JP4072685B2 - 縦型スクリュープレス並びにその運転方法 - Google Patents

Description

この発明は、上水汚泥や化学工場から発生する無機性の粒子を多く含み、濃度の低い汚泥を処理する縦型スクリュープレスに関し、小規模上水場向けにも利用できるスクリュープレスに関する。

従来、下水汚泥や食品排水汚泥等を脱水する装置としてスクリュープレスが良く知られている。このスクリュープレスの外筒と内筒を同心状に構成し、スクリュー羽根を回転させながらろ液を外筒と内筒のスクリーンから排出させ、汚泥を濃縮・脱水して脱水ケーキを外筒の排出口から取出すスクリュープレスは、特許文献１に記載してあるように公知である。また、外筒と内筒を立設して、スクリューの回転により固液混合物を圧縮移送させ、固液混合物の絞り圧力をろ滓出口の開閉弁で調整するスクリュープレスも、特許文献２に記載してあるように公知である。

特許第２５１２６８３号公報（明細書の段落番号０００９乃至段落番 号００１２、図１） 特開平５−２８５６９７号公報（明細書の段落番号００１４乃至段落 番号００１９、図１）

下水汚泥や食品の固液混合物などには圧縮性がある有機物を多く含んでおり、スクリュープレスは汚泥の容積を減量させながら移送させ、さらに圧搾して高圧脱水を可能とする利点がある。そして、スクリュープレスは、金属ろ材を使用しているため、ケーキの剥離性がよく、ろ材の洗浄も少なくて連続運転が可能となる。圧縮性の無い無機質を含んでいる上水汚泥等にスクリュープレスを使用すると、ろ過室に移送されるケーキが、終端部のスクリュー羽根で過度に圧密され、スクリュー羽根と供回りして、外筒内面との間に滑りを生じ排出できなくなる。したがって、スクリュープレスは上水汚泥や化学工場から発生する汚泥には使用が困難であった。

その対策として、始端部から後端部に向って容積を減少させない構造の外筒と内筒を同心状とした従来のスクリュープレスにあっては、汚泥を常時スクリュー羽根で移送しながら圧搾するため、含水率が低下したケーキが圧搾部に充満して排出できなくなる恐れがある。これらのケーキを排出可能な状態で排出すると、含水率が大きいケーキとなる欠点がある。また、濃度が低い汚泥は、スクリュープレスの濃縮ゾーンのろ過室では固形物負荷よりも水負荷が大きく、頻繁に濃縮部のろ過面が目詰まりし、低濃度汚泥の脱水装置としても不向きである。そして、横置したスクリュープレスでは、ろ過室のろ過面積に比較して広い設置面積を必要とする。この発明は、上水汚泥や化学工場から発生する無機質を多く含む汚泥を対象として、汚泥の脱水性能を低下せずに大容量処理を可能としたスクリュープレスを提供する。

この発明の要旨は、金属ろ材を張設した外筒に、金属ろ材を張設して内部にろ液室を形成したスクリュー羽根を巻き掛けた内筒を回転自在に配設し、外筒と内筒の間のろ過室に汚泥を供給して、ろ液を分離しながら汚泥を濃縮し、脱水されたケーキをろ過室の他方から取出すスクリュープレスにおいて、漏斗状に構成した外筒を立設し、外筒に張設する金属ろ材をウエッジワイヤーで構成して、ウエッジワイヤーのスリットを汚泥の供給側から脱水側に向って配設し、スリットをろ過室に向って縮小開口させると共に、内筒に巻きかけたスクリュー羽根の先端を外筒に近接させ、スクリュー羽根のピッチを下方に向かって漸減させ、スクリュー羽根の羽根面に張設した金属ろ材をパンチングメタルで構成し、パンチングメタルの開口を汚泥の供給側から脱水側に向って小さくしたもので、スクリュー羽根の表裏の羽根面がろ過面となりろ過面積が増大する。ろ過面積の大きい濃縮ゾーンで供給された低濃縮の汚泥からろ液を分離するので、汚泥の大量処理が可能となる。金属ろ材を張設しているので、ろ材の強度が強くなり、剥離性もよいものである。また、ケーキはウエッジワイヤーのスリット面に案内されて排出方向に移動され、摩擦抵抗となることがない。さらに、スクリュー羽根に張設するパンチングメタルが、その開口を汚泥の供給側から脱水側に向って小さくしているので、圧力が高まる排出側のケーキがろ材面から漏れ出すことがない。

漏斗状の外筒は、上端部の直径と高さを下端部の直径の２〜３倍としたもので、濃縮ゾーンでのスクリュー羽根の表裏ろ過面が大きくなり、外筒とスクリュー羽根の両面ろ過が行なわれ、水負荷が大きい汚泥でも、ろ過面が目詰まりすることもなく汚泥からろ液が分離される。

汚泥の供給とケーキの排出手段が、外筒上部の蓋体に原液供給管と、ろ過室の底部に湾曲状の排出管を連結し、排出管にケーキ排出弁を配設したもので、垂直姿勢のろ過室の重力による押込み作用で固液分離が促進され、濃縮汚泥が逆流したり、ケーキがスクリュー羽根面をスリップしたりすることがない。そして、ケーキは曲管状の排出管で湾曲移動しながらせん断作用が加えられ、ケーキ排出弁による背圧がかかるので、ろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けて脱水され、ケーキ含水率のバラツキを均一化することができる。固形分が無機質であっても、スクリュー羽根の摩耗も減少する。また、ろ液の排出手段が、スクリュー羽根のろ液室を内筒に連通させ、内筒の下端にろ液排水管を配設したもので、排水路の構造が簡単となり、回転するスクリュー羽根の邪魔となることもない。また、外筒ろ過面の目詰まりを防止するために、スクリュー羽根の先端にスクレーパを止着して、外筒の金属ろ材に摺設自在としたもので、外筒のろ材面に捕捉したケーキを掻き取って、ろ過面を再生することができる。

原液の供給手段が、ろ過室の汚泥水位を検知するレベルスイッチを配設し、レベルスイッチの汚泥水位の検知信号を原液供給管に配設した原液供給ポンプに連動連結して、ろ過室の汚泥水位に応じて原液供給ポンプを駆動または停止させるもので、自動運転が可能となり、ろ過室の水位が一定に保たれて、押込み作用が発生するものである。そして、外筒のろ過面が目詰まりした時には、外筒の上方に、内筒の軸心に沿って垂下した洗浄水管に洗浄管を枢着し、洗浄管に配設した洗浄ノズルを外筒の外周面に沿って回動自在に配設したもので、洗浄水管を回動すれば、金属ろ材の目詰まり物を洗い流し、ろ過面が再生できる。固形化したケーキがスクリュー羽根と供回りしようとしても、ケーキを軟化させて供回りが防止できる。

上記縦型スクリュープレスの運転方法が、スクリュー羽根の回転数を０．０１７ｒｐｍ以下の超低速で連続回転あるいは間歇回転させて、汚泥が自重で脱水される速度をやや上回る速度で脱水を進行させ、ろ液分離によるろ過室の水位の変動を検知して、原液供給ポンプを間歇駆動して、ろ過室の汚泥水位を一定に保つ方法であり、設備が著しく省スペースとなり、動力も少なくてすむものである。

この発明に係る縦型スクリュープレスは上記のように構成してあり、金属ろ材を張設した外筒を漏斗状に構成し、スクリュー羽根の表裏面をろ過面とするので、ろ過室上部の濃縮ゾーンでのろ過面積が広くなり、水負荷が大きい濃度の低い原液でも大量処理が可能となる。漏斗状とした外筒にスクリュー羽根のピッチを下方に向かって漸減させるので、濃縮ゾーンでろ液を大量に分離した濃縮汚泥が容積を順次縮小させるので、過度に圧密されてケーキの排出が困難となることもない。そして、垂直姿勢のろ過室の重力による押込み作用で固液分離が促進される。ろ過室の下方に移送された濃縮汚泥は、上方の汚泥の重力とスクリュー羽根の搬送力による圧搾と、湾曲状の排出管からの背圧により低含水率の脱水ケーキとすることができる。

水分を分離したケーキが、外筒のウエッジワイヤーのスリットに沿って排出されるので、ろ材抵抗がなく、スリットへの押込みが防止される。そして、スクリュー羽根に張設するパンチングメタルを排出側の開口を小さくしたので、内圧が高くなるろ過室でのケーキの目抜けが防止できる。そして、外筒のろ過性が悪くなった時には、連続運転を行ないながら、適宜、洗浄管を回動させて洗浄水を噴射すれば、外筒の金属ろ材の目詰まり物を洗い流してろ過面が再生できる。固形化したケーキがスリップしてスクリューと供回りしようとしても、金属ろ材の付着面の脱水ケーキが湿潤され、ケーキを軟化させて供回りを防止して、ケーキの排出が容易となる。なお、スクリュープレスを縦型としたので、設置面積も小さくなる。

上記縦型スクリュープレスの運転方法が、自重で脱水される速度をやや上回る速度で連続回転あるいは間歇回転させ、ろ過室水位を一定に保つので、垂直姿勢のろ過室の重力による押込み作用で固液分離が促進され、濃縮汚泥が逆流したり、ケーキがスクリュー羽根面をスリップしたりすることがないものである。

この発明は上記のように構成してあり、先ず、ろ過室に連結した排出管のケーキ排出弁を閉じ、原液供給ポンプを始動して原液供給管からろ過室上部に汚泥を供給する。ろ過室の汚泥水位がレベルスイッチの上限レベルに到達した時に、その検知信号により原液供給ポンプを停止する。ろ過室上部に供給された汚泥は、外筒とスクリュー羽根の両面ろ過によりろ液を分離して、水負荷が大きい濃度の低い汚泥でも大量処理が行なえる。ろ過室の汚泥水位がレベルスイッチの下限レベルに低下した時に、その検知信号により原液供給ポンプを駆動して、汚泥水位を上限レベルに到達させる。この操作を繰り返しながら、ろ過室水位を一定に維持させる。同時に、スクリュー羽根を回転数を０．０１７ｒｐｍ以下の超低速で連続回転あるいは間歇回転させ、汚泥が自重で脱水される速度をやや上回る速度で脱水が進行するように回転させる。

ろ過室に供給された汚泥は、ろ液を外筒外部に排出し、同時にろ液をスクリュー羽根の羽根面からろ液室に流入させて、内筒の下端から排出する。汚泥は濃縮されながらろ過室の下方に移動し、垂直姿勢のろ過室の重力による押込み作用で固液分離が促進される。そして、スクリュー羽根に止着したスクレーパで外筒のウエッジワイヤーのろ過面を摺設させ、目詰まりせんとする固形物を掻き取ってろ過面を再生する。ろ過室の下方に流下する濃縮汚泥は、垂直姿勢のろ過室上部からの重力による背圧と、外筒のろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けながら脱水され、半流動状のケーキとなる。この減量された半流動状のケーキは、さらに圧縮脱水され、湾曲状の排出管の内部を湾曲移動してケーキにせん断作用が与えられ、ケーキ中の水分を均一化させる。排出管に脱水ケーキが充満してきた時に、排出管のケーキ排出弁を開放すれば、連続してケーキが押し出され、脱水性能を低下せずに、連続運転が可能となる。

外筒のウエッジワイヤーのろ過性が悪くなった時には、原液圧入を停止させ、あるいは脱水運転を行いながら、洗浄管を回動させ、洗浄ノズルから外筒のろ過面に洗浄水を噴射すれば、ウエッジワイヤーの目詰まり物を洗い流してろ過面を再生してろ液の排出が回復される。金属ろ材の付着面の脱水ケーキが湿潤され、ケーキを軟化させて供回りを防止して、ケーキの排出が容易となる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、図１はこの発明に係る縦型スクリュープレスの縦断面図であって、立設した漏斗状の外筒１の内部にスクリュー羽根２を巻き掛けた内筒３が配設してあり、外筒１と内筒３の間にろ過室４を形成してある。この発明の実施例では、図２に示すように、外筒１は上端部の直径Ｄ１が下端部の直径Ｄ２の２〜３倍とし、高さＬを下端部の直径Ｄ２の２〜３倍としてある。外筒１は上端部の直径Ｄ１とその高さＬを実質的に等しくして漏斗状としてある。内筒３に巻き掛けたスクリュー羽根２の先端を外筒１に近接させて、スクリュー羽根２のピッチを下方に向かって漸減させてある。濃縮ゾーンでのスクリュー羽根２の表裏ろ過面が大きくなり、外筒１とスクリュー羽根２の両面ろ過が行なわれ、水負荷が大きい汚泥でも、ろ過面が目詰まりすることもなく汚泥からろ液が分離できる。

外筒１の上部に蓋体５が嵌着してあり、内筒３の上下部が蓋体５に設けた上部軸受６と基板７に設けた下部軸受８に軸支され、外筒１の蓋体５に配設したスクリュー駆動機９が内筒３の上端に設けた内筒スプロケット１０に連動連結してある。回転数は０．０１７ｒｐｍ以下としてあり、自重で脱水される速度をやや上回る速度で脱水が進行するようにスクリュー羽根２を１時間に１回以下の超低速回転としてある。図３は外筒とスクリュー羽根を巻き掛けた内筒の配置状態を示す拡大図であって、外筒１にウエッジワイヤー１１が張設してあり、そのスリット１１ａを汚泥の供給側から脱水側に向って配設し、スリット１１ａをろ過室４に向って縮小開口してある。ろ過室４の濃縮汚泥やケーキの摩擦抵抗を少なくして、スリット１１ａ面に案内されて排出方向に移動できるようにしてある。水分を分離したケーキが、ウエッジワイヤー１１のスリット１１ａに沿って排出され、ろ材抵抗が少なくなり、スリット１１ａへの押込みも防止される。

内筒３に巻きかけたスクリュー羽根２は、内筒３に止着した山形状の支持材１２にパンチングメタル１３が張設してあり、スクリュー羽根２の表裏面をろ過面として、その内部にろ液室１４を形成してある。スクリュー羽根２の表裏面のパンチングメタル１３で分離したろ液は、ろ液室１４から内筒３に排出させる。スクリュー羽根２に張設したパンチングメタル１３は、供給側から脱水側に向って開口を小さくしてあり、ろ過室４の圧力が高まる排出側のケーキがろ液室１４内部に漏れ出さないようにしてある。拡大した漏斗状の外筒１のウエッジワイヤー１１とスクリュー羽根２のパンチングメタル１３の両面から固液分離を行なうので、ろ過面積が大きくなり、水負荷が大きい薄い濃度の汚泥でも、濃縮ゾーンでの大容量処理が可能となる。スクリュー羽根２の先端にスクレーパ１５が止着してあり、スクレーパ１５を外筒１のウエッジワイヤー１１の内周面を摺設させるようにしてある。捕捉したケーキを掻き取りウエッジワイヤー１１のろ材面を再生させるようにしてある。

図１に示すように、外筒１の蓋体５に原液供給管１６とレベルスイッチ１７が接続してあり、レベルスイッチ１７でろ過室４の汚泥水位の上限値と下限値を検知して、原液供給管１６に配設した原液供給ポンプ１８の運転・停止を切り替える。原液供給ポンプ１８を間歇駆動して、ろ過室４の水位を一定に保つようにしてある。ろ過室４の下方に流下する濃縮汚泥は、垂直姿勢のろ過室４上部からの重力による背圧と、外筒１及びスクリュー羽根２のろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けながら脱水され、半流動状のケーキとなる。内筒３の下端にろ液排水管１９が止着してあり、その開口端が基板７の上に配設した受皿に開口してある。このろ液排水管１９から内筒３とともに回転しながらろ液を受皿２０に排出し、その周部の排水トラフ２１に排水させる。外筒１のウエッジワイヤー１１から分離したろ液は、受皿２０に落下させて排水トラフ２１に排水する。これらのろ液は、排水トラフ２１に連結した排水口２２から機外に排出する。

外筒１の下端部に縮小させた湾曲状の排出管２３が連結してあり、排出管２３がケーキ排出弁２４を介してケーキ排出管２５が連結してあり、基板７の端部に垂設した飛散防止板２６に抱持されている。ろ過室４の下方に流下する濃縮汚泥は、垂直姿勢のろ過室４の重力による押込み作用で固液分離が促進され、外筒１のろ過面との摩擦抵抗による圧密作用を受けながら脱水され、半流動状のケーキとなる。この減量された半流動状のケーキは、さらに圧縮脱水され、湾曲状の排出管２３の縮小通路を湾曲移動してケーキにせん断作用が与えられ、ケーキ中の水分を均一化させる。この排出管２３に脱水ケーキが充満してきた時に、排出管２３のケーキ排出弁２４を開放すれば、連続してケーキがケーキ排出管２５から押し出され、脱水性能を低下せずに、連続運転が行なえる。

外筒１の上方に飛散防止板２６に支架された上部カバー２７が被覆してあり、洗浄水管２９が上部カバー２７に設けた軸受２８に軸支され、内筒３の軸心に沿って垂下してある。洗浄水管２９の下端に嵌着したスプロケット３０が上部カバー２７から垂下した洗浄駆動機３１に連動連結してある。洗浄水管２９に水平方向から下方に屈曲させた洗浄管３２が連結してあり、洗浄管３２に配設した洗浄ノズル３３が外筒１の周部ろ過面に沿って配設してある。図４は洗浄管の回動駆動装置の平面図であって、飛散防止板２６の上部に洗浄管３２の屈曲部に対設してリミットスイッチなどの検知装置３４、３４が配設してあり、洗浄ノズル３３を外筒１の周面に沿って略３６０度往復動させるようにしてある。

外筒１に張設したウエッジワイヤー１１のスリット１１ａが目詰まりしてろ過性が悪くなった時には、洗浄駆動機３１で洗浄水管２９を回転させ、洗浄管３２の洗浄ノズル３３から加圧水を噴射すれば、ウエッジワイヤー１１のろ過面の再生が行なえる。そして、脱水ゾーンにケーキが圧密されてろ液が懸濁してきた時には、外筒１の周部から洗浄水を僅かに噴射すれば、外筒１のウエッジワイヤー１１に付着する圧搾脱水ゾーンのケーキの接触面が湿潤される。微速度で回転するスクリュー羽根２の羽根面の押圧力により脱水ケーキがウエッジワイヤー１１から剥離され、ケーキの移送が容易となり、外筒１下端の排出管２３からケーキの排出が行なえる。

この発明は、無機質を多く含む汚泥を、脱水性能を低下せずに大容量処理を必要とする上水汚泥や化学工場の脱水に適したスクリュープレスとなる。しかも、小規模上水場向けにも利用できるスクリュープレスとなる。そして、圧縮性の有機物を多く含む下水汚泥や食品の固液混合物などの濃縮装置としても利用可能である。

この発明に係る縦型スクリュープレスの縦断面図である。 同じく、スクリュー羽根を配設した外筒の拡大図である。 同じく、外筒とスクリュー羽根を巻き掛けた内筒の配置状態を示す拡大図で ある。 同じく、洗浄管の回動駆動装置の平面図である。

符号の説明

１ 外筒
２ スクリュー羽根
３ 内筒
４ ろ過室
５ 蓋体
１１ ウエッジワイヤー
１１ａ スリット
１３ パンチングメタル
１４ ろ液室
１５ スクレーパ
１６ 原液供給管
１７ レベルスイッチ
１８ 原液供給ポンプ
１９ ろ液排水管
２３ 排出管
２４ ケーキ排出弁
２９ 洗浄水管
３２ 洗浄管
３３ 洗浄ノズル
Ｄ１ 上端部の直径
Ｄ２ 下端部の直径
Ｌ 高さ

Claims (8)

1. 金属ろ材を張設した外筒（１）に、金属ろ材を張設して内部にろ液室（１４）を形成したスクリュー羽根（２）を巻き掛けた内筒（３）を回転自在に配設し、外筒（１）と内筒（３）の間のろ過室（４）に汚泥を供給して、ろ液を分離しながら汚泥を濃縮し、脱水されたケーキをろ過室（４）の他方から取出すスクリュープレスにおいて、漏斗状に構成した外筒（１）を立設し、外筒（１）に張設する金属ろ材をウエッジワイヤー（１１）で構成して、ウエッジワイヤー（１１）のスリット（１１ａ）を汚泥の供給側から脱水側に向って配設し、スリット（１１ａ）をろ過室（４）に向って縮小開口させると共に、内筒（３）に巻きかけたスクリュー羽根（２）の先端を外筒（１）に近接させ、スクリュー羽根（２）のピッチを下方に向かって漸減させ、スクリュー羽根（２）の羽根面に張設した金属ろ材をパンチングメタル（１３）で構成し、パンチングメタル（１３）の開口を汚泥の供給側から脱水側に向って小さくしたことを特徴とする縦型スクリュープレス。
2. 上記漏斗状の外筒（１）は、上端部の直径（Ｄ１）と高さ（Ｌ）が下端部の直径（Ｄ２）の２〜３倍としてあることを特徴とする請求項１に記載の縦型スクリュープレス。
3. 上記外筒（１）上部の蓋体（５）に原液供給管（１６）と、ろ過室（４）の底部に湾曲状の排出管（２３）を連結し、排出管（２３）にケーキ排出弁（２４）を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の縦型スクリュープレス。
4. 上記スクリュー羽根（２）のろ液室（１４）を内筒（３）に連通させ、内筒（３）の下端にろ液排水管（１９）を連結したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の縦型スクリュープレス。
5. 上記スクリュー羽根（２）の先端にスクレーパ（１５）を止着して、外筒（１）の金属ろ材（１１）に摺設自在としたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の縦型スクリュープレス。
6. 上記ろ過室（４）の汚泥水位を検知するレベルスイッチ（１７）を配設し、レベルスイッチ（１７）を原液供給管（１６）に配設した原液供給ポンプ（１８）に連動連結して、水位に応じて原液の供給、停止を行なうことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の縦型スクリュープレス。
7. 上記外筒（１）の上方に、内筒（３）の軸心に沿って垂下した洗浄水管（２９）に洗浄管（３２）を枢着し、洗浄管（３２）に配設した洗浄ノズル（３３）を外筒（１）の外周面に沿って回動自在に配設したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の縦型スクリュープレス。
8. 立設した漏斗状の外筒（１）にウエッジワイヤー（１１）を張設して、ウエッジワイヤー（１１）のスリット（１１ａ）を汚泥の供給側から脱水側に向って配設し、スリット（１１ａ）をろ過室（４）に向って縮小開口させ、前記外筒（１）の内部にパンチングメタル（１３）を張設したスクリュー羽根（２）を巻き掛けた内筒（３）を回転自在に配設し、スクリュー羽根（２）のピッチを下方に向かって漸減させ、パンチングメタル（１３）の開口を汚泥の供給側から脱水側に向って小さくさせると共に、前記ろ過室（４）の上部に原液供給管（１６）とレベルスイッチ（１７）を配設し、レベルスイッチ（１７）を原液供給ポンプ（１８）に連動連結した縦型スクリュープレスにおいて、スクリュー羽根（２）の回転数を０．０１７ｒｐｍ以下の超低速で連続回転あるいは間歇回転させて、汚泥が自重で脱水される速度をやや上回る速度で脱水を進行させ、ろ液分離によるろ過室（４）の水位の変動を検知して、原液供給ポンプ（１８）を間歇駆動して、ろ過室（４）の汚泥水位を一定に保つことを特徴とする縦型スクリュープレスの運転方法。

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