JPH11253705A - 含水固形分の固液分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥の固液分離装置において、沈殿固形分の
ゲル性状を改善することにより、従来と同様の固液分離
装置によって脱水率を画期的に高めることが出来る方法
と、該方法を実施する装置を得ようとする。 【解決手段】 被処理液中の懸濁固形分を凝集沈殿さ
せ、生じた沈殿固形分を加熱して固液分離することを特
徴とする。図１において、高速回転するボウル１と、こ
れと同軸に配設され、かつ回転速度差を有して同方向に
回転するスクリュコンベア３とを有するスクリュデカン
タ型遠心分離機において、排出口近傍の固形分４の堆積
域に、ボウル外壁の加熱装置５を設けることによって、
ボウル内壁に堆積する固形分を加熱しながら固液分離す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は含水固形分の固液分離率
を高めるための固液分離方法及び装置、特に遠心分離機
などから排出される固形分などの固液分離率を高めるた
めの固液分離方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固形分が懸濁する被処理液から固形分を
分離する処理装置は、例えば下水処理の分野などで広く
用いられている。わが国では、大規模処理場においては
汚泥を遠心分離機によって脱水処理することが主流とな
っている。しかし、この脱水汚泥は８５％程度の含水率
であり、焼却・溶融処理を行い、あるいは緑農地への利
用や埋立て処分をするためには、さらに乾燥工程を経る
必要があった。また、これらの脱水汚泥は、含水率が高
いために重量が大で、臭気が激しいという問題があっ
た。

【０００３】例えばスクリュデカンタ型として知られる
遠心分離機は、一端に円錐部を有し、高速回転するボウ
ルと、これと同軸に配設され、ボウルとわずかに異なる
回転数で回転するスクリュコンベアからなり、１０００
ｇ〜３０００ｇにも達する遠心力で懸濁固形分をボウル
内面に沈殿させる。沈殿した固形分はスクリュコンベア
によってボウルの円錐部へ移送される。懸濁液を濃縮し
て行くと、水分を含んだゼリー状のゲルになることはコ
ロイドの一般的な性質としてよく知られているが、汚泥
処理などの場合には、沈殿を促進するため、高分子凝集
剤を添加して懸濁する固形分をフロック状にして処理す
ることが普通である。このため沈殿した固形分の含水率
がより高まる傾向が強い。

【０００４】このため、スクリュデカンタ型遠心分離機
においては、ボウルの一端を円錐形とし、スクリュコン
ベアによってビーチとよばれるボウル内の水面より高い
位置に沈殿物を移送し、水分のない位置で遠心力を作用
させることにより、或いはスクリュのピッチを小さくし
て強制的に体積を減少させてゆくことにより、圧密作用
によって含水率を低下させることなどが試みられてき
た。しかし、これらの試みにもかかわらず上記のように
含水率を８５％以下とすることは事実上困難であった。

【０００５】近年、海外においては下水の消化汚泥の遠
心分離機による分離の場合に、被処理液すべてを加熱す
る方法が採用されている。そして、この方法により含水
率５％程度の低下を可能とすると報じられている。この
方法は消化汚泥の処理だけに限られるわけではない。し
かし、全液量を加熱するので、大きな熱源を必要とす
る。また、固液分離機から排出される分離液から強い臭
気を発生するという問題があり、現実には消化汚泥の処
理にのみ利用されている。消化汚泥は嫌気処理するた
め、混合汚泥に比べ臭気が少なく、熱源として処理過程
で発生する消化ガスが利用出来るという利点があるから
である。しかし、日本においては、消化汚泥設備よりも
臭気の強い混合汚泥設備が主流であるだけでなく、下水
臭気に対する住民の拒否反応が強く、消化汚泥設備にお
いても導入された例はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、沈殿固形分
の性状を改善することにより、従来と同様の固液分離装
置によって脱水率を画期的に高めることが出来る方法
と、該方法を実施する装置を得ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の固液分離方法
は、被処理液中の懸濁固形分を高分子凝集剤を使用し或
いは使用せず、遠心力或いは重力などの物理的な力の作
用によって凝集、沈殿させ、生じた沈殿固形分を加熱し
て固液分離することを特徴とする。沈殿固形分は、沈殿
池における沈殿汚泥のように自然の重力による沈殿固形
分でもよく、遠心分離機、フィルタプレスなどの固液分
離装置により脱水形成された固形分でもよい。そして、
これら固液分離装置による固液分離過程で固液分離装置
中で加熱されてもよく、或いは固液分離装置を二段と
し、第一段の固液分離装置での脱水後に別装置とされて
いる第２の固液分離装置において加熱・脱水されてもよ
い。また、加熱は、４０℃〜７０℃の範囲であることが
望ましい。４０℃以下では加熱による脱水率の向上が殆
ど見られない。また、廃水の微生物処理は、水中の栄養
分を微生物が食べて固形化或いはガス化するものであ
り、固形分の構成には微生物の細胞膜が大きな役割を演
じている。しかし、７０℃以上ではこの細胞膜が破壊さ
れ、細胞液が流失してしまう危険が生じる。

【０００８】

【実施の態様】本発明の固液分離方法を有利に実施する
ための装置として、スクリュデカンタ型遠心分離機をあ
げることが出来る。一端に円錐部を有し、高速回転する
ボウルと、これと同軸に配設され、かつ回転速度差を有
して同方向に回転するスクリュコンベアとを有し、回転
中のボウル内に供給される懸濁液から固形分を遠心力に
よって分離沈降させ、これをスクリュコンベアによって
ボウルの一側に集積させることによって得られる含水率
の高い固形分をボウル一端近傍から排出するスクリュデ
カンタ型遠心分離機において、上記排出口近傍の固形分
の堆積域に、ボウル外壁の加熱装置を設けることによっ
て、ボウル内壁に堆積する固形分を加熱しながら固液分
離することによって本発明を実施することが出来る。上
記加熱装置は、ボウルの外側に配置した電熱装置、ボウ
ル外壁に沿って高温ガスを流すことによる加熱装置、バ
ーナなどによる直接加熱或いは摩擦熱による加熱装置な
ど、適宜の形式の加熱装置を用いることができる。

【０００９】本発明の実施は、上記のスクリュデカンタ
型遠心分離機に限られるものではなく、フィルタプレス
装置など、各種の固液分離装置において実施することが
出来る。また、従来構造の遠心分離機を第一段の固液分
離装置とし、ここからの水分を多く含んだ固形分を別装
置とされている第２の固液分離装置において加熱・脱水
するようにしてもよい。この方法によれば、第２の固液
分離装置のみを既設の遠心分離機に付設することによ
り、既設設備の固液分離能力を高めることが出来る。

【００１０】

【作用】本発明の方法による脱水率の変化についてのテ
スト結果を示す。 テスト１ 遠心濃縮機から脱水汚泥を採取した。含水率は８４．９
％であった。この汚泥を常温のまま、手搾りテストを行
なったが水は抜けなかった。この汚泥を加熱し、キムタ
オルで挟んで脱水すると水がにじみ出し、含水率の低下
が見られた。その結果は以下のようであった。

【表１】

【００１１】テスト２ テストは、ボウル外壁をバーナで直接加熱したスクリュ
デカンタ型遠心分離機を用いて行なった。

【表２】 なお、原液には無機凝集剤ＰＡＣが２０００ＰＰＭが添
加されていた。この結果により、本発明により固形分の
含水率を５〜１０％低下させることが容易に可能である
ことが明らかとなった。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照して、本発明を実施する装置
の実施例を説明する。図１は本発明を実施する遠心分離
機の固形分排出口近傍の部分断面図を示す。遠心分離機
のボウル１の固形分排出口２の近傍には、スクリュコン
ベア３により移送されて被処理液中の分離した固形分の
堆積層４が形成される。ボウルの円錐部外壁には、加熱
用ヒータ或いはヒートパイプによる加熱装置５が配設さ
れ、電源或いは熱源からのエネルギー供給（矢印）を得
てボウルを直接に加熱する。この実施例においては、ス
クリュコンベア３にも同様に加熱装置６が配設され、固
形分堆積層４を全体的に加熱する。なお、７はケーシン
グであり、Ａは加熱範囲を示す。

【００１３】図２の実施例では、加熱装置１６はボウル
１から僅かに離れて配置され、ボウル１を間接加熱す
る。この実施例では、加熱装置はケーシング７に固定す
ることが出来、エネルギーの供給など、装置の構造とし
ては大幅に簡素化することが出来る。また、本実施例及
び以下の実施例においてはボウル１のみを加熱している
が、必要に応じて、スクリュコンベア３にも加熱装置を
配設してもよいことはいうまでもない。

【００１４】図３の実施例は、高温ガスなどの加熱流体
による加熱装置２６を用いたものである。加熱流体の流
路２１は、ボウル１外面に固定された環状壁２２と、こ
れと僅かの間隙をおいてケーシング７に固定された断面
コ字状の環状壁２３によって形成される。環状壁２３に
は、適宜の数のノズル２４が配設され、高温流体Ｂがノ
ズル２４から流路２１中に供給される。２５は流体の排
出口である。また、同様の構造で、ノズル２４に変えて
バーナを配設し、バーナ炎によって直接にボウル１を加
熱してもよい。

【００１５】図４の実施例は、摩擦熱を用いた加熱装置
３６を用いた例である。ボウル１外面には、突条３１が
設けられ、摩擦片３２がこれと係合している。摩擦片３
２はケーシング７に固定され、バネ３３によって突条３
１に押圧されている。ボウルの高速回転により、摩擦熱
が発生し、突条３１が強く加熱される。

【００１６】図５はプレス固液分離機による実施例であ
る。濾布４１で形成されたプレス室内に、汚泥原液或い
は水分を多く含んだ汚泥固形分が弁４２を通じて供給さ
れ、加圧装置４３によって加圧脱水される。４４は分離
液の排出口である。この実施例においては、プレス室の
上下にヒータなどによる加熱装置４６が配設され、被処
理液を加熱しながら加圧脱水する。

【００１７】

【発明の効果】本発明の含水固形分の固液分離方法及び
装置は、上記のように含水固形分を７０℃以下の温度に
加熱することにより、含水率を容易に７５％程度まで低
減させることが出来、排出固形分の取扱が極めて容易な
ものとなる。しかも、遠心分離機において実施した場
合、加熱部分は装置内の固形分の堆積層のみでよく、加
熱温度が低いことと相俟って、エネルギーの消費量も高
いものとはならない。また、汚泥処理などに用いても、
排出される分離液は加熱されず殆ど常温のままなので、
臭気の発生も常温での処理と殆ど変わらず、わが国の特
殊な条件下でも問題なく実施できるという顕著な効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固液分離装置の第一実施例の構成を示
し、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線におけ
る断面図である。

【図２】本発明の固液分離装置の第二実施例の構成を示
し、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線におけ
る断面図である。

【図３】本発明の固液分離装置の第三実施例の構成を示
し、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線におけ
る断面図である。

【図４】本発明の固液分離装置の第四実施例の構成を示
し、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線におけ
る断面図である。

【図５】本発明の固液分離装置の第五実施例の構成を示
す概念図である。

【符号の説明】

１ ボウル ２ 固形分
排出口 ３ スクリュコンベア ４ 固形分
の堆積層 ５，６ 加熱装置 ７ ケーシ
ング １６，２６，３６，４６ 加熱装置 ２１ 加熱流
体流路 ２２，２３ 環状壁 ２４ ノズル ２５ 流体排出口 ３１ 突条 ３２ 摩擦片 ３３ バネ ４１ 濾布 ４２ 弁 ４３ 加圧装置 ４４ 分離液
排出口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液中の懸濁固形分を凝集沈殿さ
   せ、生じた沈殿固形分を加熱して固液分離することを特
   徴とする含水固形分の固液分離方法
2. 【請求項２】 低濃度の被処理液中の懸濁固形分を高分
   子凝集剤を使用し或いは使用せず、遠心力などの物理的
   な力の作用によって沈殿脱水し、生じた沈殿固形分を加
   熱して固液分離することを特徴とする請求項１の含水固
   形分の固液分離方法
3. 【請求項３】 上記加熱温度は、４０℃〜７０℃の範囲
   であることを特徴とする請求項１或いは請求項２の含水
   固形分の固液分離方法
4. 【請求項４】 低濃度の被処理液中の懸濁固形分を遠心
   力などの物理的な力の作用によって沈殿脱水する固液分
   離装置において、 生成された含水固形分の加熱装置を有することを特徴と
   する固液分離装置
5. 【請求項５】 高速回転するボウルと、これと同軸に配
   設され、かつ回転速度差を有して同方向に回転するスク
   リュコンベアとを有し、回転中のボウル内に供給される
   懸濁液から固形分を遠心力によって分離沈降させ、これ
   をスクリュコンベアによってボウルの一側に集積させる
   ことによって得られる含水固形分をボウル一端近傍から
   排出するスクリュデカンタ型遠心分離機において、 上記排出口近傍の固形分の堆積域に、ボウル外壁の加熱
   装置を設けることによって、ボウル内壁に堆積する固形
   分を加熱しながら固液分離することを特徴とする請求項
   ４の固液分離装置