砂除去装置、及び砂除去方法
【課題】排出物に含まれる液体成分の量が少ない砂除去装置を提供する。
【解決手段】本発明の砂除去装置は、砂と有機物とを含む処理対象物５１に対して遠心分級を行うことにより、処理対象物５１を、混濁物が少ない除砂液５２と混濁物が多い濃厚処理液５３とに分離する液体サイクロン１９と、濃厚処理液５３に対して沈殿分級を行う水切りタンク２４と、前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物５４として取り出すパイプコンベア２５と、取り出された排出物５４に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置２６とを具備する。
【解決手段】本発明の砂除去装置は、砂と有機物とを含む処理対象物５１に対して遠心分級を行うことにより、処理対象物５１を、混濁物が少ない除砂液５２と混濁物が多い濃厚処理液５３とに分離する液体サイクロン１９と、濃厚処理液５３に対して沈殿分級を行う水切りタンク２４と、前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物５４として取り出すパイプコンベア２５と、取り出された排出物５４に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置２６とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂除去装置及び砂除去方法に関し、特に、し尿や浄化層汚泥に含まれる砂を除去するために好適な装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理施設や汚泥再生処理センターで行われるし尿や浄化槽汚泥の処理（以下では、これらの両方を含む意味で、「し尿処理」という。）は、前工程と後工程の２つに分かれる。前工程では、し尿や浄化槽汚泥に含まれる夾雑物や砂が除去される。後工程では、し尿や浄化槽汚泥が、生物処理や薬液処理等の工程によって処理される。
【０００３】
前工程における砂除去率の向上は、後工程の設備を保護する上で重要である。砂が後工程における処理対象物に混入すると、ポンプその他の後工程に設けられた機器の劣化や、配管の閉塞及び内面磨耗や、貯留槽や生物処理水槽に砂が溜まる原因になる。
【０００４】
特開２００６−２６３７０２号公報は、前工程における砂除去率を向上するための技術を開示している。この公報に記載の砂除去装置は、概略的には、液体サイクロンと水切りタンクとパイプコンベアとから構成されている。処理対象物は、液体サイクロンによって、混濁物が少ない清澄処理液と混濁物が多い濃厚処理液とに分離され、その後、混濁物が多い濃厚処理液に対して水切りタンク内で沈降分級が行われる。沈降分級によって得られた沈殿物は、主として砂で構成される。得られた沈殿物は、排出物としてパイプコンベアによって搬送される。パイプコンベアは、それ自身が搬送中に液体成分を除去する機能を有している。このような構成によれば、排出物を搬送するパイプコンベアが液体成分を除去する機能を有しており、また、密閉環境で処理対象物を処理することができるため、処理時間が短く、臭気の発生が少なく、また、砂除去率が高い砂除去装置を実現することができる。
【０００５】
この公報に記載された砂除去装置の一つの問題は、パイプコンベアによる液体成分の分離が不完全であることである。砂と液体と混合した場合、大気圧下では、砂と一定量の液体が分離されずに一体で留まる。したがって、パイプコンベアによって搬送された排出物（その大部分は砂である）には、依然として無視出来ない量の液体成分が含まれる。排出物に多くの液体成分が含まれると、移送・貯留する際に液体成分が排出物から浸出し、衛生面や設備の維持管理上、問題である。
【特許文献１】特開２００６−２６３７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、排出物に含まれる液体成分の量が少ない砂除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付記されている。但し、付記された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【０００８】
一の観点において、本発明の砂除去装置は、砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する遠心分級装置（１９）と、前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構（２４）と、前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す排出物取り出し機構（２５）と、取り出された前記排出物（５４）に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置（２６）とを具備する。
【０００９】
前記排出物取り出し機構（２５）は、パイプコンベアであることが好ましい。より具体的には、前記排出物取り出し機構（２５）は、前記沈殿分級機構（２４）に接続されたパイプ（３１）と、前記パイプ（３１）の中に配置された複数のブレード（３２）と、前記複数のブレード（３２）を連結する牽引索（３３）と、前記牽引索（３３）を駆動する駆動装置（３４）とを備えていることが好ましい。
【００１０】
前記液体吸引装置（２６）は、前記パイプ（３１）に取り付けられたフィルタ（４１）と、前記フィルタ（４１）に負圧を印加するポンプ（４４）とを備える真空吸引装置であることが好ましい。この場合、前記フィルタ（４１）の目開きは、３０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００１１】
前記遠心分級装置（１９）としては、液体サイクロンが使用されることが好ましい。
【００１２】
好適には、当該砂除去装置は、更に、前記液体成分が吸引された前記排出物（５４）に対して熱処理を行う熱処理装置（２７）を具備する。
【００１３】
液体吸引装置（２６）の代わりに、排出物取り出し機構（２５）によって取り出された前記沈殿物（５４）を圧搾して液体成分を除去する圧搾装置（２８）が使用されてもよい。
【００１４】
他の観点において、本発明の砂除去方法は、
砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する工程と、
前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す工程と、
取り出された前記排出物（５４）に含有される液体成分を吸引する工程
とを具備する。
【００１５】
更に他の観点において、本発明の砂除去方法は、
砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する工程と、
前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す工程と、
取り出された前記沈殿物（５４）を圧搾して液体成分を除去する工程
とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排出物に含まれる液体成分の量が少ない砂除去装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。図１の処理プラント１０は、し尿の処理や、浄化槽汚泥の処理に使用される処理プラントであり、前工程において砂を含む夾雑物の除去を行い、後工程において生物処理を行う構成を有している。本実施形態では、処理プラント１０は、受入槽１１、破砕ポンプ１２、ドラムスクリーン１３、スクリュープレス１４、コンベア１５、し渣ホッパ１６、焼却炉１７、中継タンク１８、サイクロン１９、貯留槽２０、投入ポンプ２１、生物処理水槽２２、ロータリーバルブ２３、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６を備えている。
【００１８】
受入槽１１は、し尿、浄化槽汚泥、又はそれらの混合物を処理対象物として受け入れて蓄積する。受入槽１１に蓄積された処理対象物は、破砕ポンプ１２によって破砕されてドラムスクリーン１３に圧送される。ドラムスクリーン１３は、圧送された処理対象物から夾雑物を除去する。ドラムスクリーン１３によって除去された夾雑物はスクリュープレス１４に送られる一方、夾雑物が除去された処理対象物は、中継タンク１８に送られる。
【００１９】
スクリュープレス１４は、ドラムスクリーン１３によって除去された夾雑物を機械的に圧搾する。圧搾によって取り出された液体成分は、受入槽１１に送られる。一方、圧搾において残ったし渣は、コンベア１５に排出され、コンベア１５によってし渣ホッパ１６に投入される。し渣ホッパ１６は、投入されたし渣を焼却炉１７に投入する。焼却炉１７は、投入されたし渣を焼却する。
【００２０】
中継タンク１８は、ドラムスクリーン１３から送られてきた処理対象物を、それに設けられている中継ポンプ１８ａを用いて液体サイクロン１９に送る。
【００２１】
液体サイクロン１９、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６は、処理対象物から砂を除去する機能を有する砂除去装置であり、本実施形態の特徴的な構成の一つである。以下では、図２を参照して、液体サイクロン１９、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６の構成を詳細に説明する。
【００２２】
液体サイクロン１９は、中継タンク１８から送られてきた処理対象物５１に対して遠心分級を行う装置である。より具体的には、液体サイクロン１９は、処理対象物５１それ自身の流れの勢いによって発生した旋回流によって処理対象物５１に遠心力を作用させ、処理対象物５１を、砂が除かれた除砂液５２と砂を含む濃厚処理液５３とに分離する。砂を含まない除砂液５２は、図１に示されているように、貯留槽２０に送られて一旦蓄積され、更に、投入ポンプ２１によって生物処理水槽２２に送られる。砂は、混濁物が多い濃厚処理液５３に含まれ、除砂液５２には含まれないから、貯留槽２０及び生物処理水槽２２には、砂が蓄積されない。上述のように、貯留槽２０及び生物処理水槽２２に送られる処理液から砂を排除することは、貯留槽２０及び生物処理水槽２２への砂の蓄積を防止し、更に、生物処理水槽２２に接続される後工程の装置（例えば、ポンプ）の磨耗・劣化を低減させるために重要である。一方、図２に示されているように、混濁物が多い濃厚処理液５３は、ロータリーバルブ２３を介して水切りタンク２４に送られる。
【００２３】
水切りタンク２４は、液体サイクロン１９から送られてくる濃厚処理液５３を蓄積し、沈降分級を行う。より具体的には、水切りタンク２４の内部にはオーバーフロー液受け２４ａが設けられており、更に、水切りタンク２４の下部には、パイプコンベア２５のパイプ３１に接続された開口が設けられている。水切りタンク２４とパイプコンベア２５のパイプ３１とは接続されているため、濃厚処理液５３の液面は水切りタンク２４の内部に存在すると共に、パイプコンベア２５のパイプ３１の内部にも存在している。図２には、水切りタンク２４の内部にある濃厚処理液５３の液面が符号５３ａで、パイプコンベア２５のパイプ３１の内部にある濃厚処理液５３の液面が符号５３ｂで示されている。沈降分級によって沈殿する沈殿物は、水切りタンク２４の下部に設けられた開口からパイプコンベア２５に導入される。この沈殿物は、その大部分が砂である。一方、濃厚処理液５３の液面５３ａがオーバーフロー液受け２４ａの上端を越えると、オーバーフロー液受け２４ａに液体成分が流れ込み、受入槽１１に送られる。オーバーフロー液受け２４ａに流れ込む液体成分には、沈殿物は含まれない。
【００２４】
パイプコンベア２５は、沈降分級によって発生した沈殿物を、排出物として取り出して搬送し、コンベア１５に投下する。パイプコンベア２５は、パイプ３１の内部に設けられた複数のブレード３２と、ブレード３２を環状に連結する牽引索３３と、牽引索３３を駆動する駆動装置３４とを備えている。牽引索３３としては、本実施形態では、チェーンが使用される。牽引索３３は、ブレード３２がパイプ３１の内部で環状に移動するように駆動される。詳細には、牽引索３３は、パイプ３１のうちの上昇部分３１ａではブレード３２が上昇していき、下降部分３１ｂではブレード３２が下降していくように駆動される。水切りタンク２４からパイプコンベア２５に導入された排出物は、ブレード３２によって捕捉され、パイプ３１の上昇部分３１ａを上昇していく。図２では、ブレード３２によって捕捉された排出物は、符号５４によって示されている。排出物５４は、上昇部分３１ａを昇りきると排出口３５に導入され、排出口３５からコンベア１５に投下される。図１に示されているように、コンベア１５に投下された排出物５４は、コンベア１５により、し渣ホッパ１６に搬送される。
【００２５】
図２に戻り、排出物５４は、濃厚処理液５３の液面５３ｂを越えて搬送されるため、排出物５４からは液体成分がある程度除去される。即ち、パイプコンベア２５は、排出物５４から液体成分を大まかに除去する機能も有している。しかしながら、排出物５４には、それでもなお、無視出来ない量の液体成分が含まれる。パイプコンベア２５によって取り出される排出物５４は、そのほとんどが砂であるが、砂と液体と混合した場合、大気圧下では、砂と一定量の液体が分離されずに一体で留まる。排出物５４に液体成分が多く含まれると、コンベア１５によって搬送されている間に浸出した液体成分が垂れたり、し渣ホッパ１６に液体成分が溜まったりするため、衛生面や設備の運用面において問題である。
【００２６】
本実施形態では、パイプコンベア２５によって搬送される排出物５４からより多くの液体成分を除去するために、排出物５４から液体成分を吸引する液体吸引装置２６が使用される。本実施形態では、液体吸引装置２６としては、フィルタ４１と、吸引室４２と、真空タンク４３と、真空ポンプ４４と、排水ポンプ４５とを備えた真空吸引装置が使用される。吸引室４２は、パイプ３１の上昇部分３１ａに設けられた開口に接合されている。フィルタ４１は、パイプ３１と吸引室４２との接合部に、パイプ３１と吸引室４２を仕切るように設けられている。吸引室４２は、配管を通じて真空タンク４３に接続されている。真空タンク４３には、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。真空ポンプ４４は、真空タンク４３から空気を大気に排出する機能を有している。真空タンク４３の中の空気は、直接に大気に排出されてもよく、また、脱臭装置によって脱臭された上で大気に放出されてもよい。真空ポンプ４４が動作すると、吸引室４２及び真空タンク４３が減圧され、フィルタ４１に負圧が印加される。これにより、フィルタ４１に接触している排出物５４から液体成分が吸引される。このように、本実施形態では、液体吸引装置２６によって液体成分を吸引することにより、排出物５４における液体成分の含有率が低減される。
【００２７】
排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３に蓄積される。真空タンク４３からの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３に蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００２８】
発明者の実験では、パイプコンベア２５によって排出物５４を搬送することにより、排出物５４の液体成分の含有率は５５〜６０％になり、更に、目開きが７５μｍのフィルタ４１を使用して液体吸引装置２６によって液体成分を吸引することにより、液体成分の含有率が約３６％まで低減された。
【００２９】
留意すべきことは、液体サイクロン１９から送られてくる濃厚処理液５３に対して直接に液体吸引装置２６によって液体成分を除去する処理は困難である点である。これは、濃厚処理液５３には、し尿汚泥などの細かな浮遊物が多量に混在しているからである。細かな浮遊物が処理対象物に多量に混在していると、フィルタが目詰りしやすいため、液体吸引装置によって処理対象物から液体成分を吸引する処理を行うことは、実質的に困難である。本実施形態の構成によれば、パイプコンベア２５によって排出物５４が搬送されることにより、細かな浮遊物が排出物５４から液体成分とともに概ね除去されているので、排出物５４から液体成分を吸引する処理が可能である。
【００３０】
フィルタ４１の目開きの大きさは、液体成分を吸引した後における排出物５４の液体成分の含有率や、フィルタ４１の目詰りのし易さに影響するために重要である。発明者の検討によれば、フィルタ４１の目開きの大きさは、３０μｍ〜１００μｍが好適である。図３に示されているように、沈降分級によって沈殿する砂の粒度分布は、粒径の増大と共に約３０μｍで増大し始め、約１００μｍでピークに達する。したがって、フィルタ４１の目開きの大きさが、３０μｍ〜１００μｍであれば、概ね、排出物５４に含まれる砂が、真空タンク４３に侵入することが防がれる。その一方で、フィルタ４１の目開きの大きさが３０μｍ〜１００μｍであれば、細かな浮遊物による目詰りも発生しにくい。このような観点から、フィルタ４１の目開きの大きさは、３０μｍ〜１００μｍが好適である。
【００３１】
本実施形態では、液体吸引装置２６がパイプコンベア２５のパイプ３１に接合されているが、液体吸引装置はパイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられていてもよい。重要なのは、濃厚処理液５３の液面５３ｂを越えて搬送された排出物５４に対して液体成分を吸引する処理が行われることである。
【００３２】
図４は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図４では、符号２６Ａにより参照）の構成の一例を示す図である。図４の液体吸引装置２６Ａでは、吸引室と兼用に使用される真空タンク４３Ａが、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されている。真空タンク４３Ａには、フィルタ４１が斜めに設けられている。フィルタ４１は、その最も低い位置が、排出口４７の位置になるように設けられている。真空タンク４３Ａには、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。
【００３３】
図４の液体吸引装置２６Ａは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１に投下され、フィルタ４１の上に堆積される。真空ポンプ４４によって真空タンク４３Ａの中の空気が排出されると、真空タンク４３Ａが減圧されてフィルタ４１に負圧が印加される。これにより、フィルタ４１に接触している排出物５４から液体成分が吸引される。フィルタ４１が斜めに設けられているため、排出物５４が次々にフィルタ４１に投下されると、その自重により、排出物５４は、真空タンク４３Ａの排出口４７に流れ込み、排出口４７からコンベア１５に投下される。排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３Ａに蓄積される。真空タンク４３Ａからの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３Ａに蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００３４】
図５に示されているように、フィルタ４１の上に堆積された排出物５４を排出口４７から強制的に排出するために、ピストン４８とシリンダ４９とが使用されてもよい。シリンダ４９は、適宜のタイミングで駆動され、ピストン４８を押し出す。ピストン４８が押し出されると、フィルタ４１の上に堆積している排出物５４が、排出口４７から強制的に排出される。シリンダ４９は、空気圧や油圧によって駆動されてもよく、電気アクチュエータによって駆動されてもよい。
【００３５】
図６は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図６では、符号２６Ｂにより参照）の構成の他の例を示す図である。図６の液体吸引装置２６Ｂでは、無限軌道を構成するベルト式のフィルタが用いられる。より具体的には、図６の液体吸引装置２６Ｂでは、パイプコンベア２５の排出口３５に吸引室４２が接続されており、その吸引室４２の中では、無限軌道を構成するフィルタ４１Ａがローラー６１、６２の間に掛け渡されている。フィルタ４１Ａは、排出口３５の真下に位置している。ローラー６２は、チェーン６４によって駆動装置６５に接続されており、駆動装置６５によって駆動される。フィルタ４１Ａの上側部分（排出口３５に対向する部分）の直下に位置するように、吸引カップ６３が配置されている。吸引カップ６３は、真空タンク４３に接続されている。真空タンク４３には、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。真空ポンプ４４は、真空タンク４３から空気を大気に排出する機能を有している。
【００３６】
図６の液体吸引装置２６Ｂは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１Ａに投下され、フィルタ４１Ａの上に堆積される。真空ポンプ４４によって真空タンク４３の中の空気が排出されると、真空タンク４３及び吸引カップ６３が減圧されてフィルタ４１Ａに負圧が印加される。これにより、フィルタ４１Ａに接触している排出物５４から液体成分が吸引される。
【００３７】
フィルタ４１Ａの上に投下された排出物５４から液体成分が吸引される一方で、フィルタ４１Ａは、ローラー６２、チェーン６４及び駆動装置６５によって駆動される。フィルタ４１Ａの上側部分は逐次に排出口４７に向けて移動され、これにより、液体成分が吸引された排出物５４は排出口４７に排出され、コンベア１５に投下される。
【００３８】
図４、図５の液体吸引装置２６Ａと同様に、排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３に蓄積される。真空タンク４３からの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３に蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００３９】
図７は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図７では、符号２６Ｃにより参照）の構成の更に他の例を示す図である。図７の液体吸引装置２６Ｃは、羽板６６が取り付けられた円筒状のフィルタ４１Ｂが使用される。フィルタ４１Ｂは、回転可能であるように取り付けられている。羽板６６は、フィルタ４１Ｂから外側方向に突出するように放射状に取り付けられており、パイプコンベア２５の排出口３５から投下される排出物５４を受け止めるために使用される。フィルタ４１Ｂは、チェーン６７によって駆動装置６８に接続されている。吸引室４２の排出口４７は、フィルタ４１Ｂの斜め下に設けられており、フィルタ４１Ｂが回転すると、その上に堆積された排出物５４は排出口４７に投下される。円筒状のフィルタ４１Ｂの内部には、吸引筒６９が配置されている。吸引筒６９は、その上側部分がメッシュ６９ａになっている。メッシュ６９ａは、フィルタ４１Ｂと対向するように設けられており、後述されるように、排出物５４からの液体成分の吸引に使用される。
【００４０】
図７の液体吸引装置２６Ｃは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１Ｂに投下される。フィルタ４１Ｂに羽板６６が設けられているため、投下された排出物５４は、フィルタ４１Ｂの上に堆積する。真空ポンプ４４によって真空タンク４３の中の空気が排出されると、真空タンク４３及び吸引筒６９が減圧されてフィルタ４１Ｂに負圧が印加される。これにより、フィルタ４１Ｂに接触している排出物５４から液体成分が吸引される。
【００４１】
フィルタ４１Ｂの上に投下された排出物５４から液体成分が吸引される一方で、フィルタ４１Ｂは、チェーン６７及び駆動装置６８によって駆動される。フィルタ４１Ｂが駆動されて回転されると、フィルタ４１Ｂの斜め下に設けられた排出口４７に、フィルタ４１Ｂの上に堆積された排出物５４が投下される。これにより、液体成分が吸引された排出物５４は排出口４７に排出され、更にコンベア１５に投下される。
【００４２】
図２、図４〜図７の液体吸引装置では、真空タンクからの液体成分の排出が排水ポンプによって行われているが、真空タンクからの液体成分の排出が重力を利用した自然流下によって行われることも可能である。図８Ａは、自然流下によって真空タンクから液体成分を排出する液体吸引装置の構成の例を示す図である。図８Ａの液体吸引装置２６Ｄでは、図４の液体吸引装置２６Ａが、自然流下によって液体成分を排出するように変更されている。
【００４３】
より具体的には、図８Ａの液体吸引装置２６Ｄでは、排水ポンプ４５の代わりに排水自動弁７１が真空タンク４３Ａに接続されている。排出物５４から液体成分を吸引する場合には、真空ポンプ４４が動作され、排水自動弁７１が閉じられる。液位計４６によって測定された液位が所定液位に到達すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水自動弁７１が開けられる。真空ポンプ４４が停止されると、フィルタ４１を介して空気が真空タンク４３Ａに取り入れられ、これにより、真空タンク４３Ａが大気圧に戻る。この状態で排水自動弁７１が開けられると、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分が重力により自然流下する。このような構成によれば、受入槽１１を真空タンク４３Ａよりも低い位置に設けることにより、ポンプを使用せずに、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分を受入槽１１に送ることができる。
【００４４】
図８Ｂに示されているように、真空タンク４３Ａに、更に真空破壊弁７２が取り付けられてもよい。真空破壊弁７２は、液体成分の排出時に真空タンク４３Ａに空気を導入するために使用される。より具体的には、排出物５４から液体成分を吸引する場合には、真空ポンプ４４が動作され、排水自動弁７１及び真空破壊弁７２が閉じられる。液位計４６によって測定された液位が所定液位に到達すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水自動弁７１及び真空破壊弁７２が開けられる。真空ポンプ４４が停止されると、真空破壊弁７２を介して空気が真空タンク４３Ａに取り入れられ、これにより、真空タンク４３Ａが大気圧に戻る。この状態で排水自動弁７１が開けられると、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分が重力により自然流下する。このような構成によれば、受入槽１１を真空タンク４３Ａよりも低い位置に設けることにより、ポンプを使用せずに、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分を受入槽１１に送ることができる。
【００４５】
図８Ａ、図８Ｂの自然流下によって液体成分を排出する構成は、図２、図５〜図７の液体吸引装置にも適用可能であることに留意されたい。
【００４６】
なお、本実施形態では、中継タンク１８から送られてきた処理対象物５１に対する遠心分級は、液体サイクロン１９によって行われるが、液体サイクロン１９の代わりに遠心分離機が使用されてもよい。ただし、構造が簡単であり、また、スループットが大きいという観点から、遠心分級を行う手段としては液体サイクロン１９が最も好適である。
【００４７】
また、図１の処理システムでは、パイプコンベア２５から排出される排出物５４は、コンベア１５及びし渣ホッパ１６を介して焼却炉１７に投入されているが、排出物５４は、焼却炉１７によって焼却される必要はない。排出物５４には液体成分が吸引される処理が行われており、有機物は液体成分と共に除去されるから、排出物５４に含まれている有機物は少ない。このため、排出物５４は、そのまま埋め立て処分によって処理されても衛生面で問題はない。
【００４８】
ただし、より衛生的な処理を行うためには、図９に示されているように、パイプコンベア２５から排出された排出物５４の埋め立て処分は、熱処理装置２７によって熱処理を行った後で行われることが好ましい。熱処理の温度は、１００℃以上であることが好ましく、４００℃程度であることが最も好ましい。熱処理装置２７の熱源としては、焼却炉１７の廃熱が利用されることが好適である。焼却炉１７の排気を熱処理装置２７に導入することにより、焼却炉１７の廃熱を有効利用して熱処理装置２７による熱処理を行うことができる。
【００４９】
また、図１０に示されているように、液体吸引装置２６の代わりに、圧搾装置２８が使用されてもよい。圧搾装置２８は、パイプコンベア２５から排出される排出物５４を機械的に圧搾することにより、排出物５４から液体成分を除去する。圧搾装置２８としては、ベルト圧搾装置や、フィルタプレス装置や、スクリュープレス装置が使用され得る。発明者の実験によれば、圧搾装置２８を使用することにより、液体成分の含有率が約３６％まで低減可能である。
【００５０】
圧搾装置２８による圧搾によって抽出された液体成分は、受入槽１１に送られる。一方、液体成分が除去された排出物５４は、コンベア１５に投下され、し渣ホッパ１６に搬送され、更に焼却炉１７によって焼却される。その代わりに、液体成分が除去された排出物５４は、そのまま埋め立て処分によって処理されてもよく、また、図４の構成と同様に、液体成分が除去された排出物５４に対して熱処理装置によって熱処理が行われた後に埋め立て処分によって処理されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図３】図３は、沈殿分級によって沈殿する砂の粒度分布の例を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図５】図５は、図４の砂除去装置の変形例を示す概念図である。
【図６】図６は、本発明の更に他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図７】図７は、本発明の更に他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図８Ａ】図８Ａは、液体吸引装置の真空タンクから液体成分を排出する機構の構成を示す概念図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、液体吸引装置の真空タンクから液体成分を排出する機構の構成を示す概念図である。
【図９】図９は、本発明の更に他の実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に他の実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：処理プラント
１１：受入槽
１２：破砕ポンプ
１３：ドラムスクリーン
１４：スクリュープレス
１５：コンベア
１６：し渣ホッパ
１７：焼却炉
１８：中継タンク
１８ａ：中継ポンプ
１９：サイクロン
２０：貯留槽
２１：投入ポンプ
２２：生物処理水槽
２３：ロータリーバルブ
２４：水切りタンク
２４ａ：オーバーフロー液受け
２５：パイプコンベア
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ：液体吸引装置
２７：熱処理装置
２８：圧搾装置
３１：パイプ
３１ａ：上昇部分
３１ｂ：下降部分
３２：ブレード
３３：牽引索
３４：駆動装置
３５：排出口
４１、４１Ａ、４１Ｂ：フィルタ
４２：吸引室
４３、４３Ａ：真空タンク
４４：真空ポンプ
４５：排水ポンプ
４６：液位計
４７：排出口
４８：ピストン
４９：シリンダ
５１：処理対象物
５２：除砂液
５３：濃厚処理液
５３ａ、５３ｂ：液面
５４：排出物
６１、６２：ローラー
６３：吸引カップ
６４：チェーン
６５：駆動装置
６６：羽板
６７：チェーン
６８：駆動装置
６９：吸引筒
６９ａ：メッシュ
７１：排水自動弁
７２：真空破壊弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂除去装置及び砂除去方法に関し、特に、し尿や浄化層汚泥に含まれる砂を除去するために好適な装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理施設や汚泥再生処理センターで行われるし尿や浄化槽汚泥の処理（以下では、これらの両方を含む意味で、「し尿処理」という。）は、前工程と後工程の２つに分かれる。前工程では、し尿や浄化槽汚泥に含まれる夾雑物や砂が除去される。後工程では、し尿や浄化槽汚泥が、生物処理や薬液処理等の工程によって処理される。
【０００３】
前工程における砂除去率の向上は、後工程の設備を保護する上で重要である。砂が後工程における処理対象物に混入すると、ポンプその他の後工程に設けられた機器の劣化や、配管の閉塞及び内面磨耗や、貯留槽や生物処理水槽に砂が溜まる原因になる。
【０００４】
特開２００６−２６３７０２号公報は、前工程における砂除去率を向上するための技術を開示している。この公報に記載の砂除去装置は、概略的には、液体サイクロンと水切りタンクとパイプコンベアとから構成されている。処理対象物は、液体サイクロンによって、混濁物が少ない清澄処理液と混濁物が多い濃厚処理液とに分離され、その後、混濁物が多い濃厚処理液に対して水切りタンク内で沈降分級が行われる。沈降分級によって得られた沈殿物は、主として砂で構成される。得られた沈殿物は、排出物としてパイプコンベアによって搬送される。パイプコンベアは、それ自身が搬送中に液体成分を除去する機能を有している。このような構成によれば、排出物を搬送するパイプコンベアが液体成分を除去する機能を有しており、また、密閉環境で処理対象物を処理することができるため、処理時間が短く、臭気の発生が少なく、また、砂除去率が高い砂除去装置を実現することができる。
【０００５】
この公報に記載された砂除去装置の一つの問題は、パイプコンベアによる液体成分の分離が不完全であることである。砂と液体と混合した場合、大気圧下では、砂と一定量の液体が分離されずに一体で留まる。したがって、パイプコンベアによって搬送された排出物（その大部分は砂である）には、依然として無視出来ない量の液体成分が含まれる。排出物に多くの液体成分が含まれると、移送・貯留する際に液体成分が排出物から浸出し、衛生面や設備の維持管理上、問題である。
【特許文献１】特開２００６−２６３７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、排出物に含まれる液体成分の量が少ない砂除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付記されている。但し、付記された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【０００８】
一の観点において、本発明の砂除去装置は、砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する遠心分級装置（１９）と、前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構（２４）と、前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す排出物取り出し機構（２５）と、取り出された前記排出物（５４）に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置（２６）とを具備する。
【０００９】
前記排出物取り出し機構（２５）は、パイプコンベアであることが好ましい。より具体的には、前記排出物取り出し機構（２５）は、前記沈殿分級機構（２４）に接続されたパイプ（３１）と、前記パイプ（３１）の中に配置された複数のブレード（３２）と、前記複数のブレード（３２）を連結する牽引索（３３）と、前記牽引索（３３）を駆動する駆動装置（３４）とを備えていることが好ましい。
【００１０】
前記液体吸引装置（２６）は、前記パイプ（３１）に取り付けられたフィルタ（４１）と、前記フィルタ（４１）に負圧を印加するポンプ（４４）とを備える真空吸引装置であることが好ましい。この場合、前記フィルタ（４１）の目開きは、３０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００１１】
前記遠心分級装置（１９）としては、液体サイクロンが使用されることが好ましい。
【００１２】
好適には、当該砂除去装置は、更に、前記液体成分が吸引された前記排出物（５４）に対して熱処理を行う熱処理装置（２７）を具備する。
【００１３】
液体吸引装置（２６）の代わりに、排出物取り出し機構（２５）によって取り出された前記沈殿物（５４）を圧搾して液体成分を除去する圧搾装置（２８）が使用されてもよい。
【００１４】
他の観点において、本発明の砂除去方法は、
砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する工程と、
前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す工程と、
取り出された前記排出物（５４）に含有される液体成分を吸引する工程
とを具備する。
【００１５】
更に他の観点において、本発明の砂除去方法は、
砂と有機物とを含む処理対象物（５１）に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物（５１）を、前記砂が除かれた除砂液（５２）と前記砂を含む濃厚処理液（５３）とに分離する工程と、
前記濃厚処理液（５３）に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物（５４）として取り出す工程と、
取り出された前記沈殿物（５４）を圧搾して液体成分を除去する工程
とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排出物に含まれる液体成分の量が少ない砂除去装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。図１の処理プラント１０は、し尿の処理や、浄化槽汚泥の処理に使用される処理プラントであり、前工程において砂を含む夾雑物の除去を行い、後工程において生物処理を行う構成を有している。本実施形態では、処理プラント１０は、受入槽１１、破砕ポンプ１２、ドラムスクリーン１３、スクリュープレス１４、コンベア１５、し渣ホッパ１６、焼却炉１７、中継タンク１８、サイクロン１９、貯留槽２０、投入ポンプ２１、生物処理水槽２２、ロータリーバルブ２３、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６を備えている。
【００１８】
受入槽１１は、し尿、浄化槽汚泥、又はそれらの混合物を処理対象物として受け入れて蓄積する。受入槽１１に蓄積された処理対象物は、破砕ポンプ１２によって破砕されてドラムスクリーン１３に圧送される。ドラムスクリーン１３は、圧送された処理対象物から夾雑物を除去する。ドラムスクリーン１３によって除去された夾雑物はスクリュープレス１４に送られる一方、夾雑物が除去された処理対象物は、中継タンク１８に送られる。
【００１９】
スクリュープレス１４は、ドラムスクリーン１３によって除去された夾雑物を機械的に圧搾する。圧搾によって取り出された液体成分は、受入槽１１に送られる。一方、圧搾において残ったし渣は、コンベア１５に排出され、コンベア１５によってし渣ホッパ１６に投入される。し渣ホッパ１６は、投入されたし渣を焼却炉１７に投入する。焼却炉１７は、投入されたし渣を焼却する。
【００２０】
中継タンク１８は、ドラムスクリーン１３から送られてきた処理対象物を、それに設けられている中継ポンプ１８ａを用いて液体サイクロン１９に送る。
【００２１】
液体サイクロン１９、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６は、処理対象物から砂を除去する機能を有する砂除去装置であり、本実施形態の特徴的な構成の一つである。以下では、図２を参照して、液体サイクロン１９、水切りタンク２４、パイプコンベア２５、及び液体吸引装置２６の構成を詳細に説明する。
【００２２】
液体サイクロン１９は、中継タンク１８から送られてきた処理対象物５１に対して遠心分級を行う装置である。より具体的には、液体サイクロン１９は、処理対象物５１それ自身の流れの勢いによって発生した旋回流によって処理対象物５１に遠心力を作用させ、処理対象物５１を、砂が除かれた除砂液５２と砂を含む濃厚処理液５３とに分離する。砂を含まない除砂液５２は、図１に示されているように、貯留槽２０に送られて一旦蓄積され、更に、投入ポンプ２１によって生物処理水槽２２に送られる。砂は、混濁物が多い濃厚処理液５３に含まれ、除砂液５２には含まれないから、貯留槽２０及び生物処理水槽２２には、砂が蓄積されない。上述のように、貯留槽２０及び生物処理水槽２２に送られる処理液から砂を排除することは、貯留槽２０及び生物処理水槽２２への砂の蓄積を防止し、更に、生物処理水槽２２に接続される後工程の装置（例えば、ポンプ）の磨耗・劣化を低減させるために重要である。一方、図２に示されているように、混濁物が多い濃厚処理液５３は、ロータリーバルブ２３を介して水切りタンク２４に送られる。
【００２３】
水切りタンク２４は、液体サイクロン１９から送られてくる濃厚処理液５３を蓄積し、沈降分級を行う。より具体的には、水切りタンク２４の内部にはオーバーフロー液受け２４ａが設けられており、更に、水切りタンク２４の下部には、パイプコンベア２５のパイプ３１に接続された開口が設けられている。水切りタンク２４とパイプコンベア２５のパイプ３１とは接続されているため、濃厚処理液５３の液面は水切りタンク２４の内部に存在すると共に、パイプコンベア２５のパイプ３１の内部にも存在している。図２には、水切りタンク２４の内部にある濃厚処理液５３の液面が符号５３ａで、パイプコンベア２５のパイプ３１の内部にある濃厚処理液５３の液面が符号５３ｂで示されている。沈降分級によって沈殿する沈殿物は、水切りタンク２４の下部に設けられた開口からパイプコンベア２５に導入される。この沈殿物は、その大部分が砂である。一方、濃厚処理液５３の液面５３ａがオーバーフロー液受け２４ａの上端を越えると、オーバーフロー液受け２４ａに液体成分が流れ込み、受入槽１１に送られる。オーバーフロー液受け２４ａに流れ込む液体成分には、沈殿物は含まれない。
【００２４】
パイプコンベア２５は、沈降分級によって発生した沈殿物を、排出物として取り出して搬送し、コンベア１５に投下する。パイプコンベア２５は、パイプ３１の内部に設けられた複数のブレード３２と、ブレード３２を環状に連結する牽引索３３と、牽引索３３を駆動する駆動装置３４とを備えている。牽引索３３としては、本実施形態では、チェーンが使用される。牽引索３３は、ブレード３２がパイプ３１の内部で環状に移動するように駆動される。詳細には、牽引索３３は、パイプ３１のうちの上昇部分３１ａではブレード３２が上昇していき、下降部分３１ｂではブレード３２が下降していくように駆動される。水切りタンク２４からパイプコンベア２５に導入された排出物は、ブレード３２によって捕捉され、パイプ３１の上昇部分３１ａを上昇していく。図２では、ブレード３２によって捕捉された排出物は、符号５４によって示されている。排出物５４は、上昇部分３１ａを昇りきると排出口３５に導入され、排出口３５からコンベア１５に投下される。図１に示されているように、コンベア１５に投下された排出物５４は、コンベア１５により、し渣ホッパ１６に搬送される。
【００２５】
図２に戻り、排出物５４は、濃厚処理液５３の液面５３ｂを越えて搬送されるため、排出物５４からは液体成分がある程度除去される。即ち、パイプコンベア２５は、排出物５４から液体成分を大まかに除去する機能も有している。しかしながら、排出物５４には、それでもなお、無視出来ない量の液体成分が含まれる。パイプコンベア２５によって取り出される排出物５４は、そのほとんどが砂であるが、砂と液体と混合した場合、大気圧下では、砂と一定量の液体が分離されずに一体で留まる。排出物５４に液体成分が多く含まれると、コンベア１５によって搬送されている間に浸出した液体成分が垂れたり、し渣ホッパ１６に液体成分が溜まったりするため、衛生面や設備の運用面において問題である。
【００２６】
本実施形態では、パイプコンベア２５によって搬送される排出物５４からより多くの液体成分を除去するために、排出物５４から液体成分を吸引する液体吸引装置２６が使用される。本実施形態では、液体吸引装置２６としては、フィルタ４１と、吸引室４２と、真空タンク４３と、真空ポンプ４４と、排水ポンプ４５とを備えた真空吸引装置が使用される。吸引室４２は、パイプ３１の上昇部分３１ａに設けられた開口に接合されている。フィルタ４１は、パイプ３１と吸引室４２との接合部に、パイプ３１と吸引室４２を仕切るように設けられている。吸引室４２は、配管を通じて真空タンク４３に接続されている。真空タンク４３には、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。真空ポンプ４４は、真空タンク４３から空気を大気に排出する機能を有している。真空タンク４３の中の空気は、直接に大気に排出されてもよく、また、脱臭装置によって脱臭された上で大気に放出されてもよい。真空ポンプ４４が動作すると、吸引室４２及び真空タンク４３が減圧され、フィルタ４１に負圧が印加される。これにより、フィルタ４１に接触している排出物５４から液体成分が吸引される。このように、本実施形態では、液体吸引装置２６によって液体成分を吸引することにより、排出物５４における液体成分の含有率が低減される。
【００２７】
排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３に蓄積される。真空タンク４３からの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３に蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００２８】
発明者の実験では、パイプコンベア２５によって排出物５４を搬送することにより、排出物５４の液体成分の含有率は５５〜６０％になり、更に、目開きが７５μｍのフィルタ４１を使用して液体吸引装置２６によって液体成分を吸引することにより、液体成分の含有率が約３６％まで低減された。
【００２９】
留意すべきことは、液体サイクロン１９から送られてくる濃厚処理液５３に対して直接に液体吸引装置２６によって液体成分を除去する処理は困難である点である。これは、濃厚処理液５３には、し尿汚泥などの細かな浮遊物が多量に混在しているからである。細かな浮遊物が処理対象物に多量に混在していると、フィルタが目詰りしやすいため、液体吸引装置によって処理対象物から液体成分を吸引する処理を行うことは、実質的に困難である。本実施形態の構成によれば、パイプコンベア２５によって排出物５４が搬送されることにより、細かな浮遊物が排出物５４から液体成分とともに概ね除去されているので、排出物５４から液体成分を吸引する処理が可能である。
【００３０】
フィルタ４１の目開きの大きさは、液体成分を吸引した後における排出物５４の液体成分の含有率や、フィルタ４１の目詰りのし易さに影響するために重要である。発明者の検討によれば、フィルタ４１の目開きの大きさは、３０μｍ〜１００μｍが好適である。図３に示されているように、沈降分級によって沈殿する砂の粒度分布は、粒径の増大と共に約３０μｍで増大し始め、約１００μｍでピークに達する。したがって、フィルタ４１の目開きの大きさが、３０μｍ〜１００μｍであれば、概ね、排出物５４に含まれる砂が、真空タンク４３に侵入することが防がれる。その一方で、フィルタ４１の目開きの大きさが３０μｍ〜１００μｍであれば、細かな浮遊物による目詰りも発生しにくい。このような観点から、フィルタ４１の目開きの大きさは、３０μｍ〜１００μｍが好適である。
【００３１】
本実施形態では、液体吸引装置２６がパイプコンベア２５のパイプ３１に接合されているが、液体吸引装置はパイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられていてもよい。重要なのは、濃厚処理液５３の液面５３ｂを越えて搬送された排出物５４に対して液体成分を吸引する処理が行われることである。
【００３２】
図４は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図４では、符号２６Ａにより参照）の構成の一例を示す図である。図４の液体吸引装置２６Ａでは、吸引室と兼用に使用される真空タンク４３Ａが、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されている。真空タンク４３Ａには、フィルタ４１が斜めに設けられている。フィルタ４１は、その最も低い位置が、排出口４７の位置になるように設けられている。真空タンク４３Ａには、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。
【００３３】
図４の液体吸引装置２６Ａは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１に投下され、フィルタ４１の上に堆積される。真空ポンプ４４によって真空タンク４３Ａの中の空気が排出されると、真空タンク４３Ａが減圧されてフィルタ４１に負圧が印加される。これにより、フィルタ４１に接触している排出物５４から液体成分が吸引される。フィルタ４１が斜めに設けられているため、排出物５４が次々にフィルタ４１に投下されると、その自重により、排出物５４は、真空タンク４３Ａの排出口４７に流れ込み、排出口４７からコンベア１５に投下される。排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３Ａに蓄積される。真空タンク４３Ａからの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３Ａに蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００３４】
図５に示されているように、フィルタ４１の上に堆積された排出物５４を排出口４７から強制的に排出するために、ピストン４８とシリンダ４９とが使用されてもよい。シリンダ４９は、適宜のタイミングで駆動され、ピストン４８を押し出す。ピストン４８が押し出されると、フィルタ４１の上に堆積している排出物５４が、排出口４７から強制的に排出される。シリンダ４９は、空気圧や油圧によって駆動されてもよく、電気アクチュエータによって駆動されてもよい。
【００３５】
図６は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図６では、符号２６Ｂにより参照）の構成の他の例を示す図である。図６の液体吸引装置２６Ｂでは、無限軌道を構成するベルト式のフィルタが用いられる。より具体的には、図６の液体吸引装置２６Ｂでは、パイプコンベア２５の排出口３５に吸引室４２が接続されており、その吸引室４２の中では、無限軌道を構成するフィルタ４１Ａがローラー６１、６２の間に掛け渡されている。フィルタ４１Ａは、排出口３５の真下に位置している。ローラー６２は、チェーン６４によって駆動装置６５に接続されており、駆動装置６５によって駆動される。フィルタ４１Ａの上側部分（排出口３５に対向する部分）の直下に位置するように、吸引カップ６３が配置されている。吸引カップ６３は、真空タンク４３に接続されている。真空タンク４３には、真空ポンプ４４と排水ポンプ４５とが接続されており、更に、真空タンク４３の液位を測定するための液位計４６が設けられている。真空ポンプ４４は、真空タンク４３から空気を大気に排出する機能を有している。
【００３６】
図６の液体吸引装置２６Ｂは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１Ａに投下され、フィルタ４１Ａの上に堆積される。真空ポンプ４４によって真空タンク４３の中の空気が排出されると、真空タンク４３及び吸引カップ６３が減圧されてフィルタ４１Ａに負圧が印加される。これにより、フィルタ４１Ａに接触している排出物５４から液体成分が吸引される。
【００３７】
フィルタ４１Ａの上に投下された排出物５４から液体成分が吸引される一方で、フィルタ４１Ａは、ローラー６２、チェーン６４及び駆動装置６５によって駆動される。フィルタ４１Ａの上側部分は逐次に排出口４７に向けて移動され、これにより、液体成分が吸引された排出物５４は排出口４７に排出され、コンベア１５に投下される。
【００３８】
図４、図５の液体吸引装置２６Ａと同様に、排出物５４から吸引された液体成分は、一旦真空タンク４３に蓄積される。真空タンク４３からの液体成分の排出は、排水ポンプ４５によって行われる。液位計４６によって真空タンク４３の液位が所定液位に到達したことを検知すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水ポンプ４５が動作され、これにより、真空タンク４３に蓄積された液体成分が受入槽１１に送られる。
【００３９】
図７は、パイプコンベア２５の排出口３５に接続されて設けられた液体吸引装置（図７では、符号２６Ｃにより参照）の構成の更に他の例を示す図である。図７の液体吸引装置２６Ｃは、羽板６６が取り付けられた円筒状のフィルタ４１Ｂが使用される。フィルタ４１Ｂは、回転可能であるように取り付けられている。羽板６６は、フィルタ４１Ｂから外側方向に突出するように放射状に取り付けられており、パイプコンベア２５の排出口３５から投下される排出物５４を受け止めるために使用される。フィルタ４１Ｂは、チェーン６７によって駆動装置６８に接続されている。吸引室４２の排出口４７は、フィルタ４１Ｂの斜め下に設けられており、フィルタ４１Ｂが回転すると、その上に堆積された排出物５４は排出口４７に投下される。円筒状のフィルタ４１Ｂの内部には、吸引筒６９が配置されている。吸引筒６９は、その上側部分がメッシュ６９ａになっている。メッシュ６９ａは、フィルタ４１Ｂと対向するように設けられており、後述されるように、排出物５４からの液体成分の吸引に使用される。
【００４０】
図７の液体吸引装置２６Ｃは、下記のように動作する。排出物５４は、パイプコンベア２５の排出口３５からフィルタ４１Ｂに投下される。フィルタ４１Ｂに羽板６６が設けられているため、投下された排出物５４は、フィルタ４１Ｂの上に堆積する。真空ポンプ４４によって真空タンク４３の中の空気が排出されると、真空タンク４３及び吸引筒６９が減圧されてフィルタ４１Ｂに負圧が印加される。これにより、フィルタ４１Ｂに接触している排出物５４から液体成分が吸引される。
【００４１】
フィルタ４１Ｂの上に投下された排出物５４から液体成分が吸引される一方で、フィルタ４１Ｂは、チェーン６７及び駆動装置６８によって駆動される。フィルタ４１Ｂが駆動されて回転されると、フィルタ４１Ｂの斜め下に設けられた排出口４７に、フィルタ４１Ｂの上に堆積された排出物５４が投下される。これにより、液体成分が吸引された排出物５４は排出口４７に排出され、更にコンベア１５に投下される。
【００４２】
図２、図４〜図７の液体吸引装置では、真空タンクからの液体成分の排出が排水ポンプによって行われているが、真空タンクからの液体成分の排出が重力を利用した自然流下によって行われることも可能である。図８Ａは、自然流下によって真空タンクから液体成分を排出する液体吸引装置の構成の例を示す図である。図８Ａの液体吸引装置２６Ｄでは、図４の液体吸引装置２６Ａが、自然流下によって液体成分を排出するように変更されている。
【００４３】
より具体的には、図８Ａの液体吸引装置２６Ｄでは、排水ポンプ４５の代わりに排水自動弁７１が真空タンク４３Ａに接続されている。排出物５４から液体成分を吸引する場合には、真空ポンプ４４が動作され、排水自動弁７１が閉じられる。液位計４６によって測定された液位が所定液位に到達すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水自動弁７１が開けられる。真空ポンプ４４が停止されると、フィルタ４１を介して空気が真空タンク４３Ａに取り入れられ、これにより、真空タンク４３Ａが大気圧に戻る。この状態で排水自動弁７１が開けられると、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分が重力により自然流下する。このような構成によれば、受入槽１１を真空タンク４３Ａよりも低い位置に設けることにより、ポンプを使用せずに、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分を受入槽１１に送ることができる。
【００４４】
図８Ｂに示されているように、真空タンク４３Ａに、更に真空破壊弁７２が取り付けられてもよい。真空破壊弁７２は、液体成分の排出時に真空タンク４３Ａに空気を導入するために使用される。より具体的には、排出物５４から液体成分を吸引する場合には、真空ポンプ４４が動作され、排水自動弁７１及び真空破壊弁７２が閉じられる。液位計４６によって測定された液位が所定液位に到達すると、真空ポンプ４４が停止されると共に排水自動弁７１及び真空破壊弁７２が開けられる。真空ポンプ４４が停止されると、真空破壊弁７２を介して空気が真空タンク４３Ａに取り入れられ、これにより、真空タンク４３Ａが大気圧に戻る。この状態で排水自動弁７１が開けられると、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分が重力により自然流下する。このような構成によれば、受入槽１１を真空タンク４３Ａよりも低い位置に設けることにより、ポンプを使用せずに、真空タンク４３Ａに蓄積されていた液体成分を受入槽１１に送ることができる。
【００４５】
図８Ａ、図８Ｂの自然流下によって液体成分を排出する構成は、図２、図５〜図７の液体吸引装置にも適用可能であることに留意されたい。
【００４６】
なお、本実施形態では、中継タンク１８から送られてきた処理対象物５１に対する遠心分級は、液体サイクロン１９によって行われるが、液体サイクロン１９の代わりに遠心分離機が使用されてもよい。ただし、構造が簡単であり、また、スループットが大きいという観点から、遠心分級を行う手段としては液体サイクロン１９が最も好適である。
【００４７】
また、図１の処理システムでは、パイプコンベア２５から排出される排出物５４は、コンベア１５及びし渣ホッパ１６を介して焼却炉１７に投入されているが、排出物５４は、焼却炉１７によって焼却される必要はない。排出物５４には液体成分が吸引される処理が行われており、有機物は液体成分と共に除去されるから、排出物５４に含まれている有機物は少ない。このため、排出物５４は、そのまま埋め立て処分によって処理されても衛生面で問題はない。
【００４８】
ただし、より衛生的な処理を行うためには、図９に示されているように、パイプコンベア２５から排出された排出物５４の埋め立て処分は、熱処理装置２７によって熱処理を行った後で行われることが好ましい。熱処理の温度は、１００℃以上であることが好ましく、４００℃程度であることが最も好ましい。熱処理装置２７の熱源としては、焼却炉１７の廃熱が利用されることが好適である。焼却炉１７の排気を熱処理装置２７に導入することにより、焼却炉１７の廃熱を有効利用して熱処理装置２７による熱処理を行うことができる。
【００４９】
また、図１０に示されているように、液体吸引装置２６の代わりに、圧搾装置２８が使用されてもよい。圧搾装置２８は、パイプコンベア２５から排出される排出物５４を機械的に圧搾することにより、排出物５４から液体成分を除去する。圧搾装置２８としては、ベルト圧搾装置や、フィルタプレス装置や、スクリュープレス装置が使用され得る。発明者の実験によれば、圧搾装置２８を使用することにより、液体成分の含有率が約３６％まで低減可能である。
【００５０】
圧搾装置２８による圧搾によって抽出された液体成分は、受入槽１１に送られる。一方、液体成分が除去された排出物５４は、コンベア１５に投下され、し渣ホッパ１６に搬送され、更に焼却炉１７によって焼却される。その代わりに、液体成分が除去された排出物５４は、そのまま埋め立て処分によって処理されてもよく、また、図４の構成と同様に、液体成分が除去された排出物５４に対して熱処理装置によって熱処理が行われた後に埋め立て処分によって処理されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図３】図３は、沈殿分級によって沈殿する砂の粒度分布の例を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図５】図５は、図４の砂除去装置の変形例を示す概念図である。
【図６】図６は、本発明の更に他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図７】図７は、本発明の更に他の実施形態における砂除去装置の構成を示す概念図である。
【図８Ａ】図８Ａは、液体吸引装置の真空タンクから液体成分を排出する機構の構成を示す概念図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、液体吸引装置の真空タンクから液体成分を排出する機構の構成を示す概念図である。
【図９】図９は、本発明の更に他の実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に他の実施形態における処理プラントの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：処理プラント
１１：受入槽
１２：破砕ポンプ
１３：ドラムスクリーン
１４：スクリュープレス
１５：コンベア
１６：し渣ホッパ
１７：焼却炉
１８：中継タンク
１８ａ：中継ポンプ
１９：サイクロン
２０：貯留槽
２１：投入ポンプ
２２：生物処理水槽
２３：ロータリーバルブ
２４：水切りタンク
２４ａ：オーバーフロー液受け
２５：パイプコンベア
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ：液体吸引装置
２７：熱処理装置
２８：圧搾装置
３１：パイプ
３１ａ：上昇部分
３１ｂ：下降部分
３２：ブレード
３３：牽引索
３４：駆動装置
３５：排出口
４１、４１Ａ、４１Ｂ：フィルタ
４２：吸引室
４３、４３Ａ：真空タンク
４４：真空ポンプ
４５：排水ポンプ
４６：液位計
４７：排出口
４８：ピストン
４９：シリンダ
５１：処理対象物
５２：除砂液
５３：濃厚処理液
５３ａ、５３ｂ：液面
５４：排出物
６１、６２：ローラー
６３：吸引カップ
６４：チェーン
６５：駆動装置
６６：羽板
６７：チェーン
６８：駆動装置
６９：吸引筒
６９ａ：メッシュ
７１：排水自動弁
７２：真空破壊弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する遠心分級装置と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す排出物取り出し機構と、
取り出された前記排出物に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置
とを具備する
砂除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の砂除去装置であって、
前記排出物取り出し機構は、
前記沈殿分級機構に接続されたパイプと、
前記パイプの中に配置された複数のブレードと、
前記複数のブレードを連結する牽引索と、
前記牽引索を駆動する駆動装置
とを備える
砂除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の砂除去装置であって、
前記液体吸引装置は、
前記パイプに取り付けられたフィルタと、
前記フィルタに負圧を印加するポンプ
とを備える
砂除去装置。
【請求項４】
請求項３に記載の砂除去装置であって、
前記フィルタの目開きは、３０μｍ〜１００μｍである
砂除去装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の砂除去装置であって、
前記遠心分級装置が、液体サイクロンである
砂除去装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の砂除去装置であって、
更に、
前記液体成分が吸引された前記排出物に対して熱処理を行う熱処理装置
を具備する
砂除去装置。
【請求項７】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する遠心分級装置と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す排出物取り出し機構と、
取り出された前記沈殿物を圧搾して液体成分を除去する圧搾装置
とを具備する
砂除去装置。
【請求項８】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する工程と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す工程と、
取り出された前記排出物に含有される液体成分を吸引する工程
とを具備する
砂除去方法。
【請求項９】
請求項８に記載の砂除去方法であって、
前記排出物を取り出す工程は、前記濃厚処理液を受け入れるパイプと、前記パイプの中に配置された複数のブレードと、前記複数のブレードを連結する牽引索と、前記牽引索を駆動する駆動装置とを備える排出物取り出し機構によって行われる
砂除去方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の砂除去方法であって、
前記液体成分を吸引する工程は、フィルタに前記沈殿物を接触させ、前記フィルタに負圧を印加することによって行われる
砂除去方法。
【請求項１１】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する工程と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す工程と、
取り出された前記沈殿物を圧搾して液体成分を除去する工程
とを具備する
砂除去方法。
【請求項１】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する遠心分級装置と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す排出物取り出し機構と、
取り出された前記排出物に含有される液体成分を吸引する液体吸引装置
とを具備する
砂除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の砂除去装置であって、
前記排出物取り出し機構は、
前記沈殿分級機構に接続されたパイプと、
前記パイプの中に配置された複数のブレードと、
前記複数のブレードを連結する牽引索と、
前記牽引索を駆動する駆動装置
とを備える
砂除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の砂除去装置であって、
前記液体吸引装置は、
前記パイプに取り付けられたフィルタと、
前記フィルタに負圧を印加するポンプ
とを備える
砂除去装置。
【請求項４】
請求項３に記載の砂除去装置であって、
前記フィルタの目開きは、３０μｍ〜１００μｍである
砂除去装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の砂除去装置であって、
前記遠心分級装置が、液体サイクロンである
砂除去装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の砂除去装置であって、
更に、
前記液体成分が吸引された前記排出物に対して熱処理を行う熱処理装置
を具備する
砂除去装置。
【請求項７】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する遠心分級装置と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う沈殿分級機構と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す排出物取り出し機構と、
取り出された前記沈殿物を圧搾して液体成分を除去する圧搾装置
とを具備する
砂除去装置。
【請求項８】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する工程と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す工程と、
取り出された前記排出物に含有される液体成分を吸引する工程
とを具備する
砂除去方法。
【請求項９】
請求項８に記載の砂除去方法であって、
前記排出物を取り出す工程は、前記濃厚処理液を受け入れるパイプと、前記パイプの中に配置された複数のブレードと、前記複数のブレードを連結する牽引索と、前記牽引索を駆動する駆動装置とを備える排出物取り出し機構によって行われる
砂除去方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の砂除去方法であって、
前記液体成分を吸引する工程は、フィルタに前記沈殿物を接触させ、前記フィルタに負圧を印加することによって行われる
砂除去方法。
【請求項１１】
砂と有機物とを含む処理対象物に対して遠心分級を行うことにより、前記処理対象物を、前記砂が除かれた除砂液と前記砂を含む濃厚処理液とに分離する工程と、
前記濃厚処理液に対して沈殿分級を行う工程と、
前記沈殿分級によって得られた前記砂を含む沈殿物を、排出物として取り出す工程と、
取り出された前記沈殿物を圧搾して液体成分を除去する工程
とを具備する
砂除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２６４６２０（Ｐ２００８−２６４６２０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０７８４６（Ｐ２００７−１０７８４６）
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]