JP4702358B2 - 濃縮機構付きスクリュープレス - Google Patents

Description

この発明は、濃縮装置とスクリュープレスを組み合わせ、固形物負荷よりも水負荷の大きい濃度の低い大容量の汚泥を、目詰まりを防止しながら濃縮し、脱水ケーキの含水率のばらつきを少なくして高脱水を可能とする濃縮機構付きスクリュープレスの改良に関する。

従来、濃度の低い有機性汚泥は遠心濃縮機や浮上濃縮機により濃縮した後、ろ過脱水する方法が取られている。例えば、スクリュープレスでは、１％の濃度の汚泥を４〜５％に濃縮して、この濃縮汚泥をろ過・脱水している。これらの濃縮装置はいずれも設置面積が大きくなり、駆動電力費や高分子凝集剤の費用などが高く付き、維持管理においても面倒であった。濃度の低い有機性汚泥を直接スクリュープレスで濃縮、脱水させると、スクリュープレスの汚泥注入側では汚泥濃度が低いため、濃縮ゾーンの濃縮スクリーンでは固形物負荷よりも水負荷が大きく、濃縮スクリーンから多量の水を排出する必要がある。従来、スクリュープレスでは、下水、し尿、あるいは食品生産加工廃水等の有機性汚泥に高分子凝集剤を添加してフロックを生成させているが、凝集させたフロックは高分子薄膜が発生して目詰まりしやすくなり、濃縮ゾーンの濃縮スクリーンに残渣が付着して、低速回転のスクリュー羽根ではスクリーン面の再生が困難となる。

固形物負荷よりも水負荷の大きい濃度の低い大量の汚泥を処理するために、従来のスクリュープレスに濃縮装置を組合せた固液分離装置としては、スクリュー羽根を配設した垂直円筒スクリーンの排出口をスクリュープレスの供給口に連結し、下部から導入した原液汚泥をスクリュー羽根で上方に移送しながら重力により濃縮し、円筒スクリーンの周部から分離液を排出する汚泥濃縮脱水装置がある。これは、特許文献１に記載してあるように公知である。また、スクリュー羽根をろ過筒に垂設し、ろ過筒の下端部をスクリュープレスの脱水筒の始端部に連結して、垂直姿勢の重力とスクリュー羽根の搬送圧によりろ液を分離する濃縮機を用いた連続加圧脱水機も、例えば、特許文献２に記載してあるように、本願発明の出願人が提案している。
特公平６−１５１１７号公報（請求項１及び作用の欄、第１図） 特許第３８００４０８号公報（段落番号００１４乃至段落番号００１６、図１及び図２）

従来の汚泥の濃縮装置として、スクリュープレスの供給口に組合せた円筒スクリーン及びろ過筒は、汚泥重力と回転するスクリュー羽根の移送力や押込み圧で固液分離が促進される利点がある。目詰まりを起しやすい水負荷の大きい有機性汚泥でも、スクリュー羽根の回転速度を調整してスクリーン面を再生し、目詰まりを発生することなく低濃度の汚泥を濃縮できる。スクリュープレスに連続して濃縮汚泥を供給できるものであるが、円筒状のスクリーンではろ液を分離するためのろ過面積が大きく取れないため、濃縮処理能力に限界がある。処理能力を高めるために、筒体内部のスクリーン面に螺旋状のスクリュー羽根の摺接回数を増加させると、凝集フロックを破壊する恐れがある。

この発明に係わる濃縮機構付きスクリュープレスの要旨は、脱水スクリーンにスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を内設し、脱水スクリーンとスクリュー軸の間のろ過室に供給した汚泥を、スクリュー羽根で移送しながら脱水スクリーンからろ液を分離して、ろ過室の終端部から脱水ケーキを取出すスクリュープレスにおいて、脱水スクリーンの始端部周部に一対の円盤状の濃縮スクリーンを配設し、濃縮スクリーンの外周部にろ室外環を嵌着して円環状の濃縮室を形成し、濃縮室に羽根車を配設して濃縮機を構成すると共に、ろ室外環に原液汚泥の供給口と、羽根車の羽根ボスに濃縮汚泥の給泥孔を開口して、脱水スクリーンに内設したスクリュー軸を羽根ボスの内部に突設させたもので、濃度が低く水負荷の大きい原液汚泥でも、濃縮室のろ過面積の広い左右の円板状の濃縮スクリーンからろ液を分離するので、大容量処理による汚泥濃縮が可能となる。複数枚の羽根車のインペラーの左右の側縁で、濃縮スクリーンが捕捉した固形分を掻取るので、目詰まりせんとするろ過面を連続的に再生して固液分離が良好に行われ、目詰まりすることなく多量のろ液が排出できる。また、高濃度の濃縮汚泥をスクリュープレスに供給するので、含水率のばらつきの少ない高脱水のケーキを得ることができる。

濃縮機に配設する羽根車のインペラーは、羽根車の回転方向に曲折させたもので、原液汚泥が羽根車のインペラーの曲折面に沿って流動し、汚泥を撹拌して凝集フロックを壊すことがなく、押込圧を発生させることができる。そして、濃縮機の羽根車は、スクリュープレスに配設するスクリュー羽根の回転と同方向に回転させるもので、ろ液が分離された濃縮汚泥は、インペラー面の接触圧力が増大してすべり抵抗が少なくなり、濃縮機の濃縮室の羽根車とスクリュープレスのろ過室のスクリュー羽根が連動して押込圧と引込作用を発生させて、羽根ボスの給泥孔に大きな負荷を生じさせることがなく、濃縮汚泥を濃縮室からろ過室に供給することができる。

濃縮機のろ室外環に複数の汚泥の供給口を開口し、羽根車に止着したインペラーの曲折させた羽根面前面と羽根面背面の間に原液汚泥を圧入するもので、羽根車に配設した複数枚のインペラーの間に均一に汚泥が供給されて、凝集フロックを壊すことがなく、均一な濃縮汚泥にすることができる。そして、羽根車に止着したインペラーの先端部に切欠き溝を設けたもので、インペラーの前後に原液汚泥を流動させて、羽根車に止着した複数枚のインペラー間に均等に原液汚泥が分散し、濃縮スクリーンからろ液を分離したばらつきのない濃縮汚泥をスクリュープレスに供給できる。また、羽根車に止着したインペラーの羽根面に複数の連通孔を設けてもよく、濃縮スクリーンからろ液を分離しながら、複数枚のインペラー間に均等に汚泥を分散させることができる。

濃縮室に張設する濃縮スクリーンは、同心円環状の複数の分割金属ろ材で構成し、分割金属ろ材の微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小したもので、外周部から中心部に向かって排出すべきろ液量の増加と目抜けＳＳ量が抑制され、ろ液が懸濁することもなく汚泥の処理量が増加して、濃縮率も向上する。そして、汚泥の濃度の低いろ室外環近傍では微細孔を大きくし、羽根車の回転とともに濃縮されて摩擦抵抗が発生する内周部の微細孔を小さくしたので、固形物負荷よりも水負荷の大きい濃度の低い大量の汚泥を処理することができる。

この発明は上記のように構成してあり、濃縮機に配設した羽根車を微速回転させながらろ室外環の供給口から濃縮室に汚泥を圧入すると、羽根車の回転とともに前後のインペラーに包持されて濃縮スクリーンのろ過面に沿って移送する。固形物負荷よりも水負荷の大きい汚泥は、圧入直後のろ室外環の近傍では、主に圧入圧力で左右の濃縮スクリーンからろ液が分離される。ろ室外環の供給口からの汚泥の押込圧と、回転方向に曲折したインペラーの押圧力で、濃縮スクリーンからろ液が分離される。濃縮スクリーンのろ過面に固形層が徐々に形成され、ろ過面の固形層と汚泥との間に摩擦抵抗が発生して脱水が促進される。これと同時に回転しているインペラーの側縁が左右の濃縮スクリーンに連続して摺接し、ろ過面を再生するので、濃縮スクリーンが目詰まりすることなく連続してろ過作業が可能となる。インペラーの回転に伴って刻々と異なる方向から加圧力が作用し、濃縮された汚泥は一方向からの押圧力だけでなく剪断作用も発生する。回転方向に曲折したインペラーの押込圧と同方向に回転するスクリュー羽根の引込作用が連動して、羽根ボスの給泥孔に大きな負荷を生じさせることなく、濃縮汚泥をスクリュープレスのろ過室に移送させて圧搾脱水できる。大容量の汚泥処理が可能となり、ばらつきのない低含水率の脱水ケーキが得られる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１は濃縮機構付きスクリュープレスの縦断面図であって、濃縮機構付きスクリュープレス１は、脱水スクリーン２にスクリュー羽根３を巻き掛けたスクリュー軸４を内設して、脱水スクリーン２とスクリュー軸４の間にろ過室５を形成したスクリュープレス６と、脱水スクリーン２の始端周部に連設して羽根車７を配設した円環状の濃縮機８で構成し、スクリュープレス６のスクリュー軸４を濃縮機８の軸芯部に突設してある。スクリュープレス６は円筒状の脱水スクリーン２にテーパー状のスクリュー軸４を内設し、ろ過室５は始端側から排出側に向かって容積を漸減してある。濃縮機構付きスクリュープレス１は、前段の濃縮機８及びスクリュー軸４を突設した濃縮機８の軸芯部を濃縮ゾーンＡとし、スクリュープレス６の脱水スクリーン２の内部を脱水ろ過ゾーンＢとしてある。スクリュープレス６の脱水スクリーン２にスクリーン駆動機９と、スクリュー軸４にスクリュー駆動機１０が連動連結してあり、機枠（図示せず）に支架した濃縮機８に脱水スクリーン２を摺接させて、スクリュープレス６の脱水スクリーン２とスクリュー軸４を差速回転可能としてある。必要に応じて、スクリュープレス６の脱水スクリーン２とスクリュー軸４を逆回転させれば、濃縮機８から供給された濃縮汚泥に剪断作用を与え圧搾効果を高めることができる。脱水スクリーン２が目詰まりした時には、脱水スクリーン２とスクリュー軸４を同方向に回転させれば、スクリュー軸４のスクリュー駆動機１０の過負荷を軽減してケーキを排出でき、脱水スクリーン２を回転させながら洗浄水を噴射すれば、脱水スクリーン２の目詰まりを均一に解消できる。

図２は濃縮機構付きスクリュープレスに配設した濃縮機の要部縦断面図であって、脱水スクリーン２の始端部に配設した濃縮機８は、一対の円盤状の濃縮スクリーン１１、１１と濃縮スクリーン１１、１１の外周部に嵌着したろ室外環１２で円環状の濃縮室１３を形成し、ろ室外環１２に汚泥の供給口１４を開口してある。濃縮スクリーン１１、１１の内周部に内環支持枠１５が嵌着してあり、内環支持枠１５の内部に給泥室１３ａを形成してある。図３は濃縮スクリーンの正面図であって、濃縮スクリーン１１は、同心円環状の複数の分割金属ろ材１１ａ、１１ｂ、１１ｃで構成してあり、分割金属ろ材１１ａ、１１ｂ、１１ｃの微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小してある。濃度の低い円周部のろ室外環１２の近傍では微細孔を大きくし、羽根車７の回転とともに濃縮されて摩擦抵抗が発生する内周部の内環支持枠１５の近傍では微細孔を小さくしたので、外周部から中心部に向かって排出すべきろ液量の増加と目抜けＳＳ量が抑制されて、汚泥の処理量が増加し、ろ液が懸濁することなく汚泥の濃縮率が向上する。図４は濃縮機の要部正面図であって、濃縮機８の濃縮スクリーン１１は、濃縮スクリーン１１の外周部と内周部にそれぞれ嵌着したろ室外環１２と内環支持枠１５を、複数の環状枠１６・・・を止着した支持杆１７・・・に連結して濃縮スクリーン１１の外周部を補強してある。図１及び図２に示すように、脱水スクリーン２の始端外周部に環状フレーム１８が嵌着してあり、環状フレーム１８と内環支持枠１５の側端を突合わせ、対設面側にシール材１９、１９を嵌着してある。

図５は濃縮室に配設する羽根車の一部縦断正面図であって、濃縮室１３に配設する羽根車７は筒状の羽根ボス２０に複数枚のインペラー２１・・・を止着して、インペラー２１の先端部に切欠き溝２２を形成すると共に、羽根ボス２０に複数の濃縮汚泥の給泥孔２３・・・を開口してある。羽根車７の羽根ボス２０の両端に鍔部２０ａを形成し、羽根ボス２０の内部の始端側を側板２０ｂで閉塞してある。図１に示すように、脱水スクリーン２の環状フレーム１８と、機枠（図示せず）に支架した濃縮機８の内環支持枠１５で羽根車７の羽根ボス２０の鍔部２０ａ、２０ａを夾持してシール材１９、１９で水封し、インぺラー駆動機２４に連動連結して、羽根車７を回転自在としてある。濃縮室１３に延設した羽根車７のインペラー２１は、先端部をろ室外環１２に近接させて、インペラー２１の側縁を左右の濃縮スクリーン１１、１１に摺接させてある。濃縮機８に配設した羽根車７の羽根ボス２０の給泥孔２３・・・に、脱水スクリーン２から突設したスクリュー羽根３を巻き掛けたスクリュー軸４の先端部を対設してあり、羽根ボス２０の内部を濃縮汚泥の圧入室２５としてある。

図６は羽根車の縦断側面図であって、羽根車７の羽根ボス２０に止着した複数枚のインペラー２１・・・は、先端部を回転方向に曲折して濃縮室１３に配設してあり、この発明の実施例では、インペラー２１を４個の直片を折り曲げて曲折線に近似させて回転方向に前進させてある。図２に示す、濃縮室１３のろ室外環１２に開口した原液汚泥の供給口１４は、円環状のろ室外環１２に複数ヶ所対称に開口すれば、原液汚泥を羽根車７のインペラー２１、２１・・・間に、より均等に圧入することができる。図６に概念的に示しているように、この発明の実施例では、インペラー２１の回転方向の斜め上方のろ室外環１２に供給口１４ａと、回転方向の斜め下方のろ室外環１２に供給口１４ｂが、円環状のろ室外環１２の中心位置を対称とした位置に設けてある。濃縮機８の濃縮室１３に圧入する汚泥は、濃縮室１３の上下の対称位置から回転している羽根車７に止着しているインペラー２１・・・の曲折させた羽根面前面と、羽根面背面の間に圧入されて、原液汚泥が前後のインペラー２１の羽根面に沿って流動するので、回転するインペラー２１の影響を受けて軟弱な凝集フロックが破壊されることがなく、脱水性が損なわれることもない。

図５に示すように、羽根車７のインペラー２１の先端部に切欠き溝２２を設けてあり、インペラー２１、２１間に圧入した汚泥を切欠き溝２２から前後に流動させて、羽根車７に止着した複数枚のインペラー２１・・・の間に汚泥を均等に供給できる。図７に示すように、他の実施例では、更に、濃縮室１３に均等に流動性のある汚泥を分散させるために、羽根車７ａのインペラー２１ａの曲折させた羽根面の前面と背面に繋がる複数の連通孔２６・・・を設けてあり、濃縮スクリーン１１からろ液を分離しながら、複数枚のインペラー２１ａ・・・間に均等に汚泥を分散させることができる。供給口１４ａ、１４ｂに近接しているろ室外環１２の近傍では、汚泥濃度が低く流動性が高いため、圧入圧力を大きくして、圧入圧力と曲折させたインペラー２１の押込み作用の共同作用で原液汚泥を搬送させる。濃縮室１３では、固形物負荷よりも水負荷が大きい汚泥でも、左右の濃縮スクリーン１１、１１からろ液が大量に排出でき、目詰まりせんとする濃縮スクリーン１１にインペラー２１の側縁を摺接させて、目詰りを未然に防止しながらろ液を分離し、汚泥濃縮の処理量を増加させる。羽根車７の羽根ボス２０の近傍では、濃縮汚泥と曲折させたインペラー２１の羽根面前面との接触圧力が増大してすべり抵抗を減少させて、羽根ボス２０に設けた給泥孔２３に大きな負荷が生じること無く、濃度の高い濃縮汚泥を給泥孔２３から圧入室２５に移送させ、脱水・ろ過ゾーンＢでの汚泥の処理量を増加させ、均一な含水率の少ない脱水ケーキが得られる。

濃縮機８の濃縮室１３に配設した羽根車７と、スクリュープレス６のろ過室５に配設したスクリュー軸４の回転を同方向に回転させるようにしてあり、濃縮スクリーン１１、１１からろ液を分離した濃縮汚泥は、インペラー２１の羽根面の接触圧力が増大してすべり抵抗が少なくなり、濃縮機８の濃縮室１３の羽根車７とスクリュープレス６のろ過室５のスクリュー羽根３が連動して押込圧と引込作用を発生させるので、羽根ボス２０の給泥孔２３・・・に大きな負荷を生じさせることがなく、濃縮汚泥を濃縮室１３からろ過室５に供給することができる。羽根ボス２０の内側の圧入室２５に供給された濃縮汚泥は、スクリュープレス６のろ過室５にスクリュー羽根３で移送してろ過脱水される。脱水スクリーン２をスクリュー軸４とは逆方向に回転させれば、スクリュー軸４の相対回転速度が速くなり、濃縮密度を高めながら、脱水・ろ過ゾーンＢでの押込み圧を高め、脱水スクリーン２の目詰りを未然に防止できる。脱水・ろ過ゾーンＢのろ過室５に過剰にケーキが滞留して内圧が異常に高くなった時には、脱水スクリーン２をスクリュー軸４と同一方向に回転させれば、固着せんとするケーキの過負荷を軽減させ、ろ過室５の排出口近傍での異物の噛込みを解消できる。脱水スクリーン２の周面に沿って洗浄管（図示せず）を配設し、回転している脱水スクリーン２に洗浄水を噴射すれば、洗浄水によりケーキとスクリーンの接触面を潤滑化させて脱水スクリーン２のスクリーン面の目詰まりを未然に防止して固液分離を促進し、大容量の汚泥処理が可能となり、含水率のばらつきの少ない高脱水のケーキを得ることができる。

この発明に係わる濃縮機構付きスクリュープレスは、スクリュープレスの脱水スクリーンの始端部周部に円環状の濃縮室を形成し、濃縮室にインペラーを回転方向に曲折させた羽根車を配設し、濃縮室のろ室外環に原液汚泥の供給口と、羽根ボスに濃縮汚泥の給泥孔を開口して、脱水スクリーンに内設したスクリュー軸を濃縮機の羽根ボスの内部に突設させて、濃縮機の羽根車の回転をスクリュー軸に巻き掛けたスクリュー羽根と同方向に回転させるので、曲折させた羽根車が汚泥を撹拌して凝集フロックを壊すことがなく、ろ過面積の広い円板状の左右の濃縮スクリーンからろ液を分離できる。濃縮スクリーンが捕捉した固形分はインペラーの側縁で連続的に掻取るので、濃度が低く水負荷の大きい汚泥でも、目詰まりすることなく多量のろ液を排出できる。そして、濃縮された汚泥は濃縮室のインペラーとろ過室のスクリュー羽根が連動して押込圧と引込作用を発生させて、高濃度の濃縮汚泥を濃縮室からスクリュープレスに供給でき、含水率のばらつきのない高脱水ケーキを得ることができ、原液汚泥の大容量処理が可能となる。従って、下水混合生汚泥、下水消化汚泥、活性余剰汚泥等の大容量の処理を必要とする処理場に好適なスクリュープレスとなるものである。

この発明に係る濃縮機構付きスクリュープレスの縦断面図である。 同じく、濃縮機構付きスクリュープレスに配設した濃縮機の要部縦断面図である。 同じく、濃縮スクリーンの正面図である。 同じく、濃縮機の要部正面図である。 同じく、濃縮室に配設する羽根車の一部縦断正面図である。 同じく、羽根車の縦断側面図である。 同じく、羽根車の他の実施例の縦断側面図である。

符号の説明

２ 脱水スクリーン
３ スクリュー羽根
４ スクリュー軸
５ ろ過室
６ スクリュープレス
７ 羽根車
８ 濃縮機
１１ 濃縮スクリーン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 分割金属ろ材
１２ ろ室外環
１３ 濃縮室
１４、１４ａ、１４ｂ 供給口
２０ 羽根ボス
２１ インペラー
２２ 切欠き溝
２３ 給泥孔
２６ 連通孔

Claims (7)

1. 脱水スクリーン（２）にスクリュー羽根（３）を巻き掛けたスクリュー軸（４）を内設し、脱水スクリーン（２）とスクリュー軸（４）の間のろ過室（５）に供給した汚泥を、スクリュー羽根（３）で移送しながら脱水スクリーン（２）からろ液を分離して、ろ過室（５）の終端部から脱水ケーキを取出すスクリュープレスにおいて、脱水スクリーン（２）の始端部周部に一対の円盤状の濃縮スクリーン（１１、１１）を配設し、濃縮スクリーン（１１）の外周部にろ室外環（１２）を嵌着して円環状の濃縮室（１３）を形成し、濃縮室（１３）に羽根車（７）を配設して濃縮機（８）を構成すると共に、ろ室外環（１２）に原液汚泥の供給口（１４）と、羽根車（７）の羽根ボス（２０）に濃縮汚泥の給泥孔（２３・・・）を開口して、脱水スクリーン（２）に内設したスクリュー軸（４）を羽根ボス（２０）の内部に突設させたことを特徴とする濃縮機構付きスクリュープレス。
2. 上記濃縮機（８）に配設する羽根車（７）のインペラー（２１）を回転方向に曲折させたことを特徴とする請求項１に記載の濃縮機構付きスクリュープレス。
3. 上記羽根車（７）は、スクリュープレス（６）のスクリュー羽根（３）の回転と同方向に回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の濃縮機構付きスクリュープレス。
4. 上記ろ室外環（１２）に複数の汚泥の供給口（１４ａ、１４ｂ）を開口し、上記羽根車（７）のインペラー（２１・・・）の曲折させた羽根面前面と羽根面背面の間に原液汚泥を圧入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の濃縮機構付きスクリュープレス。
5. 上記羽根車（７）のインペラー（２１）の先端部に切欠き溝（２２）を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の濃縮機構付きスクリュープレス。
6. 上記羽根車（７）のインペラー（２１）の羽根面に複数の連通孔（２６・・・）を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の濃縮機構付きスクリュープレス。
7. 上記濃縮スクリーン（１１）は、同心円環状の複数の分割金属ろ材（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）で構成し、分割金属ろ材（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）の微細孔を円周部から中心部に向かって段階的に縮小したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の濃縮機構付きスクリュープレス。