JP2008000769A - 高脱水機構付スクリュープレス - Google Patents

Abstract

【課題】 脱水ケーキをスクリュープレスに連動させて更に加圧脱水する高脱水機構付スクリュープレスの改良に関する。
【解決手段】 脱水ケーキをケーキシュート（１６）に排出するスクリュープレス（１）において、トラフ状に形成したケーキシュート（１６）の下部に撹拌装置（１８）を配設し、ケーキシュート（１６）の下端開口部（１６ａ）に一対の通水性を有するプレスロール（２２、２３）を対設し、プレスロール（２２、２３）の回転をスクリュー軸（４）の回転数に同調させるので、撹拌装置（１８）で脱水ケーキを解砕して内部の水分を漏出させ、プレスロール（２２、２３）に均一に供給して更に加圧して、低含水率の均一なケーキとなり、高脱水性を発揮する。そして、季節による処理量の変動や汚泥性状の変化に伴いスクリュー軸（４）とプレスロール（２２、２３）回転速度を切替えて、汚泥の処理量と脱水ケーキの含水率の調整が行なえる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、下水、し尿、あるいは食品生産加工廃水等の有機性汚泥を圧搾脱水するスクリュープレスに関し、特に、脱水ケーキをスクリュープレスに連動させて更に加圧脱水する高脱水機構付スクリュープレスの改良に関する。

従来のクリュープレスは、難ろ過性の有機性汚泥に凝集剤を添加してフロックを生成させて圧搾脱水している。スクリュープレスの始端部に供給した汚泥は、スクリュー羽根で搬送する間に外筒スクリーンからろ液を分離し、脱水ケーキを他端の排出口から取り出すようにしている。スクリュープレスは脱水ケーキの含水率を低下させるために排出口に押圧板を対設し、脱水ケーキの排出圧力に対応して押圧板を移動して圧搾圧力の調整を行っている。従来のスクリュープレスで高圧搾が行える脱水ケーキの含水率の範囲は、下水処理汚泥の脱水ケーキでは含水率は７４〜８３％、し尿処理汚泥の脱水ケーキでは含水率は８３〜８４％、食品工場排水処理汚泥の脱水ケーキでは含水率は８０〜８４％である。スクリュープレスの排出口の押圧板による圧搾圧力の増加は、ケーキ含水率の低減効果を発揮するが、スクリュー羽根の終端部でケーキの詰り現象が発生する。無理に搬送できたとしても、スクリーンから固形物が漏れて回収率が悪くなる。その課題を解決するために、スクリュー軸に加わるスラスト荷重及びトルクを検出して、排出口の開口率を最適条件とするスクリュープレス型圧搾機は、特許文献１に記載してあるように公知である。また、一対の透水性のロールを使用して懸濁液を直接処理するプレスロールにおいて、一対の透過性プレスロールをケーシングに配設し、懸濁液を超過圧力で供給して、プレスロールの透過性外郭表面を通過させ、材料をプレスロールの表面に付着させる脱水装置は、例えば、特許文献２に記載してあるように公知である。
特公平７−１２５５４号公報（段落番号００２２、図１） 特表平１０−５１０７６１号公報（発明の詳細な説明、図１）

上記のスクリュープレス型圧搾機は、脱水ケーキの含水率が一定となり、ケーキ含水率の低減効果が得られ、固形物の回収率も良くなるが、やはり、圧搾圧力を高くするとスクリュー羽根の終端部でのケーキの詰り現象が発生し、脱水ケーキの含水率には限界がある。懸濁液を直接処理するプレスロールは、パルプスラリーなどのろ過性の良い原液では、ろ液を迅速に処理できるものであるが、難ろ過性の有機性の汚泥や濃度の低い懸濁液の処理では、大量処理は不可能であり、含水率にも限界があり、有機性汚泥の脱水には不向きである。この発明は、上記の従来技術を応用して、ケーキ含水率の低減効果と汚泥の大量処理を可能とする高脱水機構付スクリュープレスを提供する。

この発明に係る高脱水機構付スクリュープレスは、外筒スクリーンとスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸でろ過室を形成し、ろ過室の始端部に供給した汚泥を、スクリュー羽根で移送しながらろ液を分離して、ろ過室の終端部から脱水ケーキをケーキシュートに排出するスクリュープレスにおいて、トラフ状に形成したケーキシュートの下部に撹拌装置を配設し、ケーキシュートの下端開口部に一対の通水性を有するプレスロールを対設し、プレスロールの回転をスクリュー羽根の回転数に同調させるもので、スクリュープレスからの脱水ケーキを撹拌装置で解砕して、ケーキ内部の水分を漏出させ、プレスロールに均一に供給して更に加圧するので、低含水率の均一なケーキとなり、高脱水性を発揮する。また、季節による処理量の変動や汚泥性状の変化に伴いスクリュー軸とプレスロールの回転速度を切替えて、汚泥の処理量と脱水ケーキの含水率の調整が行なえる。そして、スクリュー軸の回転数に同調してプレスロールが回転するので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキがプレスロールの上面に堆積することがない。

脱水ケーキを加圧するプレスロールの構造は、円周溝を形成して底部に通孔を有するサポートろ過筒の外周に、多孔板を張設したもので、ケーキを加圧しながらろ液をサポートろ過筒の内部に流入させて、分離ろ液は端部及び下部から排出されて、ケーキ含水率の低減効果が得られ、固形物の回収率が良くなる。スクリュープレスに連動させて更に脱水ケーキを加圧脱水する手段は、プレスロールの下面に当接するスクレーパと、洗浄管を配設するろ液受を対設し、一方のプレスロールを支架する一対の支持板にスクレーパとろ液受を支架させると共に、支持板の一端に空気スプリングを連結し、他端を枢着して、一対のプレスロールの間隙を調節可能としたもので、高脱水性のケーキが得られる。そして、空気スプリングで一対のプレスロールの間隙を調整しても、可動側のプレスロールに追従してスクレーパと洗浄管が移動して、プレスロールに対するスクレーパの接触度合いと洗浄距離が変わることがない。

ケーキシュートに過度に堆積する脱水ケーキの対応は、撹拌装置の上方のケーキシュートにレベルセンサーを配設し、プレスロールの回転を増加させ、或いは空気スプリングの空気圧を低下させて一対のプレスロールの間隙を広くして、圧搾ケーキの排出を早めるもので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキがケーキシュートに過度に堆積することがなく、撹拌装置で解砕して、均一に脱水ケーキをプレスロールに供給できるので、故障の原因となることもない。

この発明は上記のように構成してあり、プレスロールの回転をスクリュー軸の回転数に同調させるので、脱水ケーキの排出量が変動してもプレスロールが追従し、含水率が均一な低含水率のケーキとなり、高脱水性を発揮する。ケーキシュートに堆積する脱水ケーキは、プレスロールの間隙と回転速度を調整すれば、季節による汚泥量の増加や汚泥性状の変動に対応できる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１はスクリュープレスの縦断面図であって、スクリュープレス１は、外筒スクリーン２の内部にスクリュー羽根３を巻き掛けたスクリュー軸４が回転自在に配設してあり、外筒スクリーン２とスクリュー軸４との間のろ過室５を汚泥の供給側からケーキの排出側に向って縮小させてある。スクリュー軸４の始端部に形成した原液供給路６の原液供給孔７がろ過室５に開口してある。図２はスクリュープレスの排出側の概念図であって、スクリュー軸４の後端部に連結したスクリュー駆動軸８にスプロケット９が嵌着してあり、スプロケット９にスクリュー駆動機１０が連動連結してある。スクリュー軸４の回転速度は処理量と脱水ケーキ含水率の調整のため可変速操作が必要であり、スクリュー駆動機１０はインバーターモーターを使用している。スクリュープレス１のろ過室５に凝集汚泥を供給する汚泥供給ポンプ（図示せず）は、圧入圧力を検知してポンプ吐出量を制御する圧入圧力一定制御としてある。スクリュープレス１の脱水性能は、汚泥の種類や汚泥性状、特に汚泥濃度と粗繊維成分含有率に大きく影響されるため、汚泥供給ポンプは定量性のある吐出量可変型の一軸ネジ式ポンプを使用して、圧入圧力を切替られるようにしてある。

図１に示すように、ろ過室５の後端側にエアーシリンダー１１に連結した背圧調整用の押圧板１２が配設してあり、フレーム１３に支架したガイド軸１４に押圧板１２を摺動自在に吊設してある。エアーシリンダー１１は押圧板１２を移動させて、ろ過室５のケーキの排出口１５のクリアランスを調節させる。 図１に示すように、汚泥供給ポンプでろ過室５に圧入した凝集汚泥は、濃縮ゾーンＡでは、圧入圧力により濃縮されながらスクリュー羽根３により搬送される。ろ過ゾーンＢでは、濃縮汚泥は容積変化とスクリュー羽根３によるスラスト力を受けて内部圧力を上昇させながら圧搾脱水される。圧搾ゾーンＣでは、押圧板１２の背圧とスクリュー羽根３によるスラスト力と剪断力により圧搾脱水される。

スクリュープレス１の排出口１５のクリアランスは、汚泥性状の変動により、脱水ケーキの含水率が高いと狭くなり、脱水ケーキの含水率が低いと間隙が広くなる。図示を省略するが均一な水分の脱水ケーキを得るために、エアーシリンダー１１のピストンの摺動位置を検出し、エアーシリンダー１１への圧入圧を調整し、排出口１５のクリアランスに合わせて押圧板１２の移動を調節して脱水ケーキをケーキシュート１６に取出すようにしてある。また、スクリュー軸４の回転数を操作することにより、凝集汚泥の処理量と脱水ケーキの含水率の調整ができ、汚泥の処理・処分方法や有効利用用途・プロセスに応じて脱水ケーキの設定が可能となる。符号１７は、外筒スクリーン２の下方に配設したろ液受トラフ１７である。図１に示すように、スクリュープレス１の排出口１５に配設したケーキシュート１６の下部をトラフ状に形成して、その内部の長手方向に拡散用の撹拌装置１８が配設してある。図２はケーキシュートに配設した撹拌装置の正面図であって、撹拌装置１８は、フレームに支架した撹拌軸１９に中心部から左右に逆方向に巻き掛けた撹拌羽根２０が止着してあり、脱水ケーキを解砕しながら均一に左右に分散させる。撹拌軸１９の端部に嵌着したスプロケット２１に独自のモーター（図示せず）を連動連結してあり、スクリュープレス１の排出口１５から落下してくる脱水ケーキを解砕し、ケーキの内部に保水する水分を漏出させながら撹拌し、均等に左右に分散させる。

図３はケーキシュートの下端開口部に配設したプレスロールの拡大図であって、撹拌装置１８を配設したケーキシュート１６の下端開口部１６ａに、一対の通水性を有するプレスロール２２、２３が配設してあり、撹拌装置１８から均等に供給する脱水ケーキを更に加圧脱水する。図４及び図５は、プレスロールの要部拡大図であって、プレスロール２２、２３は、円周溝２４ａを形成して底部に通孔２４ｂを有するサポートろ過筒２４の外周面に多孔板２５が張設してあり、サポートろ過筒２４の両端部の複数の支持杆２４ｃ・・・でサポートロール２６に支架してある。一対のプレスロール２２、２３の対設面の下方にケーキ排出シュート２７を配設し、プレスロール２２、２３にスクレーパ２８、２８を摺接させて、加圧脱水したケーキをプレスロール２２、２３から剥離してケーキ排出シュート２７に排出させる。プレスロール２２、２３の下方にろ液受２９、２９が配設してあり、ろ液受２９、２９の内部に支架した洗浄管３０、３０がプレスロール２２、２３に対設してあり、目詰まりしたプレスロール２２、２３の多孔板２５に高圧水を噴射して、プレスロール２２、２３を再生する。一方のプレスロール２２を支架する一対の支持板３１、３１にスクレーパ２８と洗浄管３０を内接したろ液受２９が支架してあり、支持板３１、３１の一端に空気スプリング３２を連結して他端を回動自在に枢着してある。空気スプリング３２で一方のプレスロール２２を揺動させて、固定した他方のプレスロール２３との間隙を調節する。

図２に示すように、プレスロール２２、２３を支架するサポートロール２６、２６の端部にギヤー３３、３３が嵌着してあり、ギヤー３３、３３の間に配設したロール駆動機３４で互いに逆回転させる。一対のプレスロール２２、２３に破砕ケーキを食込ませ、プレスロール２２、２３で加圧した加圧ケーキをスクレーパ２８で剥離して、ケーキ排出シュート２７から排出させる。プレスロール２２、２３でケーキを加圧して分離したろ液を、サポートろ過筒２４の内部に排水し、サポートろ過筒２４の側端、或いは下側の通孔２４ｂからプレスロール２２、２３の外部に取出して、ろ液受２９から排水する。プレスロール２２、２３が目詰まりした時には、洗浄管３０から洗浄水を噴射して、プレスロール２２、２３のろ過面を再生させる。

季節変動による処理量と脱水ケーキ含水率の調整のために、スクリュー軸４の回転速度をスクリュー駆動機１０で可変速操作を行い、スクリュー軸４の回転数に対応してプレスロール２２、２３のロール駆動機３４を操作する。スクリュー羽根３の回転数に同調させて、プレスロール２２、２３の回転を増減させ、撹拌装置１８の上部のケーキシュート１６にケーキが堆積しないようにしてある。ケーキシュート１６の上部にレベルセンサー３５が配設してあり、過剰に堆積した脱水ケーキを検知した時に、プレスロール２２、２３の回転数を所定時間増加させる。また、空気スプリング３２の空気圧を低下させて一対のプレスロール２２、２３の間隙を広くして、プレスロール２２、２３で挟圧する加圧ケーキの排出を早めてもよいものである。

この発明に係る高脱水機構付スクリュープレスは、季節による処理量の変動や汚泥性状の変化に伴い回転速度を切替えるスクリュー軸の回転数に同調してプレスロールの回転を切り替えるので、脱水ケーキの排出量に対応して、プレスロールが追従し、高脱水性を発揮して均一な低含水率のケーキとなる。そして、ケーキシュートの脱水ケーキの堆積量に応じて、プレスロールの間隙と回転速度を調整できるので、汚泥の処理量と脱水ケーキの含水率の調整が行なえる。従って、下水、し尿、あるいは食品生産加工廃水等の有機性汚泥を圧搾脱水に適する高脱水機構付スクリュープレスとなる。

この発明に係る高脱水機構付スクリュープレスの縦断面図である。 同じく、ケーキシュートに配設した撹拌装置の正面図である。 同じく、ケーキシュートの下端開口部に配設したプレスロールの拡大図である。 同じく、プレスロールの要部縦断面図である。 同じく、プレスロールの要部横断面図である。

符号の説明

２ 外筒スクリーン
３ スクリュー羽根
４ スクリュー軸
５ ろ過室
１６ ケーキシュート
１８ 撹拌装置
１６ａ 下端開口部
２２、２３ プレスロール
２４ サポートろ過筒
２４ａ 円周溝
２４ｂ 通孔
２５ 多孔板
２８ スクレーパ
２９ ろ液受
３０ 洗浄管
３１ 支持板
３２ 空気スプリング

Claims (4)

1. 外筒スクリーン（２）とスクリュー羽根（３）を巻き掛けたスクリュー軸（４）でろ過室（５）を形成し、ろ過室（５）の始端部に供給した汚泥を、スクリュー羽根（３）で移送しながらろ液を分離して、ろ過室（５）の終端部から脱水ケーキをケーキシュート（１６）に排出するスクリュープレスにおいて、トラフ状に形成したケーキシュート（１６）の下部に撹拌装置（１８）を配設し、ケーキシュート（１６）の下端開口部（１６ａ）に一対の通水性を有するプレスロール（２２、２３）を対設し、プレスロール（２２、２３）の回転をスクリュー軸（４）の回転数に同調させることを特徴とする高脱水機構付スクリュープレス。
2. 上記プレスロール（２２、２３）は、円周溝（２４ａ）を形成して底部に通孔（２４ｂ）を有するサポートろ過筒（２４）の外周に、多孔板（２５）を張設してあることを特徴とする請求項１に記載の高脱水機構付スクリュープレス。
3. 上記プレスロール（２２、２３）の下面に当接するスクレーパ（２８、２８）と、洗浄管（３０）を配設するろ液受（２９）を対設し、一方のプレスロール（２２）を支架する一対の支持板（３１、３１）にスクレーパ（２８）とろ液受（２９）を支架させると共に、支持板（３１）の一端に空気スプリング（３２）を連結し、他端を枢着して、一対のプレスロール（２２、２３）の間隙を調節可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高脱水機構付スクリュープレス。
4. 上記撹拌装置（１８）の上方のケーキシュート（１６）にレベルセンサー（３５）を配設し、プレスロール（２２、２３）の回転を増加させ、或いは空気スプリング（３２）の空気圧を低下させて一対のプレスロール（２２、２３）の間隙を広くして、圧搾ケーキの排出を早めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の高脱水機構付スクリュープレス。

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