JPH04225808A - 液体から固体粒子を分離する方法と装置 - Google Patents

液体から固体粒子を分離する方法と装置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液体から固体粒子を分離
する方法と装置に関し、特に、市町村や個人の汚水処理
施設にて生成されるスラッジや、工業的な稼働にもとづ
いて生成されるスラッジを、脱水や濃縮するなどして、
液体から固体粒子を分離する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】１９８７（昭和６２）年８月２７日に公
開された国際公開ＷＯ８７／０５００５号から、スラッ
ジを処理するための方法と装置とが公知である。そこに
記載されている脱水処理は不連続な処理であり、また十
分な容量を得るために装置の寸法を大きくしなければな
らない。しかしながら、脱水装置の構成は、この脱水装
置を収容すべき容器またはコンテナの寸法によって制約
を受ける。
【０００３】図４は、国際公開ＷＯ８７／０５００５号
に述べられたスラッジの脱水および濃縮装置の構成を示
す。この装置はスラッジコンテナ１を有し、このコンテ
ナ１は、開口円筒状に形成されて、円錐状の底部を備え
ている。コンテナ１は、「ニュー　　スウェーディシュ
　　テクノロジー」誌の１９８９年の第８巻第１号の第
２ページに述べられているようなプール状あるいはボウ
ル状とすることもできる。
【０００４】スラッジコンテナ１は、脚２にて支持され
ている。固体粒子を含んで脱水されるべき懸濁液は、入
口通路３によってコンテナ１へ移送される。入口通路３
は、空気抜きバルブ４と分岐管５とを有しており、この
分岐管５は、コンテナ１内へ供給されるスラッジ懸濁液
をサンプルするために用いられる。コンテナ１内で処理
されるべきスラッジ懸濁液のための他の入口部６が、こ
のコンテナ１の円錐状の底部の先端に接続されている。 この入口部６は、偏心ねじポンプのなどのポンプ７を備
えている。この入口部６とポンプ７とは、脱水されたス
ラッジをポンプアウトするために用いられることもある
。しかし一般的には、脱水されたスラッジは、前記円錐
状の底部の先端に接続されたバルブを有する底部取出口
８から排出される。
【０００５】コンテナ１の内部には、排水ユニット９が
配置されている。この排水ユニット９は、内部スクリー
ンジャケット２６と外部スクリーンジャケット２５とで
構成されて上向きに開口した、二重壁構造の円筒状の脱
水室１０を有している。内部ジャケット２６と外部ジャ
ケット２５とは、環状のベース部材２７によって互いに
接続されている。これら二つのジャケット２５、２６と
、底部における環状のベース部材２７とによって、環状
の横断面を有する前記脱水室１０を構成している。
【０００６】脱水室１０は、この脱水室１０の底部のベ
ース部材２７を始端とする排出路１４を介して、液位パ
イプ１５に接続されている。この液位パイプ１５には、
この液位パイプ１５に沿ってそれぞれ異なった高さに配
置された、バルブ付き排出口１６が取り付けられている
。たとえば制御装置（図示せず）によっていずれか一つ
の排出口１６を選択することにより、脱水プロセスを所
定の液位まで拡げることができる。これによって、コン
テナ１内におけるジャケット２５、２６の外側に残るス
ラッジ中の固体成分が、所要の、かつあらかじめ計算さ
れた程度まで増加される。
【０００７】内部および外部スクリーンジャケット２６
、２５は、そのコンテナ１の内部側に向いた表面に堆積
するスラッジによって閉塞されるおそれがある。この表
面の洗浄を行うために、従来の排水ユニット９には、排
水サイクル間において使用されるフラッシュ装置が設け
られている。このフラッシュ装置は、円筒状の脱水室１
０の長さ方向の軸心に沿って配置される鉛直方向の中心
パイプ２０を有している。このパイプ２０は、脱水室１
０の底端において横梁２８にジャーナル支持されるとと
もに、この脱水室１０の開口上端において、回転接合部
１７を介してフラッシュ液路１９に接続されている。こ
のフラッシュ液路１９は、フラッシュ液すなわち水を調
節すめためのバルブ１８を有している。
【０００８】中心パイプ２０は多数の分岐パイプ２１を
有しており、各分岐パイプ２１の先端には、単数または
複数のノズル２２が設けられている。ノズル２２が脱水
室１０のジャケット２６に対しいくぶん傾斜するように
方向づけられているため、このノズル２２を通って供給
される加圧状態の水によって、フラッシュ装置に回転が
付与される。このようにして、回転するフラッシュ装置
のノズル２２からの加圧状態の水が、内部スクリーンジ
ャケット２６に作用するとともに、この内部スクリーン
ジャケット２６を通って外部のジャケット２５にも作用
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の公知の装置では
、その動作が不連続になる。すなわち、脱水されたスラ
ッジを取り除いてコンテナ１内を空にしたあとでフラッ
シュ装置を使用することになるため、脱水プロセスが洗
浄動作によって中断されることになる。
【００１０】なぜなら、上記国際公開ＷＯ８７／０５０
０５号で述べられた装置では、スクリーンジャケットの
壁部が脱水プロセス中にスラッジによって徐々に閉塞さ
れ、ジャケットの壁部を通しての排水除去のための速度
がだんだん遅くなり、そして最終的には排水の除去動作
が完全に停止してしまうからである。脱水プロセスにお
いてこのような完全な閉塞が生じるまでの動作時間は、
脱水すべきスラッジ中の固体の量に依存する。よって、
スラッジの濃度が高くなると、それにつれて脱水を行え
る時間が短くなる。また、他の要因によっても、脱水処
理の時間に影響が及ぼされる。この要因として、不適切
なポリマーの使用、スラッジ中へのポリマーの混合の不
十分、スラッジ中の脂肪分の量などがある。このように
国際公開ＷＯ８７／０５００５号にて公知の装置では、
時間の経過ごとに、スクリーンジャケットの壁部を洗浄
する必要がある。
【００１１】この公知の脱水装置においてフラッシュ装
置を使用できるようにするためには、このフラッシュ装
置を使用するための容器すなわちコンテナの内部から、
スラッジを除去しなければならない。このことから脱水
処理のための実動時間は制限を受け、かつ、容器すなわ
ちコンテナを空にしなければならない洗浄期間によって
中断を余儀なくされる。
【００１２】本発明の目的は、国際公開ＷＯ８７／０５
００５号に述べられた公知の脱水処理の効率を格段に向
上させることにある。このような効率の向上は、容器す
なわちコンテナの内部におけるスラッジの脱水とまった
く同時にスクリーン状のジャケットの壁部を洗浄できる
ようにすることで、達成可能である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、コンテナ内に配置されるとともに二重
のスクリーンジャケット壁を有した１またはそれ以上の
数の排水ユニットを用いて、これらスクリーンジャケッ
ト壁間に脱水室を構成し、固体を取り除いた液体をこの
脱水室から排水装置を介して除去するとともに、コンテ
ナ内における排水ユニットの外側に残った脱水および濃
縮後のスラッジを底部取出口を介して除去し、スクリー
ンジャケット壁の間の脱水室内で固体が除去された前記
液体を、スクリーンジャケット壁に作用する乱流の状態
として、コンテナ内において懸濁液に面する壁面に堆積
した固体を取り除くものである。
【００１４】排出ユニット内における固体が除去された
液体への乱流動作は、スクリーンジャケットの壁部間の
脱水室部分に加圧流体を導入することによって、得られ
る。この流体は空気のような気体であってもよいし、ま
た水のような液体であってもよい。液体を用いる場合に
は、前記排出装置を通って除去された液体を好適に利用
することができる。
【００１５】また本発明にもとづく、スラッジ容器内に
挿入される１またはそれ以上の数の排水ユニットを備え
た排出装置は、二重のスクリーンジャケット壁にて構成
される脱水室と、前記脱水室に接続されて、この脱水室
内に集められかつ固体が除去された液体を取り除くため
の排水装置と、前記容器に接続されて、前記排水ユニッ
トの外側における前記容器の内部に残る脱水および濃縮
されたスラッジを除去するための底部取出口と、固体が
除去された脱水室内の液体を循環させて、容器内の懸濁
液に面するジャケット壁面に堆積した固体を取り除かせ
るために、各排水ユニットの脱水室の内部に配置された
乱流発生手段と、を有する構成としたものである。
【００１６】本発明にもとづく方法を使用するにあたり
、それ自体は公知のフラッシュ手段は、用いなくてもよ
い。しかし、乱流発生装置とフラッシュ手段とを組み合
わせれば、スラッジ処理効率の高い排水装置を得ること
ができる。この場合には、国際公開ＷＯ８７／０５００
５号に示されかつ述べられているように、排水ユニット
を中空の円筒状に形成するとともに、その中心部にフラ
ッシュ手段を配置すればよい。そして、乱流発生手段を
脱水室の内部に設置すればよい。最も効果的な排水ユニ
ットを得るためには、円筒状の排水ユニットを回転させ
るとともに、フラッシュ手段と乱流発生手段とを固定し
た位置に設ければよい。
【００１７】
【作用】本発明の方法によれば、脱水室内で液体に乱流
動作を行わせることで、排水装置の容量を著しく増大さ
せることができるのみならず、一般に用いられているポ
リマーの使用量を減少あるいは完全に省略させることが
できる。したがって本発明によれば、運転コストを低減
させることができる。
【００１８】
【実施例】本発明によれば、脱水処理の効率は、真の脱
水サイクルの長さを増大させることによって大幅に改善
される。これは、脱水処理中に脱水室１０の内部の液体
を激しく流動させることによって達成される。このよう
な激しい流動は、種々の方法によって得ることができる
が、図１〜３を参照して、以下にいくつかの好ましい実
施例を説明する。
【００１９】図１〜３で用いられている参照番号であっ
て、図４の参照番号と同じものは、同様の機能を有する
同様の部材に付与されている。図１に示される排水ユニ
ット９は、本発明にもとづく乱流発生手段を備えている
。この図示の乱流発生手段の実施例においては、二つの
チューブ３０、３１が設けられており、これらチューブ
３０、３１は脱水室１０の内部に導かれ、かつベース部
材２７に向かって開口する開口部３２を有している。チ
ューブ３０、３１の先端は、ベース部材２７に接近して
位置されており、たとえばベース部材２７の上方３０〜
４０センチメートルに位置されている。両チューブ３０
、３１は、矢印Ｆで示される圧縮流体の供給源に接続さ
れている。
【００２０】使用される流体Ｆは液体であってよく、た
とえば部材１４、１５、１６で構成される排出系からの
水をポンプ（図示せず）で加圧したものを利用できる。 しかしながら、使用される流体Ｆは、コンプレッサやフ
ラスコ（図示せず）から得られる圧縮空気であることが
好ましい。この空気は、スクリーンジャケット２５、２
６の壁部に沿う定常的な泡の流れを形成する。この泡の
流れは、脱水室１０の内部における固形物が除去された
液体を、スクリーンジャケット２５、２６に対し作用す
るように激しく流動させる。よって、コンテナ１内の懸
濁液に対面した壁面における固形物の堆積が防止される
。
【００２１】脱水室１０の内部における激しい流動を助
長するために、チューブ３０、３１とスクリーンジャケ
ット２５、２６との間に相対的な回転運動が付与される
。図１に示される実施例においては、乱流発生手段すな
わちチューブ３０、３１を静止させた状態で、モータ３
３により排水ユニット９を駆動することによって、回転
運動が得られる。
【００２２】乱流発生手段の変形実施例が、図２に示さ
れている。ここでは、チューブ３０、３１の端部が、ノ
ズル３５を有したマニホルド３４に接続されている。ノ
ズル３５は、加圧された流体Ｆを脱水室１０内のスクリ
ーンジャケット２５、２６に沿わせるために、この流体
Ｆを上向きに方向付ける。
【００２３】図２に示される変形例では、乱流発生手段
が静止した構造であり、かつ排水ユニット９が図１の場
合と同様の回転構造であるようにすることもできる。し
かし、この図２の例では、駆動手段３３’が乱流発生の
ためのチューブ３０、３１を回転させ、かつ排水ユニッ
ト９が固定位置に保持される構成になっている。ここで
駆動手段３３’は、駆動モータと、流体源を二つのチュ
ーブ３０、３１に接続するためのスイベルリンクとを含
んでいる。
【００２４】本発明にもとづく排水装置の第２の実施例
が、図３において部分的に示されている。すなわち図３
では乱流発生手段のみが図示されており、この乱流発生
手段は、図１、２、４に示された構成と同様にして脱水
室１０内に設けられる。この乱流発生手段は、脱水室１
０のベース部材２７にほぼ平行な、少なくとも一つの流
体分配チューブ３６を有している。液分配チューブ３６
の壁部は開孔されて開口部３７を有し、この開口部３７
から、脱水室１０を構成するスクリーンジャケット２５
、２６に対し加圧流体を供給する。開口部３７は、ノズ
ルの形態とすることができる。流体分配チューブ３６は
、図１または２に示されたのと同様の構成で流体源に接
続された二つのチューブ３０、３１から、流体の供給を
受ける。
【００２５】破線で示されるように、乱流発生手段は、
一つの分配チューブ３６以外の、より以上の数の分配チ
ューブ３６’を含んでいてもよい。すなわち、脱水室に
沿って互いに異なった高さに配置された多数の分配チュ
ーブ３６、３６’を設けてもよい。各分配チューブ３６
、３６’には、各分配チューブごとに個別の鉛直チュー
ブ３０、３１によって流体を供給してもよいし、あるい
は使用されるすべての分配チューブ３６、３６’に共通
するチューブ３０、３１によって流体を供給してもよい
。流体分配チューブ３６を用いることで、排水ユニット
９と乱流発生手段との間に相対的な回転を付与する必要
がなくなる。よって、図１および２にそれぞれ示される
モータなどの駆動手段３３、３３’は不要になる。
【００２６】図３に示される第２実施例の原理にもとづ
いて構成される排出装置は、円筒形でない脱水室１０に
も適用させることができる。すなわち脱水室１０を、ス
ラッジコンテナ１の内部において互いに間隔をおいて配
置される平らな容器状に構成できる。その場合には、分
配チューブ３６、３６’は、この脱水室１０の非円筒形
状に対応して形成される。
【００２７】上述の図１〜３のすべての実施例において
は、脱水室１０にに流体Ｆを導入するために二つのチュ
ーブ３０、３１を使用している。チューブの好ましい数
は２であるが、１以上の任意の数を採用することができ
る。
【００２８】上記においては、本発明にもとづく排出装
置の好ましい実施例をいくつか説明したが、請求の範囲
にて定義される発明概念を逸脱しない他の解決手段によ
っても、本発明に関する課題を解決することができる。 したがって、乱流発生手段は、脱水室１０の内部の液体
に浸漬される機械的な攪拌手段の形態をとることもでき
る。この攪拌手段は、モータによって駆動される。
【００２９】いまのところ、加圧流体Ｆとして圧縮空気
を使用すると、最良の結果が得られる。脱水室１０に導
入されるべき圧縮空気の量は、壁部の表面に堆積するス
ラッジ中の固形分の性状に関係する。また脱水室１０か
ら排出される排水の速度にも依存する。
【００３０】圧縮空気Ｆは、これを間欠的に供給するの
が好ましい。このため、脱水されかつ濃縮されたスラッ
ジをコンテナ１の底部取出口８を通して排出する操作を
開始する直前に、圧縮空気の供給が開始される。そうす
ることで脱水の「完了」したスラッジか移動され、さら
なる被処理水がスクリーンジャケット２５、２６に到達
し、これを通過して排水となる。もって、スラッジ中に
おける固体粒子の量が増大する。
【００３１】本発明が好適に使用される態様を図示する
目的で、本発明にもとづく液体から固体粒子を分離する
方法を実現するための排水装置の明確な実施例を上記に
おいて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。したがって、当業者によってなされるどのような
修正や変形や等価な配置も、請求の範囲によって規定さ
れる本発明の範囲に属すると考えるべきである。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明の方法によると
、スクリーンジャケット壁の間の脱水室内で固体が除去
された前記液体を、スクリーンジャケット壁に作用する
乱流の状態として、コンテナ内において懸濁液に面する
壁面に堆積した固体を取り除くようにしたため、スラッ
ジの脱水とまったく同時にスクリーンジャケットの壁部
を洗浄できることになって、脱水プロセスが洗浄動作に
よって中断されることがなく、このため効率良く脱水処
理を行うことができる。
【００３３】また本発明の装置によると、二重のスクリ
ーンジャケット壁にて構成される脱水室と、前記脱水室
に集められて固体が除去された液体を取り除くために、
この脱水室に接続された排水装置と、前記排水ユニット
の外側における前記コンテナの内部に残る脱水および濃
縮されたスラッジを除去するために、前記コンテナに接
続された底部取出口と、固体が除去された脱水室内の液
体を循環させて、容器内の懸濁液に面するジャケット壁
面に堆積した固体を取り除かせるために、各排水ユニッ
トの脱水室の内部に配置された乱流発生手段とを有する
構成としたため、この装置により上記本発明の方法を容
易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の排水ユニットを備えたス
ラッジコンテナの側立面断面図である。
【図２】図１のコンテナと排水ユニットとの変形実施例
を示す図である。
【図３】本発明にもとづく排水ユニットに挿入されるべ
き乱流発生装置の第２実施例の斜視図である。
【図４】二重壁構造の排水ユニットを収容した従来のス
ラッジコンテナの側立面断面図である。
【符号の説明】
１　　　　スラッジコンテナ ８　　　　底部取出口 ９　　　　排水ユニット １０　　　　脱水室 １４　　　　排出路 ２５　　　　外部スクリーンジャケット２６　　　　内
部スクリーンジャケット２７　　　　ベース部材 ３０　　　　チューブ ３１　　　　チューブ ３２　　　　開口部 ３３　　　　モータ ３４　　　　マニホルド ３５　　　　ノズル

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　コンテナ（１）　内に収容された懸濁
    液であって固体粒子を含むものから液体を分離するとき
    の排水機能を改良するための方法であり、特にスラッジ
    を脱水および濃縮することによって液体を分離するに際
    し、前記コンテナ内に配置されるとともに二重のスクリ
    ーンジャケット壁（２５，２６）　を有した１またはそ
    れ以上の数の排水ユニット（９）　を用いて、これらス
    クリーンジャケット壁（２５，２６）　間に脱水室（１
    ０）を構成し、固体を取り除いた液体をこの脱水室（１
    ０）から排水装置（１４，１６）　を介して除去すると
    ともに、コンテナ（１）　内における排水ユニット（９
    ）　の外側に残った脱水および濃縮後のスラッジを底部
    取出口（８）　を介して除去するための方法であって、
    スクリーンジャケット壁（２５，２６）　の間の脱水室
    （１０）内で固体が除去された前記液体を、スクリーン
    ジャケット壁（２５，２６）　に作用する乱流の状態と
    して、コンテナ（１）　内において懸濁液に面する壁面
    に堆積した固体を取り除くことを特徴とする液体から固
    体粒子を分離する方法。
  2. 【請求項２】　　スクリーンジャケット壁（２５，２６
    ）　の間の脱水室（１０）内に挿入されたチューブ（３
    ０，３１）　を通る加圧流体を導入することによって、
    脱水室（１０）内における固体が除去された液体に乱流
    動作を付与することを特徴とする請求項１記載の液体か
    ら固体粒子を分離する方法。
  3. 【請求項３】　　流体が圧縮空気などの気体であること
    を特徴とする請求項２記載の液体から固体粒子を分離す
    る方法。
  4. 【請求項４】　　流体が水などの液体であることを特徴
    とする請求項２記載の液体から固体粒子を分離する方法
    。
  5. 【請求項５】　　使用される流体が、固体を除去された
    液体であって、前記排水装置（１４，１６）　を経て排
    出されたものであることを特徴とする請求項４記載の液
    体から固体粒子を分離する方法。
  6. 【請求項６】　　スクリーンジャケット壁（２５，２６
    ）　の間の脱水室（１０）内で固体が除去された液体の
    乱流動作を、この液体に浸漬される機械的な攪拌手段に
    よって得ることを特徴とする請求項１記載の液体から固
    体粒子を分離する方法。
  7. 【請求項７】　　排水ユニット（９）　を中空の回転式
    円筒体で構成して、脱水室（１０）内に挿入されるチュ
    ーブ（３０，３１）　と、この脱水室のスクリーンジャ
    ケット壁（２５，２６）　との間に相対回転運動を付与
    することを特徴とする請求項２記載の液体から固体粒子
    を分離する方法。
  8. 【請求項８】　　コンテナ（１）　内に収容された懸濁
    液であって固体粒子を含むものから液体を分離するため
    の１またはそれ以上の数の排水ユニット（９）　を備え
    た排出装置であり、特にスラッジを脱水および濃縮する
    ことによって液体を分離するようにしたものであって、
    二重のスクリーンジャケット壁（２５，２６）　にて構
    成される脱水室（１０）と、前記脱水室（１０）に集め
    られて固体が除去された液体を取り除くために、この脱
    水室に接続された排水装置（１４，１６）　と、前記排
    水ユニット（９）　の外側における前記コンテナ（１）
    　の内部に残る脱水および濃縮されたスラッジを除去す
    るために、前記コンテナに接続された底部取出口（８）
    　と、固体が除去された脱水室内の液体を循環させて、
    コンテナ（１）　内の懸濁液に面するジャケット壁面に
    堆積した固体を取り除かせるために、各排水ユニット（
    ９）　の脱水室（１０）の内部に配置された乱流発生手
    段（３０　…３７）　と、を有することを特徴とする液
    体から固体粒子を分離する装置。
  9. 【請求項９】　　乱流発生手段は前記脱水室（１０）内
    に導入される複数のチューブ（３０，３１）　を含み、
    このチューブは、その先端が脱水室の底部（２７）に接
    近して位置するように配置されて、脱水室の底部に向け
    液体を導入させてその流れ方向を偏向させることにより
    、この液体を脱水室のスクリーンジャケット壁（２５，
    ２６）　に沿わせるように構成されていることを特徴と
    する請求項８記載の液体から固体粒子を分離する装置。
  10. 【請求項１０】　　チューブ（３０，３１）　はノズル
    （３５）を備えつけたマニホルド（３４）に接続され、
    このノズル（３５）は、脱水室（１０）のスクリーンジ
    ャケット壁（２５，２６）　に沿わせるべく乱流状態の
    液体を方向付けるように構成されていることを特徴とす
    る請求項９記載の液体から固体粒子を分離する装置。
  11. 【請求項１１】　　乱流発生手段は、脱水室（１０）の
    底部（２７）に平行な少なくとも一つのチューブ（３６
    ，３６’）を有し、このチューブは、脱水室（１０）内
    に乱流状態の液体を導入するための開孔（３７）をその
    壁部に有することを特徴とする請求項８記載の液体から
    固体粒子を分離する装置。
  12. 【請求項１２】　　脱水室（１０）は中空の回転式の円
    筒体にて構成され、この円筒体の内部に乱流発生手段が
    多数の液体供給チューブの形態で突出され、かつ、これ
    ら円筒体とチューブとの間に相対回転運動を発生させる
    モータを有することを特徴とする請求項８記載の液体か
    ら固体粒子を分離する装置。
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