JP5337924B1 - 脱水汚泥成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】夾雑物などによる詰まり（閉塞）をより防止することができるとともに、後段の機器に対して脱水汚泥（成形された脱水汚泥）の均一な供給を可能とし、しかもメンテナンス（清掃）性にも優れた脱水汚泥成形機を提供すること。
【解決手段】脱水汚泥成形機１は、脱水汚泥が圧入されるフレキシブルホース２と、フレキシブルホース２の端に設けられた汚泥吐出部４を移動させる電動シリンダ３（移動手段）とを備えている。この電動シリンダ３により汚泥吐出部４が移動させられながら、汚泥吐出部４のノズル１３から脱水汚泥が紐状となって下方に押し出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、下水を処理する過程で発生する脱水汚泥などを乾燥処理する際の前処理機械として用いられる脱水汚泥成形機に関する。

この種の技術に関して、例えば、特許文献１、２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の脱水汚泥成形器は、脱水汚泥が圧入される供給口、および下方に向かって開口する開口部を有する本体ケースと、当該開口部に取り付けられ複数の孔が形成された多孔板とを備えている。このような構成とされていることで、本体ケースに圧入された脱水汚泥は、その多孔板に形成された複数の孔から紐状となって下方に押し出されて落下する。

この脱水汚泥成形器によると、脱水汚泥の粘性に特に影響されることなく脱水汚泥を紐状に成形することができる。また、当該脱水汚泥成形器はローラーなどの回転部品を有さないので、異物の噛み込みという問題はない。

特許文献２に記載の汚泥成形用ノズルは、矩形断面の筒型ノズルの内部に、断面を矩形の長辺方向に複数に仕切る少なくとも１対の傾斜板を、ノズルの出口部で頂部同士が対向するように設けてなる。１対の傾斜板の頂部同士の間に１ｍｍ程度の隙間が設けられている。この構成により、汚泥（特に下水汚泥）を円滑に成形することができる、と特許文献２に記載されている。

特開２０１２−１７９５９１号公報 特開２０１１−１７３０６０号公報

特許文献１に記載の脱水汚泥成形器では、脱水汚泥に含まれる夾雑物などにより１つの孔が詰まった（閉塞した）場合、その詰まった孔から脱水汚泥が押し出されなくなることがある。本体ケースに圧入された脱水汚泥は、詰まっていない（閉塞していない）孔のほうが通過し易いからである。

また、本体ケース内の圧力分布および／または各孔の詰まり具合により、脱水汚泥の吐出にムラができ、本体ケースの多孔板からベルトコンベア上に落下した脱水汚泥の厚みの調整が難しいことがある。さらには、多孔板のサイズが比較的大きいので、本体ケース内の脱水汚泥の量が多く、本体ケース内の清掃に手間がかかるという問題もある。

上述した特許文献１に記載の脱水汚泥成形器の有する問題は、特許文献２に記載の汚泥成形用ノズルにも当てはまる。この汚泥成形用ノズルは、その内部が複数に仕切られているからである。また、１対の傾斜板の頂部同士の間に設けた隙間（１ｍｍ程度）により、毛髪などの夾雑物による詰まり（閉塞）を防止することは可能かもしれないが、その詰まり（閉塞）防止効果は十分でないと考えられる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、夾雑物などによる詰まり（閉塞）をより防止することができるとともに、後段の機器に対して脱水汚泥（成形された脱水汚泥）の均一な供給を可能とし、しかもメンテナンス（清掃）性にも優れた脱水汚泥成形機を提供することである。

本発明は、脱水された汚泥を乾燥処理する前に当該汚泥を成形するための脱水汚泥成形機である。この脱水汚泥成形機は、前記汚泥が圧入されるフレキシブルホースと、前記フレキシブルホースの端に設けられた汚泥吐出部を移動させる移動手段とを備えている。この移動手段により前記汚泥吐出部が移動させられながら、前記汚泥吐出部から前記汚泥が紐状となって下方に押し出される。

本発明の脱水汚泥成形機によると、夾雑物などによる詰まり（閉塞）をより防止することができるとともに、後段の機器に対して脱水汚泥（成形された脱水汚泥）の均一な供給が可能となる。また、本発明の脱水汚泥成形機は、そのメンテナンス（清掃）性にも優れる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る脱水汚泥成形機を備える汚泥乾燥装置を示す模式図である。図１（ｂ）は、乾燥処理部の上段のベルト上に落下して搬送される脱水汚泥の様子を示す斜視図である。 図１に示す脱水汚泥成形機の詳細図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、下水を処理する過程で発生する脱水汚泥（有機汚泥）を成形対象の汚泥としているが、無機汚泥にも本発明に係る脱水汚泥成形機を適用することができる。なお、汚泥（脱水汚泥）の含水率は、７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％程度である。含水率が７８ｗｔ％〜８２ｗｔ％程度の脱水汚泥を成形対象の汚泥とすることが多い。

（汚泥乾燥装置の構成）
図１を参照しつつ本発明の一実施形態に係る脱水汚泥成形機１を備える汚泥乾燥装置１００について説明する。図１に示すように、本実施形態の汚泥乾燥装置１００は、乾燥処理部５１と図示しない乾燥空気発生部とを有する。なお、汚泥乾燥装置１００は、乾燥空気発生部と乾燥処理部５１とが別々に分かれていても、一体化されていてもよい。

（乾燥空気発生部）
図示を省略する乾燥空気発生部は、乾燥処理部５１内に乾燥空気を送るための装置である。乾燥空気の温度は、例えば４０〜２４０℃である。なお、臭気を抑える観点から４０〜９０℃に加熱した乾燥空気を使用することが好ましい。また、加熱前の空気としては予め除湿した空気を用いることが好ましい。乾燥空気発生部にて、空気の除湿および加熱が行われる。

（乾燥処理部）
乾燥処理部５１は、その外部から供給された脱水汚泥に対して、乾燥空気発生部から供給された乾燥空気を接触させて脱水汚泥を乾燥させる装置である。この乾燥処理部５１は、脱水汚泥が供給される側から順に、脱水汚泥成形機１、上段側ベルトコンベア１６、下段側ベルトコンベア１７、および汚泥排出装置１８を備えている。上段側ベルトコンベア１６のベルト１６ａには、脱水汚泥が落下しない大きさの多数のスリット（孔）が形成されており、空気が通過しやすいようになっている（下段側ベルトコンベア１７のベルト１７ａについても同様）。脱水汚泥成形機１へは、例えば回転容積式一軸偏心ねじポンプにより脱水汚泥が圧入供給される。

なお、ベルトコンベアは上下２段（２台）である必要は必ずしもない。１段（１台）であってもよいし、３段（３台）以上であってもよい。

（乾燥原理）
乾燥処理部５１の脱水汚泥成形機１に圧入された脱水汚泥は、紐状となって上段側ベルトコンベア１６上に落下し、上段側ベルトコンベア１６のベルト１６ａ上を搬送される。上段側ベルトコンベア１６の下流側端部まで搬送された脱水汚泥は、下段側ベルトコンベア１７のベルト１７ａ上に落下してさらに搬送される。ベルト１６ａおよびベルト１７ａ上を搬送される際に、乾燥空気発生部からの乾燥空気と接触することで脱水汚泥は乾燥する。乾燥汚泥は、汚泥排出装置１８で排出される。

なお、図示しない送風ファンによって乾燥空気発生部から乾燥処理部５１に送られた乾燥空気は、脱水汚泥の水分を取り込み、湿り空気となる。湿り空気は乾燥処理部５１から排出され、必要に応じて排ガス処理が行われる。排ガス処理としては、脱臭処理（生物脱臭、活性炭処理）、洗浄処理（湿式洗浄）、熱の有効利用のための熱回収処理、および、吸着剤や凝縮操作による乾燥処理といった処理のうちのいずれか１つを単独で行ってもよく、これらを組み合わせて行ってもよい。脱臭処理や洗浄処理を行うことによって排ガスを系外（汚泥乾燥装置１００の外部）に放出することができる。また、乾燥処理を行うことによって、排ガスを汚泥乾燥用の乾燥空気として再利用することができる。

（脱水汚泥成形機の構成）
次に、図２を参照しつつ脱水汚泥成形機１について説明する。脱水汚泥成形機１は、脱水汚泥が圧入されるフレキシブルホース２、フレキシブルホース２の端に取り付けられた汚泥吐出部４、汚泥吐出部４を移動させる電動シリンダ３（移動手段）などを備えている。

（フレキシブルホース）
フレキシブルホース２は樹脂製または金属製のホースである。フレキシブルホース２の上流端には例えば鋼管５が取り付けられ、下流端には汚泥吐出部４が取り付けられる。鋼管５は、例えば乾燥処理部５１のケーシング１５に固定される。フレキシブルホース２は、鋼管５部分（フレキシブルホース２の上流端部分）を支点にして、下流端部分（汚泥吐出部４）が電動シリンダ３により水平方向に移動自在とされている。なお、フレキシブルホース２を複数本設けて、それぞれのフレキシブルホース２に脱水汚泥をそれぞれ圧入してもよい。

（汚泥吐出部）
汚泥吐出部４は、フレキシブル性を有さない筒状部１２と、筒状部１２の下流側端部に取り付けられたノズル１３とで構成されている。筒状部１２は、例えば金属製の継手であり、その上流側端部にはフレキシブルホース２が接続される。ノズル１３は、金属製の中実の円柱材に孔１３ａをあけたものであり、ノズル１３の外径は筒状部１２と同程度とされている。断面が円形の孔１３ａは、その先端（吐出端）に向けて徐々に縮径されている。ノズル１３と筒状部１２とは例えばネジ込みにより接続される。

ここで、孔１３ａのうちの吐出端の径Ｄｏは、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、Ｄｏ＝８ｍｍであることである。

なお、孔１３ａの断面形状は、真円である必要はない。楕円であってもよいし、三角形、四角形などの多角形であってもよい。また、金属製の中実の円柱材を加工してなるノズル１３はあくまで一例である。すなわち、ノズル１３の形状、寸法、および材質は本実施形態のものに限られるものではない。例えば、側壁の厚みが一様で且つその先端（吐出端）に向けて徐々に縮径されている形状のノズルであってもよい。

また、継手という機能を有する筒状部１２とノズル１３とを一体のものとしてもよい。

（電動シリンダ）
電動シリンダ３は、モータ６（電動機）と、モータ６に接続されたボールネジ７（ネジ軸）と、ボールネジ７に螺合されたスライダ９（スライド部材）と、スライダ９の移動をガイドするスライダガイド８とで構成されている。

モータ６は、速度および位置の制御が可能なサーボモータであることが好ましい。

ボールネジ７は、その軸方向を上段側ベルトコンベア１６のベルト１６ａの幅方向に合わせて、ベルト１６ａの上方に配置される。なお、ボールネジ７の軸方向とベルト１６ａの幅方向とを完全に合わせる必要はない。ベルト１６ａの幅方向に対してボールネジ７の軸方向が水平方向などに傾いていてもよい。また、モータ６で回転させられるネジ軸としてボールネジ７を用いる必要は必ずしもない。

スライダ９は、スライダ本体１０と、Ｕ字形状の金具１１（例えばＵボルト）とで構成されている。汚泥吐出部４の筒状部１２はこの金具１１で把持（スライダ本体１０に固定）されている。すなわち、汚泥吐出部４は筒状部１２でスライダ９により把持されている。なお、スライダ本体１０に対する汚泥吐出部４の固定方法は本実施形態の方法に限られることはない。

さらには、汚泥吐出部４を移動させることができる移動手段であればよく、すなわち、本実施形態の電動シリンダ３は、汚泥吐出部４を移動させる移動手段の一例である。汚泥吐出部４を移動させることができる移動手段の他の例としては、例えばベルト駆動方式のものが挙げられる。例えば、モータ駆動の無端ベルト（ベルトの端部同士を接続したもの）の所定の箇所に、汚泥吐出部４の筒状部１２を把持する部材を取り付け、汚泥吐出部４を移動させる移動手段とする。

（脱水汚泥成形機の動作）
フレキシブルホース２に脱水汚泥が圧入されると、汚泥吐出部４のノズル１３の孔１３ａから紐状となって脱水汚泥は下方に押し出される。ここで、電動シリンダ３のモータ６を駆動することでボールネジ７を回転させて、ベルト１６ａの幅方向に沿ってスライダ９（汚泥吐出部４）を移動させる。スライダ９（汚泥吐出部４）がベルト１６ａの一方の側端部に到達したら、モータ６を逆回転させることで、スライダ９（汚泥吐出部４）をベルト１６ａの他方の側端部へ向けて移動させる。

これにより、ノズル１３の孔１３ａから紐状となって下方に押し出された脱水汚泥は、上段側ベルトコンベア１６のベルト１６ａの幅方向に沿って、往復移動しながら当該ベルト１６ａ上に均一に散布されていく。

汚泥吐出部４の移動方向とベルト１６ａの移動方向とは上方から視たとき直交する。紐状となってベルト１６ａ上に落下した脱水汚泥は、十分な空隙を保ちつつ当該ベルト１６ａ上を乾燥されながら搬送される。

なお、ベルト１６ａの幅方向の両端部に、ベルト１６ａの幅方向中央部よりも厚めに脱水汚泥を落下させることが好ましい。これにより、ベルト１６ａの幅方向の端とケーシング１５との隙間から乾燥空気が漏れる（乾燥に供されずに乾燥空気が抜ける）ことを防止することができる。

また、汚泥吐出部４（ノズル１３）からの脱水汚泥の吐出速度は１ｍ／秒以下とされていることが好ましい。なお、脱水汚泥の吐出速度は、例えば、フレキシブルホース２への時間当たりの汚泥圧入量（汚泥供給量）を、ノズル１３の吐出径（Ｄｏ）部分の断面積（吐出面積）で割ることで、その値が求められる。この構成によると、紐状で押し出された脱水汚泥が、ベルト１６ａ上で再度くっついてしまうことを有効に防止することができる。

（作用・効果）
脱水汚泥を紐状にすることで、脱水汚泥に通気性を持たせることができる。また、フレキシブルホース２の端に取り付けた汚泥吐出部４を電動シリンダ３により移動させながら、汚泥吐出部４のノズル１３から脱水汚泥を紐状にして押し出すことで、ベルトコンベアのベルト１６ａ上への脱水汚泥（成形された脱水汚泥）の均一な供給が可能となる（ベルト１６上の脱水汚泥の厚みの均一化が可能となる）。また、ベルト１６ａ上に落下した脱水汚泥の厚みを、脱水汚泥成形機１への脱水汚泥の供給量ではなく、汚泥吐出部４の移動速度を調整することで調整する（最適化する）ことができる。

また、本実施形態では、脱水汚泥成形機１からの脱水汚泥の吐出口が１つと少ないので、夾雑物などにより詰まることなく、圧入された脱水汚泥はほぼ確実にノズル１３から吐出する。

また、メンテナンス（清掃）の際には、フレキシブルホース２を取り外すことで、その清掃を行うことができる（ノズル１３（汚泥吐出部４）のみを取り外してもよい）。すなわち、本実施形態の脱水汚泥成形機１は、そのメンテナンス（清掃）性にも優れている。

なお、脱水汚泥の吐出量（脱水汚泥成形機１への供給量）によっては、ノズル１３に設ける孔１３ａの数を、２または３程度、すなわち複数にしてもよい。脱水汚泥の吐出量（脱水汚泥成形機１への供給量）が多い場合、孔１３ａが１つだけでは、その内径（吐出径）を大きくしなければ、脱水汚泥成形機１への脱水汚泥の圧入手段（一軸ねじポンプなど）の負荷が大きくなり過ぎてしまう。一方で、孔１３ａの内径（吐出径）が大きすぎると、紐状に成形された脱水汚泥の径が太くなり、その結果、脱水汚泥に十分な通気性を持たせることができない。

また、本発明の脱水汚泥成形機においては、本実施形態のように、汚泥吐出部４の移動手段として、電動シリンダ３を用い、且つ、そのネジ軸（例えばボールネジ７）を、ベルトコンベアのベルト１６ａの幅方向に沿ってベルト１６ａの上方に配置することが好ましい。

この構成によると、汚泥吐出部４の移動方向とベルト１６ａの移動方向とは上方から視たとき直交する（ほぼ直交する）。ネジ軸（例えばボールネジ７）を含む移動手段（電動シリンダ３）の設置スペースが小さくてよく、かつ設置も容易である。また、エア駆動・油圧駆動などでなく電動とすることで、エア源・油圧源といった補機が不要であるのでその分、汚泥乾燥装置としての設置瀬ペースが小さくて済み、且つ機器コストも抑制できる。

また、前記したように、モータ６は、速度および位置の制御が可能なサーボモータであることが好ましい。この構成によると、汚泥吐出部４の移動速度および位置の制御が容易であり、ベルト１６ａ上に落下した脱水汚泥の厚みを脱水汚泥の乾燥状況に合わせて最適化することを容易に行える。

また、本実施形態では、フレキシブル性を有さない筒状部１２で汚泥吐出部４をスライダ９に固定している。フレキシブル性を有するフレキシブルホース２部分で固定すると、ノズル３が動いてしまうことがあるが、本実施形態の場合は、そのようなことは起こらない。すなわち、この構成によると、脱水汚泥の吐出方向を所望の方向に確実に固定することができる。

また、本実施形態では、ノズル１３の孔１３ａが先端に向かうにつれて縮径されている。この構成によると、ノズル１３の孔１３ａがより閉塞しにくい。

（実施例）
図１に示した汚泥乾燥装置１００において、脱水汚泥成形機１のノズル１３の吐出径（Ｄｏ）を２通り（１０ｍｍと８ｍｍ）に変化させ、乾燥汚泥（汚泥乾燥装置１００からの排出汚泥）の含水率を１２ｗｔ％程度にするという条件で、脱水汚泥の乾燥実験を行った。実験結果を表１に示す。

表１から次のことがわかる。ノズル１３の吐出径（Ｄｏ）を８ｍｍとした場合、１０ｍｍの場合よりも投入量（脱水汚泥成形機１への脱水汚泥の供給量）を増加させることができる。すなわち、脱水汚泥の処理量を増やすことができる。紐状に成形された脱水汚泥の表面積が大きくなるので、乾燥効率が向上するからである。

なお、ノズル１３の吐出径（Ｄｏ）が８ｍｍの場合も、１０ｍｍの場合も、ベルトコンベアのベルト１６ａ上に落下した脱水汚泥（成形された脱水汚泥）の厚みを均一なものとすることができた。また、スライダ９の移動速度を変化させることで、その厚みを容易に調整し得ることを確認した。

１：脱水汚泥成形機
２：フレキシブルホース
３：電動シリンダ（移動手段）
４：汚泥吐出部
６：モータ
７：ボールネジ（ネジ軸）
９：スライダ（スライド部材）
１２：筒状部
１３：ノズル
１３ａ：孔
１００：汚泥乾燥装置

Claims (7)

1. 脱水された汚泥を乾燥処理する前に当該汚泥を成形するための脱水汚泥成形機であって、
   前記汚泥が圧入されるフレキシブルホースと、
   前記フレキシブルホースの端に設けられた汚泥吐出部を移動させる移動手段と、
   を備え、
   前記移動手段により前記汚泥吐出部が移動させられながら、前記汚泥吐出部から前記汚泥が紐状となって下方に押し出されることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
2. 請求項１に記載の脱水汚泥成形機において、
   前記移動手段は、
   モータと、
   前記モータに接続され、ベルトコンベアのベルトの幅方向に沿って当該ベルトの上方に配置されるネジ軸と、
   前記ネジ軸に螺合されたスライド部材と、
   を有し、
   前記スライド部材により前記汚泥吐出部が把持されていることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
3. 請求項２に記載の脱水汚泥成形機において、
   前記モータは、速度および位置の制御が可能なサーボモータであることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
4. 請求項２または３に記載の脱水汚泥成形機において、
   前記汚泥吐出部は、
   前記フレキシブルホースの端に接続される、フレキシブル性を有さない筒状部と、
   前記筒状部の下流側端部に取り付けられたノズルと、
   を有し、
   前記スライド部材により前記汚泥吐出部が前記筒状部で把持されていることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の脱水汚泥成形機において、
   前記汚泥吐出部のノズルの孔が先端に向かうにつれて縮径されていることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の脱水汚泥成形機において、
   前記汚泥吐出部からの前記汚泥の吐出速度が１ｍ／秒以下とされていることを特徴とする、脱水汚泥成形機。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の脱水汚泥成形機を備える汚泥乾燥装置。