JP4179928B2

JP4179928B2 - Dehydration drying apparatus and method

Info

Publication number: JP4179928B2
Application number: JP2003159930A
Authority: JP
Inventors: 淳一野村; 昭一郷田; 紀夫山田; 幸一増田; 信明四ノ宮
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP2004358356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水道，農村集落排水処理設備，し尿処理設備等から排出される汚泥、または例えば食品やパルプ等の各種産業に用いられる懸濁液（以下、これらをまとめてスラリと言う）の脱水乾燥装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スラリを脱水乾燥するためには、脱水装置と乾燥装置とをそれぞれに設置する必要があり、イニシャルコストが大きく、維持管理に多大な労力がかかるのが実情であった。
【０００３】
また、加圧圧搾脱水機の圧搾媒体として温水を使用し、ダイアフラムを介してスラリを加熱すると共に、ろ布外部を減圧することにより、スラリを加温及び圧搾すると同時に減圧乾燥するものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この装置においては、ダイアフラム（圧搾膜）の熱伝導率が低く、ろ枠とダイアフラムの間の温水流量分布やダイアフラムとろ布の間の減圧度が場所により不均一なため、ケーキの乾燥時間が長く、乾燥むらが生じやすい等の問題点があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３２１０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ケーキに乾燥むらが生ぜず且つ乾燥時間を短くすることができるとともに、経済的で且つ耐久性に優れたスラリの脱水乾燥装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱水乾燥装置は、ろ枠とダイアフラムとろ布とにより取り囲まれるろ室を備えたフィルタプレスにおいて、前記ダイアフラムは、樹脂またはゴムで構成されており、前記ダイアフラムには該ダイアフラムを貫通する金属突起が取り付けられていることを特徴とするものである。ここで、前記フィルタプレスは、ろ枠とダイアフラムの間に熱媒体を供給すると共に、前記ろ布とダイアフラムとの間のろ液排出側を減圧することにより、前記ダイアフラムでスラリを圧搾し、かつ、減圧加熱乾燥するものであることが好ましい。これにより、熱伝導率の良好な金属突起を介して、熱媒体の熱がろ室内のスラリに速やかに供給されるため、スラリの乾燥時間を短縮し乾燥むらを低減することができる。
【０００７】
また、前記ダイアフラムを貫通する金属突起に、金属棒または金属板が連結されているようにしてもよく、前記ダイアフラムを貫通する金属突起と、前記金属棒または金属板は一体的に構成されているようにしてもよい。これにより、ろ枠とダイアフラムの間に循環供給された熱媒体の熱が、比較的広い面積を有する金属板を通じてろ室内のスラリに速やかに供給されるため、スラリの乾燥時間を短縮することができる。また、比較的広い面積を有する金属板または金属棒を用いることで、ダイアフラムを貫通する金属突起の数を減らすことができ、これによりダイアフラムの加工量を低減し、耐久性を保持するうえで好ましい。
【０００８】
また、本発明の脱水乾燥方法は、ろ枠とダイアフラムとろ布とにより取り囲まれるろ室を備え、前記ダイアフラムでスラリを圧搾し、かつ、脱水乾燥するスラリの脱水乾燥方法において、樹脂またはゴムで構成された前記ダイアフラムに該ダイアフラムを貫通する金属突起を配置し、熱媒体からの熱を前記金属突起を介して前記ろ室に充填したスラリに伝達し、前記スラリを脱水乾燥することを特徴とするものである。ここで、前記脱水乾燥は、ろ枠とダイアフラムの間に熱媒体を供給すると共に、前記ろ布とダイアフラムとの間のろ液排出側を減圧することにより行うことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の脱水乾燥装置を含むスラリの処理システムの概略を示す。
【００１０】
脱水乾燥機１１は、スラリの脱水乾燥を行うフィルタプレス装置である。その内部に、隣接する一対のろ枠の間に一対のダイアフラムとろ布とを設け、ろ布により囲まれたろ室が形成されている。そして、ろ室内にスラリが充填され、ろ枠とダイアフラムの間に熱媒体を供給すると共に、前記ろ布とダイアフラムとの間のろ液排出側を減圧することにより、前記ダイアフラムでスラリを圧搾し、スラリの減圧下での加熱・加圧による脱水乾燥が行われる。
【００１１】
この脱水乾燥機１１には、スラリ供給ポンプ１２によりスラリ供給ライン１３から供給弁１５を介して脱水乾燥対象のスラリが供給される。そして、スラリは脱水乾燥機１１により脱水圧搾乾燥されて所要の含水率のケーキとなり、脱水乾燥機１１より取り出される。
【００１２】
脱水乾燥機１１には温水が熱媒体として供給され、この熱媒体によりスラリの脱水乾燥が促進される。温水ユニット３１にて温水が作られ、温水循環ポンプ３２により温水循環ライン３５から脱水乾燥機１１のヘッダ管１７に導入される。脱水乾燥機１１でスラリの脱水乾燥に使用された温水はヘッダ管１８から温水循環ライン３５により温水ユニット３１に戻される。このように、温水ユニット３１と脱水乾燥機１１との間で温水が循環するようになっていて、脱水乾燥機１１の出口側に背圧弁３３が配置されている。従って、背圧弁３３の調整により、循環する温水の流量及び脱水乾燥機内の温水の圧力をすみやかに調整することが可能である。
【００１３】
また、脱水乾燥機１１におけるスラリの脱水乾燥には真空吸引が用いられる。したがって、真空ポンプ３７と凝縮槽３８とを備え、ろ布とダイアフラムとの間を減圧雰囲気とすることで、ろ室内部のスラリの脱水乾燥を促進する。また、圧搾工程と同時に真空ポンプ３７を起動するようにして、ダイアフラムとろ布との間隙を減圧することによりろ布に囲まれたろ室内のスラリを加圧脱水すると共に加温減圧乾燥する。
【００１４】
センターブローライン２１には空気弁２２が、センターブロー排泥ライン２３には排泥弁２４がそれぞれ配置され、センターブロー用空気は、センターブローライン２１により脱水乾燥機１１に供給され、センターブロー排泥ライン２３から脱水されていないスラリと共に排出される。
【００１５】
温水ユニット３１は、加温・加圧媒体としての温水を供給するものであり、温水の水温を７０℃〜９５℃に保つことが好ましい。この温水ユニット３１としては、電力や石油等の燃料、または燃焼排ガス等を用いた温水ボイラ、水蒸気ドレン、燃料電池排水などの各種の熱源を用いることができる。温水循環ポンプ３２は、脱水乾燥機１１内のダイアフラムに０．５ＭＰａ以上の圧力を加えられるものであることが好ましい。脱水乾燥機１１に接続されるろ液ライン１９と真空ライン２０は弁２５，２６により切り替えられ、真空ラインには上述したように凝縮槽３８、真空ポンプ３７が接続されている。凝縮槽３８には冷却水が循環するようになっている。ここで真空ポンプ３７の到達真空度は７ｋＰａ以下が好ましい。
【００１６】
図２は、スラリの脱水乾燥機における要部の構成例を示す。図２に示すように、互いに隣接するろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの間に、それぞれダイアフラム５２，５２とろ布５１，５１とが配置されて、ろ布５１により囲まれたろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成されている。本例で示す全体構成は、ろ室が３室（５５ａ，５５ｂ，５５ｃ）の構成となっているが、室数は必要に応じて増やすことができる。それぞれのダイアフラム５２には、そのダイアフラムを貫通する金属突起５２ａが多数配置されている。
【００１７】
このフィルタプレス（脱水乾燥機）では、両側にプレート５７，５８を備え、図示しない開閉装置によりろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを開閉するようになっている。即ち、スラリの脱水乾燥時には図示しない開閉装置によりプレート５７，５８が両側から締付けられ、各ろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが両側から締付けられ、ろ布５１，５１に取り囲まれたろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成される。そして、ろ室の内部に脱水乾燥対象のスラリが導入され、スラリの脱水乾燥が行われる。スラリの脱水乾燥後は、図示しない開閉装置によりプレート５７，５８が開かれ、各ろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄがそれぞれ離反するように開かれ、脱水乾燥されたケーキが下方に落下して取り出される。
【００１８】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、ろ枠５４とダイアフラム５２との間には、厚さ１ｍｍ以上の網目状物５３が配置され、ろ枠５４とダイアフラム５２との間に温水が均一に流れる流路５３ａが確保されている。網目状物５３は、耐熱性、耐腐食性の材質からなる線径０．５ｍｍ以上の網などを用いることができ、材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、ステンレスなどが好適である。
【００１９】
ダイアフラム５２は、これを貫通する多数の金属突起５２ａを有するゴム等の膜体であり、ろ枠との間に温水（熱媒体）の流路５３ａを備え、この流路に温水を循環ポンプ３２（図１参照）で押し込むことで、ダイアフラムの弾性によりろ布を介してろ室内のスラリを圧搾するとともに加熱する。即ち、流路５３ａに温水が流れダイアフラムの弾性によりろ室内のスラリを圧搾する時には、金属突起５２ａの頂部がろ布５１に当接し、ろ室内のスラリを加熱・圧搾する。
【００２０】
ろ布５１とダイアフラム５２との間には、ろ布５１によりろ過されたろ液の流路５２ｂが設けられ、この流路５２ｂは真空ポンプ３７（図１参照）に接続され、真空排気される。このため、ろ室は減圧雰囲気下で加熱・加圧され、ろ布を介して抽出されたろ液が流路５２ｂを通って排出される。
【００２１】
ここで、ダイアフラム５２は、ポリプロピレン樹脂または架橋ポリエチレン樹脂によるものが好適であり、これにより高い耐久性と経済性が得られる。また、金属突起５２ａの高さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、幅２〜６ｍｍの円柱形または角形が好ましい。これにより、ダイアフラム５２とろ布５１との間隙の真空吸引路（ろ液流路）５２ｂを均一なスペースに確保することが可能になる。
【００２２】
図４は、金属突起のダイアフラムへの固定例を示す。参考迄に、従来型のダイアフラム５２は、図４（ａ）に示すように、突起５２ａを含めてその全体が樹脂またはゴムで構成されている。これに対して、本発明のダイアフラムに設けた突起は、図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように樹脂またはゴムで構成されるダイアフラム５２を貫通し、上面側に流れるろ液と下面側に流れる熱媒体とが互いに混合しないような密閉構造を有する、複数の金属突起５２ａにより構成されている。金属突起は熱伝導率が通常のダイアフラムの材質に較べて１桁以上高い。このため、ダイアフラムの裏面側に流れる熱媒体の熱をろ布を介してスラリに効率的に伝熱することができる。また、金属突起５２ａは従来例と同様に、ろ液の排出流路を確保している。金属突起の材質は特に規定するものではないが、アルミニウム，ステンレス，銅などを用いることができる。
【００２３】
ダイアフラムに金属突起を取り付ける態様としては、各種の固定方法がある。図４（ｂ）に示すように、金属突起のつば部５２ｃをダイアフラム５２に埋込む方法を用いることができる。また、図４（ｃ）に示すように、頂部をリベット状にしてダイアフラムに設けられた孔部に固定するようにしてもよい。また、図４（ｄ）に示すように頂部と底部をボルトおよびナットを用いてネジ止めにより固定するようにしてもよい。また、接着剤を用いて金属突起をダイアフラムの孔部に固定するようにしてもよい。
【００２４】
図５は、本発明の他の実施形態のダイアフラムの構成例を示す。この実施形態においてはダイアフラムの表面側（ろ布５１側）に金属板５２ｍ，５２ｎを備え、この金属板をダイアフラムを貫通する金属突起５２ａで固定している。この金属板は、図５（ａ）に示すように例えば渦巻状の金属板体５２ｍであってもよく、また図５（ｂ）に示すように矩形状の金属板体５２ｎを多数枚例えばマトリクス状に配置したものであってもよい。これらの金属板体は、金属突起５２ａと接続してダイアフラム５２に固定される。このように金属板５２ｍ，５２ｎをダイアフラムを貫通する金属突起５２ａに接続することで、ダイアフラムの裏面側に流れる熱媒体の熱を熱伝導率が良好な金属突起及び金属板を介してろ布５１側に伝導することができる。なお、金属板に代えて金属棒を用いてもよい。
【００２５】
これにより、熱媒体の熱を有効にろ室に充填されたスラリに伝達することができ、乾燥時間の短縮および乾燥むらの低減を図ることができる。また、金属板または金属棒で比較的広い面積で熱伝達が行えるので、ダイアフラムを貫通する金属突起の数を低減することができる。このため、ダイアフラムに設ける貫通孔の数を低減し、ダイアフラムの耐久性を良好に保つことができる。また、図示の例では金属板は平板状に記述してあるが、この金属板自体に多数の凹凸を設け、ろ液の排出を妨げないようにして、且つ熱媒体の熱を有効にろ室内のスラリ（ケーキ）に伝達することができることは勿論である。
【００２６】
ここで、金属板と金属突起とは一体に構成してもよく、また別体としてリベットまたはねじ止めにより固定するようにしてもよい。一体構造とすることで加工の簡素化を図ることができるが、別体構造とすることで、加工のフレキシビリティを増大させることができる。
【００２７】
次に、上記フィルタプレスを用いたスラリの脱水乾燥工程について説明する。スラリの脱水乾燥の工程は大きく、ろ過工程，圧搾工程，センターブロー，乾燥工程に分けることができる。
【００２８】
ろ過工程では、スラリはスラリ供給ポンプによりスラリ供給ライン，供給弁を介して脱水乾燥機に供給され、ろ室に充填される。さらにスラリがスラリ供給ポンプにより加圧供給されると、ろ室内のスラリ中の水分がろ液として排出される。
【００２９】
圧搾工程では、温水ユニットで加熱された熱媒体は温水循環ポンプにより温水循環ラインを介して脱水乾燥機に供給され、ろ枠とダイアフラムの間の流路５３ａを通り、さらに背圧弁を介して温水ユニットに戻り、循環使用される。前記ろ枠とダイアフラムの間の流路５３ａに熱媒体が供給され、背圧弁が設けられていることにより、ダイアフラム５２が膨張し、前記ろ室の体積が減少することにより、ろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃ内のスラリが圧搾される。さらに、切換弁を動作させ、真空ポンプにより真空ラインを介して凝縮槽を減圧し、凝縮槽に冷却水を供給することにより、脱水乾燥機内のろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃは減圧され、スラリは圧搾されると同時に加熱され減圧乾燥される。圧搾工程の開始時は一時的に開放弁を開き、温水循環ライン内に溜まった気体を排出することもできる。
【００３０】
センターブローでは空気弁と排泥弁を開放し、センターブローラインを介して空気を脱水乾燥機に供給し、センターブロー排泥ラインを介してケーキ化していないスラリが排出される。
【００３１】
乾燥工程では、圧搾工程と同様に熱媒体を循環させるが、背圧弁は背圧をかけても背圧がかからないように開放しても良い。温水循環と同時に、切換弁を動作させ、真空ポンプにより真空ラインを介して凝縮槽を減圧し、凝縮槽に冷却水を供給することにより、ろ室内は減圧され、スラリは加熱されるとともに減圧乾燥される。ここで、熱伝導率の高い金属突起がダイアフラムに設けられ、主として金属突起からの伝熱によりスラリを加熱するので、スラリの加熱・加圧脱水を効率的に行うことができる。これにより、スラリが固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができ、乾燥時間を短縮し乾燥むらを低減することができる。
【００３２】
表１は、本発明のスラリの脱水乾燥装置の効果を説明するためのものであり、従来例と本発明例とを比較した実験結果である。図４（ａ）に示す従来型のダイアフラムと図４（ｄ）に示す本発明のダイアフラムについて、上記構成の脱水乾燥機を用い、実験した結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
従来例は熱伝導率０．２３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の樹脂製ダイアフラムを使用した。これに対して、本発明例では熱伝導率０．２３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の樹脂製の基板に熱伝導率１５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の金属突起を取り付けたダイアフラムを使用した。なお、金属突起の熱伝導率は樹脂製ダイアフラムに対して約６５倍高い。そして、従来例、本発明例ともに、ダイアフラムの突起部分は直径１０ｍｍ、高さ５ｍｍ、ピッチ１５ｍｍである。
【００３５】
最終的なケーキ含水率を３５％として実験した結果、従来例では乾燥時間が２．５０ｈ（時間）でもケーキ含水率が５５％に留まったのに対して、本発明例では乾燥時間が０．５０ｈ（時間）、ろ過速度が０．５３ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１となった。上記実験結果から、ダイアフラムに配置した金属突起の有無が乾燥時間の長短に大きく影響していることが判る。
【００３６】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、脱水乾燥対象のスラリの加温に十分な熱伝導率を有するダイアフラムを用いることで、ケーキ乾燥時間を短縮し、ケーキの乾燥むらを低減することができる。また、金属製の突起をダイアフラムに貫通するように装着するという簡単な手法で、製造コストを余り上昇させることなく、耐久性を損なうことなく、処理能力が向上したフィルタプレス（断水乾燥機）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のスラリの脱水乾燥装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示す脱水乾燥装置の要部の断面図である。
【図３】ろ枠とダイアフラムとろ布との配置関係を示す（ａ）は断面図であり、（ｂ）は一部透過平面図である。
【図４】（ａ）は従来例のダイアフラムの構成例を示し、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は金属突起を用いたダイアフラムの構成例を示す。各図において上段はろ布側から見た平面図であり、下段はその中央部の断面図である。
【図５】ダイアフラムに金属突起と接続した金属板を設けた例を示す平面図であり、（ａ）は渦巻状の金属板の例であり、（ｂ）は短形状の金属板をマトリクス状に配置した例である。
【符号の説明】
１１脱水乾燥機
１２スラリ供給ポンプ
１３スラリ供給ライン
２１センターブローライン
２３センターブロー排泥ライン
３１温水ユニット
３２温水循環ポンプ
３３背圧弁
３５温水循環ライン
３７真空ポンプ
３８凝縮槽
５１ろ布
５２ダイアフラム
５２ａ（金属）突起
５２ｂ真空吸引路（ろ液流路）
５３網目状物
５３ａ温水流路
５４ろ枠
５５ａ，５５ｂ，５５ｃろ室
５７，５８プレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to sludge discharged from water and sewage systems, rural village drainage treatment facilities, human waste treatment facilities, etc., or suspensions used in various industries such as food and pulp (hereinafter collectively referred to as slurry). The present invention relates to a dehydration drying apparatus and method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to dehydrate and dry a slurry, it is necessary to install a dewatering device and a drying device, respectively, which has a large initial cost and requires a lot of labor for maintenance.
[0003]
Also known is that hot water is used as a pressing medium for a pressure-squeezing dehydrator, the slurry is heated through a diaphragm, and the outside of the filter cloth is depressurized so that the slurry is heated and squeezed and simultaneously dried under reduced pressure. (See Patent Document 1). However, in this device, the thermal conductivity of the diaphragm (squeezed membrane) is low, and the distribution of hot water flow between the filter frame and the diaphragm and the degree of vacuum between the diaphragm and the filter cloth are uneven depending on the location. However, there are problems such as long drying and uneven drying.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-232109
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a slurry dehydrating and drying apparatus and method that are economical and have excellent durability, while drying unevenness does not occur in the cake and the drying time can be shortened. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The dehydrating and drying apparatus of the present invention is a filter press provided with a filter chamber surrounded by a filter frame, a diaphragm and a filter cloth, wherein the diaphragm is made of resin or rubber, and the diaphragm includes a metal penetrating the diaphragm. A protrusion is attached . Here, the filter press squeezes the slurry with the diaphragm by supplying a heat medium between the filter frame and the diaphragm and depressurizing the filtrate discharge side between the filter cloth and the diaphragm, and It is preferable to heat and dry under reduced pressure. As a result, the heat of the heat medium is rapidly supplied to the slurry in the filter chamber via the metal protrusion having good thermal conductivity, so that the drying time of the slurry can be shortened and uneven drying can be reduced.
[0007]
Further, a metal rod or a metal plate may be connected to a metal protrusion penetrating the diaphragm, and the metal protrusion penetrating the diaphragm and the metal rod or metal plate are integrally formed. You may do it. As a result, the heat of the heat medium circulated and supplied between the filter frame and the diaphragm is quickly supplied to the slurry in the filter chamber through the metal plate having a relatively large area, so that the drying time of the slurry can be shortened. it can. In addition, by using a metal plate or metal rod having a relatively large area, the number of metal protrusions penetrating the diaphragm can be reduced, which is preferable in reducing the amount of diaphragm processing and maintaining durability. .
[0008]
Moreover, dewatering drying method of the present invention is provided with a filter chamber surrounded by the filter frame and the diaphragm Toro fabric, squeezing the slurry in the diaphragm, and, in the dehydrating and drying method of the slurry to dewatering drying, a resin or rubber has been a metal projection that penetrates the diaphragm disposed in the diaphragm, the heat from the heat medium through the metal protrusions transmitted to the slurry filled in the filtration chamber, characterized by dehydrating and drying the slurry Is. Here, the dehydration drying is preferably performed by supplying a heat medium between the filter frame and the diaphragm and reducing the pressure of the filtrate discharge side between the filter cloth and the diaphragm.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an outline of a slurry processing system including a dehydrating and drying apparatus of the present invention.
[0010]
The dehydration dryer 11 is a filter press device that performs dehydration drying of slurry. Inside, a pair of diaphragms and a filter cloth are provided between a pair of adjacent filter frames, and a filter chamber surrounded by the filter cloth is formed. Then, the slurry is filled in the filter chamber, a heating medium is supplied between the filter frame and the diaphragm, and the slurry is squeezed with the diaphragm by depressurizing the filtrate discharge side between the filter cloth and the diaphragm. The slurry is dehydrated and dried by heating and pressurizing under reduced pressure.
[0011]
Slurry to be dehydrated and dried is supplied to the dehydration dryer 11 from a slurry supply line 13 through a supply valve 15 by a slurry supply pump 12. Then, the slurry is dehydrated and squeezed and dried by the dehydration dryer 11 to obtain a cake having a required water content, and is taken out from the dehydration dryer 11.
[0012]
Hot water is supplied as a heat medium to the dehydration dryer 11, and the heat medium promotes dehydration and drying of the slurry. Hot water is made by the hot water unit 31 and introduced into the header pipe 17 of the dehydrating dryer 11 from the hot water circulation line 35 by the hot water circulation pump 32. The hot water used for dehydrating and drying the slurry in the dehydrating dryer 11 is returned from the header pipe 18 to the hot water unit 31 through the hot water circulation line 35. Thus, the hot water circulates between the hot water unit 31 and the dehydration dryer 11, and the back pressure valve 33 is disposed on the outlet side of the dehydration dryer 11. Therefore, by adjusting the back pressure valve 33, it is possible to quickly adjust the flow rate of the circulating hot water and the pressure of the hot water in the dehydrating dryer.
[0013]
Further, vacuum suction is used for slurry dehydration drying in the dehydration dryer 11. Therefore, the vacuum pump 37 and the condensing tank 38 are provided, and dehydration drying of the slurry in the filter chamber is promoted by setting a reduced pressure atmosphere between the filter cloth and the diaphragm. In addition, the vacuum pump 37 is activated simultaneously with the squeezing step to depressurize the gap between the diaphragm and the filter cloth, thereby dehydrating the slurry in the filter chamber surrounded by the filter cloth and heating and drying under reduced pressure.
[0014]
The center blow line 21 is provided with an air valve 22, and the center blow exhaust mud line 23 is provided with an exhaust mud valve 24. The center blow air is supplied to the dehydration dryer 11 through the center blow line 21, and the center blow exhaust It is discharged from the mud line 23 together with the slurry that has not been dewatered.
[0015]
The warm water unit 31 supplies warm water as a warming / pressurizing medium, and it is preferable to keep the temperature of the warm water at 70 ° C to 95 ° C. As the hot water unit 31, various heat sources such as a fuel such as electric power and oil, a hot water boiler using a combustion exhaust gas, a steam drain, a fuel cell waste water, or the like can be used. It is preferable that the hot water circulation pump 32 can apply a pressure of 0.5 MPa or more to the diaphragm in the dehydration dryer 11. The filtrate line 19 and the vacuum line 20 connected to the dehydration dryer 11 are switched by valves 25 and 26, and the condensation tank 38 and the vacuum pump 37 are connected to the vacuum line as described above. Cooling water circulates in the condensing tank 38. Here, the ultimate vacuum degree of the vacuum pump 37 is preferably 7 kPa or less.
[0016]
FIG. 2 shows a configuration example of a main part in a slurry dehydrating dryer. As shown in FIG. 2,

diaphragms

52, 52 and

filter cloths

51, 51 are arranged between filter frames 54 a, 54 b, 54 c, 54 d adjacent to each other, and filter

chambers

55 a, 55 b surrounded by the filter cloth 51. , 55c are formed. In the overall configuration shown in this example, there are three filter chambers (55a, 55b, 55c), but the number of chambers can be increased as necessary. Each diaphragm 52 has a large number of metal protrusions 52a penetrating the diaphragm.
[0017]
In this filter press (dehydration dryer),

plates

57 and 58 are provided on both sides, and the filter frames 54a, 54b, 54c and 54d are opened and closed by an opening / closing device (not shown). That is, when the slurry is dehydrated and dried, the

plates

57 and 58 are tightened from both sides by an opening and closing device (not shown), and the filter frames 54a, 54b, 54c and 54d are tightened from both sides, and the

filter chambers

55a and 55a surrounded by the

filter cloths

51 and 51 are attached. 55b and 55c are formed. Then, slurry to be dehydrated and dried is introduced into the filter chamber, and the slurry is dehydrated and dried. After the slurry is dehydrated and dried, the

plates

57 and 58 are opened by an opening / closing device (not shown), and the filter frames 54a, 54b, 54c and 54d are opened apart from each other, and the dehydrated and dried cake falls down. It is taken out.
[0018]
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a mesh-like object 53 having a thickness of 1 mm or more is disposed between the filter frame 54 and the diaphragm 52, and hot water is interposed between the filter frame 54 and the diaphragm 52. A uniform flow path 53a is secured. As the mesh-like material 53, a mesh made of a heat-resistant and corrosion-resistant material having a wire diameter of 0.5 mm or more can be used, and the material is preferably polyethylene, polypropylene, Teflon (registered trademark), stainless steel, or the like. .
[0019]
The diaphragm 52 is a film body such as rubber having a large number of metal projections 52a penetrating through the diaphragm 52. The diaphragm 52 is provided with a hot water (heat medium) flow path 53a between the filter frame and the hot water circulating pump 32. By pushing in (see FIG. 1), the slurry in the filter chamber is squeezed and heated through the filter cloth due to the elasticity of the diaphragm. That is, when hot water flows through the flow path 53a and squeezes the slurry in the filter chamber due to the elasticity of the diaphragm, the top of the metal protrusion 52a comes into contact with the filter cloth 51 to heat and squeeze the slurry in the filter chamber.
[0020]
Between the filter cloth 51 and the diaphragm 52, a flow path 52b of the filtrate filtered by the filter cloth 51 is provided, and this flow path 52b is connected to a vacuum pump 37 (see FIG. 1) and evacuated. For this reason, the filter chamber is heated and pressurized in a reduced pressure atmosphere, and the filtrate extracted through the filter cloth is discharged through the flow path 52b.
[0021]
Here, the diaphragm 52 is preferably made of a polypropylene resin or a crosslinked polyethylene resin, whereby high durability and economy are obtained. Moreover, the height of the metal protrusion 52a is preferably 3 mm or more and 10 mm or less, and a columnar shape or a square shape having a width of 2 to 6 mm is preferable. Thereby, it is possible to ensure the vacuum suction path (filtrate flow path) 52b in the gap between the diaphragm 52 and the filter cloth 51 in a uniform space.
[0022]
FIG. 4 shows an example of fixing the metal protrusion to the diaphragm. For reference, the conventional diaphragm 52, as shown in FIG. 4A, is entirely made of resin or rubber, including the protrusions 52a. On the other hand, the protrusion provided on the diaphragm of the present invention passes through the diaphragm 52 made of resin or rubber as shown in FIGS. 4B, 4C, and 4D, and flows to the upper surface side. It is constituted by a plurality of metal protrusions 52a having a sealed structure in which the liquid and the heat medium flowing on the lower surface side do not mix with each other. The metal protrusion has a thermal conductivity one digit or more higher than that of a normal diaphragm material. For this reason, the heat of the heat medium flowing on the back surface side of the diaphragm can be efficiently transferred to the slurry through the filter cloth. Further, the metal protrusion 52a secures a filtrate discharge flow path as in the conventional example. The material of the metal protrusion is not particularly specified, but aluminum, stainless steel, copper, etc. can be used.
[0023]
There are various fixing methods for attaching the metal protrusions to the diaphragm. As shown in FIG. 4B, a method of embedding the flange portion 52c of the metal protrusion in the diaphragm 52 can be used. Moreover, as shown in FIG.4 (c), you may make it fix to the hole provided in the diaphragm by making a top part into a rivet shape. Further, as shown in FIG. 4D, the top and bottom may be fixed by screwing using bolts and nuts. Moreover, you may make it fix a metal protrusion to the hole of a diaphragm using an adhesive agent.
[0024]
FIG. 5 shows a configuration example of a diaphragm according to another embodiment of the present invention. In this embodiment,

metal plates

52m and 52n are provided on the surface side (filter cloth 51 side) of the diaphragm, and the metal plates are fixed by metal protrusions 52a penetrating the diaphragm. The metal plate may be, for example, a spiral metal plate 52m as shown in FIG. 5A, or a large number of rectangular metal plates 52n, such as a matrix, as shown in FIG. 5B. It may be arranged in a shape. These metal plates are connected to the metal protrusions 52 a and fixed to the diaphragm 52. By connecting the

metal plates

52m and 52n to the metal protrusions 52a penetrating the diaphragm in this manner, the heat of the heat medium flowing on the back surface side of the diaphragm is passed through the metal protrusions and metal plates having good thermal conductivity to the filter cloth 51 side. Can be conducted. A metal bar may be used instead of the metal plate.
[0025]
As a result, the heat of the heat medium can be effectively transmitted to the slurry filled in the filter chamber, and the drying time can be shortened and uneven drying can be reduced. Moreover, since heat transfer can be performed over a relatively large area with a metal plate or metal rod, the number of metal protrusions penetrating the diaphragm can be reduced. For this reason, the number of through-holes provided in the diaphragm can be reduced, and the durability of the diaphragm can be kept good. In the illustrated example, the metal plate is described as a flat plate. However, the metal plate itself is provided with a number of irregularities so as not to disturb the discharge of the filtrate, and the heat of the heat medium is effectively increased. Of course, it can be transmitted to a slurry (cake).
[0026]
Here, the metal plate and the metal protrusion may be formed integrally, or may be fixed separately by rivets or screws. Although the processing can be simplified by adopting an integral structure, the flexibility of processing can be increased by using a separate structure.
[0027]
Next, a slurry dehydration drying process using the filter press will be described. The process of slurry dehydration and drying is large and can be divided into a filtration process, a pressing process, a center blow, and a drying process.
[0028]
In the filtration step, the slurry is supplied to the dehydrating dryer through a slurry supply line and a supply valve by a slurry supply pump, and filled in the filter chamber. Further, when the slurry is pressurized and supplied by the slurry supply pump, the water in the slurry in the filter chamber is discharged as a filtrate.
[0029]
In the squeezing step, the heat medium heated by the hot water unit is supplied to the dehydrator through the hot water circulation line by the hot water circulation pump, passes through the flow path 53a between the filter frame and the diaphragm, and further passes through the back pressure valve. Return to the unit and be recycled. When a heat medium is supplied to the flow path 53a between the filter frame and the diaphragm and a back pressure valve is provided, the diaphragm 52 expands and the volume of the filter chamber decreases, so that the

filter chambers

55a and 55b. , 55c is squeezed. Furthermore, the switching valve is operated, the condensing tank is depressurized through a vacuum line by a vacuum pump, and the cooling water is supplied to the condensing tank, whereby the

filter chambers

55a, 55b and 55c in the dehydrating dryer are depressurized, and the slurry is It is heated and dried under reduced pressure at the same time as it is pressed. At the start of the pressing process, the open valve can be temporarily opened to discharge the gas accumulated in the hot water circulation line.
[0030]
In the center blow, the air valve and the waste mud valve are opened, air is supplied to the dehydrating dryer through the center blow line, and the slurry that is not caked is discharged through the center blow waste mud line.
[0031]
In the drying process, the heat medium is circulated in the same manner as in the pressing process. However, the back pressure valve may be opened so that no back pressure is applied even when back pressure is applied. Simultaneously with the hot water circulation, the switching valve is operated, the condensation tank is depressurized through a vacuum line by a vacuum pump, and the cooling water is supplied to the condensation tank, whereby the pressure in the filter chamber is reduced and the slurry is heated and dried under reduced pressure. Is done. Here, a metal protrusion having a high thermal conductivity is provided on the diaphragm, and the slurry is heated mainly by heat transfer from the metal protrusion, so that the slurry can be efficiently heated and dehydrated under pressure. Thereby, it is possible to sufficiently uniformly dry the cake in which the slurry is solidified, thereby shortening the drying time and reducing unevenness in drying.
[0032]
Table 1 is for explaining the effect of the slurry dehydrating and drying apparatus of the present invention, and shows the experimental results comparing the conventional example and the present invention example. Table 1 shows the experimental results of the conventional diaphragm shown in FIG. 4A and the diaphragm of the present invention shown in FIG.
[0033]
[Table 1]

[0034]
In the conventional example, a resin diaphragm having a thermal conductivity of 0.23 W · m ⁻¹ · K ⁻¹ was used. In contrast, using a diaphragm fitted with metal protrusions thermal conductivity 15W · ^m ^-1 · ^K -1 to a resin substrate of the thermal conductivity of 0.23W · ^m ^-1 · ^K -1 in the present invention embodiment did. The thermal conductivity of the metal protrusion is about 65 times higher than that of the resin diaphragm. In both the conventional example and the present invention example, the protruding portion of the diaphragm has a diameter of 10 mm, a height of 5 mm, and a pitch of 15 mm.
[0035]
As a result of experimenting with a final cake moisture content of 35%, in the conventional example, the cake moisture content remained at 55% even when the drying time was 2.50 h (hours), whereas in the example of the present invention, the drying time was 0. The filtration rate became 0.53 kg · m ⁻² · h ^{−1 for} 50 hours (hours). From the above experimental results, it can be seen that the presence or absence of metal protrusions arranged on the diaphragm greatly affects the length of the drying time.
[0036]
In addition, the said embodiment described one aspect | mode of the Example of this invention, Of course, a various deformation | transformation Example is possible, without deviating from the meaning of this invention.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using a diaphragm having sufficient thermal conductivity for heating the slurry to be dehydrated and dried, the cake drying time can be shortened and uneven drying of the cake can be reduced. In addition, a simple method of mounting a metal protrusion so that it penetrates the diaphragm, a filter press (water cutoff dryer) with improved processing capability without significantly increasing manufacturing costs and without impairing durability. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a slurry dehydrating and drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the dehydration drying apparatus shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B are sectional views showing a positional relationship among a filter frame, a diaphragm, and a filter cloth, and FIG. 3B is a partially transparent plan view.
FIG. 4A shows a configuration example of a conventional diaphragm, and FIGS. 4B, 4C, and 4D show configuration examples of a diaphragm using metal protrusions. In each figure, the upper part is a plan view seen from the filter cloth side, and the lower part is a cross-sectional view of the center part thereof.
FIG. 5 is a plan view showing an example in which a metal plate connected to metal protrusions is provided on a diaphragm, (a) is an example of a spiral metal plate, and (b) is a matrix of short metal plates. This is an example of arrangement.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Dehydration dryer 12 Slurry supply pump 13 Slurry supply line 21 Center blow line 23 Center blow drainage line 31 Hot water unit 32 Hot water circulation pump 33 Back pressure valve 35 Hot water circulation line 37 Vacuum pump 38 Condensing tank 51 Filter cloth 52 Diaphragm 52a (Metal ) Protrusion 52b Vacuum suction path (filtrate flow path)
53 Mesh 53a Hot water channel 54

Filter frames

55a, 55b,

55c Filter chambers

57, 58 Plate

Claims

In a filter press having a filter chamber surrounded by a filter frame, a diaphragm and a filter cloth,
The diaphragm is made of resin or rubber,
A dehydrating and drying apparatus, wherein the diaphragm is provided with a metal protrusion penetrating the diaphragm.

2. The dehydrating and drying apparatus according to claim 1, wherein the filter press includes means for supplying a heat medium between the filter frame and the diaphragm.

3. A dehydrating and drying apparatus according to claim 1, further comprising means for depressurizing a filtrate discharge side between the filter cloth and the diaphragm.

The dehydrating and drying apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a metal rod or a metal plate is connected to a metal protrusion penetrating the diaphragm.

The dehydrating and drying apparatus according to claim 4, wherein the metal protrusion penetrating the diaphragm and the metal rod or metal plate are integrally formed.

The dehydrating and drying apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal protrusion has a flange portion, and the flange portion is embedded in the diaphragm.

In the dehydrating and drying method of the slurry comprising a filter chamber surrounded by a filter frame, a diaphragm and a filter cloth, pressing the slurry with the diaphragm, and dehydrating and drying,
A metal protrusion penetrating the diaphragm is disposed on the diaphragm made of resin or rubber, and heat from a heat medium is transmitted to the slurry filled in the filter chamber via the metal protrusion, and the slurry is dehydrated and dried. A dehydration drying method characterized by that.

8. The dehydration drying method according to claim 7, wherein the dehydration drying is performed while supplying a heat medium between the filter frame and the diaphragm.

The dehydrating and drying method according to claim 7 or 8, wherein the dehydrating and drying is performed while reducing the filtrate discharge side between the filter cloth and the diaphragm.