特集

優秀環境装置①／経済産業大臣賞

高効率型二軸スクリュープレス脱水機株式会社 クボタ
水処理システム技術部
上下水技術グループ
担当課長

松井寛幸

巻き込まれ、強い圧密・剪断脱水効果を受け低含水率化

１．装置説明が促進される。加えて、上下のスクリュー間での適度な高効率型二軸スクリュープレス脱水機（以下、本装置）

汚泥混合効果により、機内での脱水の不均一性を改善しは、金属ろ材（ウェッジワイヤ及びパンチングメタル）脱水効率を更に高めると共に、従来のスクリュープレスからなる外胴スクリーン、２本のスクリュー軸、背圧プ脱水機で見られる汚泥の供回り（脱水機内の汚泥がスクレッサ、駆動装置、洗浄装置、及びフロキュレータ（凝リュと一体になって回転し、汚泥を排出部へ搬送できな集混和槽、図２参照）から構成される。本装置の最大のい現象）を防止し、安定した脱水運転が可能となった。

特徴は、従来１本であったスクリュー軸を平行かつ縦に２本配置し、それらを羽根の噛み合う軸間距離で配列した上で、スクリュを互いに逆回転させた構造にある。

２．開発経緯一般的な下水汚泥の脱水機としては、ベルトプレス脱凝集剤と混合されてフロックを形成した汚泥は一定の水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機等がある。

圧入圧力で機内に供給された後、外胴スクリーンでろ過

近年、低動力で低コスト、維持管理性が良好等の理由かされ、低速（～１min-1）で回転するスクリュにより搬送

らスクリュープレス脱水機をはじめとする金属ろ材系脱される。汚泥は２本のスクリュの回転によって中央部に水機の採用が増加してきたが、脱水しやすい混合生汚泥

スクリュー軸（２本）

外胴スクリーン

防臭カバー
背圧プレッサ

凝集汚泥

駆動装置

洗浄装置
ろ液（分離水）脱水ケーキ

図１ 高効率型二軸スクリュープレス脱水機の概略構造図

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汚泥貯留槽

フロキュレータ（凝集混和槽）高効率型
ニ軸スクリュープレス脱水機
空気圧縮機

汚泥供給ポンプ
薬品溶解タンク

分離液

脱水ケーキ
後段処理へ
コンベヤ

薬品供給ポンプ

水処理等へ返送

雑用水槽

洗浄水ポンプ

図２ 設備フロー

写真１ 高効率型二軸スクリュープレスの外観（※側面防臭カバーを取り外した状態）の脱水性能と比べて、消化汚泥等の難脱水性汚泥を対象差異が生じているためであることが明らかになった。とした場合の脱水性能が劣り、金属ろ材系脱水機本来の上記問題を解決するため、本装置は単にスクリュープメリットを十分発揮できない傾向があった。このため、レスのスクリュー軸を２本にしただけでなく、以下の工低動力でありながら難脱水性汚泥に対しても脱水性能が夫を行い、脱水性能の飛躍的向上を果たしている。

高い脱水機の開発が望まれていた。

①

スクリュー羽根を多条化して汚泥と羽根の接触面積を広げ、汚泥への加圧力を増大させた。

本装置はこれらの要望を踏まえ、低動力でありながら混合生汚泥はもとより難脱水性汚泥に対しても高い脱水②２本のスクリュを羽根が噛み合う軸間距離に配置することで、内部の汚泥は強制的にほぐされるため、性能を発揮できる脱水機を目指して開発を行った。

従来装置では上記とトレードオフとなる汚泥の搬送

３．独創性
当社では従来装置である一軸式スクリュープレス脱水性低下（供回り）を完全に回避させた。
③

汚泥が適度に混合されることで、羽根表面の汚泥機の製造・販売を通じて、脱水ケーキの低含水率化といと裏面の汚泥を上下スクリュー間で入れ替え、汚泥うユーザの要望に応えるべく、研究開発を続けてきた。

全体に均一かつ高い圧密力が生じるようにした。

その結果、難脱水と言われる消化汚泥に対する脱水性能④

羽根の多条化の副次的効果として、羽根の回転に悪化の原因が、スクリュー羽根から汚泥に効率的に圧力よるスクリーン内面に付着した汚泥の緻密層のスクが加わらず、羽根の表裏においてケーキ含水率の大きなレーピング頻度を高めてろ過抵抗を減らし、スクリ

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⑶ーンからのろ過性を高めた。

運転・操作性
本装置は、圧入圧力が一定となるように汚泥供給量４．性能⑴を自動調整する「圧入圧力一定制御」、及び、汚泥の脱水性能固形物処理量に対する薬注率が一定となるように薬品

国内某下水処理場における消化汚泥での性能試験デ供給量を自動調整する「薬注比例制御」により自動運転が可能である。

ータの一例を図３に示す。従来装置と比較して本装置のケーキ含水率は、同一の処理量負荷率の運転におい運転管理においては、フロキュレータでの凝集フロて２～2.8％低下し、大幅な性能改善が図れることをックの状態確認や、赤外線式水分計による脱水ケーキ確認した。また、四季にわたる性能試験の実施により、含水率の測定の他、分離液清澄度の観察による回収率

年間の汚泥性状変化に対する処理の安定性についてもの判定を行い、通常と異なる変化が生じた場合は、以確認した。

下に示す項目の運転調整を行う。
①

フロキュレータ回転数

0.16kWh/m³と非常に低く、従来装置とほぼ同等の②

薬注率値となっている。

③

スクリュー回転数④供給汚泥圧入圧力⑤背圧プレッサ圧力⑵

な お、 本 装 置 の 消 費 電 力 に つ い て は 0.05 ～耐久性・安全性
本装置は、スクリュの回転が１min 以下と非常に-1低速なため（例えば遠心脱水機等では3,000min-1 以

ただし上記のうち、日常的に操作・調整する項目は上）、スクリュ等の汚泥接触部の摩耗がほとんど発生①及び②のみであり、③～⑤は納入時に調整すれば、せず、耐久性が良好である。

ほとんど変更する必要がないため、運転操作は非常に簡易である。

また、駆動ギヤ等の回転部はカバー内に収納されて⑷おり安全性が高い上、脱水部は密閉型の防臭カバーで維持管理
本装置の維持管理には、日常点検・定期点検・オー覆われているため臭気対策が容易であり、作業環境がバーホールの３項目がある。本装置はスクリュの回転良好である。

861008595849083858280

2.8ポイント低下

817580707965780.60.81.0

1.21.4

固形物回収率（％）

ケーキ含水率（％）

が非常に低速かつ構造が極めてシンプルで可動部分が60
1.6

負荷率■ケーキ含水率（本脱水機）■固形物回収率（本脱水機）◆ケーキ含水率（従来機）◇固形物回収率（従来機）

図３ 本装置の脱水性能（従来装置との比較）

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少ないため、維持管理は容易であり費用も安価で済む。
またスクリュー軸が２本の構造となっているが、駆動５．経済性

装置は１台のため、従来装置と比較して維持管理の手本装置の経済性を、計画日最大汚水量10,000m³/日間が増大することはない。の下水処理場を想定して評価した。本装置は従来装置と①

日常点検

比較して小さいスクリュー径の機種を適用できるため、日常点検として、電動機の電流値確認や運転開始

イニシャルコストで約15％、ランニングコストで約８前後の状態確認（目視・聴音）を行う。
②％の削減（ケーキ処分費約９％の削減）が図れる。
その他、定期点検16％の設置スペースの削減が図れる他、CO₂排出量も定期点検として、一定時間ごと（８h/日、５日/11％削減でき、環境負荷も小さくなることを確認した。

週運転の場合、おおむね１年ごと）に消耗した部品の交換・分解清掃・各部測定を行う。
③６．将来性オーバーホール

高効率型二軸スクリュープレス脱水機は、下水汚泥脱オーバーホールとして、一定時間ごと（８h/日、水機に求められる、５日/週運転の場合、おおむね４年ごと）に脱水機①

高い脱水性能

本体を分解し、定期点検では実施できない内部の消②

低い消費電力耗部品の点検・交換・各部測定を行い、必要があれ③コスト縮減への寄与ば補修も行う。という市場のニーズにマッチした将来性の高い脱水機

なお、本装置のオーバーホールは全て現地での作である。今後は、国内下水分野のみならず、民間の排水業が可能なため停止期間が短く、処理場の汚泥処理処理分野や、近年スクリュープレスの採用が増えつつあ運転への影響を極力小さくすることができる。

る海外の下水処理分野等へも適用拡大を図りたい。

表１ 経済性比較（従来装置を100とした場合）
従来装置

仕

本装置

計画日最大汚水量

10,000m³/日

水処理方式

標準活性汚泥法

様

運転条件

脱水機型式

スクリュー径φ600

スクリュー径φ500

設置台数

2台

2台

脱水対象汚泥消化汚泥

脱水機運転時間

7h/日、5日/週

１台当たり処理量

110kgDS/h

薬注率

経済性

1.5%

脱水ケーキ含水率80%77%

イニシャルコスト

10085

ランニングコスト

100

92

（電力費）

100

98

（薬品費）

100

100

（ケーキ処分費）

10091

CO₂排出量

10089

省スペース

10084

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