(57)【要約】【課題】直胴型遠心脱水機において、水分の抜けを容易にしてかつ圧搾効率を高めて、ケーキ含水率を低減するとともに、電力負荷を軽減することを図る。【解決手段】直径が一定である外円筒と、該外円筒内で速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張してなるスクリューコンベアを有する遠心脱水機において、前記外円筒のスラッジケーキ排出部末端位置でのコーン状円筒内面と前記スクリューコンベアのスラッジケーキ排出部位置のコーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間が、前記外円筒と前記スクリューコンベアの両者が直胴である位置での前記外円筒と前記スクリューコンベアの間隔の比率を小さくするとともに、前記スラッジ排出隙間のスラッジ出側の断面積をスラッジ入側断面積より比率を小さくすることで、スラッジケーキ排出時に圧縮力をかける。【選択図】図１
2018158309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー水を保持する位置において直径が一定であって一方向に回転する外円筒と、該外円筒内で該外円筒と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張しているスクリューコンベアを有する遠心脱水機において、前記外円筒のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒内面と前記スクリューコンベアの前記スラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間の間隔（L2）が、前記外円筒と前記スクリューコンベアの両者が直胴である位置での前記外円筒と前記スクリューコンベアの間隔（L1）の０．０８から０．３倍であり、かつ前記スラッジ排出隙間のスラッジ出側の断面積（S2）がスラッジ入側の断面積（S1）の０．３から０．６６倍であることを特徴とする遠心脱水機。
【請求項２】
スラリー水を保持する位置において直径が一定であって一方向に回転する外円筒と、該外円筒内で該外円筒と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張しているスクリューコンベアを有する遠心脱水機において、前記外円筒のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒内面とスクリューコンベアのスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間にフィンが設置されていることを特徴とする遠心脱水機。
【請求項３】
スラッジケーキ排出部位置で外円筒に付属する前記コーン状円筒内面とスラッジケーキ排出部位置でスクリューコンベアに付属する前記コーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間にフィンが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心脱水機。
【請求項４】
スラッジケーキ排出部位置での前記外円筒に付属する前記コーン状円筒内面とスラッジケーキ排出部位置でのスクリューコンベアに付属する前記コーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間において、前記コーン状円筒内面にフィンが設置されており、かつ該フィンが前記コーン状円筒内面と前記外円筒の末端とが形成する線に対して０．１〜０．６の勾配で設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心脱水機。
【請求項５】
スラッジケーキ排出部位置での外円筒に付属する前記コーン状円筒内面とスラッジケーキ排出部位置でのスクリューコンベアに付属する前記コーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間において、前記コーン状円筒外面にフィンが設置されており、かつ該フィンが前記コーン状円筒外面と前記スクリューコンベアの末端が形成する線に対して、前記スクリューコンベアの回転の反対方向に向かって０．０６〜０．５０の勾配で設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心脱水機。
【請求項６】
スラッジケーキ排出部位置での前記外円筒に付属する前記コーン状円筒内面とスラッジケーキ排出部位置での前記スクリューに付属する前記コーン状円筒外面がなすスラッジ排出隙間において、前記コーン状円筒内面にフィンが設置されており、かつ該フィンが前記コーン状円筒外面と前記スクリューコンベアの末端が形成する線に対して、スクリューコンベアの回転方向に向かって０．１２〜０．５５の勾配で設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心脱水機。
【請求項７】
設置されている前記フィンの数及び該フィン単体でのスクリューコンベア末端と前記コーン状円筒外面がなす円に投影する範囲を角度で表した値の総和が２４０度以上であることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の遠心脱水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理や工業排水処理、あるいは化学・食品工業用諸生産品において、汚泥や微粒を含む処理液を遠心力により固液分離し固形物及び分離液の回収を行う遠心脱水機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理液（汚泥スラリー）から汚泥等を遠心力で固液分離するのにデカンタ型遠心脱水機が広く使用されている（特許文献１、２参照）。遠心脱水機は、動力部（モーターとギア等の駆動装置、汚泥スラリーを保持し回転する外円筒（ボウル）、該ボウル内で汚泥固形物を排出方向に運ぶスクリューコンベア、及び排出関連装置から構成される。従来のデカンタ型遠心脱水機では、ボウルは直胴円錐部と先端ほど径が小さくなるテーパーの部分（円錐部）からなる。円錐部では回転中心からの距離（径）が短くなるため、最終的に汚泥を排出する時点での遠心力が弱くなり、含水率が高くなる現象が見られる等の欠点があった。
【０００３】
本出願人らはこのような従来のデカンタ型遠心脱水機の欠点を解消するものとして、特許文献３に記載される直胴型遠心脱水機を提供した。該直胴型遠心脱水機は、ボウルの内周壁がその回転軸に沿って延在する円筒形を形成し、沈殿した重成分（スラッジケーキ）をボウル外へ排出するための排出経路を前記ボウルの一端壁内に設け、排出経路のボウルの開口がボウル内周壁近傍に設けられるとともに、排出経路が排出量を制限する絞り通路となっており、これによって排出経路の開口近傍に圧密状態のスラッジケーキの堆積層を形成させ、絞り通路の排出抵抗によって形成される堆積層の厚さに応じて脱水ケーキに作用する遠心水頭圧と、スクリューコンベアの搬送力によって、排出経路を介し前記圧密状態のスラッジケーキが直接排出されることを特徴とするものである。これにより、ボウル内のスラッジケーキの堆積層のうち、最も高い圧密作用を受けている部分のみを直接排出するので、スラッジケーキ含水率を従前以上に低下することができた。
【０００４】
更に特許文献４においては、特許文献３の直胴式遠心脱水機を改良する意図で、以下の装置が発明されている。この発明では、直胴型遠心脱水機のボウル内に設置されている、スクリューコンベアの回転胴の外周面が、前半がストレート部であり、該ストレート部から先に径大方向に傾斜したテーパー部からなっているものである。前記回転胴のストレート部の内周面に無機凝集剤を供給する経路を有し、且つ前記ストレート部には、前記経路と連通し無機凝集剤添加用のオリフィスとボウルの環状空間内に突出する無機凝集剤添加用ノズルが設けられているものである。本発明により、いっそうのスラッジケーキ含水率の低減効果が得られていた。
【０００５】
前述したように、脱水性能を向上させる意図を持って、直胴式遠心脱水機においては、種々の発明がなされてきたが、これらの発明では、スラッジケーキ含水率を低下させることが主眼であった。したがって、従前のいわゆるデカンタ式遠心脱水機に比べて、スラッジケーキ含水率が低い利点があったが、その駆動電力には改善がなされておらず、近年の省エネルギー促進の動向に対応できる技術開発が行われてきていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３６７３５号公報
【特許文献２】特開２００６−１９２４０３号公報
【特許文献３】特許第４１５３１３８号公報
【特許文献４】特許第５１９１５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４に示される直胴式遠心脱水機では、遠心脱水の後半において、スクリューコンベアとボウルの間隔を漸減的に狭くすることと、薬注方法を改善することで、従来の直胴式遠心脱水機の脱水性能を向上できるものであった。その結果、スラッジケーキ含水率を低下することが可能な高性能機が得られた。
【０００８】
このように、前記直胴式遠心脱水機は優秀な脱水機であるが、更に、改善の必要があった。下水汚泥等の有機汚泥では、水分が７０〜８０質量％である条件が、最も搬送が容易である。この水分条件の範囲内において、汚泥含水率を下げることにより、汚泥量を削減できる効果がある。例えば、汚泥が含水率を７５から７０％低下させると、汚泥量（Wet）を4 wet-ton/dry-tonから3.3 wet-ton/dry-tonに低減できる。つまり、汚泥量を20％低減できる。この結果、汚泥処分に関わる費用が低減できる効果がある。従って、従来型の直胴式遠心脱水機での汚泥含水率を７５〜８０質量％から７０〜７５質量％に低減するニーズがあったが技術的に対応できていなかった。
【０００９】
また、脱水処理における省エネルギーの要望も高い。現状の遠心式脱水機では、処理水１m3当りの電力消費量は、１．２〜１．５ kwh/ m3であるが、これを低減することが求められている。遠心脱水機の電力消費を低減するには、遠心脱水機での回転部の重量に伴う回転動力ロス、水を回転させるための動力、汚泥を回転させるための動力、空気抵抗等のその他動力などがある。これらを低減することが必要である。
【００１０】
まず、回転部の重量に伴う回転動力ロスについては、重量低減することで可能であるが、高強度材料の採用、回転部直径の小径化による慣性力低減、動力伝達部の摩擦などがある。このうち、高強度材料と動力伝達部の摩擦については、設計上の対応で可能であるため、装置の発明に関する項目は回転部直径の小径化である。しかし、回転部直径を小径化すると、脱水機の内容積が縮小するため、処理水量が低下する、スラッジケーキ含水率が増加するなどの問題があった。従って、回転部直径が小径化しても、スラッジケーキ含水率が悪化しない、また処理量が低下しない新しい装置が求められていた。
【００１１】
以上に説明したように、従来の遠心脱水機においては汚泥脱水機に求められる２つの性能、即ちスラッジケーキ含水率低減と運転動力低減を同時に達成することができなかった。
そこで、本発明は、スラッジケーキ含水率低減と運転動力低減を同時に達成できる遠心脱水機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決する本発明の遠心脱水機は、以下の構成を有するものである。
（１）スラリーを保持している部分で直径が一定であって一方向に回転する外円筒（ボウル５）と、該ボウル５内でボウル５と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張してなるスクリューコンベア６を有する直胴式遠心脱水機に関わる装置である。ボウル５のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒内面１５とスクリューコンベア６のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒外面１６が構成するスラッジ排出隙間１４の間隔（図３中のL2）が、ボウル５とスクリューコンベア６の両者が直胴である位置でのボウル５とスクリューコンベア６の間隔（図３中のL1）の０．０８から０．３倍であり、かつスラッジ排出隙間１４の断面積がスラッジ出側（図３中のS2）においてスラッジ入側（図３中のS１）に対して０．３から０．６６倍とする。この特徴により、スラッジ排出隙間１４内で排出されるスラッジケーキを圧縮することにより、脱水性能を高めた遠心脱水機である。
【００１３】
（２）直胴式遠心脱水機であって、コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６がなすスラッジ排出隙間１４に、スラッジケーキの排出を抑制するフィン１７が設置されている遠心脱水機である。
【００１４】
（３）前記（１）の直胴式遠心脱水機において、コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６がなすスラッジ排出隙間１４に、スラッジケーキの排出を抑制するフィン１７が設置されていることを特徴とする遠心脱水機である。
【００１５】
（４）コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６により構成されるスラッジ排出隙間１４において、コーン状円筒内面１５にフィン１７が設置されており、かつフィン１７がコーン状円筒外面１６とスクリューコンベア６末端となす接続線（屈曲線１８）に対する勾配が０．１〜０．５の範囲で設置されていることを特徴とする前記（２）又は（３）のいずれかに記載の遠心脱水機である。ここで、勾配とは、フィン１７の直径方向の高さ（図４、図５中のH）とフィン１７の長さ（図４参照）で定義されるものである。
【００１６】
（５）コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６がなすスラッジ排出隙間１４において、コーン状円筒外面１６にフィン１７が設置されており、かつフィン１７がコーン状円筒外面１６とスクリューコンベア６の末端が形成する屈曲線１８に対して、スクリューコンベア６のボウル５に対する回転の反対方向に向かって０．０６〜０．５０の勾配で設置されている（２）又は（３）のいずれかの遠心脱水機である。
【００１７】
（６）コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６がなすスラッジ排出隙間１４において、コーン状円筒内面１５にフィン１７が設置されており、かつフィン１７がコーン状円筒外面１６とスクリューコンベアの末端が形成する屈曲線１８に対して、スクリューコンベア６のボウル５に対する回転方向と同方に向って０．１２〜０．５５の勾配で設置されている（２）又は（３）のいずれかの遠心脱水機である。
【００１８】
（７）設置されているフィン１７の数、及びフィン１７単体でのスクリューコンベア末端とコーン状円筒外面がなす円に投影する範囲を角度（図５中のθ）で表した値の総和が２４０度以上である（２）から（６）のいずれかの遠心脱水機である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の装置を用いることにより、汚泥を含むスラリーを効果的に脱水できる。処理性能として、従来の遠心脱水機に対して、スラッジケーキ含水率を低減し汚泥処分量を低減できる。また、スラッジケーキを圧搾できて、小容積であっても、高性能処理が可能であることから、運転所要動力を低減して、省エネルギーが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に関わる遠心脱水機の断面図である。
【図２】本発明に関わる遠心脱水機のスラッジケーキ排出部付近の拡大断面の概略図である。
【図３】本発明に関わる遠心脱水機のスラッジケーキ排出部付近の寸法を定義するための拡大簡略図である。
【図４】スクリューコンベア６からスラッジ排出隙間１４を構成するコーン状円筒外面１６にかけてのスクリュー８及びフィン１７の設置状態を説明する図である。
【図５】スラリーケーキ排出隙間のスクリューコンベアに付属するコーン状円筒外面１６へのフィン１７の設置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る直胴式遠心脱水機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る遠心脱水機を示し、図２はスラッジケーキ排出部周辺の拡大概略図である。図３はスラッジケーキ排出部周辺の本発明の数値条件を示すものである。図４はスラッジケーキ排出部位置でのスクリューコンベア６に付属するコーン状円筒外面１６及びフィン１７の構造を示す図である。図５はスラリーケーキ排出隙間のスクリューコンベアに付属するコーン状円筒外面１６へのフィン１７の設置図である。
【００２２】
本発明の装置では、図中には記載されていないモーターによって回転される駆動装置１が設置されている。駆動装置１は、直径が一定であって一方向に回転する外円筒（ボウル５）と、ボウル５内部でボウル５と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼（スクリュー８）を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張してなるスクリューコンベア６を回転させる。
【００２３】
汚泥スラリーは汚泥スラリー供給管２を経由して、汚泥スラリー供給室９に送られる。汚泥スラリーは、更に汚泥スラリー流入口１０を経由して、ボウル５とスクリューコンベア６の間に形成される空間（脱水空間１１）に供給される。ボウル５は、一般的に毎分１０００〜１８００回転で回転し、汚泥スラリー中の汚泥（固形物）は遠心力によりボウル５内面に押し付けられる。この時の遠心力は１２００〜３０００G（加速度で約12,000〜30,000m／ｓ2）である。この操作により、スラリー固形分（スラッジケーキ）と水が分離される。スクリューコンベア６は、ボウル５に対して毎分０．５〜５回転ほどの差速を持ち、遠心力によりボウル５内面に堆積したスラッジケーキを図１の右方向に移動させる。ボウル５は、スラッジケーキを搬送する部位において、直径が一定である。図１に示すように、図左側においては、スクリューコンベア６の直径は一定であり、スラッジケーキを排出するスラッジ排出隙間１４に近い位置において、スラッジ排出隙間１４の方向に向けて拡大しているスクリューコンベアテーパー部７となる。スクリューコンベアテーパー部７の長さはスクリューコンベア６の全長の１５〜４０％の長さである。
【００２４】
スラッジケーキは、脱水空間１１中をスクリューコンベア６の回転により、図１の右方向に移動していき、スクリューコンベアテーパー部７で圧縮されていく。更に、スラッジケーキは、ボウル５末端に設置されているコーン状円筒内面１５とスクリューコンベア６末端に接続するコーン状円筒外面１６によって形成されるスラッジ排出隙間１４に送られる。ここで、スクリューコンベア６の直胴部での脱水空間１１でのボウル５とスクリューコンベア６の間隔（図３中のL1）とボウル５とスクリューコンベア６のスラッジケーキをスラッジ排出隙間１４に押し出す部分である屈曲線１８での間隔（図３中のL2）を適正にすることで、スクリューコンベアテーパー部７での圧縮力を高めて、スラッジケーキの含水率を低減する。
【００２５】
この際のL1とL2の比率を0.08＜L2/L1＜0.3にすることで、低含水率が得られる。脱水空間の隙間の減少率が大きい条件であるL2/L1が0.08以下の場合は、脱水空間１１からの容積減少が過激となり、スラッジケーキを過剰に圧縮するため、条件によっては、屈曲線１８を通過する際に、抵抗が大きくなりスラッジケーキが通過できないことが起きる。一方、L2/L1が０．３よりも大きい場合は、脱水ケーキの圧縮が不十分で、スラッジケーキの含水率が低下しない問題がある。
【００２６】
次に、スラッジケーキは、スラッジ排出隙間１４に送られる。スラッジ排出隙間１４は、スラッジケーキ排出方向（図１右方向）に向かって、直径が小さくなる２つの面によって形成されるものであり、スラッジ排出隙間１４の詳細構造は図２及び図３に示されるものである。ここで、２つの面とは、ボウル５に接続するスラッジケーキ排出部位置でのコーン状円筒内面１５とスクリューコンベア６のスラッジケーキ排出部位置のコーン状円筒外面１６である。
【００２７】
本発明では、更にスラッジ排出隙間１４でのスラッジケーキの圧縮を良好にするためには、スラッジ排出隙間１４の入口の断面積（図３中のS1）に対する出口の断面積（図３中のS2）の比（S2/S1）と適正にすることが良い。従来型の直胴式遠心脱水機では、脱水処理を脱水空間１１でのみ行うことを設計基準としており、スラッジ排出隙間１４での脱水を考慮していなかった。つまり、スラッジ排出隙間１４の形状は、ただ単に、スラッジケーキが排出できれば良いとの考えであり、特許文献４に示されるように、スラッジ排出隙間１４の長さが短く、かつ入口と出口の断面積の変化が小さいものであった。
【００２８】
スラッジ排出隙間１４での十分な圧搾効果を発揮するためには、スラッジ排出隙間１４でのスラッジケーキの入口位置での断面積に対して、出口位置での断面積を小さくすることで、スラッジ排出隙間１４を通過している間に、スラッジケーキに圧縮力をかける。この圧縮力により、スラッジケーキから水分を分離する。分離された水分は、遠心力により、脱水空間１１の方向に逆流し、一方スラッジケーキは脱水空間１１でのスクリューコンベア６の搬送力により、スラッジ排出隙間１４中で押出される。本発明の遠心脱水機では、この原理より従来型の遠心脱水機に比べ、スラッジケーキ含水率が一層低下する。なお、スラッジ排出隙間１４の断面積を変化させる方法としては、スラッジ排出隙間１４の間隔を一定として、直径が小さくなるに伴い断面積を縮小させる設計方法とスラッジ排出隙間１４の間隔を変化させて、直径と間隔の両方での変化で、入側に対して出側の断面積を縮小する設計方法がある。
【００２９】
本発明では、S2/S1は０．３〜０．６６が良い。S2/S1が０．６６以上の場合は、断面積変化が小さくスラッジケーキの圧縮度が低いため、スラッジケーキ含水率が十分に低下しない。一方、S2/S1が０．３以下の場合は、断面積変化が大きすぎて、スラッジケーキが詰まりやすくなる問題がある。
【００３０】
また、本発明者らは、更にスラッジ排出隙間１４でのスラッジケーキの圧縮を増長する方法を研究し、スラッジ排出隙間１４にスラッジケーキの移動を抑制するためのフィン１７を付けることが有効であることを見出した。つまり、図２に示されるように、スラッジ排出隙間１４を構成するコーン状円筒内面１５又はコーン状円筒外面１６にスラッジケーキの移動を抑制する角度にフィン１７を付ける。コーン状円筒外面１６にフィン１７が設置されている状態を図４に示す。フィン１７の設置により、スラッジケーキの移動が更に抑制されて、スラッジ排出隙間１４内でのスラッジケーキの圧縮度が高まる。
【００３１】
フィン１７を用いて適正なスラッジケーキ含水率にするためには、屈曲線１８におけるスクリューコンベア６とコーン状円筒内面１５の接線とフィン１７とが形成する勾配には適正な値がある。勾配が小さ過ぎると、フィン１７がスラッジケーキを押さえつける力が強くなりすぎて、スラッジケーキの移動が阻害される。一方、勾配が大きすぎると、フィン１７はスラッジケーキに対して十分な圧縮力を与えられない問題が起きる。フィン１７がコーン状円筒内面１５に設置されている場合は、勾配は０．１〜０．６が適正である。ここで、勾配は、コーン状円筒内面１５又はコーン状円筒外面１６に設置されているフィン１７の直径方向の高さ（図５中のH）とフィン１７の長さで定義するものとする。これは、スラッジケーキを円滑に流すために、フィン１７の傾きが場所によって変化するため、局所での角度で定義できないからである。
【００３２】
フィン１７がコーン状円筒外面１６に設置されている場合は、スクリューコンベア６と共にコーン状円筒外面１６とがボウル５とコーン状円筒内面１５に対して、フィン１７がコーン状円筒内面１５に設置されている場合とは、勾配の適正値が異なる。これは、コーン状円筒内面１５は毎分０．５〜５回の速度差で回転していることの影響を考慮する必要があるからである。
【００３３】
屈折線１８からスクリューコンベア６のボウル５に対する回転の反対方向に向かって、フィン１７が、勾配を持って設置されている場合は、より浅い角度（小さな勾配）が望ましく、その勾配０．０６〜０．５０が良い。一方、スクリューコンベア６のボウル５に対する回転する方向に向かってフィン１７が勾配を持って設置されている場合は、より深い角度（大きな勾配）が望ましく、その勾配は０．１２〜０．５５が良い。
【００３４】
フィン１７は、スラッジ排出隙間１４において、単独のフィン１７のスラッジケーキの排出方向から見たカバー角度（図５での角度θ）の総和（カバー角度）が２４０度以上であることが望ましい。カバー角度が２４０度よりも小さいと、スラッジケーキが自由に抜けられる空間が大きくなりすぎて、フィン１７によるスラッジケーキ圧縮効果が小さくなる。また、フィン１７の設置数は、上記の条件を満たすために、１条から６条に設置することが望ましい。
【００３５】
一方、水は、ボウル５とスクリューコンベア６の間の脱水空間１１において、固形分（スラッジケーキ）を除去されて清浄化された状態になりながら、図１左方向に移動していく。更に水はボウルの側面（排水ダム１２）を超えて、排水口１３から装置外に出される。排水ダム１２の高さを調整することにより、脱水空間１１でのボウル５の内面からの水位高さを調整できる。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施例として、図１に示すボウル５の直径が４３０ｍｍであり、長さが１７２０ｍｍである本発明の装置での処理結果を示す。基準処理能力は１時間当たり１０立方メートルであった。比較例１として、特許文献４の図１に記載される装置での処理例を示す。この装置は、ボウルの直径が４５５ｍｍであり、長さが１７２０ｍｍであった。
【００３７】
処理実験での装置構成は、本発明の各条件を実施できるように、スクリューコンベア６の直径、コーン状円筒外面１６、コーン状円筒内面１５、及びフィン１７を変化させた。本処理実験では、活性汚泥法によって発生したし尿汚泥を処理した。汚泥条件は、汚泥（固体）濃度２．５〜３質量％であり、また凝集剤として、メタアクリル酸ジメチルアミノエチルを０．６〜１質量％の比率で添加した。汚泥スラリー処理量は１０立方メートル／時であった。
【００３８】
これらの処理実験での装置条件、処理条件と処理結果を表１に示す。実施例１から１０は、本発明の装置において、装置構成を変化させながら処理を行ったものである。スラッジケーキ含水率を最適にできる遠心力で運転条件とした。評価指標はスラッジケーキ含水率と処理動力であった。
【００３９】
【表１】
2018158309.tif 000003
【００４０】
実施例１から３は、スラッジ排出隙間１４にフィンが設置されていない装置での処理結果である。L2/L1は０．０９から０．２８であり、またS2/S1は０．３４から０．６であり、本発明の装置設計の範囲に入っている。実施例３では、スラッジケーキ含水率がやや高い傾向があったことから、遠心力を高めた処理を行った。これらの実施例では、スラッジケーキ含水率は７２．６から７５．８質量％であった。処理動力は、０．７８から０．８９kWh/m3であった。なお、遠心力を高めた実施例３がやや処理動力が高い結果であった。
【００４１】
実施例４から７は、スラッジ排出隙間１４に本発明のフィン１７が設置されている装置での処理例である。実施例４では、カバー角度が本発明でより良好になる前記（７）の範囲を外れていた。その結果、スラッジケーキ含水率が７５．２質量％であり、処理動力は０．９５kWh/m3であった。この結果は、従来技術の処理例である比較例１、及びフィン１７が付いておらず、スラッジケーキ排出隙間１４の構造条件が本発明の範囲を外れている比較例３よりも良好な結果であったが、他のフィン１７がある装置での実施例よりも含水率が高い値であった。実施例５から７は、本発明でのより良好な装置条件での実施例であり、スラッジケーキ含水率が７０．９から７３．３質量％であり、処理動力も０．９kWh/m3以下と良好な成績であった。
【００４２】
実施例８から１０は、スラッジ排出隙間１４の断面積の減少率が請求項１の範囲であり、かつフィン１７が設置されている装置での処理例である。いずれもスラッジケーキ含水率と処理動力が良好な結果であった。ただし、実施例１０では、勾配が前記（４）の条件を外れているため、含水率が他の２処理例よりも高かった。
【００４３】
一方、従来型の直胴式遠心脱水機を使用した比較例１では、スラッジケーキ含水率が７８．８質量％と高く、また処理動力も１．３１kWh/m3であった。処理動力が大きい理由は、脱水性能を確保するために、ボウル径を大きくしているため、装置とスラリーの回転に関わるエネルギー消費が大きいためである。比較例２から５では、実施例と同じ装置に、スラッジケーキ排出隙間１４の構成を本発明の範囲から外れたものにした。これらの装置構成では、スラッジケーキ含水率が高くなり、また処理動力が増加しているか、含水率は低いものの、処理が不安定になっていた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の装置は、下水処理、し尿処理、活性汚泥法での工業排水処理等の有機汚泥処理で発生した汚泥スラリーを脱水する処理に適用できる。また、微細粒子を含むスラリーの水と粒子の分離処理に適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１‥‥駆動装置
２‥‥汚泥スラリー供給管
３‥‥汚泥スラリー供給口
４‥‥脱水機外筒
５‥‥ボウル
６‥‥スクリューコンベア
７‥‥スクリューコンベアテーパー部
８‥‥スクリュー
９‥‥汚泥スラリー供給室
１０‥‥汚泥スラリー流入口
１１‥‥脱水空間
１２‥‥排水ダム
１３‥‥排水口
１４‥‥スラッジ排出隙間
１５‥‥コーン状円筒内面
１６‥‥コーン状円筒外面
１７‥‥フィン
１８‥‥屈曲線
【図１】
2018158309.tif 000004
【図２】
2018158309.tif 000005
【図３】
2018158309.tif 000006
【図４】
2018158309.tif 000007
【図５】
2018158309.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月26日(2018.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー水を保持する位置において直径が一定であって一方向に回転する外円筒と、該外円筒内で該外円筒と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張しているスクリューコンベアを有する遠心脱水機において、
前記スクリューコンベアは、前記胴端径が拡張している部分がスクリューコンベアテーパー部となり、前記螺旋翼が該スクリューコンベアテーパー部まで巻装され、
且つ、前記外円筒のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒内面と前記スクリューコンベアの前記スラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒外面とでスラッジ排出隙間を形成してなり、
該スラッジ排出隙間の間隔（L2）が、前記外円筒と前記スクリューコンベアの両者が直胴である位置での前記外円筒と前記スクリューコンベアの間隔（L1）の０．０８から０．３倍であり、かつ前記スラッジ排出隙間のスラッジ出側の断面積（S2）がスラッジ入側の断面積（S1）の０．３から０．６６倍であることを特徴とする遠心脱水機。
【請求項２】
前記スクリューコンベアテーパー部の範囲が、スクリューコンベアの全長に対して０．１５〜０．４倍の範囲であることを特徴とする請求項１記載の遠心脱水機。
【請求項３】
スラリー水を保持する位置において直径が一定であって一方向に回転する外円筒と、該外円筒内で該外円筒と同軸において速度差をもって回転する回転胴の外周に螺旋翼を巻装しているとともにスラッジケーキが排出される側の胴端径が拡張しているスクリューコンベアを有する遠心脱水機において、
前記スクリューコンベアは、前記胴端径が拡張している部分がスクリューコンベアテーパー部となり、前記螺旋翼が該スクリューコンベアテーパー部まで巻装され、
且つ、前記外円筒のスラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒内面と前記スクリューコンベアの前記スラッジケーキ排出部位置に設置されているコーン状円筒外面とでスラッジ排出隙間を形成してなり、
該スラッジ排出隙間に突出してスラッジケーキの移動を抑制するフィンが前記コーン状円筒外面又は前記コーン状円筒内面に設置されていることを特徴とする遠心脱水機。
【請求項４】
前記スラッジ排出隙間の間隔（L2）が、前記外円筒と前記スクリューコンベアの両者が直胴である位置での前記外円筒と前記スクリューコンベアの間隔（L1）の０．０８から０．３倍であり、かつ前記スラッジ排出隙間のスラッジ出側の断面積（S2）がスラッジ入側の断面積（S1）の０．３から０．６６倍であることを特徴とする請求項３に記載の遠心脱水機。
【請求項５】
前記フィンは、前記コーン状円筒内面に、前記コーン状円筒内面の始端と前記外円筒の末端とで形成する屈曲線位置から前記コーン状円筒内面に沿って延び、該フィンの末端位置までの直径方向の高さ（Ｈ）を該フインの長さで割った値で定義される前記屈曲線に対する勾配が０．１〜０．６の螺旋状に設置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心脱水機。
【請求項６】
前記フィンは、前記コーン状円筒外面の始端と前記スクリューコンベアの末端が形成する屈曲線位置から前記コーン状円筒外面に沿って、前記スクリューコンベアの回転の反対方向に向かって延び、該フィンの末端位置までの直径方向の高さ（Ｈ）を該フインの長さで割った値で定義される前記屈曲線に対する勾配が０．０６〜０．５０で螺旋状に設置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心脱水機。
【請求項７】
前記フィンは、前記コーン状円筒内面に螺旋状に設置されており、かつ該フィンが前記コーン状円筒外面の始端と前記スクリューコンベアの末端が形成する屈曲線に対して、スクリューコンベアの回転方向に向かって０．１２〜０．５５の勾配で設置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心脱水機。
【請求項８】
設置されている前記フィンの数及び該フィン単体での前記スクリューコンベア末端と前記コーン状円筒外面がなす屈曲円に投影する範囲を角度で表した値の総和が２４０度以上であることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の遠心脱水機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（４）コーン状円筒内面１５とコーン状円筒外面１６により構成されるスラッジ排出隙間１４において、コーン状円筒内面１５にフィン１７が設置されており、かつフィン１７がコーン状円筒外面１６とスクリューコンベア６末端がなす接続線（屈曲線１８）に対する勾配が０．１〜０．５の範囲で設置されていることを特徴とする前記（２）又は（３）のいずれかに記載の遠心脱水機である。ここで、勾配とは、フィン１７の直径方向の高さ（図４、図５中のＨ）をフィン１７の長さ（図４中参照）で割った値で定義されるものである。