JP7063801B2

JP7063801B2 - 破砕装置

Info

Publication number: JP7063801B2
Application number: JP2018243895A
Authority: JP
Inventors: 和久牧
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP2019093386A

Description

本発明は、下水処理場等の水路に設置され、水中に浮遊するし渣等の夾雑物を破砕するための破砕装置に関するものである。

下水処理場等の水路には、水中に浮遊するし渣等の夾雑物を破砕するための破砕装置が設置されている。水路に設置される破砕装置は、夾雑物を破砕するための破砕部の他、夾雑物を捕捉するためのスクリーンと、スクリーンに捕捉された夾雑物を破砕部に掻き寄せるための掻き寄せ部を備えているため、水路の全幅に亘って夾雑物を捕捉して、破砕することができる。

例えば、特許文献１には、下水処理場等に設置される横掻き式除塵機において、水流方向に対して斜めに延設される水平状スクリーンバーを、上下方向に並設した横引き式スクリーンと、スクリーンの下流寄りの端部と水路の側壁との間で形成される空隙部の下流にし渣破砕機を備えた構成が記載されている。

特開２０１１－５２４５１号公報

従来の水路に設置される破砕装置では、特許文献１に記載されるように、水平状のスクリーンバーを上下方向に並設することによりスクリーン部を形成している。
しかし、このような水平状のスクリーンバーは、自重により徐々にたわみが生じて、スクリーンが変形するという課題がある。
そのため、本発明は、水路に設置する破砕装置において、スクリーンバーのたわみによるスクリーンの変形を抑制することを目的とする。

本発明者は、これらの問題について鋭意検討した結果、被処理水中の夾雑物を捕捉するためのスクリーンに、略水平方向にスリットが形成された厚さが１０～２０ｍｍである捕集部を構成することにより、スクリーンの変形が抑制されることを見出して本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の破砕装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の破砕装置は、被処理水中の夾雑物を捕集するスクリーンと、夾雑物を破砕する破砕部と、スクリーンで捕集された前記夾雑物をレーキにより前記破砕部へ掻き寄せる掻き寄せ部と、を備えた破砕装置において、前記スクリーンは、前記夾雑物を捕集する厚さが１０～２０ｍｍである捕集部を備え、前記スクリーンは、被処理水の水路の側壁から前記破砕部に向かって設置されており、前記スクリーンの側壁側の端部は、被処理水の流れの最上流に配置され、前記スクリーンは、前記側壁側の端部から被処理水の流れ方向のみに向かって配置され、前記スクリーンの側壁側の端部は、前記レーキが描くレーキ軌道の被処理水の流れの最上流端より下流側に配置されることを特徴とするものである。

本発明は、掻き寄せ部の中心より下流側において、水路の側壁から水路中央に向かう旋回流が形成され、水路の側壁付近に滞留する夾雑物を、水路中央側に設置された破砕部方向に誘導するという効果を奏する。

更に本発明の破砕装置の一実施態様によれば、破砕部は、スクリーンの外周面とレーキ軌道との交差点の位置の近傍に設置するという特徴を有する。
これにより、レーキから剥がれた夾雑物をスムーズに破砕部に流入することができる。

更に本発明は、スクリーンが、掻き寄せ部の中心の下流側まで延伸する円弧部を有するという特徴を有する。
スクリーンに捕集された夾雑物は、掻き寄せ部によりスクリーンの外周面に沿って移動するため、スクリーンの外周側には、スクリーンの形状に沿った水の流れが発生する。よって、スクリーンが円弧部を有すると、円弧部に沿って旋回流が形成される。
更に、上記特徴では、スクリーンの円弧部が、掻き寄せ部の中心の下流側まで延伸している。これにより、掻き寄せ部の中心より下流側において、被処理水の水路の中央側に向かって延伸した円弧部が形成される。そのため、掻き寄せ部の中心より下流側において、水路の側壁から水路中央に向かう旋回流が形成され、水路の側壁付近に滞留する夾雑物を、水路中央側に設置された破砕部方向に誘導するという効果を奏する。

本発明の破砕装置によれば、水路に設置する破砕装置において、スクリーンバーのたわみによるスクリーンの変形を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施例の破砕装置の構造を示す概略説明図である。図２は、本発明の第１の実施例の破砕装置に用いるスクリーンの構造を示す概略説明図である。図２（Ａ）は、本発明の第１の実施例のスクリーンについて、図１のＸ方向から見た斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の円で示した部分の拡大図である。図３は、本発明の第１の実施例のスクリーンの形状を説明するための概略説明図である。図４は、本発明の第２の実施例の破砕装置に用いるスクリーンの構造を示す概略説明図である。図５は、本発明の第３の実施例の破砕装置の構造を示す概略説明図である。図６は、本発明の第４の実施例の破砕装置の構造を示す概略説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る破砕装置の実施形態を詳細に説明する。
本発明の破砕装置は、水路に設置され、水路を流れる被処理水中の夾雑物を破砕するために使用される。例えば、水路としては、下水処理場等の沈砂池等であり、夾雑物としては、下水等の汚水に含まれるし渣等が挙げられる。

（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例の破砕装置の構成を示す概略説明図である。本発明の第１の実施例の破砕装置は、水路Ｒを流れる被処理水に含まれる夾雑物Ｇを捕捉するためのスクリーン１、スクリーン１に捕捉された夾雑物Ｇを破砕部３へ掻き寄せるための掻き寄せ部２、及び、夾雑物Ｇを破砕するための破砕部３を備えている。

図１に示すように、スクリーン１は、水路Ｒの側壁Ｒ１から側壁Ｒ２付近まで横断して設置されており、スクリーン１と側壁Ｒ２との間の空隙の下流側に破砕部３が設置されている。また、掻き寄せ部２は、スクリーン１の下流側に設置され、回転軸２２を中心に周回するレーキ２１を備えている。レーキ２１は、スクリーン１に形成されたスリット１２を通り、スクリーン１に捕捉された夾雑物Ｇを掻き寄せ、破砕部３へ移送する作用を有している。

［スクリーン］
本発明の第１の実施例のスクリーン１は、略中心に円弧部を形成した板部材からなり、板部材の一端側を水路Ｒの側壁Ｒ１に固定し、側壁Ｒ２付近まで横断するように設置されている。板部材の他端側は、破砕部３の水路中央側のケーシング側面に固定されている。なお、水路Ｒにスクリーン１を固定する手段は、特に制限されず、例えば、掻き寄せ部２と破砕部３を囲う函体等に固定してもよい。

図２（Ａ）には、本発明の第１の実施例のスクリーン１について、図１のＸ方向から見た斜視図を示した。図２に示すように、スクリーン１は、板部材１１に略水平方向のスリット１２が形成されている。スリット１２は、高さ方向に複数設けられ、複数のスリット１２は、等間隔に並設されている。また、スリット１２の上部及び下部には、夾雑物Ｇを捕捉するための捕集部１３を備えている。
このように、本発明の破砕装置では、板部材１１を用いることにより、スクリーン１の厚みを小さくすることができるため、軽量化され、自重によるたわみを防止することができる。

なお、第１の実施例のスクリーン１は、１枚の板部材１１に対して複数のスリット１２を形成しているが、スリットの数は限定されない。例えば、１枚の板部材に対して、スリットを１つのみ形成してもよい。また、スリットが１つのみ形成された板部材を複数並べて取り付けることにより複数のスリットを備えたスクリーンを構成してもよいが、取り付け作業の観点から、１枚の板部材に複数のスリットを形成することが好ましい。

このスリット１２は、捕捉する夾雑物Ｇを通さずに、被処理水を透過するための構成である。そのため、スリット１２の幅（図２（Ｂ）の（ｃ）参照。）は、捕捉する夾雑物Ｇの大きさに応じて適宜設計されるが、好ましくは１０ｍｍ以上である。１０ｍｍ未満とすると、被処理水の透過に対して抵抗が大きくなるため、板部材１１に被処理水の流れによる負荷がかかり、板部材が変形する恐れがある。

また、捕集部１３の高さ方向の長さ（図２（Ｂ）の（ｂ）参照。）は、特に限定されないが、好ましくは１０～２０ｍｍである。１０ｍｍ未満の場合には、捕集部１３における板部材の強度が弱くなるため、被処理水の水流圧の負荷や、し渣等の夾雑物の衝突により変形する恐れがある。一方、２０ｍｍを超える場合には、被処理水の水流から受ける圧力が大きくなるため、水流圧の負荷も大きくなる。そのため、板部材の厚さを大きくして強度を高める必要があり、スリット形成加工において不利である。
なお、第１の実施例では、隣接するスリット１２の間における捕集部１３の高さ方向の長さが、それぞれ等しくなるように形成されているが、特に限定されるものではなく、不均一でもよい。

板部材１１としては、どのような素材のものを使用してもよい。例えば、鋼材、アルミニウム材、プラスチック材、石材等が挙げられる。加工適性や強度の観点から、鋼材を用いることが好ましい。
更には、板部材１１は、水中で使用されるため、防錆塗装することが好ましい。

板部材１１の厚さは、必要に応じて適宜設計されるが、好ましくは１０～２０ｍｍである。１０ｍｍ未満の場合には、強度が弱くなり、被処理水の水流圧や、し渣等の夾雑物の衝突により変形する恐れがある。一方、２０ｍｍを超える場合には、スリット１２を形成する際に、深く掘る必要があるため加工適性に優れない。

板部材１１の形状は、どのような形状でもよく、第１の実施例のように、板部材１１の略中心に円弧部を備えた形状のほか、直線形状や、被処理水の流れ方向に屈折した形状でもよい。

図３には、本発明の第１の実施例のスクリーン１の形状を説明するための概略説明図を示した。図３に示すように、スクリーン１は、板部材１１の略中心に円弧部１４を備え、その両端に直線部１５及び１６を備えている。また、スクリーン１は、円弧部１４の直線部１５側が掻き寄せ部２の中心の下流側まで延伸するように設置されている。なお、掻き寄せ部２の中心の下流側とは、円弧部１４に沿って回転させるレーキ２１の回転軸２２より下流側という意味である。

円弧部１４が掻き寄せ部２の中心の下流側まで延伸することにより、レーキ２１に掻き寄せられた夾雑物Ｇが、円弧部１４の外周に沿って移動するため、スクリーン１の外周に旋回流を形成する。そのため、側壁Ｒ２から水路Ｒの中央側方向へ向かう水流Ｆが発生し、Ｒ２側面付近に滞留する夾雑物Ｇを破砕部３方向へ強く誘導することができる。
なお、第１の実施例のスクリーン１は、正円形（破線）に沿って形成されている円弧部１４を備えているが、掻き寄せ部２の中心の下流側において水路Ｒの中央側に向かって延伸した曲線部であればよい。

また、円弧部１４は、掻き寄せ部２の回転軸２２を通り、被処理水の流れに対して垂直な面より２０°以上の位置まで延伸することが好ましく、３０°以上の位置まで延伸することが特に好ましい（角度については図面のθ参照。）。２０°以上とすることにより、側壁Ｒ２から水路Ｒの中央側方向へ向かう水流Ｆを確実に形成することができる。

更に、スクリーン１の外周面と、掻き寄せ部２のレーキ２１が回転して描かれるレーキ軌道Ｐ（一点鎖線）の交差点Ｑは、上記被処理水の流れに対する垂直な面より２０～７０°の位置となるように構成することが好ましく、更に好ましくは、３０～６０°である。
レーキ２１に掻き寄せられた夾雑物Ｇは、スクリーン１の外周面とレーキ軌道Ｐとの交差点Ｑにおいて剥がれ、破砕部３に流入して破砕される。交差点Ｑの位置が２０°未満であると、レーキ２１から剥がれた夾雑物Ｇは、レーキ２１の遠心力により側壁Ｒ２側（正面図右方向）に移動する作用が生じるため、スムーズに破砕部３に流入しない恐れがある。また、７０°を超えると、剥がれた夾雑物Ｇが側壁Ｒ１方向（正面図左方向）に移動する作用が生じ、破砕部３への流入を阻害する恐れがある。

［掻き寄せ部］
本発明の第１の実施例の掻き寄せ部２は、回転軸２２と、回転軸２２から放射状に取り付けられたレーキ２１を備えている。レーキ２１は、スクリーン１のスリット１２を通過可能な厚みを有する板羽根であり、掻き寄せ部２には、スクリーン１のスリット１２と同数のレーキ２１が高さ方向に並設されている。
レーキ２１は、回転軸を周回する間に、スクリーン１のスリット１２から突出してスクリーン１に捕捉された夾雑物Ｇを移送し、レーキ２１がスクリーン１内に収容する際に、移送した夾雑物Ｇを剥がすという作用を繰り返し行う。剥がされた夾雑物Ｇは、被処理水の流れと共に破砕部３へ流入して破砕される。

本発明の掻き寄せ部は、スクリーン１に捕捉された夾雑物Ｇを破砕部へ移送することができれば、どのような構成でもよく、スクリーン１の形状に合わせて適宜設計することができる。例えば、第１の実施例の掻き寄せ部２の構成のほか、レーキを取り付けたチェーンと、チェーンを周回するための複数のスプロケットを備えた構成等がある。
第１の実施例の掻き寄せ部２のように、回転軸２２と、回転軸２２から放射状に取り付けたレーキ２１により構成した掻き寄せ部は、チェーンとスプロケットのように噛み合うような構造がなく、簡素な構造であるため、掻き寄せ部２に夾雑物が絡まる等のトラブルが生じにくいという利点がある。

［破砕部］
本発明の第１の実施例の破砕部３は、垂直型２軸破砕機である。本発明の破砕部としては、どのような破砕機であってもよく、例えば、水平型の破砕機でもよい。スクリーン１の高さ方向に均等に破砕部を設けることができるため、垂直型の破砕機であることが好ましい。

本発明において、破砕部３は、スクリーン１の外周面とレーキ軌道Ｐとの交差点Ｑの位置の近傍に設置することが好ましい。これにより、レーキ２１から剥がれた夾雑物Ｇをスムーズに破砕部３に流入することができる。

（第２の実施例）
図４は、本発明の第２の実施例の破砕装置に用いるスクリーン１の構造を示す概略説明図である。
第２の実施例の破砕装置では、スクリーン１を上下方向に２枚取り付けた構成である。その他の構成については、第１の実施例と同様である。

第２の実施例のように、スクリーン１は、複数枚の板部材１１により構成することができる。複数枚の板部材１１により構成する場合、スクリーン部品を軽量化することができるため、取り付け作業が容易になる。なお、スクリーン１を複数枚とする際、スクリーン１の間に隙間を空けて設置し、この隙間をスリット１２と同様に作用させることもできる。

（第３の実施例）
図５は、本発明の第３の実施例の破砕装置の構造を示す概略説明図である。
第３の実施例の破砕装置では、下流方向に傾斜して設置された直線状のスクリーン４を備えた構成である。
このスクリーン４は、第１の実施例と同様、略水平方向のスリットが高さ方向に複数並設された板部材により構成されている。

また、レーキ５３が取り付けられたチェーン５２と、チェーン５２を駆動するための２つのスプロケット５１ａ、５１ｂを有する掻き寄せ部５を備えている。
第３の実施例のように、チェーンと複数のスプロケットを使用した掻き寄せ部５を備えた破砕装置は、水路Ｒを幅の大きさを問わず設置することができる。そのため、幅が大きい水路Ｒに設置する場合に適した破砕装置である。

（第４の実施例）
図６は、本発明の第４の実施例の破砕装置の構造を示す概略説明図である。
第４の実施例の破砕装置では、第３の実施例の破砕装置において、直線状のスクリーン４に替えて、直線部と曲線部を有するスクリーン６を備えた構成である。
このスクリーン６は、第１の実施例と同様、略水平方向のスリットが高さ方向に複数並設された板部材により構成されている。

また、曲線部は、スプロケット５１ｂの中心の下流側まで延伸しており、第１の実施例と同様、側壁Ｒ２から水路Ｒの中央側方向へ向かう水流Ｆが発生し、Ｒ２側面付近に滞留する夾雑物Ｇを破砕部３方向へ強く誘導することができる。

本発明の破砕装置は、水路を流れる被処理水中の夾雑物を破砕するための破砕装置として利用することができる。具体的には、例えば、下水処理場の沈砂池において、夾雑物としてし渣を捕捉、破砕するための破砕装置として利用することができる。

また、本発明の破砕装置に取り付けられるスクリーンを、スクリーン部品として流通することも可能である。これにより、既設の破砕装置を利用して、本発明の破砕装置を構成することができる。

１スクリーン、１１板部材、１２スリット、１３捕集部、１４円弧部、１５,１６直線部、２掻き寄せ部、２１レーキ、２２回転軸、３破砕部、４スクリーン、５掻き寄せ部、５１ａスプロケット、５１ｂスプロケット、５２チェーン、５３レーキ、Ｒ水路、Ｒ１側壁、Ｒ２側壁、Ｇ夾雑物、Ｆ水流、Ｐレーキ軌道、Ｑ交差点

Claims

被処理水中の夾雑物を捕集するスクリーンと、
前記夾雑物を破砕する破砕部と、
回転軸を中心に回転するレーキにより、前記スクリーンで捕集された前記夾雑物を前記破砕部へ掻き寄せる掻き寄せ部と、を備えた破砕装置において、
前記スクリーンは、前記夾雑物を捕集する厚さが１０～２０ｍｍである捕集部を備え、
前記スクリーンは、前記掻き寄せ部の回転軸の下流側まで延伸する円弧部を備え、
前記スクリーンは、被処理水の水路の側壁から前記破砕部に向かって設置されており、前記スクリーンの側壁側の端部は、被処理水の流れの最上流に配置され、前記スクリーンは、前記側壁側の端部から被処理水の流れ方向のみに向かって配置され、
前記スクリーンの側壁側の端部は、前記レーキが描くレーキ軌道の被処理水の流れの最上流端より下流側に配置されることを特徴とする破砕装置。
前記破砕部は、前記スクリーンの外周面と前記レーキ軌道との交差点の位置の近傍に設置することを特徴とする請求項１記載の破砕装置。