説明

汚泥濃縮装置

【課題】分離液量の変化による濾過圧力の変動を抑えて濾過面における固形成分のリークや濾過面の目詰まりの発生を防ぐことができる汚泥濃縮装置を提供すること。
【解決手段】外筒2内に濾過筒3を収容し、該濾過筒3の内部にスパイラルスクリュー4を回転可能に収容し、該スパイラルスクリュー4を回転駆動することによって、汚泥凝集槽11から濾過筒3内に導入される汚泥を搬送しながら、汚泥に含まれる水分を濾過筒3の濾過面3aを通過させて分離液として分離液取出管7,8及び分離液排出管18から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を濾過筒3の内部より排出する汚泥濃縮装置1において、分離液排出管18を外管19と内管20の二重管構造とするとともに、内管20の上端縁の高さを濾過筒3内の汚泥液位h2 よりも低く設定し、該内管20の上端縁から分離液が外管19から内管20へとオーバーフローするよう構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濾過筒内でスパイラルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながらこれを濃縮するスクリュープレス型の汚泥濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
各種汚泥を廃棄又は焼却するため、汚泥を脱水機にて脱水処理することが行われるが、脱水機の処理能力のみで汚泥の脱水を効率良く行うことはできない。このため、汚泥の脱水機による脱水処理に先立って、汚泥を凝集剤で凝集させ、この凝集された汚泥(凝集汚泥)から水分を分離して汚泥を濃縮することが行われ、これを実施するための汚泥濃縮装置が今までに種々提案されて実用に供されている。
【0003】
ところで、汚泥濃縮装置には、大別してロータリスクリーン型とスクリュープレス型があるが、図5にスクリュープレス型の汚泥濃縮装置の一例を示す(例えば、特許文献1,2参照)。
【0004】
即ち、図5は従来の汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図であり、図示の汚泥濃縮装置1’は、密閉構造を有する円筒タンク状の外筒2の内部に円筒状の濾過筒3を縦方向に配置し、該濾過筒3内にスパイラルスクリュー4を回転可能に収容して構成されている。
【0005】
ここで、上記濾過筒3の前記外筒2内に臨む部位の周面は、パンチングプレート又はウェッジワイヤー等から成る濾過面3aを構成しており、濾過筒3の下部からは濃縮汚泥排出管5が水平に導出しており、その途中には濃縮汚泥ポンプ6が設けられている。
【0006】
又、前記外筒2の上下からは分離液取出管7,8が水平に導出しており、これらの分離液取出管7,8は、逆U字状の分離液排出管9の垂直に立ち上がる上向流管9aに接続されている。ここで、分離液排出管9は、前記上向流管9aの上端から水平に延びる水平管9bと、該水平管9bの端部から垂直下方へ延びる下向流管9cを有している。
【0007】
前記スパイラルスクリュー4は、回転軸4aにスクリュー羽根4bを螺旋状に巻装して構成されており、回転軸4aには、駆動源としてのモータ10が連結されている。尚、スパイラルスクリュー4の外径は、濾過筒3の濾過面3aの内径よりも僅かに小さく設定されており、スパイラルスクリュー4の外周縁と濾過筒3の濾過面3aとの間には微小隙間が形成されている。
【0008】
他方、11は上面が開口した円筒タンク状の汚泥凝集槽であり、その下部には原泥供給管12が接続されている。又、汚泥凝集槽11内には、モータ13によって回転駆動される撹拌機14が設けられている。
【0009】
又、汚泥凝集槽11の上部からは凝集汚泥導入管15が略水平に延びており、この凝集汚泥導入管15は、汚泥濃縮装置1’の前記濾過筒3の上端部に接続されている。
【0010】
而して、前記原泥供給管12から汚泥凝集槽11に汚泥(原泥)が供給されるが、原泥供給管12を流れる汚泥にはポリマー等の凝集剤が添加され、凝集剤が添加された汚泥が汚泥凝集槽11内において撹拌機14によって撹拌され、この汚泥は、これに含まれる固形成分が凝集されて凝集汚泥となる。
【0011】
ここで、前記濾過筒3内の汚泥の液位h2 は、前記汚泥凝集槽11内の汚泥の液位h1 よりも低く設定され(h2 <h1 )、両液位h1 ,h2 の差(ヘッド差)Δh12(=h1 −h2 )に基づく差圧によって、汚泥凝集槽11内の凝集汚泥が凝集汚泥導入管15を通って汚泥濃縮装置1’の濾過筒3内にその上部から導入される。
【0012】
汚泥濃縮装置1’においては、前記スパイラルスクリュー4がモータ10によって濾過筒3内で所定の速度で回転駆動されており、濾過筒3内に導入された凝集汚泥は、回転するスパイラルスクリュー4によって下方へと搬送されるとともに、これに含まれる水分が濾過筒3の濾過面3aを通過して外筒2内に分離液として収容される。ここで、前記分離液排出管9内の分離液の水位h3 は、濾過筒3内の液位h2 よりも低く設定されているため(h3 <h2 )、両者h2 ,h3 の差(ヘッド差)Δh23(=h2 −h3 )に基づく差圧を濾過圧力として、凝集汚泥から分離された水分が濾過筒3の濾過面3aを通過して外筒2内に分離液として収容される。又、この場合、外筒2は、分離液の水位h3 よりも下方に配置されているため、外筒2内に収容される分離液は外筒2内に充満し、この分離液中に濾過筒3の濾過面3aが埋没することとなる。
【0013】
そして、外筒2内に収容された分離液は、外筒2の上下に接続された分離液取出管7,8から分離液排出管9へと流れ込み、分離液排出管9の上向流管9aを上向きに流れ、水平管9bにてオーバーフローして下向流管9cを下向きに流れて外部へと排出される。又、スパイラルスクリュー4の回転によって濾過筒3内を下方へと搬送される凝集汚泥は、その途中で水分が分離されることによって濃縮されて濃縮汚泥となり、この濃縮汚泥は、濃縮汚泥ポンプ6によって濃縮汚泥排出管5を通って外部へと排出され、不図示の脱水機による脱水処理に供される。
【0014】
ところで、図5に示した汚泥濃縮装置1’では、濃縮汚泥は、1軸ネジ式の汚泥濃縮ポンプ6によって濾過筒3の下部から濃縮汚泥排出管5へと排出されるが、分離液量は、原泥供給量から濃縮汚泥量を差し引いた値(原泥供給量−濃縮汚泥量)となる。
【0015】
又、スクリュープレス型の汚泥濃縮装置の他の例を図6に示すが、図示の汚泥濃縮装置1”は、汚泥凝集槽11から凝集汚泥を凝集汚泥導入管15を経て濾過筒3の下部へと投入し、その凝集汚泥をスパイラルスクリュー4によって濾過筒3内を上方へ搬送しつつ濃縮し、濃縮汚泥を、モータ16によって回転駆動されるスクリューコンベア17によって濾過筒3の上部から排出するものである。尚、汚泥濃縮装置1”の他の構成は図5に示した汚泥濃縮装置1’のそれと同じであり、図6においては図5に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【0016】
而して、図6に示した汚泥濃縮装置1”においても、分離液量は、原泥供給量から濃縮汚泥量を差し引いた値(原泥供給量−濃縮汚泥量)となるが、濃縮汚泥量は、スクリューコンベアの回転数によって制御され、同じ回転数であっても濾過筒3内の液位h2
によって変化する。
【特許文献1】特許第3627809号公報
【特許文献2】特開2006−075675号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
図5及び図6に示した汚泥濃縮装置1’,1”においては、濾過筒3の濾過面3aでの濾過圧力は、濾過筒3内の液位h2 と分離液排出管9の水位h3 との差Δh23(=h2 −h3 )に基づく差圧によって決定されるが、この濾過圧力は数mmAq程度に保持されるべきであって、その値が大き過ぎると、濾過筒3の濾過面3aで固形成分がリークし、濾過面3aに目詰まりが発生するという問題が発生する。
【0018】
そこで、濾過圧力を適正値に保つためには、濾過筒3内の液位h2 と分離液排出管9の水位h3 をそれぞれ適正な値に保持する必要があり、図5及び図6に示した汚泥濃縮装置1’,1”では、外筒2から分離液取出管7,8を経て分離液排出管9に排出された分離液を上向流管9aによって一旦立ち上げた後、水平管9bにおいてオーバーフローさせて下向流管9cへと流し込むようにしている。
【0019】
ところが、図5及び図6に示した従来の汚泥濃縮装置1’,1”においては、分離液排出管9での分離液の水位h3 は、該分離液排出管9の上向流管9aから水平管9bへとオーバーフローする分離液の水位となるが、水平管9bは円管であるために溢流幅が最大でも円管の直径となるために狭く、分離液量が変化すると分離液排出管9での分離液の水位h3 が瞬間的に変化する。これに対して濾過筒3内の液位h2 の変化には多少の時間を要するため、特に分離液量が減少した場合には、両液位h2 ,h3 の差Δh23(=h2 −h3 )が大きくなり、このΔh23に基づく濾過圧力が過大となって濾過筒3の濾過面3aで固形成分がリークし、濾過面3aに目詰まりが発生するという問題が発生する。
【0020】
分離液量の変化に対する分離液排出管9での分離液の水位h3 の変化を小さく抑えるためには、分離液排出管9の水平管9bの径を大きくして広い溢流幅を確保する必要があるが、水平管9bを大径化すると装置が大型化して大きな設置スペースを要するという問題が発生する。
【0021】
又、図7に示すように、分離液排出管9の水平管9bにゲート式の水位調整手段21を設け、分離液量の変化に応じて水位調整手段21によって分離液排出管9での分離液の水位h3 を調整して濾過圧力を適正に保つ方法が考えられるが、この方法によれば構造が複雑化するという問題が発生する。
【0022】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、大型化を招くことなく、分離液量の変化による濾過圧力の変動を抑えて濾過面における固形成分のリークや濾過面の目詰まりの発生を防ぐことができる汚泥濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、外筒内に濾過筒を収容し、該濾過筒の内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容し、該スパイラルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から前記濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながら、該汚泥に含まれる水分を前記濾過筒の濾過面を通過させて分離液として分離液排出管から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を前記濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、前記分離液排出管を外管と内管の二重管構造とするとともに、前記内管の上端縁の高さを前記濾過筒内の汚泥液位よりも低く設定し、該内管の上端縁から分離液が外管から内管又は内管から外管へとオーバーフローするよう構成したことを特徴とする。
【0024】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記分離液排出管の内管に上下動可能に内接するスリーブ管と、該スリーブ管を前記内管に沿って上下動させる移動手段を含んで構成される水位調整手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
請求項1記載の発明によれば、外筒から排出管へと流れ込む分離液は、内筒の上端縁にてオーバーフローして内管又は外管へと流れ込むため、この内筒の上端縁が溢流部となり、この溢流部の長さは内筒の円周長さとなり、その長さは、従来の汚泥濃縮装置の溢流部の幅(溢流幅)よりも長くなる。従って、本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、分離液量が変化しても分離液排出管での分離液液の水位の変動を小さく抑えることができ、濾過筒の液位と分離排出管での分離液の水位との差に基づく濾過圧力の変動も小さく抑えることができ、分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒の濾過面における固形成分のリークや濾過面の目詰まりの発生を防ぐことができる。
【0026】
そして、上記効果は、分離液排出管を外管と内管の二重管構造とするだけの簡単な構成で得られるため、装置の小型・コンパクト化及びコストダウンを図ることができる。
【0027】
請求項2記載の発明によれば、水位調整手段の移動手段によってスリーブ管を上下動させることによって分離液排出管での分離液の水位を調整し、濾過圧力を分離液量の変化に応じて微調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0029】
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図であり、本図においては、図5に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【0030】
本発明に係る汚泥濃縮装置1は、分離液排出管18を外管19と内管20の二重管構造とするとともに、内管20の上端縁の高さを濾過筒3内の汚泥の液位h2 よりも低く設定し、該内管20の上端縁から分離液が外管19から内管20へとオーバーフローするよう構成したことを特徴とし、他の構成は図5に示した従来の汚泥濃縮装置1’のそれと同じである。
【0031】
本発明に係る汚泥濃縮装置1においては、外筒2の上下から水平に延びる分離液排出管7,8を分離液排出管18の外管19の上下に接続し、外管19の内部に配された内管20を外管19の底部を貫通して下方へと延出されている。
【0032】
而して、図5に示した従来の汚泥濃縮装置1’と同様に汚泥凝集槽11内の凝集汚泥は、濾過筒3内の汚泥の液位h2 と汚泥凝集槽11の汚泥の液位h1 との差(ヘッド差)Δh12(=h1 −h2 )に基づく差圧によって、凝集汚泥導入管15を通って汚泥凝集装置1の濾過筒3内にその上部から導入される。
【0033】
そして、濾過筒3内に導入された凝集汚泥は、回転するスパイラルスクリュー4によって下方へと搬送されるとともに、これに含まれる水分が濾過筒3の濾過面3aを通過して外筒2内に分離液として収容される。ここで、前記分離液排出管18での分離液の水位h3 は濾過筒3の液位h2 よりも低く(h3 <h2 )、両者h2 ,h3 の差(ヘッド差)Δh23(=h2 −h3 )に基づく差圧を濾過圧力として、凝集汚泥から分離された水分が濾過筒3の濾過面3aを通過して外筒2内に分離液として収容される。又、この場合、外筒2は、分離液の水位h3 よりも下方に配置されているため、外筒2内に収容される分離液は外筒2内に充満し、この分離液中に濾過筒3の濾過面3aが埋没することとなる。
【0034】
外筒2内に収容された分離液は、外筒2の上下に接続された分離液取出管7,8から分離液排出管18の外管19へと流れ込み、外管19と内管20との間を上向きに流れ、内管20の上端縁にてオーバーフローして内管20へと流れ込み、内管20内を下向きに流れて外部へと排出される。
【0035】
又、スパイラルスクリュー4の回転によって濾過筒3内を下方へと搬送される凝集汚泥は、その途中で水分が分離されることによって濃縮されて濃縮汚泥となり、この濃縮汚泥は、濃縮汚泥ポンプ6によって濃縮汚泥排出管5を通って外部へと排出され、不図示の脱水機による脱水処理に供される。
【0036】
而して、本実施の形態では、外筒2から分離液取出管7,8を経て分離液排出管18へと流れ込む分離液は、前述のように内管20の上端縁にてオーバーフローして内管20へと流れ込むため、この内管20の上端縁が溢流部となり、この溢流部の長さは内管20の円周長さとなる。従って、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置1での溢流部の長さは、図5に示した従来の汚泥濃縮装置1’の溢流部の幅(溢流幅)よりも長くなる。その理由を図2(a),(b)に基づいて説明する。
【0037】
図2(a)は図1のA−A線断面図、図2(b)は図5のB−B線断面図であり、本発明に係る汚泥濃縮装置1の分離液排出管18の内管20の内径と従来の汚泥濃縮装置1’の分離液排出管9の水平管9bの内径を共にDとすると、従来の汚泥濃縮装置1’での溢流幅は、図2(b)に示すように最大でも水平管9bの内径Dとなる。
【0038】
これに対して、本発明に係る汚泥濃縮装置1での溢流長さは、図2(a)に示すように分離液排出管18の内管20の円周長さπDとなり、従来の汚泥濃縮装置1’の溢流幅の最大値Dの約3.14倍となる。
【0039】
従って、本発明に係る汚泥濃縮装置1によれば、分離液量が変化しても分離液取出管18での分離液の水位h3 の変化を小さく抑えることができ、濾過筒3の液位h2 と分離液排出管18の水位h3 との差Δh23(=h2 −h3 )に基づく濾過圧力の変化も小さく抑えることができる。このため、分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒3の濾過面3aにおける固形成分のリークや濾過面3aの目詰まりの発生を防ぐことができる。尚、分離液量は、原泥供給量から濃縮汚泥量を差し引いた値(原泥供給量−濃縮汚泥量)となる。
【0040】
そして、上記効果は、分離液排出管18を外管と内管の二重管構造とするだけの簡単な構成で得られ、図5に示したような水平管9bが不要となるため、装置の小型・コンパクト化及びコストダウンを図ることができる。
【0041】
尚、本実施の形態では、分離液排出管18において分離液が外管19から内管20へとオーバーフローする構成を採用したが、逆に分離液が内管20から外管19へとオーバーフローする構成を採用しても良い。
【0042】
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図3に基づいて説明する。
【0043】
図3は本発明の実施の形態2に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図であり、本図においては図1に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【0044】
本実施の形態は、分離液排出管18の上部に水位調整手段21を設けたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態1に係る汚泥濃縮装置1のそれと同じである。
【0045】
前記水位調整手段21は、分離液排出管18の内管20に上下動可能に内接するスリーブ管22と、該スリーブ管22を内管20に沿って上下動させる移動手段としてのハンドル23を含んで構成されており、ハンドル23は、外管19を貫通して外管19内に臨み、その端部は前記スリーブ管22に連結されている。
【0046】
而して、本実施の形態においても前記実施の形態1と同様に分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒3の濾過面3aにおける固形成分のリークや濾過面3aの目詰まりの発生を防ぐことができるという効果が得られるが、水位調整手段21のハンドル23を回してスリーブ管22を上下動させることによって分離液排出管18での分離液の水位h3
を調整し、濾過圧力を分離液量の変化に応じて微調整することができる。
【0047】
<実施の形態3>
次に、本発明の実施の形態3を図4に基づいて説明する。
【0048】
図4は本発明の実施の形態3に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図であり、本図においては図6に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【0049】
本実施の形態は、図6に示した従来の汚泥濃縮装置1”において、分離液排出管18を外管19と内管20の二重管構造とするとともに、内管20の上端縁の高さh3 を濾過筒3内の汚泥の液位h2 よりも低く設定し(h3 <h2 )、該内管20の上端縁から分離液が外管19から内管20へとオーバーフローするよう構成したことを特徴とし、他の構成は図6に示した従来の汚泥濃縮装置1”のそれと同じである。
【0050】
而して、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置1においては、汚泥凝集槽11から凝集汚泥が凝集汚泥導入管15を経て濾過筒3の下部へと投入され、回転するスパイラルスクリュー4によって濾過筒3内を上方へ搬送されつつ濃縮された濃縮汚泥は、モータ16によって回転駆動されるスクリューコンベア17によって濾過筒3の上部から排出される。
【0051】
他方、外筒2内に収容された分離液は、外筒2の上下に接続された分離液取出管7,8を経て分離液排出管18の外管19へと流れ込み、外管19と内管20との間を上向きに流れ、内管20の上端縁にてオーバーフローして内管20へと流れ込み、内管20内を下向きに流れて外部へと排出される。
【0052】
従って、本実施の形態においも、前記実施の形態1と同様に分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒3の濾過面3aにおける固形成分のリークや濾過面3aの目詰まりの発生を防ぐことができるという効果が得られる。
【0053】
ところで、スクリューコンベア17によって濃縮汚泥を濾過筒3から強制的に排出する本実施の形態に係る汚泥濃縮装置1においても、分離液量は、原泥供給量から濃縮汚泥量を差し引いた値(原泥供給量−濃縮汚泥量)となるが、濃縮汚泥量は、スクリューコンベア17の回転数によって制御され、同じ回転数であっても濾過筒3内の液位h2 によって変化する。つまり、濾過筒3内の液位h2 が高くなるとスクリューコンベア17の1回転当たりの濃縮汚泥の移送量が多くなるため、同じ回転数であっても濃縮汚泥の排出量が増える。
【0054】
従って、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置1には図3に示した汚泥濃縮装置1と同様に水位調整手段21を設けることが望ましく、この水位調整手段21によって分離液排出管18での分離液の水位h3 を分離液量の変化に応じて調整することによって一定の濾過圧力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の実施の形態1に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【図2】(a)は図1のA−A線断面図、(b)は図5のB−B線断面図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【図4】本発明の実施の形態3に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【図5】従来の汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【図6】従来の汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【図7】従来の汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【0056】
1 汚泥濃縮装置
2 外筒
3 濾過筒
3a 濾過面
4 スパイラルスクリュー
4a 回転軸
4b スクリュー羽根
5 濃縮汚泥排出管
6 濃縮汚泥ポンプ
7,8 分離液取出管
10 モータ
11 汚泥凝集槽
12 原泥供給管
13 モータ
14 撹拌機
15 凝集汚泥導入管
16 モータ
17 スクリューコンベア
18 分離液排出管
19 外管
20 内管
21 水位調整手段
22 スリーブ管
23 ハンドル(移動手段)
1 汚泥凝集槽内の汚泥液位
2 濾過筒内の汚泥液位
3 分離液排出管での分離液水位

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外筒内に濾過筒を収容し、該濾過筒の内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容し、該スパイラルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から前記濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながら、該汚泥に含まれる水分を前記濾過筒の濾過面を通過させて分離液として分離液排出管から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を前記濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、
前記分離液排出管を外管と内管の二重管構造とするとともに、前記内管の上端縁の高さを前記濾過筒内の液位よりも低く設定し、該内管の上端縁を溢流部として分離液が外管から内管又は内管から外管へとオーバーフローするよう構成したことを特徴とする汚泥濃縮装置。
【請求項2】
前記分離液排出管の内管に上下動可能に内接するスリーブ管と、該スリーブ管を前記内管に沿って上下動させる移動手段を含んで構成される水位調整手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の汚泥濃縮装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−23427(P2008−23427A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−196923(P2006−196923)
【出願日】平成18年7月19日(2006.7.19)
【出願人】(000001063)栗田工業株式会社 (1,536)
【Fターム(参考)】