JP2001009218A - バスケット型遠心分離機を用いた濾過方法及び濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プレコート層が目詰まりし易い微粒固形分を含
む低濃度懸濁液であっても、バスケット型遠心分離機に
よる連続運転を可能として効率良く懸濁液を濾過し、清
澄液と含水率の低い固形物を回収する。また、回収する
固形分に濾過剤を混入させることなく掻取り、再利用す
る際の後処理を不要とする。また、プレコート層の長寿
命化を図る。 【解決手段】バスケット内固形分層の内側に形成される
懸濁液、又はバスケットをオーバーフローする懸濁液を
検出し、その信号を受け制御装置でバスケット回転数と
固形層を掻き落とす掻取装置等を制御して連続運転す
る。また、バスケット内固形分層の掻取厚みを微量に制
御出来るようにして、懸濁液から分離堆積した固形分の
バスケット内残留厚みを極小にして掻取り、効率良く濾
過剤成分の混入なしで回収し、また、濾過剤のプレコー
ト層の必要最小限の劣化厚みの掻取りを可能とし、高効
率運転を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、固形粒子と液体の
混合物である懸濁液をバスケット型遠心分離機により固
液分離する濾過方法及び濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体中に懸濁している固形分濃度
が０．１Ｖｏｌ％から数ｐｐｍ以下の低濃度懸濁液から
固形微粒子を分離して清澄液を得る事を目的とする濾過
装置としては、連続式回転真空濾過機や加圧式葉状濾過
機が知られている。

【０００３】連続式回転真空濾過機は、上部開放の供給
液の槽に濾過円筒を浸して回転させ、濾過剤の背面（円
筒の内部）を真空にして吸引する事に依り濾過するもの
であり、比較的大量の処理に適しているが、難濾過性物
質には適さない。また、真空吸引による濾過のため濾過
剤プレコート層の厚さが通常２mm程度が限度であり、表
面付着層を連続的に掻き落としているので、プレコート
層の耐用時間が比較的短く、プレコート層の再形成に手
間が掛かる等の問題がある。

【０００４】加圧式葉状濾過機は、円筒形の圧力容器の
中に多数の濾葉を設け、予め厚さ２mm程度のプレコート
層を形成しておき、処理液を容器内にポンプ圧力で圧入
して濾過するものであり、可動部がなく比較的簡単な構
造で清澄液が得られる特徴があるが、濾過終了後には運
転を止めて残留スラリを排出する必要があり、また、清
浄水を入れてプレコート層を取除く為に分離した固形物
が汚泥状になる難点があった。

【０００５】ところで、バスケット型遠心分離機は、従
来、高い清澄度の濾液を目的とせず、数％以上２０〜３
０％程度の比較的固形分濃度が高い懸濁液で固形分の粒
子が比較的大きいものや難濾過性物質に適し、固形分を
できるだけ含水率の低い状態で製品として取出す事を目
的として使用されており、固形分濃度が低く固形分が微
粒子の懸濁液や清澄度の高い濾過には適さないとされて
いた。つまり、バスケット型遠心分離機は、固形分濃度
がある程度以上の場合には、濾過作用に依ってバスケッ
トの濾材面に分離された固体粒子が付着堆積し、これが
その後の濾過に濾材として作用しつつ（ケーキ濾過）、
濾過が進行してケーキが生成される。

【０００６】ところが、固形分濃度が薄くて固形分が微
粒子の場合には、この様なケーキ濾過の作用がないので
濾過剤の目詰まりが生じ易く、適切な濾過が行い難かっ
た。また、濾過助剤をプレコートとして使用しても、起
動―給液―濾過―制動―掻取という１サイクルを通常数
十分で行った後に、その都度運転を止めてプレコートす
る操作が加わるなど、運転が頻雑で効率的な濾過が行え
なかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、その課題とする処は、液体中の懸濁している固形
分の濃度が低く、また、固形分が微粒子の場合のように
プレコート層の目詰まりが早い場合であっても、バスケ
ット型遠心分離機を用いて人手を介すること無く効率的
な連続運転が行え、固形分を含水率の低い状態で回収で
きる様にした濾過方法及びその装置を提供することを目
的とする。また、本発明は固液分離して回収する固形分
に濾過剤を混入させること無く回収して、容易に再利用
を可能とすることを目的とする。また、本発明はプレコ
ート層の長寿命化を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る濾過方法は、バスケット内面に濾過剤
のプレコート層を形成するプレコート工程と、懸濁液を
該バスケット内に供給して固液分離する濾過工程と、該
バスケット内面に形成する固形層を掻取る掻取工程と、
掻取った固形物を該バスケット外に排出する排出工程を
含むバスケット型遠心分離機を用いた濾過方法におい
て、固形層の濾過抵抗により該固形層の内側に形成され
る懸濁液層又はバスケットをオーバーフローする懸濁液
を検出器により検出し、該検出器からの信号を受けた制
御手段によりバスケット回転数と固形層を掻き落とす掻
取装置とを制御して連続運転することを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、前記掻取装置により掻き
落とす固形層が、プレコート層により捕捉された固形分
の層であるように制御することを特徴とする。また、本
発明は、掻取装置により掻き落とす固形層が、プレコー
ト層の一部と該プレコート層により捕捉された固形分の
層であるように制御することを特徴とする。また、本発
明は、掻取装置の掻取刃移動量をほぼ０．１ｍｍのステ
ップで制御することを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る濾過装置は、バスケッ
トと掻取装置を具備したバスケット型遠心分離機と、該
バスケット内面の懸濁液又は該バスケットをオーバーフ
ローする懸濁液を検出するための検出器と、該検出器か
らの信号を受けてバスケットの回転数と該掻取装置を制
御する制御装置を具備したことを特徴とする。また、本
発明は、掻取装置の駆動にパルスエンコーダ付き油圧シ
リンダーを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の一
例を図面に基づいて説明する。図１は、全体構成の概略
図であり、図２はバスケット２の部分拡大概略図であ
る。図１の濾過剤スラリー槽２１に濾過剤Ａと水が投入
され、攪拌機２２により攪拌混合されて濾過剤スラリー
となり、該濾過剤スラリーは濾過剤スラリー供給ポンプ
２３により濾過剤スラリー流量調節弁２４を経てバスケ
ット２の内側に供給される。なお、濾過剤Ａとしては、
珪藻土やパーライト等やその混合物が一般的に使用され
るが、水中で負に荷電した微粒子を除去するための吸着
性が要求される場合は活性炭を使用するなど、その特性
を生かして適宜選択すればよい。

【００１２】バスケット２は円筒状のパンチングメタル
で作られており、サポート部やベルトを介して電動機４
により回転駆動するようになっている。バスケット２の
内面には図２に示すように濾布３が施されており、供給
された一定量の濾過剤スラリーはバスケット２の高速回
転による遠心力で脱水されてバスケット２の内面に濾布
３を介してほぼ均一に濾過剤がプレコートされ、プレコ
ート層Ｄが形成される。なお、含有する濾過剤の成分に
よって厚みが不均一にプレコートされる場合は、必要に
応じプレコート層均一化のための掻取工程を入れてもよ
い。以上がプレコート工程である。

【００１３】プレコート層Ｄが形成されると、懸濁液Ｂ
が懸濁液槽３１から懸濁液供給ポンプ３２により懸濁液
流量調節弁３３を経て濾過剤がプレコートされたバスケ
ット２の内側に供給される。供給された懸濁液の液部は
遠心力によりプレコート層Ｄの内側から外側へと透過し
て清澄液となり、ライン４１へと流れて清澄液槽４２に
回収され、再利用のため清澄液ポンプ４３により系外へ
送られる。なお、この清澄液はケーシング１の図示しな
いノズルよりバスケット内に注入し、バスケット洗浄水
として使用することもできる。一方、懸濁液中の固形分
はプレコート層Ｄに捕捉され堆積し、図２に示すような
固形分層Ｅを形成する。以上が濾過工程である。

【００１４】濾過工程が進むと固形分層Ｅの厚みが増
し、濾過抵抗が増して濾過速度が落ち、遠心力により固
形分層Ｅの内側に形成される懸濁液の層の厚みが増し、
やがてはバスケット２の上部からオーバーフローする。
オーバーフローした懸濁液はライン３４へと流れ、懸濁
液槽３１へ戻る。そこで、このバスケット２の内側に形
成し厚みが増した前記懸濁液層を検出器６ａにより検出
し、又は前記バスケット２をオーバーフローした懸濁液
を検出器６ｂにより検出し、該検出器６ａ又は６ｂから
の信号を受けた制御装置７により次のような制御を行う
ことにより、効率の良い運転が行え、従来技術の煩雑で
非効率的な運転を解決できる。なお、図１の検出器６ａ
のセンサー位置は前記懸濁液層を検出する位置の一例を
示す。また、検出器６ｂのセンサー位置はバスケットを
オーバーフローした懸濁液を検出する位置の一例を示
し、ライン３４の水平部に位置する等であっても良い。
以下、検出器６ａ又は６ｂを検出器６と称す。

【００１５】すなわち、検出器６からの信号を受けた制
御装置７の制御により、まず懸濁液流量調節弁３３が閉
じて懸濁液の供給が止められ、高速回転していたバケッ
ト２は固形分層Ｅの内側に形成されていた懸濁液層がな
くなる所定時間を経過すると微速回転となり、掻取装置
８が制御されて掻取刃９が移動し、固形分層Ｅとプレコ
ート層Ｄの一部の掻取が行われる。なお、バケット２の
回転数を微速回転に切り替えるタイミングをライン４１
の流量が少なくなったことを検出しておこなう、あるい
はバスケット２内の懸濁液層がなくなったことを検出す
る等によっておこなってもよい。

【００１６】掻取られた固形分は回収されて、その成分
に応じて再利用することができる。なお、該固形分を再
使用するにあたって、その用途目的によりプレコート層
Ｄの成分（すなわち濾過剤成分）の混入が問題となる場
合が多い。この場合、プレコート層Ｄを含まないように
固形分層Ｅを僅かに残して掻取るように制御することに
より、プレコート層Ｄの成分の混入のない固形分が産業
上有益な副産物として回収できるという大きな効果が得
られる。

【００１７】この場合、バスケット２に残す固形分層Ｅ
の厚みを極小にするほど濾過抵抗が小さくなり濾過速度
が増すことになり、かつ掻取った固形分には濾過剤成分
の混入を防ぐことができる。一般に、混合物を成分毎に
分別するには相当な設備と費用を必要とするが、本発明
によれば、それを必要としない。

【００１８】ここで、種々の試験と検討を重ねた結果、
発明者は掻取り装置の駆動にパルスエンコーダ（位置検
出器）付き油圧シリンダーを用いることが好ましいこと
を見出した。すなわち、パルスエンコーダ付き油圧シリ
ンダーを用いることにより、０．１ｍｍの移動で１パル
スの矩形波が出力され制御できるので、掻取刃が移動を
開始する位置を基点として予め位置情報を設定しておく
ことにより、移動動作中にパルスカウントし設定値に達
した位置で保持可能であり、０．１ｍｍという微小単位
の厚みで掻取量も制御できるので、固形分層Ｅを薄く残
して掻取ることができ、さらに高効率な運転が可能とな
った。なお、前記パルスエンコーダには停止動作をより
正確に行う為の制御装置等を付随させることもできる
が、本明細書ではこれらの制御装置等が付随する場合も
含めてパルスエンコーダと称する。

【００１９】勿論、濾過速度を増すために劣化したプレ
コート層Ｄを掻き落とす場合であっても、劣化した部分
のみの最小限の厚みで掻き落とすことができるため、プ
レコート層Ｄを効果的に利用できることになり、１回の
プレコートでそれだけ大量の懸濁液を濾過処理すること
ができ、より効率が高くなる。以上が掻取工程である。

【００２０】掻取られた固形分はバスケット２の下部に
あるホッパー１０へと落下させ、副産物として再利用等
のため系外へ送り出される。以上が排出工程である。

【００２１】排出工程でバスケット２内より掻取られた
固形分が排出されると、バスケット２が高速回転に切り
替えられ、懸濁液流量調節弁３３が開いて懸濁液の供給
が始まり、濾過工程が再び開始される。なお、上記の掻
取工程と濾過工程のサイクルを所定回数繰り返したあと
に、途中、プレコート層Ｄの劣化した部分を含めて掻取
りを行う工程を入れるように制御することにより、濾過
速度を回復して運転することができる。この場合も、前
記したように掻取り装置の駆動にパルスエンコーダ付き
油圧シリンダーを用いることにより、プレコート層Ｄの
掻取量を必要最小限にすることができる。すなわち劣化
の少ない部分までも掻落とすことなく濾過速度を回復で
きるので、それだけ長時間連続で高効率の運転が可能と
なる。このことは、濾過剤の有効利用（節約）や濾過剤
をプレコートするプレコート工程の回数低減という効果
をももたらす。

【００２２】また、プレコート層Ｄの清澄濾過可能厚み
位置を予め制御装置７に設定しておき、濾過工程と掻取
工程のサイクルを繰り返したあとに、プレコート層Ｄの
厚みが清澄濾過可能範囲以下になった場合に、前記プレ
コート工程に切り替わり、プレコート層Ｄの厚みを所定
量にすることができる。すなわち、プレコート工程のあ
と、濾過工程と掻取工程のサイクルを繰り返し、掻取工
程時にプレコート層Ｄが清澄濾過可能範囲以下になり再
びプレコート工程に戻り、濾過工程、掻取工程へと連続
運転が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、処理工程切り替えのために途中で運転を止める必要
がなく、自動的に各工程へと移り処理を行うことがで
き、人の手を介する必要もないので、従来はプレコート
層の目詰まりが比較的早く頻繁に運転を止めて作業をす
る必要のあった固形分濃度が薄くて固形分が微粒子の懸
濁液であっても、バスケット型遠心分離機を用いて効率
良く濾過することができる。さらには、前記のような従
来はバスケット型遠心分離機を用いることが不適とされ
ていた懸濁液にも適用して、懸濁液中の固形分を含水率
の低い状態で回収できる。

【００２４】また、本発明によれば、バスケット内固形
層の掻取厚みを微量に制御することが出来るので、懸濁
液から分離した固形分層をプレコート層上に微量だけ残
し、効率良く濾過剤成分混入のない固形物を回収するこ
とができ、後処理なしで回収固形物を産業上使用するこ
とが出来る。また、同様に、劣化したプレコート層を掻
取る際にも必要最小限の厚みのみ掻落とすことができる
ので、濾過剤の消費を少なくできるばかりか、プレコー
ト工程の回数を減らすことができるので、より効率の良
い濾過処理ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る濾過装置の構成の概要を示す図。

【図２】バスケット型遠心分離機のバスケット要部概要
を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ バスケット ３ 濾布 ４ 電動機 ６（６ａ、６ｂ） 検出器 ７ 制御装置 ８ 掻取装置 ９ 掻取刃 １０ ホッパー １１ ベルトコンベアー ２１ 濾過剤スラリー槽 ２２ 攪拌機 ２３ 濾過剤スラリー供給ポンプ ２４ 濾過剤スラリー流量調節弁 ３１ 懸濁液槽 ３２ 懸濁液供給ポンプ ３３ 懸濁液流量調節弁 ３４ ライン（オーバーフロー懸濁液戻りライン） ４１ ライン（清澄液ライン） ４２ 清澄液槽 ４３ 清澄液ポンプ Ａ 濾過剤 Ｂ 懸濁液 Ｄ プレコート層 Ｅ 固形分層 （懸濁液から分離した固形分）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０４Ｂ 3/00 Ｂ０４Ｂ 3/00 Ｅ 11/02 11/02 11/08 11/08 13/00 13/00 (72)発明者 佐伯正廣 大阪府枚方市池の宮２丁目13番10号 Ｆターム(参考） 4D057 AA09 AB01 AC02 AD01 AE02 AF01 BA17 BA41 BB07 BB11 BC15 CA05 CA07 CB01 CB04 4D066 BA01 BB22 BB31 CA02 CA03 EA01 EA07 EA08 EA11 FA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バスケット内面に濾過剤のプレコート層
   を形成するプレコート工程と、懸濁液を該バスケット内
   に供給して固液分離する濾過工程と、該バスケット内面
   に形成する固形層を掻取る掻取工程と、掻取った固形物
   を該バスケット外に排出する排出工程を含むバスケット
   型遠心分離機を用いた濾過方法において、固形層の濾過
   抵抗により該固形層の内側に形成される懸濁液層又はバ
   スケットをオーバーフローする懸濁液を検出器により検
   出し、該検出器からの信号を受けた制御手段によりバス
   ケット回転数と固形層を掻き落とす掻取装置とを制御し
   て連続運転することを特徴とするバスケット型遠心分離
   機を用いた濾過方法。
2. 【請求項２】 掻取装置により掻き落とす固形層が、プ
   レコート層により捕捉された固形分の層であるように制
   御することを特徴とする請求項１記載のバスケット型遠
   心分離機を用いた濾過方法。
3. 【請求項３】 掻取装置により掻き落とす固形層が、プ
   レコート層の一部と該プレコート層により捕捉された固
   形分の層であるように制御することを特徴とする請求項
   １記載のバスケット型遠心分離機を用いた濾過方法。
4. 【請求項４】 掻取装置の掻取刃移動量をほぼ０．１ｍ
   ｍのステップで制御することを特徴とする請求項１ない
   し３いずれか記載のバスケット型遠心分離機を用いた濾
   過方法。
5. 【請求項５】 バスケットと掻取装置を具備したバスケ
   ット型遠心分離機と、該バスケット内面の懸濁液又は該
   バスケットをオーバーフローする懸濁液を検出するため
   の検出器と、該検出器からの信号を受けてバスケットの
   回転数と該掻取装置を制御する制御装置を具備したこと
   を特徴とする濾過装置。
6. 【請求項６】 掻取装置の駆動にパルスエンコーダ付き
   油圧シリンダーを具備したことを特徴とする請求項５記
   載の濾過装置。