JPH09271612A - 固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料を連続供給し、脱水効率を高めながら連
続的な固液分離操作を行い、また圧縮脱水時における濾
過体の目詰まり防止を固形分の排出と同時に常時可能に
する。 【解決手段】 原料の投入口を設けたシリンダ本体５
に、進退動制御されるピストン11と、ピストン11による
圧縮方向前方の空間部に設ける濾過体と、濾過体によっ
て区割りされたピストン11側の固形分圧縮室に設ける回
転制御されるインペラから構成し、ピストン11に投入口
閉鎖体を設け、濾過体は無数の細孔を有し、インペラの
羽根体を濾過体表面に摺接させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加圧することよって
固液混合物を固形分と液分に分離する固液分離装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、固形分と液分から成る固液混合物
を脱水（固液分離）する固液分離装置としては、遠心力
による遠心脱水機や、真空圧による真空脱水機等があ
り、さらに、前記脱水機に比べ脱水率が優れている加圧
によって脱水するフイルタプレスと呼ばれている加圧脱
水機が知られている。

【０００３】しかるに、このフイルタプレスは、内部に
袋状の濾布を挟み込んだ２枚の濾板を利用し、濾布内に
固液混合物を送り込み、内外圧をかけることによって液
分を濾布外へ排出するものであるため、処理操作が間欠
的となり、連続操作ができないと共に、濾布に目詰まり
が発生する欠点を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は投入口へ原料
を連続供給し、脱水効率を高めながら連続的に固液分離
操作を行い、また圧縮脱水時の濾過体の目詰まり防止を
固形分の排出と同時に常時、インペラにて可能と成し、
また固形分の団塊のみを排出可能と成し、さらに破砕機
構部によって固形分を破砕し表面積の増大を図り圧縮作
用による固液分離効率を向上させる様にした固液分離装
置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、連続操作および濾布の目詰まり等の課題に鑑
み、固液混合物をピストンで圧縮し、濾過体を通して液
分だけを通過させ、残存した固形分をインペラで押し出
して排出させると同時に、インペラによって常に濾過体
の目詰まりを防止させることを要旨とする固液分離装置
を提供して上記欠点を解消せんとしたものである。

【０００６】本発明の固液分離装置は、固液混合物であ
る原料の投入口を設けたシリンダ本体に、進退動制御さ
れるピストンと、ピストンによる圧縮方向前方の空間部
に設ける濾過体と、濾過体によって区割りされたピスト
ン側の固形分圧縮室に設ける回転制御されるインペラか
ら構成している。

【０００７】ピストンは原料の投入口から供給される原
料を圧縮する様に制御されると共に、ピストンには後退
方向に突出する前記投入口を閉鎖する投入口閉鎖体を設
けている。

【０００８】濾過体は細孔を有し、固形分圧縮室に設け
られたインペラの羽根体の端面を濾過体表面に摺接さ
せ、かかる羽根体の端面における回転方向前側の前縁角
部をシャープエッヂ状に形成している。

【０００９】固形分圧縮室にインペラによって押し出さ
れる固形分を排出する固形分排出口部を設け、固形分排
出口部の有効断面積を固形分圧縮室の有効断面積より小
さくし、また濾過体によって区割りされるピストンの反
対側の液分排出室に液分を排出する液分排出口部を設け
ている。

【００１０】また、シリンダ本体を横置きと成した場合
には、固形分排出口部のパイプ体を、シリンダ本体の外
周壁の上壁側に設けた固形分排出口から上方へ指向さ
せ、さらに原料の投入口に固形分を破砕する破砕機構部
を連結させている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明すると、１は本発明に係る固液分離装置で
あり、かかる固液分離装置１は横置きされる円筒状のケ
ーシング２の一端側を端壁３によって閉鎖すると共に、
他端側に蓋体４を着脱自在に装着してシリンダ本体５と
成し、このシリンダ本体５に固形分と液分から成る固液
混合物を圧縮しながら押し出しするピストン部６と、こ
のピストン部６による圧縮方向の前方に固液混合物を固
形分と液分に分離する固液分離部７を設けて構成してい
る。

【００１２】ピストン部６は端壁３の中央に設ける軸受
部８と、蓋体４の中央に設ける軸受部８a との間に、中
間に所定長さのネジ部９を形成した回転軸10を回転自在
に架設し、この回転軸10のネジ部９にピストン11を螺合
させ、回転軸10の回転によってピストン11をシリンダ本
体５内において、所望するストロークの範囲内で進退動
制御させている。

【００１３】12はシリンダ本体５に設ける固液混合物を
供給する原料投入部であり、原料投入部12は、ピストン
11の上記ストローク範囲内におけるケーシング２の外周
壁2aの上壁側に投入口13を開口し、投入口13の周囲を囲
む様にフランジを上端に有する原料投入管体14を接続し
ている。

【００１４】また、ピストン11は回転軸10に螺合する螺
動体15に円板状の押圧板16を取付けると共に、押圧板16
の外周面16a における上部円弧側に、固液混合物を圧縮
する際に、ピストン11が投入口13を横切って移動する状
態において、投入口13からピストン11の後方に固液混合
物が流入しない様に、断面円弧状に形成する投入口閉鎖
体17を後退方向に向かって突出する様に取付けている。

【００１５】また、ピストン11における押圧板16の外周
面16a とシリンダ本体５におけるケーシング２の内周面
2bとの間には、好ましくは固液混合物における固形分や
液分が漏れない様にシール体18を設けたり、また原料投
入部12における投入口13の周囲のケーシング２の内周面
2bと投入口閉鎖体17の外周面17a との間にも前記と同様
なシール体19を設けても良い。

【００１６】20はスプロケットであり、スプロケット20
はシリンダ本体５の端壁３より突出させた回転軸10の一
端部に取付け、駆動モーター（図示せず）に連繋させて
いる。

【００１７】なお、図中21は固液混合物がシリンダ本体
５内に、シール体18、19を設けたにもかかわらず漏れて
溜まる若干の液分を排出する補助排出口である。

【００１８】また、ピストン部６におけるピストン11の
上記ストロークの前進端位置Ｐ１としては、ピストン11
の前進方向（圧縮方向）の前方に固液分離部７を構成す
るため、所望する大きさの空間部22が画成される位置ま
でとし、一方、後退端位置Ｐ２としては、好ましくは原
料投入部12における投入口13が全開される位置までとす
る。

【００１９】固液分離部７は、前記空間部22におけるシ
リンダ本体５の軸方向の中間に、無数の細孔23、23a …
を有する濾過体24を設け、この濾過体24によって空間部
22のピストン11側を固形分圧縮室25と成すと共に、ピス
トン11の反対側である蓋体４側を液分排出室26と成して
いる。

【００２０】固形分圧縮室25内には、ピストン11によっ
て順次圧縮されて脱水された固形分を外周方向へ押し出
しするインペラ27を設けると共に、インペラ27によって
押し出される固形分を排出する固形分排出口部28を設け
ている。

【００２１】インペラ27は回転軸10における蓋体４側の
ネジ部９を形成しない縮径軸部10aにボス体29が嵌装さ
れ、ボス体29の外周から径方向へ十字状に方形板状の羽
根体30、30a …を突設させており、かかる羽根体30、30
a …における回転方向の前面側の側面31をテーパー面状
に形成している。

【００２２】なお、上記実施の形態におけるインペラ27
はピストン11を往復動させる回転軸10に装着してピスト
ン11と連動させているも、かかる形態には何ら限定され
ず、例えば回転軸10をネジ部９と縮径軸部10a に分割し
たものを夫々独立して回転自在に連結したものと成し、
縮径軸部10a を他の駆動源（図示せず）に連結してピス
トン11と独立させて回転制御させても良い。

【００２３】また、インペラ27における羽根体30、30a
…の端面は、濾過体24表面に摺接させており、好ましく
は濾過体24表面に付着する固形分を掻き取る様に、羽根
体30、30a …の端面における回転方向前側の前縁角部を
シャープエッヂ状に形成している。

【００２４】濾過体24はインペラ27における羽根体30、
30a …と摺接すべき細孔23、23a …が形成された薄板状
と成した濾過板32と、かかる濾過板32が圧縮力によって
実質的に変形しない厚みを有し、かつ液分を通過させる
透孔34、34a …が形成された補強板35から構成し、詳し
くは蓋体４を取り外した状態で濾過板32の表面をインペ
ラ27の羽根体30、30a …の端面に当接する様に、回転軸
10の縮径軸部10a を介して押し込み、そして補強板35を
挿入し、最終的に蓋体４を取り付けた状態で上記摺接状
態が維持される様に蓋体４裏面に押圧突部36を形成して
いる。

【００２５】固形分排出口部28は固形分圧縮室25と連通
する様に、かかる固形分圧縮室25を形成するシリンダ本
体５におけるケーシング２の外周壁2aの上壁側に固形分
排出口37を開口し、かかる固形分排出口37に斜め上方へ
指向するパイプ体38を接続して構成し、かかる固形分排
出口部28の有効断面積は、固形分圧縮室25の有効断面積
より小さくして絞り圧縮作用を与える様にし、固形分排
出口部28内にインペラ27で押し込まれる固形分によって
固形分圧縮室25内での圧縮力が上昇する様にしている。

【００２６】上記固形分圧縮室25内の圧縮力の調整、即
ち脱水率の調整は、固形分排出口部28の有効断面積を変
えたり、パイプ体38に接続する排出パイプ39の長さを変
えたり（圧力損失の増減）して行える。

【００２７】なお、濾過体24の細孔23、23a …の孔径は
処理すべき固液混合物における固形分が通過しない大き
さと成し、また必要に応じて濾過板32の表面に濾布（図
示せず）を取り付けても良い。

【００２８】また、液分排出室26を形成するシリンダ本
体５におけるケーシング２の外周壁2aの下壁側に液分排
出口41を開口し、液分排出口41に排液パイプ42を接続し
て液分排出口部43と成している。

【００２９】次に、前記固液分離装置１は固形分を細分
化する必要のない固液混合物に適用するものであり、固
形分を細分化しなければならない固液混合物に適用する
他の実施の形態である固液分離装置1aついて以下説明す
ると、かかる固液分離装置1aとしては、前者の固液分離
装置１における原料投入部12に、固形分を細分化するた
めの破砕機構部50を連結するものである。

【００３０】破砕機構部50は、原料投入管体14の上部に
水平断面を方形中空状と成した筒状の上部ケーシング51
を設け、上部ケーシング51内の上方側に粗破砕部52を設
けると共に、粗破砕部52の下部に細破砕部53を設けてい
る。

【００３１】粗破砕部52は上部ケーシング51における対
向する内側面間の上方側で、軸受部材54、54a を介して
回転刃装着軸55を回転自在に横架し、回転刃装着軸55の
軸方向に所定間隔をもって回転刃56、56a …を設け、一
方、上部ケーシング51における他の内側面の上方側から
前記回転制御される回転刃56、56a …と接触しない様
に、回転刃56、56a …間に位置する様に固定刃57、57a
…を突設している。

【００３２】固定刃57、57a …は下端側に刃先が形成さ
れると共に、回転刃56、56a …はその回転方向を、固定
刃57、57a …の下方より通過する様に回転制御し、且つ
その回転方向の前端に刃先を形成し、固定刃57、57a …
と回転刃56、56a …とのかみ合わせによって固形物を粗
く剪断破砕する。

【００３３】細破砕部53は上部ケーシング51における対
向する内側面間の下方側で、軸受部材58、58a を介して
回転刃装着ドラム体59を回転自在に横架し、回転刃装着
ドラム体59の外周面に櫛歯状に形成した２体の回転刃6
0、60a を取付け、一方、上部ケーシング51における他
の内側面の下方側から前記回転制御される回転刃60、60
a と接触しない様に、櫛歯状に形成した固定刃61を突設
し、回転刃60、60a と固定刃61とのかみ合わせによって
固定物を細かく剪断破砕する。

【００３４】なお、図中62は上部ケーシング51から突出
した回転刃装着ドラム体59の軸部に装着するスプロケッ
ト、63、64は回転刃装着ドラム体59の軸部と回転刃装着
軸55の軸部に装着した歯車であり、かかる歯車63、64は
互いに噛合させている。

【００３５】また、前記固液分離装置１ではピストン11
と投入口閉鎖体17をシール体18、19によって液密状と成
しているも、本実施の形態である固液分離装置1aにあっ
ては、破砕機構部50により細分化される固形物の大きさ
によっては、その固形物のみが通ることができない程度
の隙間が当該個所（シール体18、19でのシール個所）に
形成されても、固液分離に何ら影響しない。

【００３６】なお、固液分離装置１、1aにおけるピスト
ン11は、シリンダ本体５におけるケーシング２の内周面
2bに直線状のガイドレール（図示せず）を設けると共
に、かかるガイドレールに投入口閉鎖体17の側縁を接触
させてピストン11の回転を規制して直線的な往復運動の
みをする様し、またピストン11は回転軸10によって直線
移動させるものには何ら限定されず、一般的な油圧若し
くは空気圧シリンダや、リニアモーター等の直動アクチ
ュエーターを使用することができる。

【００３７】次に本発明に係る固液分離装置の脱水工程
について説明すると、先ず、前者の固液分離装置１にお
ける脱水工程あっては、回転軸10を所定方向に回転させ
てピストン11を後退端位置Ｐ２まで後退させると、原料
投入部12の投入口13が徐々に開口することにより、この
投入口13から固液混合物である原料がピストン11前方の
空間内に供給され、しかる後回転軸10を前記と反対方向
へ回転させてピストン11を前進端位置Ｐ１まで前進させ
ることにより、かかるピストン11によって原料が押し出
されて順次圧縮作用を受けて、原料中の液分が濾過体24
の細孔23、23a …から液分排出室26内に流入し、液分排
出口部43から外部へと排水される。

【００３８】一方、原料から液分が所定量脱水された残
りの固形分は、固形分圧縮室25に設けられる回転軸10に
よって連動、若しくは独立させて回転制御（１分間に数
回転程度の低速）されるインペラ27の羽根体30、30a …
によって固形分排出口部28における固形分排出口37を介
して順次パイプ体38および排出パイプ39内に押し込まれ
て排出される。

【００３９】そして、上記ピストン11の往復動制御と、
インペラ27の回転制御を繰り返すことにより、固形分排
出口部28から所定の脱水率と成した固形物が連続的に排
出される。

【００４０】ここで、固形分排出口部28におけるパイプ
体38は、シリンダ本体５におけるケーシング２の外周壁
2aの上壁側に設けた固形分排出口37から斜め上方へ指向
させて設けているため、ピストン11の初期圧縮時の原料
が脱水率の低い流動性を有する例えばスラリー状態にお
いては、インペラ27を回転させても、固形分としては押
し込まれないため、スラリー状態の原料は外部に排出さ
れず、また脱水されて流動性が減少した固形分は、パイ
プ体38内で圧縮作用を受けるが、その際に脱水される液
分は下方の固形分圧縮室25に流れて濾過体24の細孔23、
23a …から液分排出室26内に流入し、液分排出口部43か
ら外部へと排水される。

【００４１】また、固形分排出口部28の有効断面積は、
固形分圧縮室25の有効断面積より小さくして絞り圧縮作
用を与える様にしているため、固形分排出口部28内にイ
ンペラ27で押し込まれる固形分によって固形分圧縮室25
内の圧縮力を上昇させることができ、これによって固形
分圧縮室25での脱水率を高めることができる。

【００４２】また、インペラ27の羽根体30、30a …の端
面における回転方向前側の前縁角部をシャープエッヂ状
に形成しているため、濾過体24の細孔23、23a …を詰ま
らせている固形物を、固形分排出口部28への押し込み排
出と同時に常時、除去することができる。

【００４３】次に、後者の固液分離装置1aにおける脱水
工程あっては、破砕しなければならない固形物を含む原
料を破砕機構部50の上方から上部ケーシング51内に供給
すると、先ず粗破砕部52における矢印方向に回転させる
回転刃56、56a …と固定刃57、57a …によって剪断破砕
を受けて粗く固形物が破砕され、そして、かかる固形物
は下方へ順次落下すると、次の細破砕部53における矢印
方向に回転させる回転刃60、60a …と固定刃61によって
剪断破砕を受けて細かく破砕された固形物は回転刃60、
60a …の回転力によって投入口13へと供給され、その後
は前記の固液分離装置１と同様に固形分と液分に分離処
理される。

【００４４】ここで、ピストン11による初期圧縮時にお
いて、原料の脱水率が低くく、固形分圧縮室25で団塊状
と成らない状態においては、インペラ27を回転させて
も、原料としては固形分排出口部28に押し込まれないた
め、高含水率状態では外部に排出されないのである。

【００４５】そして、本発明の固液分離装置１、1aの用
途について説明すると、例えば上下水処理によって生ず
る汚泥、浄化槽から発生する余剰汚泥、し尿処理場から
発生する汚泥、加圧浮上操作から生じるスカム、産業排
水の処理によって生じる凝集フロックやその凝集沈殿フ
ロック、砂濾過などの各種濾過機の逆洗浄水、厨房から
でる生ゴミなど、また紙パルプ製造業、食品製造業（お
からと豆乳）、酒造業、味噌などの醸造業など、各種製
造業における固液分離や、各種化学プロセスにおける有
価物の回収などに使用することができる。

【００４６】

【発明の効果】要するに本発明は、シリンダ本体５に固
液混合物である原料の投入口13を設け、このシリンダ本
体５内には原料を圧縮する進退動制御されるピストン11
を設けると共に、このピストン11には後退方向に突出す
る前記投入口13を閉鎖する投入口閉鎖体17を設けたの
で、原料圧縮時には投入口閉鎖体17によってピストン11
後方の空間内への投入口13からの原料供給が規制される
ため、ピストン11自体の後退動を何ら支障無く行うこと
ができると共に、投入口13へ原料を連続供給できるため
連続的に固液分離操作を行うことができる。

【００４７】また、ピストン11による圧縮方向前方の空
間部22に細孔23、23a …を有する濾過体24を設け、濾過
体24によって前記空間部22のピストン11側を固形分圧縮
室25、ピストン11反対側を液分排出室26に区割りし、固
形分圧縮室25には回転制御されるインペラ27を設け、固
形分圧縮室25にインペラ27によって押し出される固形分
を排出する固形分排出口部28を設け、固形分排出口部28
の有効断面積を固形分圧縮室25の有効断面積より小さく
し、液分排出室26に液分を排出する液分排出口部43を設
けたので、固形分圧縮室25の原料はピストン11によって
圧縮された状態と成ることにより、液分は濾過体24の細
孔23、23a …を通って液分排出室26を介して液分排出口
部43から排出でき、また液分が所定量脱水された固形分
はインペラ27によって固形分排出口部28から連続的に排
出できると共に、固形分排出口部28内に押し込まれた固
形分は、固形分排出口部28の有効断面積が固形分圧縮室
25より小さいため、インペラ27による押し込み力による
圧縮力を受けて、さらに脱水できるため脱水効率を高め
ることができる。

【００４８】また、インペラ27の羽根体30、30a …の端
面を濾過体24表面に摺接させると共に、羽根体30、30a
…の端面における回転方向前側の前縁角部をシャープエ
ッヂ状に形成したので、濾過体24の細孔23、23a …を詰
まらせている固形物を、インペラ27によって除去し、細
孔23、23a …の開口状態を常に維持させて脱水機能の低
下を防止するのと同時に、固形物の固形分排出口部28へ
の押し込み排出を行うことができる。

【００４９】また、シリンダ本体５を横置きと成すと共
に、固形分排出口部28のパイプ体38を、シリンダ本体５
の外周壁2aの上壁側に設けた固形分排出口37から上方へ
指向させたので、原料が脱水率の低いスラリー状態にあ
っても、インペラ27の回転によっては固形分として押し
込まれず、スラリー状態での外部排出を防止でき、これ
によって脱水されて流動性が減少した固形分の団塊のみ
を固形分排出口部28から外部へ排出できる様になり、一
方、固形分排出口部28内の圧縮作用によって分離される
液分は、パイプ体38が上方へ指向しているため、下方の
固形分圧縮室25に流下して確実に外部へ排出される。

【００５０】また、前記固液分離装置１における原料の
投入口13に固形分を破砕する破砕機構部50を連結させた
ので、固形分が破砕機構部50によって破砕された状態で
投入口13からピストン11前方の空間内に供給されてピス
トン11によって圧縮されるため、固形分の表面積が大き
くなるため圧縮作用による液分分離効率を向上させるこ
とができる等その実用的効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固液分離装置の要部分解斜視図で
ある。

【図２】同上固液分離装置の概略断面図である。

【図３】図２のＡーＡ概略断面図である。

【図４】固液分離装置の他の実施の形態の概略断面図で
ある。

【図５】固液分離装置を構成する破砕機構部の要部斜視
図である。

【図６】同上破砕機構部の概略断面図である。

【図７】同上破砕機構部の概略断面図である。

【符号の説明】

2a 外周壁 ５ シリンダ本体 11 ピストン 13 投入口 17 投入口閉鎖体 22 空間部 23、23a … 細孔 24 濾過体 25 固形分圧縮室 26 液分排出室 27 インペラ 28 固形分排出口部 30、30a … 羽根体 37 固形分排出口 38 パイプ体 43 液分排出口部 50 破砕機構部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ本体に固液混合物である原料の
   投入口を設け、このシリンダ本体内には原料を圧縮する
   進退動制御されるピストンを設けると共に、このピスト
   ンには後退方向に突出する前記投入口を閉鎖する投入口
   閉鎖体を設け、またピストンによる圧縮方向前方の空間
   部に細孔を有する濾過体を設け、濾過体によって前記空
   間部のピストン側を固形分圧縮室、ピストン反対側を液
   分排出室に区割りし、固形分圧縮室には回転制御される
   インペラを設け、固形分圧縮室にインペラによって圧縮
   される固形分を排出する固形分排出口部を設け、固形分
   排出口部の有効断面積を固形分圧縮室の有効断面積より
   小さくし、液分排出室に液分を排出する液分排出口部を
   設けたことを特徴とする固液分離装置。
2. 【請求項２】 インペラの羽根体の端面を濾過体表面に
   摺接させると共に、羽根体の端面における回転方向前側
   の前縁角部をシャープエッヂ状に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の固液分離装置。
3. 【請求項３】 シリンダ本体を横置きと成すと共に、固
   形分排出口部のパイプ体を、シリンダ本体の外周壁の上
   壁側に設けた固形分排出口から上方へ指向させたことを
   特徴とする請求項１、又は２記載の固液分離装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の固液分離装置
   における原料の投入口に、固形分を破砕する破砕機構部
   を連結させたことを特徴とする固液分離装置。