WO2010106838A1 - 濃縮装置一体型スクリュープレス - Google Patents

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WO2010106838A1
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concentrated sludge
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山下 学
宮脇 将温
片山 雅義
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株式会社石垣
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20Sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to a concentrator-integrated screw press provided with a concentrating device for concentrating sludge generated from wastewater treatment facilities such as sewage, human waste, sewage settlement wastewater, and factories, and a screw press for compressing and dewatering the concentrated sludge.
  • Japanese Patent No. 3797551 discloses a rotary concentrator that concentrates sludge in order to increase the dewatering efficiency of a screw press.
  • Japanese Patent No. 3680994 discloses a sewage sludge treatment method in which sludge concentrated by a rotary concentrator is temporarily stored in a storage tank, and the concentrated sludge taken out from the storage tank is press-fitted into a screw press.
  • a flocculant is added to the sludge taken out from the sludge and sludge is agglomerated again, and then dehydrated, the concentration process, the coagulation refining process, the dehydration process, etc.
  • Concentrated sludge may stay in the storage tank for a long time when the continuity of the process is reduced, such as when the process becomes inconsistent due to various factors. If the concentrated sludge stays for a long time, the decay of the concentrated sludge progresses and the dewaterability thereof decreases, which causes a problem that the dewatering efficiency in the screw press decreases.
  • the present invention has been made in view of the above-described problem, and enhances the continuity between sludge concentration by a concentrator and compression dehydration by a screw press, and can achieve high dewatering efficiency and can save space.
  • An object is to provide an integrated screw press.
  • One aspect of the present invention is a continuous concentration apparatus that continuously concentrates sludge and discharges it as concentrated sludge, and includes a discharge leveling unit that equalizes the discharge amount of concentrated sludge per unit time. And a positive displacement pump continuously connected to the concentrator and continuously transferring the concentrated sludge discharged from the concentrator, and a screw press continuously connected to the discharge side of the positive displacement pump and compresses and dehydrates the concentrated sludge. It is a concentrator integrated screw press provided.
  • FIG. 1 is a flowchart of a sludge process in which sludge is concentrated and squeezed and dewatered by a screw press integrated with a concentrator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a vertical side view of the concentrator-integrated screw press according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart of a sludge process in which sludge is concentrated and squeezed and dehydrated by a screw press integrated with a concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the rotary concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a front view of the outlet outer cylinder flange fitted to the rotary concentrator according to the first embodiment, as viewed from the direction of arrow V in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rear end portion of the concentrating chamber of the rotary concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the terminal edge of the screw blade and the spiral opening formed in the weir plate of the rotary concentrator according to the first embodiment, and is a view taken along arrow VII in FIG. 4. .
  • FIG. 8 shows the relationship between the position of the spiral opening formed in the terminal edge of the screw blade and the dam plate and the position of the sludge interface of the concentrated sludge remaining between the final pitches of the screw blades in the concentrating chamber. It is a conceptual diagram which shows how it changes with.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a single screw pump as a press-fitting pump according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the screw press according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing the results of a performance test of the concentrator-integrated screw press according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of the discharge leveling unit of the concentrating device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a vertical side view of a concentrator-integrated screw press according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a side view of the belt-type concentrator according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a side view of the concentrated sludge storage tank that receives the concentrated sludge discharged from the belt type concentrator according to the second embodiment, as viewed from the arrow XV in FIG. FIG.
  • FIG. 16 is a view taken along arrow XVI in FIG.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a rotary drum type concentrator showing an example of a rotary cylindrical type concentrator.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view of a centrifugal separator showing an example of a centrifugal concentrator.
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a solid-liquid separator showing an example of a multi-disc outer cylinder type concentrator.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a continuous concentrator showing an example of a rotating disk type concentrator.
  • FIG. 21 is a vertical side view of a concentrator-integrated screw press showing an example in which a concentrator is disposed on the inlet side of the screw press.
  • FIG. 22 is a plan view of a concentrator-integrated screw press showing an example in which a concentrator is connected to the side surface of the outer cylinder screen fixed screw press via a press-fitting pump.
  • FIG. 1 is a flowchart of a sludge process in which sludge is concentrated and squeezed and dewatered by a screw press S integrated with a concentrator according to an embodiment of the present invention.
  • a sludge supply pump 6 for supplying raw sludge is connected to the aggregating apparatus 10 via a sludge supply pipe 7.
  • a chemical supply pipe 9 from a chemical supply pump 8 is connected to the sludge supply pipe 7.
  • Downstream of the aggregating device 10 a continuous concentration device 2 that continuously concentrates sludge and discharges it as concentrated sludge is disposed.
  • a press-fitting pump 4 that continuously transfers the concentrated sludge discharged from the concentrator is connected to the discharge unit of the concentrator 2.
  • a polyiron supply pipe 13 from the polyiron supply pump 12 is connected to the lower side wall of the chute 3 connected to the press-fitting pump 4, and an inorganic flocculant such as polyiron sulfate is added to the concentrated sludge discharged from the concentrator 2. Can be added.
  • a screw press 1 for squeezing and dewatering the concentrated sludge is connected to the discharge portion of the press-in pump 4.
  • the concentrator-integrated screw press S according to the embodiment of the present invention includes the concentrator 2, the chute 3, the press-fitting pump 4, and the screw press 1.
  • the polymer flocculant supplied from the chemical supply pump 8 is added to the raw sludge such as sewage sludge supplied from the sludge supply pump 6 to agglomerate this.
  • Agitation floc is granulated by stirring and mixing with the agitator 11 of the apparatus 10.
  • This coagulated and tempered sludge is supplied to the concentrating device 2, and water is separated from the sludge having a high water content and high fluidity to obtain concentrated sludge having low fluidity.
  • the concentrated sludge discharged from the concentration device 2 is received by the chute 3 and supplied to the press-in pump 4.
  • an inorganic flocculant such as polyiron sulfate supplied from the polyiron supply pump 12 is added to the concentrated sludge. Then, the added inorganic flocculant and the concentrated sludge are kneaded by the press-in pump 4 to form a floc firmly, and then pressed into the screw press 1 to be pressed and dehydrated. In addition, you may make it add the polymer flocculent to the concentrated sludge supplied to the screw press 1 instead of an inorganic flocculant, and reproduce
  • FIG. 2 is a longitudinal side view of the concentrator-integrated screw press S1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the concentrator-integrated screw press S1 employs a rotary concentrator 5 as the concentrator 2 of the concentrator-integrated screw press S. That is, the concentrator-integrated screw press S1 is connected to the screw press 1, the rotary concentrator 5 mounted on the screw press 1, and the discharge unit of the rotary concentrator 5, and is concentrated from the rotary concentrator 5.
  • a chute 3 that receives sludge and a press-fitting pump 4 that is suspended from the start end of the screw press 1 and presses the concentrated sludge received by the chute 3 into the screw press 1 are provided.
  • the chute 3 is connected to the suction side of the press-fit pump 4, and the screw press 1 is connected to the discharge side of the press-fit pump 4.
  • FIG. 3 is a flowchart of the sludge process for concentrating sludge and squeezing and dewatering with the above-described concentrator-integrated screw press S1.
  • the concentrator-integrated screw press S is replaced with the concentrator-integrated screw press S1. It corresponds to that.
  • a chemical supply pipe 9a branched from the chemical supply pipe 9 is connected to the discharge side of the rotary concentrator 5, and the rotary concentrator 5 converts the water from the concentrated sludge into the chemical sludge.
  • the concentrated sludge is continuously discharged.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the rotary concentrator 5.
  • the rotary concentrator 5 has an outer cylinder screen 14 having a substantially horizontal central axis, and is coaxially disposed in the outer cylinder screen 14 and rotates around the central axis of the outer cylinder screen 14 in a spiral manner. And a disk-shaped inlet outer cylinder flange 17 and outlet outer cylinder flange 18 fitted to the inlet side end and the outlet side end of the outer cylinder screen 14, respectively.
  • the radially outer edge 15 c of the screw blade 15 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder screen 14.
  • a concentrating chamber 19 is formed between the inner peripheral surface of the outer cylinder screen 14 and the outer peripheral surface of the screw shaft 16 in a spiral manner by the screw blades 15.
  • the inlet side end of the screw shaft 16 is rotatably supported by a sludge supply pipe 21 supported on the front frame 20. Further, the inlet outer cylinder flange 17 of the outer cylinder screen 14 is pivotally supported by a sludge supply pipe 21.
  • a sludge supply path 22 that connects the concentrating chamber 19 and the sludge supply pipe 21 is formed.
  • One end of the sludge supply path 22 is opened to the concentration chamber 19 as a plurality of supply ports 22 a provided on the outer peripheral surface of the screw shaft 16, and the other end is an opening 22 b opened to the inlet end side of the screw shaft 16. It has become.
  • Aggregated tempered sludge supplied from the aggregating apparatus 10 is supplied to the start end side (the left side in FIG. 4) of the concentration chamber 19 through the sludge supply pipe 21 and the sludge supply path 22.
  • FIG. 5 is a front view of the outlet outer cylinder flange 18 fitted to the outer cylinder screen 14 as viewed from the direction of arrow V in FIG.
  • the outlet outer cylinder flange 18 is provided with a plurality of discharge ports 23 along the circumferential direction for discharging the concentrated sludge concentrated in the concentration chamber 19 to the chute 3.
  • Each discharge port 23 has a shape extending in the circumferential direction, and the opening edge on the outer side in the radial direction is along the inner peripheral surface of the outer cylinder screen 14.
  • an outer cylinder drive shaft 24 is connected to the outlet outer cylinder flange 18 of the outer cylinder screen 14.
  • the outer cylinder drive shaft 24 is pivotally supported by a bearing 26 that is supported by the rear frame 25.
  • a screw drive shaft 27 is connected to the rear end portion of the screw shaft 16.
  • the screw drive shaft 27 is inserted into the outer cylinder drive shaft 24.
  • the tip of the screw drive shaft 27 is pivotally supported by a bearing 29 of a gantry 28 provided on the rear frame 25.
  • Sprockets 30 and 31 are fitted on the outer cylinder drive shaft 24 of the outer cylinder screen 14 and the screw drive shaft 27 of the screw shaft 16, respectively.
  • the screw shaft 16 is configured to rotate at a differential speed in the reverse direction.
  • the outer cylinder screen 14 and the screw shaft 16 may be rotated at a different speed in the same direction, but if the outer cylinder screen 14 and the screw shaft 16 are rotated in the opposite directions, the screw blades 15 with respect to the outer cylinder screen 14 are rotated.
  • the relative number of rotations can be increased, and the number of times (frequency) at which the radially outer edge 15c of the screw blade 15 slides on the inner surface of the outer cylinder screen 14 can be increased. Thereby, the filtration surface to be clogged is efficiently regenerated, and the discharge of the filtrate is promoted, so that a large amount of sludge having a low concentration can be treated.
  • the filtration surface may be washed while performing differential speed rotation when the filtration surface of the outer cylinder screen 14 is clogged.
  • a filtrate receiving tank 34 that receives the separated and discharged filtrate is disposed below the outer cylinder screen 14. By supplying a part of the filtrate discharged to the filtrate receiving tank 34 into the chute 3, it is possible to prevent the generation of a bridge of the concentrated sludge in the chute 3, and to supply the concentrated sludge smoothly to the press-in pump 4. become.
  • a cleaning tube 35 is disposed around the outer cylinder screen 14 along the outer cylinder screen 14 so that the cleaning liquid is sprayed while the outer cylinder screen 14 is rotated to eliminate clogging of the filtration surface. It is configured.
  • a disc-shaped weir plate 36 is fitted on the screw shaft 16 at the terminal end of the concentrating chamber 19 and rotates (synchronously rotates) with the screw shaft 16.
  • the dam plate 36 is provided in close proximity to and substantially parallel to the outlet outer cylinder flange 18 of the outer cylinder screen 14.
  • the outer peripheral edge 36b of the dam plate 36 is in sliding contact with the inner surface of an annular tube 40 (described later) of the outer tube screen 14.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rear end of the concentration chamber.
  • a spiral opening 37 is formed in the weir plate 36.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the terminal edge 15a of the screw blade and the spiral opening 37 formed in the dam plate 36, and corresponds to a view taken along the arrow VII of FIG.
  • the height of the weir 36a composed of a portion radially outside the opening 37 of the weir plate 36 (the width in the radial direction from the radially outer peripheral edge of the weir 36a to the radially inner opening peripheral edge).
  • the screw blade 15 is formed so as to gradually decrease at a substantially constant reduction rate toward the rear in the rotation direction (clockwise in FIG. 7).
  • the opening 37 of the dam plate 36 has an opening edge radially outward toward the rear in the rotation direction in a predetermined angle range ⁇ in the rotation direction of the screw shaft 16 with the blade end edge 15a of the screw blade 15 as a base point.
  • 37 d is asymptotic to the outer peripheral edge 36 b of the barrier plate 36.
  • the opening degree of the opening 37 gradually increases at a substantially constant increase rate toward the rear in the rotation direction.
  • the degree of opening means the radial width from the opening edge 37c on the inner side in the radial direction of the opening 37 to the opening edge 37d on the outer side in the radial direction.
  • the start end 37a of the opening 37 is provided at a position about 10 degrees forward of the rotation direction from the terminal edge 15a of the screw blade 15, and the end of the opening 37 is positioned about 270 degrees rearward of the rotation direction from the terminal edge 15a.
  • the portion 37b is provided, and the weir 36a is formed in an angular range of about 280 degrees in the rotational direction with the terminal edge 15a as a base point. In the angular range, the height t of the weir 36a is gradually decreased toward the rear in the rotational direction, The opening degree of the opening 37 is gradually increased toward the rear in the rotation direction.
  • the weir plate 36 and the spiral opening 37 rotate together with the screw shaft 16.
  • the opening 37 is formed so that the height t of the weir 36a gradually decreases at a substantially constant decreasing rate toward the rear in the rotation direction. Therefore, when the screw shaft 16 rotates in the rotation direction at a constant speed, the opening 37 The height h of the lowest point also decreases at a substantially constant decrease rate as the screw shaft 16 rotates.
  • discharging the amount of concentrated sludge discharged per unit time (hereinafter simply referred to as discharging) The amount) changes according to the decreasing rate of the height h of the lowest point of the opening 37.
  • the height h decreases at a substantially constant reduction rate as the screw shaft 16 rotates. Therefore, the discharge amount of concentrated sludge becomes substantially constant. Thereby, the pulsation which the discharge amount of concentrated sludge increases / decreases violently every cycle is prevented, and the discharge amount of the concentrated sludge is leveled.
  • the concentrated sludge between the final pitches of the screw blades 15 is discharged intermittently or intermittently every time the screw blades 15 make one rotation. More specifically, for example, if the terminal edge 15a of the screw blade 15 and the concentrated sludge are in the positional relationship shown in the left diagram of FIG. 7, the terminal edge 15a is at a position directly below the rotation axis of the screw shaft 16 from that point. Until it moves, that is, while the screw shaft 16 rotates about 50 degrees in the rotation direction, almost all of the concentrated sludge between the final pitches of the screw blades 15 is discharged, and then the screw shaft 16 rotates and the screw blades rotate. Until 15 terminal edges 15a returned to the original position, the discharge of the concentrated sludge was stopped.
  • the concentrated sludge overflow rate is adjusted and controlled by the opening 37 of the weir plate 36 that rotates together with the screw shaft 16, and the concentrated sludge is supplied at a substantially constant flow rate from the beginning to the end of one cycle. Discharge.
  • the concentrated sludge that has flowed over the weir 36 a flows out from the discharge port 23 of the outlet outer cylinder flange 18 and is discharged to the chute 3 supported by the rear frame 25.
  • FIG. 8 shows the relationship between the position of the spiral opening 37 formed in the terminal edge 15 a of the screw blade 15 and the dam plate 36 and the position of the sludge interface of the concentrated sludge remaining between the final pitches of the screw blade 15 in the concentration chamber 19.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing how the screw shaft 16 changes as the screw shaft 16 rotates.
  • FIG. 8A shows a state in which the position of the terminal edge 15a of the screw blade 15 is about 60 degrees behind the vertical line X in the rotational direction. At this time, the sludge between the final pitches of the screw blades 15 is not yet discharged, and the height of the sludge interface is the maximum value h1. On the discharge side of the final pitch of the screw blades 15, the discharge of the concentrated sludge has been completed, and the terminal end portion 37b of the opening 37 provided in the weir plate 36 has moved away from the sludge interface.
  • FIG. 8 shows a state in which the screw shaft 16 and the weir plate 36 are rotated about 30 degrees from the state of (a).
  • the terminal edge 15a of the screw blade 15 is located about 30 degrees behind the vertical line X in the rotational direction.
  • the sludge between the final pitches of the screw blades 15 flows into the gap on the discharge side from the final pitch of the screw blades 15 beyond the end edge 15a.
  • the height h2 of the concentrated sludge interface becomes higher than the weir 36a (weir height t2) at the start end 37a which is the lowest point of the opening 37, the concentrated sludge overflows from the start end 37a.
  • FIG. 8 shows a state in which the screw shaft 16 and the weir plate 36 are further rotated by about 60 degrees from the state of (b).
  • the terminal edge 15a of the screw blade 15 is located about 30 degrees ahead of the vertical line X in the rotational direction.
  • the height h3 of the concentrated sludge interface becomes higher than the weir 36a (weir height t3) at the lowest point of the opening 37, and the concentrated sludge overflows from the weir 36a. With the overflow, the height h3 of the sludge interface decreases.
  • FIG. 8 shows a state in which the screw shaft 16 and the weir plate 36 are further rotated by about 90 degrees from the state of (c).
  • the terminal edge 15a of the screw blade 15 is located about 120 degrees forward of the vertical line X.
  • the height h4 of the concentrated sludge interface becomes higher than the weir 36a (weir height t4) at the lowest point of the opening 37, and the concentrated sludge overflows from the weir 36a. With the overflow, the height h4 of the sludge interface decreases.
  • FIG. 8 shows a state in which the screw shaft 16 and the weir plate 36 are further rotated by about 90 degrees from the state of (d).
  • the terminal edge 15 a of the screw blade 15 is located behind the vertical line X by about 210 degrees in the rotational direction.
  • the remaining concentrated sludge is discharged from the end portion 37b (weir height t5) which is the lowest point of the opening 37, and the height of the sludge interface becomes h5. Since the weir plate 36 that rotates in synchronization with the screw shaft 16 is configured such that the weir height decreases depending on the angle from the terminal edge 15a of the screw blade 15, the concentrated sludge can be discharged at a constant flow rate. It is possible.
  • a chemical solution supply pipe 38 for supplying a coagulant for secondary coagulation to the terminal end of the concentration chamber 19 is provided in the rear end portion of the screw shaft 16 and the screw drive shaft 27. Is provided. One end of the chemical solution supply pipe 38 is connected to the chemical supply pipe 9 a, and the other end is a plurality of nozzle holes 39 that open toward the terminal end of the concentrating chamber 19 on the outer peripheral surface of the rear end portion of the screw shaft 16. . Further, as shown in FIGS. 4 and 6, a non-permeable annular cylinder 40 is continuously provided in a region corresponding to the final pitch of the screw blades 15 of the outer cylinder screen 14.
  • the inorganic flocculant is supplied from the nozzle hole 39 to the concentrated sludge in the annular cylinder 40, and the inorganic flocculant and the concentrated sludge are stirred with the screw blades 15 while being rotated along the inner peripheral surface of the annular cylinder 40. Secondary aggregation is performed. Since the flocculant is added from the nozzle hole 39 provided on the outer peripheral surface of the rear end portion of the screw shaft 16, the mixing property of the flocculant component is increased in the annular tube 40 and is destroyed in the concentration step in the concentration chamber 19. The secondary aggregation of floc can be efficiently performed. If the concentrated sludge that has undergone the secondary agglomeration is pressed into the screw press 1, the efficiency of the press dewatering in the screw press 1 is improved.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a uniaxial screw pump 41 as the press-fitting pump 4.
  • the uniaxial screw pump 41 functions as a press-fitting pump 4 that press-fits the concentrated sludge discharged from the rotary concentrator 5 into the screw press 1.
  • the uniaxial screw pump 41 includes a rotor 42, a casing 43 in which the rotor 42 is installed, a press-fit chamber 44 formed by expanding the lower end side of the casing 43, and a driving machine connected to the lower end of the press-fit chamber 44. 47.
  • the press-fit chamber 44 is expanded, and a drive shaft 45 of a drive machine 47 is extended inside the press-fit chamber 44.
  • the upper end of the drive shaft 45 is connected to the rotor 42.
  • a plurality of stirring blades 46 protruding in the radial direction are fixed to the drive shaft 45.
  • a chute 3 that receives the concentrated sludge discharged from the rotary concentrator 5 is connected to the suction port 48 that opens to the upper end side of the casing 43.
  • a polyiron supply pipe 13 of a polyiron supply pump 12 is connected to the chute 3.
  • the concentrated sludge discharged from the rotary concentrator 5 is added with an inorganic flocculant such as polyiron sulfate through the polyiron supply pipe 13, and this is stirred and kneaded by the rotor 42 and the stirring blade 46. Accordingly, the concentrated sludge can be pressed into the screw press 1 without pulsation while forming a strong and uniform aggregated floc in the concentrated sludge.
  • a discharge port 49 that opens in the horizontal direction is provided on the side wall of the press-fit chamber 44.
  • a supply passage 58 of the screw press 1 is connected to the discharge port 49 so that concentrated sludge that forms a strong and uniform floc can be pressed into the screw press 1.
  • a plurality of discharge ports 49 may be formed on the side wall of the press-fit chamber 44, and a plurality of screw presses 1 may be connected to each discharge port 49, respectively. Thereby, even when the sludge treatment amount of the rotary concentrator 5 is larger than that of the screw press 1, the sludge treatment amount can be matched by connecting a plurality of screw presses 1 to the rotary concentrator 5. .
  • the uniaxial screw pump 41 is employed as the press-fitting pump 4, but the press-fitting pump 4 is not limited to this, and various types of pumps can be used.
  • positive displacement pumps such as a diaphragm pump, a tubular pump, and a piston pump are preferable because they do not destroy the concentrated sludge discharged from the concentrator.
  • the uniaxial screw pump as described above, is capable of continuously discharging sludge and leveling the discharge amount. Also, since it is a rotary type, the flocculant can be added to the transfer sludge and stirred. Most preferred because of its advantages.
  • FIG. 10 is a partially longitudinal side view of the screw press.
  • the screw press 1 includes a cylindrical outer cylinder screen 50 having a filtration surface on a side surface, and a screw shaft 52 that rotates within the outer cylinder screen 50 and has screw blades 51 wound spirally.
  • a filtration chamber 53 is formed between the inner peripheral surface of the outer cylinder screen 50 and the outer peripheral surface of the screw shaft 52 in a spiral manner with screw blades 51.
  • the filtration chamber 53 is reduced from the supply side (right side in FIG. 10) toward the discharge side (left side in FIG. 10).
  • An inlet flange 54 is fitted to the supply side end of the outer cylinder screen 50.
  • a sprocket 55 is externally fitted to the inlet flange 54, and the sprocket 55 is interlocked and connected to an outer cylinder drive machine 57 that is placed on the front frame 56 and can be rotated forward and backward.
  • a supply path 58 for supplying concentrated sludge to the filtration chamber 53 is formed inside the supply side end of the screw shaft 52. One end of the supply path 58 opens to the start end of the filtration chamber 53 as a plurality of supply ports 59 provided on the outer peripheral surface of the screw shaft 52.
  • a screw drive shaft 60 is connected to the discharge side end of the screw shaft 52.
  • a sprocket 61 is fitted on the screw drive shaft 60, and a screw drive 62 is linked to the sprocket 61.
  • a presser 64 for adjusting the back pressure is provided at the discharge port 63 of the filtration chamber 53.
  • a sliding cylinder 65 is connected to the presser 64, and the sliding cylinder 65 is slidably supported on a moving shaft 67 disposed on the rear frame 66.
  • the screw drive shaft 60 is pivotally supported by a bearing 68 provided on the rear frame 66.
  • the screw shaft 52 of the screw press 1 is in sliding contact with the discharge port 49 of the uniaxial screw pump 41, and concentrated sludge to which the flocs are strengthened by adding an inorganic flocculant is pressed into the screw press 1 from the uniaxial screw pump 41. .
  • a filtrate receiving tank 69 is disposed below the outer cylinder screen 50.
  • a cleaning tube 70 is disposed along the outer cylinder screen 50, and the cleaning liquid is sprayed while rotating the outer cylinder screen 50 to eliminate clogging of the filtration surface.
  • a cake receiving tank 71 for dewatered sludge is disposed at the terminal end of the screw press 1.
  • the sludge is concentrated by the rotary concentrator 5 and immediately compressed and dehydrated by the screw press 1.
  • the concentrated sludge is kept in the storage tank for a long period of time, and there is no occurrence of a phenomenon in which the sludge decays and the dewatering efficiency decreases. That is, according to the concentrator-integrated screw press S1 of this embodiment, the sludge is dehydrated immediately after concentrating by directly connecting the rotary concentrator 5 and the screw press 1, so that the sludge of the concentrated sludge is generated.
  • the dehydration efficiency can be improved.
  • the polymer flocculant is added to the concentrated sludge and the floc broken in the concentration step is subjected to secondary agglomeration.
  • the efficiency of pressing and dewatering is further improved.
  • an inorganic flocculant is added to the concentrated sludge discharged from the rotary concentrator 5, and this is stirred and kneaded by the rotor 42 and the stirring blade 46 of the single screw pump 41.
  • the concentrated sludge without pulsation can be pressed into the screw press 1 while forming a strong and uniform floc in the concentrated sludge. That is, according to the screw press S1 of the present embodiment, the sludge having a high moisture content and high fluidity can be efficiently concentrated and dehydrated to obtain a dehydrated cake having a low moisture content.
  • the screw press S1 with the concentrating device of the present embodiment does not require a large installation area for the concentrating device, the concentrated sludge storage tank, and the dewatering equipment. Therefore, compared with the system which combined the conventional concentration apparatus and the dehydration apparatus, an installation area becomes remarkably small and a space saving is implement
  • the rotary concentrator 5 of this embodiment is small in size and compact as a concentrator, and has a small motor capacity and power saving. Further, the rotary concentrator 5 can easily adjust the concentrated concentration by controlling the rotational speed of the screw shaft 16.
  • the screw press 1 is smaller in size and more compact than a conventional continuous dehydrator such as a belt-type dehydrator or a centrifugal dehydrator, and has a small motor capacity and power saving. Moreover, the screw press 1 is easy to control stable operation and has high dewatering efficiency. By directly connecting the rotary concentrator 5 and the screw press 1, the sludge treatment becomes more efficient with further space saving and energy saving.
  • the concentrator-integrated screw press S1 of the present embodiment is provided with a rotary concentrator 5 provided with a screw blade 15 for concentration on a substantially horizontal screw shaft 16 and a screw blade 51 for pressing on a substantially horizontal screw shaft 52.
  • the screw press 1 is integrated. Therefore, a solid material having a large specific gravity is included as in the case where a horizontal cylindrical screen having screw blades for squeezing on a horizontal screw shaft and a vertical cylindrical screen having screw blades for transfer on a vertical screw shaft are connected. There is no problem that sludge is deposited near the sludge supply port of the vertical cylindrical screen.
  • the rotary concentrator 5 of the present embodiment is formed on the dam plate 36 and the dam plate 36 that rotates together with the screw shaft 16 as a discharge leveling unit for leveling the discharge amount of the concentrated sludge per unit time.
  • a spiral opening 37 In the opening 37, the height t of the weir 36a constituted by the outer portion thereof decreases substantially constant toward the rear in the rotational direction in a predetermined angular range ⁇ in the rotational direction with the terminal edge 15a of the screw blade 15 as a base point. It is formed so as to gradually decrease at a rate.
  • the height h of the lowest point of the opening 37 also decreases at a substantially constant reduction rate with the rotation of the screw shaft 16, and the concentrated sludge per unit time. Emissions are also almost constant. Thereby, the pulsation of the discharge amount of the concentrated sludge is prevented, and the discharge amount of the concentrated sludge is leveled. That is, the supply amount, press-fit pressure, properties, etc. of the concentrated sludge supplied to the screw press 1 are leveled, and the continuity between the sludge concentration by the rotary concentrator 5 and the press dewatering by the screw press 1 is improved.
  • the shape of the opening 37 of the dam plate 36 is configured such that the opening edge 37 d on the radially outer side is spiral, and the height of the lowest point of the opening 37 gradually decreases as the screw shaft 16 rotates. If so, the opening degree is not particularly limited.
  • Concentration device-integrated screw press S1 and the conventional high-efficiency screw press as a comparative example were concentrated and dehydrated using two types of digested sludge having the properties shown in Table 1 below, and the water content of the cake obtained was The rate (% WB) and throughput (kg / h) were compared.
  • FIG. 11 (a) The comparison result when the gravity concentrated digested sludge of Table 1 is used is shown in FIG. 11 (a), and the comparison result when the mechanical concentrated digested sludge of Table 1 is used is shown in FIG. 11 (b).
  • the concentrator-integrated screw press S1 performs better than the conventional high-efficiency screw press. That is, the concentrator-integrated screw press S1 can obtain a cake having a lower moisture content under the same amount of treatment, and can obtain a larger amount of treatment under the same amount of moisture.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the discharge leveling unit of the concentrating device according to the modification of the first embodiment.
  • the discharge leveling unit of the first embodiment includes the weir plate 36 that rotates together with the screw shaft 16 and the spiral opening 37, but as shown in FIG. It is good also as a structure which forms opening 37 'in a surrounding part and increases the opening width gradually toward the discharge side.
  • the radially inner end edge 15b of the screw blade 15 ′ is separated from the screw shaft 16, and an opening 37 ′ is formed between the outer peripheral surface of the screw shaft 16 and the radially inner end edge 15b of the screw blade 15 ′.
  • the opening width (the radial width from the outer peripheral surface of the screw shaft 16 to the radially inner end edge 15b of the screw blade 15 ') is gradually increased toward the discharge side.
  • the screw blade 15 ′ has a height ta (the width in the radial direction from the radially outer edge 15c to the radially inner edge 15b of the screw blade 15 ′), like the weir 36a.
  • a predetermined angle range ⁇ in the rotation direction the angle is gradually decreased toward the rear in the rotation direction at a substantially constant decrease rate.
  • the height h of the lowest point of the radially inner end edge 15b decreases at a substantially constant reduction rate with the rotation of the screw shaft 16, and concentrated sludge.
  • the amount of emissions per unit time is substantially constant.
  • the pulsation of the discharge amount of the concentrated sludge is prevented, and the discharge amount of the concentrated sludge is leveled. That is, the supply amount, press-fit pressure, properties, etc. of the concentrated sludge supplied to the screw press 1 are leveled, and the dewatering efficiency in the screw press 1 is improved, so that a dehydrated cake having a low moisture content with no variation can be efficiently obtained. Can do.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained without providing the barrier plate 36.
  • FIG. 13 is a longitudinal side view of a concentrator-integrated screw press S2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the concentrator-integrated screw press S2 is different from the first embodiment in that the concentrator 2 is composed of a belt-type concentrator 81 and a concentrated sludge storage tank 82, not the rotary concentrator 5.
  • Concentrator-integrated screw press S2 includes a screw press 1, a belt-type concentrator 81 disposed in front of the screw press 1, a concentrated sludge storage tank 82 disposed in a discharge portion of the belt-type concentrator 81,
  • the chute 3 connected to the discharge part of the concentrated sludge storage tank 82 and receiving the concentrated sludge discharged from the concentrated sludge storage tank 82 and the concentrated sludge suspended by the start end of the screw press 1 and received by the chute 3 are supplied to the screw press 1.
  • a press-fitting pump 4 for press-fitting.
  • FIG. 14 is a side view of the belt type concentrator 81.
  • the belt-type concentrator 81 includes a tension roll 84, a drive roll 85, and an endless belt 86 that is looped around the tension roll 84 and the drive roll 85 so as to run freely.
  • the filtration surface 86a of the endless belt 86 is installed so as to rise upward toward the sludge discharge side (right side in FIG. 14).
  • a plurality of turning devices 87 are in sliding contact with the upper surface of the filtration surface 86a, and a plurality of wedge wires 88 are in sliding contact with the back surface of the filtration surface 86a.
  • a plurality of wedge wires 88 are formed with elongated holes along the traveling direction of the endless belt 86.
  • the filtration surface 86a is moved from the sludge supply side (left side in FIG. 14) toward the sludge discharge side, and the initial concentration zone A and the medium-term concentration zone B. , And late concentration zone C in order.
  • the coagulated tempered sludge is supplied from the mud supply device 89 to the initial concentration zone A of the endless belt 86 to perform solid-liquid separation.
  • the crushing device 87 is in sliding contact with the filtration surface 86a of the endless belt 86 to reverse the concentrated sludge on the filtration surface 86a, and at the same time, scrapes the concentrated sludge to regenerate the filtration surface 86a.
  • the concentrated sludge is inverted and placed again on the regenerated filtration surface 86a with the sludge surface containing a large amount of water down, so that the concentrated concentration is improved by the reversal effect and the reversal effect.
  • a meandering correction device 91 and a belt cleaning device 92 are provided at the reversing portion of the endless belt 86.
  • a wedge cleaning device 93 is provided below the wedge wire 88.
  • a belt type concentrator a plurality of metal wires arranged adjacent to each other and having a filtration surface having a plurality of apertures is also known.
  • FIG. 15 is a side view of the concentrated sludge storage tank 82 that receives the concentrated sludge discharged from the belt type concentrator 81, and corresponds to a view taken along arrow XV in FIG.
  • FIG. 16 is a view taken along arrow XVI in FIG.
  • the concentrated sludge storage tank 82 is disposed below the discharge part of the belt type concentrator 81 that reverses the endless belt 86 by the drive roll 85.
  • the concentrated sludge storage tank 82 has a substantially rectangular box shape in plan view and is formed in a substantially funnel shape in side view.
  • the concentrated sludge storage tank 82 is provided with a scraper 95, and the scraper 95 is provided in a direction opposite to each other with respect to the drive shaft 96 that is installed in the longitudinal direction of the bottom of the concentrated sludge storage tank 82 and the drive shaft 96.
  • a pair of screw blades 97 and 98 wound around and a driving machine 99 connected to the driving shaft 96 are provided.
  • the concentrated sludge spreading to the full width of the endless belt 86 falls from the endless belt 86 when the endless belt 86 is reversed by the drive roll 85, and is discharged to the concentrated sludge storage tank 82.
  • the concentrated sludge discharged to the concentrated sludge storage tank 82 is scraped to the center of the tank bottom while being crushed by the scraper 95.
  • a discharge port 100 is opened at the center of the bottom of the concentrated sludge storage tank 82, and the discharge port 100 has a funnel shape in front view and a chute 3 formed in a rectangular shape in side view. Is attached.
  • the concentrated sludge that has been crushed by the scraper 95 and scraped to the center of the tank bottom is pushed into the chute 3 by the scraper 95 and supplied to the suction port 48 of the uniaxial screw pump 4 that is suspended. Yes.
  • the scraping machine 95 controls the rotation direction and the number of rotations of the screw blades 97 and 98 by controlling the rotation direction and the number of rotations of the driving machine 99 by a control device (not shown), and shoots from the discharge port 100.
  • concentration device integrated screw press S2 can acquire the same effect as concentration device integrated screw press S1. That is, the discharge amount per unit time of the concentrated sludge discharged from the concentrator is leveled, whereby the supply amount, press-fit pressure, properties, etc. of the concentrated sludge supplied to the screw press 1 via the single screw pump 4 are leveled. Since the dewatering efficiency in the screw press 1 is improved, a dehydrated cake having a low moisture content without variation can be obtained efficiently.
  • the sludge is concentrated by the belt type concentrator 81. Immediately, pressing and dehydration can be performed with the screw press 1. There is no need for the concentrated sludge to stay in the storage tank for a long period of time, and there is no occurrence of a phenomenon in which the sludge decays and the dewatering efficiency decreases. That is, according to the screw press S2 integrated with the concentrating device of the present embodiment, the sludge is dehydrated immediately after being concentrated by directly connecting the belt type concentrator 81, the concentrated sludge storage tank 82, and the screw press 1. Dehydration efficiency can be improved without causing spoilage or the like.
  • an inorganic flocculant is added to the concentrated sludge discharged from the concentrated sludge storage tank 82, and stirring and kneading are performed by the rotor 42 and the stirring blade 46 of the single screw pump 41, so that a strong and uniform floc is formed in the concentrated sludge.
  • concentrated sludge without pulsation can be pressed into the screw press 1. That is, according to the screw press S2 of the present embodiment, the sludge having a high moisture content and high fluidity can be concentrated and dehydrated to obtain a dehydrated cake having a low moisture content.
  • the concentrator-integrated screw press S2 of this embodiment does not require a large installation area for the concentrator, the concentrated sludge storage tank, and the dewatering equipment. Therefore, compared with the system which combined the conventional concentration apparatus and the dehydration apparatus, an installation area becomes remarkably small and a space saving is implement
  • the embodiments described above are merely examples described for facilitating the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention. Can be modified.
  • a rotary cylindrical concentrator in addition to the rotary concentrator of the first embodiment, the belt type concentrator of the second embodiment and the concentrated sludge storage tank integrated, a rotary cylindrical concentrator, a centrifugal concentrator, It is also possible to use a multi-disk outer cylinder type concentrator, a rotating disk type concentrator or the like.
  • a cylindrical spiral 103 is disposed on a drum screen 102 disposed inside a casing 101, and a sludge inlet 104 is provided on one end side of the drum screen 102.
  • a rotary drum type concentrator 107 in which a sludge discharge port 105 is provided on the other end side and a separation liquid discharge port 106 is provided on the downstream side of the casing 101 can be considered.
  • a rotating cylindrical body bowl 114 is disposed in a casing 113 having a heavy outlet 111 and a light outlet 112, and the bowl 114 rotates at a differential speed.
  • a centrifuge device 117 may be considered in which a screw conveyor 115 is provided and a supply nozzle 116 for the liquid to be processed is provided on the body of the screw conveyor 115.
  • a solid-liquid separation unit in which a screw conveyor 123 is arranged inside a cylindrical body formed by a plurality of fixing rings 121 and idle rings 122 is used.
  • the sludge water inlet 125 is formed in the lower left portion of the casing 124, the solid content discharge port 126 is formed in the lower right portion, and the separated water drain port 127 is formed in the lower center portion.
  • a formed screw press-shaped solid-liquid separator 128 is conceivable.
  • a rotating disk type concentrator for example, as shown in FIG. 20, a rotatable honeycomb screen 132 is disposed in the concentration tank 131, and a flocked sludge supply port is provided on one side of the concentration tank 131.
  • a sludge concentrating device 145 may be considered in which 133 is provided and a concentrated sludge discharge port 144 is provided on the other side.
  • the outer cylinder screen 50 of the screw press 1 is rotated by the outer cylinder driving device 57 that can rotate forward and backward.
  • the outer cylinder screen may be a fixed type. .
  • the concentrating device 2 may be arranged on the inlet side of the screw press 1, or as shown in FIG. 22, on the side surface of the outer cylinder screen fixed screw press 1 via a press-fitting pump 4. Then, the concentrating device 2 may be connected.
  • the screw press integrated with a concentrating device includes a discharge leveling unit for leveling the discharge amount of concentrated sludge per unit time, so the supply amount of concentrated sludge supplied to the screw press, press-fit pressure
  • the properties and the like are leveled, and the continuity between the sludge concentration by the concentrator and the press dewatering by the screw press is improved.
  • the screw press integrated with the concentrating device according to the present invention is a space-saving concentrating and dewatering facility if it is installed in a wastewater treatment facility such as sewage, human waste, village drainage, or a factory.

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Abstract

 連続的に汚泥を濃縮し、濃縮汚泥として排出する連続式濃縮装置であって、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化する排出量平準化部を備えたものと、濃縮装置に連設され、濃縮装置から排出された濃縮汚泥を連続的に移送する容積型ポンプと、容積型ポンプの吐出側に連設され、濃縮汚泥を圧搾脱水するスクリュープレスと、を備えた濃縮装置一体型スクリュープレス。

Description

濃縮装置一体型スクリュープレス
 この発明は、下水、し尿、 集落排水、工場等の排水処理施設から発生する汚泥を濃縮する濃縮装置と、濃縮した汚泥を圧搾脱水するスクリュープレスと、を備えた濃縮装置一体型スクリュープレスに関する。
 下水汚泥など含水率が高く流動性の高い汚泥を脱水する場合は、予め汚泥から水分を分離して、流動性の低い濃縮汚泥としておく必要がある。特に、汚泥をスクリュープレスで圧搾脱水する場合は、通常、濃縮装置で濃縮した濃縮汚泥を一旦貯留槽に貯めておき、そこから取り出した汚泥に凝集剤を添加して再度汚泥の凝集を行った後、スクリュープレスで脱水する。
 特許第3797551号公報は、スクリュープレスの脱水効率を上げるために汚泥を濃縮する回転濃縮機を開示している。
 特許第3680994号公報は、回転濃縮機で濃縮した汚泥を一旦貯留槽に貯めておき、その貯留槽から取り出した濃縮汚泥をスクリュープレスに圧入する下水汚泥の処理方法を開示している。
 濃縮汚泥を貯留槽に貯めておき、そこから取り出した汚泥に凝集剤を添加して再度汚泥の凝集を行った後脱水する方法では、濃縮工程、凝集調質工程、脱水工程等の各工程の処理が種々の要因によって整合しなくなった場合等、処理の連続性が低下した場合に、濃縮汚泥が貯留槽に長時間滞留することがある。濃縮汚泥が長時間滞留すると、濃縮汚泥の腐敗が進行して、その脱水性が低下するため、スクリュープレスにおける脱水効率が低下するという問題があった。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、濃縮装置による汚泥濃縮とスクリュープレスによる圧搾脱水との連続性を高めて、高い脱水効率を実現することが可能な、省スペースの濃縮装置一体型スクリュープレスを提供することを目的とする。
 本発明の一態様は、連続的に汚泥を濃縮し、濃縮汚泥として排出する連続式濃縮装置であって、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化する排出量平準化部を備えたものと、濃縮装置に連設され、濃縮装置から排出された濃縮汚泥を連続的に移送する容積型ポンプと、容積型ポンプの吐出側に連設され、濃縮汚泥を圧搾脱水するスクリュープレスと、を備えた濃縮装置一体型スクリュープレスである。
図1は、本発明の実施形態に係る濃縮装置一体型スクリュープレスにより、汚泥を濃縮し圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートである。 図2は、第1実施形態に係る濃縮装置一体型スクリュープレスの縦断側面図である。 図3は、第1実施形態に係る濃縮装置一体型スクリュープレスにより、汚泥を濃縮し圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートである。 図4は、第1実施形態に係る回転濃縮機の縦断面図である。 図5は、図4のV矢視図であり、第1実施形態に係る回転濃縮機に嵌着した出口外筒フランジの正面図である。 図6は、第1実施形態に係る回転濃縮機の濃縮室の後端部の斜視図である。 図7は、第1実施形態に係る回転濃縮機の、スクリュー羽根の終端縁と堰板に形成された渦巻き状開口との位置関係を示す概念図であり、図4のVII矢視図である。 図8は、スクリュー羽根の終端縁および堰板に形成された渦巻き状開口の位置と、濃縮室のスクリュー羽根の最終ピッチ間に残る濃縮汚泥の汚泥界面の位置との関係が、スクリュー軸の回転に伴ってどのように変化するかを示す概念図である。 図9は、第1実施形態に係る圧入ポンプとしての一軸ネジポンプの縦断面図である。 図10は、第1実施形態に係るスクリュープレスの縦断面図である。 図11は、第1実施形態に係る濃縮装置一体型スクリュープレスの性能試験の結果を表すグラフである。 図12は、第1実施形態の変形例に係る濃縮装置の排出量平準化部の構成を示す斜視図である。 図13は、本発明の第2実施形態に係る濃縮装置一体型スクリュープレスの縦断側面図である。 図14は、第2実施形態に係るベルト型濃縮機の側面図である。 図15は、図14のXV矢視図であり、第2実施形態に係るベルト型濃縮機から排出された濃縮汚泥を受ける濃縮汚泥貯槽の側面図である。 図16は、図15のXVI矢視図である。 図17は、回転円筒型濃縮機の一例を示す回転ドラム型濃縮機の縦断面図である。 図18は、遠心型濃縮機の一例を示す遠心分離装置の縦断面図である。 図19は、多重円盤外筒型濃縮機の一例を示す固液分離装置の縦断面図である。 図20は、回転円盤型濃縮機の一例を示す連続濃縮機の縦断面図である。 図21は、スクリュープレスの入口側に濃縮装置を配置した例を示す濃縮装置一体型スクリュープレスの縦断側面図である。 図22は、外筒スクリーン固定式のスクリュープレスの側面に、圧入ポンプを介して、濃縮装置を接続した例を示す濃縮装置一体型スクリュープレスの平面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の実施形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
 図1は、本発明の実施形態にかかる濃縮装置一体型スクリュープレスSにより、汚泥を濃縮し圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートである。原汚泥を供給する汚泥供給ポンプ6は、汚泥供給管7を介して凝集装置10に接続されている。汚泥供給管7には、薬品供給ポンプ8からの薬品供給管9が接続されている。凝集装置10の下流には、連続的に汚泥を濃縮し、濃縮汚泥として排出する連続式濃縮装置2が配設されている。濃縮装置2の排出部には、濃縮装置から排出された濃縮汚泥を連続的に移送する圧入ポンプ4が連設されている。ポリ鉄供給ポンプ12からのポリ鉄供給管13は、圧入ポンプ4に連結したシュート3の下部側壁に接続されており、濃縮装置2から排出された濃縮汚泥に、ポリ硫酸鉄等の無機凝集剤を添加できる構成となっている。圧入ポンプ4の吐出部には、濃縮汚泥を圧搾脱水するスクリュープレス1が接続されている。本発明の実施形態にかかる濃縮装置一体型スクリュープレスSは、上記濃縮装置2、シュート3、圧入ポンプ4、およびスクリュープレス1から構成されている。
 上記濃縮装置一体型スクリュープレスSによる汚泥処理においては、汚泥供給ポンプ6から供給される下水汚泥等の原汚泥に、薬品供給ポンプ8から供給される高分子凝集剤を添加して、これを凝集装置10の撹拌機11で撹拌混合し、凝集フロックを造粒させる。この凝集調質した汚泥を濃縮装置2に供給し、含水率が高く流動性の高い汚泥から水分を分離して、流動性の低い濃縮汚泥を得る。濃縮装置2から排出された濃縮汚泥は、シュート3で受けて圧入ポンプ4に供給する。圧入ポンプ4の吸込側では、ポリ鉄供給ポンプ12から供給されるポリ硫酸鉄等の無機凝集剤を、濃縮汚泥に添加する。そして添加した無機凝集剤と濃縮汚泥とを、圧入ポンプ4で混練してフロックを強固に形成したのち、スクリュープレス1に圧入して圧搾脱水する。なお、スクリュープレス1に供給する濃縮汚泥には、無機凝集剤の代わりに高分子凝集剤を添加して、破壊されたフロックを再生するようにしても良い。
 <第1実施形態>
 図2は、本発明の第1実施形態にかかる濃縮装置一体型スクリュープレスS1の縦断側面図である。濃縮装置一体型スクリュープレスS1は、上記濃縮装置一体型スクリュープレスSの濃縮装置2として、回転濃縮機5を採用したものである。すなわち、濃縮装置一体型スクリュープレスS1は、スクリュープレス1と、スクリュープレス1に載置された回転濃縮機5と、回転濃縮機5の排出部に接続され、回転濃縮機5から排出される濃縮汚泥を受けるシュート3と、スクリュープレス1の始端部に垂設され、シュート3が受けた濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入する圧入ポンプ4と、を備えている。シュート3は、圧入ポンプ4の吸込側に接続され、スクリュープレス1は、圧入ポンプ4の吐出側に連設されている。
 図3は、上記濃縮装置一体型スクリュープレスS1により、汚泥を濃縮し圧搾脱水する汚泥処理のフローチャートであり、図1において濃縮装置一体型スクリュープレスSを、上記濃縮装置一体型スクリュープレスS1に置き換えたものに相当する。濃縮装置一体型スクリュープレスS1では、薬品供給管9から分岐した薬品供給管9aが、回転濃縮機5の排出側に接続されており、回転濃縮機5は、水分を分離した濃縮汚泥に、薬品供給管9aから供給される高分子凝集剤を添加して、濃縮工程で破壊されたフロックの二次凝集を行った後に、濃縮汚泥を連続的に排出するようになっている。
 図4は、回転濃縮機5の縦断面図である。回転濃縮機5は、略水平な中心軸を持つ外筒スクリーン14と、外筒スクリーン14内に同軸配置され、外筒スクリーン14の中心軸周りに回転する、スクリュー羽根15を螺旋状に巻き掛けたスクリュー軸16と、外筒スクリーン14の入口側端部および出口側端部にそれぞれ嵌着した円盤状の入口外筒フランジ17および出口外筒フランジ18と、を備えている。スクリュー羽根15の半径方向外側端縁15cは、外筒スクリーン14の内周面に摺接する。外筒スクリーン14の内周面とスクリュー軸16の外周面との間には、スクリュー羽根15で螺旋状に仕切られた濃縮室19が形成されている。
 スクリュー軸16の入口側端部は、フロントフレーム20に支架された汚泥供給管21によって回動自在に軸支されている。また、外筒スクリーン14の入口外筒フランジ17は、汚泥供給管21によって回動自在に枢支されている。
 スクリュー軸16の内部には、濃縮室19と汚泥供給管21とを連通する汚泥供給路22が形成されている。汚泥供給路22の一端は、スクリュー軸16の外周面に設けられた複数の供給口22aとして濃縮室19に開口しており、他端は、スクリュー軸16の入口端側に開口する開口22bとなっている。凝集装置10から供給された凝集調質汚泥は、汚泥供給管21および汚泥供給路22を介して濃縮室19の始端側(図4左側)に供給される。
 図5は、図4のV矢視図であり、外筒スクリーン14に嵌着した出口外筒フランジ18の正面図である。出口外筒フランジ18には、濃縮室19で濃縮した濃縮汚泥をシュート3へ排出するための複数の排出口23が円周方向に沿って設けられている。各排出口23は、円周方向に延びた形状を有しており、その半径方向外側の開口縁は、外筒スクリーン14の内周面に沿っている。
 また、外筒スクリーン14の出口外筒フランジ18には、図4に示すように、外筒駆動軸24が連結されている。外筒駆動軸24は、リアーフレーム25に支架した軸受26に軸支されている。スクリュー軸16の後端部には、スクリュー駆動軸27が連結されている。スクリュー駆動軸27は、外筒駆動軸24内に挿通されている。スクリュー駆動軸27の先端部は、リアーフレーム25に設けた架台28の軸受29に軸支されている。外筒スクリーン14の外筒駆動軸24およびスクリュー軸16のスクリュー駆動軸27には、それぞれスプロケット30,31が嵌着されており、図2に示した駆動機32,33で外筒スクリーン14およびスクリュー軸16を逆方向に差速回転させるように構成されている。外筒スクリーン14とスクリュー軸16とは、同一方向に差速回転させてもよいが、外筒スクリーン14とスクリュー軸16とを逆方向に回転させれば、外筒スクリーン14に対するスクリュー羽根15の相対的な回転数を高め、スクリュー羽根15の半径方向外側端縁15cが外筒スクリーン14のスクリーン面内面に摺接する回数(頻度)を増加させることができる。これにより、目詰りしようとするろ過面が効率的に再生され、ろ液の排出が促進されるので、濃度の低い汚泥を大量に処理することが可能になる。なお、濃縮される原液によっては、外筒スクリーン14のろ過面が目詰まりした時点で、差速回転を行いつつろ過面を洗浄するようにしても良い。外筒スクリーン14の下方には、分離排出されたろ液を受けるろ液受槽34が配設されている。ろ液受槽34に排出されたろ液の一部をシュート3内へ供給することにより、シュート3内での濃縮汚泥のブリッジの発生を防止し、濃縮汚泥を圧入ポンプ4ヘスムーズに供給することが可能になる。外筒スクリーン14の周囲には、外筒スクリーン14に沿って洗浄管35が配設されており、外筒スクリーン14を回転させながら洗浄液をスプレーして、ろ過面の目詰まりを解消するように構成されている。
 濃縮室19の終端部におけるスクリュー軸16には、図4に示すように、円板状の堰板36が嵌着されて、スクリュー軸16とともに回転(同期回転)するようになっている。堰板36は、外筒スクリーン14の出口外筒フランジ18に略平行に近接して設けられている。堰板36の外周縁36bは、外筒スクリーン14の後述する環状筒40の内面に摺接する。
 図6は、濃縮室の後端部の斜視図である。堰板36には、渦巻き状の開口37が形成されている。図7は、スクリュー羽根の終端縁15aと堰板36に形成された渦巻き状開口37との位置関係を示す概念図であり、スクリュー軸16の図4のVII矢視図に相当する。堰板36の開口37よりも半径方向外側の部分で構成される堰36aは、その高さt(堰36aの半径方向外側周縁部から半径方向内側の開口周縁部までの半径方向の幅)が、スクリュー羽根15の終端縁15aを基点とした回転方向の所定角度範囲αにおいて、回転方向後方(図7で時計回り)に向かって略一定の減少率で漸減するように形成されている。換言すれば、堰板36の開口37は、スクリュー羽根15の羽根終端縁15aを基点とした、スクリュー軸16の回転方向の所定角度範囲αにおいて、回転方向後方に向かって半径方向外側の開口縁37dが堰板36の外周縁36bに漸近している。また、開口37の開口度は、回転方向後方に向かって略一定の増加率で漸増する。開口度とは、開口37の半径方向内側の開口縁37cから半径方向外側の開口縁37dまでの半径方向の幅を意味する。本実施形態では、スクリュー羽根15の終端縁15aから回転方向前方約10度の位置に、開口37の始端部37aを設け、終端縁15aから回転方向後方約270度の位置に、開口37の終端部37bを設け、終端縁15aを基点とした回転方向約280度の角度範囲に堰36aを形成しており、当該角度範囲において、堰36aの高さtを回転方向後方に向かって漸減させ、開口37の開口度を回転方向後方に向かって漸増させている。
 堰板36および渦巻き状の開口37は、スクリュー軸16とともに回転する。開口37は、堰36aの高さtが回転方向後方に向かって略一定の減少率で漸減するように形成されているので、スクリュー軸16が一定速度で回転方向に回転する場合、開口37の最下点の高さhも、スクリュー軸16の回転に伴って略一定の減少率で減少していく。ところで、スクリュー羽根15の最終ピッチ間の濃縮室19にある濃縮汚泥は、最終的に堰36aを越流して排出されるものであるため、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量(以下、単に排出量という)は、開口37の最下点の高さhの減少率に応じて変化する。本実施形態では、スクリュー軸16が、図7に示した状態から回転方向に約330度回転する間、高さhが、スクリュー軸16の回転に伴って略一定の減少率で減少していくので、濃縮汚泥の排出量も略一定となる。これにより、濃縮汚泥の排出量が1サイクルごとに激しく増減する脈動が防止され、濃縮汚泥の排出量が平準化される。
 従来、スクリュー羽根15の最終ピッチ間の濃縮汚泥は、スクリュー羽根15が一回転するごとに間欠的または断続的に排出されていた。より詳細には、例えば、スクリュー羽根15の終端縁15aと濃縮汚泥とが図7の左図の位置関係にあるとすると、その時点から、終端縁15aがスクリュー軸16の回転軸直下の位置に移動するまでの間に、つまり、スクリュー軸16が回転方向に約50度回転する間に、スクリュー羽根15の最終ピッチ間の濃縮汚泥はほぼ全て排出され、その後スクリュー軸16が回転してスクリュー羽根15の終端縁15aが元の位置に戻るまでの間は、濃縮汚泥の排出が停止していた。一方、本実施形態の回転濃縮機5では、スクリュー軸16とともに回転する堰板36の開口37によって濃縮汚泥の越流量を調整制御し、1サイクルの始めから終わりまで略一定の流量で濃縮汚泥を排出する。堰36aを越流した濃縮汚泥は、出口外筒フランジ18の排出口23から流出して、リアーフレーム25に支持されたシュート3に排出される。
 図8は、スクリュー羽根15の終端縁15aおよび堰板36に形成された渦巻き状開口37の位置と、濃縮室19のスクリュー羽根15の最終ピッチ間に残る濃縮汚泥の汚泥界面の位置との関係が、スクリュー軸16の回転に伴ってどのように変化するかを示す概念図である。
 図8の(a)は、スクリュー羽根15の終端縁15aの位置が、垂直線Xより約60度回転方向後方にある状態を示す。この時点では、スクリュー羽根15の最終ピッチ間の汚泥は未だ排出されず、汚泥界面の高さは最大値h1となっている。スクリュー羽根15の最終ピッチよりも排出側では、濃縮汚泥の排出は終了しており、堰板36に設けた開口37の終端部37bは、汚泥界面から離れるように移動している。
 図8の(b)は、スクリュー軸16および堰板36が、(a)の状態から約30度回転した状態を示す。スクリュー羽根15の終端縁15aは、垂直線Xより約30度回転方向後方に位置している。このとき、スクリュー羽根15の最終ピッチ間の汚泥は、終端縁15aを超えて、スクリュー羽根15の最終ピッチよりも排出側の空隙に流入している。そして濃縮汚泥界面の高さh2が、開口37の最下点である始端部37aにおける堰36a(堰高さt2)より高くなると、濃縮汚泥が始端部37aから越流する。
 図8の(c)は、スクリュー軸16および堰板36が、(b)の状態から更に約60度回転した状態を示す。スクリュー羽根15の終端縁15aは、垂直線Xより約30度回転方向前方に位置している。このとき、濃縮汚泥界面の高さh3が、開口37の最下点における堰36a(堰高さt3)より高くなり、濃縮汚泥が堰36aから越流する。越流に伴って、汚泥界面の高さh3は減少してゆく。
 図8の(d)は、スクリュー軸16および堰板36が、(c)の状態から更に約90度回転した状態を示す。スクリュー羽根15の終端縁15aは、垂直線Xより約120度回転方向前方に位置している。このとき、濃縮汚泥界面の高さh4が、開口37の最下点における堰36a(堰高さt4)より高くなり、濃縮汚泥が堰36aから越流する。越流に伴って、汚泥界面の高さh4は減少してゆく。
 図8の(e)は、スクリュー軸16および堰板36が、(d)の状態から更に約90度回転した状態を示す。スクリュー羽根15の終端縁15aは、垂直線Xより約210度回転方向後方に位置している。このとき、開口37の最下点である終端部37b(堰高さt5)から、残りの濃縮汚泥が排出され、汚泥界面の高さはh5となる。スクリュー軸16に同期して回転する堰板36を、スクリュー羽根15の終端縁15aからの角度によって堰高さが減少するように構成しているので、濃縮汚泥を一定の流量で排出することが可能になっている。
 また、スクリュー軸16の後端部およびスクリュー駆動軸27の内部には、図4に示すように、濃縮室19の終端部に二次凝集用の凝集剤を供給するための薬液供給管38が設けられている。薬液供給管38の一端は、薬品供給管9aに接続され、他端は、スクリュー軸16の後端部外周面において濃縮室19の終端部に向けて開口する複数のノズル孔39となっている。また、図4及び図6に示すように、外筒スクリーン14のスクリュー羽根15の最終ピッチに対応する領域には、非透過性の環状筒40が連設されている。ノズル孔39から環状筒40内の濃縮汚泥に無機凝集剤を供給し、この無機凝集剤と濃縮汚泥とを環状筒40の内周面に沿って回転させながらスクリュー羽根15で攪拌し、濃縮汚泥の二次凝集を行う。スクリュー軸16の後端部外周面に設けられたノズル孔39から凝集剤を添加するので、環状筒40内で凝集剤成分の混合性が増加し、濃縮室19内での濃縮工程で破壊されたフロックの二次凝集が効率的に行える。当該二次凝集を経た濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入すれば、スクリュープレス1における圧搾脱水の効率が向上する。
 図9は、圧入ポンプ4としての一軸ネジポンプ41の縦断面図である。一軸ネジポンプ41は、回転濃縮機5から排出された濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入する圧入ポンプ4として機能する。一軸ネジポンプ41は、ロータ42と、ロータ42が内設されたケーシング43と、ケーシング43の下端側を拡開して形成された圧入室44と、圧入室44の下端に連設された駆動機47と、を備える。圧入室44は拡開しており、その内部には、駆動機47の駆動軸45が延設されている。駆動軸45の上端は、ロータ42に連結されている。また、駆動軸45には、半径方向に突出した複数の撹拌翼46が止着されている。ケーシング43の上端側に開口した吸込口48には、回転濃縮機5から排出された濃縮汚泥を受けるシュート3が接続されている。シュート3には、ポリ鉄供給ポンプ12のポリ鉄供給管13が接続されている。回転濃縮機5から排出された濃縮汚泥には、ポリ鉄供給管13を介してポリ硫酸鉄等の無機凝集剤が添加され、これがロータ42と撹拌翼46とで撹拌・混練される。これにより、濃縮汚泥中に強固で均一な凝集フロックを形成しつつ、濃縮汚泥を脈動なくスクリュープレス1に圧入することができる。
 圧入室44の側壁には、水平方向に開口する吐出口49が設けられている。吐出口49には、スクリュープレス1の供給路58が接続されており、スクリュープレス1に強固で均一なフロックを形成した濃縮汚泥を圧入することが可能となっている。なお、圧入室44の側壁に、複数の吐出口49を形成し、各吐出口49に複数のスクリュープレス1をそれぞれ連設しても良い。これにより、回転濃縮機5の汚泥処理量がスクリュープレス1のそれに比較して大きい場合でも、回転濃縮機5に複数のスクリュープレス1を接続することにより、汚泥処理量の整合を得ることができる。
 なお、本実施形態では、圧入ポンプ4として一軸ネジポンプ41を採用したが、圧入ポンプ4はこれに限定されず、種々の形式のポンプを用いることができる。一軸ネジポンプのほか、ダイヤフラムポンプ、チューブラポンプ、ピストンポンプ等の容積型ポンプは、濃縮装置から排出された濃縮汚泥を破壊しないため好ましい。特に、一軸ネジポンプは、上記のごとく、汚泥の排出が連続的で排出量が平準化されること、また、回転式であるため、移送汚泥に凝集剤を添加して撹拌することができることなどの利点を有しているため、最も好ましい。
 図10は、スクリュープレスの一部縦断側面図である。スクリュープレス1は、側面にろ過面を有する円筒状の外筒スクリーン50と、外筒スクリーン50内で回転する、スクリュー羽根51を螺旋状に巻き掛けたスクリュー軸52と、を備えている。外筒スクリーン50の内周面とスクリュー軸52の外周面との間には、スクリュー羽根51で螺旋状に仕切られたろ過室53が形成されている。ろ過室53は、供給側(図10で右側)から排出側(図10で左側)に向かって縮小している。外筒スクリーン50の供給側端部には、入口フランジ54が嵌着されている。入口フランジ54には、スプロケット55が外嵌されており、スプロケット55は、フロントフレーム56に載置した正逆転可能な外筒駆動機57に連動連結されている。スクリュー軸52の供給側端部の内部には、ろ過室53に濃縮汚泥を供給するための供給路58が形成されている。供給路58の一端は、スクリュー軸52の外周面に設けられた複数の供給口59としてろ過室53の始端部に開口している。スクリュー軸52の排出側端部には、スクリュー駆動軸60が連結されている。スクリュー駆動軸60には、スプロケット61が嵌着されており、スプロケット61には、スクリュー駆動機62が連動連結されている。ろ過室53の排出口63には、背圧調整用のプレッサー64が対設されている。プレッサー64には、摺動シリンダー65が連結されており、摺動シリンダー65は、リアーフレーム66に配設した移動軸67に摺動自在に支架してある。スクリュー駆動軸60は、リアーフレーム66に設けた軸受68に軸支されている。スクリュープレス1のスクリュー軸52は、一軸ネジポンプ41の吐出口49に摺接されており、無機凝集剤を添加してフロックを強固にした濃縮汚泥が、一軸ネジポンプ41からスクリュープレス1に圧入される。なお、外筒スクリーン50の下方には、ろ液受槽69が配設されている。外筒スクリーン50の周囲には、外筒スクリーン50に沿って洗浄管70が配設されており、外筒スクリーン50を回転させながら洗浄液をスプレーし、ろ過面の目詰まりを解消するように構成されている。スクリュープレス1の終端部には、脱水汚泥のケーキ受槽71が配設されている。
 本実施形態によれば、回転濃縮機5を、一軸ネジポンプ41を介して、スクリュープレス1に直接接続しているので、汚泥を回転濃縮機5で濃縮した後直ちにスクリュープレス1で圧搾脱水することができる。濃縮した汚泥を貯留槽に長時間滞留させる必要がなく、汚泥の腐敗が進行して脱水効率が低下する現象が発生することもない。すなわち、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS1によれば、回転濃縮機5とスクリュープレス1とを直接接続することにより汚泥を濃縮後直ちに脱水するので、濃縮汚泥の腐敗等を発生させることなく、脱水効率を向上させることができる。
 また、濃縮装置一体型スクリュープレスS1によれば、回転濃縮機5において、濃縮汚泥に高分子凝集剤を添加して、濃縮工程で破壊されたフロックの二次凝集を行うので、スクリュープレス1における圧搾脱水の効率は更に向上する。また、濃縮装置一体型スクリュープレスS1によれば、回転濃縮機5から排出された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加し、これを一軸ネジポンプ41のロータ42と撹拌翼46とで撹拌・混練するので、濃縮汚泥中に強固で均一なフロックを形成しつつ、脈動のない濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入することができる。すなわち、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS1によれば、含水率が高く流動性の高い汚泥を効率的に濃縮・脱水して、低含水率の脱水ケーキを得ることができる。
 さらに、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS1は、濃縮装置、濃縮汚泥貯留槽、及び脱水設備のための大きな設置面積を必要としない。よって、従来の濃縮装置と脱水装置とを組合せたシステムと比較して、設置面積が格段に小さくなり、省スペースを実現する。また、濃縮装置一体型スクリュープレスS1では、後述の通り、回転濃縮機5から排出される濃縮汚泥の排出量を平準化することができるので、濃縮汚泥を受けるシュート3の容積を小さくすることができる。これにより、更に、省スペースを実現する。
 本実施形態の回転濃縮機5は、濃縮装置としては、サイズが小さくコンパクトであり、電動機容量も小さく省電力である。また、回転濃縮機5は、スクリュー軸16の回転数を制御することにより、容易に濃縮濃度を調節することができる。また、スクリュープレス1は、ベルト型脱水機や遠心脱水機等の従来の連続式脱水機と比較して、サイズが小さくコンパクトであり、電動機容量も小さく省電力である。また、スクリュープレス1は、安定運転の制御が容易で脱水効率が高い。この回転濃縮機5とスクリュープレス1とを直接接続したことで、汚泥処理がさらに省スペース、省エネルギーで高効率になる。
 また、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS1は、略水平なスクリュー軸16に濃縮用スクリュー羽根15を備えた回転濃縮機5と、略水平なスクリュー軸52に圧搾用スクリュー羽根51を供えたスクリュープレス1とを一体化したものである。従って、水平スクリュー軸に圧搾用スクリュー羽根を備えた水平円筒スクリーンと、垂直スクリュー軸に移送用スクリュー羽根を備えた垂直円筒スクリーンと、を連設した場合のように、比重の大きい固形物を含む汚泥が、垂直円筒スクリーンの汚泥供給口近傍に沈殿堆積する問題は生じない。
 さらに、本実施形態の回転濃縮機5は、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化する排出量平準化部として、スクリュー軸16とともに回転する堰板36と、堰板36に形成された渦巻き状の開口37と、を備える。開口37は、その外側の部分で構成される堰36aの高さtが、スクリュー羽根15の終端縁15aを基点とした回転方向の所定角度範囲αにおいて、回転方向後方に向かって略一定の減少率で漸減するように形成されている。従って、スクリュー軸16が一定速度で回転するとき、開口37の最下点の高さhもスクリュー軸16の回転に伴って略一定の減少率で減少していき、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量も略一定となる。これにより、濃縮汚泥の排出量の脈動が防止され、濃縮汚泥の排出量が平準化される。すなわち、スクリュープレス1へ供給される濃縮汚泥の供給量、圧入圧、性状等が平準化され、回転濃縮機5による汚泥濃縮とスクリュープレス1による圧搾脱水との連続性が向上する。これにより、スクリュープレス1における脱水効率が向上するので、ばらつきのない低含水率の脱水ケーキを効率よく得ることができる。なお、堰板36の開口37の形状は、半径方向外側の開口縁37dが渦巻き状であり、開口37の最下点の高さがスクリュー軸16の回転に伴って漸減するように構成されていれば、その開口度は特に限定されない。
 本実施形態にかかる濃縮装置一体型スクリュープレスS1の性能試験を行った。濃縮装置一体型スクリュープレスS1および比較例としての従来の高効率型スクリュープレスのそれぞれについて、下記表1の性状を有する2種類の消化汚泥を用いて濃縮および脱水を行い、得られたケーキの含水率(%W.B.)および処理量(kg/h)を比較した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の重力濃縮消化汚泥を用いた場合の比較結果を図11の(a)に、表1の機械濃縮消化汚泥を用いた場合の比較結果を図11の(b)に示す。
 いずれの消化汚泥の場合でも、濃縮装置一体型スクリュープレスS1の方が、従来の高効率型スクリュープレスよりも優れた性能を発揮していることがわかる。すなわち、濃縮装置一体型スクリュープレスS1は、同じ処理量の条件下では、より低い含水率のケーキを得ることができ、同じ含水率の条件下では、より多くの処理量を得ることができる。
 <変形例>
 図12は、第1実施形態の変形例にかかる濃縮装置の排出量平準化部の構成を示す斜視図である。第1実施形態の排出量平準化部は、スクリュー軸16とともに回転する堰板36と渦巻き状の開口37とを備えたものであったが、図11に示すように、スクリュー羽根15’の内周部に開口37’を形成し、その開口幅を排出側に向かって徐々に増大させていく構成としてもよい。
 本変形例では、スクリュー羽根15’の半径方向内側端縁15bをスクリュー軸16から切り離して、スクリュー軸16の外周面とスクリュー羽根15’の半径方向内側端縁15bとの間に開口37’を形成し、その開口幅(スクリュー軸16の外周面からスクリュー羽根15’の半径方向内側端縁15bまでの半径方向の幅)を排出側に向かって徐々に増大させている。
 すなわち、本変形例にかかるスクリュー羽根15’は、堰36aと同様に、その高さta(スクリュー羽根15’の半径方向外側端縁15cから半径方向内側端縁15bまでの半径方向の幅)が、回転方向の所定角度範囲αにおいて、回転方向後方に向かって略一定の減少率で漸減するように形成されている。スクリュー羽根15’を、スクリュー軸16の中心軸方向に沿ってその排出側から入口側(図12において右側から左側方向)を眺めたとき、スクリュー羽根15’の半径方向内側端縁15bの形状は、第1実施形態の渦巻き状開口37の半径方向外側の開口縁37dの形状に略一致する。換言すれば、スクリュー羽根15’の半径方向内側端縁15bが描く螺旋曲線を、スクリュー軸16の中心軸に垂直な平面に投影すれば、渦巻き状開口37の半径方向外側の開口縁37dの渦巻き曲線と略一致する。
 従って、スクリュー軸16が一定速度で回転するとき、半径方向内側端縁15bの最下点の高さhは、スクリュー軸16の回転に伴って略一定の減少率で減少していき、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量も略一定となる。これにより、濃縮汚泥の排出量の脈動が防止され、濃縮汚泥の排出量が平準化される。すなわち、スクリュープレス1へ供給される濃縮汚泥の供給量、圧入圧、性状等が平準化され、スクリュープレス1における脱水効率が向上するので、ばらつきのない低含水率の脱水ケーキを効率よく得ることができる。
 上記の通り、本変形例によれば、堰板36を設けることなく、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 <第2実施形態>
 図13は、本発明の第2実施形態にかかる濃縮装置一体型スクリュープレスS2の縦断側面図である。濃縮装置一体型スクリュープレスS2は、濃縮装置2が、回転濃縮機5ではなく、ベルト型濃縮機81と濃縮汚泥貯槽82とから構成されている点で、第1実施形態と異なる。
 濃縮装置一体型スクリュープレスS2は、スクリュープレス1と、スクリュープレス1の前段に配設されたベルト型濃縮機81と、ベルト型濃縮機81の排出部に配設された濃縮汚泥貯槽82と、濃縮汚泥貯槽82の排出部に接続され、濃縮汚泥貯槽82から排出される濃縮汚泥を受けるシュート3と、スクリュープレス1の始端部に垂設され、シュート3が受けた濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入する圧入ポンプ4と、を備えている。
図14は、ベルト型濃縮機81の側面図である。ベルト型濃縮機81は、緊張ロール84と、駆動ロール85と、緊張ロール84と駆動ロール85との間に走行自在に掛け回された無端ベルト86とを有する。無端ベルト86のろ過面86aは、汚泥排出側(図14において右側)に向かって上り勾配となるように設置される。ろ過面86aの上面には、複数のすき返し装置87が摺接しており、ろ過面86aの裏面には、複数のウェッジワイヤー88が摺接している。複数のウェッジワイヤー88には、無端ベルト86の走行方向に沿って細長孔が形成されている。当該細長孔を排出側に向かって順次孔径または幅を小さくすることにより、ろ過面86aを、汚泥供給側(図14において左側)から汚泥排出側に向かって、初期濃縮ゾーンA、中期濃縮ゾーンB、及び後期濃縮ゾーンCの順に3つのゾーンに区画する。
ベルト型濃縮機81では、凝集調質汚泥を給泥装置89から無端ベルト86の初期濃縮ゾーンAに供給して固液分離を行う。すき返し装置87は、無端ベルト86のろ過面86aに摺接して、ろ過面86a上の濃縮汚泥を反転させると同時に、濃縮汚泥を掻取って、ろ過面86aを再生する。これにより、濃縮汚泥が反転し、水分を多く含む汚泥面を下にして、再生されたろ過面86a上に再び載置されるので、反転効果とすき返し効果で濃縮濃度が向上する。無端ベルト86を駆動ロール85で反転させる時、濃縮汚泥を濃縮汚泥貯槽82に排出する。なお、無端ベルト86の反転部には、蛇行修正装置91およびベルト洗浄装置92が設けられている。ウェッジワイヤー88の下方には、ウェッジ洗浄装置93が設けられている。尚、ベルト型濃縮機としては、相互に隣接して配置する複数の金属線材で、複数の開孔を有するろ過面を形成したものも公知である。
 図15は、ベルト型濃縮機81から排出された濃縮汚泥を受ける濃縮汚泥貯槽82の側面図であり、図14のXV矢視図に相当する。図16は、図15のXVI矢視図である。濃縮汚泥貯槽82は、無端ベルト86を駆動ロール85で反転させるベルト型濃縮機81の排出部の下方に配設されている。濃縮汚泥貯槽82は、平面視が略長方形の箱型形状で、側面視は略漏斗状に形成されている。濃縮汚泥貯槽82には、掻寄機95が設けられており、掻寄機95は、濃縮汚泥貯槽82の槽底部の長手方向に横設した駆動軸96と、駆動軸96に互いに逆方向に巻き掛けた一対のスクリュー羽根97,98と、駆動軸96に連結した駆動機99と、を備えている。無端ベルト86の幅一杯に広がった濃縮汚泥は、無端ベルト86が駆動ロール85で反転されることによって、無端ベルト86から落下し、濃縮汚泥貯槽82に排出される。濃縮汚泥貯槽82に排出された濃縮汚泥は、掻寄機95により破砕されつつ槽底中央部に掻き寄せられる。
 濃縮汚泥貯槽82の槽底中央部には、図15に示すように、排出口100が開口しており、排出口100には、正面視漏斗状で側面視が長方形状に形成されたシュート3が取り付けられている。掻寄機95により破砕されつつ槽底中央部に掻き寄せされた濃縮汚泥は、掻寄機95によってシュート3に押込まれ、垂設した一軸ネジポンプ4の吸込口48に供給されるようになっている。掻寄機95は、制御装置(不図示)により、駆動機99の回転方向・回転数を制御することにより、スクリュー羽根97,98の回転方向・回転数を制御して、排出口100からシュート3に排出される濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化している。これにより、濃縮装置一体型スクリュープレスS2は、濃縮装置一体型スクリュープレスS1と同様の効果を得ることができる。すなわち、濃縮装置から排出される濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量が平準化され、これにより一軸ネジポンプ4を介してスクリュープレス1へ供給される濃縮汚泥の供給量、圧入圧、性状等が平準化され、スクリュープレス1における脱水効率が向上するので、ばらつきのない低含水率の脱水ケーキを効率よく得ることができる。
 また、本実施形態によれば、流動性が低い濃度4%以上の高濃縮汚泥でも、掻寄機95で破砕しつつシュート3に押込み、一軸ネジポンプ4で連続的にスクリュープレス1に圧入することが可能になるので、スクリュープレス1での脱水効率をより向上させることが可能になる。
 さらに、本実施形態によれば、ベルト型濃縮機81および濃縮汚泥貯槽82を、一軸ネジポンプ41を介して、スクリュープレス1に直接接続しているので、汚泥をベルト型濃縮機81で濃縮した後直ちにスクリュープレス1で圧搾脱水することができる。濃縮した汚泥を貯留槽に長時間滞留させる必要がなく、汚泥の腐敗が進行して脱水効率が低下する現象が発生することもない。すなわち、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS2によれば、ベルト型濃縮機81および濃縮汚泥貯槽82とスクリュープレス1とを直接接続することにより汚泥を濃縮後直ちに脱水するので、濃縮汚泥の腐敗等を発生させることなく、脱水効率を向上させることができる。
 また、濃縮汚泥貯槽82から排出された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加し、一軸ネジポンプ41のロータ42と撹拌翼46とで撹拌・混練するので、濃縮汚泥中に強固で均一なフロックを形成しつつ、脈動のない濃縮汚泥をスクリュープレス1に圧入することができる。すなわち、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS2によれば、含水率が高く流動性の高い汚泥を濃縮・脱水し、低含水率の脱水ケーキを得ることができる。
 さらに、本実施形態の濃縮装置一体型スクリュープレスS2は、濃縮装置、濃縮汚泥貯留槽、及び脱水設備のための大きな設置面積を必要としない。よって、従来の濃縮装置と脱水装置とを組合せたシステムと比較して、設置面積が格段に小さくなり、省スペースを実現する。
 以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において種々改変することができる。例えば、濃縮装置としては、第1実施形態の回転濃縮機や、第2実施形態のベルト式濃縮機と濃縮汚泥貯槽とが一体となったもののほか、回転円筒型濃縮機、遠心型濃縮機、多重円盤外筒型濃縮機、又は回転円板型濃縮機等を使用することも可能である。
 回転円筒型濃縮機としては、例えば、図17に示すように、ケーシング101の内部に配置したドラムスクリーン102に円筒状のスパイラル103を配設し、ドラムスクリーン102の一端側に汚泥投入口104と他端側に汚泥排出口105を設け、ケーシング101の下流側に分離液排出口106を配設した回転ドラム型濃縮機107が考えられる。
 遠心型濃縮機としては、例えば、図18に示すように、重質分出口111と軽質分出口112とを有するケーシング113に回転筒状体のボウル114を配設し、ボウル114に差速回転させるスクリューコンベア115を内設して、被処理液の供給ノズル116をスクリューコンベア115の胴部に設けた遠心分離装置117が考えられる。
 多重円盤外筒型濃縮機としては、例えば、図19に示すように、複数の固定リング121と遊動リング122とで形成された円筒状体の内部にスクリューコンベア123を配置した固液分離部を、ケーシング124の内部中央に配設し、ケーシング124の左側下部に汚泥水の流入口125を形成し、右側下部に固形分の排出口126を形成し、中央下部に分離水分の排水口127を形成したスクリュープレス形状の固液分離装置128が考えられる。
 そして、回転円板型濃縮機としては、例えば、図20に示すように、濃縮槽131に回転可能なハニカムスクリーン132を配設し、濃縮槽131の一方の側部にフロック化汚泥の供給口133を設け、他方の側部に濃縮汚泥の排出口144を設けた汚泥濃縮装置145が考えられる。
 また、上記実施形態では、スクリュープレス1の外筒スクリーン50は、正逆回転可能な外筒駆動機57により回転するようになっていたが、外筒スクリーンは固定式のものであってもよい。
 さらに、上記実施形態では、各種濃縮機をスクリュープレスの上部に搭載しているが、濃縮装置の配置はこれに限定されない。図21に示すように、スクリュープレス1の入口側に濃縮装置2を配置してもよいし、図22に示すように、外筒スクリーン固定式のスクリュープレス1の側面に、圧入ポンプ4を介して、濃縮装置2を接続してもよい。
 本出願は、2009年3月19日に出願された日本国特許願第2009-067380号および2009年9月30日に出願された日本国特許願第2009-226833号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
 本発明に係る濃縮装置一体型スクリュープレスは、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化する排出量平準化部を備えているため、スクリュープレスへ供給される濃縮汚泥の供給量、圧入圧、性状等が平準化され、濃縮装置による汚泥濃縮とスクリュープレスによる圧搾脱水との連続性が向上する。これにより、スクリュープレスにおける脱水効率が向上し、ばらつきのない低含水率の脱水ケーキを効率よく得ることができる。
 本発明に係る濃縮装置一体型スクリュープレスは、下水、し尿、集落排水、工場等の排水処理施設に設置すれば、省スペースの濃縮脱水設備となる。

Claims (13)

  1.  連続的に汚泥を濃縮し、濃縮汚泥として排出する連続式濃縮装置であって、濃縮汚泥の単位時間当たりの排出量を平準化する排出量平準化部を備えたものと、
     前記濃縮装置に連設され、濃縮装置から排出された濃縮汚泥を連続的に移送する容積型ポンプと、
     前記容積型ポンプの吐出側に連設され、濃縮汚泥を圧搾脱水するスクリュープレスと、
     を備えた濃縮装置一体型スクリュープレス。
  2.  前記濃縮装置は、
     外筒スクリーンと、
     該外筒スクリーン内で回転する、スクリュー羽根を螺旋状に巻き掛けたスクリュー軸と、
     を備えた回転濃縮機であり、
     前記排出量平準化部は、
     前記スクリュー軸とともに回転する堰板と、
     該堰板に渦巻き状に形成した開口と、から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  3.  前記堰板の開口は、その最下点の高さが前記スクリュー軸の回転に伴って漸減するように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  4.  前記堰板の開口は、前記スクリュー羽根の羽根終端縁を基点とした前記スクリュー軸の回転方向の所定角度範囲において、半径方向外側の開口縁が、回転方向後方に向かって前期堰板の外周縁に漸近するように形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  5.  前記濃縮装置は、
     外筒スクリーンと、
     該外筒スクリーン内で回転する、スクリュー羽根を螺旋状に巻き掛けたスクリュー軸と、
     を備えた回転濃縮機であり、
     前記排出量平準化部は、
     前記スクリュー羽根の内周部に開口を形成し、その開口幅を排出側に向かって徐々に増大させていくことにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  6.  前記スクリュー羽根の開口は、その最下点の高さが前記スクリュー軸の回転に伴って漸減するように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  7.  前記スクリュー羽根の開口は、前記スクリュー羽根の半径方向内側端縁を前記スクリュー軸から切り離すことにより形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  8.  薬液供給管が、前記スクリュー軸に内設されて、前記外筒スクリーンと前記スクリュー軸との間に画成された濃縮室の終端部に複数のノズル孔を開口しており、
     非透過性の環状筒が、前記外筒スクリーンにおける前記スクリュー羽根の最終ピッチに対応する領域に設けられている
     ことを特徴とする請求項2乃至7の何れか1項に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  9.  前記濃縮装置は、ベルト型濃縮機であり、
     前記排出量平準化部は、
     前記ベルト型濃縮機の排出部に連設された濃縮汚泥貯槽と、
     該濃縮汚泥貯槽の槽底部に横設された駆動軸と、該駆動軸に互いに逆方向に巻き掛けた一対のスクリュー羽根と、前記駆動軸に連結した駆動機と、を備えた掻寄機と、
     から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  10.  前記容積型ポンプは、一軸ネジポンプで構成され、
     該一軸ネジポンプは、ロータと、該ロータを内設したケーシングと、を備え、
     前記ケーシングは、一端側に開口する吸込口と、他端側を拡開して形成した圧入室と、を有しており、
     前記圧入室の側壁に、前記スクリュープレスに接続される吐出口が形成されている
     ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  11.  前記濃縮装置と前記容積型ポンプとの接続部に、ポリ鉄供給ポンプを接続し、
     前記一軸ネジポンプの圧入室に延設された、前記ロータを駆動するロータ駆動軸に撹拌翼を止着した
     ことを特徴とする請求項10に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  12.  前記一軸ネジポンプの圧入室に複数の吐出口を形成し、各吐出口に複数のスクリュープレスをそれぞれ接続した
     ことを特徴とする請求項10又は11に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
  13.  前記濃縮装置を、前記スクリュープレスの上方又は側方に配置したことを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の濃縮装置一体型スクリュープレス。
     
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