JP4953098B2 - 凝集装置を有するスクリュープレス - Google Patents

Description

この発明は、下水、集落排水、し尿処理、工場廃水等の排水処理設備から発生する汚泥に、ポリマーを添加して圧搾脱水するスクリュープレスに関し、特に、スクリュープレスの前段に大きい凝集混和槽を設置することなく、スクリュープレスに円管状の凝集装置を連設したスクリュープレスの改良に関する。

従来、下水汚泥等を脱水するスクリュープレスはポリマーで凝集処理したものを脱水する必要があり、図６に示すように、凝集混和槽で汚泥と凝集剤を攪拌混合した凝集汚泥をスクリュープレスに供給している。混和槽を設置して、脱水に適した凝集フロックを造粒させて供給するスクリュープレスは、例えば、特許文献１に開示してある。また、スクリュー羽根を巻き掛けた回転軸を横型円筒状の本体内部に配設し、本体内部に溢流壁を立設して、汚泥供給管側を汚泥の調室部とし、調室部の回転軸に攪拌羽根を設けた汚泥処理装置も、例えば、特許文献２に開示してある。
特許第３６７９３５９号公報（段落番号００１３、図１） 特公平０６−１５１１６号公報（請求項１、図１）

従来の下水汚泥等をポリマーで凝集処理する混和槽は比較的大きいため、スクリュープレスの原液供給口側に大きな凝集混和槽の設置と監視のためのスペースが必要となる。大型の脱水機になると、凝集混和槽も所定の滞留時間を維持するために大きな槽になり、中心部と周辺部では攪拌機の周速度が異なるため、凝集フロックの生成状態にバラツキが生じていた。また、横型円筒状の本体内部に汚泥の調室部を設けた汚泥処理装置は、凝集混和槽の設置スペース、及び監視スペースが不要となるものであるが、調室部だけでの凝集フロックの造粒は、攪拌羽根の回転速度が遅いため、生成状態にバラツキを生じる。調室部をスクリュープレスに設置して圧搾脱水すると、凝集フロックがスクリーンから目抜けする恐れがある。

この発明は、ラインミキサーの技術を応用してスクリュープレスに円管状の凝集装置を直接連設して、凝集フロックを生成させる凝集装置を有するスクリュープレスを提供する。

この発明に係る凝集装置を有するスクリュープレスは、外筒スクリーンとスクリュー軸でろ過室を形成し、スクリュー軸に内設した原液供給路からろ過室に調質汚泥を供給し、スクリュー軸に巻き掛けたスクリュー羽根で調質汚泥を移送しながら濃縮脱水し、排出口から脱水ケーキを取り出すスクリュープレスにおいて、スクリュー軸の始端部に連結してスクリュー軸とともに回転する供給管と、フロントフレームに支架した凝集管を連接して円筒状の凝集装置を構成し、凝集管の一端を供給管と摺接させ、他端の始端壁部に攪拌羽根を配置し、供給管の内周面に複数のバッフル板を止着し、攪拌羽根近傍の凝集管に原液汚泥の給泥管と凝集剤の薬注管を連結したことを特徴とする凝集装置を有するスクリュープレスである。

この発明に係る凝集装置を有するスクリュープレスは、フロック形成後、直ちにスクリュープレスに供給して脱水を行なうため、フロックの破壊がなく水切り性が高くなり脱水性が向上する。スクリュープレスのろ過室に供給する調質汚泥処理量を確保できる。攪拌混合された旋回流をバッフル板で攪拌混合された旋回流をバッフル板に衝突させて乱流化し、フロック化を促進させると共に、低速化による造粒作用により適正なフロックにして、直線流に整流化させた調質汚泥をろ過室に供給できる。凝集フロックのバラツキがなく、均一なフロックの形成が可能となる。
スクリュー軸とともに回転する供給管により、同一軸芯で凝集汚泥をろ過室に供給できる。また、直径の小さい管内で攪拌するので攪拌ムラがなくなる。そして、攪拌混合された旋回流をバッフル板に衝突させて乱流化し、フロック化を促進させ、乱流をバッフル板で整流化できる。なお、凝集管に連結する薬注管の代わりに、給泥管に薬注管を連結しても良いもので、補機の設置スペースの少ないスクリュープレスに適するものである。

スクリュープレスに連設する凝集装置の他の発明は、凝集管の周壁の給泥管を取除き、汚泥流入口を拡開した凝集管を構成し、汚泥流入口にラインミキサーを接続したもので、二段凝集が可能となり、一段では凝集が難しい汚泥についても適用可能となり、汚泥の供給量を増やしても、凝集フロックのバラツキがなく、均一なフロックの形成が可能となる。二段凝集で攪拌力が強化され、大容量処理が可能となり、適用対象汚泥の拡大化とスクリュープレスの大型化が行える。

ラインミキサーの構成は、ラインミキサーの一端を凝集管と接続させ、他端の始端壁部に攪拌羽根と、汚泥流出口側の内周壁に複数のバッフル板を配設して、攪拌羽根近傍のラインミキサーに薬注管を接続した給泥管を連結したもので、ラインミキサーの薬注管と凝集装置の薬注管に二種類の高分子凝集剤、或は、無機凝集剤と高分子凝集剤等の別々の凝集剤を使用することで、均一な強固なフロックの形成が可能となり、より高範囲の汚泥に適用可能となる。凝集フロックのバラツキがなく、均一なフロックの形成が可能となり、調整時間が必要な難脱水汚泥等に適用できる。なお、給泥管に接続する薬注管を、ラインミキサーの周壁に連結しても良いものである。

この発明は上記のように構成してあり、円管状の凝集装置をスクリュープレスの入口部に連設することによりスクリュー軸の軸芯と凝集装置の軸芯が共通となり、凝集装置の直径が小さくなる。スクリュープレスの原液供給側に大きい凝集混和槽を設置する必要がなく、凝集装置の設置スペースと、監視スペースが不要となる。ラインミキサーと凝集室を連設すれば、凝集汚泥の大容量処理が可能となり、スクリュープレスの大型化が行える。また、スクリュー軸とともに回転するバッフル板によりフロックの造粒を促進できる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１は凝集装置を有するスクリュープレスの縦断面図であって、前後のフロントフレーム１及びリヤーフレーム２に支架されたスクリュープレス３は、周部にスクリーンを張設した外筒スクリーン４と、その内部にスクリュー羽根５を巻き掛けたスクリュー軸６を配設してある。スクリュー軸６は汚泥の供給側からケーキの排出側に向って拡大させてあり、外筒スクリーン４とスクリュー軸６の間に形成するろ過室７は、凝集汚泥が濃縮・脱水されるに従って容積を減少させてある。スクリュー軸６に原液供給路８が内接してあり、供給孔８ａからろ過室７に調質汚泥を供給するようにしてある。

この発明の実施例では、円筒状の外筒スクリーン４が前半部の濃縮ゾーンＡの外筒スクリーン４ａと後半部のろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂに分割してあり、濃縮ゾーンＡの外筒スクリーン４ａとろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂの間に中間軸受９を介装し、ろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂの下部を外筒支持ローラー１０で支架してある。

図２はスクリュープレスの原液供給側の要部拡大図であって、濃縮ゾーンＡの外筒スクリーン４ａの供給側に連結したフランジ１１がフロントフレーム１に設けた回転板軸受１２に軸支してある。このフランジ１１にスプロケット１３が嵌着してあり、フロントフレーム１の架台１ａに載置した正逆転可能な濃縮外筒駆動機１４に連動連結してある。

図３はスクリュープレスの脱水ケーキ排出側の要部拡大図であって、ろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂの排出側に連結した回転板１５がリヤーフレーム２に配設した回転板軸受１６に軸支してあり、回転板１５に嵌着したスプロケット１７がリヤーフレーム２に載置した脱水機外筒駆動機１８に連動連結してある。濃縮ゾーンＡの外筒スクリーン４ａとろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂを差速回転可能としてある。外筒スクリーン４ｂに内設したスクリュー軸６の後端部にスクリュー駆動軸１９が連結してあり、スクリュー駆動軸１９はリヤーフレーム２の架台２ａに設けた軸受２０に軸支してある。このスクリュー駆動軸１９にスプロケット２１が嵌着してあり、スクリュー駆動機（図示せず）に連動連結してある。ろ過室７の後端側にプレッサー移動軸２２に支架された背圧調整用のプレッサー２３が配設してあり、プレッサー２３はリヤーフレーム２に支架した移動用シリンダー２４に連結してあり、ろ過室７のケーキの排出口２５を調節可能としてある。

濃縮ゾーンＡの外筒スクリーン４ａとろ過・脱水ゾーンＢの外筒スクリーン４ｂを差速回転させながらスクリュー軸６を回転させる。ろ過室７に供給された調質汚泥を、スクリュー羽根５で供給側からケーキの排出側に向って移送させ、外筒スクリーン４ａ、４ｂからろ液を分離してろ過室７の下方に配設したろ液トラフ２６に排出する。調質汚泥は濃縮脱水されながらケーキ状となり、プレッサー２３で背圧を受けながらケーキの排出口２５からケーキ出口２７に排出する。

図２に示すように、スクリュー軸６の始端部に凝集汚泥の供給管２８が連結してあり、供給管２８を拡大させた外周部に軸受２９を嵌着し、外筒４ａに連結したフランジ１１で軸支して、供給管２８をスクリュー軸６とともに回転自在に軸支してある。供給管２８の内周面に複数のバッフル板３０・・・が放射状に止着してあり、供給管２８をスクリュー軸６の原液供給路８からろ過室７に連通させて、バッフル板３０をスクリュー軸６とともに回転させる。

図４はスクリュープレスの原液供給側に接続する凝集装置の拡大図であって、スクリュー軸６の始端部に連結した供給管２８が、フロントフレーム１に支架した凝集管３１にグランドパッキン３３を介して摺接させてある。凝集管３１の始端壁部に攪拌羽根３２が配設してあり、端壁に設けた軸受３４に軸支され、端壁外周部の架台３５に支架した攪拌駆動機３６に直結してある。凝集管３１の周壁に原液汚泥の給泥管３７と凝集剤の薬注管３８が連結してあり、給泥管３７と薬注管３８は、攪拌羽根３２の先端部近傍に開口してある。なお、原液汚泥の給泥管３７と凝集剤の薬注管３８は、凝集管３１の始端壁部に連結してもよいものである。スクリュー軸６に連結して回転する供給管２８と供給管２８に摺接させる凝集管３１で、ラインミキサーを形成する円管状の凝集装置３９を構成してある。凝集装置３９をスクリュープレス３の入口部に連設することにより、スクリュー軸６の軸芯と凝集装置３９の軸芯が共通となり、凝集フロックが破壊されることなく円滑にろ過室７に圧入できる。スクリュープレス３の原液供給側に大きい凝集混和槽を設置する必要がなく、従来の凝集装置の設置スペースと、監視スペースが不要となる。

図４に示す攪拌羽根３２の回転数は、原液濃度と凝集剤の種類により適宜変更するもので、１分間に２００〜６００ｒｐｍとしてあり、原液と凝集剤を攪拌羽根３２の先端近傍に圧入し、攪拌羽根３２で汚泥と凝集剤を急速攪拌する。攪拌羽根３２で攪拌混合された旋回流をバッフル板３０・・・に衝突させて乱流化して、フロック形成を促進させる。スクリュー軸６とともに回転する左右のバッフル板３０、３０によりフロックをさらに造粒する。フロックが形成された調質汚泥を供給管２８から原液供給路８に流入させて、スクリュープレス３のろ過室７に供給する。直径の小さい管内で急速攪拌とバッフル板の組み合わせにより攪拌するので、攪拌ムラがなく、凝集フロックのバラツキがなりなり、均一なフロックの形成が可能となる。フロック形成後、直ちに脱水が行われ、フロックの破壊がなく水切れ性が高くなり、脱水性が向上する。凝集混和槽を配設したスクリュープレスと同等の調質汚泥の供給量の増加が可能となり、スクリュープレスの大型化による大容量処理が実施できる。なお、凝集管３１の内周壁に止着した複数のバッフル板３０・・・は、凝集管３１の軸芯近傍まで延設しても良いもので、水流の乱流化の促進が図れる。薬注管３８は凝集管３１の周壁に連結せずに、薬注管３８を給泥管３７に接続し、給泥管３７から原液と凝集剤の混合液を攪拌羽根３２の先端近傍に圧入しても良いものである。

図５は凝集装置を有するスクリュープレスの他の実施例であって、図４に示す凝集装置の汚泥流入口を拡開してラインミキサーに接続したものである。図４に示す凝集管３１の周壁に連結した原液汚泥の給泥管３７を取除き、汚泥流入口４０ａを拡開した構造の凝集管４０を、スクリュー軸６の始端部に連結した供給管２８に摺接させて、ラインミキサーを形成する凝集装置４１を構成してある。凝集管４０の汚泥流入口４０ａにラインミキサー４２を接続してあり、ラインミキサー４２の始端壁部に攪拌羽根４３を端壁に設けた軸受４４で軸支して、端壁外周部の架台４５に支架した攪拌駆動機４６に直結してある。凝集管４０の汚泥流入口４０ａ近傍のラインミキサー４２の内周壁に複数のバッフル板４７・・・を放射状に止着して、ラインミキサー４２の周壁に凝集剤の薬注管４８を接続した給泥管４９が連結してある。凝集剤を混合した原液汚泥を攪拌羽根４２の先端部近傍に圧入する。なお、薬注管４８は給泥管４９に接続する代わりに、ラインミキサー４２の周壁に薬注管を連結しても良いものである。

凝集装置４１の前段に配設するラインミキサー４２の攪拌羽根４３の回転数も、原液濃度と凝集剤の種類により適宜変更するもので、１分間に２００〜６００ｒｐｍとしてあり、凝集剤を混合してラインミキサー４２に圧入した原液を攪拌羽根４３で急速攪拌し、バッフル板４７・・・に衝突させ、フロック形成を促進させながら凝集管４０の攪拌羽根３２の先端近傍に圧入する。フロック形成中の凝集汚泥を攪拌羽根３２で急速攪拌させて分断し、攪拌混合された旋回流をバッフル板３０・・・に衝突させて乱流化して、再度フロック形成を促進させる。スクリュー軸６とともに回転する左右のバッフル板３０、３０に衝突させて強固なフロックを造粒させる。フロックが形成された調質汚泥を供給管２８から原液供給路８に流入させて、スクリュープレス３のろ過室７に供給する。ラインミキサー４２と凝集装置４１を連設して二段凝集が行われ、凝集フロックを細分化して均一な強固なフロックの形成が可能となる。汚泥の供給量を増やしても、凝集フロックのバラツキがなく、調整時間が必要な難脱水汚泥等に適用できる。凝集汚泥の大容量処理が可能となりスクリュープレス３の大型化が行える。なお、ラインミキサー４２の内周壁に止着した複数のバッフル板４７・・・は、ラインミキサー４２の軸芯近傍まで延設しても良いもので、フロック化が図れる。

図６に示す従来タイプの凝集混和槽を使用したスクリュープレスと、図１に示すラインミキサー直結型スクリュープレスについて、Ｋ浄化センターの濃度１．８％の重力濃縮混合生汚泥に薬注率０．９％の高分子凝集剤を添加して、比較試験を行なった。外筒スクリーンを停止させ、スクリュー軸を回転数０．５ｍｉｎ^-1及び回転数１．０ｍｉｎ^-1で回転させて、ケーキ含水率（％Ｗ．Ｂ）、処理量（ｋｇ／ｈ）、回収率（％）を測定した。比較試験の結果を表１に示す。試験結果は含水率と回収率はほぼ同等であったが、処理量は回転数０．５ｍｉｎ^-1及び回転数１．０ｍｉｎ^-1の時に、それぞれ１．１３倍、１．１０倍と、従来タイプの凝集混和槽を使用したスクリュープレスよりラインミキサー直結型スクリュープレスの方が多いという結果になった。

次に、Ｍ浄化センターの濃度４．１％の機械濃縮混合生汚泥に薬注率０．７％の高分子凝集剤を添加して、上記のスクリュープレスで比較試験を行なった。含水率（％Ｗ．Ｂ）、処理量（ｋｇ／ｈ）、回収率（％）の比較試験の結果を表２に示す。試験結果は含水率と回収率はほぼ同等であったが、処理量は回転数０．５ｍｉｎ^-1及び回転数１．０ｍｉｎ^-1の時に、それぞれ１．１６倍、１．２４倍と、従来タイプの凝集混和槽を使用したスクリュープレスよりラインミキサー直結型スクリュープレスの方が多いという結果になった。

表３は表１及び表２の比較試験をグラフに表したもので、縦軸に処理量ｋｇ／ｈ、横軸にケーキ含水率％Ｗ．Ｂを表わしている。これらの結果を見ると、従来タイプの標準凝集混和槽を使用したスクリュープレスと比較して、ラインミキサー直結型スクリュープレスは同等以上の結果となっている。これは調質時のフロック形成が適正に行われ、フロック形成後直ちに濃縮脱水が行われることにより、フロックの破壊が起こらないためと考えられる。

この発明の凝集装置を有するスクリュープレスは、ラインミキサーの技術を応用し、直径の小さい管内で急速攪拌とバッフル板の組み合わせにより攪拌混合するものである。即ち、原液供給路を内接するスクリュー軸に複数のバッフル板を止着した供給管を連結し、供給管に凝集管を摺接させて、凝集管の始端壁部に攪拌羽根と、周壁に原液汚泥の給泥管及び凝集剤の薬注管を連結して凝集装置を構成するもので、攪拌ムラがなく、均一なフロックの形成が可能となる。フロック形成後、直ちに脱水が行われ、フロックの破壊がなく水切れ性が高くなり、脱水性が向上する。凝集混和槽を配設したスクリュープレスと同等の調質汚泥の供給量の増加が可能となり、調整時間が必要な難脱水汚泥等に適用でき、スクリュープレスの大型化による大容量処理が実施できる。下水、集落排水、し尿処理、工場廃水等の排水処理設備から発生する汚泥に、ポリマーを添加して圧搾脱水する最適なスクリュープレスとなる。

この発明に係る凝集装置を有するスクリュープレスの縦断面図である。 同じく、スクリュープレスの原液供給側の要部拡大図である。 同じく、スクリュープレスの脱水ケーキ排出側の要部拡大図である。 同じく、スクリュープレスの原液供給側に接続する凝集装置の拡大図である。 同じく、凝集装置を有するスクリュープレスの他の実施例の縦断面図である。 従来タイプの凝集混和槽を使用したスクリュープレスの概念図である。

符号の説明

４ 外筒スクリーン
５ スクリュー羽根
６ スクリュー軸
７ ろ過室
８ 原液供給路
２５ 排出口
２８ 供給管
３０、４７ バッフル板
３１、４０ 凝集管
３２、４３ 攪拌羽根
３７、４９ 給泥管
３８、４８ 薬注管
３９ ４１ 凝集装置
４０ａ 汚泥流入口
４２ ラインミキサー

Claims (5)

1. 外筒スクリーン（４）とスクリュー軸（６）でろ過室（７）を形成し、スクリュー軸（６）に内設した原液供給路（８）からろ過室（７）に調質汚泥を供給し、スクリュー軸（６）に巻き掛けたスクリュー羽根（５）で調質汚泥を移送しながら濃縮脱水し、排出口（２５）から脱水ケーキを取出すスクリュープレスにおいて、スクリュー軸（６）の始端部に連結してスクリュー軸（６）とともに回転する供給管（２８）と、フロントフレーム（１）に支架した凝集管（３１）を連接して円筒状の凝集装置（３９）を構成し、凝集管（３１）の一端を供給管（２８）と摺接させ、他端の始端壁部に攪拌羽根（３２）を配置し、供給管（２８）の内周面に複数のバッフル板（３０・・・）を止着し、攪拌羽根（３２）近傍の凝集管（３１）に原液汚泥の給泥管（３７）と凝集剤の薬注管（３８）を連結したことを特徴とする凝集装置を有するスクリュープレス。
2. 上記凝集管（３１）に連結する薬注管（３８）を、給泥管（３７）に連結したことを特徴とする請求項１に記載の凝集装置を有するスクリュープレス。
3. 上記凝集管（３１）の周壁の給泥管（３７）を取除き、汚泥流入口（４０ａ）を拡開した凝集管（４０）を構成し、汚泥流入口（４０ａ）にラインミキサー（４２）を接続したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の凝集装置を有するスクリュープレス。
4. 上記ラインミキサー（４２）の一端を凝集管（３１）と接続させ、他端の始端壁部に攪拌羽根（４３）と、汚泥流出口側の内周壁に複数のバッフル板（４７・・・）を配設して、攪拌羽根（４３）近傍のラインミキサー（４２）に薬注管（４８）を接続する給泥管（４９）を連結したことを特徴とする請求項３に記載の凝集装置を有するスクリュープレス。
5. 上記給泥管（４９）に接続する薬注管（４８）を、ラインミキサー（４２）の周壁に連結したことを特徴とする請求項４に記載の凝集装置を有するスクリュープレス。