JP5531330B2 - 回転加圧脱水機および回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法 - Google Patents

Description

本発明は、産業排水汚泥、下水汚泥等の汚泥を、少なくとも幅方向の一方側に、多数の水透過穴が設けられてなる円盤状スクリーンを備えた脱水処理室内に供給し、汚泥を円盤状スクリーンの回転に追随させて回転させながら、円盤状スクリーンからろ過液を排出させて濃縮脱水する回転加圧脱水機および回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法に関する。

産業排水汚泥、下水汚泥等の汚泥を濃縮脱水する回転加圧脱水機としては、例えば後述する構成になるものが公知である。即ち、減速機付きの電動機で駆動される水平な駆動軸により内輪スペーサと共に回転され、同直径の多数の水透過穴（例えば、０．３〜１．０ｍｍφに設定されている）を有する一対の円盤状スクリーンを備えている。これら一対の円盤状スクリーンと、これら一対の円盤状スクリーンの外縁が摺接する外輪スペーサとの間に脱水処理室が形成されている。そして、この脱水処理室に、高分子凝集剤の添加・混合によって調質された汚泥を供給する汚泥供給部を備えると共に、この脱水処理室内において脱水された脱水ケーキを排出する脱水ケーキ排出部を備えている。

上記従来例に係る回転加圧脱水機の前記汚泥供給部は、前記円盤状スクリーンの回転中心より上部側で、かつ脱水処理室の外周部から脱水処理室内に汚泥を供給する位置に設けられている。また、前記脱水ケーキ排出部は、脱水処理室内の脱水ケーキを前記円盤状スクリーンの回転中心より下部側で、かつ脱水処理室の外周部から排出する位置に設けられている。なお、前記汚泥供給部から脱水処理室内に供給された汚泥中の水分は、前記円盤状スクリーンの多数の水透過穴から、この円盤状スクリーンの外側に設けられてなる本体カバー内に排出されると共に、前記本体カバーに設けられたドレン管から機外に排水されるように構成されている（例えば、特許文献１，２、非特許文献１参照。）。

また、上記特許文献１，２および非特許文献１に開示されてなる回転加圧脱水機を改良し、汚泥の脱水率をより向上させるようにした回転加圧脱水機が知られている。即ち、この回転加圧脱水機は、ろ過板（円盤状スクリーンに相当）の前記脱水処理室内側の側面に鋭角的に接触するスクレーパを設け、このスクレーパの一端側の外輪スペーサ側の位置を、他端側の駆動軸側の位置よりもろ過板の回転先側になるように構成したものである（例えば、特許文献３参照。）。

特表２００４−５３２７３３号公報 特開２００４−９００４８号公報 特許第４０５１３９５号公報

回転加圧脱水機、社団法人下水道新技術推進機構、２００２年３月、ｐ．１２−３５

上記従来例に係る回転加圧脱水機には、下記のような優れた特徴があるため、近年、産業排水汚泥、下水汚泥等の汚泥の処理施設において多用されるようになってきている。
（１）起動、停止に特別な工程を必要とせず、構造がシンプルである。
（２）既存の高分子系の脱水機よりも脱水性能が優れている。
（３）複数台の回転加圧脱水機を容易に並設することができるため、幅広い処理量に容易に対応することができる。
（４）他種の高分子系の脱水機よりも軽量でコンパクトである。
（５）密閉構造であるため、臭気対策が容易である。
（６）回転速度が極めて低速（０．５〜１．３ｒｐｍ）であるため、所要動力が小さい。
（７）円盤状スクリーンの表面積が小さいため、洗浄水量が僅かである。
（８）低速回転であり、かつ回転部分も少なく給油・給脂個所も少ないため、維持管理が容易である。
（９）円盤状スクリーンの洗浄時間が短く、運転中の洗浄も可能であり、短時間で起動することができ、無駄時間が少ないため、他種の脱水機に比較して稼働率が高い。

ところで、上記特許文献１，２および非特許文献１に開示されてなる回転加圧脱水機を改良した、特許文献３に開示されてなる回転加圧脱水機による汚泥の脱水試験結果は、下記のとおりである。即ち、固形物濃度が約３％の混合生汚泥を処理対象とし、固形物処理量（汚泥供給量）が１４０ｋｇ−ＤＳ／ｍ^２／ｈの場合、脱水ケーキの含水率は約７５％（薬注率（対固形物比）は、約０．８％）であって、汚泥の脱水性能もかなり優れていると考えられる。しかしながら、脱水ケーキの含水率については、さらなる含水率の低減に対する強い要望がある。

従って、本発明の目的は、脱水ケーキの含水率の低減を可能ならしめる回転加圧脱水機および回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法を提供することである。

脱水ケーキの含水率を低下させるためには、通常よりも水分の少ない汚泥を脱水処理室に供給すれば良い。例えば、同じ固形物量を処理する場合、汚泥中の水分の一部を事前に流出させて濃縮することにより回転加圧脱水機に供給する汚泥量は少量で済み、かつ脱水処理室における脱水量も少なくて済む。換言すれば、回転加圧脱水機における汚泥の脱水時間を長くとることができる。そこで、発明者らは、回転加圧脱水機の汚泥供給部の汚泥入口と脱水処理室の汚泥流入口との間のスペースで汚泥中の水分の一部を減少させればよいと考えて、本発明を具現したものである。

従って、上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る回転加圧脱水機が採用した手段は、水平な駆動軸を介して回転され、少なくとも幅方向の一方側に、多数の水透過穴が設けられてなる円盤状スクリーンを備えた脱水処理室内に汚泥を供給する汚泥供給部が設けられ、脱水ケーキを排出する脱水ケーキ排出部が設けられると共に、前記円盤状スクリーンの外側に、前記水透過穴を介して排出された水分を排水するドレン管を備えた本体カバーが設けられてなる回転加圧脱水機において、前記脱水処理室の汚泥流入口の前部に、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を流出させる多数の水流出穴を有して、下端から上端に向かって汚泥が流通される円筒状の前段スクリーンが設けられてなり、前記前段スクリーンは、上下方向の中心線回りに回転されることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る回転加圧脱水機が採用した手段は、請求項１に記載の回転加圧脱水機において、前記前段スクリーンに設けられた水流出穴の開口は、前記円盤状スクリーンに設けられた水透過穴の開口よりも大開口に設定されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る回転加圧脱水機が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の回転加圧脱水機において、前記前段スクリーンの内側に、この前段スクリーンの内側に付着した汚泥を掻き取るためのスクレーパが設けられてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る回転加圧脱水機が採用した手段は、請求項１乃至３のうち何れか一つの項に記載の回転加圧脱水機において、 前記前段スクリーンの外側に、前記水流出穴を介して排出された水分を前記ドレン管に流入させる排水流出口を有する前段スクリーンカバーが設けられ、この前段スクリーンカバーに、前記水流出穴に向かって洗浄水を噴射する洗浄ノズルが設けられてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法が採用した手段は、水平な駆動軸を介して回転され、少なくとも幅方向の一方側に、多数の水透過穴が設けられてなる円盤状スクリーンを備えた脱水処理室内に汚泥を供給する汚泥供給部が設けられ、脱水ケーキを排出する脱水ケーキ排出部が設けられると共に、前記円盤状スクリーンの外側に、前記水透過穴を介して排出された水分を排水するドレン管を備えた本体カバーが設けられてなる回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法において、前記脱水処理室の汚泥流入口の前部に設けた円筒状の前段スクリーンの下端から上端に向かって汚泥を流通させるとともに、前記前段スクリーンを上下方向の中心線回りに回転させることで、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を前記前段スクリーンの水流出穴から流出させることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法が採用した手段は、請求項５に記載の回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法において、前記前段スクリーンの内側に付着した汚泥をスクレーパで掻き取りながら、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を前記前段スクリーンの外側に流出させることを特徴とするものである。

本発明の請求項１乃至４に係る回転加圧脱水機、および本発明の請求項５，６に係る回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法では、回転加圧脱水機の脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部が、脱水処理室の汚泥流入口の前部に設けた前段スクリーンの多数の水流出穴から前段スクリーンの外側に流出する。

従って、本発明の請求項１乃至４に係る回転加圧脱水機、および本発明の請求項５，６に係る回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法によれば、従来例に係る回転加圧脱水機の場合よりも水分量が少ない汚泥を脱水処理室に供給することができるから、従来例に係る回転加圧脱水機による脱水ケーキよりも含水率が低い脱水ケーキを脱水ケーキ排出部から排出することができる。

本発明の請求項２に係る回転加圧脱水機によれば、前段スクリーンの水流出穴の開口は、円盤状スクリーンの水透過穴の開口よりも大開口に設定されている。従って、回転加圧脱水機の汚泥供給部の汚泥入口から供給される汚泥中の水分をより多く流出させることができるから、脱水ケーキの含水率の低下に対して大いに寄与することができる。

本発明の請求項３に係る回転加圧脱水機によれば、前段スクリーンの内側に付着した汚泥をスクレーパで掻き取ることができ、前段スクリーンのろ過性能を継続的に維持することができる。また、本発明の請求項６に係る回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法によれば、前段スクリーンの内側に付着した汚泥をスクレーパで掻き取りながら、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を前段スクリーンの外側に流出させる。従って、フロックの目詰まりがない水流出穴から泥中の水分を流出させることができるから、常に定量範囲の水分を除去した汚泥を脱水処理室の汚泥流入口に流入させることができる。

本発明の請求項４に係る回転加圧脱水機では、前段スクリーンの外側に、水流出穴を介して排出された水分をドレン管に流入させる排水流出口を有する前段スクリーンカバーが設けられ、この前段スクリーンカバーに、水流出穴に向かって洗浄水を噴射する洗浄ノズルが設けられている。従って、本発明の請求項４に係る回転加圧脱水機によれば、水流出穴から排出された水分を前段スクリーンカバーの排水流出口を介してドレン管に流入させることができるから、排水管系が複雑になるようなことがない。また、たとえ水流出穴がフロックにより目詰まりしたとしても、洗浄ノズルから前段スクリーンの水流出穴に向かって洗浄水を噴射して、水流出穴の目詰まり状態を解消することにより、ろ過性能を維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機の概略構成を示す一部省略側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機の外輪スペーサと仕切りスペーサとの説明図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機（予備濃縮機構を有する場合）と比較のために予備濃縮機構が無い同回転加圧脱水機を用いた場合における汚泥処理量と脱水ケーキの含水率との関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機の汚泥供給部の汚泥流路から脱水処理室の汚泥流入口までを示す構成説明図である。 図７（ａ）は図６のＣ矢視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ部詳細図である。

以下、本発明の汚泥の脱水方法を実施する、本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機を、添付図面を順次参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機の概略構成を示す一部省略側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は外輪スペーサと仕切りスペーサとの説明図、図４は図１のＢ−Ｂ線断面図、図５は本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機（予備濃縮機構を有する場合）と比較のために予備濃縮機構が無い同回転加圧脱水機を用いた場合における汚泥処理量と脱水ケーキの含水率との関係を示すグラフ図で、横軸に汚泥処理量（ｋｇＤＳ／ｍ^２／ｈ）をとり、縦軸に脱水ケーキの含水率（％）をとって示すグラフ図である。

図１に示す符号1は、本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機である。この回転加圧脱水機１は、図示しない減速機付の駆動装置で、例えば０．５〜１．３ｒｐｍの回転速度で回転される駆動軸２を備えている。この駆動軸２には、この駆動軸２の回転によりキー２ａを介して回転され、後述する構成になる第１円盤状スクリーン７と第２円盤状スクリーン８とを回転させるボス部材３が嵌着されている。このボス部材３は、第１スクリーン支持ボス３１と、第２スクリーン支持ボス３２と、これら第１スクリーン支持ボス３１と第２スクリーン支持ボス３２との間に介装されるスペーサ支持ボス３３と、これらを一体的に締結する締結ボルト、ナット、ワッシャとからなる機械的締結手段（図示省略）とから構成されている。

前記第１スクリーン支持ボス３１は、後述するフランジ部を備えている。このフランジ部は、軸端側の大径フランジ部３１ａと、スペーサ支持ボス３３側の、このスペーサ支持ボス３３の外径より外径が若干小径の小径フランジ部３１ｂとから構成されている。そして、前記小径フランジ部３１ｂに、多数の水透過穴７ａを備えた第１円盤状スクリーン７の中心部に設けられた嵌合穴が嵌着されると共に、この第１円盤状スクリーン７の嵌合穴側の側面が大径フランジ部３１ａのスペーサ支持ボス３３側の面に当接する状態で固定されている。なお、符号７ｂは、第１円盤状スクリーン７を補強するための補強リブであって、この補強リブ７ｂは、図示省略しているが、この第１円盤状スクリーン７の回転中心Ｏを中心とする放射状に設けられている。

前記第２スクリーン支持ボス３２は、前記第１スクリーン支持ボス３１と同様に、フランジ部を備えている。このフランジ部は、図２における右側の図示しない駆動装置側の大径フランジ部３２ａと、スペーサ支持ボス３３側の、このスペーサ支持ボス３３の外径より若干外径が小径の小径フランジ部３２ｂとから構成されている。そして、前記小径フランジ部３２ｂに、多数の水透過穴８ａを備えた第２円盤状スクリーン８の中心部に設けられた嵌合穴が嵌着されると共に、この第２円盤状スクリーン８の嵌合穴側の側面が大径フランジ部３２ａのスペーサ支持ボス３３側の面に当接する状態で固定されている。なお、符号８ｂは、第２円盤状スクリーン８を補強するための補強リブであって、この補強リブ８ｂは、図示省略しているが、この第２円盤状スクリーン８の回転中心Ｏを中心とする放射状に設けられている。

前記スペーサ支持ボス３３には、嵌合穴に滑り軸受４ａが嵌着されてなる環状の内輪スペーサ４が回転可能に外嵌されている。この内輪スペーサ４の幅寸法は、その側面が前記第１円盤状スクリーン７と第２円盤状スクリーン８との嵌合穴側の内面に摺接し得るように設定されている。そして、前記内輪スペーサ４の外側には、この内輪スペーサ４の径中心と同心に外輪スペーサ５が設けられており、この外輪スペーサ５の側面には、前記第１円盤状スクリーン７と前記第２円盤状スクリーン８の外端縁付近の側面が摺接するように構成されている。

なお、本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機１の前記第１円盤状スクリーン７および前記第２円盤状スクリーン８は、水透過穴７ａ，８ａとなる直径０．５ｍｍの貫通穴を有するパンチングメタルから構成されている。また、この回転加圧脱水機１の場合においては、これら第１，２円盤状スクリーン７，８の水透過穴７ａ，８ａの直径を、０．３〜１．０ｍｍの範囲に設定するのが好ましい。

前記外輪スペーサ５には、この外輪スペーサ５の中心側に前記内輪スペーサ４の外周面に摺接する凹曲面を有する水平な仕切りスペーサ６が設けられている。この仕切りスペーサ６は、上部仕切りスペーサ６ａと、この上部仕切りスペーサ６ａと空間６ｃを隔てた下方位置の下部仕切りスペーサ６ｂとからなる二股形状に構成されている。そして、この仕切りスペーサ６の下部仕切りスペーサの下側には、横方向に開口する、汚泥流入口１３ａが形成されている。また、前記仕切りスペーサ６の上側に、横方向に開口する開口部を有する脱水ケーキ排出部１２が設けられている。なお、前記空間６ｃには、前記第１，２円盤状スクリーン７，８の外側から洗浄水を噴射して、これら第１，２円盤状スクリーン７，８を洗浄するための洗浄水噴射装置（図示省略）が設けられる。

前記内輪スペーサ４の外周面、前記外輪スペーサ５の内周面、前記第１円盤状スクリーン７と、前記第２円盤状スクリーン８との間に、前記汚泥流入口１３ａから前記脱水ケーキ排出部１２側に向って順に、前記汚泥流入口１３ａから流入する汚泥をろ過するろ過ゾーン１３ｂと、ろ過水が除去された汚泥を圧搾脱水する圧搾脱水ゾーン１３ｃとに区分される脱水処理室１３が形成されている。前記汚泥流入口１３ａには、下側に開口する汚泥入口９ａ、汚泥流路９ｂを介して、前記汚泥流入口１３ａに汚泥を供給する汚泥供給部９が取付けられている。

なお、前記脱水処理室１３内であって、かつ第１円盤状スクリーン７と第２円盤状スクリーン８の相対する側の面のそれぞれに接触してなるものは、第１円盤状スクリーン７と第２円盤状スクリーン８の面のそれぞれに付着する脱水ケーキを掻取るスクレーパ１３ｄである。このスクレーパ１３ｄの働きによって、水透過穴７ａ，８ａの脱水ケーキによる目詰まりが防止されるため、汚泥が効果的に脱水される。

前記第１円盤状スクリーン７の外側に第１本体カバー１４が配設されており、この第１本体カバー１４は、フランジ部が前記外輪スペーサ５の側面に締結されることにより固着されている。また、前記第２円盤状スクリーン８の外側に第２本体カバー１５が配設されており、この第２本体カバー１５は、フランジ部が前記外輪スペーサ５の側面に締結されることにより固着されている。これら第１本体カバー１４、第２本体カバー１５それぞれの下部には、下方に突出するドレン管１６が設けられており、前記汚泥供給部９の汚泥入口９ａ、汚泥流入口１３ａを経て脱水処理室１３内に供給され、前記第１，２円盤状スクリーン７，８に設けられた多数の水透過穴７ａ，８ａを介して前記第１本体カバー１４内、前記第２本体カバー１５内に排出された汚泥中の水分は、前記ドレン管１６から機外に排水されるようになっている。

また、前記汚泥供給部９は、前記脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａから排出される脱水ケーキの下方への落下を妨げない形状に形成されている。より具体的には、図１，３から良く理解されるように、この汚泥供給部９の図における左方向への突出寸法は、この脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａの図における左方向への突出寸法よりも小寸法になるように設定されている、そのため、脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａから排出される脱水ケーキを搬送する、図示しない脱水ケーキ搬送コンベアの一端を、脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａの下側に配設することができ、汚泥供給部９が脱水ケーキ搬送コンベアの配設に支障になるようなことがない。

また、前記汚泥供給部９の汚泥入口９ａと前記脱水処理室１３の汚泥流入口１３ａとの間の前記汚泥流路９ｂの前記駆動軸２と直交する幅方向の両側に、図３，４に示すように、前段スクリーン１０が設けられている。即ち、前記脱水処理室１３の汚泥流入口１３ａの前部に前段スクリーン１０が設けられている。この前段スクリーン１０は、パンチングメタルから構成されており、前記汚泥入口９ａから供給される汚泥中の水分の一部を前記汚泥供給部９の外側に流出させる、前記第１円盤状スクリーン７の水透過穴７ａや第２円盤状スクリーン８の水透過穴８ａの径より大径の多数の水流出穴１０ａを備えている。そして、前記前段スクリーン１０の外側には、前記水流出穴１０ａを介して排出された水分を、前記第１，２本体カバー１４，１５内に流入させる排水流出口１１ａを有する前段スクリーンカバー１１が設けられている。

前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａの径は、この水流出穴１０ａからのフロックの流出量を極力少なくするために、例えば１．０〜２．０ｍｍφ程度に設定するのが好ましい。この構成によれば、前段スクリーン１０の水流出穴１０ａから流出する水分を、前記前段スクリーンカバー１１に設けた排水流出口１１ａ、排水用ホース１８、ドレン管１６の外周面に突設した排水流入口１６ａを介して、前記第１，２本体カバー１４，１５内に流入させることができる。従って、前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａから流出する水分を機外に排出する排水管を別途設ける必要がないから、排水管系が複雑になるようなことがない。

ところで、前記汚泥供給部９の汚泥入口９ａには、図示しない凝集混和槽からの上昇乱流に随伴してフロックが流入する。従って、前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａがフロックにより目詰まりする場合も考えられるので、フロックによる水流出穴１０ａの目詰まり状態を解消するためのフロック除去手段として、前記前段スクリーン１０の外側面に洗浄水を噴射する洗浄ノズル１１ｂおよび前記前段スクリーン１０の相対する側の内面の付着物を掻取るスクレーパ装置が設けられている。

先ず、前記洗浄ノズル１１ｂは、図４に示すように、前記前段スクリーンカバー１１の上下方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられており、図示しない洗浄水供給源から例えば洗浄水供給ホースや洗浄水供給管を介して供給される洗浄水を、前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａに向かって噴射するように構成されている。この場合、前記洗浄ノズル１１ｂからは、洗浄水が予め設定した時間毎に噴射されるように構成されている。

なお、前記洗浄ノズル１１ｂから噴射する洗浄水の噴射頻度等は、前記スクレーパ装置の有無で相違する。即ち、スクレーパ装置が設けられていない場合、前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａが汚泥による目詰まりを起こした後に前段スクリーン１０のろ過性能を回復させるには、洗浄ノズル１１ｂから洗浄水を噴射するが、洗浄ノズル１１ｂからの洗浄水の噴射だけでは、前段スクリーン１０のろ過性能の回復は困難であることが分かった。これをさらに改良するために、スクレーパ装置を設けると、スクレーパによる汚泥掻き取り作用により、運転中に前段スクリーン１０のろ過面の更新を行うことができ、前段スクリーン１０のろ過性能を継続的に維持できるという効果が生じる。さらに、洗浄ノズル１１ｂからの洗浄水の噴射頻度は極めて少なくなるという効果も生じる。

次に、図３，４を参照しながら、前記スクレーパ装置４０の構成を説明する。即ち、このスクレーパ装置４０は、前記前段スクリーン１０，１０の相対する面のそれぞれに接触する掻取刃を有する上下に長い平板状のスクレーパ４１を備えている。これらスクレーパ４１の上端側と、下端側とに一端側が連結され、汚泥流路９ｂから水密可能に突出して往復動する連結ロッド４２ａを備えると共に、図示しない作動手段により往復作動される枠状のスクレーパ作動フレーム４２とから構成されている。

また、前段スクリーン１０の水流出穴１０ａから若干量のフロックが水分と共に、第１，２本体カバー１４，１５内に流出（フロックの流出を完全に阻止することは不可能である）するが、これら水分とフロックと、前記洗浄ノズル１１ｂから噴射された洗浄水は、共にそれぞれのドレン管１６から機外に排出される。しかしながら、ドレン管１６から機外に排出されたフロックは、排水処理設備の最終沈殿池における沈殿物の一部として回収されると共に、再度脱水処理されるので、前段スクリーン１０の水流出穴１０ａからのフロックの流出が問題になるようなことがない。

さらに、前記脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａには、前記脱水処理室１３の圧搾脱水ゾーン１３ｃ内の圧搾脱水汚泥に対して背圧を付与する背圧板１７が設けられている。この背圧板１７は、図示しない空気シリンダにより回動される垂直な作動軸により回動されて排出口１２ａの幅寸法を調整するようになっている。

以下、本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機１の作用態様を説明する。即ち、本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機１によれば、高分子凝集剤の添加・混合により調質された汚泥が、汚泥圧入ポンプ（図示省略）により、例えば最大１００ｋＰａ（約１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）に加圧される。次いで、加圧された汚泥が前記汚泥供給部９の下側に開口する汚泥入口９ａから汚泥流入路９ｂに流入すると、汚泥中の水分の一部が前段スクリーン１０の水流出穴１０ａから汚泥供給部９の外方側、つまり前段スクリーンカバー１１，１１内に流出する。

前記前段スクリーン１０，１０による上記のような汚泥の濃縮中において、この前段スクリーン１０，１０の相対する面の付着物はスクレーパ装置４０のスクレーパ４１により除去され続けるために、ろ過性能が維持され続ける。また、これら前段スクリーン１０，１０の水流出穴１０ａに目詰まりしたフロックは、適宜、洗浄ノズル１１ｂから噴射される洗浄水により除去される。従って、汚泥中の水分の一部は能率よく水流出穴１０ａから流出し続けるから、脱水処理室１３に安定的に汚泥が供給され続ける。そして、水分の一部の流出によって従来よりも濃縮された汚泥が、汚泥流入口１３ａから０．５〜１．３ｒｐｍのゆっくりした速度で回転されている脱水処理室１３の下側のろ過ゾーン１３ｂに連続的に供給され続ける。

前記脱水処理室１３の下側のろ過ゾーン１３ｂに供給された汚泥の水分は、ろ過ゾーン１３ｂにおいてろ過され、徐々に流動性が失われる。なお、前記前段スクリーン１０の水流出穴１０ａを介して前記前段スクリーンカバー１１，１１内に流出した水分は、排水流出口１１ａ、排水用ホース１８を介してドレン管１６内に流入すると共に、ドレン管１６から機外に排水され続ける。また、前記第１円盤状スクリーン７の水透過穴７ａから第１本体カバー１４内に、第２円盤状スクリーン８の水透過穴８ａから第２本体カバー１５内に流出したろ過水もドレン管１６から機外に排水され続ける。

前記ろ過ゾーン１３ｂにおけるろ過によって流動性が低下した汚泥は、多数の水透過穴が設けられた第１円盤状スクリーン７、および第２円盤状スクリーン８の表面にケーキ層を徐々に形成しながら、脱水処理室１３の回転、つまり前記第１円盤状スクリーン７、および第２円盤状スクリーン８との回転によって、前記ろ過ゾーン１３ｂよりも上方側の圧搾脱水ゾーン１３ｃに移動する。これら第１円盤状スクリーン７、および第２円盤状スクリーン８の表面に形成されたケーキ層により固形物の捕捉が向上するために、ろ過液は次第に清浄になる。

前記圧搾脱水ゾーン１３ｃ中における汚泥は、脱水ケーキ排出部１２の排出口１２ａに設けられた背圧板１７の押圧力制御（空気シリンダに供給される空気圧力制御）によって、例えば最大６００ｋＰａ（約６．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）の一定の背圧（調整可能である）に保持され続ける。流動性を失った汚泥は、これら第１円盤状スクリーン７、第２円盤状スクリーン８によるせん断力と、背圧板１７による発生する背圧により圧搾脱水される。

そして、圧搾脱水された低含水率になった脱水ケーキは、背圧板１７を押し退けて脱水ケーキ排出部１２から機外へ排出される。

本発明の実施の形態１に係る回転加圧脱水機１によれば、汚泥供給部９から回転加圧脱水機１の脱水処理室１３の下側のろ過ゾーン１３ｂに供給された汚泥は、上記のようにしてろ過される共に、上側の圧搾脱水ゾーン１３ｃに移動し、ここにおいて圧搾脱水されて脱水ケーキになるが、上記のとおり、従来よりも濃縮された汚泥が脱水処理室１３に供給される。従って、同じ固形物処理量の場合、脱水機本体へ供給する汚泥量が低減され、これにより、脱水時間が長くなり脱水ケーキの含水率をより低減できるという効果がある。

また、同じ含水率の脱水ケーキを得ようとした場合、抜き取る水分量が低減できるので、固形物処理量を増加させるという効果がある。さらに、より含水率が低い脱水ケーキを得ることができるので、後続の汚泥処理処分費用の低減に対して大いに寄与することができるという優れた効果がある。

以下、本発明の実施の形態１に係る上記構成の回転加圧脱水機１（すなわち、予備濃縮機構を有する場合）による脱水ケーキの含水率の低減効果に優れていることを確認するために、汚泥の脱水試験を行った。この脱水試験の結果は、下記表１に示すとおりである。また、比較のために、回転加圧脱水機１に上述したような予備濃縮機構が無い場合による脱水ケーキの含水率を確認するための汚泥の脱水試験も行った。この脱水試験の結果は、下記表２に示すとおりである。いずれの場合とも、この回転加圧脱水機１の脱水処理室１３の径は１２００ｍｍφであり、処理対象汚泥は混合生汚泥（初沈濃縮汚泥と余剰濃縮汚泥との混合汚泥）、高分子凝集剤は０．２％溶解である。また、下記表１、表２にそれぞれ示す汚泥処理量に対する脱水ケーキの含水率の結果を図５にまとめて示す。図５において、■印は予備濃縮機構を有する場合、◆印は予備濃縮機構が無い場合をそれぞれ示す。

予備濃縮機構を有する場合は、汚泥処理量が１２４．６、１４４．９、１７２．２（ｋｇＤＳ／ｍ^２／ｈ）において、脱水ケーキの含水率がそれぞれ７０．９、７１．７、７１．８（％）となった（上記表1参照）。また、予備濃縮機構が無い場合は、汚泥処理量が１２２．５、１４０．８、１６８．６（ｋｇＤＳ／ｍ^２／ｈ）において、脱水ケーキの含水率がそれぞれ７１．５、７３．０、７２．７（％）となった（上記表２参照）。このように、いずれの汚泥処理量においても、予備濃縮機構が無い場合に比べて予備濃縮機構を有する場合の方が脱水ケーキの含水率の低減効果に優れていることが分かった。これは、図５に示す折れ線グラフからも明確に分かる。

また、予備濃縮機構を有する場合は、汚泥処理量が１２４．６、１４４．９、１７２．２（ｋｇＤＳ／ｍ^２／ｈ）において、固形物の回収率がそれぞれ９７．１、９７．０、９５．８（％）となった（上記表1参照）。また、予備濃縮機構が無い場合は、汚泥処理量が１２２．５、１４０．８、１６８．６（ｋｇＤＳ／ｍ^２／ｈ）において、固形物の回収率がそれぞれ９６．７、９６．７、９５．０（％）となった（上記表２参照）。すなわち、いずれの汚泥処理量においても、予備濃縮機構が無い場合に比べて予備濃縮機構を有する場合の方が固形物の回収率が改善した。

以下、本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機を、添付図面を順次参照しながら説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機の汚泥供給部の汚泥流路から脱水処理室の汚泥流入口までを示す構成説明図であり、図７（ａ）は図６のＣ矢視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ部詳細図である。なお、本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機の構成が、上記実施の形態１に係る回転加圧脱水機の構成と相違するところは、前段スクリーンの構成の相違にあるから、同一のものには同一符号を付して、主としてその相違する点について説明する。

即ち、複数の洗浄ノズル１１ｂが取付けられてなる前段スクリーンケース（上記実施の形態１の前段スクリーンカバーに想到する）５１内に、内側に汚泥流路９ｂが形成され、複数の水流出穴５２ａを有する円筒状の前段スクリーン５２が配設されている。この前段スクリーン５２は、径方向の中心をとおる上下方向の中心線回りに回転可能に支持されている。即ち、この前段スクリーン５２の下端部にフランジ部と、筒部とからなる滑り軸受５２ｂが外嵌されており、この滑り軸受５２ｂの筒部が前記前段スクリーンケース５１の底面に設けられた下部スクリーン保持環５３に摺動可能に嵌合されると共に、フランジ部の下面が前記下部スクリーン保持環５３の上面に摺動可能に支えられている。

前記前段スクリーン５２の上端部には、外周部に従動スプロケット５５が嵌着固定されてなる駆動用円筒体５４が嵌着固定されている。この駆動用円筒体５４の上端側は、前記前段スクリーンケース５１の内部の所定高さ位置に固定されてなる上部スクリーン保持環５６に回転可能に嵌合されている。この上部スクリーン保持環５６には、硬質樹脂からなり、刃先が前記前段スクリーン５２の内周面に接するスクレーパ本体５７ａと、ステンレス鋼からなり、前記スクレーパ本体５７ａを補強する補強部材５７ｂとからなる４組のスクレーパ５７が２本の皿小ネジ５８により固着されている。また、前記スクレーパ５７の下端は、前記下部スクリーン保持環５３に２本の皿小ネジ５８により固着されている。

つまり、前記前段スクリーンケース５１の回転により、この前段スクリーンケース５１の内周面の付着物は、前記スクレーパ５７により常時掻取られるように構成されている。

なお、前記従動スプロケット５５には、図示しない可変速モータの出力軸に嵌着された駆動スプロケット５４ａに掛装されてなるチェーンが掛装されており、前記可変速モータにより前記前段スクリーン５２が回転されるように構成されている。

本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機によれば、汚泥は汚泥供給部９から前段スクリーン５２内の汚泥流路９ｂに流入し、ここにおいて汚泥中の水分の一部が水流出穴から汚泥供給部９外に流出する。そして、汚泥中の水分の一部の流出により濃縮された汚泥が汚泥流入口１３ａから脱水処理室１３のろ過ゾーン１３ｂに流入する。前記前段スクリーン５２は、汚泥中の水分の一部のろ過中においては、前記可変速モータによる回転により、４組のスクレーパ５７で常時付着物が除去されると共に、洗浄ノズル１１ｂから噴射される洗浄水で洗浄されていて、能率よく汚泥中の水分の一部を流出させることができるため、本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機は、上記実施の形態１に係る回転加圧脱水機と同効である。なお、本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機の前段スクリーンは、上記のとおり、円筒形状をしており、汚泥の流路となる円筒内面の全てをろ過面とすることができる。従って、本発明の実施の形態２に係る回転加圧脱水機によれば、平板状の前段スクリーンを対向配設した上記実施の形態１に係る回転加圧脱水機の場合に比較して広いろ過面積を確保することができるので、ろ過性能の向上効果が得られる。

以上の実施の形態１，２に係る回転加圧脱水機においては、前段スクリーンを、汚泥供給部の汚泥入口と脱水処理室の汚泥流入口との間の汚泥流路に設けた場合を例として説明したが、前段スクリーンを、例えば回転加圧脱水機の前段に設けられる凝集混和槽（図示省略）の出口と、回転加圧脱水機の汚泥供給部の汚泥入口との間の配管部分に設けても本願発明の範囲に含まれるものである。また、脱水処理室の幅方向の両側に多数の水透過穴を有する円盤状スクリーンが配設されている場合を例として説明したが、例えば脱水処理室の幅方向の何れか一方に円盤状のスクリーンが配設されていれば、それなりの効果を得ることができる。また、円盤状スクリーンや前段スクリーンにパンチングメタルを用いた場合を説明したが、ウエッジワイヤースクリーン等、汚泥と水分を分離することができる部材であれば利用可能である。さらに、汚泥供給部が下側に設けられている場合を例として説明したが、円盤状スクリーンの回転中心より上部側に汚泥供給部が設けられている従来例に係る回転加圧脱水機に対しても、本発明の技術的思想を適用することができる。

従って、上記実施の形態１，２に係る回転加圧脱水機は、本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在であるから、回転加圧脱水機の形態は上記実施の形態１，２に係る回転加圧脱水機の形態に限定されるものではない。

１…回転加圧脱水機
２…駆動軸，２ａ…キー
３…ボス部材，３１…第１スクリーン支持ボス，３１ａ…大径フランジ部，３１ｂ…小径フランジ部，３２…第２スクリーン支持ボス，３２ａ…大径フランジ部，３２ｂ…小径フランジ部ボス部，３３…スペーサ支持ボス
４…内輪スペーサ，４ａ…滑り軸受
５…外輪スペーサ
６…仕切りスペーサ，６ａ…上部仕切りスペーサ，６ｂ…下部仕切りスペーサ，６ｃ…空間
７…第１円盤状スクリーン，７ａ…水透過穴，７ｂ…補強リブ
８…第２円盤状スクリーン，８ａ…水透過穴，８ｂ…補強リブ
９…汚泥供給部，９ａ…汚泥入口，９ｂ…汚泥流路
１０…前段スクリーン，１０ａ…水流出穴
１１…前段スクリーンカバー，１１ａ…排水流出口，１１ｂ…洗浄ノズル
１２…脱水ケーキ排出部，１２ａ…排出口
１３…脱水処理室，１３ａ…汚泥流入口，１３ｂ…ろ過ゾーン，１３ｃ…圧搾脱水ゾーン，１３ｄ…スクレーパ
１４…第１本体カバー
１５…第２本体カバー
１６…ドレン管，１６ａ…排水流入口
１７…背圧板
１８…排水用ホース
４０…スクレーパ装置，４１…スクレーパ，４２…スクレーパ作動フレーム，４２ａ…連結ロッド
５１…前段スクリーンケース，５２…前段スクリーン，５２ａ…水流出穴，５２ｂ…滑り軸受，５３…下部スクリーン保持環，５４…駆動用円筒体，５５…従動スプロケット，５６…上部スクリーン保持環，５７…スクレーパ、５７ａ…スクレーパ本体，５７ｂ…補強部材，５８…皿小ネジ

Claims (6)

1. 水平な駆動軸を介して回転され、少なくとも幅方向の一方側に、多数の水透過穴が設けられてなる円盤状スクリーンを備えた脱水処理室内に汚泥を供給する汚泥供給部が設けられ、脱水ケーキを排出する脱水ケーキ排出部が設けられると共に、前記円盤状スクリーンの外側に、前記水透過穴を介して排出された水分を排水するドレン管を備えた本体カバーが設けられてなる回転加圧脱水機において、
   前記脱水処理室の汚泥流入口の前部に、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を流出させる多数の水流出穴を有して、下端から上端に向かって汚泥が流通される円筒状の前段スクリーンが設けられてなり、
   前記前段スクリーンは、上下方向の中心線回りに回転されることを特徴とする回転加圧脱水機。
2. 前記前段スクリーンに設けられた水流出穴の開口は、前記円盤状スクリーンに設けられた水透過穴の開口よりも大開口に設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転加圧脱水機。
3. 前記前段スクリーンの内側に、この前段スクリーンの内側に付着した汚泥を掻き取るためのスクレーパが設けられてなることを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の回転加圧脱水機。
4. 前記前段スクリーンの外側に、前記水流出穴を介して排出された水分を前記ドレン管に流入させる排水流出口を有する前段スクリーンカバーが設けられ、この前段スクリーンカバーに、前記水流出穴に向かって洗浄水を噴射する洗浄ノズルが設けられてなることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一つの項に記載の回転加圧脱水機。
5. 水平な駆動軸を介して回転され、少なくとも幅方向の一方側に、多数の水透過穴が設けられてなる円盤状スクリーンを備えた脱水処理室内に汚泥を供給する汚泥供給部が設けられ、脱水ケーキを排出する脱水ケーキ排出部が設けられると共に、前記円盤状スクリーンの外側に、前記水透過穴を介して排出された水分を排水するドレン管を備えた本体カバーが設けられてなる回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法において、
   前記脱水処理室の汚泥流入口の前部に設けた円筒状の前段スクリーンの下端から上端に向かって汚泥を流通させるとともに、前記前段スクリーンを上下方向の中心線回りに回転させることで、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を前記前段スクリーンの水流出穴から流出させることを特徴とする回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法。
6. 前記前段スクリーンの内側に付着した汚泥をスクレーパで掻き取りながら、前記脱水処理室に供給される汚泥中の水分の一部を前記前段スクリーンの外側に流出させることを特徴とする請求項５に記載の回転加圧脱水機による汚泥の脱水方法。

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