(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に同芯状に配置された軸体を有して略垂直に設けられた筒体と、
この筒体の周壁をなして設けられた濾過面と、
上記筒体の上端部に設けられて、この筒体と前記軸体との間に形成された環状空間に汚泥混合物を投入する投入口と、
前記軸体の外周面に螺旋状に設けられて回転駆動され、前記環状空間に投入された汚泥混合物を下方に移送するスクリューと、
前記濾過面を介して前記筒体の外部に濾過された濾液を収容する濾液容器と、
この濾液容器の下端部に設けられた濾液排出口と、
この濾液排出口に連接されて前記濾液を外部に排出すると共に、この濾液の排出高さ位置を調整可能に設けられて前記濾液容器に収容された濾液によって前記濾過面を水没させる濾液排出部と、
前記筒体の下端部に設けられて前記環状空間から脱水物を排出する脱水物排出口と
を具備したことを特徴とするスクリュープレス式汚泥脱水装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュープレス式汚泥脱水装置において、
さらに前記濾液容器と前記筒体との間の空間を高さ方向に複数の空間に分割する隔壁と、
この隔壁により分割された前記各空間の下端部にそれぞれ設けられた濾液排出口と、
これらの各濾液排出口にそれぞれ連接されて、前記各空間に前記濾液を満たしながら該濾液を外部に排出する濾液排出部と
を具備したことを特徴とするスクリュープレス式汚泥脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に脱水効率に優れると共に、濾過面上に汚泥が付着したり、目詰まりしたりすることを防止することにより、濾過面の洗浄を不要にするスクリュープレス式汚泥脱水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種汚泥の廃棄や焼却に先立って汚泥の脱水処理が行われるが、こうした汚泥脱水処理に使用される汚泥脱水装置としてスクリュープレス式汚泥脱水装置がある。この種のスクリュープレス式汚泥脱水装置は、たとえば、特許第２５１２６８３号公報に記載の如く、互いに同芯状をなす筒体と内筒との間の環状空間に、投入口から投入（給泥）された汚泥（懸濁物や固形成分）と水（清澄水）との混合物（被脱水物、以下「汚泥混合物」）を、螺旋状スクリューの回転によって排出口に向けて移送しながら脱水を行うものである。すなわち、スクリュープレス式汚泥脱水装置は、内筒の外周面に設けた螺旋状スクリューを回転駆動して汚泥混合物を圧搾脱水し、この脱水した水分（濾液）を内筒や筒体の排水スクリーン（濾過面）から排出し、一方、脱水された汚泥（脱水物）を汚泥排出口から排出する。
【０００３】
こうした従来のスクリュープレス式汚泥脱水装置は、図４に示すように、水平に配置されることが多く、投入口１から投入された汚泥混合物２は、筒体３と軸体４との間の環状空間５の下側に集まり、環状空間５の上側では、汚泥混合物２が濾過面６から遠ざかる。そうすると濾過面６が有効に利用されなくなるため、脱水効率が低下する。さらに、排出口に向けて移送される汚泥混合物２は、汚泥の濃度を徐々に増してケーキ状の脱水物になるので、ケーキ排出口７（ケーキ出口）付近においては、水分が少なくなって、濾過面に堆積して目詰まりを生じ易くする。汚泥の堆積や目詰まりが生じると、脱水装置の脱水効率が低下するので、脱水効率を維持するためには、たとえば、濾過面の堆積物を洗浄水で洗浄する必要が生じる。
【０００４】
ところで、スクリュープレス式汚泥脱水装置における濾液の排出は、濾過面近傍における汚泥混合物の圧力と脱水された濾液の圧力との差である濾過圧力によって行われる。そして、この濾過圧力が高いほど、汚泥混合物の水分が迅速に脱水される。ただし、濾過圧力が高くなりすぎると、汚泥までが、濾過面を通過しようとして濾過面に付着（堆積）または目詰まりし、さらには通過（リーク）してしまう。一方、汚泥混合物の汚泥濃度が高くなるほど、濾過圧力は高く設定されなければならない。
【０００５】
そこで、図５に示すように、互いに同芯状をなす筒体３と軸体４とを垂直に配置し、脱水装置の高さ方向において投入口１をケーキ排出口７よりも上方位置に配置したスクリュープレス式脱水装置が考えられる。このようなスクリュープレス式脱水装置では、筒体３と軸体４との間の環状空間内５で汚泥混合物２が周方向に均一に分布して環状空間５の内部に充満し、濾液は濾液面６を濾液排出口８へ向かって流れ落ちるので、筒体３の濾過面６が脱水に有効に利用されて、脱水効率が向上する。
【０００６】
また、投入口１側においては、環状空間５に充満した汚泥混合物２の水深が浅いため、濾過面６にかかる濾過圧力が低く、一方、ケーキ排出口７側においては、上記水深が深くなるため、濾過圧力が高くなる。したがって、汚泥濃度が低い投入口１側では濾過圧力が低く、汚泥濃度が高くなるケーキ排出口７側においては濾過圧力が高くなり、濾過圧力は環状空間５に充満した汚泥混合物２の汚泥濃度に応じたものとなる。そのため、濾過面６の目詰まりを生じ難くすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、汚泥が濾過面に付着や目詰まりせずかつ濾過面をリークせず、水分だけが汚泥混合物から効率よく排出される濾過圧力の最適化は、汚泥混合物が充満する濾過面内部の圧力と濾過面外部の圧力との差を設定することで行われる。
図５に示したスクリュープレス式汚泥脱水装置では、環状空間５における汚泥混合物２の水深による圧力や螺旋状スクリュー９による汚泥混合物の圧搾によって、濾過面６の内側の圧力を設定することができる。しかしながら、濾過面６で脱水された濾液は濾液排出口８へと向かって流れ落ちるため、濾過面６の外側の圧力を設定することができない。したがって、汚泥濃度に応じた最適濾過圧力を設定することに困難が伴う。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、筒体の濾過面を脱水に有効に利用して脱水効率を向上させる共に、最適濾過圧力を設定することを容易にし、濾過面における汚泥の付着、目詰まり、さらにはリークを防止ししつつ、脱水効率を向上することができるスクリュープレス式汚泥脱水装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明によれば、請求項１では、内部に同芯状に配置された軸体を有して略垂直に設けられた筒体と、この筒体の周壁をなして設けられた濾過面と、上記筒体の上端部に設けられて、この筒体と前記軸体との間に形成された環状空間に汚泥混合物を投入する投入口と、前記軸体の外周面に螺旋状に設けられて回転駆動され、前記環状空間に投入された汚泥混合物を下方に移送するスクリューと、前記濾過面を介して前記筒体の外部に濾過された濾液を収容する濾液容器と、この濾液容器の下端部に設けられた濾液排出口と、この濾液排出口に連接されて前記濾液を外部に排出すると共に、この濾液の排出高さ位置を調整可能に設けられて前記濾液容器に収容された濾液によって前記濾過面を水没させる濾液排出部と、前記筒体の下端部に設けられて前記環状空間から脱水物を排出する脱水物排出口とを具備したスクリュープレス式汚泥脱水装置が提供される。
【００１０】
このように構成されたスクリュープレス式汚泥脱水装置では、濾過面は濾液を収容した濾液容器に水没した状態となっている。したがって、濾過面の全面を有効に利用して脱水効率を向上できると共に、濾液容器の濾液を排出する濾液排出口の高さを調整することで、筒体の周壁をなして設けられた濾過面の内側（環状空間側）と濾過面の外側（濾液容器側）との圧力差を調整することができる。
【００１１】
すなわち、環状空間に汚泥混合物を投入する圧力（たとえば自然下流の圧力）を考慮して、濾液排出口の高さを調整すれば、濾過圧力を最適化することができる。こうして、濾過圧力の最適化を行えば、汚泥が濾過面に付着したり、目詰まりしたり、さらにリークしたりすることを防ぎつつ、脱水効率を向上させることができる。なお、濾過圧力の最適化によっても、ごく僅かの汚泥は、濾過面をリークする可能性があるが、こうした僅かなリーク汚泥は、濾液容器の下端部に向けて沈殿して行き、この下端部に設けられた濾液排出口から濾液の液流と共に排出される。
【００１２】
請求項２では、さらに前記濾液容器と前記筒体との間の空間を高さ方向に複数の空間に分割する隔壁と、この隔壁により分割された前記各空間の下端部にそれぞれ設けられた濾液排出口と、これらの各濾液排出口にそれぞれ連接されて、前記各空間に前記濾液を満たしながら該濾液を外部に排出する濾液排出部とを具備したスクリュープレス式汚泥脱水装置が提供される。
【００１３】
このように構成されたスクリュープレス式汚泥脱水装置では、濾過面から排出された濾液を収容する濾液容器と筒体との間の空間が、高さ方向に複数に分割されている。そして、複数に分割された空間毎の濾液排出部の高さ調整を行うことによって、複数に分割された空間に面した濾過面における濾過圧力を調整することができる。したがって、環状空間に投入された汚泥混合物が、環状空間の上端部から下方に移送されつつ汚泥濃度を増していくのに対応して、すなわち、濾過面の水深（環状空間における水深）方向の位置によって最適濾過圧力が変化することに対応し、濾過面全面に亘って濾過圧力を最適化することができ、濾液容器と筒体との間の空間を分割しない場合に比べ、濾過面における汚泥の付着、目詰まり及びリークのさらなる防止を図りつつ、脱水効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るスクリュープレス式汚泥脱水装置（以下「汚泥脱水装置」）を説明する。
図１は、本発明に係る汚泥脱水装置の第一の実施の形態を示す。
汚泥脱水装置１０は、図示しない基台上に垂直に配置された筒体１１と、この筒体１１に同芯状に配置された軸体１２を備えている。軸体１２の上部回転軸１３は、その上端部が減速機（図示略）を介してモータ１４に連結され、また、軸体１２の下端部回転軸１５は軸受け１６によって回転自在に支持されている。軸体１２の外周面１２ａには螺旋状スクリュー１７が設けられ、この螺旋状スクリュー１７は、筒体１１と軸体１２との間の環状空間１８に配置されて、モータ１４によって軸体１２が回転駆動されると、軸体１２と一体に回転する。
【００１５】
筒体１１の上端部には、環状空間１８に連通する投入口１９が設けられ、この投入口１９は、パイプ２０を介して凝集槽２１に連通している。凝集槽２１の内部には撹拌モータ２２で回転駆動される撹拌翼２３が配置され、凝集槽２１に供給された濃縮汚泥と凝集剤とを撹拌混合するようになっている。凝集槽２１内の汚泥混合物は、その水面の高さ（ｈ１）を有し、自然下流により、汚泥脱水装置１０の投入口１９を経由して環状空間１８に被脱水物として投入される。
【００１６】
また、汚泥脱水装置１０は、筒体１１の周りに、これと同芯状をなして配置された濾液容器２４を有し、この濾液容器２４は、筒体１１の排水スクリーン１１ｄとの間に濾液通路２５（環状通路）を形成すると共に、排出スクリーン１１ｄで濾過された濾液を収容するようになっている。濾液容器２４の下端部周壁には濾液排出口２６が設けられ、この濾液排出口２６には濾液パイプ２７が連接されている。この濾液パイプ２７は、濾液排出口２６から略水平方向に若干延びた後、上方に向けて立ち上がっており、その立ち上がった先端部分には、略管状をなした濾液排出部２８が濾液パイプ２７に対し上下に高さ調整可能なように設けられている。さらに、濾液排出部２８の上端部は開放されており、この濾液排出部２８の上端部の若干下側から水平方向に、ドレイン２９が延出して濾液を汚泥脱水装置１０の外部へと排出するようになっている。ここで、ドレイン２９における濾液の排出面の水位は高さ（ｈ２）である。
【００１７】
軸体１２の下端部は、筒体１１の下壁１１ｃの中央開口を挿通して下方へ延びており、軸体１２の下端面には、環状空間１８の下端面を略閉鎖する阻止板１２ｂが固定されている。そして、阻止板１２ｂと筒体１１の下壁１１ｃとの間には間隙３０が形成されている。そして、環状空間１８内で脱水された汚泥は、下壁１１ｃの中央開口を経て、上記間隙３０から汚泥脱水装置の外部に排出される。このように間隙３０は汚泥排出口（ケーキ排出口）の役割を有している。
【００１８】
ここで、筒体１１の外観を図２に示す。筒体１１は、周壁１１ａと、軸体１２が挿通する上壁１１ｂと、周壁１１ａの下端から半径方向内側に延出した環状の下壁１１ｃとを有している。ここで、上壁１１ｂは筒体１１の上側を軸体１２と共に閉鎖している。さらに、周壁１１ａは、その上端部および下端部を除き、たとえばパンチングメタルで構成され、このパンチングメタルは多数の孔を有して排水スクリーン１１ｄ（濾過面）を形成している。
【００１９】
以上のように構成される汚泥脱水装置１０では、凝集槽２１から汚泥混合物が環状空間１８に投入される。そうすると、汚泥脱水装置１０ひいては環状空間１８が垂直に配置されていると共に、投入口１９が環状空間１８の最上方位置に設けられているため、汚泥混合物は、軸体１２と共に回転する螺旋状スクリュー１７により環状空間１８内を下方へと移送される。そして、汚泥混合物は、重力の作用で環状空間１８内に周方向に均一に分布して充満する。
【００２０】
ところで、環状空間１８に汚泥混合物が充満すると、筒体１１の排出スクリーン１１ｄから濾液が排出されて濾液容器２４に蓄えられる。この濾液容器２４に蓄えられた濾液は、濾液排出口２６、濾液パイプ２７および濾液排出部２８を介してドレイン２９へと流れていき、ドレイン２９から汚泥脱水装置１０の外部に排出される。ここで、ドレイン２９における濾液の排出面の水位（ｈ２）は、排出スクリーン１１ｄが濾液に水没する高さになっている。
【００２１】
前述のように、濾液に水没した排出スクリーン１１ｄの濾過圧力は、排出スクリーン１１ｄの内側と外側との圧力差によって決まる。そして、環状空間１８に汚泥混合物を自然下流で投入口１９を介して投入する凝集槽２１の水位（ｈ１）は、濾液の排出面の水位（ｈ２）よりも高い位置にある。
そうすると、排出スクリーン１１ｄにおける濾過圧力は、凝集槽２１の水位（ｈ１）と前記濾液の排出面の水位（ｈ２）との差（ｄｈ＝ｈ１−ｈ２）によって設定されることになる。すなわち、濾液排出部２８を濾液パイプ２７に対して高さ調整をすることによって、排出スクリーン１１ｄにおける濾過圧力を最適濾過圧力に設定することができる。
【００２２】
かくして、排出スクリーン１１ｄの最適濾過圧力が設定されると、排出スクリーン１１ｄの脱水効率も高めることができると共に、濾過面における汚泥の付着、目詰まり、さらにはリークを防止することができる。
なお、最適濾過圧力は汚泥混合物に含まれる汚泥の強度（フロック強度）や汚泥濃度に依存するが、最適濾過圧力を設定するための、凝集槽２１の水位（ｈ１）とドレイン２９における濾液の排出面の水位（ｈ２）との水位差（ｄｈ）は通常２０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内である。
【００２３】
図３は、本発明に係る汚泥脱水装置の第二の実施の形態を示す。なお第一の実施形態と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３に示す汚泥脱水装置４０では、第一の実施形態に係る汚泥脱水装置１０に加えて、濾液容器２４と筒体１１との間に形成された濾液通路が、隔壁２４ａおよび２４ｂとによって濾液容器２４の軸方向に略三等分に分割されている。濾液容器２４の上端と隔壁２４ａとの間には濾液通路２５ａが、隔壁２４ａと隔壁２４ｂとの間には濾液通路２５ｂが、隔壁２４ｂと濾液容器２４の下端との間には濾液通路２５ｃが、それぞれ形成されている。
【００２４】
また、さらに、濾液通路２５ａ下端部の濾液容器２４の周壁には濾液排出口２６ａが設けられ、この濾液排出口２６ａには濾液パイプ２７ａが連接されている。この濾液パイプ２７ａは、濾液排出口２７ａから略水平方向に若干延びた後、上方に向けて立ち上がっており、その立ち上がった先端部分には、濾液排出部２８ａが連接されている。濾液排出部２８ａは、略管状をなして濾液パイプ２７ａに対し上下に高さ調整可能になっている。この濾液排出部２８ａの上端部は、開放されており、この濾液排出部２８ａの上端部の若干下側から水平方向に、先端部が開放されたドレイン２９ａが延出している。
【００２５】
同様に、濾液通路２５ｂ下端部の濾液容器２４の周壁には濾液排出口２６ｂが設けられ、濾液パイプ２７ｂが連接され、ドレイン２９ｂを有する濾液排出部２８ｂが連接されている。また、濾液通路２５ｃ下端部の濾液容器２４の周壁には濾液排出口２６ｃが設けられ、濾液パイプ２７ｃが連接され、ドレイン２９ｃを有する濾液排出部２８ｃが連接されている。
【００２６】
そして、濾液排出部２８ａの高さを調整することによって上記ドレイン２９ａにおける濾液の排出面の水位（ｈ２ａ）を調整し、濾液通路２５ａに濾液を充満させて、濾液通路２５ａに面した排出スクリーン１１ｄが濾液に水没するようする。また、ドレイン２９ａにおける濾液の排出面の水位（ｈ２ａ）は、凝集槽２１の水位（ｈ１）より高さ方向で低い位置とする。また、ドレイン２９ｂにおける濾液の排出面の水位（ｈ２ｂ）が上記水位（ｈ２ａ）よりも低く、ドレイン２９ｃにおける濾液の排出面の水位（ｈ２ｃ）が上記水位（ｈ２ｂ）よりも低くなるように濾液排出部２８ｂと２８ｃの高さを設定すると共に、濾液通路２５ｂおよび２５ｃに濾液をそれぞれ充満させて、濾液通路２５ｂに面した排出スクリーン１１ｄおよび濾液通路２５ｃに面した排出スクリーン１１ｄが濾液に水没するようにする。
【００２７】
そうすると、排出スクリーン１１ｄが濾液通路２５ａに面した部分の濾過圧力（Ｐａ）は、凝集槽２１の水位（ｈ１）とドレイン２９ａにおける濾液の排水面の水位（ｈ２ａ）との差（ｄｈａ＝ｈ１−ｈ２ａ）によって決まる。
同様に、排出スクリーン１１ｄが濾液通路２５ｂに面した部分の濾過圧力（Ｐｂ）は、凝集槽２１の水位（ｈ１）とドレイン２９ｂにおける濾液の排水面の水位（ｈ２ｂ）との差（ｄｈｂ＝ｈ１−ｈ２ｂ）によって決まる。
【００２８】
同様に、排出スクリーン１１ｄが濾液通路２５ｃに面した部分の濾過圧力（Ｐｃ）は、凝集槽２１の水位（ｈ１）とドレイン２９ｃにおける濾液の排水面の水位（ｈ２ｃ）との差（ｄｈｃ＝ｈ１−ｈ２ｃ）によって決まる。
ここで、ｈ２ａ＞ｈ２ｂ＞ｈ２ｃであるので、ｄｈｃ＞ｄｈｂ＞ｄｈａであり、そうすると、Ｐｃ＞Ｐｂ＞Ｐａの関係が成立する。
【００２９】
一方、環状空間１８内部を螺旋状スクリュー１７で下方に移送される汚泥混合物の汚泥濃度は、排出スクリーン１１ｄ内部を下方に移送されるにつれて、脱水され高濃度となる。したがって排出スクリーン１１ｄの下側ほど、最適濾過圧力が高くなければならない。
汚泥脱水装置４０では、上記のように、各濾液通路２５ａ〜２５ｃに面したそれぞれの排出スクリーン１１ｄ部分に対応して、濾過圧力を調整することができる。すなわち、汚泥脱水装置４０では、汚泥濃度が高くなる排出スクリーン１１ｄの下側ほど、濾過圧力を高くすることができ、排出スクリーン１１ｄの全面に亘って濾過圧力を最適化することができる。
【００３０】
なお、第二の実施形態においては、濾液通路は三分割されているが、二分割であっても、四分割以上に分割されてもよい。脱水処理される汚泥混合物や、汚泥脱水装置の形状・寸法等により、排出スクリーンの高さ方向の全面に亘る濾過圧力をより最適化することが可能な濾液通路の分割数は変化するからである。
また、凝集槽から汚泥が自然下流で汚泥脱水装置に投入されることを前提として、ドレインにおける濾液の排出面の水位は、凝集槽の水位に対して低くしたが、凝集槽から汚泥がポンプで加圧されて汚泥脱水装置に投入される場合には、このポンプによって排出スクリーンの内部に生じる圧力を考慮し、ドレインにおける濾液の排出面の水位が設定されることになる。
【００３１】
このように、本発明は、上記第一および第二の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスクリュープレス式汚泥脱水装置によれば、汚泥混合物から水分を脱水する濾過面の全面が濾液に水没するので、濾過面を脱水に有効に利用して脱水効率を向上することができると共に、濾過面の最適濾過圧力の設定を容易にし、濾過面における汚泥の付着、目詰まり、さらにはリークを防止しつつ、さらなる脱水効率の向上を図ることができるという、スクリュープレス式汚泥脱水装置にとって、極めて重要な効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュープレス式汚泥脱水装置の第一の実施形態の要部概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のスクリュープレス式汚泥脱水装置の濾過面（排出スクリーン）を有する筒体の外観図である。
【図３】本発明に係るスクリュープレス式汚泥脱水装置の第二の実施形態の要部概略構成を示す断面図である。
【図４】水平に配置される従来のスクリュープレス式汚泥脱水装置における汚泥混合物の充填状態を示す模式図である。
【図５】垂直に配置されるスクリュープレス式汚泥脱水装置における汚泥混合物の充填状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、４０                      スクリュー式汚泥脱水装置
１１                            筒体
１１ｄ                          排出スクリーン
１２                            軸体
１２ａ                          軸体外周面
１７                            螺旋状スクリュー
１８                            環状空間
１９                            投入口
２４                            濾液容器
２４ａ、２４ｂ                  隔壁
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ    濾液通路
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ    濾液排出口
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ    濾液排出部
３０                            間隙
【図１】
0004930667.tif 000002
【図２】
0004930667.tif 000003
【図３】
0004930667.tif 000004
【図４】
0004930667.tif 000005
【図５】
0004930667.tif 000006