JP2014069125A

JP2014069125A - 凝集反応装置及び固液分離システム

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Publication number: JP2014069125A
Application number: JP2012216662A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Murota; 佳昭室田
Original assignee: JUSTEC CO Ltd
Current assignee: JUSTEC CO Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】予備的脱水機能を有する凝集反応装置において、フィルタの目詰り問題を解消でき、固液分離システムの小型化及び処理効率の向上に寄与できるようにする。
【解決手段】凝集反応装置４は、下部から汚泥及び高分子凝集剤が供給される凝集反応槽１２０と、撹拌部材１２４と、撹拌部材１２４を駆動するモータ１２６と、濃縮手段１２８とを有している。濃縮手段１２８は、固定プレートと可動プレートスペーサを上下方向に積層した円筒状のフィルタ構成を有する濃縮機本体１４０を備える。撹拌された汚泥の液分は濃縮機本体１４０内に入り、チャージボックス１４２に溜まって排水管１４６から排出される。回転軸１３０で可動プレートが回転する
ことにより目詰りが防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、汚泥（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概念を含む）をフロック化する凝集反応装置、該凝集反応装置を備えた固液分離システムに関する。

この種の汚泥は水分を多量に（９９％程度）含んでおり、そのままの状態（原水）では堆肥化等の処理が困難であるため、凝集反応装置によりフロック化処理後、固液分離装置（脱水装置）により脱水し、含水率が約８０％程度の脱水ケーキとすることが行われている。
凝集反応装置は、一般に、高分子凝集剤を投入して汚泥と共に撹拌し、フロック化するようになっている。

フロック化した汚泥は固液分離装置に投入される。固液分離装置では、搬送しながら加圧して、水分を除去し、最終的に含水率８５％程度の脱水ケーキが得られる。
脱水装置のろ過率を上げるために、事前に遠心濃縮機などを利用して汚泥濃度を９８〜９６％程度まで上昇させるシステムも知られている。

しかしながら、この場合には、一度遠心濃縮機で高濃度にした汚泥を一旦汚泥貯留槽へ貯留し、ポンプで吸い上げて凝集反応槽内に入れ、高分子凝集剤を投入して撹拌する必要がある。
このため、設備の大型化、ランニングコストの上昇を避けられない。

脱水装置のみで脱水効率を上げるためには、必然的に搬送距離を長くする必要があり、システムの大型化を避けられない。
凝集反応装置が、フロック化機能に加えて濃縮機能（脱水機能）を有していれば、システムの大型化を来たすことなく脱水装置の小型化も図ることができる。

凝集反応槽内で予備的な脱水を行う装置としては、図２０に示すようなものが知られている。
この装置は、凝集反応槽２００の底面側から汚泥と高分子凝集剤を入れ、モータ２０２で駆動される撹拌部材２０４で撹拌する構成となっている。

装置上部には分離スクリーン２０６が設けられている。撹拌部材２０４で撹拌された汚泥は上方に押し上げられ、分離スクリーン２０６に加圧されて水分を分離される。
分離された水分は、排管２０８で排出され、濃縮汚泥はポンプ２１０で凝集反応槽２００の外部に排出される。

ポンプ２１０によって排出される濃縮汚泥をシステムを構成する脱水装置に投入すれば、予め予備的脱水がなされた汚泥を脱水することになり、脱水装置の小型化、処理効率の向上を図ることができる。

特許第４１８３７４０号公報

しかしながら、汚泥を下から押し上げて分離スクリーンに加圧し、脱水する方式では、分離スクリーンの目詰りが早い。
このため、分離スクリーンの清掃を頻繁に行う必要があり、労力と煩わしさを避けられず、結果的に処理効率の向上を妨げていた。
また、分離スクリーンの早期交換によるコスト上昇も避けられない。
分離スクリーンとしてパンチングメタル等を用いても、目詰り問題は解消できない。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、予備的脱水機能を有する凝集反応装置において、目詰り問題を解消でき、固液分離システムの小型化及び処理効率の向上に寄与できるようにすることを、その目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、固定プレートと可動プレートの積層構成でフィルタを構成し、可動プレートを固定プレート間で回転移動させることで目詰りを防止することとした。
換言すれば、自力で目詰り清掃が行えるフィルタを凝集反応槽内に設ける構成とした。

具体的には、本発明は、処理対象物としての汚泥をフロック化する凝集反応槽と、前記凝集反応槽内の汚泥を撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材を回転駆動する駆動源と、汚泥中の水分を分離する濃縮手段と、を備えた凝集反応装置において、前記濃縮手段が、内側に開口部を有する固定プレートと可動プレートとを微小隙間を介して交互に積層した構成を有し、前記複数の可動プレートは１つの軸で同期回転することを特徴とする。

本発明によれば、予備的脱水機能を有する凝集反応装置において、フィルタの清掃や交換を要することなく目詰り抑制機能を維持することができる。
これにより、固液分離装置の小型化及び固液分離システムの処理効率の向上に寄与できる。

本発明の第１の実施形態に係る固液分離システムの概要構成図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。凝集反応装置の概要縦断面図である。オーアバーフロー用フランジ部を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。チャージボックスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は別の角度からの側面図である。濃縮機本体の構成要素を示す図で、（ａ）は固定プレートの平面図、（ｂ）は可動プレートの平面図、（ｃ）はスペーサの平面図である。濃縮機本体の要部断面図である。濃縮機本体の濃縮動作を示す図で、（ａ）は可動プレートが固定プレートの径方向に突出しない場合の問題を説明するための図、（ｂ）は可動プレートが固定プレートの径方向に突出する場合の図である。固定プレートに対する可動プレートの偏芯回転動作を示す図である。濃縮ガイドの調整型の一部を示す分解斜視図である。図１で示した固液分離装置の前段プレート部における搬送方向と直交する方向の断面図である。前段プレート部と後段プレート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。第２のプレート群及び第４のプレート群を有する第２のプレートユニットの概要斜視図である。濾過体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。第１のプレートユニットと第２のプレートユニットにおける偏芯カムの位相差を示す図である。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。プレートの上下変位による処理対象物の絞り込み作用（脱水作用）を示す模式図である。第２の実施形態に係る固液分離装置の前段プレート部における搬送方向と直交する方向の断面図である。固液分離装置の第３の実施形態に係る前段プレート部及び後段プレート部のプレート形状を示す側面図である。固液分離装置の第４の実施形態に係る後段プレート部のプレート形状を示す側面図である。従来の予備的脱水機能を備えた凝集反応装置の概要断面図である。

以下、本発明の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汚泥処理について例示する。なお、各図において、適宜、部材の厚みを省略している。

図１乃至図１６に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１に示すように、固液分離システム１は、処理対象物としての汚泥を収容し、又は凝集剤を投入してフロック化するための凝集反応装置４と、凝集反応装置４でフロック化された汚泥を脱水する固液分離装置２とから構成されている。
凝集反応装置４は、図２に示すように、凝集反応槽（混和槽）１２０と、凝集反応槽１２０の下方から供給口１２２を介して供給される汚泥及び凝集剤（ここでは高分子凝集剤）を撹拌する撹拌部材１２４と、撹拌部材１２４を回転駆動する駆動源としてのモータ１２６と、凝集反応槽１２０内の汚泥を予備的に脱水するための濃縮手段１２８とを有している。

撹拌部材１２４は、モータ１２６の回転軸に接続され、装置高さ方向（以下、「上下方向」という）に延びる回転軸１３０と、回転軸１３０の下端部に固定された撹拌羽根１３２とを有している。
回転軸１３０は、上端部を凝集反応槽１２０の天板１３４に支持され、下端部を凝集反応槽１２０の底面に設けられた樹脂製の軸受１３６に支持されている。

濃縮手段１２８は、撹拌部材１２４の回転軸１３０に取り付けられている。
濃縮手段１２８は、装置高さ方向の上から下に向って順に、濃縮された汚泥をオーバーフローさせるためのオーバーフロー用フランジ部１３８と、濃縮機本体１４０と、濃縮機本体１４０でろ過されたろ液を溜めて凝集反応槽１２０の外部に排出するためのチャージボックス１４２とを有している。

図２において符号ＷＬは汚泥液面を示しており、予備的脱水がなされた濃縮汚泥は、固液分離装置２と接続される側面１２０ａの上部に設けられた汚泥排出口１４４から固液分離装置２に供給される。
チャージボックス１４２に溜まったろ液は排水管１４６を介して凝集反応槽１２０の外部に排出される。
図２では、分かりやすくするために、排水管１４６を側面１２０ａから突出した状態を表示しているが、実際には他の側面から突出している。

チャージボックス１４２の底面には、内外２つの軸受１４８が固定されており、回転軸１３０を支持している。
オーバーフロー用フランジ部１３８、濃縮機本体１４０及びチャージボックス１４２は、上下方向に延びる４本の長ボルト１５０で一体に連結されている。

オーバーフロー用フランジ部１３８は、図３に示すように、回転軸１３０が挿通される円筒部１５２と、長ボルト１５０の挿通孔１５４ａが形成された上フランジ１５４と、長ボルト１５０の挿通孔１５６ａが形成された下フランジ１５６とを有している。

チャージボックス１４２は、図４に示すように、円筒状の貯留槽１５８と、長ボルト１５０の挿通孔１６０ａを有するフランジ部１６０と、貯留槽１５８の側面から水平に延びる固定用アーム１６２とを有している。
固定用アーム１６２は捻り加工によって剛性を付与されている。固定用アーム１６２の自由端部には、凝集反応槽１２０の内面から径方向に突出する図示しないブラケットに固定するためのネジ挿通孔１６２ａが形成されている。
図４において、符号１５８ａは、上記した軸受１４８を貯留槽１５８の底面に固定するためのネジ挿通孔を、１５８ｂは長ボルト１５０の挿通孔を示している。

濃縮機本体１４０は、図５に示すように、長ボルト１５０で支持される固定プレート１６４と、回転軸１３０に支持される可動プレート１６６と、スペーサ１６８とを上下方向に積層して構成されている。
固定プレート１６４は、図５（ａ）に示すように、内部に円形の開口部を有するリング状に形成されており、外周部に４つの支持片１６４ａを有している。
各支持片１６４ａには、長ボルト１５０の挿通孔１６４ｂが形成されている。

可動プレート１６６は、図５（ｂ）に示すように、中央部に支持片１６６ａを有するリング状に形成されており、内部に開口部を有している。
支持片１６６ａには回転軸１３０に挿通するための六角形の挿通孔１６６ｂが形成されている。
スペーサ１６８は、図５（ｃ）に示すように、中央部に回転軸１３０に挿通するための六角形の挿通孔１６８ａを有するリング状に形成されている。

ここでは、部材間の識別を容易にするために、可動プレート１６６のみをハッチングで表示して区別している。
回転軸１３０の濃縮機本体１４０が設けられる範囲は、断面六角形に形成されている。
したがって、可動プレート１６６は回転軸１３０に挿通した時点で軸心回りの位置を位置決めされる。

図６は、固定プレート１６４、可動プレート１６６及びスペーサ１６８の積層順序を示す断面図である。
本実施形態では、固定プレート１６４の厚みをｍ１、可動プレート１６６の厚みをｍ２、スペーサ１６８の厚みをｍ３とすると、ｍ３＞ｍ１＞ｍ２の関係を満たすように設定されている。
具体的には、固定プレート１６４と可動プレート１６６との間の隙間ｋが0.25mm程度となるように設定されている。

上記のような組み立て構成により、濃縮機本体１４０は、上下方向に亘って側面に微小の隙間ｋを有する円筒状のフィルタとしてなる。
この円筒状のフィルタの上面は、上記のように、オーバーフロー用フランジ部１３８の下フランジ１５６によって塞がれ、下面はチャージボックス１４２のフランジ部１６０により塞がれている。
凝集反応槽１２０の下部より供給された汚泥（含水率９９．５９９％程度）及び高分子凝集剤は、撹拌羽根１３２により撹拌され、反応してフロック化される。

フロック化した汚泥は、その水位が徐々に上昇する。濃縮機本体１４０にフロック化した汚泥が達すると、汚泥は撹拌流動圧によって濃縮機本体１４０の外周面に押圧される。
図６に示すように、円筒状をなす濃縮機本体１４０の外周面では押圧によって絞り作用が生じるため、汚泥の液分が隙間ｋに入り込み、固定プレート１６４の開口部と可動プレート１６６の開口部とで構成される内部空間を重力により落下し、チャージボックス１４２の貯留槽１５８に溜まる。

貯留槽１５８に溜まったろ液は、排水管１４６から凝集反応槽１２０の外部に排出される。
濃縮手段１２８により濃縮された汚泥は、含水率９６％程度となり、汚泥排出口１４４からオーバーフローにより排出され、固液分離装置２に供給される。

可動プレート１６６は回転軸１３０と同期回転する。このため、固定プレート１６４と可動プレート１６６との間に汚泥が残留して液分の入り込みを阻害する目詰りも防止される。
しかしながら、汚泥の種類（性状）によっては、図７（ａ）に示すように、濃縮機本体１４０の外周面近傍で撹拌流動圧で濃縮された汚泥層Ｙ１が固定化しやすい。
この場合、固定化した汚泥層Ｙ１は、その外側を移動する未濃縮層Ｙ２から液分が隙間ｋに入り込むことを阻害する障壁となる。

このような状態になった場合、可動プレート１６６の移動により目詰りが解消されても固定化した汚泥層Ｙ１は残るため、濃縮手段１２８による濃縮作用が早期に消失する。
この問題を解消すべく、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、回転軸１３０で支持される可動プレート１６６の回転中心を、固定プレート１６４の中心に対してδ（ここでは５ｍｍ）偏芯させている。
また、可動プレート１６６の外径を固定プレート１６４の外径よりも大きくしている。本実施形態では４ｍｍ程度大きくしている。

図８は固定プレート１６４に対する可動プレート１６６の偏芯回転を示している。
図８（ｂ）は図８（ａ）から９０°右側に回転した状態を、図８（ｃ）は図８（ｂ）から９０°右側に回転した状態を示している。
図８から明らかなように、固定プレート１６４の外周縁は固定プレート１６４の外周縁から径方向外側に突出しながら変位する。

このため、図７（ｂ）に示すように、固定化した汚泥層Ｙ１が形成されても、可動プレート１６６の回転により固定化した汚泥層Ｙ１を崩して未濃縮層Ｙ２まで動かすため、液分の隙間ｋへの入り込みが確保される。
これにより、固液分離装置２へ投入する前の凝集反応槽１２０における予備的脱水機能が良好に維持される。

固定プレート１６４に対する可動プレート１６６の径方向に突出した移動は、フロック化汚泥をその回転方向に押し出すため、撹拌羽根による撹拌と同様の効果を期待できる。
この効果を大きくするためには、回転軸１３０に対する可動プレート１６６の位置を合わせた方がよい。
すなわち、可動プレート１６６の突出位置を上下方向で揃えた方がよい。

本実施形態では、濃縮手段１２８における回転駆動軸と、撹拌部材１２４における回転軸とを共用する構成としたが、濃縮手段１２８における回転駆動軸を個別に設ける構成としてもよい。
本実施形態の如く共用する構成とすれば、凝集反応槽１２０の中央部に撹拌羽根１３２と濃縮手段１２８を配置でき、省スペース化による構成の小型化を実現できる。

また、スペーサ１６８を固定プレート１６４や可動プレート１６６とは別部品として形成したが、可動プレート１６６の支持片１６６ａに一体に形成してもよい。
あるいは、固定プレート１６４に中心部に向って延びる支持片を形成し、これにスペーサ１６８を一体に形成してもよい。

上述した凝集反応装置４と固液分離装置（脱水装置）とを組み合わせることにより、小型で処理効率の高い固液分離システムを構築することができる。
本実施形態に係る凝集反応装置４に接続する固液分離装置としては、従来知られている種々のものを採用することができる。

本実施形態では、固液分離装置として、脱水効率をさらに高めることができるものを例示する。

固液分離装置２は、図１（ｂ）に示すように、架台ケーシングとしての筐体１２と、筐体１２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を有する濾過体１４と、筐体１２の投入口側において濾過体１４の上面に設けられた濃縮ガイド１６と、排出口側において汚泥を加圧する加圧手段１８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２０等を有している。

高分子凝集剤を投入して凝集反応槽１２０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、凝集反応槽１２０の一側面１２０ａからフロック化汚泥２１が濾過体１４の投入口側にオーバーフローの状態で投入される。
濾過体１４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重力濃縮部と、加圧手段１８により強制的に加圧して脱水する加圧脱水部とに分けられている。
濃縮ガイド１６は、濾過体１４の搬送方向と直交する幅方向に間隔をおいて設けられた一対のガイドプレート２２、２２からなる。各ガイドプレート２２は、搬送方向に沿った平行部２２ａと、濾過面上の中央部に寄るように傾斜した傾斜部２２ｂとからなる屈曲形状を有している。平行部２２ａの投入口側端が後述する第１のプレートユニット７２の側板に固定されている。
濾過体１４の投入口側に供給されたフロック化汚泥２１は濃縮ガイド１６により搬送方向下流側（排出口側）に向けて中央部に寄せられ、これにより重力濃縮部での濃縮作用が一層高められる。

加圧手段１８は、一端側（搬送方向上流側）を回転自在に支持され、なだらかな湾曲形状を有する加圧プレート２４と、加圧プレート２４の搬送方向下流側上面に固定された重り２６とを有している。
濾過体１４の濾過面と加圧プレート２４との間の隙間は、搬送方向下流側に向かって楔状に漸減し、フロック化汚泥２１の搬送が進行するに伴い、徐々に加圧が高まるようになっている。
濃縮ガイド１６により中央部に寄せられたフロック化汚泥２１は、加圧手段１８により今度は逆に中央部からサイドへ延ばされる。これにより均一にプレスが掛かりやすくなる。このように、濃縮ガイド１６と加圧手段１８の連携により脱水効果を高めるようになっている。

濃縮ガイド１６によるガイド長さには、供給されるフロック化汚泥２１の汚泥濃度により適正な大きさがある。例えば図９に示すように、汚泥濃度の違いに応じて適正なガイド長さが設定できるように、調整可能な構成とすることもできる。
同図に示すように、上記第１のプレートユニット７２の側板に固定される固定板２１を別途設け、平行部２２ａに搬送方向に延びる長穴２２ａ−１を１つ以上形成し、固定板２１に一体に設けたネジ軸２３を長穴２２ａ−１に挿通してナット部材２５で止めるようにする。

この場合、刻印等の目盛りＭを平行部２２ａに形成し、フロック化汚泥２１の種類に応じて固定板２１のエッジ２１ａを対応する目盛りＭに合わせて長さを調整すれば調整が容易となる。
フロック化汚泥２１の種類（性状）によって加圧手段１８による加圧力も適正な範囲がある。図示しないが、汚泥性状の違いに応じて適正な加圧力を設定できるように、重り２６の重量を調整できるようになっている。重量調整は、例えば、重り２６を分割構成としたり、水などの液体タンク構成として液量を調整すればよい。

図１１に示すように、濾過体１４は、投入口側寄りに配置される前段プレート部１４Ａと、排出口側寄りに配置される後段プレート部１４Ｂとに分けられている。
前段プレート部１４Ａと後段プレート部１４Ｂは、搬送方向におけるプレートの連続性がなく独立している。
前段プレート部１４Ａは、複数のＡプレートを一体化した第１のプレート群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第２のプレート群３０とから構成されている。
後段プレート部１４Ｂ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、第１のプレート群２８と同期して平行運動を行う第３のプレート群３１と、複数のＣプレートを一体化し、第１のプレート群２８と同期して平行運動を行う第４のプレート群３３とから構成されている。

図１０は、前段プレート部１４Ａでの断面を示している。同図に示すように、第１のプレート群２８と第２のプレート群３０が互いに櫛歯状に噛み合った構成を有している。第１〜第４のプレート群は、排出口側に設けられたモータ３２の駆動力により互いに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。

濾過体１４の構成を詳細に説明する。
図１１に示すように、前段プレート部１４Ａにおける第１のプレート群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、第２のプレート群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。
第２のプレート群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。

後段プレート部１４Ｂにおける第３のプレート群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。
第４のプレート群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、互いの平行運動の妨げないようになっている。
なお、図１１（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。

本実施形態における各部材の具体的な寸法は以下の通りである。
Ａプレートの厚みｔＡ：１．５ｍｍ
Ｂプレートの厚みｔＢ：１．５ｍｍ
Ｃ１、Ｃ２プレートの厚みｔＣ：１．５ｍｍ
スペーサ３４の長さｗ１：２．５ｍｍ
スペーサ３６の長さｗ２：２．０ｍｍ
ＡプレートとＢプレート間のギャップｇ１：０．５ｍｍ
Ｃ１プレートとＣ２プレート間のギャップｇ２：０．２５ｍｍ

上記のように、前段プレート部１４Ａと後段プレート部１４Ｂは、搬送方向におけるプレートの連続性はなく、別個独立に組み立てられる。
プレートの連続性がなくても、前段プレート部１４Ａによって搬送された処理対象物を後段プレート部１４Ｂで受け継いで搬送することにより、濾過体１４全体としての搬送性に問題ない。
後段プレート部１４Ｂは前段プレート部１４Ａとは別個独立に組み立てられるので、例えば本実施形態のように、厚みが同じＣ１プレートとＣ２プレートを用いる場合、スペーサの長さを前段プレート部１４Ａのスペーサよりも短くすることにより、容易にプレート間ギャップを小さくすることができる。

Ｃ１プレート、Ｃ２プレート、スペーサ３６の製造精度に誤差があっても、前段プレート部１４Ａとの間にプレートの連続性がないので、前段プレート部１４Ａのプレート構成に影響を及ぼすことはなく、加圧脱水部における脱水効率を高めるための狭小ギャップを得ることができる。

目詰まりや濾過面の使用効率の低さの問題を解消するものとして、例えば特許文献１に記載の平行プレート搬送方式のものが知られている。
これは、多数の帯板状のプレートを処理対象物の搬送方向と直交する方向に積層配置して一体化した２つのプレート群を互いに噛み合うように組み合わせ、少なくとも一方のプレート群に、円運動に基づく上下左右変位を伴う平行運動を行わせることにより、プレート上面の変位動作によりその長手方向に搬送するものである。

一方のプレート群の上面と他方のプレート群の上面が互いに上下にずれながら平行運動がなされることにより、処理対象物はプレート上面での受け渡し原理により次々と変位して搬送される。
投入口側（濃縮領域）では主に重力を利用した濃縮作用で水分を除去し、排出口側（脱水領域）では短い搬送距離で脱水効率を高めるべく加圧手段により加圧するようになっている。
排出口側での脱水率を高めるために、排出口側でのプレートの厚み方向（積層方向）におけるプレート間のギャップを、投入口側でのギャップよりも小さくしている。

このようにすれば、排出口側の脱水領域で加圧してもプレート間のギャップから固形物が漏れることを抑制できるので、脱水領域での加圧力を高めて脱水機能を一層高めることができ、脱水ケーキの含水率を低下させることができるとともに処理効率の向上を図ることができる。

排出口側でのプレート間ギャップの狭小化は、１つのプレート群における各プレートを、投入口側と排出口側とで分割し、排出口側の分割プレートの厚みを大きくすることによって実現している。
実際には、濃縮領域でのプレート間ギャップは０．５ｍｍ程度、脱水領域でのプレート間ギャップは半分の０．２５ｍｍ程度となっている。
この方法によれば、一体物のプレートの排出口側のみの厚みを大きくする構成に比べて、全てのプレートをそれぞれ厚みが一定のものとすることができるため、プレート製造に係るコスト高を回避できる利点を有している。

上記平行プレート搬送方式の装置によれば、投入された処理対象物は、各プレートの上面の集まりである略平面の上に広がって載るため、濾過面の使用効率が非常に高く、また、平行運動によるプレート間の擦り合わせ動作により目詰まりも解消でき、洗浄等のメンテナンスは実質的に不要（メンテナンスフリー）となっている。

特許文献１におけるプレートの種類を分かりやすく説明すると、濃縮領域から脱水領域全体に亘って延びるＡプレートと、濃縮領域に設けられるＢプレート（厚みはＡプレートと同じ）と、Ｂプレートの延長として脱水領域に設けられる厚みの大きいＣプレートとからなっている。
脱水領域でのプレート厚み方向におけるプレート間ギャップは、上記のように０．２５ｍｍ程度である。
このレベルのギャップを、排出口側において、厚みの異なるＡプレートとＣプレートとを多数枚積層して得るには、ＡプレートとＣプレートの厚みを１／１００のレベルの誤差に保つことが要求される。

しかしながら、実際的にはプレートの製造誤差を上記範囲内に収めることは極めて困難である。ＡプレートとＣプレートとをスペーサを介して交互に多数枚積層していくと、積層方向に誤差が積み重なって、積層方向奥側ではＡプレートとＣプレートとの間にスペーサを介する余地が無くなり、平行運動のための可動構成の組み付けができない虞があった。

本実施形態では、排出口側でのプレート間ギャップを投入口側よりも小さくしてなる平行プレート搬送方式の固液分離装置において、プレート製造の精度の良否に左右されることなく、平行運動のための可動構成を容易に得ることができる固液分離装置の提供を、その目的としている。

本実施形態によれば、特許文献１で懸念された製造誤差の積み重ねによる、平行運動のための可動構成の阻害問題を生じることなく、換言すれば、プレートの製造精度を気にすることなく、脱水効率を高めるための狭小ギャップを容易に実現できる。

本実施形態では、加圧脱水部におけるプレート間のギャップｇ２は、重力濃縮部におけるギャップｇ１の半分に狭められている。
前段プレート部１４Ａと後段プレート部１４Ｂ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。

図１２に示すように、前段プレート部１４Ａにおける第２のプレート群３０と、後段プレート部１４Ｂにおける第４のプレート群３３は、Ｌ字形の一対の側板３８、３９間に長ボルト３５Ｂ、３５Ｃを支持することにより位置決めされ、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の投入口側と排出口側は図示しない側板で塞がれている。

側板３８の底面３８ａ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１０参照）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２のプレートユニット４０における重力濃縮部と加圧脱水部との境界には仕切り板５２が固定されており、重力濃縮部の処理水と加圧脱水部の処理水とを分けて回収できるようになっている。
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。
仕切り板５２によって区画される領域に対応して、筐体１２の底面部１２ａ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。

図１０に示すように、モータ３２に接続された駆動軸６０は筐体１２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４つの偏芯カム６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄが固定されており、内方２つの偏芯カム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。
第１のプレート群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を支持することにより位置決めされ、これらは第１のプレートユニット７２を構成している。

上記加圧手段１８の加圧プレート２４は側板６８、７０間に回動自在に支持されている。なお、第２のプレートユニット４０と同様に、第１のプレートユニット７２の投入口側と排出口側も図示しない側板で塞がれており、上記濃縮ガイド１６の平行部２２ａは投入口側の側板に固定されている。
第２のプレートユニット４０と同様に、側板６８、７０の底面には偏芯カムホルダ４４が固定されており、外方２つの偏芯カム６６Ｃ、６６Ｄはこれらの偏芯カムホルダ４４のカム受け５０に回転可能に収容されている。

図１３に示すように、筐体１２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４つの偏芯カム６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄが固定されている。
駆動軸６０と従動軸７４のモータ３２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が掛け回されてモータ３２の駆動力が従動軸７４に伝達されるようになっている。

図１４に示すように、各偏芯カム６６はδの偏芯量（ここでは５ｍｍ）を有し、Ａプレート及びＣ１プレートを有する第１のプレートユニット７２に対応する偏芯カム６６Ｃ、６６Ｄと、Ｂプレート及びＣ２プレートを有する第２のプレートユニット４０に対応する偏芯カム６６Ａ、６６Ｂは、１８０°の位相差をもつように設定されている。
すなわち、Ａプレート及びＣ１プレートと、Ｂプレート及びＣ２プレートとの間のプレート上面（上縁）の上下変位が最大となるように設定されている。但し、この位相差に限定される趣旨ではない。

上記のように第１のプレートユニット７２と第２のプレートユニット４０が偏芯カム６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄを介して支持されている構成により、Ａプレートからなる第１のプレート群２８及びＣ１プレートからなる第３のプレート群３１と、Ｂプレートからなる第２のプレート群３０及びＣ２プレートからなる第４のプレート群３３は互いに１８０°の位相差をもって、上記偏芯量による円運動に基づく上下・左右変位を伴う平行運動をする。

図１５（ａ）は、Ａプレート群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。この状態で上記平行運動によりＡプレート群及びＣ１プレート群のフィルタ面と、Ｂプレート群及びＣ２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互いに上下に変位して入れ替わり、フロック化汚泥２１は図１５（ｂ）に示すように、Ｂプレート群及びＣ２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。

その後、図１５（ｃ）に示すように、Ｂプレート群及びＣ２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上昇するＡプレート群及びＣ１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。
第１のプレート群２８及び第３のプレート群３１と第２のプレート群３０及び第４のプレート群３３は互いに上下に変位するので、フロック化汚泥２１を搬送する濾過面は偏芯カム６６の１回転毎に新しい濾過面として現れることになる。

図１６に示すように、プレートが上昇してフロック化汚泥２１を受け取るときに、プレートがフロック化汚泥２１に突き上げるようにフロック化汚泥２１を搾り込み、脱水が促される。したがって、第１のプレート群２８と第２のプレート群３０のプレート上面の高低差が最も大きいときに水分が落下する量が多い。
プレート上面の高低差が最も小さくなったときは、重力濃縮部では、上記プレートの搾り込み作用による脱水は期待できず、単に重力のみによる脱水作用となる。

ＢプレートとＡプレートの平行運動が行われる重力濃縮部では、フロック化汚泥２１は主に重力を利用した濃縮作用で水分が除去される。換言すれば、単にザルの目から水が抜けるのと同様の脱水作用となる。
したがって、水の分離に伴う固形分の流出は極めて少ない処理水が得られる。
加圧脱水部では加圧手段１８によりフロック化汚泥２１は濾過体１４の濾過面に加圧されるため、フロックに抱き込まれた水分の流出が促される。

加圧手段１８は短い搬送距離で処理効率を上げるためには必要であるが、重力濃縮部でのプレート間のギャップがそのまま維持された場合、水分と共に多量の固形物が流出することになる。
一般に、汚水処理プラントの中では、脱水機から離脱した処理水は再び汚水処理の原水槽に戻されることが多いために、処理水に固形物が多く含まれることは汚水処理装置に余計な負担を与えることにつながり、好ましくない。
従来においては、固形分の流出が極めて少ない重力濃縮部と、強制加圧により固形分の流出が多い加圧脱水部での処理水は分けて回収した方が望ましく、加圧脱水部での処理水をそのまま汚水処理系（浄化槽）に排出することは困難となっていた。

特許文献１に記載の発明と同様に、本実施形態に係る固液分離装置２では、上述のように、加圧脱水部でのプレート間ギャップｇ２は０．２５ｍｍで、重力濃縮部のプレート間ギャップｇ１（０．５ｍｍ）の半分となっているため、加圧されても固形分の流出が抑制される。
加圧脱水部ではフロック化汚泥２１の容積が次第に小さくなることと、フィルタ面のギャップ（プレート間ギャップ）の目幅が小さくなることで、重力濃縮部と同様のギャップを有している場合に比べて圧力が高まり、良好に脱水される。
圧力が高まるに伴い、僅かなギャップ（ｇ２）から水分が除去され、脱水された固形物（脱水ケーキ）はシュータ２０より落下する。
搬送方向全体に亘ってプレート間ギャップ幅が同じである従来の平行プレート搬送方式では、脱水ケーキの含水率を低下させようとして加圧脱水部における加圧力を高めても、ギャップから漏れ出る固形物の量が増えるだけであった。
これに対し、本実施形態に係る固液分離装置２では固形物の流出を抑制しながら脱水ケーキの含水率を良好に低下させることができる。

なお、本実施形態では、図１２に示すように、重力濃縮部と加圧脱水部との境界に仕切り板５２を設けて処理水を分けて回収するようにしているが、加圧脱水部での処理水も重力濃縮部での処理水と同様に直接浄化槽に回すことが可能となる。
フロック化汚泥２１の種類、ギャップｇ２の大きさによっては、重力濃縮部と加圧脱水部での処理水を分けて回収する構成は不要である。

加圧脱水部でのプレート間ギャップを重力濃縮部に比べて狭くする方法としては、上記に限定されず、厚みの異なるＣプレートを複数種類用意し、処理対象物の種類（性状）に応じて組み替えてギャップｇ２を調整してもよい。このようにすれば、同じ装置で種々の処理対象物に対応できる。

図１７に固液分離装置についての第２の実施形態の要部を示す。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
上記実施形態では、第１のプレート群２８及び第３のプレート群３１と、第２のプレート群３０及び第４のプレート群３３とを共に平行運動させる構成としたが、片方を固定し、他方のみを平行運動させる構成としてもよい。
本実施形態では、筐体１２の内部に、固定用ブラケット９７、９８を固定し、これらの固定用ブラケット９７、９８に側板６８、７０をボルト４６とナット４７で固定している。
複数のＡプレートからなる第１のプレート群２８と、複数のＣ１プレートからなる第３のプレート群３１とが固定されていても、第２のプレート群３０と第４のプレート群３３とが平行運動することにより、プレート上面は相対的に変位し、上述した原理による搬送機能が得られる。

上記各実施形態では、前段プレート部１４Ａにおけるプレート群と、後段プレート部１４Ｂにおけるプレート群とを同期させ、１つのモータ３２で駆動する簡易構成としたが、前段プレート部１４Ａと後段プレート部１４Ｂにそれぞれ駆動源を設け、独立して平行運動を行わせるようにしてもよい。

図１８に固液分離装置についての第３の実施形態の要部を示す。
濾過体１４では、投入口側から排出口側に向って少しずつ固液分離が行われ、排出口では含水率８５％程度の手で握っても水が出ない脱水ケーキとなる。
この含水率を得るためには、排出口に向って十分なフロック化汚泥の密度を高める必要がある。つまり、フロック化汚泥は投入口側では柔らかく、排出口側では硬くなる必要がある。
投入口側と排出口側の搬送能力が同じであるとすれば、ウエイトプレート（加圧プレート）などを具備したとしても、十分な汚泥の密度を得ることができない可能性がある。

従って、前段プレート部１４Ａにおける濃縮プレート群（第１のプレート群２８及び第２のプレート群３０）は、搬送能力を高めるプレート形状が望ましい。
最初の実施形態では、Ａプレート、Ｂプレート、Ｃプレートの各プレート上縁部をフラットな面としたが、凹凸形状とすれば、搬送性（排出口側への押し込み性）を高めることができる。
本実施形態では凹凸形状を、凸部が排出口側へ傾斜した波形としているので、搬送力をさらに高めることができる。

後段プレート部１４Ｂにおける脱水プレート群（第３のプレート群３１及び第４のプレート群３３）は、徐々に波形が小さくなる形状や、図示のようなフラット形状が望ましい。
加圧脱水部では加圧力による押し戻し作用が生じるが、波形にした場合、これに十分に対抗でき、十分な搬送力が得られる。

図１９に示すように、後段プレート部１４Ｂにおける平行運動を行う第４のプレート群３３の形状を、上縁高さが排出口側へ向かって低くなるプレート形状としてもよい（固液分離装置についての第４の実施形態）。
仮に偏芯量をδｍｍとして、Ｃ２プレートからなる第４のプレート群３３のみが平行運動をする場合、Ｃ２プレートの高さを排出口側に向って最大δ／２ｍｍ低くなるようにする。
このようにすれば、排出口側ではＣ１プレートよりＣ２プレートがせりあがらないため、搬送能力が低下し、その分内圧が高まることになる。
このときの汚泥の搬送は、濃縮プレート群による排出口側へ向う搬送能力が伝達されるだけのものとなる。

２固液分離装置
４凝集反応装置
１２０凝集反応槽
１２４撹拌部材
１２６駆動源としてのモータ
１２８濃縮手段
１３０回転軸
１６４固定プレート
１６６可動プレート

Claims

処理対象物としての汚泥をフロック化する凝集反応槽と、
前記凝集反応槽内の汚泥を撹拌する撹拌部材と、
前記撹拌部材を回転駆動する駆動源と、
汚泥中の水分を分離する濃縮手段と、
を備えた凝集反応装置において、
前記濃縮手段が、内側に開口部を有する固定プレートと可動プレートとを微小隙間を介して交互に積層した構成を有し、
前記複数の可動プレートは１つの軸で同期回転することを特徴とする凝集反応装置。
請求項１に記載の凝集反応装置において、
前記可動プレートの回転中心が前記固定プレートの中心に対して偏芯しており、回転時前記可動プレートの外周が前記固定プレートよりも径方向外側に突出することを特徴とする凝集反応装置。
請求項１又は２に記載の凝集反応装置において、
前記可動プレートを回転させる軸として、前記撹拌部材の回転軸を共用することを特徴とする凝集反応装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の凝集反応装置において、
前記濃縮手段が、濃縮によって分離された分離液を前記凝集反応槽内で隔離して外部に排出する構成を有していることを特徴とする凝集反応装置。
汚泥をフロック化する凝集反応装置と、該凝集反応装置によりフロック化した汚泥を搬送しながら脱水する固液分離装置とを有する固液分離システムにおいて、
前記凝集反応装置が請求項１〜４のいずれか１つに記載のものであることを特徴とする固液分離システム。