JP5861944B2 - スクリュープレスにおける凝集剤添加装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝集剤を添加した汚泥を脱水するスクリュープレスに係り、より詳しくは、スクリュープレスの汚泥加圧室に供給された汚泥に、ポリ硫酸第二鉄等の無機凝集剤を供給して、汚泥の脱水率の向上を可能ならしめるようにしたスクリュープレスにおける凝集剤添加装置に関する。

従来、下水処理場等から発生する汚泥は、汚泥脱水装置等によって脱水して処理されている。これらの汚泥に高分子凝集剤を添加して混合（混和）すると共に、これにより凝集したフロックを含む凝集汚泥を脱水処理している。汚泥脱水装置としては、円筒スクリーンとその内側で回転自在なスクリュー軸とを備え、このスクリュー軸の駆動回転で凝集汚泥を搬送しながら水分を外筒スクリーンから排出する周知のスクリュープレスがある。

通常、スクリュープレスは凝集剤を添加して混合（混和）された汚泥を供給するように構成されているが、引用文献１のように、スクリュープレス内の汚泥中に凝集剤を添加するように構成されたものがある。これは、スクリュー羽根の面に凝集剤供給ヘッダを突設し、外筒スクリーンの内周面とスクリュー軸の外周面との間の汚泥の中部に、無機凝集剤を確実に注入するものである。

特許第４６２０５７９号公報

従来、スクリュープレスにて効果的に脱水処理を行うためには、無機凝集剤を添加してより濃縮度を高めた汚泥を供給する必要がある。通常、汚泥に高分子凝集剤を混合（混和）する撹拌槽よりも前段の汚泥供給ラインに凝集槽またはラインミキサー等を介装し、無機凝集剤を供給して混合した後、スクリュープレスに供給して脱水するようにしている。

しかし、汚泥と無機凝集剤とを混合する際に、別途混合装置が必要になると共に、水体積が大きい状態の汚泥と混合させるために必要以上の無機凝集剤を供給していた。

引用文献１のスクリュープレス内の汚泥中に凝集剤を添加する構成は、スクリュー羽根の面に凝集剤供給ヘッダを突設しているため、回転体であるスクリュー軸およびスクリュー羽根の内部に給液路を構成する必要がある。脱水汚泥を搬送するためのスクリュー軸に凝集剤供給ヘッダを取り付けるので、無機凝集剤と脱水汚泥との混合が十分にできない。また、加圧搬送される汚泥からの圧力により凝集剤供給ヘッダが曲折するおそれがある。

本発明は、汚泥加圧室内に供給された汚泥に無機凝集剤を効率よく添加することにより汚泥の脱水性能が優れ、スクリュー軸やスクリュー羽根の製作が容易となり、汚泥の脱水処理能力の向上を可能とするスクリュープレスにおける凝集剤添加装置を提供する。

本発明の凝集剤添加装置は、外筒スクリーンの内部にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を回転自在に内設して汚泥加圧室を形成し、汚泥加圧室の一端側から供給された汚泥を脱水しながら他端側に搬送して脱水ケーキを排出するスクリュープレスにおいて、外筒スクリーンを貫通して汚泥加圧室に垂設した凝集剤供給ヘッダを備え、凝集剤供給ヘッダの先端近傍に穿設した噴射孔を汚泥加圧室内に突設し、凝集剤供給ヘッダの他端に凝集剤供給管を連結しているので、凝集剤添加装置の構成が容易であり、点検時もスクリュープレス本体を分解する必要がない。また、外筒スクリーンの内周面とスクリュー軸の外周面との間の汚泥の中間領域に確実に添加できる。

外筒スクリーンに設けた取付座に連結部材を固着し、外方から連結部材に凝集剤供給ヘッダを汚泥加圧室に摺動自在に挿通し、連結部材に固着したシリンダ架台に支架したシリンダのロッドに凝集剤供給ヘッダの端部を連結しており、さらに、スクリュー軸の回転角度を検知するセンサーと制御装置を配設し、凝集剤供給ヘッダとスクリュー羽根が汚泥加圧室で干渉する直前に、凝集剤供給ヘッダに連結する凝集剤供給ポンプを停止させると共にシリンダのロッドを収縮させるよう切替弁に指示を出し、スクリュー羽根が凝集剤供給ヘッダを通過後に、シリンダのロッドを伸長させるよう切替弁に指示を出すと共に凝集剤供給ポンプを可動させるもので、外筒スクリーンを貫通して汚泥加圧室内に凝集剤供給ヘッダを突設した状態でスクリュープレスを運転しても、スクリュー軸に螺旋状に掛け回しているスクリュー羽根が凝集剤供給ヘッダに干渉することがない。

外筒スクリーンにスクリュー軸と同調回転する回転環を装着し、回転環を貫通して凝集剤供給ヘッダを汚泥加圧室に垂設すれば、回転環がスクリュー軸と同調して回転するので、スクリュープレスの運転中に凝集剤供給ヘッダとスクリュー羽根とが干渉することがない。

また、外筒スクリーンに固着している凝集剤供給ヘッダに対応するスクリュー軸の回転方向のスクリュー羽根に切欠を設け、スクリュー軸が回転した時、スクリュー羽根の切欠を凝集剤供給ヘッダが通過すると、スクリュー羽根と凝集剤供給ヘッダが干渉することがない。

凝集剤供給ヘッダを汚泥加圧室全長の、汚泥の供給孔側から１／３〜２／３の範囲内に設置すると、汚泥加圧室内部の濃縮が進行した汚泥に凝集剤を添加できるので、必要最小限の添加量で効率的に脱水性能を向上できる。

凝集剤供給ヘッダの先端を鋭角に構成し、噴射孔を汚泥加圧室の排出側に設けると、加圧された汚泥が噴射孔を塞ぐことがなく、汚泥加圧室内に凝集剤を分散できる。

本発明におけるスクリュープレスにおける凝集剤添加装置は、固定された外筒スクリーンの外部から供給ヘッダを挿入するので、凝集剤添加装置の構成が容易であり、点検時もスクリュープレス本体を分解する必要がない。外筒スクリーンの内周面とスクリュー軸の外周面との間の汚泥の中間領域に確実に添加できるとともに、汚泥加圧室内部の濃縮が進行した汚泥に凝集剤を添加できるので、必要最小限の添加量で効率的に脱水性能を向上できる。固定された外筒スクリーンの外部から供給ヘッダを貫通させるので、凝集剤供給管の構成が容易である。また、凝集剤添加装置の取付位置や数量に制限がない。凝集剤供給ヘッダとスクリュー軸はそれぞれ独立して配設しているので、凝集剤供給ヘッダと汚泥との接触が多くなり、無機凝集剤が汚泥と十分に混合する。凝集剤供給ヘッダに近い外筒スクリーンの微細孔が凝集剤により目詰まりすることがない。凝集剤供給ヘッダがスクリュー羽根と干渉しない。

本発明の実施の形態１に係るスクリュープレスの一部縦断面側面図である。 同じく、凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。 同じく、凝集剤供給ヘッダの取付状態の説明図である。 同じく、凝集剤供給ヘッダの引抜検知の説明図である。 本発明の他の実施例１に係るスクリュープレスの凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。 本発明の他の実施例２に係るスクリュープレスの凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。

図１は本発明の実施の形態１に係るスクリュープレスの縦断面側面図であって、スクリュープレス１は架台２に立設した前後のフレーム３，４間に、周部にろ過面を有する外筒スクリーン５にスクリュー羽根６を巻き掛けたスクリュー軸７を内設している。外筒スクリーン５の内部に配設したスクリュー軸７は始端側から終端側に向かってテーパー状にその径を増大させ、外筒スクリーン５とスクリュー軸７を延伸方向に向かって相対的な間隔を減少させるようにしている。そして、スクリュー軸７の前端部には汚泥の供給管８が連結しており、供給管８は外筒スクリーン５の始端側に開口したスクリュー軸７の供給孔９に連通させている。スクリュー軸７の後端部にはスクリュー駆動軸１０が連結しており、スクリュー駆動軸１０には駆動用のスプロケット１１を嵌着している。このスプロケット１１をスクリュー駆動機（図示せず）で駆動させ、スクリュー軸７を回転させる。供給孔９から汚泥加圧室１２に供給された汚泥は、スクリュー羽根６によって始端側から終端側に向かって移送され、外筒スクリーン５からろ液を分離させながら濃縮・脱水するようになっている。

そして、上記スクリュープレス１において、脱水処理を行った直後の汚泥（脱水ケーキ）を外部へ排出する脱水ケーキ排出部１３には、排出される脱水ケーキに背圧を作用させるためのテーパーコーン状のプレッサー（押圧板）１４が備えられている。このプレッサー１４は、エアーシリンダあるいは油圧シリンダ等のごときシリンダ１５によって軸方向（図１において左右方向）へ往復動自在に設けられており、プレッサー１４で汚泥加圧室１２の排出口１６の開口量を調節する。なお、符合１７は外筒スクリーン５の下方に配設したろ液受槽、符合１８は外筒スクリーン５に沿って回転自在に配設した洗浄管であって、目詰まりした外筒スクリーン５の目詰まりを解消させる。符号１９は、スクリュープレス１の終端部に配設した脱水汚泥のケーキシュートである。
なお、スクリュープレス１の各部の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更可能であることはいうまでもない。

図２は本発明の実施の形態１に係るスクリュープレスの凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。
外筒スクリーン５には凝集剤供給ヘッダ２０がろ過面を貫通して汚泥加圧室１２内に垂設されている。凝集剤供給ヘッダ２０の先端はスクリュー軸７の外周面近傍まで延設しており、その先端近傍には凝集剤を噴射する噴射孔２１を設けている。凝集剤供給ヘッダ２０は中空に構成しており、凝集剤供給ポンプ２３により凝集剤供給管２２を通じて汚泥加圧室１２内に凝集剤を供給している。

凝集剤供給ヘッダ２０はスクリュー軸７の始端側から１／３〜２／３の範囲内に支架されている。１／３〜２／３の範囲内は汚泥加圧室１２の始端側の濃縮ゾーンと終端側のろ過・脱水ゾーンとの境界を含む範囲であり、汚泥加圧室１２内の汚泥は凝集剤の混入によるフロック形成に好ましい流動性を有している。凝集剤供給ヘッダ２０の噴射孔２１は外筒スクリーン５の内周面とスクリュー軸７の外周面との中間部あるいはスクリュー軸７寄りに設けており、噴射孔２１から供給された凝集剤が直接外筒スクリーン５のろ過面から目抜け難い構成となっている。
なお、凝集剤供給ヘッダ２０は外筒スクリーン５に等角度で２以上配設すると汚泥加圧室１２内の濃縮汚泥に凝集剤が均等に供給されるので凝集効果が高い。

図３は凝集剤供給ヘッダの取付状態の説明図であって、外筒スクリーン５の外方に突出した取付座２４を設け、連結部材２５を螺着している。
連結部材２５の中央には外部と汚泥加圧室１２を連通する中央孔を設けており、凝集剤供給ヘッダ２０が摺動自在に挿通する。中央孔には公知の技術で構成したシール装置を用いており、汚泥加圧室１２からのろ液の漏水を防止している。

凝集剤供給ヘッダ２０は両端を閉塞した中空状の筒体であり、凝集剤供給ヘッダ２０の先端は汚泥加圧室１２の脱水ケーキに挿入する際に抵抗を軽減するため鋭角に構成しており、先端近傍には凝集剤を噴射する噴射孔２１を設けている。噴射孔２１は汚泥の排出側に設けられており、汚泥の搬送方向に向かって凝集剤を噴射するように構成している。

凝集剤供給ヘッダ２０の他端は流体圧あるいは電動でロッドを前後に搖動させるシリンダ２６と連結しており、シリンダ２６のロッドの伸縮に応じて連結部材２５の中央孔内部を上下に摺動する。凝集剤供給ヘッダ２０の他端近傍には凝集剤供給管２２を接続し、凝集剤供給ポンプ２３により凝集剤供給ヘッダ２０に凝集剤を供給している。

シリンダ２６は連結部材２５と螺着しているシリンダ架台２７に支架しており、シリンダ架台２７は凝集剤供給管２２を内部の凝集剤供給ヘッダ２０に接続させるため、一部側面に開口を有している。

外筒スクリーン５を貫通して汚泥加圧室１２内に凝集剤供給ヘッダ２０を突設した状態でスクリュープレス１を運転すると、スクリュー軸７に螺旋状に掛け回しているスクリュー羽根６が凝集剤供給ヘッダ２０に干渉する。スクリュー羽根６の外周端は外筒スクリーン５の内周面に摺接しているので、凝集剤供給ヘッダ２０を外筒スクリーン５のろ過面まで引き上げる必要がある。

そこでスクリュー羽根６が回転して凝集剤供給ヘッダ２０と干渉する直前に、凝集剤供給ヘッダ２０を汚泥加圧室１２から引き抜き、スクリュー羽根６が通過すると凝集剤供給ヘッダ２０を汚泥加圧室１２に押し込む制御を図４に基づいて詳述する。

＜検知＞
予め凝集剤供給ヘッダ２０と回転するスクリュー羽根６とが干渉する直前の位置でスクリュー軸７の回転角度をセンサー２９で検知して、制御装置３０に検知信号を送信する。本実施例ではスクリュー駆動軸１０に反射材２８を貼着し、センサー２９を対向位置に配設しているが、スクリュー軸７の回転角度を検知できるものであるなら限定しない。

＜凝集剤供給停止＞
検知信号を受信した制御装置３０は凝集剤供給ポンプ２３を停止して凝集剤供給ヘッダ２０への凝集剤の供給を止める。あるいは凝集剤供給管２２の弁Ｖ２を設けて弁Ｖ２を閉めてもよい。

＜シリンダ収縮＞
次に、制御装置３０はシリンダ２６を収縮し、凝集剤供給ヘッダ２０を汚泥加圧室１２から引き抜く。
本実施例では流体圧でロッドが作動するシリンダを用いている。具体的には、流体圧供給装置３１からシリンダ２６の前後のピストン室，ロッド室に、切替弁Ｖ１を介してそれぞれ高圧流体を供給する供給管３１，３２を連結し、また、切替弁Ｖ１には排出管を接続するように構成している
制御装置３０はシリンダ２６のロッド室に流体を圧入するよう切替弁Ｖ１に指示を出す。流体圧供給装置３１から供給される高圧流体は、切替弁Ｖ１を介してシリンダ２６のロッド室に供給され、シリンダ２６のロッドは収縮する。シリンダ２６のロッドに連結している凝集剤供給ヘッダ２０は汚泥加圧室１２から抜き出され、先端部が外筒スクリーン５の取付座２４内に収納される。

＜スクリュー羽根通過＞
収縮した凝集剤供給ヘッダ２０の端部は外筒スクリーン５の取付座２４の内部まで引き戻される。凝集剤供給ヘッダ２０の先端はろ過面より外側に位置しているのでスクリュー羽根６に干渉することがない。凝集剤供給ヘッダ２０が収納された取付座２４からスクリュー羽根６が通り過ぎる一定時間、凝集剤供給ヘッダ２０は収納された状態に維持される。凝集剤供給ヘッダ２０の収縮時間はスクリュー軸７の回転速度を考慮して適宜決定する。このとき、凝集剤供給ヘッダ２０への凝集剤の供給は停止している。

＜シリンダ伸長＞
予め定めた時間が経過してスクリュー羽根６が凝集剤供給ヘッダ２０と干渉しない位置まで回転すると、制御装置３０はシリンダ２６のピストン室に流体を圧入するよう切替弁Ｖ１に指示を出す。流体圧供給装置３１から供給される高圧流体は、切替弁Ｖ１を介してシリンダ２６のピストン室に供給され、シリンダ２６のロッドは伸長する。シリンダ２６のロッドに連結している凝集剤供給ヘッダ２０は汚泥加圧室１２に挿入される。

＜凝集剤供給開始＞
次に、制御装置３０は凝集剤供給ポンプ２３を可動して凝集剤供給ヘッダ２０への凝集剤の供給を開始する。あるいは凝集剤供給管２２の弁Ｖ２を開いてもよい。

複数の凝集剤供給ヘッダ２０…を回転方向あるいは軸方向に設置する場合は、予めそれぞれの凝集剤供給ヘッダ２０についてセンサー２９が反射材２８を検知してから特定の凝集剤供給ヘッダ２０を収縮させるまでの時間を設定する。

なお、複数の凝集剤供給ヘッダ２０…の取付位置が、それぞれスクリュー羽根６との距離が等しい位置に配設している場合は、全ての凝集剤供給ヘッダ２０…が同調して一斉に前記の作動を行う。また、複数の凝集剤供給ヘッダ２０…の取付位置について、それぞれスクリュー羽根６との距離が等しくない位置に配設している場合は、それぞれの凝集剤供給ヘッダ２０に対応する反射材２８およびセンサー２９で感知して、対応するシリンダ２６を作動させる。

また、本実施例では作動油、エアー等の流体圧でロッドが作動するシリンダを用いているが、電動でロッドが作動するシリンダを用いてもよい。

図５は他の実施例１に係るスクリュープレスの凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。（ａ）は一部縦断面側面図であり、（ｂ）は要部拡大図である。
外筒スクリーン５に回転環４１を回転自在に挿着している。回転環４１の外周部の一部にスプロケット４２を形成し、図示しない駆動機により回転させる。回転速度はスクリュー軸７と同調させる。

回転環４１には凝集剤供給ヘッダ２０を外方から汚泥加圧室１２に垂設した状態で固着している。凝集剤供給ヘッダ２０を連結具４３に挿入し、連結具４３を回転環４１に螺着することで凝集剤供給ヘッダ２０の締付および位置決めを行う。
軸方向に長い回転環４１に複数の凝集剤供給ヘッダ２０…を配設しても、軸方向に複数の回転環４１…を設けてそれぞれの回転環４１…に凝集剤供給ヘッダ２０…を配設してもよい。
回転環４１がスクリュー軸７と同調して回転するので、スクリュープレス１の運転中に凝集剤供給ヘッダ２０とスクリュー羽根６とが干渉することがない。

図６は他の実施例２に係るスクリュープレスの凝集剤供給ヘッダの設置位置の説明図である。（ａ）は一部縦断面側面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
外筒スクリーン５には凝集剤供給ヘッダ２０を外方から汚泥加圧室１２に垂設した状態で固着している。
凝集剤供給ヘッダ２０を固着している軸方向の位置に対応するスクリュー羽根６に切欠５１を設けている。スクリュー羽根６の外周端から汚泥加圧室１２での凝集剤供給ヘッダ２０の先端が位置する深さまで切欠５１を有している。

凝集剤供給ヘッダ２０を固定した状態で外筒スクリーン５から汚泥加圧室１２に挿入していても、スクリュー軸７に螺旋状に巻き掛けているスクリュー羽根６の対応する位置で、凝集剤供給ヘッダ２０が通過するのに十分な切欠５１をスクリュー羽根６に設けているので干渉することがない。

本発明におけるスクリュープレスにおける凝集剤添加装置は、フロック形成に好ましい流動性を有する汚泥加圧室内の濃縮汚泥に、確実に凝集剤を添加できるので、スクリュープレスの処理能力を向上させることができる。
外筒スクリーンの外方から汚泥加圧室内に凝集剤供給ヘッダを挿入して凝集剤を供給するので、スクリュープレスの分解を必要とせずに、簡易な構成で容易に着脱させることができると共に、既設のスクリュープレスを容易に改造して処理濃色を向上させることができる。

１ スクリュープレス
５ 外筒スクリーン
６ スクリュー羽根
７ スクリュー軸
１２ 汚泥加圧室
２０ 凝集剤供給ヘッダ
２１ 噴射孔
２２ 凝集剤供給管
２４ 取付座
２５ 連結部材
２６ シリンダ
２７ シリンダ架台
２８ 反射材
２９ センサー
３０ 制御装置
４１ 回転環
５１ 切欠
Ｖ１ 切替弁

Claims (7)

1. 外筒スクリーン（５）の内部にスクリュー羽根（６）を巻き掛けたスクリュー軸（７）を回転自在に内設して汚泥加圧室（１２）を形成し、汚泥加圧室（１２）の一端側から供給された汚泥を脱水しながら他端側に搬送して脱水ケーキを排出するスクリュープレスにおいて、
   外筒スクリーン（５）を貫通して汚泥加圧室（１２）に垂設した凝集剤供給ヘッダ（２０）を備え、
   凝集剤供給ヘッダ（２０）の先端近傍に穿設した噴射孔（２１）を汚泥加圧室（１２）内に突設し、
   凝集剤供給ヘッダ（２０）の他端に凝集剤供給管（２２）を連結した
   ことを特徴とするスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
2. 前記外筒スクリーン（５）に設けた取付座（２４）に連結部材（２５）を固着し、
   外方から連結部材（２５）に凝集剤供給ヘッダ（２０）を汚泥加圧室（１２）に摺動自在に挿通し、
   連結部材（２５）に固着したシリンダ架台（２７）に支架したシリンダ（２６）のロッドに凝集剤供給ヘッダ（２０）の端部を連結した
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
3. 前記スクリュー軸（７）の回転角度を検知するセンサー（２９）と制御装置（３０）を配設し、
   凝集剤供給ヘッダ（２０）とスクリュー羽根（６）が汚泥加圧室（１２）で干渉する直前に、
   凝集剤供給ヘッダ（２０）に連結する凝集剤供給ポンプ（２３）を停止させると共にシリンダ（２６）のロッドを収縮させるよう切替弁（Ｖ１）に指示を出し、
   スクリュー羽根（６）が凝集剤供給ヘッダ（２０）を通過後に、
   シリンダ（２６）のロッドを伸長させるよう切替弁（Ｖ１）に指示を出すと共に凝集剤供給ポンプ（２３）を可動させる
   ことを特徴とする請求項２に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
4. 前記外筒スクリーン（５）にスクリュー軸（７）と同調回転する回転環（４１）を装着し、
   回転環（４１）を貫通して凝集剤供給ヘッダ（２０）を汚泥加圧室（１２）に垂設した
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
5. 前記外筒スクリーン（５）に固着している凝集剤供給ヘッダ（２０）に対応するスクリュー軸（７）の回転方向のスクリュー羽根（６）に切欠（５１）を設け、
   スクリュー軸（７）が回転した時、スクリュー羽根（６）の切欠（５１）を凝集剤供給ヘッダ（２０）が通過する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
6. 前記凝集剤供給ヘッダ（２０）を汚泥加圧室（１２）全長の、汚泥の供給孔側から１／３〜２／３の範囲内に設置した
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。
7. 前記凝集剤供給ヘッダ（２０）の先端を鋭角に構成し、
   噴射孔（２１）を汚泥加圧室（１２）の排出側に設けた
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のスクリュープレスにおける凝集剤添加装置。

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