JP2012176358A

JP2012176358A - 電気浸透脱水装置の洗浄方法

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Publication number: JP2012176358A
Application number: JP2011040406A
Authority: JP
Inventors: Seiya Hina; 清也日名; Takaaki Masui; 孝明増井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-13

Abstract

【課題】電気浸透脱水装置の電極へのスケール付着を迅速に検知し、電極を適切に洗浄することができる電気浸透脱水装置の洗浄方法を提供する。
【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、陰極４の上面に沿って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、下面に陽極板３３が設けられている。電極への通電方式が定電圧方式の場合は、通電電流値が所定時間以上にわたって所定値以下となったときに、スケール付着量が多くなったものと判断し、電極を洗浄する。
【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装置の電極を洗浄する方法に関する。

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１〜６、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２，６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。

特開平１−１８９３１１特開平６−１５４７９７ＷＯ２００７／１４３８４０特公平７−７３６４６特許第３５７６２６９特開昭６３−２５６１１２

水処理管理便覧（平成１０年９月３０日丸善）Ｐ．３３９〜３４１

電気浸透脱水部では陽極と陰極の間に汚泥を挟み込み直流電流を印加するが、この時、電極にスケール等の汚れが付着することがある。たとえば陽極にシリカスケールが付着し、陰極にカルシウムスケールが付着する。

このような問題に対する対策として、陽極にアルカリ溶液を散布する方法（特許文献２）が知られている。

しかしながら、このようにアルカリ溶液を散布する方法は、装置がドラム構造（例えば後述の第４図）のような、陽極が回転して上を向く構造には適用できるが、特許文献３の電気浸透脱水装置のように陽極が常に下を向いている構造には適用できない。

また、弱アルカリ水溶液を常に散布し続けるため、弱アルカリ水溶液が汚泥に混入して汚泥含水率を上昇させることになり脱水性能が悪化する。また、電極母体金属と貴金属コーティング層の界面はアルカリ存在下では劣化して貴金属コーティングが剥離しやすいため、常に弱アルカリ水溶液を散布すると陽極の劣化が進行する恐れがある。

本発明は、電気浸透脱水装置の電極へのスケール付着を迅速に検知し、電極を適切に洗浄することができる電気浸透脱水装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の電気浸透脱水装置の洗浄方法は、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の電気浸透脱水処理部で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段とを有する電気浸透脱水装置の電極を洗浄する方法において、該通電手段で定電圧方式にて電極間に通電しているときの電流値が所定時間以上にわたって所定値以下であるときに、電極を洗浄することを特徴とするものである。

請求項２の電気浸透脱水装置の洗浄方法は、前記陽極をアルカリで洗浄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の洗浄方法は、請求項１において、前記陽極の洗浄を行うに際し、まずアルカリで洗浄し、次いで酸溶液と接触させることを特徴とするものである。

本発明では、電気浸透脱水装置に定電圧方式で通電しているときに電流値が所定時間以上にわたって所定値以下である場合、電極にスケールが所定量以上付着しているものと判定し、電極を洗浄する。これにより、スケールを迅速に検知し、適切な時期に電極を洗浄することができる。

電極に付着したスケールはアルカリ洗浄により容易に除去できる。なお、アルカリ洗浄後、電極を酸溶液と接触させることにより、電極特に陽極の劣化を防止することができる。即ち、前述の通り、電極母体金属と貴金属コーティング層の界面はアルカリ存在下では劣化して貴金属コーティングが剥離し易くなるが、このようにアルカリ洗浄後に酸溶液と接触させることにより、陽極のアルカリによる劣化が防止される。

（ａ）図は実施の形態に係る洗浄方法が適用され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。図１の電気浸透脱水装置のコンベヤベルト搬送時の概略的な縦断面図である。別の実施の形態に用いられる電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。実験結果を示すグラフである。

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、第１の実施の形態に係る洗浄方法が適用され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。なお、第２図ではトレー６及び配管７の図示が省略されている。

［電気浸透脱水装置の説明］
第１，２図の通り、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（搬送部）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が設けられている。

トレー６で集められた濾液は、配管７を介して水処理設備へ送られる。なお、一部の濾液をホッパー５に返送して汚泥に添加してもよい。

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非導電性の側壁板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、シリンダ部の上端が電気浸透脱水装置のマシンフレーム（図示略）に連結されており、ピストンロッドの下端が陽極ユニットに連結されている。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。

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上に落下する。トレー６上に落下した濾液は、水処理設備に送られて処理する。なお、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内に供給するようにした場合には、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。

第１図のように各陽極ユニット２１〜２５に通電すると共に、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、第２図の通り、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。コンベヤベルト１の搬送面の末端側の脱水汚泥は、ローラ３を通り過ぎた位置でコンベヤベルト１から送り出される。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。

［電極へのスケール付着の検知］
電気浸透脱水装置の運転を継続していると、陽極板３３に次第にシリカスケールが付着してくるので、定電圧方式で通電しているときには電流値が次第に低下し、また定電流方式で通電しているときには電圧値が次第に増加する。そのため、定電圧方式の場合は、通電電流値が所定時間以上にわたって所定値以下となったとき、また定電流方式の場合は通電電圧値が所定時間以上にわたって所定値以上となったときには、スケール付着量が多くなったものと判断し、電極を洗浄する。

この所定値及び所定時間は、汚泥の性状や通電条件によって変わるので、実験的に定めるのが好ましい。通常の場合、所定時間は０．５〜２．０時間の間から選定された時間となる。

［電気浸透脱水装置の洗浄方法］
電気浸透脱水（陽極板３３及び陰極４）の洗浄を行うには、電極を取り外して洗浄したり、洗浄液を注ぎかけたりしてもよいが、洗浄液を含浸させたスポンジを接触させてもよい。

洗浄液としては濃度０．５〜２ｗｔ％程度のＮａＯＨ水溶液などが好適である。なお、アルカリ洗浄後、酸溶液を電極に接触させてもよい。このようにすれば、アルカリによる陽極の劣化が防止される。酸としては４〜１０Ｎ程度の希薄なリンゴ酸、クエン酸、硫酸などが好適であるが、これに限定されない。

上記実施の形態では、陽極ユニット２１〜２５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電気浸透脱水装置に本発明方法を適用しているが、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６１と、陰極を兼ねるコンベヤベルト６２との間で汚泥Ｓを挟圧する電気浸透脱水装置６０にも本発明を適用できる。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。

本発明では、洗浄液による洗浄の後や、酸溶液との接触後に、電極や濾材に残留した洗浄液や酸を除去するために、水洗いしてもよい。

なお、シリカスケール以外のスケールを酸洗浄により除去するようにしてもよい。酸洗浄液は陽極や陰極に付着した成分に応じて変更することができるが、通常は塩酸、シュウ酸、硫酸、硝酸、クエン酸等の有機酸などの水溶液が好適である。洗浄液は２種以上の酸を含んでもよい。例えば陽極にＭｎ酸化物やＰｂ酸化物が付着し、陰極にＣａ水酸化物が付着している場合、洗浄液をシュウ酸と塩酸の混酸にすることで、陽極と陰極の付着物を同時に除去することができる。

本発明の効果を確認するために次の実験を行った。
＜実験１＞
直径１００ｍｍの電極間に汚泥１５０ｇを挟み、直流６０Ｖを印加すると共に、０．０２ＭＰａにて加圧し、通電電流値と濾液量経時変化を測定した。なお、陰極を下側とし、陰極には直径０．５ｍｍの小孔を１００個貫通させてある。結果を図４に示す。

図４の通り、濾過開始から約７分経過するまでは電流値及び濾過速度は略々一定であったが、それを過ぎると汚泥中の水が抜けるため、電流値及び濾過速度は急激に低下する。

そこで、１０分経過した時点で通電を停止した。これを１００回くり返し、通算通電時間１０００分となった時点で陽極へのスケール付着量を測定したところ、７ｍｇ−ＳｉＯ_２／ｃｍ^２にてシリカが付着していることが認められた。
＜実験２＞
シリカスケールが付着した電気浸透脱水装置の陽極（電極面積２０７ｃｍ^２）をＮａＯＨ１ｗｔ％水溶液２００ｍＬに浸漬し、シリカの溶出量を計測した。その結果、浸漬後１時間で９８〜９９％のシリカが溶出し、シリカのほぼ全量を除去でき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トレー
１０スポンジ
２１〜２５陽極ユニット
３３陽極板

Claims

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の電気浸透脱水処理部で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段と
を有する電気浸透脱水装置の電極を洗浄する方法において、
該通電手段で定電圧方式にて電極間に通電しているときの電流値が所定時間以上にわたって所定値以下であるときに、電極を洗浄することを特徴とする電気浸透脱水装置の洗浄方法。
請求項１において、前記陽極をアルカリで洗浄することを特徴とする電気浸透脱水装置の洗浄方法。
請求項１において、前記陽極の洗浄を行うに際し、まずアルカリで洗浄し、次いで酸溶液と接触させることを特徴とする電気浸透脱水装置の洗浄方法。