JP3832330B2 - 外筒回転型濃縮機および汚泥の分離濃縮方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外筒回転型濃縮機および汚泥の分離濃縮方法に関し、特に、前処理でポリマー凝集した下水汚泥を濾過分離方式で濃縮し、排出する外筒回転型の濃縮機および汚泥の分離濃縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水汚泥等の濃縮に使用される濃縮機としては、円筒周面をスクリーン（濾材）により構成された外筒にスクリューが同心配置され、水平配置の外筒内に入れられた汚泥をスクリューの回転によって外筒の軸線方向に移送しつつ濾過分離方式で濃縮排出するもの（実開平７−９４０６号公報）が知られている。
【０００３】
また、円筒周面をスクリーンにより構成された外筒と外筒内に同心配置されたスクリューとが互いに逆方向に回転して水平配置の外筒内に入れられた汚泥をスクリューによって外筒の軸線方向に移送しつつ濾過分離方式で濃縮排出する外筒回転型濃縮機（特開２００１−１７９４９２号公報）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
外筒回転型濃縮機は、外筒とスクリューとが逆回転するので、汚泥の送り出しがよく、濃縮効率が高いと云う特徴を有するが、従来の外筒回転型濃縮機は、外筒内に汚泥を入れる汚泥入口と外筒内より外筒外へ汚泥を排出する汚泥出口がスクリューの円筒状中心軸の周面に形成されているため、汚泥入口や汚泥出口のサイズを大きくすることができず、しかも、汚泥の流れが直線的でないため、濃縮汚泥の排出抵抗が大きく、前処理でポリマー凝集した下水汚泥の場合、汚泥中のポリマー凝縮フロックを破壊する虞れがあり、安定した濃縮処理を行うことができない。その他、汚泥が詰まり易いと云う問題もある。
【０００５】
また、従来の外筒回転型濃縮機は、外筒内における汚泥の滞留時間を調整することが難しく、汚泥の濃縮処理の調整性に欠けている。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、濃縮汚泥の排出抵抗が少なく、汚泥中のポリマー凝集フロックを破壊する虞れがなく、安定した濃縮処理を行うことができ、汚泥がスムーズに流れて詰まりを生じ難く、しかも、外筒内における汚泥の滞留時間を容易に調整することができる外筒回転型濃縮機、およびその外筒回転型濃縮機を使用した好適な汚泥の分離濃縮方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による外筒回転型濃縮機は、両端を円盤状のフランジ板により閉じられて円筒周面を金属濾材（パンチングメタル）等によるスクリーンにより構成された外筒と、前記外筒内に同心配置されたスクリューとを有し、前記外筒と前記スクリューとが互いに逆方向に回転駆動される外筒回転型濃縮機において、前記スクリューは外周面にスクリュー羽根を有する円筒状中心軸を有し、前記円筒状中心軸が前記外筒内の一端側に位置する部分の軸周面に被処理物であるポリマー凝集汚泥を当該円筒状中心軸の中空筒部より前記外筒内に導入する入口開口が設けられ、前記外筒の他端側の前記フランジ板に出口開口が形成され、前記出口開口の開口面積を増減調節する出口開口度調節機構が前記外筒に設けられ、前記出口開口の外筒外周側の開口縁がスクリーンによる前記円筒周面と前記外筒の径方向に見てほぼ同一位置であり、ポリマー凝集フロックは破壊されることなく、濃縮汚泥は前記出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出されることを特徴とする。
【０００８】
上述した構成による外筒回転型濃縮機によれば、円筒状中心軸の入口開口より外筒内に導入されたポリマー凝集汚泥の被処理物の濃縮が、外筒とスクリューとの逆回転によって高効率で行われ、濃縮汚泥等はスクリュー回転による移送方向（外筒の軸線方向）の正面に位置するフランジ板に形成された出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出される。また、この出口開口の開口面積の増減調節により、外筒内における汚泥の滞留時間を調整することができる。さらに、前記出口開口の外筒外周側の開口縁がスクリーンによる前記円筒周面と前記外筒の径方向に見てほぼ同一位置であり、運転終了後に、外筒内に汚泥が溜まることがなく、清掃が容易になる。
【０００９】
出口開口度調節機構としては、前記出口開口を形成されたフランジ板の重り合って配置されて当該フランジ板に対して回転変位可能なシャッタ板を含み、当該シャッタ板の前記フランジ板に対する回転変位位置に応じて当該シャッタ板による前記出口開口の塞ぎ量を増減する構造のものとすることができる。
【００１０】
また、上述の目的を達成するために、この発明による汚泥の分離濃縮方法は、両端を円盤状のフランジ板により閉じられて円筒周面をスクリーンにより構成された外筒を実質的に水平な自身の中心軸線周りに回転させると共に、前記外筒内に同心配置されたスクリューを前記外筒の回転方向とは逆方向に回転させ、被処理物であるポリマー凝集汚泥を前記スクリューの円筒状中心軸の中空筒部に供給し、当該汚泥を前記円筒状中心軸が前記外筒内の一端側に位置する部分の軸周面に設けられた入口開口より前記外筒内に上部空間を残した態様で導入し、前記外筒の外部上方から洗浄液を前記外筒の円筒周面に向けて噴射し、前記スクリーンの洗浄を連続的又は間欠的に行いつつ、前記円筒状中心軸の外周面に設けられているスクリュー羽根によって前記外筒内の汚泥を前記外筒の一端側より他端側に移送して前記外筒の他端側のフランジ位置に形成されている出口開口より排出する過程で、前記スクリーンによって汚泥の濾過を行なうとともに、前記出口開口の開口面積を増減調節して前記外筒内の汚泥滞留時間を調整し、ポリマー凝集フロックは破壊されることなく、濃縮汚泥は前記出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出されることを特徴とする。
【００１１】
この発明による汚泥の分離濃縮方法では、汚泥の分離濃縮効率を良好に保ってスクリーンの洗浄回復をよくするために、前記外筒内の汚泥の充填率を５０％以上、９０％以下とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図４はこの発明による外筒回転型濃縮機の一つの実施の形態を示している。
【００１４】
架台１は左右の側板３、５を有し、側板３、５には軸受スリーブ７と軸受ブラケット９とが一つの水平軸線Ｘ上に固定されている。軸受スリーブ７と軸受ブラケット９は軸受部材１１、１３によって外筒１５を回転可能に支持している。
【００１５】
外筒１５は、両端を円盤状のフランジ板１７、１９により閉じられて円筒周面をパンチングメタル等によるメタルスクリーン２１により構成されている。一方（左側）のフランジ板１７には短軸スリーブ２３が固定されており、短軸スリーブ２３の内周側に軸受部材１１が取り付けられている。他方（右側）のフランジ板１９には長軸スリーブ２５が固定されており、長軸スリーブ２５の外周側には軸受部材１３が取り付けられている。
【００１６】
円筒状のメタルスクリーン２１は、図２、図３に示されているように、半割形状で、ボルト・ナット２９によって互いに締結される２つの半円環状部材２７Ａ、２７Ｂに両端部に固定され、左右の半円環状部材２７Ａ、２７Ｂが各々ボルト・ナット３１によってフランジ板１７、１９に締結されている。左右の半円環状部材２７Ａ、２７Ｂの間には複数個のタイバー３３が掛け渡されており、各タイバー３３の軸線方向の中間部にメタルスクリーン２１の軸線方向中間部を外側から補助支持する複数個の支持リング３５が取り付けられている。
【００１７】
長軸スリーブ２５には外筒回転駆動用のスプロケット３７が固定されている。スプロケット３７は、図示されていない外筒回転駆動用の電動機と駆動連結され、外筒１５を例えば反時計廻り方向（図５参照）に回転駆動する。
【００１８】
外筒１５内にはスクリュー３９が回転可能に同心配置されている。スクリュー３９は、円筒状中心軸４１と、円筒状中心軸４１の外周面に設けられた螺旋形状のスクリュー羽根４３と、円筒状中心軸４１の閉じ端部（右端部）に同心連結された回転駆動軸４５とを有している。
【００１９】
円筒状中心軸４１は、外筒１５内にあり、一端側（左側）が軸受スリーブ７内に延出し、その延出軸部４７を軸受部材４９によって長軸スリーブ７より回転可能に支持されている。延出軸部４７の先端面は開口しており、開口端が汚泥（被処理物）の投入口５１になっている。
【００２０】
円筒状中心軸４１が外筒１５内の一端側（フランジ板１７側）に位置する部分の軸周面には被処理物の汚泥を円筒状中心軸４１の中空筒部５３より外筒１５内に導入する入口開口５５が２つ設けられている。なお、円筒状中心軸４１の中空筒部５３には入口開口５５の位置より被処理物の汚泥が中空筒部５３内を図１にて右側へ侵入することを禁止するための閉じ板５７が固定されている。
【００２１】
回転駆動軸４５は、長軸スリーブ２５を軸線方向に貫通し、長軸スリーブ２５より回転可能に支持されており、図示されていないスクリュー回転駆動用の電動機と駆動連結され、スクリュー３９を例えば時計廻り方向に回転駆動する。
【００２２】
スクリュー羽根４３は、スクリュー３９の時計廻り方向に回転により、外筒１５内の汚泥を図１にて左側（フランジ板１７側）より右側（フランジ板１９側）へ移送する。スクリュー羽根４３の外周縁は、汚泥がショートパスしないようメタルスクリーン２１の内周面との間に微小間隙をおいて対向している。なお、必要に応じてスクリュー羽根４３にスクレーパを取り付け、かき落としによってメタルスクリーン２１の再生回復を行うこともできる。
【００２３】
フランジ板１９には外筒１５内の濃縮汚泥を外筒１５外へ排出する複数個の出口開口５９が開口形成されている。出口開口５９は、外筒１５の中心と同心の円弧形状の開口であり、外筒外周側の開口縁６１がメタルスクリーン２１による円筒周面（内周面）と外筒１５の径方向に見てほぼ同一位置になっている。これは、メタルスクリーン２１に内周面と出口開口５９との間に堰がないことを意味する。これにより、運転終了後に、外筒１５内に汚泥が溜まることがなく、清掃が容易になる。
【００２４】
フランジ板１９には出口開口５９の開口面積（有効面積）を増減調節する出口開口度調節機構として、図４によく示されているように、フランジ板１９の外側面の重り合って配置されたシャッタ板６３がボルト６５によってフランジ板１７に対して回転変位可能に固定されている。シャッタ板６３は、各出口開口５９毎に翼形状部６７を有し、フランジ板１９に対する回転変位位置（回転方向の固定位置）に応じて翼形状部６７による出口開口５９の塞ぎ量を一様に増減する。なお、シャッタ板６３に形成されているボルト６５の通し孔６９は外筒１５の中心と同心の円弧形状の長孔になっており、通し孔６９の範囲内で、ボルト６５によってシャッタ板６３をフランジ板１９に対して任意の回転角位置で固定できる。
【００２５】
外筒１５の外部上方には洗浄液噴出用の洗浄管７１が左右の側板３、５間に掛け渡された態様で固定配置されている。洗浄管７１は、洗浄管７１より噴射された洗浄液が効率よくメタルスクリーンにかかるよう、外筒１５の直上位置より少し外筒１５の回転方向遅れ側に偏倚した位置に配置されている。
【００２６】
つぎに、上述の構成による外筒回転型濃縮機を使用した汚泥の分離濃縮方法について説明する。
【００２７】
外筒１５を反時計廻り方向に、スクリュー３９を外筒１５の回転方向とは逆の時計廻り方向に各々回転駆動し、前処理で例えば高分子ポリマーを加えてポリマー凝集した汚泥を延出軸部４７の投入口５１より中空筒部５３内に連続投入する。この汚泥は、中空筒部５３を通って入口開口５５より外筒１５内に入り、回転しているスクリュー羽根４３によって外筒１５の一端側（左側）より他端側（右側）に移送される。
【００２８】
この移送過程で、汚泥中の液成分（濾液）がメタルスクリーン２１を透過して外筒１５の下方への分離流出し、汚泥の濃縮が行われ、濃縮された汚泥は移送方向（軸線方向）を変更されることなく、各出口開口５９より外筒１５の外部へスムーズに排出される。
【００２９】
これにより、濃縮汚泥を大きい排出抵抗を受けることなく外筒１５外に排出することができ、ポリマー凝集したフロックを壊すことがない。また、シャッタ板６３によって出口開口５９の有効面積を増減することにより、外筒１５内の汚泥滞留時間を容易に調整することができる。
【００３０】
上述した汚泥濃縮過程において、外筒１５の外部上方の洗浄管７１により洗浄液が外筒１５の円筒周面をなすメタルスクリーン２１へ噴射することにより、メタルスクリーン２１の洗浄が行われ、外筒１５が回転することで、メタルスクリーン２１による外筒濾過面積全体（全周）が有効に作用し、処理能力が飛躍的に向上する。この場合、汚泥の分離濃縮効率を良好に保ってメタルスクリーン２１の洗浄回復をよくするために、図５に示されているように、外筒１５内の汚泥の充填率を５０％以上、９０％以下とすることが好ましい。
【００３１】
また、スクリュー回転による濃縮汚泥の搬送効果と、外筒濾面（メタルスクリーン２１）と逆方向に回転するスクリュー羽根４３先端の差速による濾面の掻き取り効果により、連続した効率的な汚泥濃縮が行われる。外筒１５とスクリュー３９との逆回転差速は汚泥に応じて最適設定でき、４ＲＰＭ以上が望ましい。また、洗浄は常に連続的に行われるものであるが、濾過性がよい場合には、連続的でなく間欠的に行うようにしてもよい。さらに濾過性が非常によい場合には洗浄水は不要にすることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による外筒回転型濃縮機および汚泥の分離濃縮方法によれば、円筒状中心軸の入口開口より外筒内に導入されたポリマー凝集汚泥等の被処理物の濃縮が、外筒とスクリューとの逆回転によって高効率で行われ、濃縮汚泥等はスクリュー回転による移送方向（外筒の軸線方向）の正面に位置するフランジ板に形成された出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出されるから、汚泥中のポリマー凝集フロックを破壊する虞れがなく、安定した濃縮処理を行うことができ、汚泥がスムーズに流れて詰まりも生じ難くなる。また、この出口開口の開口面積の増減調節により、外筒内における汚泥の滞留時間を調整することができる。この発明による外筒回転型濃縮機においてはさらに、前記出口開口の外筒外周側の開口縁がスクリーンによる前記円筒周面と前記外筒の径方向に見てほぼ同一位置であり、運転終了後に、外筒内に汚泥が溜まることがなく、清掃が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による外筒回転型濃縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】 この発明による外筒回転型濃縮機のメタルスクリーン部分の正面図である。
【図３】 図２の線III−III断面図である。
【図４】 この発明による外筒回転型濃縮機の外筒の端面図である。
【図５】 この発明による外筒回転型濃縮機の使用状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 架台
１５ 外筒
１７、１９ フランジ板
２１ メタルスクリーン
３９ スクリュー
４１ 円筒状中心軸
４３ スクリュー羽根
５５ 入口開口
５９ 出口開口
６３ シャッタ板

Claims (4)

1. 両端を円盤状のフランジ板により閉じられて円筒周面をスクリーンにより構成された外筒と、前記外筒内に同心配置されたスクリューとを有し、前記外筒と前記スクリューとが互いに逆方向に回転駆動される外筒回転型濃縮機において、前記スクリューは外周面にスクリュー羽根を有する円筒状中心軸を有し、前記円筒状中心軸が前記外筒内の一端側に位置する部分の軸周面に被処理物であるポリマー凝集汚泥を当該円筒状中心軸の中空筒部より前記外筒内に導入する入口開口が設けられ、前記外筒の他端側の前記フランジ板に出口開口が形成され、前記出口開口の開口面積を増減調節する出口開口度調節機構が前記外筒に設けられ、前記出口開口の外筒外周側の開口縁がスクリーンによる前記円筒周面と前記外筒の径方向に見てほぼ同一位置であり、ポリマー凝集フロックは破壊されることなく、濃縮汚泥は前記出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出されることを特徴とする外筒回転型濃縮機。
2. 請求項１記載の外筒回転型濃縮機において、前記出口開口度調節機構は前記出口開口を形成されたフランジ板の重り合って配置されて当該フランジ板に対して回転変位可能なシャッタ板を含み、当該シャッタ板の前記フランジ板に対する回転変位位置に応じて当該シャッタ板による前記出口開口の塞ぎ量を増減することを特徴とする外筒回転型濃縮機。
3. 両端を円盤状のフランジ板により閉じられて円筒周面をスクリーンにより構成された外筒を実質的に水平な自身の中心軸線周りに回転させると共に、前記外筒内に同心配置されたスクリューを前記外筒の回転方向とは逆方向に回転させ、被処理物であるポリマー凝集汚泥を前記スクリューの円筒状中心軸の中空筒部に供給し、当該汚泥を前記円筒状中心軸が前記外筒内の一端側に位置する部分の軸周面に設けられた入口開口より前記外筒内に上部空間を残した態様で導入し、前記外筒の外部上方から洗浄液を前記外筒の円筒周面に向けて噴射し、前記スクリーンの洗浄を連続的又は間欠的に行いつつ、前記円筒状中心軸の外周面に設けられているスクリュー羽根によって前記外筒内の汚泥を前記外筒の一端側より他端側に移送して前記外筒の他端側のフランジ位置に形成されている出口開口より排出する過程で、前記スクリーンによって汚泥の濾過を行なうとともに、前記出口開口の開口面積を増減調節して前記外筒内の汚泥滞留時間を調整し、ポリマー凝集フロックは破壊されることなく、濃縮汚泥は前記出口開口より大きい排出抵抗を受けることなく外筒外に排出されることを特徴とする汚泥の分離濃縮方法。
4. 請求項３記載の汚泥の分離濃縮方法において、前記外筒内の汚泥の充填率を５０％以上、９０％以下とすることを特徴とする汚泥の分離濃縮方法。

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