特許 7321964 スクリュープレス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-28

(45)【発行日】2023-08-07

(54)【発明の名称】スクリュープレス

(51)【国際特許分類】

   B01D 29/17 20060101AFI20230731BHJP

   B01D 29/25 20060101ALI20230731BHJP

   B01D 29/37 20060101ALI20230731BHJP

   C02F 11/125 20190101ALI20230731BHJP

   B30B 9/16 20060101ALI20230731BHJP

【ＦＩ】

B01D29/30 501

C02F11/125 ZAB

B30B9/16

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020065954

(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公開番号】P2021159878

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-09-02

(73)【特許権者】

【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】萩野 隆生

(72)【発明者】

【氏名】島本 仙

(72)【発明者】

【氏名】森本 雄也

(72)【発明者】

【氏名】市川 浩之

【審査官】谷本 怜美

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５１５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３７／０４

Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０

Ｂ３０Ｂ ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

懸濁液が投入される投入口を有するろ過筒と、
前記ろ過筒内に配置され、前記懸濁液を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、
前記ろ過筒の外面の画像を生成する撮像装置と、
前記投入口における前記懸濁液のレベルを測定するレベル測定器と、
前記第１回転機構および前記第２回転機構に指令を発して前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を制御する動作制御部を備え、
前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、
前記動作制御部は、前記懸濁液のレベルの測定値が所定の範囲内に維持されるように前記第１スクリューの回転速度を制御し、前記画像に基づいて前記第２スクリューの回転速度を決定するように構成されている、スクリュープレス。

【請求項2】

前記動作制御部は、機械学習により構築されたモデルを格納した記憶装置を有しており、前記動作制御部は、前記画像を前記モデルに入力し、前記モデルに定義されたアルゴリズムに従って計算を実行し、前記モデルから出力された回転速度である前記第２スクリューの回転速度を決定するように構成されている、請求項１に記載のスクリュープレス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥などの懸濁液を圧搾して該懸濁液から液体を分離するスクリュープレス、およびその運転方法に関する。懸濁液には、濃縮される前の懸濁液、濃縮された懸濁液などが含まれる。

【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（懸濁液）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、スクリーン（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、ケーキからなるプラグ（栓）を形成する。このプラグが後から送り込まれるケーキに背圧を加えて、ケーキ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。

【0003】

特許文献１には、二軸型のスクリュープレスが開示されている。このタイプのスクリュープレスは、ろ過筒内に直列に配列された第１スクリューと第２スクリューを備えている。これら第１スクリューと第２スクリューはそれぞれ別々の駆動装置によって異なる速度で回転することが可能に構成されている。第２スクリューは、低速で回転することで、汚泥を滞留させ、ケーキ（脱水された汚泥）からなるプラグをろ過筒内に形成する。このプラグは、後から送り込まれる汚泥に背圧を加えて、汚泥を圧搾する。このように、二軸型のスクリュープレスは、背圧板を設けることなく、ろ過筒内の汚泥を圧搾することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－５１５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、第１スクリューと第２スクリューは、独立に回転するため、これら２つのスクリューの回転速度を適切に制御することは難しい。例えば、第２スクリューの回転速度が高すぎると、後続の汚泥を圧搾するためのプラグがろ過筒内に形成されず、含水率の高いケーキが排出されてしまう。一方で、第２スクリューの回転速度が低すぎると、プラグが後続の汚泥から高い圧力を受けて、ろ過筒内にこびりついてしまう。

【0006】

そこで、本発明は、第１スクリューおよび第２スクリューを最適な速度で回転させることができるスクリュープレスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、懸濁液が投入される投入口を有するろ過筒と、前記ろ過筒内に配置され、前記懸濁液を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、前記ろ過筒の外面の画像を生成する撮像装置と、前記投入口における前記懸濁液のレベルを測定するレベル測定器と、前記第１回転機構および前記第２回転機構に指令を発して前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を制御する動作制御部を備え、前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、前記動作制御部は、前記懸濁液のレベルの測定値が所定の範囲内に維持されるように前記第１スクリューの回転速度を制御し、前記画像に基づいて前記第２スクリューの回転速度を決定するように構成されている、スクリュープレスが提供される。

【0008】

一態様では、前記動作制御部は、機械学習により構築されたモデルを格納した記憶装置を有しており、前記動作制御部は、前記画像を前記モデルに入力し、前記モデルに定義されたアルゴリズムに従って計算を実行し、前記モデルから出力された回転速度である前記第２スクリューの回転速度を決定するように構成されている。

【0009】

一態様では、ろ過筒内に配置された第１スクリューおよび第２スクリューを備えたスクリュープレスの運転方法であって、前記ろ過筒の投入口での懸濁液のレベルが所定の範囲内に維持されるように前記第１スクリューの回転速度を制御し、前記ろ過筒の外面の画像を生成し、前記画像に基づいて前記第２スクリューの回転速度を決定し、前記第２スクリューを前記決定された回転速度で回転させる、スクリュープレスの運転方法が提供される。

【0010】

一態様では、前記画像に基づいて前記第２スクリューの回転速度を決定する工程は、前記画像を、機械学習により構築されたモデルに入力し、前記モデルに定義されたアルゴリズムに従って計算を実行し、前記モデルから出力された回転速度である前記第２スクリューの回転速度を決定する工程である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、投入口での懸濁液のレベルに基づいて第１スクリューの最適な回転速度が決定され、ろ過筒の外面の画像に基づいて第２スクリューの最適な回転速度が決定される。これらの回転速度決定において、数多くのパラメータや画像を解析して判断するのではなく、必要最小限の「懸濁液のレベルの測定値」と「ろ過筒外面画像」の情報により判断するので、設備面では簡単かつ低コストで制御できる点も効果の一つである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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】機械学習によって構築されたモデルの一例を示す模式図である。

【図3】スクリュープレスの運転方法を説明する図である。

【図4】スクリュープレスの運転方法を説明する図である。

【図5】スクリュープレスの運転方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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は、円筒状のスクリーンケーシング（ろ過筒）１と、スクリーンケーシング１内で、該スクリーンケーシング１と同心状に配置され、懸濁液の一例である汚泥を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー３および第２スクリュー４と、第１スクリュー３を回転させる第１回転機構７と、第１スクリュー３とは独立に第２スクリュー４を回転させる第２回転機構２０と、を備えている。

【0014】

スクリーンケーシング１は、パンチングメタルなどのスクリーン（多孔板）から形成されている。スクリーンケーシング１は、その上流側端部に、汚泥の投入口２を有している。投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥は、回転する第１スクリュー３および第２スクリュー４によりスクリーンケーシング１内で所定の移送方向Ｄに移送される。さらに、スクリュープレスは、第１回転機構７と第２回転機構２０の動作を制御する動作制御部６を有する。

【0015】

第２スクリュー４は、第１スクリュー３とは独立に回転可能なように、第１スクリュー３に連結されている。第１スクリュー３および第２スクリュー４は、スクリーンケーシング１および排出シュート３３をそれぞれ貫通して延びている。排出シュート３３は、スクリーンケーシング１に接続されている。この排出シュート３３に、後述するプラグケーキがスクリーンケーシング１から排出される。

【0016】

第２スクリュー４の軸方向の長さは、第１スクリューの軸方向の長さよりも短い。第１スクリュー３は、汚泥の移送方向Ｄにおける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（テーパ形状）の第１スクリュー軸３Ａと、第１スクリュー軸３Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根３Ｂとを有している。第２スクリュー４は、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａと、第２スクリュー軸４Ａの外面に固定された第２スクリュー羽根４Ｂを有している。

【0017】

第２スクリュー４の第２スクリュー軸４Ａは、第１スクリュー軸３Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸４Ａの外径は第１スクリュー軸３Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸４Ａは、排出シュート３３の壁３３Ａを貫通して延びている。

【0018】

スクリーンケーシング１の上流側の端部は閉塞壁８によって密封されている。第１スクリュー軸３Ａの一方の端部（移送方向Ｄにおける上流側端部）はこの閉塞壁８を貫通して延びている。この閉塞壁８には、該閉塞壁８と第１スクリュー軸３Ａとの間の隙間をシールする水封装置１０が設置されている。

【0019】

第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、第１スクリュー３を回転させるための第１回転機構７に連結されている。第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、第２スクリュー４を回転させるための第２回転機構２０に連結されている。第１回転機構７および第２回転機構２０の具体的構成は、特に限定されない。例えば、第１回転機構７および第２回転機構２０のそれぞれは、電動機とトルク伝達機構（例えばスプロケットとチェーン、または歯車と旋回軸受）との組み合わせを備えてもよい。

【0020】

第１回転機構７は、第１スクリュー３の回転速度および回転方向を変更可能なインバータを有する電動機（図示せず）を駆動源として備えている。第２回転機構２０も、第２スクリュー４の回転速度および回転方向を変更可能なインバータを有する電動機（図示せず）を駆動源として備えている。動作制御部６は、第１回転機構７および第２回転機構２０の回転速度および回転方向を制御することが可能に構成されている。第２回転機構２０は、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは独立して回転させることが可能である。

【0021】

第１スクリュー羽根３Ｂは、第１スクリュー軸３Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びており、第２スクリュー羽根４Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びている。第１スクリュー羽根３Ｂが固定されている第１スクリュー３の部分と、第２スクリュー羽根４Ｂが固定されている第２スクリュー４の部分を合計した長さは、スクリーンケーシング１の軸方向の長さと同一か、または長い。

【0022】

スクリーンケーシング１の内面と第１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、第１スクリュー羽根３Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。同様に、スクリーンケーシング１の内面と第２スクリュー羽根４Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第２スクリュー羽根４Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。スクリーンケーシング１の上流側端部に形成された投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥を、回転する第１スクリュー羽根３Ｂおよび第２スクリュー羽根４Ｂによって排出シュート３３に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送することができる。

【0023】

本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、図１に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは逆方向に回転させることになる。

【0024】

第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同方向に回転させることになる。

【0025】

図１に示されるように、スクリーンケーシング１は、第１スクリュー３が配置された脱水領域１Ａと、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂとに分割される。脱水領域１Ａで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第１スクリュー羽根３Ｂと、第１スクリュー軸３Ａとによって形成される。この移送空間の断面積は、図１に示されるように、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口２から投入された汚泥がこの移送空間を第１スクリュー羽根３Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。スクリーンケーシング１のスクリーン（多孔板）を通過したろ液は、スクリーンケーシング１の下方に配置されたろ液受け３８によって集められる。ろ液受け３８には、ドレイン３９が接続されており、ろ液受け３８によって集められたろ液は、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。

【0026】

プラグ形成領域１Ｂで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第２スクリュー羽根４Ｂと、第２スクリュー軸４Ａとによって形成される。図１に示されるように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１Ｂでは、脱水領域１Ａで脱水された汚泥（すなわち、ケーキ）によって、プラグケーキが形成される。

【0027】

互いに独立して回転することができる第１スクリュー３および第２スクリュー４を備えたスクリュープレスは、背圧部材を用いることなく、スクリーンケーシング１内にプラグケーキを形成することができる。したがって、本実施形態のスクリュープレスは、プラグケーキに背圧を加えるための背圧板などの背圧部材を有していない。プラグケーキを形成する方法については詳述する。

【0028】

スクリュープレスは、スクリーンケーシング１の投入口２における汚泥のレベル（すなわち表面高さ）を測定するレベル測定器４０をさらに備えている。レベル測定器４０は、投入口２の上方に配置されており、スクリーンケーシング１の内部を向いている。レベル測定器４０の具体的構成は特に限定されないが、一例では、汚泥のレベルを非接触で測定することができるレーザ型レベルセンサなどの非接触型レベルセンサをレベル測定器４０に使用することができる。

【0029】

レベル測定器４０は、動作制御部６に接続されており、投入口２での汚泥のレベルの測定値は動作制御部６に送られるようになっている。動作制御部６は、プログラムが格納された記憶装置６ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置６ｂを備えている。記憶装置６ａは、ＲＡＭなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置６ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部６の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0030】

動作制御部６は、投入口２での汚泥のレベル（すなわち汚泥の表面高さ）の測定値に基づいて第１スクリュー３の回転速度を制御するように構成される。より具体的には、動作制御部６は、投入口２での汚泥のレベルの測定値が予め定められた範囲内に維持されるように第１回転機構７に指令を発して第１スクリュー３の回転速度を制御する。一実施形態では、動作制御部６は、投入口２での汚泥のレベルが一定に維持されるように、汚泥のレベルの測定値に基づいて第１回転機構７に指令を発して第１スクリュー３の回転速度を制御する。

【0031】

本実施形態によれば、第１スクリュー３は、スクリーンケーシング１に投入される汚泥の流量に対して最適な回転速度で回転し、汚泥を第２スクリュー４に向かって送り出すことができる。

【0032】

スクリュープレスは、スクリーンケーシング１の外面の画像を生成する撮像装置５０をさらに備えている。撮像装置５０は、スクリーンケーシング１の側方に位置しており、スクリーンケーシング１の外面を向いている。撮像装置５０には、スクリーンケーシング１の外面のカラー画像またはモノクロ画像（二値画像）またはグレースケール画像を生成するデジタルカメラが使用される。撮像装置５０は、動作制御部６に接続されており、デジタルデータからなる画像は動作制御部６に送られるようになっている。動作制御部６は、画像を記憶装置６ａに記憶する。本実施形態では、１台の撮像装置５０が配置されているが、複数の撮像装置５０がスクリーンケーシング１の長手方向に沿って配列されてもよい。また、必要に応じて静止画像と動画画像のいずれを採用しても良く、サーモセンサー機能を持つ画像データを採用してもよい。

【0033】

動作制御部６は、記憶装置６ａ内に予め格納されたモデルを備えている。このモデルは、機械学習により構築された学習済みモデルである。動作制御部６は、撮像装置５０によって生成された画像をモデルに入力し、モデルから第２スクリュー４の回転速度を出力する。

【0034】

図２は、動作制御部６内に格納されているモデルの一例を示す模式図である。図２に示すように、モデルは、入力層２０１と、複数の中間層２０２と、出力層２０３を有したニューラルネットワークである。ただし、図２に示すモデルの構成は一例であって、モデルは、図２に示す例に限定されない。

【0035】

モデルの入力層２０１には、画像を構成するピクセルデータが入力される。ピクセルデータは、各画素の色指標値（ＲＧＢ値、グレースケールに従った輝度値、白または黒を表す数値など）を含む。動作制御部６は、ニューラルネットワークに定義されるアルゴリズムに従って演算を実行し、モデルの出力層２０３は、第２スクリュー４の回転速度を表す数値を出力する。

【0036】

次に、動作制御部６内に予め格納されているモデルを構築するための機械学習について説明する。まず、スクリーンケーシング１の外面の複数の画像と、対応する第２スクリュー４の回転速度を含む訓練データ（ラベル付きデータ）が用意される。訓練データに含まれる第２スクリュー４の回転速度は、いわゆる正解ラベルである。

【0037】

正解ラベルとしての第２スクリュー４の回転速度は、次のようにして決定される。スクリュープレスの運転中、汚泥は圧搾され、汚泥の一部は多孔板からなるスクリーンケーシング１を通って外側に移動する。スクリーンケーシング１内の圧力が高いと、スクリーンケーシング１の外側に移動する汚泥の量が増える。結果として、スクリーンケーシング１の外面には多くの汚泥が付着する。スクリーンケーシング１内の圧力が高いということは、プラグケーキの量が多い、すなわち第２スクリュー４の回転速度が低いことを意味する。

【0038】

また、多孔板からなるスクリーンケーシング１を通って排出されるろ液の流量は、プラグケーキの量によって変わる。具体的には、プラグケーキの量が多いと（すなわち第２スクリュー４の回転速度が低いと）、より多くのろ液がスクリーンケーシング１を通って流出する。

【0039】

したがって、第２スクリュー４の回転速度は、スクリーンケーシング１の外面に付着する汚泥の量と、スクリーンケーシング１から流出するろ液の流量を変化させる。作業員は、汚泥の量およびろ液の流量を目視により確認し、経験に基づいて第２スクリュー４の最適な回転速度を決定する。作業員により決定された第２スクリュー４の回転速度は、正解ラベル（あるいは目的変数）である。同時に、撮像装置５０は、スクリーンケーシング１の外面の画像を生成する。スクリーンケーシング１の外面に移動した汚泥およびろ液は、スクリーンケーシング１の外面の画像上に現れる。スクリーンケーシング１の外面の画像は、作業員により決定された第２スクリュー４の回転速度と組み合わせられる。訓練データは、このようにして作成された、スクリーンケーシング１の外面の画像と、対応する第２スクリュー４の回転速度との複数の組み合わせを含む。

【0040】

動作制御部６は、訓練データを用いて、機械学習のアルゴリズムに従ってモデルを構築する。機械学習のアルゴリズムの例としては、サポートベクター回帰法、ディープラーニング法、ランダムフォレスト法、または決定木法などが挙げられるが、本実施形態ではディープラーニング法が使用されている。ディープラーニング法は、中間層（隠れ層ともいう）が多層化されたニューラルネットワークをベースとする学習法である。本明細書では、入力層と、二層以上の中間層と、出力層で構成されるニューラルネットワークを用いた機械学習をディープラーニングと称する。

【0041】

ディープラーニングを用いたモデルの構築は、スクリーンケーシング１の外面の画像と、対応する第２スクリュー４の回転速度を含む訓練データを用いて実行される。機械学習アルゴリズムに従ってモデルを構築することは、ニューラルネットワークの重みなどのパラメータを最適化する工程を含む。上記モデルを機械学習アルゴリズムに従って構築するためのプログラムは、記憶装置６ａ内に予め格納されている。

【0042】

このようにして構築されたモデル、すなわち学習済みモデルは、記憶装置６ａ内に格納される。そして、スクリュープレスの運転中に、撮像装置５０はスクリーンケーシング１の外面の画像を生成し、その画像を動作制御部６に送る。動作制御部６は、画像をモデルに入力する。動作制御部６は、モデルに定義されたアルゴリズムに従って計算を実行し、モデルから出力された回転速度である第２スクリュー４の回転速度を決定する。動作制御部６は、第２回転機構２０に指令を発して、決定された回転速度で第２スクリュー４を回転させる。

【0043】

本実施形態によれば、投入口２での汚泥のレベル、およびスクリーンケーシング１の外面の画像に基づいて、第１スクリュー３および第２スクリュー４の最適な回転速度が決定される。動作制御部６は、第１回転機構７および第２回転機構２０に指令を発して第１スクリュー３および第２スクリュー４を、決定された回転速度でそれぞれ回転させる。

【0044】

動作制御部６は、少なくとも１台のコンピュータを備えている。例えば、動作制御部６は、撮像装置５０およびレベル測定器４０に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットやローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークによって撮像装置５０およびレベル測定器４０に接続されたクラウドサーバであってもよい。動作制御部６は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、動作制御部６は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせ、あるいは通信ネットワークで接続されていない複数のサーバの組み合わせであってもよい。

【0045】

次に、図１に示されるスクリュープレスの運転方法について、図３乃至図５を参照して説明する。図３乃至図５は、図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。

【0046】

図３に示されるように、動作制御部６は、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１回転機構７を駆動させて第１スクリュー３を回転させる。次いで、投入口２から汚泥（懸濁液）をスクリーンケーシング１内に投入する。投入口２から投入された汚泥は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって第２スクリュー４に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送される。

【0047】

第１スクリュー３が配置される脱水領域１Ａでは、汚泥が移送される空間の断面積は、移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、脱水領域１Ａを移送されるに従って汚泥は圧搾され、汚泥に含まれる水はスクリーンケーシング１によってろ過される。スクリーンケーシング１の内面に堆積した汚泥の層は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって掻き取られるので、脱水領域１Ａにおけるスクリーンケーシング１の内面（ろ過面）は常に良好な状態に維持される。

【0048】

汚泥がスクリーンケーシング１の脱水領域１Ａを移送される間に、汚泥は脱水されてケーキとなり、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂに送り込まれる。図３に示されるように、運転当初は、第２スクリュー４は回転していない（すなわち、停止している）ので、プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは排出シュート３３に排出されず、該プラグ形成領域１Ｂに滞留する。ケーキは第２スクリュー４上に徐々に蓄積され、脱水領域１Ａからプラグ形成領域１Ｂに移送される汚泥（以下、「後続のケーキ」と称する）によって第２スクリュー羽根４Ｂに押し付けられる。プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは、第２スクリュー羽根４Ｂによって移動を妨げられることで圧搾され、低含水率のケーキとなる。この低含水率のケーキが、後続のケーキの移動を妨げるプラグケーキを形成する。第２スクリュー軸４Ａの周りに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキには背圧が加えられ、該後続のケーキはさらに圧搾される。プラグ形成領域１Ｂでプラグケーキから分離された水は、上記ろ液受け３８によって集められ、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。

【0049】

スクリュープレスの運転が継続されるにしたがって、プラグケーキは、第２スクリュー軸４Ａの全周に亘って均一に形成される。その結果、図３に示されるように、後続のケーキを確実に堰き止めるプラグケーキが第２スクリュー軸４Ａの周りに形成される。したがって、後続のケーキの含水率が高い場合でも、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキを確実に堰き止めることができるので、後続のケーキの片流れを防止することができる。この「片流れ」とは、プラグケーキよりも高い含水率を有する後続のケーキがプラグ形成領域１Ｂをそのまま通過して排出シュート３３に排出されてしまうことを意味する。

【0050】

図４に示されるように、プラグケーキが形成された後、動作制御部６は、投入口２での汚泥のレベルに基づいて第１スクリュー３の回転速度を決定する。さらに、動作制御部６は、スクリーンケーシング１の外面の画像をモデルに入力し、モデルから出力された回転速度である第２スクリュー４の回転速度を決定する。そして、動作制御部６は、第１回転機構７および第２回転機構２０に指令を発して、第１スクリュー３および第２スクリュー４を、決定された回転速度でそれぞれ回転させる。第２スクリュー４の回転方向は、第１スクリュー３の回転方向とは逆である。

【0051】

第１スクリュー３および第２スクリュー４を、決定された回転速度でそれぞれ回転させながら、汚泥は、投入口２からスクリーンケーシング１内に投入される。第１スクリュー３は汚泥をプラグケーキに押し付けて汚泥を圧搾し、その一方で、第２スクリュー４は、後続のケーキによってプラグケーキの一部を形成しながら、プラグケーキの他の部分を少しずつ排出シュート３３に送り出す（すなわち、排出する）。このように、プラグケーキの形成とプラグケーキの排出とが連続的に行なわれるので、常にプラグ形成領域１Ｂにプラグケーキが存在する状態で、スクリュープレスを運転することができる。

【0052】

本実施形態では、第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆向きに回転させることにより、低含水率のプラグケーキをスクリーンケーシング１から除去することができる。さらに、本実施形態によれば、スクリーンケーシング１の排出側端部には、背圧板などの抵抗体を設ける必要がない。したがって、プラグケーキをスクリーンケーシング１から円滑に排出シュート３３に排出することができる。さらに、背圧板や背圧板の作動機構が不要であるため、スクリュープレスを安価に製作することが可能になる。

【0053】

第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂのピッチは、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３Ｂのピッチよりも小さい。このように、第２スクリュー羽根４Ｂのピッチを第１スクリュー羽根３Ｂのピッチよりも小さくすると、第２スクリュー４が１回転する間に排出シュート３３に排出されるプラグケーキの移送距離が短くなるので、脱水領域１Ａ内のケーキに加えられる背圧をより細やかに調整することが可能になる。

【0054】

一般的な一軸型スクリュープレスでは、円筒形状に圧搾されたプラグケーキが硬くなりすぎると、この硬化したプラグケーキがスクリーンケーシングを閉塞させ、スクリーンケーシングから排出できなくなる。さらに、この硬化したプラグケーキがスクリューと供回りしてしまう。その結果、スクリュープレスの運転が継続できなくなる。本実施形態の二軸型スクリュープレスでは、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキを排出シュート３３に排出するときは、図４に示されるように、第２スクリュー４を、第１スクリュー３の回転方向と逆方向に回転させる。第２スクリュー４とは逆方向に回転する第１スクリュー３によってケーキがプラグケーキに押し付けられると、第２スクリュー４の回転方向とは逆方向の力がプラグケーキに加えられる。その結果、プラグ形成領域１Ｂ内のプラグケーキと第２スクリュー４との供回り、および／または脱水領域１Ａ内のケーキと第１スクリュー３との供回りが防止されるので、汚泥に高い背圧を加えながら、スクリュープレスを運転することが可能になる。

【0055】

図５に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３と一時的に同一方向に回転させてもよい。第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に回転させると、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキが脱水領域１Ａに向かって押し出され、脱水領域１Ａのケーキにより大きな背圧を加えることができる。その結果、汚泥の脱水効率を向上させることができる。

【0056】

一実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一であってもよい。この場合は、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは同一方向に回転させることになる。

【0057】

上述した実施形態のスクリュープレスは、懸濁液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懸濁液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（懸濁液）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（懸濁液）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。懸濁液には、濃縮される前の懸濁液、濃縮された懸濁液も含まれる。

【0058】

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。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】

【0059】

１ スクリーンケーシング（ろ過筒）
１Ａ 脱水領域
１Ｂ プラグ形成領域
２ 投入口
３ 第１スクリュー
３Ａ 第１スクリュー軸
３Ｂ 第１スクリュー羽根
４ 第２スクリュー
４Ａ 第２スクリュー軸
４Ｂ 第２スクリュー羽根
６ 動作制御部
７ 第１回転機構
８ 閉塞壁
１０ 水封装置
２０ 第２回転機構
３３ 排出シュート
３８ ろ液受け
３９ ドレイン
４０ レベル測定器
５０ 撮像装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】