(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状板（２）と２枚の側板（１，１）とに区画されたろ過室（３）と、
前記環状板（２）の中心軸を通って前記ろ過室（３）内を挿通し、該ろ過室（３）に対して回転自在な駆動軸（１７）と、
前記ろ過室（３）内に配置され、前記駆動軸（１７）に対して固定され、該駆動軸（１７）から前記環状板（２）に向かって延び、該駆動軸（１７）と共に回転する羽根（１５）と、
前記駆動軸（１７）内を通って前記ろ過室（３）へ原液を供給する供給路（５０）とを備え、
前記羽根（１５）は、前記側板（１，１）に面する２つの側縁（１５ａ，１５ａ）と、前記環状板（２）に面する端縁（１５ｂ）とを有し、
前記側板（１，１）のうち少なくとも一方は、前記原液をろ液とケーキとに分離するためのろ過要素（４）を含み、
前記環状板（２）は、前記ケーキのための取出ポート（７）を含み、
前記供給路（５０）から前記ろ過室（３）内への前記原液の流入圧と前記羽根（１５）の回転とによって、前記ろ液は、前記ろ過要素（４）から前記ろ過室（３）の外へ流出し、前記ろ過室（３）内に残存する前記ケーキは、前記取出ポート（７）から前記ろ過室（３）の外へ押し出されることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記ろ過要素（４）は、各側板（１）にそれぞれ設けられていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記ろ過要素（４）は、前記側板（１）のほぼ全域に配置されていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記ろ過要素（４）は、多数の微細孔を有する略ドーナツ盤状のスクリーン（４）であることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記側板（１）は、前記スクリーン（４）と、該スクリーン（４）の外周縁に固定された環状の外枠（５）と、前記スクリーン（４）の内周縁に固定された環状の内枠（６）と、前記外枠（５）と前記内枠（６）とを連結するリブ（５ａ）とを備えていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記環状板（２）は、前記原液を前記ろ液と前記ケーキとに分離するための第２のろ過要素（９）を含むことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記第２のろ過要素（９）は、多数の微細孔を有するスクリーン（９）であることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記供給路（５０）は、前記駆動軸（１７）内の主供給路（１８）と、前記駆動軸（１７）に形成されて前記主供給路（１８）を開口する供給ポート（１９）と、前記羽根（１５）の側方で前記駆動軸（１７）に隣接し前記供給ポート（１９）と前記ろ過室（３）とを連結する連結路（１１）とを備え、
前記原液は、前記主供給路（１８）から前記供給ポート（１９）及び連結路（１１）を介して、前記ろ過室（３）内へ流入することを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）の回転方向前方の作用面（５２）を有し、
前記駆動軸（１７）に直交する切断面上の前記作用面の線形状は、前記駆動軸（１７）の軸方向における前記切断面の位置によらず略同一であることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）の回転方向前方の作用面（５２）を有し、
前記駆動軸（１７）に直交する切断面上の前記作用面（５２）は、前記駆動軸（１７）の中心を通る基準直線（６８）に沿った線で表されることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）の回転方向前方の作用面（５２）を有し、
前記駆動軸（１７）に直交する切断面上の前記作用面（５２）は、該駆動軸（１７）から延びる基準湾曲線（５４，６４）に沿った線で表され、
前記基準湾曲線（５４，６４）上の任意点における接線（５６）は、該任意点と前記駆動軸（１７）の中心とを通る直線（５７）に対して、該駆動軸（１７）の回転方向後方へ傾いていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
前記基準湾曲線（６４）は、前記接線（５６）と前記直線（５７）との交叉角度（α）が前記任意点の位置によらず一定である対数渦巻き曲線であることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置であって、
前記切断面上の前記作用面（５２）は、前記基準湾曲線（６６）に近似された複数の直線部分を有する曲折線（６２）で表されることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）の回転方向後方の背面（５３）と、該背面（５３）から突出して該羽根（１５）を補強するリブ（２７）とを有することを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）の少なくとも一方の前記側縁（１５ａ）には、前記側板（１）に近接するスクレーパー（２６）が設けられていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置であって、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）の回転方向前方の作用面（５２）を有し、
前記作用面（５２）には、樹脂がコーティングされていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置であって、
前記取出ポート（７）の開口量を増減する弁機構（８，８ａ）をさらに備えたことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、
前記弁機構（８）は、前記取出ポート（７）の対向縁に対して回転自在に支持された一対の回転軸（２８，２８）と、各回転軸（２８）に固定されて前記取出ポート（７）を開閉する一対のダンパー（２９，２９）と、ロッド（３３）を有するシリンダ（３２）と、前記ロッド（３３）と回転軸（２８，２８）とを連結して該ロッド（３３）の往復運動を回転軸（２８，２８）の回転運動に変換して伝達する２本のリンク（３０，３０）とを備えたことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の装置であって、
前記弁機構（８ａ）は、前記取出ポート（７）に対して回転自在に支持された回転軸（２８ａ）と、該回転軸（２８ａ）に固定されて前記取出ポート（７）を開閉するダンパー（２９ａ）と、ロッド（３３）を有するシリンダ（３２）と、前記ロッド（３３）と回転軸（２８ａ）とを連結して該ロッド（３３）の往復運動を回転軸（２８ａ）の回転運動に変換して伝達するレバー（４３）とを備えたことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置であって、
前記ろ過要素（４）のための洗浄ノズル（３４）を更に備えたことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、
前記洗浄ノズル（３４）は、前記側板（１）の外側に前記ろ過要素（４）に対向して配置されていることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２２】
環状板（２）と２枚の側板（１，１）とに区画されたろ過室（３）と、
前記環状板（２）の中心軸を通って前記ろ過室（３）内を挿通し、該ろ過室（３）に対して回転自在な駆動軸（１７）と、
前記ろ過室（３）内に配置され、前記駆動軸（１７）に対して固定され、該駆動軸（１７）から前記環状板（２）に向かって延び、該駆動軸（１７）と共に回転する複数の羽根（１５，１５）と、
前記駆動軸（１７）内を通って前記ろ過室（３）へ原液を供給する供給路（５０）とを備え、
各羽根（１５）は、前記側板（１，１）に面する２つの側縁（１５ａ）と、前記環状板（２）に面する端縁（１５ｂ）とを有し、
前記側板（１，１）のうち少なくとも一方は、前記原液をろ液とケーキとに分離するためのろ過要素（４）を含み、
前記環状板（２）は、前記ケーキのための取出ポート（７）を含み、
前記供給路（５０）から前記ろ過室（３）内への前記原液の流入圧と前記羽根（１５，１５）の回転とによって、前記ろ液は、前記ろ過要素（４）から前記ろ過室（３）の外へ流出し、前記ろ過室（３）内に残存する前記ケーキは、前記取出ポート（７）から前記ろ過室（３）の外へ押し出されることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、
前記側板（１，１）は相互にほぼ平行に配置され、
一つの前記羽根（１５）の端縁（１５ｂ）から該一つの羽根（１５）の回転方向後方に隣接する他の羽根（１５）までの距離（Ｄ）は、前記側板（１，１）間の距離（Ｌ）よりも大きいことを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【請求項２４】
並設された複数のろ過ユニット（７０）と、
駆動軸（１７）とを備え、
各ろ過ユニット（７０）は、環状板（２）と２枚の側板（１，１）とに区画されたろ過室（３）と、前記ろ過室（３）内に配置された羽根（１５）とを有し、
前記環状板（２，２）は、同一の中心軸周りに配置され、
前記駆動軸（１７）は、前記環状板（２，２）の前記中心軸を通って前記ろ過室（３，３）内を挿通し、該ろ過室（３）に対して回転自在であり、
前記羽根（１５）は、前記駆動軸（１７）に対して固定され、該駆動軸（１７）から前記環状板（２）に向かって延び、該駆動軸（１７）と共に回転し、
前記駆動軸（１７）内には、各ろ過室（３）へ原液を供給する供給路（５０）が形成され、
前記羽根（１５）は、前記側板（１，１）に面する２つの側縁（１５ａ）と、前記環状板（２）に面する端縁（１５ｂ）とを有し、
各ろ過ユニット（７０）の前記側板（１，１）のうち少なくとも一方は、前記原液をろ液とケーキとに分離するためのろ過要素（４）を含み、
前記環状板（２）は、前記ケーキのための取出ポート（７）を含み、
前記供給路（５０）から前記ろ過室（３）内への前記原液の流入圧と前記羽根（１５）の回転とによって、前記ろ液は、前記ろ過要素（４）から前記ろ過室（３）の外へ流出し、前記ろ過室（３）内に残存する前記ケーキは、前記取出ポート（７）から前記ろ過室（３）の外へ押し出されることを特徴とする連続圧搾脱水装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、濃縮汚泥の連続圧搾脱水装置に関し、特に、下水汚泥などのようにろ過が困難が汚泥の圧搾脱水装置に関する。
背景技術
下水汚泥などのろ過が困難な汚泥を脱水する加圧脱水機としては、フィルタープレスや、ベルトプレスや、スクリュープレスが知られている（特公昭４４−２９２９号公報，特開平６−６９５号等参照）。
しかしながら、フィルタープレスでは、ろ材として使用されるろ布に目詰まりが生じやすく、洗浄によるろ布の再生が困難である。
ベルトプレスでは、ろ材として使用されるろ布の機能を維持するため、ろ布を連続洗浄しながら脱水しなければならない。このため、多量の洗浄水を消費する。また、汚泥を加圧するのは並列された多数の加圧ロールの外周面のみであるため、広い設置面積を要し、ろ過効率が低い。
スクリュープレスでは、ろ過面が円筒状金属ろ材の内面に区画されるため、広い設置面積を要し、ろ過効率が低い。
発明の開示
本発明は、前述のごとき従来の諸問題に鑑みてなされたもので、簡単な構造で、小型で、設置面積が小さく、ろ過効率が高く、低速運転で使用されるため駆動源が小さくて済む連続圧搾脱水装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る連続圧搾脱水装置は、ろ過室（３）と駆動軸（１７）と羽根（１５）と供給路（５０）とを備える。ろ過室（３）は、環状板（２）と２枚の側板（１，１）とに区画されている。駆動軸（１７）は、環状板（２）の中心軸を通ってろ過室（３）内を挿通し、ろ過室（３）に対して回転自在である。羽根（１５）は、ろ過室（３）内に配置され、駆動軸（１７）に対して固定され、駆動軸（１７）から環状板（２）に向かって延び、駆動軸（１７）と共に回転する。供給路（５０）は、駆動軸（１７）内を通ってろ過室（３）へ原液を供給する。羽根（１５）は、側板（１，１）に面する２つの側縁（１５ａ，１５ａ）と、環状板（２）に面する端縁（１５ｂ）とを有する。
側板（１，１）のうち少なくとも一方は、原液をろ液とケーキとに分離するためのろ過要素（４）を含む。環状板（２）は、ケーキのための取出ポート（７）を含む。
供給路（１８）からろ過室（３）内への原液の流入圧と羽根（１５）の回転とによって、ろ液は、ろ過要素（４）からろ過室（３）の外へ流出し、ろ過室（３）内に残存するケーキは、取出ポート（７）からろ過室（３）の外へ押し出される。
上記構成では、原液は、供給路（５０）からろ過室（３）内の中心部分に流入する。ろ過室（３）内に流入した原液は、その流入圧を受けて側板（１）に向かって移動し、ろ過要素（４）によってろ過される。ろ過はろ過要素（４）を通過してろ過室（３）外へ排出され、ケーキはろ過要素（４）上に残存する。残存した薄膜状のケーキは、回転する羽根（１５）の側縁（１５ｂ）に掻き取られ、羽根（１５）によって外周方向へ送られる。ケーキが移動するとき、ケーキと羽根（１５）との間には回転摩擦力が発生し、ケーキと側板（１）との間には摺動抵抗が発生する。そのため、ケーキは、移動に伴ってさらにろ過され、環状板（２）の近傍で最も含水率が低下する。低含水率となったケーキは、取出ポート（７）から排出される。
ろ過要素（４）は、各側板（１）にそれぞれ設けても良く、側板（１）のほぼ全域に配置されても良い。これにより、原液に対するろ過面積が増大し、ろ過効率がさらに高まる。
環状板（２）は、原液をろ液とケーキとに分離するための第２のろ過要素（９）を含んでいても良い。これにより、原液に対するろ過面積が増大し、ろ過効率がさらに高まる。また、ろ過要素（９）上のケーキは羽根（１５）の端縁（１５ｂ）によって加圧されてさらに脱水し、含水率が一段と低いケーキが取出ポート（７）から排出される。
ろ過要素（４）は、多数の微細孔を有する略ドーナツ盤状のスクリーン（４）であっても良い。第２のろ過要素（９）は、多数の微細孔を有するスクリーン（９）であっても良い。
側板（１）は、スクリーン（４）と、スクリーン（４）の外周縁に固定された環状の外枠（５）と、スクリーン（４）の内周縁に固定された環状の内枠（６）と、外枠（５）と内枠（６）とを連結するリブ（５ａ）とを備えていても良い。これにより、スクリーン（４）を側板（１）に容易に取り付けることができ、且つスクリーン（４）の強度が増大される。
供給路（５０）は、駆動軸（１７）内の主供給路（１８）と、駆動軸（１７）に形成されて主供給路（１８）を開口する供給ポート（１９）と、羽根（１５）の側方で駆動軸（１７）に隣接し供給ポート（１９）とろ過室（３）とを連結する連結路（１１）とを備えても良い。
上記構成では、原液は、主供給路（１８）から供給ポート（１９）及び連結路（１１）を介して、羽根（１５）の側方からろ過室（３）内へ流入する。供給ポート（１９）の位置は、羽根（１５）の側方であれば特に限定されない。これに対し、主供給路（１８）からろ過室（３）内に直接原液を供給する場合には、駆動軸（１７）のうちろ過室（３）に面する部分に供給用のポートを形成する必要がある。従って、駆動軸（１７）によって羽根（１５）を強固に支持するため、駆動軸（１７）の肉厚が増大される可能性がある。駆動軸（１７）の肉厚が増大されると、装置の重量化や大型化を招く。この点において、上記構成によれば、供給ポート（１９）を強度上問題のない位置に形成することができ、装置の重量化や大型化が抑えられる。
羽根（１５，６３，６５，６７）は、駆動軸（１７）の回転方向前方の作用面（５２）を有しても良く、駆動軸（１７）に直交する切断面上の前記作用面の線形状は、駆動軸（１７）の軸方向における切断面の位置によらず略同一であっても良い。
駆動軸（１７）に直交する切断面上の作用面（５２）は、駆動軸（１７）の中心を通る基準直線（６８）に沿った線で表されても良い。
駆動軸（１７）に直交する切断面上の作用面（５２）は、駆動軸（１７）から延びる基準湾曲線（５４，６４）に沿った線で表されても良く、基準湾曲線（５４，６４）上の任意点における接線（５６）は、任意点と駆動軸（１７）の中心とを通る直線（５７）に対して、駆動軸（１７）の回転方向後方へ傾いていても良い。
上記構成の羽根（１５，６３）は、ケーキを半径方向へ送る機能と、ケーキに対するろ過力を発生させる機能とを合わせ持つ。ケーキに対するろ過力は、羽根（１５，６３）と側板（１）との間の摺動抵抗の反力として得られる。
基準湾曲線（６４）は、接線（５６）と直線（５７）との交叉角度（α）が任意点の位置によらず一定である対数渦巻き曲線であっても良い。
上記構成の羽根（６３）は、交叉角度（α）が一定であるため、ケーキの含水率が低下する環状板（２）近傍では羽根（６３）の回転クサビ作用力とケーキを半径方向へ湾曲移動させる力が増大し、ケーキに大きな剪断力が加えられる。
切断面上の作用面（５２）は、基準湾曲線（６６）に近似された複数の直線部分を有する曲折線（６２）で表されても良い。
上記構成の羽根（６７）は、製造が容易であり、且つ十分な強度が得られる。
羽根（１５，６３，６５，６７）は、駆動軸（１７）の回転方向後方の背面（５３）と、背面（５３）から突出して羽根（１５）を補強するリブ（２７）とを有しても良い。
上記構成により、羽根（１５，６３，６５，６７）の強度が増強される。このため、含水率が低下して摺動抵抗が増大したケーキに対しても回転クサビ作用が発揮され得る。
羽根（１５）の少なくとも一方の側縁（１５ａ）に、側板（１）に近接するスクレーパー（２６）が設けられても良い。
上記構成によれば、ろ過抵抗が大きいろ過要素（４）上の薄膜状のケーキがスクレーパー（２６）によって削り取られ、ろ過要素（４）が逐次再生される。従って、ろ過運転を長時間連続して行うことができる。
作用面（５２）には、樹脂がコーティングされていても良い。
上記構成によれば、回転時にケーキを圧搾する作用面（５２）に対するケーキの摺動抵抗が低減される。従って、装置の稼働効率が増大すると共に、ケーキが羽根（１５）と共回りし難くなる。
上記第１の態様に係る装置は、取出ポート（７）の開口量を増減する弁機構（８，８ａ）をさらに備えても良い。
上記構成によれば、弁機構（８，８ａ）によって取出ポート（７）の開口量が調整され、ケーキは背圧を受けて圧搾脱水されて取出ポート（７）から排出される。
弁機構（８）は、取出ポート（７）の対向縁に対して回転自在に支持された一対の回転軸（２８，２８）と、各回転軸（２８）に固定されて取出ポート（７）を開閉する一対のダンパー（２９，２９）と、ロッド（３３）を有するシリンダ（３２）と、ロッド（３３）と回転軸（２８，２８）とを連結してロッド（３３）の往復運動を回転軸（２８，２８）の回転運動に変換して伝達する２本のリンク（３０，３０）とを備えても良い。
上記構成では、簡単な構造の弁機構（８）によって取出ポート（７）の開口量が調節される。この結果、背圧を受けて圧搾脱水されることにより略均一な含水率とされたケーキが、取出ポート（７）の中央から排出される。
弁機構（８ａ）は、取出ポート（７）に対して回転自在に支持された回転軸（２８ａ）と、回転軸（２８ａ）に固定されて取出ポート（７）を開閉するダンパー（２９ａ）と、ロッド（３３）を有するシリンダ（３２）と、前記ロッド（３３）と回転軸（２８ａ）とを連結してロッド（３３）の往復運動を回転軸（２８ａ）の回転運動に変換して伝達するレバー（４３）とを備えても良い。
上記構成では、簡単な構造の弁機構（８ａ）によって取出ポート（７）の開口量が調節される。この結果、背圧を受けて圧搾脱水されることにより略均一な含水率とされたケーキが、取出ポート（７）から排出される。
上記第１の態様に係る装置は、ろ過要素（４）のための洗浄ノズル（３４）を更に備えても良い。また、洗浄ノズル（３４）は、側板（１）の外側にろ過要素（４）に対向して配置されても良い。
上記構成によれば、装置の運転終了時に、ろ過要素（４）上に残存するケーキが洗浄ノズル（３４）から噴射される洗浄水によって良好に洗い落とされる。
上記第１の態様における羽根（１５）は、複数設けられても良い。これにより、ろ過が困難な原液であっても、ケーキに作用する剪断力と搬送力とが増大し、バランス良くケーキが加圧搬送されて、低含水率のケーキが得られる。
側板（１，１）を相互にほぼ平行に配置し、一つの羽根（１５）の端縁（１５ｂ）からその回転方向後方に隣接する他の羽根（１５）までの距離（Ｄ）を、側板（１，１）間の距離（Ｌ）よりも大きく設定しても良い。これにより、ケーキを停止させようとするろ過面積がケーキを移動させようとする羽根（１５）の作用面（５２）の２倍以上とすることができ、ケーキの共回りが良好に抑制される。
本発明の第２の態様に係る連続圧搾脱水装置は、並設された複数のろ過ユニット（７０）と、駆動軸（１７）とを備える。各ろ過ユニット（７０）は、環状板（２）と２枚の側板（１，１）とに区画されたろ過室（３）と、ろ過室（３）内に配置された羽根（１５）とを有する。環状板（２，２）は、同一の中心軸周りに配置されている。駆動軸（１７）は、環状板（２，２）の中心軸を通ってろ過室（３，３）内を挿通し、ろ過室（３）に対して回転自在である。羽根（１５）は、駆動軸（１７）に対して固定され、駆動軸（１７）から環状板（２）に向かって延び、駆動軸（１７）と共に回転する。駆動軸（１７）内には、各ろ過室（３）へ原液を供給する供給路（５０）が形成されている。羽根（１５）は、側板（１，１）に面する２つの側縁（１５ａ）と、環状板（２）に面する端縁（１５ｂ）とを有する。各ろ過ユニット（７０）の側板（１，１）のうち少なくとも一方は、原液をろ液とケーキとに分離するためのろ過要素（４）を含む。環状板（２）は、ケーキのための取出ポート（７）を含む。供給路（５０）からろ過室（３）内への原液の流入圧と羽根（１５）の回転とによって、ろ液は、ろ過要素（４）からろ過室（３）の外へ流出し、ろ過室（３）内に残存するケーキは、取出ポート（７）からろ過室（３）の外へ押し出される。
上記構成では、複数のろ過室（３）が並んで設けられているため、原液を同時に大量に処理することができる。また、装置の占有スペースも少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の一実施例に係る連続圧搾脱水装置の断面図である。
図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
図３は、ろ過室を示す断面図である。
図４は、図１のウエッジワイヤスクリーンを矢印IV方向から視た平面図である。
図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
図６は、ろ過板の他の態様を示す断面図である。
図７は、図１の要部拡大図である。
図８は、羽根車の断面図である。
図９は、羽根車にスクレーパーを取り付けた状態を示す断面図である。
図１０は、羽根車の正面図である。
図１１は、羽根車の他の態様を示す正面図である。
図１２は、羽根車のさらに他の態様を示す正面図である。
図１３は、羽根車のさらに他の態様を示す正面図である。
図１４は、背圧調整弁を示す図２の拡大図である。
図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
図１６は、図１４のＸVI−ＸVI線に沿った断面図である。
図１７は、背圧調整弁の他の態様を示す断面図である。
図１８は、図１７のＸVIII−ＸVIII線に沿った断面図である。
図１９は、この発明の他の実施例に係る連続圧搾脱水装置の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施の形態の例を、図面を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、連続圧搾脱水装置は、ろ過室３と、駆動軸１７と、羽根車１４と、原液のための供給路５０とを備えている。
ろ過室３は、円筒状の環状板２と、ほぼ平行に相対向する一対の円板状のろ過板（側板）１，１とによって、水平方向に所望の幅Ｌを有する円柱状に区画形成されている。
図４及び図５に示すように、各ろ過板１，１は、略ドーナツ板状のウエッジワイヤスクリーン（ろ過要素）４と、環状の外枠５と、環状の内枠６と、リブ５ａ，５ｂとから構成されている。ろ過板１，１の外周縁（各外枠５）は、環状板２の両端縁にそれぞれ締結固定されている。
スクリーン４は、所定間隔をおいて平面状に並ぶ複数のウエッジワイヤ４ａと、ウエッジワイヤ４ａの表面上でウエッジワイヤ４ａと略直交する方向に延びる複数のサポートロッド４ｂとから構成されている。サポートロッド４ｂは、ウエッジワイヤ４ｂに接合され、ウエッジワイヤ４ａはサポートロッド４ｂに支持される。ウエッジワイヤ４ａ間の間隙が微細孔となる。微細孔は、ろ過板１のほぼ全域に等密度に存在する。このため、ろ液及び固形物が溜まりにくく、ろ過板１の洗浄頻度が少なく抑えられる。
スクリーン４の微細孔の大きさ（隣接するウエッジワイヤ４ａ間の距離）は、汚泥の抜けが少なく、ろ液の排出が良好で、且つ汚泥の詰まりが生じ難いような値に設定される。難ろ過性の汚泥をろ過する場合、微細孔の大きさは、５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲が好適である。
なお、ウエッジワイヤスクリーン４に代えて、パンチングメタルや、電子ビームで穴加工した金属製薄板等のメタルスクリーンを使用しても良い。
リブ５ａは、外枠５の半径方向に延び、外枠５と内枠６との間を連結する。リブ５ｂは、リブ５ａ同士を連結する。
スクリーン４は、外枠５と内枠６との間に嵌められ、外枠５、内枠６、及びリブ５ａ，５ｂによって支持されている。
図６に示すように、環状板２の少なくとも一部をろ過板１のスクリーン４と同様のスクリーン（ろ過要素）９によって構成しても良い。これにより、ろ過室３に面するスクリーン９の分だけろ過面積が増大する。
図１に示すように、内枠６の両端は、相対向する一対の支持筒１０，１０に固定れて支持されている。各支持筒１０は、フレーム１３上に固定されて支持されている。
駆動軸１７は、円筒形状を有し、環状板２の中心軸を通って、両支持筒１０，１０内及びろ過室３内を挿通する。駆動軸１７の両端は、支持筒１０，１０に固定された軸受１２，１２を介して回転自在に支持されている。すなわち、駆動軸１７は、ろ過室３に対して回転自在である。
図２及び図７に示すように、羽根車１４は、ボス１６と、複数（図２の実施形態では６枚）の羽根１５とから構成されている。ボス１６は、支持筒１０，１０の間で駆動軸１７の外周に嵌められて固定され、羽根車１４は駆動軸１７と共回りする。羽根１５は、ろ過室３内に配置され、ボス１６から環状板２に向かって放射状に延びている。各羽根１５は、ろ過板１，１に面する２つの側縁１５ａ，１５ａと、環状板２に面する端縁１５ｂとを有する。
供給部５０は、主供給路１８と、供給ポート１９と、連結路１１とから構成されている。主供給路１８は、駆動軸１７内を通る。供給ポート１９は、ボス１６の両側で駆動軸１７に形成され、主供給路１８を開口する。連結路１１は、駆動軸１７に隣接し、駆動軸１７と支持筒１０と内枠６とに区画されている。連結路１１は、供給ポート１９とろ過室３とを連結する。
図１に示すように、駆動軸１７の一端は、自在継手２０、供給管２１、及び供給ポンプ２３を介して、汚泥タンク２２に接続されている。駆動軸１７の他端は、自在継手５１を介してバックブロー管４４に接続されている。
汚泥タンク２２内の原液（汚泥）は、供給ポンプ２３によって主供給路１８内へ送られる。図７に示すように、主供給路１８内の原液は、供給ポート１９及び連結路１１を通り、ろ過室３内へ流入する。供給ポンプ２３によるろ過室３内への原液の供給圧は、例えば０．１kg/cm2〜０．７kg/cm2に設定されている。
ろ過室３内へ流入した原液は、供給ポンプ２３からの圧力と羽根１５の回転力とを受けて、環状板２に向かって移動する。このとき、水分（ろ液）は２枚のろ過板１，１を通ってろ過室３内から排出され、ろ過室３内に残存するケーキは、後述する羽根１５の作用面５２から押圧力を受けて、圧搾されながら環状板２に向かって移動する。ケーキが圧搾される過程において、生じる水分は逐次ろ過板１から排出される。環状板２近傍では、ケーキの含水率が最も低下する。
図７に示すように、羽根１５の側縁１５ａは、スクリーン４に近接している。回転する羽根１５の側縁１５ａにより、スクリーン４の内面上のケーキが削り取られ、スクリーン４が常時再生される。側縁１５ａはスクリーン４に接するように配置しても良い。
図９に示すように、羽根１５の側縁１５ａにケーキを削り取るためのゴム製又は樹脂製のスクレーパー２６を設けても良い。これにより、スクリーン４上のケーキをより良好に削り取ることができる。スクレーパー２６は、スクリーン４に接するように配置しても良い。
図１０に示すように、各羽根１５は、ほぼ等しい厚さを有する湾曲板形状であり、回転方向前方の作用面５２と回転方向後方の背面５３とを有する。駆動軸１７に直交する切断面上の作用面５２は、駆動軸１７から延びる基準湾曲線５４に沿った線で表される。また、駆動軸１７に直交する切断面上の作用面５２の線形上は、駆動軸１７の軸方向における切断面の位置によらず略同一である。基準湾曲線５４上の任意点５５における接線５６は、任意点５５と駆動軸１７の中心とを通る直線５７に対して、回転方向後方に傾いている。
このような形状の羽根１５は、ケーキを半径方向に送る機能と、ケーキに対するろ過力を発生させる機能とを合わせ持つ。ケーキに対するろ過力は、羽根１５とろ過板１（スクリーン４）との間の摺動抵抗の反力として得られる。
接線５６と直線５７との交叉角（遅れ角）αが小さいと、作用面５２に対するケーキの摺動抵抗がスクリーン４に対するケーキの摺動抵抗よりも大きくなり、ケーキが羽根１５と共回りし易くなる。一方、遅れ角αが大きいと、隣接する羽根１５同士の間隔が狭くなり、ケーキが共回りしやすくなる。ケーキの共回りを抑え、且つケーキを送る機能とろ過力を発生させる機能とを良好に発揮させるためには、遅れ角αは、２０゜
以上５０°以下の範囲が好ましく、３０°以上４５°以下の範囲がより好ましい。
羽根１５の枚数は、ろ過力の発生のためには多い方が良い。しかし、羽根１５の数が増えると、羽根１５同士の間隔が小さくなるため、ケーキが共回りし易くなり、ケーキの送り機能が損なわれる。従って、羽根１５の枚数は、ケーキの送り機能とろ過力の発生機能とを良好に発生するように設定される。具体的には、遅れ角αが所定の値に設定された場合、一つの羽根１５の端縁１５ｂから回転方向後方に隣接する他の羽根１５の作用面５２までの距離Ｄが図３に示すろ過室３の幅（ろ過板１，１間の距離）Ｌよりも大きくなるように、羽根１５の枚数が設定されるのが良い。
図８及び図１０に示すように、各羽根１５の背面５３上には、羽根１５を補強するための補強板２７が羽根１５の中心線に沿って固定されている。補強板２７は、スクリーン４（図１参照）とほぼ平行に配置され、背面５３から突出している。背面５３からの補強板２７の突出量は、羽根１５の補強のためには大きい方が良く、補強板２７に起因するケーキの共回りを抑えるためには小さい方が良い。羽根１５を効率良く補強すると共に、ケーキの共回りを最小限に抑えるため、背面５３からの補強板２７の突出高さは、ボス１６から端縁１５ｂに向かって徐々に減少するように設定されている。
作用面５２上に、テフロンやナイロンや高分子量樹脂等のような潤滑性と耐摩耗性とを有する樹脂をコーティングしても良い。これにより、作用面５２に対するケーキの摺動抵抗が低減され、ケーキが搬送され易くなる。
図１１〜図１３には、羽根車１４に代わる他の羽根車５８，５９，６０が例示されている。
図１１の羽根車５８の羽根６３は、遅れ角αの大きさとその枚数とが図１０の羽根１５と相違する。羽根６３の基準湾曲線６４は対数渦巻き曲線に設定され、羽根６３の枚数は４枚である。対数渦巻き曲線とは、遅れ角α及びクサビ角βがその曲線上の位置によらず一定である曲線をいう。クサビ角βとは、直線５７の法線６１と接線５６との交叉角度であり、遅れ角αとクサビ角βとを合わせると直角となる。遅れ角αを一定とすることにより、ケーキの含水率が低下する環状板２近傍での羽根６３の回転クサビ作用力とケーキを半径方向へ湾曲移動させる力が増大し、ケーキに大きな剪断力が加えられる。なお、図１０の羽根１５と同様に、一つの羽根６３の端縁から回転方向後方に隣接する他の羽根６３の作用面５２までの距離Ｄは、ろ過室３の幅Ｌよりも大きい。
図１２の羽根車５９の羽根６５は、切断面上の作用面５２が基準湾曲線６６に近似された複数（４カ所）の直線部分６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを有する曲折線６２で表される点で、図１０の羽根１５と相違する。基準湾曲線６６は、３５°の遅れ角を有する対数渦巻き曲線である。このような羽根車５９によれば、羽根６５を湾曲状に形成する必要がないため、製造が容易であり、且つ強度も増大する。なお、曲折線６２の直線部分の数は、特に限定されるものではないが、２カ所以上１０カ所以下が良い。
図１３の羽根車６０の羽根６７は、切断面上の作用面５２が駆動軸１７の中心を通る基準直線６８に沿った線で表される点で、図１０の羽根１５と相違する。ろ過する原液（汚泥）の性状に応じて、このように平板状の羽根６７を用いても良い。なお、作用面５２は、基準直線６８とほぼ平行であれば良く、基準直線６８とほぼ一致している態様も含まれる。
図１１〜図１３の羽根車５８，５９，６０においても、図１０の羽根車１４と同様に、各羽根６３，６５，６７は、ろ過板１，１に面する２つの側縁と、環状板２に面する端縁とを有する。また、各羽根６３，６５，６７は、ほぼ等しい厚さを有する板形状であり、回転方向前方の作用面５２と回転方向後方の背面５３とを有する。駆動軸１７に直交する切断面上の作用面５２の線形状は、駆動軸１７の軸方向における切断面の位置によらず略同一である。各羽根６３，６５，６７の背面５３上には、補強板２７が固定されている。
図１及び図２に示すように、駆動軸１７の一端の外周には、プーリ２５が嵌められ固定されている。プーリ２５は、駆動機２４のプーリ２４ａにベルト６９を介して連結されている。駆動機２４の回転駆動力は、プーリ２４ａ、ベルト６９、及びプーリ２５を介して駆動軸１７に伝達され、ろ過室３内の羽根車１４は駆動軸１７と共回りする。
供給ポンプ２３は、駆動軸１７内の主供給路１８からろ過室３内へ、例えば０．１〜０．７kg/cm2の圧力で原液を流入する。ろ過室３内の原液は、まず、その流入圧によって両側のろ過板１，１に押圧され、ろ過される。駆動機２４は、羽根車１４を例えば１００〜５００mm/minの周速で回転させる。ろ過室３内の原液は、回転する羽根１５の作用面５２によって、環状板２へ向かって圧搾されながら搬送される。その際、ろ液はろ過板１から逐次排出される。その結果、羽根１５の作用面５２と環状板２との間に区画形成される略三角状の空間に、原液から水分が除去されて圧搾されたケーキが集まる。
図２に示すように、環状板２の下部には、ろ過室３内のケーキを排出するための略矩形状の取出ポート７が形成されている。取出ポート７には、取出ポート７の開口量を増減する背圧調整弁（弁機構）８が設けられている。背圧調整弁８の下流には、ケーキシュート４１が配置されている。
取出ポート７は、装置の長期運転停止時に予めろ過室３内のケーキを排出しておく必要があるため、環状板２の下半周の範囲に配置されるのが好ましい。取出ポート７から排出されたケーキとろ過板１から排出されたろ液との接触を防止するため、取出ポート７は、環状板２鉛直線から略４５°傾いた位置に配置されるのがさらに好ましい。
図１４，図１５，及び図１６に示すように、背圧調整弁８は、取出ポート７の対向縁に対して回転自在に支持された一対の回転軸２８，２８と、各回転軸２８に固定されて取出ポート７を開閉する一対のダンパー２９，２９と、ロッド３３を有するシリンダ３２と、ロッド３３と回転軸２８，２８とを連結してロッド３３の往復運動を回転軸２８，２８の回転運動に変換して伝達する２本のリンク３０，３０とを備えている。図１５に示すように、各リンク３０の一端には、回転軸２８が挿通されて固定される固定穴３０ａが形成されている。各リンク３０の他端には、相互に重なり合う長孔３１が形成されている。ロッド３３に固定された軸３３ａは、重なった長孔３１に回転自在に挿通している。これにより、ロッド３３が伸びると、ダンパー２９，２９が相互に近づく方向（閉方向）へ回転し、ロッド３３が縮むと、ダンパー２９，２９が相互に離れる方向（開方向）へ回転する。羽根車１４の回転摩擦力と取出ポート７の絞り込みとによって、ろ過室３内に背圧が発生する。ケーキに背圧が加わることにより、ケーキが連続的に圧搾され脱水されて、取出ポート７から排出される。
図１７及び図１８には、他の背圧調整弁８ａの例が示されている。背圧調整弁８ａは、取出ポート７の下端を構成する部材７ａの縁に対して回転自在に支持された回転軸２８ａと、回転軸２８ａに固定されて取出ポート７を開閉するダンパー２９ａと、ロッド３３を有するシリンダ３２と、ロッド３３と回転軸２８ａとを連結してロッド３３の往復運動を回転軸２８ａの回転運動に変換して伝達するレバー４３とを備えている。レバー４３の一端は回転軸２８ａに固定され、レバー４３の他端はロッド３３に回転自在に連結されている。レバー４３は、自身が伸縮自在に構成されている。ロッド３３が伸びると、ダンパー２９ａが閉方向へ回転し、ロッド３３が縮むと、ダンパー２９ａが開方向へ回転する。
なお、背圧調整弁８，８ａは、ろ過室３内の圧力を検出する手段を備えても良い。具体的には、環状板２の内面上に、ろ過室３内の圧力を検出するセンサーを固定しても良い。センサーからの検出値（ろ過室３内の圧力）に応じて取出ポート７，７ａの開口量を調整すれば、取出ポート７，７ａから排出されるケーキの含水率をより均一に調整することができる。また、センサーからの検出値に応じてシリンダ３２を制御する制御回路を設けても良い。
図１及び図２に示すように、駆動軸１７の上方のろ過板１，１の外側には、スクリーン４を洗浄するための洗浄ノズル３４が配置されている。各洗浄ノズル３４は、洗浄水管３５に固定されている。洗浄水管３５の端部は、スイベルジョイント３６を介して洗浄水供給管３７に連結されている。洗浄水管３５の端部の外周には、プーリ３８が固定され、プーリ３８は駆動機３９に連結されている。駆動機３９は、プーリ３８を介して洗浄水管３５を揺動する。これにより、洗浄ノズル３４は、ろ過板１，１の外面上を往復移動し、スクリーン４に洗浄水を吹きつけて洗浄する。
駆動軸１７の上方のろ過室３（ろ過板１，１及び環状板２）と洗浄ノズル３４とは、洗浄水の飛散を防止するカバー４２によって覆われている。洗浄水管３５の端部は、カバー４２を挿通している。駆動軸１７の下方のろ過室３（ろ過板１，１及び環状板２）は、ろ液受け用のトラフ４０によって覆われている。スクリーン４から排出されたろ液は、トラフ４０の下部に形成された排出ポート４０ａから流出する。
上記のように構成された装置の使用方法について、以下に説明する。
ろ過室３内が空の状態である使用開始時には、取出ポート７を閉じた状態で、羽根車１４を微速回転させながら、原液（汚泥）をろ過室３内に供給する。このとき、羽根車１４の回転速度は、例えば１００〜５００mm/minに設定され、原液の供給圧は、例えば０．１〜０．７kg/cm2に設定される。ろ過室３に流入した原液は、上記供給圧と羽根１５の作用面５２からの押圧力を受けて、外周方向へ加圧搬送される。その際、ろ過板１，１のスクリーン４，４によって原液が逐次ろ過される。ろ過室３内への流入直後の原液に対しては、主に上記供給圧によって原液は濃縮される。羽根車１４は、濃縮された原液とろ過板１，１との間の摺動摩擦抵抗に打ち勝つ力で原液を押圧し、原液は上記供給圧と遅れ角αを有する羽根１５の回転クサビ作用力とによってさらに脱水されながら半径方向に押し出される。その結果、原液がケーキ化し、同時に羽根車１４により湾曲移動するケーキに剪断力が加えられる。
所定時間経過後、ろ過室３内にケーキが充満して圧力が上昇したとき、取出ポート７が所定量開かれる。これにより、圧搾されたケーキが取出ポート７から背圧を受けて排出される。ろ過室３内の圧力が調整された状態では、所望の含水率のケーキが連続して排出される。
なお、羽根１５の縁にスクリーン４に接するスクレーパー２６を設けておくことにより、スクリーン４の目詰まりの発生を未然に且つ確実に防止することができ、連続運転が可能となる。
運転終了時には、洗浄ノズル３４から吹き出される洗浄水によって、ろ過板１，１に付着した原液（ケーキ）を洗浄し、装置を停止する。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１９には、ほぼ平行に並べられた複数のろ過室３を有する連続圧搾脱水装置が示されている。なお、図１の実施形態と同様の構成部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１９の装置は、並設された複数のろ過ユニット７０と、駆動軸１７とを備えている。各ろ過ユニット７０は、環状板２と２枚のろ過板１，１とに区画されたろ過室３と、ろ過室３内に配置された羽根車１４とを有する。
複数の環状板２は、同一の中心軸周りに配置されている。駆動軸１７は、環状板２の中心軸を通ってろ過室３内を挿通し、ろ過室３に対して回転自在である。駆動軸１７は、支持筒１０，１０ａ，１０ｂによってフレーム１３に支持されている。
羽根車１４は、駆動軸１７に固定され、駆動軸１７と共に回転する。駆動軸１７内には、各ろ過室３へ原液を供給する主供給路１８が形成されている。羽根車１４の各羽根１５は、ろ過板１，１に面する２つの側縁と、環状板２に面する端縁とを有する。
各ろ過板１は、原液をろ液とケーキとに分離するためのスクリーンを含む。環状板２は、ケーキのための取出ポートを含む。スクリーン及び取出ポートは、図２と同様の構成である。
主供給路１８からろ過室３内への原液の流入圧と羽根１５の回転とによって、ろ液は、スクリーン４からろ過室３の外へ流出し、ろ過室３内に残存するケーキは、取出ポート７からろ過室３の外へ押し出される。
このような装置によれば、複数のろ過室３によって、大量の汚泥を同時に処理することができる。また、ろ過室３を並べるように配置したので、装置の占有スペースが小さくて済む。
産業上の利用の可能性
以上のように、本発明に係る連続圧搾脱水装置は、濃縮汚泥の連続圧搾脱水に有用であり、特に下水汚泥などのようにろ過が困難な汚泥の連続圧搾脱水に適している。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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