JPH0221920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、用水、排水、その他の液体の清澄処
理の際に発生する汚泥、あるいはこれら汚泥に有
機高分子凝集剤その他の凝集剤を添加し凝集させ
た凝集汚泥をスクリユー羽根で連続的に圧搾脱水
して液を絞り出し、著しく含水率の低い脱水ケ
ーキを生成することのできる、円筒型材の外筒
を有するスクリユープレス型脱水機の改良に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来のスクリユープレス型脱水機は、第１図に
示されるように汚泥ホツパー２′の汚泥供給口
１′と、脱水ケーキを排出するケーキ排出口６′の
間に設けた円筒型材の外筒３′と、外周にスク
リユー羽根４′を有するスクリユー軸５′とから成
り、しかも外筒３′、スクリユー軸５′及びスクリ
ユー羽根４′との環状間隙容積を適宜順次縮小し
て、汚泥供給口１′に投入された汚泥をスクリユ
ー軸５′の回転によつて軸方向、すなわちケーキ
排出口６′方向に押出しながら順次圧搾し、汚泥
より絞り出された液を外筒３′より排出させ脱
水ケーキをケーキ排出口６′より取り出すように
した構造・機能を有していた。なお、７′はスク
リユー軸５′の駆動軸、８′はスクリユー軸５′の
駆動装置である。

一般に汚泥の圧搾脱水において、圧搾時間を長
くすればするほど生成する脱水ケーキの含水率は
低下する傾向にあり、従来のスクリユープレス型
脱水機において汚泥を脱水し生成する脱水ケーキ
の含水率を低下させたい場合、脱水機内で汚泥を
長時間圧搾脱水しなければならなかつた。この脱
水機内における汚泥の滞留時間の調節は主として
スクリユー軸５′の回転数を調節することによつ
て行なわれ、スクリユー軸５′の回転数を小さく
すればするほど汚泥の滞留時間は長くなる。ま
た、生成する脱水ケーキは含水率が低下すればす
るほど硬くなり、流動性が低くなる。

従来のスクリユープレス型脱水機はスクリユー
軸５′は分割されておらず一体化しており、脱水
機内に投入された汚泥がスクリユー軸５′の回転
によつてケーキ排出口６′方向に送り込まれて圧
搾脱水され固形物濃度が高まると汚泥の流動性が
低くなり、スクリユー軸５′の回転によるケーキ
排出口６′方向への送りが汚泥の流動性が低くな
ると共にますます小さくなり、汚泥はより長時間
脱水機内に滞留することになり、これによつてま
すます脱水され、汚泥の流動性がより小さくな
る。この結果、汚泥はスクリユー軸５′と共に回
転し始め、ケーキ排出口６′方向には移動せず、
脱水ケーキはまつたく排出されなくなる現象が発
生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、従来のスクリユープレス型脱水機に
おいてスクリユー軸５′の回転数を小さくして脱
水機内での汚泥の滞留時間（圧搾脱水時間）を長
くとり生成する脱水ケーキの含水率を低下させる
場合、一旦脱水ケーキの含水率を低下し始めると
これがますます低下し、それと共に脱水ケーキの
排出量も低下し、最終的には脱水ケーキ排出量が
ゼロになり、硬いケーキがスクリユー軸５′と共
に回転しケーキ排出口６′に充満してしまう。こ
のような現象が発生してしまうとスクリユー軸
５′の回転を高くしても脱水ケーキはスクリユー
軸５′と共に回転するだけでケーキ排出口６′より
排出されず、外筒３′を取り出し人力でスクリユ
ー羽根４′に付着固定しているケーキを取り出し
排除をしなければならなかつた。

この際、脱水機内でのケーキ含水率分布を測定
すると、汚泥供給口１′からケーキ排出口６′に近
づくにしたがつて含水率は低下している。換言す
れば、従来のスクリユープレス型脱水機において
脱水ケーキの含水率を一定の値にすることは難し
く、脱水ケーキの含水率が低下し硬くなり始める
とスクリユー軸５′の回転数を高くして強制的に
脱水ケーキを押し出し、脱水機内での汚泥の滞留
時間を短くして脱水ケーキの含水率が低下しない
ように調節しているのが現状であつた。

しかし、ケーキが硬くなつたことによつてスク
リユー軸５′の回転数を高める方法も、回転数を
高めるタイミングを逸しケーキが硬くなつてから
スクリユー軸５′の回転数を高めると駆動装置
８′が過負荷になり、駆動装置８′が加熱あるいは
停止するなどの事故が発生する。またケーキが硬
くなる前にスクリユー軸５′の回転を高めると、
逆にケーキはあまり脱水されず含水率の高いケー
キがケーキ排出口６′より排出される。

本発明は、従来のスクリユープレス型脱水機に
おける上記欠点を有効に除去し得る汚泥脱水機を
経剤的に提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、汚泥供給口とケーキ排出口とを有す
る円筒型材の外筒内にスクリユー羽根を外周に
有するスクリユー軸を回転自在に配備すると共に
前記外筒、スクリユー羽根及びスクリユー軸間の
環状間隙容積を前記ケーキ排出口に向けて順次縮
小し、前記スクリユー軸の回転で汚泥を圧搾脱水
しつつ前記ケーキ排出口から排出するスクリユー
プレス型脱水機において、前記スクリユー軸を前
半部と後半部とに分割連設して形成すると共に、
該分割されたスクリユー軸のそれぞれに駆動装置
を配備し別個に駆動できるようにし、前記スクリ
ユー軸の前半部と後半部との軸長割合を前半部よ
り後半部を短くし、前記スクリユー軸の前半部の
回転を一定回転とすると共に、前記スクリユー軸
の後半部において、脱水ケーキ含水率、スクリユ
ー軸に加わるトルク又はスラスト荷重、ケーキ圧
搾圧力、スクリユー軸駆動用電動機の電流のうち
少なくとも一つを検出し、該検出値によつて前記
スクリユー軸の後半部の回転数を制御するように
構成したことを特徴とするスクリユープレス型脱
水機である。

〔実施例〕

以下本発明の各実施例を第２図〜５図を参照し
て説明する。第２図例の脱水機は、汚泥ホツパー
２の汚泥供給口１とケーキ排出口６を設けた円筒
型材の外筒３内（以下外筒３と略記する）にス
クリユー羽根４が外周に突設されたケーキ排出口
６方向に太くなつている円錘状スクリユー軸５を
回転自在に配備し、該スクリユー軸５の回転で汚
泥を圧搾脱水しつつケーキ排出口６から排出する
スクリユープレス型脱水機において、前記スクリ
ユー軸５を前半部５ａと該前半部５ａより短い後
半部５ｂとに分割すると共にこれらを連設し、該
前半部５ａは回転用シヤフト７を介して駆動装置
８に連結し、該後半部５ｂは回転用シヤフト９を
介して駆動装置１０に連結し、これら前半部５
ａ、後半部５ｂを別個の回転数で回転できるよう
にしたものである。しかも、好ましくはケーキ排
出口６よりスクリユー羽根のほぼ１ピツチ分汚泥
ホツパー２側に位置する外筒３上に圧力測定用セ
ンサー１２を設け、該センサー１２によつて検出
された汚泥圧搾圧力を駆動装置１０の回転制御装
置１３に伝え、駆動装置１０の回転数をコントロ
ールすることによつてさらに汚泥を圧搾し、汚泥
よりにじみ出た水を外筒３より排出して脱水しつ
つケーキ排出口６からほぼ一定の含水率かつ極め
て含水率での低い脱水ケーキを得るようにしてあ
る。

次に第３図例は、前記後半部５ｂの駆動装置１
０の回転数をトルク又はスラスト荷重の検出値に
よつてコントロールするように構成した場合であ
つて、回転用シヤフト６上に設けられたトルクメ
ータ（あるいはストラス荷重メータ）１４によつ
て回転用シヤフト９に加わるトルク（あるいはス
ラスト荷重）を検出し、この検出値を駆動装置１
０の回転制御装置１５に伝えて回転用シヤフト９
の回転数をコントロールするようにしてある。

また第４図例は、前記後半部５ｂの駆動装置１
０の回転数を駆動装置１０の電動機電流検出値に
よつてコントロールするように構成したものであ
つて、駆動装置１０の電動機に使用される電流を
駆動装置１０の回転用制御装置１６に伝え、回転
用シヤフト９の回転数をコントロールするように
構成してある。

さらに第５図例は、ケーキ排出口６より排出さ
れる脱水ケーキの含水率を検出し、この値によつ
て回転用シヤフト９の回転数をコントロールする
ように構成したものであつて、ケーキ排出口６附
近に設けられた含水率検出装置１７によつて脱水
ケーキの含水率を検出し、この検出値を駆動装置
１０の回転制御装置１８に伝え、回転用シヤフト
９の回転数をコントロールするようにしてある。

しかして、前記各実施例において、汚泥ホツパ
ー２に投入された汚泥は外筒３、スクリユー羽根
４およびスクリユー軸５により形成される環状間
隙に流入し、スクリユー軸５の回転によつてケー
キ排出口６側に搬出されつつ前記環状間隙の容積
の縮小によつて徐々に圧搾され、外筒３から液
を排出させながら次第にケーキ状となり脱水ケー
キとしてケーキ排出口６より排出される。

この際、スクリユー軸５の前半部５ａの回転数
は常に一定とし、後半部５ｂの回転数を脱水機内
のケーキの状態によつて変化させる。すなわち、
汚泥投入初期は後半部５ａと後半部５ｂの回転数
を同じ値で運転を行なう。その後、ケーキ排出口
６から排出される脱水ケーキの含水率が極端に低
下すると脱水機内の汚泥の圧搾圧力がより高ま
り、これによつて第２図に示す圧力センサー１２
によつてより高い圧力が検出、あるいは第３図に
示すトルクメータ（またはスラスト荷重メータ）
１４によつてより高いトルク（またはスラスト荷
重）が検出、あるいは第４図に示す駆動装置１０
の電動機電流がより高く検出、あるいは第５図に
示す脱水ケーキ含水率の含水率検出装置１７の検
出値が脱水ケーキの含水率低下によつてより低い
値が検出されると、駆動装置１０の回転制御装置
１３，１５，１６又は１８が働き、これによつて
後半部５ｂの回転数をより高い値に設定され、後
半部５ｂに滞留しているケーキをケーキ排出口６
から、より多く排出させる。

従来のスクリユープレス型脱水機（第１図）の
ようにスクリユー軸５′が前半部と後半部に分割
されていない一体化したものである場合、汚泥の
脱水が定常状態になつた時点では脱水機内に滞留
している固形物量はスクリユー軸単位長さ当たり
どこをとつても一定である。しかし、本発明のよ
うにスクリユー軸が前半部と後半部に分割されて
おり、しかもこれらが互いに回転数が異なつた場
合には、前半部と後半部ではスクリユー軸単位長
さ当たりの固形物量は異なり、前記後半部５ｂの
回転数が高まりこの部分に滞留しているケーキが
より多く排出され、前半部５ａに滞留している単
位長さ当たりの固形物量より少なくなると、この
部分での汚泥の圧搾圧力が低下し、外筒３より排
出される液量が低下し、ケーキ排出口６より排
出される脱水ケーキの含水率が高くなつてくる。

このようにケーキ排出口６より排出される脱水
ケーキの含水率が低下しすぎ脱水ケーキの排出量
が少なくなつた場合、後半部５ｂの回転数を高く
して脱水ケーキをより多く排出させ後半部５ｂに
滞留しているケーキの圧搾圧力を低下させ、あま
り脱水されないようにして含水率の極端な低下を
防ぎ、この部分のケーキが脱水されすぎ流動性が
低下しすぎて後半部５ｂと共に回転してケーキ排
出口より全く排出されなくなる現象を防止する。

また、汚泥を投入してから定常状態になつても
ケーキ排出口６から高含水率のケーキが排出され
る場合、あるいは一旦ケーキ含水率が低下して回
転制御装置１３，１５，１６又は１８が働き後半
部５ｂの回転数が高くなりケーキ排出口６から高
含水率のケーキが排出され始めた場合などにおい
ては、前記方法とは逆に前記回転制御装置を働か
せ、後半部５ｂの回転数を前半部５ａの回転数よ
り小さくする。これによつてケーキ排出口６から
排出されるケーキ量が低下する。前半部５ａの回
転数が常に一定の値で回転していれば、前半部５
ａから搬送される汚泥量は常に一定であるので、
後半部５ｂの回転数が小さくなりケーキ排出口６
より排出されるケーキ量が低下すると後半部５ｂ
のケーキはより高い圧搾圧力を受けることによつ
て、より脱水されて含水率の低いケーキが生成
し、ケーキ排出口６から排出されるようになる。

従来のスクリユープレス型脱水機においてもケ
ーキ排出口６′から排出される脱水ケーキの含水
率が低下しすぎケーキ排出量が低下するとスクリ
ユー軸５′の回転を高めて脱水機内での汚泥の滞
留時間を小さくして脱水ケーキの含水率を高めて
排出する方法をとつているが、スクリユー軸５′
が一体化しているため回転数を高めると脱水機内
に滞留しているケーキ全体の含水率が高くなりケ
ーキ排出口６′より排出される脱水ケーキの含水
率は急に高くなり、その変動幅は大きく、回転数
をまた元にもどしても脱水機内のケーキ全体の含
水率が高くなつているため、なかなか脱水ケーキ
の含水率は低下しない。

これに対して本発明では、スクリユー軸は前半
部５ａと後半部５ｂとが別々に独立して回転でき
るように構成され、通常運転において前半部５ａ
の回転数は常に一定に設定され（但し、汚泥処理
量を増大するときは回転数を高く設定する）、ケ
ーキ排出口６より排出される脱水ケーキの含水率
が低下しすぎた場合には後半部５ｂだけ回転数を
高くして、この部分に滞留しているケーキの含水
率を高める方法をとつている。このため、ケーキ
排出口６より排出される脱水ケーキの含水率は、
脱水機内に滞留している全ケーキの含水率が高ま
らないため急には高くならず、またその変動幅も
小さく、回転数を元にもどした場合、前半部５ａ
に滞留しているケーキの含水率はそれ程高まつて
おらず一定のため、短時間で含水率を低下させる
ことができるなど、ケーキ排出口６から排出され
る脱水ケーキの含水率はほぼ一定で安定したもの
が得られる。

また本発明は、ケーキ排出口６より排出される
脱水ケーキの含水率が低下すると脱水機内でのケ
ーキ圧搾圧力が高まること、後半部５ｂのスラス
ト荷重あるいはトルクが高くなること、後半部５
ｂの駆動装置１０の電動機電流が高くなること、
などを応用して後半部５ｂの回転数を制御してお
り、その応答は早く安定した運転を維持すること
ができる。第２図例において圧力測定用センサー
１２の取り付け位置をケーキ排出口６よりスクリ
ユー羽根１ピツチ分汚泥ホツパー２側に位置した
外筒３上にとしているが、この理由は、脱水機内
においてケーキに加わる圧搾圧力の最大値を測定
するためであつて、スクリユープレス型脱水機内
において汚泥に加わる圧搾圧力はケーキ排出口６
に近づくにしたがつて高くなり、ケーキ排出口６
ではゼロになる傾向を示し（従来型についても同
じ）、その極大値は一般にケーキ排出口６よりス
クリユー羽根１ピツチ分汚泥ホツパー２側に位置
した所と言われておりこれを根拠にしたものであ
る。

第３図例においてスクリユー軸回転用シヤフト
９上にトルクメータ（あるいはスラスト荷重メー
タ）１４を取り付けているが、後半部５ｂに加わ
るトルク（あるいはスラスト荷重）が測定できれ
ば場所はどこでもよいが、この場所が運転に支障
なく、しかも取り付けが容易である。第４図例で
は駆動装置１０の電動機電流の検出は電動機入力
電流で行ない、入力電導線上であればどこでもよ
い。

また、第５図例においてケーキ排出口６より排
出される脱水ケーキの含水率連続測定器としては
各種多様の測定器があるが、一例を示すと脱水ケ
ーキに白色光を照射すると含水率によつてケーキ
に吸収される波長が異なるので、反射光の中から
ケーキに吸収された波長を測定し含水率を測定す
る装置がある。この装置は汚泥の種類、質によつ
て反射光測定値と含水率が異なるので、あらかじ
め他の測定器でケーキの含水率を測定し補正をし
なければならない。上記装置でケーキ排出口６か
ら排出される脱水ケーキの含水率を連続的に測定
し、直ちにその測定値を回転制御装置１８に伝え
回転用シヤフト９の回転数を制御する。

さらに、本発明によるスクリユープレスでは、
スクリユー軸５が前半部５ａと後半部５ｂが独自
に回転可能なように配備されているが、前半部５
ａと後半部５ｂとの軸長割合を前半部５ａより後
半部５ｂを短くしてある。前述したように、スク
リユープレス型脱水機内で汚泥に加わる圧搾圧力
は、ケーキ排出口６に近づくにしたがつて高くな
りケーキ含水率は低下する。つまり、ケーキ固形
物濃度は次第に高まつてゆくが、中央部よりケー
キ排出口６に近い位置からケーキの固形物濃度が
急激に高まる傾向にある。このためにスクリユー
軸５の後半部５ｂを前半部５ａより短くし、その
回転数が制御し易くする。

このスクリユー軸５の前半部５ａと後半部５ｂ
との軸長割合は、実験の結果前半部５ａ：後半部
５ｂが４：１の時が最も脱水ケーキの含水率を制
御し易かつた。

前記割合が４：１よりも極端に小さくなるとケ
ーキ排出口６から排出される脱水ケーキの含水率
が低下しすぎて後半部５ｂの回転数を高めた場
合、後半部５ｂに滞留しているケーキ量が多くな
るため、排出に時間が掛かること、および含水率
が高くなりすぎ後半部５ｂの回転を低下させた場
合、やはり後半部５ｂが長いためケーキ排出口６
より排出される脱水ケーキの含水率が低下するま
での時間が掛かることなどより後半部５ｂの回転
数を変化させると、その応答に時間がより長く掛
かるようになる。

また、前記割合が４：１よりも極端に大になる
と、ケーキ排出口６より排出される脱水ケーキの
含水率が低下しすぎた場合、後半部５ｂの長さが
短いためスクリユー軸５終端すなわち後半部５ｂ
との接触部においても既にケーキの含水率が低下
しすぎており、後半部５ｂの回転数を高めてこの
部分のケーキを排出しても効果が少なく、前半部
５ａのケーキがますます脱水され、この部分から
ケーキが排出されなくなるという現象が発生す
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ケーキ排出
口より排出される脱水ケーキの含水率の変動が少
なくなり、またほぼ一定の含水率の低いケーキを
安定して排出させることができ、しかも構造簡単
で維持管理が簡便であるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す縦断面図、第２図乃至第
５図は本発明の各実施例を示す縦断面図である。
１，１′…汚泥供給口、２，２′…汚泥ホツパー、
３，３′…外筒、４，４′…スクリユー羽根、５，
５′…スクリユー軸、５ａ…前半部、５ｂ…後半
部、６，６′…ケーキ排出口、７，９…回転用シ
ヤフト、８，１０…駆動装置、１２…センサー、
１３，１５，１６，１８…回転制御装置、１４…
トルクメータ（スラスト荷重メータ）、１７…含
水率検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚泥供給口とケーキ排出口とを有する円筒型
   材の外筒内にスクリユー羽根を外周に有するス
   クリユー軸を回転自在に配備すると共に前記外
   筒、スクリユー羽根及びスクリユー軸間の環状間
   隙容積を前記ケーキ排出口に向けて順次縮小し、
   前記スクリユー軸の回転で汚泥を圧搾脱水しつつ
   前記ケーキ排出口から排出するスクリユープレス
   型脱水機において、前記スクリユー軸を前半部と
   後半部とに分割連設して形成すると共に、該分割
   されたスクリユー軸のそれぞれに駆動装置を配備
   し別個に駆動できるようにし、前記スクリユー軸
   の前半部と後半部との軸長割合を前半部より後半
   部を短くし、前記スクリユー軸の前半部の回転を
   一定回転とすると共に、前記スクリユー軸の後半
   部において、脱水ケーキ含水率、スクリユー軸に
   加わるトルク又はスラスト荷重、ケーキ圧搾圧
   力、スクリユー軸駆動用電動機の電流のうち少な
   くとも一つを検出し、該検出値によつて前記スク
   リユー軸の後半部の回転数を制御するように構成
   したことを特徴とするスクリユープレス型脱水
   機。 ２ 前記ケーキ圧搾圧力の検出機構が、前記ケー
   キ排出口より前記スクリユー羽根の１ピツチ分の
   位置で、前記汚泥供給口側に位置する前記外筒に
   配設されたものである特許請求の範囲第１項記載
   の脱水機。 ３ 前記スクリユー軸の前半部と後半部が、その
   スクリユー軸長の比をほぼ４：１に設定されたも
   のである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   脱水機。