固液分離装置
【課題】処理対象物（汚泥）の流動特性に応じて任意に搬送ピッチを変えることができ、１つの装置で種々の汚泥処理ができるようにし、ユーザーの使用性を向上させる。
【解決手段】長ボルト１９に開口部を有する固定プレート２１が挿通されて固定部材としての外胴１７が構成され、モータ１３で回転駆動される断面多角形のシャフト２５に開口部を有する搬送プレート２９及びスペーサ２８が挿通されて可動部材１８が構成されている。各搬送プレート２９及びスペーサ２８は周方向に位置をずらして挿通されており、搬送プレート２９の一部とスペーサ２８によって螺旋階段状の搬送羽根が構成されている。流入ボックス１２から投入されたフロック化汚泥は螺旋階段状の搬送羽根で圧縮されながら搬送され、出口側から排出される。搬送プレート２９とスペーサ２８はシャフト２５に対して偏芯しており、搬送プレート２９の上下変位を伴う回転運動により目詰まりが防止される。
【解決手段】長ボルト１９に開口部を有する固定プレート２１が挿通されて固定部材としての外胴１７が構成され、モータ１３で回転駆動される断面多角形のシャフト２５に開口部を有する搬送プレート２９及びスペーサ２８が挿通されて可動部材１８が構成されている。各搬送プレート２９及びスペーサ２８は周方向に位置をずらして挿通されており、搬送プレート２９の一部とスペーサ２８によって螺旋階段状の搬送羽根が構成されている。流入ボックス１２から投入されたフロック化汚泥は螺旋階段状の搬送羽根で圧縮されながら搬送され、出口側から排出される。搬送プレート２９とスペーサ２８はシャフト２５に対して偏芯しており、搬送プレート２９の上下変位を伴う回転運動により目詰まりが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥（畜産糞尿、食品工場などの排水処理から発生する含油汚泥、下水処理から発生する余剰汚泥、建設現場から発生する無機汚泥等の概念を含む）中に含まれる固形物と水分とを分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の汚泥は水分を多量に含んでおり、そのままの状態（原水）では堆肥化等の処理が困難であるため、フロック化処理後固液分離装置により脱水し、含水率が約８０％程度の脱水ケーキとすることが行われている。
汚泥（処理対象物）を脱水する方法としては、従来より種々の方式が提案されている。例えば、スクリュープレスタイプの方式が知られている。これは、パンチングプレートなどの水抜けの良い板を円筒形に加工した固定部材（ステータ）の中に、シャフトに螺旋状の羽根を固定したスクリューコンベアを設けて濾過体を構成し、この濾過体の一端側から処理対象物を投入してスクリューコンベアを低速で回転させ、固形物を軸方向に搬送しながら固定部材の穴から水分を流下させる仕組みになっている。
濾過体の他端側（出口側）に向かってスクリューピッチを小さくすることと、出口から排出される固形物の量を規制する板を設けることにより十分な内圧を得ることができ、固形物の含水率が約８０％という高い脱水率を得ることができる。
しかしながら、パンチングプレートが目詰まりを起こしやすいために、外胴としてのパンチングプレートを頻繁に洗浄する必要があり、大量の洗浄水を要するとともに洗浄作業が面倒であるという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、多数の固定リングを間隔をおいて軸方向に積層状態に配置して円筒状の固定部材を形成するとともに、固定リング間に可動リングを配置し、固定リングと可動リングの内部空間にスクリューコンベアを設けて濾過体を構成した固液分離装置が記載されている。
可動リングの内径はスクリューコンベアの外径よりも僅かに小さく設定されており、スクリューコンベアが回転すると汚泥は軸方向に搬送され、水分は可動リングと固定リング間の微小ギャップから外部に排出される。
スクリューコンベアの回転によって可動リングは軸方向と直交する方向に押し上げられて揺動し、これにより固定リングと可動リング間の隙間に固形分が詰まることが防止される。
すなわち、スクリューコンベアの回転動作を利用して、同時に目詰まり防止動作も行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２８６９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された構成では、スクリューコンベアの回転動作を利用して目詰まりを防止するので、目詰まり防止のための専用の動力源を必要とせず、上述した洗浄問題も解消できる利点を有している。
しかしながら、スクリューコンベアの螺旋羽根の外縁（エッジ）は常に可動リングの内周面と金属接触を繰り返すため、経時的に可動リングの内径は摩耗により大きくなり、固定リングの内径と同等になった時点で可動リングの揺動が無くなり、目詰まり防止機能が消失するという問題があった。
この問題を解消するには、定期的に可動リングとスクリューコンベアの摩耗状態をチェックし、摩耗が大きい場合には交換をしなければならず、維持管理コストが増大するという問題があった。
【０００６】
また、この種の固液分離装置では、処理対象物の種類（流動特性等）に応じて最適な装置仕様が存在し、処理対象物が異なった場合、例えばスクリューコンベアのピッチを変更しなければならない。
しかしながら、従来の装置では、ピッチを変える場合には新たなスクリューコンベアを購入しなければならず、規格が合わない場合には装置ごと買い換える必要があった。
【０００７】
また、従来のスクリューコンベア方式の共通の欠点として、畜産排水あるいはダストコントロール排水などの繊維状の狭雑物を多量に含む汚泥を脱水する場合に、スクリューシャフトに繊維の絡み付きが発生していた。
濾過体の内部に十分な内圧が生じるほど、すなわち脱水機能が高まるほどシャフトに絡み付いた繊維層内に固形物が圧縮され、固形物が固着して実質的にシャフト径は大きくなる。
シャフト径が大きくなると、濾過体内の搬送路の容積が必然的に小さくなるため、仕様容量の汚泥を投入できなくなり、処理効率が低下するという問題があった。
この場合、処理効率を回復させるためには、シャフトを取り外してシャフトから繊維層とこれに付着した固形物を除去する必要があるが、シャフトには螺旋状の羽根が一体に設けられているので、除去作業が面倒であった。
また、この種の固液分離装置では、総じてオーバーホールやメンテナンス、清掃等の観点から分解・組み立ての容易性が求められていた。
【０００８】
本発明は、上述した問題点のうちの少なくとも１つもしくは全部を解消できる固液分離装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、筒状をなす固定部材の内部にスクリューコンベア機能を呈する可動部材を設けた濾過体と、上記可動部材を回転駆動する駆動手段を有し、上記濾過体の一端側から送り込まれる汚泥を脱水しながら他端側へ搬送して排出する固液分離装置において、上記可動部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の搬送プレートを備え、該搬送プレートは、各搬送プレートをそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより搬送路及び上記軸方向に連続的に連なる螺旋階段状の搬送羽根を形成可能な形状を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の固液分離装置において、上記搬送プレートは、搬送路を構成する開口部と、外側から回転中心部へ向かって延び該中心部に上記回転軸に対する挿通穴を有する突縁を有し、該突縁が連続的に連なって上記螺旋階段状の搬送羽根を形成することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の固液分離装置において、上記回転軸と上記突縁の挿通穴とが相対的な係合構造を有し、上記回転軸に挿通した時点で上記搬送プレートの上記回転軸に対する周方向の位置固定がなされることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明では、請求項３に記載の固液分離装置において、周方向の位置固定箇所が所定の角度間隔で複数設けられ、上記螺旋階段状の搬送羽根のピッチを変更可能であることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２〜４のいずれかに記載の固液分離装置において、上記各搬送プレート間に、上記突縁と共に上記螺旋階段状の搬送羽根を形成するスペーサが配置されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項５に記載の固液分離装置において、上記スペーサが上記搬送プレートの上記突縁部位に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明では、請求項５に記載の固液分離装置において、上記スペーサが上記突縁と同等の形状を有し、上記回転軸に上記搬送プレートと交互に挿通して配置されることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、請求項５〜７のいずれかに記載の固液分離装置において、上記固定部材は、開口部を有し上記回転軸の軸方向に間隔をおいて配置された複数の固定プレートを備え、上記各固定プレートは上記スペーサの回転軌跡の外周を覆うように配置されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、請求項８に記載の固液分離装置において、上記回転軸の軸方向における、上記スペーサの厚みをＳｔ、上記固定プレートの厚みをＫｔ、上記搬送プレートの厚みをＦｔとするとき、Ｓｔ＞Ｋｔ＞Ｆｔの関係を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の搬送プレートの周方向の位置をずらした積層構成によりスクリューコンベアに相当する螺旋階段状の羽根を形成できるので、処理対象物の流動特性等に応じて羽根ピッチを任意に変えることができ、新たにスクリューコンベアを購入することなく汚泥特性又はユーザー特性に合った処理機能を得ることができる。
可動部材の回転動作において金属接触等の部材接触が無いので、維持管理費を大幅に低減できる。
【００１４】
可動部材及び螺旋階段状の羽根を細かく分解できるので、メンテナンス、オーバーホール、清掃を精度よく行える。スクリューコンベア等の一体不可分の重量物が存在しないので、分解・組み立てが少ない労力で容易に行える。
繊維が絡み付いてもスクリューコンベア状の構成を細かく分解できるので、除去作業が容易となる。
スペーサの存在により搬送力を向上させることができる。
回転軸に搬送プレート、スペーサを挿通するだけで略全体の組付がなされるので、１部品毎に固定する場合に比べて組み立て・分解性が大幅に向上する。
搬送プレート、スペーサの周方向の位置を変えて挿通するだけで螺旋階段状の羽根のピッチを変えることができるので、ピッチ変更が容易となる。
スペーサを一体成形した場合には、部品点数の低減を図れるとともに、組み立て・分解が一層容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図１６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る固液分離装置１０は、汚泥を脱水する濾過体１１と、この濾過体１１の一端側（入口側）に設けられ、フロック化された汚泥が投入される流入ボックス１２と、濾過体１１の他端側（出口側又は排出側）に設けられ、濾過体１１の内部に設けられた後述する可動部材を回転駆動する駆動手段としてのモータ１３と、同じく濾過体１１の他端側に設けられ、出口側の排出容量を制限して濾過体１１の内部の圧力を調整する圧力調整手段１４と、濾過体１１を支持するＬ字状のプレートからなる３つの支持体１５と、モータ１３が固定されるモータ固定板１６等を有している。
ここでの固液分離装置１０は、床面に略平行となる水平設置タイプである。
【００１６】
濾過体１１は、角筒状をなす固定部材としての外胴１７と、この外胴１７の内部に設けられた可動部材１８を有している。
外胴１７は、図２に示すように、支持体１５に支持される３本の長ボルト１９に、軸方向に固定プレート２１を多数枚積層状態に配置し、両側と中央部を支持体１５で補強した構成となっている。
したがって、外胴１７は、固定プレート２１間に確保される隙間（後述）により、全体として、軸方向と直交する方向への水分の抜けが可能な角筒体となっている。
長ボルト１９の一端側は図中右側の支持体１５の外側でナット部材２２により固定されている。長ボルト１９の他端側はモータ固定板１６に固定された図中左側の支持体１５の外側でナット部材２２により固定されている。
【００１７】
図３に示すように、支持体１５は、垂直部２３と水平部２４とから構成されており、垂直部２３には汚泥の搬送路の一部を構成する円形の穴２３ａと、長ボルト１９の挿通穴２３ｂが形成されている。水平部２４には、図示しない装置本体架台に固定するための固定用穴２４ａが形成されている。
固定プレート２１には、中央部に汚泥の搬送路の一部を構成する円形の穴２１ａが形成されており、３箇所に長ボルト１９の挿通穴２１ｂが形成されている。固定プレート２１の穴２１ａと支持体１５の穴２３ａは略同径となっている。
図４に示すように、固定プレート２１は、径方向の幅ｗ１を有する周縁部２１ｃが連なったリング状に形成されており、周縁部２１ｃに略１２０°間隔で連設された各突片２１ｄに挿通穴２１ｂが形成されている。固定プレート２１の厚みＫｔは約２ｍｍに設定されている。
【００１８】
汚泥を搬送するスクリューコンベアの機能を呈する可動部材１８は、図５に示すように、回転軸としての断面が多角形（ここでは１２角形）のシャフト２５に、ｉ型のスペーサ２８と搬送プレート２９を交互に挿通して、軸方向にスペーサ２８と搬送プレート２９を多数枚積層状態に配置した構成となっている。
可動部材１８は、スペーサ２８によって確保される隙間（後述）により、軸方向と直交する方向への水分の抜けが可能な円筒状となっている。
【００１９】
図６に示すように、搬送プレート２９は、全体としては円板状で、具体的には径方向の幅ｗ２を有する周縁部２９ａが連なったリング状に形成されており、その内側に搬送路を構成する開口部２９ｂと、外側（周縁部２９ａ）から回転中心部へ向かって延び、中心部にシャフト２５に対する挿通穴２９ｃを有する突縁２９ｄとを有している。突縁２９ｄは、挿通部２９ｄ−１と、扇形部２９ｄ−２とから構成されている。
挿通穴２９ｃはシャフト２５の外形（１２角形）に合わせて１２角形に形成されている。
挿通穴２９ｃの中心ｈ１は、円板としての搬送プレート２９の中心ｈ０よりも寸法δ（ここでは２ｍｍ）偏芯している。搬送プレート２９の厚みＦｔは約１ｍｍに設定されている。
【００２０】
図７に示すように、スペーサ２８は、搬送プレート２９の突縁２９ｄと同様の形状を有している。すなわち、シャフト２５に対する挿通穴２８ａを有する挿通部２８ｂと、扇形部２８ｃとから構成されている。
挿通穴２８ａも同様に、シャフト２５の外形に合わせて１２角形に形成されている。挿通穴２８ａの中心ｈ２も、円板としての搬送プレート２９の中心ｈ０よりも寸法δ（ここでは２ｍｍ）偏芯している。スペーサ２８の厚みＳｔは約３ｍｍに設定されている。
【００２１】
スペーサ２８の挿通穴２８ａは、搬送プレート２９の挿通穴２９ｃよりも時計回り方向に所定角度（ここでは５°）ずらされている。
したがって、図８に示すように、搬送プレート２９とスペーサ２８を対応する頂角が一致した状態で順にシャフト２５に挿通して重ねた場合、スペーサ２８の扇形部２８ｃと搬送プレート２９の突縁２９ｄの扇形部２９ｄ−２はずれた状態となる。
組み立てにおいては、図３に示すように、最初にスペーサ２８を挿通して左側の支持体１５の穴２３ａに位置させ、次いで順に搬送プレート２９、スペーサ２８、固定プレート２１（スペーサ２８と固定プレート２１間では順序はいずれでもよい）、搬送プレート２９、スペーサ２８・・・と軸方向に積層状態に配置していく。
ここで、図８で示した搬送プレート２９とスペーサ２８の１組を、図９に示すように、軸方向と直交する方向に略一定の間隔でずらしながら配置する。ここでは、シャフト２５が１２角形であるので、例えば多角形の頂角位置を１つずつずらした場合、３０°ずつずれることになる。
搬送プレート２９とスペーサ２８の挿通穴２９ｃ、２８ａの周辺に１、２、３・・の数字や符号等の角度位置が区別できるマークを付けておけば組み立てが容易となる。この場合、シャフト２５にマークを付け、挿通穴２９ｃ、２８ａの基準位置に印を１つ付けるようにしてもよい。
【００２２】
多角形同士の係合構造であるため、スペーサ２８と搬送プレート２９はシャフト２５に挿通した時点で周方向の位置固定がなされる。本実施形態では、シャフト２５の外面を多角形状とし、搬送プレート２９及びスペーサ２８の挿通穴２９ｃ、２８ａの形状をこれに対応した多角形状としたが、これに限定される趣旨ではなく、例えば挿通穴側に凸部を形成し、シャフトの外面に係合溝を形成するようにしてもよい。例えば、セレーション又はスプライン状の係合等、挿通穴とシャフトとの間で相対的な係合構造を採ることができる。
図９に示すずらし位置（ａ）〜（ｈ）は図５の（ａ）〜（ｈ）に対応している。このように搬送プレート２９及びスペーサ２８を周方向の位置をずらしながら配置することにより、可動部材１８の内部には、搬送プレート２９の突縁２９ｄとスペーサ２８とが軸方向に連続的に連なった螺旋階段状の搬送羽根が構成される。
モータ１３により可動部材１８が回転すると、螺旋階段状の搬送羽根が回転し、スクリューコンベアと同様の搬送機能を有することになる。
【００２３】
搬送機能を高めるために、上述のように搬送プレート２９に対するスペーサ２８の角度をずらしている。このようにすれば、搬送プレート２９の突縁２９ｄとスペーサ２８とが略一致する場合に比べて多段化が促進され、搬送力が高まる。
図１、図５では搬送プレート２９の上下方向の位置は全て同じように表示しているが、上述のように偏芯しているので、実際には偏芯量の範囲内で波打ち状態にずれる。
【００２４】
搬送プレート２９の挿通穴２９ｃの形状は、図１０に示すように、頂角が真上にくる形状としてもよい。この場合、図１１に示すように、スペーサ２８の挿通穴２８ａは、対応する頂角位置が時計回り方向に５°ずらされており、対応する頂角同士が一致するように挿通した場合、上記と同様にスペーサ２８はずれる。
また、本実施形態ではスペーサ２８を搬送プレート２９とは別部材としたが、モールド成形や射出成形等により搬送プレート２９の突縁２９ｄ部位に一体に形成してもよい。
【００２５】
シャフト２５は、図１２、図１３に示すように、断面多角形（ここでは１２角形）の引き抜き加工棒材で形成されている。角数が多くなるほどスパイラル状の搬送羽根のピッチを自在に変えることができる。
シャフト２５の汚泥入口側には、流入ボックス１２に投入されたフロック化された汚泥の可動部材１８への送り込みを促進させる汚泥押し込み手段３７が設けられている。
汚泥押し込み手段３７は、シャフト２５に挿通固定される軸部３８と、この軸部３８に溶接等の手段により固定された螺旋羽根（送り羽根）３９を有している。
シャフト２５の汚泥出口側には、図示しないがモータ連結用のマシンキー溝加工がなされている。シャフト２５に挿通されるスペーサ２８と搬送プレート２９の軸方向の位置固定は、Ｃ型止め輪２８によってなされている。
図１３に示すように、シャフト２５の汚泥入口側端部と軸部３８の対応部位にはボルト挿通孔２５ａ、３８ａが形成されており、シャフト２５を軸部３８に挿入して両者を図示しない貫通ボルトで一体に固定するようになっている。
このように予め螺旋羽根３９が固定された軸部３８に挿入して一体化する方式とすれば、シャフト２５の両端部のどちらの側にでも螺旋羽根３９を形成することができ、組み付けでの自由度が大きい。シャフト２５に螺旋羽根３９を直接固定してもよい。
【００２６】
図１４に示すように、圧力調整手段１４は、シャフト２５にしっかりと固定できるボス部３０と、ボス部３０に一体に形成された円形プレート（背圧板）３１と、ボス部３０に形成されたねじ穴に螺合される固定ねじ３６を有している。固定ねじ３６を緩めて背圧板３１の軸方向の位置を調整することにより、出口側における脱水ケーキの排出容量を制限でき、これにより濾過体１１の内圧を調整できる。
背圧板３１の外径は、支持体１５の穴２３ａの径よりもやや大きく設定されている。
【００２７】
図１５に示すように、搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃは常に向かい合わせの関係にある。搬送プレート２９間の軸方向の隙間を形成するスペーサ２８の外周上に固定プレート２１の内周面が位置している。
すなわち、スペーサ２８の回転奇跡の外周を覆うように固定プレート２１が配置されている。固定プレート２１の内周面は、いわゆるスクリューコンベアのケースの役割を担っており、この内周面でスペーサ２８が回転することにより搬送機能が得られる。よってスペーサ２８と固定プレート２１の双方の厚みが増すほど搬送能力を高めることができる。
濾過体１１の出口側では、上述のように、支持体１５の内周面にスペーサ２８が配置されており、最終段階でも搬送力が低下しないようになっている。
搬送機能をより大きく得るためには、固定プレート２１の厚みＫｔは搬送プレート２９の厚みＦｔより大きくする方が有利である。
すなわち、搬送プレート２９の厚みＦｔが固定プレート２１の厚みＫｔより大きいと、スペーサ２８と固定プレート２１の内周面との摩擦力が小さくなるとともに、搬送プレート２９の厚みＦｔ内に汚泥が留まろうとする作用が大きくなり、結果として搬送力が低下する。
【００２８】
本実施形態では、上述のように、Ｓｔ＝３ｍｍ、Ｋｔ＝２ｍｍ、Ｆｔ＝１ｍｍに設定されており、固定プレート２１と搬送プレート２９間には０．５ｍｍのギャップｇが存在する。この僅かなギャップｇにより水分は重力によって落下していくことになる。
固定プレート２１はスペーサ２８によってできた搬送プレート２９間の隙間に配置されており、また、固定プレート２１間には間隔保持部材としてのスペーサが存在しないため、隙間の範囲内で軸方向に摺動（移動）可能となっている。
この固定プレート２１の軸方向のフリー構成によって、搬送プレート２９とスペーサ２８を百数十枚積層した場合においても、積層によって生じる誤差を吸収することができ、回転をよりスムーズに行うことができる。
勿論、固定プレート２１間に、固定プレート２１と別体のあるいは固定プレート２１と一体に形成されたスペーサを配置する構成としてもよい。しかしながら、この場合には精密性が要求されるため、コスト高を避けられない。
【００２９】
モータ１３が回転すると、搬送プレート２９とスペーサ２８が同期回転するが、ギャップｇに入り込んだ微小な固形物は、搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃとの間に挟まれながら搬送プレート２９とともに回転することになる。
本実施形態では、搬送プレート２９の外径は固定プレート２１の外径よりも僅かに大きく設定されており（搬送プレート２９の外径＝１００ｍｍ、固定プレート２１の外径＝９８ｍｍ）、図６に示す搬送プレート２９の周縁部２９ａの幅ｗ２は、図４に示す固定プレート２１の周縁部２１ｃの幅ｗ１よりも大きく設定されている（ｗ２＝１０ｍｍ、ｗ１＝６ｍｍ）。
上述のように、搬送プレート２９の偏芯量は２ｍｍである。したがって、搬送プレート２９と固定プレート２１の重なり量は偏芯量よりも大きい。すなわち、どの回転位置でも搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃとの間に重なり部分が存在するように設定されている。
【００３０】
この、重なり量が回転位置で変化する擦り合わせ運動により、偏芯していない場合に比べて目詰まり防止機能と水抜け機能が向上する。この動作を図１６に示す。
図１６（ａ）に示す状態では、下部において重なり量が大きいため水抜け作用が減少傾向にあり、上部では重なり量が少ないために目詰まりが解消されやすい。
図１６（ｂ）に示す状態では、下部において重なり量が小さいため水抜け作用が大きいとともに目詰まりも解消されやすい。図１６（ｃ）は搬送プレート２９が最も左側に偏芯した状態を、図１６（ｄ）は搬送プレート２９が最も右側に偏芯した状態をそれぞれ示している。
搬送プレート２９及びスペーサ２８の偏芯量が大きいほど、また搬送プレート２９と固定プレート２１の重なり量が小さいほど液分の流出を促す効果が期待できる。
【００３１】
水分除去を目的とするために、搬送プレート２９の材質はステンレスがよく、板厚（Ｆｔ）は１〜３ｍｍ程度がよい。また、食品排水のように油分を多量に含む汚泥を対象とする場合には、水の抜けをさらに高めるためには、撥液性（撥水性、撥油性等の概念を含む）の高い材料、例えばテフロン（登録商標）でコーティングすることが有効である。固定プレート２１においても水抜けを良好にするために同様のコーティングをしてもよい。
搬送プレート２９の外径は６０ｍｍ〜３００ｍｍ程度がよく、螺旋階段状の搬送羽根のピッチを設定するときに大きく影響する突縁２９ｄの面積比率は、１／１６〜１／４程度がよい。
【００３２】
搬送プレート２９及びスペーサ２８のずらし角度を小さくすれば（例えば３０〜６０°）、螺旋階段状の搬送羽根のピッチは小さくなり、濾過体１１内での汚泥に対する内圧を高める作用が発生することにつながり、固形物の水分除去に大きく影響を与える。
畜産排水など有機系活性汚泥の余剰汚泥の脱水を目的とする場合には、多分に液分を含む（例えば含水率９９％）ため、濾過体１１の入口側ではより多くの濾過面を使用して自重で離水する濃縮効果を高めるためにも、汚泥を素早く出口方向に搬送する必要がある。
このため、搬送プレート２９の内径と同程度のピッチで搬送することを重視してずらし角度を考慮するとよい。
本実施形態では、濾過体１１の入口側では自重で離水する濃縮効果を高めることができるようにピッチを大きくし、出口側に向かって次第にそのピッチが小さくなるように、搬送プレート２９及びスペーサ２８のずらし角度が調整されている。したがって、出口側に近づくにつれて内圧は高くなる。
【００３３】
鍍金排水などの無機質の汚泥を脱水する場合には、液分量が例えば含水率９８％〜９６％程度であり、既に十分に濃縮された状態にあるときには、搬送プレート２９及びスペーサ２８のピッチを組み替えることで内圧と搬送力を自在に変えられることになる。
従来のように、幾つかのスクリューピッチの物の中から選択するのではなく、その汚泥特性に合ったピッチを自在に構成することができるために、多くの部品点数を必要とせず、安価な構成とすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態における固液分離装置１０の脱水動作を説明する。養豚排水などの有機系活性汚泥法から発生する余剰汚泥に高分子凝集剤を加えてフロック化し、固形物と液分に分離する脱水に使用した例である。
図示しないフロック化装置から流入ボックス１２にフロック化汚泥が投入される。投入された汚泥では流入ボックス１２内で汚泥押し込み手段３７により濾過体１１の一端側（入口側）に送り込まれる。
汚泥は可動部材１８の上述した螺旋階段状の搬送羽根により軸方向に搬送される。上述のように、濾過体１１の入口側（前段）においては螺旋階段状の搬送羽根のピッチは大きく設定されているため、汚泥は素早く搬送され、この時点で多くの水分が濾過体１１から下方へ流下する。
投入直後の汚泥は、固形分：水分＝１：９９の比率であるために、できるだけ多くの濾過面を円筒状で利用するには軸方向に素早く搬送する必要があるからである。
この重力作用を利用して濾過される部分では、濾過体１１の内圧が小さいために、落下する水分に含まれる固形物は極めて少ないといえる。
この部分（濾過体１１の前段）から得られる水分の全量を処理水として装置外部に排出する。
【００３５】
濾過体１１の出口方向に向かって螺旋階段状の搬送羽根のピッチは次第に小さくなるため、内圧が高まり、脱水率が向上していく。脱水された水分は濾過体１１から下方へ流下する。
搬送プレート２９の開口部２９ｂの径をｄ、螺旋階段状の搬送羽根のピッチをＬとした場合、出口方向に向かってｄ：Ｌ＝１：０．５程度まで小さくすることで、濾過体１１の内部に汚泥が充満して内圧が生じることになる。
この間、固定プレート２１と搬送プレート２９間のギャップｇに入り込んだ汚泥は、搬送プレート２９の上記偏芯運動（擦り合わせ揺動）により掻き落とされる。
固定プレート２１と搬送プレート２９は、重なり量＞偏芯量の関係を満足するように設定されているので、常に目詰まりが防止される。
脱水された固形物（脱水ケーキ）は、濾過体１１の出口側から排出されるが、出口側に設けられた圧力調整手段１４の背圧板３５により排出量を制限され、これにより濾過体１１の内圧が高められる。
十分に脱水されたケーキは、出口側支持体１５と背圧板３５との間から排出される。
【００３６】
図１３に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態における固液分離装置１０Ａでは、濾過体１１の脱水性能をその傾斜配置によっても高めることを特徴としている。上記実施形態では水平配置方式を例示したが、本実施形態では濾過体１１の出口側が高くなるように傾斜角θを有するように設置されている。
濾過体１１の起動時、すなわち、可動部材１８を回転駆動して脱水を開始した初期には、濾過体１１の内部には汚泥が十分に充填されてはいない。この状態では十分な内圧が得られず、脱水機能も低い。
濾過体１１が傾斜していると、汚泥は自重で入口側に戻ろうとしながら搬送されるので、内圧も速やかに高くなり、出口側から十分な脱水ケーキとならない状態の汚泥が排出されるのを防止することができる。
【００３７】
本実施形態における濾過体１１はその機能上、入口側は重力濃縮部Ａとして、出口側は加圧脱水部Ｂとして分けられる。濾過体１１の下方には、重力濃縮部Ａと加圧脱水部Ｂから排出される処理液（分離液）を個別に回収する手段としての回収トレー４４が配置されている。
回収トレー４４は、重力濃縮部Ａに対応するトレー部４５と、加圧脱水部Ｂに対応するトレー部４６からなる２分割構成を有している。
重力濃縮部Ａより排出される水分には固形物の含まれる量が少ないため、トレー部４５に回収された全量を処理水として排出させることができる。このため、トレー部４５の水分は水処理施設に回されるべくタンク４７に直接溜められる。
【００３８】
加圧脱水部Ｂからは、加圧の影響で固形物と水分が混合されて落下する。この部分だけを回収できるようにトレー部４６が区画されており、トレー部４６の下方には一定時間沈殿できるだけの沈殿槽４８が設けられている。沈殿槽４８に入った混合処理水は沈殿分離され、沈殿物は沈殿槽４８内に設置されたポンプ４９によって定期的に吸引されてフロック化装置に送られ、再処理となる。
沈殿槽４８でポンプ４９が稼動しないときには上澄水は装置外に処理水として排出すべくタンク４７に入れられる。
スペーサ２８の厚み（Ｓｔ）を変えて固定プレート２１と搬送プレート２９間のギャップｇを、加圧脱水部Ｂの方が重力濃縮部Ａよりも小さくなるようにすれば、加圧脱水部Ｂにおける固形物の落下を少なくでき、同時に濾過体１１の内圧も高めることができる。
【００３９】
上記各実施形態では、濾過体を１つ有する構成としたが、濾過体を２つ以上並列して設け、個別の又は共通のフロック化装置から各濾過体に汚泥を供給して処理能力を増大させるシステムとしてもよい。
また、濾過体の周辺をタイマーによって定期的に且つ自動的に洗浄する洗浄装置を備えた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置の概要正面図である。
【図２】固定部材の概要正面図である。
【図３】要部分解斜視図である。
【図４】固定プレートを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】可動部材の概要正面図である。
【図６】搬送プレートを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】スペーサを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】搬送プレートとスペーサを挿通して重ねた状態の側面図である。
【図９】搬送プレートとスペーサの位置ずらし状態を示すパターン図である。
【図１０】搬送プレートの変形例を示す側面図である。
【図１１】スペーサの変形例を示す側面図である。
【図１２】回転軸を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は拡大側面図である。
【図１３】回転軸の組み立て構造を示す図である。
【図１４】圧力調整手段を示す図で（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】搬送プレート、スペーサ及び固定プレート間の位置関係及び厚さ関係を示す図である。
【図１６】固定プレートに対する搬送プレートの偏芯回転を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係る固液分離装置の概要正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１ 濾過体
１３ 駆動手段としてのモータ
１７ 固定部材
１８ 可動部材
２１ 固定プレート
２５ 回転軸
２８ スペーサ
２９ 搬送プレート
２９ｂ 開口部
２９ｄ 突縁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥（畜産糞尿、食品工場などの排水処理から発生する含油汚泥、下水処理から発生する余剰汚泥、建設現場から発生する無機汚泥等の概念を含む）中に含まれる固形物と水分とを分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の汚泥は水分を多量に含んでおり、そのままの状態（原水）では堆肥化等の処理が困難であるため、フロック化処理後固液分離装置により脱水し、含水率が約８０％程度の脱水ケーキとすることが行われている。
汚泥（処理対象物）を脱水する方法としては、従来より種々の方式が提案されている。例えば、スクリュープレスタイプの方式が知られている。これは、パンチングプレートなどの水抜けの良い板を円筒形に加工した固定部材（ステータ）の中に、シャフトに螺旋状の羽根を固定したスクリューコンベアを設けて濾過体を構成し、この濾過体の一端側から処理対象物を投入してスクリューコンベアを低速で回転させ、固形物を軸方向に搬送しながら固定部材の穴から水分を流下させる仕組みになっている。
濾過体の他端側（出口側）に向かってスクリューピッチを小さくすることと、出口から排出される固形物の量を規制する板を設けることにより十分な内圧を得ることができ、固形物の含水率が約８０％という高い脱水率を得ることができる。
しかしながら、パンチングプレートが目詰まりを起こしやすいために、外胴としてのパンチングプレートを頻繁に洗浄する必要があり、大量の洗浄水を要するとともに洗浄作業が面倒であるという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、多数の固定リングを間隔をおいて軸方向に積層状態に配置して円筒状の固定部材を形成するとともに、固定リング間に可動リングを配置し、固定リングと可動リングの内部空間にスクリューコンベアを設けて濾過体を構成した固液分離装置が記載されている。
可動リングの内径はスクリューコンベアの外径よりも僅かに小さく設定されており、スクリューコンベアが回転すると汚泥は軸方向に搬送され、水分は可動リングと固定リング間の微小ギャップから外部に排出される。
スクリューコンベアの回転によって可動リングは軸方向と直交する方向に押し上げられて揺動し、これにより固定リングと可動リング間の隙間に固形分が詰まることが防止される。
すなわち、スクリューコンベアの回転動作を利用して、同時に目詰まり防止動作も行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２８６９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された構成では、スクリューコンベアの回転動作を利用して目詰まりを防止するので、目詰まり防止のための専用の動力源を必要とせず、上述した洗浄問題も解消できる利点を有している。
しかしながら、スクリューコンベアの螺旋羽根の外縁（エッジ）は常に可動リングの内周面と金属接触を繰り返すため、経時的に可動リングの内径は摩耗により大きくなり、固定リングの内径と同等になった時点で可動リングの揺動が無くなり、目詰まり防止機能が消失するという問題があった。
この問題を解消するには、定期的に可動リングとスクリューコンベアの摩耗状態をチェックし、摩耗が大きい場合には交換をしなければならず、維持管理コストが増大するという問題があった。
【０００６】
また、この種の固液分離装置では、処理対象物の種類（流動特性等）に応じて最適な装置仕様が存在し、処理対象物が異なった場合、例えばスクリューコンベアのピッチを変更しなければならない。
しかしながら、従来の装置では、ピッチを変える場合には新たなスクリューコンベアを購入しなければならず、規格が合わない場合には装置ごと買い換える必要があった。
【０００７】
また、従来のスクリューコンベア方式の共通の欠点として、畜産排水あるいはダストコントロール排水などの繊維状の狭雑物を多量に含む汚泥を脱水する場合に、スクリューシャフトに繊維の絡み付きが発生していた。
濾過体の内部に十分な内圧が生じるほど、すなわち脱水機能が高まるほどシャフトに絡み付いた繊維層内に固形物が圧縮され、固形物が固着して実質的にシャフト径は大きくなる。
シャフト径が大きくなると、濾過体内の搬送路の容積が必然的に小さくなるため、仕様容量の汚泥を投入できなくなり、処理効率が低下するという問題があった。
この場合、処理効率を回復させるためには、シャフトを取り外してシャフトから繊維層とこれに付着した固形物を除去する必要があるが、シャフトには螺旋状の羽根が一体に設けられているので、除去作業が面倒であった。
また、この種の固液分離装置では、総じてオーバーホールやメンテナンス、清掃等の観点から分解・組み立ての容易性が求められていた。
【０００８】
本発明は、上述した問題点のうちの少なくとも１つもしくは全部を解消できる固液分離装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、筒状をなす固定部材の内部にスクリューコンベア機能を呈する可動部材を設けた濾過体と、上記可動部材を回転駆動する駆動手段を有し、上記濾過体の一端側から送り込まれる汚泥を脱水しながら他端側へ搬送して排出する固液分離装置において、上記可動部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の搬送プレートを備え、該搬送プレートは、各搬送プレートをそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより搬送路及び上記軸方向に連続的に連なる螺旋階段状の搬送羽根を形成可能な形状を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の固液分離装置において、上記搬送プレートは、搬送路を構成する開口部と、外側から回転中心部へ向かって延び該中心部に上記回転軸に対する挿通穴を有する突縁を有し、該突縁が連続的に連なって上記螺旋階段状の搬送羽根を形成することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の固液分離装置において、上記回転軸と上記突縁の挿通穴とが相対的な係合構造を有し、上記回転軸に挿通した時点で上記搬送プレートの上記回転軸に対する周方向の位置固定がなされることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明では、請求項３に記載の固液分離装置において、周方向の位置固定箇所が所定の角度間隔で複数設けられ、上記螺旋階段状の搬送羽根のピッチを変更可能であることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２〜４のいずれかに記載の固液分離装置において、上記各搬送プレート間に、上記突縁と共に上記螺旋階段状の搬送羽根を形成するスペーサが配置されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項５に記載の固液分離装置において、上記スペーサが上記搬送プレートの上記突縁部位に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明では、請求項５に記載の固液分離装置において、上記スペーサが上記突縁と同等の形状を有し、上記回転軸に上記搬送プレートと交互に挿通して配置されることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、請求項５〜７のいずれかに記載の固液分離装置において、上記固定部材は、開口部を有し上記回転軸の軸方向に間隔をおいて配置された複数の固定プレートを備え、上記各固定プレートは上記スペーサの回転軌跡の外周を覆うように配置されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、請求項８に記載の固液分離装置において、上記回転軸の軸方向における、上記スペーサの厚みをＳｔ、上記固定プレートの厚みをＫｔ、上記搬送プレートの厚みをＦｔとするとき、Ｓｔ＞Ｋｔ＞Ｆｔの関係を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の搬送プレートの周方向の位置をずらした積層構成によりスクリューコンベアに相当する螺旋階段状の羽根を形成できるので、処理対象物の流動特性等に応じて羽根ピッチを任意に変えることができ、新たにスクリューコンベアを購入することなく汚泥特性又はユーザー特性に合った処理機能を得ることができる。
可動部材の回転動作において金属接触等の部材接触が無いので、維持管理費を大幅に低減できる。
【００１４】
可動部材及び螺旋階段状の羽根を細かく分解できるので、メンテナンス、オーバーホール、清掃を精度よく行える。スクリューコンベア等の一体不可分の重量物が存在しないので、分解・組み立てが少ない労力で容易に行える。
繊維が絡み付いてもスクリューコンベア状の構成を細かく分解できるので、除去作業が容易となる。
スペーサの存在により搬送力を向上させることができる。
回転軸に搬送プレート、スペーサを挿通するだけで略全体の組付がなされるので、１部品毎に固定する場合に比べて組み立て・分解性が大幅に向上する。
搬送プレート、スペーサの周方向の位置を変えて挿通するだけで螺旋階段状の羽根のピッチを変えることができるので、ピッチ変更が容易となる。
スペーサを一体成形した場合には、部品点数の低減を図れるとともに、組み立て・分解が一層容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図１６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る固液分離装置１０は、汚泥を脱水する濾過体１１と、この濾過体１１の一端側（入口側）に設けられ、フロック化された汚泥が投入される流入ボックス１２と、濾過体１１の他端側（出口側又は排出側）に設けられ、濾過体１１の内部に設けられた後述する可動部材を回転駆動する駆動手段としてのモータ１３と、同じく濾過体１１の他端側に設けられ、出口側の排出容量を制限して濾過体１１の内部の圧力を調整する圧力調整手段１４と、濾過体１１を支持するＬ字状のプレートからなる３つの支持体１５と、モータ１３が固定されるモータ固定板１６等を有している。
ここでの固液分離装置１０は、床面に略平行となる水平設置タイプである。
【００１６】
濾過体１１は、角筒状をなす固定部材としての外胴１７と、この外胴１７の内部に設けられた可動部材１８を有している。
外胴１７は、図２に示すように、支持体１５に支持される３本の長ボルト１９に、軸方向に固定プレート２１を多数枚積層状態に配置し、両側と中央部を支持体１５で補強した構成となっている。
したがって、外胴１７は、固定プレート２１間に確保される隙間（後述）により、全体として、軸方向と直交する方向への水分の抜けが可能な角筒体となっている。
長ボルト１９の一端側は図中右側の支持体１５の外側でナット部材２２により固定されている。長ボルト１９の他端側はモータ固定板１６に固定された図中左側の支持体１５の外側でナット部材２２により固定されている。
【００１７】
図３に示すように、支持体１５は、垂直部２３と水平部２４とから構成されており、垂直部２３には汚泥の搬送路の一部を構成する円形の穴２３ａと、長ボルト１９の挿通穴２３ｂが形成されている。水平部２４には、図示しない装置本体架台に固定するための固定用穴２４ａが形成されている。
固定プレート２１には、中央部に汚泥の搬送路の一部を構成する円形の穴２１ａが形成されており、３箇所に長ボルト１９の挿通穴２１ｂが形成されている。固定プレート２１の穴２１ａと支持体１５の穴２３ａは略同径となっている。
図４に示すように、固定プレート２１は、径方向の幅ｗ１を有する周縁部２１ｃが連なったリング状に形成されており、周縁部２１ｃに略１２０°間隔で連設された各突片２１ｄに挿通穴２１ｂが形成されている。固定プレート２１の厚みＫｔは約２ｍｍに設定されている。
【００１８】
汚泥を搬送するスクリューコンベアの機能を呈する可動部材１８は、図５に示すように、回転軸としての断面が多角形（ここでは１２角形）のシャフト２５に、ｉ型のスペーサ２８と搬送プレート２９を交互に挿通して、軸方向にスペーサ２８と搬送プレート２９を多数枚積層状態に配置した構成となっている。
可動部材１８は、スペーサ２８によって確保される隙間（後述）により、軸方向と直交する方向への水分の抜けが可能な円筒状となっている。
【００１９】
図６に示すように、搬送プレート２９は、全体としては円板状で、具体的には径方向の幅ｗ２を有する周縁部２９ａが連なったリング状に形成されており、その内側に搬送路を構成する開口部２９ｂと、外側（周縁部２９ａ）から回転中心部へ向かって延び、中心部にシャフト２５に対する挿通穴２９ｃを有する突縁２９ｄとを有している。突縁２９ｄは、挿通部２９ｄ−１と、扇形部２９ｄ−２とから構成されている。
挿通穴２９ｃはシャフト２５の外形（１２角形）に合わせて１２角形に形成されている。
挿通穴２９ｃの中心ｈ１は、円板としての搬送プレート２９の中心ｈ０よりも寸法δ（ここでは２ｍｍ）偏芯している。搬送プレート２９の厚みＦｔは約１ｍｍに設定されている。
【００２０】
図７に示すように、スペーサ２８は、搬送プレート２９の突縁２９ｄと同様の形状を有している。すなわち、シャフト２５に対する挿通穴２８ａを有する挿通部２８ｂと、扇形部２８ｃとから構成されている。
挿通穴２８ａも同様に、シャフト２５の外形に合わせて１２角形に形成されている。挿通穴２８ａの中心ｈ２も、円板としての搬送プレート２９の中心ｈ０よりも寸法δ（ここでは２ｍｍ）偏芯している。スペーサ２８の厚みＳｔは約３ｍｍに設定されている。
【００２１】
スペーサ２８の挿通穴２８ａは、搬送プレート２９の挿通穴２９ｃよりも時計回り方向に所定角度（ここでは５°）ずらされている。
したがって、図８に示すように、搬送プレート２９とスペーサ２８を対応する頂角が一致した状態で順にシャフト２５に挿通して重ねた場合、スペーサ２８の扇形部２８ｃと搬送プレート２９の突縁２９ｄの扇形部２９ｄ−２はずれた状態となる。
組み立てにおいては、図３に示すように、最初にスペーサ２８を挿通して左側の支持体１５の穴２３ａに位置させ、次いで順に搬送プレート２９、スペーサ２８、固定プレート２１（スペーサ２８と固定プレート２１間では順序はいずれでもよい）、搬送プレート２９、スペーサ２８・・・と軸方向に積層状態に配置していく。
ここで、図８で示した搬送プレート２９とスペーサ２８の１組を、図９に示すように、軸方向と直交する方向に略一定の間隔でずらしながら配置する。ここでは、シャフト２５が１２角形であるので、例えば多角形の頂角位置を１つずつずらした場合、３０°ずつずれることになる。
搬送プレート２９とスペーサ２８の挿通穴２９ｃ、２８ａの周辺に１、２、３・・の数字や符号等の角度位置が区別できるマークを付けておけば組み立てが容易となる。この場合、シャフト２５にマークを付け、挿通穴２９ｃ、２８ａの基準位置に印を１つ付けるようにしてもよい。
【００２２】
多角形同士の係合構造であるため、スペーサ２８と搬送プレート２９はシャフト２５に挿通した時点で周方向の位置固定がなされる。本実施形態では、シャフト２５の外面を多角形状とし、搬送プレート２９及びスペーサ２８の挿通穴２９ｃ、２８ａの形状をこれに対応した多角形状としたが、これに限定される趣旨ではなく、例えば挿通穴側に凸部を形成し、シャフトの外面に係合溝を形成するようにしてもよい。例えば、セレーション又はスプライン状の係合等、挿通穴とシャフトとの間で相対的な係合構造を採ることができる。
図９に示すずらし位置（ａ）〜（ｈ）は図５の（ａ）〜（ｈ）に対応している。このように搬送プレート２９及びスペーサ２８を周方向の位置をずらしながら配置することにより、可動部材１８の内部には、搬送プレート２９の突縁２９ｄとスペーサ２８とが軸方向に連続的に連なった螺旋階段状の搬送羽根が構成される。
モータ１３により可動部材１８が回転すると、螺旋階段状の搬送羽根が回転し、スクリューコンベアと同様の搬送機能を有することになる。
【００２３】
搬送機能を高めるために、上述のように搬送プレート２９に対するスペーサ２８の角度をずらしている。このようにすれば、搬送プレート２９の突縁２９ｄとスペーサ２８とが略一致する場合に比べて多段化が促進され、搬送力が高まる。
図１、図５では搬送プレート２９の上下方向の位置は全て同じように表示しているが、上述のように偏芯しているので、実際には偏芯量の範囲内で波打ち状態にずれる。
【００２４】
搬送プレート２９の挿通穴２９ｃの形状は、図１０に示すように、頂角が真上にくる形状としてもよい。この場合、図１１に示すように、スペーサ２８の挿通穴２８ａは、対応する頂角位置が時計回り方向に５°ずらされており、対応する頂角同士が一致するように挿通した場合、上記と同様にスペーサ２８はずれる。
また、本実施形態ではスペーサ２８を搬送プレート２９とは別部材としたが、モールド成形や射出成形等により搬送プレート２９の突縁２９ｄ部位に一体に形成してもよい。
【００２５】
シャフト２５は、図１２、図１３に示すように、断面多角形（ここでは１２角形）の引き抜き加工棒材で形成されている。角数が多くなるほどスパイラル状の搬送羽根のピッチを自在に変えることができる。
シャフト２５の汚泥入口側には、流入ボックス１２に投入されたフロック化された汚泥の可動部材１８への送り込みを促進させる汚泥押し込み手段３７が設けられている。
汚泥押し込み手段３７は、シャフト２５に挿通固定される軸部３８と、この軸部３８に溶接等の手段により固定された螺旋羽根（送り羽根）３９を有している。
シャフト２５の汚泥出口側には、図示しないがモータ連結用のマシンキー溝加工がなされている。シャフト２５に挿通されるスペーサ２８と搬送プレート２９の軸方向の位置固定は、Ｃ型止め輪２８によってなされている。
図１３に示すように、シャフト２５の汚泥入口側端部と軸部３８の対応部位にはボルト挿通孔２５ａ、３８ａが形成されており、シャフト２５を軸部３８に挿入して両者を図示しない貫通ボルトで一体に固定するようになっている。
このように予め螺旋羽根３９が固定された軸部３８に挿入して一体化する方式とすれば、シャフト２５の両端部のどちらの側にでも螺旋羽根３９を形成することができ、組み付けでの自由度が大きい。シャフト２５に螺旋羽根３９を直接固定してもよい。
【００２６】
図１４に示すように、圧力調整手段１４は、シャフト２５にしっかりと固定できるボス部３０と、ボス部３０に一体に形成された円形プレート（背圧板）３１と、ボス部３０に形成されたねじ穴に螺合される固定ねじ３６を有している。固定ねじ３６を緩めて背圧板３１の軸方向の位置を調整することにより、出口側における脱水ケーキの排出容量を制限でき、これにより濾過体１１の内圧を調整できる。
背圧板３１の外径は、支持体１５の穴２３ａの径よりもやや大きく設定されている。
【００２７】
図１５に示すように、搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃは常に向かい合わせの関係にある。搬送プレート２９間の軸方向の隙間を形成するスペーサ２８の外周上に固定プレート２１の内周面が位置している。
すなわち、スペーサ２８の回転奇跡の外周を覆うように固定プレート２１が配置されている。固定プレート２１の内周面は、いわゆるスクリューコンベアのケースの役割を担っており、この内周面でスペーサ２８が回転することにより搬送機能が得られる。よってスペーサ２８と固定プレート２１の双方の厚みが増すほど搬送能力を高めることができる。
濾過体１１の出口側では、上述のように、支持体１５の内周面にスペーサ２８が配置されており、最終段階でも搬送力が低下しないようになっている。
搬送機能をより大きく得るためには、固定プレート２１の厚みＫｔは搬送プレート２９の厚みＦｔより大きくする方が有利である。
すなわち、搬送プレート２９の厚みＦｔが固定プレート２１の厚みＫｔより大きいと、スペーサ２８と固定プレート２１の内周面との摩擦力が小さくなるとともに、搬送プレート２９の厚みＦｔ内に汚泥が留まろうとする作用が大きくなり、結果として搬送力が低下する。
【００２８】
本実施形態では、上述のように、Ｓｔ＝３ｍｍ、Ｋｔ＝２ｍｍ、Ｆｔ＝１ｍｍに設定されており、固定プレート２１と搬送プレート２９間には０．５ｍｍのギャップｇが存在する。この僅かなギャップｇにより水分は重力によって落下していくことになる。
固定プレート２１はスペーサ２８によってできた搬送プレート２９間の隙間に配置されており、また、固定プレート２１間には間隔保持部材としてのスペーサが存在しないため、隙間の範囲内で軸方向に摺動（移動）可能となっている。
この固定プレート２１の軸方向のフリー構成によって、搬送プレート２９とスペーサ２８を百数十枚積層した場合においても、積層によって生じる誤差を吸収することができ、回転をよりスムーズに行うことができる。
勿論、固定プレート２１間に、固定プレート２１と別体のあるいは固定プレート２１と一体に形成されたスペーサを配置する構成としてもよい。しかしながら、この場合には精密性が要求されるため、コスト高を避けられない。
【００２９】
モータ１３が回転すると、搬送プレート２９とスペーサ２８が同期回転するが、ギャップｇに入り込んだ微小な固形物は、搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃとの間に挟まれながら搬送プレート２９とともに回転することになる。
本実施形態では、搬送プレート２９の外径は固定プレート２１の外径よりも僅かに大きく設定されており（搬送プレート２９の外径＝１００ｍｍ、固定プレート２１の外径＝９８ｍｍ）、図６に示す搬送プレート２９の周縁部２９ａの幅ｗ２は、図４に示す固定プレート２１の周縁部２１ｃの幅ｗ１よりも大きく設定されている（ｗ２＝１０ｍｍ、ｗ１＝６ｍｍ）。
上述のように、搬送プレート２９の偏芯量は２ｍｍである。したがって、搬送プレート２９と固定プレート２１の重なり量は偏芯量よりも大きい。すなわち、どの回転位置でも搬送プレート２９の周縁部２９ａと、固定プレート２１の周縁部２１ｃとの間に重なり部分が存在するように設定されている。
【００３０】
この、重なり量が回転位置で変化する擦り合わせ運動により、偏芯していない場合に比べて目詰まり防止機能と水抜け機能が向上する。この動作を図１６に示す。
図１６（ａ）に示す状態では、下部において重なり量が大きいため水抜け作用が減少傾向にあり、上部では重なり量が少ないために目詰まりが解消されやすい。
図１６（ｂ）に示す状態では、下部において重なり量が小さいため水抜け作用が大きいとともに目詰まりも解消されやすい。図１６（ｃ）は搬送プレート２９が最も左側に偏芯した状態を、図１６（ｄ）は搬送プレート２９が最も右側に偏芯した状態をそれぞれ示している。
搬送プレート２９及びスペーサ２８の偏芯量が大きいほど、また搬送プレート２９と固定プレート２１の重なり量が小さいほど液分の流出を促す効果が期待できる。
【００３１】
水分除去を目的とするために、搬送プレート２９の材質はステンレスがよく、板厚（Ｆｔ）は１〜３ｍｍ程度がよい。また、食品排水のように油分を多量に含む汚泥を対象とする場合には、水の抜けをさらに高めるためには、撥液性（撥水性、撥油性等の概念を含む）の高い材料、例えばテフロン（登録商標）でコーティングすることが有効である。固定プレート２１においても水抜けを良好にするために同様のコーティングをしてもよい。
搬送プレート２９の外径は６０ｍｍ〜３００ｍｍ程度がよく、螺旋階段状の搬送羽根のピッチを設定するときに大きく影響する突縁２９ｄの面積比率は、１／１６〜１／４程度がよい。
【００３２】
搬送プレート２９及びスペーサ２８のずらし角度を小さくすれば（例えば３０〜６０°）、螺旋階段状の搬送羽根のピッチは小さくなり、濾過体１１内での汚泥に対する内圧を高める作用が発生することにつながり、固形物の水分除去に大きく影響を与える。
畜産排水など有機系活性汚泥の余剰汚泥の脱水を目的とする場合には、多分に液分を含む（例えば含水率９９％）ため、濾過体１１の入口側ではより多くの濾過面を使用して自重で離水する濃縮効果を高めるためにも、汚泥を素早く出口方向に搬送する必要がある。
このため、搬送プレート２９の内径と同程度のピッチで搬送することを重視してずらし角度を考慮するとよい。
本実施形態では、濾過体１１の入口側では自重で離水する濃縮効果を高めることができるようにピッチを大きくし、出口側に向かって次第にそのピッチが小さくなるように、搬送プレート２９及びスペーサ２８のずらし角度が調整されている。したがって、出口側に近づくにつれて内圧は高くなる。
【００３３】
鍍金排水などの無機質の汚泥を脱水する場合には、液分量が例えば含水率９８％〜９６％程度であり、既に十分に濃縮された状態にあるときには、搬送プレート２９及びスペーサ２８のピッチを組み替えることで内圧と搬送力を自在に変えられることになる。
従来のように、幾つかのスクリューピッチの物の中から選択するのではなく、その汚泥特性に合ったピッチを自在に構成することができるために、多くの部品点数を必要とせず、安価な構成とすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態における固液分離装置１０の脱水動作を説明する。養豚排水などの有機系活性汚泥法から発生する余剰汚泥に高分子凝集剤を加えてフロック化し、固形物と液分に分離する脱水に使用した例である。
図示しないフロック化装置から流入ボックス１２にフロック化汚泥が投入される。投入された汚泥では流入ボックス１２内で汚泥押し込み手段３７により濾過体１１の一端側（入口側）に送り込まれる。
汚泥は可動部材１８の上述した螺旋階段状の搬送羽根により軸方向に搬送される。上述のように、濾過体１１の入口側（前段）においては螺旋階段状の搬送羽根のピッチは大きく設定されているため、汚泥は素早く搬送され、この時点で多くの水分が濾過体１１から下方へ流下する。
投入直後の汚泥は、固形分：水分＝１：９９の比率であるために、できるだけ多くの濾過面を円筒状で利用するには軸方向に素早く搬送する必要があるからである。
この重力作用を利用して濾過される部分では、濾過体１１の内圧が小さいために、落下する水分に含まれる固形物は極めて少ないといえる。
この部分（濾過体１１の前段）から得られる水分の全量を処理水として装置外部に排出する。
【００３５】
濾過体１１の出口方向に向かって螺旋階段状の搬送羽根のピッチは次第に小さくなるため、内圧が高まり、脱水率が向上していく。脱水された水分は濾過体１１から下方へ流下する。
搬送プレート２９の開口部２９ｂの径をｄ、螺旋階段状の搬送羽根のピッチをＬとした場合、出口方向に向かってｄ：Ｌ＝１：０．５程度まで小さくすることで、濾過体１１の内部に汚泥が充満して内圧が生じることになる。
この間、固定プレート２１と搬送プレート２９間のギャップｇに入り込んだ汚泥は、搬送プレート２９の上記偏芯運動（擦り合わせ揺動）により掻き落とされる。
固定プレート２１と搬送プレート２９は、重なり量＞偏芯量の関係を満足するように設定されているので、常に目詰まりが防止される。
脱水された固形物（脱水ケーキ）は、濾過体１１の出口側から排出されるが、出口側に設けられた圧力調整手段１４の背圧板３５により排出量を制限され、これにより濾過体１１の内圧が高められる。
十分に脱水されたケーキは、出口側支持体１５と背圧板３５との間から排出される。
【００３６】
図１３に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態における固液分離装置１０Ａでは、濾過体１１の脱水性能をその傾斜配置によっても高めることを特徴としている。上記実施形態では水平配置方式を例示したが、本実施形態では濾過体１１の出口側が高くなるように傾斜角θを有するように設置されている。
濾過体１１の起動時、すなわち、可動部材１８を回転駆動して脱水を開始した初期には、濾過体１１の内部には汚泥が十分に充填されてはいない。この状態では十分な内圧が得られず、脱水機能も低い。
濾過体１１が傾斜していると、汚泥は自重で入口側に戻ろうとしながら搬送されるので、内圧も速やかに高くなり、出口側から十分な脱水ケーキとならない状態の汚泥が排出されるのを防止することができる。
【００３７】
本実施形態における濾過体１１はその機能上、入口側は重力濃縮部Ａとして、出口側は加圧脱水部Ｂとして分けられる。濾過体１１の下方には、重力濃縮部Ａと加圧脱水部Ｂから排出される処理液（分離液）を個別に回収する手段としての回収トレー４４が配置されている。
回収トレー４４は、重力濃縮部Ａに対応するトレー部４５と、加圧脱水部Ｂに対応するトレー部４６からなる２分割構成を有している。
重力濃縮部Ａより排出される水分には固形物の含まれる量が少ないため、トレー部４５に回収された全量を処理水として排出させることができる。このため、トレー部４５の水分は水処理施設に回されるべくタンク４７に直接溜められる。
【００３８】
加圧脱水部Ｂからは、加圧の影響で固形物と水分が混合されて落下する。この部分だけを回収できるようにトレー部４６が区画されており、トレー部４６の下方には一定時間沈殿できるだけの沈殿槽４８が設けられている。沈殿槽４８に入った混合処理水は沈殿分離され、沈殿物は沈殿槽４８内に設置されたポンプ４９によって定期的に吸引されてフロック化装置に送られ、再処理となる。
沈殿槽４８でポンプ４９が稼動しないときには上澄水は装置外に処理水として排出すべくタンク４７に入れられる。
スペーサ２８の厚み（Ｓｔ）を変えて固定プレート２１と搬送プレート２９間のギャップｇを、加圧脱水部Ｂの方が重力濃縮部Ａよりも小さくなるようにすれば、加圧脱水部Ｂにおける固形物の落下を少なくでき、同時に濾過体１１の内圧も高めることができる。
【００３９】
上記各実施形態では、濾過体を１つ有する構成としたが、濾過体を２つ以上並列して設け、個別の又は共通のフロック化装置から各濾過体に汚泥を供給して処理能力を増大させるシステムとしてもよい。
また、濾過体の周辺をタイマーによって定期的に且つ自動的に洗浄する洗浄装置を備えた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置の概要正面図である。
【図２】固定部材の概要正面図である。
【図３】要部分解斜視図である。
【図４】固定プレートを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】可動部材の概要正面図である。
【図６】搬送プレートを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】スペーサを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】搬送プレートとスペーサを挿通して重ねた状態の側面図である。
【図９】搬送プレートとスペーサの位置ずらし状態を示すパターン図である。
【図１０】搬送プレートの変形例を示す側面図である。
【図１１】スペーサの変形例を示す側面図である。
【図１２】回転軸を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は拡大側面図である。
【図１３】回転軸の組み立て構造を示す図である。
【図１４】圧力調整手段を示す図で（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】搬送プレート、スペーサ及び固定プレート間の位置関係及び厚さ関係を示す図である。
【図１６】固定プレートに対する搬送プレートの偏芯回転を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係る固液分離装置の概要正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１ 濾過体
１３ 駆動手段としてのモータ
１７ 固定部材
１８ 可動部材
２１ 固定プレート
２５ 回転軸
２８ スペーサ
２９ 搬送プレート
２９ｂ 開口部
２９ｄ 突縁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなす固定部材の内部にスクリューコンベア機能を呈する可動部材を設けた濾過体と、上記可動部材を回転駆動する駆動手段を有し、上記濾過体の一端側から送り込まれる汚泥を脱水しながら他端側へ搬送して排出する固液分離装置において、
上記可動部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の搬送プレートを備え、該搬送プレートは、各搬送プレートをそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより搬送路及び上記軸方向に連続的に連なる螺旋階段状の搬送羽根を形成可能な形状を有していることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の固液分離装置において、
上記搬送プレートは、搬送路を構成する開口部と、外側から回転中心部へ向かって延び該中心部に上記回転軸に対する挿通穴を有する突縁を有し、該突縁が連続的に連なって上記螺旋階段状の搬送羽根を形成することを特徴とする固液分離装置。
【請求項３】
請求項２記載の固液分離装置において、
上記回転軸と上記突縁の挿通穴とが相対的な係合構造を有し、上記回転軸に挿通した時点で上記搬送プレートの上記回転軸に対する周方向の位置固定がなされることを特徴とする固液分離装置。
【請求項４】
請求項３記載の固液分離装置において、
周方向の位置固定箇所が所定の角度間隔で複数設けられ、上記螺旋階段状の搬送羽根のピッチを変更可能であることを特徴とする固液分離装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の固液分離装置において、
上記各搬送プレート間に、上記突縁と共に上記螺旋階段状の搬送羽根を形成するスペーサが配置されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項６】
請求項５記載の固液分離装置において、
上記スペーサが上記搬送プレートの上記突縁部位に一体に形成されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項７】
請求項５記載の固液分離装置において、
上記スペーサが上記突縁と同等の形状を有し、上記回転軸に上記搬送プレートと交互に挿通して配置されることを特徴とする固液分離装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の固液分離装置において、
上記固定部材は、開口部を有し上記回転軸の軸方向に間隔をおいて配置された複数の固定プレートを備え、上記各固定プレートは上記スペーサの回転軌跡の外周を覆うように配置されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項９】
請求項８記載の固液分離装置において、
上記回転軸の軸方向における、上記スペーサの厚みをＳｔ、上記固定プレートの厚みをＫｔ、上記搬送プレートの厚みをＦｔとするとき、
Ｓｔ＞Ｋｔ＞Ｆｔ
の関係を満足することを特徴とする固液分離装置。
【請求項１】
筒状をなす固定部材の内部にスクリューコンベア機能を呈する可動部材を設けた濾過体と、上記可動部材を回転駆動する駆動手段を有し、上記濾過体の一端側から送り込まれる汚泥を脱水しながら他端側へ搬送して排出する固液分離装置において、
上記可動部材は、回転軸と、該回転軸に軸方向に積層状態に配置されて支持された取り外し可能な複数の搬送プレートを備え、該搬送プレートは、各搬送プレートをそれぞれ上記回転軸の軸方向と略直交する面内で周方向に略一定の間隔でずらして位置固定することにより搬送路及び上記軸方向に連続的に連なる螺旋階段状の搬送羽根を形成可能な形状を有していることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の固液分離装置において、
上記搬送プレートは、搬送路を構成する開口部と、外側から回転中心部へ向かって延び該中心部に上記回転軸に対する挿通穴を有する突縁を有し、該突縁が連続的に連なって上記螺旋階段状の搬送羽根を形成することを特徴とする固液分離装置。
【請求項３】
請求項２記載の固液分離装置において、
上記回転軸と上記突縁の挿通穴とが相対的な係合構造を有し、上記回転軸に挿通した時点で上記搬送プレートの上記回転軸に対する周方向の位置固定がなされることを特徴とする固液分離装置。
【請求項４】
請求項３記載の固液分離装置において、
周方向の位置固定箇所が所定の角度間隔で複数設けられ、上記螺旋階段状の搬送羽根のピッチを変更可能であることを特徴とする固液分離装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の固液分離装置において、
上記各搬送プレート間に、上記突縁と共に上記螺旋階段状の搬送羽根を形成するスペーサが配置されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項６】
請求項５記載の固液分離装置において、
上記スペーサが上記搬送プレートの上記突縁部位に一体に形成されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項７】
請求項５記載の固液分離装置において、
上記スペーサが上記突縁と同等の形状を有し、上記回転軸に上記搬送プレートと交互に挿通して配置されることを特徴とする固液分離装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の固液分離装置において、
上記固定部材は、開口部を有し上記回転軸の軸方向に間隔をおいて配置された複数の固定プレートを備え、上記各固定プレートは上記スペーサの回転軌跡の外周を覆うように配置されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項９】
請求項８記載の固液分離装置において、
上記回転軸の軸方向における、上記スペーサの厚みをＳｔ、上記固定プレートの厚みをＫｔ、上記搬送プレートの厚みをＦｔとするとき、
Ｓｔ＞Ｋｔ＞Ｆｔ
の関係を満足することを特徴とする固液分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−１２５２２（Ｐ２００８−１２５２２Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０１４４１（Ｐ２００６−３０１４４１）
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−１８３３６６（Ｐ２００６−１８３３６６）の分割
【原出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【特許番号】特許第３９４７２１２号（Ｐ３９４７２１２）
【特許公報発行日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（５０２１４１３９３）ジャステック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−１８３３６６（Ｐ２００６−１８３３６６）の分割
【原出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【特許番号】特許第３９４７２１２号（Ｐ３９４７２１２）
【特許公報発行日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（５０２１４１３９３）ジャステック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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