口７８ａと第２の処理液供給口７８ｂとはスクリーンの回転角にして２０度〜９０度の間隔を置くことが好ましい。
【００５５】
この角度が１０度未満であると、第１の処理液と第２の処理液とが混合し、本発明が意図する２層構造のケーキ層を作ることができないので好ましくない。この角度が９０度を超える間隔であっても第２の処理液の供給量の方が第１の処理液の供給量よりも大きいので、一部の処理液が逆流し第１の処理液と一定の位置で合流するだけなので特に大きな問題はない。
【００５６】
本実施例では、第１の処理液は隔壁板５６の表面を通過したスクリーン５５に最初に接触する。隔壁板を通過した直後のスクリーン面にはケーキ層が存在しないために、第１の処理液中の液体成分は速やかにスクリーンの目を通過するが、処理液中の固形物はスクリーンの目に遮られてスクリーン表面に液体透過性の良いケーキ層を形成する。このケーキ層が十分に形成される前に第２の処理液が供給されると、両方の処理液が混合し、スクリーン表面に最初に形成するケーキ層の液体透過性が損なわれることがあるので、第１の処理液供給口から第２の処理液供給口は、所定の間隔を置くことが必要である。
【００５７】
次に、上述の実施例３で説明した回転式圧縮濾過機７１を用いて汚泥を脱水する方法について説明する。第１の処理液は、繊維質を含んでおり、処理液中の液体成分がスクリーンの目の方向に流れるに従って、スクリーンの表面に搬送され、スクリーン表面に薄い層を形成する。スクリーンが回転し、第２の処理液供給口付近に達すると、第１の処理液中の残余の繊維質は第２の処理液と供給されスクリーンの表面に形成された繊維質を多く含む層の上に徐々に蓄積する。繊維質の薄い層は、スクリーンの目を完全に塞ぐことはなく、後続のフロック中の液体を通過させる隙間を有しており、次第に厚いケーキの層が形成される。
【００５８】
スクリーンが更に回転し、処理液中の水分がある程度機外に排出されると、両面から蓄積したケーキが内層まで満たされるが、外層即ちスクリーン面に接触する層がある程度硬いケーキになり、固体状のケーキとして挙動するのに対し、内層は比較的軟らかいケーキであり、流動性も保持している。したがって、内層のケーキは、後続の液状処理物からの圧力によって前方へ向かう低い力を受けるが、スクリーンの回転力はスクリーン面から徐々に軟らかくなるケーキ層を通じて内層に伝えられるので、流動性を有する内層のケーキを前方に搬送することにはあまり寄与できない。
【００５９】
さて、この状態のケーキは、前方に存在するより硬いケーキに相対したとき、内層の液体に近いケーキはそれ以上進行することができない。一方、外層の繊維質を多く含む層はスクリーンの回転力によって前方のケーキに向かって進行するが、前方には既に硬いケーキが存在するので、スクリーンと同速で移動することはできなくなる。しかし、内層のケーキが後続の軟らかいケーキによって押される力より、外層のケーキがスクリーンによって前方へ押される力のほうが大きいので、繊維質を多く含むケーキ層は、スクリーン表面で折り畳まれ、徐々に内層へ貫入することになる。このようにして当初はスクリーン表面で薄い層を形成していた繊維質を多く含むケーキ層は、徐々に厚くなり、内層の水分をスクリーン面へ導く機能が徐々に内層にまで及ぶので、ケーキの脱水効率を高くすることになる。
【００６０】
図６ｂは、図６ａのＡ―Ｂ線に沿って濾過室外側を見た場合の模式図である。第１の処理液供給口７８ａから供給された第１の処理液中の繊維成分を多く含むケーキ層がスクリーン上に形成され、それがスクリーンの回転により次第に濾過室終端部に搬送される過程で、スクリーン面状で折りたたまれ、次第に厚い層になる様子を模式的に示している。
【００６１】
本実施例においては、処理液を２段階に分けて回転式圧縮濾過機に供給するものとし、通常の凝集剤処理を施した第２の処理液を供給する前に、より液体透過性のよい第１の処理液を供給する。第１の液体透過性は、０．１〜１０重量％の繊維状物質を添加することによって得られる。この場合の母液は、第２の処理液の一部を用いてもよく、あるいは、回収した濾液を再利用してもよく、或いは両者を併用しても良い。
【００６２】
いずれの場合も、第１の処理液は、第２の処理液に対して５〜４０％程度を供給する。第２の処理液に繊維状物質を添加して第１の処理液とする場合は、比較的高率１５〜４０％が適当であり、第２の処理液を全く使用しない場合は、５〜２０％の低率が良い。第１の処理液の供給量を５％未満とすると、スクリーン上に繊維状物質を含む層を均一に形成することが困難になるので好ましくない。
【００６３】
本実施例において用いる繊維状物質は、製紙、パルプ、繊維、木材等の工業や農業、畜産業で発生する繊維状廃棄物又は余剰物、例えば落綿、おが屑、籾殻やそれらの粉砕物、パルプ廃液等の液状廃棄物等が使用できる。これらの中で古紙は定常的に大量に流通しており、古紙に開繊処理を施したものは本発明に特に適している。
【００６４】
本発明による回転式圧縮濾過機で汚泥を脱水するときに使用する薬剤は、特別なものを要しない。無機系の薬剤として、塩化鉄、塩化アルミニウム、硫酸鉄、硫酸アルミニウム等の金属塩類、沈降助剤として使用する消却灰及びゼオライト、ｐＨの調整に用いる各種酸類及びアルカリ類、並びに高分子凝集剤として、ノニオン系、アニオン系、カチオン系及び両性の凝集剤があり、これらを適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上に述べた通り、本発明による回転式圧縮濾過機は、機内での処理物の詰まりを好適に防止しつつ処理物を効率よく脱水することができる。又、軟質処理物のスクリーンの目を通過したり、スクリーンの目を閉塞するために従来の回転式圧縮濾過機では高い脱水率が得がたかった軟質の処理物を効率よく脱水することができる。
【００６６】
また、濾過室内の適当な部位、例えば隔壁板又は、外輪スペーサーに圧力センサーを取りつけ、このセンサーから検出される圧力信号を入力値とし、処理液供給量、スクリーンの回転数、そしてケーキ出口付近に可動部材を有する場合は、可動部材の位置を適宜自動制御することにより、ケーキの脱水率を高いレベルに維持した安定的な運転をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転式圧縮濾過機３１の断面図である。
【図２】図１の回転式圧縮濾過機３１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】内輪スペーサー径と衝突角を示す説明図である。
【図４】本発明による回転式圧縮濾過機５１の断面図及び隔壁板の各位置と衝突角との関係を示すグラフである。
【図５】本発明による回転式圧縮濾過機５１の断面図である。
【図６】本発明による回転式圧縮濾過機７１の断面図である。
【図７】従来の代表的な回転式圧縮濾過機１０１の基本構造を示す一部切欠斜視図である。
【図８】図７の回転式圧縮濾過機のＡＡ線による断面図である。
【図９】図７の回転式圧縮濾過機のＣＣ線による断面図である。
【図１０】図７の回転式圧縮濾過機のケーキ出口１０９付近の拡大断面図である。
【図１１】図７の回転式圧縮濾過機の作用を説明するための断面図である。
【図１２】図７の回転式圧縮濾過機のケーキ出口１０９付近に設けられた背圧装置の可動弁１０７の説明図である。
【符号の説明】
３１、５１、７１、１０１：回転式圧縮濾過機
３２、５２、７２、１０２：回転軸
３３ａ、３３ｂ、５３、７３、１０３：内輪可動スペーサー
３３ｃ：内輪固定スペーサー
３４、５４、７４、１０４：外輪スペーサー
３５ａ、３５ｂ、５５、７５、１０５：スクリーン
３６、５６、７６、１０６：隔壁板
３７：スクリーン支持部材
５７：可動部材
１０６ｃ：隔壁板の平面状底面
３８、５８、７８ａ、７８ｂ、１０８：処理液供給口
３９、５９、７９、１０９：ケーキ出口
４０、６０、８０、１１０：濾過室
４２、６２、８２、１１２：ケーキ通路
１０７：可動弁（背圧装置）、１１１：脱水ケーキ、１１３：外部ケーシング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compression filter for filtering and compressing a raw material of processed food, a semi-processed product thereof, or a hydrated substance (treatment liquid) such as sludge, and performing a dehydration treatment, in particular, an annular filtration formed around a rotating shaft. The present invention relates to a rotary compression filter that performs dehydration treatment by gradually applying pressure to a treated product as it progresses through a room, and particularly provides a dehydrator and a dehydration method suitable for dehydrating a hardly dehydrating treatment liquid containing soft solids. .
[0002]
[Prior art]
There are various types of apparatuses for separating solids and liquids, such as a centrifugal separator, a centrifugal filter, a filter press, a screw press, a rotary vacuum filter, and a rotary compression filter. Among these, the rotary compression filter has a structure shown in FIGS. 7 to 12 as a prior art.
[0003]
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a typical conventional rotary compression filter 101, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of the rotary compression filter of FIG. As apparent from these drawings, this rotary compression filter basically includes a rotating shaft 102, an inner ring spacer 103, an outer ring spacer 104, two donut-shaped screens 105 and 105, a partition plate 106, And it is comprised by the back pressure apparatus which is not shown in figure, an external casing, a drive device, etc.
[0004]
More specifically, the rotating shaft 102 is held substantially horizontally and is supplied with a driving force by a driving device (not shown), so that the rotating shaft 102 is rotated in the direction of arrow B shown in FIG. It is designed to rotate at a low speed of about a minute. The inner ring spacer 103 is fixed around the rotation axis, and rotates in the same direction according to the rotation axis.
[0005]
The outer ring spacer 104 is disposed outside the inner ring spacer 103 and is held by an outer casing (not shown). The outer ring spacer 104 extends from the base end 104a on the concentric circle of the rotating shaft 102 over about 240 ° to 300 °. And a straight portion (cake passage 112) extending in the tangential direction of the concentric circle to the end portion 104b. Further, in the circular portion, the outer ring spacer is arranged such that the inner peripheral surface 104c thereof is always opposed to the outer peripheral surface 103a of the inner ring spacer with a certain distance, and the outer ring spacer in the axial direction of the rotating shaft 102 is arranged. The thickness dimension W1 of this corresponds to the thickness dimension W2 of the inner ring spacer.
[0006]
The positions and dimensions of the two screens 105 and 105 are such that the inner peripheral edge portions 105 a and 105 a are fixed on both side surfaces of the inner ring spacer 103 and the outer peripheral edge portions 105 b and 105 b are in contact with both side surfaces of the outer ring spacer 104. It is arranged at. Therefore, when the rotating shaft 102 rotates, the screen rotates in the same direction according to the inner ring spacer, and at this time, the outer peripheral edge portion slides on both side surfaces of the outer ring spacer.
[0007]
Each of the screens 105 and 105 has a large number of small holes having a diameter of about 0.1 to 0.5 mm in order to ensure water permeability. As will be described later, a filter for removing moisture from the processing liquid. It functions as.
[0008]
The partition plate 106 is held almost horizontally and in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 102, and the thickness dimension W3 of the partition plate in the axial direction of the rotating shaft is the thickness dimension of the outer ring spacer 104. W1 and the thickness dimension W2 of the inner ring spacer 103 coincide with each other. Further, the inner end portion 106a of the partition plate 106 is formed so as to coincide with the curvature of the outer peripheral surface 103a of the inner ring spacer, and to come into surface contact with it and slide.
[0009]
The end (outer end 106b) opposite to the inner end 106a of the partition plate 106 is held at a predetermined interval between the base end 104a and the end 104b of the outer ring spacer 104. Has been. The space secured between the outer end portion 106b and the base end portion 104a of the outer ring spacer is used as a processing liquid supply port 108 for supplying the processing liquid to be introduced into the apparatus. A space secured between the outer ring spacer and the end portion functions as a cake outlet 109.
[0010]
The bottom face 106 c of the partition plate 106 coincides with the tangential direction of the outer peripheral face 103 a of the inner ring spacer 103, and extends in parallel with the upper face 104 d of the straight portion of the outer ring spacer 104. The rotary compression filter 101 has a structure that is hermetically sealed by an external casing except for the processing liquid supply port 108, the cake outlet 109, and a liquid discharge port (not shown).
[0011]
Further, a back pressure device having a movable valve 107 as shown in FIG. 12 is provided on the side of the cake outlet 109. The movable valve of the back pressure device can freely adjust the opening area of the cake outlet from the fully open state shown in (1) of FIG. 12 to the fully closed state shown in (2) of FIG.
[0012]
Here, the operation method and the operating principle of the conventional rotary compression filter 101 having the above-described structure will be described with reference to FIG. 9 (sectional view taken along the CC line of the rotary compression filter in FIG. 7) and FIG. Briefly described. First, at the start of operation, the movable valve 107 of the back pressure device is fully closed as shown in (2) of FIG. 12, and the filtration chamber 110 (inner ring spacer 103 and An annular (C-shaped) space sandwiched between screens formed between the partition plate 106 and the outer ring spacer 104, and a portion from the filtration chamber to the cake outlet is called a cake passage 112. ) Introduce the processing solution into the inside. At this time, since the movable valve of the back pressure device is in the fully closed state as described above, the introduced processing liquid is stored in the filtration chamber without being discharged from the cake outlet 109.
[0013]
The filtration chamber 110 is closed by two screens 105, 105 facing each other on both sides. However, since the screen has many small holes for ensuring water permeability as described above, the treatment liquid is In the process of being stored in the filtration chamber, moisture in the treatment liquid passes through the small holes in the screen and is gradually discharged out of the filtration chamber. If it does so, a processing liquid will increase solid content concentration and will become a slurry form, and the one part will adhere to a screen surface. The moisture discharged outside the filtration chamber flows down the gap between the inner wall of the outer casing and the screen, and is discharged outside the apparatus through the liquid discharge port.
[0014]
In this state, a driving device (not shown) is driven to supply driving force to the rotating shaft 102, and the rotating shaft 102 rotates at a low speed of about 0.2 to 5.0 rotations / minute in the direction of arrow B shown in FIG. Let Then, the inner ring spacer 103 fixed around the rotation shaft and the screens 105 fixed on both side surfaces of the inner ring spacer rotate in the same direction.
[0015]
When the screen 105 rotates, the processing liquid introduced into the filtration chamber 110 flows from the processing liquid supply port 108 to the cake outlet 109 due to a frictional force generated between the rotating screen or the slurry-like processing liquid attached thereto. In the meantime, it will proceed in the filtration chamber sequentially. As the slurry-like treatment liquid proceeds in the filtration chamber in this manner, dehydration further proceeds in the process, and the slurry-like treatment liquid gradually becomes cake-like (dehydrated cake). As a result, the frictional force between the screen and the screen becomes larger, and the increased frictional force causes the dewatered cake to be transported further forward. Instead of being transported at high speed, the preceding dehydrated cake is compressed. For this reason, dehydration of the preceding dewatering cake further proceeds.
[0016]
In this way, the treatment liquid introduced into the filtration chamber 110 is dehydrated as it approaches the cake outlet 109, and the dehydrated cake stays in the filtration chamber and the cake passage 112. Then, when the movable valve 107 of the back pressure device is opened after a lapse of a predetermined time from the start of operation, the dehydrated cake staying in the vicinity of the cake outlet is continuously pushed out by the subsequent dehydrated cake, and from the cake outlet Transition to steady operation that is discharged to the outside.
[0017]
In the steady operation, with the movable valve 107 of the back pressure device shown in FIG. 12 opened, the treatment liquid is sequentially introduced into the filtration chamber 110 from the treatment liquid supply port 108 in the same manner as in the start operation, By rotating the screen 105 at a predetermined speed, the processing liquid is continuously filtered and dehydrated, and the dehydrated cake is discharged from the cake outlet 109. Even in such a steady operation, the filtration / dehydration action from the introduction of the treatment liquid to the discharge of the dewatered cake is basically not different from the start operation described above, but the supply amount of the treatment liquid, the rotation of the screen The degree of dehydration can be adjusted to some extent by appropriately adjusting the speed and the opening of the movable valve of the back pressure device.
[0018]
As described above, the rotary compression filter 101 suitably separates the processing liquid into liquid (water) and solid (dehydrated cake) simply by rotating the inner ring spacer 103 and the screen 105 at a low speed. Therefore, energy consumption and noise are small, and since it is sealed by an outer casing, in the case of food processing, hygiene management is easy and In the case of processing, there exists an advantage that generation | occurrence | production of an odor can be suppressed to the minimum.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above rotary compression filter has several problems due to the internal pressure distribution. FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the pressure in the filtration chamber. In FIG. 11, since the screen 105 rotates in the direction of arrow B, the frictional force between the dewatered cake and the screen acts in the rotational direction of the screen, that is, the direction of arrows F (F1 to F5) shown in FIG. It will be. Among these, in the vicinity immediately below the rotating shaft 102, the directions F1 and F2 in which the frictional force is applied coincide with the traveling direction D4 of the dehydrated cake, but proceed further to the cake outlet 109 side from the positions of F1 and F2. Then, the frictional force acts in the direction of F3 to F5, that is, toward the bottom surface 106c of the partition plate 106.
[0020]
For this reason, the dehydrated cake located at F1 proceeds in the direction of F3 according to the frictional force with the screen 105, but at the position of F3, the frictional force acts toward the bottom surface 106c of the partition plate 106. Therefore, the dehydrated cake that has proceeded from the position of F1 is pressed against the bottom surface of the partition plate 106 and proceeds in the direction of P1 (position where the outer peripheral portion of the screen is in contact with the partition plate) along the bottom surface. Become. While the dehydrated cake located at F1 reaches the position of P1 along the bottom surface of the partition plate from the position of F1, the dehydrated cake located on the outer side (outer ring spacer 104 side) of F1 is F3 or F4. The so-called collision of force occurs because it continuously moves toward the bottom surface of the partition plate according to the frictional force acting in the direction, and therefore, the dewatered cake is placed in the filtration chamber 110 near the bottom surface of the partition plate, particularly near P1. It is compressed by the highest pressure. On the other hand, in the lower part of the cake passage, since there is no concentration of force as in P1, the compression becomes insufficient, the difference in the degree of dehydration occurs, and the average degree of dehydration does not increase. there were. That is, the cake moisture content at the position L shown in FIG. 10 tends to be higher than the cake moisture content at the position H.
[0021]
In addition, since the pressure is concentrated in the vicinity of P1 and the direction of the frictional force by the screen and the direction of the cake passage are largely mismatched, depending on the properties of the processed material, it is also a problem that clogging is likely to occur in the machine. The cake conveyed from the filtration chamber 110 to the cake passage 112 is conveyed in the direction of the cake outlet 109 only by the pressure from the filtration chamber. Since the internal pressure of the cake at the cake outlet is atmospheric pressure, the internal pressure gradually decreases over the entire cake passage from the filtration chamber toward the cake outlet. The back pressure device 107 in FIG. 12 is installed adjacent to the cake outlet. In order to increase the internal pressure of the filtration chamber, if the back pressure device is slightly closed, the internal pressure of the portion only increases slightly, but the frictional force on the surface of the cake passage 4 is integrated, toward the filtration chamber side. Since the pressure gradually increases, the pressure at P1 may become an abnormally high pressure. That is, the back pressure device is simple as a means for increasing the internal pressure of the filtration chamber, but is not suitable for freely controlling the internal pressure of the rotary compression filter 101.
[0022]
Further, in the case of a treatment liquid containing a soft solid such as sewage sludge, there is also a problem that flocs are pushed out from the eyes of the screen when a high pressure is applied. As for the eyes of the screen, small holes of 0.1 mm to 0.5 mm are usually used. Of these, if a large small hole is used, the floc easily passes through the small hole, and if a small small hole is used, the floc closes the small hole, and even if high pressure is applied, efficient dewatering cannot be performed. That was the problem.
[0023]
The present invention solves the above problems by making a simple improvement to a conventional rotary compression filter. That is, it is configured so that the cross-sectional area of the filtration chamber gradually decreases, and by giving the cake a compressive force in a direction different from that of the conventional rotary compression filter, the degree of cake dehydration is increased and the blockage problem in the machine is avoided. A first object is to provide a rotary compression filter that can be used, and a second object is to provide an apparatus and method that can efficiently dehydrate a processing liquid containing soft solids. And
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention for achieving the above object resides in the inventions of the following items.
[1] Two disc-shaped, water-permeable screens 35a and 35b that face each other at a predetermined interval, and inner ring movable spacers 33a and 33b that are driven by driving means and rotate integrally with the screen. The inner ring spacer includes a filtration chamber 40 surrounded by an inner ring fixed spacer 33c that slides between the inner ring movable spacers and an outer ring spacer 34 that contacts most of the outer periphery of the screen. A filtration chamber is partitioned by a partition plate 36 that divides the space to the outer ring spacer in the radial direction, a filtration chamber is formed with one side of the partition plate as a start end and the opposite side as a termination, and a treatment liquid supply port 38 is provided near the start end portion. Having a cake passage 42 and a cake outlet 39 adjacent to the end portion, and continuously rotating the screen from the treatment liquid supply port toward the cake outlet, The solid matter in the treated product is driven toward the end of the filtration chamber by the frictional force of the treated product to pressurize the treated product, remove the liquid from the treatment liquid, and remove the cake with increased solid content from the cake outlet to the outside. In the rotary compression filter configured to discharge, one of the screens forms an angle of 1 to 10 degrees with the facing screen, and the cross-sectional area of the filtration chamber gradually decreases toward the end of the filtration chamber. The rotary compression filter 31 characterized by comprising.
[0025]
[2] Two disc-shaped and water-permeable screens 55 facing each other at a predetermined interval, an inner ring movable spacer 53 that is driven by driving means and rotates integrally with the screen, and an outer peripheral portion of the screen The filtration chamber 60 is surrounded by an outer ring spacer 54 that is in contact with the majority, and the filtration chamber is divided by a partition plate 56 that divides the space from the inner ring spacer to the outer ring spacer in the radial direction, with one side of the partition plate being the starting end. A filtration chamber having an end on the opposite side is formed, a treatment liquid supply port 58 is provided near the start end portion, a cake passage 62 and a cake outlet 59 are provided adjacent to the termination portion, and the screen is connected to the cake from the treatment liquid supply port. By rotating continuously in the direction of the outlet and driving the solids in the processed material toward the end of the filtration chamber by the frictional force of the screen surface, the processed material is pressurized and the liquid is removed from the processing liquid. In the rotary compression filter configured to discharge the cake having an increased solid content concentration from the cake outlet to the outside, the partition plate is disposed in an area of more than two thirds of the outside of the filtration chamber. The average angle (collision angle) formed by the cake contact surface with the rotation direction of the screen is 50 degrees or less, and the difference between the maximum value and the minimum value of the collision angle in the region is 15 degrees or less. The rotary compression filter 51 is characterized by being configured as follows.
[0026]
[3] In the end portion of the filtration chamber 60, the cross-sectional area of the filtration chamber in the cake traveling direction is gradually decreased over 60 degrees in rotation angle, whereby processing at the end portion of the filtration chamber is performed. The rotary compression filter 51 according to [2], wherein the compression efficiency of the product is increased.
[0027]
[4] At least one wall surface of the cake passage adjacent to the filtration chamber 60 includes a movable member 57, and includes means for further changing the cross-sectional area in the traveling direction of the cake. ] Or the rotary compression filter 51 according to [3].
[0028]
[5] Two disc-shaped and water-permeable screens 75 facing each other at a predetermined interval, an inner ring movable spacer 73 driven by driving means and rotating integrally with the screen, and an outer peripheral portion of the screen The filtration chamber 80 is surrounded by an outer ring spacer 74 that is in contact with the majority, and the filtration chamber is divided by a partition plate 76 that divides the space from the inner ring spacer to the outer ring spacer in the radial direction, with one side of the partition plate as the starting end. A filtration chamber having the opposite end as a terminal is formed, a processing liquid supply port 78a is provided in the vicinity of the start end, a cake passage 82 and a cake outlet 79 are adjacent to the end, and the screen is connected to the cake from the processing liquid supply port. Rotate continuously in the direction of the outlet and drive the solid matter in the treatment direction toward the end of the filtration chamber by the frictional force of the screen surface. In the rotary compression filter configured to remove and remove the cake whose solid content concentration has increased from the cake outlet, the cake is placed at a predetermined distance in the rotational direction of the screen from the treatment liquid supply port. A second processing liquid supply port 78b is provided, normal processing liquid is supplied from the second processing liquid supply port, and normal is supplied from the first processing liquid supply port provided adjacent to the partition plate. By supplying the first treatment liquid containing solids with better liquid permeability than the treatment liquid, it is possible to form a layer of solids with better liquid permeability in the first treatment liquid on the screen surface The rotary compression filter 71 characterized by performing.
[0029]
[6] A method for dehydrating a processing liquid containing soft solids using the rotary compression filter 71 according to [5], wherein normal processing liquid is supplied into the apparatus from a second processing liquid supply port 78b. Then, 5 to 40% by weight of the first processing liquid is supplied from the first processing liquid supply port 78a, and the first processing liquid is 0.1 to 10% by weight. A method for dehydrating a treatment liquid containing a soft solid, characterized by comprising a fibrous substance.
[0030]
[7] The method for dehydrating a treatment liquid containing a soft solid according to [6], wherein the fibrous material is a cellulose fiber that is opened as a main component.
[0031]
[8] The soft solid according to [7], wherein the first treatment liquid is obtained by adding 0.1 to 10% by weight of a fibrous substance to the second treatment liquid. A method for dehydrating a processing solution.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention includes two opposing disc-shaped and water-permeable screens 35a, 35b, 55, 75 and inner ring spacers 33a, 33b, 53, which rotate integrally with the rotary shafts 32a, 32b, 52, 72. 73 and filtration chambers 40, 60, 80 surrounded by outer ring spacers 34, 54, 74 in contact with most of the outer peripheral portion of the screen, and a space from the rotating shaft to the outer ring spacers 34, 54, 74 is provided. Filtration chambers are divided by partition plates 36, 56, and 76 that are partitioned in the radial direction to form a filtration chamber having one side of the partition plate as a starting end and the other side as a termination, and treatment liquid supply ports 38, 58, 78a, 78b, adjacent to the end portion, having cake passages 42, 62, 82 and cake outlets 39, 59, 79, continuously rotating the screen from the processing liquid supply port toward the cake outlet, The solid matter in the treated product is driven toward the end of the filtration chamber by the frictional force of the clean surface, the treated product is pressurized, the liquid is removed from the treatment liquid, and the cake with an increased solid content concentration is removed from the cake outlet. The rotary compression filters 31, 51, 71 are various improvements in the rotary compression filter configured to be discharged to the outside.
[0033]
In the following embodiments, the screens 35a, 35b, 55, 75 are formed of a smooth metal plate having a large number of small holes. However, the screens 35a, 35b, 55, 75 are porous materials and have water permeability. What is necessary is just to use the bar screen and the wire mesh which are generally used widely, or what was formed with the sintered compact of a plastic, a metal, or a ceramic.
[0034]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The rotary compression filter according to the present invention is not limited in any way by these drawings. The rotary compression filter 31, 51, 71 according to the present invention is an improvement of the rotary compression filter 101 shown in FIGS. 7 to 12, and the basic operation principle is the same. Therefore, in the following description, in order to avoid duplication, only the improved portion will be described in detail, and the words and phrases used in the description of the present invention (for example, filtration chamber, cake passage, partition plate, etc.) will be particularly defined differently. Unless provided, they are used in the same meaning as the terms used in the description of the problems to be solved by the prior art and the invention.
[0035]
[Example 1]
A first embodiment according to the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional view as seen from the direction of the drive axis of the screen, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0036]
In the present embodiment, the mechanism for gradually reducing the cross-sectional area of the filtration chamber 40 by making the two screens 35a and 35b have a constant inclination rather than parallel is a compressive force in a direction different from that of the conventional rotary compression filter. Is given to the cake. That is, in the case of the conventional rotary compression filter, the cake conveyed by the rotation of the screen compresses the cake in front, so if the pressure of the cake in front exceeds the cake conveying force, no more cake Can not be compressed, and the transported rear cake accumulates behind the front cake. On the other hand, in this embodiment, in addition to the compression mechanism similar to that described above, a compressive force in the thickness direction acts. After the cake layer with reduced fluidity has accumulated in the filtration chamber, the two screens sandwich the cake from both sides and transport it forward, and the gap between the screens gradually decreases in the process. Forced conveyance and compression can be achieved by the filter. The non-parallel screens 35a and 35b are driven via different rotating shafts 32a and 32b connected to the inner ring movable spacers 33a and 33b. In FIGS. 1 and 2, a chain is used as the drive means, but instead, from a separate external drive shaft or from a common drive shaft penetrating the inside of the bearing of the inner ring movable spacer by a gear. It can also be driven.
[0037]
In the present embodiment, the inclination angle of the two screens and the average gap are important factors. The inclination angle can be appropriately selected within a range of 1 to 10 degrees. If the angle is less than 1 degree, the compression effect is lowered, so that the compression effect intended by the present invention cannot be increased. If the inclination angle exceeds 10 degrees, many problems occur in the mechanical design and the cross-sectional area of the filtration chamber is reduced. Since it is too rapid, the difference in compression rate between the inner peripheral side and the outer peripheral side becomes large, which is not suitable for stable dehydration of the processed product. The tilt angle of the screen is particularly preferably 3 to 6 degrees.
[0038]
If the average gap between the two screens is too large, the degree of reduction in the cross-sectional area of the filtration chamber is small, which is not preferable. As an example, when the screen inclination angle is 4 degrees, the average gap is 50 mm, the inner ring spacer outer diameter and outer ring spacer inner diameter are 800 mm and 1200 mm, respectively, the maximum and minimum gaps of the screen in the filtration chamber are Is about 71 mm and 29 mm, and 64 mm and 36 mm on the inner peripheral side. Therefore, the calculated value of the compression ratio during this period is 41% on the outer peripheral side, 56% on the inner peripheral side, and 48% on the cross-sectional area.
[0039]
[Example 2]
In the first embodiment described above, the cake is compressed in the thickness direction by reducing the gap between the screens 35a and 35b, whereas in the second embodiment according to the present invention, the direction in which the cake is conveyed by the screen 55 and the partition walls are reduced. By keeping the collision angle with the plate 56 below a certain level, the conveying force by the screen is made closer to the cake traveling direction to increase the compression efficiency in the conveying direction, and the filtration chamber cross section is gradually reduced in the cake traveling direction. Thus, the reaction force of the partition plate and the outer ring spacer 54 is also effectively utilized.
[0040]
Prior to detailed description of the second embodiment, the collision angle of a conventional general rotary compression filter will be described with reference to FIG. If the inner radius of the filtration chamber (inner ring spacer radius) is r and the outer radius of the filtration chamber (inner radius of the outer ring spacer) is R, r is set in the range of 0.4 to 0.6 times R. It is common to do. The cake contact surface of the partition plate generally extends linearly in the tangential direction of the inner ring spacer. In this case, the collision angle is 0 degree on the inner ring spacer side, but gradually increases as it approaches the outer ring spacer side. For example, when r = 0.5R is set, the collision angle is changed from 0 degree on the inner ring spacer side to the outer ring spacer side. Increases continuously up to 60 degrees. That is, as the cake travels in the direction of the end of the filtration chamber, the displacement in the direction of the cake and the direction of the frictional force due to the rotation of the screen increases, which hinders the cake discharge, and in some cases in the machine Occasionally, the dehydration effect had to be operated at a low level to cause or block the cake.
[0041]
In FIG. 3, [A], [B], and [C1] take 0.4R, 0.5R, and 0.6R as typical values of r, respectively, and the partition plate is in the tangential direction of the inner ring movable spacer. The collision angle in the case of extension is shown. The collision angle at the outer portion of the filtration chamber is denoted by α2, and the collision angle at the position where the screen located in the third of the donut-shaped filtration chamber is in contact with the partition plate is denoted by α1 in each figure. The values of [alpha] 1 and [alpha] 2 for [A], [B], and [C1] and their differences are as follows.
[A] (r = 0.6R): α1 = 35.1, α2 = 53.1, difference = 18.0 (degrees)
[B] (r = 0.5R): α1 = 41.4, α2 = 60.0, difference = 18.6
[C1] (r = 0.4R): α1 = 48.2, α2 = 66.4, difference = 18.2
[0042]
In any case, α2 is larger than α1, and the difference is 18 degrees or more. In other words, a relatively large component force acts in the advancing direction of the cake at the position of the collision angle α1, whereas a component force larger than the component force contributing to the conveyance of the cake is directed toward the partition plate at the position of α2.
[0043]
FIG. 4b is a graph of the collision angles of [A], [B], and [C1], and the horizontal axis is the radial direction of the screen. In any case, the collision angle increases rapidly from the collision angle of 0 degree to the outer periphery of the screen. C2 indicated by a bold line in the figure represents the collision angle of the rotary compression filter 51 of the second embodiment shown in FIG. 4a. The radius r of the inner ring spacer of C2 is 0.4R which is the same as C1. The collision angle of C2 is substantially the same as C1 within the range of 0.4R to 0.5R, but α1 of C1 is 48.2 degrees at the position of 0.6R, whereas C2 is the remaining Maintains 45 degrees throughout. By applying a slight curve to the cake contact surface of the partition plate, a low collision angle can be achieved on the outside, and more than half of the frictional force due to the rotation of the screen is effectively used for transporting the cake and compressing the preceding cake. can do.
[0044]
In the inner third of the partition plate, the collision angle is relatively small, and the partition plate is in contact with this region because the cake has a fluidity that has not yet been fully dehydrated. There is no need to specify the corners. However, as can be seen from FIG. 4b, in the case of [B] or [C1], the collision angle exceeds 50 degrees in the region outside the partition plate, and the collision angle increases as going outward. This will hinder the conveyance of the cake and the uniform compression of the preceding cake. Therefore, the weighted average of the collision angle of the outer two-third region (α1 to α2 region) outside the partition plate is preferably 50 degrees or less, and more preferably 50 degrees or less over the entire region. It is to do. It is further preferable that the weighted average collision angle or the maximum collision angle is 45 degrees or less in this region. Further, the change of the collision angle in this region is preferably within 15 degrees at the maximum, and more preferably 10 degrees or less. Further, it is most preferable to make the collision angle in this region constant, or to make the collision angle smaller toward the outside in a part or all of the outside in this region.
[0045]
It is possible to reduce the collision angle by increasing the radius of the inner ring spacer. For example, if R = 0.7, α1 = 29.0, α2 = 45.6, and difference = 16.6, and the cake conveyance is good. However, if the radius of the inner ring spacer is increased, the filtration area is reduced, so that the processing capacity of the machine is also reduced, which is not preferable in terms of economy.
[0046]
The rotary compression filter according to the second embodiment shown in FIG. 4a not only reduces the collision angle and increases the cake transport efficiency, but also efficiently compresses the preceding cake. The compression efficiency is increased by gradually reducing the cross-sectional area in the advancing direction of the cake. In FIG. 4a, such a reduction in the cross-sectional area appears in the range of about 90 degrees as the screen rotation angle. The cake cannot be dehydrated by simply compressing it, and it takes time for moisture in the cake to pass through the cake and pass through the eyes of the screen. Accordingly, it is not preferable to rapidly reduce the cross-sectional area of the filtration chamber, for example, to rapidly reduce the cross-sectional area in a region where the rotation angle of the screen is less than 60 degrees. Conversely, by extending the inner ring spacer side of the partition wall plate, it is preferable to move the filter chamber cross-sectional area reduction start point backward to reduce the filter chamber cross-sectional area more gradually.
[0047]
The reduction rate (squeezing rate) of the filtration chamber cross-sectional area is preferably 10% or more. If the aperture ratio is less than 10%, the compression effect intended by the present invention cannot be sufficiently improved. It is more preferable to set the squeezing rate to 30% or more, and a higher squeezing rate is preferable if only the dehydrating effect is considered. Incidentally, the rotary compression filter shown in FIG. 5b has a drawing ratio of about 50%. Unfortunately, a squeeze rate of 50% does not simply halve the cake moisture content. However, in the case of a filtration chamber with a constant cross section, the solid particles containing water in the cake are gradually compressed only in the direction of travel without changing the relative position of each other. In the case of the example, the water-containing particles are forcibly moved in directions other than the traveling direction, so that water in the water-containing particles and between the water-containing particles is gradually pushed out. The drawing ratio can be arbitrarily set not only by changing the shape of the partition plate but also by changing the shape of the cake exit side end of the outer ring spacer. Further, by providing the movable member 57 at the end of the outer ring spacer on the cake outlet side, it is possible to arbitrarily change the squeezing rate during operation.
[0048]
5a, 5b and 5c are examples of a rotary compression filter to which such a movable member 57 is added. The movable member according to the present invention is similar in appearance to the back pressure device 107 (FIG. 12) described in the prior art in that it changes the cross-sectional area of the cake passage. However, while the back pressure device 107 is provided adjacent to the cake outlet separated from the filtration chamber by a long cake passage, the movable member of the present invention is adjacent to the filtration chamber and minimizes the length of the cake passage. It is arranged to limit.
[0049]
The movable member of FIG. 5a has a rotation shaft at a position adjacent to the outside of the outer ring spacer, a position where the cake path is fully closed, a position where the cake path is parallel, or a position where the cake is more easily discharged by widening the end. , And any position between them. At the start of operation, the processing member can be prevented from flowing out of the cake outlet by fully closing the movable member (the position indicated by the dotted line in FIG. 5a). In the case of a processed product that is not likely to be clogged in the machine, it is possible to increase the squeezing rate to a high rate of 80 to 90% while the movable member is slightly opened from the fully closed state. In this case, the cake path (the area between the two screens and the area extending to the cake exit) is extremely small, and the screen moving direction in the immediately preceding filtration chamber is close to the cake transport direction in the cake path. So the subsequent cake can easily extrude the cake in the cake passage.
[0050]
In the case of a processed product that is easily clogged in the machine, the cake can be easily discharged without applying an excessive back pressure by setting the movable member 57 to the position of the solid line in FIG. In the case of a processed product that is more likely to be clogged, the cake can be directly discharged from the filtration chamber by adjusting the movable member further downward from the position shown in FIG. 5a. In addition, a stable operation can be achieved by attaching a partition plate or an outer ring spacer pressure sensor, detecting the pressure in the machine, and automatically controlling the opening of the movable member. Thus, the movable member shown in the present embodiment is extremely useful in the rotary compression filter.
[0051]
FIG. 5b is an example in which a sliding movable member is provided, and FIG. 5c is an example in which the partition plate is divided into two and the partition plate on the cake contact surface side is a movable member. In both cases of FIGS. 5b and 5c, the length of the cake path is extremely short, and the displacement between the rotating direction of the adjacent screen and the moving direction of the cake is set to be small. The cake at the end of the filtration chamber is easily discharged by the pressure of the cake.
[0052]
In the case of a processed product that may cause clogging even when the movable member shown in FIG. 5 is fully opened, a cake discharging device can be separately combined. The inventor of the present invention has already disclosed an invention regarding a cake discharging mechanism of a rotary compression filter similar to the present invention in Japanese Patent Application No. 2001-240643. Therefore, by applying the cake discharging mechanism of Japanese Patent Application No. 2001-240643 to the present invention, it is possible to suitably dehydrate even a processed product that is easily clogged.
[0053]
[Example 3]
Next, a third embodiment according to the present invention, which is particularly suitable for dehydrating a soft solid material, will be described. A typical example of the soft processed material is wastewater sludge. Wastewater sludge is a dispersion of minute organic matter in water, and it is difficult to filter with a screen as it is, and it is usually defloccated using a flocculant or the like. Since this floc has a size of several millimeters to several centimeters, it can be captured by a screen. However, since the floc is a gel-like substance having a high water content, it easily closes the eyes of the screen. If the filtration pressure is increased unnecessarily to increase the efficiency of dehydration, it may be pushed out of the screen. If the screen eyes are made smaller, the clogging becomes serious, and if the screen eyes are made larger, the eye leakage through the screen eyes becomes a troublesome substance.
[0054]
FIG. 6a shows a rotary compression filter 71 according to Example 3, which is based on the rotary compression filter shown in FIG. 7 and provided with a second treatment liquid supply port 78b. Of course, it is also conceivable to provide a plurality of treatment liquid supply ports based on the rotary compression filter described in the first or second embodiment. It is preferable that the first processing liquid supply port 78a and the second processing liquid supply port 78b have a screen rotation angle of 20 degrees to 90 degrees.
[0055]
If the angle is less than 10 degrees, the first treatment liquid and the second treatment liquid are mixed, and a two-layer cake layer intended by the present invention cannot be formed. Even if this angle exceeds 90 degrees, the supply amount of the second treatment liquid is larger than the supply amount of the first treatment liquid. There is no particular problem because it only merges at a fixed position.
[0056]
In the present embodiment, the first processing liquid first comes into contact with the screen 55 that has passed through the surface of the partition plate 56. Since the cake layer does not exist on the screen surface immediately after passing through the partition plate, the liquid component in the first processing liquid quickly passes through the eyes of the screen, but the solid matter in the processing liquid does not pass through the eyes of the screen. A cake layer having good liquid permeability is formed on the screen surface by being blocked. If the second processing liquid is supplied before the cake layer is sufficiently formed, both processing liquids are mixed, and the liquid permeability of the cake layer that is initially formed on the screen surface may be impaired. The first processing liquid supply port and the second processing liquid supply port need to have a predetermined interval.
[0057]
Next, a method for dewatering sludge using the rotary compression filter 71 described in the third embodiment will be described. The first processing liquid contains a fibrous material, and is transported to the surface of the screen as the liquid component in the processing liquid flows toward the eyes of the screen, forming a thin layer on the screen surface. When the screen rotates and reaches the vicinity of the second treatment liquid supply port, the remaining fiber in the first treatment liquid is supplied with the second treatment liquid and is a layer containing a large amount of fibers formed on the surface of the screen. Accumulate over the top. The thin fibrous layer does not completely clog the screen and has gaps that allow the liquid in subsequent flocs to pass through, gradually forming a thick cake layer.
[0058]
When the screen rotates further and the moisture in the processing liquid is discharged to the outside to some extent, the cake accumulated from both sides is filled up to the inner layer, but the outer layer, that is, the layer in contact with the screen surface becomes a cake that is hard to some extent, and is solid. The inner layer is a relatively soft cake and also maintains fluidity. Therefore, the cake of the inner layer is subjected to a low force directed forward by the pressure from the subsequent liquid processed material, but the rotational force of the screen is transmitted to the inner layer through the cake layer that gradually softens from the screen surface, and thus has fluidity. It does not contribute much to transporting the inner layer cake forward.
[0059]
Now, when the cake in this state is opposed to the harder cake present in the front, the cake close to the liquid in the inner layer cannot proceed any further. On the other hand, the outer layer containing a large amount of fibrous material advances toward the front cake by the rotational force of the screen, but since there is already a hard cake in front, it cannot move at the same speed as the screen. However, since the force that the outer layer cake is pushed forward by the screen is greater than the force that the inner layer cake is pushed by the subsequent soft cake, the cake layer that contains more fiber is folded on the screen surface and gradually Will penetrate. In this way, the cake layer containing a large amount of fiber that originally formed a thin layer on the screen surface becomes gradually thicker, and the function of guiding the moisture of the inner layer to the screen surface gradually extends to the inner layer. This will increase the efficiency of dehydration.
[0060]
FIG. 6B is a schematic view when the outside of the filtration chamber is viewed along the line AB in FIG. 6A. In the process in which a cake layer containing a large amount of fiber components in the first treatment liquid supplied from the first treatment liquid supply port 78a is formed on the screen and is gradually conveyed to the end of the filtration chamber by the rotation of the screen. FIG. 2 schematically shows a state in which the screen is folded in a screen shape and gradually becomes a thick layer.
[0061]
In this embodiment, the treatment liquid is divided into two stages and supplied to the rotary compression filter, and the liquid permeability is better before supplying the second treatment liquid subjected to the normal flocculant treatment. A first treatment liquid is supplied. The first liquid permeability is obtained by adding 0.1 to 10% by weight of fibrous material. In this case, a part of the second treatment liquid may be used as the mother liquid, or the collected filtrate may be reused, or both may be used in combination.
[0062]
In any case, the first processing liquid supplies about 5 to 40% with respect to the second processing liquid. When the fibrous material is added to the second treatment liquid to obtain the first treatment liquid, a relatively high rate of 15 to 40% is appropriate, and when the second treatment liquid is not used at all, 5 to A low rate of 20% is good. If the supply amount of the first treatment liquid is less than 5%, it is difficult to uniformly form a layer containing a fibrous substance on the screen, which is not preferable.
[0063]
Fibrous materials used in the present examples are fibrous wastes or surpluses generated in industries such as papermaking, pulp, fiber, and wood, agriculture, and livestock, such as cotton wool, sawdust, rice husks, pulverized products thereof, pulp Liquid waste such as waste liquid can be used. Among these, waste paper is regularly circulated in large quantities, and waste paper subjected to fiber opening is particularly suitable for the present invention.
[0064]
The chemical | medical agent used when dehydrating sludge with the rotary compression filter by this invention does not require a special thing. As inorganic chemicals, metal salts such as iron chloride, aluminum chloride, iron sulfate, aluminum sulfate, ash and zeolite used as precipitation aids, various acids and alkalis used for pH adjustment, and polymer flocculants , Nonionic, anionic, cationic and amphoteric flocculants, which can be used in appropriate combination.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the rotary compression filter according to the present invention can efficiently dehydrate a processed product while suitably preventing clogging of the processed product in the machine. In addition, since the screen of the soft processed product passes through the screen or closes the screen, the soft processed product, which is difficult to obtain a high dehydration rate in the conventional rotary compression filter, can be efficiently dehydrated. .
[0066]
In addition, a pressure sensor is attached to an appropriate part in the filtration chamber, for example, a partition plate or an outer ring spacer, and the pressure signal detected from this sensor is used as an input value. When it has a movable member, the stable operation | movement which maintained the dehydration rate of the cake at the high level can be performed by automatically controlling the position of a movable member suitably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a rotary compression filter 31 according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the rotary compression filter 31 of FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing an inner ring spacer diameter and a collision angle.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotary compression filter 51 according to the present invention and a graph showing a relationship between each position of a partition plate and a collision angle.
FIG. 5 is a sectional view of a rotary compression filter 51 according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a rotary compression filter 71 according to the present invention.
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing the basic structure of a conventional typical rotary compression filter 101. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line AA of the rotary compression filter of FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line CC of the rotary compression filter of FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a cake outlet 109 of the rotary compression filter of FIG.
11 is a cross-sectional view for explaining the operation of the rotary compression filter of FIG.
12 is an explanatory view of the movable valve 107 of the back pressure device provided near the cake outlet 109 of the rotary compression filter of FIG.
[Explanation of symbols]
31, 51, 71, 101: Rotary compression filter
32, 52, 72, 102: rotation axis
33a, 33b, 53, 73, 103: inner ring movable spacer
33c: Inner ring fixing spacer
34, 54, 74, 104: Outer ring spacer
35a, 35b, 55, 75, 105: Screen
36, 56, 76, 106: Partition plate
37: Screen support member
57: Movable member
106c: Planar bottom surface of the partition plate
38, 58, 78a, 78b, 108: treatment liquid supply port
39, 59, 79, 109: Cake exit
40, 60, 80, 110: Filtration chamber
42, 62, 82, 112: Cake passage
107: Movable valve (back pressure device), 111: Dehydrated cake, 113: External casing

Claims

Two disc-shaped and water-permeable screens facing each other at a predetermined interval, an inner ring movable spacer that is driven by driving means to rotate integrally with the two screens, and an outer peripheral portion of the two screens And an outer ring spacer that is in contact with each other except for a part of the area, and a filtration chamber surrounded by
The filtration chamber is divided by a partition plate that divides a space from the inner ring movable spacer to the outer ring spacer in a radial direction, and a start end portion and a terminal end portion of the filtration chamber are formed at a position sandwiching the partition plate therebetween. And
A first treatment liquid supply port is disposed near the start end of the filtration chamber, and a cake passage and a cake outlet are disposed adjacent to the end portion,
The screen is continuously rotated from the first processing liquid supply port side to the cake outlet side direction, and the solid matter in the processing liquid in the filtration chamber is caused by the frictional force of the screen surface facing the filtration chamber. Rotating type configured to pressurize the processing liquid by driving in the end portion direction, thereby removing the liquid from the processing liquid and discharging the cake with increased solid content from the cake outlet to the outside In the compression filter,
A second processing liquid supply port for supplying a second processing liquid to the filtration chamber is disposed at a position spaced from the first processing liquid supply port in the rotational direction of the screen;
A first treatment liquid containing a solid having better liquid permeability than the second treatment liquid supplied from the second treatment liquid supply port to the filtration chamber is transferred from the first treatment liquid supply port to the filtration chamber. By supplying the rotary compression filter, a solid layer having good liquid permeability in the first treatment liquid can be formed on the surface of the screen.

A method for dehydrating a treatment liquid containing sludge using the rotary compression filter according to claim 1, wherein the second treatment liquid containing sludge is supplied into the filtration chamber from the second treatment liquid supply port. Then, the first treatment liquid supply port contains a 0.1 to 10% by weight fibrous substance as a solid material having better liquid permeability than the sludge contained in the second treatment liquid in the filtration chamber. dehydration process of the treatment solution containing the sludge, characterized in that the processing liquid, supplying 5 to 40 wt% of the supply amount of the second processing liquid.

The method for dehydrating a treatment liquid containing sludge according to claim 2, wherein the fibrous substance is a cellulose fiber that is opened.

The method for dehydrating a treatment liquid containing sludge according to claim 2 or 3, wherein the first treatment liquid is obtained by adding 0.1 to 10% by weight of a fibrous substance to the second treatment liquid.

The average collision angle formed by the cake contact surface of the partition plate with the rotation direction of the screen is 50 degrees or less in the area of more than two-thirds outside the filtration chamber, and the collision in the area The rotary compression filter according to claim 1, wherein the difference between the maximum value and the minimum value of the corner is 15 degrees or less.

At the end of the filtration chamber, the cross-sectional area of the filtration chamber in the direction of travel of the cake is configured to gradually decrease over 60 degrees in rotation angle, whereby the compression efficiency of the treatment liquid is reduced. 6. The rotary compression filter according to claim 5, wherein the rotary compression filter is raised at a terminal portion of the rotary compressor.

The rotary compression filter according to claim 5 or 6, wherein at least one wall surface of the cake passage adjacent to the filtration chamber is provided with a movable member, whereby the cross-sectional area in the traveling direction of the cake can be changed.

The rotary compression according to claim 1, wherein one of the two screens forms an angle of 1 to 10 degrees with respect to the other, and the cross-sectional area of the filtration chamber gradually decreases toward the end of the filtration chamber. Filter machine.