JP2011050844A - 電気浸透脱水方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気浸透脱水の脱水濾液を汚泥等の含水物に添加して汚泥の電気伝導率を高め、脱水物の含水率を低下させるようにした電気浸透脱水方法及び装置において、脱水物の含水率を効率よく更に低下させることができる電気浸透脱水方法及び装置を提供する。
【解決手段】濾布よりなるコンベヤベルト１がローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。コンベヤベルト１の搬送方向に陽極ユニット２１〜２５が配列されており、脱水工程前半側のトレー６で集められた濾液は、濾液貯槽８に導入され、ポンプ９及び配管１０を介してホッパー５に供給可能とされている。配管１０からホッパー５内の汚泥に添加する濾液の電気伝導率は５００ｍＳ／ｍ以上特に１０００ｍＳ／ｍ以上であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水の生物処理汚泥、上水汚泥などの含水物を脱水するための電気浸透脱水方法及び装置に関するものであり、特に濾液を被処理含水物に添付するようにした電気浸透脱水方法及び装置の改良に関する。

排水の生物処理過程で発生する汚泥などの含水物を脱水処理する方法として、電気浸透脱水が周知である（特許文献１〜５、非特許文献１）。この電気浸透脱水処理では、被処理含水物に通電して、マイナスに荷電した汚泥を陽極側に引き寄せ、一方、汚泥の間隙水を陰極側に移動させて分離させながら加圧力をかけて脱水するため、機械的脱水処理の場合に比べて、脱水効率が高く、汚泥の含水率を更に低減することが可能である。

特許文献１の電気浸透脱水装置は、無端回動する下側フィルタベルト（陰極）と無端回動する上側プレスベルト（陽極）との間で汚泥を電気浸透脱水処理するように構成したものである。

特許文献２の電気浸透脱水装置は、上側プレスベルトとは別個に陽極としての電極ドラムを配置し、この電極ドラムによって上下のベルトを挟圧するように構成している。

特許文献３の電気浸透脱水装置は、無端回動するコンベヤベルトの上に汚泥を供給し、コンベヤベルトの下側の陰極板とコンベヤベルトの上方の陽極ユニットとの間で含水物を挟圧すると共に電流を通電して電気浸透脱水するように構成したものである。陽極ユニットはコンベヤ移動方向に複数個配設されている。各陽極ユニットの底面部には水平な陽極板が設置されている。この陽極板はエアシリンダによって押し下げ可能とされると共に、スプリングによって引き上げ可能とされている。コンベヤは、陽極板を上昇させた状態で、１スパン（陽極ユニットの設置間隔）分だけ含水物を移動させる。

特許文献４，５の電気浸透脱水装置は、両極を有した左右１対の濾板の間に２葉の濾布を配置している。濾布同士の間に汚泥を供給し、濾布を介して汚泥を挟圧すると共に、電極間に通電することにより、汚泥が電気浸透脱水処理される。処理後は、濾板を離反させ、次いで濾布同士を離反させて脱水物を取り出す。

このような電気浸透脱水方法における脱水効率を高めるために、次のようにして含水物の電気伝導率を高めることが提案されている。
食塩や硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの電解質（特許文献４）又は導電活性剤（特許文献２）を汚泥に添加する
汚泥を加温する（特許文献５）
脱水ろ液を回収し、脱水前汚泥に添加することで、脱水後ケーキのｐＨおよび電気伝導率を調整する方法（特許文献１）

このような従来の脱水効率の向上方法には、次のような短所がある。

食塩、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの電解質を汚泥に添加する場合、薬品コストが増大する。また、電解質を汚泥に均一に分散させるため、電解質を水に溶解させる必要があり、電解質溶解槽が必要となる。

汚泥を加温する方法では、汚泥に熱を加える必要があるため、加温設備が必要な上、加温のエネルギーが必要となる。

特許文献１の濾液再生利用の場合、脱水前半では電気伝導率の高い濾液が発生するが、脱水後半の濾液は電気伝導率が低い。特許文献１では、脱水により発生する濾液を全て回収、再利用するため、電気伝導率が高くない濾液を再利用することになる。このため添加濾液量が増え、高含水率の汚泥を電気浸透脱水することになるため、到達含水率が下がりにくい。

特開平１−１８９３１１ 特開平６−１５４７９７ ＷＯ２００７／１４３８４０ 特公平７−７３６４６ 特許第３５７６２６９

水処理管理便覧（平成１０年９月３０日丸善）Ｐ．３３９〜３４１

本発明は、電気浸透脱水の脱水濾液を汚泥等の含水物に添加して汚泥の電気伝導率を高め、脱水物の含水率を低下させるようにした電気浸透脱水方法及び装置において、脱水物の含水率を効率よく更に低下させることができる電気浸透脱水方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１の電気浸透脱水方法は、陽極と陰極との間で被処理含水物を挟み、圧搾しながら両極間に通電して脱水する電気浸透脱水方法であって、脱水濾液を被処理含水物に添加する電気浸透脱水方法において、脱水工程初期の脱水濾液のみを被処理含水物に添加することを特徴とするものである。

請求項２の電気浸透脱水方法は、請求項１において、電気浸透脱水処理工程の全処理時間の、最初の６０％以下の時間帯の脱水濾液を被処理含水物に添加することを特徴とするものである。

請求項３の電気浸透脱水装置は、対向配置された電極と、対向する電極間に通電する通電手段と、対向する電極同士の間に配置された濾材と、該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段と、脱水濾液を回収して被処理含水物に添加する脱水濾液の回収添加手段とを有する電気浸透脱水装置において、該脱水濾液の回収添加手段は、脱水工程の初期の脱水濾液のみを回収添加するよう構成されていることを特徴とするものである。

請求項４の電気浸透脱水装置は、請求項３において、前記濾材は濾布ベルトであり、上面に被処理含水物を担持するように且つベルト長手方向に移動可能に配置されており、該濾布ベルトの下側に陰極が配置され、該濾布ベルトの上方に陽極が配置されており、該陽極は、該濾布ベルトの長手方向に複数個配列されており、前記挟圧手段は、該陽極を押し下げるものであり、前記脱水濾液の回収添加手段は、濾布ベルトの移動方向の上流側で濾布ベルトを透過した脱水濾液を回収するように配置されていることを特徴とするものである。

電気浸透脱水では、脱水工程の初期では電気伝導率の高い濾液が発生するが、脱水工程の後半の濾液は電気伝導率が低い。本発明では、脱水工程の初期に発生する電気伝導率の高い濾液を回収して含水物に添加するので、含水物の電気伝導率が高くなり、脱水率が向上し、含水率の低い脱水物を得ることが可能となる。

また、電気伝導率の低い脱水工程後半の濾液については含水物に添加しないので、濾液添加に伴う被処理含水物の含水率上昇が小さくなり、これによっても含水率の低い脱水物を得ることが可能となる。

（ａ）図は実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。 別の実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図（ａ）及び第２図は実施の形態に係る電気浸透脱水装置の長手方向（ベルト回動方向）に沿う縦断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１図は脱水工程の様子を示しており、第２図は、この電気浸透脱水装置のベルト送り工程の様子を示している。

濾布よりなるコンベヤベルト１がローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。

このコンベヤベルト１の上面側が汚泥の搬送側となっており、下面側が戻り側となっている。コンベヤベルト１の搬送側の下面に板状の陰極４が配置されている。この陰極４は金属などの導電材よりなる板状部材であり、上下方向に貫通する多数の孔を有している。陰極４はローラ２の直近からローラ３の直近まで延在している。

このコンベヤベルト１の上面の搬送方向上流部に被処理含水物（この実施の形態では汚泥Ｓ）を供給するようにホッパー５が設けられている。

陰極４の下側に、陰極４の前記孔を通って落下してくる濾液を受けとめるトレー６，７が設けられている。

トレー６はコンベヤベルト１の搬送方向上流側に配置されており、トレー７はそれよりも搬送方向下流側に配置されている。この実施の形態では、後述の通り、コンベヤベルト１の搬送方向に陽極ユニット２１〜２５が配列されており、トレー６は陽極ユニット２１〜２３の下側に配置され、トレー７は陽極ユニット２４，２５の下側に配置されている。

トレー６で集められた濾液は、濾液貯槽８に導入され、ポンプ９及び配管１０を介してホッパー５に供給可能とされている。

トレー７で集められた濾液は、配管１１を介して水処理設備へ送られる。

コンベヤベルト１の搬送部の上方に陽極ユニット２１，２２，２３，２４，２５が設置されている。なお、第１図（ｂ）の通り、コンベヤベルト１の搬送部の両サイドに側壁板２０が立設されており、コンベヤベルト１上の汚泥が側方へはみ出ないように構成されている。陽極ユニット２１〜２５は側壁板２０，２０間に配置されている。

この実施の形態では陽極ユニットがコンベヤベルト搬送方向に５個配置されているが、これに限定されない。陽極ユニットは、コンベヤベルト搬送方向に通常は２〜５個程度配置されていればよい。

各陽極ユニット２１〜２５は、下面に固着された陽極板３３と、エアシリンダ（図示略）を有している。エアシリンダは、上端が電気浸透脱水装置の本体に固定され、エアシリンダ内にエアを供給すると、陽極板３３が下方に移動する。エアシリンダからエアを排出すると、陽極板３３が引き上げられて、上昇する。

エアシリンダの上端は電気浸透脱水装置の本体であるビーム（図示略）に取り付けられている。このビームは、コンベヤベルト１の上方に固定設置されている。

各陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３に対しては、直流電源装置（図示略）から直流電流が通電される。

このように構成された電気浸透脱水装置によって汚泥の脱水処理を行うには、ホッパー５内に供給された汚泥Ｓをコンベヤベルト１上に送り出し、各陽極ユニット２１〜２５に直流電流を通電すると共に、各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダにエアを供給し、この汚泥を陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３で上方から押圧する。

電圧は、陽極ユニット２１〜２５が正、陰極板４が負となるように印加される。各陽極ユニット２１〜２５に対し同一の電圧を印加するのが装置の運転管理を容易とする点からして好適であるが、搬送方向下流側ほど電圧を高くしたり、逆に低くしたりしてもよい。また、各陽極ユニットの電流値が同一となるように通電制御してもよい。

各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダに対し同一の圧力のエアを供給してもよく、下流側の陽極ユニットほど供給エア圧を大きく又は小さくするようにしてもよい。

このように陽極ユニット２１〜２５と陰極板４との間に通電すると共に陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３で汚泥をプレスすることにより、汚泥が電気浸透脱水される。そして、脱水濾液がコンベヤベルト１を透過し、陰極板４の孔を通過してトレー６，７上に落下する。トレー６上に落下した濾液は、電気伝導率が高いので、貯槽８に貯留され、ポンプ９、配管１０を介してホッパー５内の汚泥に添加される。このトレー６からの電気伝導率の高い濾液をホッパー５内に供給することにより、被処理汚泥の電気伝導率が高くなり、陽極ユニット２１〜２５と陰極板４との間の汚泥の電気伝導率が高くなり、脱水性が向上する。これにより、得られる脱水汚泥の含水率が低いものとなる。

また、トレー７上に落下した電気伝導率の低い濾液については、汚泥に添加しないので、被処理汚泥の含水率上昇も抑制され、これによっても、得られる脱水汚泥の含水率が低いものとなる。

第１図のように各陽極ユニット２１〜２５に通電する共に、陽極ユニット２１〜２５によって汚泥をプレスするときには、コンベヤベルト１は停止している。陽極ユニット２１〜２５によって所定時間プレス及び通電を行った後、各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダからエアを排出し、陽極板３３を上昇させる。そして、コンベヤベルト１を陽極ユニット２１〜２５の配列ピッチの１ピッチ分だけ移動させる。これにより、陽極ユニット２５の下側に位置していた汚泥は、脱水汚泥として送り出され、各陽極ユニット２１〜２４の下側に位置していた汚泥はそれぞれ１段だけ下流側の陽極ユニット２２〜２５の下側に移動する。また、ホッパー５から未脱水処理汚泥が陽極ユニット２１の下側に導入される。次いで、各陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３を押し下げると共に各陽極ユニット２１〜２５と陰極４との間に通電し、汚泥の電気浸透脱水処理を行う。以下、この工程を繰り返すことにより、汚泥を電気浸透脱水処理する。

本発明では、配管１０からホッパー５内の汚泥に添加する濾液の電気伝導率は５００ｍＳ／ｍ以上特に１０００ｍＳ／ｍ以上であることが好ましく、また通常は２５００ｍＳ／ｍ以下、特に２０００ｍＳ／ｍ以下であることが好ましい。全脱水処理時間を１００％とした場合、通常は最初の６０％以下特に４０％以下の時間帯で得られる脱水濾液を被処理汚泥に添加するのが好ましい。

ホッパー５内の汚泥に添加する濾液の量は、汚泥重量に対し５重量％以上特に１０重量％以上であることが好ましく、通常は２０重量％以下、特に１５重量％以下であることが好ましい。

第１，２図では、貯槽８内の脱水濾液をホッパー５内の電気浸透脱水処理前の汚泥に添加しているが、ホッパー５よりも前段側の汚泥貯槽や汚泥供給配管などで汚泥に添加してもよい。

上記実施の形態の電気浸透脱水装置では陽極ユニット２ １〜２５とコンベヤベルト１及び陰極４によって汚泥を電気浸透脱水するようにしているが、本発明は別型式の電気浸透脱水装置にも適用可能である。例えば、第３図のように陽極ドラム４１と、陰極を兼ねるコンベヤベルト４２との間で汚泥Ｓを挟圧する電気浸透脱水装置４０にも本発明を適用できる。この場合も、脱水初期の濾液をトレー４３で回収し、被処理汚泥Ｓに添加する。脱水濾液の被処理汚泥への添加位置は任意である。脱水工程後半の濾液は、トレー４４で回収され、水処理設備に送られる。

また、図示はしないが、本発明は濾材同士の間で被処理物を挟圧する形式の電気浸透脱水装置にも適用することができる。例えば、前記特許文献４（特公平７−７３６４６）、特許文献５（特許第３５７６２６９）、非特許文献１（水処理管理便覧Ｐ．３４０表８・６）のように１対の濾板間で圧搾膜及び電極を介して汚泥を挟圧する加圧圧搾型電気浸透脱水装置にも適用することができる。このようなバッチ式の電気浸透脱水装置による電気浸透脱水処理方法では、脱水工程の初期に流出する脱水濾液を回収し、被処理汚泥（原泥）に添加し、この濾液が添加された原泥を次バッチ又はそれ以降のバッチの処理工程で電気浸透脱水処理すればよい。

以下、実施例及び比較例について説明する。

第１，２図に示す電気浸透脱水装置を用い、含水率８２％の下水処理汚泥を電気浸透脱水処理した。運転条件は次の通りである。

陽極ユニットのコンベヤベルト搬送方向の配列数：５個
汚泥供給速度：１２Ｌ／ｈｒ
陽極ユニットへの印加電圧：６０Ｖ

＜比較例１＞
上記の条件で汚泥の電気浸透脱水処理を行った。脱水濾液についてはすべて水処理設備に送った。この結果、脱水汚泥の含水率は７４％であった。

各陽極ユニット２１〜２５の下側から落下する濾液を採取し、電気伝導率、Ｎａイオン濃度及びｐＨを測定したところ、表１の通りであった。

＜実施例１＞
上記比較例１において、上流側３段の陽極ユニット２１〜２３の下側の脱水濾液を回収し、この脱水濾液（電気伝導率１０７０ｍＳ／ｍ）を原泥に対し１０重量％添加した。その結果、脱水汚泥の含水率は６５％となった。

＜比較例２＞
上記比較例１において、最下流側の陽極ユニット２５の下側の脱水濾液（電気伝導率２５８ｍＳ／ｍ）を回収し、この脱水濾液を原泥に対し１０重量％添加した。その結果、脱水汚泥の含水率は７２％となった。

＜比較例３＞
上記比較例１において、すべての陽極ユニット２１〜２５の下側の脱水濾液を回収し、この脱水濾液（電気伝導率８２０ｍＳ／ｍ）を原泥に対し１０重量％添加した。その結果、脱水汚泥の含水率は６８％となった。

以上の実施例及び比較例より、本発明によると脱水汚泥の含水率が低下することが認められた。

１ コンベヤベルト
２，３ ローラ
４ 陰極
５ ホッパー
６，７ トレー
８ 貯槽
９ ポンプ
２１〜２５ 陽極ユニット
３３ 陽極板

Claims (4)

1. 陽極と陰極との間で被処理含水物を挟み、圧搾しながら両極間に通電して脱水する電気浸透脱水方法であって、
   脱水濾液を被処理含水物に添加する電気浸透脱水方法において、
   脱水工程初期の脱水濾液のみを被処理含水物に添加することを特徴とする電気浸透脱水方法。
2. 請求項１において、電気浸透脱水処理工程の全処理時間の、最初の６０％以下の時間帯の脱水濾液を被処理含水物に添加することを特徴とする電気浸透脱水方法。
3. 対向配置された電極と、
   対向する電極間に通電する通電手段と、
   対向する電極同士の間に配置された濾材と、
   該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段と、
   脱水濾液を回収して被処理含水物に添加する脱水濾液の回収添加手段と
   を有する電気浸透脱水装置において、
   該脱水濾液の回収添加手段は、脱水工程の初期の脱水濾液のみを回収添加するよう構成されていることを特徴とする電気浸透脱水装置。
4. 請求項３において、前記濾材は濾布ベルトであり、上面に被処理含水物を担持するように且つベルト長手方向に移動可能に配置されており、
   該濾布ベルトの下側に陰極が配置され、該濾布ベルトの上方に陽極が配置されており、
   該陽極は、該濾布ベルトの長手方向に複数個配列されており、
   前記挟圧手段は、該陽極を押し下げるものであり、
   前記脱水濾液の回収添加手段は、濾布ベルトの移動方向の上流側で濾布ベルトを透過した脱水濾液を回収するように配置されていることを特徴とする電気浸透脱水装置。

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