ろ材型遠心脱水機
【課題】 ボールの終端部の直径を拡大し、ケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機を提供する。
【解決手段】 外筒ボール２の終端部に直径を拡大した圧搾室５を配設し、スクリュー軸３の後端部に設けたインペラ隔壁板１２を圧搾室５に延設し、圧搾室５を表圧搾室１３と裏圧搾室１４に分割すると共に、表圧搾室１３側のインペラ隔壁板１２に遅れ羽根の表インペラ１５と、裏圧搾室１４側のインペラ隔壁板１２に迎え羽根の裏インペラ１６を止着したもので、表圧搾室１３の表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離しながら圧搾ケーキを外周に向かって移動させ、裏圧搾室１４の迎え羽根の裏インペラ１６で圧搾ケーキを軸面方向に移動させて、低含水率の圧搾ケーキを排出する。
【解決手段】 外筒ボール２の終端部に直径を拡大した圧搾室５を配設し、スクリュー軸３の後端部に設けたインペラ隔壁板１２を圧搾室５に延設し、圧搾室５を表圧搾室１３と裏圧搾室１４に分割すると共に、表圧搾室１３側のインペラ隔壁板１２に遅れ羽根の表インペラ１５と、裏圧搾室１４側のインペラ隔壁板１２に迎え羽根の裏インペラ１６を止着したもので、表圧搾室１３の表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離しながら圧搾ケーキを外周に向かって移動させ、裏圧搾室１４の迎え羽根の裏インペラ１６で圧搾ケーキを軸面方向に移動させて、低含水率の圧搾ケーキを排出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業排水汚泥、下水汚泥などの原液を濃縮脱水する高速回転のデカンター型遠心脱水機において、デカンター型遠心脱水機の終端部にろ材を張設して直径を拡大した圧搾部を形成し、脱水効率及び低含水率を可能とするろ材型遠心脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデカンター型遠心分離機は、高速回転の外筒ボールに、相対速度差で回転する内筒スクリューを内設し、外筒ボールに供給された原液を遠心力により、固形物と分離液に分離させて、原液を濃縮脱水している。
特許文献１に開示しているように、デカンター型脱水機は外筒ボールと内筒スクリューの回転数について変速機を介して変化させており、ろ過力と搬送速度を各々操作できる利点があり、大量処理を可能とするが低含水率のケーキは得られない。
特許文献２に開示しているように、下水汚泥等の有機系の脱水において、無機凝集剤と高分子凝集剤が供給された汚泥を濃縮し、塩化鉄等の無機凝集剤を濃縮終了時点から圧搾序盤の辺りで機内添加する技術が提案されている。
従来のデカンター型遠心脱水機でろ材を用いるタイプは、特許文献３に記載しているように、ソリッドボールのビーチゾーンの後段に直胴のろ材ボールを設けるケースが多い。無機系のケーキを洗浄、或いは、すすぐ用途に実用化されている。
従来技術の遠心脱水機ではボール内面に遠心力でケーキが押し付けられて円筒状に形成され、軸芯とケーキの間に円環状の空間が形成される。軸面から高分子凝集剤や無機凝集剤等の薬剤を均等に散布し易い構造となっており、粒子がしっかりしたケーキの洗浄装置として、酸・アルカリ洗浄、不純物除去純粋洗浄等で実用化されている。
【０００３】
特許文献４に開示しているように、直胴型脱水機では、終盤の強圧搾の手段としてビーチゾーンを設けずにボール直胴のまま最終端部で軸面方向にケーキを移動させ、通常のスクリュープレスのプレッサーと同様に排出口を絞ってケーキを充満させ高圧搾を作用させている。
また、特許文献５に中粘稠度懸濁液のクリーニング装置として、環状のスクリーニング室に高速で回転する円板の第１面と第２面に半径方向に延びる羽根を止着して、スクリーニング室の軸芯部に懸濁液の入口と外環部に廃棄物出口を開口した装置が開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７５８５５号公報 （実用新案登録請求の範囲、第１図）
【特許文献２】特開２０１０−２６４４１７号公報 （段落番号００３５及び段落番号００４８、図１Ｂ及び図２Ｂ）
【特許文献３】特許第２７１８４１８号公報 (請求項２、図４）
【特許文献４】特許第３９９７０５９号公報 （段落番号００１６、図１及び図２）
【特許文献５】特公平３−４３３９４号公報 （特許請求の範囲、Ｆｉｇ１乃至Ｆｉｇ３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高圧搾を可能とするスクリュープレスは、スクリューの回転がろ過力と搬送速度の両方に影響するので、プレッサーの調整機能があるがろ過力と搬送速度を各々独立させて設定することはできない。
特許文献１に開示してあるデカンター型脱水機は、テーパーによる傾斜で水分を後送りにする機能はあるが、圧搾ゾーンのビーチゾーンは直径が小さくなり、圧搾力を増加させていく構造ではなく、遠心効果が落ちる。近年ビーチゾーンの傾斜角を大きくして、ケーキ堆積量を増やすタイプのものが提案されているが、やはり遠心効果が減少する。
特許文献２に記載の遠心分離装置は、無機凝集剤添加で汚泥のフロック強度が大幅に強化されるが構造的には圧搾力が弱いので、含水率の低下度を確保するための遠心効果は期待できない。
特許文献３に記載のように、ろ材を使った遠心脱水機は数多く開示されているが、このような構成の遠心脱水機に下水汚泥等の有機系のケーキを用いて、塩化鉄等の機内薬剤添加を実施している先行技術は見当らない。
【０００６】
特許文献４に記載の直胴型脱水機は、低含水のケーキでは搬送効率が悪化して、排出不能の恐れがある。
特許文献５に記載の中粘稠度懸濁液のスクリーニング装置は、木材パルプ原料から結束繊維、ごみ等の除去は容易であるが、産業排水汚泥、下水汚泥などの粘稠汚泥を濃縮脱水しても強圧搾は不可能であり、低含水率のケーキを得ることは出来ない。
本願発明は、従来の技術を応用し、デカンター型遠心脱水機の終端部のボールにろ材を配して直径を拡大し、ケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のろ材型遠心脱水機の要旨は、高速回転の外筒ボールに、相対速度差で回転する内筒スクリューを内設し、スクリュー軸の原液供給口から外筒ボールに供給された原液を遠心力により固形物と濃縮液に分離するデカンター型遠心分離機において、外筒ボールの終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室を形成し、圧搾室に延設したスクリュー軸の後端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板を連結して、圧搾室を表圧搾室と裏圧搾室に分割すると共に、表圧搾室側のインペラ隔壁板に遅れ羽根の表インペラと、裏圧搾室側のインペラ隔壁板に迎え羽根の裏インペラを止着して、圧搾室の前面にろ過板を配設し、後面の排出板の中心部近傍に排出孔を開口したもので、外筒ボールに同調して高速回転する圧搾室と、相対速度差で回転する内筒スクリューに同調してインペラ隔壁板が回転し、表圧搾室の表インペラの遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離しながら圧搾ケーキを外周に向かって移動させ、裏圧搾室の迎え羽根の裏インペラが圧搾ケーキを軸面方向に移動させて、高圧搾ケーキを排出することができる。
【０００８】
ろ材型遠心脱水機は、高速回転する外筒ボールを円錐状の濃縮ボールとろ材を張設した円筒状のろ材ボールで構成し、相対速度差で回転する内筒スクリューを円錐スクリューとピッチを漸減させた円筒スクリューで構成して、濃縮ゾーンと脱水ゾーンを形成し、脱水ゾーンの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を連設したもので、脱水ゾーンのろ材ボールで含水率が低下して体積が減少し、ケーキ厚みが薄くなる脱水ケーキを円筒スクリューのピッチを漸減し、遠心力と圧搾力を維持しながらすき返し作用を発生させるので、脱水効率が良くなる。大容量の原液を濃縮脱水して強圧搾脱水できる。
ろ材型遠心脱水機は脱水ゾーンを省略し、外筒ボールと内筒スクリューを円錐状に構成して濃縮ゾーンを形成し、外筒ボールの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を配設しても良いもので、濃縮ゾーンから直接強制圧搾ゾーンに濃縮汚泥を投入するので、脱水性が良好で容易にケーキ化する汚泥に適する。
また、ろ材型遠心脱水機は濃縮ゾーンを省略し、外筒ボールとピッチを漸減させた内筒スクリューを円筒状に構成して脱水ゾーンを形成し、外筒ボールの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を配設しても良いもので、遠心脱水機の動力は、供給汚泥を脱水機の回転数まで加速するためのエネルギーが最も大きな比率を占めるので、機外でスクリュー濃縮機やベルト濃縮機等の低動力濃縮機を用いて水分量を減少させれば、総合的に動力を大幅に減少できる。
【０００９】
外筒ボールの終端部に形成する圧搾ゾーンの圧搾室を更に拡大して、裏圧搾室に配設する排出板の外周部に金属ろ材を張設し、中心部近傍に排出孔を開口するもので、直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合は、裏圧搾室にもろ材を配するスペースが確保でき裏圧搾室の強圧搾が可能となる。
ろ材型遠心脱水機を構成するデカンター型遠心脱水機に原液と凝集剤の供給方法が、スクリュー軸に原液供給管と、高分子凝集剤供給管、及び、無機凝集剤供給管を内設し、スクリュー軸の中間部に原液供給口と高分子凝集剤添加口を開口し、スクリュー軸の終端部に無機凝集剤添加口を開口したもので、濃縮汚泥は軸面まで充満せずにバームクーヘン状に形性されるので、機内の薬剤添加が容易となる。本願発明のろ材型遠心脱水機は、外筒ボールの薬剤の供給位置の外径が小さくて遠心効果が少ないので凝集フロックの破壊の心配がなく凝集効率が良い、
圧搾室を構成する表圧搾室のろ過板にろ材洗浄管を対設させれば、ろ過面を洗浄して再生させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のろ材型遠心脱水機は、デカンター型遠心脱水機の終端部の外筒ボールにろ材を配して直径を拡大し、ここにケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能としたもので、塩化鉄等の無機凝集剤の機内添加による強固な凝集フロックを限界まで低動力で絞りきることが出来る。この推進力は表裏ケーキ堆積深さの差による遠心力差、及び迎え羽根の搬送作用に基づき発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【図２】同じく、ろ材型遠心脱水機の圧搾室の縦断面図である。
【図３】同じく、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する表インペラの平面図である。
【図４】同じく、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する裏インペラの平面図である。
【図５】同じく、他の実施例の圧搾室の縦断面図である。
【図６】同じく、他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【図７】同じく、他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明に係るろ材型遠心脱水機を図面に基づき詳述すると、図１はろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、ろ材型遠心脱水機１の外筒ボール２は円錐状の濃縮ボール２ａと直胴のろ材ボール２ｂで構成されている。ろ材ボール２ｂは直胴部に金属ろ材を張設してあり、濃縮ボール２ａの後段に連結している。外筒ボール２の内部に配設した円筒状のスクリュー軸３に内筒スクリュー４を巻き掛けてあり、内筒スクリュー４は濃縮ボール２ａの内周面に近接させて等ピッチで巻き掛けた円錐スクリュー４ａと、直胴のろ材ボール２ｂにピッチを漸減させて巻き掛けた円筒スクリュー４ｂで構成している。直胴のろ材ボール２ｂに近接させた円筒スクリュー４ｂの外周端に弾性体のスクレパー４８を止着して、ろ材ボール２ｂのろ材面に摺接させている。外筒ボール２と内部に配設した内筒スクリュー４で円錐部の濃縮ゾーンＡと直胴部の脱水ゾーンＢを形成したデカンター型遠心脱水機を構成している。
脱水ゾーンＢのろ材ボール２ｂで含水率を低下させ、体積が減少してケーキ厚みが薄くなった脱水ケーキを、ピッチを漸減した円筒スクリュー４ｂで遠心力と圧搾力を維持しながらすき返し作用を発生させて、脱水効率を良くする。大容量の原液を濃縮脱水して強圧搾脱水できる。
デカンター型遠心脱水機を構成する直胴のろ材ボール２ｂの終端部には、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５を形成している。
【００１３】
図２はろ材型遠心脱水機の圧搾室の縦断面図であって、脱水ゾーンＢの直胴のろ材ボール２ｂに直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾室５を配設している。圧搾室５はろ材ボール２ｂの終端部に連結した円板状の金属ろ材のろ過板６と、ろ材ボール２ｂと同径の後端部に設けた円筒軸７に連結した円板状の排出板８に、環状の圧搾室外環９を固着している。排出板８の内周部の円周面に摺動自在なダム板１０で開口度を調整する脱水ケーキの排出孔１１・・を複数開口している。スクリュー軸３の後端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板１２を連結し、圧搾室５の内部に延設させて圧搾室５を表圧搾室１３と裏圧搾室１４に分割している。
【００１４】
図３及び図４は、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する表インペラと裏インペラの平面図であって、圧搾室５を分割するインペラ隔壁板１２に平面視が同形の遅れ羽根を形成する表インペラ１５と、迎え羽根を形成する裏インペラ１６を止着して、それぞれ表圧搾室１３と裏圧搾室１４に配設している。インペラ隔壁板１２に止着した表インペラ１５と裏インペラ１６の羽根外周部の間隙を表圧搾室１３から裏圧搾室１４へのケーキ通路１７としている。デカンター型遠心脱水機を形成する濃縮ゾーンＡ及び脱水ゾーンＢの後に、圧搾ゾーンＣの圧搾室５を配設してろ材型遠心脱水機１を構成している。
【００１５】
図５は、他の実施例の圧搾室の縦断面図であって、デカンター型遠心脱水機を形成するろ材ボール２ｂ終端部に直径を更に拡大した圧搾室５ａが配設してあり、差速高速回転する圧搾室５の遠心力を高める。圧搾室５ａは直径を拡大した円板状の金属ろ材のろ過板６ａと、直径を拡大した円板状の排出板８ａに内周部の円周面に脱水ケーキのダム板１１ａで開口度を調整する排出孔１０ａ・・を複数開口して、排出板８ａの拡大した外周面に金属ろ材８ｂを張設し、環状の圧搾室外環９ａを固着している。スクリュー軸３の終端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板１２ａを連結し、圧搾室５ａに延設させて圧搾室５ａを表圧搾室１３ａと裏圧搾室１４ａに分割している。
【００１６】
表圧搾室１３ａ側と裏圧搾室１４ａ側のインペラ隔壁板１２ａに、図３及び図４に示すような、羽根径を拡大した遅れ羽根の表インペラ１５ａと迎え羽根の裏インペラ１６ａを止着している。直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合には、裏圧搾室１４ａにろ材を配するスペースが確保でき、裏圧搾室１４ａの強圧搾も可能となる。
【００１７】
図１に示すように、外筒ボール２は円錐状の濃縮ボール２ａの拡大端部にフランジ１８が嵌着してあり、濃縮ボール２ａとフランジ１８の間に開口度を調設する調整板１９を設けた濃縮液排出口２０が開口している。フランジ１８のボス部が架台２１に設けた軸受２２に回動自在に支架されており、フランジ１８の内部に嵌着した軸受２３に濃縮液排出側のスクリュー軸３の先端部を軸支している。圧搾室５に連結した円筒軸７のケーキ排出側の後端側にフランジ２４を嵌着して、フランジ２４のボス部を架台２５に設けた軸受２６に回動自在に支架してあり、フランジ２４の先端部にプーリー２７を嵌着している。スクリュー軸３はフランジ２４の内部に設けた軸受２８に軸支して減速機２９に連結している。図示を省略する駆動機でプーリー２７と減速機２９を作動させて、外筒ボール２及び圧搾室５，５ａと内筒スクリュー４を高速で差速回転自在としている。
【００１８】
図１に示すように、濃縮液排出側のスクリュー軸３に原液供給管３０が延設してあり、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の濃縮ボール２ａに内設するスクリュー軸３に原液供給口３１を開口して、円錐スクリュー４ａの中間部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、濃縮ゾーンＡの終端部の濃縮ボール２ａの縮小部に内設するスクリュー軸３に高分子凝集剤添加口３３を開口している。濃縮ゾーンＡの終端部の濃縮液を分離した濃縮汚泥に高分子凝集剤を供給し、円錐スクリュー４ａで撹拌混合して凝集フロックを形成させる。原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、脱水ゾーンＢを形成する円筒状のろ材ボール２ｂの中間部のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口３５を開口している。円筒スクリュー４ｂの中間部に、例えば無機凝集剤である塩化鉄を濃縮汚泥に供給して混練し、強固な凝集フロックを形成して、円筒スクリュー４ｂの先端部に止着したスクレパー４８でろ材ボール２ｂのろ材面をクリーニングしながらろ液を分離して脱水汚泥とする。
【００１９】
高速回転の外筒ボール２と相対差速回転するスクリュー軸３から供給された原液は、遠心力により濃縮液を分離する。濃縮液を分離した濃縮汚泥はスクリュー軸３の軸面まで充満せずに外筒ボール２の内周面にバームクーヘン状に形成され、機内の薬剤添加が容易となる。外筒ボール２のろ材ボール２ｂと、圧搾室５，５ａに配設した表圧搾室１３，１３ａのろ過板６，６ａにろ材洗浄管４９が対設してあり金属ろ材を洗浄再生する。なお、高分子凝集剤による原液の凝集は機外で凝集混和槽を用いてもよく、原液供給管３０にライン注入しても良い。本願発明では外筒ボール２の薬剤の供給位置の外径が小さく、遠心効果が少ないので凝集フロックの破壊の心配が少なく効率が良い、
【００２０】
上記のように構成したろ材型遠心脱水機１は、デカンター型遠心脱水機を形成する濃縮ゾーンＡで濃縮した濃縮汚泥を、脱水ゾーンＢのろ材ボール２ｂのろ材面からろ液を分離して質量を高める。脱水ゾーンＢを経たケーキを搬送堆積させてスクリュー軸３に巻き掛けた円筒スクリュー４ｂで脱水ケーキを圧搾ゾーンＣの圧搾室５の表圧搾室１３の中心部に供給する。ろ材ボール２ｂに連結した圧搾室５とスクリュー軸３に連結したインペラ隔壁板１２の高速差速回転により、表圧搾室１３では表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用によってケーキを軸面から外周に向かって移動させる。その際、脱水ケーキにせん断作用を及ぼしながら圧搾し、ろ過板６からろ液を分離し、遠心効果による圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させる。直径を拡大した圧搾室５の外周端に到達したケーキは、圧搾室外環９内部の表インペラ１５ａ，１５ａ間のケーキ通路１７・・・から裏圧搾室１４に移動し、内筒スクリュー４ｂに同調して高速回転する迎え羽根の裏インペラ１６で軸面方向に移動させる。排出板８の排出孔１１・・・から水分を均一化した圧搾ケーキを排出する。
この時の推進力は表裏ケーキ堆積深さの差による遠心力差、及び迎え羽根の搬送作用に基づくものである。脱水のための圧搾力は遠心効果により発生するので、搬送速度（スクリュー差速）とは別の回転数で制御できる。
【００２１】
図６は他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、図１に示すろ材型遠心脱水機から脱水ゾーンＢを除いた構造であり、共通する差速回転支持機構の符号説明は省略する。ろ材型遠心脱水機３６は、円錐状の外筒ボール３７の内部に配設した円筒状のスクリュー軸３８に外筒ボール３７の内周面に近接させて等ピッチで巻き掛けた円錐状の内筒スクリュー３９で濃縮ゾーンＡを形成している。
円錐状の外筒ボール３７の終端部に、図２に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾ゾーンＣの圧搾室５を連結している。圧搾室５に配設した表圧搾室１３のろ過板６にろ材洗浄管４０が対設してあり、ろ過面を洗浄して再生させる。
【００２２】
図１に示すろ材型遠心脱水機と同様に、外筒ボール３７とフランジ１８の間に開口度を調設する調整板１９を設けた濃縮液排出口２０が開口してあり、圧搾室５の排出板８の内周部の円周面に摺動自在なダム板１０で開口度を調整する脱水ケーキの排出孔１１・・を複数開口している。外筒ボール３７の終端部に連結する圧搾ゾーンＣは、図５に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５ａを連結しても良い。
【００２３】
図６に示すように、濃縮液排出側のスクリュー軸３８に原液供給管３０が延設してあり、スクリュー軸３８に原液供給口４１を開口して、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の外筒ボール３７の中間部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、スクリュー軸３８に開口する原液供給口４１の近傍に高分子凝集剤添加口４２を開口している。外筒ボール３７の中間部でバームクーヘン状に形性された原液に高分子凝集剤を供給して、内筒スクリュー３９で撹拌混合して凝集フロックを形成させ、濃縮液を濃縮液排出口２０から排出する。
原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の外筒ボール３７の縮小した終端部（ビーチゾーン）のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口４３を開口してあり、バームクーヘン状に形性された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加して強固なフロックを形成して、圧搾室５に供給する。濃縮ゾーンＡから直接強制圧搾ゾーンＣの圧搾室５へ濃縮汚泥を投入するもので、脱水性の良好な濃縮ゾーンＡで容易にケーキ化する汚泥に適する。
【００２４】
図７は他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、図１に示すろ材型遠心脱水機から濃縮ゾーンＡを除いた構造であり、機外で濃縮した汚泥、或いは、脱水した含水率の高いケーキを投入するもので、共通する差速回転支持機構の符号説明は省略する。
ろ材型遠心脱水機４４は、直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５の内部に、円筒状のスクリュー軸４６にピッチを漸減させた円筒状の内筒スクリュー４７を巻き掛けている。外筒ボール４５に近接させた内筒スクリュー４７に弾性体のスクレパー４８を止着して、外筒ボール４５のろ材面に摺接させている。金属ろ材を張設した外筒ボール４５と内部に配設した内筒スクリュー４７で直胴の脱水ゾーンＢを形成している。直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５の終端に、図２に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾ゾーンＣの圧搾室５を連結している。外筒ボール４５のろ過面と、圧搾室５のろ過板６にろ材洗浄管４９が対設してあり、ろ過面を洗浄して再生させる。外筒ボール４５の終端に連結する圧搾ゾーンＣは、図５に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５ａを連結しても良い。
【００２５】
図７に示すように、スクリュー軸４６の始端側に原液供給管３０が延設してあり、スクリュー軸４６に原液供給口５０を開口して、脱水ゾーンＢを形成する外筒ボール４５の始端部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、スクリュー軸４６に開口する原液供給口５０の近傍に高分子凝集剤添加口５１を開口している。外筒ボール４５の始端部に供給して高速差速回転によりバームクーヘン状に形成された原液に高分子凝集剤を添加して、円筒スクリュー４７で撹拌混合して凝集フロックを形成させて、直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５のろ過面からろ液を分離する。高分子凝集剤は脱水ケーキの再凝集が必要な場合に添加するが、機外添加でもよい。
原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、脱水ゾーンＢを形成する円筒状の外筒ボール４５の後半部のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口５２を開口している。ろ液を外筒ボール４５から分離しながらピッチを漸減させる内筒スクリュー４７で濃縮汚泥を脱水し、バームクーヘン状の脱水ケーキの空間部に無機凝集剤を添加して強固なフロックを形成する。薬液の供給ラインを利用して洗浄水を供給すればケーキ洗浄が可能であり、運転終了時には外筒ボール４５内のケーキを排出し、薬液の供給ラインを利用して洗浄水を供給すればろ材内面の洗浄も可能でいる。
【００２６】
脱水ゾーンＢを経た脱水ケーキを圧搾ゾーンＣの圧搾室５の表圧搾室１３に供給して、表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用によりケーキを圧搾して外周に向かって移動させ、遠心効果による圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させる。裏圧搾室１４では、迎え羽根の裏インペラ１６で軸面方向に移動させて、排出板８に設けたダム板１０で開口度を調整する排出孔１１・・・から圧搾ケーキを排出する。遠心脱水機の動力の内、供給汚泥を脱水機の回転数まで加速するためのエネルギーが最も大きな比率を占めるので、機外でスクリュー濃縮機やベルト濃縮機等の低動力濃縮機を用いて水分量を減少させれば、総合的に動力を大幅に減少できる。
【実施例】
【００２７】
遠心効果はＧ＝γＮ２／８９５で表わされ、従来のデカンター型遠心脱水機でも終端部のボール直径を拡大すれば、遠心力により大きな圧搾力を受けることができる。従来のデカンター型遠心脱水機は水分の逃げ道は後退路しかなく、効率良く遠心分離ろ液を排出できないので大きな水分低下の効果は得られない。ろ材を配しない構造では遠心分離の作用で分離されるろ液の移動方向（軸面向き）とケーキの投入方向（円周向き）が相反する向きとなり、スムーズなろ液移動を阻害して効率の良い含水率の低下は期待できない。脱水ゾーンＢに円筒金属ろ材を配設すれば、ろ液はケーキの移動路に沿ったろ材から効率良く排出される。
外筒ボール２，３７，４５の終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａを形成して、圧搾室５，５ａの前面にろ過板６，６ａを配設すれば、大きな圧搾力が発生し、ケーキは大幅な含水率低下が達成される。
【００２８】
外筒ボール２，３７，４５の終端部に形成する円環状の圧搾室５，５ａは、直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合は、裏圧搾室１４，１４ａにも金属ろ材８ｂを配するスペースが確保でき裏圧搾室１４，１４ａでの強圧搾も可能となる。デカンター型圧搾脱水機の濃縮ゾーンＡ、脱水ゾーンＢを小径として、終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａを形成すれば、濃縮ゾーンＡ、脱水ゾーンＢでは遠心効果が小さいので、凝集フロックの破壊の心配が少なくなり、機内添加では撹拌が不足するケースもある。脱水が少し進行した時点（下水汚泥含水率８０〜９０％）で、無機凝集剤として例えば塩化鉄を添加すれば、ろ液とともに流出する薬剤の無効量が少なく効率が良くなる。
デカンター型遠心脱水機の終端部に直径を拡大した圧搾室５，５ａを形成すれば、脱水効率が高くなり、従来のデカンター型遠心脱水機の遠心効果が２０００〜２５００Ｇ、特に低動力型のデカンター型遠心脱水機でも１５００Ｇであった遠心効果が、直径を拡大した圧搾室を配設すれば、１００〜３００Ｇまで低下でき、遠心効果１／１０、回転数も従来型の１／３まで下げられる。脱水ゾーンに円筒金属ろ材の外筒とすれば、すき返し作用が発生して、ろ液の分離効率が良くなる。
【００２９】
上記の実験結果により、動力は従来型の１／３程度となり、起動・停止時のロスタイムを短縮でき、ろ材の摩耗は従来よりも軽微で、軸受、強度、バランス、騒音などの対応が大幅に軽減できることが分かった。
この発明は、直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａに濃縮脱水したケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機１，３６，４４とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明のろ材型遠心脱水機は、デカンター型遠心脱水機の外筒ボールの終端部に直径を拡大した圧搾室を配設し、圧搾室に延設したスクリュー軸の後端部にインペラ隔壁板を連結して表圧搾室と裏圧搾室に分割して、表圧搾室側のインペラ隔壁板に遅れ羽根の表インペラと、裏圧搾室側のインペラ隔壁板に迎え羽根の裏インペラを止着したもので、表圧搾室の表インペラの遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離し、裏圧搾室の迎え羽根の裏インペラで高圧搾ケーキを排出できる。
従って、下水汚泥や食品排水汚泥、し尿汚泥等の原液を濃縮脱水し、脱水したケーキを円環状の圧搾室に充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機となるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１、３６、４４ ろ材型遠心脱水機
２、３７、４５ 外筒ボール
２ａ 濃縮ボール
２ｂ ろ材ボール
３、３８、４６ スクリュー軸
４、３９、４７ 内筒スクリュー
４ａ 円錐スクリュー
４ｂ 円筒スクリュー
５、５ａ 圧搾室
６、６ａ ろ過板
８、８ａ 排出板
８ｂ 金属ろ材
１１、１１ａ 排出孔
１２、１２ａ インペラ隔壁板
１３、１３ａ 表圧搾室
１４、１４ａ 裏圧搾室
１５、１５ａ 表インペラ
１６、１６ａ 裏インペラ
３０ 原液供給管
３１、４１、５０ 原液供給口
３２ 高分子凝集剤供給管
３４ 無機凝集剤供給管
３３、４２、５１ 高分子凝集剤添加口
３５，４３、５２ 無機凝集剤添加口
４０、４９ ろ材洗浄管
Ａ 濃縮ゾーン
Ｂ 脱水ゾーン
Ｃ 圧搾ゾーン
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業排水汚泥、下水汚泥などの原液を濃縮脱水する高速回転のデカンター型遠心脱水機において、デカンター型遠心脱水機の終端部にろ材を張設して直径を拡大した圧搾部を形成し、脱水効率及び低含水率を可能とするろ材型遠心脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデカンター型遠心分離機は、高速回転の外筒ボールに、相対速度差で回転する内筒スクリューを内設し、外筒ボールに供給された原液を遠心力により、固形物と分離液に分離させて、原液を濃縮脱水している。
特許文献１に開示しているように、デカンター型脱水機は外筒ボールと内筒スクリューの回転数について変速機を介して変化させており、ろ過力と搬送速度を各々操作できる利点があり、大量処理を可能とするが低含水率のケーキは得られない。
特許文献２に開示しているように、下水汚泥等の有機系の脱水において、無機凝集剤と高分子凝集剤が供給された汚泥を濃縮し、塩化鉄等の無機凝集剤を濃縮終了時点から圧搾序盤の辺りで機内添加する技術が提案されている。
従来のデカンター型遠心脱水機でろ材を用いるタイプは、特許文献３に記載しているように、ソリッドボールのビーチゾーンの後段に直胴のろ材ボールを設けるケースが多い。無機系のケーキを洗浄、或いは、すすぐ用途に実用化されている。
従来技術の遠心脱水機ではボール内面に遠心力でケーキが押し付けられて円筒状に形成され、軸芯とケーキの間に円環状の空間が形成される。軸面から高分子凝集剤や無機凝集剤等の薬剤を均等に散布し易い構造となっており、粒子がしっかりしたケーキの洗浄装置として、酸・アルカリ洗浄、不純物除去純粋洗浄等で実用化されている。
【０００３】
特許文献４に開示しているように、直胴型脱水機では、終盤の強圧搾の手段としてビーチゾーンを設けずにボール直胴のまま最終端部で軸面方向にケーキを移動させ、通常のスクリュープレスのプレッサーと同様に排出口を絞ってケーキを充満させ高圧搾を作用させている。
また、特許文献５に中粘稠度懸濁液のクリーニング装置として、環状のスクリーニング室に高速で回転する円板の第１面と第２面に半径方向に延びる羽根を止着して、スクリーニング室の軸芯部に懸濁液の入口と外環部に廃棄物出口を開口した装置が開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７５８５５号公報 （実用新案登録請求の範囲、第１図）
【特許文献２】特開２０１０−２６４４１７号公報 （段落番号００３５及び段落番号００４８、図１Ｂ及び図２Ｂ）
【特許文献３】特許第２７１８４１８号公報 (請求項２、図４）
【特許文献４】特許第３９９７０５９号公報 （段落番号００１６、図１及び図２）
【特許文献５】特公平３−４３３９４号公報 （特許請求の範囲、Ｆｉｇ１乃至Ｆｉｇ３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高圧搾を可能とするスクリュープレスは、スクリューの回転がろ過力と搬送速度の両方に影響するので、プレッサーの調整機能があるがろ過力と搬送速度を各々独立させて設定することはできない。
特許文献１に開示してあるデカンター型脱水機は、テーパーによる傾斜で水分を後送りにする機能はあるが、圧搾ゾーンのビーチゾーンは直径が小さくなり、圧搾力を増加させていく構造ではなく、遠心効果が落ちる。近年ビーチゾーンの傾斜角を大きくして、ケーキ堆積量を増やすタイプのものが提案されているが、やはり遠心効果が減少する。
特許文献２に記載の遠心分離装置は、無機凝集剤添加で汚泥のフロック強度が大幅に強化されるが構造的には圧搾力が弱いので、含水率の低下度を確保するための遠心効果は期待できない。
特許文献３に記載のように、ろ材を使った遠心脱水機は数多く開示されているが、このような構成の遠心脱水機に下水汚泥等の有機系のケーキを用いて、塩化鉄等の機内薬剤添加を実施している先行技術は見当らない。
【０００６】
特許文献４に記載の直胴型脱水機は、低含水のケーキでは搬送効率が悪化して、排出不能の恐れがある。
特許文献５に記載の中粘稠度懸濁液のスクリーニング装置は、木材パルプ原料から結束繊維、ごみ等の除去は容易であるが、産業排水汚泥、下水汚泥などの粘稠汚泥を濃縮脱水しても強圧搾は不可能であり、低含水率のケーキを得ることは出来ない。
本願発明は、従来の技術を応用し、デカンター型遠心脱水機の終端部のボールにろ材を配して直径を拡大し、ケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のろ材型遠心脱水機の要旨は、高速回転の外筒ボールに、相対速度差で回転する内筒スクリューを内設し、スクリュー軸の原液供給口から外筒ボールに供給された原液を遠心力により固形物と濃縮液に分離するデカンター型遠心分離機において、外筒ボールの終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室を形成し、圧搾室に延設したスクリュー軸の後端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板を連結して、圧搾室を表圧搾室と裏圧搾室に分割すると共に、表圧搾室側のインペラ隔壁板に遅れ羽根の表インペラと、裏圧搾室側のインペラ隔壁板に迎え羽根の裏インペラを止着して、圧搾室の前面にろ過板を配設し、後面の排出板の中心部近傍に排出孔を開口したもので、外筒ボールに同調して高速回転する圧搾室と、相対速度差で回転する内筒スクリューに同調してインペラ隔壁板が回転し、表圧搾室の表インペラの遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離しながら圧搾ケーキを外周に向かって移動させ、裏圧搾室の迎え羽根の裏インペラが圧搾ケーキを軸面方向に移動させて、高圧搾ケーキを排出することができる。
【０００８】
ろ材型遠心脱水機は、高速回転する外筒ボールを円錐状の濃縮ボールとろ材を張設した円筒状のろ材ボールで構成し、相対速度差で回転する内筒スクリューを円錐スクリューとピッチを漸減させた円筒スクリューで構成して、濃縮ゾーンと脱水ゾーンを形成し、脱水ゾーンの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を連設したもので、脱水ゾーンのろ材ボールで含水率が低下して体積が減少し、ケーキ厚みが薄くなる脱水ケーキを円筒スクリューのピッチを漸減し、遠心力と圧搾力を維持しながらすき返し作用を発生させるので、脱水効率が良くなる。大容量の原液を濃縮脱水して強圧搾脱水できる。
ろ材型遠心脱水機は脱水ゾーンを省略し、外筒ボールと内筒スクリューを円錐状に構成して濃縮ゾーンを形成し、外筒ボールの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を配設しても良いもので、濃縮ゾーンから直接強制圧搾ゾーンに濃縮汚泥を投入するので、脱水性が良好で容易にケーキ化する汚泥に適する。
また、ろ材型遠心脱水機は濃縮ゾーンを省略し、外筒ボールとピッチを漸減させた内筒スクリューを円筒状に構成して脱水ゾーンを形成し、外筒ボールの終端部に圧搾ゾーンの圧搾室を配設しても良いもので、遠心脱水機の動力は、供給汚泥を脱水機の回転数まで加速するためのエネルギーが最も大きな比率を占めるので、機外でスクリュー濃縮機やベルト濃縮機等の低動力濃縮機を用いて水分量を減少させれば、総合的に動力を大幅に減少できる。
【０００９】
外筒ボールの終端部に形成する圧搾ゾーンの圧搾室を更に拡大して、裏圧搾室に配設する排出板の外周部に金属ろ材を張設し、中心部近傍に排出孔を開口するもので、直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合は、裏圧搾室にもろ材を配するスペースが確保でき裏圧搾室の強圧搾が可能となる。
ろ材型遠心脱水機を構成するデカンター型遠心脱水機に原液と凝集剤の供給方法が、スクリュー軸に原液供給管と、高分子凝集剤供給管、及び、無機凝集剤供給管を内設し、スクリュー軸の中間部に原液供給口と高分子凝集剤添加口を開口し、スクリュー軸の終端部に無機凝集剤添加口を開口したもので、濃縮汚泥は軸面まで充満せずにバームクーヘン状に形性されるので、機内の薬剤添加が容易となる。本願発明のろ材型遠心脱水機は、外筒ボールの薬剤の供給位置の外径が小さくて遠心効果が少ないので凝集フロックの破壊の心配がなく凝集効率が良い、
圧搾室を構成する表圧搾室のろ過板にろ材洗浄管を対設させれば、ろ過面を洗浄して再生させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のろ材型遠心脱水機は、デカンター型遠心脱水機の終端部の外筒ボールにろ材を配して直径を拡大し、ここにケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能としたもので、塩化鉄等の無機凝集剤の機内添加による強固な凝集フロックを限界まで低動力で絞りきることが出来る。この推進力は表裏ケーキ堆積深さの差による遠心力差、及び迎え羽根の搬送作用に基づき発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【図２】同じく、ろ材型遠心脱水機の圧搾室の縦断面図である。
【図３】同じく、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する表インペラの平面図である。
【図４】同じく、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する裏インペラの平面図である。
【図５】同じく、他の実施例の圧搾室の縦断面図である。
【図６】同じく、他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【図７】同じく、他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明に係るろ材型遠心脱水機を図面に基づき詳述すると、図１はろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、ろ材型遠心脱水機１の外筒ボール２は円錐状の濃縮ボール２ａと直胴のろ材ボール２ｂで構成されている。ろ材ボール２ｂは直胴部に金属ろ材を張設してあり、濃縮ボール２ａの後段に連結している。外筒ボール２の内部に配設した円筒状のスクリュー軸３に内筒スクリュー４を巻き掛けてあり、内筒スクリュー４は濃縮ボール２ａの内周面に近接させて等ピッチで巻き掛けた円錐スクリュー４ａと、直胴のろ材ボール２ｂにピッチを漸減させて巻き掛けた円筒スクリュー４ｂで構成している。直胴のろ材ボール２ｂに近接させた円筒スクリュー４ｂの外周端に弾性体のスクレパー４８を止着して、ろ材ボール２ｂのろ材面に摺接させている。外筒ボール２と内部に配設した内筒スクリュー４で円錐部の濃縮ゾーンＡと直胴部の脱水ゾーンＢを形成したデカンター型遠心脱水機を構成している。
脱水ゾーンＢのろ材ボール２ｂで含水率を低下させ、体積が減少してケーキ厚みが薄くなった脱水ケーキを、ピッチを漸減した円筒スクリュー４ｂで遠心力と圧搾力を維持しながらすき返し作用を発生させて、脱水効率を良くする。大容量の原液を濃縮脱水して強圧搾脱水できる。
デカンター型遠心脱水機を構成する直胴のろ材ボール２ｂの終端部には、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５を形成している。
【００１３】
図２はろ材型遠心脱水機の圧搾室の縦断面図であって、脱水ゾーンＢの直胴のろ材ボール２ｂに直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾室５を配設している。圧搾室５はろ材ボール２ｂの終端部に連結した円板状の金属ろ材のろ過板６と、ろ材ボール２ｂと同径の後端部に設けた円筒軸７に連結した円板状の排出板８に、環状の圧搾室外環９を固着している。排出板８の内周部の円周面に摺動自在なダム板１０で開口度を調整する脱水ケーキの排出孔１１・・を複数開口している。スクリュー軸３の後端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板１２を連結し、圧搾室５の内部に延設させて圧搾室５を表圧搾室１３と裏圧搾室１４に分割している。
【００１４】
図３及び図４は、圧搾室のインペラ隔壁板に止着する表インペラと裏インペラの平面図であって、圧搾室５を分割するインペラ隔壁板１２に平面視が同形の遅れ羽根を形成する表インペラ１５と、迎え羽根を形成する裏インペラ１６を止着して、それぞれ表圧搾室１３と裏圧搾室１４に配設している。インペラ隔壁板１２に止着した表インペラ１５と裏インペラ１６の羽根外周部の間隙を表圧搾室１３から裏圧搾室１４へのケーキ通路１７としている。デカンター型遠心脱水機を形成する濃縮ゾーンＡ及び脱水ゾーンＢの後に、圧搾ゾーンＣの圧搾室５を配設してろ材型遠心脱水機１を構成している。
【００１５】
図５は、他の実施例の圧搾室の縦断面図であって、デカンター型遠心脱水機を形成するろ材ボール２ｂ終端部に直径を更に拡大した圧搾室５ａが配設してあり、差速高速回転する圧搾室５の遠心力を高める。圧搾室５ａは直径を拡大した円板状の金属ろ材のろ過板６ａと、直径を拡大した円板状の排出板８ａに内周部の円周面に脱水ケーキのダム板１１ａで開口度を調整する排出孔１０ａ・・を複数開口して、排出板８ａの拡大した外周面に金属ろ材８ｂを張設し、環状の圧搾室外環９ａを固着している。スクリュー軸３の終端部に平面視がインペラ状のインペラ隔壁板１２ａを連結し、圧搾室５ａに延設させて圧搾室５ａを表圧搾室１３ａと裏圧搾室１４ａに分割している。
【００１６】
表圧搾室１３ａ側と裏圧搾室１４ａ側のインペラ隔壁板１２ａに、図３及び図４に示すような、羽根径を拡大した遅れ羽根の表インペラ１５ａと迎え羽根の裏インペラ１６ａを止着している。直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合には、裏圧搾室１４ａにろ材を配するスペースが確保でき、裏圧搾室１４ａの強圧搾も可能となる。
【００１７】
図１に示すように、外筒ボール２は円錐状の濃縮ボール２ａの拡大端部にフランジ１８が嵌着してあり、濃縮ボール２ａとフランジ１８の間に開口度を調設する調整板１９を設けた濃縮液排出口２０が開口している。フランジ１８のボス部が架台２１に設けた軸受２２に回動自在に支架されており、フランジ１８の内部に嵌着した軸受２３に濃縮液排出側のスクリュー軸３の先端部を軸支している。圧搾室５に連結した円筒軸７のケーキ排出側の後端側にフランジ２４を嵌着して、フランジ２４のボス部を架台２５に設けた軸受２６に回動自在に支架してあり、フランジ２４の先端部にプーリー２７を嵌着している。スクリュー軸３はフランジ２４の内部に設けた軸受２８に軸支して減速機２９に連結している。図示を省略する駆動機でプーリー２７と減速機２９を作動させて、外筒ボール２及び圧搾室５，５ａと内筒スクリュー４を高速で差速回転自在としている。
【００１８】
図１に示すように、濃縮液排出側のスクリュー軸３に原液供給管３０が延設してあり、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の濃縮ボール２ａに内設するスクリュー軸３に原液供給口３１を開口して、円錐スクリュー４ａの中間部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、濃縮ゾーンＡの終端部の濃縮ボール２ａの縮小部に内設するスクリュー軸３に高分子凝集剤添加口３３を開口している。濃縮ゾーンＡの終端部の濃縮液を分離した濃縮汚泥に高分子凝集剤を供給し、円錐スクリュー４ａで撹拌混合して凝集フロックを形成させる。原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、脱水ゾーンＢを形成する円筒状のろ材ボール２ｂの中間部のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口３５を開口している。円筒スクリュー４ｂの中間部に、例えば無機凝集剤である塩化鉄を濃縮汚泥に供給して混練し、強固な凝集フロックを形成して、円筒スクリュー４ｂの先端部に止着したスクレパー４８でろ材ボール２ｂのろ材面をクリーニングしながらろ液を分離して脱水汚泥とする。
【００１９】
高速回転の外筒ボール２と相対差速回転するスクリュー軸３から供給された原液は、遠心力により濃縮液を分離する。濃縮液を分離した濃縮汚泥はスクリュー軸３の軸面まで充満せずに外筒ボール２の内周面にバームクーヘン状に形成され、機内の薬剤添加が容易となる。外筒ボール２のろ材ボール２ｂと、圧搾室５，５ａに配設した表圧搾室１３，１３ａのろ過板６，６ａにろ材洗浄管４９が対設してあり金属ろ材を洗浄再生する。なお、高分子凝集剤による原液の凝集は機外で凝集混和槽を用いてもよく、原液供給管３０にライン注入しても良い。本願発明では外筒ボール２の薬剤の供給位置の外径が小さく、遠心効果が少ないので凝集フロックの破壊の心配が少なく効率が良い、
【００２０】
上記のように構成したろ材型遠心脱水機１は、デカンター型遠心脱水機を形成する濃縮ゾーンＡで濃縮した濃縮汚泥を、脱水ゾーンＢのろ材ボール２ｂのろ材面からろ液を分離して質量を高める。脱水ゾーンＢを経たケーキを搬送堆積させてスクリュー軸３に巻き掛けた円筒スクリュー４ｂで脱水ケーキを圧搾ゾーンＣの圧搾室５の表圧搾室１３の中心部に供給する。ろ材ボール２ｂに連結した圧搾室５とスクリュー軸３に連結したインペラ隔壁板１２の高速差速回転により、表圧搾室１３では表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用によってケーキを軸面から外周に向かって移動させる。その際、脱水ケーキにせん断作用を及ぼしながら圧搾し、ろ過板６からろ液を分離し、遠心効果による圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させる。直径を拡大した圧搾室５の外周端に到達したケーキは、圧搾室外環９内部の表インペラ１５ａ，１５ａ間のケーキ通路１７・・・から裏圧搾室１４に移動し、内筒スクリュー４ｂに同調して高速回転する迎え羽根の裏インペラ１６で軸面方向に移動させる。排出板８の排出孔１１・・・から水分を均一化した圧搾ケーキを排出する。
この時の推進力は表裏ケーキ堆積深さの差による遠心力差、及び迎え羽根の搬送作用に基づくものである。脱水のための圧搾力は遠心効果により発生するので、搬送速度（スクリュー差速）とは別の回転数で制御できる。
【００２１】
図６は他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、図１に示すろ材型遠心脱水機から脱水ゾーンＢを除いた構造であり、共通する差速回転支持機構の符号説明は省略する。ろ材型遠心脱水機３６は、円錐状の外筒ボール３７の内部に配設した円筒状のスクリュー軸３８に外筒ボール３７の内周面に近接させて等ピッチで巻き掛けた円錐状の内筒スクリュー３９で濃縮ゾーンＡを形成している。
円錐状の外筒ボール３７の終端部に、図２に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾ゾーンＣの圧搾室５を連結している。圧搾室５に配設した表圧搾室１３のろ過板６にろ材洗浄管４０が対設してあり、ろ過面を洗浄して再生させる。
【００２２】
図１に示すろ材型遠心脱水機と同様に、外筒ボール３７とフランジ１８の間に開口度を調設する調整板１９を設けた濃縮液排出口２０が開口してあり、圧搾室５の排出板８の内周部の円周面に摺動自在なダム板１０で開口度を調整する脱水ケーキの排出孔１１・・を複数開口している。外筒ボール３７の終端部に連結する圧搾ゾーンＣは、図５に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５ａを連結しても良い。
【００２３】
図６に示すように、濃縮液排出側のスクリュー軸３８に原液供給管３０が延設してあり、スクリュー軸３８に原液供給口４１を開口して、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の外筒ボール３７の中間部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、スクリュー軸３８に開口する原液供給口４１の近傍に高分子凝集剤添加口４２を開口している。外筒ボール３７の中間部でバームクーヘン状に形性された原液に高分子凝集剤を供給して、内筒スクリュー３９で撹拌混合して凝集フロックを形成させ、濃縮液を濃縮液排出口２０から排出する。
原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、濃縮ゾーンＡを形成する円錐状の外筒ボール３７の縮小した終端部（ビーチゾーン）のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口４３を開口してあり、バームクーヘン状に形性された濃縮汚泥に無機凝集剤を添加して強固なフロックを形成して、圧搾室５に供給する。濃縮ゾーンＡから直接強制圧搾ゾーンＣの圧搾室５へ濃縮汚泥を投入するもので、脱水性の良好な濃縮ゾーンＡで容易にケーキ化する汚泥に適する。
【００２４】
図７は他の実施例のろ材型遠心脱水機の縦断面図であって、図１に示すろ材型遠心脱水機から濃縮ゾーンＡを除いた構造であり、機外で濃縮した汚泥、或いは、脱水した含水率の高いケーキを投入するもので、共通する差速回転支持機構の符号説明は省略する。
ろ材型遠心脱水機４４は、直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５の内部に、円筒状のスクリュー軸４６にピッチを漸減させた円筒状の内筒スクリュー４７を巻き掛けている。外筒ボール４５に近接させた内筒スクリュー４７に弾性体のスクレパー４８を止着して、外筒ボール４５のろ材面に摺接させている。金属ろ材を張設した外筒ボール４５と内部に配設した内筒スクリュー４７で直胴の脱水ゾーンＢを形成している。直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５の終端に、図２に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う圧搾ゾーンＣの圧搾室５を連結している。外筒ボール４５のろ過面と、圧搾室５のろ過板６にろ材洗浄管４９が対設してあり、ろ過面を洗浄して再生させる。外筒ボール４５の終端に連結する圧搾ゾーンＣは、図５に示す、直径を拡大してろ材遠心圧搾を行う円環状の圧搾室５ａを連結しても良い。
【００２５】
図７に示すように、スクリュー軸４６の始端側に原液供給管３０が延設してあり、スクリュー軸４６に原液供給口５０を開口して、脱水ゾーンＢを形成する外筒ボール４５の始端部に原液を供給する。原液供給管３０の内部に高分子凝集剤供給管３２が内設してあり、スクリュー軸４６に開口する原液供給口５０の近傍に高分子凝集剤添加口５１を開口している。外筒ボール４５の始端部に供給して高速差速回転によりバームクーヘン状に形成された原液に高分子凝集剤を添加して、円筒スクリュー４７で撹拌混合して凝集フロックを形成させて、直胴の金属ろ材を張設した外筒ボール４５のろ過面からろ液を分離する。高分子凝集剤は脱水ケーキの再凝集が必要な場合に添加するが、機外添加でもよい。
原液供給管３０に内設した高分子凝集剤供給管３２の内部に無機凝集剤供給管３４が配設してあり、脱水ゾーンＢを形成する円筒状の外筒ボール４５の後半部のスクリュー軸３に無機凝集剤添加口５２を開口している。ろ液を外筒ボール４５から分離しながらピッチを漸減させる内筒スクリュー４７で濃縮汚泥を脱水し、バームクーヘン状の脱水ケーキの空間部に無機凝集剤を添加して強固なフロックを形成する。薬液の供給ラインを利用して洗浄水を供給すればケーキ洗浄が可能であり、運転終了時には外筒ボール４５内のケーキを排出し、薬液の供給ラインを利用して洗浄水を供給すればろ材内面の洗浄も可能でいる。
【００２６】
脱水ゾーンＢを経た脱水ケーキを圧搾ゾーンＣの圧搾室５の表圧搾室１３に供給して、表インペラ１５の遠心力及び遅れ羽根の搬送作用によりケーキを圧搾して外周に向かって移動させ、遠心効果による圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させる。裏圧搾室１４では、迎え羽根の裏インペラ１６で軸面方向に移動させて、排出板８に設けたダム板１０で開口度を調整する排出孔１１・・・から圧搾ケーキを排出する。遠心脱水機の動力の内、供給汚泥を脱水機の回転数まで加速するためのエネルギーが最も大きな比率を占めるので、機外でスクリュー濃縮機やベルト濃縮機等の低動力濃縮機を用いて水分量を減少させれば、総合的に動力を大幅に減少できる。
【実施例】
【００２７】
遠心効果はＧ＝γＮ２／８９５で表わされ、従来のデカンター型遠心脱水機でも終端部のボール直径を拡大すれば、遠心力により大きな圧搾力を受けることができる。従来のデカンター型遠心脱水機は水分の逃げ道は後退路しかなく、効率良く遠心分離ろ液を排出できないので大きな水分低下の効果は得られない。ろ材を配しない構造では遠心分離の作用で分離されるろ液の移動方向（軸面向き）とケーキの投入方向（円周向き）が相反する向きとなり、スムーズなろ液移動を阻害して効率の良い含水率の低下は期待できない。脱水ゾーンＢに円筒金属ろ材を配設すれば、ろ液はケーキの移動路に沿ったろ材から効率良く排出される。
外筒ボール２，３７，４５の終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａを形成して、圧搾室５，５ａの前面にろ過板６，６ａを配設すれば、大きな圧搾力が発生し、ケーキは大幅な含水率低下が達成される。
【００２８】
外筒ボール２，３７，４５の終端部に形成する円環状の圧搾室５，５ａは、直径の拡大寸法を大きく設定した場合、或いは、装置が大型になった場合は、裏圧搾室１４，１４ａにも金属ろ材８ｂを配するスペースが確保でき裏圧搾室１４，１４ａでの強圧搾も可能となる。デカンター型圧搾脱水機の濃縮ゾーンＡ、脱水ゾーンＢを小径として、終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａを形成すれば、濃縮ゾーンＡ、脱水ゾーンＢでは遠心効果が小さいので、凝集フロックの破壊の心配が少なくなり、機内添加では撹拌が不足するケースもある。脱水が少し進行した時点（下水汚泥含水率８０〜９０％）で、無機凝集剤として例えば塩化鉄を添加すれば、ろ液とともに流出する薬剤の無効量が少なく効率が良くなる。
デカンター型遠心脱水機の終端部に直径を拡大した圧搾室５，５ａを形成すれば、脱水効率が高くなり、従来のデカンター型遠心脱水機の遠心効果が２０００〜２５００Ｇ、特に低動力型のデカンター型遠心脱水機でも１５００Ｇであった遠心効果が、直径を拡大した圧搾室を配設すれば、１００〜３００Ｇまで低下でき、遠心効果１／１０、回転数も従来型の１／３まで下げられる。脱水ゾーンに円筒金属ろ材の外筒とすれば、すき返し作用が発生して、ろ液の分離効率が良くなる。
【００２９】
上記の実験結果により、動力は従来型の１／３程度となり、起動・停止時のロスタイムを短縮でき、ろ材の摩耗は従来よりも軽微で、軸受、強度、バランス、騒音などの対応が大幅に軽減できることが分かった。
この発明は、直径を拡大した円環状の圧搾室５，５ａに濃縮脱水したケーキを充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機１，３６，４４とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明のろ材型遠心脱水機は、デカンター型遠心脱水機の外筒ボールの終端部に直径を拡大した圧搾室を配設し、圧搾室に延設したスクリュー軸の後端部にインペラ隔壁板を連結して表圧搾室と裏圧搾室に分割して、表圧搾室側のインペラ隔壁板に遅れ羽根の表インペラと、裏圧搾室側のインペラ隔壁板に迎え羽根の裏インペラを止着したもので、表圧搾室の表インペラの遠心力及び遅れ羽根の搬送作用により、圧搾圧力を高めて強圧搾を作用させ、ろ液を分離し、裏圧搾室の迎え羽根の裏インペラで高圧搾ケーキを排出できる。
従って、下水汚泥や食品排水汚泥、し尿汚泥等の原液を濃縮脱水し、脱水したケーキを円環状の圧搾室に充満させて質量を高め、遠心効果により強圧搾を可能にするろ材型遠心脱水機となるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１、３６、４４ ろ材型遠心脱水機
２、３７、４５ 外筒ボール
２ａ 濃縮ボール
２ｂ ろ材ボール
３、３８、４６ スクリュー軸
４、３９、４７ 内筒スクリュー
４ａ 円錐スクリュー
４ｂ 円筒スクリュー
５、５ａ 圧搾室
６、６ａ ろ過板
８、８ａ 排出板
８ｂ 金属ろ材
１１、１１ａ 排出孔
１２、１２ａ インペラ隔壁板
１３、１３ａ 表圧搾室
１４、１４ａ 裏圧搾室
１５、１５ａ 表インペラ
１６、１６ａ 裏インペラ
３０ 原液供給管
３１、４１、５０ 原液供給口
３２ 高分子凝集剤供給管
３４ 無機凝集剤供給管
３３、４２、５１ 高分子凝集剤添加口
３５，４３、５２ 無機凝集剤添加口
４０、４９ ろ材洗浄管
Ａ 濃縮ゾーン
Ｂ 脱水ゾーン
Ｃ 圧搾ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速回転の外筒ボール（２、３７、４５）に、相対速度差で回転する内筒スクリュー（４、３９、４７）を内設し、スクリュー軸（３、３８、４６）の原液供給口（３１、４１、５０）から外筒ボール（２、３７、４５）に供給された原液を遠心力により、固形物と濃縮液に分離するデカンター型遠心分離機において、外筒ボール（２、３７、４５）の終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室（５、５ａ）を形成し、圧搾室（５、５ａ）に延設したスクリュー軸（３、３８、４６）の後端部にインペラ状のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）を連結して、圧搾室（５、５ａ）を表圧搾室（１３、１３ａ）と裏圧搾室（１４、１４ａ）に分割すると共に、表圧搾室（１３、１３ａ）側のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）に遅れ羽根の表インペラ（１５、１５ａ）と、裏圧搾室（１４、１４ａ）側のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）に迎え羽根の裏インペラ（１６、１６ａ）を止着して、圧搾室（５、５ａ）の前面にろ過板（６、６ａ）を配設し、後面の排出板（８、８ａ）に排出孔（１１、１１ａ）を開口したことを特徴とするろ材型遠心脱水機。
【請求項２】
上記外筒ボール（２）を円錐状の濃縮ボール（２ａ）とろ材を張設した円筒状のろ材ボール（２ｂ）で構成し、外筒ボール（２）に内設する内筒スクリュー（４）を円錐スクリュー（４ａ）とピッチを漸減させた円筒スクリュー（４ｂ）で構成して、濃縮ゾーン（Ａ）と脱水ゾーン（Ｂ）を形成し、脱水ゾーン（Ｂ）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を連設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項３】
上記外筒ボール（３７）と内筒スクリュー（３９）を円錐状に構成して濃縮ゾーン（Ａ）を形成し、外筒ボール（３７）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を配設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項４】
上記外筒ボール（４５）とピッチを漸減させた内筒スクリュー（４７）を円筒状に構成して脱水ゾーン（Ｂ）を形成し、外筒ボール（４５）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を配設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項５】
上記外筒ボール（２、３７、４５）の終端部に形成する圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５ａ）を更に拡大して、裏圧搾室（１４ａ）に配設する排出板（８ａ）の外周部に金属ろ材（８ｂ）を張設したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項６】
上記スクリュー軸（３、３８、４６）に原液供給管（３０）と、高分子凝集剤供給管（３２）、及び、無機凝集剤供給管（３４）を内設し、スクリュー軸（３、３８、４６）の中間部に原液供給口（３１、４１、５０）と高分子凝集剤添加口（３３、４２、５１）を開口し、スクリュー軸（３、３８、４６）の終端部に無機凝集剤添加口（３５，４３、５２）を開口したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項７】
上記表圧搾室（１３、１３ａ）のろ過板（６、６ａ）にろ材洗浄管（４０、４９）を対設させたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項１】
高速回転の外筒ボール（２、３７、４５）に、相対速度差で回転する内筒スクリュー（４、３９、４７）を内設し、スクリュー軸（３、３８、４６）の原液供給口（３１、４１、５０）から外筒ボール（２、３７、４５）に供給された原液を遠心力により、固形物と濃縮液に分離するデカンター型遠心分離機において、外筒ボール（２、３７、４５）の終端部に直径を拡大した円環状の圧搾室（５、５ａ）を形成し、圧搾室（５、５ａ）に延設したスクリュー軸（３、３８、４６）の後端部にインペラ状のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）を連結して、圧搾室（５、５ａ）を表圧搾室（１３、１３ａ）と裏圧搾室（１４、１４ａ）に分割すると共に、表圧搾室（１３、１３ａ）側のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）に遅れ羽根の表インペラ（１５、１５ａ）と、裏圧搾室（１４、１４ａ）側のインペラ隔壁板（１２、１２ａ）に迎え羽根の裏インペラ（１６、１６ａ）を止着して、圧搾室（５、５ａ）の前面にろ過板（６、６ａ）を配設し、後面の排出板（８、８ａ）に排出孔（１１、１１ａ）を開口したことを特徴とするろ材型遠心脱水機。
【請求項２】
上記外筒ボール（２）を円錐状の濃縮ボール（２ａ）とろ材を張設した円筒状のろ材ボール（２ｂ）で構成し、外筒ボール（２）に内設する内筒スクリュー（４）を円錐スクリュー（４ａ）とピッチを漸減させた円筒スクリュー（４ｂ）で構成して、濃縮ゾーン（Ａ）と脱水ゾーン（Ｂ）を形成し、脱水ゾーン（Ｂ）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を連設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項３】
上記外筒ボール（３７）と内筒スクリュー（３９）を円錐状に構成して濃縮ゾーン（Ａ）を形成し、外筒ボール（３７）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を配設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項４】
上記外筒ボール（４５）とピッチを漸減させた内筒スクリュー（４７）を円筒状に構成して脱水ゾーン（Ｂ）を形成し、外筒ボール（４５）の終端部に圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５、５ａ）を配設したことを特徴とする請求項１に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項５】
上記外筒ボール（２、３７、４５）の終端部に形成する圧搾ゾーン（Ｃ）の圧搾室（５ａ）を更に拡大して、裏圧搾室（１４ａ）に配設する排出板（８ａ）の外周部に金属ろ材（８ｂ）を張設したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項６】
上記スクリュー軸（３、３８、４６）に原液供給管（３０）と、高分子凝集剤供給管（３２）、及び、無機凝集剤供給管（３４）を内設し、スクリュー軸（３、３８、４６）の中間部に原液供給口（３１、４１、５０）と高分子凝集剤添加口（３３、４２、５１）を開口し、スクリュー軸（３、３８、４６）の終端部に無機凝集剤添加口（３５，４３、５２）を開口したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【請求項７】
上記表圧搾室（１３、１３ａ）のろ過板（６、６ａ）にろ材洗浄管（４０、４９）を対設させたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のろ材型遠心脱水機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０７０２２（Ｐ２０１３−１０７０２２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１７３２（Ｐ２０１１−２５１７３２）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００１９７７４６）株式会社石垣 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００１９７７４６）株式会社石垣 (116)
【Ｆターム（参考）】
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