JP2889092B2 - フィルタープレス脱水方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建設、上水道、下水道、
及び各種工業分野等で各種スラリーの固液分離に使用さ
れるフィルタープレスの脱水方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フィルタープレスは図１に示すフローシ
ートの状況で使用され、図２に示す構造を有するもので
ある。凹面を有した複数の濾板２を開閉可能な構造と
し、この濾板２を包むように濾布１２を張設したもの
で、濾板を閉じた状態で濾布間に形成される濾室にスラ
リーをポンプ９で圧入して、濾布２を介して濾液を濾板
の表面に排出すると共に、濾布に固形物を捕集して濾室
内に脱水ケーキが充満した時点でスラリーの供給を停止
し、濾板を開放して脱水ケーキの排出を行うものであ
る。

【０００３】なお、図１，図２において、１はフィルタ
ープレスのセットであり、２は濾板、３，４は各濾板を
押付けておくための両端のヘッド、５は４のヘッドに取
付けられた油圧シリンダー６にて濾板２を直接的に押付
けるルーズヘッドである。７は該油圧シリンダー６のた
めの油圧ポンプ、９はスラリー槽８からフィルタープレ
ス１にスラリーを加圧供給するポンプ、１０はそのスラ
リーの加圧状況を示す圧力計である。

【０００４】濾室内に脱水ケーキができ上がる状態は、
最初濾布にて濾過されることにより濾布表面に脱水ケー
キ層ができ始め、その後既にでき上がった濾布表面の脱
水ケーキ層にて次々に濾過される「ケーキ濾過（濾滓濾
過）」であることは広く知られている。また、その結
果、濾過初期と後期とではそれぞれの時点までに既にで
き上がった脱水ケーキの厚みが異なる、つまり初期はま
だ薄く、末期は厚いため、濾過抵抗が初期は比較的小さ
く、末期は比較的大きい。従って、スラリー原液の打込
み速度もこの濾過抵抗に反比例して、初期は大きく、末
期は小さい。

【０００５】これを説明するために、スラリー原液打込
み量とともに濾過速度の大きさを示す一因子である濾水
変化量を図３と図４に示す。濾水変化量も濾過末期に近
づくにつれて徐々に小さくなり、末期ではほんの少量し
か濾水は出ない、すなわち濾過速度は小さい。このよう
な状況は特にスラリー原液の濃度が薄い程より顕著に現
われる。このことは図３（スラリー原液濃度５％の場
合）と図４（同１０％の場合）を参照すれば明らかであ
る。そして、特に濃度の低い図３に顕著に見られる如
く、フィルタープレスの特徴として脱水工程の後期（例
えば図３のロの部分）の濾過速度が極端に落ちてくるた
め、全体の濾過時間すなわち脱水時間が長くなるという
欠点があった。

【０００６】図３と図４それぞれの場合の濾水累積値の
変化をグラフにしたものが、図５と図６である。図５を
見れば上述した脱水工程のうち比較的短い前半（図５の
イの部分）で全濾水量のほとんど（比率は１０／１３）
を出し、残りの比較的長い時間（図５のロの部分）で、
残りの少ない（濾水量比率は３／１３）を得るのみであ
る。また図５の場合の濾室内ケーキ含水率の変化を図７
に示す。図７を見れば脱水工程の前半イで、含水率は濾
過開始時の９４％から５５％に減少したが、その後のロ
の時間で５５％から４７％に減少する。すなわちイでは
その差３９％変化したのに対し、ロではたったの８％変
化したに過ぎない。いわば、全脱水時間の後半の半分強
の時間で、少量の脱水を行っているということである。
スラリー濃度１０％の場合も図４に対応して、図６，図
８で同様の傾向が見れる。但し、スラリー濃度１０％の
場合はスラリー濃度５％の場合に比べて、濃度が大きい
分全体の脱水時間が短くなっている。濃度が倍になった
分、脱水時間は半分近くになっている。

【０００７】これに対して、脱水時間全体を短くするた
めに、既に以下に示すような方策が考えられているが、
いずれもそれぞれ効果はあるものの、それぞれの方策に
その方策ゆえの課題、例えば設備費のアップや不純物の
混入等を伴っていた。さらに詳しく説明すると、 スラリー原液濃度をまえもって濃縮したのち、フィル
タープレスに打込み脱水する方策 この方策は先述のとおり濃縮した分だけ脱水時間が短縮
される。しかし、この方式は、別途濃縮装置を必要とす
ることが課題として残る。一般に重力沈降式濃縮装置は
大きなスペースと長い沈降時間を要する。その他各種の
機械式濃縮機は一種の脱水機であり、該機械式濃縮機と
フィルタープレスとの二段階で脱水することと同じで、
前工程の濃縮機が安価でないと、併用する効果が少ない
という問題点がある。 スラリー原液中に凝集剤を入れて、スラリーの粒度を
大きくしてより脱水容易とする方策 この方策によれば、粒度が大となり脱水容易となるが、
上水道用途等では当然のことながら極力余計なものを添
加することを嫌うので、凝集剤添加は好ましくない。凝
集剤の代りに石灰や砂等の濾過助剤を入れる方法もある
がやはり異物の混入を嫌う意味や、砂の調達コスト等の
点に難点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は先述の既存他
方策とは異なる独自の方策を提供し、既存他方策の如き
問題点をなくすか、もしくは少なくするものである。具
体的にはスラリー圧入方式を守りつつ、且つ比較的安価
で、異物の添加なしで脱水時間の短縮を可能とするフィ
ルタープレスを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、脱水対象物
であるスラリーの他に、該スラリーよりも高濃度のスラ
リーを別途準備しておき、脱水工程の前半の時間は当該
スラリーを（そのままの濃度で）フィルタープレスに打
込み脱水し、脱水速度が遅くなってくる後半の時間は、
高濃度スラリーを打込むことによってその脱水時間を短
縮しようとするものである。この際、高濃度スラリーを
得るためには、脱水済みのケーキを循環使用して未濃縮
スラリーに事前に混合してもよい。

【００１０】

【作用】このような本発明の方法によれば、総脱水時間
は、図３，図４におけるイ＋ニとなり、すなわち３５分
＋２７分＝６２分で済み、当初の濃度のスラリーのみで
脱水をやり通した場合、すなわち図３でイ＋ロの９０分
の場合に比べて９０−６２＝２８分の短縮になる。

【００１１】つまり本発明の場合、図１０の例に示すよ
うに、全体の（１３−１０）／１３＝３／１３で約０．
２３すなわち約２３％だけを濃縮しておいて、別途フィ
ルタープレスに打込めるようにしておけばよい。そし
て、時間短縮は（９０分−６２分）／９０分＝２８／９
０＝０．３１１すなわち約３１％短縮される。

【００１２】時間短縮の程度だけでなくコスト面で評価
するために、以下の場合で評価する。同量同含水率の脱
水ケーキを得る場合に、ＤＳ（dry-sludge）当りの濃縮
（２倍濃度）のコストを例えば通常脱水（１倍濃度を脱
水する場合）の０．５倍とすると、 a.全量２倍濃縮の場合は、 濃縮コスト 通常脱水（時間半分） １×０．５＋０．５×１ ＝１倍（すなわちコストは変らない） b.本発明の上述例の場合 通常脱水 濃縮コスト （時間は６２分／９０分−約０．６９） （全体ＤＳ量の２３％を濃縮する） ０．６９×１ ＋ ０．２３×０．５＝０．８ すなわちコストは０．８倍になる。（２０％コストダウ
ン）

【００１３】上述の説明で理解されるように、本発明の
ポイントは、通常従前の脱水方法（つまり同一濃度スラ
リーを全脱水工程にわたって、フィルタープレスに打込
み脱水する方法）の、“どの時点で”、元濃度の“何倍
の濃度”のスラリーに切換えるかの２点である。一般的
にいってあまり早い時点で切換えると、打込み量のほと
んどが濃縮スラリーであることとなって無意味であり、
あまりにも末期であり過ぎると時間短縮の程度が小さく
これまた無意味である。また、濃縮の程度としては、濃
ければ濃い程効果が大きいが、余りにも濃いと実際上は
流動性が悪くなってフィルタープレスへの打込みが物理
的に困難となってくるので、その点で制限される限界ま
で高濃度にした方が有利である。一般的には上述の例で
説明した２倍濃度程度はあった方が効果的であるが、も
っと小さい１．５倍程度濃度であっても効果が十分にあ
ることは、上述２倍濃度の場合の効果を参照すれば容易
に認めることができる。

【００１４】

【実施例】以上の方式において、濃縮スラリーの作成方
法として、例えば重力沈降式濃縮や公知の円心分離式濃
縮機等の機械式濃縮がある。しかしながら本発明では濃
縮スラリーを作るために、このように特別な方法ではな
く、フィルタープレスで発生した脱水ケーキを一部量循
環して、スラリー（濃縮前）の一部分に混ぜて使う方法
が採用できる。

【００１５】この例のフローシートを図１１に示す。図
１１のフローシートにおいて、１〜１１は図１と同一部
分であり、説明を省略する。１２，１２′は自動弁であ
り、１２′は濃縮スラリー槽８′へ通じ供給管に設けら
れている。濃縮スラリー槽８′へは後工程にて脱水され
たケーキを入れておくケーキホッパー１３からケーキ切
出用ロータリーフィーダー１４により、脱水ケーキが投
入され、８′内で濃縮されたスラリーとなる。そして、
運転の方法は、前述の脱水工程のうち図９，図１０のイ
の段階に相当する工程を８の系統からフィルタープレス
１に打込む。この時バルブ１２は開で、１２′は閉であ
る。次に図９，図１０のニの段階相当工程では８′系統
からフィルタープレス１に打込む。この時バルブ１２は
閉で１２′は開である。なお、ケーキホッパー１３へ
は、図示しない各種の運搬方法、例えばベルトコンベヤ
ー等でケーキは搬入される。

【００１６】本発明応用例の特長は、濃縮の方法として
脱水ケーキ自体を循環して使用するので、異物の添加で
はなく、化学的には無添加であること、及び前述の方法
と同様脱水時間が短縮されるので、循環使用ケーキ分を
考慮しても十分に能力向上となり、経済的である。

【００１７】以下にその脱水能力向上の程度試算例を示
す。 −脱水能力向上の程度試算− 本発明応用例の場合、例えば、先に述べた通り、図９及
び図１０の場合では、図５に比べて脱水時間は９０分か
ら６２分に２８分短縮されるが、このうち、後半のニの
工程でのＤＳ（dry-sludge）量は、その濃度がロに比べ
て２倍であるが、そのうち半分は循環再使用ケーキ量で
あるため、結局ロと同じ量である。できたケーキ水分・
重量は本発明応用例である図９，１０の場合と図５の場
合とは同じ条件であるから、ケーキ中のＤＳ発生速度
で、脱水処理能力を比較する。つまり、濃度が一定の場
合は、打込まれたスラリー量と濾水量は比例するので、
能力向上程度は以下の計算で表わせる。図５の場合の脱
水処理能力（濾水量換算）は下式の通りになる。 １３（kg）／９０（分）＝０．１４４ kg-濾水／分 図９，１０の場合の脱水処理能力（濾水量換算）は下式
の通りになる。 ｛１０＋（１３−１０）×１／２｝／６２（分） ＝１１．５／６２＝０．１８５ kg-濾水／分 従って、処理能力は（０．１８５−０．１４４）＝０．
０４１ kg-濾水／分向上し、脱水能力向上比率は０．０
４１／０．１４４＝２８．５％であり、非常に経済的で
ある。

【００１８】

【発明の効果】以上述べてきた如く、本発明によれば脱
水時間の後半により高濃度のスラリーをフィルタープレ
スに注入することにより、従来の脱水方法に比べて、特
別な添加物なしで脱水時間を大幅に短縮できるので、同
じ大きさのフィルタープレスでより大量のスラリーを脱
水処理できるという効果がある。また、高濃度スラリー
を得る方法として、既に脱水済みケーキを一部分回収し
て元濃度スラリーに混ぜる方法を採用すれば、従来の濃
縮方法とは全く異なる、極めて安易な濃縮方法を以て上
述の脱水時間短縮を得られるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が対象とするフィルタープレスの一般的
なフローシートを示す説明図。

【図２】フィルタープレスの濾板の構造と濾室形成の状
況を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は濾板
の平面図である。

【図３】図１のフィルタープレスにおける従来方式脱水
工程中の濾水変化量（kg／分）を示すグラフであって濃
度５％のスラリーの場合の例。

【図４】同上濃度１０％の場合の例を示す。

【図５】図３の場合の累積濾水量の時間的変化（図３を
積分したもの）を示すグラフ。

【図６】図４の場合の累積濾水量の時間的変化（図４を
積分したもの）を示すグラフ。

【図７】図３（濃度５％スラリー）の脱水工程中の濾室
内での生成脱水ケーキ含水率の脱水時間毎の変化を示す
グラフ。

【図８】図４（濃度１０％スラリー）の脱水工程中の濾
室内での生成脱水ケーキ含水率の脱水時間毎の変化を示
すグラフ。

【図９】本発明例の場合の濾室内生成ケーキ含水率の脱
水時間毎の変化を示すグラフ。

【図１０】同じく本発明例の場合の濾水量累積値の変化
を示すグラフ。

【図１１】本発明応用例（請求項２）の場合のフローシ
ートである。

【符号の説明】

１ フィルタープレスセット ２ 濾板 ３ ヘッド ４ ヘッド ５ ルーズヘッド ６ 油圧シリンダー ７ 油圧ポンプ ８ スラリー槽 ８′ 濃縮スラリー槽 ９ ポンプ １０，１１ 圧力計 １２，１２′ 自動弁 １３ ケーキホッパー １４ ロータリフィーダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 雅夫 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製鐵株式会社 機械・プラント事 業部内 (72)発明者 妹川 憲一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製鐵株式会社 機械・プラント事 業部内 (72)発明者 村田 光也 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製鐵株式会社 機械・プラント事 業部内 (56)参考文献 特開 平２−237608（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 25/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の濾板間に濾布を張設し、該濾板間
   の空隙にスラリーを圧入して脱水するフィルタープレス
   脱水方法において、圧入脱水工程の後期に、該スラリー
   よりも高濃度のスラリーを圧入することを特徴とする脱
   水方法。
2. 【請求項２】 高濃度スラリーを得る手段として、脱水
   済みケーキを循環使用して、未濃縮スラリーに事前に混
   合することを特徴とする請求項１記載の脱水方法。