JP4978636B2 - 濃縮機 - Google Patents

Description

この発明は、下水、し尿、集落排水、工場等の排水処理施設から発生する汚泥を、スクリュー羽根で移送しながら外筒スクリーンからろ液を分離する濃縮機に関し、特に、排出する濃縮汚泥の脈動を減少させて濃縮汚泥量を均等にする濃縮機の改良に関する。

従来、含水率が高く流動性を有する汚泥を脱水するためには、水分を分離して流動性の少ない濃縮汚泥としておく必要がある。脱水効率を上げるために汚泥を濃縮する技術としては、スクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を外筒スクリーンに内設した濃縮機があり、スクリュー羽根で外筒スクリーンのろ過面を再生しながら、含水率が高く流動性を有する汚泥の濃縮を行っている。外筒スクリーンとスクリュー軸を逆回転させながら汚泥を濃縮する回転濃縮機は、特許文献１にこの発明の特許出願人が提案している。また、円筒形スクリーンにスクリュー羽根を配設し、スクリュー軸に背圧板を固定した汚泥脱水機も特許文献２に開示してある。そして、濃縮装置と脱水装置を組合せた装置としては、水平スクリュー軸に圧搾用スクリュー羽根を備えた水平円筒スクリーンと、垂直スクリュー軸に移送用スクリュー羽根を備えた垂直円筒スクリーンを連設する汚泥濃縮脱水装置も、特許文献３に開示してある。

特許第３７９７５５１号公報（段落番号０００７及び段落番号０００８、図１） 特開平２０００−２８８７９４号公報（請求項１、図１） 特公平６−１５１１７号公報（請求項１、図１）

従来のスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を外筒スクリーンに内設した濃縮機は、スクリュー羽根の末端位置の関係で濃縮汚泥が一回転ごとの間欠排出となる。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る回転濃縮機は、スクリュー軸の相対速度が速くなり、スクリュー羽根が外筒スクリーンのろ過面を早く再生して、濃度が低く水負荷の大きい汚泥の大量処理が可能となるが、濃縮汚泥の排出が間欠的となる。また、円筒形スクリーンの開口堰に背圧板を設けた汚泥脱水機にあっては、背圧を掛けると流動性のある汚泥はスクリーンからはみ出し、ろ液の清澄度が低下する恐れがある。そして、垂直円筒スクリーンと水平円筒スクリーンを連設した汚泥濃縮脱水装置は、垂直円筒スクリーンから間欠的に排出される濃縮汚泥が、均一に水平円筒スクリーンに供給できるものであるが、垂直スクリュー軸に沈殿防止羽根を配備しても比重の大きい固形物を含む汚泥では、垂直円筒スクリーンの汚泥供給口の近傍に沈殿堆積する恐れがある。

この発明は、濃縮機の排出部のスクリュー軸に、特殊な堰形状を持った堰板を設け、排出の脈動を防止して濃縮汚泥の排出量を均一化させ、凝集剤の二次添加も可能とした濃縮機を提供する。

この発明に係る濃縮機の要旨は、外筒スクリーンとスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸で濃縮室を形成し、濃縮室の汚泥をスクリュー羽根で移送しながら外筒スクリーンからろ液を分離し、濃縮室の排出部から濃縮汚泥を取出す濃縮機において、スクリュー軸に開口堰を形成した堰板を止着し、外筒スクリーンに嵌着した出口外筒フランジに複数の排出口を開口したもので、スクリュー羽根の一サイクルごとに変動する濃縮汚泥の脈動を堰板に形成した開口堰で調整して、排出する濃縮汚泥量を均等にできる。
堰板の開口堰は、スクリュー軸に巻き掛けたスクリュー羽根の羽根終端部を基点として、回転方向後方の所定角度まで開口堰の堰高さを漸減させるので、一サイクルの始端から終端にかけて汚泥量が減少する排出部の汚泥を、スクリュー羽根に同期させて開口堰の堰高さを漸減させるので、濃縮汚泥の排出量の均一化が可能となる。
濃縮汚泥を二次凝集させるために、濃縮機のスクリュー軸に薬液供給路を内設して、濃縮室のスクリュー軸終端部にノズル孔を開口し、濃縮室終端部のスクリュー羽根の最終ピッチ間に、外筒スクリーンに連設する環状筒を設けて、環状筒の内部の濃縮汚泥に高分子凝集剤を添加するもので、環状筒で混合性を増加して、濃縮室内部の濃縮で破壊されたフロックの二次凝集を行うことができる。

この発明に係る濃縮機は上記のように構成してあり、スクリュー軸に設けた堰板に、スクリュー羽根終端部からの角度により、堰高さを変える開口堰を形成し、スクリュー軸に同期して堰板を回転させるので、濃縮室の排出部の一ピッチにおいて脈動する濃縮汚泥を、均等な濃縮汚泥量にして排出できる。そして、濃縮機の排出部にろ過できない環状筒を設け、環状筒の内部の濃縮汚泥にスクリュー軸終端部のノズル孔から凝集剤を添加すれば、凝集剤を添加した濃縮汚泥が外筒スクリーンの内周に沿って転がり攪拌されて、二次凝集させた濃縮汚泥を取出すことができる。スクリュー羽根の最終ピッチに環状筒を設ければ、混合性が良くなる。

この発明に係る濃縮機の濃縮汚泥をスクリュープレスに供給して圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートである。 この発明に係る濃縮機の縦断面図である。 同じく、濃縮機に配設した出口外周フランジの正面図である。 同じく、スクリュー軸に堰板を嵌着した濃縮室の後端部の斜視図である。 同じく、スクリュー羽根の羽根終端位置と堰板に開口した開口堰の位置関係を示す概念図である。 同じく、図６（ａ）乃至図６（ｅ）は、スクリュー羽根終端部と堰板の開口堰の位置関係における濃縮汚泥の排出状況を示す概念図である。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１は濃縮機の濃縮汚泥をスクリュープレスに供給して圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートであって、汚泥供給ポンプ１の汚泥供給管２に薬品供給ポンプ３の薬品供給管４を接続して凝集装置５に連結し、凝集装置５の後段に濃縮機６が接続してある。下水汚泥等の原汚泥に高分子凝集剤を添加し、凝集装置５の攪拌機７で攪拌混合して凝集フロックを造粒させ、凝集調質汚泥を濃縮機６に供給する。分岐した薬品供給管４が濃縮機６の排出側に接続してあり、濃縮機６で水分を分離した濃縮汚泥に再度高分子凝集剤を添加して、汚泥濃縮で破壊されたフロックの二次凝集を行った後に濃縮汚泥を排出する。濃縮機６から排出された濃縮汚泥を受けるシュート８が圧入ポンプ９の吸込側に接続してあり、圧入ポンプ９の吐出側にスクリュープレス１０を連設してある。ポリ鉄供給ポンプ１１のポリ鉄供給管１２が圧入ポンプ９の吸込側に接続してあり、ポリ塩化鉄等の無機凝集剤を圧入ポンプ９の濃縮汚泥に添加できる構造としてある。濃縮機６から排出された濃縮汚泥を、シュート８で受けて圧入ポンプ９に供給し、濃縮汚泥に無機凝集剤を添加して、圧入ポンプ９で混練しながらスクリュープレス１０に圧入して圧搾脱水する。

なお、必要に応じて、スクリュープレス１０に供給する濃縮汚泥にポリ鉄供給ポンプ１１から無機凝集剤の代わりに高分子凝集剤の添加も可能である。
図２は濃縮機の縦断面図であって、濃縮機６は外筒スクリーン１３の内部にスクリュー羽根１４を巻き掛けたスクリュー軸１５が配設してあり、外筒スクリーン１３の端部に入口外筒フランジ１６と出口外筒フランジ１７を嵌着して、外筒スクリーン１３とスクリュー軸１５の間に濃縮室１８を形成してある。スクリュー軸１５を外筒スクリーン１３の入口外筒フランジ１６で軸支して、入口外筒フランジ１６をフロントフレーム１９に支架した汚泥供給管２０に回動自在に枢支してある。汚泥供給管２０がスクリュー軸１５に設けた汚泥供給路２１に連通させてあり、スクリュー軸１５の周部に設けた複数個の供給口２１ａ・・・を濃縮室１８に開口してある。外筒スクリーン１３とスクリュー軸１５の間に形成した濃縮室１８の始端側に凝集装置５から凝集調質汚泥を供給する。

図３は外筒スクリーンに嵌着する出口外周フランジの正面図であって、出口外筒フランジ１７に、濃縮室１８で濃縮した濃縮汚泥をオーバーフローさせる複数の排出口２２・・・が円周方向に設けてある。
図２に示すように、外筒スクリーン１３の出口外筒フランジ１７に連結した外筒駆動軸２３が、リアーフレーム２４に支架した軸受２５に軸支してあり、スクリュー軸１５の後端部に連結したスクリュー駆動軸２６を外筒駆動軸２３に挿通して、リアーフレーム２４に設けた架台２７の軸受２８に軸支してある。外筒スクリーン１３の外筒駆動軸２３とスクリュー軸１５のスクリュー駆動軸２６にスプロケット２９、３０が嵌着してあり、駆動機（図示せず）で逆方向に差速回転させるようにしてある。

外筒スクリーン１３とスクリュー軸１５は同方向に差速回転させてもよいが、外筒スクリーン１３とスクリュー軸１５を逆回転させれば、相対的にスクリュー羽根１４の回転数を高め、外筒スクリーン１３のスクリーン内面の摺接回数を増加させ、目詰りしようとするろ過面をスクリュー羽根１４の周端面で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。

なお、対象原液により、外筒スクリーン１３はろ過面が目詰まりした時だけ、差速回転させながら洗浄しても良いものである。符合３１は外筒スクリーン１３の下方に配設したろ液受槽、符合３２は外筒スクリーン１３に沿って配設した洗浄管であって、外筒スクリーン１３を回転させながらろ過面の目詰まりを解消させる。

図２に示すように、濃縮室１８の後端部のスクリュー軸１５に円板状の堰板３３を嵌着して、外筒スクリーン１３の出口外筒フランジ１７に近設してある。図４は濃縮室の後端部の斜視図であって、スクリュー軸１５と同期回転させる堰板３３に渦巻き状の開口堰３４が形成してある。

図５はスクリュー羽根の羽根終端位置と堰板に開口した開口堰の位置関係を示す概念図であって、スクリュー羽根１４の羽根終端部１４ａを基点として、回転方向後方の所定角度αまで、開口堰３４の開口度を増加させてある。開口堰３４を形成する堰板３３はスクリュー軸１５と同期して回転する。スクリュー羽根１４の一サイクル中に排出部の汚泥量は減少するものであるが、汚泥量の減少に応じて開口堰３４の開口度を徐々に円周方向に増加させることによって、濃縮汚泥を均一に越流させ、外筒スクリーンに嵌着した出口外周フランジの排出口２２・・・から排出する。一サイクルごとに変動する排出濃縮汚泥の脈動を防止して、濃縮汚泥の排出量の均一化が可能となる。

この発明の実施例では、スクリュー羽根１４の羽根終端部１４ａを基点とし、堰板３３の開口堰３４の始端部３４ａを回転方向前方に概略１０度の位置に配設し、開口堰３４の終端部３４ｂを回転方向後方に羽根終端部１４ａから略２７０度に配設し、開口堰３４の堰高さを暫減しながら開口度を拡大させてある。一回転ごとのスクリュー羽根による濃縮汚泥の間欠排出が、スクリュー軸１５に同期して回転する堰板３３の開口堰３４が調整し、均一に濃縮汚泥を排出する。

図２に示すように、スクリュー駆動軸２６に二次凝集用の薬液供給路３５を配設してスクリュー軸１５に連設してあり、濃縮室１８のスクリュー軸１５終端部にノズル孔３６を開口してある

図２及び図４に示すように、スクリュー羽根１４の最終ピッチ間の外筒スクリーン１３に環状筒３７を連設してあり、スクリュー軸１５終端部のノズル孔３６から環状筒３７内部の濃縮室１８に供給した無機凝集剤を濃縮汚泥と共に環状筒３７に沿って転がしながらスクリュー羽根１４で攪拌し、二次凝集した濃縮汚泥を排出する。スクリュー軸１５の薬液供給路３５から凝集剤を添加すれば、環状筒３７で混合性を増加させ、濃縮室１８内部の濃縮工程で破壊されたフロックの二次凝集を行うことができる。濃縮汚泥は二次凝集させてからスクリュープレス１０に圧入すれば効果が大きくなる。

図６（ａ）乃至図６（ｅ）は、スクリュー羽根の羽根終端部と堰板の開口堰の位置関係における濃縮汚泥の排出状況を示す概念図であって、図６（ａ）は、スクリュー羽根１４の羽根終端部１４ａの位置が垂直線より略６０度回転方向後方にある時には、スクリュー羽根１４の最終ピッチ間の汚泥は排出されずに汚泥界面ｈ１は最も高い位置となっている。スクリュー羽根終端部１４ａの排出側では開口堰３４の後端部３４ｂで濃縮汚泥の排出が終了し、スクリュー軸１５と同期して回転する堰板３３に設けた開口堰３４の始端部３４ａが汚泥界面ｈ１に近接してくる。

図６（ｂ）は、スクリュー羽根終端部１４ａが回動して、垂直線より略３０度回転方向後方に位置する時には、スクリュー羽根１４の羽根終端部１４ａと、外筒スクリーン１３の下面に間隙が生じ、最終ピッチの排出側に濃縮汚泥が流出し、回動してきた開口堰３４の始端部３４ａの堰高さｔ２より濃縮汚泥界面ｈ２が高くなる。開口堰３４の始端部３４ａの開口から濃縮汚泥界面ｈ２の濃縮汚泥が越流を開始する。

図６（ｃ）は、スクリュー羽根終端部１４ａが垂直線より略３０度回転方向前方に位置する時には、開口堰３４の堰高さｔ３がさらに低くなり、開口堰３４の開口から濃縮汚泥界面ｈ３の濃縮汚泥が越流して、汚泥界面ｈ３は低下してくる。

図６（ｄ）は、スクリュー羽根終端部１４ａが垂直線より略１２０度回転方向前方に位置する時には、開口堰３４の堰高さｔ４がますます低くなり、開口堰３４の開口から濃縮汚泥が越流して、汚泥界面ｈ４は低下してくる。

図６（ｅ）は、スクリュー羽根終端部１４ｂが垂直線より略２１０度回転方向後方に位置する時には、堰高さｔ４の最も低い開口堰３４の終端部３４ｂから残存する汚泥界面ｈ４の濃縮汚泥が排出される。

スクリュー軸１５に同期して堰板３３を回転させて、スクリュー羽根終端部１４ａからの角度により、開口堰３４の堰高さｈ１〜ｈ４が変わるので、汚泥界面の減少に伴って開口堰３４の堰高さが低くなり、均一に濃縮汚泥の排出が可能となる。

この発明に係る濃縮機は、スクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸の後端部に開口堰の開口度を円周方向に徐々に増加させる堰板を嵌着し、外筒スクリーンの終端側に環状筒を連設して、環状筒の内部の濃縮汚泥に二次凝集用の高分子凝集剤を添加するので、濃縮汚泥の脈動を防止しながら排出量の均一化が可能となり、濃縮で破壊されたフロックの二次凝集が行える。従って、この発明の濃縮機は、下水、し尿、集落排水、工場等の排水処理施設から発生する濃度の低い汚泥を濃縮し、流動性の少ない濃縮汚泥とするもので、スクリュープレス等のろ過脱水設備の前段に設置して、脱水効率を高めることが可能となる。

１３ 外筒スクリーン
１４ スクリュー羽根
１４ａ スクリュー羽根終端部
１５ スクリュー軸
１７ 出口外筒フランジ
１８ 濃縮室
２２ 排出口
３３ 堰板
３４ 開口堰
３５ 薬液供給路
３６ ノズル孔
３７ 環状筒
α 角度
ｔ 堰高さ

Claims (2)

1. 外筒スクリーン（１３）とスクリュー羽根（１４）を巻き掛けたスクリュー軸（１５）で濃縮室（１８）を形成し、濃縮室（１８）の汚泥をスクリュー羽根（１４）で移送しながら外筒スクリーン（１３）からろ液を分離し、濃縮室（１８）の排出部から濃縮汚泥を取出す濃縮機において、スクリュー軸（１５）に開口堰（３４）を形成した堰板（３３）を止着し、外筒スクリーンに嵌着した出口外筒フランジ（１７）に複数の排出口（２２・・・）を開口すると共に、堰板（３３）の開口堰（３４）を、スクリュー軸（１５）に巻き掛けたスクリュー羽根（１４）の羽根終端部（１４ａ）を基点として、回転方向後方の所定角度（α）まで開口堰（３４）の堰高さ（ｔ）を漸減させることを特徴とする濃縮機。
2. 上記スクリュー軸（１５）に薬液供給路（３５）を内設して、濃縮室（１８）のスクリュー軸（１５）終端部にノズル孔（３６）を開口し、濃縮室（１８）終端部のスクリュー羽根（１４）の最終ピッチ間に、外筒スクリーン（１３）に連設する環状筒（３７）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の濃縮機。