(57)【要約】【課題】遠心脱水装置の小型化と動力の低減を図るとともに、汚泥の外部への流出を抑制する。【解決手段】有機性汚泥を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体２を備える遠心脱水装置１を有する脱水システム５０であって、有機性汚泥を濃縮する濃縮処理部５１と、濃縮された有機性汚泥を遠心脱水装置１へ供給する供給管５４と、供給管５４と回転体２とを回転自在に連結するロータリージョイント４０と、を有することを特徴とする有機性汚泥の脱水システム５０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体を備える遠心脱水装置を有する脱水システムであって、
有機性汚泥を濃縮する濃縮処理部と、
濃縮された前記有機性汚泥を前記遠心脱水装置へ供給する供給管と、
前記供給管と前記回転体とを回転自在に連結するロータリージョイントと、を有することを特徴とする有機性汚泥の脱水システム。
【請求項２】
前記濃縮処理部は、前記有機性汚泥に高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給部を有することを特徴とする請求項１に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【請求項３】
前記濃縮処理部は、前記高分子凝集剤供給部を有して前記有機性汚泥を凝集させる反応槽と、
前記反応槽から流出される流出水中の有機性汚泥を沈殿分離する沈殿槽と、を有することを特徴とする請求項２に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【請求項４】
前記濃縮処理部は、前記高分子凝集剤供給部を有して前記有機性汚泥を凝集させる反応槽と、
前記反応槽から流出される流出水中の有機性汚泥をろ過分離するろ過装置と、を有することを特徴とする請求項２に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【請求項５】
前記回転体は、前記有機性汚泥が供給される筒状の外胴ボウルと、前記外胴ボウルに収容された回転胴の周面に羽根部材が突出して設けられ、前記有機性汚泥を軸方向へ推進させる内胴スクリューとを有し、
前記供給管は、前記ロータリージョイントを介して前記回転胴の内部空間に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【請求項６】
前記外胴ボウルの推進方向前方側の一端に形成されている前記有機性汚泥の排出通路の軸方向の幅を調整可能に設けられた弁体を有することを特徴とする請求項５に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【請求項７】
前記弁体は、前記幅を減少させる方向に弾性力が与えられていることを特徴とする請求項６に記載の有機性汚泥の脱水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥を遠心力を利用して脱水する遠心脱水装置を有する有機性汚泥の脱水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心力を利用して固体と液体とを分離させる遠心脱水装置としては、外胴ボウルの回転により遠心力を加え固液分離を行い、内胴スクリュー（スクリューコンベア）により固形分と液分を含む重成分、例えば脱水ケーキの機内搬送及び排出を行う遠心脱水装置が知られている。
内胴スクリューは外胴ボウルと所定の速度差をもって回転しており、内胴スクリューの内部には、汚泥の供給室が設けられている。内胴スクリューの供給室の周壁には、外胴ボウルと内胴スクリューの間の環状空間と連通させる供給口が形成されている。回転している内胴スクリューの回転胴の内部には、所定の支持ユニットによって固定されたフィードパイプが差し込まれている。フィード室に投入された汚泥は、遠心力によってフィード室から環状空間に分散居給される。
【０００３】
一方、汚泥の脱水においては、より低い含水率の脱水ケーキを得るために、脱水装置に汚泥を投入する前処理として、汚泥に凝集剤を添加した後、重力濃縮する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、低濃度汚泥を効率よく濃縮する方法として、ろ布等を用いる、ろ過濃縮も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５９１０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遠心脱水装置にはコスト削減などを目的として小型化の要求があり、前述したような遠心脱水装置に投入する汚泥を濃縮することによって、外胴ボウルの小型化が可能になる。
しかしながら、遠心脱水装置の小型化のために、汚泥濃度を例えば５％以上に濃縮して遠心脱水装置に投入する場合、汚泥性状が難流動性（高粘度性）汚泥に変化する。これにより、フィード室から環状空間に汚泥が分散投入されると同時に、内胴スクリューの内胴回転軸とフィードパイプの間の隙間から汚泥が外部に流出する現象が発生するという課題がある。これは、汚泥の流動性が低いため、フィード室から環状空間に汚泥が分散しにくく、フィード室が汚泥で満たされることによるものである。
【０００６】
この発明は、遠心脱水装置の小型化と動力の低減を図るとともに、汚泥の外部への流出を抑制することができる有機性汚泥の脱水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、有機性汚泥の脱水システムは、有機性汚泥を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体を備える遠心脱水装置を有する脱水システムであって、有機性汚泥を濃縮する濃縮処理部と、濃縮された前記有機性汚泥を前記遠心脱水装置へ供給する供給管と、前記供給管と前記回転体とを回転自在に連結するロータリージョイントと、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、濃縮された有機性汚泥を遠心脱水装置の回転体に投入して、同じ固形物量で時間当たりの投入量を少なくすることによって、遠心脱水装置の小型化と動力の低減を図ることができる。また、遠心脱水装置への有機性汚泥の供給をロータリージョイントを介して行うことによって、汚泥の外部への流出を抑制することができる。
【０００９】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記濃縮処理部は、前記有機性汚泥に高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給部を有する構成としてもよい。
【００１０】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記濃縮処理部は、前記高分子凝集剤供給部を有して前記有機性汚泥を凝集させる反応槽と、前記反応槽から流出される流出水中の有機性汚泥を沈殿分離する沈殿槽と、を有する構成としてもよい。
【００１１】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記濃縮処理部は、前記高分子凝集剤供給部を有して前記有機性汚泥を凝集させる反応槽と、前記反応槽から流出される流出水中の有機性汚泥をろ過分離するろ過装置と、を有する構成としてもよい。
【００１２】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記回転体は、前記有機性汚泥が供給される筒状の外胴ボウルと、前記外胴ボウルに収容された回転胴の周面に羽根部材が突出して設けられ、前記有機性汚泥を軸方向へ推進させる内胴スクリューとを有し、前記供給管は、前記ロータリージョイントを介して前記回転胴の内部空間に接続されている構成としてもよい。
【００１３】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記外胴ボウルの推進方向前方側の一端に形成されている前記有機性汚泥の排出通路の軸方向の幅を調整可能に設けられた弁体を有する構成としてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、排出通路に繊維分や結晶が付着した場合においても、排出通路の幅を調整可能な弁体を移動することによって、排出通路に付着した繊維分や結晶を除去することができる。即ち、有機性汚泥を排出する際の閉塞を防止することができる。
【００１５】
上記有機性汚泥の脱水システムにおいて、前記弁体は、前記幅を減少させる方向に弾性力が与えられている構成としてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、有機性汚泥の含水率の低下に伴う押圧力の増加によって排出通路の幅が増加して有機性汚泥の滞留時間が短くなる。また、有機性汚泥の含水率の増加に伴う押圧力の減少によって排出通路の幅が減少して含水物の滞留時間が長くなる。これにより、有機性汚泥の含水率に応じた滞留時間となって有機性汚泥の含水率の変動を最小限とすることができる。例えば、弾性力がバネによって与えられる場合、バネの初期長さ（組立時のバネの状態が自然長か圧縮側か任意に選ぶことが出来る）及びばね定数を調整することによって、含水物の含水率を調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、遠心脱水装置の小型化と動力の低減を図るとともに、汚泥の外部への流出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の有機性汚泥の脱水システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態の遠心脱水装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態の遠心脱水装置のケーキ排出孔近傍を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態のロータリージョイントを示す断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の背圧弁が閉じて拡径面と斜面とが面接触した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態の背圧弁が開いて拡径面と斜面との間隔が標準間隔よりも大きくなった状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態の第一変形例の有機性汚泥の脱水システムの概略構成図である。
【図８】本発明の実施形態の第二変形例の有機性汚泥の脱水システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の有機性汚泥の脱水システム５０について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の有機性汚泥の脱水システム５０は、高含水率の有機性汚泥を濃縮する濃縮処理部５１と、有機性汚泥を搬送しながら遠心力を利用して脱水する遠心脱水装置１と、濃縮処理部５１と遠心脱水装置１とを接続するロータリージョイント４０（回転継ぎ手）と、を有している。
有機性汚泥としては、生産過程で生じた動植物の残滓や老廃物、家畜排泄物などから生じる汚泥、例えば下水汚泥、浄化槽汚泥を脱水させた汚泥を用いている。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２０】
濃縮処理部５１は、高含水率の有機性汚泥が導入される反応槽５２と、反応槽５２から流出する流水をろ過するろ過槽５３と、ろ過槽５３にて濃縮された有機性汚泥を遠心脱水装置１に供給する供給管５４と、供給管５４に設けられて、ろ過槽５３にて濃縮された有機性汚泥を引き抜くポンプ５５と、を有している。
【００２１】
反応槽５２は、有機性汚泥を凝集する槽であって、導入される有機性汚泥に高分子凝集剤を添加するための高分子凝集剤供給装置５７（高分子凝集剤供給部）を有している。反応槽５２に導入される有機性汚泥の汚泥濃度は２％〜５％である。また、反応槽５２には攪拌装置５８が設置されている。
ろ過槽５３は、ローラーによって回転するろ布５６を有し、ろ過作用により反応槽５２で形成された有機性汚泥のフロックのろ過濃縮が行われる槽である。
【００２２】
供給管５４の一端は、ろ過槽５３の有機性汚泥出口に接続されている。ろ布５６によってろ過された処理水（分離水）は、ろ布５６の内側に入った後、外部に排出されるようになっている。
供給管５４に設けられているポンプ５５は、一軸ねじポンプである。ポンプ５５へ供給された汚泥は、ポンプ５５のケーシングとローター（ねじ）のクリアランスによりせん断力が付与されるため、汚泥中のフロックが部分的に破壊され、フロックに捕捉されていた水分が表面に染み出す。これにより、配管輸送における圧力損失を低減することができる。ポンプ５５としては、有機性汚泥を送出可能なその他の種別のポンプ、例えばピストンポンプ等の容積ポンプを用いてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態の遠心脱水装置１について説明する。
図２は、遠心脱水装置１を示す鉛直方向の断面図である。図２に示すように、遠心脱水装置１は、所謂直胴型と呼ばれるもので、内部が空洞状に形成された回転体２と、回転体２の長手方向中央部を収容するケーシング４と、回転体２の長手方向両端部に設けられた一対の支持ユニット５と、回転体２を回転駆動する駆動ユニット６と、を備えるものである。
【００２４】
回転体２は、内部に供給された汚泥などの含水物を、搬送しながら遠心力を使用して脱水することにより、脱水ケーキと分離液とに分離するものである。この回転体２は、中空の筒状の外胴ボウル８と、この外胴ボウル８の内部に収容され、含水物を軸方向に推進させる内胴スクリュー２２と、を具備している。
遠心脱水装置１は、回転体２に導入された含水物を固液分離し、脱水ケーキを外胴ボウル８の一端側であって、含水物の推進方向の前方側より排出する。以下の説明において外胴ボウル８の一端側であって、含水物の推進方向前方側を排出側と呼び、一端側の反対の他端側を供給側と呼ぶ。また、回転体２の中心軸Ｏを単に中心軸Ｏと呼び、回転体２の長手方向を単に軸方向と呼ぶ。
【００２５】
外胴ボウル８は、その内部に含水物を供給されるものである。この外胴ボウル８は、円筒形状の中空の筐体であるボウル本体９と、このボウル本体９の長手方向両端部から両側へ突出して設けられた中空の外胴回転軸１０と、を具備している。
ボウル本体９の供給側端部には、含水物から分離された分離液を排出するための分離液排出孔１１が設けられている。ボウル本体９の排出側端部には、含水物から分離された脱水ケーキを排出するためのケーキ排出孔１２が、設けられている。
【００２６】
また、ボウル本体９の内周面には、ケーキ排出孔１２に隣接して、ボウル本体９の周方向に延在する突条１３が形成されている。図３に示すように、突条１３は、周方向から見た断面形状が供給側から排出側に向かってボウル本体９の内径を狭めるような円錐台形状をなす縮径面１４と、供給側から排出側に向かってボウル本体９の内径を広めるような円錐台形状をなす拡径面１５（弁座面）とを有している。換言すれば、突条１３は、周方向から見た形状が、一辺がボウル本体９の内周面に一致する三角形状をなしている。
【００２７】
図１に戻って、外胴ボウル８は、外胴回転軸１０が水平方向に延びるように配置された状態で、その両端部が支持ユニット５で下方から軸回りに回転可能に支持されることにより、ボウル本体９が設置面Ｆから所定の高さ位置に保持されている。
【００２８】
内胴スクリュー２２は、外胴ボウル８の内部で含水物を撹拌しながら排出側へ搬送するものである。この内胴スクリュー２２は、長手方向中央部に若干大径のフィードゾーン２４が形成された略円筒形状の回転胴２３と、この回転胴２３の周面から径方向に突出して軸方向に螺旋状に延びる羽根部材２５と、を有している。そして、回転胴２３のフィードゾーン２４には、外胴ボウル８に連通する供給穴２６が貫通形成されている。
【００２９】
内胴スクリュー２２は、外胴ボウル８の内部に収容され、回転胴２３の軸方向両端部から突出して形成されている内胴回転軸１６が、外胴ボウル８の外胴回転軸１０の内部にそれぞれ挿入されている。供給側の内胴回転軸１６は中空構造とされている。なお、羽根部材２５の軸方向へのピッチは任意に変更可能であり、例えば一定ピッチや漸減ピッチにすることが可能である。
また、供給側において、外胴ボウル８の外胴回転軸１０の内周面と内胴スクリュー２２の内胴回転軸の外周面との間には、所定のシール部材３６が介装されている。
【００３０】
ボウル本体９の内部であって、排出側の端部壁１９近傍には、弁体である背圧弁１７が設けられている。背圧弁１７は、複数の圧縮コイルばね１８を介してボウル本体９の排出側の端部壁１９に取り付けられている。換言すれば、背圧弁１７は圧縮コイルばね１８を介して端部壁１９に接続されており、背圧弁１７はボウル本体９、又は回転胴２３には固定されてない。
図３に示すように、背圧弁１７は、中心に貫通孔２０を有する円板状をなし、貫通孔２０には内胴スクリュー２２が挿通されている。背圧弁１７は、ボウル本体９の内径よりやや小なる外径とされている。
【００３１】
また、背圧弁１７の外周側の縁部には、供給側から排出側に向かって拡径するような斜面２１が形成されている。この斜面２１の角度は、ボウル本体９の突条１３の拡径面１５の角度と等しい角度とされている。即ち、背圧弁１７の斜面２１は、背圧弁１７を供給側に移動させることで、斜面２１と拡径面１５とが面接触するように形成されている。これにより、拡径面１５が弁体である背圧弁１７の弁座面として機能する。
【００３２】
ボウル本体９の拡径面１５と背圧弁１７の斜面２１との間には、脱水ケーキをケーキ排出孔１２へ向かって絞り出すケーキ排出通路２７が形成されている。背圧弁１７が、圧縮コイルばね１８を介してボウル本体９に取り付けられていることによって、拡径面１５と斜面２１との間の間隔Ｇ１は背圧弁１７へかかる圧力によって変化する圧縮コイルばね１８の高さによって変動する。即ち、背圧弁１７はケーキ排出通路２７の幅を減少させる方向に弾性力が与えられている。
換言すれば、ケーキ排出通路２７の幅（ケーキ排出通路２７の軸方向に直交する断面積）は、背圧弁１７にかかる脱水ケーキの圧力に応じて変動する。背圧弁１７は、ケーキ排出通路２７の軸方向の幅を調節可能な弁体として機能する。
なお、背圧弁１７と端部壁１９を接続する部材は圧縮コイルばね１８に限ることはなく、背圧弁１７に対してケーキ排出通路２７の幅を減少させる方向に弾性力を与えることができればよい。例えば、板バネや、エラストマーなどの弾力性を有する材料でもよい。
【００３３】
図２に戻って、ケーシング４は、外胴ボウル８を収容し、外胴ボウル８から排出される脱水ケーキ及び分離液を回収するものである。このケーシング４は、中空の筐体であって、その供給側端部には、外胴ボウル８から回収した分離液を外部へ排出するための分離液シュート２８が設けられている。ケーシング４の排出側端部には、外胴ボウル８から回収した脱水ケーキを排出するためのケーキシュート２９が設けられている。
【００３４】
支持ユニット５は、回転体２をその長手方向（軸方向）両端部にて回転可能に支持するためのものである。支持ユニット５は、回転体２の供給側端部を支持する供給側支持ユニット３０と、回転体２の排出側端部を支持する排出側支持ユニット３１とから構成されている。
【００３５】
駆動ユニット６は、回転体２を構成する外胴ボウル８と内胴スクリュー２２とを異なる速度で回転駆動するものである。この駆動ユニット６は、駆動源としてのモータ３２と、このモータ３２の回転駆動力を外胴ボウル８に伝達するベルト伝達機構３３と、内胴スクリュー２２を回転駆動する油圧式の差速装置３４と、を有している。モータ３２の動作は、図示しない制御装置によって制御されている。
【００３６】
外胴ボウル８と内胴スクリュー２２の回転数の差速を制御することにより、外胴ボウル８の内部に含水物を堆積させれば、より長い時間に渡って遠心効果を含水物に与えることができるので、含水物の含水率をより低減させることができる。
また、本実施形態では、内胴スクリュー２２の回転トルクを一定に保つ制御を行ったが、これに代えて、外胴ボウル８と内胴スクリュー２２の回転数の差速を一定に保つ制御を行ってもよい。
【００３７】
次に、濃縮処理部５１の供給管５４と、内胴スクリュー２２の内胴回転軸１６とを接続するロータリージョイント４０について説明する。
ロータリージョイント４０は、中心軸Ｏ回りに回転する遠心脱水装置１の回転体２と、静止する供給管５４とを回転自在に連結して、供給管５４を介して供給される有機性汚泥を漏洩することなく回転体２に供給する継手である。
【００３８】
図４に示すように、ロータリージョイント４０は、供給管５４（図１参照）と接続されるエルボ４１と、ハウジング４２と、内胴スクリュー２２に伴って回転する中空構造のロータ４３と、ロータ４３の内側においてエルボ４１から内胴スクリュー２２の内胴回転軸１６まで延在するインターナルパイプ４４と、を有している。
ハウジング４２は、ベアリング４５を介して回転可能にロータ４３を支持している。ロータ４３は、内胴回転軸１６と同径のパイプ形状をなしており、フランジ４７を介して内胴回転軸１６と接続されている。ハウジング４２は、パイプ形状のロータ４３と同心となるように配置されたインターナルパイプ４４を、エルボ４１との接続部にて支持している。ロータ４３とハウジング４２とはシールリング４６によってシールされている。
【００３９】
インターナルパイプ４４は、回転体２に対して含水物を供給するためのものである。このインターナルパイプ４４は、両端が開口した中空のパイプ部材であって、エルボ４１から内胴スクリュー２２の内胴回転軸１６に差し込まれ、その一端は、回転胴２３のフィードゾーン２４まで達している。なお、インターナルパイプ４４は、回転胴２３のフィードゾーン２４まで達している必要はなく、適宜短縮することができる。
このような構成とされていることによって、供給管５４から供給される有機性汚泥は、漏洩することなく内胴スクリュー２２の回転胴２３の内部に導入される。
【００４０】
以上のように構成される有機性汚泥の脱水システム５０では、反応槽５２に導入された例えば汚泥濃度２％〜５％の有機性汚泥に、高分子凝集剤が添加されて、汚泥がフロック化する。汚泥がフロック化された有機性汚泥は、ろ過槽５３に導入されて、分離液と、例えば汚泥濃度が１０％とされた有機性汚泥とに分離される。
【００４１】
濃縮された有機性汚泥は、ポンプ５５によって引き抜かれつつ、駆動ユニット６によって外胴ボウル８と内胴スクリュー２２とが異なる回転速度で回転駆動された状態において、供給管５４を介して内胴スクリュー２２のフィードゾーン２４に供給される。
ここで、供給管５４と内胴スクリュー２２とは、ロータリージョイント４０によって接続されているため、供給管５４が静止し、内胴スクリュー２２が回転しているにもかかわらず、有機性汚泥は漏洩しない。
【００４２】
有機性汚泥は遠心力を受けることにより、フィードゾーン２４から供給穴２６を通って外胴ボウル８へと移動する。
その後、この含水物は、外胴ボウル８と内胴スクリュー２２との差速により、内胴スクリュー２２の羽根部材２５によって供給側から排出側へ向かって搬送されながら、遠心効果によって分離水と脱水ケーキとに分離される。そして、分離水は、分離液排出孔１１を通って分離液シュート２８から装置外部へ排出される。
【００４３】
脱水ケーキには、搬送・排出される過程において背圧弁１７によって軸方向に排出抵抗に起因する圧搾力（背圧）が加えられる。換言すれば、内胴スクリュー２２の羽根部材２５によって供給側から排出側へと搬送される脱水ケーキには、背圧弁１７に突き当たって背圧弁１７を押圧することにより抵抗が付与される。
脱水ケーキの含水率が低下するに従い、内胴スクリュー２２の推進力による脱水ケーキの押圧力が高くなる。脱水ケーキの押圧力が圧縮コイルばね１８による排出抵抗より大きくなると、背圧弁１７を支持する圧縮コイルばね１８が縮み、圧縮コイルばね１８の高さが低くなってケーキ排出通路２７が形成される。即ち、図５に示すような背圧弁１７が閉じて拡径面１５と斜面２１とが面接触した状態から、図３に示すようなケーキ排出通路２７が形成される状態になる。これにより、脱水ケーキは、ケーキ排出通路２７を経てケーキ排出孔１２を通ってケーキシュート２９から装置外部へ排出される。
【００４４】
ここで、圧縮コイルばね１８のばね定数、及び個数について説明する。
圧縮コイルばね１８のばね定数、及び個数は、遠心脱水装置１の仕様に基づいて決定される。例えば、遠心脱水装置１の時間当たりの処理量が５０ｍ３であった場合、この処理量の含水物の処理中、即ち定格運転時の脱水ケーキの押圧力に基づいて決定される。
具体的には、定格運転時において、拡径面１５と斜面２１との間隔Ｇ１がボウル本体９の内周面と回転胴２３の外周面との間隔Ｇ２の１／３程度（以下、標準間隔と呼ぶ）となるばね定数、及び個数が選択される。
即ち、圧縮コイルばね１８のばね定数及び個数は、複数の圧縮コイルばね１８の全体の弾性力と、定格運転時における脱水ケーキの押圧力とが、ケーキ排出通路２７が標準間隔になる状態で釣り合うように選択される。
【００４５】
ここで、脱水ケーキの含水率が更に低下すると、脱水ケーキの押圧力が更に大きくなり、間隔Ｇ１が標準間隔より大きくなってケーキ排出通路２７の面積が増加する。ケーキ排出通路２７の面積が増加することによって脱水ケーキがより多く排出され、脱水ケーキの滞留時間が短くなる。これにより、脱水ケーキの含水率が低い状態から元に戻る。
また、脱水ケーキの含水率が増加すると、脱水ケーキの押圧力が小さくなり、間隔Ｇ１が標準間隔より小さくなってケーキ排出通路２７の面積が減少する。ケーキ排出通路２７の面積が減少することによって脱水ケーキの排出量も減少し、脱水ケーキの滞留時間が長くなる。これにより、脱水ケーキの含水率が高い状態から元に戻る。
即ち、脱水ケーキの含水率に応じた滞留時間となって脱水ケーキの含水率の変動が最小限となる。
【００４６】
また、含水物に繊維分や結晶が含まれていると、繊維分や結晶がケーキ排出通路２７に付着することがある。この場合、一時的にケーキ排出通路２７の面積が小さくなり、排出抵抗が大きくなることで内圧が大きくなり、背圧弁１７を押圧する力が増加する。この時、図６に示すように、増加した力の大きさに応じて背圧弁１７が排出側に後退し、ケーキ排出通路２７の面積が大きくなる。即ち、拡径面１５と斜面２１との間隔Ｇ１が標準間隔より広くなることでケーキ排出通路２７の幅が広がる。これにより、ケーキ排出通路２７に付着した繊維分や結晶が除去される。
付着物が除去されると、圧縮コイルばね１８の弾性力によって、ケーキ排出通路２７の面積は標準間隔に復帰する。
【００４７】
上記実施形態によれば、例えば汚泥濃度５％以上（好ましくは１０％）に濃縮された有機性汚泥を遠心脱水装置１の回転体２に投入して、同じ固形物量で時間当たりの投入量を少なくすることによって、遠心脱水装置１の小型化と動力の低減を図ることができる。
例えば、投入汚泥の汚泥濃度を２．５％から１０％まで濃縮すると、遠心脱水装置１の時間当たりの処理量を５０ｍ３から１５ｍ３に置き換えることができ、遠心脱水装置１の動力を約７５％低減することができる。
【００４８】
また、遠心脱水装置１への有機性汚泥の供給をロータリージョイント４０を介して行うことによって、汚泥の外部への流出を抑制することができる。即ち、難流動性（高粘度性）汚泥でも遠心脱水処理を行うことが可能となる。
【００４９】
また、ケーキ排出通路２７に繊維分や結晶が付着した場合においても、ケーキ排出通路２７の幅を決定する背圧弁１７がケーキ排出通路２７を広げるように移動することによって、ケーキ排出通路２７に付着した繊維分や結晶を除去することができる。即ち、ケーキ排出通路２７が付着によって狭まり、排出圧力が上昇することで背圧弁１７が移動してケーキ排出通路２７の幅が広くなり、付着物が除去されることによって、脱水ケーキを排出する際の閉塞を防止することができる。
【００５０】
また、脱水ケーキの含水率の低下に伴う押圧力の増加によってケーキ排出通路２７の面積が増加して脱水ケーキの滞留時間が短くなる。また、脱水ケーキの含水率の増加に伴う押圧力の減少によってケーキ排出通路２７の面積が減少して脱水ケーキの滞留時間が長くなる。これにより、脱水ケーキの含水率に応じた滞留時間となって脱水ケーキの含水率の変動を最小限とすることができる。
また、本実施形態のように弾性力が圧縮コイルばね１８のようなバネによって与えられる場合、圧縮コイルばね１８の初期長さ（組立時のバネの状態が自然長か圧縮側か任意に選ぶことが出来る）及びばね定数を調整することによって、脱水ケーキの含水率を調整することができる。
【００５１】
次に、本実施形態の第一変形例の有機性汚泥の脱水システムについて説明する。
図７に示すように、遠心脱水装置１に投入する有機性汚泥を濃縮する手段として、沈殿槽５３Ｂとを用いる構成としてもよい。具体的には、第一変形例の濃縮処理部５１Ｂは、反応槽５２から流出する流水が導入される沈殿槽５３Ｂを有している。
沈殿槽５３Ｂは、凝集作用により反応槽５２で形成された有機性汚泥のフロックの沈降分離が行われる槽である。供給管５４の一端は、沈殿槽５３Ｂの底部近傍に接続されている。沈殿槽５３Ｂの上部からは処理水（分離水）が排出されるようになっている。
【００５２】
次に、本実施形態の第二変形例の有機性汚泥の脱水システムについて説明する。
図８に示すように、遠心脱水装置１に投入する有機性汚泥を濃縮する手段として、ろ過式汚泥濃縮装置を用いる構成としてもよい。
例えば、第二変形例の濃縮処理部５１Ｃは、反応槽５２から流出する流水が導入されるろ過装置５３Ｃを有している。ろ過装置５３Ｃは、通水性周面からなる回転ドラムであり、駆動装置５９によって低速で回転する。ろ過装置５３Ｃの一端から供給された有機性汚泥は、ろ過装置５３Ｃの内部を移動する過程で有機性汚泥中の水分が通気性周面から分離水として排出され、他端から濃縮された有機性汚泥が排出される。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態においては、背圧弁１７と端部壁１９との間に圧縮コイルばね１８を設けることによって、ケーキ排出通路２７の幅を調整可能としたが、これに限ることはない。例えば、背圧弁１７と端部壁１９との間に、背圧弁１７の軸方向の位置を任意の位置に変更することができるアクチュエータを配置してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態においては、外胴ボウル８の端部に背圧弁１７を設けることによって、脱水ケーキに圧搾力を付与したが、これに限ることはない。例えば、背圧弁１７を設けることなく、脱水ケーキの排出通路を狭隘構造とすることによって、脱水ケーキに圧搾力を与える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  遠心脱水装置
２  回転体
４  ケーシング
５  支持ユニット
６  駆動ユニット
８  外胴ボウル
９  ボウル本体
１０  外胴回転軸
１１  分離液排出孔
１２  ケーキ排出孔
１３  突条
１４  縮径面
１５  拡径面
１６  内胴回転軸
１７  背圧弁
１８  圧縮コイルばね
１９  端部壁
２０  貫通孔
２１  斜面
２２  内胴スクリュー
２３  回転胴
２４  フィードゾーン
２５  羽根部材
２６  供給穴
２７  ケーキ排出通路（排出通路）
２８  分離液シュート
２９  ケーキシュート
３２  モータ
３３  ベルト伝達機構
３４  差速装置
３６  シール部材
４０  ロータリージョイント
４１  エルボ
４２  ハウジング
４３  ロータ
４４  インターナルパイプ
４５  ベアリング
４６  シールリング
４７  フランジ
５０  有機性汚泥の脱水システム
５１  濃縮処理部
５２  反応槽
５３  ろ過槽
５３Ｂ  沈殿槽
５３Ｃ  ろ過装置
５４  供給管
５５  ポンプ
５６  ろ布
５７  高分子凝集剤供給装置（高分子凝集剤供給部）
５８  攪拌装置
５９  駆動装置
Ｆ  設置面
Ｇ１，Ｇ２  間隔
Ｏ  中心軸
【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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