JPS6327988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、固体排出部の方へ円錐状に細くなつ
ている円筒状のドラムと、このドラムの中に同軸
的に配置された搬送スクリユーと、ドラムと搬送
スクリユーの回転数の差を調整するための装置と
を備えた、特に水とスラツジに混合物を連続的に
分離するための並流型スクリユー遠心分離機に関
する。 ドラムと搬送スクリユーが同じ方向にしかも異
なる回転数で回転する上記種の遠心分離機の場
合、装入されたスラツジは、スラツジ供給部を経
て、ドラムの内側面と搬送スクリユーとの間の環
状室内に導びかれ、そして該環状室内で人工的な
重力の場の作用により分離される。その際、液体
を除いた固体層がドラムの内面上に形成される。
液体は液体流出口を通つて外方へ移送される。一
方、固体層は、ドラムと異なる回転数で回転する
搬送スクリユーにより、円錐状に細くなつてい
る、ドラムの固体排出部の方へ移送され、そして
円錐状のドラム部分の端部のところで外方へ排出
される。 特に汚泥の固体の粒子が小さいときおよびまた
は水に対する固体の比重差が小さいときには、汚
泥の脱水が困難である。その際、遠心分機内で濃
縮された汚泥―固体―成分を、円錐状のドラム部
分の上昇領域を経て外へ排出することは、特に困
難である。これは、大きな遠心力の作用のため
に、固体が円筒状ドラム部分の方へ逆流する傾向
が大であるからである。 従つて、例えばドイツ特許公開公報第1532678
号および同第2612696号から明らかなように、円
錐状のドラム部分への移送を助勢するために、半
径方向の円板あるいは案内壁を、包被ドラムの円
筒状部分から円錐状部分への移行部の領域のスク
リユー本体に取付けることが提案された。 この手段は、微細な固体を確実に排出するため
には、それだけでは十分でない場合があるので、
液面を上昇させることによつて、遠心分離機の円
錐状ドラム部分内での固体移送を助勢することが
試みられた。 しかしながら、この手段は、固体と共に排出さ
れる液体成分が比較的に多く、それによつて脱水
効果が比較的に劣るという欠点がある。この周知
の手段と装置は全体的に、運転条件が変わる場合
に濃縮効果あるいは浄水効果に悪影響を及ぼすと
いう欠点がある。 これに対して本発明の課題は、濃縮作用と浄水
作用を同時に最大限に発揮する装置を提供するこ
とである。 この効果は、運転条件が変わつても、不変であ
るべきであり、かつ再生できなければならない。 上記課題は、円筒状のドラム部分と円錐状のド
ラム部分の間の範囲において円板がスクリユー本
体に設けられ、この円板の外周部がドラム部分の
内面の近くまで達し、固体と分離液の少なくとも
一方の排出部の後方に流量測定装置が接続配置さ
れ、この流量測定装置が排出部内の流量と固体含
有量の少なくとも一方を検出し、検出された値が
特に電気信号に変換され、この信号が回転数の差
とスラツジ供給量を調整または制御するための装
置に供給されることによつて解決される。 円筒状ドラム部分と円錐状ドラム部分の間の範
囲に設けられた、固体に浸漬しかつドラム内壁近
くまで達している円板は、固体搬送方向におい
て、非常に有利に固体を堰き止める。従つて、固
体は圧縮され、非常に良好に脱水され、搬送スク
リユーによつて円錐状ドラム部分を越えて外側へ
搬送される。 固体と分離液が並流状態で移動し、かつ本発明
による円板を備えていることにより、この遠心分
離機は分離度合いがきわめて高い。これは、処理
が非常に困難な固体液体混合物でも、きわめて良
好な分離を可能にする。 しかし、このように形成されたスクリユー遠心
分離機の制御はきわめて困難である。なぜなら、
円板によつて堰き止められた固体が遠心分離機内
で長すぎる沈澱にさらされると、これが詰まつて
スクリユーとドラムが動かなくなるからである。 これを回避するために、遠心分離機内の固体濃
度に応じて、固体排出速度を正確に定める必要が
ある。これは搬送スクリユーとドラムの回転数の
差を非常に正確に調節することを必要とする。し
かし、搬送スクリユーとドラムの速度差が大きす
ぎると、固体の沈澱が少なすぎることになり、そ
れによつて固体の脱水が不充分になる。 並流型スクリユー遠心分離機において、固体濃
度に依存して正確に定められる固体排出速度を達
成するため、ひいてはその都度遠心分離機に供給
される汚泥の濃縮と清澄化を最高度で実現するた
めに、本発明に従つて形成された円板を、搬送ス
クリユーとドラムの回転数の差の微調節および遠
心分離機への汚泥の流入量の微調節と協働させる
ことが不可欠である。 本発明は、運転条件が変動する場合に遠心分離
機を所定の運転パラメータで調節することがで
き、それによつて濃縮作用や浄水作用が最大限に
達成されるような結果が得られるという長所を有
する。 更に、本発明の特徴により、特にコンピユータ
制御のプロセス自動化の前提条件が得られる。 本発明の実施形では、軸方向に延びる通路が、
液体導出機構として、スクリユー本体に設けられ
ている。 スクリユー遠心分離機の他の実施形では、スク
リユーの駆動装置が回転モーメントを検知するた
めの装置を備えており、該装置が検知された値を
回転数に比例する信号に変換し、そして、ドラム
と搬送スクリユーの回転数およびまたは単位時間
あたりに供給されるスラツジ量を制御およびまた
は調節するための装置に、前記信号を与える。 回転数を検知するための上記種の装置は専門家
にとつて周知であり、また、電気的、液圧的ある
いは機械的な通常の手段で実施することができ
る。 上記手段は、最適な運転状態の全自動調節が所
定の範囲内で可能であるという長所を生じる。そ
れによつて、周知の通常のプロセス電子計算機に
より、プロセス自動化が可能となる。この特別な
実施形の結果として、非常に良好な運転結果が経
済的に有利な運転状件で得られる。 本発明の他の実施形では、流量計が固体排出部
およびまたは中心物排出部の後に接続されてい
て、該流量計が排出部内の量およびまたは固体量
を検知し、そして、検知された値を特に電気的な
信号に変換してこの信号を制御およびまたは調節
装置に付与する。 以下、図を参照して本発明を詳しく説明する。 第１図に示されているように、スクリユー遠心
分離機は、円筒状ドラム部分１と、それに接続さ
れている円錐状ドラム部分２とからなつている。
この遠心分離機ドラム１，２内には、搬送スクリ
ユーが、ドラムから少し離れて同心的にしかもド
ラムと相対的に回転できるように設けられてい
る。この搬送スクリユーは、中空に形成されたス
クリユー本体３と、該スクリユー本体の外方に設
けられたスクリユーらせん体４とからなつてい
る。図に示されたスクリユー遠心分離機の右側に
は、分離すべき固体―液体混合物を供給するため
に、供給導管５１と管５が設けられている。この
管５は、スクリユー本体３に作用する中空軸６を
同心的に貫通している。浄水領域から液体を排出
するために、軸方向通路７，７′として形成され
た液体流出口１４，１６がスクリユー本体の外方
に設けられている。一方、固体を排出するため
に、開口８が円錐状ドラムの端部領域に設けられ
ている。ラビンスパツキンを形成する２つのリン
グ１０の間の閉鎖板９は、スクリユー本体３の駆
動側端部を閉鎖する。分離清浄された分離液は開
口１２を通つて外部へ導出される。 円筒状ドラム部分１と円錐状ドラム部分２の間
の領域においては、半径方向円板１３がスクリユ
ー本体３に設けられている。該円板とドラム１，
２の内面との間には隙間がある。固体と液体が同
じ方向に流れる遠心分離機の場合にスラツジ供給
部１５と固体排出部８の間に設けられる液体流出
口１４，１６は、円板１３とスラツジ供給部１５
の間にある。円筒状ドラム部分１はその端面側に
閉塞板１７を備えていて、そして軸用管１８と固
定連結されている。該管は軸受構造体１９内に回
転可能に支承されていて、そして駆動プーリー２
０を備えている。該駆動プーリーは、概略的に示
された駆動装置部分２２によりＶベルト２１を介
して駆動される。他の駆動装置部分２３は、概略
的に示されたＶベルト２４を介して、スクリユー
本体３と固定連結され同様に回転可能に支承され
たＶベルト用プーリー２５を駆動し、それによつ
てスクリユー本体３を駆動する。 第２図は、固体排出部８と浄化された分離液の
ための流出口３１とを備えたスクリユー遠心分離
機３０を示している。前述のように、スクリユー
遠心分離機の駆動装置は、Ｖベルトプーリー２
０，２５とＶベルト２１，２４と両駆動装置部分
２２，２３を有している。該駆動装置部分は、モ
ータ３３によつて駆動される差動伝動装置３２に
属する。この差動伝動装置は、遠心分離機ドラム
１，２とスクリユー本体３の回転数の差を調節す
ることができる。この調節は、周知の方法で、例
えば電気的、液圧的あるいは機械的な手段によつ
て、行なわれる。従つて、機能や構造について詳
細に図示されておらず、ただ単に調節装置３４に
よつて概略的に示されている。 モータ３３の回転数は通常は一定であるが、無
段階にあるいは段階的に調節することもできる。
この調節装置は調節素子３５で概略的に示されて
いる。 更に、分離すべき汚泥―水―混合物のための流
入管５は、或る装置例えば絞り機構３６，３７を
備えている。この絞り機構は、供給される固体量
およびまたはスラツジ量を調節する。固体の排出
部８には、管３９と測定装置４０が設けられてい
る。この測定装置は、濃縮された流出汚泥の量お
よびまたは固体含量を検知し、そしてこの検知さ
れた値を電気的な信号に変換する。この電気的な
信号は、制御導体４１によつて制御兼計算ユニツ
ト４２，４８に加えられる。更に差動伝動装置３
２は、スクリユー本体３の回転モーメントを検知
するための装置４３，を備えている。この装置４
３は、検知された回転モーメントを回転モーメン
トに比例する電気信号に変換して、この電気信号
を同様に導体４４によつて計算ユニツト４２，４
８に与える。の計算ユニツトは、それ自体周知の
ように、予定の関係に基づいて、ドラム部分１の
回転数と、ドラム部分１とスクリユー本体３との
回転数差のための制御量を計算し、そしてこの値
を、制御導体４７を経て差動伝動装置３２の調節
装置３４に伝達する。 調節値が限界範囲内に達する場合のために、例
えば単位時間あたりのスラツジ供給量を変えるこ
とによつて、あるいは、モータ３３の回転数を変
えることによつて、他の付加的な調節をすること
も可能である。 第１，２図に示された装置の機能は次の通りで
ある： モータ３３のスイツチを入れると、スクリユー
遠心分離機３０が回転する。その際、両Ｖベルト
プーリー２２，２３とＶベルト２１，２４を有す
る差動伝動装置３２と駆動プーリー２０，２５と
を備えそして異なる回転数でドラム１，２とスク
リユー本体３を駆動する駆動装置は、先ず回転数
と遠心分離機の両部分の回転数差が予定された値
になるように、設計されている。その後、絞り機
構３６が開放して、液体と固体の混合物を含むス
ラツジが供給部５１，５，１５を経て遠心分離機
３０内に流入する。固体は外方へ加速され、固体
の層が遠心分離機のドラム１，２の内壁に集ま
る。ドラムと異なる速度で回転するスクリユー本
体３の搬送作用により、固体層はドラムの内壁上
を動いて固体排出部８の方へ移送される。液体流
出口１４，１６がスラツジ入口１５と固体排出部
８の間に設けられているので、固体と液体が同じ
方向に流れる。固体を排出部８の方へ移送する際
に、固体は半径方向円板１３とドラム１，２の内
側面との間の環状スリツトを通過する。その際固
体はこの個所で最小の外径に強制的に向けられ
る。浄化された液体はせき止め円板１３の前で、
液体流出口１４，１６と通路７，７′を通つて流
出し、そして開口１２を経て排出される。固体は
遠心分離機の円錐状部分２内でスクリユーらせん
部４により排出部８の方へ搬送されて排出され
る。排出された固体は排出部８から管３９に達
し、そして測定装置４０によつて量およびまたは
固体含有量が監視される。 スクリユー本体３の回転モーメントは、差動伝
動装置３２に属する測定装置４３によつて検知さ
れ、この検知された値は計算ユニツト４２，４８
に伝達される。この計算ユニツトは、ドラム１，
２とスクリユー本体３の回転数を制御およびまた
は調節するための装置の一部を構成している。 この装置は、回転モーメントが小さい場合一固
体含有量が少ないかあるいは固体排出部の濃縮度
が低い場合―に、ドラム１，２に比例してスクリ
ユー本体３の回転数を低くして回転数の差を少な
くするような働きをする。回転数の差は前述の限
界値まで少なくすることができる。前述の限界値
に達したときにスクリユー本体３の回転モーメン
トが十分に増大しない場合には、制御およびまた
は調節装置４２，４８が、回転数の差を維持しな
がら両回転部材の絶対回転数を高める。このこと
は例えば、制御導体４６を通つてモータ３３の調
節装置３５に加えられる制御インパルスによつ
て、モータ３３の駆動回転数を無段階にあるいは
段階的に高めることにより、行なわれる。更にこ
の場合、装置４２，４８は、絞り機構３６の調節
機構３７に作用する制御導体４９によつて、多量
のスラツジを供給管５を経てスラツジ入口１５に
流入させる。それによつて、遠心分離機内の固体
量が多くなり、遠心分離機の出力が増大する。従
つて、固体の所望の濃縮度が得られる。 他の制御手段を、並列的にあるいは単独で設置
することができる。単独で設置する際、固体の排
出量およびまたは固体濃度に関する測定装置４０
の指示によつて、調節システムの外乱変数として
の他の運転パラメーターを測定し、そして制御導
体４１を経て計算ユニツト４２，４８に、相当す
る電気信号を与える。該計算ユニツトは、前述と
同様に、固体含有量あるいは固体量が少なすぎる
場合にはドラム１，２とスクリユー本体３との間
の回転数の差を小さくするか、あるいは回転数を
変えない場合は流入スラツジの量と、供給される
固体の量を絞り機構３６によつて増大させる。 固体排出部８，３９内の、調節量としての固体
濃度を利用する代わりに、運転パラメータとして
分離液排出部３１内の固体濃度を検知し、そして
この検知された値を外乱変数あるいはコンダクタ
ンスとして、遠心分離機の運転状態を調節および
または制御するための装置４２，４８に与えるこ
とができる。この場合、測定値は測定装置３８に
よつて検知されそして制御導体５０を経て計算ユ
ニツト４２，４８に与えられる。 その際、分離液内の固体含有量が多すぎる場合
には、回転数の差を大きくし、そして供給される
固体量を、例えばスラツジ供給部を絞ることによ
つて、少なくする。 前述のすべての調節過程において、調節作用の
方法を逆にすることが可能である。このことは、
例えば前記の場合には、分離液内の固体含有量が
予定の下方限界値に達しないときに、回転数の差
を小さくすることおよびまたは供給固体量を増す
ことを意味する。 第１，２図に係る本発明の実施例は、単に、実
施可能である実施形の概略的な図として考慮すべ
きである。従つて、構造的または制御技術上の変
形は、それが専門家の載量範囲内にある限りは、
現特許請求の範囲を満足する場合本発明に含まれ
る。 例えば、スラツジ流入部５１内の絞り機構のと
ころに、調節可能なスラツジポンプを設けること
ができる。この調節作用の順序も専門家の載量範
囲である。 即ち、調節システムに影響を及ぼす入力変数は
全部で３つある： ａ スクリユー本体の回転モーメント、 ｂ 固体排出部内における固体の量と含有量、 ｃ 分離液排出部内における固体の量と含有量、 そして３つの調節変数がある： ａ 遠心分離機ドラムの回転数、 ｂ ドラム／スクリユー本体の回転数差、 ｃ 供給される固体／スラツジ量。 以下、実施例に基いて本発明を詳しく説明す
る。 実施例 生物学的排水浄化装置から取出された、メタノ
バクテリアによつて腐敗されているいわゆる腐敗
汚泥を脱水する。直径が900mmで長さが2500mmの
スクリユー遠心分離機を使用した。 入口濃度：スラツジ内の乾燥分（固体）2.5〜
４重量％ 流入量：35〜40m³／ｈ 通常の実施(A)と本発明に係る実施(B)の比較試験
の数値は、次の表にまとめられている。

【表】 結 果 ほぼ同じ条件の場合、濃縮効果が、18〜22重量
％から28〜32重量％に著しく増大した。 特に、流入固体量の変動により固体負荷が大き
い場合に、遠心分離機の運転パラメータを、変化
するその都度の運転状態に弾力的に適合させるこ
とにより、本発明の副次的効果として、遠心分離
機の過充てんによる停止が確実に防止されること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスクリユー遠心分離機の
断面図、第２図は、ドラムとスクリユーの回転数
およびまたは単位時間あたりに遠心分離機に供給
されるスラツジ量を制御およびまたは調節するた
めの装置を備えた、第１図に係る完全包被型遠心
分離機のブロツク線図である。 図中符号、１，２…ドラム、３…搬送スクリユ
ー、７，７′…通路、８…固体排出部、１２，３
１…分離液排出部、１３…円板、１４，１６…液
体流出口、１５…スラツジ流入部、２３，２４，
２５，３２，３３…搬送スクリユーの駆動装置、
３８，３９…排出部、４０…流量計、４２，４８
…制御およびまたは調節装置、４３…回転モーメ
ント検知装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固体排出部の方へ円錐状に細くなつている円筒
   状のドラムと、このドラムの中に同軸的に配置さ
   れた搬送スクリユーと、ドラムと搬送スクリユー
   の回転数の差を調整するための装置とを備えた、
   特に水とスラツジの混合物を連続的に分離するた
   めの並流型スクリユー遠心分離機において、円筒
   状のドラム部分１と円錐状のドラム部分２の間の
   範囲において円板１３がスクリユー本体３に設け
   られ、この円板の外周部がドラム部分１，２の内
   面の近くまで達し、固体８と分離液１２の少なく
   とも一方の排出部の後方に流量測定装置４０，３
   ８が接続配置され、この流量測定装置が排出部
   ８，３８，３９内の流量と固体含有量の少なくと
   も一方を検出し、検出された値が特に電気信号に
   変換され、この信号が回転数の差とスラツジ供給
   量を調整または制御するための装置４２，４８に
   供給されることを特徴とする並流型スクリユー遠
   心分離機。 ２ 軸方向に延びる通路７，７′が、液体導出機
   構として、搬送スクリユー３に設けられているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の並
   流型スクリユー遠心分離機。 ３ 搬送スクリユー３の駆動装置２３，２４，２
   ５，３２，３３が回転モーメントを検出するため
   の装置４３を備えており、該装置が検出された値
   を回転数に比例する信号に変換し、そして該信号
   を制御または調整装置４２，４８に供給すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の並流
   型スクリユー遠心分離機。