JP6214467B2 - 汚泥濃縮機 - Google Patents

Description

この発明は、汚泥濃縮機に関し、特に、汚泥から固体成分と水分を分離ろ過して固体成分の濃度を高める汚泥濃縮機に関する。

従来、汚泥から固体成分と水分を分離ろ過して固体成分の濃度を高める汚泥濃縮機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、汚泥と凝集剤とが送り込まれる混和槽と、混和槽内に配置された筒状体と、スクリューと、スクリューを回転駆動させるモータとを備える汚泥フロック化装置（汚泥濃縮機）が開示されている。筒状体は、間隔をあけて配置された複数の固定リングと、隣り合う固定リングの間に配置された可動リングとを含んでいる。スクリューは、筒状体の内部に配置されて回転することにより可動リングを移動させるように構成されている。この特許文献１の汚泥フロック化装置では、隣接する固定リングと可動リングとの間の複数のギャップを通って水分を筒状体の外部から内部にろ過するように構成されている。また、隣接する固定リングと可動リングとの間の複数のギャップは、一定の間隔になるように構成されている。

特開２００７−０５４６８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の汚泥フロック化装置（汚泥濃縮機）では、隣接する固定リングと可動リングとの間の複数のギャップは、一定の間隔になるように構成されているため、ろ過された水分の量が多くなる下流部側において固定リングと可動リングとの間のギャップから水分が筒状体の外部に漏れやすくなるという不都合がある。このため、汚泥を効率よく濃縮することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、汚泥を効率よく濃縮することが可能な汚泥濃縮機を提供することである。

この発明の一の局面による汚泥濃縮機は、ろ過された水を送るスクリューを有する回転軸と、回転軸を回転させるモータと、スクリューを取り囲むように配置された複数の固定プレートと、隣接する固定プレートの間に配置された可動プレートとを含み、隣接する固定プレート間にろ過溝が形成された積層ろ体とを備え、積層ろ体の固定プレートと可動プレートとの対向面間である濃縮ろ過溝の間隔は、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。

この発明の一の局面による汚泥濃縮機では、上記のように、積層ろ体の固定プレートと可動プレートとの対向面間である濃縮ろ過溝の間隔を、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、ろ過された水の量が多くなる下流部側の濃縮ろ過溝における内から外の放射方向への流通抵抗が増大されることから、ろ過された水が積層ろ体の外部に漏れるのを抑制することができるので、ろ過した水をスクリューにより確実に外部に設けられたタンクに送水されることで、積層ろ体外側の汚泥から固体成分と水分とを確実に分離ろ過することができる。その結果、汚泥濃縮機が配置された汚泥貯留槽内の汚泥を効率よく濃縮することができる。

上記一の局面による汚泥濃縮機において、好ましくは、濃縮ろ過溝の間隔は、隣接する固定プレートの間隔、または、可動プレートの厚みのうち、少なくとも１つを調整することにより、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。このように構成すれば、濃縮ろ過溝の間隔が上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように積層ろ体を容易に形成することができる。

この場合、好ましくは、積層ろ体は、隣接する固定プレート間の距離を保つスペーサをさらに含み、スペーサの厚みを調整することにより、隣接する固定プレートの間隔が調整されて、濃縮ろ過溝の間隔が、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。このように構成すれば、固定プレートおよび可動プレートの厚みを上流部側および下流部側において変えることなく、スペーサの厚みを調整するだけで、隣接する固定プレート間の距離を容易に調整することができる。これにより、固定プレートおよび可動プレートを上流部および下流部において共通化しながら、厚みが調整されたスペーサにより、上流部側よりも下流部側の濃縮ろ過溝の間隔が狭くなる積層ろ体を容易に形成することができる。

上記一の局面による汚泥濃縮機において、好ましくは、スクリューは、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における下流部側において、上流部側のスクリューピッチ以上の多重らせん構造を有するように構成されている。このように構成すれば、積層ろ体内のろ過された水を送る方向の下流部側において、多重らせんの多重数分だけスクリューの推力(送水力)が増加される。更に、上流部側のスクリューのピッチに対して下流部側のスクリューのピッチが増大された場合には、その増大されたピッチ分だけリード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度が速くなるとともに、ピッチが大きくなる分、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体内のらせん空間路）が大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を高めることができるので、積層ろ体の下流部側の水の送水力に加えて流速を大きくして円滑に積層ろ体内の圧力（静圧）を下げることができる。これにより、積層ろ体の下流部側からろ過された水が積層ろ体の外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、上流部側の水が下流部側により大きな負圧で吸引されるので、上流部側において、積層ろ体の外側から内側に吸引されてろ過される水の量を効果的に増加することができる。これらにより、汚泥濃縮機が配置された汚泥貯留槽内の汚泥をより効率よく濃縮することができる。また、副次的効果としては、上記ろ過された水を送るスクリューの通常運転時の回転方向(正回転)に対して、スクリューを逆回転させた場合には、必然的にろ液が逆流されて、ろ過溝内を含む積層ろ体の外周部が洗浄される。この場合、積層ろ体の通常運転時（正回転時）の下流部側の増大されたピッチの多重らせんのスクリューによる、積層ろ体の通常運転時の下流部側から上流部側への逆方向の速い(大きな)流速で強力な送水力の逆流ろ液によって、積層ろ体内の圧力を強力に上げることができる。その結果、スクリューを逆回転させてろ過溝内を含む積層ろ体の外周部を洗浄する場合、積層ろ体の通常運転時の下流部側から上流部側に向かって強力に逆流洗浄することができる。これにより、積層ろ体の通常運転時の上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

この場合、好ましくは、スクリューは、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側において１重らせん構造を有するとともに、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において、上流部側のスクリューピッチ以上の２重らせん構造を有するように構成されている。このように構成すれば、下流部側のスクリューを２重らせん構造にして、上記と同様に、スクリュー推力(送水力)の倍増に加えて、スクリューピッチの増大分のリード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度が速くなるとともに、ピッチが大きくなる分、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体内のらせん空間路）が大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を容易に高めることができる。また、副次的効果においても、上記と同様に、スクリューを逆回転させた場合は、積層ろ体の通常運転時の下流部側から上流部側に向かって強力に逆流洗浄することができるので、積層ろ体の通常運転時の上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

上記一の局面による汚泥濃縮機において、好ましくは、回転軸は、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって外径寸法が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。このように構成すれば、下流部側において回転軸の外径寸法が小さくなる分、積層ろ体内の水が通る部分の容積を大きくすることで流通抵抗が減少されるので、下流部側の円滑なろ過送水(揚水)に伴い、積層ろ体内の圧力を下げることができる。これにより、積層ろ体の下流部側からろ過された水が積層ろ体の外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、副次的効果としては、スクリューを逆回転させた場合には、必然的にろ液が逆流されて、ろ過溝内を含む積層ろ体の外周部が洗浄される。この場合、積層ろ体の通常運転時の下流部側から上流部側に向かって逆流させたろ液の通る部分の容積が徐々に小さくなるので、積層ろ体内の通常運転時の上流部側の圧力を円滑に順次上げることができる。これにより、積層ろ体の通常運転時の上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

上記一の局面による汚泥濃縮機において、好ましくは、スクリューのピッチは、積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって徐々に大きくなるように構成されている。このように構成すれば、積層ろ体内のろ過された水を上流部側から下流部側に送る方向において、スクリューのピッチが順次増大されることから、その順次増大されるピッチ分だけ順次リード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度も順次増速されるとともに、ピッチが大きくなる分、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体内のらせん空間路）が徐々に大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を高めることができる。また、積層ろ体内の水の流速を順次大きくして円滑に圧力（静圧）を下げることができるので、積層ろ体の下流部側からろ過された水が積層ろ体の外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、上流部側の水が下流部側により円滑に順次大きな負圧で吸引されるので、上流部側において、積層ろ体の外側から内側に吸引されてろ過される水の量を効果的に増加することができる。これらにより、汚泥濃縮機が配置された汚泥貯留槽内の汚泥をより効率よく濃縮することができる。また、副次的効果としては、上記ろ過された水を送るスクリューの通常運転時の回転方向(正回転)に対して、スクリューを逆回転させた場合には、必然的にろ液が逆流されて、ろ過溝内を含む積層ろ体の外周部が洗浄される。この場合、上記とは逆にスクリューのピッチが洗浄する水が流れる上流部側から下流部側に向かって徐々に減少する。即ち、積層ろ体の通常運転時の下流部側から上流部側に向かって逆流させたろ液の通る部分の容積が徐々に小さくなることにより、積層ろ体内の通常運転時の上流部側の圧力を円滑かつ強力に順次上げることができる。これにより、積層ろ体の通常運転時の上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

本発明によれば、上記のように、汚泥を効率よく濃縮することができる。

本発明の第１実施形態による汚泥濃縮機を備える水処理システムを示した概略図である。 本発明の第１実施形態による汚泥濃縮機を含む汚泥濃縮システムを示した図である。 本発明の第１実施形態による汚泥濃縮機を示した図である。 本発明の第１実施形態による汚泥濃縮機の濃縮ろ過溝を示した拡大図である。 図３の１５０−１５０線に沿った断面図である。 図３の１５１−１５１線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態による汚泥濃縮機を含む汚泥濃縮システムを示した図である。 本発明の第２実施形態による汚泥濃縮機を示した図である。 本発明の第３実施形態による汚泥濃縮機を含む汚泥濃縮システムを示した図である。 本発明の第３実施形態による汚泥濃縮機を示した図である。 本発明の第１実施形態の変形例による汚泥濃縮機の水平断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例による汚泥濃縮機を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態による汚泥濃縮機１を含む汚泥濃縮システム１００は、水処理システム１０１の一部の構成要素として設けられている。水処理システム１０１は、工業、農業、畜産業または家庭（生活用）などから排出される被処理水を河川などに放流可能な水質になるように処理するように構成されている。また、水処理システム１０１は、図１に示すように、汚泥濃縮機１と、汚泥貯留槽２と、タンク３と、流量調整槽４と、生物反応槽（曝気槽）５と、最終沈殿池６と、脱水機７とを備えている。また、汚泥濃縮システム１００は、水処理システム１０１のうち、汚泥濃縮機１と、汚泥貯留槽２と、タンク３とにより構成されている。

まず、水処理システム１０１のうち汚泥濃縮システム１００以外の構成要素について概略的に説明し、その後、汚泥濃縮システム１００の構成について詳細に説明する。

水処理システム１０１のうち、流量調整槽４は、被処理水が流入されて貯留されるとともに、その後の被処理水の流量が所定の量になるように調整するように構成されている。つまり、被処理水が流入する量が時間帯により異なる場合でも、一旦被処理水を流量調整槽４で貯留することにより、流量調整槽４の後段への被処理水の流量が所定の量になるように調整される。

生物反応槽５は、曝気（エアレーション）することにより活性汚泥（微生物）によって被処理水を生物処理するように構成されている。最終沈殿池６は、水中の浮遊物（活性汚泥など）を沈殿させるように構成されている。脱水機７は、汚泥貯留槽２で凝集および濃縮された濃縮汚泥を脱水して（含水率を下げて）、固分と水分（ろ液）とに分離して、それぞれ排出するために設けられている。

ここで、水処理システム１０１のうち、汚泥濃縮機１と、汚泥貯留槽２と、タンク３とにより構成される第１実施形態による汚泥濃縮システム１００について詳細に説明する。

汚泥濃縮機１が収容される汚泥貯留槽２は、最終沈殿池６から送られる汚泥を貯留するように構成されている。また、汚泥貯留槽２では、凝集剤が投入されることにより、汚泥中の固体成分が凝集されてフロックが形成されるように構成されている。

汚泥濃縮機１は、図２に示すように、汚泥貯留槽２内に配置されており、汚泥貯留槽２内の汚泥を濃縮する（固体成分（フロック）の濃度を高める）ように構成されている。具体的には、汚泥濃縮機１は、汚泥中の固体成分と水分とを分離ろ過して汚泥貯留槽２の外へろ液として排出するように構成されている。また、汚泥濃縮機１により排出されるろ液は、配管３１を介してタンク３に送られるように構成されている。タンク３は、汚泥濃縮機１から送られたろ液を、所定の量貯留するように構成されている。

汚泥濃縮機１は、図３に示すように、回転軸１１と、固定プレート１２と、可動プレート１３と、羽根車１４と、モータ１５と、接続部材１６とを含む。また、汚泥濃縮機１は、各固定プレート１２・・１２間にスペーサ１６１または１６２が介装されて、ろ過溝Ｓが形成されている。また、汚泥濃縮機１は、該ろ過溝Ｓ内に可動プレート１３が可動自在に遊嵌されている。また、汚泥濃縮機１は、可動プレート１３が各固定プレート１２の間（ろ過溝Ｓ）に配置された状態で、接続部材１６により固定プレート１２とスペーサ１６１および１６２とが接続されて、筒状に積層された積層ろ体Ｆが形成されている。また、汚泥濃縮機１では、ろ液が積層ろ体Ｆのろ過溝Ｓから流入する。そして、流入したろ液は、図４に示すように、固定プレート１２と可動プレート１３との対向面間である濃縮ろ過溝ＮＳ（ろ過溝Ｓから可動プレート１３の厚みを引いた分の細隙）より汚泥濃縮機１内へ取り込まれる。また、濃縮ろ過溝ＮＳは、図４に示すように、可動プレート１３の下側の間隔Ｌａと、可動プレート１３の上側の間隔Ｌｂとを合わせた間隔Ｌを有する。また、汚泥濃縮機１は、汚泥貯留槽２の水面に浮かぶフロート１７により吊られるように支持されて汚泥貯留槽２内に配置されている。

回転軸１１は、モータ１５の駆動により回転するように構成されている。また、回転軸１１には、通常運転時の回転方向で下方から上方にろ過された水を押し上げる（送る）スクリュー１１ａ、１１ｂおよび１１ｃが設けられている。また、回転軸１１には、ポンプ機能を有する羽根車１４が取り付けられている。つまり、モータ１５による回転軸１１の回転駆動により、スクリュー１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび羽根車１４が回転駆動されるように構成されている。また、回転軸１１が通常運転時（ろ過運転時）にモータ１５により一方方向に回転されることによって、スクリュー１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび羽根車１４によりろ過されたろ液をタンク３に送る（Ａ方向にろ液を送る）ように構成されている。また、回転軸１１が洗浄時にモータ１５により他方方向に回転されることによって、スクリュー１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび羽根車１４によりタンク３内のろ液を洗浄水として汚泥濃縮機１に逆流させる（Ｂ方向にろ液（洗浄水）を送る）ように構成されている。また、回転軸１１は、汚泥濃縮機１の鉛直方向下端側および鉛直方向上端側に配置された軸受により支持されている。また、上記鉛直方向下端側および鉛直方向上端側の軸受けが設けられた取付け部材により、汚泥濃縮機１のろ液の流路の上下端部を塞ぐように構成されている。

スクリュー１１ａ〜１１ｃが回転することにより、可動プレート１３はスクリュー１１ａ〜１１ｃから外力を受けてろ過溝Ｓ内にて、ラジアル方向（水平方向）へ偏心可動されるように構成されている。また、スクリュー１１ａ〜１１ｃおよび羽根車１４の回転数を増加させると、タンク３へ送るろ液の量が増加するので、汚泥濃縮機１の積層ろ体Ｆ内部に負圧が生じ（圧力が低下し）、多くの水をろ液として取り込むことが可能となる。したがって、ろ過時において、スクリュー１１ａ〜１１ｃおよび羽根車１４の回転数を調整することにより、ろ過流量（ろ液の流量）を調整することが可能である。なお、スクリュー１１ａ〜１１ｃおよび羽根車１４は、ろ過による圧力損失およびろ液を持ち上げるのに必要な水圧以上の推進力が得られる回転数で運転される。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、スクリュー１１ａ〜１１ｃは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向（上下方向）における下流部側（鉛直方向上側）において、多重らせん構造を有するように構成されている。具体的には、スクリュー１１ａは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側（鉛直方向下側）において１重らせん構造を有している。また、スクリュー１１ｂおよび１１ｃは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において２重らせん構造を有するように構成されている。つまり、上流部側のスクリュー１１ａおよび下流部側のスクリュー１１ｂは、ろ過された水を送る方向における中央近傍において接続されている。また、スクリュー１１ｃは、ろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側のみに設けられている。また、図６に示すように、下流部側のスクリュー１１ｂおよび１１ｃは、回転軸１１に対して互いに反対側に配置されている。つまり、下流部側のスクリュー１１ｂおよび１１ｃは、回転軸１１を中心に１８０度の間隔を隔てて配置されている。

上流部側のスクリュー１１ａは、山と山の間隔がピッチＰ１を有するように構成されている。下流部側のスクリュー１１ｂおよび１１ｃは、ピッチＰ１よりも大きなピッチＰ２を有するように構成されている。つまり、スクリュー１１ａ〜１１ｃのピッチは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側より下流部側の方が大きくなるように構成されている。

また、第１実施形態では、回転軸１１は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって外径寸法が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。たとえば、回転軸１１は、テーパ角が１０度以下になるように形成されている。

固定プレート１２および可動プレート１３は、スクリュー１１ａ〜１１ｃを取り囲むように配置されている。また、固定プレート１２および可動プレート１３は、回転軸１１の軸方向に沿って複数設けられている。また、固定プレート１２および可動プレート１３は、図５および図６に示すように、中空の略円形状（円環形状）に形成されている。また、複数の固定プレート１２は、スペーサ１６１または１６２と接続部材１６とにより、回転軸１１の軸方向（上下方向）に所定の間隔（ろ過溝Ｓの幅）を隔てて配列され、該ろ過溝Ｓ内に可動プレート１３を可動自在に遊嵌しながら固定されている。具体的には、複数の固定プレート１２は、図３〜図６に示すように、スペーサ１６１または１６２を介して上下方向に隣接するように配置された状態で、接続部材１６をスペーサ１６１または１６２の挿通穴１６１ａまたは１６２ａと接続穴１２ａとに通すことにより、固定されている。なお、図５および図６に示すように、固定プレート１２は、固定プレート１２の周方向において、たとえば、１２０度ずつの間隔を隔てて３か所において、接続部材１６により固定されている。

また、第１実施形態では、積層ろ体Ｆの固定プレート１２および可動プレート１３の間の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ（図４参照）は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、積層ろ体Ｆの上流部側の濃縮ろ過溝ＮＳ（ろ過溝Ｓから可動プレート１３の厚みを引いた分の細隙）の間隔Ｌは、Ｌ１である。また、積層ろ体Ｆの下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、間隔Ｌ１よりも小さい間隔Ｌ２である。

また、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、隣接する固定プレート１２の間隔を調整することにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、上流部側のスペーサ１６１と下流部側のスペーサ１６２との厚みを、それぞれ、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ１およびＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）に対応するように調整することにより、隣接する固定プレート１２の間隔が調整されて、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌが、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。

また、複数の固定プレート１２は、汚泥貯留槽２で凝集されるフロックの大きさよりも小さい上下方向の間隔を隔てて配置されている。これにより、ろ過溝Ｓ内に形成される細隙の濃縮ろ過溝ＮＳによりフロックを通さずに、積層ろ体Ｆの外側の濃縮ろ過溝ＮＳから内側に向かって汚泥中の水分がろ過されるように構成されている。

可動プレート１３は、図３に示すように、上下方向に隣接する固定プレート１２の間（ろ過溝Ｓ）に配置されている。つまり、可動プレート１３は、回転軸１１の軸方向に沿って複数設けられている。また、可動プレート１３は、図５および図６に示すように、中空の略円形状（円環形状）に形成されている。また、可動プレート１３は、回転軸１１（スクリュー１１ａ〜１１ｃ）に通された状態で、移動可能に配置されている。つまり、可動プレート１３は、上下方向において、隣接する固定プレート１２の間（ろ過溝Ｓ）の範囲内で移動可能に構成されている。また、可動プレート１３は、上下方向と直交する水平方向において、スクリュー１１ａ〜１１ｃの回転に対応して移動するように構成されている。これにより、可動プレート１３がろ過溝Ｓにおいてスクリュー１１ａ〜１１ｃから外力を受けてラジアル方向へ偏心可動して、隣接する固定プレート１２間のフロック（固体成分）を掻き取るようにして取り除くように構成されている。その結果、ろ過溝Ｓの目詰まりを抑制することが可能である。また、図５および図６に示すように、望ましくは、可動プレート１３は、スクリュー１１ａ〜１１ｃに押し動かされることで積層ろ体Ｆの外へ可動プレート１３の外径が突出するように構成されている。これにより、積層ろ体Ｆの外周部のフロックをより効果的に取り除くことが可能である。

ここで、図５および図６に示すように、可動プレート１３は、内径Ｄ１と外径Ｄ２とを有する円環形状に形成されている。また、スクリュー１１ａおよび１１ｂは、回転直径（回転する最大の位置の直径）Ｄ３を有するように形成されている。つまり、スクリュー１１ａおよび１１ｂは、回転半径ｒ１を有するように形成されている。また、スクリュー１１ｃは、回転半径ｒ１より小さい回転半径ｒ２を有するように形成されている。また、固定プレート１２は、内径Ｄ４と外径Ｄ５とを有する円環形状に形成されている。

可動プレート１３の内径Ｄ１は、スクリュー１１ａおよび１１ｂの回転直径Ｄ３よりも小さくなるように形成されている。また、図６に示すように、下流部において、スクリュー１１ｃの回転半径ｒ２が、スクリュー１１ｂの回転半径ｒ１より小さくなるように形成されている。これにより、スクリュー１１ａ〜１１ｃが可動プレート１３の内周に当接して、可動プレート１３を水平方向に移動させることが可能である。また、スクリュー１１ａおよび１１ｂの回転直径Ｄ３は、固定プレート１２の内径Ｄ４よりもわずかに小さく（たとえば、２ｍｍ）なるように形成されている。これにより、スクリュー１１ａおよび１１ｂと固定プレート１２との間に最小限の隙間しか存在しないため、スクリュー１１ａおよび１１ｂの推進力を効率的にろ液に伝えることが可能である。

また、可動プレート１３の外径Ｄ２は、固定プレート１２の内径Ｄ４よりも大きい。これにより、可動プレート１３が固定プレート１２の内側の穴部を通り抜けることが防止される。また、固定プレート１２の外径Ｄ５は、可動プレート１３の外径Ｄ２よりも大きい。

また、第１実施形態では、汚泥貯留槽２において、凝集剤により凝集されたフロック（固体成分）の比重が水よりも大きいために、フロック（固体成分）の濃度が下側において濃くなっている場合の例を示している。したがって、第１実施形態では、汚泥濃縮機１は、汚泥貯留槽２の上寄りに配置されている。これにより、フロック（固体成分）の濃度が低い位置で効率的に水分をろ過することが可能となる。具体的には、汚泥濃縮機１は、フロート１７により吊り下げられるように支持されている。これにより、水面が下降した場合でも、水面の下降に伴ってフロート１７も下降するので、汚泥濃縮機１のろ過部分（固定プレート１２および可動プレート１３）が水面より上部に出ることを防止することが可能である。

スクリュー１１ａ〜１１ｃ、羽根車１４およびモータ１５は、洗浄手段として固定プレート１２および可動プレート１３の外周部に対して、水による洗浄を行うように構成されている。具体的には、洗浄手段としてのスクリュー１１ａ〜１１ｃ、羽根車１４およびモータ１５は、濃縮ろ過溝ＮＳ（固定プレート１２と可動プレート１３との隙間）内に、タンク３の水（ろ液）を逆流させることにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄し、フロックの目詰まりを解消するように構成されている。つまり、モータ１５が通常運転時とは逆方向に回転駆動されることにより、スクリュー１１ａ〜１１ｃおよび羽根車１４が通常運転時の一方方向とは逆の他方方向に回転されることによって、濃縮ろ過溝ＮＳ内に、ろ過した水を逆流させるように構成されている。

ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部に対して、ろ過した水を逆流させることによる洗浄を行う洗浄手段（スクリュー１１ａ〜１１ｃ、羽根車１４およびモータ１５）を設けることによって、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部に付着する固体成分（フロック）を除去することができるので、目詰まりに起因して汚泥を濃縮する能力が低下するのを抑制することが可能である。

また、洗浄手段としてのスクリュー１１ａ〜１１ｃ、羽根車１４およびモータ１５は、通常運転中の所定のタイミングで、モータ１５を通常運転時とは逆方向に回転させることにより、スクリュー１１ａ〜１１ｃおよび羽根車１４を他方方向に回転させることによって、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄するように構成されている。たとえば、配管３１のろ液の流量に基づいて、流量が一定値未満となった場合に、モータ１５を通常運転時とは逆方向に回転させて、タンク３内のろ液を逆流させ、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を汚泥濃縮機１の内部から外部へ洗浄するように構成されている。つまり、積層ろ体Ｆの外周部のフロック（固体成分）の付着に起因してろ過流量が減少していると判断した場合に、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄するように構成されている。この場合、ろ液の流量は、たとえば、配管３１に流量計を設けて測定される。また、たとえば、ろ液の流量は、タンク３に水位計を設けて測定される。

次に、図１を参照して、上述した第１実施形態による汚泥濃縮システム１００を含む水処理システム１０１の水処理の流れについて説明する。

まず、流量調整槽４に流入されて流量が調整された被処理水が生物反応槽（曝気槽）５に送られる。そして、生物反応槽５では、微生物の活動により被処理水中の有機物などが分解される。この際、生物反応槽５では、微生物の活動により、汚泥が増加される。

生物反応槽５における生物処理後の被処理水は、活性汚泥とともに最終沈殿池６に送られる。そして、最終沈殿池６では、水中の浮遊物（活性汚泥など）が沈殿されて上澄みの処理水が河川などに放流される。また、一部の上澄みの処理水は流量調整槽４に返送される。一方、最終沈殿池６において沈殿された汚泥は、汚泥貯留槽２に送られる。また、一部の汚泥は生物反応槽５に返送される。これにより、生物反応槽５内の活性汚泥の量が所定の量に保たれる。

汚泥貯留槽２では、汚泥濃縮機１により、汚泥中の固体成分と水分とが分離ろ過されて、固体成分（フロック）の濃度が高められるように構成されている。これにより、脱水機７に流入する濃縮汚泥の濃度を調整することができ、脱水機７により適切に脱水を行うことが可能である。

汚泥貯留槽２の汚泥濃縮機１によりろ過されたろ液（水分）は、タンク３に送られる。そして、タンク３では、汚泥濃縮機１の洗浄のためにろ液を一時貯めるように構成されている。また、タンク３のろ液は、一部が河川などに放流され、一部が流量調整槽４に返送される。

汚泥貯留槽２で凝集および濃縮された濃縮汚泥は、脱水機７に送られる。そして、脱水機７により濃縮汚泥が脱水されて（含水率が下げられて）、脱水ケーキ（固分）とろ液（水分）とに分離される。脱水機７により脱水された脱水ケーキは、排出されて焼却などの処理が行われる。また、脱水機７から排出されるろ液は、流量調整槽４に返送される。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、積層ろ体Ｆの固定プレート１２と可動プレート１３との対向面間である濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、ろ過された水の量が多くなる下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳにおける内から外の放射方向への流通抵抗が増大されることから、ろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのを抑制することができるので、ろ過した水をスクリュー１１ａ〜１１ｃにより確実に外部に設けられたタンク３に送水されることで、積層ろ体Ｆ外側の汚泥から固体成分と水分とを確実に分離ろ過することができる。その結果、汚泥濃縮機１が配置された汚泥貯留槽２内の汚泥を効率よく濃縮することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、隣接する固定プレート１２の間隔、または、可動プレート１３の厚みのうち、少なくとも１つを調整することにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌが上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように積層ろ体Ｆを容易に形成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、隣接する固定プレート１２間の距離を保つスペーサ１６１および１６２の厚みを調整することにより、隣接する固定プレート１２の間隔が調整されて、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、固定プレート１２および可動プレート１３の厚みを上流部側および下流部側において変えることなく、スペーサ１６１および１６２の厚みを調整するだけで、隣接する固定プレート１２間の距離を容易に調整することができる。その結果、固定プレート１２および可動プレート１３を上流部および下流部において共通化しながら、厚みが調整されたスペーサ１６１および１６２により、上流部側よりも下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌが狭くなる積層ろ体Ｆを容易に形成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スクリュー１１ａ〜１１ｃは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における下流部側において、上流部側のスクリュー１１ａのピッチ以上の多重らせん構造を有するように構成する。これにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向の下流部側において、多重らせんの多重数分だけスクリュー１１ｂおよび１１ｃの推力(送水力)が増加される。更に、スクリュー１１ａのピッチに対して１１ｂおよび１１ｃのピッチが増大されるので、その増大されたピッチ分だけリード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度が速くなるとともに、ピッチが大きくなる分、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体Ｆ内のらせん空間路）が大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を高めることができるので、積層ろ体Ｆの下流部側の水の送水力に加えて流速を大きくして円滑に積層ろ体Ｆ内の圧力（静圧）を下げることができる。その結果、積層ろ体Ｆの下流部側からろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、上流部側の水が下流部側により大きな負圧で吸引されるので、上流部側において、積層ろ体Ｆの外側から内側に吸引されてろ過される水の量を効果的に増加することができる。これらにより、汚泥濃縮機１が配置された汚泥貯留槽２内の汚泥をより効率よく濃縮することができる。また、上記ろ過された水を下方から上方に押し上げる（送る）スクリュー１１ａ〜１１ｃの通常運転時の回転方向(正回転)に対して、スクリュー１１ａ〜１１ｃを逆回転させた場合には、必然的にスクリュー１１ａ〜１１ｃにより図２に示すＢ方向、即ちろ液が所定量貯留されたタンク３から配管３１を経由して、ろ過された水を上方から下方に流下（逆流）されることにより、積層ろ体Ｆの下流部側の増大されたピッチの多重らせんによる、積層ろ体Ｆの下流部側から上流部側への逆方向の速い(大きな)流速で強力な送水力の逆流ろ液により、積層ろ体Ｆ内の圧力を強力に上げることができる。これにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄する場合、積層ろ体Ｆの下流部側から上流部側に向かって強力に逆流洗浄することができる。これにより、積層ろ体Ｆの上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スクリュー１１ａ〜１１ｃは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側において１重らせん構造を有するとともに、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において、上流部側のスクリューピッチ以上の２重らせん構造を有するように構成する。これにより、下流部側のスクリュー１１ｂおよび１１ｃを２重らせん構造にして、上記と同様に、スクリュー１１ｂおよび１１ｃにより推力(送水力)が倍増される。更に、スクリュー１１ａのピッチに対して１１ｂおよび１１ｃが増大されるので、その増大されたピッチ分だけリード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度が速くなるとともに、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体Ｆ内のらせん空間路）が大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を容易に高めることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、回転軸１１を、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって外径寸法が徐々に小さくなるテーパ形状に形成する。これにより、下流部側において回転軸１１の外径寸法が小さくなる分、積層ろ体Ｆ内の水が通る部分の容積を大きくすることで流通抵抗が減少されるので、下流部側の円滑なろ過送水(揚水)に伴い、積層ろ体Ｆ内の圧力を下げることができる。その結果、積層ろ体Ｆの下流部側からろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、モータ１５を逆回転させてろ液を逆流させることにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄する場合、積層ろ体Ｆの上部から下部に向かって逆流させたろ液の通る部分の容積が小さくなるので、積層ろ体Ｆ内の下部の圧力を上げることができる。これにより、積層ろ体Ｆの下部の洗浄の効果をより高めることができる。

（第２実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、汚泥濃縮機１の回転軸１１がテーパ形状に形成されている上記第１実施形態とは異なり、汚泥濃縮機２０１の回転軸２１１を一定の太さに形成した例について説明する。

図７に示すように、本発明の第２実施形態の汚泥濃縮システム２００は、汚泥濃縮機２０１と、汚泥貯留槽２と、タンク３とを備えている。汚泥濃縮機２０１は、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂを有する回転軸２１１と、固定プレート１２と、可動プレート１３と、モータ１５と、接続部材１６とを含んでいる。また、汚泥貯留槽２内には、気泡発生部２１と、ガイド２２と、座部２３とが設けられている。また、汚泥濃縮機２０１および汚泥貯留槽２の外部に配置されたタンク３内には、外部ポンプ３２が設置されている。

ここで、第２実施形態では、図８に示すように、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向（上下方向）における下流部側（鉛直方向上側）において、多重らせん構造を有するように構成されている。具体的には、スクリュー２１１ａは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側（鉛直方向下側）において１重らせん構造を有している。また、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において２重らせん構造を有するように構成されている。つまり、ろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側には、スクリュー２１１ａのみ設けられている。また、ろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側には、スクリュー２１１ａおよびスクリュー２１１ｂが設けられている。また、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂは、それぞれ、一定のピッチを有するように構成されている。

また、第２実施形態では、回転軸２１１は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に渡って一定の太さに形成されている。

また、第２実施形態では、積層ろ体Ｆの固定プレート１２および可動プレート１３の間の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ（図４参照）は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、積層ろ体Ｆの上流部側の濃縮ろ過溝ＮＳ（ろ過溝Ｓから可動プレート１３の厚みを引いた分の細隙）の間隔Ｌは、一定の間隔Ｌ３である。また、積層ろ体Ｆの下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、間隔Ｌ３よりも小さい間隔Ｌｘである。また、下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌｘは、積層ろ体Ｆの下流部側に行くほど徐々に小さくなるように形成されている。

また、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、隣接する固定プレート１２の間隔を調整することにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、上流部側のスペーサ２６１と下流部側のスペーサ２６２との厚みを、それぞれ、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ３と、間隔Ｌ３よりも小さくかつ下流部側の先端に向かって徐々に小さくなる間隔Ｌｘとに対応するように調整することにより、隣接する固定プレート１２の間隔が調整されて、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌが、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。また、下流部側のスペーサ２６２は、下流部側に向かって徐々に上下方向の長さが小さくなるように配置されている。

また、第２実施形態では、汚泥濃縮機２０１は、ガイドブラケット２０２を介してガイド２２に支持されている。具体的には、汚泥濃縮機２０１は、ガイドブラケット２０２が取り付けられている。また、ガイドブラケット２０２は、汚泥貯留槽２内に上下に延びるように配置されたガイド２２に固定されている。これにより、汚泥濃縮機２０１を汚泥貯留槽２内の任意の上下位置に配置して固定することが可能である。

第２実施形態では、汚泥濃縮槽２において、凝集剤により凝集されたフロック（固体成分）の比重が水よりも小さいために、フロック（固体成分）の濃度が上側において濃くなっている場合の例を示している。したがって、第２実施形態では、図７に示すように、汚泥濃縮機２０１は、汚泥貯留槽２の下寄り（座部２３寄り）に配置されている。これにより、フロック（固体成分）の濃度が低い位置で効率的に水分をろ過することが可能となる。具体的には、ガイドブラケット２０２のガイド２２に対する取付位置が下寄りに調整されて、汚泥濃縮機２０１が汚泥貯留槽２の下寄りに配置されて固定されている。また、汚泥濃縮機２０１は、汚泥貯留槽２の底部に設けられた座部２３に当接するように配置されている。

また、汚泥濃縮機２０１により排出されるろ液は、配管３１を介してタンク３に送られるように構成されている。具体的には、ろ過運転中（通常運転中）には、弁３３により配管３１に配管３１ａが接続される。そして、ろ液は、配管３１ａを通ってタンク３に排出される。なお、配管３１ａは、タンク３の上側に設けられており、大気解放されている。これにより、ろ過運転中（通常運転中）に、タンク３内に貯められたろ液の逆流が防止される。また、洗浄時にタンク３のろ液（洗浄水）を逆流させて、汚泥濃縮機２０１を洗浄する場合は、弁３３により配管３１に配管３１ｂが接続される。そして、外部ポンプ３２を駆動させることにより、配管３１ｂを通って、タンク３からろ液が汚泥濃縮機２０１に送られる。

また、第２実施形態では、洗浄手段としての外部ポンプ３２は、固定プレート１２および可動プレート１３の外周部に対して、水による洗浄を行うように構成されている。具体的には、洗浄手段としての外部ポンプ３２は、濃縮ろ過溝ＮＳ（固定プレート１２と可動プレート１３との隙間）内に、タンク３の水（ろ液）を逆流させることにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄し、フロックの目詰まりを解消するように構成されている。また、この際、外部ポンプ３２の駆動とともに、モータ１５を通常運転時とは逆方向に回転駆動することにより、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂにより、濃縮ろ過溝ＮＳ内に、ろ過した水を逆流させるように構成する。これにより、外部ポンプ３２に加えて、スクリュー２１１ａ、２１１ｂおよびモータ１５も洗浄手段として機能する。

また、第２実施形態では、汚泥貯留槽２の底部に気泡発生部２１が設けられている。気泡発生部２１は、エア源（図示せず）に接続されており、汚泥貯留槽２内に気泡を噴射するように構成されている。つまり、汚泥貯留槽２の下部に汚泥濃縮機２０１を配置した状態で、気泡発生部２１により汚泥貯留槽２の底部側で気泡を発生させるように構成されている。また、発生させた気泡の浮上作用によって汚泥貯留槽２内の汚泥を対流攪拌および浮遊させることによって、ろ過溝Ｓを含む積層ろ体Ｆの外周部近傍が洗浄されるように構成されている。また、気泡により、凝縮された固体成分（フロック）が浮上するように構成されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、積層ろ体Ｆの固定プレート１２と可動プレート１３との対向面間である濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、ろ過された水の量が多くなる下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳにおける内から外の放射方向への流通抵抗が増大されることから、ろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのを抑制することができるので、汚泥濃縮機２０１が配置された汚泥貯留槽２内の汚泥を効率よく濃縮することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における下流部側において、多重らせん構造を有するように構成する。これにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向の下流部側において、多重らせんの多重数分だけスクリュー２１１ａおよび２１１ｂの推力(送水力)が増加されることから、ろ過された水を送る能力を高めることができるので、積層ろ体Ｆの下流部側の水の送水力を大きくして積層ろ体Ｆ内の圧力（静圧）を下げることができる。その結果、積層ろ体Ｆの下流部側からろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、上流部側の水が下流部側により大きな負圧で吸引されるので、上流部側において、積層ろ体Ｆの外側から内側に吸引されてろ過される水の量を効果的に増加することができる。これらにより、汚泥をより効率よく濃縮することができる。また、上記ろ過された水を下方から上方に押し上げる（送る）スクリュー２１１ａおよび２１１ｂの通常運転時の回転方向(正回転)に対して、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂを逆回転させた場合には、必然的にスクリュー２１１ａおよび２１１ｂにより図７に示すＢ方向、即ちろ液が所定量貯留されたタンク３から配管３１を経由して、ろ過された水を上方から下方に流下（逆流）されることにより、積層ろ体Ｆの下流部側の多重らせんによる強力な送水力に加えて外部ポンプ３２の送水の逆流ろ液によって、積層ろ体Ｆ内の圧力を強力に上げることができるので、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄する場合、積層ろ体Ｆの下流部側から上流部側に向かって強力に逆流洗浄することができる。これにより、積層ろ体Ｆの上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、スクリュー２１１ａおよび２１１ｂを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側において１重らせん構造を有するとともに、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において２重らせん構造を有するように構成する。これにより、下流部側のスクリュー２１１ａおよび２１１ｂを２重らせん構造にして、上記同様にスクリュー２１１ｂおよび２１１ｃにより推力(送水力)が倍増されることから、ろ過された水を送る能力を容易に高めることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、下流部側のスクリューが２重らせん構造を有する構成の上記第１および第２実施形態とは異なり、上流部側から下流部側に渡って１重らせん構造のスクリュー３１１ａが設けられた構成の例について説明する。

図９に示すように、本発明の第３実施形態の汚泥濃縮システム３００は、汚泥濃縮機３０１と、汚泥貯留槽２と、タンク３とを備えている。汚泥濃縮機３０１は、スクリュー３１１ａを有する回転軸３１１と、固定プレート１２と、可動プレート１３と、モータ１５と、接続部材１６とを含んでいる。また、汚泥貯留槽２内には、気泡発生部２１と、ガイド２２と、座部２３とが設けられている。

ここで、第３実施形態では、図１０に示すように、スクリュー３１１ａは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向（上下方向）における上流部側から下流部側に渡って１重らせん構造を有している。また、スクリュー３１１ａのピッチは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって徐々に大きくなるように構成されている。

また、第３実施形態では、回転軸３１１は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に渡って一定の太さに形成されている。

また、第３実施形態では、積層ろ体Ｆの固定プレート１２および可動プレート１３の間の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ（図４参照）は、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、積層ろ体Ｆの上流部側の濃縮ろ過溝ＮＳ（ろ過溝Ｓから可動プレート１３の厚みを引いた分の細隙）の間隔Ｌは、Ｌ１である。また、積層ろ体Ｆの下流部側の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、間隔Ｌ１よりも小さい間隔Ｌ２である。

また、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌは、隣接する固定プレート１２の間隔を調整することにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。具体的には、上流部側のスペーサ１６１と下流部側のスペーサ１６２との厚みを、それぞれ、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌ１およびＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）に対応するように調整することにより、隣接する固定プレート１２の間隔が調整されて、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌが、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている。

この第３実施形態では、上記第２実施形態と同様に、汚泥貯留槽２において、凝集剤により凝集されたフロック（固体成分）の比重が水よりも小さいため、フロック（固体成分）の濃度が上側において濃くなっている場合の例を示している。したがって、第３実施形態では、図９に示すように、汚泥濃縮機３０１は、汚泥貯留槽２の下寄り（座部２３寄り）に配置されている。これにより、フロック（固体成分）の濃度が低い位置で効率的に水分をろ過することが可能となる。具体的には、ガイドブラケット２０２のガイド２２に対する取付位置が下寄りに調整されて、汚泥濃縮機３０１が汚泥貯留槽２の下寄りに配置されて固定されている。また、汚泥濃縮機３０１は、汚泥貯留槽２の底部に設けられた座部２３に当接するように配置されている。

また、汚泥濃縮機３０１により排出されるろ液は、配管３１を介してタンク３に送られるように構成されている。また、配管３１は、弁３４ａおよび弁３４ｂにより接続が切り替えられる。具体的には、ろ過運転中または洗浄運転中（通常運転中または洗浄水の逆転運転中）には、弁３４ａが開放されるとともに、弁３４ｂが閉塞される。これにより、ろ液は、タンク３に排出またはタンク３内から洗浄逆流される。また、汚泥濃縮機３０１を空気洗浄する場合は、弁３４ａが閉塞されるとともに、弁３４ｂが開放される。そして、エア源３０２から送られる空気が弁３４ｂを介して汚泥濃縮機３０１に逆流するように送られる。

また、第３実施形態では、洗浄手段としてタンク３内に貯留されたろ液を洗浄水として用いる場合と、エア源３０２から供給される空気を用いる場合とがあり、固定プレート１２および可動プレート１３の外周部に対して、洗浄水または空気による洗浄を行うように構成されている。具体的には、洗浄手段としてモータ１５を通常運転とは逆方向に回転駆動することにより、スクリュー３１１ａにより、濃縮ろ過溝ＮＳ（固定プレート１２と可動プレート１３との隙間）内に、洗浄水または空気を逆流させることにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄し、フロックの目詰まりを解消するように構成されている。また、エア源３０２から空気を逆流させる際に、汚泥濃縮機３０１および配管３１内に残るろ液も空気に押されて逆流する。この逆流するろ液によっても、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部が洗浄される。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、積層ろ体Ｆの固定プレート１２および可動プレート１３の間の濃縮ろ過溝ＮＳの間隔Ｌを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成する。これにより、ろ過された水の量が多くなる下流部側において固定プレート１２および可動プレート１３の間の濃縮ろ過溝ＮＳからろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのを抑制することができるので、汚泥を効率よく濃縮することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、スクリュー３１１ａのピッチを、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって徐々に大きくなるように構成する。これにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を上流部側から下流部側に送る方向において、スクリュー３１１ａのピッチが順次増大されることから、その順次増大されるピッチ分だけ順次リード（１回転で軸方向に進む移送距離）が大きくなる。即ち、単位時間当たりの移送速度も順次増速されるとともに、ピッチが大きくなる分、ろ液の通る部分の容積（積層ろ体Ｆ内のらせん空間路）が徐々に大きくなり流通抵抗が減少されることから、ろ過された水を送る能力を高めることができる。また、積層ろ体Ｆ内の水の流速を順次大きくして円滑に圧力（静圧）を下げることができるので、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における下流部側において、ろ過された水を送る能力を高めることができる。また、積層ろ体Ｆ内の下流部側の水の流速を順次大きくして円滑に圧力（静圧）を下げることができるので、積層ろ体Ｆの下流部側からろ過された水が積層ろ体Ｆの外部に漏れるのをより効果的に抑制することができる。また、上流部側の水が下流部側により円滑に順次大きな負圧で吸引されるので、上流部側において、積層ろ体Ｆの外側から内側に吸引されてろ過される水の量を効果的に増加することができる。これらにより、汚泥濃縮機３０１が配置された汚泥貯留槽２内の汚泥をより効率よく濃縮することができる。また、上記ろ過された水を下方から上方に押し上げる（送る）スクリュー３１１ａの通常運転時の回転方向(正回転)に対して、スクリュー３１１ａを逆回転させた場合には、必然的にろ液が所定量貯留されたタンク３から配管３１を経由して、ろ過された水を洗浄水として上方から下方に流下（逆流）されることにより、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部が洗浄水で洗浄される。この場合、上記とは逆にスクリュー３１１ａのピッチが洗浄水が流れる上流部側から下流部側に向かって徐々に減少する。即ち、積層ろ体Ｆの下流部側から上流部側に向かって逆流させたろ液の通る部分の容積（積層ろ体Ｆ内のらせん空間路）が徐々に小さくなることにより、積層ろ体Ｆ内の上流部側の圧力を円滑かつ強力に順次上げることができる。また、上記エア源３０２から供給される空気を用いて洗浄することもできる。これにより、洗浄水または空気を汚泥の性状に合わせた洗浄手段を使い分けられるので、積層ろ体Ｆの上流部側の洗浄の効果をより高めることができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明の汚泥濃縮機を上下方向に立てた状態で配置する縦型濃縮機（バーチカル濃縮機）に適用する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、汚泥濃縮機は、斜めに立てた状態や横に向けた状態で配置されていてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、固定プレートの間隔を調整することにより、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔が、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなる構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、濃縮ろ過溝ＮＳの間隔は、隣接する固定プレートの間隔（スペーサの厚み）、または、可動プレートの厚みのうち、少なくとも１つを調整することにより、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成してもよい。たとえば、上流部側より下流部側の方の可動プレートの厚みを大きくしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スクリューは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における下流部側において、２重らせん構造を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スクリューは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における下流部側において、３重以上の多重らせん構造を有していてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スクリューは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍を境に、上流部側と下流部側とで１重らせん構造および多重らせん構造を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スクリューは、積層ろ体Ｆ内のろ過された水を送る方向における中央近傍以外を境に、上流部側と下流部側とで１重らせん構造および多重らせん構造を有する構成でもよい。

また、上記第１実施形態では、下流部側の２重らせん構造のスクリューは、互いに１８０度の間隔を隔てて配置されている構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、図１１に示す変形例による汚泥濃縮機４０１のように、下流部側の２重らせん構造のスクリュー４１１ａおよび４１１ｂを、回転軸４１１を中心に互いに略直交するように配置してもよい。なお、この場合、スクリュー４１１ａおよび４１１ｂは、互いに等しい回転半径ｒ１を有していてもよい。また、下流部側の２重らせん構造のスクリューを、９０度および１８０度以外の他の角度を隔てて配置してもよい。

また、上記第１実施形態では、汚泥濃縮機の内部に羽根車（内部ポンプ部）を設け、上記第２実施形態では、汚泥濃縮機の外部に外部ポンプを設けて、ろ過したろ液を逆流させる構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、内部ポンプ部および外部ポンプのいずれも設けずに、モータによりスクリューのみを逆回転させることにより、ろ液を逆流させる構成でもよい。この場合、モータおよびスクリューが洗浄手段として機能する。

また、上記第３実施形態では、汚泥濃縮機の内部から空気を逆流させて、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部の洗浄を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１２に示す変形例のように、汚泥濃縮機５０１の外部にスパイラル噴射管５０２を設けて、積層ろ体Ｆの外側から空気を噴射させて、ろ過溝Ｓ内を含む積層ろ体Ｆの外周部を洗浄してもよい。具体的には、この変形例によるスパイラル噴射管５０２は、汚泥濃縮機５０１の外部にらせん状に設けられている。また、スパイラル噴射管５０２は、内側（汚泥濃縮機５０１側）に複数の噴射口５０２ａが設けられている。また、スパイラル噴射管５０２は、エア源（図示せず）に接続されている。そして、スパイラル噴射管５０２は、エア源から供給される空気を噴射口５０２ａから噴射して、汚泥濃縮機５０１の外周部を洗浄するように構成されている。また、スパイラル噴射管５０２は、上下方向に移動可能に構成されていてもよいし、回動するように構成されていてもよい。これにより、空気を汚泥濃縮機５０１の外周部に万遍なく噴射することが可能となる。

また、上記第１〜第３実施形態では、汚泥濃縮機によりろ過されたろ液をタンクに貯める構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、タンクを設けずにろ液を直接次の処理に送ってもよい。この場合、汚泥濃縮機を洗浄する水を外部から引いてもよい。つまり、ろ過したろ液以外の水を用いて固定プレートおよび可動プレートの外周部を洗浄してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、生物反応槽として曝気槽を用いる好気性の生物処理の構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、生物反応槽において、曝気（エアレーション）せずに嫌気性の生物処理を行ってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、被処理水を生物反応槽、最終沈殿池、汚泥貯留槽および脱水機により処理する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、被処理水をその他の処理（たとえば、化学的処理（薬品処理、オゾン処理など）等）によりさらに水処理してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、隣接する固定プレート間にスペーサを設けて固定プレート間にろ過溝を形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スペーサを設けずに固定プレート間にろ過溝を形成してもよい。たとえば、固定プレートに凸部を設けて、隣接する固定プレート間の位置を位置決めしてもよい。この場合、上流部側の固定プレートの凸部よりも下流部側の固定プレートの凸部の大きさを小さくして、下流部側の固定プレートの間隔が小さくなるようにしてもよい。

１、２０１、３０１、４０１、５０１ 汚泥濃縮機
１１、２１１、３１１、４１１ 回転軸
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１１ａ、２１１ｂ、３１１ａ、４１１ａ、４１１ｂ スクリュー
１２ 固定プレート
１３ 可動プレート
１５ モータ
１６１、１６２、２６１、２６２ スペーサ
Ｆ 積層ろ体
ＮＳ 濃縮ろ過溝
Ｓ ろ過溝

Claims (7)

1. ろ過された水を送るスクリューを有する回転軸と、
   前記回転軸を回転させるモータと、
   前記スクリューを取り囲むように配置された複数の固定プレートと、隣接する前記固定プレートの間に配置された可動プレートとを含み、隣接する前記固定プレート間にろ過溝が形成された積層ろ体とを備え、
   前記積層ろ体の前記固定プレートと前記可動プレートとの対向面間である濃縮ろ過溝の間隔は、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている、汚泥濃縮機。
2. 前記濃縮ろ過溝の間隔は、隣接する前記固定プレートの間隔、または、前記可動プレートの厚みのうち、少なくとも１つを調整することにより、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている、請求項１に記載の汚泥濃縮機。
3. 前記積層ろ体は、隣接する前記固定プレート間の距離を保つスペーサをさらに含み、
   前記スペーサの厚みを調整することにより、隣接する前記固定プレートの間隔が調整されて、前記濃縮ろ過溝の間隔が、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側よりも下流部側の方が狭くなるように構成されている、請求項２に記載の汚泥濃縮機。
4. 前記スクリューは、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における下流部側において、上流部側のスクリューピッチ以上の多重らせん構造を有するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥濃縮機。
5. 前記スクリューは、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における中央近傍から上流部側において１重らせん構造を有するとともに、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における中央近傍から下流部側において、上流部側のスクリューピッチ以上の２重らせん構造を有するように構成されている、請求項４に記載の汚泥濃縮機。
6. 前記回転軸は、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって外径寸法が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚泥濃縮機。
7. 前記スクリューのピッチは、前記積層ろ体内のろ過された水を送る方向における上流部側から下流部側に向かって徐々に大きくなるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚泥濃縮機。

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