(57)【要約】  【課題】脱水効果の高い脱水システムを提供する。  【解決手段】脱水装置８は、周壁に小孔１４が形成された外筒スクリーン１２と、外筒スクリーン１２の内部に設けられたスクリュー軸１３と、スクリュー軸１３の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー羽根１５とを備え、スクリュー羽根１５と共にスクリュー軸１３を回転させることで、外筒スクリーン１２に投入された脱水対象物を、外筒スクリーン１２の内部を含む搬送路１０１において、スクリュー軸１３の軸心方向に搬送しながら圧縮し、脱水対象物から分離した水分を外筒スクリーン１２の小孔１４から排出する。脱水装置８は、搬送路１０１の上流部を搬送される脱水対象物を間接加熱方式で加熱する加熱用ジャケット５１と、搬送路１０１における加熱用ジャケット５１の下流側に設けられ、脱水対象物を冷却する冷却用ジャケット５２とを備えている。【選択図】 図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記搬送路における前記加熱手段の下流側に設けられ、前記脱水対象物を冷却する冷却手段と、
を備えた、脱水装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、冷媒を用いて間接冷却方式で前記脱水対象物を冷却する、請求項１に記載の脱水装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、減圧室を備え、前記減圧室内で前記脱水対象物に含まれる水分の沸点を降下させて前記脱水対象物を冷却する、請求項１に記載の脱水装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記脱水対象物に送風して前記脱水対象物を冷却する、請求項１に記載の脱水装置。
【請求項５】
前記冷却手段で冷却された前記脱水対象物が所定の温度となるように、前記冷媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段をさらに備えた、請求項２に記載の脱水装置。
【請求項６】
前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記冷媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段をさらに備えた、請求項２に記載の脱水装置。
【請求項７】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記脱水対象物が前記搬送路における前記加熱手段の下流側で所定の温度となるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段と、
を備えた、脱水装置。
【請求項８】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段と、
を備えた、脱水装置。
【請求項９】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記搬送路における前記加熱手段の下流側に設けられ、前記脱水対象物を冷却する冷却手段と、
を備えた、脱水システム。
【請求項１０】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記脱水対象物が前記搬送路における前記加熱手段の下流側で所定の温度となるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段と、
を備えた、脱水システム。
【請求項１１】
脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、
前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、
前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段と、
を備えた、脱水システム。
【請求項１２】
脱水装置の搬送路において脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法において、
前記搬送路において、加熱された後の前記脱水対象物を冷却する工程を含む、脱水方法。
【請求項１３】
脱水装置の搬送路において熱媒を用いて間接加熱方式で脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法において、
前記搬送路において、加熱された後の前記脱水対象物が所定の温度になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する工程を含む、脱水方法。
【請求項１４】
脱水装置の搬送路において熱媒を用いて間接加熱方式で脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法において、
前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する工程を含む、脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥等の水分を含む対象物から水分を除去する脱水装置、脱水装置を含む脱水システム、及び脱水装置を用いた脱水方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚泥処理では、汚泥を脱水装置で脱水し、脱水された汚泥（「脱水汚泥」なしい「脱水ケーキ」ともいう。）を乾燥機で乾燥し、さらに焼却炉で焼却するという処理が行われる。脱水処理における脱水効果が低く、脱水処理によって得られる脱水汚泥の含水率が高いと、その後の脱水汚泥の乾燥や焼却において脱水汚泥中の水分を蒸発させるために大きなエネルギー（熱量）を要し、省エネルギーや創エネルギーに不利となる。
【０００３】
そこで、従来、脱水装置において、汚泥を加熱しながら脱水することで脱水汚泥の低含水率化を図った脱水装置が提案されている（例えば、特許文献１）。また、同様にスクリュープレス方式の脱水装置において、汚泥を加熱する伝熱面積を増大させるために、スクリュー羽根を中空にしてスクリュー羽根にも熱媒を供給する脱水装置も知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第１２１１４１８号公報
【特許文献２】特許第２７２１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願の発明者らは、小孔が形成された濾過面を有する外筒スクリーンに部分的に加熱面を設けた脱水装置を提案している（特願２０１５−１７５８７２号）。この脱水装置よれば、汚泥は加熱面で加熱されることで粘度が低下し、また、熱変性によって保水力が低下するので、脱水されやすい状態となり、汚泥がそのような状態で濾過面に達すると十分に濾過されるので、含水率を十分に低下させて、その後の乾燥や焼却に必要な熱量を減少できる。
【０００６】
しかしながら、この脱水装置は、汚泥を加圧して脱水するものであるが、汚泥を加熱しながら脱水すると、上記のように汚泥の粘度が低下するので、汚泥の流動性が増加し、脱水汚泥は脱水機からスムーズに排出されてしまう。そうすると、汚泥に加わる圧力が低下して、搬送方向の圧縮による圧搾力が低下してしまい、さらなる低含水率化が困難になる。
【０００７】
また、脱水装置内で脱水汚泥の温度条件が変動することにより、含水率が変動して安定しない場合がある。含水率が不安定になると、後段の乾燥機や焼却炉、コンポスト設備の運転管理が煩雑になる等、設備管理上の悪影響が生じる。
【０００８】
さらに、温度が高い脱水汚泥は、後段のコンベアなどに結露を発生させて、腐食の原因となることがある。
【０００９】
本発明は、汚泥を加熱しながら脱水する脱水装置であって、さらなる低含水率化が可能な脱水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の脱水装置は、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記搬送路における前記加熱手段の下流側に設けられ、前記脱水対象物を冷却する冷却手段とを備えている。
【００１１】
この構成により、加熱手段によって加熱脱水が行われるとともに、加熱脱水が行われる部分の下流側に冷却手段を設けたので、この冷却手段によって脱水対象物が冷却されて粘度が高くなり、流動性が低下する。そうすると、そのように流動性が低下した脱水対象物より上流側において汚泥がスクリュー羽根によって強制的に下流に向けて搬送されることで搬送路内の圧力が上昇して、汚泥に対する圧搾力が強くなり、高い脱水効果が得られる。また、脱水対象物は温度が低下した状態で脱水装置から排出されるので、含水率が安定し、後段の乾燥機等の運転管理を安定的に行うことができる。さらに、脱水対象物が高温のまま脱水装置から排出されることがないので、後段のコンベア等に結露を発生させることが回避される。なお、冷却手段は、加熱手段と搬送路方向に一部で重なっていてもよい。
【００１２】
なお、脱水装置は、周壁に小孔が形成された外筒スクリーンと、前記外筒スクリーンの内部に設けられたスクリュー軸と、前記スクリュー軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー羽根とを備え、前記スクリュー羽根と共に前記スクリュー軸を回転させることで、前記外筒スクリーンに投入された脱水対象物を、前記外筒スクリーンの内部を含む搬送路において、前記スクリュー軸の軸心方向に搬送しながら圧縮し、前記脱水対象物から分離した水分を前記外筒スクリーンの前記小孔から排出する脱水装置であってよい。
【００１３】
前記冷却手段は、冷媒を用いて間接冷却方式で前記脱水対象物を冷却してよい。
【００１４】
この構成により、脱水対象物に水分を与える（含水率を上げてしまう）ことなく、冷媒を用いて脱水対象物の温度を低下させることができる。
【００１５】
前記冷却手段は、減圧室を備え、前記減圧室内で前記脱水対象物に含まれる水分の沸点を降下させて前記脱水対象物を冷却してよい。
【００１６】
この構成によれば、減圧室で脱水対象物の沸点を降下させて水分の蒸発を促すことができ、これによって脱水対象物は潜熱が除去されて温度が低下する。
【００１７】
前記冷却手段は、前記脱水対象物に送風して前記脱水対象物を冷却してよい。
【００１８】
この構成により、脱水対象物は送風によって冷却されて顕熱が取り除かれるとともに、送風によって水分が蒸発して潜熱も取り除かれて、温度が低下する。
【００１９】
上記の脱水装置は、前記冷却手段で冷却された前記脱水対象物が所定の温度となるように、前記冷媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段をさらに備えていてよい。
【００２０】
この構成により、脱水対象物が冷却手段で所定の温度になるように、冷却手段での冷却が行われるので、脱水汚泥の粘度を高くして、流動性を低下させることができる。なお、調節手段は、脱水対象物の温度の検出値に基づいて自動制御によって調節を行う制御手段であってよく、あるいは、オペレータが手動で調節するものであってもよい。
【００２１】
上記の脱水装置は、前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記冷媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段をさらに備えていてよい。
【００２２】
この構成により、搬送路が所定の圧力になるように、冷却手段での冷却が行われる。
【００２３】
本発明の他の態様の脱水装置は、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記脱水対象物が前記搬送路における前記加熱手段の下流側で所定の温度となるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段とを備えている。
【００２４】
この構成により、脱水対象物が搬送路における加熱手段の下流側で所定の温度になるように、加熱手段での加熱が行われるので、加熱手段の下流側で脱水汚泥の粘度を高くして、流動性を低下させることができる。なお、調節手段は、脱水対象物の温度の検出値に基づいて自動制御によって調節を行う制御手段であってよく、あるいは、オペレータが手動で調節するものであってもよい。
【００２５】
本発明のさらに他の態様の脱水装置は、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水装置であって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段とを備えている。
【００２６】
この構成により、搬送路が所定の圧力になるように、加熱手段での加熱が行われるので、加熱手段の下流側の搬送路内の圧力を高くできる。
【００２７】
本発明の一態様の脱水システムは、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記搬送路における前記加熱手段の下流側に設けられ、前記脱水対象物を冷却する冷却手段とを備えている。
【００２８】
この構成により、加熱手段によって加熱脱水が行われるとともに、加熱脱水が行われる部分の下流側に冷却手段を設けたので、この冷却手段によって脱水対象物が冷却されて粘度が高くなり、流動性が低下する。そうすると、そのように流動性が低下した脱水対象物より上流側において汚泥がスクリュー羽根によって強制的に下流に向けて搬送されることで搬送路内の圧力が上昇して、汚泥に対する圧搾力が強くなり、高い脱水効果が得られる。
【００２９】
なお、脱水システムは、周壁に小孔が形成された外筒スクリーンと、前記外筒スクリーンの内部に設けられたスクリュー軸と、前記スクリュー軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー羽根とを備え、前記スクリュー羽根と共に前記スクリュー軸を回転させることで、前記外筒スクリーンに投入された脱水対象物を、前記外筒スクリーンの内部を含む搬送路において、前記スクリュー軸の軸心方向に搬送しながら圧縮し、前記脱水対象物から分離した水分を前記外筒スクリーンの前記小孔から排出する脱水システムであってよい。
【００３０】
本発明の他の態様の脱水システムは、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記脱水対象物が前記搬送路における前記加熱手段の下流側で所定の温度となるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段とを備えている。
【００３１】
この構成により、脱水対象物は搬送路における加熱手段の下流側で所定の温度になるように、加熱手段での加熱が行われるので、加熱手段の下流側で脱水汚泥の粘度を高くして、流動性を小さくできる。なお、調節手段は、脱水対象物の温度の検出値に基づいて自動制御によって調節を行う制御手段であってよく、あるいは、オペレータが手動で調節するものであってもよい。
【００３２】
本発明のさらに他の態様の脱水システムは、脱水対象物を搬送路において搬送しながら脱水する脱水システムであって、前記搬送路の上流部を搬送される前記脱水対象物を、熱媒を用いて間接加熱方式で前記脱水対象物を加熱する加熱手段と、前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する調節手段とを備えている。
【００３３】
この構成により、搬送路が所定の圧力になるように、加熱手段での加熱が行われるので、加熱手段の下流側の搬送路内の圧力を高くできる。
【００３４】
本発明の一態様の脱水方法は、脱水装置の搬送路において脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法であって、前記搬送路において、加熱された後の前記脱水対象物を冷却する工程を含んでいる。
【００３５】
この構成により、脱水対象物に対して加熱しながらの脱水が行われるとともに、加熱された後の脱水対象物を搬送路において冷却するので、この冷却によって脱水対象物の粘度が高くなり、流動性が低下する。そうすると、そのように流動性が低下した脱水対象物より上流側において汚泥が下流に向けて搬送されることで搬送路内の圧力が上昇して、汚泥に対する圧搾力が強くなり、高い脱水効果が得られる。
【００３６】
本発明の他の態様の脱水方法は、脱水装置の搬送路において熱媒を用いて間接加熱方式で脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法であって、前記搬送路において、加熱された後の前記脱水対象物が所定の温度になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する工程を含んでいる。
【００３７】
この構成により、搬送路における加熱された後の脱水対象物が所定の温度になるように、加熱が行われるので、搬送路の下流側で脱水汚泥の粘度を高くして、流動性を小さくできる。
【００３８】
本発明のさらに他の態様の脱水方法は、脱水装置の搬送路において熱媒を用いて間接加熱方式で脱水対象物を加熱しながら脱水する脱水方法であって、前記搬送路内が所定の圧力になるように、前記熱媒の温度、供給量、及び／又は供給時間を調節する工程を含んでいる。
【００３９】
この構成により、搬送路内が所定の圧力になるように、脱水対象物の加熱が行われるので、搬送路内の圧力を高くできる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、加熱しながら脱水する脱水装置において、さらなる低含水率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る脱水システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る濃縮機の構成を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る脱水装置の断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー軸の内部に供給される熱媒及び冷媒の流路の例を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る脱水機を模式的に示した図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る脱水装置の断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る脱水装置の断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る脱水機を模式的に示した図
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る脱水装置の断面図
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る脱水機を模式的に示した図
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る脱水装置の断面図
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る脱水機を模式的に示した図
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る脱水機を模式的に示した図
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係るスクリュー軸の内部に供給される熱媒及び冷媒の流路の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態の脱水システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【００４３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る脱水システムの構成を示すブロック図である。図中、実線の矢印は、複数の処理を経て汚泥から焼却灰とされる処理対象物の流れを示しており、点線の矢印は、他の気体や液体の流れを示している。
【００４４】
本実施の形態の脱水システム１００は、し尿、下水、工場廃液等の有機性汚水、浄化槽汚泥、生活雑廃水汚泥（生活排水ピットの汚泥、ビルピット汚泥等の濃厚なＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ：浮遊物質濃度）を含有するもの）、上水汚泥等の汚泥を脱水するシステムとして有効であるが、本発明の脱水システムが脱水を行う対象物（脱水対象物）はこれらに限られない。脱水システム１００は、機械的な脱水のみでは十分な脱水が困難な難脱水性の汚泥に対して有効に用いられる。以下の実施の形態では、脱水システム１００が、有機性廃棄物である汚泥（有機汚泥）を脱水対象物措定、脱水処理を行う例を説明する。
【００４５】
脱水システム１００は、汚泥に対して嫌気性消化処理（メタン発酵処理）を行う消化槽１と、消化槽１で得られた消化汚泥に対して凝集剤等の薬品を添加して凝集汚泥を調製する凝集槽２と、凝集槽２で得られた凝集汚泥に対して、濃縮及び脱水を行う脱水装置８と、脱水処理により得られた脱水汚泥（脱水ケーキ）を燃焼させる熱処理設備としての焼却炉５と、脱水機４に供給する熱媒を加熱する熱媒加熱機６とを備えている。
【００４６】
脱水装置８は、脱水処理の前に汚泥から水分を分離して流動性の低い濃縮汚泥とする濃縮機３と、濃縮機３で得られた濃縮汚泥を脱水対象物として、この脱水対象物に対して脱水処理を行う脱水機４を備えている。なお、熱処理設備としては、焼却炉（焼却設備）の他に、炭化設備、乾燥設備がある。また、図１の例では、凝集槽２は２段であるが、凝集槽２を１段として、ポリマ及び無機凝集剤を添加してもよいし、３段以上の複数段であってもよい。
【００４７】
消化槽１のメタン発酵で生成されたメタンガスを含む消化ガスは、熱媒加熱機６に供給される。また、焼却炉５の焼却によって発生した廃熱も熱媒加熱機６に供給される。熱媒加熱機６は、例えば水等の熱媒を加熱して脱水機４に供給する。脱水機４は、この熱媒から得られる熱を用いて汚泥を加熱しながら脱水する。なお、焼却炉５は、脱水機４から排出される脱水汚泥のみでなく、他の場内汚泥や外部から搬入された脱水汚泥を焼却してもよい。
【００４８】
濃縮機３と脱水機４とは脱水システム１００の濃縮部及び脱水部として一体的に構成され、脱水装置８を構成する。なお、濃縮機３と脱水機４は、図３に示すように一体的に構成されてもよいし、濃縮機３を脱水機４の上部や横などに独立して設けてもよい。濃縮機３と脱水機４が別置で設けられる場合には、濃縮機３が脱水システム１００の濃縮部となり、脱水機４が脱水システム１００の脱水部となる。
【００４９】
図２は、濃縮機３の構造を示す図である。本実施の形態の濃縮機３は、汚泥圧搾機であり、汚泥投入用ホッパー３１と、汚泥移動手段３２と、汚泥移動手段３２の上方に設けられた加圧手段３３と、汚泥移動手段３２の下方に設けられた水捕集手段３４とを備えている。
【００５０】
汚泥移動手段３２は、濾布で形成されるベルト３６とベルト駆動装置３８とで構成される。ベルト駆動装置３８がベルト３６を駆動すると、ベルト３６の上面全体（搬送面）が水平移動し、凝集汚泥を水平方向汚泥排出口側に移動させる。凝集汚泥は、ベルト３６上を移動する間に濾過され、濾液は下方の水捕集手段３４に落下する。
【００５１】
加圧手段３３は、汚泥移動手段３２の汚泥排出口３７の手前に、ベルト３６との間に隙間を空けて斜めに設置された加圧板３３Ａを備えている。汚泥は、汚泥移動手段３２によって水平方向汚泥排出口側に移動されてくると、加圧板３３Ａとベルト３６との間の隙間を通過する際に上から加圧される。
【００５２】
加圧板３３Ａは１つ或いは２つ以上設けてもよいし、また、加圧板３３Ａは、設置角度が固定されるように設けることもできるし、設置角度を随時変更できるように設けることもでき、さらには、上下揺動可能に軸支することもできる。加圧板３３Ａの角度並びにベルト３６との隙間の大きさを変更することにより、凝集汚泥にかかる圧力を調整することができ、濃縮効率を調整することができる。また、加圧板３３Ａの代わりに、例えばローラを設置することもできる。
【００５３】
水捕集手段３４は、汚泥移動手段３２に沿ってその下方に設けられており、汚泥移動手段３２から落下してくる水を捕集して、廃水口から排水できるようになっている。
【００５４】
次に、このような構成を備えた濃縮機３の動作について説明する。汚泥投入用ホッパー３１に凝集汚泥を投入すると、凝集汚泥は汚泥移動手段３２によって水平方向汚泥排出口側に移動させられ、ベルト３６の上面上を水平に搬送される。凝集汚泥は、この搬送過程で脱水されると共に、加圧板３３Ａで圧搾されることで、さらに濃縮濾液を分離させ、濃縮汚泥の濃度を所定の濃度に近づけられ、汚泥排出口３７から板状の濃縮汚泥として送り出される。脱水された水は、汚泥移動手段３２から落下して水捕集手段３４に捕集され、廃水口から排水される。
【００５５】
なお、濃縮機３としては、上記のような構成の汚泥圧搾機のほかにも、従来の汚泥脱水に使用される汚泥圧搾機、例えば遠心濃縮機、スクリュー濃縮機、楕円板型濃縮機などを採用することも可能である。また、平板で汚泥を加圧する構成の機械を使用することもできる。また、濃縮濾液を分離するための構造は、ベルトに限定されず、隙間を空けたスリットバーを並べて、その隙間から濃縮濾液を排出し、スリットバー上の濃縮汚泥を機械的な移送手段で移送するような装置で代替してもよい。
【００５６】
濃縮機３では、上記のような機械濃縮によって、汚泥濃度が６％以上、好ましくは８％以上になるように、汚泥を濃縮する。このように濃縮された汚泥には、ポリマ又はポリ鉄（もしくはその両方）が添加されて、濃縮機３から排出される。濃縮機３から排出された濃縮汚泥は、その重力によって脱水機４の投入口２２から外筒スクリーン１２内に投入される。
【００５７】
図３は、濃縮機３と脱水機４とが一体的に構成されてなる脱水装置８の断面図である。なお、図３において、後述する加熱用ジャケット５１及び冷却用ジャケット５２は断面ではなく、正面から見た状態を描いている。濃縮機３と脱水機４とを、図３に示すように一体的に構成せず、濃縮機３を脱水機４とは独立させて脱水機４の上部や横などに設けてもよい。
【００５８】
本実施の形態の脱水機４は、いわゆるスクリュープレス方式の脱水機である。脱水機４では、機台１１の上に円筒形状の外筒スクリーン１２が水平に設置されている。外筒スクリーン１２は、サポート部材に支持されている。外筒スクリーン１２の軸方向の一端（上流側、図３では右側）の上部には、濃縮機３から排出される汚泥（濃縮汚泥）を外筒スクリーン１２内に取り込むための投入口２２が設けられている。外筒スクリーン１２の他端（下流側、図３では左側）は開放端となっている。
【００５９】
外筒スクリーン１２の内部には、スクリュー軸１３が外筒スクリーン１２と同芯状に設けらている。スクリュー軸１３は、汚泥の搬送方向（図３の左方向）に向かって径が次第に大きくなるテーパ形状を有しており、汚泥の排出側（下流側）に大径端部を有し、汚泥の供給側（上流側）に小径端部を有する。スクリュー軸１３は、外筒スクリーン１２に対して、回転可能かつ軸芯方向に移動可能である。
【００６０】
外筒スクリーン１２には、周壁に多数の小孔１４が設けられている。小孔１４は、外筒スクリーン１２の内部と外部とを連通する。スクリュー軸１３の周囲にはスクリュー羽根１５が螺旋状に巻き付けられている。機台１１の上には、スクリュー軸１３の軸芯方向に沿って移動可能な可動台１６が設けられている。可動台１６の上には、前側軸受１７と後側軸受１８とが立設されている。前側軸受１７と後側軸受１８は、外筒スクリーン１２の閉鎖端板から突出したスクリュー軸１３の小径端部を径方向と軸芯方向に軸受けしている。
【００６１】
前側軸受１７及び後側軸受１８の上には、減速機付きの可変速電動機１９が設けられている。可変速電動機１９の回転軸とスクリュー軸１３の小径端部とは、連結ベルト２０によって回転連結されている。可変速電動機１９の回転がスクリュー軸１３に伝達され、このようにして、可動台１６の上に回転駆動装置が構成される。
【００６２】
可動台１６は、図示しない駆動装置によってスクリュー軸１３の軸芯方向に平行移動（前進又は後退）する。この可動台１６の移動によって、前側軸受１７、後側軸受１８、可変速電動機１９、及び連結ベルト２０もスクリュー軸１３の軸芯方向に移動し、さらに、スクリュー軸１３もその軸芯方向に移動する。このスクリュー軸１３の軸芯方向への移動によって、外筒スクリーン１２に対するスクリュー軸１３の軸芯方向位置が変更される。
【００６３】
スクリュー軸１３のスクリュー羽根１５の間には螺旋状の搬送圧縮通路２１が形成されている。搬送圧縮通路２１は外筒スクリーン１２で覆われている。搬送圧縮通路２１の断面積は、汚泥の供給側（上流側）より排出側（下流側）の方が小さくなっており、搬送圧縮通路２１では、汚泥は、外筒スクリーン１２の内周面とスクリュー軸１３の外周面とスクリュー羽根１５とで圧縮されつつ搬送される。
【００６４】
外筒スクリーン１２とスクリュー軸１３のスクリュー羽根１５ないし大径部分の間には、搬送圧縮通路２１を通過した汚泥をさらに圧縮する四角形断面の円環形状ないし円筒形状の圧縮室２３が形成されている。圧縮室２３は、搬送圧縮通路２１の出口を入口としている。
【００６５】
外筒スクリーン１２の下には、外筒スクリーン１２内の圧搾によって汚泥から分離して小孔１４から流出する液体を集める受皿２４が設けられている。外筒スクリーン１２の開放端と、基台１１に立設された軸受板２５との間には脱水汚泥排出室４０が設けられている。脱水汚泥排出室４０には、外筒スクリーン１２の開放端から連続して形成された排出管４１が設けられている。
【００６６】
軸受板２５は、外筒スクリーン１２の開放端から突出したスクリュー軸１３の大径端部を径方向にのみ軸受している。また、軸受板２５には、複数の油圧シリンダ２６が固定されている。油圧シリンダ２６のピストンロッド２７が軸受板２５を貫通している。ピストンロッド２７の先端は排出テーパーコーン２９に連結している。ピストンロッド２７の前進、後退と所望位置での停止を制御する油圧回路（不図示）が、排出テーパーコーン２９の位置をスクリュー軸１３の軸芯方向へ変更させる。
【００６７】
スクリュー軸１３の大径端部と排出管４１の下には、排出管４１の出口から排出される脱水汚泥の落下路２８が設けられている。外筒スクリーン１２の内部と、外筒スクリーン１２の開放端から連続して設けられた排出管４１の内部とが汚泥が圧縮されながら搬送される搬送路１０１（図５参照）とされる。
【００６８】
上記のように構成された脱水機４において、可変速電動機１９によって一体的となったスクリュー軸１３とスクリュー羽根１５を回転させ、投入口２２から外筒スクリーン１２に汚泥を投入すると、汚泥は、スクリュー軸１３の軸心方向に搬送されつつ搬送路１０１内の圧力によって圧縮（圧搾）されて、汚泥から水分が離脱する。汚泥から分離した水分は外筒スクリーン１２の小孔１４から外筒スクリーン１２の外に排出されて、受皿２４に受け入れられる。この脱水処理にて得られた脱水汚泥は、上流側から搬送されてくる脱水汚泥に押されることで、排出管４１を経て、排出テーパーコーン２９で径方向の外向きに導かれて落下路２８に落下し、落下路２８から脱水機４の外に排出される。
【００６９】
即ち、外筒スクリーン１２内に投入された濃縮汚泥は、回転するスクリュー軸１３の周りに螺旋状に設けられたスクリュー羽根１５によって搬送路１０１を上流から下流に向けて搬送されつつ、搬送路１０１内の圧力によって圧縮され、この圧縮によって分離した水分が外筒スクリーン１２の周壁に設けられた小孔１４から外部に排出される。また、脱水された汚泥（脱水汚泥）は、搬送路１０１内の圧力によって外筒スクリーン１２の開放端から押し出されて排出管４１を通って、排出管４１の端部と排出テーパーコーン２９との間の隙間から押し出されて落下路２８に落下し、落下路２８から脱水機４の外部に排出される。
【００７０】
この脱水機４において、所望の脱水性能を得るため、圧縮室２３の入口から出口までの長さを調整する場合は、スクリュー軸１３の可動台１６を含む軸芯方向位置変更装置で、スクリュー軸１３を軸芯方向に移動して外筒スクリーン１２に対するスクリュー軸１３の軸芯方向位置を変更し、これによって圧縮室２３の長さを増減させる。
【００７１】
可動台１６を図示しない駆動装置によって前進させて、その前進位置に停止させ、スクリュー軸１３の軸芯方向位置を圧縮室２３の出口側に変更すると、外筒スクリーン１２とスクリュー軸１３のスクリュー羽根１５ないし大径部分の嵌合長さが減少し、圧縮室２３の長さが減少する。逆に、可動台１６を後退させてその後退位置に停止させ、スクリュー軸１３の軸芯方向位置を搬送圧縮通路２１の入口側に変更すると、圧縮室２３の長さが増加する。
【００７２】
本実施の形態の脱水機４では、外筒スクリーン１２の外周面に、軸方向に間隔をあけて複数の加熱用ジャケット５１が設けられている。図３の例の加熱用ジャケット５１は、外筒スクリーン１２の外周を囲む環状の中空部材である。熱媒を内部に流通させて加熱用ジャケット５１を加熱することで、外筒スクリーン１２内の汚泥が間接加熱方式で加熱される。加熱用ジャケット５１は、外筒スクリーン１２の外周面の一部に沿って、外筒スクリーン１２の外周面に接触するように設けることができる。
【００７３】
上述のように、外筒スクリーン１２には、圧搾された汚泥から分離した水分を外筒スクリーン１２の外部に排出するための小孔１４が複数設けられている。加熱用ジャケット５１が被せられた外筒スクリーン１２の外周面では、この小孔１４が塞がれて汚泥から分離した水分を排出することができず、濾過面積が減少することになるが、脱水処理に影響はない。その理由は以下のとおりである。
【００７４】
脱水処理には、汚泥から水分を分離する（汚泥から濾液を絞り出す）分離工程と、濾液を外筒スクリーン１２外に排出する排出工程とがあり、それぞれの工程における濾液の量は同じである。しかしながら、濾液を処理する（絞り出す／排出する）時間はそれぞれの工程で異なり、分離工程の方が長くなる。よって、排出工程では時間に余裕ができるため、外筒スクリーン１２に形成されている小孔１４による濾過面積が小さくても、脱水工程には影響しない。換言すれば、排出工程では、その濾液面積が小さくても、分離工程で汚泥から分離された水分を十分に排出できる。
【００７５】
本実施の形態の脱水機４では、汚泥の搬送方向（スクリュー軸１３の軸芯方向）に間隔をあけて複数（図３の例では３つ）の加熱用ジャケット５１が設けられている。このように、複数の加熱用ジャケット５１が汚泥の搬送方向に間隔をあけて設置されるので、外筒スクリーン１２の外周面は、搬送方向に濾過面（小孔１４が露出している面）と加熱面（加熱用ジャケット５１が取り付けられた面）とが交互に繰り返し配置され、汚泥は加熱と濾過を繰り返しながら搬送される。
【００７６】
このような加熱と濾過の繰り返すことで脱水効果が向上することが、実験で確認されている。すなわち、搬送方向の長さＬの加熱用ジャケット５１を１つだけ設置するよりも、搬送方向のピッチＬ／ｎでｎ枚の加熱用ジャケット５１を搬送方向に離間して設置したほうが脱水効果が高いことが分かっている。これは、汚泥は、加熱面で加熱されることで粘度が低下し、また、熱変性によって保水力が低下するので、脱水されやすい状態となり、汚泥がそのような状態で濾過面に達すると十分に濾過されるとともに、水分が離脱したことで汚泥量が減少し、加熱に必要な熱量が減少するため次の加熱用ジャケット面で加熱されやすくなり、さらに脱水されやすい状態となるからである。
【００７７】
外筒スクリーン１２の開放端（下流端）の外周面には、冷却用ジャケット５２が設けられている。図３の例の冷却用ジャケット５２は、外筒スクリーン１２の外周を囲む環状の中空部材である。冷媒を内部に流通させて冷却用ジャケット５２を冷却することで、外筒スクリーン１２内の汚泥（脱水汚泥）を間接冷却方式で冷却される。冷却用ジャケット５２は、外筒スクリーン１２の外周面の一部に沿って、外筒スクリーン１２の外周面に接触するように設けることができる。
【００７８】
冷却用ジャケット５２は、加熱用ジャケット５１よりも下流側、具体的には外筒スクリーン１２の圧縮室２３に対応した位置に設けられる。また、冷却用ジャケット５２は、スクリュー羽根１５の下流端よりも下流側を覆うように設けられる。脱水汚泥は、この冷却用ジャケット５２に対応する位置で冷却された後に、排出管４１に導入される。よって、排出管４１内、及び排出管４１と排出テーパーコーン２９との間の脱水汚泥は冷却されている。
【００７９】
このように、加熱しながらの脱水の処理を終えて含水率が低下した脱水汚泥について、搬送路１０１の下流端の手前で冷却することで、脱水汚泥の粘度が増加し、排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から排出されにくくなる。そうすると、排出管４１や圧縮部２３により多くの脱水汚泥が滞留することとなり、圧縮部２３の上流ではスクリュープレスによって汚泥に加わる圧力、即ち圧搾力が増大し、脱水効果をより大きくすることができる。
【００８０】
即ち、本実施の形態の脱水機４では、搬送路１０１の上流側に加熱脱水部が構成され、搬送路１０１の下流側には冷却排出部が構成される（図５参照）。図３の例では、加熱脱水部では、スクリュー軸１３にスクリュー羽根１５が形成され、外筒スクリーン１２の外周面に加熱面（加熱用ジャケット５１が設けられた面）と濾過面（小孔１４が露出する面）とが交互に設けられ、スクリュープレス方式の加熱脱水が行われる。また、冷却排出部では、冷却用ジャケット５２が設けられ、搬送路１０１の開放端、即ち排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から脱水汚泥が排出される前に、加熱脱水部で加熱された後の脱水汚泥が冷却される。なお、冷却用ジャケット５２は、冷却排出部の全体を覆うように構成されていなくてもよい。
【００８１】
本実施の形態では、さらに、スクリュー軸１３の内部にも熱媒や冷媒を流通させて、加熱冷却部では汚泥を加熱し、冷却排出部では脱水汚泥を冷却する。
【００８２】
図４は、スクリュー軸１３の内部に供給される熱媒及び冷媒の流路の例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態の脱水機４では、スクリュー軸１３が中空に形成されており、その内部に冷媒（冷水）及び熱媒加熱機６で加熱された熱媒（温水）が導入される。スクリュー軸１３の内部には、加熱脱水部に対応して熱媒流路１３１が形成され、冷却排出部に対応して冷媒流路１３２が形成される。熱媒流路１３１は冷媒流路１３２より上流側に形成され、冷媒流路１３２は、熱媒流路１３１より下流側に形成される。
【００８３】
スクリュー軸１３の内部には、スクリュー羽根１５の下流側の端部付近に、軸心方向に内部空間を仕切る仕切板１３３、１３４が設けられており、スクリュー軸１３の外管１３１の内部の空間は、この仕切板１３３、１３４によって軸芯方向に二分されている。仕切板１３３より上流側には加熱脱水部に対応した熱媒流路１３１が形成され、仕切板１３４より下流側には冷却排出部に対応した冷媒流路１３２が形成されている。
【００８４】
仕切板１３３の上流側（図４の右側）には、仕切板１３３の手前まで、軸芯方向に平行な内管１３５が設けられている。また、仕切板１３４の下流側（図４の左側）にも、仕切板１３４の手前まで、軸芯方向に平行な内管１３６が設けられている。即ち、スクリュー軸１３では、スクリュー軸１３の内部に内管１３５が設けられた二重管構造で熱媒流路１３１が形成され、スクリュー軸１３の内部に内管１３６が設けられた二重管構造で冷媒流路１３２が形成されている。
【００８５】
図４の例では、熱媒流路１３３として、熱媒が内管１３５を通って汚泥搬送方向の上流から下流に向けて流通し、仕切板１３３の手前の内管１３５の開放端から排出されて、内管１３５の外側を通って戻される流路が形成されている。また、冷媒流路１３２として、冷媒が内管１３６を通って汚泥搬送方向の下流から上流に向けて流通し、仕切板１３４の手前の内管１３６の開放端から排出されて、内管１３６の外側を通って戻される流路が形成されている。
【００８６】
なお、図４の例では、上記のとおり、熱媒流路１３１も冷媒流路１３２も、熱媒又は冷媒を内管から供給して、内管の外側から排出するという流路であるが、熱媒又は冷媒の流れの方向はこれらの逆であってもよく、即ち、内管の外側から熱媒又は冷媒を供給して内管を通して排出するようにしてもよい。
【００８７】
スクリュー軸１３と熱媒の供給源（熱媒加熱機６）及び冷媒の供給源とはそれぞれ回転継手（ロータリジョイント）を介して接続され、回転継手を介してスクリュー軸１３の内部に注入される。なお、冷媒の供給源は上水道、工業用水、井水であってよい。また、脱水濾液をそのまま冷媒として利用してもよく、あるいは、脱水濾液に含まれる汚濁物質を処理して得られる処理水を冷媒として利用してもよい。
【００８８】
以上のように、本実施の形態では、加熱脱水部において、スクリュー軸１３の内部に熱媒流路１３１が形成され、この熱媒流路１３１を流通する熱媒によって汚泥が加熱されるとともに、外筒スクリーン１２の外周面に間隔をあけて設置された加熱用ジャケット５１によっても汚泥が加熱される。また、加熱脱水部の下流側の冷却排出部では、スクリュー軸１３の内部に冷媒流路１３２が形成され、この冷媒流路１３２を流通する冷媒によって脱水汚泥が冷却されるとともに、外筒スクリーン１２の外周面に設置された冷却用ジャケット５２によっても汚泥が冷却される。
【００８９】
このように加熱脱水部で加熱された汚泥を排出する前に搬送路１０１の下流部の冷却排出部にて冷却することで、その粘度を増加させて、排出抵抗を大きくすることで、加熱脱水部による汚泥に係る圧力（圧搾力）を増大させる。これにより、加熱脱水部での汚泥の圧搾効果が増大して、脱水効果が増大するので、脱水汚泥の含水率を低下させることができる。
【００９０】
図５は、本実施の形態の脱水機４を模式的に示した図である。汚泥の投入口２２から排出テーパーコーン２９に至るまでの汚泥の搬送路１０１において、上流側に加熱脱水部が形成され、下流側に冷却排出部が形成される。加熱脱水部では、外筒スクリーン１２の外周面に加熱用ジャケット５１が設けられ、冷却排出部では、外筒スクリーン１２の外周面に冷却用ジャケット５２が設けられる。
【００９１】
本実施の形態の脱水機４では、加熱脱水部にて、スクリュー軸１３、スクリュー羽根１５、及び加熱用ジャケット５１によって汚泥を加熱しながら脱水するので、汚泥の粘度が低下し、また、熱変性によって汚泥の保水力が低下して、濾液が分離しやすくなる。このようにして、脱水汚泥の含水率を低減して、焼却炉５における汚泥の焼却に要するエネルギーを抑えることができる。分離できる濾液は加熱後速やかに分離し、それを分離しないことで余計なエネルギーを使用することを防ぐことができる。
【００９２】
さらに、本実施の形態の脱水装置８では、濃縮機３で汚泥の濃度を十分に高くし、加熱する汚泥量を減少させてから脱水機４で加熱をするので、脱水機４で汚泥を加熱するのに必要なエネルギー（加熱エネルギー）を抑えることができるとともに、脱水機４では濾過面積を小さくすることができ、その分、加熱用ジャケット５１の面積を広くすることができる。
【００９３】
また、加熱用ジャケット５１の面積を広くとることで、熱媒の温度が低くても（低温熱媒であっても）十分な加熱ができる。低温熱媒としては、温水を用いることができ、温水は、図１に示したように、焼却炉５や発電機７の廃熱を用いて生成できる。脱水機４では、汚泥の温度は、平均で４５℃以上１００℃未満とし、好ましくは５５℃以上１００℃未満とし、汚泥に含まれる水分が沸騰しない温度に抑える。
【００９４】
さらに、本実施の形態では、加熱脱水部にて加熱されて粘度が低下した汚泥を冷却排出部にて冷却することで粘度を大きくするので、脱水汚泥は、流動性が低下し、搬送路１０１の下流端、即ち排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から落下路２８に落下する手前で抵抗が大きくなって排出されにくくなる。これによって、脱水汚泥は、外筒スクリーン１２の下流側で若干詰まった状態（加熱されて粘度が低下したままの汚泥と比較して流れにくい状態）となる。この脱水汚泥の詰まりによって、加熱脱水部においてスクリュー羽根１５によって強制的に搬送される汚泥に反力を与えることになり、搬送路１０１内の圧力（機内圧力）を上昇させて、汚泥に対する圧搾力を大きくできる。
【００９５】
なお、加熱用ジャケット５１は、本発明の加熱手段に相当し、また、スクリュー軸１３内に構成された熱媒流路１３５も本発明の加熱手段に相当する。また、冷却用ジャケット５２は、本発明の冷却手段に相当し、スクリュー軸１３内に構成された冷媒流路１３６も本発明の冷却手段に相当する。
【００９６】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態の脱水装置８の断面図である。本実施の形態の脱水装置８では、外筒スクリーン１２の開放端から連続して脱水汚泥排出室４０に形成された排出管４１の外周面に冷却用ジャケット５２を設けている。外筒スクリーン１２の外周面には、加熱用ジャケット５１が被せられた加熱面と加熱用ジャケット５１が被せられていない濾過面とが汚泥の搬送方向に交互に複数回繰り返し配置されている。
【００９７】
この構成により、排出管４１において脱水汚泥が冷却されて、その粘度が増大して、流動性が低下し、排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から汚泥が排出されにくくなるので、搬送路１０１内の圧力（機内圧力）を上昇させて、汚泥に対する圧搾力を増大できる。また、本実施の形態の脱水機４では、圧縮室２３の周囲をジャケットで覆うことがなく、圧縮室２３からも小孔１４を介して濾液を排出できる。
【００９８】
また、第１及び第２の実施の形態では、搬送路１０１の外周に冷却用ジャケット５２を設けるという間接冷却方式によって、脱水汚泥に直接冷媒を接触させることがなく、脱水汚泥の水分を増加させてしまうとことを回避できる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態の脱水装置８の断面図である。本実施の形態の脱水装置８では、外筒スクリーン１２の開放端から連続して脱水汚泥排出室４０に形成された排出管４１内の脱水汚泥に送風することで、排出管４１内の脱水汚泥を冷却する。排出管４１の円筒部には吸気口４２が設けられており、その対角線上には排気口４３が設けられている。吸気口４２及び排気口４３にはそれぞれ脱水汚泥を通さず空気のみを通すフィルタが設けられている。また、吸気口４２には吸気管４４が接続されており、排気口４３には排気管４５が接続されている。
【０１００】
この構成において、吸気管４４から吸気口４２に空気（あるいは冷却された空気：冷気）を送り込み、排気口４３から排気管４５を通して排気することで、吸気口４２から排出管４１内に取り込まれた空気は、排出管４１内の脱水汚泥を通って、排出管４１内の脱水汚泥を冷却して排気口４３から排出される。また、排出管４１に乾燥した空気を供給することで、脱水汚泥の水分が蒸発して潜熱が取り除かれて温度が低下し（脱水汚泥を冷却し）、粘度が上昇するとともに、含水率も下げることができる。
【０１０１】
図８は、第３の実施の形態の脱水機４を模式的に示した図である。本実施の形態の脱水機４では、汚泥の搬送路１０１の下流端に、吸気口４２と、吸気口４２に対向する排気口４３とが設けられる。吸気管４２は一端が吸気口４２に接続され、他端が大気に開放されている。排気管４５は、一端が排気口４３に接続され、他端が風調弁４６を介して脱臭ファン４７に接続されている。脱臭ファン４７で排気管４５からの空気を吸い込むことで、排出管４１内の空気が排気口４３から吸い出され、吸気口４２から吸気管４４を介して空気が吸引されることで、排気管４１内が通気される。
【０１０２】
本実施の形態の脱水装置８では、排出管４１内の脱水汚泥を冷却して粘度を増加させることができる。これによって、脱水汚泥の流動性が低下し、排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から脱水汚泥が排出されにくくなり、外筒スクリーン１２内の機内圧力を上昇させて、汚泥に対する圧搾力を増大できる。また、本実施の形態でも脱水機４は、圧縮室２３の周囲をジャケットで覆うことがなく、圧縮室２３からも小孔１４を介して濾液を排出できる。上記の吸気口４２及び排気口４３を備えた排出管４１並びに吸気口４２及び排気口４３にそれぞれ接続された吸気管４４及び排気管４５を含む構成は、本発明の冷却手段に相当する。
【０１０３】
（第４の実施の形態）
図９は、第４の実施の形態の脱水装置８の断面図である。本実施の形態では、脱水汚泥排出室４０が減圧室となって、減圧される。脱水汚泥排出室４０を減圧室とするために、脱水汚泥排出室４０には、排気口４８が設けられ、この排気口４８から排気管４９を通して脱水汚泥排出室４０内の空気が吸引される。また、軸受板２５におけるスクリュー軸１３及びピストンロッド２７を軸受けする箇所は、図示しないシール部材でシーリングがされる。
【０１０４】
さらに、落下路２８の下には、ゲート弁６０が設けられる。ゲート弁６０は、脱水汚泥排出室４０を減圧している間は閉じられており、落下路２８に脱水汚泥がある程度溜まったときに開放されて、脱水汚泥が落下路２８から脱水機４の外に排出される。脱水汚泥を排出した後には、再びゲート弁６０が閉められて、脱水汚泥排出室４０が密閉状態とされ、減圧される。
【０１０５】
図１０は、第４の実施の形態の脱水機４を模式的に示した図である。図１０に示すように、搬送路１０１の下流端は、減圧室となる脱水汚泥排出室４０に開放されている。脱水汚泥排出室４０には、その内部の気圧を測定する圧力計６１が接続されている。また、排気管６３の一端は脱水汚泥排出室４０に設けられた排気口４８に接続され、他端は圧力調整弁６３を介して、真空ポンプ６４に接続されている。
【０１０６】
圧力計６１は、制御装置６２に接続されており、制御装置６２は圧力調整弁７３に接続されている。圧力計６１は計測した脱水汚泥排出室４０内の気圧（計測値）を示す信号を制御装置６２に送信する。制御装置６２は、圧力計６１から得た気圧に基づいて、圧力調整弁６３を駆動するための駆動信号を圧力調整弁６３に送信する。圧力調整弁６３は、制御装置６２から受けた駆動信号に基づいて弁の開閉を調節する。
【０１０７】
これによって、脱水汚泥排出室４０が制御装置６２による制御によって任意の圧力に調整される。例えば、脱水汚泥排出室４０を所定の圧力にまで減圧したい場合には、圧力計６１の計測値が当該圧力になるまで圧力調整弁６３を開いて真空ポンプ６４によって減圧し、圧力計６１の計測値が当該圧力になったら圧力調整弁６３を閉じてその圧力を維持する。
【０１０８】
この構成によれば、脱水汚泥排出室４０を減圧することで、排出管４１から露出している脱水汚泥に含まれる水分の沸点が降下し、それによって脱水汚泥に含まれる水分の蒸発が促進され、脱水汚泥の潜熱が低下して冷却され、その粘度が大きくなる。これによって、脱水汚泥の流動性が低下し、排出管４１と排出テーパーコーン２９との間から汚泥が排出されにくくなり、外筒スクリーン１２内の機内圧力を上昇させて、汚泥に対する圧搾力を増大できる。なお、排出管４１及び圧縮室２３は脱水汚泥で満たされているので、脱水汚泥排出室４０を減圧しても、排出管４１及び圧縮室２３を満たしている脱水汚泥によってシールされて外筒スクリーン１２内までは減圧されない。また、本実施の形態でも脱水機４は、圧縮室２３の周囲をジャケットで覆うことがなく、圧縮室２３からも小孔１４を介して濾液を排出できる。減圧室となる脱水汚泥排出室４０及び真空ポンプ６４等を含む構成は、本発明の冷却手段に相当する。
【０１０９】
（第５の実施の形態）
図１１は、第５の実施の形態の脱水装置８の断面図である。本実施の形態の脱水装置８では、脱水汚泥を積極的に冷却する冷却手段は設けられないが、外筒スクリーン１２の外周面に、圧力計６５と温度計６６が設けられる。加熱脱水部の構成は、第２の実施の形態と同様であり、即ち、外筒スクリーン１２の外周面には、間隔をあけて複数の加熱用ジャケット５１が設けられ、汚泥は、搬送される過程で加熱と濾過を繰り返すことになる。
【０１１０】
圧力計６５は外筒スクリーン１２の開放端（下流端）の圧縮室２３内の気圧を測定する。温度計６６は、加熱しながらの脱水を経た脱水汚泥の温度を測定する。本実施の形態では、温度計６６は、圧縮室２３に対応する位置に設置され、圧縮室２３内の脱水汚泥の温度を測定するが、温度計６６は、排出管４１に設けられて、排出管４１内の脱水汚泥の温度を測定してもよく、排出管４１から排出された脱水汚泥の温度を測定してもよい。
【０１１１】
図１２は、第５の実施の形態の脱水機４を模式的に示した図である。上述のように、汚泥の搬送路１０１の下流端の圧縮室２３に対応する位置に外筒スクリーン１２内の気圧Ｐ１を測定する圧力計６５が設けられ、また、脱水汚泥の温度Ｔ１を測定する温度計６６が設けられる。
【０１１２】
汚泥の搬送路１０１に設けられた加熱用ジャケット５１には、熱媒供給流路６７から第１の熱媒が供給される。加熱用ジャケット５１に第１の熱媒を供給する熱媒供給流路６７には、モータ６９によって開閉駆動される自動弁６８と、流量計７０と、温度計７１とが設けられる。流量計７０は、熱媒供給流路６７を流れて加熱用ジャケット５１に供給される第１の熱媒の流量Ｆ２を測定する。温度計７１は、熱媒供給流路６７を流れて加熱用ジャケット５１に供給される第１の熱媒の温度Ｔ２を測定する。
【０１１３】
熱媒供給流路６７には、さらに熱交換器７２が設けられ、熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒は、この熱交換器７２にて所望の温度に調整される。熱交換器７２には、第２の熱媒が流通する別の熱媒流路７３が通じている。この熱媒流路７３には、モータ７５によって開閉駆動される自動弁７４が設けられている。
【０１１４】
脱水装置８は、さらに、制御装置７７が備えられている。制御装置７７は、モータ６９及びモータ７５に接続され、それぞれに指示信号を出すことでモータ６９及びモータ７５を駆動する。制御装置７７は、さらに、圧力計６５、温度計６６、流量計７０、及び温度計７１に接続されている。制御装置７７は、圧力計６５から圧縮室２３内の気圧Ｐ１を示す信号を受信し、温度計６６から脱水汚泥の温度Ｔ１を示す信号を受信し、流量計７０から熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の流量（供給量）Ｆ２を示す信号を受信し、温度計７１から熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の温度Ｔ２を示す信号を受信する。以下、制御装置７７による温度維持制御と圧力維持制御をそれぞれ説明する。
【０１１５】
（温度維持制御）
温度維持制御を行う場合には、制御装置７７は、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標値Ｔｔとなるように、第１の熱媒の流量Ｆ２及び温度Ｔ２を制御する。制御装置７７は、流量Ｆ２を所望の流量とするために、モータ６９に指示信号を出して自動弁６８の開度を調節する。また、制御装置７７は、温度Ｔ２を所望の温度とするために、モータ７５に指示信号を出して自動弁７４の開度を調節する。
【０１１６】
具体的には、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合には（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する第１の熱媒の流量Ｆ２を増加させるべく、モータ６９に指示信号を出して、自動弁６８の開度を大きくする。また、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合に（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する第１の熱媒の温度Ｔ２を上昇させるべく、モータ７５に指示信号を出して、自動弁７４の開度を大きくする。これにより、熱媒流路７３を流れる第２の熱媒の流量が増加して、熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の温度Ｔ２が上昇する。
【０１１７】
脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合には（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する熱媒の流量Ｆ２を減少させるべく、モータ６９に指示信号を出して、自動弁６８の開度を小さくする。また、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合に（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する熱媒の温度Ｔ２を低下させるべく、モータ７５に指示信号を出して、自動弁７４の開度を小さくする。これにより、熱媒流路７３を流れる第２の熱媒の流量が減少して、熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の温度Ｔ２が低下する。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、脱水汚泥の温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに維持するために、加熱用ジャケット５１に供給する熱媒の流量Ｆ２と温度Ｔ２とをいずれも調節したが、これに代えて、流量Ｆ２と温度Ｔ２のいずれか一方を調節してもよい。
【０１１９】
また、加熱用ジャケット５１に第１の熱媒を間欠的に流す場合には、制御装置７７は、第１の熱媒の供給時間（熱媒供給時間）を調節するように、モータ６９を駆動させて自動弁６８の開閉を制御してよい。すなわち、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合には（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置７７は、自動弁６８が開いている時間を長くして熱媒供給時間が長くなるようにモータ６９を駆動させて自動弁６８の開閉を制御し、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合には（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置７７は自動弁６８が開いている時間を短くして熱媒供給時間が短くなるようにモータ６９を駆動させて自動弁６８の開閉を制御する。
【０１２０】
熱媒供給時間を長くするために、供給時間と停止時間とが交互に繰り返される場合の供給時間を長くして、停止時間は不変としてもよいし、停止時間を短くして供給時間を不変としてもよいし、供給時間を長くするとともに停止時間を短くしてもよい。また、熱媒供給時間を短くするために、供給時間と停止時間とが交互に繰り返される場合の供給時間を短くして、停止時間は不変としてもよいし、停止時間を長くして供給時間を不変としてもよいし、供給時間を短くするとともに停止時間を長くしてもよい。
【０１２１】
また、スクリュー軸１３の内部に熱媒流路を構成して熱媒を流通させる場合にも、この熱媒について上記と同様の制御を行ってよい。
【０１２２】
以上の構成によって、脱水汚泥の温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに維持する制御を行い、かつ、この目標温度Ｔｔを、加熱用ジャケット５１が設けられた加熱脱水部にて汚泥が脱水しやすくなるように加熱しつつ、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥が所定の粘度となるような温度に設定することで、搬送路１０１の下流端での脱水汚泥の流動性を低下させて、外筒スクリーン１２内の機内圧力を上昇させることができる。これにより、汚泥は十分に圧搾されて高い脱水効果が得られる。
【０１２３】
（圧力維持制御）
圧力維持制御では、制御装置７７は、汚泥の搬送路１０１の下流端の圧力Ｐ１に基づいて、この圧力Ｐ１を目標圧力Ｐｔに維持する。制御装置７７は、圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより高い場合には（Ｐ１＞Ｐｔ）、加熱用ジャケット５１に供給する第１の熱媒の流量Ｆ２を増加させるべく、モータ６９に指示信号を出して、自動弁６８の開度を大きくする。また、圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより高い場合に（Ｐ１＞Ｐｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する第１の熱媒の温度Ｔ２を上昇させるべく、モータ７５に指示信号を出して、自動弁７４の開度を大きくする。これにより、熱媒流路７３を流れる第２の熱媒の流量が増加して、熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の温度Ｔ２が上昇し、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥の粘度が低下して流動性が増すので、圧力Ｐ１が低下する。
【０１２４】
圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより低い場合には（Ｐ１＜Ｐｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する熱媒の流量Ｆ２を減少させるべく、モータ６９に指示信号を出して、自動弁６８の開度を小さくする。また、脱水汚泥の圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより低い場合に（Ｐ１＜Ｐｔ）、制御装置７７は、加熱用ジャケット５１に供給する熱媒の温度Ｔ２を低下させるべく、モータ７５に指示信号を出して、自動弁７４の開度を小さくする。これにより、熱媒流路７３を流れる第２の熱媒の流量が増加して、熱媒供給流路６７を流れる第１の熱媒の温度Ｔ２が低下し、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥の粘度が大きくなり流動性が低下するので、圧力Ｐ１が高くなる。
【０１２５】
以上の構成によって、加熱用ジャケット５１が設けられた加熱脱水部にて汚泥が脱水しやすくなるように加熱しつつ、搬送路１０１の下流端の機内圧力Ｐ１を目標圧力Ｐｔに維持する制御を行うことで、汚泥は十分に圧搾されて高い脱水効果が得られる。
【０１２６】
また、スクリュー軸１３の内部に熱媒流路を構成して熱媒を流通させる場合にも、この熱媒について上記と同様の制御を行ってよい。
【０１２７】
なお、上記の制御装置７７は、本発明の調節手段に相当する。ただし、本発明の調節手段は、上記のように、制御装置７７を用いた自動制御によるものに限らず、オペレータが手動で第１の熱媒の流量、温度、供給時間を調節する構成のものであってもよい。
【０１２８】
（第６の実施の形態）
図１３は、第６の実施の形態の脱水機４を模式的に示した図である。本実施の形態の脱水装置８では、第１の実施の形態と同様に、搬送路１０１の下流部に冷却排出部が設けられ、搬送路１０１の上流部には加熱脱水部が設けられる。特に、本実施の形態では、加熱脱水部には、加熱用ジャケット５１が設けられ、冷却排出部の冷却手段として、冷媒によって脱水汚泥を間接冷却する冷却用ジャケット５２が設けられる。また、本実施の形態の脱水装置８には、第５の実施の形態と同様に、汚泥の搬送路１０１の下流端の圧縮室２３に対応する位置に外筒スクリーン１２内の気圧Ｐ１を測定する圧力計６５が設けられ、また、脱水汚泥の温度Ｔ１を測定する温度計６６が設けられる。圧力計６５と温度計６６が設けられる。
【０１２９】
圧力計６５は外筒スクリーン１２の開放端（下流端）の圧縮室２３内の気圧を測定する。温度計６６は、加熱しながらの脱水を経た脱水汚泥の温度を測定する。本実施の形態では、温度計６６は、圧縮室２３に対応する位置に設置され、圧縮室２３内の脱水汚泥の温度を測定するが、温度計６６は、排出管４１に設けられて、排出管４１内の脱水汚泥の温度を測定してもよく、排出管４１から排出された脱水汚泥の温度を測定してもよい。
【０１３０】
汚泥の搬送路１０１に設けられた冷却用ジャケット５２には、冷媒供給流路８１から第１の冷媒が供給される。冷却用ジャケット５２に第１の冷媒を供給する冷媒供給流路８１には、モータ８２によって開閉駆動される自動弁８３と、流量計８４と、温度計８５とが設けられる。流量計８４は、冷媒供給流路８１を流れて冷却用ジャケット５２に供給される第１の冷媒の流量Ｆ３を測定する。温度計８５は、冷媒供給流路８１を流れて冷却用ジャケット５２に供給される第１の冷媒の温度Ｔ３を測定する。
【０１３１】
冷媒供給流路８１には、さらに熱交換器８６が設けられ、冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒は、この熱交換器８６にて所望の温度に調整される。熱交換器８６には、第２の冷媒が流通する別の冷媒流路８７が通じている。この冷媒流路８７には、モータ８９によって開閉駆動される自動弁８８が設けられている。
【０１３２】
脱水装置８は、さらに、制御装置９０が備えられている。制御装置９０は、モータ８２及びモータ８９に接続され、それぞれに指示信号を出すことでモータ８２及びモータ８９を駆動する。制御装置９０は、さらに、圧力計６５、温度計６６、流量計８４、及び温度計８５に接続されている。制御装置９０は、圧力計６５から圧縮室２３内の気圧Ｐ１を示す信号を受信し、温度計６６から脱水汚泥の温度Ｔ１を示す信号を受信し、流量計８４から冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の流量（供給量）Ｆ３を示す信号を受信し、温度計８５から冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の温度Ｔ３を示す信号を受信する。以下、制御装置９０による温度維持制御と圧力維持制御をそれぞれ説明する。
【０１３３】
（温度維持制御）
温度維持制御を行う場合には、制御装置９０は、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標値Ｔｔとなるように、第１の冷媒の流量Ｆ３及び温度Ｔ３を制御する。制御装置９０は、流量Ｆ３を所望の流量とするために、モータ８２に指示信号を出して自動弁８３の開度を調節する。また、制御装置９０は、温度Ｔ３を所望の温度とするために、モータ８９に指示信号を出して自動弁８８の開度を調節する。
【０１３４】
具体的には、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合には（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する第１の冷媒の流量Ｆ２を増加させるべく、モータ８２に指示信号を出して、自動弁８３の開度を大きくする。また、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合に（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する第１の冷媒の温度Ｔ３を低下させるべく、モータ８９に指示信号を出して、自動弁８８の開度を大きくする。これにより、冷媒流路８７を流れる第２の冷媒の流量が増加して、冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の温度Ｔ３が低下する。
【０１３５】
脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合には（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する冷媒の流量Ｆ３を減少させるべく、モータ８２に指示信号を出して、自動弁８３の開度を小さくする。また、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合に（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する冷媒の温度Ｔ３を上昇させるべく、モータ８９に指示信号を出して、自動弁８８の開度を小さくする。これにより、冷媒流路８７を流れる第２の冷媒の流量が減少して、冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の温度Ｔ３が上昇する。
【０１３６】
なお、本実施の形態では、脱水汚泥の温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに維持するために、冷却用ジャケット５２に供給する冷媒の流量Ｆ３と温度Ｔ３とをいずれも調節したが、これに代えて、流量Ｆ３と温度Ｔ３のいずれか一方を調節してもよい。
【０１３７】
また、冷却用ジャケット５２に第１の冷媒を間欠的に流す場合には、制御装置９０は、第１の冷媒の供給時間（冷媒供給時間）を調節するように、モータ８２を駆動させて自動弁８３の開閉を制御してよい。すなわち、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより高い場合には（Ｔ１＞Ｔｔ）、制御装置９０は、自動弁８３が開いている時間を長くして冷媒供給時間が長くなるようにモータ８２を駆動させて自動弁８３の開閉を制御し、脱水汚泥の温度Ｔ１が目標温度Ｔｔより低い場合には（Ｔ１＜Ｔｔ）、制御装置９０は自動弁８３が開いている時間を短くして冷媒供給時間が短くなるようにモータ８２を駆動させて自動弁８３の開閉を制御する。
【０１３８】
冷媒供給時間を長くするために、供給時間と停止時間とが交互に繰り返される場合の供給時間を長くして、停止時間は不変としてもよいし、停止時間を短くして供給時間を不変としてもよいし、供給時間を長くするとともに停止時間を短くしてもよい。また、冷媒供給時間を短くするために、供給時間と停止時間とが交互に繰り返される場合の供給時間を短くして、停止時間は不変としてもよいし、停止時間を長くして供給時間を不変としてもよいし、供給時間を短くするとともに停止時間を長くしてもよい。
【０１３９】
また、スクリュー軸１３の内部に冷媒流路を構成して冷媒を流通させる場合にも、この冷媒について上記と同様の制御を行ってよい。
【０１４０】
以上の構成によって、脱水汚泥の温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに維持する制御を行い、かつ、この目標温度Ｔｔを、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥が所定の粘度となるような温度に設定することで、搬送路１０１の下流端での脱水汚泥の流動性を低下させて、外筒スクリーン１２内の機内圧力を上昇させることができる。これにより、汚泥は十分に圧搾されて高い脱水効果が得られる。
【０１４１】
（圧力維持制御）
圧力維持制御では、制御装置９０は、汚泥の搬送路１０１の下流端の圧力Ｐ１に基づいて、この圧力Ｐ１を目標圧力Ｐｔに維持する。制御装置９０は、圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより低い場合には（Ｐ１＜Ｐｔ）、冷却用ジャケット５２に供給する第１の冷媒の流量Ｆ３を増加させるべく、モータ８２に指示信号を出して、自動弁８３の開度を大きくする。また、圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより低い場合に（Ｐ１＜Ｐｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する第１の冷媒の温度Ｔ３を低下させるべく、モータ８９に指示信号を出して、自動弁８８の開度を大きくする。これにより、冷媒流路８７を流れる第２の冷媒の流量が増加して、冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の温度Ｔ３が低下し、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥の粘度が上昇して流動性が低下するので、圧力Ｐ１が上昇する。
【０１４２】
圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより高い場合には（Ｐ１＞Ｐｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する冷媒の流量Ｆ３を減少させるべく、モータ８２に指示信号を出して、自動弁８３の開度を小さくする。また、脱水汚泥の圧力Ｐ１が目標圧力Ｐｔより高い場合に（Ｐ１＞Ｐｔ）、制御装置９０は、冷却用ジャケット５２に供給する冷媒の温度Ｔ３を上昇させるべく、モータ８９に指示信号を出して、自動弁８８の開度を小さくする。これにより、熱媒流路８７を流れる第２の冷媒の流量が減少して、冷媒供給流路８１を流れる第１の冷媒の温度Ｔ３が上昇し、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥の粘度が小さくなり流動性が上昇するので、圧力Ｐ１が低くなる。
【０１４３】
以上の構成によって、搬送路１０１の下流端の機内圧力Ｐ１を目標圧力Ｐｔに維持する制御を行うことで、汚泥は十分に圧搾されて高い脱水効果が得られる。
【０１４４】
また、スクリュー軸１３の内部に冷媒流路を構成して冷媒を流通させる場合にも、この冷媒について上記と同様の制御を行ってよい。
【０１４５】
なお、上記の制御装置９０は、本発明の調節手段に相当する。ただし、本発明の調節手段は、上記のように、制御装置９０を用いた自動制御によるものに限らず、オペレータが手動で第１の冷媒の流量、温度、供給時間を調節する構成のものであってもよい。
【０１４６】
（第７の実施の形態）
図１４は、第７の実施の形態の脱水装置８のスクリュー軸１３の内部に供給される熱媒の流路の例を示す図である。本実施の形態では、スクリュー軸１３の内部には、汚泥の搬送路の下流側から上流側にわたって熱媒の流路が形成されている。スクリュー軸１３の内部は二重管構造となっており、内管１３７はスクリュー軸１３の下流側の端部から最も上流側のスクリュー羽根１５の位置まで伸びている。上流側の加熱脱水部では、スクリュー軸１３の表面が外管となり、この表面の内側を上流から下流に向けて熱媒が流れる。スクリュー軸１３の表面に接している汚泥はスクリュー軸１３の表面を介して熱媒によって加熱される。
【０１４７】
一方、スクリュー羽根１５の下流側の端部より下流の圧縮室２３では、外管の径がスクリュー軸１３の表面よりも小径に形成されている。熱媒がこの小径外管１３８を下流に流れると、熱媒の熱はスクリュー軸１３の表面には伝わらず、この部分において脱水汚泥は加熱されない。よって、この小径外管１３８に対応する部分では脱水汚泥は自然に冷却されて、粘度が高くなり流動性が低下する。そうすると、加熱脱水部でスクリュー羽根１５によって下流に搬送される汚泥がより圧搾されて、高い脱水効果が得られる。
【０１４８】
以上のように、第１ないし第７の実施の形態では、外筒スクリーン１２及び排出管４１からなる搬送路１０１の上流では汚泥を加熱しながら脱水するとともに、搬送路１０１の下流では脱水汚泥の粘度を高くすることで、脱水汚泥の流動性を低下させ、外筒スクリーン１２内の機内圧力を高く維持し、汚泥に対する圧搾力を高く維持できる。搬送路１０１の下流で脱水汚泥の粘度を高くするために、第１及び第２の実施の形態の脱水装置８では、加熱脱水部の下流側で、冷却用ジャケット５２によって脱水汚泥を冷却する。
【０１４９】
また、第３の実施の形態の脱水装置８では、搬送路１０１の下流で脱水汚泥に送風をすることで脱水汚泥を冷却する。また、第４の実施の形態の脱水装置８では、搬送路１０１の開放端を減圧することで、脱水汚泥を沸点降下させて潜熱を低下させることで冷却する。
【０１５０】
また、第５の実施の形態の脱水装置８では、脱水汚泥を冷却するための冷却手段を設けず、加熱脱水部での熱媒による加熱を制御することで、搬送路１０１の下流端での脱水汚泥の温度を低くし、あるいは機内圧力を高く維持する。さらに、第６の実施の形態では、冷却排出部での冷媒による冷却を制御することで、搬送路１０１の下流端での脱水汚泥の温度を低くし、あるいは機内圧力を高く維持する。
【０１５１】
また、第７の実施の形態では、スクリュー軸１３に流通させる熱媒を、加熱脱水部でスクリュー軸１３の表面に内側から接させ、かつ、搬送路１０１の下流側ではスクリュー軸１３の表面に接しないように流すことで、搬送路１０１の下流端で脱水汚泥の温度を自然に低下（自然冷却）させる。
【０１５２】
上記のいずれの実施の形態においても、搬送路１０１における加熱脱水部の下流側で脱水汚泥の粘度を高くして、脱水汚泥の流動性を低下させることで、外筒スクリーン１２内の機内圧力を高く維持し、汚泥に対する圧搾力を高く維持できる。
【０１５３】
なお、図６に示したスクリュー軸１３の内部の熱媒流路の例は、第１の実施の形態の脱水機４のものとして説明したが、第２ないし第６の実施の形態の脱水機に適用することも可能である。また、第７の実施の形態として説明したスクリュー軸１３の内部の熱媒流路の例も、第１ないし第６の実施の形態の熱媒流路として適用可能である。
【０１５４】
また、上記の実施の形態では、図１を参照して脱水装置８を含む脱水システム１００の構成を説明したが、脱水システム１００の構成はこれに限られない。例えば、上記の脱水システム１００において、脱水機４の落下路２８の下部にシュート等で接続された乾燥機を設けてもよい。このように乾燥機を脱水機４の落下路２８の下部に設けることで、脱水汚泥を乾燥機に移送する機器などを省略することができ、また、熱を持っている脱水汚泥を冷却することなく乾燥できるので、乾燥機で使用する熱量が小さくて済む。
【０１５５】
また、上記の実施の形態では、熱媒を加熱するのに消化ガス、焼却廃熱、発電廃熱をいずれも利用したが、それらの一部のみを利用してもよく、その他の熱源を利用してもよい。また、上記の実施の形態では、濃縮機３にて汚泥にポリマを添加したが、凝集槽２において汚泥にポリマを添加してもよい。また、凝集槽２において脱水助剤を添加してもよい。
【０１５６】
なお、上記の実施の形態では、外筒スクリーン１２に対して加熱用ジャケット５１を取り付けて、外筒スクリーン１２を介して汚泥を加熱したが、加熱用ジャケット５１は、外筒スクリーン１２の内周面に設けられてもよい。この場合には、外筒スクリーン１２の内部での汚泥の流通を妨げることがないように加熱用ジャケット５１を設定することが望ましい。加熱用ジャケット５１によって汚泥が外筒スクリーン１２内で滞留すると、滞留した汚泥が伝熱を妨げて、加熱効率が低下してしまうからである。なお、上記の実施の形態のように加熱用ジャケット５１を外筒スクリーン１２の外周面に設置すれば、このような懸念は不要である。冷却用ジャケット５２についても同様に、外筒スクリーン１２（第１の実施の形態の場合）の内側に設けてもよく、排出管４１（第２の実施の形態）の内側に設けてもよい。
【０１５７】
また、上記の実施の形態では、加熱用ジャケット５１を中空としてその内部に熱媒を流通させたが、これに加えて、又はこれに代えて、加熱用ジャケット５１を電熱ヒータとして、加熱用ジャケット５１自体が発熱するようにしてもよい。
【０１５８】
さらに、加熱用ジャケット５１や冷却用ジャケット５２には、その外側、即ち外筒スクリーンに接する面と反対側の面に、断熱材又は断熱板を設置してもよい。これにより、加熱用ジャケット５１や冷却用ジャケット５２から外側に放出され又は外側から吸収する熱の量を低減でき、省エネルギーを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、加熱しながら脱水する脱水装置において、さらなる低含水率化が可能となるという効果を有し、汚泥等の水分を含む脱水対象物から水分を除去する脱水装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１６０】
１  消化槽
２  凝集槽
３  濃縮機
４  脱水機
５  焼却炉
６  熱媒加熱機
７  発電機
８  脱水装置
１２  外筒スクリーン
１３  スクリュー軸
１４  小孔
１５  スクリュー羽根
２１  搬送圧縮通路
２２  投入口
２３  圧縮室
２４  受皿
２５  軸受板
２６  油圧シリンダ
２７  ピストンロッド
２８  落下路
２９  排出テーパーコーン
３１  汚泥投入用ホッパー
３２  汚泥移動手段
３３  加圧手段
３３Ａ  加圧板
３４  水捕集手段
３６  ベルト
３７  汚泥排出口
３８  ベルト駆動装置
４０  脱水汚泥排出室
４１  排出管
４２  吸気口
４３  排気口
４４  吸気管
４５  排気管
４６  風調弁
４７  脱臭ファン
４８  排気口
４９  排気管
５１  加熱用ジャケット
５２  冷却用ジャケット
６０  ゲート弁
６１  圧力計
６２  制御装置
６３  圧力調整弁
６４  真空ポンプ
６５  圧力計
６６  温度計
６７  熱媒供給流路
６８  自動弁
６９  モータ
７０  流量計
７１  温度計
７２  熱交換器
７３  熱媒流路
７４  自動弁
７５  モータ
７７  制御装置
８１  冷媒供給流路
８２  モータ
８３  自動弁
８４  流量計
８５  温度計
８６  熱交換器
８７  冷媒流路
８８  自動弁
８９  モータ
９０  制御装置
１００  脱水システム
１０１  搬送路
１３１  熱媒流路
１３２  冷媒流路
１３３  仕切板
１３４  仕切板
１３５  内管
１３６  内管
１３７  内管
１３８  小径外管
【図１】
2018143921.tif 000003
【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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