JP6691349B2 - ベルト脱水機 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥等の被処理物を、無端状の二枚のろ布の間に挟み込んだ状態で複数の加圧ローラにより加圧脱水するベルト脱水機に関するものである。

下水汚泥等の被処理物を加圧脱水する装置としてベルト脱水機が知られている。ベルト脱水機は、無端ベルト状のろ布を用いて汚泥等の被処理物をろ過する装置であり、重力ろ過により被処理物を濃縮する重力ろ過部と、二枚のろ布により被処理物を挟み、複数の加圧ローラに蛇行するように巻き付けられて加圧脱水する加圧ろ過部を備えている。

ベルト脱水機では、加圧ろ過部にて加圧する際に、二枚のろ布の側端部から被処理物が流れ出る現象、いわゆるサイドリーク現象が生じることが知られている。そして、サイドリーク現象を抑制するために、種々のベルト脱水機が開発されている。

例えば、特許文献１には、サイドリーク現象を防止するベルト脱水機として、無端ベルトを支持する複数のローラのうち一部のローラに、ローラの軸方向中央部に位置するようくぼみを設けたことを特徴とする脱水機が記載されている。この脱水機の作用は、重力ろ過部を形成する支持ローラにくぼみを設けることによって、汚泥がろ布の中心部に寄せられて、サイドリーク現象を防止するというものである。

特開平６−１９０５９５号公報

しかし、実情としてはサイドリーク現象を完全に防止することはできず、汚泥等の被処理物の状態によってはサイドリーク現象が生じている。ろ布の側端部から流出した被処理物（以下、単に「サイドリーク」という。）は、ろ液等を受けるドレンパンに落ちて堆積する。そのため、定期的に清掃作業を行うことにより、堆積したサイドリークを取り除いていた。
本発明の課題は、機内へのサイドリークの堆積を抑制して、清掃作業を簡易化することを目的とするものである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、無端ベルト状のろ布を用いて被処理物をろ過するベルト脱水機において、サイドリークの落下する位置にトラフを配置してトラフ内にサイドリークを回収し、洗浄水を供給してトラフ内のサイドリークを洗浄することにより、ベルト脱水機内へのサイドリークの堆積を抑制できることを見出して本発明を完成した。
具体的には、以下のベルト脱水機である。

上記課題を解決するための本願発明のベルト脱水機は、無端ベルト状のろ布を用いて被処理物をろ過するベルト脱水機であって、ろ布の側端部から流出したサイドリークが落下するドレンパンと、ドレンパンに落下したサイドリークを洗浄する洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、を備え、ドレンパンは、サイドリークが落下する位置にトラフが設けられている。

本願発明のベルト脱水機によれば、サイドリークは、無端ベルト状のろ布の側端部から流れ落ちると、ドレンパンに配置されたトラフに回収され、トラフ内に回収されたサイドリークは、洗浄水により洗い流される。これにより、機内へのサイドリークの堆積を抑制することができる。
また、トラフを設けることにより、少量の洗浄水で効率よくサイドリークを洗い流すことができる。

更に本願発明は、洗浄水に、無端ベルト状のろ布を通過したろ液、又は、ろ布を洗浄するためのろ布洗浄排水が含まれているという特徴を有する。
被処理物をろ過処理して発生したろ液、又は、ろ布の詰りを洗浄するためのろ布洗浄排水を集めて洗浄水に利用することにより、浄水の使用量を低減することができる。さらに、ろ液、ろ布洗浄排水が多い場合には、浄水を新たに追加する必要もない。

更に本願発明は、トラフが傾斜しているという特徴を有する。
トラフを傾斜させることにより、洗浄水の流れが速くなるため、粘度の高いサイドリークも洗い流すことができる。

更に本願発明は、ろ布の両側端部から流出したサイドリークがトラフに落下するように、トラフがろ布の両側方にそれぞれ配置されているという特徴を有する。
これにより、ろ布の両側端部から流れ落ちたサイドリークともトラフ内に回収されるため、サイドリークをすべて洗い流すことができる。

本願発明によると、無端ベルト状のろ布を用いて被処理物をろ過するベルト脱水機において、ろ布の側端部から流れ落ちたサイドリークを洗い流すことができるため、機内の清掃作業を簡易化することができる。

本発明の第１の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（左側面図）。 本発明の第１の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（正面図）。 本発明の第１の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（Ｘ−Ｘ断面における平面図）。 本発明のベルト脱水機のトラフの形状の例を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（左側面図）。 本発明の第２の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（正面図）。 本発明の第２の実施例のベルト脱水機の構造を示す概略説明図である（Ｙ−Ｙ断面における平面図）。

本発明のベルト脱水機は、無端ベルト状のろ布を用いて被処理物をろ過するものである。ここで、本発明のベルト脱水機に供される被処理物とは、液体中に粒子状の固体が分散した状態のものであり、固体の濃度が低く粘度の低い液体から固体濃度が高い泥状物まで含まれる。具体的には、下水処理場の下水汚泥、排水処理場等の余剰汚泥、製紙工場の製紙スラッジ、浚渫汚泥、ヘドロ等が挙げられる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るベルト脱水機の実施態様を詳細に説明する。
［第１実施例］
図１〜３は、本発明の第１の実施例のベルト脱水機１ａの構造を示す概略説明図である。
図１に示すように、ベルト脱水機１ａは、上部に無端ベルト状に形成された上ろ布２ａ及び下ろ布２ｂを備えており、これらの２枚のろ布は、複数の支持ローラ３（白抜きの円）及び複数の加圧ローラ４（斜線を付した円）により支持され、重力ろ過部ＧＦ及び加圧ろ過部ＰＦを形成している。

また、ベルト脱水機１ａの底部には、ドレンパン９ａが設置されている。ドレンパンとは、ろ布によりろ過されたろ液、又は、ろ布を洗浄するためのろ布洗浄排水を受けるための構成であり、例えば、皿状の部材等により形成される。また、ドレンパンは、ベルト脱水機を設置するための躯体や、ベルト脱水機の外装を構成する筐体の底部で形成してもよい。ろ布の側端部より流出したサイドリークは、ドレンパンに落下する。

ドレンパン９ａには、ろ布の両側端部から流出するサイドリークの落下する位置にトラフ１０が形成されている。トラフ１０は傾斜して設置されており、その上端部側には、堰１３により区画された集水領域Ｗが形成され、下端部側には、排水流路１１を介して排水口１２が設置されている。集水領域Ｗには、無端ベルト状のろ布により得られたろ液や、ろ布の詰まりを洗浄した際に発生するろ布洗浄排水が集められている。堰１３は、トラフ１０の上端部の位置において開口しており、集水領域Ｗとトラフ１０は連通している。そのため、集水領域Ｗに集められたろ液及びろ布洗浄排水は、洗浄水としてトラフ１０に流れ込むように構成されている。すなわち、第１の実施例のベルト脱水機１ａでは、傾斜したトラフ１０の上端部と連通した集水領域Ｗにより、洗浄水供給手段が構成されている。

なお、洗浄水供給手段とは、トラフ内に洗浄水を供給する手段である。第１の実施例のベルト脱水機１ａのように、傾斜したトラフの上端部に集水領域を設けて重力によりトラフ内に洗浄水を供給する手段のほか、例えば、ポンプ等の動力を用いてトラフ内に洗浄水を供給する手段でもよい。省エネルギーの観点から、重力によりトラフ内に洗浄水を供給する手段を用いることが好ましい。

トラフ内への洗浄水の供給は、トラフのどの位置から供給してもよく、例えば、第１の実施例のようにトラフの端部から供給してもよいし、トラフの側面方向から供給してもよい。なお、トラフの側面方向から洗浄水を供給する構成については、第２の実施例で詳細に説明する。

また、洗浄水の供給は、トラフ内のサイドリークを洗い流すことができればどのような間隔で供給してもよい。例えば、ベルト脱水機の運転時に洗浄水を常時供給し続けて、トラフ内に洗浄水の流れを形成するように供給してもよいし、サイドリークが落下したときのみ洗浄水を供給してサイドリークを洗い流してもよい。なお、水分量が少なく粘度の高いサイドリークは、空のトラフに落下するとトラフに付着して流れにくくなるため、洗浄水は常に流しておくことが好ましい。

洗浄水は、トラフ内に回収したサイドリークを洗い流すための流体である。第１の実施例のベルト脱水機１ａのように、ろ液又はろ布洗浄排水を洗浄水として利用するほか、例えば、浄水等を利用することもできる。また、ろ液、ろ布洗浄排水に加えて、浄水を補助的に利用してもよい。節水の観点から、ろ液又はろ布洗浄排水を含む洗浄水を利用することが好ましい。

トラフとは、ドレンパンに形成された溝であり、その断面形状は、洗浄水の流れを形成すればどのような形状でもよい。例えば、第１の実施例のトラフ１０のように矩形状とするほか、図４に示すように、半円状（（Ａ）、（Ｄ）参照。）、台形状（（Ｂ）参照。）、三角形状（（Ｃ）参照。）等が挙げられる。
また、トラフは、図４（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、ドレンパンの上に載置された樋１５や、壁１６により形成してもよい。
トラフを設けることにより、少量の流体で強い流れを形成することができるため、少量の洗浄水でもサイドリークを洗い流すことができる。

また、トラフの数は、特に限定されず、ろ布の両側方に２つ形成しても、片側に１つだけでもよい。ろ布の両端部から流出するサイドリークをすべて回収するため、２つのトラフをろ布の両側方に形成することが好ましい。

トラフは、略水平に設置してもよいが、傾斜して設置することが好ましい。トラフが傾斜することにより、トラフ内を流れる洗浄水の流速が高くなるため、粘度が高く堆積しやすいサイドリークが発生した場合でも洗い流すことができる。
さらに、トラフを傾斜して設置する場合には、トラフの上端部より洗浄水を供給することが好ましい。トラフの上端部から洗浄水を供給することにより、洗浄水の流れる速度を更に高めることができる。

トラフを設置する位置は、ろ布の側端部より落下したサイドリークがトラフ内に回収されるように、加圧ろ過部ＰＦのろ布の下方に配置されている。
更には、粘度の高いサイドリークがトラフ内に付着しないように、トラフ内に形成された洗浄水の流れにサイドリークが直接落下するようにトラフを配置することが好ましい。

また、トラフを設置する位置は、加圧ろ過部ＰＦの高圧部（加圧ろ過部ＰＦの圧力については後述する。）の下方に配置することが好ましい。高圧部では、粘度の高いサイドリークが発生するため、サイドリークが堆積しやすい。高圧部の下方にトラフを設けることにより、本発明の効果が特に発揮される。ここで、加圧ろ過部ＰＦの高圧部とは、加圧ろ過部ＰＦを構成する複数の加圧ローラ４において、進行方向３つ目以降の加圧ローラにより構成される加圧ろ過部を示す。

また、トラフを傾斜して設置する場合には、トラフの下端部側を加圧ろ過部ＰＦの高圧部方向に向けて設置することが好ましい。トラフの下端部側で洗浄水の流れが速くなるため、トラフの下端部を、粘度の高いサイドリークが発生しやすい高圧部方向に向けて設置することにより、粘度の高いサイドリークがトラフに詰まることを抑制することができる。

第１の実施例のベルト脱水機１ａでは、ろ布の両側方に配置された２つのトラフの下端部は、それぞれ排水流路１１に連結されており、排水流路１１は、１つの排水口１２に向けて洗浄水を流下するように傾斜している。排水口を設けることにより、洗浄水により洗い流されたサイドリークを、機外へ排出することができる。また、排水流路を設けることにより、両側方のトラフに対してそれぞれ排水口を設ける必要がないため、機外における洗浄水の回収作業が容易になる。

次に、第１の実施例のベルト脱水機１ａの重力ろ過部ＧＦ及び加圧ろ過部ＰＦについて詳述するが、重力ろ過部ＧＦ及び加圧ろ過部ＰＦの構造はこれに限定されるものではない。

第１の実施例のベルト脱水機１ａでは、重力によりろ過処理を行う重力ろ過部ＧＦと、上ろ布２ａと下ろ布２ｂにより被処理物を挟持した状態で加圧する加圧ろ過部ＰＦを備えている。重力ろ過部ＧＦは、上ろ布２ａの略水平に設置された領域で形成され、被処理物を濃縮する。なお、重力ろ過部ＧＦは、被処理物の水分量が多い場合など、加圧ろ過部ＰＦに供される被処理物の状態等に応じて適宜設置するものである。

加圧ろ過部ＰＦでは、上ろ布２ａ及び下ろ布２ｂが被処理物を狭持した状態で、複数の加圧ローラ４を蛇行するように通過し、重力ろ過部ＧＦで濃縮された被処理物を加圧脱水する。複数の加圧ローラ４は、第１の実施例のベルト脱水機１ａに図示するように、ローラ径が順次小さくなるように配列されていることが好ましい。小さいローラ径の加圧ローラを通過する際には、大きなローラ径の加圧ローラを通過する場合より強く加圧される。そのため、加圧ローラのローラ径を順次小さくなるように配列すると、二枚のろ布が進行するにつれて徐々に強く加圧され、サイドリークの発生を抑制しつつ、良好な脱水処理を行うことができる。

例えば、第１のベルト脱水機１ａを用いて下水処理場で発生する凝集汚泥を脱水処理する方法について説明すると、上ろ布２ａの水平領域の上流部に凝集汚泥を投入する。凝集汚泥は、重力ろ過部を通過する際に、濃縮汚泥とろ液に分離される。次に、濃縮汚泥は、上ろ布２ａと下ろ布２ｂの間に供され、挟まれた状態で複数の加圧ローラ４を蛇行するように通過する。加圧ローラ４を通過している間に濃縮汚泥が加圧脱水されて、脱水ケーキを得ることができる。脱水ケーキは、スクレーパ５により掻き取られて機外へ排出される。

ここで、重力ろ過部ＧＦで分離されたろ液は、ろ液受け７に回収されて、ドレンパン９ａの集水領域Ｗに送液される。また、加圧ろ過部ＰＦの脱水処理により発生したろ液は、ベルト脱水機１ａの底部に設置されたドレンパン９ａ内に落下した後、ドレンパン９ａの両側面に形成されたトラフ１０に流入して、洗浄水と共に機外へ排出される。

脱水ケーキが掻き取られた後、上ろ布２ａ及び下ろ布２ｂは、それぞれろ布洗浄スプレー６ａ及び６ｂにより洗浄される。上ろ布２ａを洗浄した際に発生したろ布洗浄排水は、ろ布洗浄排水受け８に回収されて、ドレンパン９ａの集水領域Ｗに送液される。一方、下ろ布２ｂの洗浄排水は、ろ布洗浄スプレー６ｂが集水領域Ｗの上部に設置されているため、集水領域Ｗに落下するように構成されている。そして、集水領域Ｗに投入されたろ液及びろ布洗浄排水は、洗浄水としてトラフ１０に供給される。

なお、重力ろ過部ＧＦやろ布洗浄スプレー６ａ及び６ｂの位置を適宜変更することにより、ろ液受け７やろ布洗浄排水受け８を設けることなく、本発明のベルト脱水機を構成することも可能である。

［第２実施例］
図５〜７は、本発明の第２の実施例のベルト脱水機１ｂの構造を示す概略説明図である。
第２の実施例のベルト脱水機１ｂは、三角形状のトラフ１０ｃを備えたものである（図６の正面図参照。）。トラフ１０ｃは、ドレンパン９ｂの底面中央部を正面から背面にかけて山型に***した構造により形成され、更に、ドレンパン９ｂは全体として傾斜して設置されている。
第２のベルト脱水機１ｂの上部に設置された重力ろ過部ＧＦと加圧ろ過部ＰＦは、それぞれ別の無端ベルトにより構成され、重力ろ過部ＧＦは、傾斜したドレンパン９ｂの上部側に配置され、加圧ろ過部ＰＦは、傾斜したドレンパン９ｂの下部側に配置されている。

重力ろ過部ＧＦ及び加圧ろ過部ＰＦにおいてろ過されたろ液は、ドレンパン９ｂに集められ、山型に***したドレンパン９ｂの底面に沿ってドレンパン９ｂの両側面に流下する。そして、洗浄水として傾斜したドレンパン９ｂの両側面に沿って流下する。

また、上ろ布２ｃを洗浄した際に発生したろ布洗浄排水は、ろ布洗浄排水受け８に回収されて、洗浄水として利用するためにトラフ１０ｃに送液される。下ろ布２ｄのろ布洗浄排水は、下ろ布２ｄを洗浄後、ドレンパン９ｂに落下して、ろ液同様、トラフ１０ｃに流入する。

さらに、ドレンパン９ｂの上端部（背面側）の両側面付近には、浄水流入口１４が設けられている（図７参照。）。浄水流入口１４には、浄水ライン及びポンプが連結され、ポンプの動力を利用してトラフ１０ｃに浄水を注入することができる。浄水の注入は、ろ液及びろ布洗浄排水によりサイドリークが流出しない場合に、補助的に行われる。

排水口１２は、ドレンパン９ｂの下端部（正面側）の両側面付近に、それぞれ設けられており、トラフ１０ｃを流下した洗浄水を排出する。

このように、第２の実施例の洗浄水供給手段は、ろ液及びろ布洗浄排水を洗浄水としてトラフ１０ｃの側面方向から供給するように構成している。トラフの上端より洗浄水を供給する場合と比べて、洗浄水の流れは低下するものの、トラフの上端部に洗浄水を集水する必要がなく、簡素な構造とすることができる。

また、第２の実施例では、浄水流入口１４、浄水ライン及びポンプにより、補助洗浄水供給手段を備えている。これにより、粘度の高いサイドリークがトラフに詰まった場合に、ポンプにより浄水を供給することができる。供給された浄水は、ポンプの動力による加速に、重力による加速が加えられて、強い流れを形成することができる。

本発明のベルト脱水機は、下水処理場や浄水場等の水処理場、金属メッキ工場、製紙工場等で発生する汚泥、浚渫作業で発生する浚渫汚泥、路面切削工事等で発生する切削汚泥等の脱水処理において利用することができる。
また、医薬品工場や、食品工場等における固体の濃縮にも利用することができる。

１ａ，１ｂ ベルト脱水機、２ａ，２ｃ，上ろ布、２ｂ，２ｄ 下ろ布、３ 支持ローラ、４ 加圧ローラ、５ スクレーパ、６ａ，６ｂ ろ布洗浄スプレー、７ ろ液受け、８ ろ布洗浄排水受け、９ａ，９ｂ ドレンパン、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ トラフ、１１ 排水流路、１２ 排水口、１３ 堰、１４ 浄水流入口、１５ 樋、１６ 壁、ＧＦ 重力ろ過部、ＰＦ 加圧ろ過部、Ｗ 集水領域

Claims (3)

1. 無端ベルト状のろ布を用いて被処理物をろ過するベルト脱水機において、
   前記ろ布の側端部から流出したサイドリークが落下するドレンパンと、
   前記ドレンパンに落下したサイドリークを洗浄する洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、を備え、
   前記ドレンパンは、サイドリークが落下する位置にトラフが設けられ、
   前記トラフは、ろ布によりろ過された被処理物が排出される方向のみに向かって下がるように傾斜し、加圧ろ過部の高圧部の下方に配置することを特徴とするベルト脱水機。
2. 前記洗浄水には、前記ろ布を通過したろ液、及び、前記ろ布を洗浄するためのろ布洗浄排水が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のベルト脱水機。
3. 前記トラフは、前記ろ布の両側端部から流出したサイドリークがトラフに落下するように、前記ろ布の両側方にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト脱水機。

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