特開 2022-139591 スクリュープレスおよび液体含有物の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139591

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】スクリュープレスおよび液体含有物の処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/125 20190101AFI20220915BHJP

   B01D 29/17 20060101ALI20220915BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20220915BHJP

   B30B 9/14 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

C02F11/125 ZAB

B01D29/30 501

B01D29/10 510C

B30B9/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021040046

(22)【出願日】2021-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】渋江 喜義

(72)【発明者】

【氏名】市川 浩之

(72)【発明者】

【氏名】森本 雄也

(72)【発明者】

【氏名】若菜 正宏

(72)【発明者】

【氏名】郷野 慎二

【テーマコード（参考）】

4D059

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D059AA00

4D059BE04

4D059BE15

4D059BJ12

4D059BJ16

4D059BK11

4D116AA01

4D116BB01

4D116BC27

4D116BC45

4D116BC48

4D116BC75

4D116DD06

4D116FF17B

4D116GG02

4D116KK04

4D116QA05C

4D116QA05E

4D116QA32C

4D116QA32E

4D116QA32F

4D116QB49

4D116QB50

4D116QC39C

4D116VV12

4D116VV14

(57)【要約】

【課題】ろ過筒から排出されたプラグケーキを解砕することができるスクリュープレスおよび液体含有物の処理方法を提供する。
【解決手段】ろ過筒２に液体含有物を投入し、ろ過筒２内でろ過筒２と同心状に配置されたスクリュー３を回転させることによって、ろ過筒２内の液体含有物をろ過筒２の排出口８に向かって移送して、スクリュー３のスクリュー軸３Ａの周りにプラグケーキ４０を形成し、ろ過筒２の排出口８側に配置された背圧板１５と、ろ過筒２の下流側端部との間に設けられ、ろ過筒２の下流側端部に固定された解砕構造体３０によってプラグケーキ４０を解砕し、解砕されたプラグケーキ４０を排出口８から排出する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体含有物が投入されるろ過筒と、
前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を前記ろ過筒の排出口に向かって移送するスクリューと、
前記スクリューを回転させるスクリューモータと、
前記ろ過筒の下流側端部に対向して配置された背圧板と、
前記スクリューによって形成されたプラグケーキを解砕する解砕構造体を備え、
前記解砕構造体は、前記背圧板と、前記ろ過筒の下流側端部との間に設けられており、前記ろ過筒の下流側端部に固定されている、スクリュープレス。

【請求項2】

前記解砕構造体は、前記ろ過筒と同心状に配列された複数の解砕刃を備えている、請求項１に記載のスクリュープレス。

【請求項3】

前記解砕刃の先端は、前記ろ過筒とは反対側を向いており、
前記解砕刃の先端の角度は、１０度から１５０度の範囲内である、請求項１または２に記載のスクリュープレス。

【請求項4】

液体含有物から液体を分離するスクリュープレスを使用した液体含有物の処理方法であって、
ろ過筒に液体含有物を投入し、
前記ろ過筒内で前記ろ過筒と同心状に配置されたスクリューを回転させることによって、前記ろ過筒内の前記液体含有物を前記ろ過筒の排出口に向かって移送して、プラグケーキを前記スクリューのスクリュー軸の周りに形成し、
前記ろ過筒の下流側端部に対向して配置された背圧板と、前記ろ過筒の下流側端部との間に設けられ、前記ろ過筒の下流側端部に固定された解砕構造体によって前記プラグケーキを解砕し、
前記解砕されたプラグケーキを前記排出口から排出する、処理方法。

【請求項5】

前記解砕構造体は、前記ろ過筒と同心状に配列された複数の解砕刃を備えている、請求項４に記載の処理方法。

【請求項6】

前記解砕刃の先端は、前記ろ過筒とは反対側を向いており、
前記解砕刃の先端の角度は、１０度から１５０度の範囲内である、請求項４または５に記載の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥などの液体含有物を圧搾して該液体含有物から液体を分離するスクリュープレスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、上下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥（液体含有物）を圧搾して、該汚泥から水を分離する（すなわち、脱水する）装置として、スクリュープレスが知られている。このスクリュープレスは、多孔板から形成されたろ過筒と、ろ過筒の内部に配置されたスクリューとを備える。スクリューは、ろ過筒と同心状に配置されたスクリュー軸と、スクリュー軸の外面に固定されたスクリュー羽根と、を有している。スクリュー軸に連結された回転機構によって、スクリュー羽根を回転させることにより、ろ過筒に投入された汚泥を圧搾し、脱水する。ろ過筒の下流側開口端には、汚泥を堰き止める背圧板が配置され、この背圧板により、回転するスクリュー羽根により送られてくるケーキ（脱水された汚泥）を滞留させ、プラグ（栓）を形成する。このプラグを形成するケーキは、後から送り込まれる汚泥に背圧を加えて、汚泥をさらに圧搾することにより、ろ過筒内の汚泥の含水率を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１２６９００号公報

【特許文献2】特開２００４－２４９１８３号公報

【特許文献3】特開２００８－６３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スクリュープレスによって含水率が低下したケーキは、硬くなるため、大きな塊としてスクリュープレスから排出される。しかしながら、このようなケーキの大きな塊は、排出口からコンベヤへの落下時に大きな衝撃を与えるため、コンベヤのフライト板やチェーンが脱落したり、コンベヤの運転時に過負荷が発生してしまう。また、ケーキの塊が排出口やコンベヤを閉塞することも問題であった。

【0005】

そこで、本発明は、ろ過筒から排出された脱水ケーキを解砕することができるスクリュープレスおよび液体含有物の処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を前記ろ過筒の排出口に向かって移送するスクリューと、前記スクリューを回転させるスクリューモータと、前記ろ過筒の下流側端部に対向して配置された背圧板と、前記スクリューによって形成されたプラグケーキを解砕する解砕構造体を備え、前記解砕構造体は、前記背圧板と、前記ろ過筒の下流側端部との間に設けられており、前記ろ過筒の下流側端部に固定されている、スクリュープレスが提供される。

【0007】

一態様では、前記スクリュープレスにおいて、前記解砕構造体は、前記ろ過筒と同心状に配列された複数の解砕刃を備えている。
一態様では、前記スクリュープレスにおいて、前記解砕刃の先端は、前記ろ過筒とは反対側を向いており、前記解砕刃の先端の角度は、１０度から１５０度の範囲内である。

【0008】

一態様では、液体含有物から液体を分離するスクリュープレスを使用した液体含有物の処理方法であって、ろ過筒に液体含有物を投入し、前記ろ過筒内で前記ろ過筒と同心状に配置されたスクリューを回転させることによって、前記ろ過筒内の前記液体含有物を前記ろ過筒の排出口に向かって移送して、プラグケーキを前記スクリューのスクリュー軸の周りに形成し、前記ろ過筒の下流側端部に対向して配置された背圧板と、前記ろ過筒の下流側端部との間に設けられ、前記ろ過筒の下流側端部に固定された解砕構造体によって前記プラグケーキを解砕し、前記解砕されたプラグケーキを前記排出口から排出する、処理方法が提供される。

【0009】

一態様では、前記処理方法において、前記解砕構造体は、前記ろ過筒と同心状に配列された複数の解砕刃を備えている。
一態様では、前記処理方法において、前記解砕刃の先端は、前記ろ過筒とは反対側を向いており、前記解砕刃の先端の角度は、１０度から１５０度の範囲内である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ろ過筒から排出されたプラグケーキは、ろ過筒の下流側端部に固定された解砕構造体によって解砕され、小さな塊に分解される。したがって、コンベヤへの負荷を低減し、ろ過筒の排出口やコンベヤの閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。

【図2】解砕構造体を拡大して示したスクリュープレスの模式図である。

【図3】図１に示す解砕構造体の正面図である。

【図4】図１に示す解砕構造体の側面図である。

【図5】解砕刃の一実施形態を示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、解砕刃の断面図である。

【図7】図７は、解砕構造体がプラグケーキを解砕している様子を示す図である。

【図8】解砕刃の他の実施形態を示す図である。

【図9】解砕刃のさらに他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スクリュープレス１の一実施形態を示す模式図である。図１に示されるスクリュープレス１は、円筒状のろ過筒２と、ろ過筒２内に同心状に配置されたスクリュー３と、スクリュー３を回転させるスクリューモータ４と、ろ過筒２の下流側端部に対向して配置された背圧板１５と、背圧板１５に連結された背圧板駆動装置１６を備えている。

【0013】

ろ過筒２は、パンチングメタルなどの多孔板から構成されている。ろ過筒２の一端は閉塞壁６によって密封されており、ろ過筒２の他端は排出口８に接続されている。投入口７はろ過筒２に形成されており、かつ閉塞壁６に隣接している。

【0014】

スクリュー３は、ろ過筒２と同心状に配置されたスクリュー軸３Ａと、スクリュー軸３Ａの外面に固定されたスクリュー羽根３Ｂを備えている。スクリュー軸３Ａは、ろ過筒２内を貫通して延びている。スクリュー軸３Ａは、下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状を有している。スクリュー軸３Ａは閉塞壁６を貫通して延びており、スクリュー軸３Ａの端部はスクリューモータ４に連結されている。スクリューモータ４には、インバータ（図示せず）が内蔵されている。スクリューモータ４は制御部２０に接続されており、スクリューモータ４の動作、すなわちスクリュー３の回転速度は、制御部２０によって制御される。

【0015】

一実施形態では、スクリュープレス１は、スクリューモータ４に連結された軸摺動アクチュエータ（図示せず）をさらに備えていてもよい。軸摺動アクチュエータは、スクリューモータ４をスクリュー軸３Ａの軸方向に移動させるように構成される。

【0016】

スクリュー羽根３Ｂは、スクリュー軸３Ａの長手方向に沿って螺旋状に延びる一枚羽根である。ろ過筒２の内面とスクリュー羽根３Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、スクリュー３はろ過筒２に接触することなく回転することができる。投入口７からろ過筒２内に投入された汚泥は、回転するスクリュー３によりろ過筒２内を排出口８に向かって移送される。

【0017】

汚泥がろ過筒２内で移送される空間は、ろ過筒２の内面と、スクリュー軸３Ａと、スクリュー羽根３Ｂとによって形成される。この空間の容積は、汚泥の進行方向に沿って漸次減少する。したがって、この空間をスクリュー羽根３Ｂによって移動されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。ろ過筒２を通過したろ液は、ろ過筒２の下方に配置されたろ液受け９によって回収された後に、ドレイン１０を通じて排出される。

【0018】

ろ過筒２の下流側端部に対向して環状の背圧板１５が配置されている。この背圧板１５は、ろ過筒２内を移送された脱水汚泥を受けるためのテーパー面を有する円錐台の形状を有している。背圧板１５の中央部には、スクリュー軸３Ａが貫通する貫通孔が形成されており、背圧板１５はスクリュー軸３Ａと同心状に配置されている。背圧板１５はスクリュー軸３Ａに固定されておらず、背圧板１５は回転しない。スクリュー３の回転によってろ過筒２内で脱水された汚泥は、背圧板１５に押し付けられてプラグケーキ４０として形成される。

【0019】

背圧板１５は、背圧板駆動装置１６に連結されている。この背圧板駆動装置１６は、背圧板１５を、スクリュー軸３Ａの軸方向に移動させるように構成されている。背圧板１５とろ過筒２の下流側端部との間の隙間は、背圧板駆動装置１６によって調整される。背圧板駆動装置１６は、例えば油圧シリンダーや電動シリンダーなどから構成されている。背圧板駆動装置１６は制御部２０に接続されており、背圧板駆動装置１６の動作、すなわち背圧板１５の軸方向の位置は、制御部２０によって制御される。

【0020】

スクリュープレス１は、プラグケーキ４０を解砕する解砕構造体３０をさらに備えている。解砕構造体３０は、背圧板１５と、ろ過筒２の下流側端部との間に設けられている。解砕構造体３０は、ろ過筒２と同心状に配列された複数の解砕刃３１を有している。解砕構造体３０の中央部には、スクリュー軸３Ａが貫通する貫通孔３６が形成されており、解砕構造体３０はスクリュー軸３Ａと同心状に配置されている。解砕構造体３０はろ過筒２の下流側端部に固定されており、解砕構造体３０は回転しない。スクリュー３の回転に伴い、プラグケーキ４０は貫通孔３６を通って少しずつ背圧板１５に向かって送られる。ろ過筒２と背圧板１５との間から排出されるプラグケーキ４０は、解砕刃３１によって解砕される。

【0021】

図２は、解砕構造体３０を拡大して示したスクリュープレス１の模式図である。図３は、図１に示す解砕構造体３０の正面図である。図４は図１に示す解砕構造体３０の側面図である。本実施形態の解砕構造体３０は、ろ過筒２と同心状に等間隔に配列された１６枚の解砕刃３１と、円筒体３２と、取り付け板３３を有している。円筒体３２はろ過筒２と同心の円環形状を有しており、中央部にはスクリュー軸３Ａが貫通する貫通孔３２ａが形成されている。取り付け板３３はろ過筒２と同心の円環形状を有しており、中央部にはスクリュー軸３Ａが貫通する貫通孔３３ａが形成されている。解砕構造体３０の中央部に形成されている貫通孔３６は、貫通孔３２ａ，３３ａにより構成されている。取り付け板３３の外径は、円筒体３２の外径よりも大きく、円筒体３２は取り付け板３３に同心となるように接続されている。

【0022】

１６枚の解砕刃３１は、円筒体３２の外周部に位置する側壁３２ｂ、および取り付け板３３の外面３３ｂに接続されており、解砕刃３１の先端３１ａはろ過筒２とは反対側を向いている。解砕刃３１の刃先３１ｂは、解砕構造体３０の軸心方向を向いている。解砕刃３１、円筒体３２、および取り付け板３３は、互いに溶接などの公知の接合技術により接合されてもよく、あるいは解砕刃３１、円筒体３２、および取り付け板３３が一体構造体であってもよい。本実施形態では、１６枚の解砕刃３１が設けられているが、本発明はこれに限らず、１６枚よりも少なくてもよく、あるいは１６枚よりも多くてもよい。

【0023】

取り付け板３３は、さらにろ過筒２に取り付けるための孔３３ｃが形成されている。図２に示すように、解砕構造体３０はろ過筒２の下流側端部に固定されている。ろ過筒２は、その下流側端部を囲むフランジ部２ａを有している。ボルト３４は、取り付け板３３に形成された孔３３ｃとフランジ部２ａに形成された孔（図示しない）を貫通し、ボルト３４はナット３５に螺合している。フランジ部２ａの孔は、取り付け板３３の孔３３ｃに対応する位置に形成されている。本実施形態では、取り付け板３３の孔３３ｃおよびフランジ部２ａの孔の数は８個であり、ボルト３４とナット３５による接続箇所は８箇所であるが、これらの数は特に限定されない。ボルト３４とナット３５の係合を外すことで、解砕構造体３０をろ過筒２から取り外すことができる。

【0024】

図５に示すように、解砕刃３１の先端３１ａは角度θを有している。この角度θは、解砕刃３１の外辺３１ｃと、刃先３１ｂを構成する一辺によりなす角度である。解砕刃３１の先端３１ａの角度θは、１０度から１５０度の範囲内であればよい。角度θは、背圧板１５（図２参照）の円錐台形状の傾斜面に沿うように設定されてもよい。刃先３１ｂは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、プラグケーキ４０を解砕しやすくするために鋭角形状の断面を有していてもよい。図６（ａ）に示す刃先３１ｂの断面は、解砕刃３１の両面から解砕刃３１の厚さ方向の中心に向かって傾斜している。図６（ｂ）に示す刃先３１ｂの断面は、解砕刃３１の一方の側面から他方の側面に向かって傾斜している。

【0025】

次に、スクリュープレス１の動作について説明する。図１に示すように、投入口７から処理対象の汚泥がろ過筒２内に投入される。汚泥は、回転するスクリュー３によりろ過筒２内を排出口８に向かって移送される。ろ過筒２内を移動されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。ろ過筒２を通過したろ液は、ろ液受け９によって回収され、ドレイン１０を通じて排出される。汚泥は、ろ過筒２内で脱水されてケーキを形成する。

【0026】

ろ過筒２内を移動してきたケーキは、背圧板１５に押し付けられる。ケーキは、その移動を背圧板１５によって妨げられることで圧縮される。この圧縮されたケーキは、ろ過筒２の下流側端部をシールするプラグケーキ４０を形成する。プラグケーキ４０は、後続のケーキに背圧を加えることにより、ろ過筒２内のケーキの含水率を低下させる。ケーキは、ろ過筒２内でプラグケーキ４０を形成しながら、後続のケーキにより押されて背圧板１５とろ過筒２の下流側端部との間の隙間を通過して、排出口８からスクリュープレス１の外部に排出される。

【0027】

図７は、解砕構造体３０がプラグケーキ４０を解砕している様子を示す図である。ろ過筒２から押し出されたプラグケーキ４０は、解砕構造体３０の解砕刃３１によって解砕構造体３０の軸方向に解砕される。プラグケーキ４０は、隣り合う２枚の解砕刃３１の間の空間に押し出された後に、排出口８に排出される。背圧板駆動装置１６（図１参照）によって、背圧板１５とろ過筒２の下流側端部との間の隙間を調整することにより、ろ過筒２から排出されるプラグケーキ４０の量を調整することができる。

【0028】

排出口８から排出されたケーキは、排出口８の下方に配置されたコンベヤによって移送される。本実施形態によれば、プラグケーキ４０は小さく解砕されながら排出されるため、コンベヤへの落下時に大きな衝撃を与えることを防止し、さらに排出口８やコンベヤの閉塞を防止することができる。解砕刃３１の枚数を１６枚とした本実施形態では、解砕されたプラグケーキ４０の幅は２０ｃｍ程度のサイズにすることができた。

【0029】

図８は、解砕刃３１の他の実施形態を示す図である。図８に示す解砕刃３１は、刃先３１ｂ－１，３１ｂ－２，３１ｂ－３を有している。刃先３１ｂ－１，３１ｂ－３は、解砕刃３１の外辺３１ｃに対して傾斜している辺によって構成されている。刃先３１ｂ－２は、解砕刃３１の外辺３１ｃと平行な辺によって構成されている。解砕刃３１の先端３１ａは角度θを有している。この角度θは、解砕刃３１の外辺３１ｃと、刃先３１ｂ－１を構成する一辺によりなす角度である。解砕刃３１の先端３１ａの角度θは、１０度から１５０度の範囲内であればよい。

【0030】

刃先３１ｂ－１，３１ｂ－３は、背圧板１５の円錐台形状の傾斜面に沿うように外辺３１ｃに対して傾斜していてもよい。これにより、背圧板駆動装置１６（図１参照）によって背圧板１５をろ過筒２側に移動させた状態において、背圧板１５の円錐台形状の傾斜面と解砕刃３１の刃先３１ｂ－３とが対向するように配置することができる。刃先３１ｂ－１，３１ｂ－２，３１ｂ－３は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、プラグケーキを解砕しやすくするために鋭角形状の断面を有していてもよい。

【0031】

図９は、解砕刃３１のさらに他の実施形態を示す図である。図９に示す解砕刃３１は、刃先３１ｂ－１，３１ｂ－２，３１ｂ－３，３１ｂ－４を有している。刃先３１ｂ－１は、解砕刃３１の外辺３１ｃに対して垂直な辺によって構成されている。刃先３１ｂ－２，３１ｂ－４は、解砕刃３１の外辺３１ｃに対して傾斜している辺によって構成されている。刃先３１ｂ－３は、解砕刃３１の外辺３１ｃと平行な辺によって構成されている。解砕刃３１の先端３１ａは角度θを有している。この角度θは、解砕刃３１の外辺３１ｃと、刃先３１ｂ－１を構成する一辺によりなす角度である。本実施形態では、解砕刃３１の先端３１ａの角度θは、９０度である。これにより、解砕刃３１の先端３１ａが鋭角な場合と比較すると、解砕刃３１が摩耗して劣化するリスクを低減することができる。

【0032】

刃先３１ｂ－２，刃先３１ｂ－４は、背圧板１５の円錐台形状の傾斜面に沿うように外辺３１ｃに対して傾斜していてもよい。これにより、背圧板駆動装置１６（図１参照）によって背圧板１５をろ過筒２側に移動させた状態において、背圧板１５の円錐台形状の傾斜面と解砕刃３１の刃先３１ｂ－４とが対向するように配置することができる。刃先３１ｂ－１，３１ｂ－２，３１ｂ－３，３１ｂ－４は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、プラグケーキを解砕しやすくするために鋭角形状の断面を有していてもよい。

【0033】

上述した実施形態のスクリュープレスは、液体含有物の一例である汚泥から液体である水を分離するために用いられているが、このスクリュープレスを汚泥以外の液体含有物から液体を分離するために用いてもよい。例えば、果実、油等の食品の処理、および古紙の再生処理などの工業製品の処理にも、上述の実施形態に係るスクリュープレスを用いることができる。食品の処理では、果実、種子などの原料（液体含有物）を圧搾して、果汁、油などの液体を原料から分離するためにスクリュープレスが用いられる。古紙の再生処理では、古紙を水および薬品などの液体と混合して、古紙を繊維状物質にほぐす。スクリュープレスは、繊維状物質と液体の混合物（液体含有物）を圧搾して、繊維状物質を混合物から分離するために用いられる。

【0034】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0035】

１ スクリュープレス
２ ろ過筒
２ａ フランジ部
３ スクリュー
３Ａ スクリュー軸
３Ｂ スクリュー羽根
４ スクリューモータ
６ 閉塞壁
７ 投入口
８ 排出口
９ ろ液受け
１０ ドレイン
１５ 背圧板
１６ 背圧板駆動装置
２０ 制御部
３０ 解砕構造体
３１ 解砕刃
３１ａ 先端
３１ｂ 刃先
３１ｃ 外辺
３２ 円筒体
３２ａ 貫通孔
３２ｂ 側壁
３３ 取り付け板
３３ａ 貫通孔
３３ｂ 外面
３３ｃ 孔
３４ ボルト
３５ ナット
３６ 貫通孔
４０ プラグケーキ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】