JP6230240B2

JP6230240B2 - 遠心分離機

Info

Publication number: JP6230240B2
Application number: JP2013027198A
Authority: JP
Inventors: 浩良水上; 山本　章裕; 章裕山本; 俊哉北風
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: JP2014155894A

Description

本発明は遠心分離機に関し、ボウルと排出後の分離水との干渉を抑制する技術に係るものである。

従来、例えば下水処理過程で発生する汚泥を処理する装置として、遠心脱水機や遠心濃縮機等の遠心分離機がある。
遠心脱水機は、汚泥を高速回転させることで、汚泥分と水分を比重差によって分離し、脱水するものであり、例えば図４から図６に示すものがある。
[構成]
この遠心脱水機では、主構造部材１が建屋の設置床面２の上に防振ゴム３を介して設置してあり、主構造部材１の上に配置する脱水本体部４を軸受け部５ａ、５ｂで支持している。

脱水本体部４は、円筒状のボウル６とボウル６の内部に配置する内胴７とを同心状に有し、ボウル６の回転軸心方向の両端の回転軸部６ａ、６ｂと、内胴７の回転軸心方向の両端の回転軸部７ａ、７ｂとが回転可能に支持されており、同心状に配置されたボウル６と内胴７は同じ回転軸心周りに回転可能である。

内胴７は外周面に回転軸心周りに螺旋状に設けた羽根８を有してスクリューコンベア９を構成している。ボウル６は回転軸心方向の一端側が直胴部１０をなし、他端側がボウル端部に向けて先細るコーン部１１をなす。直胴部１０は主として分離した水分の分離水Ｗが滞留する分離水領域部を形成しており、直胴部１０の回転軸心方向の一端側の端部壁１０ａには複数の分離水排出口１２が回転軸心から等距離の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。各分離水排出口１２には、図５に示すようにダムプレート（堰板）１２ａがボウル６の半径方向に位置調整可能に装着されており、ボウル６の半径方向におけるダムプレート１２ａの位置を調整することにより、ボウル６における分離水Ｗの上限水位となる分離水排出口１２での堰高さを設定する。

コーン部１１は主として分離した汚泥分の脱水ケーキＫを移送する脱水ケーキ領域部を形成しており、コーン部１１の他端側の周壁には複数の脱水ケーキ排出口１３が回転軸心を中心とする放射状の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。

脱水本体部４は、内胴７がボウル６に対して所定の差速で、つまり回転数差をもって回転して、スクリューコンベア９がボウル６の内周面上で脱水ケーキＫをコーン部１１の他端側に向けて移送する。

脱水本体部４を覆って配置するハウジング１４は主構造部材１に固定してあり、直胴部１０の分離水排出口１２を囲む部位に下方に向けて開口する分離水放出口１５を有し、コーン部１１の脱水ケーキ排出口１３を囲む部位に下方に向けて開口する脱水ケーキ放出口１６を有している。

一方の軸受け部５ａで支持された直胴部１０の側の回転軸部６ａにはボウル６を回転駆動する主駆動用プーリー１７が設けてあり、主駆動用プーリー１７は駆動モータ（図示せず）に連結されている。軸受け部５ｂで支持されたコーン部１１の側の回転軸部６ｂを貫通する内胴７の回転軸７ｂには減速機１８を接続し、減速機１８の入力軸１８ａに差速駆動用プーリー１９を設けており、差速駆動用プーリー１９は駆動モータ（図示せず）に連結されている。

汚泥供給管２０は、軸受け部５ａで支持された直胴部１０の側の回転軸部６ａを貫通して内胴７の内部に挿入されており、先端開口２０ａが内胴７の汚泥投入部２１の壁面に対向している。薬剤供給管２２は、汚泥供給管２０の内部に挿入されており、先端開口２２ａが内胴７の汚泥投入部２１の壁面に対向している。

内胴７の汚泥投入部２１の周壁には直胴部１０の内部に向けて開口する複数の汚泥投入口２１ａが回転軸心を中心とする放射状の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。
[作用]
原汚泥Ｓを汚泥供給管２０を通して高速回転する内胴７の汚泥投入部２１に供給するとともに、高分子凝集剤Ｃを薬剤供給管２２を通して高速回転する内胴７の汚泥投入部２１に供給して混合し、原汚泥Ｓと高分子凝集剤Ｃの混合汚泥を汚泥投入部２１の汚泥投入口２１ａから高速回転するボウル６の内部に投入する。

ボウル６の内部で凝集した汚泥フロックＦを含む混合汚泥は、遠心力により分離水Ｗと脱水ケーキＫとに固液分離される。ボウル６とわずかの回転数差（差速）をもつスクリューコンベア９が脱水ケーキＫをコーン部１１に移送し、脱水ケーキＫはコーン部１１を移動する間に含水率がさらに低下し、脱水ケーキ排出口１３からハウジング１４の内部に排出され、脱水ケーキ放出口１６から機外へ放出される。

分離水Ｗは直胴部１０の分離水排出口１２からダムプレート１２ａを越流してハウジング１４の内部に排出され、分離水放出口１５から機外へ放出される。
他の遠心脱水装置としては、特許文献１に記載するものがあり、これは、直胴型遠心脱水装置であり、スクリューコンベアの回転胴の外周面がストレート部とストレート部から径大方向に傾斜したテーパー部からなり、回転胴のストレート部の内周面に無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給経路を有し、且つストレート部には、無機凝集剤供給経路と連通し無機凝集剤添加用のオリフィスとボウルの環状空間内に突出する無機凝集剤添加用ノズルが設けられている。

特開２０１２−１８７５７０号

しかしながら、図４から図６に示した構成において、直胴部１０の分離水排出口１２からハウジング１４の内部に排出される分離水Ｗは、遠心力を受けて回転軸心周りに放散されて、ハウジング１４と直胴部１０の端面および端部外周面との空間に飛散水が充満する水抵抗領域を形成する。

直胴部１０の端面および端部外周面と水抵抗領域との境界において、水抵抗領域にある分離水Ｗが直胴部１０の端面および端部外周面に付着し、あるいは衝突することで負荷となり、分離水がボウル６の回転に対して抵抗となり、ボウル６の回転に要する消費電力が増加する。

本発明は上記した課題を解決するものであり、ボウルから排出した分離水がボウルの回転に対して抵抗として作用することを防止して消費電力を抑制し、遠心分離機の駆動に要する電力消費量を低減することができる遠心分離機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の遠心分離機は、回転軸心周りに回転して処理対象汚泥を遠心力で分離水と脱水ケーキに固液分離するボウルと、ボウルの回転軸心方向の一端側の端部壁に設けた分離水排出口と、ボウルの回転軸心方向の他端側に設けた脱水ケーキ排出口と、ボウル内で前記回転軸心回りに回転してボウルの内周面上で脱水ケーキを脱水ケーキ排出口に向けて移送するスクリューコンベアと、ボウルを覆って配置するハウジングを備え、
ボウルの前記端部壁の外面とハウジングの内面との間にカバー部材を設け、カバー部材とハウジングの内面との間に分離水排水空間を形成し、カバー部材がボウルの前記端部壁の外面における分離水排出口からボウル径方向の外側域を分離水排水空間から隔て、
ボウル内の上限水位を設定するダムプレートを、各分離水排出口の開口の一部を覆って配置し、
ダムプレートは、前記分離水が越流する越流縁に、前記分離水の越流方向である前記回転軸心方向前方に張り出す鍔部を有することを特徴とする。

本発明の遠心分離機において、鍔部は、カバー部材の内周縁に掛かるように張り出すことを特徴とする。
本発明の遠心分離機において、カバー部材は、ボウルの外周面上にまで延び広がっていることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、ボウルの分離水排出口からハウジングの内部に排出される分離水は、遠心力を受けて回転軸心周りに放散されて、カバー部材とハウジングの内面との間の分離水排水空間に飛散水が充満する。

カバー部材はボウルの端部壁の外面における分離水排出口よりボウル径方向の外側域を分離水排水空間から隔てるので、分離水排水空間にある分離水がボウルの端部壁の外面に付着したり、あるいは衝突することが少なく、ボウルから排出した分離水がボウルの回転に対して抵抗となることがなく、ボウルの回転に要する消費電力を抑制して遠心分離機の駆動に要する電力消費量を低減することができる。

また、ダムプレートが越流縁に流れ方向前方に張り出す鍔部を有することで、分離水排出口から排出する分離水は分離水排水空間に確実に導かれ、分離水がカバー部材とボウルの端部壁の外面との間に放散されることを防止できる。

また、カバー部材がボウルの外周面上にまで延び広がっていることで、ボウルから排出した分離水がボウルに付着したり、あるいは衝突することが確実になくなり、遠心分離機の駆動に要する電力消費量をさらに低減することができる。

本発明の実施の形態における遠心分離機を示す断面図同遠心分離機の要部を示す拡大図同遠心分離機におけるダムプレートを示す斜視図従来の遠心分離機を示す断面図同遠心分離機の要部を示す拡大図同遠心分離機におけるダムプレートを示す斜視図

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。図１から図３において、遠心脱水機１００は、主構造部材１０１が建屋の設置床面１０２の上に防振ゴム１０３を介して設置してあり、主構造部材１０１の上に配置する脱水本体部１０４を軸受け部１０５ａ、１０５ｂで支持している。

脱水本体部１０４は、円筒直胴状のボウル１０６とボウル１０６の内部に配置する内胴１０７とを同心状に有し、軸受け部１０５ａ、１０５ｂがボウル１０６の回転軸心方向の両端の回転軸部１０６ａ、１０６ｂを回転可能に支持し、ボウル１０６が内胴１０７の回転軸心方向の両端の回転軸部１０７ａ、１０７ｂを回転可能に支持しており、同心状に配置されたボウル１０６と内胴１０７は同じ回転軸心周りに回転可能である。

内胴１０７は外周面に回転軸心周りに螺旋状に設けた羽根１０８を有してスクリューコンベア１０９を構成している。
ボウル１０６は回転軸心方向の一端側が主として分離した水分の分離水Ｗが滞留する分離水領域部１１０を形成しており、回転軸心方向の他端側が主として分離した汚泥分の脱水ケーキＫを移送する脱水ケーキ領域部１１１を形成している。

ボウル１０６の回転軸心方向の一端側の端部壁１１０ａには複数の分離水排出口１１２が回転軸心から等距離の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。各分離水排出口１１２には、図２に示すようにダムプレート（堰板）１１２ａが各分離水排出口の開口の一部を覆って、かつボウル１０６の半径方向に一調整可能に装着されている。ダムプレート１１２ａは、図３に示すように、越流縁に流れ方向前方に張り出す鍔部１１２ｂを有しており、ボウル１０６の半径方向における位置を調整することにより、ボウル１０６における分離水Ｗの上限水位となる分離水排出口１１２での堰高さを設定する。ボウル１０６の回転軸心方向の他端側の周壁には複数の脱水ケーキ排出口１１３が回転軸心を中心とする放射状の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。

内胴１０７はボウル１０６の他端側に対応する部位が内胴１０７の他端に近づくほどに内胴径が拡大するテーパーシャフトの形状をなし、内胴１０７とボウル１０６の間の脱水ケーキ領域部１１１がボウル１０６の他端に近づくほどに狭くなり、内胴１０７の他端外周面とボウル１０６の他端内周面との間の隘路１０６ｃが脱水ケーキ領域部１１１と脱水ケーキ排出口１１３を連通している。

脱水本体部１０４は、内胴１０７がボウル１０６に対して所定の差速で回転し、スクリューコンベア１０９がボウル１０６の内周面上で脱水ケーキＫをボウル１０６の他端側に向けて移送し、脱水ケーキＫが脱水ケーキ領域部１１１から隘路１０６ｃを通して脱水ケーキ排出口１１３に押し出される。

脱水本体部１０４を覆って配置するハウジング１１４は主構造部材１０１に固定してあり、分離水領域部１１０の分離水排出口１１２を囲む部位に下方に向けて開口する分離水放出口１１５を有し、脱水ケーキ領域部１１１の脱水ケーキ排出口１１３を囲む部位に下方に向けて開口する脱水ケーキ放出口１１６を有している。

軸受け部１０５ｂで支持された脱水ケーキ領域部１１１の側の回転軸部１０６ｂおよび回転軸部１０６ｂを貫通する内胴１０７の回転軸１０７ｂには差速装置として油圧モータ１１８を接続し、油圧モータ１１８に駆動源の駆動モータや油圧ポンプ（図示せず）が連結されている。

汚泥供給管１２０は、軸受け部１０５ａで支持された分離水領域部１１０の側の回転軸部１０６ａを貫通して内胴１０７の内部に挿入されており、先端開口１２０ａが内胴１０７の汚泥投入部１２１の壁面に対向している。薬剤供給管１２２は、汚泥供給管１２０の内部に挿入されており、先端開口１２２ａが内胴１０７の汚泥投入部１２１の壁面に対向している。

内胴１０７の汚泥投入部１２１の周壁には分離水領域部１１０の内部に向けて開口する複数の汚泥投入口１２１ａが回転軸心を中心とする放射状の位置に、かつ回転軸心周りに所定間隔で配置されている。

ボウル１０６の回転軸心方向の一端側にある端部壁１１０ａの外面とハウジング１１４の内面との間にカバー部材１１４ａを設けており、カバー部材１１４ａはハウジング１１４で支持している。このカバー部材１１４ａとハウジング１１４の内面との間に分離水排水空間Ｅを形成しており、カバー部材１１４ａはボウル１０６の端部壁１１０ａの外面における分離水排出口１１２からボウル径方向の外側域を分離水排水空間Ｅから隔てるものである。

カバー部材１１４ａは、本実施の形態に示す形状に限定されるものではなく、ボウル１０６の端部壁１１０ａの外面における分離水排出口１１２からボウル径方向の外側域を分離水排水空間Ｅから隔てる機能を発揮するものであれば良く、図２に示すように、ボウル１０６の外周面上にまで延び広がっていても良い。
[作用]
原汚泥Ｓを汚泥供給管１２０を通して高速回転する内胴１０７の汚泥投入部１２１に供給するとともに、高分子凝集剤Ｃを薬剤供給管１２２を通して高速回転する内胴１０７の汚泥投入部１２１に供給して混合し、原汚泥Ｓと高分子凝集剤Ｃの混合汚泥を汚泥投入部１２１の汚泥投入口１２１ａから高速回転するボウル１０６の内部に投入する。

ボウル１０６の内部で凝集した汚泥フロックＦを含む混合汚泥は、遠心力により分離水Ｗと脱水ケーキＫとに固液分離される。ボウル１０６と回転数差（差速）をもつスクリューコンベア１０９が脱水ケーキＫを脱水ケーキ領域部１１１に移送し、脱水ケーキＫは脱水ケーキ領域部１１１を移動する間に含水率がさらに低下し、脱水ケーキ排出口１１３からハウジング１１４の内部に排出され、脱水ケーキ放出口１１６から機外へ放出される。

ボウル１０６の分離水排出口１１２からダムプレート１１２ａを越流してハウジング１１４の内部に排出される分離水Ｗが遠心力を受けて回転軸心周りに放散されて、カバー部材１１４ａとハウジング１１４の内面との間の分離水排水空間Ｅに飛散水が充満し、分離水Ｗは分離水放出口１１５から機外へ放出される。

カバー部材１１４ａはボウル１０６の端部壁１１０ａの外面における分離水排出口１１２からボウル径方向の外側域を分離水排水空間Ｅから隔てるので、分離水排水空間Ｅにある分離水Ｗがボウル１０６の端部壁１１０ａの外面に付着したり、あるいは衝突することが少なく、ボウル１０６から排出した分離水Ｗがボウル１０６の回転に対して抵抗となることがなく、ボウル１０６の回転に要する消費電力を抑制して遠心分離機の駆動に要する電力消費量を低減することができる。

また、ダムプレート１１２ａが越流縁に流れ方向前方に張り出す鍔部１１２ｂを有することで、分離水排出口１１２から排出する分離水Ｗは分離水排水空間Ｅに確実に導かれ、分離水Ｗがカバー部材１１４ａとボウル１０６の端部壁１１０ａの外面との間に放散されることを防止できる。

また、カバー部材１１４ａがボウル１０６の外周面上にまで延び広がっていることで、ボウル１０６から排出した分離水Ｗがボウル１０６に付着したり、あるいは衝突することが確実になくなり、遠心分離機の駆動に要する電力消費量をさらに低減することができる。

上述した実施の形態では、ボウル１０６は直胴型を例示したが、デカンタ式とすることも可能であり、スクリューコンベア１０９はストレートでも良い。また、汚泥供給や凝集剤の注入方法は、本実施の形態に開示したものに限定されず、注入の向きを逆方向とすることも可能である。

１００遠心脱水機
１０１主構造部材
１０２設置床面
１０３防振ゴム
１０４脱水本体部
１０５ａ、１０５ｂ軸受け部
１０６ボウル
１０６ｃ隘路
１０７内胴
１０７ａ、１０７ｂ回転軸部
１０８羽根
１０９スクリューコンベア
１１０分離水領域部
１１０ａ端部壁
１１１脱水ケーキ領域部
１１２分離水排出口
１１２ａダムプレート
１１２ｂ鍔部
１１３脱水ケーキ排出口
１１４ハウジング
１１４ａカバー部材
１１５分離水放出口
１１６脱水ケーキ放出口
１１８油圧モータ
１２０汚泥供給管
１２０ａ先端開口
１２１汚泥投入部
１２１ａ汚泥投入口
１２２薬剤供給管
１２２ａ先端開口
Ｃ高分子凝集剤
Ｓ原汚泥
Ｗ分離水
Ｋ脱水ケーキ
Ｅ分離水排水空間

Claims

回転軸心周りに回転して処理対象汚泥を遠心力で分離水と脱水ケーキに固液分離するボウルと、ボウルの回転軸心方向の一端側の端部壁に設けた分離水排出口と、ボウルの回転軸心方向の他端側に設けた脱水ケーキ排出口と、ボウル内で前記回転軸心回りに回転してボウルの内周面上で脱水ケーキを脱水ケーキ排出口に向けて移送するスクリューコンベアと、ボウルを覆って配置するハウジングを備え、
ボウルの前記端部壁の外面とハウジングの内面との間にカバー部材を設け、カバー部材とハウジングの内面との間に分離水排水空間を形成し、カバー部材がボウルの前記端部壁の外面における分離水排出口からボウル径方向の外側域を分離水排水空間から隔て、
ボウル内の上限水位を設定するダムプレートを、各分離水排出口の開口の一部を覆って配置し、
ダムプレートは、前記分離水が越流する越流縁に、前記分離水の越流方向である前記回転軸心方向前方に張り出す鍔部を有することを特徴とする遠心分離機。
鍔部は、カバー部材の内周縁に掛かるように張り出すことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
カバー部材は、ボウルの外周面上にまで延び広がっていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心分離機。