JPWO2015186612A1 - スクリューコンベア型分離装置および排水処理システム - Google Patents

Abstract

液体を含む処理対象物から液体成分を効率良く分離でき、低コストで維持管理可能なスクリューコンベア型分離装置及び排水処理システムを提供する。一端部で汚泥フロックを圧搾するケーシング（１１）と、スクリューシャフト（１２）と、スクリューシャフトの外周面に螺旋状に設けた第１スクリュー羽根（１３）と、第１スクリュー羽根に対してスクリューシャフトの長手方向に沿って所定間隔を隔てて併設した第２スクリュー羽根（１４）とを備える。ケーシング内において、第１スクリュー羽根と第２スクリュー羽根とにより互いに略分割した濃縮ゾーン（Ｑ）と分離液ゾーン（Ｒ）とを形成する。スクリューシャフトを回転させて濃縮ゾーン内において汚泥フロックを圧搾して汚泥と分離液とに分離させ、汚泥を外部に排出しつつ、分離液ゾーン内において分離液を後方に移動させて排出する。

Description

本発明は、スクリュー羽根を用いたスクリューコンベア型分離装置および排水処理システムに関する。

従来、濃縮機や脱水機などのいわゆる分離装置に採用されている方法として、遠心法、浮上濃縮法、およびスクリーン濃縮脱水法などを挙げることができる。また、処理対象物としての含水率が高い下水や工場排水等の汚泥を円筒形状のろ過体の内部に投入し、このろ過体の内部に設けたスクリューを回転させることにより、処理対象物を搬送しつつ、ろ過脱水するスクリュープレス脱水装置が利用されている。スクリュープレス脱水装置においては、汚泥等の処理対象物をろ過脱水するためのろ過体として、外周面に多数の孔部（ろ過孔）が開口形成されたメッシュやパンチングプレートからなる円筒形状のスクリーンを用いるのが一般的である（特許文献１参照）。

特開平８−３０９５８９号公報

しかしながら、上述した脱水濃縮方法を採用した脱水装置においては、設備費も定期点検費も高くなってしまい、高コスト化してしまう。具体的に、遠心法においては消費電力が大きくなり、浮上濃縮法においては敷地面積が大きくなり、スクリーン濃縮・脱水方式においては、多量の洗浄水が必要になる。そのため、設備費や定期点検費などのランニングコストが低減された分離装置が望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、液体を含む処理対象物から液体成分を効率良く分離でき、低コストで維持管理可能なスクリューコンベア型分離装置および排水処理システムを提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、一方の端部に圧搾された処理対象物を排出可能な開口部が設けられた略円筒形状のケーシングと、ケーシングの内部をケーシングの円筒状長手方向に沿って貫通したスクリュー軸と、ケーシング内においてスクリュー軸の外周面に螺旋状に設けられ、スクリュー軸の軸中心の回転に伴って回転する第１スクリュー羽根と、ケーシング内においてスクリュー軸の外周面に螺旋状に設けられているとともに、第１スクリュー羽根に対してスクリュー軸の長手方向に沿って所定間隔を隔てて併設され、スクリュー軸の軸中心の回転に伴って回転する第２スクリュー羽根と、を備え、ケーシング内において、第１スクリュー羽根と第２スクリュー羽根とによって互いに略分割された第１領域と第２領域とが形成され、スクリュー軸の回転によって、第１領域内において、処理対象物を一方の端部に向かう所定方向に移動させつつ圧搾して、処理対象物から液体成分を分離させて液体成分を第２領域に移動させるとともに、第２領域内において、液体成分を所定方向とは反対向きに移動させて外部に排出可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、ケーシングの円筒側面内周と、第１スクリュー羽根および第２スクリュー羽根との間が、液体成分が通過可能、かつ処理対象物が通過不能の間隙を有していることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、ケーシングにおける一方の端部に対する他方の端部に、液体成分を排出可能に構成された排液口が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、排液口が、垂直方向に沿ってスクリュー軸より下方に形成されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、排液口が、垂直方向に沿ってスクリュー軸より上方に形成されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、ケーシングの一方の端部が縮径されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、第２領域における一方の端部近傍の第１スクリュー羽根と第２スクリュー羽根との間に、液体成分をせき止める分離液堰き止め手段が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置は、上記の発明において、ケーシングが処理対処物をケーシング内に投入可能に構成された投入口を有し、第１スクリュー羽根と第２スクリュー羽根との間における投入口と第２領域との水平方向に沿って重なる領域を少なくとも覆うカバーが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る排水処理システムは、有機性排水から汚泥を分離させる固液分離槽と、上記の発明によるスクリューコンベア型分離装置と、を備えた排水処理システムであって、スクリューコンベア型分離装置が、固液分離槽から排出された汚泥を濃縮し、汚泥の濃縮時において生じる分離液を固液分離槽に返送可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係る排水処理システムは、上記の発明において、スクリューコンベア型分離装置が固液分離槽内に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る排水処理システムは、有機性排水に対して生物処理を行う反応槽と、有機性排水から汚泥を分離させる固液分離槽と、上記の発明によるスクリューコンベア型分離装置と、を備えた排水処理システムであって、スクリューコンベア型分離装置が、反応槽から汚泥を引き抜いて濃縮し、濃縮された汚泥を反応槽に返送するとともに、汚泥の濃縮時において生じる分離液を固液分離槽に供給可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係るスクリューコンベア型分離装置および排水処理システムによれば、液体を含む処理対象物から液体成分を効率良く分離できるとともに、低コストで維持管理することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置を示す一部断面図である。 図２は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置の動作を説明するための略線図である。 図３は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置の動作を説明するための略線図である。 図４は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置の動作を説明するための略線図である。 図５は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置における投入口と、分離液ゾーンおよび濃縮ゾーンとの関係を説明するための上面図である。 図６は、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置における投入口の変形例を説明するための上面図である。 図７は、本発明の一実施形態の変形例によるスクリューコンベア型分離装置の動作を説明するための略線図である。 図８は、本発明の一実施形態の変形例によるスクリューコンベア型分離装置の動作を説明するための略線図である。 図９は、本発明の第１の実施例による排水処理システムを示す概略構成図である。 図１０は、本発明の第１の実施例の変形例を説明するための略線図である。 図１１は、本発明の第２の実施例による排水処理システムを示す概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置について説明する。図１は、この一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置の一部断面図である。

図１に示すように、この一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０は、ケーシング１１、スクリューシャフト１２、第１スクリュー羽根１３、第２スクリュー羽根１４、バッフル１５、およびスクリューカバー１６を有して構成されている。

ケーシング１１は、一方の端部側が縮径された略円筒形状を有し、この縮径された一方の端部側には、処理対象物を排出するための開口部が形成されている。また、ケーシング１１の円筒状側部には、処理対象物としての例えば汚泥フロックを外部から投入可能な開口からなる投入口１１ａが設けられている。ケーシング１１の縮径側端部とは反対側の他端部には、液体を排出可能な開口からなる排液口１１ｂが形成されている。この一実施形態において排液口１１ｂは、垂直方向に沿ってスクリューシャフト１２の下方、すなわちケーシング１１の下部側に形成されている。

スクリュー軸としてのスクリューシャフト１２は、円柱形状を有するとともに、ケーシング１１の内部において、ケーシング１１の円筒状長手方向に沿ってケーシング１１を貫通するように設けられている。スクリューシャフト１２の少なくとも一端部は軸受けによって軸支されてモータ（いずれも図示せず）に連結されている。

第１スクリュー羽根１３は、スクリューシャフト１２の外周面に、ケーシング１１の縮径側端部とは反対側の他端部（軸受け側）から縮径側端部に向けてスクリューシャフト１２の回転方向と同じ方向に巻回されている。すなわち、スクリューシャフト１２の回転方向が、軸受け側から縮径側端部を見て時計回りの場合は、第１スクリュー羽根１３は、いわゆるＺ巻き（右手）の螺旋状（スパイラル状）に設けられる。反対に、スクリューシャフト１２の回転方向が、軸受け側から縮径側端部を見て反時計回りの場合は、第１スクリュー羽根１３は、いわゆるＳ巻き（左手）の螺旋状に設けられる。また、第２スクリュー羽根１４は、スクリューシャフト１２の外周面に、第１スクリュー羽根１３と同様の螺旋状（スパイラル状）、かつスクリューシャフト１２の長手方向に沿って第１スクリュー羽根１３に対して所定間隔を隔ててずれた位置に併設されている。そして、第１スクリュー羽根１３と、第１スクリュー羽根１３に対して縮径された一端部側の第２スクリュー羽根１４との間によって、第１領域としての濃縮ゾーンＱが構成されている。また、第２スクリュー羽根１４と、第２スクリュー羽根１４に対して縮径された一端部側の第１スクリュー羽根１３との間によって、第２領域としての分離液ゾーンＲが構成されている。すなわち、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４によって、ケーシング１１内において濃縮ゾーンＱと分離液ゾーンＲとが略分割されている。

また、第１スクリュー羽根１３の外周とケーシング１１の円筒側面内周との間、および第２スクリュー羽根１４の外周とケーシング１１の円筒側面内周との間は、微小の間隙であるスリット１１ｃが生じるように構成されている。この微小の間隙であるスリット１１ｃは、汚泥フロックや汚泥１８などの処理対象物が通過不能かつ分離液１７などの液体が通過可能な間隔、具体的に例えば１〜２ｍｍ程度の隙間である。これにより、濃縮ゾーンＱと分離液ゾーンＲとは、スリット１１ｃの領域において連通した状態となっている一方、スリット１１ｃの領域以外において互いに隔離されている。

分離液堰き止め手段としてのバッフル１５は、ケーシング１１が縮径された一方の端部近傍における第１スクリュー羽根１３と第２スクリュー羽根１４との間に、スクリューシャフト１２の半径方向に沿って設けられている。スクリューカバー１６は、分離液ゾーンＲを構成する第１スクリュー羽根１３と第２スクリュー羽根１４との間における、投入口１１ａの開口領域と重なる領域に設けられている。このスクリューカバー１６によって、投入口１１ａから汚泥フロックを投入する際に、汚泥フロックが分離液ゾーンＲに投入されることを回避することができる。

次に、上述のように構成されたスクリューコンベア型分離装置１０の動作および処理対象物の挙動について説明する。図２、図３および図４は、上述したスクリューコンベア型分離装置１０の動作を説明するための側部および軸中心Ｏの他方の端側から見たそれぞれの略線図である。また、図５および図６は、ケーシング１１の投入口１１ａを上方から俯瞰した場合の略線図である。

図２に示すように、まず、汚泥フロックを投入口１１ａからケーシング１１内に投入する。この際、図５に示すように、投入口１１ａの開口部分の水平方向に沿った領域と分離液ゾーンＲの水平方向に沿った領域とが、互いに重なる可能性がある。この場合、スクリューカバー１６が、第１スクリュー羽根１３と第２スクリュー羽根１４との間において、投入口１１ａの開口部分と分離液ゾーンＲとの水平方向に沿って重なる領域に設けられていることから、分離液ゾーンＲへの汚泥フロックの投入が防止される。他方、図６に示すように、汚泥フロックの性状などに応じて、投入口１１ａの直径を濃縮ゾーンＱの水平面に沿った領域に比して十分小さくしてもよい。この場合、投入口１１ａの開口部分と分離液ゾーンＲとの水平方向に沿った領域とは、互いに重ならないようにできる。そのため、スクリューカバー１６を設けることなく、投入口１１ａを通じて汚泥フロックをすべて濃縮ゾーンＱに投入できる。これらの構成によって、汚泥フロックは、分離液ゾーンＲに投入されることなく、濃縮ゾーンＱに投入される。

その後、図２に示すように、スクリューシャフト１２を、その軸中心Ｏのまわりで回転させる。これにより、汚泥フロックは、第１スクリュー羽根１３の回転によって、ケーシング１１内における開口部が設けられた一方の端部（以下、前方）に向かう所定方向に濃縮ゾーンＱ内を移動する。このとき、汚泥フロックは、第１スクリュー羽根１３の回転による移動、およびこの回転に伴ったケーシング１１の内周面との間の摩擦によって徐々に圧搾される。これにより、汚泥フロックから液体成分としての分離液１７が分離され、汚泥フロックが圧搾された固体成分としての汚泥１８の含水率が低下される。そして、分離された汚泥１８は、濃縮ゾーンＱ内に残留しつつケーシング１１内を前方に向かって移動する。

一方、分離された液体成分である分離液１７は、第１スクリュー羽根１３とケーシング１１との間のスリット１１ｃを通じて分離液ゾーンＲに徐々に浸入し、分離液ゾーンＲに貯留される。このとき、分離液１７と汚泥１８とは、微小のスリット１１ｃ以外の領域において第１スクリュー羽根１３または第２スクリュー羽根１４によって隔離されている。そのため、分離液１７と汚泥１８とは、スリット１１ｃの領域以外において互いに隔離されて非接触状態になる。これにより、汚泥フロックから分離された分離液１７は、分離液ゾーンＲに貯留されて徐々に増加する。

また、分離液ゾーンＲは、空間的に連続している一方、貯留された分離液１７どうしは、第１スクリュー羽根１３、汚泥１８、および第２スクリュー羽根１４によって互いに隔離された状態となる。なお、少量の分離液１７は、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４とケーシング１１との間のスリット１１ｃを通じて、濃縮ゾーンＱを通過し、ケーシング１１内における排液口１１ｂが設けられた他方の端部（以下、後方）側の分離液ゾーンＲに浸入する。また、ケーシング１１内における後方側に最も近い側の分離液ゾーンＲからは、下部のスリット１１ｃを通じて分離液１７がしみ出し、しみ出た分離液１７は矢印Ａに示すように排液口１１ｂから排出される。一方で、分離液ゾーンＲに貯留された分離液１７は、第２スクリュー羽根１４の回転によって前方に移動するが、バッフル１５によってせき止められる。このバッフル１５によるせき止めによって、分離液１７は所定方向とは反対向きの後方に向けて移動される。

そして、図３に示すように、汚泥フロックの投入と、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４の回転とをさらに継続すると、濃縮ゾーンＱ内の汚泥１８が増加するとともに、分離液ゾーンＲ内の分離液１７が増加する。これらのうちの濃縮ゾーンＱの汚泥１８は、圧搾されて含水率が低下されながら前方に移動し、ケーシング１１の縮径された開口部近傍においてさらに圧搾されて含水率が低下された後、矢印Ｂに示すように外部に排出される。

一方、分離液１７は、第２スクリュー羽根１４の回転によって前方に移動した後にバッフル１５でせき止められたり、ケーシング１１の開口部が汚泥１８によって充満されてせき止められたりして後方に向かって移動し、分離液ゾーンＲ内で徐々に増加する。そして、ケーシング１１内において、分離液ゾーンＲ内の分離液１７の垂直方向に沿った水位がスクリューシャフト１２の高さを超えると、分離液１７は、スクリューシャフト１２の軸中心Ｏを乗り越えるように溢れて、より後方側の分離液ゾーンＲに流れ込む。このように分離液１７は、分離液ゾーンＲ内での前後の水位差によって、矢印Ｃに示すようにケーシング１１内において順次後方側の分離液ゾーンＲに移動する。分離液ゾーンＲを後方に向かって順次移動した分離液１７は、最終的に矢印Ａに示すように排液口１１ｂから外部に排出される。

さらに、図４に示すように、汚泥フロックの投入と、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４の回転とを継続すると、分離液１７は矢印Ｃに示すように分離液ゾーンＲを後方に移動して、最終的に矢印Ａに示すように外部に排出される。一方で、ケーシング１１内に供給される汚泥フロックから分離された汚泥１８の増加量が、汚泥１８の排出量を超えると、濃縮ゾーンＱ内の汚泥１８の総量が増加する。そして、ケーシング１１内において、濃縮ゾーンＱ内の汚泥１８の堆積高さが垂直方向に沿ったスクリューシャフト１２の高さを超えると、汚泥１８の一部がスクリューシャフト１２を乗り越えて後方側の濃縮ゾーンＱに落ち込む場合も生じる。これによって汚泥１８は、矢印Ｂに示すようにケーシング１１の開口部から排出されつつ、濃縮ゾーンＱ内で順次前方から充満されていく。汚泥１８が濃縮ゾーンＱ内において前方側の開口部に充満することによって、ケーシング１１の開口部において分離液１７がせき止められ、開口部からの分離液１７の排出が抑制される。さらに、前方に充満された汚泥１８によって、後方から前方に移動してくる汚泥１８がさらに圧搾されて含水率がより一層低下される。以上のようにして、この一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０により、汚泥１８の圧搾および分離液１７と汚泥１８との分離が並行して実行される。

（変形例）
次に、本発明の一実施形態の変形例によるスクリューコンベア型分離装置について説明する。図７および図８は、変形例によるスクリューコンベア型分離装置２０およびその動作を説明するための、側部および軸中心Ｏの一端側から見たそれぞれの略線図である。

図７および図８に示すように、変形例によるスクリューコンベア型分離装置２０は、上述のスクリューコンベア型分離装置１０と異なり、後方側端部に設けられる排液口１１ｄが、垂直方向に沿ってスクリューシャフト１２の上方、すなわちケーシング１１の他方の端部の上部に形成されている。その他の構成は、一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０と同様であるので、説明を省略する。

そして、図７に示すように、スクリューコンベア型分離装置２０においては、まず、汚泥フロックを、投入口１１ａからケーシング１１内の濃縮ゾーンＱに投入する。その後、軸中心Ｏを回転軸としてスクリューシャフト１２、第１スクリュー羽根１３、および第２スクリュー羽根１４を回転させて、汚泥フロックを濃縮ゾーンＱ内で前方に向けて圧搾しつつ移動させる。これにより、汚泥フロックが分離液１７と汚泥１８とに徐々に分離される。汚泥１８は、含水率が低下しつつケーシング１１内の濃縮ゾーンＱを前方に向かって移動し、縮径された開口部近傍においてさらに圧搾されて含水率がさらに低下された後、矢印Ｂに示すように外部に排出される。一方、分離液１７は、第２スクリュー羽根１４の回転によって前方に移動するが、バッフル１５や充満された汚泥１８によってせき止められ、分離液ゾーンＲに貯留されて徐々に増加する。

そして、ケーシング１１内において、分離液ゾーンＲ内の分離液１７の水位が垂直方向に沿ってスクリューシャフト１２の高さを超えると、分離液１７は、矢印Ｃに示すようにスクリューシャフト１２を乗り越えるように溢れる。溢れ出た分離液１７は、より後方側の分離液ゾーンＲに流れ込み、後方側の分離液ゾーンＲの量を増加させる。これらの分離液１７の移動が順次生じることによって、分離液１７は、分離液ゾーンＲ内を順次後方に向かって移動する。なお、分離液１７の水位が常時、垂直方向に沿ってスクリューシャフト１２より高い位置になると、分離液１７は、前方に移動されつつもバッフル１５や開口部で充満された汚泥１８によって後方に移動されてその場にとどまる、いわゆる定常状態になる。そして、分離液１７が後方側に貯留されて、分離液ゾーンＲ内の最も後方側における分離液１７の水位が垂直方向に沿って排液口１１ｄの形成位置の高さ以上になると、分離液１７は排液口１１ｄから矢印Ａに示すように外部に排出される。

さらに、図８に示すように、汚泥フロックの投入と、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４の回転とを継続して、汚泥１８の増加量が排出量を超えると、濃縮ゾーンＱ内の汚泥１８の総量が増加する。そして、汚泥１８は、第１スクリュー羽根１３の回転によって圧搾されつつ前方に移動する一方、その一部がスクリューシャフト１２を乗り越えて後方側の濃縮ゾーンＱに落ち込んだりする。このような汚泥１８の挙動によって、汚泥１８は、矢印Ｂに示すようにケーシング１１の開口部から排出されつつ、濃縮ゾーンＱ内に前方から順次充満される。そして、前方に充満された汚泥１８によって、後方から前方に移動してくる汚泥１８がさらに圧搾されたり、分離液１７がせき止められて後方に移動したりする。スクリューコンベア型分離装置２０のその他の動作、および汚泥１８と分離液１７のその他の挙動については、上述した一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、ケーシング１１の内部を、第１スクリュー羽根１３および第２スクリュー羽根１４の２つのスクリュー羽根によって、スリット１１ｃを除いて分離液ゾーンＲと濃縮ゾーンＱとに隔離している。これにより、簡易な構成で、汚泥フロックから分離液１７と汚泥１８とを分離できるとともに、汚泥１８が分離された分離液１７と再度混合するのを回避できる。したがって、汚泥１８と分離液１７との分離をより一層効率良く行うことができる。

また、特許文献１などに記載された従来のスクリュープレス脱水装置においては、分離液のみを孔部から排水し、固形分をろ過体内部に留めるようにしている。そのため、ろ過体の外周面の孔部は、固形分を通過させることなく分離液を通過させる微小な開度に設定されている。これに対し、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０，２０によれば、このようなろ過体などが不要であることにより、スクリューコンベア型分離装置１０，２０自体の製作が容易になるとともに安価で製造できる。

また、従来のスクリュープレス脱水装置においては、ろ過体の微小な孔部に目詰まりした汚泥等の固形分を取り除くために非常に手間がかかり、さらに孔部に目詰まりした固形分を取り除くために、脱水装置の運転を完全に停止させて大掛かりな洗浄を伴ったメンテナンスが必要であった。これに対し、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０，２０によれば、メッシュ構造などを有していないことにより、装置を洗浄するためのオーバーホールなどの大がかりなメンテナンスが不要になり、洗浄水も常時使用することなく、運転停止時に少量使用する程度で十分になる。また、上述したスクリューコンベア型分離装置１０，２０においては、消費電力がスクリューシャフト１２の駆動動力のみであるとともに、使用する部品点数が少ないため高コストの原因となる交換部品も削減できる。さらに、汚泥１８を搬送しながら濃縮することができるので、濃縮機を別途設ける必要性が低減する。

（第１の実施例）
次に、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置を備えた第１の実施例としての排水処理システムについて説明する。図９は、この第１の実施例による排水処理システムの一部を示す構成図である。

図９に示すように、この第１の実施例による排水処理システム１は、沈殿池３１、沈殿池３１の前段に配設された前段設備３２、沈殿池３１の後段に配設された後段設備３３、引き抜きポンプ３４、およびスクリューコンベア型分離装置１０（２０）を備える。沈殿池３１は、前段設備３２から供給された被処理水を、分離液と汚泥とに沈降分離する固液分離槽である。前段設備３２は、例えば下水などの有機性排水を処理する、反応槽などの種々の処理槽を有して構成される設備である。後段設備３３は、例えば焼却炉等を備え、スクリューコンベア型分離装置１０から排出された汚泥（濃縮汚泥）に対して、焼却処理や廃棄処理を行う設備である。引き抜きポンプ３４は、沈殿池３１から汚泥を引き抜いてスクリューコンベア型分離装置１０に供給するための汚泥引き抜き手段である。

この排水処理システム１においては、前段設備３２から排出された被処理水の少なくとも一部は、沈殿池３１に供給される。沈殿池３１においては、供給された被処理水を分離液と汚泥とに沈降分離させる。そして、分離された汚泥は、引き抜きポンプ３４によって沈殿池３１の下部から引き抜かれて、スクリューコンベア型分離装置１０に供給される。引き抜かれた汚泥は、投入口１１ａ（図１参照）を通じてスクリューコンベア型分離装置１０の内部に搬入される。

スクリューコンベア型分離装置１０においては、上述した一実施形態と同様にして分離液１７と汚泥１８とを分離させる。分離された一方の分離液１７は、沈殿池３１に返送される。分離された他方の汚泥１８は、濃縮汚泥として後段設備３３に搬送され、焼却処理や廃棄処理が行われる。以上により、この第１の実施例による排水処理が実行される。

以上説明した第１の実施例によれば、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を用いて、沈殿池３１から引き抜いた汚泥１８を濃縮し、分離液１７を沈殿池３１に返送している。これにより、汚泥１８の濃縮濃度を改善できるとともに、沈殿池３１の維持管理性を大幅に改善できる。すなわち、沈殿池３１内において多くの場合、中間水が存在する。このような中間水が存在すると、汚泥の引き抜き時に汚泥よりも水分の方が優先的に引き抜かれてしまう。そのため、汚泥１８を圧縮しても汚泥の濃縮濃度が増加しないという問題がある。この問題に対して上述した第１の実施例によれば、沈殿池３１の後段に本発明の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を配設していることにより、引き抜いた汚泥１８から中間水だけを分離して沈殿池３１に返送できる。そのため、汚泥１８の濃縮濃度を向上させることができるので、従来のように沈殿池３１内において中間水が含まれた状態であっても汚泥１８の濃縮濃度を向上できる。その上、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０は低コストで製造できるので、排水処理システム１も低コストで実現できる。さらに、汚泥１８がケーシング１１内において目詰まりした場合であっても、スクリューシャフト１２を汚泥１８の濃縮時における回転に対して逆回転させれば、目詰まりを容易に除去することができる。

（第１の実施例の第１変形例）
次に、上述した第１の実施例の変形例について説明する。図１０は、この第１の実施例の変形例を説明するための沈殿池３１を示す略線図である。図１０に示すように第１変形例においては、沈殿池３１の下部に一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を設ける。なお、スクリューコンベア型分離装置２０を用いてもよい。そして、沈殿池３１の下部に沈降した汚泥を、漏斗などの汚泥回収装置（図示せず）を用いて投入口１１ａ（図１参照）を通じてスクリューコンベア型分離装置１０の内部に供給する。スクリューコンベア型分離装置１０は、濃縮した汚泥１８（濃縮汚泥）を外部に排出し、分離した分離液１７を配管（図示せず）などによって内部または外部を通じて、沈殿池３１内に返送する。なお、分離液１７を外部に排出することも可能である。その他の構成は、上述した第１の実施例と同様である。

（第１の実施例の第２変形例）
また、第２変形例として、スクリューコンベア型分離装置１０の前段に沈殿池３１などの重力沈降槽を設けた場合、沈殿池３１内に、汚泥を掻き寄せるレーキの上辺に直立させた棒状部材からなる、ピケットフェンス（図示せず）を設けることも可能である。ピケットフェンスを設けることにより、沈殿池３１内において汚泥１８の沈降を促進でき、いわゆる凝集が促進される。したがって、スクリューコンベア型分離装置１０による分離液１７と汚泥１８との分離をより一層効率化でき、固液分離性を大きく改善できる。

（第２の実施例）
次に、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を備えた第２の実施例としての排水処理システムについて説明する。図１１は、この第２の実施例による排水処理システム２の一部を示す構成図である。

図１１に示すように、この第２の実施例による排水処理システム２は、反応槽４１、反応槽４１の前段に配設された前段設備４２、反応槽４１の後段に配設された沈殿池４４、引き抜きポンプ４３ａ，４３ｂ、およびスクリューコンベア型分離装置１０（２０）を備える。

反応槽４１は、例えば複数の生物反応槽から構成される。反応槽４１を構成する生物反応槽は、例えば嫌気槽、無酸素槽、および好気槽などの種々の生物反応槽である。前段設備４２は、例えば下水などの有機性排水を処理する、沈砂池や傾斜板沈殿池などを有して構成される設備である。引き抜きポンプ４３ａは、反応槽４１から活性汚泥などの汚泥を引き抜いて、スクリューコンベア型分離装置１０に供給するための汚泥引き抜き手段である。同様に引き抜きポンプ４３ｂは、反応槽４１から汚泥を引き抜いて、後段の沈殿池４４に供給するための汚泥引き抜き手段である。沈殿池４４は、反応槽４１やスクリューコンベア型分離装置１０からそれぞれ供給される被処理水や分離液１７を、分離液１７と汚泥１８とに沈降分離する固液分離槽である。

この第２の実施例による排水処理システム２においては、前段設備４２から排出された被処理水の少なくとも一部は、反応槽４１に供給される。反応槽４１においては、被処理水に対して硝化処理や脱窒処理などの生物処理を行う。反応槽４１内の活性汚泥は、引き抜きポンプ４３ａ，４３ｂにより引き抜かれる。引き抜きポンプ４３ａにより引き抜かれた汚泥はスクリューコンベア型分離装置１０に供給され、投入口１１ａ（図１参照）を通じて内部に搬入される。

スクリューコンベア型分離装置１０においては、搬入された汚泥１８が濃縮されて分離液１７が分離される。分離された分離液１７は、後段の沈殿池４４に供給される。一方、反応槽４１から引き抜きポンプ４３ｂにより引き抜かれた汚泥および被処理水は、沈殿池４４に供給される。沈殿池４４においては、第１の実施例と同様に重力沈降による固液分離処理が実行される。以上により、この第２の実施例による排水処理が実行される。

以上説明した第２の実施例によれば、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を用いて、反応槽４１から汚泥１８を引き抜いて圧縮濃縮し、圧縮濃縮した汚泥１８を反応槽４１に返送するとともに、分離液１７を固液分離槽としての沈殿池４４に供給している。これにより、次のような問題点を解決することができる。

すなわち、従来、沈殿池４４から反応槽４１に向けて汚泥１８を返送するための返送ポンプ（図示せず）の稼働に使用する電力は極めて大きかった。これに対し、この第２の実施例によれば、上述の一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を用いて圧縮濃縮した汚泥１８を反応槽４１に返送できるので、汚泥１８の返送に要する電力を大幅に低減できる。さらに、このスクリューコンベア型分離装置１０を用いることによって、十分に固液分離を行うことができる。これにより、沈殿池４４における汚泥１８の引き抜きの頻度を低減することができるので、排水処理システム２において電力を削減して省エネルギー化を図ることができる。

また、従来、反応槽４１内に分離膜を設ける構成の場合、初期コストおよび設備のメンテナンスに要する負担が大きいという問題があった。これに対し、分離膜に代えて、低コストのスクリューコンベア型分離装置１０を導入することができるので、初期のコストを低減できる。また、スクリューコンベア型分離装置１０の維持管理が容易であることから、メンテナンスの負担を低減できるので、メンテナンスコストを低減できる。

さらに、この第２の実施例によれば、反応槽４１を高ＭＬＳＳ化することができるので、沈殿池４４における負荷を低減でき、反応槽４１からの汚泥の引き抜きに使用する引き抜きポンプ４３ａ，４３ｂの消費電力を低減することができる。したがって、排水処理システム２において省エネルギー化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

上述の一実施形態においては、スクリューシャフト１２を円柱状の軸から構成しているが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。例えば、スクリューシャフト１２を、ケーシング１１の排液口１１ｂ，１１ｄが設けられた他方の端部から縮径された一方の端部側に向けて径が徐々に大きくなる、いわゆる拡径形状にすることも可能である。

また、上述の一実施形態においては、ケーシング１１の一方の端部の近傍における第１スクリュー羽根１３と第２スクリュー羽根１４との間にバッフル１５を設けているが、このバッフル１５を設けないように構成することも可能である。この場合、ケーシング１１の縮径された部分を分離液１７が絞られた汚泥１８によって充満させることによって、分離液１７をせき止めて排液口１１ｂ，１１ｄ側に移動させることが可能である。

また、上述の一実施形態においては、汚泥フロックを固形分と水分とに分離する固液分離装置を例にしているが、必ずしも汚泥フロックの固液分離に限定されるものではなく、固体と液体とを分離する種々の方法に適用することも可能である。

また、上述の一実施形態において、排液口１１ｂ，１１ｄの位置は種々変更可能な構成にすることも可能である。

また、上述の一実施形態においては、分離液ゾーンＲにバッフル１５を設けるようにしているが、濃縮ゾーンＱにバッフルを設けることも可能である。

また、上述の一実施形態においては、分離液１７の濃縮ゾーンＱから分離液ゾーンＲへの移動はスリット１１ｃを通じて行われているが、必ずしもスリット１１ｃの構成に限定されるものではない。例えば、第１スクリュー羽根１３や第２スクリュー羽根１４の少なくとも一部に、メッシュ状や多数の微小孔を有するろ過手段を併せて設け、分離液１７を濃縮ゾーンＱから分離液ゾーンＲに移動可能に構成してもよい。

また、上述した一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を、脱水機の前濃縮機、民需用簡易濃縮機、および合流改善スクリーンなどとして利用することも可能である。

上述の一実施形態における第１の実施例においては、引き抜きポンプ３４により引き抜かれる汚泥を、沈殿池３１内に沈降した汚泥としているが、必ずしも沈降した汚泥に限定されない。例えば、夏季などに沈殿池３１内では浮上汚泥が発生しやすくなるが、この浮上汚泥を引き抜きポンプ３４によって引き抜いて、スクリューコンベア型分離装置１０に供給することも可能である。

また、上述の第１の実施例においては、一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を沈殿池３１と組み合わせた例について説明したが、必ずしもこの形態に限定されない。具体的に例えば、ろ過濃縮装置とスクリューコンベア型分離装置１０とを組み合わせることも可能である。この場合、ろ過濃縮装置における汚泥を引き抜くラインやろ過濃縮装置の底部に、上述したスクリューコンベア型分離装置１０を設置することが可能である。ここで、ろ過濃縮装置においては、運転が間欠運転であるため、濃縮された汚泥はろ過濃縮装置内に一時的に貯留され、汚泥の引き抜きは下部から行われる。そのため、この一時的に貯留された時に汚泥の上部に貯留される上澄み液が濃縮された汚泥とともに引き抜かれる。これにより、上述した第１の実施例における問題と同様の問題が存在するが、この一実施形態によるスクリューコンベア型分離装置１０を用いることにより、汚泥を引き抜く際に、上澄み液（上澄み水）を分離することができるので、濃縮された汚泥の濃縮濃度を安定的に高濃度化することが可能になる。

１，２ 排水処理システム
１０，２０ スクリューコンベア型分離装置
１１ ケーシング
１１ａ 投入口
１１ｂ，１１ｄ 排液口
１１ｃ スリット
１２ スクリューシャフト
１３ 第１スクリュー羽根
１４ 第２スクリュー羽根
１５ バッフル
１６ スクリューカバー
１７ 分離液
１８ 汚泥
３１，４４ 沈殿池
３２，４２ 前段設備
３３ 後段設備
３４，４３ａ，４３ｂ 引き抜きポンプ
４１ 反応槽
Ｏ 軸中心
Ｑ 濃縮ゾーン
Ｒ 分離液ゾーン

Claims (11)

1. 一方の端部に圧搾された処理対象物を排出可能な開口部が設けられた略円筒形状のケーシングと、
   前記ケーシングの内部を前記ケーシングの円筒状長手方向に沿って貫通したスクリュー軸と、
   前記ケーシング内において前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に設けられ、前記スクリュー軸の軸中心の回転に伴って回転する第１スクリュー羽根と、
   前記ケーシング内において前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に設けられているとともに、前記第１スクリュー羽根に対して前記スクリュー軸の長手方向に沿って所定間隔を隔てて併設され、前記スクリュー軸の軸中心の回転に伴って回転する第２スクリュー羽根と、を備え、
   前記ケーシング内において、前記第１スクリュー羽根と前記第２スクリュー羽根とによって互いに略分割された第１領域と第２領域とが形成され、
   前記スクリュー軸の回転によって、前記第１領域内において、前記処理対象物を前記一方の端部に向かう所定方向に移動させつつ圧搾して、前記処理対象物から液体成分を分離させて前記液体成分を前記第２領域に移動させるとともに、前記第２領域内において、前記液体成分を前記所定方向とは反対向きに移動させて外部に排出可能に構成されている
   ことを特徴とするスクリューコンベア型分離装置。
2. 前記ケーシングの円筒側面内周と、前記第１スクリュー羽根および前記第２スクリュー羽根との間が、前記液体成分が通過可能、かつ前記処理対象物が通過不能の間隙を有していることを特徴とする請求項１に記載のスクリューコンベア型分離装置。
3. 前記ケーシングにおける前記一方の端部に対する他方の端部に、前記液体成分を排出可能に構成された排液口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリューコンベア型分離装置。
4. 前記排液口が、垂直方向に沿って前記スクリュー軸より下方に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスクリューコンベア型分離装置。
5. 前記排液口が、垂直方向に沿って前記スクリュー軸より上方に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスクリューコンベア型分離装置。
6. 前記ケーシングの前記一方の端部が縮径されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクリューコンベア型分離装置。
7. 前記第２領域における前記一方の端部近傍の前記第１スクリュー羽根と前記第２スクリュー羽根との間に、前記液体成分をせき止める分離液堰き止め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクリューコンベア型分離装置。
8. 前記ケーシングが前記処理対象物を前記ケーシング内に投入可能に構成された投入口を有し、前記第１スクリュー羽根と前記第２スクリュー羽根との間における前記投入口と前記第２領域との水平方向に沿って重なる領域を少なくとも覆うカバーが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスクリューコンベア型分離装置。
9. 有機性排水から汚泥を分離させる固液分離槽と、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスクリューコンベア型分離装置と、を備えた排水処理システムであって、
   前記スクリューコンベア型分離装置が、前記固液分離槽から排出された汚泥を濃縮し、前記汚泥の濃縮時において生じる分離液を前記固液分離槽に返送可能に構成されている
   ことを特徴とする排水処理システム。
10. 前記スクリューコンベア型分離装置が前記固液分離槽内に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の排水処理システム。
11. 有機性排水に対して生物処理を行う反応槽と、前記有機性排水から汚泥を分離させる固液分離槽と、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスクリューコンベア型分離装置と、を備えた排水処理システムであって、
    前記スクリューコンベア型分離装置が、前記反応槽から汚泥を引き抜いて濃縮し、前記濃縮された汚泥を前記反応槽に返送するとともに、前記汚泥の濃縮時において生じる分離液を前記固液分離槽に供給可能に構成されている
    ことを特徴とする排水処理システム。

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