JP4274929B2 - スラリーの脱水乾燥方法及び脱水乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明はスラリーの脱水乾燥方法及び脱水乾燥装置に係り、特に上下水道、農村集落排水処理設備、し尿処理設備、および産業排水設備などから排出される汚泥などのスラリーを脱水乾燥する脱水乾燥方法及び脱水乾燥装置に関する。

従来、汚泥などのスラリー（含水物）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個別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。このような問題を解決するための装置として、特許文献１に示すように、フィルタープレス（加圧脱水機）を備えた脱水乾燥装置が知られている。この種の脱水乾燥装置では、フィルタープレスのろ室内のスラリーを温水などの熱媒体により加温しつつ圧搾すると同時に、フィルタープレス内を真空ポンプにより真空にすることにより、スラリーを脱水乾燥させる。脱水乾燥したスラリーはケーキとしてフィルタープレスから排出される。

特開２００１−２３２１０９号公報

しかしながら、この脱水乾燥装置では、特に有機性汚泥に対して蒸発速度が不十分なため装置が大型化するという問題点、及びケーキのろ布からの剥離性が悪化した場合は脱水乾燥装置の維持管理に多大な労力を必要とする問題点などがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、スラリーの脱水と乾燥をより効率的かつ短時間で行うことができるとともに、ケーキの剥離性を改善することができるスラリーの脱水乾燥方法及び脱水乾燥装置を提供することを目的とする。

上記目標を達成するために、本発明の一態様は、フィルタープレスを用いてスラリーを脱水乾燥する方法であって、前記フィルタープレスのろ室内にスラリーを充填し、該スラリーを圧力Ｐ１条件下で圧搾しつつ所定の圧力Ｐ２に対応する飽和蒸気温度Ｔ２よりも高い温度Ｔ１に加温した後、前記ろ室内のスラリーを瞬時に圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導くことにより該スラリーに含まれる水分を突沸させることを特徴とするスラリーの脱水乾燥方法である。

本発明の好ましい態様は、前記ろ室に開閉弁を介して接続された真空タンク内を真空ポンプにより減圧した後、前記開閉弁を開くことにより前記ろ室内のスラリーを瞬時に圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導くことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ろ室内のスラリーを加温した後、減圧下に導く動作を複数回繰り返すことを特徴とする。

本発明の他の態様は、スラリーを脱水乾燥する脱水乾燥装置において、ろ室を有するフィルタープレスと、前記ろ室に充填されたスラリーを減圧下に瞬時に導いて該スラリーに含まれる水分を突沸させる減圧機構とを備え、前記減圧機構は、真空ポンプと、該真空ポンプに接続された真空ラインと、該真空ラインに設けられた開閉弁と、前記真空ラインおよび前記開閉弁を介して前記ろ室に接続された真空タンクとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、スラリーを加熱後、減圧下に導くことにより、スラリーの種類に拘わらず、自己蒸発の加速による突沸を生じさせてケーキをひび割れさせることができる。これにより、蒸発面積が増加し、スラリーの脱水と乾燥をより効率的かつ短時間で行うことができる。また、ケーキがひび割れることにより粘着性を持つケーキをろ布から容易に分離させることができるため、脱水乾燥装置の維持管理にかかる労力を大幅に低減させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る脱水乾燥装置を示す概略図である。
図１に示すように、脱水乾燥装置は、フィルタープレス（横型加圧脱水機）１を備えており、フィルタープレス１の内部にはろ室（後述する）が形成されている。フィルタープレス１にはスラリー供給ライン３が接続されており、このスラリー供給ライン３には供給弁６及び圧力検出器４が設けられている。また、スラリー供給ライン３にはスラリー供給ポンプ５が接続されており、汚泥などのスラリーはスラリー供給ポンプ５によりスラリー供給ライン３を介してフィルタープレス１内のろ室に供給されるようになっている。

フィルタープレス１には、ろ室内のスラリーを圧搾しつつ加温する熱媒体（例えば温水）を供給するための熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂが接続されている。フィルタープレス１の上流側に位置する熱媒体循環ライン７Ａには、熱媒体循環ポンプ８及び熱媒体入口温度検出器９が設けられ、フィルタープレス１の下流側に位置する熱媒体循環ライン７Ｂには、熱媒体出口温度検出器１０、圧力検出器１１、及び背圧弁１２が設けられている。背圧弁１２は、熱媒体循環ライン７Ｂを流通する熱媒体の圧力を調整可能に構成されており、この背圧弁１２を操作することにより、フィルタープレス１に供給される熱媒体の圧力、すなわち圧搾圧力を調節することができるようになっている。熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂは１つの加温槽１３にそれぞれ接続され、熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂ内を循環する熱媒体は加温槽１３により加温されるようになっている。このような構成により、熱媒体は、加温槽１３により加温された後に熱媒体循環ライン７Ａを介してフィルタープレス１内に供給され、熱媒体循環ライン７Ｂを介して加温槽１３に戻される。

フィルタープレス１内のろ室は、真空ライン１６を介して真空ポンプ２０に連通している。真空ライン１６には、第１切替弁（開閉弁）１７Ａと、コンデンサー（凝縮器）１８と、真空タンク１９とが設けられている。コンデンサー１８には冷却液が供給されており、コンデンサー１８に導かれた蒸気がコンデンサー１８内で凝縮され、凝縮液として排出される。熱媒体によりろ室内のスラリーを圧搾すると、ろ室の容積が減少する。これにより、ろ室内のスラリーが脱水されてケーキとなる。スラリーの脱水に伴いろ室からはろ液が排出され、このろ液は真空ライン１６に接続されたろ液排出ライン２１を介して排出される。ろ液排出ライン２１には第２切替弁１７Ｂが設けられており、真空ポンプ２０によりフィルタープレス１内を真空排気するときは、第２切替弁１７Ｂが閉じられる。また、第２切替弁１７Ｂを開けることにより、フィルタープレス１内の圧力を真空から大気圧に瞬時に導くことができる。なお、真空ライン１６、真空ポンプ２０、第１切替弁１７Ａ、及び真空タンク１９により減圧機構が構成される。

フィルタープレス１には、排出弁２３を有する排出ライン２４と、空気弁２５を有するブローライン２６とが接続されている。ブローライン２６の端部には圧縮空気を生成するコンプレッサーが接続されており、ブローライン２６を介してコンプレッサーからろ室内に圧縮空気が吹き込まれるようになっている。フィルタープレス１内及びろ室のスラリー供給口（後述する）に残ったスラリーは、ブローライン２６から吹き込まれる圧縮空気により排出ライン２４を介して排出される。なお、フィルタープレス１には、ろ室内の温度を検出する温度検出器２７と、熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂ内に溜まった気体を排出する開放弁２８とが設けられている。

図２は、図１に示すフィルタープレスの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図２に示すフィルタープレスは両面圧搾式である。
図２に示すように、フィルタープレス１は、内部に凹部を有する一対のろ枠３０を備えており、これらのろ枠３０は凹部が互いに向き合うように配置されている。ろ枠３０内には一対のダイアフラム３１が配置されており、ダイアフラム３１の内側には一対のろ布３２が配置されている。ろ布３２の間にはろ室３３が形成されている。ろ枠３０は互いに近接及び離間するように相対的に移動可能に構成され、図示しない締付装置によりろ枠３０が互いに締め付けられる。通常、複数のフィルタープレス１が並列に配置され、上記締付装置により相互に締め付けられる。

ダイアフラム３１のろ布３２側の表面には複数の突起部３４が設けられており、これにより、ダイアフラム３１とろ布３２との間には微小な空間Ｓ１が形成されている。この空間Ｓ１は、ろ液排出口３６を介して真空ライン１６（図１参照）にそれぞれ連通しており、真空ポンプ２０を介して空間Ｓ１に真空が形成されるようになっている。ダイアフラム３１とろ枠３０との間には空間Ｓ２が形成されており、この空間Ｓ２は熱媒体入口３７を介して熱媒体循環ライン７Ａ（図１参照）にそれぞれ連通するとともに、熱媒体出口３８を介して熱媒体循環ライン７Ｂ（図１参照）にそれぞれ連通している。このような構成において、熱媒体は熱媒体循環ライン７Ａから熱媒体入口３７を介して空間Ｓ２に供給され、熱媒体出口３８を介して熱媒体循環ライン７Ｂに送られる。

フィルタープレス１の中央部にはスラリー供給口３９が形成されている。このスラリー供給口３９は、ろ枠３０、ダイアフラム３１、及びろ布３２を貫通してろ室３３に連通し、スラリー供給ライン３（図１参照）を介してスラリーがろ室３３に供給されるようになっている。フィルタープレス１の上部には、上述した温度検出器２７が配置されており、この温度検出器２７によってろ室３３内のスラリーの温度が検出される。なお、温度検出器２７としては熱電対が好適に用いられる。

上述したフィルタープレス１は、次の条件を満足すれば、その詳細な構造は特に限定されない。
（１）ろ室内のスラリーを加温および圧搾できること。
（２）フィルタープレス内を真空にできること。
（３）ろ室内の温度および圧力を測定できること。
（４）加温圧搾のための熱媒体の温度および圧力を測定できること。

図３は、図１に示すフィルタープレスの他の構成例を模式的に示す断面図である。図３に示すフィルタープレスは片面圧搾式である。なお、特に説明しない構成は、図２に示すフィルタープレスと同様であるので、その重複する説明を省略する。
図３に示すように、一方のろ枠３０には、１枚のダイアフラム３１及び１枚のろ布３２が取り付けられている。他方のろ枠３０には金属板４０が取り付けられており、ろ布３２と金属板４０の間にろ室３３が形成される。空間Ｓ１はろ液排出口３６を介して真空ライン１６（図１参照）に連通している。

金属板４０とこの金属板４０が取り付けられるろ枠３０との間には空間Ｓ３が形成され、この空間Ｓ３は熱媒体入口３７を介して熱媒体循環ライン７Ａに連通し、さらに熱媒体出口３８を介して熱媒体循環ライン７Ｂに連通している。このような構成において、熱媒体は熱媒体循環ライン７Ａから熱媒体入口３７を介して空間Ｓ２，Ｓ３に供給され、熱媒体出口３８を介して熱媒体循環ライン７Ｂに送られる。この構成例では、ろ室３３に充填されたスラリーは金属板４０に接触することになり、ろ室３３内のスラリーは金属板４０を介して熱媒体により効率よく加温される。

次に、図１及び図２を参照して脱水乾燥工程について説明する。
スラリーの脱水乾燥工程は、ろ過工程、圧搾工程、ブロー工程、及び乾燥工程に大別することができる。
［ろ過工程］
ろ過工程では、スラリーはスラリー供給ポンプ５によりスラリー供給ライン３、供給弁６、及び圧力検出器４を介してフィルタープレス１に供給され、ろ室３３に充填される。さらにスラリーがろ室３３に供給されると、スラリー中の水分がろ過され、ろ過ろ液としてろ液排出ライン２１を介して排出される。スラリー供給圧力は、ろ過工程開始時には例えば絶対圧０．１５ＭＰａ〜０．２０ＭＰａの低圧に設定し、ろ過工程が進行するに従って次第にスラリー供給圧力を上昇させ、最終的には絶対圧０．６ＭＰａ以上に設定することが好ましい。なお、ろ過工程時間はスラリーの性状により最適値を選定することが好ましい。

［予備加温ろ過工程］
スラリーをフィルタープレス１に供給する前にスラリーを予め加温してもよい。この場合では、加温されたスラリーをフィルタープレス１に供給することにより、スラリーのろ過性を向上させることができる。
［加温ろ過工程］
上記ろ過工程と並行して、加温槽１３で加熱された熱媒体を熱媒体循環ポンプ８により熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂを介してフィルタープレス１に循環供給することもできる。この場合では、スラリーを加温しながらろ過することより、スラリーのろ過性を向上させることができる。

［圧搾工程］
圧搾工程では、加温槽１３で加温された熱媒体は熱媒体循環ポンプ８により熱媒体循環ライン７Ａを介してフィルタープレス１に供給され、ろ室３３内のスラリーは熱媒体により加温される。熱媒体は、熱媒体循環ライン７Ｂ、熱媒体出口温度検出器１０、圧力検出器１１、及び背圧弁１２を介して加温槽１３に戻り、加温槽１３により加温された後、熱媒体循環ライン７Ａを介して再度フィルタープレス１に供給される。空間Ｓ２の熱媒体の圧力（圧搾圧力Ｐ１）は、熱媒体循環ライン７Ｂに設けられた背圧弁１２により所定の値に調整される。空間Ｓ２に熱媒体が供給されるとダイアフラム３１がろ室３３に向かって移動し、これによりろ室３３内のスラリーが圧搾されると同時に加温される。スラリー中の水分は圧搾ろ液として排出され、スラリーは次第にケーキとなる。

圧搾工程の開始時に一時的に開放弁２８を開き、熱媒体循環ライン７Ａ，７Ｂ内に溜まった気体を排出することもできる。スラリーに対する圧搾圧力Ｐ１は絶対圧０．１ＭＰａ（大気圧）から１．６ＭＰａの範囲内で調節可能であることが好ましい。圧搾圧力Ｐ１は圧搾開始後、次第に上昇させ、スラリー供給圧力以上、１．６ＭＰａ以下に設定することが好ましい。熱媒体の温度は真空圧力に対応する飽和蒸気温度以上であれば特に限定されないが、好ましくは７０℃以上である。

［乾燥工程］
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１２により調整される熱媒体の圧力は圧搾工程時の圧搾圧力よりも低く設定されることが好ましい。乾燥工程開始と同時に、第１切替弁１７Ａを開いて、コンデンサー１８、真空タンク１９、及び真空ライン１６を介して真空ポンプ２０によりフィルタープレス１内の空間Ｓ１を真空排気し、スラリーを圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導く。なお、圧搾工程中に予め真空ポンプ２０を稼動させて真空タンク１９内を減圧し、乾燥工程開始と同時に第１切替弁１７Ａを開いて瞬時に空間Ｓ１を真空にすることもできる。

圧搾工程では、ろ室３３内のスラリーは熱媒体により十分に加温されている。乾燥工程においてフィルタープレス１内のスラリーが瞬時に真空圧力Ｐ２下に導かれることにより、スラリーの温度Ｔ１と真空圧力Ｐ２に対応する飽和蒸気温度Ｔ２との温度差（Ｔ１−Ｔ２）が大きくなる。この結果、熱媒体により供給される熱に加えて、スラリーの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられるため、スラリーに含まれる水分の自己蒸発が加速されて突沸が生じ、これにより乾燥速度（蒸発速度）が増加する。

なお、コンデンサー１８に冷却液を供給し、ろ室３３内のスラリー（ケーキ）から生じる蒸気を水に戻すことにより、真空ポンプ２０の効率を上昇させることができる。乾燥工程での真空圧力は絶対圧０．０３ＭＰａ以下が好ましい。また、真空タンク１９の容積はろ室３３の容積の４倍以上であることが好ましい。

さらに、熱媒体温度が大気圧に対応する飽和蒸気温度である１００℃以上の場合、乾燥工程開始後も第１切替弁１７Ａを閉じたままにしておき、第２切換弁１７Ｂを開いてスラリーから生じる蒸気を真空ライン１６からではなくろ液排出ライン２１から排出させることもできる。この場合も、圧搾工程でろ室３３内のスラリーは十分に加温されており、スラリーの温度と大気圧に対応する飽和蒸気温度との差が大きい場合、スラリーの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられるため、スラリーに含まれる水分の自己蒸発が加速されて突沸が生じ、これにより乾燥速度が増加する。

［繰り返し乾燥工程］
乾燥速度はろ室３３内のスラリー（ケーキ）の温度と所定の真空圧力に対応する飽和水蒸気温度との差が大きいほど速くなる。しかしながら、乾燥工程開始とともにケーキ温度は水分蒸発により急激に低下し、上記温度差が小さくなり、乾燥速度が低下する。そこで、ケーキを所定の温度に加温した後、直ちに真空下（減圧下）に導く動作を複数回繰り返すことにより、乾燥工程初期の乾燥速度を維持することができる。

この繰り返し乾燥工程は、上述した通常の乾燥工程と同様に熱媒体を圧搾圧力よりも低い圧力で循環し、第１切替弁１７Ａを開き、コンデンサー１８、真空タンク１９、及び真空ライン１６を介して真空ポンプ２０によりフィルタープレス１内の空間Ｓ１を真空にする。ろ室３３内のケーキの温度が熱媒体温度よりも所定の値だけ低下した後、第１切替弁１７Ａを閉じる。その後、ろ室３３内のケーキの温度が所定の温度にまで上昇した後、再び第１切替弁１７Ａを開いて真空ポンプ２０により空間Ｓ１を真空にする。このような動作を繰り返す。

［ブロー工程］
ブロー工程は圧搾工程終了後または乾燥工程終了後などの任意のタイミングで行うことができる。ブロー工程では空気弁２５と排出弁２３を開放し、ブローライン２６を介して圧縮空気をフィルタープレス１に供給し、排出ライン２４を介してスラリーを排出する。

ろ過工程、圧搾工程、及び乾燥工程の終点または後工程への切換タイミングの検出は、予め設定した時間に基づいて行うこともできるが、次の方法で検出することもできる。
（１）ろ過工程の終点：ろ室３３内への固形物打ち込み量が所定の値に達した場合。
（２）圧搾工程の終点：ろ室３３内の圧力が熱媒体による圧搾圧力よりも低下した場合、圧搾ろ液流量または圧搾ろ液量が所定の値に達した場合、またはろ室３３内のケーキの温度が所定の値に達した場合。
（３）乾燥工程の終点：ろ室３３内のケーキの温度変化、熱媒体の温度変化、またはろ液排出口温度変化。

次に、本発明の第２の実施形態に係る脱水乾燥装置について図４を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る脱水乾燥装置を示す概略図である。
図４に示すように、乾燥ユニット４１は、真空ライン１６を介して真空ポンプ２０に接続されている。真空ライン１６には第１切換弁１７Ａが設けられており、第１切換弁１７Ａの上流側には大気に連通する連通管４４が真空ライン１６に接続されている。この連通管４４には第２切換弁１７Ｂが設けられており、第２切換弁１７Ｂを開くことにより乾燥ユニット４１内の圧力が大気圧に開放されるようになっている。

乾燥ユニット４１の内部には熱供給板（熱供給部）４３が備え付けられており、この熱供給板４３に接触するようにスラリー４２が乾燥ユニット４１の内部に供給されるようになっている。また、乾燥ユニット４１には、乾燥ユニット４１の内部圧力を検出する圧力検出器４と、乾燥ユニット４１内に供給されたスラリー４２の温度を検出する温度検出器２７とが設けられている。乾燥ユニット４１内に供給されたスラリー４２は熱供給板４３によって加温されるようになっている。なお、本実施形態においては、真空ライン１６、第１切換弁１７Ａ、及び真空ポンプ２０により減圧機構が構成される。

上記構成において、スラリー４２を加温する場合は第１切換弁１７Ａを閉、第２切換弁１７Ｂを開とする。また、スラリー４２を加温および乾燥する場合は、第１切換弁１７Ａを開、第２切換弁１７Ｂを閉とし、真空ポンプ２０を稼動させる。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、スラリー４２を圧力（大気圧）Ｐ１条件下で所定の圧力（真空圧力）Ｐ２に対応する飽和蒸気温度Ｔ２よりも高い温度Ｔ１に熱供給板４３によって加温した後、真空ポンプ２０によってスラリー４２を圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導くことができる。従って、温度Ｔ１と飽和蒸気温度Ｔ２との温度差（Ｔ１−Ｔ２）によって生じる熱エネルギーにより、スラリー４２に含まれる水分の自己蒸発が加速されて突沸が生じ、これにより乾燥速度（蒸発速度）が増加する。

次に、本発明に係るスラリーの脱水乾燥方法に関し、図１及び図３に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行ったときの実験条件及び実験結果を図５に示す。以下、図５を参照しながら、所定の温度に達したスラリーを低い圧力下に導いた場合の乾燥効果、及び加温と減圧乾燥とを繰り返した場合の乾燥効果について説明する。

図５に示すように、供試スラリーとして、濃度：５２ｇ／Ｌ、強熱減量：６８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。
実験装置として、ろ過面積：３．４５ｍ^２、ろ室容積：５０Ｌの脱水乾燥装置を用い、各付帯設備の運転条件を変更して実験を行った。

本実験の基本条件は次の通りである。
［ろ過工程］
汚泥供給圧力：０．６ＭＰａ、ろ過時間：１５ｍｉｎ、汚泥供給量：１４５Ｌ
［圧搾工程］
圧搾圧力：１．６ＭＰａ、圧搾時間：３０ｍｉｎ
［乾燥工程］
熱媒体圧力：０．１３ＭＰａ
乾燥工程の時間は、実験により乾燥ケーキ含水率が３５％となる時間から求めた。

従来例では熱媒体として温水を使用し、圧搾工程及び乾燥工程において真空ポンプとコンデンサー（冷却装置）を稼動させた。
本発明の実験例１では熱媒体として温水を使用し、乾燥工程のみに真空ポンプ２０とコンデンサー１８を稼動させた。
本発明の実験例２では熱媒体として温水を使用し、乾燥工程のみに真空ポンプ２０とコンデンサー１８を稼動させ、さらに乾燥工程途中で第１切替弁１７Ａを数回開閉させ、真空ライン１６とフィルタープレス１とを断続的に切り離した。
本発明の実験例３では熱媒体として油を使用し、真空ポンプ２０とコンデンサー１８は稼動させなかった。

従来例では圧搾工程及び乾燥工程を通して真空乾燥が行われているため、スラリー（ケーキ）の温度は５３℃に留まった。真空圧力に対応する飽和蒸気温度は４８℃、ケーキ温度と上記飽和蒸気温度との温度差は５℃の条件下で乾燥が行われた。乾燥ケーキ含水率が３５％になるまでの乾燥時間は３０ｍｉｎ、ろ過速度は１．３８ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であった。また、乾燥ケーキはろ布と金属板に付着しており、自重ではろ布及び金属板から剥離しなかった。

本発明の実験例１では、圧搾工程において真空乾燥が行われていないため、圧搾工程終了時のスラリー（ケーキ）の温度は８９℃に達した。乾燥工程では真空乾燥が進行しているため、ケーキ温度は８９℃から５３℃に低下した。真空圧力に対応する飽和蒸気温度は４８℃、ケーキ温度と上記飽和蒸気温度との温度差が５℃から４１℃の範囲内の条件下で乾燥が行われた。

乾燥ケーキ含水率が３５％になるまでの乾燥時間は１２ｍｉｎ、ろ過速度は１．７０ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であり、従来例と比較してろ過速度は１．２３倍となった。また、乾燥工程時における真空ポンプ２０とコンデンサー１８の動力は従来例の２４％であった。本発明の実験例１によれば、圧搾工程でスラリーを加温し、乾燥工程でフィルタープレス１内を直ちに真空にすることによりスラリーに十分な熱エネルギーを持たせることができ、これによりスラリーの水分の自己蒸発が加速され、より短時間で乾燥を終了することができた。また、乾燥ケーキにひび割れが生じたために乾燥ケーキがろ布と金属板に付着しておらず、自重でろ布及び金属板から剥離した。

本発明の実験例２では圧搾工程で真空乾燥が行われていないため、圧搾工程終了時のスラリー（ケーキ）の温度は８９℃に達した。乾燥工程では真空乾燥によるケーキ温度の低下を防ぐため、ケーキ温度が７８℃に低下した時点で、第１切替弁１７Ａにより真空ライン１６を閉とし、ケーキ温度が８８℃に上昇した時点で、再び第１切替弁１７Ａにより真空ライン１６を開とした。真空ライン１６を開とした時間及び回数は各１ｍｉｎ，３回であり、真空ライン１６を閉とした時間及び回数は各２ｍｉｎ，２回であった。

ケーキの加温と真空乾燥とを繰り返すことにより、ケーキ温度は７８℃から８８℃の範囲内に保たれ、真空圧力に対応する飽和蒸気温度４８℃に対して、ケーキ温度と上記飽和蒸気温度との温度差が３０℃から４０℃の範囲内で乾燥が行われた。乾燥ケーキ含水率が３５％になるまでの乾燥時間は７ｍｉｎ、ろ過速度は１．８２ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であり、従来例と比較してろ過速度は１．３２倍となった。また、乾燥工程時における真空ポンプ２０とコンデンサー１８の動力は従来例の１４％であった。本発明の実験例２によれば、乾燥工程でもケーキを加温し、フィルタープレス１内を直ちに真空にする動作を複数回繰り返すことにより、ケーキが十分な熱エネルギーを有することによる自己蒸発の加速が維持され、より短時間で乾燥を終了することができた。また、乾燥ケーキにひび割れが生じたために乾燥ケーキがろ布と金属板に付着しておらず、自重でろ布及び金属板から剥離した。

本発明の実験例３では熱媒体として油を使用し、圧搾工程終了時のスラリー（ケーキ）の温度は１４０℃に達した。乾燥工程ではケーキの乾燥が進行するに従い、ケーキ温度は１４０℃から１０５℃に低下した。大気圧に対応する飽和蒸気温度は１００℃であり、ケーキ温度と上記飽和蒸気温度との温度差が５℃から４０℃の範囲内で乾燥が行われた。

乾燥ケーキ含水率が３５％になるまでの乾燥時間は１０ｍｉｎ、ろ過速度は１．７５ｋｇ・ｍ^-２・ｈ^-１であり、従来例と比較してろ過速度は１．２７倍となった。本発明の実験例３によれば、圧搾工程においてケーキを１００℃以上に加温することにより、乾燥工程でフィルタープレス１内を真空にしなくても、ケーキが十分な熱エネルギーを有していたため、自己蒸発が加速され、より短時間で乾燥を終了することができた。また、乾燥ケーキにひび割れが生じたために乾燥ケーキがろ布と金属板に付着しておらず、自重でろ布及び金属板から剥離した。

以上述べたように、本発明によれば、スラリーの脱水及び乾燥を必要最小限のエネルギー使用量で、かつ短時間で行うことができ、さらにはケーキの剥離性を改善することができる。

本発明の第１の実施形態に係る脱水乾燥装置を示す概念図である。 図１に示すフィルタープレスの構成例を模式的に示す断面図である。 図１に示すフィルタープレスの他の構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る脱水乾燥装置を示す概略図である。 図１及び図３に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行ったときの実験条件及び実験結果を示す表である。

符号の説明

１ フィルタープレス
３ スラリー供給ライン
４ 圧力検出器
５ スラリー供給ポンプ
６ 供給弁
７Ａ，７Ｂ 熱媒体循環ライン
８ 熱媒体循環ポンプ
９ 熱媒体入口温度検出器
１０ 熱媒体出口温度検出器
１１ 圧力検出器
１２ 背圧弁
１３ 加温槽
１６ 真空ライン
１７Ａ 第１切替弁
１７Ｂ 第２切替弁
１８ コンデンサー
１９ 真空タンク
２０ 真空ポンプ
２１ ろ液排出ライン
２３ 排出弁
２４ 排出ライン
２５ 空気弁
２６ ブローライン
２７ 温度検出器
２８ 開放弁
３０ ろ枠
３１ ダイアフラム
３２ ろ布
３３ ろ室
３４ 突起部
３６ ろ液排出口
３７ 熱媒体入口
３８ 熱媒体出口
３９ スラリー供給口
４０ 金属板
４１ 乾燥ユニット
４２ スラリー
４３ 熱供給板
４４ 連通管

Claims (5)

1. フィルタープレスを用いてスラリーを脱水乾燥する方法であって、
   前記フィルタープレスのろ室内にスラリーを充填し、
   該スラリーを圧力Ｐ１条件下で圧搾しつつ所定の圧力Ｐ２に対応する飽和蒸気温度Ｔ２よりも高い温度Ｔ１に加温した後、
   前記ろ室内のスラリーを瞬時に圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導くことにより該スラリーに含まれる水分を突沸させることを特徴とするスラリーの脱水乾燥方法。
2. 前記ろ室に開閉弁を介して接続された真空タンク内を真空ポンプにより減圧した後、前記開閉弁を開くことにより前記ろ室内のスラリーを瞬時に圧力Ｐ１から圧力Ｐ２下に導くことを特徴とする請求項１に記載のスラリーの脱水乾燥方法。
3. 前記ろ室内のスラリーを加温した後、減圧下に導く動作を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のスラリーの脱水乾燥方法。
4. スラリーを脱水乾燥する脱水乾燥装置において、
   ろ室を有するフィルタープレスと、
   前記ろ室に充填されたスラリーを減圧下に瞬時に導いて該スラリーに含まれる水分を突沸させる減圧機構とを備え、
   前記減圧機構は、真空ポンプと、該真空ポンプに接続された真空ラインと、該真空ラインに設けられた開閉弁と、前記真空ラインおよび前記開閉弁を介して前記ろ室に接続された真空タンクとを備えることを特徴とするスラリーの脱水乾燥装置。
5. 前記真空タンクの容積は、前記ろ室の容積の４倍以上であることを特徴とする請求項４に記載のスラリーの脱水乾燥装置。

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