JP2017164730A - 電気浸透脱水装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気浸透脱水装置が本来有する脱水効果を最大限に発揮させることにより、含水率が極めて小さい脱水ケーキが得られ、さらに無駄な時間を一切含まず、単位電極面積に対する、単位時間あたりの処理容量を最大とし得る電気浸透脱水装置およびその運転方法を提供する。
【解決手段】ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、被処理汚泥を貯留する被処理汚泥貯槽と、前記無端ろ布上に被処理汚泥を供給するための供給口を有する被処理汚泥供給手段と、前記被処理汚泥貯槽から前記被処理供給手段に向けて被処理汚泥を圧入する被処理汚泥圧入手段とを備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場、し尿処理場、あるいはその他の有機物含有排水の生物処理工程等の処理工程で発生する余剰汚泥等を脱水処理する電気浸透脱水装置およびその運転方法に関する。

従来から汚泥を脱水処理するにあたり、遠心分離式脱水装置、スクリュー式脱水装置、フイルタープレス式脱水装置、ベルトプレス式脱水装置等の各種脱水装置が用いられてきた。これらの脱水装置で脱水処理した脱水汚泥をさらに処理し、より含水率を低下させる装置として電気浸透脱水装置が用いられている。

従来から用いられている電気浸透脱水装置は、エンドレスに掛け回された無端ろ布の下側に陰極板を配し、無端ろ布の上側に上下動可能な陽極板を配し、無端ろ布の上部に、遠心分離式脱水装置、スクリュー式脱水装置、フイルタープレス式脱水装置、ベルトプレス式脱水装置等の各種脱水装置によって脱水処理した脱水汚泥を供給し、陽極を押圧して脱水汚泥を圧搾するとともに両電極間に直流電圧を印加して脱水処理するものである。

このように両電極間に電圧を印加して圧搾処理すると、正に荷電する水分は陰極側に流動するように作用するので、機械的圧搾力と上記電気作用との総和作用によってさらに脱水処理されるのである（たとえば特許文献１〜３）。

しかしながら従来の電気浸透脱水装置は無端ろ布上に被処理汚泥を供給する際に、無端ろ布の上方に設置した上部が開放したホッパーから被処理汚泥の自重によって供給するので、無端ろ布上に均等に被処理汚泥を供給することができず、ろ布上の当該汚泥の厚みに凹凸が生じ、その結果被処理汚泥に均等に圧搾力および電気作用力が加わらず、所期の効果が得られないという欠点があった。

さらに電気浸透脱水装置には、無端ろ布上に被処理汚泥を供給する操作と、脱水処理操作と、処理後の脱水汚泥を無端ろ布から剥離する操作との三工程を必要とするが、これらの工程を効率よく行うことができる装置やその運転方法が従来から開示されておらず、脱水処理操作に無駄な時間が含まれ、単位電極面積に対する、単位時間あたりの処理容量が小さかった。

特開２０１５−２０２４８１号公報 特許第５７３６６５９号公報 特公平６−８５８４５号公報

本発明は従来の電気浸透脱水装置の上記欠点を解決し、無端ろ布上に被処理汚泥を均等な厚さで供給することによって、電気浸透脱水装置が本来有する脱水効果を最大限に発揮させることにより、含水率が極めて小さい脱水ケーキが得られる電気浸透脱水装置を提供することを目的とし、さらに無端ろ布上に被処理汚泥を供給する操作と、処理後の脱水汚泥を無端ろ布から剥離する操作とを同時に行うことで、無駄な時間を一切含まず、単位電極面積に対する、単位時間あたりの処理容量を最大とし得る、電気浸透脱水装置およびその運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（１）ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、被処理汚泥を貯留する被処理汚泥貯槽と、前記無端ろ布上に被処理汚泥を供給するための供給口を有する被処理汚泥供給手段と、前記被処理汚泥貯槽から前記被処理供給手段に向けて被処理汚泥を圧入する被処理汚泥圧入手段とを備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
（２）前記無端ろ布の下方に陰極板が設けられ、前記無端ろ布の上方に陽極板が設けられている、（１）の電気浸透脱水装置。
（３）前記被処理汚泥供給手段が、前記被処理汚泥圧入手段との連結部から前記供給口に向けて広がる扇状に形成されている、（１）または（２）の電気浸透脱水装置。
（４）前記被処理汚泥供給手段に、被処理汚泥の流れに指向性を付与する整流板が設けられている、（１）〜（３）の電気浸透脱水装置。
（５）前記供給口の断面積を調節する調節機構が設けられている、（１）〜（４）の電気浸透脱水装置。
（６）前記被処理汚泥圧入手段と前記被処理汚泥供給手段との間に、被処理汚泥の流通を遮断する遮断弁が設けられている、（１）〜（５）の電気浸透脱水装置。
（７）前記供給口が複数設けられている、（１）〜（６）の電気浸透脱水装置。
（８）前記供給口形状が円形状、楕円形状、半円形状、半楕円形状、角形状から選ばれる一種または複数種である、（１）〜（７）の電気浸透脱水装置。
（９）ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、前記無端ろ布の水平面下流側に被処理汚泥を圧搾するための圧搾領域が設けられ、前記無端ろ布の水平面上流側に前記圧搾領域以上の面積を有する被処理汚泥の待機領域が設けられたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
（１０）ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有し、前記無端ろ布の水平面下流側に被処理汚泥を圧搾するための圧搾領域が設けられ、前記無端ろ布の水平面上流側に前記圧搾領域以上の面積を有する被処理汚泥の待機領域が設けられた電気浸透脱水装置の運転方法であって、前記無端ろ布を回動させて被処理汚泥を前記待機領域から前記圧搾領域に移動させ、前記一および他の電極間に電圧を印加しつつ被処理汚泥を圧搾した後に前記無端ろ布をさらに回動させ、得られた脱水ケーキを前記圧搾領域の外部にて前記無端ろ布から剥離させながら前記待機領域に被処理汚泥を供給することによって、前記待機領域に被処理汚泥層を形成することを特徴とする電気浸透脱水装置の運転方法。

本発明の電気浸透脱水装置は、被処理汚泥圧入手段と、被処理汚泥供給手段とを設けて無端ろ布上に被処理汚泥を供給するので、無端ろ布上に被処理汚泥を均等な厚さで供給することができ、被処理汚泥に均等に圧搾力および電気作用力が加わり、電気浸透脱水装置が本来有している脱水効果を最大限に発揮させることができる。

さらに無端ろ布上に被処理汚泥を供給する操作と、処理後の脱水汚泥を無端ろ布から剥離する操作とを同時に行うことができるので、無駄な時間を一切含まず、単位電極面積に対する、単位時間あたりの処理容量を最大とし得る。

本発明の実施態様の一例を示す電気浸透脱水装置の説明図である。 被処理汚泥供給装置の上から見た断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 無端ろ布に対する被処理汚泥の供給操作と脱水汚泥の剥離操作を示す説明図である。 他の実施態様を示した被処理汚泥供給装置の側面図である。 他の実施態様の被処理汚泥供給装置を示した説明図である。 他の実施対象の被処理汚泥供給装置の被処理汚泥供給口を示した説明図である。 他の実施態様の被処理汚泥供給装置の要部を示した説明図である。 他の実施態様の被処理汚泥供給装置の要部を示した説明図である。 他の実施態様の電気浸透脱水装置の説明図である。

以下に本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施態様の一例である電気浸透脱水装置であって、電気脱水処理直後の状態を示す説明図であり、無端ろ布１が回転ローラ２に掛け回されている。

無端ろ布１の回転方向下流部の上部には陽極板３が配置され、陽極板３には当該陽極板３を上下に駆動して汚泥を圧搾し得る圧搾手段４が設置されている。当該圧搾手段４には油圧式あるいは空圧式のシリンダー、エアーバッグ等の従来から用いられている圧搾手段を用いることができる。

陽極板３の下側には無端ろ布１を挟んで陰極板５が配置され、当該陰極板５は上部から圧迫力を受けてもそれに堪え得る強度で固定されている。また陰極板５は汚泥からの脱離水が通過し得るように多数の穴を有しており、このような陰極板５としてはパンチングメタルとその下方に付設したＨ鋼、補強グリッド等が好ましく用いられる。

図１に示した実施態様では、無端ろ布の水平面下流側には陽極板３と陰極板５の間で被処理汚泥を圧搾するための圧搾領域が設けられているが、無端ろ布の水平面上流側に設けられた被処理汚泥層１９Ｂの待機領域には陽極板及び陰極板が配置されておらず、かつ待機領域は圧搾領域以上の面積を有している。

掛け回された下側無端ろ布１を挟んでシャワーノズル６が付設されており、陰極板５の下方および下側無端ろ布１の下方には脱離水の受け槽７がそれぞれ設置されている。また両電極板のすぐ下流に位置する回転ローラ２には脱水ケーキ２０を掻き取るためのスクレーパ８が設置されている。

また被処理汚泥貯槽９が設置されており、被処理汚泥貯槽９の下方に付設された連結管１０を介して被処理汚泥圧入装置１１が連通している。さらに被処理汚泥圧入装置１１の出口側には連結管１２および遮断弁１３を介して被処理汚泥供給手段１４が連通している。

被処理汚泥圧入装置１１としてはスクリューポンプや回転容積式一軸偏心ねじポンプ等が好ましく用いられる。また遮断弁としてはボール弁、ゲート弁等が好ましく用いられる。

なお被処理汚泥貯槽９の下方内部に回転翼１５を付設し、回転させることにより、被処理汚泥槽９内における、被処理汚泥１９のブリッジによる空間部の形成を防止することができる。

次に被処理汚泥供給装置１４について詳しく説明する。

図２は被処理汚泥供給装置１４を上から見た断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

被処理汚泥供給装置１４は側面が密閉された容器であって、連結部１６から被処理汚泥供給口１７に向かって末広がりの扇状となっており、さらに図３に示したごとく側面から見ると、連結部１６から被処理汚泥供給口１７に向かって絞られた構造となっている。なお被処理汚泥供給装置１４内には末広がりの傾斜に沿って一対の整流板１８を設けることが好ましい。

整流板１８を設置しなくとも被処理汚泥圧入装置１１の駆動により被処理汚泥１９は被処理汚泥供給口１７から排出されるが、被処理汚泥供給装置１４内の被処理汚泥１９の流通距離は、中央部より両側面部の方が長いので、被処理汚泥１９の種類によっては当該供給口１７の両端部から排出される被処理汚泥１９の量が少なくなる傾向となる。

整流板１８を設置することにより被処理汚泥供給装置１４内の両側面部の被処理汚泥１９の流通が円滑となり、当該供給口から均等に被処理汚泥が排出されるようになる。

図２および図３に示した被処理汚泥供給装置１４の被処理汚泥供給口１７は幅広状であって一つであるが、後で説明するように被処理汚泥供給口１７は複数設けても差し支えない。

無端ろ布１を回転しながら被処理汚泥圧入装置１１を駆動させて被処理汚泥供給口１７から被処理汚泥１９を押し出すと、図２および図３に示すように無端ろ布１上に被処理汚泥層１９Ａが形成される。

[電気浸透脱水装置の操作例]
前述したように図１は電気脱水処理直後の状態を示しており、陽極板３は圧搾手段４によって引き上げられている。本状態から無端ろ布１を回転させながら被処理汚泥圧入装置１１を駆動させると図４（イ）に示したように、被処理汚泥供給装置１４の被処理汚泥口１７から被処理汚泥１９が押し出され、無端ろ布１上に被処理汚泥層１９Ａが形成される。また陽極板３の下部に形成されていた脱水ケーキ２０は無端ろ布の１の回転に伴い下流側に移動し、スクレーパ８によって掻き取られる。さらに前工程によって待機領域の無端ろ布１上に形成されていた被処理汚泥層１９Ｂも下流側に移動する。

なお無端ろ布の回転走行速度は０．５〜１０ｍ／ｍｉｎ、被処理汚泥層１９Ａ、１９Ｂの厚みは５〜３０ｍｍとし、被処理汚泥１９の種類によって適当な速度と厚みを選択するとよい。

そして図４（ロ）に示すように脱水ケーキ２０がすべてスクレーパ８によって掻き取られ、被処理汚泥層１９Ｂが陽極板３の真下の所定の位置に達した際に被処理汚泥圧入装置１１の駆動を止めるとともに遮断弁１３を閉じて被処理汚泥１９の供給を止める。さらに無端ろ布１の回転も止める。このような操作によって両電極板が配置されていない無端ろ布の上流側には被処理汚泥層１９Ａが形成される。

次いで図４（ハ）に示すように圧搾手段４を操作して陽極板３で被処理汚泥層１９Ｂを圧搾するとともに、両極間に直流電圧を印加し電気浸透脱水処理を行う。

電気浸透脱水処理を所定時間行った後、再び図４（イ）に示したように陽極板３を引き上げ、無端ろ布１を回転させて脱水ケーキ２０の剥離と被処理汚泥１９の供給を行う。なお、図４（ハ）に示した被処理汚泥層１９Ａは、電気浸透脱水処理中は待機領域にて待機することとなり、その後図４（イ）に示す被処理汚泥層１９Ｂとなる。

次に他の実施態様について説明する。

図２に示した被処理汚泥供給装置１４は、押し出されて形成される被処理汚泥層１９Ａの厚みが予め定めた厚さになるように被処理汚泥供給口１７の幅が固定されているものであるが、図５に示したように被処理汚泥供給装置１４の先端部を支点２１によって可動可能とし、被処理汚泥供給口１７の断面積を可変し得るようにしてもよい。このような構造の絞り機構を付設することにより、被処理汚泥１９の性状の変化に伴い、先端部を可動させて被処理汚泥層１９Ａの厚みを調節することができる。

また図２に示した被処理汚泥供給装置１４は、無端ろ布１の幅とほぼ等しい幅の被処理汚泥供給口１７を有するものであるが、図６に示したように無端ろ布１の幅のほぼ２分の１の幅の被処理汚泥供給口１７を有する被処理汚泥供給装置１４を二つ設置してもよい。

また被処理汚泥供給装置１４に有する被処理汚泥供給口１７は一つとは限らず、図７（イ）に示したようにその断面が角形の被処理汚泥供給口１７を複数設けてもよく、あるいは図７（ロ）に示したようにその断面が円形の被処理汚泥供給口１７を複数設けてもよい。

なお被処理汚泥供給口１７の断面は角形、円形の他、楕円形、半円形、半楕円形としてもよい。

なお図７に示したような角形あるいは円形の被処理汚泥供給口１７を複数設けた被処理汚泥供給装置１４を用いる場合は、図８に示すように被処理汚泥供給口１７から押出された直後の被処理汚泥層１９Ａは離間して形成されるので、無端ろ布１の上部に押圧ローラ２２を設けて、図９に示すように離間した被処理汚泥層１９Ａをならし、層の高さが均等になるようにすることもできる。

図１０は本発明の他の実施態様の電気浸透脱水装置を示す説明図である。図１とは異なり、被処理汚泥層１９Ａは被処理汚泥供給装置１４から連続的に無端ろ布１上に供給されており、被処理汚泥層１９Ａと脱水ケーキ２０とがつながった状態で無端ろ布１上を下流方向に移動する。さらに無端ろ布の水平面上流側に設けられた被処理汚泥の待機領域の面積は、図１と比較して小さくなっている。その他の点については図１と同様であるため、図１と同じ符号を付して説明を省略する。

１・・・無端ろ布 ２・・・回転ローラ
３・・・陽極板 ４・・・圧搾手段
５・・・陰極板 ６・・・シャワーノズル
７・・・受け槽 ８・・・スクレーパ
９・・・被処理汚泥貯槽 １０・・・連通管
１１・・・被処理汚泥圧入装置 １２・・・連通管
１３・・・遮断弁 １４・・・被処理汚泥供給装置
１５・・・回転翼 １６・・・連結部
１７・・・被処理汚泥供給口 １８・・・整流板
１９・・・被処理汚泥 １９Ａ、１９Ｂ・・・被処理汚泥層
２０・・・脱水ケーキ ２１・・・支点
２２・・・押圧ローラ

Claims (10)

1. ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、被処理汚泥を貯留する被処理汚泥貯槽と、前記無端ろ布上に被処理汚泥を供給するための供給口を有する被処理汚泥供給手段と、前記被処理汚泥貯槽から前記被処理供給手段に向けて被処理汚泥を圧入する被処理汚泥圧入手段とを備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
2. 前記無端ろ布の下方に陰極板が設けられ、前記無端ろ布の上方に陽極板が設けられている、請求項１に記載の電気浸透脱水装置。
3. 前記被処理汚泥供給手段が、前記被処理汚泥圧入手段との連結部から前記供給口に向けて広がる扇状に形成されている、請求項１または２に記載の電気浸透脱水装置。
4. 前記被処理汚泥供給手段に、被処理汚泥の流れに指向性を付与する整流板が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の電気浸透脱水装置。
5. 前記供給口の断面積を調節する調節機構が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の電気浸透脱水装置。
6. 前記被処理汚泥圧入手段と前記被処理汚泥供給手段との間に、被処理汚泥の流通を遮断する遮断弁が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の電気浸透脱水装置。
7. 前記供給口が複数設けられている、請求項１〜６のいずれかに記載の電気浸透脱水装置。
8. 前記供給口形状が円形状、楕円形状、半円形状、半楕円形状、角形状から選ばれる一種または複数種である、請求項１〜７のいずれかに記載の電気浸透脱水装置。
9. ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、前記無端ろ布の水平面下流側に被処理汚泥を圧搾するための圧搾領域が設けられ、前記無端ろ布の水平面上流側に前記圧搾領域以上の面積を有する被処理汚泥の待機領域が設けられたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
10. ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有し、前記無端ろ布の水平面下流側に被処理汚泥を圧搾するための圧搾領域が設けられ、前記無端ろ布の水平面上流側に前記圧搾領域以上の面積を有する被処理汚泥の待機領域が設けられた電気浸透脱水装置の運転方法であって、
    前記無端ろ布を回動させて被処理汚泥を前記待機領域から前記圧搾領域に移動させ、前記一および他の電極間に電圧を印加しつつ被処理汚泥を圧搾した後に前記無端ろ布をさらに回動させ、得られた脱水ケーキを前記圧搾領域の外部にて前記無端ろ布から剥離させながら前記待機領域に被処理汚泥を供給することによって、前記待機領域に被処理汚泥層を形成することを特徴とする電気浸透脱水装置の運転方法。

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