JP7299109B2 - 分離装置、及び分離システム - Google Patents

Description

本発明は、分離装置、及び分離システムに関する。

従来、濃縮機や脱水機などのいわゆる分離装置に採用されている方法として、遠心法、浮上濃縮法、およびスクリーン濃縮脱水法などを挙げることができる。また、対象物としての含水率が高い下水や工場排水等の汚泥を、円筒形状のケージング内に投入し、このケージング内に設けたスクリューを回転させることにより、対象物を搬送しつつ圧搾脱水する分離装置が利用されている。

例えば、特許文献１には、２つのスクリュー羽根を設けたスクリューを回転させて、汚泥を搬送しつつ圧搾する分離装置が記載されている。この分離装置は、側面に汚泥投入口が設けられたケージングの内部に、２つのスクリュー羽根に挟まれた第１領域と第２領域を形成する。この装置は、第１領域で、原汚泥を圧搾することにより脱水しつつ搬送し、脱水した汚泥を排出する。また、この分離装置は、脱水により生じた分離液を第２領域で搬送して、分離液を排出する。

国際公開第２０１５／１８６６１２号公報

汚泥と分離水との分離処理を行う分離装置には、例えば原汚泥を分離装置に導入するためのポンプ、脱水した汚泥を排出するためのポンプ、及び分離液を排出するためのポンプなど、複数のポンプが設けられる。特許文献１のようなスクリュー型の分離装置に限られず、汚泥と分離水とを分離する分離装置であれば、同様に複数のポンプを設けることがある。しかし、ポンプの数が多くなる場合、ポンプの設置や維持管理のために、コストが高くなってしまう。そのため、コストの上昇を抑えつつ、適切に固液分離を行う事が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストの上昇を抑えつつ、適切に固液分離を行うことができる分離装置及び分離システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の分離装置は、対象物が投入される対象物投入口、脱水された前記対象物である濃縮対象物を排出する対象物排出口、及び、脱水により前記対象物から分離された分離液の液位を、前記対象物投入口及び前記対象物排出口よりも鉛直方向上方となる所定液位に保つ液位保持機構が設けられるケージングと、前記ケージングの内部に設けられるスクリュー軸と、前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在する第１スクリュー羽根と、前記第１スクリュー羽根に対して前記スクリュー軸の延在方向に沿って所定間隔を隔てるように前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在する第２スクリュー羽根と、を備える。

前記ケージングは、前記対象物投入口及び前記対象物排出口が設けられるケージング本体と、前記液位保持機構とを備え、前記液位保持機構は、前記対象物投入口よりも鉛直方向上方において前記ケージング本体に接続されて、前記ケージング本体から前記分離液が流入する分離液流入口と、前記分離液流入口よりも鉛直方向上方に設けられて前記分離液を排出する分離液排出口とが設けられて、前記ケージング内での前記分離液の液位を、前記分離液排出口の位置に保つことが好ましい。

前記スクリュー軸の回転を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記スクリュー軸の回転が停止している際には、前記ケージングからの前記分離液の排出を抑え、前記スクリュー軸が回転している際には、前記ケージングから前記分離液を排出することが好ましい。

前記対象物排出口に接続される排出ポンプを更に備え、前記排出ポンプは、停止時には、前記対象物排出口からの前記濃縮対象物の排出を抑え、運転時には、前記対象物排出口から前記濃縮対象物を排出させることが好ましい。

前記スクリュー軸の回転と、前記排出ポンプによる前記濃縮対象物の排出と、前記対象物投入口からの前記対象物の投入とを制御する制御部を更に備えることが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の分離装置は、対象物が投入される対象物投入口と、脱水された前記対象物である濃縮対象物を排出する対象物排出口と、脱水により前記対象物から分離された分離液の液位を、前記対象物投入口及び前記対象物排出口よりも鉛直方向上方となる所定液位に保つ液位保持機構と、が設けられるケージングを備え、前記ケージングは、満管状態で、前記対象物を脱水可能に構成される。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の分離システムは、前記分離装置と、前記対象物を貯留する対象物貯留槽と、を備え、前記分離装置は、前記対象物投入口から、前記対象物貯留槽に貯留された前記対象物が投入され、前記所定液位を、前記対象物貯留槽内における前記対象物の液位よりも、鉛直方向の下方に設定している。

前記対象物貯留槽は、前記分離装置に投入するための前記対象物が排出される排出口と、前記排出口よりも鉛直方向の上方に設けられて、前記対象物の上澄み液が排出されるオーバーフロー排出口と、が設けられ、前記上澄み液の液位を、前記オーバーフロー排出口の位置に保つことが好ましい。

前記オーバーフロー排出口より鉛直方向下方に設けられ、前記オーバーフロー排出口から排出された前記上澄み液が流れる液体流路を更に備え、前記分離装置は、前記分離液が排出される分離液排出口が、鉛直方向において、前記オーバーフロー排出口と前記液体流路との間に位置して、前記分離液排出口から排出された前記分離液を、前記液体流路に供給することが好ましい。

本発明によれば、コストの上昇を抑えつつ、適切に脱水を行うことができる。

図１は、第１実施形態に係る分離システムの模式図である。 図２は、本実施形態に係る分離装置の一部断面図である。 図３は、本実施形態に係る分離装置の動作を説明するための模式図である。 図４は、本実施形態に係る分離装置の動作を説明するための模式図である。 図５は、第１実施形態における制御部による分離装置の制御を説明するためのフローチャートである。 図６は、第２実施形態に係る分離システムの模式図である。 図７は、第２実施形態における制御部による分離装置の制御を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
（分離システムの構成）
図１は、第１実施形態に係る分離システムの模式図である。以下において、鉛直方向を、方向Ｚとする。そして、方向Ｚのうちの一方の方向を、Ｚ１方向とし、方向Ｚのうちの他方の方向、すなわちＺ１方向と反対の方向を、Ｚ２方向とする。Ｚ１方向は、鉛直方向の上方に向かう方向、すなわち地表と離れる方向であり、Ｚ２方向は、鉛直方向の下方に向かう方向、すなわち地表側に向かう方向である。

図１に示すように、第１実施形態に係る分離システム１００は、前段設備１１０と、対象物貯留槽１２０と、液体流路１３０と、液処理設備１４０と、分離装置１と、濃縮対象物処理設備１５０と、を備える。分離システム１００は、分離装置１によって対象物Ａ０を脱水処理するシステムであり、対象物Ａ０を、濃縮対象物Ａと分離液Ｃとに分離する。対象物Ａ０は、分離装置１に脱水される前の対象物であり、本実施形態では、含水率が高い下水や工場排水等の汚泥である。対象物Ａ０は、凝集剤が添加された汚泥であってもよく、この場合、フロック化された固形成分と水分とを含有する汚泥である。本実施形態においては、対象物貯留槽１２０や後述の配管Ｔ１などにおいて、対象物Ａ０に凝集剤を添加することで、固形物成分をフロック化して、固形物に液体成分が含まれた対象物Ａ０を生成する。ただし、対象物Ａ０の性状は任意であり、例えば、凝集剤が添加されずにフロック化されていない汚泥であってもよい。

前段設備１１０は、対象物貯留槽１２０に原汚泥である前対象物Ａ０ａを投入する設備である。対象物貯留槽１２０は、前段設備１１０から投入された前対象物Ａ０ａを貯留する槽である。前段設備１１０から対象物貯留槽１２０に投入される前対象物Ａ０ａの単位時間当たりの量は、任意であり、一定でもよいし時間毎に変化してもよい。

第１実施形態においては、対象物貯留槽１２０は、重力により、前段設備１１０から投入された前対象物Ａ０ａを固液分離する槽である。対象物貯留槽１２０は、重力濃縮により、前段設備１１０から投入された前対象物Ａ０ａを濃縮する重力濃縮槽であるとも言える。対象物貯留槽１２０は、前段設備１１０から投入された前対象物Ａ０ａを、重力濃縮で濃縮された対象物Ａ０と、重力濃縮により前対象物Ａ０ａから分離された液体である上澄み液Ｃ０とに、分離する。対象物Ａ０は、対象物貯留槽１２０内において、Ｚ２方向側に沈降し、上澄み液Ｃ０は、対象物貯留槽１２０内において、対象物Ａ０のＺ１方向側に位置する。

対象物貯留槽１２０は、排出口１２２とオーバーフロー排出口１２４とが設けられる。排出口１２２は、対象物Ａ０を対象物貯留槽１２０から排出するための開口である。排出口１２２は、オーバーフロー排出口１２４よりもＺ２方向側に設けられている。排出口１２２は、Ｚ方向において対象物Ａ０が滞留する位置に開口するように、Ｚ２方向側に設けられているといえる。図１の例では、排出口１２２は、対象物貯留槽１２０の側面におけるＺ２方向側の箇所に開口しているが、それには限られず、例えば、対象物貯留槽１２０の底面（Ｚ２方向側の面）に開口してもよい。オーバーフロー排出口１２４は、上澄み液Ｃ０を対象物貯留槽１２０から排出するための溝である。オーバーフロー排出口１２４は、排出口１２２よりもＺ１方向側に設けられる。図１の例では、オーバーフロー排出口１２４は、対象物貯留槽１２０の側面におけるＺ１方向側の端部に設けられる溝である。ただし、オーバーフロー排出口１２４は、溝であることに限られず、例えば対象物貯留槽１２０の側面に設けられる穴（開口）であってもよい。

対象物貯留槽１２０内においては、対象物貯留槽１２０内に貯留されている対象物Ａ０及び上澄み液Ｃ０の総量が、Ｚ方向における対象物貯留槽１２０の底面からオーバーフロー排出口１２４の位置までにおける対象物貯留槽１２０の容積を超えた場合に、対象物Ａ０上の上澄み液Ｃ０が、オーバーフロー排出口１２４から排出される。そのため、対象物貯留槽１２０内における上澄み液Ｃ０の、Ｚ方向における液面Ｌ０の位置である液位は、Ｚ方向におけるオーバーフロー排出口１２４の位置に保たれる。

対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４には、液体流路１３０が接続されている。液体流路１３０は、対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４から排出された上澄み液Ｃ０が流れる流路である。液体流路１３０は、Ｚ１方向側が開放されている樋状の流路であり、オーバーフロー排出口１２４よりも、すなわち対象物貯留槽１２０内における上澄み液Ｃ０の液位（液面Ｌ０）よりも、Ｚ２方向側に設けられている。液体流路１３０は、オーバーフロー排出口１２４のＺ２方向側において、オーバーフロー排出口１２４が設けられる対象物貯留槽１２０の外側面に接続されている。従って、液体流路１３０は、対象物貯留槽１２０の外側面を介して、オーバーフロー排出口１２４のＺ２方向側に接続されているといえる。なお、液体流路１３０は、Ｚ１方向側が開放されている樋状の流路であることに限られず、例えばＺ１方向側が閉じられている管状の流路であってもよい。すなわち、液体流路１３０は、オーバーフロー排出口１２４に接続されてオーバーフロー排出口１２４から上澄み液Ｃ０が供給される流路であれば、形状や位置は任意であってよい。

対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４から排出された上澄み液Ｃ０は、Ｚ２方向側に落下して、液体流路１３０に供給される。液体流路１３０は、液処理設備１４０にも接続されている。液体流路１３０内に供給された上澄み液Ｃ０は、液体流路１３０内を液処理設備１４０に向けて流れて、液処理設備１４０内に供給される。

液処理設備１４０は、液体流路１３０を流れる上澄み液Ｃ０が供給される設備である。また、詳しくは後述するが、液体流路１３０には、分離装置１からの分離液Ｃも供給される。そのため、液処理設備１４０には、上澄み液Ｃ０及び分離液Ｃが、すなわち上澄み液Ｃ０と分離液Ｃとの混合液が供給される。液処理設備１４０は、上澄み液Ｃ０及び分離液Ｃに対して、例えば活性汚泥により生物処理を行う設備である。ただし、液処理設備１４０は、上澄み液Ｃ０及び分離液Ｃが供給される設備であれば、生物処理を行うものに限られない。

対象物貯留槽１２０の排出口１２２には、配管Ｔ１を介して、分離装置１が接続されている。配管Ｔ１は、一方の端部Ｔ１Ａが対象物貯留槽１２０の排出口１２２に接続され、他方の端部Ｔ１Ｂが、分離装置１の対象物投入口３１Ａに接続されている。分離装置１の構成の詳細は後述するが、分離装置１の対象物投入口３１Ａは、対象物貯留槽１２０の排出口１２２よりも、Ｚ２方向側に位置している。また、配管Ｔ１には、開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４が開状態である場合には、対象物貯留槽１２０の排出口１２２から、対象物Ａ０が排出される。排出口１２２から排出された対象物Ａ０は、配管Ｔ１を流れて、分離装置１の対象物投入口３１Ａから、分離装置１の内部、より詳しくは後述するケージング１０の内部に投入される。開閉弁２４が閉状態である場合には、対象物貯留槽１２０の排出口１２２からの対象物Ａ０の排出が、言い換えれば、対象物投入口３１Ａから分離装置１の内部への対象物Ａ０の投入が、停止される。

詳しくは後述するが、分離装置１は、投入された対象物Ａ０を、濃縮対象物Ａと分離液Ｃとに分離する。濃縮対象物Ａは、分離装置１の対象物排出口３１Ｂから、分離装置１の外部に排出される。具体的には、対象物排出口３１Ｂには、配管Ｔ２を介して、濃縮対象物処理設備１５０が接続される。配管Ｔ２は、一方の端部Ｔ２Ａが分離装置１の対象物排出口３１Ｂに接続され、他方の端部Ｔ２Ｂが、濃縮対象物処理設備１５０に接続されている。また、配管Ｔ２には、排出ポンプ２６が設けられている。排出ポンプ２６が駆動している場合には、分離装置１内の濃縮対象物Ａは、対象物排出口３１Ｂから排出される。対象物排出口３１Ｂから排出された濃縮対象物Ａは、配管Ｔ２を流れて、濃縮対象物処理設備１５０に供給される。排出ポンプ２６が駆動していない場合には、分離装置１内の濃縮対象物Ａの排出が、停止される。

濃縮対象物処理設備１５０は、分離装置１の対象物排出口３１Ｂから排出された濃縮対象物Ａが供給される設備である。濃縮対象物処理設備１５０は、濃縮対象物Ａに対して、さらに脱水処理を行う設備である。ただし、濃縮対象物処理設備１５０は、濃縮対象物Ａが供給される設備であれば、脱水処理を行うものに限られない。例えば、濃縮対象物処理設備１５０は、濃縮対象物Ａに含まれる固形成分（ここでは汚泥）を消化する消化槽であってもよい。

分離装置１内で対象物Ａ０から分離された分離液Ｃは、分離装置１に設けられる液位保持機構４０の分離液排出口４０Ｂから、分離装置１の外部に排出される。本実施形態では、分離液排出口４０Ｂは、対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４よりも、Ｚ２方向側に位置している。また、分離液排出口４０Ｂは、液体流路１３０のＺ１方向側に位置しており、Ｚ方向において、オーバーフロー排出口１２４と液体流路１３０との間に設けられているといえる。分離装置１の分離液排出口４０Ｂから排出された分離液Ｃは、Ｚ２方向側に落下して、液体流路１３０内に供給される。液体流路１３０内に供給された分離液Ｃは、上澄み液Ｃ０と合流して、液体流路１３０内を液処理設備１４０に向けて流れて、液処理設備１４０内に供給される。

なお、分離システム１００には、流量センサＳ１及び、水質センサＳ２が設けられていてもよい。流量センサＳ１は、対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４から排出される上澄み液Ｃ０の流量、すなわち対象物貯留槽１２０からのオーバーフロー流量を検出するセンサである。図１の例では、流量センサＳ１は、液体流路１３０において、分離液排出口４０Ｂからの分離液Ｃが供給される位置よりも、上澄み液Ｃ０の流れの上流側に設けられている。ただし、流量センサＳ１は、オーバーフロー排出口１２４から排出される上澄み液Ｃ０の流量が測定可能な位置であれば、任意の位置に設けられてよい。水質センサＳ２は、対象物貯留槽１２０から分離装置１に供給される対象物Ａ０の水質を計測するセンサである。具体的には、水質センサＳ２は、対象物貯留槽１２０から分離装置１に供給される対象物Ａ０における固体成分の濃度を、すなわち対象物Ａ０の含水率を検出する。水質センサＳ２は、図１の例では配管Ｔ１に設けられるが、対象物貯留槽１２０から分離装置１に供給される対象物Ａ０の水質（ここでは含水率）を測定可能な位置であれば、任意の位置に設けられてよい。

（分離装置の構成）
次に、分離装置１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る分離装置の一部断面図である。図２に示すように、分離装置１は、本実施形態ではスクリュー型分離装置であり、ケージング本体３０及び液位保持機構４０を備えるケージング１０と、スクリュー軸１２と、第１スクリュー羽根１４と、第２スクリュー羽根１６と、第１隔壁部１８と、第２隔壁部２０と、カバー部２２と、開閉弁２４と、排出ポンプ２６と、傾斜調整部２８と、制御部２９と、を有している。分離装置１は、対象物投入口３１Ａからケージング１０内に投入された対象物Ａ０を脱水して、脱水した後の濃縮対象物Ａを、後述する対象物排出口３１Ｂから排出する。そして、分離装置１は、脱水により対象物Ａ０から分離された分離液Ｃを、分離液排出口４０Ｂから排出する。

以下、地表Ｇに平行な方向、すなわち水平方向を、方向Ｘとする。そして、方向Ｘのうちの一方の方向を、方向Ｘ１とし、方向Ｘのうちの他方の方向、すなわちＸ１方向と反対の方向を、Ｘ２方向とする。

ケージング１０のケージング本体３０は、延在方向Ｅに沿って一方の端部３０Ｂから他方の端部３０Ｃまで延在し、内部に空間が設けられる筒状の部材である。図２の例では、ケージング本体３０は、端部３０Ｂ側が縮径されているが、縮径されていることに限られず、例えば、端部３０Ｂから端部３０Ｃまで径が一定の円筒状であってよい。ケージング本体３０は、縮径されていない箇所の直径が例えば２０ｃｍ以上５０ｃｍ以下程度であるが、その大きさは任意である。延在方向Ｅは、ケージング本体３０の軸方向である。延在方向Ｅは、端部３０Ｂ側から端部３０Ｃ側（Ｘ２方向側）に向かう方向であり、端部３０Ｂ側から端部３０Ｃ側に向かうに従って、Ｘ２方向に対してＺ１方向側に傾斜している。すなわち、ケージング本体３０は、延在方向Ｅに沿った中心軸ＡＸが、端部３０Ｃ（方向Ｘ２側）に向かうに従って、Ｚ１方向側に移動する（位置する）向きで、傾斜している。従って、ケージング本体３０は、端部３０Ｂが、端部３０Ｃよりも、Ｚ２方向側に位置している。ケージング本体３０は、傾斜角度θが、２０°以上９０°以下であることが好ましく、３０°以上４５°以下であることがより好ましい。傾斜角度θは、中心軸ＡＸの、水平方向Ｘ（地表Ｇ）に対する傾斜角度である。

ケージング本体３０は、中間部３０Ａに対象物投入口３１Ａが開口しており、端部３０Ｂに対象物排出口３１Ｂが開口しており、端部３０Ｃに接続口３１Ｃが開口している。中間部３０Ａは、ケージング本体３０の延在方向Ｅに沿った端部３０Ｂと端部３０Ｃとの間の箇所であり、言い換えれば、延在方向Ｅに沿った対象物排出口３１Ｂと接続口３１Ｃとの間の箇所である。中間部３０Ａは、延在方向Ｅに沿ったケージング本体３０の中央に位置しているが、延在方向Ｅに沿った端部３０Ｂと端部３０Ｃとの間の任意の位置にあてよい。例えば、ケージング本体３０は、端部３０Ｂから中間部３０Ａまでの延在方向Ｅに沿った長さが、延在方向Ｅに沿ったケージング本体３０の全長に対し、３０％以上９０％以下であることが好ましい。対象物投入口３１Ａは、中間部３０Ａの位置におけるケージング本体３０の外周面（側面）に開口している。対象物投入口３１Ａには、配管Ｔ１の端部Ｔ１Ｂが接続されている。

対象物排出口３１Ｂは、接続口３１Ｃ及び対象物投入口３１Ａよりも、Ｚ２方向側に設けられている。本実施形態において、対象物排出口３１Ｂは、スクリュー軸１２が内部を貫通可能になっているが、スクリュー軸１２が貫通しない構成であってもよい。また、対象物排出口３１Ｂは、後述する対象物搬送区間Ｋ２におけるケージング１０の外周面（側面）に設けられていてもよい。対象物排出口３１Ｂには、配管Ｔ２の端部Ｔ２Ａが接続されている。

接続口３１Ｃは、対象物排出口３１Ｂ及び対象物投入口３１Ａよりも、Ｚ１方向側（延在方向Ｅ側）に設けられている。接続口３１Ｃは、スクリュー軸１２が通る穴とは別の開口であり、スクリュー軸１２よりも方向Ｚ１側に設けられている。ただし、接続口３１Ｃは、スクリュー軸１２よりも方向Ｚ１側に設けられることに限られず、例えば端部３０Ｃにおけるスクリュー軸１２よりも方向Ｚ２側に設けられていてもよく、スクリュー軸１２と同じ位置に設けられて内部にスクリュー軸１２を貫通可能になっていてもよい。また、接続口３１Ｃは、後述する分離液搬送区間Ｋ３におけるケージング１０の外周面（側面）に設けられていてもよい。

接続口３１Ｃには、液位保持機構４０が接続されている。本実施形態では、液位保持機構４０は、一方の端部４０ａから他方の端部４０ｂまで、Ｚ１方向側に向けて延在する。液位保持機構４０は、一方の端部４０ａに分離液流入口４０Ａが開口し、他方の端部４０ｂに分離液排出口４０Ｂが開口して、分離液流入口４０Ａから分離液排出口４０Ｂまでが連通している。液位保持機構４０は、管状の部材、すなわち配管である。液位保持機構４０は、例えば、金属製の配管、樹脂製の配管（ホース）、金属配管に樹脂被覆が設けられたフレキシブル配管などであってよい。

液位保持機構４０は、一方の端部４０ａと他方の端部４０ｂとの間の中間部４０ｃにおいてＸ方向側に曲がった形状となっている。すなわち、液位保持機構４０は、一方の端部４０ａから中間部４０ｃまでにおいて、Ｚ１方向側に延在し、中間部４０ｃから他方の端部４０ｂまでにおいてＸ方向側に延在している。ただし、液位保持機構４０は、中間部４０ｃにおいてＸ方向側に曲がる構造に限られず、他方の端部４０ｂ（分離液排出口４０Ｂ）が、一方の端部４０ａ（分離液流入口４０Ａ）よりも方向Ｚ１側に位置する構造であればよい。

液位保持機構４０の分離液流入口４０Ａは、対象物投入口３１ＡよりもＺ１方向側（延在方向Ｅ側）で、ケージング本体３０に接続されている。具体的には、液位保持機構４０の分離液流入口４０Ａは、ケージング本体３０の接続口３１Ｃに接続（連通）されている。すなわち、分離液流入口４０Ａ及び接続口３１Ｃは、ケージング本体３０と液位保持機構４０とを接続（連通）する開口であるといえ、ケージング１０の外部に露出（開口）していない。ケージング本体３０内の分離液Ｃは、接続口３１Ｃ及び分離液流入口４０Ａを通って、液位保持機構４０内に流入可能となっている。

液位保持機構４０の分離液排出口４０Ｂは、分離液流入口４０Ａよりも方向Ｚ１側に設けられている。すなわち、液位保持機構４０の分離液排出口４０Ｂは、ケージング本体３０の対象物排出口３１Ｂ、接続口３１Ｃ、及び対象物投入口３１Ａよりも、方向Ｚ１側に設けられている。分離液排出口４０Ｂは、ケージング１０の外部に露出（開口）しており、本実施形態では、上述のように、Ｚ方向において、オーバーフロー排出口１２４と液体流路１３０との間に位置している（図１参照）。

なお、液位保持機構４０は、分離液流入口４０Ａから、それよりも鉛直方向上方の分離液排出口４０Ｂまで連通して内部に分離液Ｃが貯留可能な機構であってよく、以上説明した管状の部材に限られない。例えば、液位保持機構４０は、分離液流入口４０Ａと分離液排出口４０Ｂとの間に、内径が大きい槽が形成されている構成などであってもよい。

このように、ケージング１０は、開口として、ケージング本体３０に設けられる対象物投入口３１Ａ、対象物排出口３１Ｂ、及び接続口３１Ｃと、液位保持機構４０に設けられる分離液流入口４０Ａ及び分離液排出口４０Ｂとが設けられ、他には開口が形成されていない。ケージング１０においては、これらの開口のうち、分離液排出口４０Ｂが、最も方向Ｚ１側に設けられている。言い換えれば、ケージング１０は、対象物投入口３１Ａ、対象物排出口３１Ｂ及び分離液排出口４０Ｂ以外には、外部（ケージング１０以外）と連通する開口が設けられておらず、これらの開口のうち、分離液排出口４０Ｂが、最も方向Ｚ１側に設けられている。

ケージング１０内（液位保持機構４０内）の分離液Ｃは、ケージング１０内の対象物Ａ０に含まれる固形成分と液体成分の総量（言い換えればケージング１０内の濃縮対象物Ａ及び分離液Ｃの総量）が、ケージング１０内の分離液排出口４０Ｂまでの容積を超えると、分離液排出口４０Ｂから排出される。そのため、ケージング１０内における分離液ＣのＺ方向における液面Ｌの位置である液位は、Ｚ方向における分離液排出口４０Ｂの位置に保たれる。ケージング１０は、ケージング１０内における分離液Ｃの液位がケージング１０内における分離液排出口４０Ｂの位置に保たれることで、満管状態で分離処理が行われるといえる。ここでの満管状態とは、ケージング１０内の分離液排出口４０Ｂの位置よりＺ２方向側が、対象物Ａ０の固形成分及び液体成分、すなわち濃縮対象物Ａ及び分離液Ｃとので満たされ、空気の相を含まない状態を指す。

液位保持機構４０は、ケージング１０内の分離液Ｃの液位（液面Ｌ）を、対象物投入口３１Ａ及び対象物排出口３１ＢよりもＺ１方向側となる所定液位に保つ機構であるといえる。言い換えれば、液位保持機構４０は、ケージング１０内での分離液Ｃの液位が、所定液位より高くなることを抑制している。ここでの所定液位は、Ｚ方向における分離液排出口４０Ｂの位置となる。本実施形態においては、所定液位は、オーバーフロー排出口１２４、すなわち対象物貯留槽１２０における分離液Ｃの液位よりもＺ２方向側に設定されている。ただし、所定液位は、オーバーフロー排出口１２４よりもＺ２方向側であることに限られず、Ｚ方向においてオーバーフロー排出口１２４の位置（対象物貯留槽１２０における分離液Ｃの液位）と同じ位置にあってもよいし、オーバーフロー排出口１２４の位置（対象物貯留槽１２０における分離液Ｃの液位）よりもＺ１方向側にあってもよい。所定液位は、分離装置１の運転条件や対象物貯留槽１２０における分離液Ｃの液位などに応じて、適宜設定してよい。また、本実施形態では、分離液排出口４０Ｂの位置が固定されているため、所定液位の位置も固定されているが、例えばＺ方向における分離液排出口４０Ｂの位置を可変とすることで、所定液位の位置を可変にしてもよい。

液位保持機構４０は、ケージング１０内の分離液Ｃの液位を所定液位に保つことができる機構であれば、上記で説明した構造に限られない。例えば、ケージング本体３０と液位保持機構４０とを別体にすることなく、ケージング本体３０自体を液位保持機構４０としてもよい。この場合、ケージング本体３０の接続口３１Ｃを、ケージング３０の外部に露出する分離液排出口４０Ｂとして使用する。接続口３１Ｃの位置を、これまで説明した分離液排出口４０Ｂの位置に設定することで、すなわち、接続口３１Ｃの位置を、対象物投入口３１Ａ及び対象物排出口３１ＢよりもＺ１方向側であってオーバーフロー排出口１２４よりもＺ２方向側にすることで、ケージング１０内の分離液Ｃの液位を、所定液位に保つことができる。

スクリュー軸１２は、円柱形状であり、ケージング１０、より詳しくはケージング本体３０の内部に設けられて延在方向Ｅに沿って延在している。スクリュー軸１２は、ケージング本体３０の内部において、延在方向Ｅに沿ってケージング本体３０を貫通するように設けられている。すなわち、スクリュー軸１２の一方の端部１２Ｂは、ケージング本体３０の端部３０Ｂ側に位置しており、ケージング本体３０の端部３０Ｂから、ケージング本体３０の外側に突出している。同様に、スクリュー軸１２の他方の端部１２Ｃは、ケージング本体３０の端部３０Ｃ側に位置しており、ケージング本体３０の端部３０Ｃから、ケージング本体３０の外側に突出している。スクリュー軸１２は、端部１２Ｂ又は端部１２Ｃの少なくともいずれかが、軸受けによって軸支持されたモータ（いずれも図示せず）に連結されている。スクリュー軸１２は、このモータが制御部２９によって駆動されることにより、延在方向Ｅを軸中心として、回転方向Ｒに回転される。本実施形態では、回転方向Ｒは、端部１２Ｃ側から見て、反時計回りの方向であるが、それに限られない。

第１スクリュー羽根１４は、一方の端部１４Ｂから他方の端部１４Ｃまで、ケージング１０、より詳しくはケージング本体３０の内部を、スクリュー軸１２の外周面に螺旋状に延在するよう設けられている。端部１４Ｂは、第１スクリュー羽根１４の巻回が開始される位置であり、ケージング本体３０の対象物排出口３１Ｂ（端部３０Ｂ）側の端部である。端部１４Ｂは、対象物投入口３１Ａ（中間部３０Ａ）よりも対象物排出口３１Ｂ（端部３０Ｃ）側に位置している。また、端部１４Ｃは、第１スクリュー羽根１４の巻回が終わる位置であり、ケージング本体３０の接続口３１Ｃ（端部３０Ｃ）側の端部である。端部１４Ｃは、対象物投入口３１Ａ（中間部３０Ａ）よりも接続口３１Ｃ（端部３０Ｃ）側に位置している。第１スクリュー羽根１４は、端部１４Ｂから、中心軸ＡＸを中心とした径方向から見た場合に対象物投入口３１Ａと重なる箇所を経て、端部１４Ｃまで延在する。

第１スクリュー羽根１４は、端部１４Ｃから端部１４Ｂに向かって、スクリュー軸１２の回転方向Ｒと反対方向に巻回されている。すなわち、スクリュー軸１２の回転方向Ｒが、端部１２Ｃ側から見て反時計回りの場合は、第１スクリュー羽根１４は、いわゆるＺ巻き（右手）の螺旋状（スパイラル状）に設けられる。反対に、スクリュー軸１２の回転方向Ｒが、端部１２Ｃ側から見て時計回りの場合は、第１スクリュー羽根１４は、いわゆるＳ巻き（左手）の螺旋状に設けられる。第１スクリュー羽根１４は、スクリュー軸１２の回転に伴い、回転する。

第１スクリュー羽根１４は、外周部１４ｃが、ケージング本体３０の内周面３０ａとの間に、間隙Ｈが生じるように構成されている。すなわち、第１スクリュー羽根１４の外周部１４ｃは、ケージング本体３０の内周面３０ａとは接触せず、間隙Ｈを隔てて離れている。この間隙Ｈは、微小な隙間であり、濃縮対象物Ａの少なくとも一部の通過を抑制する（せき止める）程度の大きさとなっている。また、間隙Ｈは、分離液Ｃなどの液体成分が通過可能な大きさである。間隙Ｈは、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度の隙間である。

第２スクリュー羽根１６は、ケージング１０、より詳しくはケージング本体３０の内部において、延在方向Ｅに沿ってスクリュー軸１２の外周面に螺旋状に延在する。第２スクリュー羽根１６は、第１スクリュー羽根１４に対して、延在方向Ｅに沿って所定間隔を隔ててずれた位置に設けられており、第１スクリュー羽根１４と同じ巻回方向で巻回されている。第２スクリュー羽根１６も、スクリュー軸１２の回転に伴い、回転する。第２スクリュー羽根１６は、一方の端部１６Ｂから他方の端部１６Ｃまで、螺旋状に延在する。端部１６Ｂは、第２スクリュー羽根１６の巻回が開始される位置であり、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂと、対象物投入口３１Ａとの間に位置している。端部１６Ｃは、第２スクリュー羽根１６の巻回が終わる位置であり、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｃと、対象物投入口３１Ａとの間に位置している。従って、第２スクリュー羽根１６は、端部１６Ｂから、中心軸ＡＸを中心とした径方向から見た場合に対象物投入口３１Ａと重なる箇所を経て、端部１６Ｃまで延在する。なお、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂ及び端部１６Ｃは、以上説明した位置にあることに限られない。例えば、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂは、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂと同じ位置にあってもよいし、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｃは、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｃと同じ位置にあってもよい。

第２スクリュー羽根１６は、外周部１６ｃが、ケージング本体３０の内周面３０ａとの間に、間隙Ｈが生じるように構成されている。すなわち、第２スクリュー羽根１６の外周部１６ｃは、ケージング本体３０の内周面３０ａとは接触せず、間隙Ｈを隔てて離れている。

第１スクリュー羽根１４と第２スクリュー羽根１６とは以上のような位置に設けられているため、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂから端部１６Ｃまでの区間（以下、この区間を搬送促進区間Ｋ１とする）では、第１スクリュー羽根１４と第２スクリュー羽根１６との両方が設けられている。また、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂから第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂまでの区間（以下、この区間を対象物搬送区間Ｋ２とする）では、第１スクリュー羽根１４が設けられて第２スクリュー羽根１６が設けられていない。また、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｃから第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｃまでの区間（以下、この区間を分離液搬送区間Ｋ３とする）でも、第１スクリュー羽根１４が設けられて第２スクリュー羽根１６が設けられていない。

搬送促進区間Ｋ１は、第１スクリュー羽根１４と第２スクリュー羽根１６とが設けられるダブルスクリュー区間である。搬送促進区間Ｋ１は、延在方向Ｅにおいて、対象物搬送区間Ｋ２と分離液搬送区間Ｋ３との間の区間である。搬送促進区間Ｋ１は、中心軸ＡＸを中心とした径方向から見て、少なくとも一部の区間において、対象物投入口３１Ａに重なるように設定されている。言い換えれば、搬送促進区間Ｋ１は、少なくとも一部の区間が、延在方向Ｅにおいて、対象物投入口３１Ａと同じ位置となっている。延在方向Ｅに沿った搬送促進区間Ｋ１の長さは、ケージング１０の延在方向に沿った全長の２０％以上６０％以下であることが好ましい。

搬送促進区間Ｋ１においては、対象物Ａ０や濃縮対象物Ａが搬送される第１空間Ｓ１と、分離液Ｃが搬送される第２空間Ｓ２とが形成される。第１空間Ｓ１は、第２スクリュー羽根１６の一方の面１６ａと、一方の面１６ａに対向する第１スクリュー羽根１４の他方の面１４ｂとの間に形成される。第２空間Ｓ２は、第２スクリュー羽根１６の他方の面１６ｂと、他方の面１６ｂに対向する第１スクリュー羽根１４の一方の面１４ａとの間に形成される。なお、図２では、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂ側の面を一方の面１４ａとし、端部１４Ｃ側の面を他方の面１４ｂとしているが、それには限られず、端部１４Ｃ側の面を一方の面１４ａとし、端部１４Ｂ側の面を他方の面１４ｂとしてもよい。同様に、図２では、第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂ側の面を一方の面１６ａとし、端部１６Ｃ側の面を他方の面１６ｂとしているが、それには限られず、端部１６Ｃ側の面を一方の面１６ａとし、端部１６Ｂ側の面を他方の面１６ｂとしてもよい。

対象物搬送区間Ｋ２は、搬送促進区間Ｋ１よりも、ケージング１０の端部３０Ｂ側、すなわち対象物排出口３１Ｂ側の区間である。対象物搬送区間Ｋ２内の空間Ｓ３は、対象物排出口３１Ｂに連通する。また、空間Ｓ３は、搬送促進区間Ｋ１の第１空間Ｓ１に連通して、第１空間Ｓ１から濃縮対象物Ａが流入する。空間Ｓ３は、後述する第１隔壁部１８に遮られることで、間隙Ｈ以外の領域においては、搬送促進区間Ｋ１の第２空間Ｓ２から遮断されている。なお、対象物搬送区間Ｋ２は、本実施形態では、第１スクリュー羽根１４が設けられて第２スクリュー羽根１６が設けられないシングルスクリュー区間であるが、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂと第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂとが同じ位置にある場合は、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の両方が設けられない区間となる。

分離液搬送区間Ｋ３は、搬送促進区間Ｋ１よりも、ケージング１０の端部３０Ｃ側、すなわち接続口３１Ｃ側の区間である。分離液搬送区間Ｋ３内の空間Ｓ４は、接続口３１Ｃを介して、液位保持機構４０に連通する。また、空間Ｓ４は、搬送促進区間Ｋ１の第２空間Ｓ２に連通して、第２空間Ｓ２から分離液Ｃが流入する。空間Ｓ４は、後述する第２隔壁部２０に遮られることで、間隙Ｈ以外の領域においては、搬送促進区間Ｋ１の第１空間Ｓ１とは遮断されている。なお、分離液搬送区間Ｋ３は、本実施形態では、第１スクリュー羽根１４が設けられて第２スクリュー羽根１６が設けられないシングルスクリュー区間であるが、第１スクリュー羽根１４の端部１４Ｂと第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂとが同じ位置にある場合は、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の両方が設けられない区間となる。

第１隔壁部１８は、第１スクリュー羽根１４から、その第１スクリュー羽根１４に対して延在方向Ｅにおいて隣り合う第２スクリュー羽根１６までにわたって設けられる壁状の部材である。第１隔壁部１８は、搬送促進区間Ｋ１内の第２空間Ｓ２に設けられており、第２空間Ｓ２を、対象物搬送区間Ｋ２の空間Ｓ３から遮蔽する。さらに言えば、第１隔壁部１８は、対象物排出口３１Ｂと対象物投入口３１Ａとの間、ここでは第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｂに、設けられている。すなわち、第１隔壁部１８は、第２空間Ｓ２と空間Ｓ３とを区切るように設けられており、第２空間Ｓ２と空間Ｓ３との境界位置に設けられていると言える。なお、第１隔壁部１８は、必須の構成でなく、省略可能である。

第２隔壁部２０は、第１スクリュー羽根１４から、その第１スクリュー羽根１４に対して延在方向Ｅにおいて隣り合う第２スクリュー羽根１６までにわたって設けられる壁状の部材である。第２隔壁部２０は、搬送促進区間Ｋ１内の第１空間Ｓ１に設けられており、第１空間Ｓ１を、分離液搬送区間Ｋ３の空間Ｓ４から遮蔽する。さらに言えば、第２隔壁部２０は、接続口３１Ｃと対象物投入口３１Ａとの間、ここでは第２スクリュー羽根１６の端部１６Ｃに、設けられている。すなわち、第２隔壁部２０は、第１空間Ｓ１と空間Ｓ４とを区切るように設けられており、第１空間Ｓ１と空間Ｓ４との境界位置に設けられていると言える。ただし、第２隔壁部２０は、必須の構成でない。第２隔壁部２０は、空間Ｓ４の分離液Ｃの第１空間Ｓ１への流入を抑制するものであるが、第２隔壁部２０が設けられていない場合であっても、例えば、第１空間Ｓ１に堆積した濃縮対象物Ａに遮られて、空間Ｓ４の分離液Ｃの第１空間Ｓ１への流入が抑制される。また、第１空間Ｓ１に分離液Ｃが流入したとしても、第１空間Ｓ１で再度対象物Ａ０から分離されて、空間Ｓ４に戻すこともできる。

カバー部２２は、搬送促進区間Ｋ１内の第２空間Ｓ２を形成する第１スクリュー羽根１４と第２スクリュー羽根１６との間における、対象物投入口３１Ａと重なる領域に設けられている。このカバー部２２は、対象物投入口３１Ａと重なる区間における第２空間Ｓ２の外周を覆うことで、対象物投入口３１Ａからの対象物Ａ０が、第２空間Ｓ２に投入されることを抑制することができる。ただし、カバー部２２は必須の構成ではない。例えば、第２空間Ｓ２に重畳しない位置に対象物投入口３１Ａを設ければ、対象物Ａ０が、第２空間Ｓ２に投入されることが抑制できるため、カバー部２２が不要となる。

開閉弁２４は、配管Ｔ１に設けられており、配管Ｔ１を介して、対象物投入口３１Ａに接続されているといえる。開閉弁２４は、ケージング１０内への対象物Ａ０の投入を制御する弁であり、開状態となることで対象物Ａ０をケージング１０内に投入し、閉状態となることで対象物Ａ０のケージング１０内への投入を停止する。また、開閉弁２４は、開度を調整することで、対象物Ａ０の投入量を調整することも可能である。開閉弁２４は、制御部２９の制御により開閉が制御されて、対象物Ａ０のケージング１０内への投入を制御する。

排出ポンプ２６は、配管Ｔ２に設けられており、配管Ｔ２を介して、対象物排出口３１Ｂに接続されている。排出ポンプ２６は、停止時には、ケージング本体３０の端部３０Ｂまで移動してきた濃縮対象物Ａをせき止めて、対象物排出口３１Ｂからケージング本体３０の外部への濃縮対象物Ａの排出を抑える。また、排出ポンプ２６は、駆動時には、配管Ｔ２を介してケージング本体３０内を吸引することにより、ケージング本体３０内の濃縮対象物Ａを、対象物排出口３１Ｂから強制的に排出することができる。排出ポンプ２６は、制御部２９の制御により、ケージング本体３０内の濃縮対象物Ａの排出量を調整することが可能となっている。

傾斜調整部２８は、ケージング１０に取付けられている。傾斜調整部２８は、制御部２９の制御により、ケージング１０の傾斜角度θを変化させる。ただし、傾斜調整部２８は必須の構成でなく、傾斜角度θは一定であってもよい。

制御部２９は、分離装置１の動作を制御する制御装置である。制御部２９は、モータによるスクリュー軸１２の回転と、開閉弁２４による対象物投入口３１Ａからの対象物Ａ０の投入と、排出ポンプ２６による対象物排出口３１Ｂからの濃縮対象物Ａの排出とを制御する。また、制御部２９は、傾斜調整部２８による傾斜角度θを制御してもよい。制御部２９は、例えば、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータであり、ＣＰＵの演算により、分離装置１の動作を制御する。

（分離装置の動作）
次に、上述のように構成された分離装置１の動作および対象物の挙動について説明する。図３及び図４は、本実施形態に係る分離装置の動作を説明するための模式図である。図３は、分離装置１が動作して対象物Ａ０の分離処理を行っている場合を示している。分離処理を行う際には、制御部２９は、開閉弁２４を開状態にして、排出ポンプ２６を駆動して、スクリュー軸１２を回転させる。開閉弁２４が開状態となることで、図３に示すように、対象物貯留槽１２０内に貯留されていた対象物Ａ０は、配管Ｔ１を通って、対象物投入口３１Ａからケージング１０（ケージング本体３０）内に投入される。対象物投入口３１Ａの位置は搬送促進区間Ｋ１に重なるため、対象物投入口３１Ａからの対象物Ａ０は、搬送促進区間Ｋ１の第１空間Ｓ１内に投入される。

スクリュー軸１２の回転に伴い、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６も回転する。第１空間Ｓ１内に投入された対象物Ａ０は、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の回転により、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の表面に押されて、液体成分が分離されつつ、対象物排出口３１Ｂ側に移動する。第１空間Ｓ１内の対象物Ａ０の固形成分は、微小な間隙Ｈを通り難いため、第２空間Ｓ２への侵入が抑えられて、第１空間Ｓ１内を通って、対象物排出口３１Ｂ側に移動する。第１空間Ｓ１を通って対象物排出口３１Ｂ側に移動する対象物Ａ０の固形成分は、第１空間Ｓ１に連通する空間Ｓ３に流入し、駆動している排出ポンプ２６により、液体成分が分離された濃縮対象物Ａとして、対象物排出口３１Ｂから、ケージング１０（ケージング本体３０）の外部に（ここでは配管Ｔ２に）排出される。配管Ｔ２に排出された濃縮対象物Ａは、濃縮対象物処理設備１５０に搬送される。なお、第１空間Ｓ１内の対象物Ａ０の固形成分は、第１空間Ｓ１内を対象物排出口３１Ｂ側に堆積するが、第１空間Ｓ１と空間Ｓ４とを遮断する第２隔壁部２０により、空間Ｓ４への侵入がせき止められる。

一方、対象物Ａ０から分離された液体成分である分離液Ｃも、固体成分と共に第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６に押されて、第１空間Ｓ１内を対象物排出口３１Ｂ側に移動する。分離液Ｃは、間隙Ｈを通過可能なので、間隙Ｈから第２空間Ｓ２内に流入する。さらに言えば、第１空間Ｓ１内の分離液Ｃは、対象物排出口３１Ｂ側にある固体成分、すなわち濃縮対象物Ａにせき止められて、対象物排出口３１Ｂからの排出が抑制されて、間隙Ｈから第２空間Ｓ２内に流入する。分離液Ｃは、第２空間Ｓ２への流入量の増加に伴い、第２空間Ｓ２内での液位が上昇してゆき、第２空間Ｓ２に連通する空間Ｓ４にまで液位が到達する。そして、更に液位が上昇すると、分離液Ｃは、接続口３１Ｃ及び分離液流入口４０Ａを介して連通する液位保持機構４０にまで、液位が到達する。この段階で、ケージング本体３０内は、満管状態となる。そして、液位保持機構４０内への分離液Ｃの流入量の増加に伴い、液位保持機構４０内での分離液Ｃの液位は上昇して、所定液位、すなわち分離液排出口４０Ｂの位置まで到達して、ケージング１０全体の分離液排出口４０ＢよりＺ２方向側が、満管状態となる。さらに分離液Ｃの流入量が増加することで、ケージング１０（液位保持機構４０）内の分離液Ｃが溢れて、分離液排出口４０Ｂから、ケージング１０（液位保持機構４０）の外部に排出される。

次に、図４を用いて、分離装置１が動作を停止している場合、すなわち対象物Ａ０の分離処理を停止している場合について説明する。図４は、ケージング１０の内部に濃縮対象物Ａや分離液Ｃが残っている場合を例にしている。図４に示すように、対象物Ａ０の分離処理を行わない場合、制御部２９は、開閉弁２４を閉状態にして、排出ポンプ２６の駆動を停止して、スクリュー軸１２の回転を停止させる。開閉弁２４が閉状態となることで、対象物貯留槽１２０内の対象物Ａ０のケージング１０（ケージング本体３０）内への投入が停止される。また、スクリュー軸１２の回転の停止に伴い、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の回転も停止する。また、排出ポンプ２６の駆動が停止することで、対象物排出口３１Ｂからの濃縮対象物Ａの排出が停止する。従って、ケージング本体３０内の濃縮対象物Ａは、外部に排出されず、そのままケージング本体３０内に残ったままとなる。また、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６の回転停止により、分離処理が停止されるため、ケージング１０内の第２空間Ｓ２内への分離液Ｃの流入も停止する。分離液Ｃの流入が停止することで、ケージング１０内からの分離液Ｃの排出も、停止する。このように、分離装置１は、スクリュー軸１２の回転が停止している際には、すなわち分離処理を行わない場合には、ケージング１０からの分離液Ｃの排出を抑えるよう構成され、スクリュー軸１２が回転している際には、すなわち分離処理を行っている場合には、ケージング１０から分離液Ｃを排出するよう構成されている。ただし、スクリュー軸１２の回転が停止している際にも、例えば重力による対象物Ａ０の脱水が若干進行することで、分離液Ｃが分離されて、ケージング１０内から分離液Ｃが排出されることもある。

以上説明したように、本実施形態に係る分離装置１は、液位保持機構４０により、ケージング１０内での分離液Ｃの液位が、所定液位（ここでは分離液排出４０Ｂの位置）の位置に保持される。液位保持機構４０は、ケージング１０内での分離液Ｃの液位が所定液位より低い場合には、ケージング１０内に分離液Ｃを滞留させたままとして、ケージング１０からの分離液Ｃの排出を抑えている。そして、液位保持機構４０は、ケージング１０内での分離液Ｃの液位が所定液位に達した場合に、ケージング１０内の分離液Ｃを排出させて、ケージング１０内での分離液Ｃの液位が所定液位より高くなることを抑制している。そのため、分離装置１によると、分離液Ｃの排出を制御するポンプを設けなくても、濃縮対象物Ａをケージング１０内に滞留させたまま分離液Ｃを排出することが可能となり、適切に固液分離を行って、分離液Ｃを排出することができる。従って、本実施形態に係る分離装置１によると、ポンプの台数の増加を抑えて、適切に固液分離を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る分離装置のようなダブルスクリュー型の分離装置においては、従来、排出ポンプ２６と、ケージング１０へ対象物Ａ０を投入する投入ポンプと、分離液Ｃをケージング１０から排出するための分離液排出ポンプとが設けられていた。それに対し、本実施形態に係る分離装置１は、液位保持機構４０を設けることで、少なくとも分離液排出ポンプが不要となり、ポンプの設置費用や電力消費量の増加を抑えつつ、固液分離率、すなわち汚泥濃縮率を向上させることができる。

なお、分離装置１に設けるポンプは、本実施形態に示した、濃縮対象物Ａの排出を制御する排出ポンプ２６のみを設ける構成に限られない。例えば、配管Ｔ１内に、対象物貯留槽１２０からケージング１０への対象物Ａ０の投入を制御する投入ポンプを設ける構成であってもよい。あるいは、投入ポンプと排出ポンプ２６の２台のポンプを設ける構成であってもよい。

このうち、本実施形態に示した、排出ポンプ２６のみを設ける構成とすれば、分離装置１が設けられていない分離システム１００に分離装置１を設置する場合に、対象物貯留槽１２０に予め設けられていたポンプをそのまま排出ポンプ２６として用いることができ、ポンプの増設を不要にできる。そのため、分離装置１が設けられていない場合に対し、ポンプの増設を抑えてコストや電力消費量の増加を抑えつつ、固液分離率、すなわち汚泥濃縮率をさらに向上させることができるため、より好ましいといえる。

次に、分離装置１によって分離処理を行う際の、制御部２９による制御について説明する。図５は、第１実施形態における制御部による分離装置の制御を説明するためのフローチャートである。図５に示すように、対象物Ａ０の分離処理を行う際には、制御部２９は、開閉弁２４を開状態にする（ステップＳ１０）。制御部２９は、例えば、開閉弁２４を全開状態にする。そして、制御部２９は、排出ポンプ２６の出力を設定して、設定した出力で排出ポンプを駆動する（ステップＳ１２）。制御部２９は、例えばユーザにより設定された、ケージング１０から排出したい濃縮対象物Ａの量の設定値を取得して、ケージング１０からの濃縮対象物Ａの排出量がその設定値となるように、排出ポンプ２６の出力を設定する。本実施形態においては、ケージング１０への対象物Ａ０の投入量よりも、ケージング１０からの濃縮対象物Ａの排出量が少なくなるように、設定値を設定する。そして、制御部２９は、予め設定した設定回転数で、スクリュー軸１２を回転させる（ステップＳ１４）。設定回転数は、任意の値であってよく、本実施形態では一定の回転数となる。

ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４を実行することで、図３で説明したように、ケージング１０内で対象物Ａ０を脱水して、濃縮対象物Ａを対象物排出口３１Ｂから排出し、分離液Ｃを分離液排出口４０Ｂから排出することができる。なお、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４の開始順番は、この順番に限られない。

また、制御部２９は、分離システム１００の状態に基づき、分離装置１を制御してもよい。例えば、制御部２９は、流量センサＳ１（図１参照）が検出した分離システム１００の状態に基づき、分離装置１を制御してよい。具体的には、制御部２９は、流量センサＳ１が検出した、対象物貯留槽１２０のオーバーフロー排出口１２４からの上澄み液Ｃ０の排出量を取得する。制御部２９は、上澄み液Ｃ０の排出量が所定の閾値より多くなる場合には、スクリュー軸１２の回転数を上昇させる。上澄み液Ｃ０の排出量が多くなる場合には、対象物貯留槽１２０への前対象物Ａ０ａの投入量に対し、対象物貯留槽１２０からの対象物Ａ０の引き抜き量が不十分になっているといえる。この場合にスクリュー軸１２の回転数を上昇させることで、単位時間当たりの対象物Ａ０から分離される分離液Ｃの量を増加させることが可能となり、結果として、ケージング１０への対象物Ａ０の投入量を増加させることができる。制御部２９は、流量センサＳ１に所定時間毎に上澄み液Ｃ０の排出量を検出させて、上澄み液Ｃ０の排出量の検出値が閾値以下となるように、スクリュー軸１２の回転数を上昇させてよい。

また例えば、対象物貯留槽１２０内の固形成分が浮上して、対象物貯留槽１２０内において、固形成分が多い沈降汚泥と、固形成分が少ない中間液と、固形成分が多い浮上汚泥とに分離されることがある。このような場合には、固形成分が少ない中間液を対象物貯留槽１２０から引き抜くことが求められる。制御部２９は、例えばこのような中間液を引き抜くために、水質センサＳ２（図１参照）が検出した分離システム１００の状態に基づき、分離装置１を制御してよい。具体的には、制御部２９は、水質センサＳ２が検出した、対象物貯留槽１２０から分離装置１に供給される対象物Ａ０の含水率を取得する。制御部２９は、対象物Ａ０の含水率が所定の閾値より高くなる場合には、開閉弁２４を開状態としてスクリュー軸１２を回転させつつ、排出ポンプ２６の駆動を停止させる。対象物Ａ０の含水率が高い場合には、対象物Ａ０の固形成分が少なくなっているといえる。この場合に、開閉弁２４を開状態としてスクリュー軸１２を回転させたまま、排出ポンプ２６の駆動を停止させることで、対象物排出口３１Ｂからの排出を停止させつつ、対象物Ａ０を、固形成分の少ない中間液として、分離液排出口４０Ｂから排出することができる。制御部２９は、水質センサＳ２に所定時間毎に対象物Ａ０の含水率を検出させて、対象物Ａ０の含水率の検出値が閾値以下となるまで、開閉弁２４を開状態としてスクリュー軸１２を回転させつつ、排出ポンプ２６の駆動を停止させることを続けてよい。そして、対象物Ａ０の含水率の検出値が閾値以下となったら、排出ポンプ２６の駆動を再開してよい。

以上説明したように、本実施形態に係る分離装置１は、ケージング１０と、ケージング１０の内部に設けられるスクリュー軸１２と、第１スクリュー羽根１４と、第２スクリュー羽根１６とを備える。ケージング１０は、対象物Ａ０が投入される対象物投入口３１Ａと、脱水された対象物Ａ０である濃縮対象物Ａを排出する対象物排出口３１Ｂと、液位保持機構４０とが設けられる。液位保持機構４０は、脱水により対象物Ａ０から分離された分離液Ｃの液位を、対象物投入口３１Ａ及び対象物排出口３１Ｂよりも鉛直方向上方（Ｚ１方向側）となる所定液位に保つ。第１スクリュー羽根１４は、スクリュー軸１２の外周面に螺旋状に延在する。第２スクリュー羽根１６は、第１スクリュー羽根１４に対してスクリュー軸１２の延在方向Ｅに沿って所定間隔を隔てるように、スクリュー軸１２の外周面に螺旋状に延在する。

本実施形態に係る分離装置１は、液位保持機構４０により、ケージング１０内での分離液Ｃを所定液位に保つことで、分離液Ｃの排出を制御するポンプを設けなくても、適切に固液分離を行って、分離液Ｃを排出することができる。従って、本実施形態に係る分離装置１によると、ポンプの台数の増加を抑えることによりコストの上昇を抑えつつ、適切に固液分離を行うことが可能となる。

また、ケージング１０は、対象物投入口３１Ａ及び対象物排出口３１Ｂが設けられるケージング本体３０と、液位保持機構４０とを備える。液位保持機構４０は、対象物投入口３１Ａよりも鉛直方向上方においてケージング本体３０に接続されてケージング本体３０から分離液Ｃが流入する分離液流入口４０Ａと、分離液流入口４０Ａよりも鉛直方向上方に設けられて分離液Ｃを排出する分離液排出口４０Ｂとが設けられる。液位保持機構４０は、ケージング１０内での分離液Ｃの液位を、分離液排出口４０Ｂの位置に保つ。この分離装置１は、ケージング本体３０に接続される液位保持機構４０により、ケージング１０内での分離液Ｃの液位を、分離液排出口４０Ｂの位置に保つ。これにより、分離装置１によると、ポンプの台数の増加を抑えることによりコストの上昇を抑えつつ、適切に固液分離を行うことが可能となる。また、ケージング本体３０に接続される液位保持機構４０を設けることで、分離液Ｃを、ケージング１０外の流路（ここでは液体流路１３０）に容易に排出できる。

また、分離装置１は、スクリュー軸１２の回転を制御する制御部２９を更に備える。制御部２９は、スクリュー軸１２の回転が停止している際には、ケージング１０からの分離液Ｃの排出を抑え、スクリュー軸１２が回転している際には、ケージング１０から分離液Ｃを排出するよう構成される。そのため、分離装置１によると、ポンプの台数の増加を抑えることによりコストの上昇を抑えつつ、適切に固液分離を行うことが可能となる。

また、分離装置１は、対象物排出口３１Ｂに接続される排出ポンプ２６を更に備える。排出ポンプ２６は、停止時には、対象物排出口３１Ｂからの濃縮対象物Ａの排出を抑え、運転時には、対象物排出口３１Ｂから濃縮対象物Ａを排出させる。分離装置１は、排出ポンプ２６を備えることで、ポンプの台数を少なくしたまま、適切に固液分離を行うことが可能となる。

また、分離装置１は、スクリュー軸１２の回転と、排出ポンプ２６による濃縮対象物Ａの排出と、対象物投入口３１Ａからの対象物Ａ０の投入とを制御する制御部２９を更に備える。分離装置１は、制御部２９を備えることで、適切に固液分離を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る分離システム１００は、分離装置１と、対象物Ａ０を貯留する対象物貯留槽１２０と、を備える。分離装置１は、対象物投入口３１Ａから、対象物貯留槽１２０に貯留された対象物Ａ０が投入され、所定液位を、対象物貯留槽１２０内における対象物の液位（ここでは上澄み液Ｃ０の液位）よりも、鉛直方向の下方に設定している。分離システム１００は、所定液位、すなわちケージング１０内での分離液Ｃの液位を、対象物貯留槽１２０内における対象物の液位より低くすることで、分離液Ｃを排出するポンプを設けなくても、高低差（すなわちヘッド圧の差）により、分離液Ｃを適切に排出できる。

また、対象物貯留槽１２０は、分離装置１に投入するための対象物Ａ０が排出される排出口１２２と、排出口１２２よりも鉛直方向の上方に設けられて上澄み液Ｃ０が排出されるオーバーフロー排出口１２４と、が設けられる。対象物貯留槽１２０は、上澄み液Ｃ０の液位を、オーバーフロー排出口１２４の位置に保つ。分離システム１００は、所定液位、すなわちケージング１０内での分離液Ｃの液位を、対象物貯留槽１２０内における対象物の液位より低くすることで、分離液Ｃを排出するポンプを設けなくても、高低差（すなわちヘッド圧の差）により、分離液Ｃを適切に排出できる。さらに、オーバーフロー排出口１２４により、対象物貯留槽１２０の液位を一定に保つことができるため、対象物貯留槽１２０の液位の変動に合わせて分離装置１からの濃縮対象物Ａの排出量を制御する必要がなくなるため、分離装置１の運転制御が複雑になることを抑制できる。

また、分離システム１００は、オーバーフロー排出口１２４より鉛直方向下方に設けられ、オーバーフロー排出口１２４から排出された上澄み液Ｃ０が流れる液体流路１３０を更に備える。分離装置１は、分離液Ｃが排出される分離液排出口４０Ｂが、鉛直方向において、オーバーフロー排出口１２４と液体流路１３０との間に位置して、分離液排出口４０Ｂから排出された分離液Ｃを、液体流路１３０に供給する。分離システム１００は、分離液排出口４０Ｂを、鉛直方向において、オーバーフロー排出口１２４と液体流路１３０との間の位置に設定することで、オーバーフロー排出口１２４とのヘッド圧の差によって排出した分離液Ｃを、液体流路１３０に適切に供給できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る分離システム１００ａは、対象物貯留槽１２０ａが、重力濃縮槽でない点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係る分離システムの模式図である。図６に示すように、第２実施形態に係る分離システム１ａは、前段設備１１０と、対象物貯留槽１２０ａと、液体流路１３０ａと、液処理設備１４０と、分離装置１と、濃縮対象物処理設備１５０と、を備える。前段設備１１０と液処理設備１４０と分離装置１と濃縮対象物処理設備１５０との構成は、第１実施形態と同様である。

対象物貯留槽１２０ａは、前段設備１１０から投入された対象物Ａ０を貯留する、いわゆる貯留槽である。対象物貯留槽１２０ａは、排出口１２２ａが設けられているが、第１実施形態のように上澄み液を排出するオーバーフロー排出口が設けられてない。排出口１２２ａは、対象物貯留槽１２０のＺ２方向側に設けられており、配管Ｔ１を介して、分離装置１の対象物投入口３１Ａに接続されている。対象物貯留槽１２０ａは、前段設備１１０から投入された対象物Ａ０を、排出口１２２ａから排出する。

対象物貯留槽１２０ａは、オーバーフロー排出口が設けられてないため、貯留している対象物Ａ０の液位（液面Ｌ０ａのＺ方向の位置）が変動する場合がある。分離装置１は、対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位が下がった場合においても、ケージング１０内の分離液Ｃの液位が対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位より低く保たれるように、所定液位が設定されていることが好ましい。なお、対象物貯留槽１２０ａには、対象物貯留槽１２０ａ内の対象物Ａ０の液位を検出する液位センサＳ３が設けられていてよい。また、対象物貯留槽１２０ａには、対象物貯留槽１２０ａの内部に貯留された対象物Ａ０を撹拌する撹拌装置１２６が設けられていてもよい。

第２実施形態に係る液体流路１３０ａは、第１実施形態とは異なり、対象物貯留槽１２０ａからの上澄み液が供給されない。液体流路１３０ａは、分離装置１の分離液排出口４０ＢのＺ２方向側に設けられている。そのため、液体流路１３０ａには、分離液排出口４０Ｂから排出された分離液Ｃが供給される。液体流路１３０ａは、液処理設備１４０に接続されており、液体流路１３０ａに供給された分離液Ｃを、液処理設備１４０に供給する。

第２実施形態に係る分離装置１は、第１実施形態と同様の構成であり、第１実施形態と同様に動作する。ただし、第２実施形態に係る分離装置１は、対象物貯留槽１２０ａの液位が変動することに起因して、制御部２９による制御が、第１実施形態と異なる。以下、具体的に説明する。

図７は、第２実施形態における制御部による分離装置の制御を説明するためのフローチャートである。図７に示すように、対象物Ａ０の分離処理を行う際には、第２実施形態に係る制御部２９は、開閉弁２４を開状態にする（ステップＳ１０Ａ）。制御部２９は、例えば、開閉弁２４を全開状態にする。そして、制御部２９は、対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位が予め設定した設定液位範囲内に保たれるように、排出ポンプ２６の出力を設定して、設定した出力で排出ポンプを駆動する（ステップＳ１２Ａ）。そして、制御部２９は、予め設定した設定回転数で、スクリュー軸１２を回転させる（ステップＳ１４Ａ）。

ステップＳ１２Ａにおいては、制御部２９は、液位センサＳ３が検出した、対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位を、逐次取得する。そして、制御部２９は、対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位が設定液位範囲内に保たれるように、対象物排出口３１Ｂから排出される濃縮対象物Ａの排出量を設定する。制御部２９は、設定した排出量で濃縮対象物Ａが排出されるように、排出ポンプ２６の出力を設定して、設定した出力で排出ポンプを駆動する。制御部２９は、このように排出ポンプ２６を駆動することで、対象物貯留槽１２０ａ内での対象物Ａ０の液位を一定の範囲に保って、対象物Ａ０を安定して処理できる。なお、制御部２９は、液位センサＳ３が検出した対象物Ａ０の液位が設定液位範囲の上限値より高い場合には、濃縮対象物Ａの排出量、すなわち排出ポンプ２６の出力を大きくして、液位センサＳ３が検出した対象物Ａ０の液位が設定液位範囲の下限値より低い場合には、濃縮対象物Ａの排出量、すなわち排出ポンプ２６の出力を小さくしてもよい。

また、制御部２９は、第１実施形態と同様に、水質センサＳ２が検出した分離システム１００の状態（対象物Ａ０の含水率）に基づき、分離装置１を制御してもよい。

第２実施形態で説明したように、分離装置１は、対象物貯留槽１２０ａが重力濃縮槽でない場合であっても、ポンプの増設を抑えてコスト上昇を抑えつつ、対象物Ａ０を適切に固液分離できる。さらに言えば、対象物貯留槽は、第１実施形態及び第２実施形態で示したものに限られず、例えば沈殿池や、凝集沈殿装置などであってもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態に係る分離装置１は、スクリュー軸１２、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６を備えた、いわゆるダブルスクリュー型の分離装置であった。ただし、分離装置１は、ダブルスクリュー型の分離装置であることに限られない。すなわち、分離装置１は、対象物Ａ０が投入される対象物投入口３１Ａと、濃縮対象物Ａを排出する対象物排出口３１Ｂと、分離液Ｃの液位を、対象物投入口３１Ａ及び対象物排出口３１Ｂよりも鉛直方向上方となる所定液位に保つ液位保持機構４０と、が設けられるケージング１０を備えていればよく、スクリュー軸１２、第１スクリュー羽根１４及び第２スクリュー羽根１６を備えなくてもよい。この場合、ケージング１０は、満管状態で、対象物Ａ０を脱水可能に構成されることが好ましい。分離装置１は、ダブルスクリュー型の分離装置でない場合であっても、液位保持機構４０が設けられるケージング１０を備えることで、分離液Ｃの排出のためのポンプを不要としつつ、対象物Ａ０を適切に固液分離することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 分離装置
１０ ケージング
１２ スクリュー軸
１４ 第１スクリュー羽根
１６ 第２スクリュー羽根
３０ ケージング本体
３１Ａ 対象物投入口
３１Ｂ 対象物排出口
３１Ｃ 接続口
４０ 液位保持機構
４０Ａ 分離液流入口
４０Ｂ 分離液排出口
１００ 分離システム
１２０ 対象物貯留槽
Ａ０ 対象物
Ａ 濃縮対象物
Ｃ 分離液

Claims (8)

1. 対象物が投入される対象物投入口、脱水された前記対象物である濃縮対象物を排出する対象物排出口、及び、脱水により前記対象物から分離された分離液の液位を、前記対象物投入口及び前記対象物排出口よりも鉛直方向上方となる所定液位に保つ液位保持機構が設けられるケージングと、
   前記ケージングの内部に設けられるスクリュー軸と、
   前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在する第１スクリュー羽根と、
   前記第１スクリュー羽根に対して前記スクリュー軸の延在方向に沿って所定間隔を隔てるように前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在する第２スクリュー羽根と、を備え、
   前記ケージングは、前記対象物投入口及び前記対象物排出口が設けられるケージング本体と、前記液位保持機構とを備え、
   前記液位保持機構は、前記対象物投入口よりも鉛直方向上方において前記ケージング本体に接続されて、前記ケージング本体から前記分離液が流入する分離液流入口と、前記分離液流入口よりも鉛直方向上方に設けられて前記分離液を排出する分離液排出口とが設けられて、前記ケージング内での前記分離液の液位を、前記分離液排出口の位置に保ち、
   前記対象物排出口は、前記分離液流入口よりも鉛直方向下方に配置される、
   分離装置。
2. 前記スクリュー軸の回転を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ケージングからの前記分離液の排出を抑える場合、前記スクリュー軸の回転が停止し、前記ケージングから前記分離液を排出する場合、前記スクリュー軸が回転させる、請求項１に記載の分離装置。
3. 前記対象物排出口に接続される排出ポンプを更に備え、
   前記排出ポンプは、停止時には、前記対象物排出口からの前記濃縮対象物の排出を抑え、運転時には、前記対象物排出口から前記濃縮対象物を排出させる、請求項１又は請求項２に記載の分離装置。
4. 前記スクリュー軸の回転と、前記排出ポンプによる前記濃縮対象物の排出と、前記対象物投入口からの前記対象物の投入とを制御する制御部を更に備える、請求項３に記載の分離装置。
5. 前記制御部は、前記分離液の前記分離液排出口から排出量が多くなる場合、前記スクリュー軸の回転数を上昇させる、請求項４に記載の分離装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の分離装置と、前記対象物を貯留する対象物貯留槽と、を備え、
   前記分離装置は、前記対象物投入口から、前記対象物貯留槽に貯留された前記対象物が投入され、前記所定液位を、前記対象物貯留槽内における前記対象物の液位よりも、鉛直方向の下方に設定している、分離システム。
7. 前記対象物貯留槽は、前記分離装置に投入するための前記対象物が排出される排出口と、前記排出口よりも鉛直方向の上方に設けられて、前記対象物の上澄み液が排出されるオーバーフロー排出口と、が設けられ、前記上澄み液の液位を、前記オーバーフロー排出口の位置に保つ、請求項６に記載の分離システム。
8. 前記オーバーフロー排出口より鉛直方向下方に設けられ、前記オーバーフロー排出口から排出された前記上澄み液が流れる液体流路を更に備え、
   前記分離装置は、前記分離液が排出される分離液排出口が、鉛直方向において、前記オーバーフロー排出口と前記液体流路との間に位置して、前記分離液排出口から排出された前記分離液を、前記液体流路に供給する、請求項７に記載の分離システム。

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