(57)【要約】【課題】農業集落等で発生する屎尿のような汚泥を運搬する際に、含水率を低下させることにより体積を減縮させて運搬が容易に行えるように汚泥の濃縮を行なうことができ、軽量化、省エネルギ化、小型化を図った汚泥濃縮装置を得る。【解決手段】汚泥濃縮装置は、汚泥の水分を重力で自然脱水して濃縮する濃縮機構を備え、濃縮機構は鉛直向きの複数の脱水板２、３を互いに平行に所定間隔に配置した脱水板群の複数群から成り、各脱水板群の上面を排出端側へ向けて上向き傾斜とし、複数の脱水板２、３の１群を可動、他を固定とし、可動脱水板３の上面に汚泥送り素子４を形成し、可動脱水板３に順次上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせる駆動部を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から供給される汚泥の水分を重力により自然脱水して所望の含水率に濃縮し、他端から排出する濃縮機構を備え、この濃縮機構は板面を鉛直向きにした複数の平板を互いに平行に所定間隔に配置した脱水板群の複数群から成り、各脱水板群はそれぞれの平板を交互に、かつ隣接する平板相互を所定間隔に配置すると共に、各脱水板群の上面を汚泥の供給端側から排出端側に向けて上向き傾斜とし、脱水板群の複数群のうち１群を可動に、他の群を固定して設け、可動脱水板群の上面には汚泥の送りを促進する汚泥送り素子を形成し、可動の脱水板群を順次上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせる駆動部を備えて成る汚泥濃縮装置。
【請求項２】
前記可動脱水板群を固定脱水板群の脱水板高さに相当する高さ位置間を昇降するように設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥濃縮装置。
【請求項３】
前記可動脱水板群をクランク軸を介して駆動部に連結し、上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥濃縮装置。
【請求項４】
前記クランク軸の一対を対向設置される一対の側板に取付けた軸受部材を介して取付け、一対のクランク軸間を可動軸で連結し、この可動軸は中軸とその外周に回転自在に挿通される中空軸から成る複軸とし、中軸をクランク軸に偏心状に固定し、中空軸に可動脱水板を回転自在に取付け、偏心状のクランク軸を回転させて複軸を円運動させ、これにより可動脱水板群を上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせるように構成したことを特徴とする請求項３に記載の汚泥濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、汚泥の水分を減少させ所望の含水率に濃縮することが出来る汚泥濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥の含水率を低下させることは、屎尿処理施設等において汚泥の濃縮を行なった後、濃縮汚泥からさらに水分を脱水し、分離液と脱水ケーキに固液分離することが行なわれるように、汚泥処理工程では必ず必要な処理である。汚泥の水分を脱水する脱水装置の形式として、濾布を用いた濾過脱水機が代表的なものであるが、その例として加圧容器型濾過機、回転式真空型濾過機、遠心式脱水機、ベルトプレスなどが挙げられる。そして、ベルトプレスの一例として特許文献１の「汚泥脱水装置」が知られている。この汚泥脱水装置は、汚泥中の水分を濾過する無端スクリーニングベルトに水分を吸引するための吸引チャンバを接して設け、吸引チャンバに吸引手段を接続して吸引チャンバ内を負圧状態に設定するように構成されている。
【０００３】
濾布式以外にもパンチプレート方式のものもあり、その変形例として、特許文献２の「脱水装置」が知られている。この脱水装置は、スラリーを供給するスラリー供給部と、スラリーから脱水する脱水部と、脱水後のケーキを排出するケーキ排出部と、脱水部の上方に配置され脱水途中のケーキを脱水部に押し付ける加圧部とを備え、脱水部は板面を鉛直方向に所定間隔毎に平行に配置される複数の平板より成る脱水板群を複数群備え、各脱水板群のそれぞれの平板が交互にかつ隣接する平板が互いに所定間隔に配置され、各脱水板群の位相が相対的にずれるように各脱水板群のうちの少なくとも１つに順次上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせる駆動部を備えて成るものである。
【０００４】
上記脱水装置では、垂直に立てて所定間隔に置かれた平板状の脱水板群の上に投入される汚泥から、脱水板群のそれぞれの隙間を通って重力で水分を落下させて脱水させる方式が採用されている。一方、汚泥を濃縮する方式としては、一般に沈殿槽又は濃縮槽に汚泥を入れ、重力を利用して上層の液部と下層の濃縮汚泥に分離する自然沈降による沈殿法や、汚泥に機械的な攪拌あるいは空気を加圧状態で吹き込んで微小気泡を生じさせ、気泡に汚泥を付着させて浮上、分離させる浮上分離法などが採用される。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−１７８１０号公報
【特許文献２】
特開平６−１５５０９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、汚泥の含水率を数％減少させることは、余剰汚泥の体積が大幅に減少するため、例えば農業集落排水処理場で発生する余剰汚泥等を屎尿処理施設へ運搬する作業や汚泥処分費用の軽減等で有利であるため、このような処理経過を経る汚泥については汚泥濃縮処理が要望されている。特に、余剰汚泥の運搬では体積の減少が有効であるが、上述した脱水装置は、屎尿処理施設等に設置される形式であるため、規模が大きく、装置が大型、複雑であって、運転に要する動力も大きい。従って、これら装置を農業集落で発生する汚泥の運搬のために濃縮処理するような汚泥の簡易濃縮処理に利用することはできないし、又そのような提案が行なわれた例もない。
【０００７】
この発明は、上記問題に留意して、農業集落等で発生する屎尿のような汚泥を運搬する際に、含水率を低下させることにより体積を減縮させて運搬が容易に行えるように汚泥の濃縮を行なうことができ、軽量化、省エネルギ化、小型化を図った汚泥濃縮装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、一端から供給される汚泥の水分を重力により自然脱水して所望の含水率に濃縮し、他端から排出する濃縮機構を備え、この濃縮機構は板面を鉛直向きにした複数の平板を互いに平行に所定間隔に配置した脱水板群の複数群から成り、各脱水板群はそれぞれの平板を交互に、かつ隣接する平板相互を所定間隔に配置すると共に、各脱水板群の上面を汚泥の供給端側から排出端側に向けて上向き傾斜とし、脱水板群の複数群のうち１群を可動に、他の群を固定して設け、可動脱水板群の上面には汚泥の送りを促進する汚泥送り素子を形成し、可動の脱水板群を順次上昇、前進、下降、後退の各運動を行わせる駆動部を備えて成る汚泥濃縮装置としたのである。
【０００９】
上記の構成としたこの発明の汚泥濃縮装置は、農業集落等で発生する屎尿等の汚泥を濃縮するのに用いられる。このような汚泥は、一般に運搬する前に凝集剤を入れてある程度固形分を凝集させるのが好ましく、このためこの汚泥濃縮装置へは凝集汚泥が投入される。凝集汚泥に含まれる水分は、含水率が数％低下するだけでも汚泥の体積としては数分の１に大きく減少する。従って、汚泥の濃縮は運搬の便宜だけでなく、その後の処理に対しても重要な意義を有する。
【００１０】
上記構成の汚泥濃縮装置では、汚泥に含まれる水分は重力による自然脱水で脱離液として汚泥から分離され、含水率が数％低下した濃縮汚泥は排出部から外部へ排出され、屎尿処理施設等へ運搬される。上記自然脱水は、固定脱水板と可動脱水板が交互に隣接して互いに所定の間隔に一定隙間を以て配置された固定脱水板群と可動脱水板群の複数群の脱水板群から成る濃縮機構により行なわれる。固定脱水板群に対して可動脱水板群は駆動部により昇降駆動されてその高さ位置が同一高さ、下方位置、上方位置と変化する。
【００１１】
両脱水板群の間には、互いに一定の隙間が設けられて、可動脱水板の高さ位置が変化している間は汚泥から分離された水分が、その隙間から自然落下する。すなわち、固定脱水板群と可動脱水板群との高さ位置の差が大きい場合には、隙間を通る水分に対する抵抗が減少し、大部分の水分の脱水が行なわれ、固定脱水板が可動脱水板と同じ高さ位置では、隙間から僅かずつ水分が落下する。
【００１２】
以上のような自然脱水作用を行なう際に、両脱水板群の上面を同じ高さ位置に揃えたとすると、その上面の成す全体面は前方の排出部に向って上向きに傾斜し、かつ可動脱水板の上面には汚泥送り素子が形成されているから、後方の供給位置に投入された凝集汚泥は前方の排出部へ送られるまでに一定の滞留時間を経て送られる。この一定の滞留時間を与えることによって、自然脱水による所望の含水率となる濃縮作用を得るためである。
【００１３】
一方、可動脱水板の上面の汚泥送り素子は、両脱水板を前方に傾斜状に設けたことによって汚泥が後方位置に滞留することとなるため、一定の滞留時間後には排出部へ濃縮汚泥を確実に排出する必要がある。従って、汚泥送り素子によって汚泥は一定距離ずつ前方へと送りを促進するようにしているのである。
【００１４】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態の汚泥濃縮装置の要部斜視図、図２は図１の矢視ＩＩ−ＩＩから見た同装置の正面図、図３は平面図である。図示のように、汚泥濃縮装置は、板面を鉛直向きにした複数の平板を２つの内側板１、１間に配置した固定脱水板群２と、可動脱水板群３との２つの群から成る濃縮機構Ａと、その可動脱水板群３をクランク軸１３を介して駆動する駆動部Ｂとを備えている。
【００１５】
固定脱水板群２及び可動脱水板群３のそれぞれの脱水板は板面を鉛直向きにした細長い複数の平板を互いに所定間隔に配置し、かつ固定脱水板２と可動脱水板３が交互に、かつ隣接する平板相互を所定間隔に配置されている。なお、固定脱水板群２と固定脱水板２、可動脱水板群３と可動脱水板３は、それぞれ同じ部材のグループとその１枚の板という関係であるため同じ符号を付しているが、以下では特に区別しない限り単一の脱水板２、３を代表させて説明する。
【００１６】
固定脱水板２、可動脱水板３のいずれもその一端に立上り片２Ｈ  、３Ｈ  が設けられ、この一端側を汚泥の供給位置Ｓとして、汚泥が後方へ流出しないように形成されている。固定脱水板２は、その両端及び立上り片を貫通する固定軸２ｘで内側板１、１に固定され、可動脱水板３はその両端付近で下方へ延びる支持片３ａ、３ａに挿通された可動軸３ｘ、３ｘで支持され、後述するように可動軸３ｘ、３ｘをクランク軸１３で円運動させることにより駆動される。なお、１ｘは内側板１、１を連結する連結軸である。
【００１７】
両脱水板２、３は、可動脱水板３の上面を固定脱水板２の上面と揃えて停止させたとき、両群の脱水板２、３の上面が略平面状をなし、かつその平面が他端の前方の排出部Ｔへ向って所定角度で上向きの傾斜を成すように設けられる。又、可動脱水板３の上面には、汚泥に対する送りを促進するための汚泥送り素子４として多数のノコ歯状の歯形片（突起）が連続状に設けられている。５はスペーサである。
【００１８】
図２に示すように、上記濃縮機構Ａは、クランク軸（偏心軸）１３を介して外側板１０、１０に支持されている。クランク軸１３は、図３の平面図から分かるように、装置の長手方向の前、後端寄りで左右両側に設けられ（合計４箇所）、各クランク軸１３は、外側板１０、１０に取付けた軸受ユニット１１で支持される回転軸１１ｘに連結されている。回転軸１１ｘ上にはスプロケット１２ａ、１２ｂが設けられ、スプロケット１２ａには、駆動部Ｂのアクチュエータである電動モータ１５の出力軸に連結された動力軸１５ｘの両端寄りに設けられているスプロケット１５ａ、１５ａとの間にチェーン１４ａが掛け回されており、これによってクランク軸１３が回転される。スプロケット１２ｂには前後のスプロケット１２ｂ、１２ｂ間にチェーン１４ｂが掛け回されて同期駆動される。
【００１９】
図５に示すように、可動脱水板３は可動軸３ｘに対し回転自在に取付けられており、可動軸３ｘはその両端がクランク軸１３に連結、固定されている。クランク軸１３は、左右一対の外側板１０、１０に取付けた軸受ユニット（部材）１１で支持され、可動軸は中軸３ｘａとその外周に回転自在に挿通される中空軸３ｘｂから成る複軸とされ、中軸３ｘａをクランク軸１３に偏心状に固定し、中空軸３ｘｂに可動脱水板３を取付けている。上記偏心状のクランク軸をモータ１５の動力により回転させ、複軸の可動軸３ｘを円運動させ、これにより可動脱水板３を上昇、前進、下降、後退の各運動ができるように形成されている。
【００２０】
上記の構成としたこの実施形態の汚泥濃縮装置は、農業集落等で発生する屎尿等の汚泥を運搬する際の運搬の便宜、その後の処理作業の効率化のため汚泥を濃縮するのに用いられる。この装置に投入される汚泥は濃縮を効果的に実施するため、予め貯留槽内に凝集剤を投入して凝集汚泥とされ、この凝集汚泥が装置の供給位置Ｓから投入される。凝集汚泥が投入されると、固定脱水板２、可動脱水板３の成す傾斜面上で水分が所定の含水率に濃縮されて前端の排出部Ｔへと排出される。
【００２１】
汚泥を濃縮することは、周知の通り汚泥の体積を大きく減少させるためであり、含水率が数％低下するだけでも体積は数分の１となる。これは、例えば含水率９８％の汚泥を９６％に濃縮した場合、水分割合Ｐの汚泥の容量Ｖと水分割合Ｐ’の汚泥の容量Ｖ’の関係がＶ’＝Ｖ・（１−Ｐ）／（１−Ｐ’）と表わされることから、Ｖ’＝Ｖ・（１−０．９８）／（１−０．９６）＝Ｖ・０．０２／０．０４＝１／２Ｖとなり、１／２の体積となることから簡単に理解される。図示の例の装置は、含水率９８．５〜９８％の汚泥に対し３〜５％の含水率の濃縮をし、体積を１／２〜１／３となる機能を果たすことを目標として開発されたものである。
【００２２】
さて、濃縮装置の供給位置Ｓへの汚泥の投入は、図６Ａの（ａ）図の状態のタイミングで行なう。なお、汚泥の投入は図６Ａの（ａ）図から後述する図６Ｂの（ｈ）図までのどのタイミングで投入してもよいが、便宜上（ａ）図の状態で投入することを前提として以下説明する。（ｂ）図では可動脱水板３は、さらに沈み込んで固定脱水板２の高さの略１／２程度まで下がり最下位置になる。図６Ｂの（ｈ）図、図６Ａの（ａ）図での固定脱水板２、可動脱水板３の関係の断面状態を、図７の（ａ）図、（ｂ）図に示す。
【００２３】
図６Ａの（ａ）図から（ｂ）図の状態に固定脱水板２と可動脱水板３の重なりが変化した場合、固定脱水板２と可動脱水板３の間には予め所定の隙間がスペーサ５によって設けられているから、汚泥に含まれる水分は重力による自然落下で隙間から下方へ落ちるが、両脱水板の重なりが図６Ａの（ａ）図では固定脱水板２の上面よりやや下方へ、（ｂ）図では脱水板２の高さの約半分と変化するため、固定脱水板２から可動脱水板３の下方へと脱離液が通過する際の隙間による抵抗が少しずつ小さくなり、脱離液は図６Ａの（ａ）図から（ｂ）図の状態に変化する間に脱離し得る液の大部分が落下して脱離される（図７も参照）。
【００２４】
図６Ａの（ｃ）図の中間位置の状態では、可動脱水板３が最下位置から上昇して固定脱水板２の上面のやや下方まで上昇して重なるため、両者間の隙間の重なりは脱離液の落下方向と逆向きに大きくなり、隙間の脱離液に対する抵抗が増大し、脱離液は極くわずかしか落下できなくなる。
【００２５】
図６Ａの（ｄ）図では可動脱水板３は、円運動によって（ｃ）図の状態よりさらに上昇すると共に最後方位置に位置し、可動脱水板３の上面が固定脱水板２の上面よりやや上昇する。従って、汚泥は両脱水板３の上面で支持される。図６Ｂの（ｅ）図の中間位置では、（ａ）図や（ｃ）図の中間位置とは反対に、可動脱水板３の上面が固定脱水板２の上面より上方へ昇り、脱水板の重なりは可動脱水板３の高さの略１／２近くとなる。従って、固定脱水板２上に支持されていた汚泥は可動脱水板３上に移乗され、持上げられる。
【００２６】
図６Ｂの（ｆ）図では可動脱水板３は固定脱水板２の上面より上に出て最上位置となり、汚泥は最上位置まで持上げられると共に（ｄ）図の位置より前方へと移動される。（ｇ）図の中間位置では、（ｆ）図より可動脱水板３の高さ位置が低くなるが、（ｆ）図よりさらに前方へと汚泥を移動させる。（ｈ）図の最前方位置では可動脱水板３は固定脱水板２と上面が同一レベル近くに下がるが、汚泥を最前位置へと送り、汚泥を固定脱水板２へと移乗させる。なお、図６Ａ（ｄ）〜図６Ｂ（ｈ）の可動脱水板３の回転中にも隙間の脱離液への抵抗の変化に伴い脱水が行われる。
【００２７】
（ｈ）図の状態で汚泥を最前位置へ送った後、可動脱水板３は再び下降して（ａ）図の中間位置へと状態が変化するが、以上の１サイクルの運動の間に汚泥から水分が離脱されると共に、汚泥を投入位置から前方へと送る作用が行なわれるから、可動脱水板３が最前位置の状態となった際に前方の排出部Ｔへ汚泥を排出できれば、１回のサイクルで汚泥は排出されるが、１回のサイクルで汚泥が排出できなければ、上記サイクルを２回、３回と複数回繰り返すことにより汚泥を前へ前へと送り、排出されることとなる。なお、上記排出サイクルにおいて、固定脱水板２、可動脱水板３の上面を前方へ向って上向きの傾斜状とすることにより汚泥を脱水板上に一定時間滞留させ、汚泥送り素子によって強制的に前方へ送るようにしている。
【００２８】
上述した実施形態では汚泥送り素子４として、ノコ歯状の歯形片から成る例を示したが、これに限らず汚泥の送りが有効に行なえる形状であれば他のどんな形状でもよい。又、固定脱水板２は上面の傾斜を微調整できるように固定軸２ｘは位置調整自在に設けられている。なお、固定脱水板２、可動脱水板３の上方には加圧部材は設けられていない。
【００２９】
さらに、図示の例ではクランク軸１３とモータ１５により可動脱水板３を上昇、前進、下降、後退の各動作をさせるようにしたが、上記各動作をさせる機構としては、例えば昇降用のシリンダ、水平方向に移動させるシリンダをリンク機構を介して可動脱水板３に取付ける構成としてもよく、上記各動作をし得るものであればよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の汚泥濃縮装置は鉛直向きの複数の脱水板を固定した固定脱水板群と、固定脱水板と交互に所定間隔に設けた可動脱水板群の複数群のそれぞれの上面を汚泥の排出端へ向って上向きに傾斜とし、脱水板群の隙間から汚泥の水分を重力で自然落下させて汚泥の水分率を所定の値に濃縮するようにしたから、構成が簡易であり、小型、軽量化ができ、経済的コストで製作でき、かつ加圧するこなく所望の汚泥濃度を実現できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の汚泥濃縮装置の要部内側斜視図
【図２】図１の矢視ＩＩ−ＩＩから見た正面図
【図３】同上装置の平面図
【図４】図３の矢視ＩＶ−ＩＶから見た断面図
【図５】図４の矢視Ｖ−Ｖから見た拡大断面図（可動軸とクランク軸の詳細断面図）
【図６Ａ】汚泥濃縮機構による濃縮作用の説明図
【図６Ｂ】汚泥濃縮機構による濃縮作用の説明図
【図７】濃縮作用の拡大断面による説明図
【図８】図４の矢視ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た拡大底面図
【符号の説明】
１  内側板
２  固定脱水板（群）
３  可動脱水板（群）
４  汚泥送り素子
５  スペーサ
１０  外側板
１３  クランク軸
１５  モータ
Ｓ  供給位置
Ｔ  排出部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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