JP4878882B2

JP4878882B2 - 汚泥脱水機

Info

Publication number: JP4878882B2
Application number: JP2006075773A
Authority: JP
Inventors: 寛幸松井; 光雄田崎; 正博検見崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: JP2007245224A

Description

本発明は汚泥脱水機に関し、下水汚泥や工業廃水汚泥等の有機性汚泥を脱水する技術に係るものである。

従来の汚泥脱水機としては、例えば図６〜図７に示すものがある。図６〜図７において、本体ケーシング１は外周部がスクリーン２をなし、本体ケーシング１を軸方向に挿通して左右一対のスクリュー軸３、４を平行状態に配置し、各スクリュー軸３、４にスクリュー羽根５、６を形成している。

双方のスクリュー羽根５、６は相互に反対螺旋状に形成してなり、スクリュー羽根５、６は汚泥排出側ほどピッチが狭くなる形状をなす。そして、一方のスクリュー羽根５もしくは６の螺旋の間に形成した谷部に、他方のスクリュー羽根６もしくは５が位置して双方のスクリュー羽根５、６が係合している。

双方のスクリュー軸３、４の基端には噛合する歯車７、８を設けており、一方のスクリュー軸３に連結したモータ９の駆動により歯車７、８を介して双方のスクリュー軸３、４が相反する方向に回転する。

本体ケーシング１のケーキ排出側には開口に対向して背圧板１０を配置しており、背圧板１０はシリンダー装置１１によって開口に向けて出退自在であり、開口に対向して作用させる圧力を調整することにより脱水力（圧搾力）を制御する。

この構成において、本体ケーシング１に投入した脱水対象汚泥は、スクリーン２でろ過しながらスクリュー軸３、４およびスクリュー羽根５、６の回転によって排出側へ搬送される。この際に、スクリュー羽根５、６のピッチが汚泥排出側ほど狭くなり、本体ケーシング１におけるろ室容積（スクリュー羽根５、６の１ピッチ当たり）が減少して行く。このため、汚泥はろ室容積の減少による圧密力、両スクリュー羽根５、６の噛み合わせによる剪断力、および背圧板１０による背圧で脱水され、排出側の開口から本体ケーシング１の外部へ排出される。
特開２０００−２４６２９５号公報

上記した構成において、汚泥の圧縮比率はろ室容積（スクリュー羽根５、６の１ピッチ当たり）の減少比率であり、ろ室容積の減少比率はスクリュー羽根のピッチ減少分、あるいはスクリュー軸のテーパ角で規定される。

このため、スクリュー羽根５、６のピッチが汚泥排出側ほど所定比率で漸次に狭くなる構成では圧縮比率が一定となり、汚泥は脱水時間の経過にかかわらず一定の圧密力を受けることになる。

しかし、下水汚泥や工業廃水汚泥等の有機性汚泥の性状は一定ではなく、業種、地域、季節によって変動するので、圧縮比率が一定に固定された構成の汚泥脱水機においては、汚泥性状に適合した圧縮比率を確保することが困難である。

本発明は上記した課題を解決するものであり、脱水対象汚泥の性状に応じてろ室容積の減少比率に変化を与えることで脱水ケーキの含水率の低下を図ることができる汚泥脱水機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の汚泥脱水機は、外周部がスクリーンからなる本体ケーシング内に、軸廻りで相反する方向に回転する一対の回転軸を平行に配置し、各回転軸の外径を汚泥排出側ほど大きく形成し、双方の回転軸のそれぞれにスクリュー羽根を相互に反対螺旋状に形成し、双方のスクリュー羽根を各ピッチにおいて軸方向で重なるように設け、双方の回転軸およびスクリュー羽根を回転駆動するとともに、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変更するスクリュー羽根駆動手段を備えて脱水ケーキの含水率の低下を図るものである。

本発明の汚泥脱水機は、外周部がスクリーンからなる本体ケーシング内に、軸廻りで相反する方向に回転する一対の回転軸を平行に配置し、各回転軸の外径を汚泥排出側ほど大きく形成し、双方の回転軸のそれぞれにスクリュー羽根を相互に反対螺旋状に形成し、双方のスクリュー羽根を各ピッチにおいて軸方向で重なるように設け、双方の回転軸およびスクリュー羽根を回転駆動するとともに、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変更するスクリュー羽根駆動手段を備えて脱水ケーキの含水率の低下を図るものである。

また、スクリュー羽根駆動手段は、双方の回転軸を同期回転駆動する回転手段と、少なくとも一方の回転軸を軸方向に出退駆動する出退手段とを備え、一方の回転軸を他方の回転軸に対して軸方向へ相対的に移動させるものである。

また、スクリュー羽根駆動手段は、双方の回転軸をそれぞれ独立して回転駆動する回転手段と、少なくとも一方の回転手段の回転数を制御する制御手段とを備え、双方の回転軸間に回転数差を与えるものである。

以上のように本発明によれば、本体ケーシングに投入した脱水対象汚泥は、スクリーンでろ過されながら回転軸およびスクリュー羽根の回転によって排出側へ搬送され、本体ケーシング内を移動する間にスクリュー羽根のピッチが汚泥排出側ほど狭くなることでろ室容積の減少による圧密力を受けて脱水される。

この際に、スクリュー羽根駆動手段により、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変更することにより、双方のスクリュー羽根のピッチ減少に起因するろ室容積の基本的な減少比率を本体ケーシング内の全ろ室にわたって全体的として維持しつつ、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の対向面間においてろ室の容積減少比率が変化する。

スクリュー羽根駆動手段は、回転手段により双方の回転軸を同期回転駆動しつつ、出退手段により少なくとも一方の回転軸を軸方向に出退駆動することで一方の回転軸を他方の回転軸に対して軸方向へ相対的に移動させ、双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変更する。

この羽根間距離の変更は各ピッチおいて双方のスクリュー羽根が干渉し合わない許容範囲内において行い、他方のスクリュー羽根が１回転する間に一方の回転軸およびスクリュー羽根を軸方向へ相対的に往復移動させることで行う。

回転軸が往復移動する間に、軸方向で対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離は、最小羽根間距離と最大羽根間距離の間で反復的に変化し、双方のスクリュー羽根の対向面間においてろ室容積の減少比率が時間経過に伴って漸増と漸減を繰返して反復的に変化する。このろ室容積の減少比率の変化幅は軸方向における回転軸の移動量を制御して羽根間距離の最小羽根間距離と最大羽根間距離を変更することにより調整できる。

脱水対象汚泥は、本体ケーシング内を移動する間に、双方のスクリュー羽根のピッチ減少に起因するろ室容積の減少による圧密力を受けつつ、双方のスクリュー羽根の対向面間においてろ室の容積減少比率が反復的に変化することで、各ピッチ当たりのろ室内で断続的な圧密力の変動を受けて圧縮と弛緩を繰返し、汚泥の脱水効率が向上する。また、圧縮により一部の汚泥は弛緩状態の隣り合うろ室に流動し、この流動による汚泥の「ほぐし効果」によって汚泥中の自由水が分離し易い状態となり、全体の脱水効率がさらに向上する。

このように、脱水対象汚泥に対して圧密力を断続的に変化させながら作用させることで、ピッチ当たりの各ろ室内で脱水効率を高めて脱水ケーキの含水率の低下を促すことができる。

また、回転軸およびスクリュー羽根が移動する往復距離・往復時間を汚泥性状に応じて個別に設定してろ室容積の減少比率を調整することにより、脱水対象汚泥の性状に応じて適切な圧密力を作用させる運転が可能となる。

スクリュー羽根駆動手段は他の構成によっても実現でき、回転手段により双方の回転軸をそれぞれ独立して回転駆動しつつ、制御手段により少なくとも一方の回転手段の回転数を制御して双方の回転軸間に回転数差を与えることによって羽根間距離の変更を行う。

羽根間距離の変更は各ピッチにおいて双方のスクリュー羽根が干渉し合わない許容範囲内において行い、他方のスクリュー羽根が１回転する間に一方の回転軸およびスクリュー羽根の回転に相対的な遅速と増速を与えることで、双方のスクリュー羽根の対向面間におけるろ室容積の減少比率が時間経過に伴って漸増と漸減を繰返して反復的に変化する。ろ室容積の減少比率の変化幅は一方もしくは双方の回転軸の回転数を制御して回転数差を変更することにより調整できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、本体ケーシング５１は外周部がスクリーン５２をなし、本体ケーシング５１を軸方向に挿通して左右一対の回転軸をなすスクリュー軸５３、５４を平行状態に配置し、各スクリュー軸５３、５４にスクリュー羽根５５、５６を形成している。

双方のスクリュー羽根５５、５６は相互に反対螺旋状に形成してなり、スクリュー羽根５５、５６は汚泥排出側ほどピッチが狭くなる形状をなす。そして、一方のスクリュー羽根５５もしくは５６の螺旋の間に形成した谷部に、他方のスクリュー羽根５６もしくは５５が位置して双方のスクリュー羽根５５、５６が係合している。

双方のスクリュー軸５３、５４の基端にはスクリュー羽根駆動手段を設けている。スクリュー羽根駆動手段は、双方のスクリュー軸５３、５４に設けた噛合する歯車５７、５８と、第１のスクリュー軸５３に連結した回転手段をなす第１のモータ５９と、第２のスクリュー軸５４に連結した出退手段をなす送り装置６０と備え、送り装置６０が第２のモータ６１と、第２のモータ６１で回転駆動するフィードギヤ６２と、フィードギヤ６２に噛合するフォローギヤ６３からなり、フォローギヤ６３を第２のスクリュー軸５４に固定している。第２のスクリュー軸５４に設けた歯車５８は軸方向に長く形成している。

本体ケーシング５１のケーキ排出側には開口に対向して背圧板６４を配置しており、背圧板６４はシリンダー装置６５によって開口に向けて出退自在であり、開口に対向して作用させる圧力を調整することにより脱水力（圧搾力）を制御する。また、第１モータ５９と第２モータ６１とシリンダー装置６５の駆動を制御する制御装置（図示省略）を設けている。

上記した構成における作用を以下に説明する。シリンダー装置６５により背圧板６４を所定位置に配置し、第１のモータ５９の駆動により歯車５７、５８を介して双方のスクリュー軸５３、５４が相反する方向に同期回転する。

本体ケーシング５１に投入した脱水対象汚泥は、スクリーン５２でろ過しながらスクリュー軸５３、５４およびスクリュー羽根５５、５６の回転によって排出側へ搬送される。この際に、同期回転するスクリュー羽根５５、５６のピッチが汚泥排出側ほど狭くなり、本体ケーシング５１におけるろ室容積（スクリュー羽根５５、５６の１ピッチ当たり）が減少して行くことで、双方のスクリュー羽根５５、５６のピッチ減少に起因するろ室容積の基本的な減少比率を本体ケーシング５１の全ろ室にわたって全体的として維持しつつ、送り装置６０によって軸方向において対向する双方のスクリュー羽根５５、５６の羽根間距離を変更することにより、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間においてろ室の容積減少比率を変化させる。

送り装置６０による羽根間距離の変更は、第２のモータ６１の回転によりフィードギヤ６２に噛合するフォローギヤ６３を軸方向に移動させて第２のスクリュー軸５４を軸方向に出退駆動し、第２のスクリュー軸５４を第１のスクリュー軸５３に対して軸方向へ相対的に移動させて行う。本実施の形態では、第２のスクリュー軸５４のみを移動させる構成としたが、第１のスクリュー軸５３を移動させる構成も実現可能である。

図３に示すように、羽根間距離の変更は各ピッチにおいて双方のスクリュー羽根５５、５６が干渉し合わない許容範囲内において行い、第１のスクリュー軸５３およびスクリュー羽根５５が１回転する間に第２のスクリュー軸５４およびスクリュー羽根５６を軸方向へ相対的に往復移動させることで行う。

第２のスクリュー軸５４およびスクリュー羽根５６が往復移動する間に、軸方向で対向する双方のスクリュー羽根５５、５６の羽根間距離は、最小羽根間距離Ｌ１と最大羽根間距離Ｌ２の間で反復的に変化し、双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間においてろ室容積の減少比率が時間経過に伴って漸増と漸減を繰返して反復的に変化する。ろ室容積の減少比率の変化幅は軸方向における第２のスクリュー軸５４およびスクリュー羽根５６の移動量を制御して羽根間距離の最小羽根間距離と最大羽根間距離を変更することにより調整できる。

上述した作用により、脱水対象汚泥は、本体ケーシング５１の内部を移動する間に、双方のスクリュー羽根５５、５６のピッチ減少に起因するろ室容積の減少による圧密力を受けつつ、双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間においてろ室の容積減少比率が反復的に変化することで、各ピッチ当たりのろ室内で断続的な圧密力の変動を受けて圧縮と弛緩を繰返し、さらに両スクリュー羽根５５、５６の噛み合わせによる剪断力、および背圧板６４による背圧で脱水され、排出側の開口から本体ケーシング５１の外部へ排出される。

このように、脱水対象汚泥に対して圧密力を断続的に変化させながら作用させることで、ピッチ当たりの各ろ室内で脱水効率を高めて脱水ケーキの含水率の低下を促すことができる。また、第２のスクリュー軸５４およびスクリュー羽根５６が移動する往復距離・往復時間を汚泥性状に応じて個別に設定してろ室容積の減少比率を調整することにより、脱水対象汚泥の性状に応じて適切な圧密力を作用させる運転が可能となる。

図４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、本体ケーシング５１を軸方向に挿通して左右一対の回転軸をなすスクリュー軸５３、５４を平行状態に配置し、各スクリュー軸５３、５４はその外径を汚泥排出側ほど大きく形成している。スクリュー軸５３、５４のそれぞれにスクリュー羽根５５、５６を相互に反対螺旋状に等ピッチで形成し、双方のスクリュー羽根５５、５６を各ピッチにおいて軸方向で重なるように設けている。スクリュー羽根５５、５６は、汚泥排出側ほどピッチが狭くなる形状とすることも可能である。

この構成において、本体ケーシング５１に投入した脱水対象汚泥は、スクリーン５２でろ過しながらスクリュー軸５３、５４およびスクリュー羽根５５、５６の回転によって排出側へ搬送される。

この際に、同期回転するスクリュー軸５３、５４の外径が汚泥排出側ほど大きくなり、本体ケーシング５１におけるろ室容積（スクリュー羽根５５、５６の１ピッチ当たり）が減少して行くことで、ろ室容積の基本的な減少比率を本体ケーシング５１の全ろ室にわたって全体的として維持しつつ、送り装置６０によって軸方向において対向する双方のスクリュー羽根５５、５６の羽根間距離を変更することにより、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間においてろ室の容積減少比率を変化させる。

上述した作用により、脱水対象汚泥は、本体ケーシング５１の内部を移動する間に、スクリュー軸５３、５４の外径が汚泥排出側ほど大きくなることに起因するろ室容積の減少による圧密力を受けつつ、双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間においてろ室の容積減少比率が反復的に変化することで、各ピッチ当たりのろ室内で断続的な圧密力の変動を受けて圧縮と弛緩を繰返し、脱水対象汚泥に対して圧密力を断続的に変化させながら作用させて脱水効率を高めることができる。他の作用効果は先の実施の形態と同様である。

図５は本発明の他の実施の形態を示すものであり、双方のスクリュー軸５３、５４にそれぞれ回転手段をなすモータ７１、７２を設けて双方のスクリュー軸５３、５４をそれぞれ独立して相反する方向に回転駆動しつつ、制御手段（図示省略）により少なくとも一方のモータ７１もしくは７２の回転数を制御して双方のスクリュー軸５３、５４の間に回転数差を与えることによって羽根間距離の変更を行う。

羽根間距離の変更は、先の実施の形態と同様に、図３に示すように、各ピッチにおいて双方のスクリュー羽根５５、５６が干渉し合わない許容範囲内において行い、一方のスクリュー軸５３およびスクリュー羽根５５が１回転する間に他方のスクリュー軸５４およびスクリュー羽根５６の回転に遅速と増速を与えることで、双方のスクリュー羽根５５、５６の対向面間におけるろ室容積の減少比率が時間経過に伴って漸増と漸減を繰返して反復的に変化する。ろ室容積の減少比率の変化幅は一方もしくは双方のスクリュー軸５３、５４の回転数を制御して回転数差を変更することにより調整できる。

本発明の実施の形態における汚泥脱水機を示す模式図同実施の形態におけるスクリュー軸およびスクリュー羽根の回転方向を示す模式図同実施の形態におけるスクリュー羽根の羽根間距離の変化を示す模式図本発明の他の実施の形態における汚泥脱水機を示す模式図本発明の他の実施の形態における汚泥脱水機を示す模式図従来の汚泥脱水機を示す模式図従来の汚泥脱水機におけるスクリュー軸およびスクリュー羽根の回転方向を示す模式図

符号の説明

５１本体ケーシング
５２スクリーン
５３、５４第１および第２のスクリュー軸
５５、５６スクリュー羽根
５７、５８歯車
５９第１のモータ
６０送り装置
６１第２のモータ
６２フィードギヤ
６３フォローギヤ
６４背圧板
６５シリンダー装置

Claims

外周部がスクリーンからなる本体ケーシング内に、軸廻りで相反する方向に回転する一対
の回転軸を平行に配置し、双方の回転軸のそれぞれにスクリュー羽根を相互に反対螺旋状
に形成し、各スクリュー羽根のピッチを汚泥排出側ほど狭く形成し、双方のスクリュー羽
根を各ピッチにおいて軸方向で重なるように設け、双方の回転軸およびスクリュー羽根を
回転駆動するとともに、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変
更するスクリュー羽根駆動手段を備えて脱水ケーキの含水率の低下を図ることを特徴とする汚泥脱水機。
外周部がスクリーンからなる本体ケーシング内に、軸廻りで相反する方向に回転する一対
の回転軸を平行に配置し、各回転軸の外径を汚泥排出側ほど大きく形成し、双方の回転軸
のそれぞれにスクリュー羽根を相互に反対螺旋状に形成し、双方のスクリュー羽根を各ピ
ッチにおいて軸方向で重なるように設け、双方の回転軸およびスクリュー羽根を回転駆動
するとともに、軸方向において対向する双方のスクリュー羽根の羽根間距離を変更するス
クリュー羽根駆動手段を備えて脱水ケーキの含水率の低下を図ることを特徴とする汚泥脱水機。
スクリュー羽根駆動手段は、双方の回転軸を同期回転駆動する回転手段と、少なくとも一
方の回転軸を軸方向に出退駆動する出退手段とを備え、一方の回転軸を他方の回転軸に対
して軸方向へ相対的に移動させることを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥脱水機。
スクリュー羽根駆動手段は、双方の回転軸をそれぞれ独立して回転駆動する回転手段と、
少なくとも一方の回転手段の回転数を制御する制御手段とを備え、双方の回転軸間に回転
数差を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥脱水機。