JP5954633B2 - スクリュープレスにおける供回り防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状の外筒スクリーンで汚泥を脱水しながら、外筒スクリーンに内挿したスクリュー軸のスクリュー羽根で脱水ケーキを搬送するスクリュープレスに係り、搬送中の脱水ケーキの供回りを防止して連続運転を可能にしたスクリュープレスにおける供回り防止装置に関する。

従来、下水処理場等から発生する難脱水性汚泥や浄水処理場から発生する非圧縮性汚泥は、凝集剤を添加して懸濁物質のフロックを形成させて固液分離を行ない、脱水ケーキの含水率の低減を図っている。このような汚泥を濃縮・脱水させる装置としては、外筒スクリーンに内設したスクリュー軸を回転させてろ過面を再生しながら、濃縮・脱水するスクリュープレスが良く知られている。下水処理場や浄水処理場に流入する原液は、季節や時間に伴って原液の性状が刻々と変動するため、スクリュープレスのろ過室内で搬送効率の悪い脱水ケーキとなることがある。搬送効率の悪い脱水ケーキは、ろ過室内でスクリュー軸に固着してスクリュー軸と共に回転して搬送されなくなる。このような供回り現象がはじまると、汚泥の処理量が減少するとともに、スクリュー軸への固着を解除するためにスクリュープレスを分解する必要があった。

そこで、外周壁（外筒スクリーン）より突起部をろ過室内に突設形成し、脱水ケーキに抵抗を付与することでスクリュー軸との固着を防止しながら連続的に脱水運転を行うスクリュープレスが引用文献１、２に開示されている。

また、供回りが発生した場合、外筒スクリーン上からろ過室内に向けて突起物を挿入し、スクリュー軸を逆回転させながら軸方向に引き抜くことで脱水ケーキとスクリュー軸との固着を解除し、その後、突起物を引き抜き、スクリュー軸を元の位置にスライドして脱水運転を再開するスクリュープレスが引用文献３に開示されている。

実用新案登録第２５８６１３３号公報 実公平３−３７４２０号公報 特開２０１０−２５３４４１号公報

引用文献１の突起部は、スクリュープレスの脱水運転中、外筒スクリーン内面の定位置に形成された状態となっているので、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の一部を切り欠いて、スクリュー羽根との干渉を避ける必要がある。スクリュー羽根の一部を切り欠いて脱水運転を行うと、脱水効率が大幅に低下するだけでなく、切欠部に汚泥中のし渣や夾雑物が絡まり、それを除去するためにスクリュープレスを分解しなければならない。

引用文献２のスクリュープレスは、スクリュー羽根の回転に伴って突起部を軸方向に移動させ、スクリュー羽根との干渉を防止するものであるが、外筒スクリーンに軸方向に移動する長い開口が必要で、ろ過面積が減少するとともに、ろ過室からの汚泥流出を防止するための密封装置が複雑となる。

引用文献３のスクリュープレスは、スクリュー羽根の逆回転速度と軸方向へのスライド速度を調整して、ろ過室内に挿入された突起物とスクリュー羽根とが干渉しないようにしたものである。しかし、ある条件に達すると脱水運転を中止してこのような供回り解除の工程を行うため、時間当たりの処理量が減少し、連続式であるスクリュープレスの優位性がなくなる。

本発明は、必要に応じて円筒状の外筒スクリーンから突起物を挿入・抜去することにより、スクリュー羽根と干渉することなく、脱水ケーキとスクリュー軸との固着を防止しながら連続的に脱水運転が可能なスクリュープレスにおける供回り防止装置に関する。

本発明の供回り防止装置は、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ろ過室を形成し、ろ過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、外筒スクリーンは取付座を有し、取付座に固着した連結部材と、連結部材に固着した架台に支架した伸縮装置と、一端が外筒スクリーンを貫通してろ過室に挿入し、他端が伸縮装置に連結した抵抗体と、を備え、スクリュー軸に配設した検知体を検知するセンサーと、センサーからの検知信号を受信して伸縮装置を作動させる制御装置を配設するとともに、抵抗体とスクリュー羽根がろ過室で干渉する直前に抵抗体をろ過室から抜去し、スクリュー羽根が抵抗体を通過後に抵抗体をろ過室に挿入するもので、抵抗体により脱水ケーキに大きな抵抗力を付与させることができるので、脱水ケーキとスクリュー軸との固着を防止できる。外筒スクリーンを貫通してろ過室内に抵抗体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抵抗体に干渉することがない。また、外筒スクリーンは取付材を有し、取付材に連結部材を固着し、連結部材に固着した架台に伸縮装置を支架するため、複数の共回り防止装置を配設しても構成が簡素であるため手間がかからない。

伸縮装置をシリンダで構成し、抵抗体とスクリュー羽根がろ過室で干渉する直前に、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、スクリュー羽根が抵抗体を通過後に、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もので、伸縮装置の構成が容易であるとともに、スクリュー羽根の位置を検知し、抵抗体を確実に挿入・抜去できる。

抵抗体を、ろ過室全長の終端側から１／２の範囲内に設置すると、脱水が進行したろ過室内の脱水ケーキに必要最小限の添加量で効率的に脱水性能を向上できる。また、抵抗体の先端を鋭角に構成すると、脱水ケーキに挿入する際に大きな押圧力を必要としない。

本発明におけるスクリュープレスにおける供回り防止装置は、外筒スクリーンの外部から抵抗体を挿入・抜去するので、供回り防止装置の構成が容易となる。供回り防止装置の設置面積が小さく、ろ過面積の減少分が少ない。供回り防止装置の故障時もスクリュープレス本体を分解する必要がない。抵抗体の取付位置や数量に制限がなく、抵抗体を挿入する長さにより脱水ケーキに付与させる抵抗力を調整できる。スクリュー羽根の接近を検知して抵抗体をろ過室から抜去するので、抵抗体とスクリュー羽根が干渉しない。したがって、供回りを防止しつつ、スクリュープレスを連続的に運転可能である。

本発明に係るスクリュープレスの縦断面側面図である。 同じく、供回り防止装置の設置位置の説明図である。 同じく、供回り防止装置の取付状態の説明図である。 同じく、供回り防止装置の抜去検知の説明図である。

図１は本発明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はスタンド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に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からろ過室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往復動装置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でろ過室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は本発明に係るスクリュープレスの供回り防止装置の設置位置の説明図である。本発明では供回り防止装置２２として、ろ過室１２内に抵抗体２０を挿入してスクリュー軸７を回転させることで、脱水ケーキに抵抗力を付与してスクリュー軸７との固着を防止している。

抵抗体２０は外筒スクリーン５のろ過面を貫通してろ過室１２内に挿入されている。抵抗体２０の先端はスクリュー軸７の外周面近傍まで延設している。抵抗体２０はろ過室１２全長のスクリュー軸７の終端側から１／２の範囲内に挿入されている。ろ過室１２内に供給された汚泥は、外筒スクリーン５で固液分離されつつスクリュー羽根６で終端側に搬送される。終端側に近づくほど汚泥中の水分が少なくなり、ろ過室１２内の脱水ケーキがスクリュー軸７に固着して供回りする可能性が高くなる。したがって、この範囲内に抵抗体２０を挿入することにより、供回り防止に非常に優れた作用効果を奏する。
なお、抵抗体２０は外筒スクリーン５の軸方向に沿って複数配設しても、等角度で２以上配設してもよい。

図３は供回り防止装置の取付状態の説明図であって、供回り防止装置２２は以下の部品で構成している。
外筒スクリーン５に開口と、その開口を囲繞して外方に突出した取付座２４を設け、取付座２４には連結部材２５を螺着している。連結部材２５の中央には外部とろ過室１２を連通する中央孔を設けており、抵抗体２０は連結部材２５の中央孔と外筒スクリーン５の開口を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、ろ過室１２からのろ液の漏水を防止している。

抵抗体２０の先端は、ろ過室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いる。抵抗体２０の他端は伸縮装置２６に連結しており、抵抗体２０をろ過室１２に挿入・抜去自在に構成している。

本実施例では、伸縮装置２６として流体圧でロッドを前後に揺動させるシリンダ２６を用いており、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。シリンダ２６は連結部材２５と螺着している架台２７に支架している。符号３１、３２は、流体圧でシリンダ２６を作動させるための供給管である。
なお、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。また、伸縮装置２６は抵抗体２０を揺動自在にろ過室１２に挿入・抜去できるものであれば、機械的なリンク機構等で構成した周知の技術を用いてもよい。

外筒スクリーン５を貫通してろ過室１２内に抵抗体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が抵抗体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の内周面に近接しているので、抵抗体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が回転して抵抗体２０と干渉する直前に、抵抗体２０をろ過室１２から引き抜き、スクリュー羽根６が通過すると抵抗体２０をろ過室１２に押し込む制御を図４に基づいて詳述する。

＜検知＞
抵抗体２０と回転するスクリュー羽根６とがろ過室１２内で干渉する直前の位置でセンサー２９が検知できるように、予めスクリュー駆動軸１０に検知体２８を配設し、回転する検知体２８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。
なお、本実施例ではスクリュー軸１０に反射材を貼着して非接触式の光センサーで検知しているが、突起物を突設して接触式の近接センサーで検知する等、周知の技術を使用できる。

＜シリンダ収縮＞
検知信号を受信した制御装置３０はシリンダ２６を収縮させ、抵抗体２０をろ過室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３３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３３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抵抗体２０はろ過室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＞
収縮した抵抗体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。抵抗体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。抵抗体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、抵抗体２０は収納された状態に維持される。抵抗体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。

＜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が抵抗体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３３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抵抗体２０はろ過室１２に挿入される。

複数の抵抗体２０…を回転方向あるいは軸方向に設置する場合は、予めそれぞれの抵抗体２０についてセンサー２９が検知体２８を検知してから特定の抵抗体２０を収縮させるまでの時間を設定する。

なお、複数の抵抗体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、全ての抵抗体２０…が同調して一斉に前記の作動を行う。また、複数の抵抗体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、それぞれの抵抗体２０に対応する検知体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。

本実施例では、抵抗体２０はスクリュープレス１の脱水運転中、常時挿入しているが、処理量の低下、スクリュー軸のトルク増加等の供回りが発生したと判断できる場合に挿入するようにしてもよい。その際には抵抗体２０の挿入時間等を予め適宜定めておく。また、必要に応じて抵抗体２０を挿入する長さを調整し、脱水ケーキに付与させる抵抗力を調整してもよい。

本発明におけるスクリュープレスにおける供回り防止装置は、ろ過室内の脱水ケーキに大きな抵抗力を付与し、脱水ケーキとスクリュー軸の固着を確実に防止できるので、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ろ過室内に抵抗体を挿入・抜去するので、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能力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 ろ過室
２０ 抵抗体
２４ 取付座
２５ 連結部材
２６ 伸縮装置、シリンダ
２７ 架台
２８ 検知体
２９ センサー
３０ 制御装置
Ｖ１ 切替弁

Claims (4)

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ろ過室（１２）を形成し、ろ過室（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）は取付座（２４）を有し、
   取付座（２４）に固着した連結部材（２５）と、
   連結部材（２５）に固着した架台（２７）に支架した伸縮装置（２６）と、
   一端が外筒スクリーン（５）を貫通してろ過室（１２）に挿入し、他端が伸縮装置（２６）に連結した抵抗体（２０）とを備え、
   スクリュー軸（７）に配設した検知体（２８）を検知するセンサー（２９）と、
   センサー（２９）からの検知信号を受信して伸縮装置（２６）を作動させる制御装置（３０）を配設するとともに、
   抵抗体（２０）とスクリュー羽根（６）がろ過室（１２）で干渉する直前に抵抗体（２０）をろ過室（１２）から抜去し、
   スクリュー羽根（６）が抵抗体（２０）を通過後に抵抗体（２０）をろ過室（１２）に挿入する
   ことを特徴とするスクリュープレスにおける供回り防止装置。
2. 前記伸縮装置（２６）をシリンダ（２６）で構成し、
   抵抗体（２０）とスクリュー羽根（６）がろ過室（１２）で干渉する直前に、
   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）が抵抗体（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
   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供回り防止装置。
3. 前記抵抗体（２０）を、ろ過室（１２）全長の終端側から１／２の範囲内に設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュープレスにおける供回り防止装置。
4. 前記抵抗体（２０）の先端を鋭角に構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のスクリュープレスにおける供回り防止装置。

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