JP2003275509A - 固液分離装置及びその分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固液分離装置及び固液分離方法の提供。 【解決手段】 簡易なペーパーフィルターを使用する如
き、可動ベルト上のシート状濾過材で固液分離を行うに
際し、該濾過材上のケーキを剥離した後、濾過材とケー
キを個々に回収するものである。要は、ケーキを剥離し
た後の該濾過材をベルトの動きに対応して自在回転可能
なローラーに圧接させて濾過材とケーキを個々に回収す
る点に有る。又、濾過材上のケーキを剥離した後、該濾
過材を移動ローラー上でベルトの動きに対応し自在回転
可能で、必要に応じ強度調節可能な機能ローラーを介し
て該移動ローラー外周に圧接させ濾過材を回収すれば、
あらゆる対象分野での固液分離が出来る。この事は固液
分離処理により発生する残査の処理を容易に且つ実用的
に実施可能として従来無かった効率の良い活用が出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固液分散液をシー
ト状の濾過材で連続的に濾過脱水するにあたり、シート
状の濾過材と脱水ケーキを分離してそれぞれ回収するこ
とが可能な効率的固液分離装置及びこれを用いる固液分
離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境に対する意識が高まり、廃棄
物の減容化や再利用計画などを含む環境マネジメントシ
ステムＩＳＯ１４００１認証取得の動きや、ＰＲＴＲ法
の適用とも相俟って民間各社や各自治体においてゼロエ
ミッション計画などが立案され、具体的に実施され始め
ているところである。これを推進する上で、排水処理設
備などから排出されるスラッジや有価物を含む固液分散
液よりの固体成分分離、濃縮手段に欠かせないのが脱水
プロセスである。従来、フィルタープレス、真空脱水、
遠心分離（デカンター）、ベルトプレスなどの手段が汎
用されている。

【０００３】しかし、いずれも設備が高価な上取扱が難
しく、特殊なメンテナンスを必要とするなど多くの問題
が指摘されている。例えば、使い棄てのシート状濾過材
をステンレスネットなどの船底状（Ｕ字状）のエンドレ
スベルト上に配置し、その上に固液分散液を供給して濾
過分離を行う方式が有る。

【０００４】いわゆるペーパーフィルターを用いる極め
て簡便な方法で、古くから採用されているが、濾材とケ
ーキが一体化するために、脱水ケーキと濾過材を夫々分
別回収する方式が顧みられる事は無い。ところが鋭意検
討すると、問題は単に脱水濾過のみを目的としていて、
脱水ケーキと濾過材を常時一緒に回収しなければならな
いという難点が有った。

【０００５】更にこの難点を詳細に調べると、濾過材上
に脱水ケーキを付着させたままで排出させると、固定さ
れた位置に設置した回収ボックス内に収納せざるを得
ず、連続濾過脱水を行っているにもかかわらず、回収ボ
ックスの容量により回収量が限定されて、常に新たな回
収ボックスを用意して適宜交換をしなければならないと
いう点に端を発している。

【０００６】これを解決する方法として、ブレードなど
で脱水ケーキを剥離した後、濾過材をモーターで巻き取
る方法などが考えられるが、濾過材原紙ロール径の変化
に追従させるためにテンションメーターとの組み合わせ
が必要になるなど、複雑な手段を採用しなければならず
実用的でない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、濾過脱
水方式として簡便な脱水濾過方式であるペーパーフィル
ターを採用した場合に安定して連続運転する方式を検討
した。先ず、シート状の濾過材上の脱水ケーキのみを安
定して剥離出来るかどうかを研究した。

【０００８】この後、剥離後のシート状の濾過材を別個
に回収可能となれば、固液分散液中から固体成分のみを
簡易に回収でき、剥離したケーキをベルトコンベヤーで
どのような場所へも搬送出来る事になる。回収物は、夫
々別の濾過袋などに入れてさらに自然濾水や強制脱水し
て水分を減らすことも可能であり、有価物としての再利
用や廃棄物の減容化に繋がるものとして更に開発に専念
した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な観点で鋭意研究した結果、ペーパーフィルターのよう
な濾過方法を採用する場合に、簡易に脱水ケーキとシー
ト状の濾過材を夫々分離して回収する方法を見出し、本
願発明の特許出願を行なうに至った。即ち、本発明の要
旨とするところは、可動ベルト上のシート状濾過材で固
液分離を行うに際し、該濾過材上のケーキを剥離した
後、濾過材とケーキを個々に回収することを特徴とする
固液分離装置に関するものである。

【００１０】詳細には、濾過材上のケーキを剥離した
後、該濾過材をベルトの動きに対応して自在回転可能な
ローラーに圧接させて濾過材とケーキを個々に回収する
ことを特徴とする固液分離装置である。更には、濾過材
上のケーキを剥離した後、該濾過材を移動ローラー上で
ベルトの動きに対応し自在回転可能で、必要に応じ強度
調節可能なローラーを介して該移動ローラー外周に圧接
させ濾過材を回収することにより、シート状の濾過材を
完全にベルトと同じ速度で移動させることが可能な為、
後続工程でブレードによるケーキの剥離工程などの抵抗
があっても、強制的に排出できる利点がある。

【００１１】又、該濾過材をローラーに圧接させるに先
立ち、予め均一な径で構成される少なくとも一本の調整
ローラー上に導入して濾過材上のケーキを剥離せしめる
ことが出来る。これによりケーキ剥離後の濾過材がスム
ーズに回収出来るのである。

【００１２】本発明は、該濾過材から剥離したケーキと
濾過材の移動方向を自由に設定して搬送し得るベルトコ
ンベヤーシステムを採用する事で、シート状の濾過材か
ら剥離したケーキを濾過材の移動方向と異なった角度に
配置出来、予め設定したタイマーに基づいて正逆いずれ
の方向にも搬送し得るベルトコンベヤー上に振り分けて
回収するなど効率的ケーキ回収システムを提供するもの
である。

【００１３】本発明の濾過装置に用いられるシート状濾
過材としては、織布、不織布、又は紙などで有るが、構
成素材面では天然素材でも人工素材でも或いはその混合
品でも良く、身近にて容易に調達できるものを採用す
る。一方、本発明で対象とする固液分散液は単に水溶性
に限らず、非水溶性或いはその混合品についても分離対
象物として同様に取り扱う事が可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の濾過装置の出現により、
従来、ペーパーフィルターのような簡易濾過脱水装置の
場合には困難とされていた濾過脱水時の濾過材と脱水ケ
ーキとの分離が極めて容易になり、固液分散液からの固
体成分の回収が可能になったことは、廃棄物の減容化
や、スラッジからの有価物の回収や極めて容易になり、
ゼロエミッションの要請に応えるものとして、極めて画
期的なことである。

【００１５】本発明の第一の特徴は、ステンレスメッシ
ュ等からなるエンドレスベルト上に配置されたシート状
の濾過材により固液分散液を濾過脱水する、いわゆるペ
ーパーフィルターにおいて、濾過材上の脱水ケーキとシ
ート状の濾過材を容易に剥離する事が出来、濾過材を下
方にベルトと同じ速度で強制的に引き出す事により、濾
過材と脱水ケーキを夫々独立に回収できるようにした点
にある。このことは、これまでに実現し得なかったもの
であり、本発明により初めて可能になった新規な技術で
ある。

【００１６】本発明の第二の特徴は、剥離した脱水ケー
キを、シート状の濾過材の走行方向と異なった角度に配
置され、設定した時間に基づいて正逆いずれの方向にも
搬送得るベルトコンベヤー上に落として回収することに
より効率的に脱水ケーキを回収できるようにした点にあ
る。

【００１７】もしも、脱水ケーキをシート状の濾過材か
ら剥離しない状態で、ベルトコンベヤー上に移すと、た
とえベルトコンベヤーが全く同一方向に配置されている
場合でもシート状の濾過材がベルトコンベヤーの速度で
異常に引っ張られることになる。又、コンベヤーを異な
った角度に配置する場合には、シート状の濾過材が変位
する段階でその方向に強制的に引っ張られ、ステンレス
メッシュなどの支持体上から外れ濾過脱水操作が継続出
来ない状況となり易い。

【００１８】本発明に用いる圧接部分のローラーは、塩
化ビニル樹脂製のパイプを加工して中心に軸を通して自
在に回転出来る構成など簡単なものでも良く、両端の軸
にスプリングを取り付け、ステンレスメッシュなどの支
持体上のシート状濾過材を適宜押さえる事で十分な効果
を現出する。スプリングは、ローラー内部にボルトを通
してナット又は蝶ネジで締めるなど簡易な方法で強度を
調節するように配慮することが重要である。

【００１９】本発明に用いる市販のペーパーフィルター
は、濾過容量を大きくするために濾過部分を船底状（Ｕ
字状）にしているものが多く、シート状の濾過材上に脱
水ケーキを積層した状態ではブレードなどでの掻き取り
が困難である。これを回避するには、一旦均一な径を有
し自在回転するローラー上を通して、直線状に修正した
後、ブレードで脱水ケーキを掻き取ることが必要であ
る。但し、このような場合に、シート状の濾過材は下方
にテンションをかけて完全な伸張状態でなければ、濾過
材そのものが巻き込まれ掻き取り不可となるので、上記
のような圧接部のローラーの役割が極めて重要である。

【００２０】この様に圧接部のローラーを経由して引き
出された使用済み濾過材を、さらに下方に引き落とす場
合、通常ブレード移動端より直下に脱水ケーキを落下さ
せる場合が多くシート状の濾過材を斜め下方に引き出す
必要がある。その結果、脱水ケーキの残渣や濾過材に付
着した水分を受けいれる樋状の流下溝が必要となるが、
濾過材が濡れている事より周辺に付着し易く、その部分
に停滞して以後濾過脱水操作を継続することができない
事態となる。

【００２１】これを回避するには、回転自在の複数のロ
ーラー上を経由させて最後に真下に落す部分に配置され
るローラーとして、圧接ローラーの回転速度より大きい
回転速度で回転するローラーを用いて下方に引き落とす
方法が、最も効果的であることを見出した。この方法に
よれば、極めてスムーズに使用済み濾過材が斜め後方へ
引き出され、回転ローラーの真下にあるボックス内へ確
実に回収出来る。

【００２２】一方、ブレードで掻き落された脱水ケーキ
は、濾過材など他の異物を含むことなく単独で、直下に
配置されたコンベヤーにより所定の位置に設置されたボ
ックス内に回収される。ベルトコンベヤーの配置の角度
は、特に限定されないがペーパーフィルターと直角の方
向に配置し、タイマーを一定の時間毎に正逆方向が変わ
るように設定すれば、両サイドに設置した脱水ケーキの
回収ボックスを用いて、長時間の濾過脱水運転が可能と
なり、その利便的効果は本発明の大きな特徴である。

【００２３】又、回収ボックスの下部にパンチングメタ
ルなどの棚を設け、或いは底部にコック又はバルブ付の
排出用ノズルを設けた構造とすれば、予め織布又は不織
布の濾過用袋を設置して、その中に脱水ケーキを所定量
収納した後、常圧又は加圧下で放置するなどの手法で、
更にケーキの水分率を下げることができる。上記のよう
に、ベルトコンベヤーを交互使用することにより、脱水
効率が著しく向上出来る。

【００２４】本発明に用いるシート状の濾過材として
は、２０〜６０ミクロンの目開きで素材がポリエステ
ル、ポリプロピレン、レーヨンなどの不織布、綿、合成
繊維の織物或いは市販紙が用いられ、巾５００ｍｍ〜１
０００ｍｍ、長さ１００ｍ以上のものをロール状にし、
ステンレスメッシュなどのエンドレスベルトの他端から
その移動に伴って供給出来る様に取り付けて使用する。

【００２５】以上に述べた本発明の濾過装置の例として
その構成を示すと、図１に示す通りである。可動ベルト
１の動きに応じてシート状濾過材２が送り出され、その
上に固液分散液３を所定量ずつ供給しながら濾過、脱水
と進み脱水ケーキ５が形成される。可動ベルト１は、モ
ーターなどで駆動される移動ローラー４により、供給さ
れる固液分散液の液面があるレベルまで高くなったらそ
れを感知して動くような構造とするのが一般的である。

【００２６】脱水ケーキ５が積層したシート状濾過材２
は、可動ベルト１から離れて調整ローラー６上に導入さ
れた後均一に広げられた状態で、ブレード７により脱水
ケーキ５が剥離され、スプリング８により移動ローラー
４の外周部に接して移動可動ベルト１とこれに圧接され
ている機能ローラー９との間に圧挟されて下方に引き出
される。こうして引き出された使用済みシート状濾過材
２は、必要に応じて配置された複数のローラー上を経由
して、定められた回転数で回転するモーター１０により
駆動するガイドローラー１１により強制的に引っ張られ
て下方のシート状濾過材回収ボックス１２に回収され
る。

【００２７】一方、ブレード７により剥離された脱水ケ
ーキ５は、ベルトコンベヤー１３の上に落されて搬送さ
れ、脱水ケーキ回収ボックス１４内に収納される。脱水
ケーキ回収ボックス１４の中には、シート状濾過材２と
同等の目開きを有する濾過材料で作製された濾過袋１５
を予め設置してこの中に脱水ケーキ５を回収した後、さ
らに常圧又は加圧状態でさらに脱水を行うことにより濾
過が行われ、最終的に、固液分散液中の水分が濾過水１
６として回収される。

【００２８】図２は、調整ローラー６とブレード７によ
り脱水ケーキが剥離されたシート状濾過材２が、スプリ
ング８で可動ベルト１に押し付けられた機能ローラー９
により下方に引き出される部分の拡大図を示すものであ
る。本発明により、固液分散液の濾過脱水が連続的かつ
極めて簡便に行うことができ、排水処理で発生するスラ
ッジの脱水、廃棄物の減容化や有価物としての再利用が
容易になるので、ＩＳＯ１４００１認証取得やＰＲＴＲ
法への対応が可能になり、地球環境保護に大きく貢献出
来るものである。

【００２９】以下、実施例を示して本発明を説明する。

【実施例】実施例１ １０メッシュのステンレス製ネットからなる可動ベルト
の巾が、５００ｍｍ、移動ローラー間の長さが約１６０
０ｍｍの図１に示すような構造のペーパーフィルター
に、巾５００ｍｍ、目開き４０ミクロンのレーヨン製不
織布からなるシート状濾過材ロールを設置して、５０ミ
クロン以上のサイズになるように予め凝集処理したカー
ボンブラックの分散液（ＳＳ：１２０，０００ｍｇ／
Ｌ）を毎分３０Ｌの供給量にて供給して、２時間連続濾
過を行った。

【００３０】ペーパーフィルターは、液面があるレベル
以上になると液面計によりリミットスイッチが作動して
可動ベルトが動き、新しいシート状濾過材が供給される
仕組みとなっており、濾過脱水された脱水ケーキがシー
ト状濾過材上に積層された形で送り出されるようになっ
ている。

【００３１】図１に示すような構造の装置により、脱水
ケーキはシート状濾過材から容易に剥離されて、ペーパ
ーフィルターと直角の方向に配置されたベルトコンベヤ
ー上に落されて搬送され、ベルトコンベヤーの両サイド
に設置された約１ｍ^３の脱水ケーキ回収ボックスに収納
された。又、シート状濾過材は下方の回収ボックス中に
安定して回収された。ベルトコンベヤーは、タイマー設
定により１時間経過すると正逆、方向が切り替わるよう
にして、片方の脱水ケーキ回収ボックスが満杯になる
と、他の回収ボックス中の収納されるようにした。

【００３２】脱水ケーキ回収ボックス中には、目開き４
０ミクロンのポリプロピレン織布からなる濾過袋を設置
しておき、満杯になった方の脱水ケーキを密封して上か
ら簡単な荷重をかけてさらに脱水を行った結果、一つの
濾過袋中に含水率６５％の脱水ケーキが、約３００ｋｇ
回収された。

【００３３】比較例１ 実施例１において、機能ローラーを介在させずに、同様
の濾過脱水を行った結果、脱水ケーキの剥離も困難で、
ペーパーフィルターの運転自体も困難であった。 比較例２

【００３４】実施例１において、機能ローラーを経由し
て、ガイドローラーを使用せずにそのままシート状濾過
材を回収しようとしたところ、脱水ケーキの剥離そのも
のは容易に行うことができたが、使用済みシート状濾過
材が濡れているために機能ローラー、補助ローラーや樋
などに付着して連続運転が困難であった。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、簡便な脱水濾過方式である
ペーパーフィルターを採用する技術を基本として改善し
た安定で連続運転可能な新規な装置の提供とその方法で
ある。その最大の解決手段は、従来では用いられていな
い方式であるベルト上のシート状濾過材で固液分離を行
うに際し、該濾過材上のケーキを剥離した後、濾過材と
ケーキを個々に回収出来ることである。

【００３６】この手段を組み込んだ装置として、固液分
散液の濾過脱水を連続的かつ極めて簡便に行うことがで
き、排水処理で発生するスラッジの脱水、廃棄物の減容
化や有価物としての再利用を容易にする利点を有する。

【００３７】この事は、固液分散液の濾過脱水が連続的
かつ極めて簡便になり、排水処理で発生するスラッジの
脱水が容易となるなど工業的に極めて優れ、ＩＳＯ１４
００１認証取得やＰＲＴＲ法への対応が可能になり、地
球環境保護に大きく貢献出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過装置の一例を示すものである。

【図２】本発明の一部である機能ローラーの部分を示す
ものである。

【符号の説明】

１ 可動ベルト ２ シート状濾過材 ３ 固液分散液 ４ 移動ローラー ５ 脱水ケーキ ６ 調整ローラー ７ ブレード ８ スプリング ９ 機能ローラー １０ モーター １１ ガイドローラー １２ 回収ボックス １３ ベルトコンベヤー １４ 脱水ケーキ回収ボックス １５ 濾過袋 １６ 濾過水

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｄ 39/16 Ｂ０１Ｄ 33/36 39/18 Ｃ０２Ｆ 11/12 (72)発明者 宮内 幸広 愛知県犬山市四季の丘二丁目13番地 (72)発明者 松田 順二 愛知県小牧市間々433ソレアード101 Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BA12 BA13 BB02 BB03 BB05 CA10 CB03 CB04 CB09 4D026 BA03 BB01 BC12 BC18 BD05 BD06 BF04 BF11 4D059 AA03 BE09 BE13 BE70 CB18

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可動ベルト上のシート状濾過材で固液分離
   を行うに際し、該濾過材上のケーキを剥離した後、濾過
   材とケーキを個々に回収することを特徴とする固液分離
   装置。
2. 【請求項２】濾過材上のケーキを剥離した後、該濾過材
   を移動ローラー上でベルトの動きに対応し自在回転可能
   なローラーに圧接させ濾過材を回収することを特徴とす
   る請求項１記載の固液分離装置。
3. 【請求項３】濾過材上のケーキを剥離した後、該濾過材
   を移動ローラー上でベルトの動きに対応し自在回転可能
   で、必要に応じ強度調節可能な機能ローラーを介して該
   移動ローラー外周に圧接させ濾過材を回収することを特
   徴とする請求項１ないし２記載の固液分離装置。
4. 【請求項４】該濾過材を該機能ローラーへの圧接に先立
   ち、予め均一な径で構成される少なくとも一本の調整ロ
   ーラー上に導入して濾過材上のケーキを剥離せしめるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３記載の固液分離装置。
5. 【請求項５】該濾過材が、移動ローラーの回転速度より
   大きい他のガイドローラーにより案内されることを特徴
   とする請求項１ないし４記載の固液分離装置。
6. 【請求項６】該濾過材から剥離したケーキと濾過材の移
   動方向を自由に設定して搬送し得るベルトコンベヤーシ
   ステムを採用することを特徴とする請求項１ないし５記
   載の固液分離装置。
7. 【請求項７】該濾過材が、織布、不織布、又は紙からな
   ることを特徴とする請求項１ないし６記載の固液分離装
   置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７に記載した装置により固
   液分離する方法。