(57)【要約】【課題】汚泥等の処理対象物を、従来よりも高い脱水度にて処理することができる回転加圧脱水機を提供することを目的とする。【解決手段】内輪スペーサ３及びディフレクタ６と、外輪スペーサ４との間に形成されている環状の濾室１１内に液状の処理対象物を導入し、スクリーン５を回転させることによって処理対象物を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて脱水処理を行う回転加圧脱水機１において、外輪スペーサ４の内径Ｒを、８００〜１０００ｍｍの範囲内に設定し、更に、外輪スペーサ４の内径Ｒに対する内輪スペーサ３の外径ｒの比率を、０．３６〜０．４６の範囲内に設定したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪スペーサ及びディフレクタと、外輪スペーサとの間に形成されている環状の濾室内に処理対象物を導入し、スクリーンを回転させることによって処理対象物を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて脱水処理を行う回転加圧脱水機において、
前記外輪スペーサの内径寸法が、８００〜１０００ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする回転加圧脱水機。
【請求項２】
前記外輪スペーサの内径に対する前記内輪スペーサの外径の比率が、０．５よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転加圧脱水機。
【請求項３】
前記外輪スペーサの内径に対する前記内輪スペーサの外径の比率が、０．３６〜０．４６の範囲内に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転加圧脱水機。
【請求項４】
先端が上下方向へ駆動するリストリクタを、ケーキ出口付近に配置したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の回転加圧脱水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥や、加工食品の原料又はその半加工品等、固体物質と液体物質の混合物（処理対象物）を濾過・圧縮して脱水処理を行う装置であって、特に、回転軸周りに形成された環状の濾室内を進行させるに従って、処理対象物に次第に圧力を加えて脱水処理を行う回転加圧脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転加圧脱水機（ロータリープレスフィルタ）は、特開２００１−１１３１０９号公報に示されているように、回転軸周りに形成された環状の濾室内に液状の処理対象物（処理原液）を導入し、二枚のドーナツ状スクリーンを回転させることによって処理対象物を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて脱水処理を行う装置である。
【特許文献１】特開２００１−１１３１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−０７４０６６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９１０３６号公報
【特許文献４】ＷＯ２００５／０７７８４８Ａ１
【特許文献５】ＷＯ２００５／１０２４９５Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２００５／１０５２６３Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の発明者らは、この種の回転加圧脱水機に関して長年にわたり研究を続けてきた結果、回転加圧脱水機の構成要素の一つである外輪スペーサの内径寸法や内輪スペーサの内径寸法等には、適正値（適正範囲）が存在し、これを特定して設計に反映させることにより、従来よりも高い脱水性能の回転加圧脱水機を得ることができる、という見識を得た。そこで、更なる研究が行われ、本発明に係る回転加圧脱水機が完成された。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の回転加圧脱水機は、内輪スペーサ及びディフレクタと、外輪スペーサとの間に形成されている環状の濾室内に液状の処理対象物を導入し、スクリーンを回転させることによって処理対象物を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて脱水処理を行う装置であって、前記外輪スペーサの内径寸法が、８００〜１０００ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴としている。
【０００５】
尚、外輪スペーサの内径に対する内輪スペーサの外径の比率を、０．５よりも小さく設定することが好ましく、更には、０．３６〜０．４６の範囲内に設定することが好ましい。また、先端が上下方向へ駆動するリストリクタを、ケーキ出口付近に配置することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回転加圧脱水機は、外輪スペーサの内径寸法が最適化されているため、従来の回転加圧脱水機と比べ、処理対象物をより好適に脱水することができ、併せて外輪スペーサの内径に対する内輪スペーサの外径の比率を最適化することにより、更に低い含水率にてケーキを排出することができる。
【０００７】
また、先端が上下方向へ駆動するリストリクタをケーキ出口付近に配置することにより、ケーキ出口から排出されるケーキにおける含水率の上下差を好適に緩和し、平均含水率も下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面に沿って、本発明に係る回転加圧脱水機を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転加圧脱水機１の垂直断面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線による垂直断面図である。これらの図において、２は回転軸、３は内輪スペーサ、４は外輪スペーサ、５はスクリーン、６はディフレクタ、８は原液供給口、９はケーキ出口、１０はリストリクタである。この回転加圧脱水機１は、これらの要素のほか、外側ケーシング、駆動装置、制御装置等によって構成されている。
【０００９】
この回転加圧脱水機１は、下水処理施設等において汚泥を処理する際に使用されるものであり、原液供給口８から環状の濾室１１（内輪スペーサ３及びディフレクタ６と、外輪スペーサ４との間に形成されている、断面が矩形状のスペースであって、環状（Ｃ字状）に延出する部分（環状部分）と直線状に延出する部分（直状部分）を有する。原液供給口８から環状部分及び直状部分を経て、ケーキ出口９に至るまでのスペース。）内に、固形分濃度１〜４％の汚泥（処理原液）を導入し、スクリーン５を回転させることによって汚泥を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて濾過圧縮し、ケーキ出口９から、固形分濃度２０〜３０％程度（含水率７０〜８０％程度）の汚泥ケーキを排出することができる装置である。
【００１０】
本実施形態の回転加圧脱水機１は、外輪スペーサ４の内径寸法が最適化されており（内径Ｒ：９００ｍｍ）、このため、従来の回転加圧脱水機よりも高い脱水性能を獲得するに至っている。以下、この点について説明する。
【００１１】
外輪スペーサ４の内径Ｒについて、「９００ｍｍ」が最適値であるとする理由は次の通りである。この種の回転加圧脱水機において、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくした場合、その分だけ濾過面積が増加することになり、この「濾過面積が増加する」という観点からは、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくすることにより脱水度を向上させることができる、と考えられる。
【００１２】
より具体的には、図２に示すように、外輪スペーサ４の内径を「Ｒ」とし、内輪スペーサ３の外径を「ｒ」とした場合、この回転加圧脱水機１における濾過面積Ｓ（２枚のスクリーン５のうち、濾室１１に臨む部分の総面積）は、次式の通りとなる。
Ｓ＝（（Ｒ／２）２−（ｒ／２）２）π×２
この式からも明らかなように、濾過面積Ｓの値は、外輪スペーサの内径Ｒの２乗に比例する。つまり、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくすると、濾過面積Ｓは大きくなる。そして、回転加圧脱水機は濾過式の脱水機であり、「ＲＵＴＨの濾過理論」で表されるように、濾液量は濾過面積Ｓに比例する。従って、外輪スペーサ４の内径Ｒが大きいほど濾液量は多くなり、脱水度は向上することになる。
【００１３】
しかしながら、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくした場合、濾室１１のカーブはその分だけ緩くなり、この「濾室１１のカーブが緩くなる」という観点からは、処理対象物（汚泥）の処理量が一定である場合には、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくすると脱水度は低下してしまう、と考えられる。
【００１４】
より具体的に説明すると、図３は、外輪スペーサ４の内径Ｒが異なる３台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：３００ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ）に対し、濾過速度（単位濾過面積に対する処理対象物の固形物供給量）が等しくなるように処理対象物（汚泥）を供給した場合において、各回転加圧脱水機から排出されたケーキにおける含水率の測定結果を示すグラフであり、このグラフからも明らかなように、濾過速度が一定である場合には、外輪スペーサ４の内径Ｒが大きいほど、機外へ排出されるケーキにおける含水率は高くなる（脱水度は低くなる）。
【００１５】
濾過速度が一定である場合、外輪スペーサ４の内径Ｒが大きいほど、機外へ排出されるケーキにおける含水率が高くなるのは、濾室１１のカーブが「緩い」場合よりも、「きつい」場合の方が、圧搾力が大きくなると考えられるところ、外輪スペーサ４の内径Ｒが大きい場合には、濾室１１のカーブが緩くなり、これにより圧搾力が低下してしまうからであると考えられる。
【００１６】
このように、外輪スペーサ４の内径Ｒを大きくしようとすると（或いは、小さくしようとすると）、相反する効果を伴うファクタに影響を与えることになる。このことは、「外輪スペーサ４の内径Ｒの値」には、対象物の処理量との関係で最適値が存在することを意味している。
【００１７】
本発明の発明者らは、「外輪スペーサ４の内径Ｒの値」に最適値が存在することを前提として、各種の実験、検証を行い、その具体的な数値を特定した。図４は、外輪スペーサ４の内径Ｒが異なる３台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：３００ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ）に対し、濾過速度（単位濾過面積に対する処理対象物の固形物供給量）が等しくなるように処理対象物（汚泥）を供給した場合において、各回転加圧脱水機から排出されたケーキにおける含水率の測定結果（黒丸）と、供給量を一律に揃えた場合（供給量：１．４ｍ３／ｈ）におけるケーキ含水率の測定結果（白丸）を示すグラフである。
【００１８】
このグラフからも明らかなように、外輪スペーサ４の内径Ｒを小さくすると、内径Ｒが大きい場合と比べ、一定濾過面積に対する汚泥供給量が増加して、含水率が上昇する現象と、濾室１１のカーブがきつくなることにより圧搾力が増加し、ケーキ含水率が低下する現象が同時に現れる。これらの二つの現象を総合的に評価すべく解析を行ったところ、図４のグラフにおいて太線で示すような曲線（含水率の推定値）が導き出された。そして、この推定曲線によると、内径Ｒが９００ｍｍ程度のときに含水率は最低となる。このようにして、本発明の発明者らは、外輪スペーサ４の内径Ｒについて、「９００ｍｍ」が最適値であるとの知見を得るに至った。
【００１９】
尚、汚泥供給量を１．４ｍ３／ｈより増やしたときは、一定濾過面積に対する汚泥供給量の影響が大きく出るため、最低含水率となる内径Ｒの値は９００ｍｍより大きくなり、逆に汚泥供給量を下げた場合は、最低含水率となる内径Ｒの値は９００ｍｍより小さくなることが推定される。汚泥処理が行われる際、汚泥供給量は、コスト面を考えると１．４ｍ３／ｈ程度となり、これを中心として上下することを考慮すると、内径Ｒの最適値は、現実的には８００〜１０００ｍｍの範囲となる。
【００２０】
また、本実施形態の回転加圧脱水機１は、外輪スペーサ４の内径寸法だけでなく、「外輪スペーサ４の内径」に対する「内輪スペーサ３の外径」の比率についても最適化されており（内輪スペーサ３の外径ｒ：３７０ｍｍ／外輪スペーサ４の内径Ｒに対する内輪スペーサ３の外径ｒの比率：０．４１）、このことも、脱水性能の向上に寄与している。
【００２１】
この点について詳細に説明すると、従来の一般的な回転加圧脱水機においては、「外輪スペーサの内径」に対する「内輪スペーサの外径」の比率は、「０．５」以上となっていたところ、本発明の発明者らが、外輪スペーサ４の内径Ｒの最適値を得るために行った研究の過程において、当該比率を小さくすると、濾過面積が増加するとともに、濾室１１の一部（内輪スペーサ３に近い領域）のカーブがきつくなり、その結果、圧搾力が大きくなり、脱水度を向上させることができる、という知見を得るに至った。
【００２２】
但し、内輪スペーサ３の外径ｒを、回転軸２の直径よりも小さくすることはできないため、当該比率を小さくすることには限界がある。また、当該比率が小さ過ぎると、外輪スペーサ４に近い濾室１１内領域（外側）を通過した処理対象物と、内輪スペーサ３に近い領域（内側）を通過した処理対象物との間で、含水率の差が限度を超えて開いてしまう可能性がある。
【００２３】
具体的には、当該比率が「０．３５」よりも小さいと、内側を通過したものと外側を通過したものとの含水率の差が限度を超えてしまうと考えられ、汚泥処理の場合、「０．４１（±０．０５）」（即ち、０．３６〜０．４６）が最適値であると考えられる。このため本実施形態においては、「外輪スペーサの内径」に対する「内輪スペーサの外径」の比率は、「０．４１」に設定され、内輪スペーサの外径ｒは「３７０ｍｍ」に設定されている。
【００２４】
尚、本実施形態の回転加圧脱水機１は、内輪スペーサの外径の比率が小さくなっているため、許容範囲内ではあるものの、ケーキ出口９付近において、上方のケーキ（ディフレクタ６に近い部位のケーキ）と下方のケーキ（外輪スペーサ４に近い部位のケーキ）との間で、含水率に差が生じてしまう。そこで、このような偏差を少しでも緩和できるように、先端が上下方向へ駆動するリストリクタ１０が、ケーキ出口９付近に配置されている（図１参照）。
【００２５】
従来のリストリクタとしては、先端が水平方向へ駆動するものが主流であったが、本実施形態においては、先端が上下方向へ駆動するリストリクタ１０が採用されており、ケーキ出口９においてケーキを下から上へ向かって押し付けることにより、含水率の上下差を緩和し、平均含水率も低下させることができる。また、この上下駆動するリストリクタ１０は、ケーキ出口の最大開口をより大きくすることができるため、濾室１１内におけるケーキの閉塞防止にも効果的である。
【００２６】
図５は、外輪スペーサ４の内径Ｒが異なる２台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：９００ｍｍ、１２００ｍｍ）に対し、下水消化汚泥を供給した場合において、各回転加圧脱水機から排出されたケーキにおける含水率の測定結果を示すグラフである。尚、四角の点は、内径Ｒが１２００ｍｍの回転加圧脱水機についての測定結果を示し、三角の点は、内径Ｒが９００ｍｍの回転加圧脱水機についての測定結果を示している。この測定結果によると、汚泥供給量１．４〜３．０ｍ３／ｈの範囲において、内径Ｒが９００ｍｍの回転加圧脱水機は、１２００ｍｍの回転加圧脱水機と比べ、ケーキ含水率が０．６〜２．７％（平均１．９％）低くなっており、この実験により、外輪スペーサ４の内径Ｒの最適値が「９００ｍｍ」であることが裏付けられた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転加圧脱水機１の垂直断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線による回転加圧脱水機１の垂直断面図。
【図３】内径Ｒが異なる３台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：３００ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ）についてのケーキ含水率の測定結果を示すグラフ。
【図４】内径Ｒが異なる３台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：３００ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ）についてのケーキ含水率の測定結果を示すグラフ。
【図５】内径Ｒが異なる２台の回転加圧脱水機（内径Ｒ：９００ｍｍ、１２００ｍｍ）についてのケーキ含水率の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２８】
１：回転加圧脱水機、
２：回転軸、
３：内輪スペーサ、
４：外輪スペーサ、
５：スクリーン、
６：ディフレクタ、
８：原液供給口、
９：ケーキ出口、
１０：リストリクタ、
１１：濾室
【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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