JP5743764B2

JP5743764B2 - し渣分離脱水装置

Info

Publication number: JP5743764B2
Application number: JP2011152621A
Authority: JP
Inventors: 矢延　孝也; 孝也矢延; 真孝山岸; 公治真辺; 佑索細木
Original assignee: 株式会社丸島アクアシステム
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: JP2013018020A

Description

本発明は、上下水処理施設において原水からし渣を分離する装置、ポンプ場施設などで、粗ゴミ除去後の細粒ゴミを分離する装置、その他一般的な細粒ゴミや汚泥などを分離する装置に適用が可能なし渣分離脱水装置に関するものである。

従来粗ゴミを除去した後の細粒ゴミ（し渣）の分離脱水は、約２〜５ｍｍ目巾のバースクリーンで分離し、そのし渣をベルトプレス等で圧搾させる方法が用いられてきた。ここで、し渣とは、上下水道処理施設などにおける原水に含まれるビニール、トイレットペーパー、ゴム、皮革類、生理用品、糞塊、厨芥類、草木及びわら類等の夾雑物であり、様々な大きさ、性質のゴミが含まれたものである。

一方、し渣とは性質が異なる汚泥を分離する目的で、特許文献１には、凝集汚泥を脱水するために使用される装置が開示されている。この装置は、円筒状のスクリーンの内部に、スクリュー羽根を備えたスクリュー軸が配置されており、スクリュー軸は、汚泥供給側が汚泥排出側よりも小径になっている。また、スクリュー羽根はスクリュー軸の外周にピッチが一定で設けられており、汚泥供給側には、スクリュー羽根が２条形成されたものが開示されている。

特開２００３−６２６９４号公報

特許文献１に示される装置は、分離対象が汚泥であり、汚泥はその性質がほぼ一定であり、かつ粘性があるので、分離圧搾する際の構造はすりつぶし形になっている。したがって、汚泥を分離対象とする装置をそのままし渣に適用しても、し渣の性質上、し渣を効果的に分離することができないという問題がある。

すなわち、し渣は汚泥と比較しゴミが種々雑多であり、かつ、し渣内に間隙が多く含まれているため、特許文献１に開示された汚泥用の脱水装置では、汚泥を含む原水からし渣を分離するのが困難である。また、汚泥は絞ることで脱水が可能であるが、し渣は複雑に絡み合って内部に空隙が多く存在しているため、絞りによる脱水では十分に脱水を行うことが困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、上下水処理施設、ポンプ場施設等の、し渣の脱水が必要な施設において、し渣の分離を従来よりも効率よく行うことができるし渣分離脱水装置を提供することを目的とする。

本発明のし渣分離脱水装置は、し渣を供給するためのし渣供給部と、処理後のし渣を排出するためのし渣排出部と、前記し渣供給部が設けられた前段側から前記し渣排出部が設けられた後段側へ前記し渣を搬送するための搬送路をなし、複数の開口孔が形成された筒状の外筒スクリーンと、該外筒スクリーンの内部に回転可能に配置されたスクリュー軸の外周面にスクリュー羽根を設けてなるスクリューとを備えるし渣分離脱水装置であって、前記スクリューは、前段側のスクリュー羽根が２条であり、前記スクリュー軸は、前段側から後段側に向けて漸次拡径する形状をなし、前記スクリュー羽根は、スクリュー羽根のピッチが後段側始部から後段側終部にかけて小さくなるように形成されていることを特徴とする。ここで、「後段側始部」とは、軸方向において前段側と後段側の境界となる部分を指し、「後段側終部」とは、軸方向において後段側のスクリュー形成が終わる部分を意味する。

また、前記外筒スクリーンの開口孔の開口率は、前段側よりも後段側の方が小さいのが好ましい。

また、前記スクリュー羽根の先端部がエッジ状であるのが好ましい。

また、前記スクリュー羽根の前段側の先端部にスクレバーを備え、該スクレバーが前記外筒スクリーンの外筒内周面に当接しているのが好ましい。

また、前記外筒スクリーンが、開閉可能な蓋構造を備えるのが好ましい。

また、前記外筒スクリーンは、光触媒が焼き付けられてなるのが好ましい。

以上のように、本発明のし渣分離脱水装置によれば、前段側では、２条のスクリュー羽根によりし渣が外筒スクリーン内部における前段部で留まる時間が長くなるため、脱水処理のための時間が長くなり、し渣を効率的に脱水することができる。また、スクリュー軸の形状を、前段側から後段側へ漸次拡径する形状にし、かつスクリュー羽根のピッチが中央部から後段側にかけて小さくなるように形成されているため、外筒スクリーンとスクリュー軸とスクリュー羽根とで形成される隙間を前段側よりも後段側を狭くできる。そのため、本発明にかかるし渣分離脱水装置に供給されたし渣は、前段側から後段側へ移動させた際に急激に圧縮してコンパクト化できるため、効率良くし渣を圧縮することができ、し渣分離脱水装置からの排出を容易にできる。

さらに、外筒スクリーンの開口孔の開口率を、後段側を前段側よりも小さくすると、前段側において、脱水機能を確実にし、後段側において、脱水が充分に行われたし渣を圧縮することができ、効率良くし渣を圧縮することができる。すなわち、前段側でのし渣脱水性能および後段側でのし渣圧縮性能の向上に貢献する。

さらに、スクリュー羽根の先端部をエッジ状にすると、スクリュー羽根の先端部を外筒スクリーンの開口孔に突き刺さったゴミ等を、スクリュー軸の前段側から後段側への回転に伴って横方向に生じる力とにより、外筒スクリーンの開口孔に突き刺さったゴミを切り取ることができる。その結果、外筒スクリーンの開口孔が目詰まりするのを防止でき、開口孔に突き刺さったゴミによる外筒スクリーンの損傷などのトラブルを防ぐことができることから、メンテナンスする回数を削減することができる。

さらに、前記スクリュー羽根の前段側の先端部にスクレバーを設け、該スクレバーを前記外筒スクリーンの外筒内周面に当接させることで、確実に外筒スクリーンに付着したし渣を取り除くことができるので、し渣分離脱水装置のメンテナンス回数の削減に貢献できる。

さらに、外筒スクリーンに開閉可能な蓋構造を具備させると、蓋を開けて外筒スクリーン内部の強制洗浄を容易に行うことができるため、し渣分離脱水装置をメンテナンスする際の作業性を向上させることができる。

さらに、前記外筒スクリーンの外筒内周面に光触媒を焼き付けると、スクリーンの開口孔にし渣がへばりつくのを防止することができるため、外筒スクリーンの開口孔の目詰まりが生じにくくなり、その結果、し渣分離脱水装置の脱水性能を向上させることができる。また、スクリーンにへばりついたし渣を除去する作業回数を削減でき、装置のメンテナンスに要するコストを削減することができる。

本発明のし渣分離脱水装置を示す正面図である。図１に示すし渣分離脱水装置の平面図である。（ａ）は、図１に示すスクリュー羽根の先端部の形状の模式図であり、（ｂ）および（ｃ）は、スクリュー羽根の先端部の他の形状を示す模式図である。図１に示すスクリュー羽根の先端部にスクレバーを取り付けた実施形態を概略的に示した部分断面図である。（ａ）は、外筒スクリーンの前段側の開口孔を説明する概略図であり、（ｂ）は、外筒スクリーンの後段側の開口孔を説明する概略図である。

以下に本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１に本発明のし渣分離脱水装置を示し、図１に示すし渣分離脱水装置の平面図を図２に示す。このし渣分離脱水装置１は、内径および外径が一定であり、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、複数の開口孔２２（２２Ａ、２２Ｂ）が形成された筒状の外筒スクリーン２の内部に、外筒スクリーン２に沿って延びるスクリューＳが回転可能に両端を支持された状態で配置されている。図１中参照符号Ａで示す、外筒スクリーン２の装置前段側（図１中、外筒スクリーン２内部の左側。以下、前段側Ａという）の上部側（図１中、上側）には、内部の空間４ａが外筒スクリーン２の内部の空間と連通しているし渣を供給するためのし渣供給部４が形成されている。また、図１中参照符号Ｂで示す、外筒スクリーン２の装置後段側（図１中、外筒スクリーン２内部の右側。以下、後段側Ｂという）の端部には、内部の空間５ａが外筒スクリーン２の内部の空間と連通している処理後のし渣を排出するためのし渣排出部５が設けられている。これにより、外筒スクリーン２は、し渣供給部４からし渣排出部５へし渣を移動させるための搬送路をなしている。なお、し渣供給部４およびし渣排出部５は、し渣を外筒スクリーン２内に供給し、外筒スクリーン２から排出することができるものであれば、特にその形状は限定されるものではなく、外筒スクリーン２と一体であっても、別体であっても構わない。

図１および図２に示すように、スクリューＳは、外筒スクリーン２の内部に回転可能に配置されたスクリュー軸３と、スクリュー軸３の外周面に設けられたスクリュー羽根６とを備えている。スクリュー軸３の外周面には、スパイラル状にスクリュー羽根６が設けられると共に、スクリュー軸３の両端は、軸受７に支持されている。また、図２に示すように、軸受７の一方（図１では前段側Ａの軸受７）に支持されたスクリュー軸３の一端は、電気モータ等の駆動部８に接続されており、この駆動部８を作動させることにより、スクリュー軸３を回転させてし渣の脱水および圧縮を行うことができる。

外筒スクリーン２の後段側は、上述のように、し渣に従来よりも大きな圧力を加えることができるようにしているため、外筒スクリーン２は、し渣に圧力を加えたときにかかる反発力に耐え得る強度を確保することができる材質、構造であれば特に限定されることはないが、外筒スクリーン２の材質として、例えば、ステンレス鋼を用いることができる。

スクリュー軸３のスクリュー羽根６は、前段側Ａから図１に参照符号Ｃで示す、スクリューＳの長手方向中央部（以下、単に中央部Ｃという）にかけて２条のスクリュー羽根（６ａおよび６ｂ）が交互に交差するように配置されて構成され、後段側Ｂは、前段側Ａから延びるスクリュー羽根６ａのみで構成されている。この構成により、し渣供給部４から供給されたし渣は、前段側Ａでは二つのスクリュー羽根６ａ、６ｂおよび外筒スクリーン２の外筒内周面２ｂに接触した状態で後段側Ｂへ搬送されるため、スクリュー羽根６（６ａ、６ｂ）との接触面積が多くなると共に、前段側Ａで滞在する時間が長くなる。これにより、後段側Ｂで効率よくし渣の圧縮を行うためにし渣の脱水を汚泥の処理の場合よりも重点的に行う必要がある前段側Ａでのし渣脱水性能を従来よりも向上させることができる。

スクリュー軸３は、前段側Ａから後段側Ｂに向けて漸次拡径しており、これにより、外筒スクリーン２とスクリュー軸３とスクリュー羽根６とで形成されるし渣搬送用間隙９の径方向幅が、前段側Ａから後段側Ｂに向けて小さくなる。さらにスクリュー軸３が前段側Ａから後段側Ｂに向けて漸次拡径していることに加え、スクリュー羽根６のピッチが中央部Ｃから後段側Ｂにかけて小さくなるように形成されている。これにより、し渣搬送用間隙９の径方向幅だけでなく、スクリュー羽根６で区画されるし渣搬送用間隙９の軸方向幅もし渣排出部５に向けて小さくなるため、後段部Ｂにおいてし渣に加わる圧力は、し渣排出部５に向けて急激に大きくなって、し渣の内部の空隙の多さに対応して汚泥の場合よりも強い圧縮力で圧縮を行う必要がある後段側Ｂでのし渣圧縮性能を向上させることができるため、し渣を確実に圧縮し、コンパクト化できる。そのため、し渣排出部５にし渣がつまりにくくなって、し渣排出部５から効率よくし渣を排出することができ、従来のし渣分離脱水装置よりも高い圧縮比で排出することができる。なお、スクリュー軸３の前段側Ａから後段側Ｂに向けての拡径の比率は特に限定されるものではないが、スクリュー軸３の前段側Ａの端部の直径Ｄ１に対する後段側Ｂの端部の直径Ｄ２の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、後段側のし渣圧縮性能を従来よりも確実に向上させる観点から、例えば１．２〜２．０にするのが好ましい。

外筒スクリーン２の前段側の開口孔２２Ａは、図５（ａ）に示すように、軸方向間隔Ｑ３を等しくして配置し、周方向間では、軸方向位置を交互にずらすと共に、周方向間隔を軸方向間隔Ｑ３と等しくして配置している。また、外筒スクリーン２の後段側Ｂの開口孔２２Ｂは、図５（ｂ）に示すように、軸方向間隔Ｑ４を等しくして配置し、周方向間では、軸方向位置を同じにすると共に、開口孔２２Ｂ間の周方向間隔を軸方向間隔Ｑ４と等しくしている。さらに、図５（ｂ）に示す後段側の開口孔２２Ｂの直径Ｑ２を図５（ａ）に示す前段側Ｂの開口孔２２Ａの直径Ｑ１よりも小さくし、かつ、図５（ｂ）に示す後段側の開口孔２２Ｂの間隔Ｑ４を図５（ａ）に示す開口孔２２Ａの間隔Ｑ３よりも小さくしている。これにより、外筒スクリーン２の開口孔２２（２２Ａ、２２Ｂ）の開口率を、前段側Ａよりも後段側Ｂの方を小さくしている。このように、外筒スクリーン２の開口孔２２の開口率を制御することで、し渣分離脱水装置１において、後段側Ｂで効率よくし渣の圧縮を行うためにし渣の脱水を汚泥の処理の場合よりも重点的に行う必要がある前段側Ａでのし渣脱水性能を向上に貢献できると共に、脱水したし渣の圧縮が必要であり、し渣の内部の空隙の多さに対応して汚泥の場合よりも強い圧縮力で圧縮を行う必要がある後段側Ｂでのし渣圧縮性能の向上に貢献できる。ここで、前段側Ａの開口孔２２Ａの開口率は、し渣に含まれる水分を効率的に除去する観点から、例えば３０〜５０％が望ましい。３０％未満であると、し渣分離脱水装置１の脱水性能を十分に向上させることができず、５０％より大きいと、外筒スクリーン２の強度低下を招き、し渣に含まれるゴミが外筒スクリーン２の外部に出てしまうおそれがある。また、後段側Ｂの開口孔２２Ｂの開口率は、後段部Ｂにおける圧縮を確実に行ないながら、脱水も行なうために、例えば５〜２０％にするのが望ましい。５％未満であると、前段側Ａで十分に脱水できなかったし渣中の水分を十分に脱水することができず、２０％より大きいと、脱水性能が高くなりすぎて、し渣圧縮性能を十分に得るのが困難になる。

上述のように、本発明は、第一に、汚泥ではなく、し渣を分離、脱水するために前段側Ａにおいては、外筒スクリーン２の開口孔２２の開口率を大きくし、かつスクリュー羽根６を２条にすることにより、脱水を効果的に行なう。第二に、脱水を効果的に行なったあと、間隙が多く存在するし渣を、外筒スクリーン２とスクリュー軸３との間の間隔、および、スクリュー羽根６の間の間隔を徐々に狭くして、後段側Ｂにおいて圧縮メインで行なうことにより、し渣に適した脱水、分離工程を行なうことができる。また、後段側Ｂにおける圧縮を効果的に行なうことができるので、装置全体として、スクリュー軸３の軸方向の長さを短くすることができ、装置全体を小型化することもできる。

なお、本実施形態では、外筒スクリーン２の前段側Ａと後段側Ｂの長さを等しくしているが、前段側Ａと後段側Ｂの長さの関係は特に限定されるものではない。

スクリュー羽根６の外径は、図１および図２に示すように、前段側Ａから後段側Ｂにかけて一定であり、スクリュー羽根６の外径Ｄ３に対する前段側Ａのスクリュー羽根６のピッチＰ１（図１参照。スクリュー軸の軸方向において、スクリュー羽根６がスクリュー軸周りを１周するときの軸方向の長さＰ１をいう。後述するＰ２、Ｐ３も同様）の比率（Ｐ１×１００／Ｄ３）は、し渣の脱水を十分に行なう観点から、前段側Ａを例えば７０〜１００％とするのが好ましい。また、スクリュー羽根６の外径Ｄ３に対する中央部Ｃ（スクリュー軸３の軸方向において前段側Ａと後段側Ｂの境界となる部分）、つまり、後段側Ｂの始部のスクリュー羽根６のピッチＰ２の比率（Ｐ２×１００／Ｄ３）を例えば４０〜８０％とし、この上限値および下限値を、し渣圧縮性能を効率よく従来よりも向上させるために、スクリュー羽根６の外径Ｄ３に対する後段側Ｂの終部（スクリュー軸３の軸方向において後段側Ｂのスクリュー羽根６の形成が終わる部分）のスクリュー羽根６のピッチＰ３の比率（Ｐ３×１００／Ｄ３）を、例えば２０〜５０％まで減少させることが好ましい。換言すると、ピッチＰ２とピッチＰ３との比率（Ｐ３／Ｐ２）を、例えば０．５〜０．６３程度にすることが好ましい。なお、上記ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３および後段側ＢにおけるピッチＰ２とＰ３との比率はあくまで一例であり、上記した数値は、脱水する対象や装置の部材の強度等により変更することが可能である。したがって、ピッチＰ２とピッチＰ３との比率（Ｐ３／Ｐ２）は、実用上０．３〜０．７の範囲であればよい。

スクリュー羽根６の先端部６ｃ（図３（ａ）〜（ｃ）参照）の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では、図３（ａ）に模式的に示したように、先端部６ｃを一方側から他方側へ向けて傾斜するエッジ状にしている。この場合、外筒スクリーン２の開口孔に突き刺さったし渣にスクリュー羽根６の先端部６ｃが当たると、スクリュー羽根６の回転によりスクリュー羽根６からし渣に後段側Ｂ方向の力が加わって、し渣を切り取ることができる。そのため、し渣分離脱水装置１のし渣排出性能を向上させることができると共に、外筒スクリーン２の開口孔にし渣が刺さったまま残ることがないため、このし渣を取り除くためのメンテナンスの時間を削減することができる。また、開口孔２２の開口率が低下しにくくなるため、し渣分離脱水装置１の脱水性能を長期間安定させることができる。また、図３（ｂ）に示すように、先端部６ｃのエッジ状の部分を前後逆にすることも可能であるし、図３（ｃ）に示すように、先端部６ｃの中央部がエッジ状になったものでも構わないことはいうまでもない。

また、スクリュー羽根６の前段側Ａの先端部には、図４の部分断面図に示すように、ゴム等の弾性を有する弾性素材からなるスクレバー１０を、外筒スクリーン２の外筒内周面２ｂに摺接させた状態で取り付けるのが望ましく、この取り付け手段としては、例えば、図４に示すように、ボルト１１とナット１２によるボルト締めを採用できる。この場合、スクレバー１０によっても、外筒スクリーン２の開口孔２２に突き刺さったし渣を掻き取って、外筒スクリーン２の開口孔２２の目詰まりを防止することができるので、外筒スクリーン２のメンテナンス回数の削減および脱水性能が重視されるし渣分離脱水装置１の前段側での脱水性能の低下の防止に貢献できる。

外筒スクリーン２には、光触媒を焼き付けることも可能であり、光触媒としては、酸化チタン、あるいは、酸化チタンに珪酸ナトリウムや酸化アルミを含有させたものを採用できる。焼き付けは、例えば、２００°〜２２０℃で１０〜１５分間行うことで可能である。このように、外筒スクリーン２に光触媒を焼き付ける場合、外筒スクリーン２の外筒外周面２ａや外筒内周面２ｂにへばりつきにくくなるため、外筒スクリーン２の開口孔２２の目詰まりが生じにくくなり、これにより、し渣分離脱水装置１の脱水性能を向上させることができる。また、外筒スクリーン２にへばりついたし渣を除去する作業回数を削減でき、し渣分離脱水装置１のメンテナンスに要するコストを削減することができる。また、光触媒としては、二酸化チタンを主成分とするものを使用すれば、抗菌作用によりし渣分離脱水装置１の内部を清潔に維持することができ、また、脱臭性能により、メンテナンス時の異臭でメンテナンスする作業員の作業効率に悪影響を及ぼすのを抑えることができる。また、光触媒の抗菌性を向上させるために、銀を含む化合物を光触媒に含有させることもできる。

また、外筒スクリーン２に開閉可能な蓋構造を設けるようにしてもよく、例えば、外筒スクリーン２の一方側半分を、軸方向に沿った中央線から左右に開閉可能にすることが可能である。このようにすれば、適宜外筒スクリーン２を開閉することで、外筒スクリーン２の内部の洗浄等を含むし渣分離脱水装置１のメンテナンスを容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はここで挙げた実施形態に限られることはなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜に変更が可能である。

１し渣分離脱水装置
２外筒スクリーン
２ａ外筒外周面
２ｂ外筒内周面
３スクリュー軸
４し渣供給部
５し渣排出部
６、６ａ、６ｂスクリュー羽根
６ｃスクリュー羽根先端部
７軸受
８駆動部
９し渣搬送用間隙
１０スクレバー
１１ボルト
１２ナット
２２、２２Ａ、２２Ｂ開口孔
Ａ装置前段側
Ｂ装置後段側
Ｃスクリュー軸中央部
Ｄ１スクリュー軸径（前段側端部）
Ｄ２スクリュー軸径（後段側端部）
Ｄ３スクリュー羽根外径
Ｐ１スクリュー羽根ピッチ（前段側）
Ｐ２スクリュー羽根ピッチ（後段側始部）
Ｐ３スクリュー羽根ピッチ（後段側終部）
Ｓスクリュー軸
Ｑ１開口孔直径（前段側）
Ｑ２開口孔直径（後段側）
Ｑ３開口孔間隔（前段側）
Ｑ４開口孔間隔（後段側）

Claims

し渣を供給するためのし渣供給部と、
処理後のし渣を排出するためのし渣排出部と、
前記し渣供給部が設けられた前段側から前記し渣排出部が設けられた後段側へ前記し渣を搬送するための搬送路をなし、複数の開口孔が形成された筒状の外筒スクリーンと、
該外筒スクリーンの内部に回転可能に配置されたスクリュー軸の外周面にスクリュー羽根を設けてなるスクリューと
を備えるし渣分離脱水装置であって、
前記スクリューは、前段側のスクリュー羽根が２条であり、
前記スクリュー軸は、前段側から後段側に向けて漸次拡径する形状をなし、
前記スクリュー羽根は、スクリュー羽根のピッチが後段側始部から後段側終部にかけて小さくなるように形成され、
前記スクリュー羽根の先端部が、前記外筒スクリーンの前記開口孔に突き刺さった前記し渣を切り取ることができるように、前記外筒スクリーンの内周面に向けて鋭角をなすエッジ状に形成され、
前記スクリュー羽根の前段側の先端部にスクレバーを備え、該スクレバーが前記外筒スクリーンの外筒内周面に当接していることを特徴とするし渣分離脱水装置。
前記外筒スクリーンの開口孔の開口率は、前段側よりも後段側の方が小さい請求項１記載のし渣分離脱水装置。
前記外筒スクリーンは、開閉可能な蓋構造を備える請求項１または２記載のし渣分離脱水装置。
前記外筒スクリーンは、光触媒が焼き付けられてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のし渣分離脱水装置。