JP4783134B2 - 濾過濃縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥や、加工食品の原料又はその半加工品等、固体物質と液体物質の混合物（処理対象物）を濾過・圧縮して脱水処理を行う濾過型の脱水装置に付随して使用される濾過濃縮装置に関する。

汚泥を脱水処理しようとする場合、濾過型の脱水装置が使用されることが多く、濾過型の脱水装置としては、「回転加圧脱水機」或いは「ロータリープレスフィルタ」と呼ばれる装置（特開２００１−１１３１０９号公報、特開２００４−２９１０３６号公報等）や、「スクリュープレス」と呼ばれる装置（特開２００４−３５８５４９号公報）などが知られている。
特開２００１−１１３１０９号公報 特開２００４−２９１０３６号公報 特開２００４−３５８５４９号公報

濾過型の脱水装置を用いて汚泥の脱水処理を行う場合、通常は、前処理としてまず汚泥をフロキュレータ（凝集槽）に導入し、そこへポリマー（凝集剤）を添加して攪拌することによって調質し、汚泥原液中に含まれている固形分をある程度フロック化する処理（凝集処理）が行われる。そして、凝集処理が済んだ汚泥（凝集汚泥）を、フロキュレータから脱水装置へ移送して脱水処理が行われる。

この前処理を行うことにより、濾過型の脱水装置による脱水処理の効率を格段に向上させることができるが、必ずしも十分とは言い難く、更なる処理効率、処理速度の向上が望まれている。本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、システム構成を複雑化することなく、濾過型の脱水装置による脱水処理効率及び処理速度を飛躍的に向上させることができる濾過濃縮装置を提供することを目的とする。

本発明の濾過濃縮装置は、処理対象物の流入口及び流出口と、処理対象物を濾過する濾材と、濾材表面をリフレッシュするスクレーパと、処理対象物から分離された濾液を排出する濾液排出管と、当該濾液排出管からの濾液排出量を調節する絞り弁と、によって構成され、流入口及び流出口がいずれも、ケーシングの下半部に配置され、濾材、スクレーパ、及び、スクレーパが取り付けられた回転軸が、ケーシングの上半部のみに配置され、流出口が、流入口における処理対象物の流入方向の延長線上に配置されていることを特徴としている。

尚、濾材は、円筒状のウェッジワイヤースクリーンであることが好ましく、また、ケーシングの上半部のみに、濾過濃縮した処理対象物をケーシングの下半部側へ押し下げるコンベヤが配置されていることが好ましい。また、圧力センサー及び／又は流量計が装置外に配置され、絞り弁の開度が、圧力センサー又は流量計の計測値に基づいて自動制御されるように構成されていることが好ましい。

本発明の濾過脱水システムは、上記のような濾過濃縮装置が、濾過型の脱水装置とフロキュレータとの間に配置されていることを特徴としている。尚、この濾過脱水システムにおいては、処理対象物の供給圧力を計測する圧力センサーが、濾過濃縮装置の上流側及び下流側にそれぞれ配置されていることが好ましく、また、各計測値の差が一定の値となるように、絞り弁の開度が自動制御されるように構成されていることが好ましい。また、上記のような圧力センサーのほかに、濾液排出圧力を計測する圧力センサーが絞り弁の下流側に配置され、それらの圧力センサーによる計測値に基づいて前記絞り弁の開度が自動制御されるように構成してもよく、更に、処理対象物の供給流量を計測する流量計が、濾過濃縮装置の上流側に配置されるとともに、濾液の排出量を計測する流量計が濾液排出管に配置され、それらの流量計による計測値に基づいて絞り弁の開度が自動制御されるように構成することもできる。

本発明の濾過濃縮装置は、濾過型の脱水装置の上流側に配置することにより、当該脱水装置の処理効率、処理速度を飛躍的に向上させることができる。また、システムを複雑化することなく構築することができるので、低コストで実現でき、既存のシステムに対しても無理なく適用することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る濾過濃縮装置１の断面斜視図である。本実施形態の濾過濃縮装置１は、特に汚泥を処理対象物とする装置であり、図１において２は汚泥流入口、３は汚泥流出口、４は底板、５は天板、６は円筒状のケーシングである。図示されているように、ケーシング６の内部空間のうち上半部分には、円筒状のスクリーン７（濾材）と回転軸８が、ケーシング６と同心円状に配置されている。

スクリーン７はウェッジワイヤースクリーンであり、その円筒の半径は、ケーシング６の内径よりも若干小さく設定されている。このため、ケーシング６の内壁とスクリーン７の外周面との間には、環状のスペース１１が形成されている。この環状スペース１１の上方の天板５には、濾液流出口１２が形成されており、スクリーン７を通過して汚泥から分離された濾液が、環状スペース１１から濾液流出口１２を通って天板５の上方の一時貯留室１３へ流下し、更に、濾液排出口１４から装置外へ排出されるようになっている。

回転軸８は、図示しないモーターの駆動力を受けて所定方向へ（図１の例では反時計回りに）回転するように構成されており、その下端部には、先端のエッジがスクリーン７の内周面上を摺動するスクレーパ９と、スクリュー状のコンベヤ１０が取り付けられている。

この濾過濃縮装置１は、図２に示すように、濾過型の脱水装置３１の上流側（図２の例では、濾過型の脱水装置３１とフロキュレータ２１との間）に配置して使用される。ここで具体的に、図２の汚泥処理システム（濾過脱水システム）における汚泥処理の流れについて説明すると、まず汚泥をフロキュレータ２１内に導入し、凝集剤を添加する。凝集剤を添加するタイミングは、フロキュレータ２１内への汚泥の導入後でもよいし、また、導入前でもよい。

次に、図示しないモーター及びプロペラを稼働させ、フロキュレータ２１内の汚泥を攪拌することによって凝集処理を行う。凝集汚泥は、図示しない汚泥供給ポンプにより、汚泥管１６を介して順次濾過濃縮装置１へ供給される。

汚泥管１６から濾過濃縮装置１へ供給された汚泥は、図１に示した汚泥流入口２から、汚泥供給ポンプの圧入力によってケーシング６の内部へ流入する。この濾過濃縮装置１においては、汚泥流出口３が、汚泥流入口２における汚泥の流入方向の延長線上に配置されており、また、汚泥流入口２と汚泥流出口３が位置するケーシング６の下半部には、汚泥の流下を阻害するような部材は配置されていないため、汚泥流入口２からケーシング６の内部へ流入した汚泥の一部は、汚泥流出口３からそのまま装置外へ流出する。

但し、ケーシング６内へ流入した汚泥のすべてが、そのまま装置外へ流出する訳ではなく、一部の汚泥は流入圧力によって上昇し、スクリーン７が配置されているケーシング６の上半部の領域へ進入することになる。そして、ケーシング６内の圧力によって、汚泥中の水分はスクリーン７を抜けて環状スペース１１へ押し出され、汚泥中の固形分はスクリーン７の内周面上に捕捉される。つまり、ケーシング６の上半部の領域へ進入した汚泥は、スクリーン７によって濾過されることになる。

このとき、ケーシング６の上半部においては、回転軸８及びその下端部に固定されたスクレーパ９が一定の速度で回転しているため、スクリーン７の内周面上に捕捉された汚泥中の固形分はスクレーパ９によって掻き落とされる。従って、スクリーン７の内周面は、周期的にリフレッシュされることになる。

また、図１に示したスクリュー状のコンベヤ１０が、回転軸８とともに反時計回りに回転すると、回転軸８付近の汚泥は、コンベヤ１０によって下方（ケーシング６の下半部側）へ押し下げられることになる。従って、スクリーン７により濾過されて固形分濃度が上昇した汚泥（濃縮汚泥）は、ケーシング６内を下降することになり、新たに流入した未濃縮汚泥と混ざり合いながら、汚泥流出口３から装置外へ流出する。

このように、図１の濾過濃縮装置１内に流入した汚泥は、一部が濾過されつつ流下することになるので、全体として固形分濃度が上昇し、濃縮された状態で装置外へ流出することになる。そして、濾過濃縮装置１から排出された濃縮汚泥は、図２に示すように汚泥管１７を介して濾過型の脱水装置３１へ流下し、脱水装置３１によって脱水処理が行われ、濾液とケーキとに分離され、それぞれ個別に排出される。

尚、スクリーン７を抜けて環状スペース１１へ流入した濾液は、濾液流出口１２を通って天板５の上方の一時貯留室１３へ流下し、更に、濾液排出口１４から装置外へ排出される。但し、濾液は、無制限に排出される訳ではなく、濾液排出口１４に接続されている濾液排出管１８には絞り弁１５が配置されており（図２参照）、この絞り弁１５の開度に応じて排出されるようになっている。

そして、絞り弁１５の開度は、汚泥管１６（濾過濃縮装置１の上流側）に取り付けられている圧力センサーＰ１、汚泥管１７（濾過濃縮装置１の下流側）に取り付けられている圧力センサーＰ２による各汚泥供給圧力の計測値ｐ１，ｐ２、及び／又は、濾液排出管１８の絞り弁１５の下流側に取り付けられている圧力センサーＰ３による濾液排出圧力の計測値ｐ３に基づいて自動的に制御され、濾過濃縮装置１からの濾液排出量（即ち、濾過濃縮装置１による汚泥の濾過濃縮処理量）が調整されるようになっている。

より具体的に説明すると、汚泥供給ポンプによってフロキュレータ２１から濾過濃縮装置１へ送られる汚泥の供給圧力（圧力センサーＰ１によって計測される）が一定である場合において、絞り弁１５を開いて一定量の濾液を排出した場合、濾過濃縮装置１から濾過型の脱水装置３１への汚泥供給圧力（圧力センサーＰ２によって計測される）は、その分だけ低下することになる。

本実施形態においては、圧力センサーＰ１による供給圧力の計測値ｐ１と、圧力センサーＰ２による供給圧力の計測値ｐ２との差をとり、その差（ｐ１−ｐ２）が約「５ｋＰａ」（制御目標値ｑ）となるように、絞り弁１５の開度が自動的に調整されるようになっている。尚、制御目標値ｑは、「５ｋＰａ」に限定されるものではなく、用途、目的、コンディション等に応じ、「１〜１０ｋＰａ」の範囲内で設定を適宜変更できるようになっている。

また、圧力センサーＰ２による汚泥供給圧力の計測値ｐ２と、圧力センサーＰ３による濾液排出圧力の計測値ｐ３との差をとり、その差（ｐ２−ｐ３）が一定（制御目標値ｑ）となるように絞り弁１５の開度を自動的に調整するように設定することもできるし、更に、汚泥供給圧力の計測値ｐ１，ｐ２、及び、濾液排出圧力の計測値ｐ３のすべてを考慮して、最適な開度となるように（例えば、「ｐ２−ｐ３」の制御目標値ｑについて、「ｐ１」の大きさに応じた最適値を予め定めておき、「ｐ１≦α」である場合には、「ｐ２−ｐ３」の制御目標値ｑを「４ｋＰａ」とし、「α＜ｐ１＜β」である場合には制御目標値ｑを「５ｋＰａ」、「β≦ｐ１」である場合には制御目標値ｑを「６ｋＰａ」とする、というような具合に）絞り弁１５を制御することもできる。

そして更に、絞り弁１５の開度を、圧力計Ｐ１〜Ｐ３による計測値ｐ１〜ｐ３ではなく、濾過濃縮装置１の上流側に取り付けられている流量計Ｆ１による汚泥供給流量の計測値ｆ１、及び、濾液排出管１８に配置されている流量計Ｆ２による濾液排出量の計測値ｆ２に基づいて自動的に制御し、濾過濃縮装置１からの濾液排出量を調整する（例えば、汚泥供給流量の計測値ｆ１と濾液排出量の計測値ｆ２の比をとり、これが一定となるように、絞り弁１５の開度を自動的に調整する）こともできる。

本実施形態の濾過濃縮装置１を、図２に示すような濾過型の脱水装置３１を使用する汚泥処理システム（濾過脱水システム）に適用した場合、処理効率及び処理速度を飛躍的に向上させることができる。例えば、汚泥処理量が１台当たり平均２．０ｍ^３／ｈ（１．５〜２．５ｍ^３／ｈ）程度の濾過型の脱水装置３１がある場合において、その上流側に本実施形態の濾過濃縮装置１を設置して、１台当たり０．５〜１．０ｍ^３／ｈ（８．３〜１６．７Ｌ／ｍｉｎ）程度の濾液を濾過濃縮装置１から排出させることができれば、濾過型の脱水装置３１における処理速度を２５〜５０％向上させることができる。

尚、本実施形態においては、特に汚泥を処理対象とする濾過濃縮装置１及び濾過脱水システムの構成例について説明したが、本発明の処理対象物は汚泥に限定されるものではなく、その他の対象物を処理する装置乃至は濾過脱水システムに適用することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る濾過濃縮装置１の断面斜視図。 図１の濾過濃縮装置１を組み込んだ汚泥の濾過脱水システムの構成図。

符号の説明

１：濾過濃縮装置、
２：汚泥流入口、
３：汚泥流出口、
４：底板、
５：天板、
６：ケーシング
７：スクリーン、
８：回転軸、
９：スクレーパ、
１０：コンベヤ、
１１：環状スペース、
１２：濾液流出口、
１３：一時貯留室、
１４：濾液排出口、
１５：絞り弁、
１６，１７：汚泥管、
１８：濾液排出管、
２１：フロキュレータ、
３１：濾過型の脱水装置、
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３：圧力センサー、
Ｆ１，Ｆ２：流量計

Claims (7)

1. 処理対象物の流入口及び流出口と、処理対象物を濾過する濾材と、濾材表面をリフレッシュするスクレーパと、処理対象物から分離された濾液を排出する濾液排出管と、当該濾液排出管からの濾液排出量を調節する絞り弁と、によって構成され、
   前記流入口及び流出口がいずれも、ケーシングの下半部に配置され、
   前記濾材、前記スクレーパ、及び、スクレーパが取り付けられた回転軸が、前記ケーシングの上半部のみに配置され、
   前記流出口が、前記流入口における処理対象物の流入方向の延長線上に配置されていることを特徴とする濾過濃縮装置。
2. ケーシングの上半部のみに、濾過濃縮した処理対象物をケーシングの下半部側へ押し下げるコンベヤが配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の濾過濃縮装置。
3. 前記絞り弁の開度が、装置外に配置された圧力センサー又は流量計の計測値に基づいて自動制御されるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の濾過濃縮装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の濾過濃縮装置が、濾過型の脱水装置とフロキュレータとの間に配置されていることを特徴とする濾過脱水システム。
5. 請求項３に記載の濾過濃縮装置が、濾過型の脱水装置とフロキュレータとの間に配置された濾過脱水システムであって、
   処理対象物の供給圧力を計測する圧力センサーが、前記濾過濃縮装置の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、各計測値の差が一定の値となるように、前記絞り弁の開度が自動制御されるように構成されていることを特徴とする濾過脱水システム。
6. 請求項３に記載の濾過濃縮装置が、濾過型の脱水装置とフロキュレータとの間に配置された濾過脱水システムであって、
   処理対象物の供給圧力を計測する圧力センサーが、前記濾過濃縮装置の上流側及び下流側にそれぞれ配置されるとともに、濾液排出圧力を計測する圧力センサーが前記絞り弁の下流側に配置され、それらの圧力センサーによる計測値に基づいて前記絞り弁の開度が自動制御されるように構成されていることを特徴とする濾過脱水システム。
7. 請求項３に記載の濾過濃縮装置が、濾過型の脱水装置とフロキュレータとの間に配置された濾過脱水システムであって、
   処理対象物の供給流量を計測する流量計が、前記濾過濃縮装置の上流側に配置されるとともに、濾液の排出量を計測する流量計が前記濾液排出管に配置され、それらの流量計による計測値に基づいて前記絞り弁の開度が自動制御されるように構成されていることを特徴とする濾過脱水システム。

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