JP2006000763A - 分離装置およびその使用方法 - Google Patents

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Katsukiyo Eiki
克清 榮木
Tadashi Shimizu
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Abstract

【課題】 し尿類に含まれる比重差の大きな固形物を優先的に短時間で沈殿分離する能力に優れ、油脂が長期間にわたり内部に留まるのを防止できる分離装置を提供する。
【解決手段】 沈殿分離槽9内に、上下両端を開口した外円筒部材12と、外円筒部材12の外周方に位置する越流堰13とが設けられ、外円筒部材12の内側に内円筒部材17が設けられ、し尿類1を外円筒部材12と内円筒部材17との間のスペースへ供給する供給管路20が外円筒部材12の接線方向に沿って接続され、外円筒部材12の上端の高さを越流堰13の上端の高さよりも所定高さだけ下位にして、外円筒部材12の上方に越流部15を形成し、沈殿分離槽9の底部から排出された沈殿物を脱水する濾過式の遠心脱水機が設置されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、被処理液中に含まれる比重差の大きな固形物を分離する分離装置に関する。
従来、この種の分離装置としては、例えば、図9に示すような円形型の沈殿槽61がある。沈殿槽61の槽本体62は、円筒状の側壁63と、中心に向かって下り勾配の底部64とで構成されている。側壁63の上端は溢流堰65とされ、この溢流堰65から溢流した被処理液66は側壁63の上部に設けられたリング状の排水桶67から槽外へ排出される。槽本体62内の中央には、上下両端を開口した円筒状のセンタウェル68が設けられており、槽外からセンタウェル68内に被処理液66が供給される。また、槽本体62内には、底部64に沈殿した沈殿物を中央に掻寄せる掻寄機69が回転自在に配置されている(下記特許文献1参照)。
これによると、被処理液66は、センタウェル68の内部に供給され、センタウェル68内を降下して、センタウェル68の下端開口部68aから槽本体62内へ流れ出る。上記被処理液66中には、水よりも比重の重い固形物や、浮遊物質(SS)、或いは、水よりも比重の軽い油脂等が含まれている。これらのうち、比重が水よりも重く且つ比重差の大きな固形物(砂類や種類等)が先に底部64に沈殿する。さらに、沈殿槽61の滞留時間を長時間(例えば数時間)に設定することにより、比重が水よりも重いけれど比重差の小さな浮遊物質(SS)も底部64に沈殿させている。このようにして、固形物と浮遊物質とが分離された液分は溢流堰65から溢流して排水桶67から槽外へ排出される。
しかしながら上記の従来形式では、被処理液66に油脂が含まれていると、センタウェル68の内部に流れ込んだ油脂がセンタウェル68内の液面に浮遊したまま長期間にわたりセンタウェル68内に留まってしまうといった問題があった。
また、上記のような沈殿槽61は、滞留時間を長時間に設定することによって、水に対する比重差の大きな固形物(砂類や種類等)と上記比重差の小さな浮遊物質とを両方共に沈殿させて、清澄な液分のみを溢流させるものであり、したがって、上記被処理液66から上記比重差の大きな固形物(砂類や種類等)を優先的に短時間で沈殿させて分離するといった能力を向上させることは難しいといった問題がある。
特開2001−321609
本発明は、被処理液に含まれる比重差の大きな固形物(砂類や種類等)を優先的に短時間で沈殿させて分離する能力に優れ、油脂が長期間にわたり内部に留まってしまうのを防止することが可能な分離装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本第1発明は、被処理液中に含まれる比重差の大きな固形物を分離する分離装置であって、
沈殿分離槽の槽本体内に、上下両端を開口した円筒部材と、この円筒部材の外方に位置する越流堰とが設けられ、
被処理液を沈殿分離槽の外部から円筒部材内へ供給する供給経路と、越流堰を越流した被処理液を沈殿分離槽の外部へ排出する排出経路とが設けられ、
槽本体の底部に、沈殿物を排出する排出口が形成され、
円筒部材の上端の高さを越流堰の上端の高さ以下にして、円筒部材の上方に越流部を形成し、
上記供給経路は円筒部材の接線方向に沿って設けられているものである。
これによると、被処理液は、供給経路を通って円筒部材内へ接線方向から流入するため、円筒部材内で旋回し、これにより、円筒部材内に下降旋回流が発生する。被処理液に含まれる比重差の大きな固形物(砂類や種類等)は、重力と上記下降旋回流による下向きの力とによって、優先的に円筒部材の下端から液分と共に排出され、槽本体の底部に速やかに沈降する。
また、被処理液に含まれる比重差の小さな浮遊物質(SS)や水より比重の軽い油脂等は、液分と共に、円筒部材の内部から円筒部材の上方の越流部を越流して、円筒部材の外部へ排出される。これにより、水よりも比重が重く且つ比重差の大きな固形物(砂類や種類等)と、水よりも比重が重いけれど比重差の小さな浮遊物質(SS)や水よりも比重が軽い油脂等とが円筒部材内で上下に分離され、上記固形物は円筒部材の下端から排出され、上記浮遊物質(SS)や油脂等は、円筒部材の上端から排出され、越流堰を越流して沈殿分離槽の外部へ排出される。したがって、分離装置は、比重差の大きな固形物(砂類や種類等)を優先的に短時間で沈殿させて分離する能力に優れ、さらに、油脂が長期間にわたり槽本体内に留まってしまうのを防止することができる。
また、本第2発明は、沈殿分離槽の排出口から排出された沈殿物を脱水する脱水機が設けられているものである。
これによると、沈殿物を脱水することにより、沈殿物を固形物(砂類や種類等)と液分とに分離することができる。
また、本第3発明は、脱水機は、内外周面に開口する多数の透過孔を形成した円筒状のバスケットと、このバスケットを回転させる回転駆動装置と、沈殿物をバスケット内へ投入する投入口と、上記バスケットの内側から外側へ透過した液分を排出する液排出部とを備え、
上記バスケット内に、袋状の濾布が着脱自在に内張りされているものである。
これによると、沈殿物を投入口からバスケット内へ投入し、回転駆動装置でバスケットを回転させる。沈殿物のうち、液分は、遠心力によってバスケットの内側から濾布と透過孔とを通過してバスケットの外側へ透過し、液排出部から排出され、固形物がバスケット内に残留する。その後、濾布をバスケットから取外すことによって、固形物を濾布ごとバスケットの外部へ抜き取ることができる。
このように濾布を用いることで、微小な固形物でも液分と分離することができる。また、固形物を濾布ごとバスケットから抜き取ることができるため、固形物を容易に回収することができる。
また、沈殿分離槽において、被処理液に含まれる比重差の大きな固形物(砂類や種類等)を優先的に沈殿分離しているため、沈殿物のほとんどは上記比重差の大きな固形物で占められ、比重差の小さな浮遊物質(SS)や油脂等は沈殿物にほとんど含まれない。したがって、上記浮遊物質(SS)や油脂等が濾布に付着して、濾布が目詰まりするといった不具合の発生を低減することができる。
さらに、本第4発明は、上記本第1発明に記載された分離装置の使用方法であって、
沈殿分離槽の滞留時間を30分以下にしたものである。
これによると、沈殿分離槽の槽本体が小型化される。
本発明によると、比重差の大きな固形物(砂類や種類等)を優先的に短時間で沈殿させて分離する能力に優れ、さらに、油脂が長期間にわたり槽本体内に留まってしまうのを防止することができる。
また、沈殿物を脱水することにより、沈殿物を固形物(砂類や種類等)と液分とに分離することができ、この際、濾布を用いることで、微小な固形物でも液分と分離することができ、さらに、浮遊物質(SS)や油脂等が濾布に付着して、濾布が目詰まりするといった不具合の発生を低減することができる。また、上記固形物を濾布ごとバスケットから抜き取って容易に回収することができる。
以下、本発明における第1の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明する。
図6に示すように、し尿処理施設には、し尿類1(被処理液の一例)を受け入れる受入槽2の下流側に生物処理槽3が配置されている。尚、上記し尿類1中には、水よりも比重の重い固形物Sや、浮遊物質(SS)、或いは、水よりも比重の軽い油脂等が含まれている。
上記両槽2,3の間には、し尿類1中に含まれている夾雑物を除去するスクリーン装置5と、スクリーン装置5を通過したし尿類1中に含まれる比重差の大きな固形物S(砂類や種類)を分離する分離装置6と、上記固形物Sが取除かれた後のし尿類1を貯留する貯留槽7とが設けられている。
上記分離装置6は、沈殿分離槽9と、この沈殿分離槽9から排出された沈殿物を脱水する脱水機10とで構成されている。
先ず、上記沈殿分離槽9の構成を以下に説明する。
図1〜図3に示すように、上記沈殿分離槽9の槽本体11は上部が円筒状で下部が下方ほど縮径した円錐状に形成されている。槽本体11の底部には、槽本体11内に沈殿した沈殿物を排出する排出口22が形成されている。
上記槽本体11内には、上下両端を開口した外円筒部材12(円筒部材の一例)と、越流堰13とが設けられている。上記越流堰13は、槽本体11の上部の内周面に全周にわたり設けられており、外円筒部材12の外周方に位置している。外円筒部材12は、槽本体11と同心軸上に配置され、複数のフレーム14によって槽本体11に支持されており、上部が円筒状で下部が下方ほど縮径した円錐状に形成されている。上記外円筒部材12の上端の高さは越流堰13の上端の高さよりも所定高さHだけ下位になるように設定されており、これによって、外円筒部材12の上方に越流部15が形成される。
上記外円筒部材12の円筒状の部分の内側には、外円筒部材12よりも小径の内円筒部材17が設けられている。この内円筒部材17は、上下両端が開口するストレートな円筒状に形成され、外円筒部材12の上端よりも下位に配置されている。内円筒部材17の上端縁と外円筒部材12の内周面との間には円板状の取付板18が設けられ、内円筒部材17は取付板18によって外円筒部材12内に取付け固定されている。これにより、外円筒部材12の内側と内円筒部材17の外側との間には、上部が取付板18で閉鎖され且つ下部のみが下向きに開放された円環状のスペース19が形成される。
また、スクリーン装置5を通過したし尿類1を沈殿分離槽9へ供給する供給管路20(供給経路の一例)の端部は、槽本体11を貫通し、外円筒部材12の接線方向に沿って設けられており、外円筒部材12の内周面に開口して上記スペース19に連通している。
さらに、図6に示すように、上記越流堰13を越流したし尿類1を沈殿分離槽9から貯留槽7へ排出する第1の排出管路23(排出経路の一例)と、上記排出口22から排出された沈殿物を脱水機10へ送る第2の排出管路24と、上記脱水機10によって分離された液分を貯留槽7へ排出する第3の排出管路25とが設けられている。尚、第1の排出管路23の端部は越流堰13の外周方(下流側)に形成された排出溝13aに連通し、第2の排出管路24の一端部が排出口22に接続されている。
次に、上記脱水機10の構成を以下に説明する。
図4,図5に示すように、脱水機10は排出口22から排出された沈殿物を脱水する濾過式の遠心脱水機であり、本体30内に、円筒状のバスケット31と、このバスケット31を回転させる回転駆動装置32(モーター等)とが設けられている。上記バスケット31は本体30内に設けられた回転軸34に上方から嵌め込まれており、回転軸34が上記回転駆動装置32に連動連結されている。上記バスケット31の上端には開口部31aが形成されており、バスケット31の周壁部31bには、内外周面に開口する多数の透過孔33が形成されている。また、周壁部31bの上端には、内側へ突出する鍔部31cが形成されている。
上記バスケット31の内側には、上部が開口した袋状の濾布38が着脱自在に内張りされている。尚、濾布38の上縁部には、折返し部38aが全周にわたって形成されており、この折返し部38aが上記バスケット31の鍔部31cに脱抜可能に嵌め込まれている。また、上記本体30の上部には、蓋35によって開閉可能な投入口36が形成されており開口部31aの上方に位置している。さらに、本体30の下部には、バスケット31の内側から外側へ透過した液分を排出する液排出部37が形成されている。この液排出部37には上記第3の排出管路25(図6参照)の一端が接続されている。尚、上記第2の排出管路24の他端部は投入口36の上方に配置されている。
また、図6に示すように、上記受入槽2内のし尿類1をスクリーン装置5へ送流する送流管路43には、し尿類1に含まれる夾雑物を破砕する破砕機44が設けられている。また、上記第2の排出管路24と貯留槽7から生物処理槽3に至る管路45とにはそれぞれ、ポンプ46,47が設けられている。また、上記スクリーン装置5で捕捉された夾雑物はスクリュープレス48で脱水され、スクリュープレス48から排出された固形分は焼却設備49で焼却され、スクリュープレス48から排出された液分は上記供給管路20へ送られるように構成されている。
以下、上記構成における作用を説明する。
図6に示すように、し尿類1は、受入槽2に受け入れられた後、送流管路43を通ってスクリーン装置5へ供給され、スクリーン装置5を通過する際に夾雑物が除去され、その後、スクリーン装置5から供給管路20を通って沈殿分離槽9へ供給される。そして、し尿類1中に含まれる比重差の大きな固形物S(砂類や種類)は槽本体11の底部に沈殿し、越流堰13を越流したし尿類1は排出溝13aから第1の排出管路23を流れて貯留槽7へ排出される。
この際、図2,図3に示すように、し尿類1は、供給管路20を通って沈殿分離槽9の
外円筒部材12内のスペース19へ接線方向から流れ込み、外円筒部材12の内周面と内円筒部材17の外周面とに案内されて旋回する。そして、上記スペース19は上部が取付板18で閉鎖され下方のみが下向きに開放されているため、上記供給管路20から流れ込んだし尿類1は外円筒部材12内で下降旋回流51になる。これにより、し尿類1中の比重差の大きな固形物Sは、重力と上記下降旋回流51による下向きの力とによって、優先的に外円筒部材12の下端から液分と共に排出され、槽本体11の底部へ速やかに沈降するため、重力のみによる沈降と比べて、固形物Sが短時間で沈降し易く、沈殿分離が促進される。
また、し尿類1に含まれる比重差の小さな浮遊物質(SS)や水より比重の軽い油脂等は、液分と共に、内円筒部材17内を下から上へ流れて、外円筒部材12の内部から上方の越流部15を越流し、外円筒部材12の外部へ排出され、その後、越流堰13を越流して貯留槽7へ排出される。これにより、し尿類1に含まれる比重差の大きな固形物S(砂類や種類)と、比重差の小さな浮遊物質(SS)や油脂等とが外円筒部材12内で上下に分離され、上記固形物Sは外円筒部材12の下端から排出され、上記浮遊物質(SS)や油脂等は、外円筒部材12の上端から排出され、越流堰13を越流して貯留槽7へ排出される。したがって、分離装置6の沈殿分離槽9は、比重差の大きな固形物Sを優先的に短時間で沈殿させて分離する能力に優れ、さらに、油脂が長期間にわたり槽本体11内に留まってしまうのを防止することができる。
また、槽本体11内に固形物S等の沈殿物が所定量沈殿した場合、図4の実線で示すように、脱水機10の蓋35を開き、ポンプ46を作動することによって、上記沈殿物は液分と共に、排出口22から排出され、第2の排出管路24を経て、脱水機10の投入口36からバスケット31内に投入される。その後、ポンプ46を停止し、上記蓋35を閉じ、回転駆動装置32を駆動して、バスケット31を回転させる。これにより、沈殿物のうちの液分Lは、バスケット31の内側から濾布38と透過孔33とを通過してバスケット31の外側へ透過し、液排出部37から第3の排出管路25を通って貯留槽7へ排出される。また、沈殿物のうちの固形物Sはバスケット31の内側に残留する。
バスケット31が回転している際、上記固形物Sは遠心力によってバスケット31の周壁部31bに押圧され、鍔部31cによって上記固形物Sがバスケット31の上方へ飛散することを防止している。
その後、蓋35を開き、濾布38の折返し部38aをバスケット31の鍔部31cから脱抜する。これにより、図5に示すように、濾布38を、バスケット31の内側から上方へ取り外し、開口部31aと投入口36とから脱水機10の外部上方へ取り出すことができ、固形物Sを濾布38ごと脱水機10の外部へ抜き取ることができる。
このように濾布38を用いることで、微小な固形物Sでも液分と分離することができる。また、固形物Sを濾布38ごと脱水機10から抜き取ることができるため、固形物Sを容易に回収することができる。
また、上記沈殿分離槽9において、し尿類1に含まれる比重差の大きな固形物S(砂類や種類)を優先的に沈殿分離しているため、沈殿物のほとんどは上記固形物Sで占められ、比重差の小さな浮遊物質(SS)や水より比重の軽い油脂等は沈殿物にほとんど含まれない。したがって、上記浮遊物質(SS)や油脂等が濾布38に付着して、濾布38が目詰まりするといった不具合の発生を低減することができる。
また、上記のように濾布38ごと固形物Sを回収した後には、新しい濾布38をバスケット31の内側に挿入し、濾布38の折返し部38aをバスケット31の鍔部31cに嵌め込み、濾布38をバスケット31の内面に添わすことにより、上記新しい濾布38をバスケット31内にセットすればよい。
尚、上記貯留槽7に貯留されたし尿類1は生物処理槽3へ送られて生物学的処理を施される。
また、上記沈殿分離槽9はし尿類1から比重差の大きな固形物Sを優先的に沈殿分離するものであり、したがって、沈殿分離槽9の滞留時間を、従来と比較して、30分以下の短時間に設定している。これにより、沈殿分離槽9の槽本体11の容積が小さくなり、沈殿分離槽9が小型軽量化される。
次に、本発明における第2の実施の形態を図7,図8に基づいて説明する。
脱水機10のバスケット31の鍔部31cは、周方向において複数分割(図7(a)では4分割)された平面視円弧状の分割鍔片31cA,31cB,31cC,31cDによって構成されている。これら分割鍔片31cA〜31cDはそれぞれ、ヒンジ53を介して周壁部31bの上端部に取付けられており、横倒姿勢(図8の実線参照)と起立姿勢(図8の仮想線参照)との間で揺動自在であり、且つ、ヒンジ53に備えられたスプリング(図示省略)によって横倒姿勢に付勢されている。
また、本体30の投入口36の周縁部54は、周方向において複数分割(図では4分割)された平面視円弧状の分割縁片54A,54B,54C,54Dによって構成されている。これら分割縁片54A〜54Dはそれぞれ、ヒンジ55を介して本体30の上部に取付けられており、横倒姿勢(図8の実線参照)と起立姿勢(図8の仮想線参照)との間で揺動自在であり、且つ、ヒンジ55に備えられたスプリング(図示省略)によって横倒姿勢に付勢されている。
尚、上記分割縁片54A〜54Dが起立姿勢になった場合の投入口36の直径Rは、上記分割鍔片31cA〜31cDが起立姿勢になった場合の開口部31aの直径rよりも、僅かに大きくなるように設定されている。
これによると、蓋35を閉じ、バスケット31を回転させて、脱水を行っている時、図8の実線で示すように、上記分割鍔片31cA〜31cDはスプリングの付勢力によって横倒姿勢に保たれているとともに、上記分割縁片54A〜54Dもスプリングの付勢力によって横倒姿勢に保たれている。この際、上記分割鍔片31cA〜31cDによって、固形物Sがバスケット31の上方へ飛散することを防止している。
また、脱水後、蓋35を開き、濾布38の折返し部38aをバスケット31の鍔部31cから脱抜し、濾布38を脱水機10の外部上方へ取り出す際、濾布38が分割鍔片31cA〜31cDと分割縁片54A〜54Dとをそれぞれ下から上へ押し上げるため、図8の仮想線で示すように、分割鍔片31cA〜31cDと分割縁片54A〜54Dとがそれぞれスプリングの付勢力に抗して横倒姿勢から起立姿勢へ揺動する。これにより、鍔部31cと周縁部54とが濾布38を取り出す際の邪魔にならず、濾布38の取り出しがスムーズに行える。また、濾布38を取り出した後、図8の実線で示すように、分割鍔片31cA〜31cDと分割縁片54A〜54Dとはそれぞれスプリングの付勢力によって横倒姿勢に保たれる。
上記第2の実施の形態では、鍔部31cと周縁部54とをそれぞれ4分割しているが、4分割以外の複数分割してもよい。
上記各実施の形態では、図6に示すように、沈殿分離装置6をし尿処理施設のスクリーン装置5と貯留槽7との間に設置しているが、設置箇所はスクリーン装置5と貯留槽7との間に限定されることはなく、例えば、スクリーン装置5の上流側等に設置してもよい。また、し尿処理施設以外、例えば下水処理施設やその他の施設などに設置してもよい。
上記各実施の形態では、図2に示すように、外円筒部材12の上端の高さを越流堰13の上端の高さよりも所定高さHだけ下位になるように設定しているが、外円筒部材12の上端の高さを越流堰13の上端の高さと同一(すなわちH=0)にしてもよい。
上記各実施の形態では、沈殿分離槽9内に固形物Sの沈殿物が所定量沈殿した場合、ポンプ46を作動して上記沈殿物を液分と共に抜き出しているが、所定時間毎に、ポンプ46を作動して沈殿分離槽9内の沈殿物を液分と共に抜き出してもよい。
上記各実施の形態では、被処理液の一例としてし尿類1を挙げたが、し尿類1に限定されるものではない。
本発明の第1の実施の形態における分離装置の沈殿分離槽の縦断面図である。 同、分離装置の沈殿分離槽の上部の拡大断面図である。 図1におけるX−X矢視図である。 同、分離装置の脱水機の図である。 同、分離装置の脱水機のバスケットと濾布の断面図である。 同、分離装置を備えたし尿処理施設の砂除去システムを示す模式図である。 本発明の第2の実施の形態における分離装置の脱水機の図であり、(a)はバスケットの平面図、(b)は脱水機本体の平面図である。 同、分離装置の脱水機の投入口の周縁部とバスケットの鍔部との縦断面図である。 従来の固形分分離装置の図である。
符号の説明
1 し尿類(被処理液)
6 分離装置
9 沈殿分離槽
10 脱水機
11 槽本体
12 外円筒部材(円筒部材)
13 越流堰
15 越流部
20 供給管路(供給経路)
22 排出口
23 第1の排出管路(排出経路)
31 バスケット
32 回転駆動装置
33 透過孔
36 投入口
37 液排出部
38 濾布
S 固形物
L 液分

Claims (4)

  1. 被処理液中に含まれる比重差の大きな固形物を分離する分離装置であって、
    沈殿分離槽の槽本体内に、上下両端を開口した円筒部材と、この円筒部材の外方に位置する越流堰とが設けられ、
    被処理液を沈殿分離槽の外部から円筒部材内へ供給する供給経路と、越流堰を越流した被処理液を沈殿分離槽の外部へ排出する排出経路とが設けられ、
    槽本体の底部に、沈殿物を排出する排出口が形成され、
    円筒部材の上端の高さを越流堰の上端の高さ以下にして、円筒部材の上方に越流部を形成し、
    上記供給経路は円筒部材の接線方向に沿って設けられていることを特徴とする分離装置。
  2. 沈殿分離槽の排出口から排出された沈殿物を脱水する脱水機が設けられていることを特徴とする請求項1記載の分離装置。
  3. 脱水機は、内外周面に開口する多数の透過孔を形成した円筒状のバスケットと、このバスケットを回転させる回転駆動装置と、沈殿物をバスケット内へ投入する投入口と、上記バスケットの内側から外側へ透過した液分を排出する液排出部とを備え、
    上記バスケット内に、袋状の濾布が着脱自在に内張りされていることを特徴とする請求項2記載の分離装置。
  4. 請求項1に記載された分離装置の使用方法であって、
    沈殿分離槽の滞留時間を30分以下にしたことを特徴とする分離装置の使用方法。
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