JPH1159912A

JPH1159912A - 脱水汚泥の貯留排出装置

Info

Publication number: JPH1159912A
Application number: JP22138697A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kubo; 義孝久保; Yukihiko Yabe; 幸彦矢部; Nobuyuki Tatemitsu; 伸行立光; Norihisa Saito; 典久斉藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-02
Anticipated expiration: 2017-08-18
Also published as: JP3474733B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大容量貯留汚泥設備で安全かつ確実な汚泥排
出能力を維持することが可能な貯留排出装置の提供を目
的とするものである。【解決手段】脱水汚泥８を貯留する円錐台形状の貯留
槽２の底部３に設けられる掻き寄せ部を、前記貯留槽の
底部の中心に突設された駆動軸６と、前記駆動軸６に固
設され前記脱水汚泥を掻き寄せる回転羽根７とからなる
ものとした。この回転羽根７は、底部３と平行に配設さ
れた厚みｄの平板を羽根先端に向かう程幅ｌが細くなる
先細り形状にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱水装置によって
脱水された脱水汚泥を貯留し、連続的に定量切り出しを
行って次工程へ供給するための、貯留排出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】下水汚泥の貯留は、汚泥性状の変動性や
ブリッジ現象などから非常で困難であり、そのような中
で以前はマルチスクリュやカットゲート方式などによっ
てハンドリングされてきた。昨今では一時的な汚泥貯留
設備の装置として、汚泥掻き寄せ部を設けた貯留槽（コ
ニカルサイロ）が主流となっている。

【０００３】従来の汚泥掻き寄せ部は、脱水汚泥を貯留
するための円錐台形状に形成された貯留槽の底部に設け
られ、排出するためのロータアームを水平面内で回転さ
せることによって汚泥を攪拌しつつ排出する装置であ
る。そのような装置が、図８及び図９に示される（特公
昭６１−１６７０１号公報参照）。

【０００４】図面に従って説明すると、汚泥掻き寄せ部
(29)は中空円盤形状をし、減速機軸(24)に固定され回転
可能なロータ(30)とロータ(30)内に設けた２本のクラン
ク軸(31)の端部のそれぞれに取り付けられて下面に突出
したスプリングアーム(32)とからなる。

【０００５】クランク軸(31)は、ロータ(30)の内部にお
いてロータ(30)内に軸支された油圧シリンダ(34)と軸(3
3)を介して結合しており、２本のクランク軸(31)はそれ
ぞれ独立に回動可能となっている。そしてクランク軸(3
1)の回動中心(31a) は、ロータ(30)の中心から偏心して
いるため、油圧シリンダ(34)の動作によりスプリングア
ーム(32)の先端とロータ(30)の中心との距離を図示のよ
うに変化させることができる。即ちスプリングアーム(3
2)はロータ(30)に対して伸縮運動を行う。またスプリン
グアーム(32)の先端の板バネ部(35)はピン(36)により取
り替え自在に固定されている。

【０００６】ロータ(30)の回転速度は、脱水汚泥の貯留
量、含水率、性状等の変化による負荷に応じて油圧モー
タ(21)が自己制御して設定回転数から最大規定回転数
（例えば4.2rpm）まで変化する。そしてスプリングアー
ム(32)の伸縮作動はスプリングアーム(32)が受ける汚泥
負荷を、例えば減速機軸(24)に取り付けた回転速度検出
器(25)によりロータ(30)の回転数を計測することにより
行い（トルク量の計測によって行うことも可能）、設定
下限回転数以下になれば、油圧シリンダ(34)を駆動して
２本のスプリングアーム(32)を完全に引込めロータ負荷
を軽減する。その後、ロータ(30)の回転数が設定上限回
転数以上になれば、再びスプリングアーム(32)が引出さ
れるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近は汚泥処理の広域
的な集約化から、汚泥貯留設備の大型化の傾向にある。
また汚泥脱水機の技術が進歩し、脱水汚泥の低含水率化
が図られており、ロータアームに作用する負荷抵抗が増
大している。しかるに、従来の汚泥掻き寄せ部は、ロー
タ部にアーム部を可動させるための油圧シリンダや配管
などが内装されている。そのためロータ部は非常に大き
く、またロータ部に作用する回転負荷抵抗が大きくなる
ため、回転駆動するために用いられる油圧モータ及び減
速機も必然的に大きくしなければならない。油圧モータ
・減速機容量にも限界があるので、貯留可能な脱水汚泥
量が制約される。またロータ部の内部機構が複雑である
ため油圧配管からの油漏れなどのトラブルも多いという
欠点がある。

【０００８】本発明は、このような課題に対応できる大
容量貯留汚泥設備で安全かつ確実な汚泥排出能力を維持
することが可能な貯留排出装置の提供を目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、脱水汚泥を貯留する円錐台形状の貯
留槽と、前記脱水汚泥を掻き寄せるための掻き寄せ部
と、前記貯留槽の底部に設けられた汚泥排出口と、前記
汚泥排出口からの汚泥の切り出す切り出し部と、を備え
る脱水汚泥の貯留排出装置であって、前記掻き寄せ部
は、前記貯留槽の底部の中心に突設された駆動軸と、前
記駆動軸に固設され前記脱水汚泥を掻き寄せる回転羽根
とからなることを特徴とする。ここで、前記回転羽根
は、前記底部と平行に配設された厚みｄの平板を羽根先
端に向かう程幅ｌが細くなる先細り形状にしたものが好
ましい（請求項２）。また、前記回転羽根の厚みｄと幅
ｌとが、45×Ｄ／Ｈ≦ｄ≦100 ×Ｄ／Ｈ、Ｄ／10≦ｌ≦
Ｄ／６の範囲にあるものが好ましい（ただし、Ｄ：貯留
槽底部径、Ｈ：貯留槽高さ、単位は全てmmである）。

【００１０】発明者らの実績経験また実験などによる結
果から、従来機では、脱水汚泥とロータ部の接触面との
間に生ずる摩擦力による負荷抵抗が回転に必要なトルク
に影響を及ぼし大きくなっていることが判明した。また
従来機に採用されている回転起動時に於けるアーム部の
可動機構は、起動時にかかる負荷抵抗を低減するために
用いられているが、実際起動時にかかる負荷抵抗は回転
中（運転中）にかかる最大負荷抵抗よりも小さいことも
判明した。よってアームは伸縮運動機能を有する必要は
ないと考えられる。

【００１１】このようなことからロータ部をなくし、ア
ーム部を回転羽根に置き換えることができるという知見
を得て本発明を完成した。回転羽根の厚みを増したもの
を用いれば、強度的には良い方向になりまたブリッジ現
象なども回避することができるが、回転するための負荷
抵抗が増大することとなり駆動力の低減をはかることが
できず、従来機仕様のロータ部をもった汚泥掻き寄せ部
と変わりない。ロータ部をなくし回転羽根を有した汚泥
掻き寄せ部において、回転にかかる負荷の低減を行い、
駆動装置の小型化（駆動力の低減）を達成できる。

【００１２】また、前記回転羽根の回転方向における前
縁の上側に、Ｃ＝5 〜20mmの面取りを施したものが好ま
しい（請求項４）。

【００１３】日本の石灰系汚泥性状では運転時にアーム
部にかかる鉛直方向負荷は平均的に上向きにかかってお
り、この力によってアームは拘束されないかぎりその位
置が上下に変動するため、アームの折損のおそれがあ
る。過去にそれが原因と考えられる事故も報告されてい
る。これを防止するために回転羽根の厚みを増したもの
を用いれば、強度的には良い方向になるが、回転するた
めの負荷が増大することとなり駆動力の低減をはかるこ
とができず、従来のロータ部をもった汚泥掻き寄せ部と
変わりない。回転に必要な駆動力を増大させることなく
回転羽根にかかる鉛直上向き方向負荷を抑えること（下
向きに拘束する）が必要である。そこで、上記面取りが
有効になる。

【００１４】また、前記底部に、前記回転羽根の下側を
支える円形配置のガイドレールを設けたものが好ましい
（請求項５）。この場合、前記ガイドレールの設置位置
の中心からの半径ｒ’の範囲が、0.55×ｒ≦ｒ’≦0.85
×ｒ（但し、ｒ：回転羽根半径、単位mm）であるものが
更に好ましい（請求項６）。更に、前記ガイドレールに
対面する前記回転羽根に、取替え可能な摺動部材を取り
付けたものが更に好ましい（請求項７）。

【００１５】底部に設けられた汚泥排出口上部をアーム
が通過する際、アームの上下振動・変動が非常に大き
く、石灰系の汚泥性状では特に顕著にその現象が現れ
る。外的に拘束されないかぎり回転羽根は変動するため
疲労破壊などの原因の一因となる。この汚泥排出口上部
における回転羽根の上下変動を外的に拘束する必要があ
るそこで、上記ガイドレールが有効になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。図１は、本発明の脱水汚泥の貯留
排出装置の概略図である。

【００１７】貯留排出装置１は脱水汚泥定量供給槽とし
て機能し、主として、円錐台形状に形成された貯留槽２
と、その底部３に設けられた掻き寄せ部４、前記底部３
に設けられた汚泥排出口３ａ、及び汚泥切出部としての
スクリュ５からなるものである。ここで、汚泥の掻き寄
せ部４は、駆動軸６の上端に固設された回転羽根７から
なることを特徴とする。

【００１８】脱水設備などから排出される脱水汚泥は、
図示されない汚泥搬送装置にて貯留槽２の上部より受け
入れられる。貯留された脱水汚泥８は掻き寄せ部４によ
って汚泥排出口３ａを経て下部に設けられた汚泥切出部
としてのスクリュ５に集められ、スクリュ５によって定
量的に次の設備に搬送される。

【００１９】汚泥の掻き寄せ部４を構成する回転羽根７
の詳細形状を図２に示す。図２（ａ）は断面図、図２
（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は回転羽根７の断面図であ
る。駆動軸６との接続部である中心から先端まで直線的
に羽根の幅ｌを狭くしていくことによって、半径方向の
どの断面でも最大応力が均一化すなわち平等強さを確保
している。また従来機のような中央のロータをなくすこ
とによって必要駆動力が小さくなる。

【００２０】すなわち、回転羽根７は厚みｄの平板を菱
形に切断した、中心Ｏ１に取付け孔を開口させ、この取
付け孔の部分を駆動軸６の上端に嵌め、ボルトで固定す
ることにより、駆動軸６と一体に設けた単純形状になっ
ている。また、回転羽根７の先端は貯留槽２の底部３の
外周近くまで延在しており、底部３との間の隙間は４０
mm程度である。また、回転羽根の回転方向の前縁の上側
に、Ｃ＝5 〜20mmの面取り１５が施されている。なお、
駆動軸６は底部３の基台中心に取り付けられた減速機１
３の出力軸として構成されており、減速機１３は油圧モ
ータ１４で回転駆動される。

【００２１】貯留槽２の底部３には、中心Ｏ１に同心配
置のガイドレール１１が取り付けられ、このガイドレー
ル１１に当たる回転羽根７の部分には、摺動部材として
の補助プレート１２がボルト等で取替え可能に取り付け
られている。

【００２２】

【実施例】本発明による汚泥の掻き寄せ部の性能を、石
灰系汚泥を用いて実験で確かめた。図３は、回転羽根の
トルクの実測値を示す。本発明による汚泥掻き寄せ部で
の発生トルクはロータ部をなくした構造としたため、従
来機による発生トルクに比べて2/3 ほどとなり、駆動装
置の小型化をはかることができる。また起動時に発生す
るパルス負荷も運転時の最大トルク以下であるため、ロ
ータをなくした形状においても問題がない。

【００２３】図４に回転羽根厚さとトルク・排出能力の
関係を示す。羽根厚ｄが45×Ｄ／Ｈより小さく（Ｄ：ホ
ッパ底部径、Ｈ：ホッパ高さ）なると排出能力が急激に
低下する。羽根の幅を大きくすれば排出能力はアップす
るが、羽根面と汚泥との摩擦による負荷が大きくなって
しまう。また羽根厚ｄが100 ×Ｄ／Ｈより大きいと回転
押込負荷が急激に増大する。羽根幅を少なくすれば摩擦
力は解消されるものの、強度的に不安となり排出能力も
極端に低下する。羽根厚みと幅を設計条件内で決定する
ことによってトルクを抑えかつ排出能力を十分発揮でき
る最適形状回転羽根となる。

【００２４】図２のように、羽根の前縁に取り付けた面
取り形状における、面取り量と鉛直方向負荷の関係を図
５に示す。回転羽根に上向きの鉛直負荷が働くと羽根が
バンザイするような変形がおこり、その負荷状態が変化
しなければ、羽根に外的な制御を施さない限り折損など
がおこる原因の一因となる。そのため回転羽根にかかる
鉛直負荷は上向きを正とおくと、０以下にすることが必
要である。羽根に面取りを施さない場合は平均的に鉛直
方向上向きに負荷がかかるのに対して、図２に示す位置
に面取りをつけることによって鉛直負荷方向が下向きに
変化していくことが判る。

【００２５】ただし面取り量が5mm より小さいと汚泥に
よる回転羽根への押しつけ力が不足し、羽根にかかる鉛
直方向負荷が上向きとなってしまう。面取り量が20mmを
越えてしまうと押しつけ力が必要以上に大きくなり、羽
根が下向きに変形してしまい、力の掛かり方次第ではね
じれを生じる等の予測不可能なことにもなる。また羽根
前縁強度も不足して傷などが入る恐れがあり、それが原
因で折損などがおこることも考えられる。これらの結果
から、また汚泥の性状等による変動量の違いを考慮し
て、回転羽根にかかる鉛直方向負荷が平均的に０もしく
は若干下向きになるよう5 〜20mmの範囲で選定する。

【００２６】図６に回転羽根の形状とトルクの関係を示
すが、面取りを施すことによって面取りのない羽根形状
のトルクよりも１割ほど削減できる。

【００２７】図２の如く、底部に取り付けられたガイド
レール及び回転羽根に取付けられた摺動部材としての補
助プレートがある場合、ガイドレール取付位置における
回転羽根の隙間と回転羽根にかかる最大応力の関係を図
７に示す。

【００２８】(a) はガイドレールは下向きに羽根が変形
した際にもホッパ底部と接触しない、また最大応力が抑
えられるよう、底部にガイドレールを羽根先端から羽根
半径の約0.3 倍の長さ分内側に入った円周上に取付けた
時の結果である。隙間を大きくしていくと制御できるま
での最大応力が増加していくが、回転羽根とガイドレー
ルの隙間を10mm以内で管理することによって最大応力が
13kg/mm²以内に抑えることができる。回転羽根の材質に
SS400 を用いると降伏点が22kg/mm²であり、静的強度で
はかなりの余裕があり疲労強度的にも余裕ができ折損な
どの心配がなくなる。

【００２９】(b) は羽根先端から羽根半径の約０．１５
倍の長さ分内側に入った円周上に取付けた（(a) の設置
位置よりも外側にずらす）時の結果である。回転羽根が
レールに支持されるまでの応力は(a) の時よりも低減す
ることができるが、レールに支持された後の負荷による
応力増分が大きく結果的に最大応力は(a) の位置の時よ
りも大きくなる。静的強度では余裕があるが、疲労強度
を考えると余裕が少ない。また(a) よりも内側にレール
を設置した場合は、レールが支持されるまでの応力増分
が非常に大きく、また回転羽根の先端が底部と接触しな
がら回転する可能性もあるため好ましくない。

【００３０】よって(a) での解析結果をふまえた位置
（0.55ｒ≦ｒ’≦0.85ｒ）に回転羽根とガイドレールと
の隙間が10mm以下に管理できるような高さを与えたガイ
ドレールを設置する。

【００３１】さらに回転羽根とガイドレールの接触によ
る損傷などを考慮して、回転羽根とガイドレールの接触
想定場所の回転羽根側に補助プレートを設置する。SS40
0 相当の材質の補助プレートを用いることにより接触に
よる回転羽根およびガイドレールの磨耗・損傷はなくな
り、安全管理された汚泥の安定完全排出を行うことがで
きる。またすり減った補助プレートは定期点検時などに
おいて容易に交換が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１、２、３の発明によると、掻き寄せ部を回転羽根構
造とし、回転羽根のＲ部を極力なくし、かつ羽根先端へ
いくほど漸次細くなっていく形状としたので、ロータを
なくしたため汚泥との摩擦力による負荷抵抗が大幅に減
少し、これによって回転に必要な駆動力が約30％ほど減
少する。また、回転羽根幅を先端へいくほど細くするこ
とで応力分布が均一となる。これらの結果、羽根の強度
が増し羽根厚を少なくすることができる。また、回転羽
根厚（ｄ）と羽根幅（１）を特定範囲で決定した羽根形
状とすると、羽根にかかる回転中の押込抵抗が減少し強
度に余裕ができトルクも低減することができる。これら
により、回転羽根の排出能力は、羽根の厚みよりも幅の
方が効いてくるので従来機のアームよりも能力アップと
なる。

【００３３】回転羽根の回転方向に向かう前縁にＣ＝5
〜20mmの面取りを施す請求項４の発明によると、適切な
面取り量を施すことによって、鉛直方向負荷を０または
やや下向きに落ち着かせることができるため、羽根の折
損などの心配がなくなり確実に汚泥を排出することがで
きる。即ち、回転羽根に上向きの鉛直負荷が働くと羽根
がバンザイするような変形がおこり、その負荷状態が変
化しなければ、羽根に外的な制御を施さない限り折損な
どがおこる原因を排除できる。また、いかなる汚泥性状
の変動に対しても対応できる安全装置としての役割を果
たすことができる。回転方向負荷も低減することがで
き、駆動装置の小型化がはかれる。

【００３４】前記底部に、前記回転羽根の下側を支える
円形配置のガイドレールを設けた請求項５、６、７の発
明によると、サイロ底部に回転羽根の下向き変動量を10
mm以下に抑制することができる。これにより、回転羽根
の負荷抵抗による変位量を一定範囲内に制御することが
できるため、急激な負荷抵抗の増大による折損などを防
止することができる。同時に同一軌道を進行していくた
め排出能力の均一化をはかることができる。また回転羽
根を必要強度以上の厚みを保たす必要がないため、羽根
の厚みによる回転抵抗の低減をはかることができる。ま
た、取替え可能な摺動部材が、ホッパ底部と回転羽根先
端の摩擦を避け、摺動部材の設置により摩擦力による影
響も皆無である。また折損・補修などの影響になりうる
傷なども考える必要がなく、定期的な摺動部材の交換で
済みメンテナンス性・維持管理性も非常によい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱水汚泥の貯留排出装置の概略図であ
る。

【図２】掻き寄せ部の要部である回転羽根の詳細を示す
図である。

【図３】回転羽根のトルクの実測値を示すグラフ図であ
る。

【図４】回転羽根厚さとトルク・排出能力の関係を示す
グラフ図である。

【図５】回転羽根の面取り量と鉛直方向負荷の関係を示
すグラフ図である。

【図６】回転羽根の隙間と回転羽根にかかる最大応力の
関係を示すグラフ図である。

【図７】ガイドレール取付位置における回転羽根の隙間
と回転羽根にかかる最大応力の関係を示すグラフ図であ
る。

【図８】従来の脱水汚泥の貯留排出装置の要部断面図で
ある。

【図９】従来の脱水汚泥の貯留排出装置の要部上面図で
ある。

【符号の説明】

１貯留排出装置２貯留槽３底部４掻き寄せ部５汚泥切出部（スクリュ）６駆動軸７回転羽根８汚泥１１ガイドレール１２補助プレート（摺動部材）１５面取り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤典久神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱水汚泥を貯留する円錐台形状の貯留槽
と、前記脱水汚泥を掻き寄せるための掻き寄せ部と、前
記貯留槽の底部に設けられた汚泥排出口と、前記汚泥排
出口からの汚泥の切り出す切り出し部と、を備える脱水
汚泥の貯留排出装置であって、前記掻き寄せ部は、前記
貯留槽の底部の中心に突設された駆動軸と、前記駆動軸
に固設され前記脱水汚泥を掻き寄せる回転羽根とからな
ることを特徴とする脱水汚泥の貯留排出装置。
【請求項２】前記回転羽根は、前記底部と平行に配設
された厚みｄの平板を羽根先端に向かう程幅ｌが細くな
る先細り形状にしたものである請求項１記載の脱水汚泥
の貯留排出装置。
【請求項３】前記回転羽根の厚みｄと幅ｌとが、下式
の範囲内にある請求項２記載の脱水汚泥の貯留排出装
置。 45×Ｄ／Ｈ≦ｄ≦100 ×Ｄ／Ｈ、Ｄ／10≦ｌ≦Ｄ／６ただし、Ｄ：貯留槽底部径、Ｈ：貯留槽高さ、単位は全
てmm
【請求項４】前記回転羽根の回転方向における前縁の
上側に、Ｃ＝5 〜20mmの面取りを施した請求項２記載の
脱水汚泥の貯留排出装置。
【請求項５】前記底部に、前記回転羽根の下側を支え
る円形配置のガイドレールを設けた請求項２記載の脱水
汚泥の貯留排出装置。
【請求項６】前記ガイドレールの設置位置の中心から
の半径ｒ’の範囲が、0.55×ｒ≦ｒ’≦0.85×ｒ（但
し、ｒ：回転羽根半径、単位mm）である請求項５記載の
脱水汚泥の貯留排出装置。
【請求項７】前記ガイドレールに対面する前記回転羽
根に、取替え可能な摺動部材を取り付けた請求項５記載
の脱水汚泥の貯留排出装置。