JP6183622B2 - ドラム型濃縮機の固形物回収システム - Google Patents

Description

本発明は、下水、し尿、集落排水、工業等の排水処理施設から発生する汚泥など、固形物と水分を含む大量の被処理液から水分を分離除去して固形物を得るための濃縮機に関し、特に、回転するドラム型のスクリーン内に被処理液を供給し、スクリューで被処理液を搬送しつつ濃縮を行うドラム型濃縮機に関する。

従来から、濃縮処理を行った後の固形物に対し、より水分を除去するために脱水を行うこと、さらには脱水の際に回収した脱水分離液を、前段の濃縮機に供給する技術が特許文献１に開示されている。

また、スクリーンを張設したドラム内に螺旋状の固形物排出羽根（以下、リボンスクリュー）を配設し、スクリーン内に形成されるろ過室に被処理液を供給し、ドラムを回転させながら濃縮搬送を行う回転濃縮機が特許文献２に開示されている。

その他、スクリーンを張設したドラムとスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を同心上に配設し、スクリュー軸に設けた供給路の供給孔からドラムとスクリュー軸で構成するろ過室に被処理液を供給し、ドラムとスクリュー軸を逆回転させながら被処理液を濃縮搬送し、ろ過室の終端部から濃縮された固形物を排出する回転濃縮機が特許文献３のように知られている。

特開２０１０−０００４３６号公報 特開平１０−１６５７２３号公報 特開２００４−１７０１４号公報

特許文献１には、スクリュープレスで得られた脱水分離液をスクリュープレス前段の濃縮機に返送することが開示されているが、濃縮機にどのように添加しているのか特定できない。

特許文献２に記載される濃縮機では、ドラムの下方でリボンスクリューによって区画されたろ過室に被処理液が供給され、リボンスクリューがドラムと共に回転することで排出方向に被処理液を搬送しながら濃縮を行う。

しかし、被処理液の供給量が多い場合、ろ過室を区画する下方のリボンスクリューの高さ以上に被処理液が供給され、リボンスクリューの高さを超えた被処理液はリボンスクリューの内周縁から排出側へ流れ込む。（図５参照）このように、リボンスクリューを用いると供給した被処理液の液位は下方リボンスクリューの高さ以上に高くならないため、被処理液はドラムの下方でしか濃縮されず、効率の良いものではなかった。また、過供給により被処理液が排出側に流れ込み、未濃縮のまま排出されることもあり得るため、大容量の処理を行うことが困難であった。さらに特許文献１のように脱水分離液を添加すると、濃縮がより困難となる。

特許文献３に記載される濃縮機は、スクリュー軸を備えるため、ドラムに供給された被処理液の液位が下方のスクリュー羽根の高さを越えても排出側の区画へ流れ込むことはなく、被処理液の液位はスクリュー軸の高さまで上昇する。

しかし、特許文献１とは異なり、被処理液の搬送にはスクリュー軸を回転させるため、回転駆動機や軸受けが必要となる。また、スクリーン下方に負荷が集中するため、ドラムを回転させて目詰まりを防止しているが、ドラムを回転させると駆動機構が別に必要で装置が複雑となる。

本発明は、脱水機から排出された脱水分離液を、大容量の処理が可能な濃縮機に返送して固形物の回収率を向上させるドラム型濃縮機の固形物回収システムを提供する。

凝集剤と混和した被処理液を濃縮するドラム型濃縮機と、ドラム型濃縮機で濃縮された固形物を脱水・圧搾する脱水機と、脱水機から排出された脱水分離液をドラム型濃縮機に返送する返送管とを備え、前記ドラム型濃縮機は、周囲にスクリーンを張設して回転駆動するドラムと、ドラムの内周面に固着したリボンスクリューとを有し、ドラムの一方から被処理液を供給する供給管を挿入すると共に、ドラムの他方から返送管と連結して脱水分離液を添加する給液管をリボンスクリューの回転軸に沿って挿入することで、脱水分離液中の固形物を回収できるため、固形物の回収率が向上する。

前記リボンスクリューの回転軸に沿って被処理液の供給管を挿入し、供給管の外径をリボンスクリューの内径に近似させると共に、供給管のドラム始端側に供給孔を設け、供給管を供給孔の下流側で閉止することで、供給管を挿入した部分では液位が上昇し、濃縮効率が向上する。従って、脱水分離液を添加しても十分な濃縮が行える。

前記給液管をドラムの終端部から挿入すると共に、前記供給管をドラムの始端部から挿入し、供給管を始端部からリボンスクリューの１ピッチ以上延設することで、安定して液位を供給管より上方まで上昇させることができる。

前記供給管とリボンスクリューを摺動自在に配設し、摺動面にシールを施すことで、供給管とリボンスクリューとの隙間から被処理液が漏れ出すことはない。

前記ドラムの始端部から終端部へ向かってリボンスクリューのピッチを漸減することで、始端部ではろ過面が大きく、終端部では搬送速度が緩やかで濃縮時間を増やすことができる。

前記給液管と供給管をドラム内部で連結することで、給液管と供給管を一体物として扱える。

濃縮機の後段の脱水機から排出した脱水分離液を返送し、再び濃縮機に添加することで固形物の回収率を向上させる。脱水分離液の添加は、濃縮機の開放されたドラム終端部から挿入した給液管で行うと、給液管の挿入位置を調整して脱水分離液の添加位置を容易に設定できる。

供給管の外径をリボンスクリューの内径に近似させるため、供給管を延設した部分では供給した被処理液の液位が供給管の上方まで上昇し、ドラムの上方でも濃縮を行うことができ有効ろ過面積が増えるため、濃縮効率が向上する。従って、脱水分離液を添加しても十分な濃縮が行える。また、ドラムの回転機構のみにより濃縮運転を行うため、装置の構造が簡易となり、メンテナンスが容易で製造コストを低減させることもできる。

本発明に係る脱水処理のフローを示す図である。 同じく、ドラム型濃縮機の断面図である。 同じく、ドラム型濃縮機の略断面図である。 本発明の実施例に係るドラム型濃縮機の断面図である。 従来のドラム型濃縮機の略断面図である。

図１は、本発明に係る脱水処理のフローを示す図である。
図１に示すように、本発明の脱水処理は、排水処理施設等に流入する被処理液（汚泥など）に高分子凝集剤を添加して混和させる凝集混和槽１０１と、この凝集混和槽で生成した凝集汚泥を濃縮処理して分離液と濃縮汚泥を得る濃縮機１０２と、得られた濃縮汚泥を圧搾脱水処理して脱水ケーキと脱水分離液とを得る脱水機１０３と、脱水分離液を濃縮機へ返送する返送管１０４及び返送ポンプ１０５とを備えている。返送ポンプ１０５を設ける代わりに脱水分離液を濃縮機１０２より上方から供給しても良い。また、必要に応じて濃縮機から排出された濃縮汚泥を一時的に貯留する貯留槽１０６と、貯留した濃縮汚泥を脱水機に供給する移送ポンプ１０７を配設する。脱水機１０３はスクリュープレス等の公知の脱水機を利用できる。

図２は、本発明に係るドラム型濃縮機の断面図である。
本発明に係る濃縮機１０２はドラム型濃縮機１を採用し、ドラム型濃縮機１は、周囲にスクリーン２を張設したドラム３と、ドラム３内周面に固着したリボンスクリュー４と、ドラム３内に被処理液を供給する固定式の供給管５と、ドラム３を回転させる回転駆動機６と、返送管１０４と連結してドラム３に脱水分離液を添加する給液管８とを備える。

リボンスクリュー４を備えたドラム３の始端部は閉止され、終端部を開放している。ドラム３の始端側から供給された被処理液は、ドラム３と共に回転するリボンスクリュー４によってドラム３終端部へ向かって搬送される。被処理液は搬送されながらドラム３に張設したスクリーン２で水分のみが分離され、分離した水分はドラム３下方から排出される。そして、開放したドラム３終端部からは濃縮された固形物が排出される。

被処理液をドラム３内へ供給する供給管５の外径は、リボンスクリュー４の内径と同等の大きさを有しており、ドラム３の始端部からリボンスクリュー４の回転軸に沿ってドラム３内部へ挿入されている。ドラム３に挿入した供給管５は、ドラム３内部まで延設する。具体的には、リボンスクリュー４の１ピッチの長さ以上延設することで、後述する本発明の効果が得られる。

供給管５のドラム３の始端側には、供給管５から被処理液をドラム３内に供給するための供給孔７を設けている。また、供給管５は、供給孔７の下流側で閉止している。供給管５の外径はリボンスクリュー４の内径に近似しており、且つ微小な隙間を有する。供給管５は固定式のため、ドラム３の回転によって供給管５が共に回転することはない。

脱水分離液をドラム３内へ添加する給液管８は、ドラム３の終端部からリボンスクリュー４の回転軸に沿ってドラム３内へ挿入する。給液管８はドラム３内に給液孔９を設け、給液孔９の下流側で閉止している。脱水分離液の添加位置は適宜設定する。
給液管８の外径はリボンスクリュー４の内径に近似させ、且つ微小な隙間を設けて配設してもよい。また、供給管５と給液管８を連結する構成としてもよい。

その他、供給管５内の液位を常にスクリーン２上方以上に保つことで、ドラム３へ供給された被処理液の液位がスクリーン２上方まで上昇する。供給管５には被処理液をドラム３内部へ圧入するための供給装置を設けてもよい。給液管８も供給管５と同様にして脱水分離液を添加する。

図３は、本発明に係るドラム型濃縮機の略断面図である。
本発明のドラム型濃縮機１の始端側ではドラム３内部に延設した供給管５を、リボンスクリュー４と微小な隙間をもたせて配設している。開放したドラム３の終端部からはリボンスクリュー４の回転軸に沿って給液管８が挿入されている。給液管８から脱水分離液がドラム３内へ添加され、供給管５から供給された被処理液と合わさり脱水分離液中に含まれる固形物が水分と分離される。脱水分離液の殆どが水分なため、スクリーン２の液量負荷は小さい。

図３（ａ）は、被処理液供給初期のドラム型濃縮機１の略断面図であって、供給管５の供給孔７から供給した被処理液は、リボンスクリュー４によって区画されたドラム３始端側のろ過室に供給され、濃縮されながら堆積する。
また、給液管８から添加された脱水分離液は、脱水分離液に混在する固形物がドラム３内の濃縮汚泥と合わさり凝集し、脱水分離液中の水分はスクリーン２から排出される。

堆積した被処理液の液位は、供給管５を延設してリボンスクリュー４の中空部を塞いでいるため、供給管５の上方まで上昇する。なお、供給管５とリボンスクリュー４は微小な隙間を有しているため、ごく少量の被処理液が隙間から流出するが、被処理液の供給量が流出量を上回ように設定すれば、被処理液の液位は上昇する。本実施例では１ｍｍ程度の隙間を設ける。

供給管５はリボンスクリュー４のピッチ長さだけ延設することで、リボンスクリュー４の中空部を塞ぎ、被処理液の液位を供給管５の上方まで上昇させることができる。また、リボンスクリュー４の回転を考慮すると、ピッチの２倍の長さ以上延設することがより好ましい。その他、供給管５の外径を大きくすることで、ろ過面の単位面積当たりの液量負荷が小さくなるため、濃縮効率が良くなる。

図３（ｂ）は、濃縮運転中のドラム型濃縮機１の略断面図であって、ドラム３始端側で堆積した被処理液の液位が供給管５の高さを超え、排出方向のろ過室へ流入している。流入した先のろ過室まで供給管５が延設している場合、被処理液は再び堆積し、供給管５の高さまで液位が上昇する。

また、供給管５の終端部より排出側では、給液管８から添加される脱水分離液と被処理液がドラム３と共に回転するリボンスクリュー４によってドラム３終端側へ搬送されながら濃縮が行われる。なお、ドラム３終端側へ向かうにつれ濃縮が進むため、液位は低下していく。そして、濃縮された固形物はドラム３終端部より排出される。

本発明のようなドラム型濃縮機１では、供給した被処理液の液位が高くなるにつれ、ドラム３のスクリーン２（ろ過面）に被処理液が当接する面積が増加し、濃縮効率が高くなる。特に供給直後の被処理液は多くの水分を含んでいるため、ろ過面の増加による濃縮効率の向上が顕著に現れる。

本発明のように供給管５とリボンスクリュー４を構成することで、供給直後の未濃縮の被処理液を供給管５の高さまで供給するこができ、円筒状のろ過面を有効に利用し、濃縮効率の向上を図ることができる。

また、リボンスクリュー４のピッチは、ドラム３始端側では大きく、終端側に向かうにつれ漸減するように構成すると、始端側のろ過面積は大きくなり、終端側では濃縮された固形物の滞留時間が増えるため、濃縮濃度をより低減させることができる。

本実施例では、供給管５とリボンスクリュー４の間に微小な隙間を設けているが、供給管５とリボンスクリュー４を摺動自在に配設することでも同様の効果が得られる。その際、供給管５とリボンスクリュー４の摺動面にはシールゴム等の公知の技術でシールを施し、供給した被処理液が供給管５とリボンスクリュー４の間から流出しない構造としてもよい。

図４は本発明の実施例に係るドラム型濃縮機の断面図である。
スクリーン２を張設したドラム３は始端部を閉止し、終端部を開放している。供給管５はドラム３を貫通して両端で軸支され、供給管５の外径をドラム３に固着したリボンスクリュー４の内径に近似させてある。

被処理液はドラム３の始端側から供給管５に流入し、ドラム３始端側で開口した供給孔７より、ドラム３内へ供給される。そして、返送管１０４をドラム３終端側で供給管５と連結し、供給管５のドラム３始端側に設けた給液孔９から脱水分離液を添加する。
供給管５の供給孔７より下流側では管を閉止し、被処理液の供給位置と脱水分離液の添加位置を別としても良い。
ドラム３内へ供給された被処理液、脱水分離液は、回転駆動機６により回転するドラム３のリボンスクリュー４で搬送され、濃縮された固形物が終端部より排出される。

本発明に係るドラム型濃縮機は、濃縮機後段の脱水機から脱水分離液を濃縮機に返送して添加することで、脱水分離液に含まれる微小な固形物を回収することができる。
また、脱水分離液の代わりに凝集剤を濃縮機に添加することも可能で、多様な利用方法が考えられる。

１ ドラム型濃縮機
２ スクリーン
３ ドラム
４ リボンスクリュー
５ 供給管
７ 供給孔
８ 給液管
１０３ 脱水機
１０４ 返送管

Claims (6)

1. 凝集剤と混和した被処理液を濃縮するドラム型濃縮機（１）と、ドラム型濃縮機（１）で濃縮された固形物を脱水・圧搾する脱水機（１０３）と、脱水機（１０３）から排出された脱水分離液をドラム型濃縮機（１）に返送する返送管（１０４）とを備え、
   前記ドラム型濃縮機（１）は、
   周囲にスクリーン（２）を張設して回転駆動するドラム（３）と、
   ドラム（３）の内周面に固着したリボンスクリュー（４）とを有し、
   ドラム（３）の一方から被処理液を供給する供給管（５）を挿入すると共に、
   ドラム（３）の他方から返送管（１０４）と連結して脱水分離液を添加する給液管（８）をリボンスクリュー（４）の回転軸に沿って挿入する
   ことを特徴とするドラム型濃縮機の固形物回収システム。
2. 前記リボンスクリュー（４）の回転軸に沿って被処理液の供給管（５）を挿入し、
   供給管（５）の外径をリボンスクリュー（４）の内径に近似させると共に、
   供給管（５）のドラム（３）始端側に供給孔（７）を設け、
   供給管（５）を供給孔（７）の下流側で閉止する
   ことを特徴とする請求項１に記載のドラム型濃縮機の固形物回収システム。
3. 前記給液管（８）をドラム（３）の終端部から挿入すると共に、前記供給管（５）をドラム（３）の始端部から挿入し、供給管（５）を始端部からリボンスクリュー（４）の１ピッチ以上延設することを特徴とする請求項２に記載のドラム型濃縮機の固形物回収システム。
4. 前記供給管（５）とリボンスクリュー（４）を摺動自在に配設し、摺動面にシールを施すことを特徴とする請求項２又は３に記載のドラム型濃縮機の固形物回収システム。
5. 前記ドラム（３）の始端部から終端部へ向かってリボンスクリュー（４）のピッチを漸減することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のドラム型濃縮機の固形物回収システム。
6. 前記給液管（８）と供給管（５）をドラム（３）内部で連結することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のドラム型濃縮機の固形物回収システム。

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