(57)【要約】【課題】定格処理量を超えた高負荷運転に対しても、汚泥を十分な濃度まで濃縮処理することができ、尚且つ、長大化を回避することが可能なベルト型濃縮機を提供する。【解決手段】濃縮対象汚泥Ａを投入する投入部２と濃縮汚泥Ｂを排出する排出部３との間に、透水性を有する回動自在な無端ベルト１２，１７が上下二段設けられている。投入部２から投入された濃縮対象汚泥Ａが、順次、上段の無端ベルト１２から下段の無端ベルト１７へ搬送されるように、各無端ベルト１２，１７が配置されている。下段の無端ベルト１７の回動速度Ｖ２は上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１よりも低速に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透水性を有する回動自在な無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、回動する無端ベルトによって濃縮対象汚泥を搬送しながら重力脱水するベルト型濃縮機であって、濃縮対象汚泥を投入する投入部と濃縮汚泥を排出する排出部との間に、上記無端ベルトが複数連なって設けられ、投入部から投入された濃縮対象汚泥が、順次、投入部側の無端ベルトから排出部側の無端ベルトへ搬送されるように、各無端ベルトが配置されており、無端ベルトの回動速度を排出部側に近い無端ベルトほど低速に設定することを特徴とするベルト型濃縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下水処理場における余剰汚泥の濃縮等に用いられるベルト型濃縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のベルト型濃縮機としては、例えば図９に示すように、架台６１に前後一対のローラー６２ａ，６２ｂを設け、これら両ローラー６２ａ，６２ｂ間にワイヤーメッシュ構造の無端ベルト６３を掛け渡し、片方のローラー６２ｂをモータ６５で回転駆動することにより、無端ベルト６３を回動させ、濃縮対象汚泥を搬送軌道６４に沿って無端ベルト６３で搬送しながら重力濾過するものがある。尚、搬送軌道６４の始端部には、無端ベルト６３上に濃縮対象汚泥を投入する投入部６６が設けられ、搬送軌道６４の終端部には、無端ベルト６３上から濃縮汚泥を排出する排出部６７が設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
これによると、濃縮対象汚泥は、凝集剤でフロックを形成した後、投入部６６から回動する無端ベルト６３上に投入され、無端ベルト６３で搬送されながら重力濾過される。搬送軌道６４上において重力により濃縮対象汚泥から脱離した脱離水は、無端ベルト６３の上面から下面へ透過し、無端ベルト６３の下方へ排水される。また、重力濾過された汚泥は濃縮汚泥として無端ベルト６３上から排出部６７へ排出される。
【０００４】
図１０のグラフはろ過時間と濃縮汚泥濃度との関係を示しており、ろ過時間とは濃縮対象汚泥が無端ベルト６３上に投入されてから排出されるまでの時間に相当し、濃縮汚泥濃度とは排出部６７へ排出された汚泥濃度のことである。また、グラフＧａは定格処理量の汚泥を供給した場合を示し、グラフＧｂは定格処理量の１．５倍の汚泥を供給した場合を示し、グラフＧｃは定格処理量の２倍の汚泥を供給した場合を示している。
【０００５】
グラフＧａで示したように、ベルト型濃縮機６０に濃縮対象汚泥を定格処理量供給した場合、所定のろ過時間ｔが経過した後、所定（目標）の濃縮汚泥濃度ｎが得られる。
しかしながら、グラフＧｂ，Ｇｃで示したように、定格処理量を大幅に超えた処理量を供給（すなわち高負荷運転）した場合、所定のろ過時間ｔが経過しても、所定の濃縮汚泥濃度ｎを得ることができなかった。
【０００６】
これは次のような現象に起因するものである。
図１１に示すように、凝集剤を添加されて凝集フロックを形成した汚泥は、微細な凝集フロック同士が結合した凝集フロック塊７１となり、自由水７２中に浮遊している。
【０００７】
上記凝集フロック塊７１の内部には、凝集フロック塊７１を形成する過程で内部に取り込まれた自由水が存在しており、以下、このように凝集フロック塊７１の内部に取り込まれた自由水を内包水７３と定義する。
【０００８】
ベルト型濃縮機６０にて汚泥を所定の濃縮汚泥濃度まで濃縮処理するためには、自由水７２のみならず上記内包水７３も汚泥と分離する必要がある。
一般的に重力濾過において、自由水７２の分離速度は速いが、これに比べて内包水７３の分離速度は遅く、したがって、内包水７３を分離するためには長いろ過時間が必要である。
【０００９】
図１２に示すように、無端ベルト６３上で凝集汚泥をろ過濃縮する際、ろ過の進行にともなって、無端ベルト６３の表面に、凝集フロック塊７１が堆積してフロック層７４が形成される。このフロック層７４は上部にある自由水７２をろ過する際の透水抵抗となるため、図１３のグラフに示すように、このフロック層７４の厚さＴが大きいほど、自由水７２の透水速度は低下する。
【００１０】
したがって、自由水７２の分離に着目した場合、透水速度を高くするためにフロック層７４の厚みを薄くした状態での運転を行う必要がある。このようにフロック層７４を薄くするためには、無端ベルト６３の回動速度を高めるか或いは無端ベルト６３の幅を大きくする必要がある。
【００１１】
ここで、定格処理量を大幅に超えた処理量をベルト型濃縮機６０でろ過処理する場合、無端ベルト６３の回動速度を高めることにより、フロック層７４の厚さＴが大幅に分厚くなることは抑制されて、自由水７２の透水速度は高くなるが、その反面、分離速度の遅い内包水７３を分離するために必要な所定のろ過時間が不足してしまうといった問題が発生した。このような問題点に対して、内包水７３を十分に分離するために必要なろ過時間を確保するためには、無端ベルト６３の長さＬを大幅に延長する必要があり、ベルト型濃縮機が長大化するといった問題がある。
【特許文献１】特許第３５０４２５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、長大化を回避することが可能で、定格処理量を超えた処理量の汚泥を所定の濃度まで濃縮処理することができるベルト型濃縮機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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本第１発明は、透水性を有する回動自在な無端ベルト上に濃縮対象汚泥を投入し、回動する無端ベルトによって濃縮対象汚泥を搬送しながら重力脱水するベルト型濃縮機であって、濃縮対象汚泥を投入する投入部と濃縮汚泥を排出する排出部との間に、上記無端ベルトが複数連なって設けられ、投入部から投入された濃縮対象汚泥が、順次、投入部側の無端ベルトから排出部側の無端ベルトへ搬送されるように、各無端ベルトが配置されており、無端ベルトの回動速度を排出部側に近い無端ベルトほど低速に設定するものである。
【００１４】
これによると、濃縮対象汚泥は、凝集剤でフロックを形成した後、投入部から投入部側の無端ベルト上に投入され、投入部側の無端ベルトから排出部側の無端ベルトへ搬送されながら重力脱水され、その後、濃縮汚泥として排出部側の無端ベルトから排出部へ排出される。
【００１５】
この際、無端ベルトの回動速度を排出部側に近い無端ベルトほど低速に設定しているため、投入部側の無端ベルトの回動速度は排出部側の無端ベルトの回動速度よりも高速となる。これにより、定格処理量を超える処理量の濃縮対象汚泥が投入部から投入部側の無端ベルト上に投入された場合、フロック層の厚みが薄くなり、自由水の透過速度が向上し、自由水が短時間でろ過される。
【００１６】
このようにして先ず投入部側の無端ベルトにおいて主に濃縮対象汚泥の自由水が分離され、その後、順次、排出部側の無端ベルトへ移るにしたがって主に濃縮対象汚泥の内包水が分離される。この際、より排出部側の無端ベルトほど無端ベルトの回動速度が低速であるため、ベルト型濃縮機のトータルのろ過時間を十分に確保することができる。ここで、排出部側の無端ベルト上に濃縮対象汚泥が分厚く堆積し、フロック層の厚みが増大して厚くなるが、フロック層の自重による厚密力が凝集フロック塊に作用し、内包水は凝集フロック塊内から十分に分離され排出される。したがって、定格処理量を超えた処理量の汚泥を所定の濃度まで濃縮処理することができ、尚且つ、ベルト型濃縮機の長大化を回避することも可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、ベルト型濃縮機の長大化を回避することが可能で、定格処理量を超えた処理量の汚泥を所定の濃度まで濃縮処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図７に基いて説明する。
図１に示すように、１はベルト型濃縮機であって、濃縮対象汚泥Ａを投入する投入部２（投入用シュート等）と濃縮汚泥Ｂを排出する排出部３（排出用シュート等）との間に、分割ベルト型濃縮装置５，６が上下二段設けられている。このうち、投入部２側に近い箇所に配置された上段の分割ベルト型濃縮装置５は、前後一対のローラ１０，１１と、両ローラ１０，１１間に巻回された回動自在な無端ベルト１２と、後部のローラ１１を回転駆動させるモーター１３とで構成されている。また、排出部３側に近い箇所に配置された下段の分割ベルト型濃縮装置６も同様に、前後一対のローラ１５，１６と、両ローラ１５，１６間に巻回された回動自在な無端ベルト１７と、後部のローラ１６を回転駆動させるモーター１８とで構成されている。
【００１９】
尚、上記各無端ベルト１２，１７はそれぞれ、ワイヤーメッシュ構造であり、透水性を有している。すなわち、図２，図３に示すように、各無端ベルト１２，１７は、ベルト幅方向の軸心回りに螺旋状を成し且つ巻方向の異なった複数本の金属線材１９ａを進行方向に沿って交互に密着させて配列し、幅方向で重なる複数本の金属線材１９ａに直線状の骨線材１９ｂを挿通して構成されている。各無端ベルト１２，１７は、表面と裏面とに連通する多数の微小な開孔部１９ｃと、複数の内部空隙１９ｄとを有しており、上記開孔部１９ｃは互いに隣接する３本の金属線材１９ａ間に形成されている。これにより、螺旋状の各金属線材１９ａ同士は骨線材１９ｂによって互いに連結され、各無端ベルト１２，１７は表裏方向における透水性を有する。
【００２０】
また、下段の分割ベルト型濃縮装置６の無端ベルト１７の全長Ｌ２は上段の分割ベルト型濃縮装置５の無端ベルト１２の全長Ｌ１よりも長く形成されている。
上記投入部２は上段の分割ベルト型濃縮装置５の搬送軌道２１の始端部に対向して配置され、排出部３は下段の分割ベルト型濃縮装置６の搬送軌道２２の終端部に対向して配置されている。また、上段の無端ベルト１２の後端部の下方に、下段の無端ベルト１７の前端部が配置され、これにより、上段の無端ベルト１２から排出された汚泥が下段の無端ベルト１７に投入される。
【００２１】
また、上記両分割ベルト型濃縮装置５，６の下方には、各無端ベルト１２，１７を透過して各無端ベルト１２，１７から滴下した脱離水を集水して排水する集水用ホッパ２３が設けられている。尚、上記ローラ１０，１１，１５，１６とモーター１３，１８と集水用ホッパ２３とは架台（図示せず）に設けられて支持されている。
【００２２】
上記両モーター１３，１８の回転速度は制御部２５によって制御され、上段の分割ベルト型濃縮装置５のモーター１３の回転速度が高速に設定され、下段の分割ベルト型濃縮装置６のモーター１８の回転速度が上段の分割ベルト型濃縮装置５のモーター１３の回転速度よりも低速に設定されている。これにより、下段の無端ベルト１７（排出部３側に近い無端ベルト）の回動速度Ｖ２（走行速度）が上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１（走行速度）よりも低速になる（Ｖ２＜Ｖ１）。
【００２３】
以下、上記構成における作用を説明する。
各モーター１３，１８を作動させてローラ１１，１６を回転駆動することにより、各無端ベルト１２，１７が回動する。この際、下段の無端ベルト１７の回動速度Ｖ２が上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１よりも低速になる。
【００２４】
汚泥の濃縮を行う際、先ず、濃縮対象汚泥Ａに凝集剤２６を投入してフロックを形成し、フロックが形成された濃縮対象汚泥Ａを投入部２から上段の分割ベルト型濃縮装置５の無端ベルト１２上に投入する。このようにして無端ベルト１２上に投入された濃縮対象汚泥Ａは、この無端ベルト１２で搬送されながら重力脱水され、次に、この無端ベルト１２から排出されて下段の分割ベルト型濃縮装置６の無端ベルト１７上に投入され、この無端ベルト１７で搬送されながら重力脱水され、その後、濃縮汚泥Ｂとして無端ベルト１７から排出部３へ排出される。
【００２５】
この際、上記上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１は下段の無端ベルト１７の回動速度Ｖ２よりも高速であるため、定格処理量を超える処理量の濃縮対象汚泥Ａが投入部２から上段の無端ベルト１２上に投入された場合、図４に示すように、フロック層７４の厚さＴ１が薄くなり、自由水７２の透水速度が向上し、自由水７２が短時間でろ過される。
【００２６】
尚、上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１は、上段の無端ベルト１２による必要最小限のろ過時間を確保し得るだけの速度を上限として、設定されている。
上記のようにして先ず上段の無端ベルト１２において主に濃縮対象汚泥Ａの自由水７２が分離され、その後、下段の無端ベルト１７において主に濃縮対象汚泥Ａの内包水７３が分離される。この際、下段の無端ベルト１７の回動速度Ｖ２は上段の無端ベルト１２の回動速度Ｖ１よりも低速であるため、図５に示すように、自由水７２の分離が完了した濃縮対象汚泥Ａが下段の無端ベルト１７上に分厚く堆積し、上段の無端ベルト１２のフロック層７４の厚さＴ１（図４参照）に比べて下段の無端ベルト１７のフロック層７４の厚さＴ２が増大して厚くなるが、回動速度Ｖ１の場合よりもろ過時間を長く確保できる。
【００２７】
ここで、下段の無端ベルト１７上において、フロック層７４の自重による厚密力が凝集フロック塊７１に作用し、内包水７３が凝集フロック塊７１内から十分に分離され排出される。したがって、定格処理量を超えた処理量の汚泥を所定の濃度まで濃縮処理することができ、尚且つ、ベルト型濃縮機１の長大化を回避することも可能となる。
【００２８】
尚、図６は、供給汚泥量と濃縮汚泥濃度との関係を示すグラフであり、グラフＧ１，Ｇ２は図９に示した従来のベルト型濃縮機６０のものであり、このうち、グラフＧ１はベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌを３ｍにしたものであり、グラフＧ２はベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌを６ｍにしたものである。また、グラフＧ３は、図１に示した本実施の形態のベルト型濃縮機１のものであり、上段の無端ベルト１２の全長Ｌ１を１ｍにし、下段の無端ベルト１７の全長Ｌ２を２ｍにしたものである。
【００２９】
尚、グラフＧ１，Ｇ２において、供給汚泥量が１０ｍ３／ｈ，１５ｍ３／ｈ，２０ｍ３／ｈのそれぞれの場合に対応する無端ベルト６３の回動速度は６ｍ／分，９ｍ／分，１２ｍ／分である。また、グラフＧ３において、供給汚泥量が１０ｍ３／ｈ，１５ｍ３／ｈ，２０ｍ３／ｈのそれぞれの場合に対応する上段の無端ベルト１２の回動速度は６ｍ／分，９ｍ／分，１２ｍ／分であるとともに下段の無端ベルト１７の回動速度は４ｍ／分，６ｍ／分，９ｍ／分である。
【００３０】
上記グラフにおいて、例えば、汚泥の定格処理量を１０ｍ３／ｈとし、この定格処理量の２倍の２０ｍ３／ｈの汚泥を供給する高負荷運転を行った場合、上記従来の３ｍのベルト型濃縮機６０では、グラフＧ１に示されるように、濃縮汚泥濃度が約４．２％から約３．２％へ低下してしまう。これに対して、無端ベルト６３の全長Ｌを２倍の６ｍにした従来のベルト型濃縮機６０では、無端ベルト６３の全長Ｌを長くした分、ろ過時間を長く確保することができるため、グラフＧ２に示されるように、供給汚泥量が２０ｍ３／ｈの場合、濃縮汚泥濃度は約４．１％となり、グラフＧ１の場合よりも濃縮汚泥濃度が上昇する。しかしながら、グラフＧ２のベルト型濃縮機６０は、グラフＧ１のベルト型濃縮機６０に比べて、無端ベルト６３の全長Ｌが２倍になっているため、長大化するといった問題がある。
【００３１】
一方、本実施の形態のベルト型濃縮機１では、グラフＧ３に示すように、供給汚泥量が２０ｍ３／ｈの場合、濃縮汚泥濃度は約４．１％となり、グラフＧ２で示した従来のベルト型濃縮機６０のものとほぼ同じ値になる。しかしながら、グラフＧ２で示した従来のベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌが６ｍであるのに対して、グラフＧ３で示した本実施の形態のベルト型濃縮機１は上段の無端ベルト１２の全長Ｌ１を１ｍとし下段の無端ベルト１７の全長Ｌ２を２ｍとしているため、同じ濃縮汚泥濃度であっても、ベルト型濃縮機１の方が短小化される。
【００３２】
また、図７は、供給汚泥量と固形物回収率との関係を示すグラフであり、グラフＧ１，Ｇ２は図９に示した従来のベルト型濃縮機６０のものであり、このうち、グラフＧ１はベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌを３ｍにしたものであり、グラフＧ２はベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌを６ｍにしたものである。また、グラフＧ３は、図１に示した本実施の形態のベルト型濃縮機１のものであり、上段の無端ベルト１２の全長Ｌ１を１ｍにし、下段の無端ベルト１７の全長Ｌ２を２ｍにしたものである。
【００３３】
尚、各供給汚泥量に対する各無端ベルト６３および上下両段の無端ベルト１２，１７の回動速度は上記図６の場合と同じである。
上記グラフにおいて、例えば、汚泥の定格処理量を１０ｍ３／ｈとし、この定格処理量の２倍の２０ｍ３／ｈの汚泥を供給する高負荷運転を行った場合、グラフＧ１，Ｇ２において、従来のベルト型濃縮機６０の無端ベルト６３の全長Ｌに関わらず、固形物回収率はほぼ同じ値になる。さらに、本実施の形態のベルト型濃縮機１においても、グラフＧ３に示すように、固形物回収率は従来のベルト型濃縮機６０とほぼ同じ値になる。これにより、本実施の形態のベルト型濃縮機１の固形物回収率が従来のベルト型濃縮機６０の固形物回収率に比べてほとんど低下することはない。
【００３４】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、投入部２と排出部３との間に、分割ベルト型濃縮装置５，６を二台設けているが、第２の実施の形態として、図８（ａ）に示すように、分割ベルト型濃縮装置５，６，７を三台又はそれ以上設けてもよい。この場合、各無端ベルトの回動速度は、排出部３に近い無端ベルトほど低速に設定されている。
【００３５】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、各分割ベルト型濃縮装置５，６を設置面（床面又は地面）に対して水平に設置しているが、第３の実施の形態として、図８（ｂ）に示すように、各分割ベルト型濃縮装置５，６，７を設置面（床面又は地面）に対して傾斜させて設置してもよい。これによると、投入部２から排出部３までが占有する高さＨを低く抑えることができるため、図１又は図８（ａ）に示したものに比べて、ベルト型濃縮機１を高さ方向において小型化し得る。
【００３６】
上記各実施の形態では、モータ１３，１８で分割ベルト型濃縮装置５，６の各後部のローラ１１，１６を回転駆動させているが、前部のローラ１０，１５を回転駆動させてもよい。
【００３７】
上記各実施の形態では、２台のモータ１３，１８で２つの無端ベルト１２，１７を個別に回動させているが、共通した１台のモータで２つの無端ベルト１２，１７を異なる速度で回動させてもよい。
【００３８】
上記各実施の形態では、下段の無端ベルト１７の回動速度を上段の無端ベルト１２の回動速度よりも低速に設定しているが、この速度関係を維持したままで、濃縮対象汚泥Ａの供給量や性状に応じて、制御部２５によってモータ１３，１８の回転速度を制御し、各無端ベルト１２，１７の回動速度を最適な値に制御してもよい。
【００３９】
上記各実施の形態では、下段の無端ベルト１７の全長Ｌ２を上段の無端ベルト１２の全長Ｌ１よりも長く形成しているが、上記全長Ｌ２と全長Ｌ１とを同じ長さに形成してもよく、或いは、上記全長Ｌ２を全長Ｌ１よりも短く形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるベルト型濃縮機の構成を示す側面図である。
【図２】同、ベルト型濃縮機の無端ベルトの拡大平面図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図４】同、ベルト型濃縮機の上段の無端ベルト上で脱水される汚泥の状態を示す図である。
【図５】同、ベルト型濃縮機の下段の無端ベルト上で脱水される汚泥の状態を示す図である。
【図６】同、ベルト型濃縮機の供給汚泥量と濃縮汚泥濃度との関係を示すグラフである。
【図７】同、ベルト型濃縮機の供給汚泥量と固形物回収率との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は本発明の第２の実施の形態におけるベルト型濃縮機の構成を示す概略側面図であり、（ｂ）は本発明の第３の実施の形態におけるベルト型濃縮機の構成を示す概略側面図である。
【図９】従来のベルト型濃縮機の構成を示す側面図である。
【図１０】同、ベルト型濃縮機のろ過時間と濃縮汚泥濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】同、ベルト型濃縮機によって濃縮される濃縮対象汚泥の特徴（性状）を示す拡大図である。
【図１２】同、ベルト型濃縮機で脱水される汚泥の状態を示す図である。
【図１３】同、ベルト型濃縮機で脱水される汚泥のフロック層の厚さと自由水の透水速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１    ベルト型濃縮機
２    投入部
３    排出部
１２，１７    無端ベルト
Ａ    濃縮対象汚泥
Ｂ    濃縮汚泥
Ｖ１，Ｖ２    回動速度
【図１】
2007167765.tif 000003
【図２】
2007167765.tif 000004
【図３】
2007167765.tif 000005
【図４】
2007167765.tif 000006
【図５】
2007167765.tif 000007
【図６】
2007167765.tif 000008
【図７】
2007167765.tif 000009
【図８】
2007167765.tif 000010
【図９】
2007167765.tif 000011
【図１０】
2007167765.tif 000012
【図１１】
2007167765.tif 000013
【図１２】
2007167765.tif 000014
【図１３】
2007167765.tif 000015