JP5030912B2 - 脱水機および脱水機のベルト洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば下水処理における余剰汚泥（混合生汚泥，消化汚泥，ＯＤ余剰汚泥）等の脱水対象物の脱水に用いられる脱水機および脱水機のベルト洗浄方法に関する。

従来、この種の脱水機としては、例えば図６に示すように、脱水対象汚泥１２を脱水して濃縮するベルト型濃縮機１０がある。このベルト型濃縮機１０は、投入シュート１１から脱水対象汚泥１２を投入する上流側端部と、脱水濾過された脱水対象汚泥１２（濃縮汚泥）を排出部１３から排出する下流側端部とに、それぞれ、ローラ１４，１５を有している。これら一対のローラ１４，１５間には、脱水対象汚泥１２を搬送しながら重力濾過する回動自在な無端ベルト１６が掛け渡されている。無端ベルト１６は、金属線材又は樹脂線材によって構成され、表裏両面に連通する多数の微小な開孔を有している。また、下流側のローラ１５は電動機１７によって回転駆動される。

投入シュート１１は凝集ボックス１８に設けられ、汚泥原液と高分子凝集剤とが凝集ボックス１８内に供給されて攪拌混合され、凝集ボックス１８内で汚泥が凝集されてフロック状の脱水対象汚泥１２となる。

無端ベルト１６が上流側（投入側）から下流側（排出側）へ移動する搬送軌道１９の下方に沿って、無端ベルト１６を透過して滴下した濾液２０を受ける受け皿２１が設けられている。無端ベルト１６の下方には、受け皿２１に回収された濾液２０を貯留する洗浄用タンク２２が設けられている。また、ベルト型濃縮機１０には、洗浄用タンク２２内に集められた濾液２０を、下流側から上流側へ戻る戻り軌道２３上の無端ベルト１６に、洗浄液として噴射する洗浄ノズル２４が設けられている。

これによると、脱水対象汚泥１２は、投入シュート１１を流れ落ち、回動する無端ベルト１６上に投入され、無端ベルト１６によって搬送軌道１９上を上流側から下流側へ搬送されながら重力濾過され、排出部１３から排出される。この際、無端ベルト１６を透過して滴下した濾液２０は、受け皿２１で受けられ、その後、受け皿２１から洗浄用タンク２２内へ回収される。

洗浄用タンク２２内の濾液２０は、洗浄液として、洗浄ノズル２４から戻り軌道２３上の無端ベルト１６に噴射される。これにより、無端ベルト１６が洗浄される。
尚、上記のように濾液２０を回収して無端ベルト１６の洗浄液として利用する構成は、例えば下記特許文献に記載されている。
特開平８−１０８００号公報 特開２００１−４７０９９号公報 特開２００７−３３０８６２号公報

しかしながら上記の従来形式では、濾液２０に含まれるＳＳ成分（浮遊物質）が洗浄ノズル２４に詰まり、無端ベルト１６の洗浄に支障をきたすといった問題がある。
本発明は、濾液を利用して無端ベルトを確実に洗浄することが可能な脱水機および脱水機のベルト洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、透水性を有する回動自在な無端ベルトを備え、脱水対象物が投入部から無端ベルト上に投入されて無端ベルトにより搬送軌道上を上流側から下流側へ搬送されながら脱水される領域を備えた脱水機であって、
投入部から投入された脱水対象物が回動している無端ベルトに対して相対的に下流側へ移動するスリップゾーンが搬送軌道上の一部に形成され、
スリップゾーンを含む第１の領域において無端ベルトを透過した濾液を受ける第１の濾液受け部と、
第１の領域よりも下流側に位置する第２の領域において無端ベルトを透過した濾液を受ける第２の濾液受け部と、
第１の濾液受け部で受けられた濾液を含まない第２の濾液受け部で受けられた濾液を、下流側から上流側へ戻る戻り軌道上の無端ベルトに、洗浄液として供給する洗浄液供給手段とを有するものである。

これによると、第１の領域よりも下流側に位置する（すなわちスリップゾーンを含まない）第２の領域において回収された濾液が洗浄液として洗浄液供給手段から戻り軌道上の無端ベルトに供給され、無端ベルトが洗浄される。尚、スリップゾーンを含まない第２の領域において回収された濾液に含まれるＳＳ濃度は、スリップゾーンを含む第１の領域において回収された濾液に含まれるＳＳ濃度に比べて低くなる。したがって、洗浄液供給手段から洗浄液として戻り軌道上の無端ベルトに供給される濾液は、第２の濾液受け部で受けられたＳＳ濃度の低い濾液であるため、濾液中のＳＳ成分が洗浄液供給手段に詰まるのを十分に抑えることができ、濾液を利用して無端ベルトを確実に洗浄することができる。

本第２発明は、洗浄液供給手段に、清澄水を供給する清澄水供給手段が接続されているものである。
これによると、濾液に清澄水を混合した混合液が、洗浄液として、洗浄液供給手段から戻り軌道上の無端ベルトに供給され、無端ベルトが洗浄される。このように、第２の濾液受け部で受けられたＳＳ濃度の低い濾液に清澄水を混合した混合液を洗浄液として利用しているため、洗浄液中のＳＳ濃度がさらに低下し、ＳＳ成分が洗浄液供給手段に詰まるのをより一層確実に抑えることができる。

本第３発明は、透水性を有する回動自在な無端ベルトを備え、脱水対象物が投入部から無端ベルト上に投入されて無端ベルトにより搬送軌道上を上流側から下流側へ搬送されながら脱水される領域を備えた脱水機のベルト洗浄方法であって、
投入部から投入された脱水対象物が回動している無端ベルトに対して相対的に下流側へ移動するスリップゾーンの領域において無端ベルトを透過した濾液を含まずに、スリップゾーンよりも下流側の領域において無端ベルトを透過した濾液を、無端ベルトの洗浄液として使用するものである。

これによると、スリップゾーンよりも下流側の領域において無端ベルトを透過した濾液を、無端ベルトの洗浄液として使用することにより、無端ベルトが洗浄される。この際、スリップゾーンよりも下流側の領域において無端ベルトを透過した濾液に含まれるＳＳ濃度は、スリップゾーンを含む領域において無端ベルトを透過した濾液に含まれるＳＳ濃度に比べて低くなる。

これにより、濾液中のＳＳ成分が洗浄液供給手段に詰まるのを十分に抑えることができ、濾液を利用して無端ベルトを確実に洗浄することができる。

以上のように本発明によると、洗浄液供給手段から洗浄液として戻り軌道上の無端ベルトに供給される濾液は、第２の濾液受け部で受けられたＳＳ濃度の低い濾液であるため、濾液中のＳＳ成分が洗浄液供給手段に詰まるのを十分に抑えることができ、濾液を利用して無端ベルトを確実に洗浄することができる。

以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
３１は脱水対象汚泥３２（脱水対象物の一例）を脱水して濃縮するベルト型濃縮機（脱水機の一例）である。このベルト型濃縮機３１は、脱水対象汚泥３２を投入シュート３４（投入部の一例）から無端ベルト３５上に投入する上流側端部と、脱水濾過された脱水対象汚泥３２（濃縮汚泥）を無端ベルト３５上から排出部３６へ排出する下流側端部とに、それぞれ、ローラ３７，３８を備えている。

無端ベルト３５は、両ローラ３７，３８間に回動自在に掛け渡されており、金属線材又は樹脂線材によって構成され、表裏両面に連通する多数の微小な開孔が形成されて表裏方向に透水性を有している。また、下流側のローラ３８は電動機３９によって回転駆動される。

投入シュート３４は凝集槽４１（凝集ボックス）に設けられ、凝集槽４１内に汚泥原液と高分子凝集剤とが供給されて攪拌混合され、凝集槽４１内で汚泥が凝集されてフロック状の脱水対象汚泥３２となる。投入シュート３４は、上流側（凝集槽４１側）から下流側へ向かうほど下方に傾斜した底板３４ａと、底板３４ａの両側に立設された一対の側板３４ｂとを備えている。

無端ベルト３５が上流側（投入側）から下流側（排出側）へ移動する搬送軌道４２に沿って、無端ベルト３５を透過して滴下した濾液４３を受ける上部の受け皿４４が設けられている。上部の受け皿４４は、上面が開放されており、搬送軌道４２側の無端ベルト３５の下方に配置されている。

上部の受け皿４４内には、スリップゾーンを含む第１の領域Ａにおいて無端ベルト３５を透過した濾液４３を受ける第１の濾液受け部４５と、第１の領域Ａよりも下流側に位置する第２の領域Ｂにおいて無端ベルト３５を透過した濾液４３を受ける第２の濾液受け部４６とが形成されている。上部の受け皿４４内には、第１の濾液受け部４５と第２の濾液受け部４６とを仕切る仕切板４７（仕切部材の一例）が設けられている。

尚、スリップゾーンとは、投入シュート３４から無端ベルト３５上に流れ出る脱水対象汚泥３２の搬送軌道４２方向（水平方向）の汚泥移動速度Ｖａが無端ベルト３５のベルト移動速度Ｖｂよりも速い（Ｖａ＞Ｖｂ）領域のことである。スリップゾーン内では、投入シュート３４から一方向に回動している無端ベルト３５上に投入された脱水対象汚泥３２は、無端ベルト３５に対して、相対的に下流側へ相対速度Ｖｃ（＝Ｖａ−Ｖｂ）で移動する。

上記スリップゾーンは投入シュート３４の投入口３４ｃの直下から一定の距離にわたって搬送軌道４２上の一部に形成されている。スリップゾーンよりも下流側の領域では、汚泥移動速度Ｖａとベルト移動速度Ｖｂとが同じ（Ｖａ＝Ｖｂ）になり、脱水対象汚泥３２は無端ベルト３５と一体に上流側から下流側へ移動する。

すなわち、投入シュート３４から無端ベルト３５上に投入されて流れ出た脱水対象汚泥３２は、汚泥濃度（固形物濃度）が低く、流動性が大きいため、投入時の勢いを保って無端ベルト３５上を下流側に流れる。しかし、脱水対象汚泥３２の水分が濾液４３として排出されるにつれて流動性が小さくなり、ついには無端ベルト３５上に留まることになる。また、このとき、スリップゾーンよりも下流側では、流動性の低下した脱水対象汚泥３２が無端ベルト３５上に堆積することで、脱水対象汚泥３２自体がフィルタとして機能するため、濾液４３中のＳＳ成分の濃度は小さくなると考えられる。これに対して、スリップゾーンでは、フィルタとして機能する脱水対象汚泥３２の堆積層が十分に形成されないため、濾液４３中のＳＳ成分の濃度が大きくなると考えられる。

尚、図４は、投入シュート３４の投入口３４ｃの直下を基準にして搬送軌道４２の下流側へ向う距離（濾過長さ：ｍｍ）と濾液４３中のＳＳ成分の濃度（ｍｇ／リットル）との関係を示すグラフである。これによると、スリップゾーン内ではＳＳ成分の濃度が大きく、スリップゾーンよりも下流側では、ＳＳ成分の濃度が小さくなる様子が明らかである。一般に、スリップゾーンの大きさは、無端ベルト３５の搬送速度（回動速度）や脱水対象汚泥３２の性状により異なるが、投入シュート３４の投入口３４ｃ（汚泥投入部）から下流側に約１００〜３００ｍｍ（図４では約２００ｍｍ）の範囲にわたり存在する。

ベルト型濃縮機３１には、第２の濾液受け部４６で受けられた濾液４３を、下流側から上流側へ戻る戻り軌道４８上の無端ベルト３５に、洗浄液として供給する洗浄液供給手段４９が設けられている。

洗浄液供給手段４９は、第２の濾液受け部４６で受けられた濾液４３を貯留する洗浄液タンク５０と、洗浄液タンク５０内の濾液４３を戻り軌道４８上の無端ベルト３５の表裏両面に噴射する上下一対の洗浄ノズル５１と、第２の濾液受け部４６で受けられた濾液４３を洗浄液タンク５０に送る回収管路５２と、洗浄液タンク５０内の濾液４３を洗浄ノズル５１に供給する供給管路５３と、供給管路５３に設けられたポンプ５４とを有している。

尚、両洗浄ノズル５１はそれぞれ複数の噴射孔を有している。また、洗浄液タンク５０は無端ベルト３５の下方に設置されている。無端ベルト３５と洗浄液タンク５０との間には、洗浄ノズル５１から噴射された濾液４３を受ける下部の受け皿５５が設けられている。また、上部の受け皿４４には、第１の濾液受け部４５で受けられた濾液４３を下部の受け皿５５に排出する排出管路５６が接続されている。また、下部の受け皿５５に回収された濾液４３は、排液として、総合排出管路５７から排出される。

以下、上記構成における作用を説明する。
電動機３９の駆動により、ローラ３７，３８が回転して無端ベルト３５が回動する。凝集槽４１内の脱水対象汚泥３２を投入シュート３４から無端ベルト３５上に投入することにより、脱水対象汚泥３２は、無端ベルト３５によって搬送軌道４２上を上流側から下流側へ搬送されながら重力濾過され、排出部３６から排出される。

この際、無端ベルト３５を透過して滴下した濾液４３は上部の受け皿４４で受けられる。このうち、第１の領域Ａにおいて無端ベルト３５を透過した濾液４３は上部の受け皿４４の第１の濾液受け部４５で受けられ、第２の領域Ｂにおいて無端ベルト３５を透過した濾液４３は上部の受け皿４４の第２の濾液受け部４６で受けられる。

そして、第１の濾液受け部４５で受けられた濾液４３は排出管路５６を通って下部の受け皿５５に受けられる。
また、第２の濾液受け部４６で受けられた濾液４３は回収管路５２を通って洗浄液タンク５０に送られ貯留される。そして、ポンプ５４の駆動により、洗浄液タンク５０内の濾液４３が供給管路５３を通って両洗浄ノズル５１から戻り軌道４８上の無端ベルト３５に噴射され、これにより、無端ベルト３５が洗浄される。

洗浄ノズル５１から噴射されて無端ベルト３５の洗浄に使用された濾液４３は、その後、下部の受け皿５５に受けられる。このようにして下部の受け皿５５で受けられた濾液４３は、排液として、総合排出管路５７から排出される。また、洗浄液タンク５０からオーバーフローした濾液４３も、下部の受け皿５５に回収され、総合排出管路５７から排出される。

上記のような無端ベルト３５の洗浄において、第１の領域Ａはスリップゾーンを含み、第２の領域Ｂはスリップゾーンを含んでいないため、第２の領域Ｂにおいて回収された濾液４３に含まれるＳＳ濃度は、第１の領域Ａにおいて回収された濾液４３に含まれるＳＳ濃度に比べて低くなる。これにより、上部の受け皿４４の第１の濾液受け部４５にはＳＳ濃度の高い濾液４３が回収され、第２の濾液受け部４６にはＳＳ濃度の低い濾液４３が回収される。

したがって、洗浄ノズル５１から無端ベルト３５に噴射される濾液４３は、第２の濾液受け部４６で受けられたＳＳ濃度の低い濾液４３であるため、濾液４３中のＳＳ成分が洗浄ノズル５１に詰まるのを十分に抑えることができ、濾液４３を利用して無端ベルト３５を確実に洗浄することができる。また、洗浄ノズル５１のメンテナンスの頻度を低減することもできる。

次に、本発明における第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
洗浄液供給手段４９には、ＳＳ成分を含まない（或いはほとんど含まない）清澄水（水道水や工業用水など）を洗浄液供給手段４９に供給する清澄水供給手段６０が接続されている。清澄水供給手段６０は、清澄水６４を貯留する清澄水タンク６１と、清澄水タンク６１と洗浄液供給手段４９の供給管路５３とに連通する清澄水供給管路６２と、清澄水供給管路６２に設けられたバルブ６３とを有している。

以下、上記構成における作用を説明する。
第２の濾液受け部４６で受けられた濾液４３は回収管路５２を通って洗浄液タンク５０に送られ貯留される。ポンプ５４を駆動し、バルブ６３を開くことにより、洗浄液タンク５０内の濾液４３に清澄水タンク６１内の清澄水６４を混合した混合液が、洗浄液として、洗浄ノズル５１から無端ベルト３５に噴射され、これにより、無端ベルト３５が洗浄される。

このように、第２の濾液受け部４６で受けられたＳＳ濃度の低い濾液４３に清澄水６４を混合した混合液を洗浄液として利用しているため、洗浄液中のＳＳ濃度がさらに低下し、ＳＳ成分が洗浄ノズル５１に詰まるのをより一層確実に抑えることができる。

上記各実施の形態では、１つの上部の受け皿４４内に仕切板４７を設けることによって、１つの上部の受け皿４４内に第１の濾液受け部４５と第２の濾液受け部４６とを形成したが、上部の受け皿を２つ設け、一方の上部の受け皿内に第１の濾液受け部４５を形成し、他方の上部の受け皿内に第２の濾液受け部４６を形成してもよい。

上記各実施の形態では、洗浄ノズル５１を上下一対設けているが、上のみ又は下のみに設けてもよい。
上記各実施の形態では、仕切板４７の設置位置を固定しているが、仕切板４７の設置位置を上部の受け皿４４内で調整可能としてもよい。これにより、脱水対象汚泥３２等の脱水対象物の性状が大きく変化してスリップゾーンの位置が変化した際にも対応可能となる。

上記各実施の形態では、脱水機の一例としてベルト型濃縮機３１を挙げたが、透水性を有する回動自在な一方および他方の無端ベルトを備え、脱水対象物が投入部から一方の無端ベルト上に投入されて一方の無端ベルトにより搬送軌道上を上流側から下流側へ搬送されながら一方の無端ベルトと他方の無端ベルトとに挟まれて脱水されるベルトプレス型の脱水機（例えば、特開昭５９−８２１９８号公報、実開昭６２−２９８９５号公報）に適用することも可能である。尚、ベルト型濃縮機３１では無端ベルト３５を金属線材又は樹脂線材によって構成しているが、上記ベルトプレス型の脱水機では、通常、一方および他方の無端ベルトを樹脂線材からなる濾布によって構成している。

上記各実施の形態では、上部の受け皿４４を第１の領域Ａと第２の領域Ｂとにわたって設けたが、上部の受け皿４４を第１の領域Ａよりも下流側のみに設置してもよい。
上記各実施の形態では、無端ベルト３５を透過した濾液４３を第１の濾液受け部４５と第２の濾液受け部４６との２つの濾液受け部のみで受けているが、第１の濾液受け部４５の上流側又は第１の濾液受け部４５と第２の濾液受け部４６との間或いは第２の濾液受け部４６の下流側のいずれかに、さらに別の濾液受け部を設けてもよい。

本発明の第１の実施の形態におけるベルト型濃縮機の構成を示す側面図である。 同、ベルト型濃縮機の無端ベルトの搬送軌道の平面図である。 同、ベルト型濃縮機の投入シュートの先端部の拡大図である。 同、ベルト型濃縮機の投入シュートの投入口の直下を基準にして搬送軌道の下流側へ向う距離と濾液中のＳＳ成分の濃度との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態におけるベルト型濃縮機の構成を示す側面図である。 従来のベルト型濃縮機の構成を示す側面図である。

符号の説明

３１ ベルト型濃縮機（脱水機）
３２ 脱水対象汚泥（脱水対象物）
３４ 投入シュート（投入部）
３５ 無端ベルト
４２ 搬送軌道
４３ 濾液
４５ 第１の濾液受け部
４６ 第２の濾液受け部
４８ 戻り軌道
４９ 洗浄液供給手段
６０ 清澄水供給手段
６４ 清澄水
Ａ 第１の領域
Ｂ 第２の領域

Claims (3)

1. 透水性を有する回動自在な無端ベルトを備え、脱水対象物が投入部から無端ベルト上に投入されて無端ベルトにより搬送軌道上を上流側から下流側へ搬送されながら脱水される領域を備えた脱水機であって、
   投入部から投入された脱水対象物が回動している無端ベルトに対して相対的に下流側へ移動するスリップゾーンが搬送軌道上の一部に形成され、
   スリップゾーンを含む第１の領域において無端ベルトを透過した濾液を受ける第１の濾液受け部と、
   第１の領域よりも下流側に位置する第２の領域において無端ベルトを透過した濾液を受ける第２の濾液受け部と、
   第１の濾液受け部で受けられた濾液を含まない第２の濾液受け部で受けられた濾液を、下流側から上流側へ戻る戻り軌道上の無端ベルトに、洗浄液として供給する洗浄液供給手段とを有することを特徴とする脱水機。
2. 洗浄液供給手段に、清澄水を供給する清澄水供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の脱水機。
3. 透水性を有する回動自在な無端ベルトを備え、脱水対象物が投入部から無端ベルト上に投入されて無端ベルトにより搬送軌道上を上流側から下流側へ搬送されながら脱水される領域を備えた脱水機のベルト洗浄方法であって、
   投入部から投入された脱水対象物が回動している無端ベルトに対して相対的に下流側へ移動するスリップゾーンの領域において無端ベルトを透過した濾液を含まずに、スリップゾーンよりも下流側の領域において無端ベルトを透過した濾液を、無端ベルトの洗浄液として使用することを特徴とする脱水機のベルト洗浄方法。

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