JP4493031B2 - ろ過装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備の小型化し難かった。
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
そこで、本発明者らは、このような問題点を鑑み、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、これら内側ろ材と外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、ろ過空間の下方側から被処理液を送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、内側ろ材及び外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされたろ過装置を提案した(例えば、特許文献3)。
そこで、本発明の主たる課題は、ろ過濃縮性能を向上させるろ過装置を提供することにある。
<請求項1記載の発明>
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、
前記ろ過空間の下方から被処理液を上方に向かって送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記ケーキは回転する前記ろ材との摩擦力により前記仕切りに沿って上昇させ、ろ過空間から排出されるように構成され、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーのそれぞれが、ろ過面に近接又は接触するように、前記内側ろ材及び外側ろ材の軸方向で、かつ前記スパイラル状の仕切りの内周縁と外周縁とにそれぞれ沿って前記ろ過空間内に設けられた、
ことを特徴とするろ過装置。
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び/又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
また、ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーが、ろ過面に近接又は接触するように、内側ろ材及び外側ろ材の軸方向で、かつスパイラル状の仕切りの内周縁と外周縁とにそれぞれ沿って設けられていることにより、ろ過面に固着したケーキを効率よく掻き取ることができ、ろ過濃縮性能を著しく改善することができる。
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成(横型)のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし、より均一にすることができる。
少なくとも前記ろ過空間の前記上方側付近における前記スクレーパーは、前記内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に位置するように配置された、請求項1記載のろ過装置。
少なくともろ過空間の上方側付近におけるスクレーパーを、内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に位置するように配置することにより、含水率が低下したケーキが多いろ過空間のケーキ排出側部分において、抵抗を少なくしてケーキを搬送しやすくすることができる。
少なくとも前記ろ過空間の下方側付近における前記スクレーパーは、ろ過面に近接又は接触する、前記ケーキの搬送方向と対向する先端面が、前記ケーキの搬送方向の後方から前方に向かうに従って、前記仕切りのスパイラル状の帯の幅方向の中央部分に向かうように設けられている、前記内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に対して振り角をつけて配置された、請求項1又は2記載のろ過装置。
少なくともろ過空間の下方側付近におけるスクレーパーを、ろ過面に近接又は接触する先端部分から後端部分にかけて、仕切りのスパイラル状の帯の幅方向の中央部分に向かうように、内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に対して振り角をつけて配置することにより、ケーキ濃度も低く流動性を持った被処理液が多いろ過空間の送入部分において、ケーキを攪拌させつつ効率よく搬送することができると共に、被処理液の濃度・圧力分布の均一化を一層促進させることができる。
前記ケーキの搬送方向と対向するスクレーパーの先端面に幅方向に沿う切込みが縦方向に間隔を置いて形成された、請求項4記載のろ過装置。
ケーキの搬送方向と対向するスクレーパーの先端面に、幅方向に沿いかつ縦方向に間隔を置いて切込みを形成することにより、この切込み部分で乱流を発生させ、剥離したケーキをより一層攪拌させることができる。
前記スクレーパーは、ろ過面に近接又は接触するその面が、前記仕切りの内周縁と外周縁とそれぞれ略同一の円周上に位置するように設けられた、請求項1乃至4のいずれか1項記載のろ過装置。
スクレーパーにおけるろ過面に近接又は接触する側面が、仕切りの内周縁と外周縁とそれぞれ略同一の円周上に位置するように設けられていることにより、内側ろ材及び外側ろ材と仕切りとの間隔をスクレーパーの厚み分だけ余計にあける必要がないため、内側ろ材及び外側ろ材と仕切りとの間隔を狭めることができ、ろ過濃縮性能や脱水性能を向上させることができる。
前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側と上方側とにおいて固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方と前記仕切りの周縁とを連結して固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
前記スクレーパーは、前記仕切りの周縁相互を連結して固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方のみに固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
スクレーパーをろ過空間の下方側と上方側とに固定することによって、スクレーパーは強固に支持される。また、ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方と仕切りの周縁とを連結して固定したり、仕切りの周縁相互を連結して固定したり、ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方のみに固定したりすることで、ろ過空間の上部や下部等で、スクレーパーの配置形態を好適に変えることができる。
前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置。
ろ過空間に送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置。
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面(例えば、内側ろ材のろ過面)近傍のケーキは、もう一方のろ過面(例えば、外側ろ材のろ過面)側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置。
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第1の回転駆動手段と第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
前記スパイラル状の仕切りは、前記下方側から前記上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置。
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の下方側からその上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ(分布)をなくし均一にすることができる。
<本発明に係るろ過装置の構成>
本発明に係るろ過装置におけるケーシング7の内部には、図1及び図2に示されるように、モータ等の第1の回転駆動手段(図示せず)によって駆動力が伝達される内筒回転軸5に上板1Aが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材1と、この内側ろ材1と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材2と、ケーシング7の上板7A及び底板7Bに両端部を固定され、内側ろ材1と外側ろ材2との間に形成されるろ過空間4に配置されたスパイラル状(リボンスクリュー状)の仕切り3と、が備えられている。なお、ケーシング7は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口10,11へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間4内に被処理液を送入する。ろ過空間4内に送入された被処理液は、仕切り3に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材1と外側ろ材2 とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材1 と外側ろ材2 をそれぞれ、モータ等の第1及び第2の回転駆動手段(図示せず)によって回転させられる。この際、必要に応じて内側ろ材1と外側ろ材2とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材1と外側ろ材2は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
Claims (13)
- 同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、
前記ろ過空間の下方から被処理液を上方に向かって送入して、ろ過空間内の上方側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記ケーキは回転する前記ろ材との摩擦力により前記仕切りに沿って上昇させ、ろ過空間から排出されるように構成され、
前記内側ろ材及び前記外側ろ材に付着したケーキを掻き取るスクレーパーのそれぞれが、ろ過面に近接又は接触するように、前記内側ろ材及び外側ろ材の軸方向で、かつ前記スパイラル状の仕切りの内周縁と外周縁とにそれぞれ沿って前記ろ過空間内に設けられた、
ことを特徴とするろ過装置。 - 少なくとも前記ろ過空間の前記上方側付近における前記スクレーパーは、前記内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に位置するように配置された、請求項1記載のろ過装置。
- 少なくとも前記ろ過空間の下方側付近における前記スクレーパーは、ろ過面に近接又は接触する、前記ケーキの搬送方向と対向する先端面が、前記ケーキの搬送方向の後方から前方に向かうに従って、前記仕切りのスパイラル状の帯の幅方向の中央部分に向かうように設けられている、前記内側ろ材及び外側ろ材の接線方向に対して振り角をつけて配置された、請求項1又は2記載のろ過装置。
- 前記ケーキの搬送方向と対向するスクレーパーの先端面に幅方向に沿う切込みが縦方向に間隔を置いて形成された、請求項4記載のろ過装置。
- 前記スクレーパーは、ろ過面に近接又は接触するその面が、前記仕切りの内周縁と外周縁とそれぞれ略同一の円周上に位置するように設けられた、請求項1乃至4のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側と上方側とにおいて固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方と前記仕切りの周縁とを連結して固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スクレーパーは、前記仕切りの周縁相互を連結して固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スクレーパーは、前記ろ過空間の下方側又は上方側のどちらか一方のみに固定された、請求項1乃至5のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項1乃至9のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項1乃至10のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記内側ろ材に第1の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第2の回転駆動手段が設けられ、前記第1の回転駆動手段と前記第2の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項1乃至11のいずれか1項記載のろ過装置。
- 前記スパイラル状の仕切りは、前記下方側から前記上方側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項1乃至12のいずれか1項記載のろ過装置。
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