JP6220289B2 - ベルトプレス脱水機及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体を含有する液体を、無端状の二枚の濾布の間に挟み込んだ状態で複数の加圧ローラにより加圧脱水するベルトプレス脱水機及びその運転方法に関するものである。

下水汚泥等の被処理物を加圧脱水する装置としてベルトプレス脱水機がある。ベルトプレス脱水機は、無端ベルト状の濾布を用いて汚泥等の被処理物を濾過するものであり、一枚の濾布により重力濾過する濾過部と、二枚の濾布により被処理物を挟み、複数の加圧ローラに蛇行するように巻き付けられて加圧脱水する加圧脱水部を備えている。

ベルトプレス脱水機では、汚泥等の被処理物を濾過部に供給し、重力濾過した後、加圧脱水部にて加圧脱水した際に、汚泥の凝集状態によっては濾布の側端部から流れ出る現象、いわゆるサイドリーク現象が生じることが知られている。このサイドリーク現象が生じると、被処理物を脱水して得られた濾液に被処理物が混入してしまい、液体と固体の分離が十分に行われないという問題があった。従来、この問題に対して、被処理物の供給速度を低下させること等によりサイドリーク現象を抑制していた。

特許文献１には、サイドリーク現象を防止するベルトプレス脱水機として、無端ベルトを支持する複数のローラのうち一部のローラに、ローラの軸方向中央部に位置するようくぼみを設けたことを特徴とする脱水機が記載されている。この脱水機の作用は、重力濾過部を形成する支持ローラにくぼみを設けることによって、汚泥が濾布の中心部に寄せられて、サイドリーク現象を防止するというものである。

特開平６−１９０５９５号公報

しかし、特許文献１に記載されたベルトプレス脱水機では、支持ローラにより形成された重力濾過部においてサイドリークを抑制するものの、加圧脱水部において二枚の濾布の間に汚泥が供給される際、中央に寄せられた汚泥が広がってしまいサイドリーク現象が生じるという課題がある。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、ベルトプレス脱水機において、下水汚泥等の被処理物を二枚の濾布の間に挟んで加圧脱水する際に、二枚の濾布の側端部を密着させることにより加圧脱水部におけるサイドリーク現象を抑制することを見いだし本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下のベルトプレス脱水機及びベルトプレス脱水機の運転方法を提供するものである。

（本願第１発明）
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、固体を含有する液体を挟む二枚の濾布と、加圧ローラと、前記加圧ローラで加圧する際に、前記二枚の濾布の側端部を密着させる密着手段と、を備えたことを特徴とするベルトプレス脱水機である。
（本願第２発明）
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記密着手段は前記濾布の外部から前記濾布を前記加圧ローラに押さえつける押さえ手段であることを特徴とする本願第１発明に記載のベルトプレス脱水機である。
（本願第３発明）
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、前記押さえ手段は前記加圧ローラの外周に沿った形状の押さえ部材であることを特徴とする本願第２発明に記載のベルトプレス脱水機である。
（本願第４発明）
上記課題を解決するための本願第４発明の構成は、前記押さえ手段は前記加圧ローラの外周に沿って配置した複数の押さえローラであることを特徴とする本願第２発明に記載のベルトプレス脱水機である。
（本願第５発明）
上記課題を解決するための本願第５発明の構成は、前記密着手段は前記加圧ローラの側端部に形成された凸部と、前記凸部に前記濾布を押さえつけるよう前記濾布に張力を与える引張手段とを備えたことを特徴とする本願第１発明に記載のベルトプレス脱水機である。
（本願第６発明）
上記課題を解決するための本願第６発明は、固体を含有する液体から固体を分離するベルトプレス脱水機の運転方法において、二枚の濾布の間に、前記固体を含有する液体を供給する工程、前記二枚の濾布の側端部を密着させる工程、前記二枚の濾布の側端部を密着させた状態で、加圧ローラにより前記二枚の濾布に加圧する工程、を備えたことを特徴とするベルトプレス脱水機の運転方法である。

本願第１発明のベルトプレス脱水機によれば、加圧ローラにより加圧脱水する際、密着手段により二枚の濾布の側端部に隙間がなくなるため、被処理物のサイドリーク現象を抑制することができる。
また、本願第１発明のベルトプレス脱水機によれば、被処理物のサイドリーク現象を抑制することにより、被処理物の供給速度を高めることができるため、高効率で脱水処理することが可能となる。
さらには、被処理物を二枚の濾布の間に高充填することができるため、被処理物の厚みが増して加圧力を高めることができる。よって、加圧脱水により得られる脱水ケーキの含水率を低減するという効果がある。

本願第２発明及び本願第３発明のベルトプレス脱水機によれば、簡易な構造物により、二枚の濾布の側転部を密着させることが可能である。

本願第４発明のベルトプレス脱水機によれば、濾布と押さえ部材との摩擦を低減することができるため、濾布の破損を抑制することができる。

本願第５発明のベルトプレス脱水機によれば、外部から押さえ部材により押さえる必要がないため、簡易な構成により二枚の濾布の側端部を密着させることができ、押さえ部材との摩擦を完全になくすこともできる。
また、加圧ローラと押さえ部材との隙間に二枚の濾布を導入すると、引っかかり等のトラブルの原因となるが、本願第５発明によれば、トラブルなく運転することが可能である。

本願第６発明のベルトプレス脱水機の運転方法によれば、固体を含有する液体（以下、「被処理物」という。）を加圧ローラにより加圧脱水する際、二枚の濾布の側端部から被処理物がサイドリークする現象を完全に抑えることができ、脱水濾液に被処理物が混入することを防止することができる。
また、本願第６発明のベルトプレス脱水機の運転方法によれば、被処理物の供給速度を高めることができるため、高効率で脱水処理することが可能となる。
さらには、被処理物を二枚の濾布の間に高充填することができるため、被処理物の厚みが増して加圧力を高めることができる。よって、加圧脱水により得られる脱水ケーキの含水率を低減するという効果がある。

本発明の実施例のベルトプレス脱水機を備えた汚泥処理システムの構成を示す概略説明図である。 （ａ）本発明の第１の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部の構成を示す概略説明図である。（ｂ）図２（ａ）の（Ａ）から見た加圧ローラの平面図である。 （ａ）本発明の第２の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部の構成を示す概略説明図である。（ｂ）図３（ａ）の（Ｂ）から見た加圧ローラの平面図である。 （ａ）本発明の第３の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部の構成を示す概略説明図である。（ｂ）図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。（ｃ）図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。

以下の実施例では、汚泥処理システム及びこの汚泥処理システムに設けられた本発明のベルトプレス脱水機及び運転方法について説明する。
ここで、本発明のベルトプレス脱水機に供される被処理物は、固体を含有する液体である。この「固体を含有する液体」とは、液体中に粒子状の固体が分散した状態のものであり、固体の濃度が低く粘度の低い液体から固体濃度が高い泥状物まで含まれる。具体的には、下水処理場の下水汚泥、排水処理場等の余剰汚泥、製紙工場の製紙スラッジ、浚渫汚泥、ヘドロ等が挙げられる。

図１は、本発明の実施例のベルトプレス脱水機を備えた汚泥処理システム１の構成を示す概略説明図である。
汚泥処理システム１は、ベルトプレス脱水機２、汚泥貯留槽３、高分子溶解槽４、混和分配機５、洗浄水槽６で構成される。
下水処理等で発生した汚泥は、汚泥貯留槽３に蓄積され、汚泥供給ポンプにより混和分配機５に供給される。また、凝集剤等の薬剤は、高分子溶解槽４で調製され、薬注ポンプにより混和分配機５に供給されて汚泥と混合される。凝集剤と混合された汚泥は、凝集剤の働きにより凝集フロックを形成する。凝集した汚泥は、ベルトプレス脱水機２に送液されて脱水処理される。

ベルトプレス脱水機２は、重力濾過により凝集汚泥を濃縮する濾過部７、及び、加圧により強制脱水する加圧脱水部８を備えている。
濾過部７は、濾布で形成された無端ベルトを有しており、混和分配機５で凝集処理された凝集汚泥が濾過部７の無端ベルト上に供給され、無端ベルトで移送される間に重力濾過により濾液と濃縮汚泥に分離される。
なお、図中において、濾過部７の無端ベルトは、以下に説明する加圧脱水部８の無端ベルトとは独立した構成として図示されているが、加圧脱水部８の上部又は下部の無端ベルトの一部を濾過部として形成してもよい。

加圧脱水部８は、上部濾布８１と下部濾布８２からなる二枚の濾布と、複数の加圧ローラ８３（図中、斜線を付したローラ）を有し、上部濾布８１と下部濾布８２の間に濃縮汚泥が供給される。濃縮汚泥を挟んだ二枚の濾布は、複数の加圧ローラ８３に蛇行するように巻き付けられて走行する。

上部濾布８１及び下部濾布８２の材質は、特に限定されないが、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、綿等の天然繊維、ステンレス等の金属メッシュが挙げられる。

上部濾布８１は、加圧ローラ８３、上部支持ローラ８６（図中、白抜きで示したローラ）及び上部引張ローラ８４（図中、格子柄を付したローラ）により支持され、無端ベルトを形成している。上部引張ローラ８４は、引張手段により外方向に引っ張られて上部濾布８１を緊張状態に維持している。下部濾布８２も同様に、加圧ローラ８３、下部支持ローラ８７（図中、白抜きで示したローラ）及び下部引張ローラ８５（図中、格子柄を付したローラ）により無端ベルトを形成し、引張手段によって緊張状態が維持される。
なお、実施例では、引張手段により上部引張ローラ及び下部引張ローラを外方向に引っ張るように構成したが、上部引張ローラ及び下部引張ローラに代えて円柱状部材に濾布を掛けて引張手段を用いて緊張状態を形成してもよい。

引張手段としては、油圧シリンダ、エアシリンダ等の流体圧シリンダやスプリング等の引張装置を使用することができる。流体圧シリンダは、引張圧力を調節することができるので好ましい。濾布の引張圧力を調節して加圧脱水部８における脱水圧力を調整することにより、脱水ケーキの含水率を所望の範囲に調整することができる。

上記濾過部７により得られた濃縮汚泥は、加圧脱水部８において、上部濾布８１と下部濾布８２の間に供給され、二枚の濾布に挟まれた状態で複数の加圧ローラ８３の周囲を通過する。その間に、複数の加圧ローラ８３により濾布に圧力及びせん断力が加えられ、濃縮汚泥が濾液と脱水ケーキに分離される。濾液はベルトプレス脱水機２内の底部に収集されて、濾過部７で発生した濾液と共に排出される。脱水ケーキは、スクレーパ９により濾布から剥がされて機外に排出する。

複数の加圧ローラ８３を通過後の上部濾布８１及び下部濾布８２は、脱水ケーキが付着して目詰まりが生じているため、洗浄水により洗浄されて再生する。洗浄水は、洗浄水槽６から洗浄水供給ポンプにより供給され、洗浄水ノズルより各濾布に向かって噴射される。

図２（ａ）は、本発明の第１の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部８の構成を示す概略説明図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の（Ａ）から見た加圧ローラ８３の平面図を示したものである。
加圧ローラ８３の外側には、加圧ローラ８３の外周に沿った形状の押さえ部材８８が設けられている。押さえ部材８８は、加圧ローラ８３の外側に巻かれた二枚の濾布の外部から、濾布の側端部を押さえつけて密着させるための手段である。
濾布の側端部を押さえつけることにより、濃縮汚泥の供給速度を低下することなくサイドリークを防止することができる。

押さえ部材８８の材質は、特に限定されないが、濾布との滑りに優れた樹脂が好ましい。樹脂としては、ＭＣナイロン（登録商標）等のポリアミド、高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、四フッ化エチレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。

上部濾布８１と下部濾布８２は、加圧ローラ８３方向に向かってくさび形に支持されていることが好ましい。くさび形とは、上部濾布８１と下部濾布８２が、加圧ローラ８３方向に向かって徐々に幅が狭くなるように支持されている態様を示す。くさび形に支持することにより濃縮汚泥が加圧ローラ８３に向かって徐々に加圧脱水されるため、上部濾布８１及び下部濾布８２が加圧ローラ８３に導入されるときに生じるサイドリークを抑制することができる。

また、前記くさび形は、下方に傾斜又は垂直となるように支持されることが好ましい。このように支持することにより、濃縮汚泥が二枚の濾布の間に充填される際に濃縮汚泥の自重がかかり、隙間無く十分な充填状態が得られる。十分な充填状態が得られると、処理速度が速く、処理効率を高めることができる。また、濃縮汚泥の厚みが増すため強く加圧され、脱水ケーキの含水率を低減するという効果もある。

複数の加圧ローラ８３は、異なるローラ径を有しており、濃縮汚泥を供給後最初の加圧ローラ（以下、「第１の加圧ローラ」という。）が最も大きく、順次、小さくなることが好ましい。加圧ローラのローラ径が大きいほど脱水圧力及びせん断力が小さく、ローラ径が小さいほど脱水圧力及びせん断力が大きくなる。そのため、ローラ径が徐々に小さくなるように加圧ローラを配列すると、濃縮汚泥にかかる圧力及びせん断力が徐々に増加することとなり、効率よく脱水することができる。

押さえ部材８８等の密着手段は、前記第１の加圧ローラに設けることが好ましい。第１の加圧ローラにおいてサイドリークする濃縮汚泥量が最も多いため、これを防止することによりサイドリークを効率よく抑制することができる。
また、押さえ部材８８等の密着手段を第１の加圧ローラのみに設けてもよい。第１の加圧ローラにより処理されると、濃縮汚泥から多量の濾液が絞り出されるため、第１の加圧ローラを通過後は、濃縮汚泥は適度な硬さを有しておりサイドリーク現象が生じにくくなる。よって、設備の簡素化を考慮して第１の加圧ローラ８３のみに押さえ部材８８を設けることが好ましい。

図３（ａ）は、本発明の第２の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部の構成を示す概略説明図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）の（Ｂ）から見た加圧ローラの平面図を示したものである。
第２の実施例では、密着手段の第２の態様として、加圧ローラ８３の外周に複数の押さえローラ８９を備えた構成である。押さえローラ８９は、二枚の濾布の側端部を密着させるように押さえつけるための２つのローラ部８９ａ、及び、２つのローラ部８９ａを連結して支持するシャフト部８９ｂを有している。
押さえローラ８９の構成は、これに限定されることなく、シャフト部８９ｂを有さず、２つのローラ部８９ａをそれぞれ独立して支持してもよい。

ローラ部８９ａは、加圧ローラ８３の回転動作に合わせて、加圧ローラ８３と反対方向に回転するように支持されている。そのため、押さえローラ８９と濾布の摩擦が少なく、濾布の摩耗を抑制することができる。

押さえローラ８９の材質は、特に限定されないが、押さえ部材８８と同様に、濾布との滑りに優れた樹脂が好ましい。

押さえローラ８９は、加圧ローラ８３と濾布の接触する範囲において複数配置される。その際、隣に配置するローラ部８９ａの間隔を大きくし過ぎると、二枚の濾布が離れてサイドリークが生じてしまうため、サイドリークが生じないよう適切な間隔で配置する。隣り合うローラ部８９ａの濾布との接点の間隔が、加圧ローラ８３の円周に沿って５〜１５ｃｍとなるように配置することが好ましい。

図４（ａ）は、本発明の第３の実施例のベルトプレス脱水機の加圧脱水部の構成を示す概略説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面図を表し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面図を表したものである。
第３の実施例では、密着手段の第３の態様として、複数の押さえローラ８９の側端部に凸部８３ａを設け、引張手段により濾布に張力を与えて二枚の濾布の側端部を密着させる構成である。

凸部８３ａの材質は、特に限定されないが、押さえ部材８８と同様に、濾布との滑りに優れた樹脂が好ましい。
また、加圧ローラ８３と凸部８３ａは、一体的に成型したものでも、凸部８３ａを加圧ローラ８３から分離できるようにしてもよい。装置の簡素化及び強度を考慮すると、加圧ローラ８３と凸部８３ａを一体的に成型された樹脂成型物であることが好ましい。

その作用は、図４（ｂ）に示すように、上部濾布８１を緊張状態とすることにより上部濾布８１が上側に膨らんで加圧ローラ８３に導入される。また、図４（ｃ）に示すように、上部濾布８１と下部濾布８２の側端部が密着して、二枚の濾布の間に袋状の空隙を形成し、濃縮汚泥がこの空隙に自重で充填される。
これにより、濃縮汚泥を多量に充填することができ、処理速度を高めることが可能となる。また、濃縮汚泥の厚みが増して加圧及びせん断力を高めることもできる。
当該第３の態様の密着手段では、押さえ手段が不要であるため、装置が簡素化し、さらには、摩擦による濾布の摩耗が生じないという効果も有する。

第３の態様の密着手段は、複数の加圧ローラ８３のどの加圧ローラに設けてもよいが、第１の加圧ローラのみに設けることが好ましい。第３の態様の密着手段は、上部濾布８１及び下部濾布８２の中央部が加圧されにくいため、全ての加圧ローラに凸部を設けると脱水ケーキの含水率が高くなるおそれがある。よって、凸部８３ａを備えた第１の加圧ローラにより加圧脱水して、サイドリークが生じない程度まで濃縮汚泥の硬さを高め、以後の加圧ローラで高い圧力をかけて脱水ケーキの含水率を低下させることが好ましい。

また、複数の加圧ローラに凸部８３ａを設ける場合には、第１の加圧ローラに設けた凸部の高さを最大とし、順次、凸部の高さが小さくなるように構成することが好ましい。これにより、濃縮汚泥にかかる圧力及びせん断力が徐々に高まり、サイドリークもなく脱水ケーキの脱水率を低減することが可能となる。

本発明のベルトプレス脱水機は、上記実施例のように下水処理場等の汚泥の脱水処理、排水処理場、食品工場、製紙工場、医薬品工場、浚渫作業現場等の脱水処理において利用することができる。
さらに、脱水処理だけでなく、果汁や豆乳等の食品の絞り機としても利用できる。また、食用油等の搾油機としても利用することができる。

１ 汚泥処理システム、２ ベルトプレス脱水機、３ 汚泥貯留槽、４ 高分子溶解槽、５ 混和分配機、６ 洗浄水槽、７ 濾過部、８ 加圧脱水部、９ スクレーパ
８１ 上部濾布、８２ 下部濾布、８３ 加圧ローラ、８３ａ 凸部、８４ 上部引張ローラ、８５ 下部引張ローラ、８６ 上部支持ローラ、８７ 下部支持ローラ、８８ 押さえ部材、８９ 押さえローラ、８９ａ ローラ部、８９ｂ シャフト部

Claims (4)

1. 固体を含有する液体を挟む二枚の濾布と、
   加圧ローラと、
   前記加圧ローラで加圧する際に、前記二枚の濾布の側端部を密着させる密着手段と、を備え、
   前記密着手段は前記濾布の外部から前記濾布を前記加圧ローラに押さえつける押さえ手段であり、
   前記押さえ手段は前記加圧ローラの外周に沿った形状の押さえ部材であることを特徴とするベルトプレス脱水機。
2. 前記押さえ部材の材質は、ポリアミド、高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、四フッ化エチレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトンであることを特徴とする請求項１に記載のベルトプレス脱水機。
3. 前記加圧ローラは、濃縮汚泥を供給後最初の加圧ローラであることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルトプレス脱水機。
4. 固体を含有する液体から固体を分離するベルトプレス脱水機の運転方法において、
   二枚の濾布の間に、前記固体を含有する液体を供給する工程、
   前記二枚の濾布の側端部を密着させる工程、
   前記二枚の濾布の側端部を密着させた状態で、加圧ローラにより前記二枚の濾布に加圧する工程、を備え、
   前記密着させる工程は、前記濾布の外部から前記濾布を前記加圧ローラに押さえつける押さえ手段を用いること、
   前記押さえ手段は、前記加圧ローラの外周に沿った形状の押さえ部材であることを特徴とするベルトプレス脱水機の運転方法。
   

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