(57)【要約】【課題】処理効率の向上を図ることができ、ランニングコストの抑制にも寄与できる固液分離装置を提供する。【解決手段】混和槽４でフロック化された汚泥は、固液分離装置本体２の脱水搬送部１２の濃縮部１２Ａに投入される。脱水搬送部１２は濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂとからなり、いずれもプレートの平行運動によって汚泥を搬送する構成を有している。濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂは別々の駆動源（モータ）によって駆動され、濃縮部１２Ａでの駆動速度は脱水部１２Ｂでの駆動速度よりも速く設定されている。これにより、濃縮部１２Ａへの汚泥の供給量を増やしつつ、脱水部１２Ｂで良好な脱水を行うことができ、脱水ケーキの含水率を一定にした状態で処理量を増やすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を投入口側から排出口側へ向けて脱水しながら搬送する脱水搬送部を備え、
前記脱水搬送部が、前記投入口側に位置する濃縮部と、前記排出口側に位置し、前記濃縮部から処理対象物を引き継いで搬送する脱水部とからなり、
前記濃縮部と前記脱水部は処理対象物を搬送するための駆動速度が異なる固液分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固液分離装置において、
前記濃縮部と前記脱水部とが異なる駆動源によって駆動され、前記濃縮部の駆動速度は前記脱水部の駆動速度より大きい固液分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の固液分離装置において、
前記濃縮部と前記脱水部とが同一の駆動源によって駆動され、
前記脱水部は減速手段を介して前記駆動源に接続され、
前記濃縮部の駆動速度は前記脱水部の駆動速度より大きい固液分離装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の固液分離装置において、
前記濃縮部と前記脱水部はそれぞれ、
前記投入口側から排出口側へ延びる複数のプレートを、その長手方向と略直交するプレート厚み方向に略一定の間隔で複数配置し、前記複数のプレートを２群以上に分けて各々の群を個別に一体化し、前記プレート群のうち少なくとも一つのプレート群を平行運動を行わせることによりプレート上面が相対的に変位することで前記処理対象物を前記投入口側から前記排出口側へ向けて搬送する構成を有している固液分離装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の固液分離装置において、
前記脱水部上の処理対象物をその上面側から加圧する加圧手段を有している固液分離装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の固液分離装置において、
処理対象物をフロック化する凝集反応装置を有し、フロック化された処理対象物が前記凝集反応装置から前記濃縮部へオーバーフローで投入される固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産糞尿、食品工場などの排水処理から発生する含油汚泥、下水処理から発生する余剰汚泥、金属加工、メッキ、建設系、食肉加工場、弁当製造などの食品加工等の現場から発生する汚泥等の処理対象物中に含まれる固形物と水分とを分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の固液分離装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
この固液分離装置では、汚泥の搬送方向に延びるプレート群を汚泥の投入口側に位置する濃縮部と、排出口側に位置する脱水部とに分けて濾過体を構成している。
さらに濃縮部と脱水部をそれぞれ第１のプレート群と第２のプレート群とで構成し、各プレート群を搬送方向の前後・上下に変位する平行運動をさせることにより汚泥を重力作用で脱水しながら搬送するものである。
脱水部では濃縮部よりもプレート間のギャップを狭くし、脱水機能を促進するようにしている。
【０００３】
濃縮部と脱水部は１つの駆動源により同じ駆動速度で駆動されるようになっている。
処理対象物としての汚泥は、凝集反応槽で高分子凝集剤によって適度にフロック化（約５〜１０ｍｍ程度の塊）された後、濾過体の濃縮部に投入され、プレート間の受け渡し作用によって排出口側に向けて搬送される。
脱水部の下流には排出口が設けられており、濃縮された処理対象物は脱水ケーキとして排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０３０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
濃縮部ではフロック化された汚泥から効率良く水分を分離するためにはプレートの駆動速度を速くするのが効果的である。
一方、脱水部では、脱水ケーキの含水率をできるだけ低下させるためには、プレートの速度を低速にする必要がある。
例えば、濾過体に供給される汚泥において、濃度が２０００ｍｇ／ｌの汚泥と、１００００ｍｇ／ｌの汚泥では、脱水部での要求固形物量を仮に１０ｋｇＤｓとしたとき、濃度が２０００ｍｇ／ｌの汚泥では処理量は５０００ｌとなり、濃度が１００００ｍｇ／ｌの汚泥では処理量は１０００ｌとなる。
このような条件下で脱水ケーキの含水率を一定にするためには、濃度が２０００ｍｇ／ｌの汚泥では濃縮部の駆動速度を、理論上脱水部の５倍にする必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記のように従来の装置では、１つの駆動源で濃縮部と脱水部を同じ速度で駆動しているため、濃縮部と脱水部での処理量のアンバランスに対応することができず、処理能力を低い方に合わせて使用せざるを得ず、処理効率の低下、ひいてはランニングコストの増加を来たしていた。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、処理効率の向上を図ることができ、ランニングコストの抑制にも寄与できる固液分離装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の固液分離装置は、処理対象物を投入口側から排出口側へ向けて脱水しながら搬送する脱水搬送部を備え、前記脱水搬送部が、前記投入口側に位置する濃縮部と、前記排出口側に位置し、前記濃縮部から処理対象物を引き継いで搬送する脱水部とからなり、前記濃縮部と前記脱水部は処理対象物を搬送するための駆動速度が異なる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理効率の向上を図ることができ、ランニングコストの抑制にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る固液分離装置を有する固液分離システムの概要側面図である。
【図２】固液分離装置の概要平面図である。
【図３】濃縮部と脱水部のプレート群のプレート配置構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図１で示した固液分離装置の濃縮部における搬送方向と直交する方向の断面図である。
【図５】第２のプレートユニットと第４のプレートユニットの概要斜視図である。
【図６】第２のプレートユニットを偏芯カムにより平行運動させる機構を示す斜視図である。
【図７】第４のプレートユニットを偏芯カムにより平行運動させる機構を示す斜視図である。
【図８】平行運動をさせるための偏芯カム構成の断面図である。
【図９】プレートの平行運動による処理対象物の搬送原理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
ここでは、食品工場などの有機系排水処理施設から発生する余剰汚泥処理に係る汚泥脱水について例示する。なお、各図において、適宜、部材の厚みを省略している。
図１に示すように、固液分離装置１は、固液分離装置本体２と、処理対象物としての汚泥を収容し、凝集剤を投入してフロック化するための凝集反応装置としての混和槽４とを有している。
混和槽４内の汚泥は攪拌モータ６と、該攪拌モータ６の回転軸に連結された攪拌部材８により攪拌される。
【００１２】
固液分離装置本体２は、架台ケーシングとしての筐体１０と、筐体１０内に設けられ、搬送方向下流側（排出口側）が上り勾配となる濾過面（搬送面）を有する脱水搬送部１２と、排出口側において汚泥を加圧する加圧手段１４と、脱水処理された固形物としての脱水ケーキを外部へ排出するシュータ１６等を有している。
【００１３】
高分子凝集剤を投入して混和槽４内で適正なフロック（約５〜１０ｍｍ程度の塊）を形成する。十分な大きさのフロックが得られた後に、混和槽４からフロック化汚泥（以下、単に「汚泥」という）が脱水搬送部１２の投入口側に位置する濃縮部１２Ａに破線矢印で示すようにオーバーフローで投入される。
脱水搬送部１２の処理領域は、主に重力を利用した濃縮作用で水分を除去する濃縮部１２Ａと、濃縮部１２Ａから汚泥を引き継ぎ、主に加圧手段１４により強制的に加圧して脱水する脱水部１２Ｂとに分けられている。
濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂはそれぞれ、複数のプレートを搬送方向と直交する方向に積層して２つのプレート群に分け、一方のプレート群を平行運動させることにより汚泥を搬送する構成を有している。
具体的な構成は後述する。
【００１４】
加圧手段１４は、排出口側の端部を回動自在に支持された加圧プレート１７と、偏芯カムの駆動を介して加圧プレート１７を上下に変位させるモータ１８とを有している。
【００１５】
図２は、固液分離装置本体２を上から見た平面図である。
濃縮部１２Ａは駆動源としての濃縮部モータ２０で駆動され、脱水部１２Ｂは濃縮部１２Ａとは独立して、駆動源としての脱水部モータ２２で駆動されるようになっている。
【００１６】
以下に、濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂの構成を詳細に説明する。
図３に示すように、濾過体としての脱水搬送部１２は、投入口側に位置する濃縮部１２Ａと、排出口側に位置する脱水部１２Ｂとに分けられている。
濃縮部１２Ａは、複数のＡプレートを一体化した固定プレート群２８と、Ａプレートよりも搬送方向の長さが短い複数のＢプレートを一体化した可動プレート群３０とから構成されている。
脱水部１２Ｂは、Ｂプレートよりも搬送方向の長さが短い複数のＣプレートを一体化した固定プレート群３１と、複数のＣプレートを一体化した可動プレート群３３とから構成されている。
【００１７】
図４は、濃縮部１２Ａでの断面を示している。同図に示すように、固定プレート群２８と可動プレート群３０とが互いに櫛歯状に噛み合った構成を有している。
可動プレート群３０は濃縮部モータ２０の駆動力により上下左右方向に変位する平行運動（後述）を行うようになっている。
脱水部１２Ｂの可動プレート群３３は脱水部モータ２２の駆動力により上下左右方向に変位する平行運動を行うようになっている。
【００１８】
図３に示すように、濃縮部における固定プレート群２８は、帯板状のＡプレートをその厚み方向にスペーサ３４を介して一定の間隔で多数枚積層配置し、投入口側と排出口側の端部に長ボルト３５Ａを挿通して一体に組み付けられている。
Ａプレートの排出口側の支持は、可動プレート群３０の平行運動を妨げないように、下方に延びる脚部Ａ−１に長ボルト３５Ａを挿通するようになっている。
可動プレート群３０は、Ａプレートと厚みが同じで搬送方向の長さのみが異なる帯板状のＢプレートを、その厚み方向にスペーサ３４を介して一定の間隔で、且つ、Ａプレート間に位置するように多数枚積層配置し、投入口側と排出口側の端部に長ボルト３５Ｂを挿通して一体に組み付けられている。
Ｂプレートは、投入口側と排出口側に形成された下方に延びる脚部Ｂ−１、Ｂ−２に長ボルト３５Ｂを挿通して支持されている。
【００１９】
脱水部１２Ｂにおける固定プレート群３１は、Ａプレート、Ｂプレートと厚みが同じで搬送方向の長さがＢプレートよりも短いＣ１プレートを、その厚み方向にスペーサ３６を介して一定の間隔で多数枚積層配置し、投入口側と排出口側の端部に長ボルト３５Ｃを挿通して一体に組み付けられている。
Ｃ１プレートは、投入口側と排出口側に形成された下方に延びる脚部Ｃ１−１、Ｃ１−２に長ボルト３５Ｃを挿通して支持されている。
可動プレート群３３は、厚みと長さがＣ１プレートと同じＣ２プレートを、その厚み方向にスペーサ３６を介して一定の間隔で、且つ、Ｃ１プレート間に位置するように多数枚積層配置し、投入口側と排出口側の端部に長ボルト３５Ｃを挿通して一体に組み付けられている。
Ｃ２プレートは、投入口側と排出口側に形成された下方に延びる脚部Ｃ２−１、Ｃ２−２に長ボルト３５Ｃを挿通して支持されている。
Ｃ２プレートの脚部間隔は、Ｃ１プレートの脚部間隔よりも小さく設定されており、平行運動の妨げにならないようになっている。
なお、図３（ｂ）は各プレートの側面図であるが、分かりやすくするために上下方向の位置をずらしている。
【００２０】
脱水部１２Ｂにおけるプレート間のギャップｇ２は、濃縮部１２Ａにおけるギャップｇ１の半分に狭められている。
濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂ間の隙間ｇ３は、処理対象物の搬送が長手方向で滑らかに進行するようにできるだけ小さい方がよい。
【００２１】
図５に示すように、濃縮部１２Ａにおける可動プレート群３０は、Ｌ字形の一対の側板３８、３９間に長ボルト３５Ｂで支持されて位置決めされ、これらは第２のプレートユニット４０を構成している。
符号３８ａ、３９ａはボルト挿通孔を、４２はナットを示している。第２のプレートユニット４０の投入口側は図示しない側板で塞がれている。
脱水部１２Ｂにおける可動プレート群３３は、Ｌ字形の一対の側板４１、４３間に長ボルト３５Ｃで支持されて位置決めされ、これらは第４のプレートユニット４５を構成している。
第４のプレートユニット４５の排出口側は図示しない側板で塞がれている。
【００２２】
側板３８の底面３８ｂの投入口側と排出口側には、偏芯カムホルダ４４が固定されている。偏芯カムホルダ４４は、側板３８の底面３８ｂにボルト４６とナット４７（図４参照）により固定されるＬ字形のブラケット４８と、ブラケット４８に固定されたカム受け５０を有している。
偏芯カムホルダ４４は側板３８の排出口側にも同様に固定されており、側板３９においても同様である。同図において、符号３８ｃ、３９ｃはボルト挿通孔を示す。
第４のプレートユニット４５も同様に、偏芯カムホルダ４４が４つ配置されている。
【００２３】
固液分離装置本体２では、濃縮部１２Ａの処理水と脱水部１２Ｂの処理水とを分けて回収できるようになっている。
濃縮部１２Ａの側板３８の底面３８ｂと側板３９の底面３９ｂの間の隙間５４は水分の落下用空間としてなる。第４のプレートユニット４５においても同様である。
濃縮部１２Ａと脱水部１２Ｂの領域に対応して、筐体１０の底面部１０ａも仕切り板５５で２つの領域に区画されており、各領域に設けられた排水口５６、５８から処理水を移送できるようになっている。
【００２４】
図４に示すように、濃縮部１２Ａでは、濃縮部モータ２０に接続された駆動軸６０は筐体１０の側板の外側に固定された軸受６２、６４に回転可能に支持されている。
駆動軸６０には２つの偏芯カム６６Ａ、６６Ｂが固定されており、偏芯カム６６Ａ、６６Ｂはそれぞれ第２のプレートユニット４０の偏芯カムホルダ４４のカム受け５０に回転可能に収容されている。
固定プレート群２８は、側板３８、３９よりも外側に位置するＬ字形の一対の側板６８、７０間に長ボルト３５Ａで支持されて位置決めされ、これらは第１のプレートユニット７２を構成している。
側板６８、７０は筐体１０の底面部１０ａに固定されている。
脱水部１２Ｂにおいても同様の構成となっている。すなわち、図示しないが、固定プレート群３１は筐体１０の底面部１０ａに固定された第３のプレートユニットに支持されている。
【００２５】
図６に示すように、筐体１０の投入口側には従動軸７４が駆動軸６０と同様に支持されており、駆動軸６０と同様に２つの偏芯カム６６Ａ、６６Ｂが固定されている。
駆動軸６０と従動軸７４の濃縮部モータ２０側には、それぞれチェーンスプロケット７６、７８が固定されており、これらにチェーン８０が掛け回されて濃縮部モータ２０の駆動力が従動軸７４に伝達されるようになっている（図２では省略）。
図７に示すように、脱水部１２Ｂにおいても同様の駆動構成となっている。
【００２６】
図８に示すように、各偏芯カム６６Ａ、６６Ｂはδの偏芯量（ここでは５ｍｍ）を有している。
図９（ａ）は、Ａプレート群（固定プレート群２８）のプレート上面で形成されるフィルタ面（濾過面）にフロック化汚泥２１が載っている状態を示している。
この状態でＢプレート群（可動プレート群３０）の平行運動によりＡプレート群のフィルタ面と、Ｂプレート群のプレート上面で形成されるフィルタ面とが相対的に上下に変位して入れ替わり、フロック化汚泥２１は図９（ｂ）に示すように、Ｂプレート群のフィルタ面で持ち上げられて排出口側へ移動する。
【００２７】
その後、図９（ｃ）に示すように、Ｂプレート群のフィルタ面上のフロック化汚泥２１は、再び入れ替わることにより相対的に上昇するＡプレート群のフィルタ面に受け渡される。
この動作が繰り返されることにより、フロック化汚泥２１は徐々に排出口側へ搬送される。
脱水部１２Ｂにおいても、固定プレート群３１と可動プレート群３３との間で上記と同様の平行運動による搬送が行われる。
本実施形態では、Ａプレート群とＣ１プレート群を固定し、Ｂプレート群とＣ２プレート群を平行運動させる構成としたが、Ａプレート群とＣ１プレート群も平行運動させる構成としてもよい。
【００２８】
本実施形態に係る固液分離装置の処理動作を具体的に説明する。
運転開始直後、Ｇ２の汚泥（集塊汚泥）の圧密度を考慮すると、濃縮部１２Ａを駆動する濃縮部モータ２０の速度は速い方が良い。
脱水部１２Ｂを駆動する脱水部モータ２２の速度は、濃縮部モータ２０に比べて遅い方が汚泥に対するより高い圧力を得ることになり、低含水率が得られる。
濃度が２０００〜５０００ｐｐｍの有機系の汚泥が混和槽４内に供給された場合を例示すると、汚泥は混和槽４で高分子凝集剤を添加され、フロック化される。
フロック化された汚泥はオーバーフローによって濃縮部１２Ａへ流入する。
【００２９】
濃縮部１２Ａでの濃縮によって、汚泥は２００００〜３００００ｐｐｍ程度の濃縮汚泥となる。つまり、１０〜６倍程度の高濃度になる。
１０００ｌの汚泥とした場合、汚泥量は濃縮部１２Ａで１００ｌまで減容されることになる。
これを実現するためには、上記のような目詰まりをしないプレート構造が必要であり、且つ、汚泥の搬送速度（プレート群の駆動速度）を速くする必要がある。
濃縮部モータ２０の駆動速度（回転数）は、脱水部モータ２２の駆動速度に比較して、３〜５倍程度は必要となる。
【００３０】
２００００ｐｐｍの濃度になった汚泥は、オーバーフローのためフロックが破壊されておらず、脱水部１２Ｂへ引き続き搬送される。
すなわち、汚泥は、濃縮部１２Ａで水分が除去され、さらに圧密度が高まった状態で脱水部１２Ｂへ送り込まれる。
十分に濃縮された汚泥が連続的に供給され続けられるように、脱水部１２Ｂの脱水部モータ２２の速度は脱水に必要な時間（回転数）として制御される。
換言すると、脱水部１２Ｂでは汚泥の圧密度が高い（送り込まれる汚泥乾物量が多い）ために、固形物処理能力が増加することに繋がる。
【００３１】
濃縮部１２Ａ、脱水部１２Ｂでの駆動速度は、濃縮部モータ２０と脱水部モータ２２における個々の減速比を変えたり、インバータを取り付けることで任意に変化させることができる。
減速比やインバータの速度は、処理対象物の汚泥性状によって変化する。
【００３２】
［実施例］
生物処理余剰汚泥を対象として、各仕様における比較実験を行った。
対象汚泥濃度は、約８６００ｍｇ／ｌである。
実験結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2016022436.tif 000003
【００３４】
従来仕様の脱水部及び濃縮部のろ過速度は、同一駆動であるために同じである。
ろ過モータ（濃縮部モータ２０、脱水部モータ２２）の減速比は両方ともに、６０：１である。
また、出口開口は、シュータ１６での開口幅を示している。
【００３５】
ＲＵＮ−１（実施例１）の試験では、濃縮部での駆動速度を、脱水部での駆動速度の２倍とした。すなわち、濃縮汚泥の供給量を従来仕様に比較して２倍相当の移送速度で供給した。
その結果、脱水ケーキの含水率がほぼ同じ状態で、固形物処理量は従来仕様のほぼ２倍となった。
ＲＵＮ−２（実施例２）の試験では、出口開口を１５ｍｍに大きくして、濃縮部での濃縮汚泥量もさらに増加させ、脱水部での駆動速度を抑えてバランスを図った。
ＲＵＮ−２では濃縮部での駆動速度を従来仕様の３倍とし、濃縮部への供給量を３倍とした。脱水部内の内圧と搬送量を確保しながら含水率とのバランスをとるために、開口は広くし、速度は抑えている。
その結果、脱水ケーキの含水率がほぼ同じ状態で、固形物処理量は従来仕様のほぼ３倍となった。
【００３６】
上記のように脱水ケーキの含水率を一定にするためには、濃縮部と脱水部とで駆動速度を変えてバランスをとる必要があるが、本実施形態では濃縮部と脱水部の駆動を別々の駆動源で行っているため、容易に速度バランスをとることができる。
これにより、脱水ケーキの含水率を一定にしつつ処理量を増やすことができ、ランニングコストも抑制できる。
【００３７】
濃縮部での駆動速度を大きくして濃縮を促進できるので、凝集剤を添加して濃縮された濃縮汚泥をポンプで濃縮脱水機に送り、再び凝集剤を添加した後に脱水機に投入するような設備は不要となる。
すなわち、濃縮部での濃縮機能が高いために混和槽４から直接濃縮部にオーバーフローで供給することができ、ポンプで移送する必要がないのでフロックを壊すことなく供給することができる。
【００３８】
上記実施形態では、濃縮部と脱水部とで別々の駆動源（モータ）を用いたが、１つの駆動源とし、減速手段を介して濃縮部と脱水部とで駆動速度を異ならせるようにしてもよい。
【００３９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
４  凝集反応装置としての混和槽
１２  脱水搬送部
１２Ａ  濃縮部
１２Ｂ  脱水部
１４  加圧手段
２０  駆動源としての濃縮部モータ
２２  駆動源としての脱水部モータ
【図１】
2016022436.tif 000004
【図２】
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【図３】
2016022436.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016022436.tif 000010
【図８】
2016022436.tif 000011
【図９】
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