(57)【要約】【課題】濃縮性に優れ、汚泥の剥離が良くて容易に洗浄することができ、耐食性、耐久性に優れた汚泥の濃縮方法および装置を提供する。【解決手段】濃縮対象汚泥を投入する軌道の始端および濃縮汚泥を排出する終端に配置した双方のスプロケット３、２間に無端ベルト４を掛け渡し、無端ベルト４を上層と下層の間に空隙を有する多層構造となし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置するとともに適当間隔で開孔を形成してなり、この無端ベルト４の上に濃縮対象汚泥を投入し、無端ベルト４が走行する間に重力脱水して濃縮対象汚泥から脱離した脱離水を上層の線材間および開孔の毛細管現象によって層間の空隙へ連続して吸水する。【選択図】　　図１
2004024963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置するとともに適当間隔で開孔を形成した無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、無端ベルトが走行する間に重力脱水して濃縮対象汚泥から脱離した脱離水を上層の線材間および開孔の毛細管現象によって層間の空隙へ連続して吸水することを特徴とする汚泥の濃縮方法。
【請求項２】
走行する無端ベルトに振動を与えて層間の空隙に保持する脱離水を下層を通して排水することを特徴とする請求項１に記載の汚泥の濃縮方法。
【請求項３】
濃縮対象汚泥を投入する始端位置と濃縮汚泥を排出する終端位置との間にわたって無端ベルトを掛け渡してなり、無端ベルトは濃縮対象汚泥を載置するベルト本体の両側に駆動スプロケットに噛合するチェーンを有し、ベルト本体が上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置してなることを特徴とする汚泥の濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥の濃縮方法および装置に関し、下水処理場における最初沈殿池汚泥、余剰汚泥である最終沈殿池汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、ＯＤ余剰汚泥、浄水場における凝集沈殿池汚泥等を濃縮する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の汚泥の濃縮法には重力濃縮法、機械濃縮法があり、機械濃縮法には遠心濃縮法、常圧浮上法、加圧浮上法、造粒濃縮法がある。これら以外に機械濃縮法の技術としては、濾布を使用した走行式のベルトスクリーン型、ウェッジワイヤーやパンチングメタルを使用した回転ドラム式のドラムスクリーン型、ウェッジワイヤーを使用した固定式の傾斜スクリーン等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の濾布を使用した走行式のベルトスクリーンでは、円環状をなす濾布ベルトを駆動ローラと従動ローラ間に無端軌道状に掛け渡し、駆動ローラの回転駆動によって濾布ベルトを走行させている。このため、駆動ローラと濾布ベルトの間に所定の摩擦力を発生させるために濾布ベルトを緊張状態に展張する必要があり、走行軌道上に濾布緊張装置および蛇行修正装置を設けねばならず、装置が複雑となる問題がある。
【０００４】
また、濾布は薬品を含む汚泥に対する耐食性が弱いために維持コストが高くなり、汚泥の剥離性が悪いので洗浄流体として水を使用する必要があり、その脱離水を処理する排水処理設備の負荷が大きくなり、目詰まり等により濃縮性が低下するなどの問題がある。また、この目詰りにより寿命が短くなっている。
【０００５】
ところで、ベルトプレス型脱水機に使用可能な金属製のベルトとして、特開平５−１８０２７４号公報に開示するものがある。これは、複数のスパイラルコイルを螺旋方向を交互に変えて噛み合わせ、連結ロッドで連結したものである。このベルトは高い耐圧強度を有し、加圧脱水には適している。しかし、その伸縮性のために、使用に際しては駆動ローラとベルトの間に所定の摩擦力を発生させるための緊張装置および蛇行修正装置を設けねばならず、装置が複雑となる問題がある。
【０００６】
本発明は上記した課題を解決するものであり、高い効率で重力脱水を行うことができる濃縮性に優れた汚泥の濃縮方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の汚泥の濃縮方法は、上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置するとともに適当間隔で開孔を形成した無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、無端ベルトが走行する間に重力脱水して濃縮対象汚泥から脱離した脱離水を上層の線材間および開孔の毛細管現象によって層間の空隙へ連続して吸水するものである。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の汚泥の濃縮方法は、走行する無端ベルトに振動を与えて層間の空隙に保持する脱離水を下層を通して排水するものである。
さらに、請求項３に係る本発明の汚泥の濃縮装置は、濃縮対象汚泥を投入する始端位置と濃縮汚泥を排出する終端位置との間にわたって無端ベルトを掛け渡してなり、無端ベルトは濃縮対象汚泥を載置するベルト本体の両側に駆動スプロケットに噛合するチェーンを有し、ベルト本体が上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置してなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、重力脱水式のベルト型濃縮機１は、終端の駆動スプロケット２と始端の従動スプロケット３の間に無端ベルト４を掛け渡しており、双方のスプロケット２、３の間に上方の往路軌道と下方の復路軌道を形成している。
【００１０】
図２〜図３に示すように、無端ベルト４は、リング状（螺旋状も可能）をなす複数の金属もしくは樹脂製の線材４ａを相互に当接して平行に配置し、複数の線材４ａに直線状の骨線材４ｂを挿通してベルト本体４ｃを形成しており、ベルト本体４ｃは線材４ａからなる上層と下層の間に空隙４ｄを有する多層構造をなし、各層には隣接する線材４ａ間に形成される微小な開孔４ｅを適当間隔で設けている。ベルト本体４ｃの両側には駆動スプロケット２に噛合するチェーン４ｆを設けている。
【００１１】
往路軌道上には複数のキャリアローラー５（板状の連続する支持材等を使用することも可能）を配置しており、復路軌道上にはリターンプーリー６を配置し、無端ベルト４の復路の裏面から表面（表面から裏面も可能）に向けて洗浄水を噴射する洗浄ノズル７を配置している。
【００１２】
軌道の終端側には濃縮汚泥を排出するシューター８を配置しており、図４に示すように、シューター８はその底面に無端ベルト４と同様の構造をなす濾過材９を配置している。
【００１３】
以下、上記した構成における作用を説明する。下水処理場において発生する最初沈殿池汚泥、最終沈殿池余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、ＯＤ余剰汚泥等の汚泥は凝集混和槽又はライン薬注にて凝集剤を攪拌混合した後にベルト型濃縮機１へ投入する。
【００１４】
無端ベルト４は駆動スプロケット２の回転駆動によって従動スプロケット３との間で回転走行し、従動スプロケット３の近傍において濃縮対象物である汚泥を受け取る。
【００１５】
無端ベルト４が往路軌道を走行する間に汚泥は重力脱水され、脱離水が上層の開孔４ｅ、線材４ａ間の毛細管現象により連続して吸水されて層間の空隙４ｄへ流入することで吸水機能が持続される。
【００１６】
無端ベルト４は金属もしくは樹脂製の線材からなり疎水性であり、駆動スプロケットとチェーン４ｆの噛合や無端ベルト４がキャリアローラー５（板状の連続する支持材等を使用することも可能）を通過する時に与えられる振動および曲げによって、空隙４ｄへ流入した脱離水は無端ベルト４の下層を通して容易に排水される。
【００１７】
このように、重力脱水下において無端ベルト４による濃縮対象汚泥からの脱離水の吸水と排水が連続的に繰り返されることで、短時間でのろ過が可能となり、汚泥の濃縮性能が高くなる。
【００１８】
すなわち、従来のような布製の濾布である場合には、繊維間に保持可能な水量を吸水してしまうと吸水能力が低下し、一度吸水した水分を排水することは困難であるが、無端ベルト４が金属もしくは樹脂製の線材からなり疎水性であって、開孔４ｅ、線材４ａ間の毛細管現象により吸水した脱離水を層間の空隙４ｄへ流入させて後に振動により排水することで、吸水機能が無端ベルト４の往路軌道の全長において常に維持される。
【００１９】
濃縮した濃縮汚泥は駆動スプロケット２において無端ベルト４が復路軌道へ反転するときにシューター８へ排出される。濃縮汚泥の排出後に無端ベルト４に残留する汚泥は、洗浄ノズル７から噴出する洗浄水によって除去される。
【００２０】
金属もしくは樹脂製の線材４ａからなる無端ベルト４は素材そのものが吸水することがなく、濾布のように吸水による自重量の増大が起きないので、その駆動は濃縮対象物による負荷に応じたもので良い。濾布に比して耐久性、耐食性に優れているので維持コストを低減できる。
【００２１】
また、無端ベルト４は疎水性を有することで濃縮対象物である汚泥の剥離性が良く、復路軌道において無端ベルト４に残留する汚泥を、無端ベルト４の走行軌道上に配置した洗浄ノズル７から噴射する洗浄流体によって容易に排除することができる。また、シューター８の底面に無端ベルト４と同様の構造をなす濾過材を配置しているので、シューター８において濃縮汚泥をさらに０．５％程度濃縮することができる。
【００２２】
ところで、無端ベルト４の形態と濃縮汚泥の濃縮濃度（Ｗｔ％）および汚泥回収率（Ｗｔ％）との間には相関が存在し、その相関は図５に示すものである。濃縮濃度はシューター８から排出する濃縮汚泥中に占める固形物量の割合である。固形物回収率は無端ベルト４に投入する汚泥中の固形物量に対して濃縮汚泥として回収した固形物量の割合であり、次式で示すことができる。
【００２３】
【数１】
2004024963.tif 000003
無端ベルト４の形態は、線材（ＳＵＳ）の径を示すメッシュ線径（ｍｍ）、空隙量（単位面積当たりにおける空隙の容積：ｃｍ３／ｍ２）等によって規定することができる。無端ベルト４の内部の空隙の容積を厳密に測定することは困難であるので、ここでは空隙量を次式で定義することとし、次式においてＳＵＳの単位体積当たりの重量として比重を使用する。
【００２４】
【数２】
2004024963.tif 000004
図５に示すように、無端ベルト４のメッシュ線径および空隙率が大きくなるとベルトの水抜性が良くなって濃縮濃度が向上するが、水とともに抜ける固形物量およびベルトの空隙に詰まる固形物量も増加するので固形物回収率が減少する。このため、固形物回収率９０Ｗｔ％以上を満たし濃縮濃度４Ｗｔ％程度を達成するメッシュ線径の適用範囲は０．５〜２．０ｍｍ、空隙量は１．４×１０３〜４．２×１０３ｃｍ３／ｍ２である。
【００２５】
また、チェーン駆動であるので、従来のような緊張装置および蛇行修正装置を設ける必要がなく、装置が簡略な構造となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、無端ベルトが線材からなり疎水性であって、開孔、線材間の毛細管現象により吸水した脱離水を層間の空隙へ流入させて後に振動により排水することで、吸水機能が無端ベルトの往路軌道の全長において常に維持されるので、重力脱水下において無端ベルトによる濃縮対象汚泥からの脱水を短時間で効率良く行うことができ、汚泥の濃縮性能が高くなる。
【００２７】
無端ベルトは疎水性を有することで濃縮対象物である汚泥の剥離性が良く、洗浄ノズルから噴射する洗浄流体によって容易に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるベルト型濃縮機を示す模式図である。
【図２】同ベルト型濃縮機における無端ベルトの平面図である。
【図３】同ベルト型濃縮機における無端ベルトの側面図である。
【図４】同ベルト型濃縮機におけるシューターを示す模式図である。
【図５】同ベルト型濃縮機におけるメッシュ線径と濃縮濃度および固形物回収率との相関を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１　　ベルト型濃縮機
２　　駆動スプロケットもしくはローラー
３　　従動スプロケットもしくはローラー
４　　無端ベルト
４ａ　線材
４ｂ　骨線材
４ｃ　ベルト本体
４ｄ　空隙
４ｅ　開孔
４ｆ　チェーン
５　　キャリアローラー
６　　リターンプーリー
７　　洗浄ノズル
８　　シューター
９　　濾過材
【図１】
2004024963.tif 000005
【図２】
2004024963.tif 000006
【図３】
2004024963.tif 000007
【図４】
2004024963.tif 000008
【図５】
2004024963.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月7日(2003.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置するとともに適当間隔で開孔を形成した無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、無端ベルトが走行する間に重力脱水して濃縮対象汚泥から脱離した脱離水を上層の線材間および開孔の毛細管現象によって層間の空隙へ連続して吸水し、走行する無端ベルトに振動を与えて層間の空隙に保持する脱離水を下層を通して排水することを特徴とする汚泥の濃縮方法。
【請求項２】
請求項１の汚泥の濃縮方法に使用するものであって、濃縮対象汚泥を投入する始端位置と濃縮汚泥を排出する終端位置との間にわたって無端ベルトを掛け渡してなり、無端ベルトは濃縮対象汚泥を載置するベルト本体の両側に駆動スプロケットに噛合するチェーンを有し、ベルト本体が上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置してなり、無端ベルトの軌道上に無端ベルトに振動および曲げを与えて排水する手段を設けたことを特徴とする汚泥の濃縮装置。
【請求項３】
無端ベルトに振動および曲げを与えて排水する手段が往路軌道上に設けたキャリアローラーからなることを特徴とする請求項２に記載の汚泥の濃縮装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１に係る本発明の汚泥の濃縮方法は、上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置するとともに適当間隔で開孔を形成した無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、無端ベルトが走行する間に重力脱水して濃縮対象汚泥から脱離した脱離水を上層の線材間および開孔の毛細管現象によって層間の空隙へ連続して吸水し、走行する無端ベルトに振動を与えて層間の空隙に保持する脱離水を下層を通して排水するものである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の汚泥の濃縮装置は、請求項１に記載する汚泥の濃縮方法に使用するものであって、濃縮対象汚泥を投入する始端位置と濃縮汚泥を排出する終端位置との間にわたって無端ベルトを掛け渡してなり、無端ベルトは濃縮対象汚泥を載置するベルト本体の両側に駆動スプロケットに噛合するチェーンを有し、ベルト本体が上層と下層の間に空隙を有する多層構造をなし、各層が複数の線材を相互に当接して平行に配置してなり、無端ベルトの軌道上に無端ベルトに振動および曲げを与えて排水する手段を設けたものである。
さらに、請求項３に係る本発明の汚泥の濃縮装置は、無端ベルトに振動および曲げを与えて排水する手段が往路軌道上に設けたキャリアローラーからなるものである。