JP6347328B2 - スクリュープレスにおけるろ過面再生システム - Google Patents

Description

本発明は、汚泥を脱水するスクリュープレスのろ過面再生システムに係り、より詳しくは、再生材をろ過室に供給して運転することで、スクリーンを内側からクリーニングするスクリュープレスにおけるろ過面再生システムに関する。

スクリュープレスは古くから知られており、多数の微細孔を有する円筒状のスクリーン内にスクリュー軸を内設したろ過室に汚泥等を供給し、液分を円筒スクリーンの微細孔から外部に排出しつつ含水率が低くなった汚泥等をスクリュー羽根で搬送するものである。しかし、スクリーンの内側に汚泥等が堆積して目詰まりが生じ、脱水性が悪化するという問題がある。

そこで、スクリーンの目詰まりを防止するために、スクリュー軸に巻き回したスクリュー羽根の始端から終端に渡って紐状のスクレーパーを配設し、スクリュープレスの運転中にスクレーパーをスクリーンの内面に弾圧的に摺接させる技術が特許文献１に開示されている。

特許第２８６８１４５号公報

従来、スクリュープレスは円筒状のスクリーンにスクリュー羽根を巻き回したスクリュー軸を内設している。スクリーンは薄板を用いて曲げ加工にて円筒状に成形し、スクリュー羽根は外周を機械加工にて処理することが一般的である。また、スクリーンは分解・組立を容易に行うために軸線で２分割している。そのため、加工精度や組立精度等によりスクリーンとスクリュー羽根の真円度が相違し、組み立てた際にスクリーン内面とスクリュー羽根外周面との隙間が狭い個所と広い個所が発生する。

特許文献１の技術は、弾性を有するスクレーパーを用いているので、隙間が狭い個所はスクレーパーが強く接し、隙間が広い個所はスクレーパーが弱く接することになる。スクレーパーの押圧力が弱くてもスクリーンに接している限り堆積しつつある汚泥を掻取りながら剥離搬送できるが、スクレーパーは合成ゴムや合成樹脂等の弾性材を用いているため、長時間の運転により徐々に摩耗していく。特に隙間が狭く強い押圧力で接している箇所を基準に摩耗するため、摩耗後は隙間が広い個所ではスクレーパーがスクリーンに摺接しない。したがって、その箇所で汚泥が堆積して目詰まりが発生するため、スクリュープレスを分解してスクレーパーを交換する必要があった。

本発明は、スクリュープレスにスクリーン再生材を供給して運転することにより、再生材がスクリーンの内面に堆積しつつある汚泥を掻取りながら剥離搬送するもので、消耗品であるスクレーパー等を用いずに安定した脱水性能を維持できるスクリュープレスにおけるろ過面再生システムを提供する。

スクリーンの内部にスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を回転自在に内設してろ過室を形成し、ろ過室の一端側から供給された汚泥を脱水しながら他端側に搬送して脱水ケーキを排出するスクリュープレスにおいて、ろ過室の一端側に汚泥を供給する汚泥供給管と、汚泥供給管に設けた汚泥供給ポンプおよび弁と、汚泥供給管に連結して繊維状の再生材をろ過室の一端側に供給する再生材供給管と、再生材供給管に設けた再生材供給ポンプおよび弁と、脱水運転時間が予め設定した所定の時間に達すると、汚泥供給を停止すると共に、再生材を所定量だけ供給して再生材による円環状の層を形成させる制御装置と、を備えるもので、磨耗するような特別な部材を用いることなく、安定したスクリーンの再生が可能となる。

前記再生材として、下水に含有されているトイレットペーパー等の繊維物、茶粕，野菜屑等の生活ごみ、古紙等を粉砕して繊維状に溶解したもの、籾殻，間伐材の天然素材を用いることで、再生材を脱水ケーキと共に処分できる。

本発明のスクリュープレスにおけるろ過面再生システムは、必要に応じて再生材をろ過室に供給してスクリーンの再生を行うもので、摩耗するような特別な部材を用いることなく、安定したスクリーンの再生が可能となる。再生材を用いるため、スクリュープレスの部材が摩耗及び劣化しないのでスクリュープレスを分解してその部材を交換する必要がない。天然素材から成る再生材を使用すれば、脱水ケーキとともに処分できる。

本発明に係るろ過面再生システムのフロー図である。 同じく、スクリュープレスの詳細図である。 同じく、再生材による層の詳細図である。 同じく、時間経過における脱水ケーキ含水率のグラフである。

図１は本発明に係るろ過面再生システムのフロー図であって、通常の脱水運転時は、汚泥貯留槽１から汚泥供給管２を経てスクリュープレス３に汚泥を供給して脱水運転を行う。汚泥供給管２には汚泥供給ポンプ４とその下流側に弁ａを設け、汚泥を圧入供給している。なお、必要に応じて汚泥貯留槽１の後段に凝集混和槽を配設してもよい。

スクリーン８の再生材５を貯留している再生材貯留槽６に再生材供給管７の一端を接続し、再生材供給管７の他端を汚泥供給管２に設けている弁ａの下流側に連結してスクリュープレス３に再生材５を供給する。必要に応じて再生材貯留槽６には撹拌機等を配設してもよい。また、希釈水１０を再生材貯留槽６あるいは再生材供給管７に供給してもよい。

なお、汚泥供給管２に設けている汚泥供給ポンプ４および弁ａと、再生材供給管７に設けている再生材供給ポンプ９および弁ｂは、制御装置１１により運転・停止および開・閉を制御される。

図２は本発明に係るスクリュープレスの詳細図である。
スクリュープレス３は架台に立設した前後のフレーム１２，１２間に、周部にろ過面を有する円筒状のスクリーン８を支架し、スクリュー羽根１３を巻き掛けたスクリュー軸１４をスクリーン８に内設している。スクリーン８の内部に配設したスクリュー軸１４は始端側から終端側に向かってテーパー状にその径を増大させ、スクリーン８とスクリュー軸１４を延伸方向に向かって相対的な間隔を減少させるようにしている。スクリュー軸１４の前端部には汚泥供給管２が連結しており、汚泥供給管２はスクリーン８の始端側に開口したスクリュー軸１４の供給孔１５に連通させている。スクリュー軸１４の後端部にはスクリュー駆動軸１６が連結しており、スクリュー駆動軸１６には駆動用のスプロケット１７を嵌着している。このスプロケット１７をスクリュー駆動機（図示せず）で駆動させ、スクリュー軸１４を回転させる。供給孔１５からスクリーン８とスクリュー軸１４間に形成されたろ過室１８に供給された汚泥は、スクリュー羽根１３によって始端側から終端側に向かって移送され、スクリーン８からろ液を分離させながら濃縮・脱水するようになっている。

脱水処理を行った直後の汚泥（脱水ケーキ）を外部へ排出する脱水ケーキ排出部１９には、排出される脱水ケーキに背圧を作用させるためのテーパーコーン状のプレッサー２０（押圧板）が備えられている。このプレッサー２０は、エアーシリンダあるいは油圧シリンダ等のごときシリンダによって軸方向（図２において左右方向）へ往復動自在に設けられており、プレッサー２０でろ過室１８の排出口の開口量を調節する。符合２１はスクリーン８の下方に配設したろ液受槽２１である。符合２２はスクリーン８に沿って回転自在に配設した洗浄管２２であって、スクリーン８を通過して外部で固着した汚泥を噴射洗浄する。符号２３は、スクリュープレス３の終端部に配設した脱水汚泥のケーキシュート２３である。

なお、スクリュープレス３の各部の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更可能であることはいうまでもない。

≪再生材≫
本実施例における再生材とは、スクリーン８の内面に堆積しつつある汚泥を掻取りながら剥離搬送することでスクリーン８の目詰まりを防止するもので、植物性繊維物を用いている。具体的には、下水に含有されているトイレットペーパー等の繊維物、茶粕，野菜屑等の生活ごみ、古紙等を粉砕して繊維状に溶解したもの、籾殻，間伐材の天然素材を用いることができる。

スクリュープレス３に供給する際の再生材５の形状としては、繊維長が０．１ｍｍ〜５ｍｍ、繊維径が１μｍ〜５０μｍが適している。繊維長が長いとスクリュー羽根１３に絡まって搬送できなくなり、繊維径が大きいとスクリーン８とスクリュー羽根１３の隙間に詰まることがある。

図３は本発明に係る再生材による層の詳細図である。スクリュープレス３のろ過室１８に供給された汚泥は、始端部近傍のろ過・濃縮ゾーンにて大量の液分がスクリーン８の微細孔から排出される。その後、スクリュー羽根１３にて排出方向に搬送されつつ、徐々に縮減されたろ過室１８と汚泥の圧入圧力により、終端部近傍の脱水ゾーンではさらに固液分離され、排出部から排出される。

ろ過室１８内では、ろ過面であるスクリーン８に近い位置で搬送される汚泥ほど含水率が低く、水分を通しにくい。スクリュー軸１４はスクリュー羽根１３の外周面がスクリーン８の内面と僅かな隙間を有した状態で回転している。脱水運転を長時間行っていると、含水率が低くなった汚泥はスクリーン８内面に上記隙間と同様の厚みを有した汚泥層となって堆積してくる。スクリュー羽根１３で搬送できないため、スクリーン８に徐々に固着し、ろ過室１８からの水分の逃げ道が塞がれて、実質的にろ過面積が減少することになり、本来の脱水性能が満たせなくなる。

そこで、脱水性能の低下を検知した際、あるいは所定時間の脱水運転を行った後、スクリーン８の再生材５を供給してスクリュープレス３を運転する。ろ過室１８に供給された再生材５は、脱水性の良さから濃縮ゾーンの初段で急速に含水率が減少し、濃縮ゾーンの終段ではスクリュー羽根１３に沿って圧縮された再生材５が一定の幅を有する円環状の層を形成する。含水率が減少した再生材５はスクリーン８の内面に摺接しつつ排出口方向に搬送される。この時、再生材５は密接に絡み合っているので、スクリーン８とスクリュー羽根１３の隙間を有する箇所から再生材５の一部が供給口方向に逆流することがない。円環状の圧縮された再生材５は、スクリーン８の内面を摺設するため、スクリーン８の内面に堆積しつつある汚泥を掻取りながら剥離搬送される。従って、圧縮された再生材５がスクレーパーの役割を果たす。

再生材５の供給量は、再生材５の層の軸方向の幅（厚み）がスクリーン８の直径Ｄの１／５〜１／２程度となるように供給することが望ましい。供給量が多いと供回りが生じて搬送できなくなる可能性がある。

スクリーン８の再生材５を予め定めた供給量だけ供給した後、連続的に汚泥をスクリュープレス３に圧入し、脱水運転を再開する。再生材５は、ろ過面を再生しながらスクリーン８内を搬送され、脱水ケーキ同様、排出口から排出される。排出された再生材５は、脱水ケーキと同様に焼却あるいは埋め立て処分できる。

図４は、時間経過における脱水ケーキ含水率のグラフである。スクリュープレス３の運転時間が経過するにつれて脱水ケーキ含水率は徐々に上昇している。これは、スクリュープレス３の運転中にスクリーン８内面に汚泥の堆積が進行し、ろ過面積が減少することによる脱水不良が原因であると推測できる。そして、所定時間毎にスクリーン８の再生材５を供給すると、スクリーン８内面に堆積している汚泥を掻きとってろ過面を再生するので、十分な脱水能力を回復することができ、脱水ケーキ含水率も低下する。

本実施例では、所定時間の脱水運転を行った後、予め定めた供給量の再生材５を供給している。再生材５を供給する間隔時間は、スクリュープレス３の仕様や汚泥性状から適宜決定できる。

まず、再生材供給管７の弁ｂを閉じて再生材供給ポンプ９を停止した状態でスクリュープレス３に汚泥を供給し、通常の脱水運転を行う。脱水運転時間が予め定めた時間に達すると、制御装置１１の指示により汚泥供給ポンプ４を停止して汚泥供給管２の弁ａを閉じる。

上記制御の後、制御装置１１の指示により再生材供給管７の弁ｂを開いて再生材供給ポンプ９を稼働させる。再生材貯留槽６に貯留されている再生材５は、再生材供給ポンプ９によって再生材供給管７および汚泥供給管２を経てスクリュープレス３のろ過室１８に供給される。再生材５の供給量は、スクリーン８内面への汚泥の堆積量や固着具合等を勘案し、再生材５の層の軸方向の幅がスクリーン８の直径Ｄの１／５〜１／２程度になるように設定する。

再生材５の供給量が予め定めた所定量に達すると、再生材供給ポンプ９を停止して再生材供給管７の弁ｂを閉じる。その後、汚泥供給管２の弁ａを開いて汚泥供給ポンプ４を稼働してスクリュープレス３に汚泥を供給する。再生材５の層が搬送されながらスクリーン８を再生し、後から供給した汚泥が再生されたスクリーン８で脱水される。

このように、本発明ではスクリュープレス３の運転を停止することなく脱水運転および再生運転を連続的に行うことができる。

本実施例では汚泥の供給を停止してスクリーン８の再生材５を供給しているが、汚泥供給量を減少して再生材５を大量に添加すると、脱水運転を継続しながらスクリーン８の再生を行うことができる。

他の実施例として、円筒状のスクリーン８外周部から再生材５をろ過室１８の始端部に供給してもよい。この時、汚泥の圧入供給をしつつ再生材５を供給すると、ろ過室１８の中心付近から汚泥、その外側に再生材５という多層を形成し、再生材５の供給量が少量でもスクリーン８内面の汚泥を剥離させることができる。

本発明におけるスクリュープレスにおけるろ過面再生システムは、再生材がスクリーンの内面に堆積しつつある汚泥を掻取りながら剥離搬送するもので、安定したスクリュープレスの脱水性能を維持させることができる。
下水処理場等に流入する汚泥に含まれる繊維状物を再生材として有効活用できるので、処理場内の不要物から再生材を調達してろ過面再生を行う自己回収型処理場となり、スクリュープレスのろ過面再生が安価で容易となる環境配慮型のスクリュープレスにおけるろ過面再生方法となる。

２ 汚泥供給管
３ スクリュープレス
４ 汚泥供給ポンプ
５ 再生材
７ 再生材供給管
８ スクリーン
９ 再生材供給ポンプ
１１ 制御装置
１３ スクリュー羽根
１４ スクリュー軸
１８ ろ過室
ａ 弁
ｂ 弁

Claims (2)

1. スクリーン（８）の内部にスクリュー羽根（１３）を巻き掛けたスクリュー軸（１４）を回転自在に内設してろ過室（１８）を形成し、ろ過室（１８）の一端側から供給された汚泥を脱水しながら他端側に搬送して脱水ケーキを排出するスクリュープレス（３）において、
   ろ過室（１８）の一端側に汚泥を供給する汚泥供給管（２）と、
   汚泥供給管（２）に設けた汚泥供給ポンプ（４）および弁（ａ）と、
   汚泥供給管（２）に連結して繊維状の再生材（５）をろ過室（１８）の一端側に供給する再生材供給管（７）と、
   再生材供給管（７）に設けた再生材供給ポンプ（９）および弁（ｂ）と、
   脱水運転時間が予め設定した時間に達すると、汚泥供給を停止すると共に、再生材（５）を所定量だけ供給して再生材（５）による円環状の層を形成させる制御装置（１１）と、
   を備えることを特徴とするスクリュープレスにおけるろ過面再生システム。
2. 前記再生材（５）として、
   下水に含有されているトイレットペーパー等の繊維物、茶粕，野菜屑等の生活ごみ、古紙等を粉砕して繊維状に溶解したもの、籾殻，間伐材の天然素材を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスにおけるろ過面再生システム。

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