以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図12を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
(固液分離システムの構成)
本発明の一実施形態による固液分離システム100は、図1に示すように、固液分離装置100aと、凝集部100bとを含んでいる。
固液分離システム100は、汚泥などの被処理物を外部の被処理物貯留槽Tから受け取り、複数回(3回)に分けて凝集剤を供給して撹拌することにより、被処理物を凝集するように構成されている。また、固液分離システム100は、凝集された被処理物に対して濃縮処理および脱水処理を行うことにより、含水率が小さな被処理物(脱水ケーキ)を排出するように構成されている。なお、固液分離装置100aでは、回転体式脱水部3に高分子凝集剤または無機凝集剤が供給されるように構成されている。
固液分離システム100は、後述するスクリュ式濃縮部2で主に重力ろ過による濃縮処理を行うように構成されている。その後、固液分離システム100は、上流側からスクリュ式濃縮部2が接続される後述する回転体式脱水部3で主に圧搾ろ過による脱水処理を行うように構成されている。
なお、重力ろ過とは、例えば、細かな隙間などにより液分(ろ液)をこし取るようなろ過であり、被処理物の液分に作用する重力により、固体成分と液体成分とを分離させるろ過である。また、圧搾ろ過とは、被処理物を加圧(圧搾)することにより、被処理物から液体成分を絞り出すろ過である。
被処理物とは、水(液体成分)と固体成分との混合物である。たとえば、被処理物は、汚泥である。濃縮処理とは、凝集された被処理物の含水率を、被処理物の流動性を保持しながら、所定の含水率(たとえば約94〜約98%、より好ましくは、約96%)まで低下させる処理である。なお、スクリュ式濃縮部2は、固液分離処理の前段階で凝集処理を行う凝集部100b(後述する混和槽7)から越流により被処理物が供給される。凝集部100bから供給される被処理物の含水率は、たとえば、約98.0〜約99.5%である。また、脱水処理とは、被処理物の流動性を失わせて被処理物の容積を小さくし、濃縮処理よりも含水率をさらに低下させる処理である。脱水処理により、被処理物の含水率は、たとえば、約70〜約88%まで低下する。なお、脱水処理された被処理物は、回転体式脱水部3のから脱水ケーキ(図示せず)として排出される。
ここで、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とは、水平方向に並ぶように設けられている。以下では、水平方向のうち、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とが並ぶ方向をX方向とし、水平方向のうち、X方向に直交する方向をY方向とする。また、上下方向をZ方向として説明する。さらに、X方向のうち、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に向かう方向をX1方向とし、その反対方向をX2方向とする。
(固液分離装置の構成)
次に、図1〜図12を参照して固液分離装置100aの構成について説明する。
固液分離装置100aは、図1に示すように、タンク(サービスタンク)1と、スクリュ式濃縮部2と、回転体式脱水部3と、貯留部凝集剤供給部4と、回転体凝集剤供給部5と、接続部材6とを備えている。なお、スクリュ式濃縮部2は、主に、被処理物の濃縮処理を行うことにより、装置外部(装置下方)に排出される比較的澄んだ(含有する固体成分が少ない)ろ液と、被処理物とを分けるように構成されている。回転体式脱水部3は、主に、スクリュ式濃縮部2により濃縮処理された被処理物の脱水処理を行うことにより、タンク1に貯留される比較的濁った(含有する固体成分が多い)ろ液と、装置外部に排出される被処理物(脱水ケーキ)とを分けるように構成されている。
〈タンクの構成〉
図1に示すように、タンク1は、貯留部10と、ろ液受け部11とを一体的に含んでいる。貯留部10とろ液受け部11とは、上下方向において、互いに重なるように構成されている。また、貯留部10とろ液受け部11とは、回転体式脱水部3の後述する筐体31の側壁31aによって区切られて設けられている。すなわち、貯留部10とろ液受け部11とは、互いに被処理物の直接的な受け渡しが行われないように構成されている。また、タンク1には、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とが上方に設置されている。したがって、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とは、タンク1を介して一体的に設けられている。
貯留部10は、被処理物を被処理物貯留槽Tから受け取り、被処理物を貯留するように構成されている。また、貯留部10は、回転体式脱水部3の後述する第2ろ過溝S2(図12参照)を通過したろ液を貯留するように構成されている。つまり、貯留部10は、回転体式脱水部3における脱水処理により得られたろ液(被処理物の液体分)を貯留するように構成されている。
貯留部10には、撹拌ポンプ10aと、供給ポンプ10bとが設けられている。撹拌ポンプ10aは、貯留部10に被処理物貯留槽Tおよびスクリュ式濃縮部2から供給された被処理物と、貯留部10に貯留部凝集剤供給部4から供給された無機凝集剤とを撹拌することにより、被処理物を凝集する(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。また、供給ポンプ10bは、貯留部10に貯留され、凝集された被処理物をスクリュ式濃縮部2の前段に設けられる凝集部100bに供給(返送)するように構成されている。
ろ液受け部11は、スクリュ式濃縮部2の後述する第1ろ過溝S1(図2参照)を通過したろ液を受け取るように構成されている。つまり、ろ液受け部11は、スクリュ式濃縮部2における濃縮処理により得られた比較的澄んだろ液(被処理物)を受け取るように構成されている。また、ろ液受け部11には、ろ液排出口11aが設けられている。ろ液受け部11は、ろ液排出口11a側が低くなるようにろ液排出口11aに向けて斜め方向に傾斜している。
(スクリュ式濃縮部の構成)
図1に示すように、スクリュ式濃縮部2は、被処理物の流入口21aを含む供給部材21と、スクリュ22と、積層状ろ体23と、枠部24と、モータ25と、筒状部材29と、を備えている。なお、筒状部材29は、特許請求の範囲の「筒状調整部」の一例である。
スクリュ式濃縮部2は、概して、直線状に延びる細長形状を有している。スクリュ式濃縮部2は、下流側(X1方向側)に向けて斜め上方に傾斜して配置されている。すなわち、スクリュ式濃縮部2は、回転体式脱水部3に近づくにつれて、上方に位置するように構成されている。一例ではあるが、スクリュ式濃縮部2は、水平面に対して約30度の傾斜角度により傾斜している。スクリュ式濃縮部2は、平面視において、X方向に延びている。以下では、スクリュ式濃縮部2の延びる方向をA方向として説明する。また、A方向のうち下流に向かう方向をA1方向とし、その反対方向をA2方向として説明する。
スクリュ22は、直線状に延びる棒状の第1回転軸22aを含んでいる。第1回転軸22aは、スクリュ式濃縮部2と同一の方向(A方向)に延びている。すなわち、第1回転軸22aは、下流側(X1方向側)に向けて斜め上方に傾斜して配置されている。
〈供給部材の構成〉
図1に示すように、供給部材21は、中空の管状の部材である。供給部材21は、上端に流入口21aが設けられている。供給部材21の内側には、スクリュ22の一部が配置されている。供給部材21のA2方向側には、モータ25が隣接して配置されている。
〈スクリュの構成〉
図1に示すように、スクリュ22は、第1回転軸22aと、羽根部22bとを含んでいる。第1回転軸22aは、供給部材21をA方向に貫通し、A2方向端部においてモータ25に接続されている。スクリュ22は、流入口21aから供給された被処理物を、A1方向(回転体式脱水部3側)に送るように構成されている。第1回転軸22aは、A2方向端部において、他の構成に接続(支持)されることなく、開放された端部を有している。すなわち、第1回転軸22aは、A2方向の端部(近傍を含む)のみで支持される片持ち状の梁である。
羽根部22bは、第1回転軸22aの外周面に設けられている。また、羽根部22bは、第1回転軸22aの軸方向(A方向)に向けて螺旋状に延びている。また、羽根部22bは、1個の連続した羽根により形成されており、第1回転軸22aの軸方向(A方向)のピッチが略等間隔になるように形成されている。なお、スクリュ22は、分割された複数の羽根により構成されてもよい。
〈積層状ろ体の構成〉
図1に示すように、積層状ろ体23は、全体として、スクリュ22を取り囲むようにスクリュ22を内側に配置するとともに、A方向に延びる筒形状を有している。
図2に示すように、積層状ろ体23は、複数の固定板26と、複数のスペーサ27と、複数の可動板28とを含んでおり、固定板26と可動板28とがA方向に交互に積層された積層構造を有している。
〈固定板の構成〉
図2に示すように、固定板26は、A方向に略直交する方向に延びる円環形状を有している。すなわち、固定板26は、中心に固定板26をA方向に貫通する円形状の貫通穴26aを有している。なお、固定板26は、動くことがないように、固定板26の外縁部の複数箇所に接触する枠部24により、固定(支持)されている。
貫通穴26aには、スクリュ22が通されている。貫通穴26aは、固定板26が回転するスクリュ22に接触することのない所定の大きさを有している。すなわち、貫通穴26aの内周半径は、スクリュ22の回転中心軸線αから羽根部22bの最外縁部(羽根部22bの中で最も第1回転軸22aから離間した部分)までの距離よりも大きい。
固定板26は、外縁部近傍に、固定板26をA方向に貫通し、スペーサ27が取り付けられるネジ穴26bを有している。ネジ穴26bは、1個の固定板26に対して、半径方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。
〈スペーサの構成〉
図3に示すように、スペーサ27は、A方向に延びる雄ネジ部27aと、A1方向側から雄ネジ部27aの一端を支持する柱形状の本体部27bとを有している。本体部27bは、A方向において厚みt1を有している。
図2に示すように、スペーサ27は、固定板26の一方表面側(A1方向側)から、ネジ穴26bに取り付けられている。スペーサ27のA2方向側の端面には、スペーサ27が取り付けられている固定板26とは異なる他の固定板26が接触状態で配置されている。すなわち、スペーサ27は、A方向に隣接する2個の固定板26を、互いに隙間t1だけ離間させる機能を有している。
〈可動板の構成〉
図2に示すように、可動板28は、A方向に略直交する方向に延びる円環形状を有している。すなわち、可動板28は、中心に固定板26をA方向に貫通する円形状の貫通穴28aを有している。
貫通穴28aには、スクリュ22が通されている。貫通穴28aは、回転するスクリュ22に可動板28が接触可能な所定の大きさを有している。すなわち、貫通穴28aの内周半径は、スクリュ22の回転中心軸線αから羽根部22bの最外縁部(羽根部22bの中で最も第1回転軸22aから離間した部分)までの距離よりも小さい。また、可動板28は、A方向に隣接する2個の固定板26の間に配置されている。また、可動板28のA方向の厚みt2は、A方向に隣接する2個の固定板26の間隔t1(スペーサ27の本体部27b(図3参照)の厚みt1)よりも小さい。また、可動板28は、固定板26のように、枠部24(図1参照)により固定されることなく、移動可能に構成されている。
詳細には、可動板28は、スクリュ22の回転に伴い、羽根部22bにより、A方向に直交し、回転中心軸線αから離間する方向に偏心した状態で移動(回転)されるとともに、可動板28を挟み込む2個の固定板26の間で羽根部22bによりA方向に移動(揺動)されるように構成されている。
〈ろ過溝およびろ水流出溝の構成〉
図2に示すように、隣接する固定板26間には、スペーサ27により、隙間t1の第1ろ過溝S1が形成されている。また、A方向において、隣接する固定板26間の第1ろ過溝S1の可動板28を除く部分には、隙間(t1−t2)のろ水流出溝G1が形成されている。ろ水流出溝G1とは、A方向に隣接して配置される2個の固定板26と、可動板28との間の隙間部分である。
スクリュ式濃縮部2は、スクリュ22を回転させることにより、第1ろ過溝S1(ろ水流出溝G1)にろ液を通過させることによって、被処理物から液体成分を分離するように構成されている。この際、スクリュ式濃縮部2は、スクリュ22を回転させることにより、2個の固定板26の間で可動板28を継続的に動かし続けることが可能に構成されている。このため、ろ水流出溝G1(第12ろ過溝S1)の目詰まりを抑制可能に構成されている。すなわち、スクリュ式濃縮部2は、ろ水流出溝G1(第1ろ過溝S1)のセルフクリーニングを行うように構成されている。
〈枠部の構成〉
図1に示すように、枠部24は、積層状ろ体23を外側から取り囲む骨組み構造を有している。枠部24は、内側に積層状ろ体23を配置する内部空間を有している。枠部24は、固定板26の外縁部の周方向の複数箇所に接触することにより、積層状ろ体23を構成する各固定板26を互いに固定(支持)している。なお、積層状ろ体23は、スクリュ22が内側に配置された状態の枠部24に対して、スクリュ22のA1方向端部からA2方向に移動されることにより、枠部24に取り付けられる。一方、積層状ろ体23は、枠部24に取り付けられた状態で、A1方向に移動されることにより、スクリュ22のA1方向端部から取り外される。
〈筒状部材の構成〉
図1に示すように、筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2の下流側端部(A1方向側端部)に配置されている。詳細には、筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2の枠部24の内側のA1方向の端部に配置されている。筒状部材29は、積層状ろ体23の内部空間と連通するように、着脱可能に枠部24の内側に配置されている。
筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2の枠部24への着脱により、積層状ろ体23の下流側端部(A1方向側端部)の一部と交換可能に構成されている。したがって、積層状ろ体23は、A方向において、筒状部材29が設けられている範囲には配置されていない。また、積層状ろ体23は、筒状部材29のA1方向側には、配置されておらず、筒状部材29のA2方向側に、筒状部材29に接触した状態で配置されている。
図4に示すように、筒状部材29は、概して、A方向に延びる円筒形状を有している。
図2に示すように、筒状部材29の内径(内側の直径)t3は、固定板26の内径t4と略同じ大きさを有している。すなわち、筒状部材29の内周面は、固定板26の内周面と同じ距離だけスクリュ22から離間し、スクリュ22とは接触しないように構成されている。
筒状部材29は、A方向の大きさt5(図4参照)が、積層状ろ体23の1個の固定板26と、固定板26に取り付けられたスペーサ27とを合わせたA方向の大きさt6の整数倍(n倍)になるように構成されている(t5=n×t6、nは正の整数)。
筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2の積層状ろ体23の内部空間と回転体式脱水部3(図1参照)との間において、被処理物の含水率を低下させることなく保持する機能を有している。すなわち、筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2の積層状ろ体23の内部空間と回転体式脱水部3との間において、被処理物のろ過を行わないことにより、被処理物の濃縮度合いを調整する機能を有している。
具体的には、筒状部材29は、第1回転軸22aの軸方向(A方向)における筒状部材29の両端部間において、隙間なく連続した内部空間を有している。つまり、筒状部材29の周壁(後述するパイプ部29b)には、外部と連通する開口またはスリットが設けられていない。このため、スクリュ式濃縮部2は、筒状部材29が配置されるA方向の所定範囲では、外部に被処理物の液体成分が流れ出ることがないように構成されている。
筒状部材29は、複数設けられ、スクリュ式濃縮部2に取り付けられる数を変更することにより、第1回転軸22aの軸方向(A方向)の長さが調整可能に構成されている。
図4に示すように、筒状部材29は、一対のフランジ部29aと、一対のフランジ部29aの間に配置されるパイプ部29bとを含んでいる。
一対のフランジ部29aは、第1回転軸22a(図1参照)の軸方向(A方向)における筒状部材29の両端部に設けられている。フランジ部29aは、円環形状を有している。
フランジ部29aは、A方向に直交する方向において、固定板26(図2参照)と略同じ大きさ(外形形状)を有している。フランジ部29aは、外縁部が枠部24(図2参照)に支持されるように構成されている。
詳細には、フランジ部29aは、半径方向の外側に突出する複数の凸部291を有している。複数の凸部291は、それぞれ、フランジ部29aの周方向に所定間隔を隔てて配置されている。複数の凸部291は、それぞれ、フランジ部29aの半径方向の外側(外縁部)に、枠部24に接触する円弧状の接触面292を有している。フランジ部29a(筒状部材29)は、枠部24内に配置された状態で、ボルトなどの固定部材(図示せず)により枠部24に対して固定されるように構成されている。
パイプ部29bは、一対のフランジ部29aを接続するように構成されている。パイプ部29bの外径は、フランジ部29aの外径よりも小さい。また、パイプ部29bの内周面は、フランジ部29aの内周面と隙間なく連続的に設けられている。
(筒状部材のスクリュ式濃縮部への取り付け方法)
図5(a)、図5(b)および図5(c)を参照して、筒状調整部のスクリュ式濃縮部2への取り付け方法について説明する。なお、図5では、説明の便宜上、可動板28の図示を省略しているととともに、固定板26およびスペーサ27に実際よりも大きな厚みを持たせて図示している。また、図5(a)〜(c)の前段階の工程として、スクリュ式濃縮部2と接続部材6とを分離する必要がある。すなわち、スクリュ式濃縮部2のA1方向端部を開放する必要がある。
はじめに、図5(a)に示すように、枠部24内にある積層状ろ体23の下流側端部(A1方向側端部)の一部に相当する固定板26およびスペーサ27のセットの複数組(n組)を、A1方向に移動させて、スクリュ22の端部から取り外す。すなわち、筒状部材29を取り付けるためのスペースを枠部24内に確保する。なお、取り外された複数組(n組)の固定板26およびスペーサ27のセットのA方向の大きさ(n×t6)は、筒状部材29のA方向の大きさt5に等しい。
次に、図5(b)に示すように、筒状部材29がスクリュ22に挿通されるように、筒状部材29をスクリュ22のA1方向側からA2方向に移動させて、筒状部材29を枠部24内の積層状ろ体23に当接させる。そして、筒状部材29を、図示しない固定部材により、枠部24に対して固定する。以上により、1つの筒状部材29のスクリュ式濃縮部2への取り付けが完了する。なお、スクリュ式濃縮部2に取り付けられた状態で、筒状部材29の内側にはスクリュ22が配置されている。
筒状部材29がスクリュ式濃縮部2に取り付けられることにより、積層状ろ体23のA方向の全長が短くなる。つまり、筒状部材29の取り付け前と比べて、積層状ろ体23のろ過を行う範囲が、筒状部材29のA方向の大きさt5だけ小さくなるとともに、積層状ろ体23のろ過を行なわない範囲が、筒状部材29のA方向の大きさt5だけ大きくなる。その結果、スクリュ式濃縮部2により濃縮処理される被処理物は、筒状部材29の取り付け前と比較して、含水率が高くなる。
また、図5(c)に示すように、汚泥の性状によって、さらに被処理物の含水率を低下させる必要がある場合には、さらにスクリュ式濃縮部2に筒状部材29を追加で取り付けることも可能である。このように、図5に示した構造では、積層状ろ体23のろ過を行わない範囲のA方向の長さを、固定板26およびスペーサ27のセットのA方向の大きさt6の整数倍(n倍)の単位で調整できる。
一方、汚泥の性状によって、スクリュ式濃縮部2により濃縮処理される被処理物の含水率が高くなりすぎる場合(濃縮処理が不十分である場合)には、全ての筒状部材29を取り外すことにより、被処理物の含水率を調整することも可能である。この場合、ろ過を行う範囲が、筒状部材29が取り付けられていないスクリュ式濃縮部2の積層状ろ体23のA方向の全体となる。要するに、筒状部材29によりろ過が行なれない範囲は、スクリュ式濃縮部2のA方向において0になる(なくなる)。
なお、筒状部材29を複数取り付ける以外に、パイプ部29bが長い筒状部材29を用いてもよい。また、ろ過が行われない範囲を短くしたい場合は、パイプ部29bが短い筒状部材29を用いてもよい。
(接続部材の構成)
図1に示すように、接続部材6は、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3との間に配置され、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とを接続している。
詳細には、接続部材6は、A2方向側に配置されるスクリュ式濃縮部2の枠部24と、A1方向側に配置される回転体式脱水部3の後述する筐体31の側壁31aとを接続している。接続部材6は、スクリュ式濃縮部2を下流側(X1方向側)に向けて斜め上方に傾斜させた状態で、スクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とを接続している。
接続部材6は、スクリュ式濃縮部2と同一方向(A方向)に延びる筒形状を有している。接続部材6は、A2方向側の端部の開口を介して、スクリュ式濃縮部2の積層状ろ体23の内部領域と連通している。また、接続部材6は、A1方向側の端部の開口を介して、回転体式脱水部3の筐体31の内部領域と連通している。
(スクリュ式濃縮部と回転体式脱水部との接続部材の配置)
図6に示すように、接続部材6は、回転体式脱水部3の後述する複数の回転体32のうち、下列の最上流に配置される回転体近傍に設けられている。また、接続部材6は、回転体32の上方(Z1方向)に設けられている。
また、接続部材6は、回転体式脱水部3の水位計37よりも下方(Z2方向)に設けられている。さらに、接続部材6は、複数の回転体32のうち、上列の最上流に配置される回転体32よりも下方(Z2方向)に設けられている。すなわち、接続部材6は、上下方向(Z方向)において、上列の最上流に配置される回転体32と、下列の最上流に配置される回転体32との間に設けられている。また、スクリュ式濃縮部2の第1回転軸22aが、回転体式脱水部3側(X1方向側)が高くなるような斜め方向(A方向)に延びていることから、スクリュ式濃縮部2は、下列の最上流に配置される回転体32と上列の最上流に配置される回転体32との間に向けて被処理物を押し込むようにして、回転体式脱水部3に対して被処理物を供給(排出(投入))するように構成されている。これにより、接続部材6を介して、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3の内部に、直接、被処理物を供給することができる。その結果、回転体式脱水部3の内部の被処理物中に被処理物を高い位置から落下により供給する場合とは異なり、被処理物に加わる衝撃をより抑制することができる。その結果、被処理物中のフロックが崩れるのをより抑制することができる。
(回転体式脱水部の構成)
図6に示すように、回転体式脱水部3は、側壁31aおよび31bを含む筐体31と、複数の回転体32と、複数のモータ33(図7参照)と、バッフル板34と、汚泥掻き取り板35と、排出シュート36と、水位計37とを備えている。
筐体31は、複数の回転体32を囲むように設けられ、開放された下端開口31d(図1参照)がタンク1の上部開口1a(図1参照)に接続されている箱状の部材である。筐体31のX2方向側の側壁31aには、上記の通り、接続部材6が接続されている(取り付けられている)。筐体31のX1方向側の側壁31bには、被処理物(脱水ケーキ)の排出口31cが設けられている。側壁31aおよび31bは、筐体31のX方向の両端部にそれぞれ配置され、X方向に直交する方向(Z方向およびY方向)に延びる板状の部材である。
〈回転体の構成〉
図6に示すように、回転体32は、積層状回転ろ体300と、積層状回転ろ体300に挿通され、Y方向に延びる第2回転軸310とを含んでいる。
積層状回転ろ体300は、被処理物を排出口31cに送るように、排出口31cに向かって上下2列に複数配置されている。詳細には、下列の積層状回転ろ体300は、所定の間隔を隔てて配置されており、互いに同方向(図1において時計回り方向)に回転することにより、被処理物を排出口31cに送るように構成されている。また、上列の積層状回転ろ体300は、互いに下列の積層状回転ろ体300とは逆方向(図1において反時計回り方向)に回転することにより、被処理物を排出口31cに送るように構成されている。
複数の回転体32は、全体として、下流に向かうにつれて、上方に傾斜するように配置されている。すなわち、複数の回転体32により形成される被処理物の経路(上列の回転体32と、下列の回転体32との間の領域)は、下流に向かうにつれて、上方に傾斜するように構成されている。また、複数の回転体32により形成される被処理物の経路は、下流に向かうにつれて、徐々に幅が狭くなるように構成されており、被処理物に加えられる圧搾力を、排出口31cに向かって徐々に増すように構成されている。
積層状回転ろ体300は、図8および図9に示すように、第2回転軸310に沿って積層された複数のろ片を含む。
詳細には、図10に示すように、積層状回転ろ体300は、複数の中径円板ろ片301、複数の小径円板ろ片302、および、複数の大径円板ろ片303の3種のろ片を含んでいる。
中径円板ろ片301、小径円板ろ片302および大径円板ろ片303は、ともに、円環形状を有している。すなわち、中径円板ろ片301、小径円板ろ片302および大径円板ろ片303は、ともに、第2回転軸310を挿通する貫通穴304を中心に有している。また、中径円板ろ片301、小径円板ろ片302および大径円板ろ片303は、ともに、貫通穴304を介して第2回転軸310に嵌合している。
積層状回転ろ体300は、第2回転軸310を取り囲むように第2回転軸310が貫通穴304に挿通された状態で、中径円板ろ片301、小径円板ろ片302および大径円板ろ片303がY方向に交互に積層された多重板構造を有している。
積層状回転ろ体300は、Y方向に並ぶ複数の中径円板ろ片301間に、大径円板ろ片303および小径円板ろ片302を交互に配置(積層)することにより構成されている。要するに、積層状回転ろ体300は、Y方向に、中径円板ろ片301、大径円板ろ片303、中径円板ろ片301、小径円板ろ片302の順に、各ろ片を繰り返し配置(積層)することにより構成されている。あるいは、中径円板ろ片301、小径円板ろ片302、中径円板ろ片301、大径円板ろ片303の順に、各ろ片を繰り返し配置(積層)してもよい。
〈中径円板ろ片の構成〉
中径円板ろ片301は、円板形状の板状部301aと、板状部301aの一方表面に設けられる複数(4個)の凸部301bと、板状部301aの他方表面に設けられる複数(4個)の凸部301cとを有している。
複数の凸部301bは、中径円板ろ片301の中心から所定距離だけ離間した位置に配置されるとともに、中径円板ろ片301の周方向において等ピッチ間隔で配置されている。複数の凸部301cは、Y方向において、凸部301bと重なる位置にそれぞれ設けられている。また、凸部301bの一方表面からの突出量d1は、小径円板ろ片302の厚みd3および大径円板ろ片303の厚みd4よりも大きい(d1>d3、d1>d4)。
図11に示すように、凸部301cは、板状部301aの他方表面から僅かに突出しているだけであり、実際には、板状部301aの他方表面と略同一面上に位置している(略面一である)。また、凸部301cの他方表面からの突出量d2は、凸部301bの一方表面からの突出量d1よりも極めて小さい(d1>>d2)。なお、各図では、説明の便宜上、凸部301cの突出量d2を、実際の突出量よりも大きく図示している。
中径円板ろ片301は、凸部301bを、Y方向の一方向側に隣接する他の中径円板ろ片301の凸部301cに接触させるとともに、凸部301cを、Y方向の他方側に隣接する他の中径円板ろ片301の凸部301bに接触させた状態で積層されている。このため、中径円板ろ片301の板状部301aは、隣接する他の中径円板ろ片301の板状部301aから、隙間(d1+d2)だけ離間している。すなわち、中径円板ろ片301の板状部301aは、隣接する他の中径円板ろ片301の板状部301aから、凸部301bと凸部301cとの突出量の合計だけ離間している。
図12に示すように、また、隣接する2個中径円板ろ片301(板状部301a)間には、凸部301bおよび凸部301cにより、隙間(d1+d2)の第2ろ過溝S2が形成されている。
〈小径円板ろ片の構成〉
図10に示すように、小径円板ろ片302は、概して、円板形状を有している。また、小径円板ろ片302は、周方向において等ピッチ間隔で配置され、外縁部から小径円板ろ片302の中心に向けて切り欠かれた複数(4個)の切欠部302aを有している。複数の切欠部302aは、Y方向において、中径円板ろ片301の凸部301bおよび凸部301cと重なる位置に設けられている。また、切欠部302aは、凸部301bに係合するように構成されている。小径円板ろ片302は、切欠部302aを、中径円板ろ片301の凸部301bに係合させた状態で、隣接する2個の中径円板ろ片301(板状部301a)間に配置されている。
図12に示すように、小径円板ろ片302の厚みd3は、隣接する2個の中径円板ろ片301(板状部301a)の隙間(d1+d2)よりも小さい。したがって、隣接する2個の中径円板ろ片301(板状部301a)と、小径円板ろ片302との間には、隙間(d1+d2-d3)のろ水流出溝G21が形成されている。
すなわち、隣接する2個の中径円板ろ片301間の第2ろ過溝S2の小径円板ろ片302を除く部分には、隙間(d1+d2-d3)のろ水流出溝G21が形成されている。このため、小径円板ろ片302は、第2ろ過溝S2が形成されるY方向の揺動範囲βにおいて、揺動可能に構成されている。回転体式脱水部3は、第2回転軸310の回転に伴い小径円板ろ片302が揺動し、中径円板ろ片301の側面を擦りながら回転するので、ろ水流出溝G21(第2ろ過溝S2)の目詰まりを抑制することができる。すなわち、回転体式脱水部3は、ろ水流出溝G21(第2ろ過溝S2)をセルフクリーニングすることができる。また、ろ水流出溝G21は、被処理物に含まれる液体成分を通過させることにより、被処理物をろ過するように構成されている。
〈大径円板ろ片の構成〉
図10に示すように、大径円板ろ片303は、円板形状を有している。また、大径円板ろ片303は、大径円板ろ片303の中心から所定距離だけ離間した位置に配置されるとともに、周方向において等ピッチ間隔で配置される複数(4個)の貫通穴303aを有している。
複数の貫通穴303aは、Y方向において、中径円板ろ片301の凸部301bおよび凸部301cと重なる位置に設けられている。また、貫通穴303aは、中径円板ろ片301の凸部301bおよび凸部301cに嵌合するように構成されている。また、大径円板ろ片303は、貫通穴303aに、中径円板ろ片301の凸部301bを嵌合させた状態で、隣接する2個の中径円板ろ片301(板状部301a)間に配置されている。
図12に示すように、大径円板ろ片303の厚みd4は、隣接する中径円板ろ片301(板状部301a)の隙間(d1+d2)よりも小さい。したがって、隣接する2個の中径円板ろ片301(板状部301a)と、大径円板ろ片303との間には、隙間(d1+d2-d4)のろ水流出溝G22が形成されている。
すなわち、隣接する2個の中径円板ろ片301間の第2ろ過溝S2の大径円板ろ片303を除く部分には、隙間(d1+d2-d4)のろ水流出溝G22が形成されている。このため、大径円板ろ片303は、第2ろ過溝S2が形成されるY方向の揺動範囲γにおいて、揺動可能に構成されている。回転体式脱水部3は、第2回転軸310の回転に伴い大径円板ろ片303が揺動し、中径円板ろ片301の側面を擦りながら回転するので、ろ水流出溝G22(第2ろ過溝S2)の目詰まりを抑制することができる。すなわち、回転体式脱水部3は、ろ水流出溝G22(第2ろ過溝S2)をセルフクリーニングすることができる。また、ろ水流出溝G22は、被処理物に含まれる液体成分を通過させることにより、被処理物をろ過するように構成されている。
回転体式脱水部3は、一般的な回転体式脱水装置と比較して、より早い回転速度でモータ33(第2回転軸310)を回転させるように構成されている。具体例として、一般的な回転体式脱水装置の回転速度が毎分0.5回転であるのに対して、回転体式脱水部3は、約2倍の毎分1回転の回転速度でモータ33(第2回転軸310)を回転させるように構成されている。
図9に示すように、上列(下列)の回転体32の大径円板ろ片303と、隣接する他の上列(下列)の回転体32の大径円板ろ片303とは、Y方向において互いに重なるように交互に配置されている。すなわち、上列(下列)の回転体32の大径円板ろ片303は、隣接する他の上列(下列)の回転体32の小径円板ろ片302を挟み込む2個の中径円板ろ片301の間に食い込むように配置されている。また、上列(下列)の回転体32の中径円板ろ片301と、隣接する他の上列(下列)の回転体32の中径円板ろ片301とは、Y方向において、略同じ範囲(位置)に設けられている。
図8に示すように、モータ33は、複数の積層状回転ろ体300のそれぞれの第2回転軸310の軸方向(Y方向)の一方端部に設けられている。また、モータ33は、複数(10個)の積層状回転ろ体300毎(回転体32毎)に設けられている。なお、積層状回転ろ体300毎にモータ33を設けるのではなく、一部の積層状回転ろ体300にモータ33を設け、モータ33が設けられていない積層状回転ろ体300にチェーン等で動力を伝達するように構成してもよい。
図1に示すように、バッフル板34は、タンク1のスクリュ式濃縮部2と回転体式脱水部3とを区切る側壁31aと、下列の最上流に配置される回転体32との間に配置されている。また、バッフル板34は、側壁31aと、回転体32との間の隙間を埋めるように配置されている。
汚泥掻き取り板35は、下列の最下流の回転体32、および、上列の最下流の回転体32にそれぞれ1個ずつ設けられ、回転体32の積層状回転ろ体300の間に詰まった固形物を掻き取って、除去するように構成されている。排出シュート36は、筐体31の排出口31cに設けられ、回転体式脱水部3から排出された排出物の排出経路を構成している。
図1に示すように、水位計37は、回転体式脱水部3の内部の上面に設けられている。また、水位計37は、上列の最上流に配置される回転体32よりも上方(Z1方向)に設けられている。固液分離システム100は、水位計37により、回転体式脱水部3の内部の水位を検知した場合には、回転体式脱水部3の内部の水位が上昇しないように、スクリュ式濃縮部2への被処理物の供給を停止するように構成されている。
回転体凝集剤供給部5は、スクリュ式濃縮部2により濃縮された被処理物に高分子凝集剤、あるいは無機凝集剤を供給するように構成されている。詳細には、回転体凝集剤供給部5は、スクリュ式濃縮部2から排出された被処理物に対して、回転体式脱水部3の下列の最上流に配置される回転体32の上方から供給するように構成されている。なお、回転体凝集剤供給部5によって回転体式脱水部3に供給された高分子凝集剤、あるいは無機凝集剤は、回転体32により被処理物と撹拌される。
(凝集部の構成)
次に、図1を参照して、凝集部100bの構成について説明する。
凝集部100bは、混和槽7と、混和槽凝集剤供給部8と、羽根車9とを備えている。混和槽7は、固液分離装置100aの貯留部10から被処理物が供給されるように構成されている。また、混和槽7は、被処理物を越流により排出して、被処理物をスクリュ式濃縮部2に供給する越流口7aを含んでいる。混和槽凝集剤供給部8は、混和槽7に高分子凝集剤を供給するように構成されている。羽根車9は、混和槽7内に配置されている。また、羽根車9には、駆動源としてのモータ9aが設けられている。羽根車9は、混和槽7に供給された被処理物と高分子凝集剤とを撹拌することにより、処理対象物を凝集する(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。
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、第1ろ過溝S1が形成された積層状ろ体23とを含むスクリュ式濃縮部2の下流側端部に積層状ろ体23の内部空間と連通するように着脱可能に配置され、ろ過を行わないことにより、被処理物の濃縮度合いを調整する筒状部材29を設ける。これにより、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に供給する被処理物の含水率が低くなりすぎる(流動性が小さくなりすぎる)際に、積層状ろ体23の一部との交換により筒状部材29をスクリュ式濃縮部2に取り付けた場合には、第1ろ過溝S1が形成された積層状ろ体23の全長(ろ過する範囲)を短くすることができる。その結果、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に供給する被処理物の含水率を下げすぎないように調整することができるとともに、固形分(フロック)の粉砕を抑制することができる。一方、筒状部材29をスクリュ式濃縮部2に取り付けた状態で、被処理物の含水率を十分に下げることができず、かつ、流動性が小さくなりすぎない範囲で含水率をさらに低下させる余裕がある場合には、固液分離装置100aは、筒状部材29をスクリュ式濃縮部2から取り外して積層状ろ体23と交換することにより、被処理物の含水率が低くなるように調整することができる。このように筒状部材29の着脱によって、被処理物の搬送速度の変更を要することなく、回転体式脱水部3で被処理物の詰まりが発生しないように、被処理物の含水率を調整することができる。これらの結果、スクリュ式濃縮部2に供給される被処理物の性状が変化する場合において、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に供給する被処理物を、固形分の粉砕を抑制しつつ流動性が小さくなりすぎない所定の含水率に濃縮することができる。
本実施形態では、上記のように、筒状部材29に、第1回転軸22aの軸方向における筒状部材29の両端部間において、隙間なく連続した内部空間を設ける。これにより、筒状部材29の隙間なく連続した内部空間により、スクリュ式濃縮部2の積層状ろ体23と回転体式脱水部3との間において、被処理物の含水率をより確実に保持することができる。その結果、被処理物の性状が変化する場合において、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に供給する被処理物を、固形分の粉砕を抑制しつつ流動性が小さくなりすぎない所定の含水率に、より確実に濃縮することができる。
本実施形態では、上記のように、積層状ろ体23に、第1回転軸22aの軸方向に積層される円環状の複数の固定板26と、隣り合う固定板26間にそれぞれ配置される可動板28とを設け、筒状部材29の内径を、固定板26の内径と略同じ大きさに形成する。これにより、積層状ろ体23の内部空間と筒状部材29の内部空間とを、連通部分(接続部分)に段差が生じないように、滑らかに接続することができる。
本実施形態では、上記のように、スクリュ式濃縮部2に、複数の固定板26の外縁部を支持する枠部24を設け、筒状部材29に、枠部24に外縁部が支持されるとともに、第1回転軸22aの軸方向における筒状部材29の両端部に配置される一対のフランジ部29aと、一対のフランジ部29aの間に配置され、一対のフランジ部29aを接続するパイプ部29bとを設ける。これにより、パイプ部29bにより、ろ過を行わない筒状部材29の所定長さの内部空間を確保することができる。また、一対のフランジ部29aにより、筒状部材29を安定した状態で積層状ろ体23とともに枠部24に取り付けることができる。
本実施形態では、上記のように、複数の筒状部材29を設け、スクリュ式濃縮部2に取り付けられる筒状部材29の数または長さを変更することにより、第1回転軸22aの軸方向の長さを調整可能に構成する。これにより、第1回転軸22aの軸方向において、ろ過を行わない範囲を延長するとともに、積層状ろ体23を短縮することができる。逆に、第1回転軸22aの軸方向において、ろ過を行わない範囲を短縮するとともに、積層状ろ体23を延長することもできる。その結果、汚泥の性状の変化に対してより柔軟に対応して、スクリュ式濃縮部2から回転体式脱水部3に供給する被処理物を、固形分の粉砕を抑制しつつ流動性が小さくなりすぎない所定の含水率に濃縮することができる。また、筒状部材29の数を変更することにより、第1回転軸22aの軸方向におけるろ過を行わない範囲の大きさを容易に変更することができる。
本実施形態では、上記のように、筒状部材29は、スクリュ式濃縮部2に取り付けられた状態で、内側にスクリュ22が配置され、第1回転軸22aの軸方向に移動することにより、スクリュ式濃縮部2に着脱可能に構成されている。これにより、第1回転軸22aに干渉することなく、筒状部材29をスクリュ式濃縮部2に取り付けることができる。また、筒状部材29の内側に配置されるスクリュ22により、筒状部材29の内側の被処理物をろ過させることなく回転体式脱水部3側に搬送することができる。
本実施形態では、上記のように、第1ろ過溝S1を通過したろ液を受け取るろ液受け部11と、ろ液受け部11とは区切られて配置され、第2ろ過溝S2を通過したろ液を貯留する貯留部10とを一体的に含むタンク1を設ける。これにより、比較的澄んだろ液をろ液受け部11で受けて装置外部へ排出し、比較的濁ったろ液を貯留部10で貯留することが可能となる。また、ろ液受け部11と貯留部10とを別体とする場合よりも、装置構成を簡素化することができる。また、スクリュ式濃縮部2から排出される比較的澄んだろ液とは異なり、回転体式脱水部3から排出される比較的濁ったろ液を再循環させることにより被処理物を確実に処理することが可能となる。
(変形例)
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、上記一実施形態では、本発明の筒状調整部の内径を固定板の内径と同じにした例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、筒状調整部がスクリュに干渉しないのであれば、筒状調整部の内径を固定板の内径と異なる大きさにしてもよい。
また、上記一実施形態では、本発明の筒状調整部をパイプ部と一対のフランジ部とにより構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、筒状調整部を蛇腹等により形成してA方向の長さを変更可能に構成してもよい。これにより、筒状調整部のA方向の長さ調整のために複数の筒状部材を用意する手間を省くことができる。
また、上記一実施形態では、第1回転軸の軸方向における筒状調整部の両端部間において、隙間なく連続した内部空間を有するように、筒状調整部を構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、被処理物の含水率を大きく変動させないならば、第1回転軸の軸方向における筒状調整部の両端部間の筒状調整部の内部空間に、細かな隙間があってもよい。
また、上記一実施形態では、スクリュ式濃縮部に筒状部材を1つまたは2つ取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スクリュ式濃縮部に筒状部材を3つ以上取り付けてもよい。
また、上記一実施形態では、スクリュの軸方向に筒状調整部を移動させることにより、筒状調整部をスクリュ式濃縮部に取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、筒状調整部および枠部をスクリュの軸方向に交差する方向に分割可能に構成して、筒状調整部および枠部をスクリュの半径方向の外側から、スクリュ式濃縮部に取り付けてもよい。
また、上記一実施形態では、タンクに貯留された被処理物を、スクリュ式濃縮部(スクリュ式濃縮装置)に返送(再循環)するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、タンクを設けなくてもよい。なお、タンクを設けない場合、被処理物は、被処理物貯留槽から凝集槽へ直接ポンプで送るなどして対応するとともに、回転体式脱水部から排出されたろ液は被処理物貯留槽へポンプで送るなどして対応する。
また、上記一実施形態では、回転体式脱水部のモータを第1回転軸の軸方向の一方側にのみ配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、回転体式脱水部のモータを第1回転軸の軸方向の一方側および他方側に交互に配置してもよい。
また、上記一実施形態では、スクリュ式濃縮部を傾斜して配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スクリュ式濃縮部を水平に配置してもよい。
また、上記一実施形態では、スクリュ式濃縮部と回転体式脱水部とを接続部材を介して接続した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、接続部材を用いることなく、スクリュ式濃縮部と回転体式脱水部とを直接接続してもよい。