JP2020049454A - フィルタープレスの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタープレスのダイアフラムを圧力タンクとして利用することで、圧力タンクが不要となるフィルタープレスの運転方法を提供する。【解決手段】多数のろ板４とダイアフラムろ板５で形成されるろ過室９に原液を圧入して脱水ケーキを生成する圧入工程Ｓ１と、ろ過室９に形成されるダイアフラム室１２に圧縮空気を供給する空気圧搾工程Ｓ２と、空気圧搾工程Ｓ２後にダイアフラム室１２に圧力水を供給する水圧搾工程Ｓ３と、を備えるフィルタープレスの運転方法において、前記空気圧搾工程Ｓ２は、予め定めた時間だけ継続することで、大量の圧縮空気をダイアフラム内に保持することができ、外部に圧力タンクを設ける必要がない。【選択図】図３

Description

本発明は、上水・工水スラッジ処理、及び化学工業、製紙パルプ工業等の各種生産プロセスにおいて、中・長時間圧搾脱水処理を必要とするダイアフラムろ板を有するフィルタープレスの運転方法に関する。

従来、フィルタープレスでは高圧搾脱水するために原液をろ過室に圧入してろ過脱水後、圧力流体をダイアフラムろ板に圧入して圧搾脱水をしており、中・長時間圧搾脱水処理では、圧搾圧力を維持するために圧搾中は継続して圧力ポンプを作動している。
圧搾脱水にはダイアフラムに圧縮空気を供給して一次圧搾を行い、さらに圧力水を供給して高圧の二次圧搾を行う圧搾脱水方法が、特許文献１に開示されている。

そして、圧力水の圧搾圧力を維持するために圧力タンクを利用すると共に、フィルタープレスに大容量のダイアフラムを設け、大容量のダイアフラムを圧力タンクの代わりとして利用する技術が、特許文献２に開示されている。

特公平０２−１２１２２号公報 特許４９１１３６９号公報

特許文献１のフィルタープレスでは、圧搾時間が長くなると圧力水の圧搾圧力を一定に維持するため、圧力水ポンプを長時間稼働させる必要があった。
また、特許文献２のフィルタープレスでは圧力水ポンプの稼働時間を短くするため、圧力タンクとしてフィルタープレスの両端に大容量のダイアフラムを設けているが、フィルタープレスが大型になってしまう問題があった。

さらに、大容量のダイアフラムには、通常のダイアフラムと比べて圧縮空気と圧力水を大量に供給するため、空気と水が大量に必要となり、それらを供給するポンプの動力も大きなものとなっていた。

本発明は、大容量のダイアフラムを用いることなく、圧縮空気による圧搾脱水でダイアフラム室を圧力タンクとして利用するフィルタープレスの運転方法を提供する。

多数のろ板とダイアフラムろ板で形成されるろ過室に原液を圧入して脱水ケーキを生成する圧入工程と、ろ過室に形成されるダイアフラム室に圧縮空気を供給する空気圧搾工程と、空気圧搾工程後にダイアフラム室に圧力水を供給する水圧搾工程と、を備えるフィルタープレスの運転方法において、前記空気圧搾工程は、予め定めた時間だけ継続することで、外部に圧力タンクを設ける必要がない。

前記ダイアフラムろ板の何れか１つ以上を圧力ろ板とし、前記圧入工程で圧力ろ板で形成されるろ過室に原液を圧入しないことで、圧縮空気の保持量を増加させることができる。

前記圧力ろ板のダイアフラム室の容積は、他のダイアフラム室の合計容積の１／５０〜１／２０であることで、水圧搾工程の圧力水ポンプの駆動回数が低減する。

前記空気圧搾工程は、ダイアフラムの膨張によりろ過室で生成される脱水ケーキの厚みがろ過室の厚みの１／４〜２／３幅となる時間をタイマーで予め定めることで、外部に圧力タンクを設けていなくとも、十分な空気量をダイアフラムに充填できる。

通常の大きさのダイアフラムを圧力タンクとして利用するため、大容量のダイアフラムが不要となりフィルタープレスを小型化できる。
また、脱水ケーキがろ過室の１／４〜２／３幅となるまでダイアフラムに圧縮空気を供給することで、ろ過室の３／４〜１／３幅分の大量の圧縮空気をダイアフラム内に保持することができる。
圧縮空気により圧力水の降圧が緩やかになるため、頻繁に圧力水ポンプを稼働させる必要が無く、稼働時間も短縮できる。

本発明に係るフィルタープレスのフロー図である。 同じく、並列するろ板とダイアフラムの一部縦断斜視図である。 同じく、並列したろ板の一端に圧力ろ板を配置したフィルタープレスの概念図である。

図１は、本発明に係るフィルタープレスのフロー図である。
フィルタープレスは、フロントフレーム１とリアフレーム２に一対のガイドレール３を橋架してあり、ガイドレール３に多数のろ板４とダイアフラムろ板５を交互に支架して、並列したろ板４とダイアフラムろ板５の一端部に、圧縮空気溜りを大きくする圧力ろ板６を配設してある。
リアフレーム２に配設した締付シリンダー７がムーバブルヘッド８に連結してあり、締付シリンダー７で並列したろ板４とダイアフラムろ板５を開閉させる。

図２は、並列するろ板とダイアフラムろ板の一部縦断斜視図である。
ろ板４とダイアフラムろ板５で形成するろ過室９に一対のろ布１０が吊設してあり、ろ板４とダイアフラムろ板５を貫通する供給口１１からろ布１０間に原液を圧入する。
ダイアフラムろ板５には表面に膨張収縮可能なダイアフラム５ａを張設してある。ダイアフラム５ａを膨張することでろ過室９に供給した原液を圧搾し、ろ布１０で固液分離を行う。

図３は、並列したろ板の一端に圧力ろ板を配置したフィルタープレスの概念図である。
ダイアフラムろ板５は、表面にダイアフラム５ａを張設して内部にダイアフラム室１２を形成してある。また、並列したろ板４とダイアフラムろ板５の一端には圧力ろ板６が配設してある。圧力ろ板６の表面にはダイアフラム６ａが張設してあり、圧力ろ板６とダイアフラム５ａの間にダイアフラム室１２ａを形成する。

ダイアフラム室１２に圧力流体を供給することでダイアフラム５ａを膨張させる。本発明では全てのダイアフラム室１２を連通し、ダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２と圧力ろ板６のダイアフラム室１２ａを圧力タンクとして利用する。圧力流体は、圧縮空気を供給した後、圧力水を供給してダイアフラム５ａを膨張させる。

ダイアフラム室１２は、圧縮空気を所定時間供給することでろ過室９の汚泥を圧搾すると共に、圧力タンクとして必要な空気を充填する。圧縮空気は後述する水圧搾工程Ｓ３で、緩やかに圧力が低下させるため、十分な量を供給する。所定時間かけて十分な量の圧縮空気をダイアフラム室１２ａに供給することで、圧力水ポンプの稼働回数を低減することができる。

圧力ろ板６のダイアフラム室１２ａの容積は、多数並列したダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２の合計容積の１／５０〜１／２０とする。前記容量のダイアフラム室１２ａを備えることで、圧縮空気を十分保持することができるため、水圧搾工程Ｓ３の圧力水ポンプの駆動回数が低減する。
なお、圧力ろ板６とろ板４間に形成される空間を圧力室１３とし、圧力室１３は原液を供給せずに、ダイアフラム６ａを膨張させる空間として使用する。ダイアフラム６ａは脱水ケーキの圧搾に利用しないため、強度を必要とせず薄膜のゴムでよい。

本実施例では並列したろ板４とダイアフラムろ板５の一端に、一つの圧力ろ板６を配置しているが、複数の圧力ろ板６を配置することもできる。この際、複数の圧力ろ板６をろ板
４列の一端に集合させて配置する、又は複数の圧力ろ板６を分散させてろ板４間に配置する。

図３に示すように、ダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２と、圧力ろ板６のダイアフラム室１２ａに圧力水供給管１４と圧縮空気管１５を接続してある。
図１に示すように、圧力水供給管１４に給水槽１６の水を圧送する圧力水ポンプ１７と圧力水を入切する圧力水弁１８が配設してある。圧縮空気管１５に連結した空気槽１９に圧縮空気を供給する空気圧縮機２０と、圧縮空気管１５に供給する圧縮空気を入切する圧縮空気弁２１が配設してある。

空気圧縮機２０と圧力水ポンプ１７でダイアフラム室１２に圧縮空気と圧力水を供給し、脱水ケーキの圧搾を行う。空気圧縮機２０は０．７〜０．８５ＭＰａの圧縮空気をダイアフラム室１２に供給し、圧力水ポンプ１７は１．３〜１．６ＭＰａの圧力水を供給する。

また、ろ板４に連通した排出管２２からろ液が排出される。
圧縮空気は所定時間供給することでろ過室９の汚泥を空気圧搾すると共に、ダイアフラム５ａに圧縮空気を充填する。空気圧搾により脱水ケーキがろ過室９の厚み（体積）の１／４〜２／３幅となる時間を予め求め、空気圧搾を継続する時間に設定する。より好ましくは、脱水ケーキがろ過室９の厚みの１／３幅となる時間を設定することで、水圧搾工程のエネルギー効率が最も高くなる。
制御盤２４は、圧縮空気を所定時間供給したことをタイマーで検知すると、圧力水ポンプ１７と圧力水弁１８、空気圧縮機２０と圧縮空気弁２１を制御し、空気圧搾を水圧搾に切り替える。

図１及び図２に示すように、原液圧入ポンプ２５を配設した原液供給管２６が、ろ板４とダイアフラムろ板５の間のろ過室９に連通させてある。
なお、図３にはろ過室９を形成するためにろ板４とダイアフラムろ板５を交互に並列しているが、ダイアフラムろ板５だけを並列してろ過室９を形成することで、ろ過室９の両面からダイアフラム５ａで圧搾することが可能となる。

本発明で使用するフィルタープレスは上記のように構成してあり、その圧搾ろ過方法を守らないいよ場合以下に示す。
予め空気圧搾工程で脱水ケーキの厚みがろ過室９の厚みの１／３幅となる圧縮空気の供給時間を設定する。
予め締付シリンダー７を駆動させ、並列するろ板４とダイアフラムろ板５を閉板し、ろ過室９を形成する。

圧入工程（Ｓ１）
原液圧入ポンプ２５から原液供給管２６を介して、フィルタープレスのろ過室９に原液を圧入してろ過を行う。この時、圧力室１３には原液を供給しない。また、ダイアフラム室１２には流体を供給しておらず、ろ過室９に原液が充満する。
ろ過室９に張設したろ布１０が原液から液体を分離し、脱水ケーキが生成されると共に、ろ液は排出管２２を介してろ過室９の外へ排出する。

空気圧搾工程（Ｓ２）
原液の圧入を停止した後、空気圧縮機２０を駆動して、圧縮空気弁２１を操作し、ダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２と、圧力ろ板６のダイアフラム室１２ａに圧縮空気を供給し、０．８５ＭＰａまで昇圧する。昇圧後、空気圧縮機２０を停止する。
圧縮空気によりダイアフラム室１２、１２ａが膨張すると共に、ろ過室９に形成した脱水ケーキが圧縮され、脱水ケーキからはさらに液分が排出される。ろ液の排出に伴い、ダイアフラム室１２、１２ａの内圧が低下するため、０．７ＭＰａまで低下すると再び空気圧縮機２０を駆動する。空気圧縮機２０により、ダイアフラム室１２、１２ａに圧縮空気を供給し、内圧を０．８５ＭＰａまで昇圧する。

圧縮空気の供給を繰り返し、予め定めた時間が経過したことをタイマーで検知すると、圧縮空気弁２１を閉じて空気圧縮機２０を停止する。
予め定めた時間だけ空気圧搾工程Ｓ２を継続することで、脱水ケーキの厚みは、ろ過室９の厚みの１／３幅となる。

水圧搾工程 （Ｓ３）
圧縮空気弁２１を閉じた後、圧力水ポンプ１７を駆動する。圧力水弁２１を開放して圧力水をダイアフラム室１２に圧入する。ダイアフラム室１２の内圧を１．５ＭＰａまで昇圧し、圧力水弁１８を閉じ、圧力ポンプ１７を停止する。

圧力水によりダイアフラム室１２はさらに高圧となり、ろ過室９内の脱水ケーキからさらに水分がろ布１０により分離される。分離された水分はろ過室９から排出管２２を通り排出される。ダイアフラム室１２、１２ａには圧縮空気が供給されているため、水分がろ過室９から排出されることで、ダイアフラム室１２、１２ａの内圧が徐々に低下していく。

ダイアフラム室１２、１２ａの内圧が圧搾の進行に伴い１．４ＭＰａに低下したときに、再び圧力水ポンプ１７を駆動させ、圧力水弁１８を開くことで、ダイアフラム室１２、１２ａの内圧を１．５ＭＰａまで昇圧する。この操作を複数回繰り返すことで水圧搾を行う。

ダイアフラム室１２、１２ａの内圧の変化に応じて、圧力水ポンプ１７のＯＮ／ＯＦＦ操作を繰り返した後、圧力水弁１８を閉じ、圧力水ポンプ１８を停止することで、ダイアフラム室１２、１２ａの内圧を一定幅以内になるように調整し、圧搾脱水時の圧力水ポンプ１７運転時間を短縮する。

脱水ケーキを容易に排出できる厚みを考慮しつつ、圧力水ポンプの稼働回数を削減できる所定時間を予め設定しておき、所定時間が経過すると水圧搾工程Ｓ３を終了する。

圧力水排水工程（Ｓ４）
圧力水による水圧搾終了後、圧力水弁１８を開放することで、ダイアフラム室１２、１２ａの圧縮空気を利用して、ダイアフラム室１２、１２ａ内の圧力水を排出する。圧力水は圧力水供給管１４を通って給水槽１６へ排出される。その後、圧縮空気弁２１を開放してダイアフラム室１２、１２ａを常圧にする。

脱水ケーキ排出工程（Ｓ５）
締付シリンダー７収縮してろ板４とダイアフラムろ板５を開板し、ろ過室９に形成された脱水ケーキを機外に排出する。続けてフィルタープレスを運転する場合は、ろ板４とダイアフラムろ板５を閉板して再びろ過室９を形成し、圧入工程Ｓ１へ戻る。

本発明は空気圧搾工程Ｓ２において、多量の圧縮空気を圧力室１３のダイアフラム室１２、１２ａに供給することで、ダイアフラム室１２、１２ａを圧力タンクとして利用している。空気圧搾工程Ｓ２では、脱水ケーキの厚みが、例えばろ過室９の１／３幅となる所定時間だけ空気圧搾を継続し、ろ過室９の２／３幅の容量の圧縮空気をダイアフラム室１２に供給している。従って、大容量の圧力タンクを別途備えなくとも、圧縮空気を保持できる。

よって、水圧搾工程Ｓ３では、ろ液の排出に応じてダイアフラム室１２、１２ａの内圧の低下が緩やかとなり、ダイアフラム室１２、１２ａの内圧を一定に維持するために圧力水ポンプ１７の起動頻度、起動時間を大幅に減少することができる。

４ ろ板
５ ダイアフラムろ板
６ 圧力ろ板
９ ろ過室
１２、１２ａ ダイアフラム室
Ｓ１ 圧入工程
Ｓ２ 空気圧搾工程
Ｓ３ 水圧搾工程

Claims (4)

1. 多数のろ板（４）とダイアフラムろ板（５）で形成されるろ過室（９）に原液を圧入して脱水ケーキを生成する圧入工程（Ｓ１）と、
   ろ過室（９）に形成されるダイアフラム室（１２）に圧縮空気を供給する空気圧搾工程（Ｓ２）と、
   空気圧搾工程（Ｓ２）後にダイアフラム室（１２）に圧力水を供給する水圧搾工程（Ｓ３）と、を備えるフィルタープレスの運転方法において、
   前記空気圧搾工程（Ｓ２）は、予め定めた時間だけ継続する
   ことを特徴とするフィルタープレスの運転方法。
2. 前記ダイアフラムろ板（５）の何れか１つ以上を圧力ろ板（６）とし、
   前記圧入工程（Ｓ１）で圧力ろ板（６）で形成されるろ過室（９）に原液を圧入しない
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタープレスの運転方法。
3. 前記圧力ろ板（６）のダイアフラム室（１２ａ）の容積は、他のダイアフラム室（１２）の合計容積の１／５０〜１／２０である
   ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタープレスの運転方法。
4. 前記空気圧搾工程（Ｓ２）は、ダイアフラム（５ａ）の膨張によりろ過室（９）で生成される脱水ケーキの厚みがろ過室（９）の厚みの１／４〜２／３幅となる時間をタイマーで予め定める
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のフィルタープレスの運転方法。

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