JP4542928B2 - スラリーの圧搾方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は，スラリーの圧搾方法及びフィルタプレス装置に関する

現在においては，従来は別途の工程であった乾燥工程を一つの装置に集約された乾燥機能付きフィルタプレス装置が開発されている。上記乾燥機能付きフィルタプレス装置として，例えば，隣接する濾板の間に一対のダイヤフラムと濾布を設け，濾布内に収容されたスラリーを圧搾して加圧脱水する圧搾機構が利用されるロールフィット（登録商標）プロセスと呼ばれる装置がある。かかるロールフィットプロセス装置は，濾過・圧搾により加圧脱水されて固形分の塊となったケーキを真空ポンプで吸引して水分の蒸発温度を下げた上で，上記圧搾膜（ダイヤフラム）に対して作動液に代えて熱媒体（例えば，温水）を通過させることにより，圧搾膜を介してケーキを加熱して効果的に乾燥することができるフィルタプレス装置である（例えば，特許文献１を参照）。

しかしながら，上記圧搾膜は，ゴムや樹脂などの熱伝導性の悪い材料からなるため，特に有機性ケーキ（例えば，下水などの有機性汚泥）を効果的に加温することができずに，長時間の乾燥時間が必要であった。

近年においては，上記圧搾膜を介してケーキを加熱する方法に加えて，濾板と濾板との間に高い熱伝導性の金属板（加温板）を設置して，当該加温板に温水を供給することでケーキを効果的に加温する方法が試みられている。かかる方法により，特に有機性汚泥などの有機性ケーキの乾燥時間を短縮することが期待されている。

特開２００１―２３２１０９号公報

しかしながら，上記加温板によりケーキを加温する方法では，ケーキ中の水分が蒸発して蒸気として濾液通過口から排出されることになるが，蒸気は液体よりも体積が膨大に大きくなるため蒸気を効果的に排出することができない，という問題がある。即ち，ダイヤフラムの濾液通過孔の断面積は一定であり，かつ水蒸気の移動は水蒸気の湿度差が動力となっているため，両者の条件が一定であると濾液通過口を通過する水蒸気量も一定となる。このため，特に，乾燥工程当初においては，加温板により蒸発したケーキ水分の蒸気発生量が大量になるため，かかる蒸気を効果的に排出することができない，という問題がある。

したがって，本発明の目的は，加温板でケーキを加温しながらケーキを乾燥処理する際に，ケーキ水分の蒸気を効果的に排出して脱水乾燥効率を向上させることが可能な新規かつ改良されたフィルタプレス装置等を提供することにある。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，濾板と加温板とが交互に配置され，対向する濾板と加温板との間に濾布を介して濾室が形成されると共に，前記濾室内に圧入されたスラリーをダイヤフラムを膨張させることにより圧搾して加圧脱水する圧搾機構を有し，前記濾室内で脱水処理されたケーキを前記加温板で加温しながら乾燥処理することが可能な乾燥機能付きフィルタプレス装置において，前記加温板には，ケーキ中の水分を蒸発させるために熱媒体を注入すると同時に，前記濾板の前記ダイヤフラムには，前記ケーキ中の水分が蒸発した蒸気の沸点よりも低い温度にするための圧搾水又は空気を流入させる，ことを特徴とする圧搾方法が提供される。

上記記載の発明では，ケーキの乾燥工程において，圧搾水又は空気の温度を蒸気の沸点より低い温度にすることによりダイヤフラムに触れた蒸気は冷却されて，液体となって体積が減少するので従来の濾液通過孔の大きさで充分に対応することができる。さらに，ダイヤフラム側での水蒸気の温度を下げることができるので，加温板の温度と水蒸気の温度との温度差を大きくすることができるので蒸気の発生は以前より加速されることになる。この結果，ケーキの乾燥効率を向上することができる。

また，前記加温板に圧入される熱媒体の温度は，５０℃以上の温度であり，かつ，前記圧搾水又は空気の温度は，５０℃以下である，如く構成するのが好ましい。

また，前記圧搾水又は空気は，所定の冷却装置を介して循環される，如く構成すれば，圧搾水又は空気の温度が上昇し，ケーキ水分の沸点温度に接近した場合に，蒸気の発生量が多ければ圧搾水又は空気を冷却して循環することにより，ケーキの乾燥効率を最後まで高めることができる。

上記課題を解決するため，本発明の第２の観点においては，濾板と加温板とが交互に配置され，対向する濾板と加温板との間に濾布を介して濾室が形成されると共に，前記濾室内に圧入されたスラリーをダイヤフラムを膨張させることにより圧搾して加圧脱水する圧搾機構を有し，前記濾室内で脱水処理されたケーキを前記加温板で加温しながら乾燥処理することが可能な乾燥機能付きフィルタプレス装置において，前記濾板のダイヤフラムには，前記加温板には，ケーキ中の水分を蒸発させるために熱媒体を注入し，同時に，前記ケーキ中の水分が蒸発した蒸気の沸点よりも低い温度にするための圧搾水又は空気が所定の冷却装置を介して循環される，ことを特徴とするフィルタプレス装置が提供される。

上記記載の発明では，ケーキの乾燥工程において，圧搾水又は空気の温度を蒸気の沸点より低い温度にすることによりダイヤフラムに触れた蒸気は冷却されて，液体となって体積が減少するので従来の濾液通過孔の大きさで充分に対応することができる。さらに，ダイヤフラム側での水蒸気の温度を下げることができるので，加温板の温度と水蒸気の温度との温度差を大きくすることができるので蒸気の発生は以前より加速されることになる。この結果，ケーキの乾燥効率を向上することができる。

ケーキの乾燥工程において，圧搾水又は空気の温度を蒸気の沸点より低い温度にすることによりダイヤフラムに触れた蒸気は冷却されて，液体となって体積が減少するので従来の濾液通過孔の大きさで充分に対応することができる。さらに，ダイヤフラム側での水蒸気の温度を下げることができるので，加温板の温度と水蒸気の温度との温度差を大きくすることができるので蒸気の発生は以前より加速されることになる。この結果，ケーキの乾燥効率を向上することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず，図１及び図２に基づいて，本実施形態にかかる加温板が使用される乾燥機能付きフィルタプレスの構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる加温板が使用される乾燥機能付きフィルタプレス装置の構成を示す説明図である。図２は，本実施形態にかかる加温板が使用される乾燥機能付きフィルタプレス装置の要部構成を示す説明図である。図３は，本実施形態にかかる濾板の構成を示す正面図である。

なお，本実施形態にかかる乾燥機能付きフィルタプレス装置においては，加温板以外の構成は，従来と同様であるので，その詳しい説明は省略し，簡易な説明に留める。

まず，図１に示すように，本実施形態にかかる加温板２００が使用される乾燥機能を有するフィルタプレス装置１０においては，複数の濾板１００と加温板２００とが交互に配置されている。また，隣接する濾板１００と加温板２００との間には，スラリーを脱水するための濾布７００により囲まれた濾室３００が形成されている。スラリーは，スラリー供給ポンプ（図示せず）によって原液供給口４００からフィルタプレス装置１０に供給されて濾過された後，濾液が濾液排出口５００から排出される。

また，図２及び図３に示すように，本実施形態にかかる濾板１００は，その両側面に張設されたダイヤフラム（圧搾膜）６００を備えている。なお，濾板１００とダイヤフラム６００は一体に構成され，プレート自体がダイヤフラムの機能を有していても構わない。かかるダイヤフラムは，伝熱性を高めるため塩化ポリエチレンを主成分とした架橋ゴムを使用することができる。また，クロロスルホン化ポリエチレン等の架橋ゴム生成可能なポリエチレン素材を使用することもできる。

本実施形態にかかる乾燥機能付きフィルタプレス装置１０の各濾室３００は，加温板２００に支持された濾布７００と，ダイヤフラム６００に支持された濾布７００との内部空間として配置されている。なお，濾板１００及び加温板２００には，スラリー注入孔４００に対応した箇所に孔が形成されており，この孔によってスラリーが通過されて，各濾室３００にスラリーが供給される。

濾板１００の側上方部には，ダイヤフラム６００を膨張させるための圧搾液供給口１６０が形成されており，かかる圧搾液供給口１６０に供給された圧搾液は，圧搾液供給路１６０ａ，ｂ，ｃ，ｄを介してダイヤフラム６００に供給されてダイヤフラム６００を膨張させることができる。

濾室３００は，隣接する濾板１００のダイヤフラム６００に支持された濾布７００との内部空間として配置されている。なお，濾板１００には，原液供給口４００に対応した箇所に孔１４０が形成されており，この孔１４０によってスラリーが通過されて，各濾室３００にスラリーが供給される。

また，濾板１００の内周囲には，濾布を介して濾過された濾液の排出を案内する濾液案内溝１１０が形成されており，濾液案内溝１１０の上下各２箇所（計４箇所）には濾液排出小孔１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成されている。濾布を介して濾過された濾液は，濾液案内溝１１０を介して濾液排出小孔１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄに案内される。濾液排出小孔１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄに案内された濾液は，濾液排出口１５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介して，装置外部に排出される。このように，濾液は濾布７００を通過して濾室外に排出され，各濾室３００から排出された濾液は，濾室外への濾液排出口１５０を通ってフィルタプレス本体から排出される。

上記乾燥機能付きフィルタプレス装置１０においては，スラリー供給ポンプでスラリーを圧送して濾過が行われた後，濾板１００と加温板２００との間に設けられたダイヤフラム内に圧搾水又は空気を流入させ膨張させてスラリーを圧搾脱水する。

その後，固形分の塊となったケーキに対して，真空ポンプにより吸引して水分の蒸発温度を下げた上で，加温板２００にも熱媒体（例えば，温水）を圧送して濾室３００内のケーキを加温すると共に，従来と異なり，ダイヤフラム６００内には，ケーキ中の水分が蒸発した蒸気の沸点よりも低い温度にするための圧搾水又は空気が流入されて膨張される。

このとき，加温板側では，濾室内のケーキは，水分の蒸発温度が下げられた上で加温されるので，ケーキ水分が暖められて粘性が下がることによる圧搾の促進現象が起こると共に，ケーキ内の水分が蒸発される。ケーキ内の水蒸気は，濾板１００の内周囲に形成された濾液排出小孔１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄから，濾液排出口１５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介して，装置外部に排出される。しかしながら，濾液排出小孔１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄは，濾液を排出するためには十分な大きさを有しているが，蒸気は液体よりも体積が膨大に大きくなるので，蒸気を効果的に排出するには不十分な大きさである。このため，水蒸気は次第に加熱蒸気となる。即ち，ダイヤフラムの濾液通過孔の断面積は一定であり，かつ水蒸気の移動は水蒸気の湿度差が動力となっているため，両者の条件が一定であると濾液通過口を通過する水蒸気量も一定となる。このため，特に，乾燥工程当初においては，加温板により蒸発したケーキ水分の蒸気発生量が大量になるため，かかる蒸気を効果的に排出することができない。

本実施形態においては，従来と異なり，ダイヤフラム６００内には，ケーキ中の水分が蒸発した蒸気の沸点よりも低い温度にするための圧搾水又は空気を流入させて膨張させる構成を採用している。かかる圧搾水又は空気は，圧搾液供給路１６０ａ，ｂ，ｃ，ｄを介してダイヤフラム６００に供給されて膨張される。このとき，圧搾液供給路１６０ｄに供給された圧搾水又は空気は，ダイヤフラム６００を膨張させると共にダイヤフラム６００を冷却するように作用する。

したがって，本実施形態にかかるケーキは，その一側（ケーキの加温板２００側）は，加温板２００により加温されてケーキ中の水分が蒸発するように作用し，その反対側（ケーキのダイヤフラム６００側）は，ダイヤフラム６００により冷却されケーキ中の水分が液化するように作用される。このように，加温板２００によりケーキから蒸発した水分は，ダイヤフラムに接触することにより冷却されて，液体となって体積が減少するので，従来の濾液通過孔の大きさで充分にケーキ中の水分を排出することができる。さらに，ダイヤフラム側での水蒸気の温度を下げることができるので，加温板の温度と水蒸気の温度との温度差を大きくすることができるので蒸気の発生は以前より加速されることになる。この結果，ケーキの乾燥効率を向上することができる。

なお，ケーキの内部は，乾燥蒸気の流出によって空隙を生ずるが，乾燥と圧搾を同時に行うことにより，圧搾力によりその空隙部が破壊される。この動作により，ケーキ内部の粒子間の移動現象を発生させる結果となり，水分の移動を容易にして脱水乾燥効果が向上される。

次に，図４に基づいて，本実施形態にかかる加温板２００の構成について説明する。なお，図４（ａ）は，本実施形態にかかる加温板２００の構成を示す正面図である。図４（ｂ）は，本実施形態にかかる加温板２００の構成を示す側面図である。

本実施形態にかかる加温板は，図４に示すように，一部を切り欠いて加温媒体の流通路２２０の形成予定領域が欠損された所定厚さ（例えば，２５ｍｍ厚さ）の樹脂板２００ｂと，樹脂板２００ｂの両面に張り合わされた所定厚さ（例えば，１ｍｍ厚さ）の金属板２００ａ，２００ｃと，からなる３層構造を有する。

加温板２００の中央付近には，スラリーを供給する原液供給口２４０が形成されており，その四隅には濾液排出口２５０が形成されている。また，加温板２００の左側部下方には，温水入口２１０が形成されており，例えば９０℃程度の温水が加温板内部に流入される。加温板内部に流入した温水は，加温板２００の内部に形成された温水流通路２２０を通過して，加温板２００の上方に形成された温水出口２３０から外部に排出される。かかる温水の流通路２２０は，加温板両面の濾室に対応する箇所に熱が行き渡るように加温板全体に形成されており，温水が温水流通路２２０を通過することにより，温水の熱が両側の金属板２００ａ，２００ｃからケーキに伝熱されて加温することができる。

なお，上記金属製の加温板は熱伝達が速いため，濾液として濾布を通過する時間は短く，蒸気として濾布を通過し排出され，濾液から蒸気への変化が自然に行われる。

ケーキの乾燥終了後には，開枠してケーキ排出工程を行なってケーキを排出する。ケーキは乾燥状態であるため，剥離性は良好であり，粒子状となって剥離し濾布に残留するケーキはほとんどない。

本実施形態においては，ケーキの乾燥工程において，圧搾水又は空気の温度を蒸気の沸点より低い温度にすることによりダイヤフラムに触れた蒸気は冷却されて，液体となって体積が減少するので従来の濾液通過孔の大きさで充分に対応することができる。さらに，ダイヤフラム側での水蒸気の温度を下げることができるので，加温板の温度と水蒸気の温度との温度差を大きくすることができるので蒸気の発生は以前より加速されることになる。この結果，ケーキの乾燥効率を向上することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態においては，圧搾水又は空気は，所定の冷却装置を介して循環さするように構成することもできる。このことにより，例えば蒸気の発生量が多くて圧搾水又は空気の温度が上昇しケーキ水分の沸点温度に接近した場合であっても，圧搾水又は空気を冷却して循環することによりダイヤフラムの温度をある程度低い温度に保つことができるので，ケーキの乾燥効率を最後まで高めることができる。なお，蒸気のまま外部に排出しても，蒸気の発生量が少なくなっていれば圧搾水又は空気を冷却する必要がない。

また，所定の冷却装置を解して圧搾水又は空気を循環させる場合には，フィルタプレス装置本体の出口において，水蒸気の温度を監視し，例えば水蒸気の沸点温度＋１〜５℃の温度になるように圧搾水又は空気を循環させるのが好ましい。

例えば，上記実施形態においては，濾過工程中に加温板に温水を循環させ，圧搾時にダイヤフラムに圧搾水又は空気を流入させることもできる。その後，乾燥開始時に濾液排出系統を真空にすることにより同様の効果を得ることができる。

また，圧搾水又は空気の圧力を当初大きく，途中から小さくすることもできる。これは，有機性被処理物の場合は，圧搾水又は空気の圧力を大きくした時間を長くした方がよく，無機性被処理物の場合は圧搾水又は空気の圧力を大きくした時間を短くした方が良い。

また，真空乾燥時において，圧搾圧力を小さくし，同時に冷却する時は，圧搾水を抜き取り，図２の符号１６０ｄを大気に開放することにより，大気圧が圧搾圧力として作用し，同時に大気温度にてダイヤフラムを冷却することができる。

本発明は，フィルタプレス装置に適用可能である。

第１の実施の形態にかかるフィルタプレス装置の構成を示す側面図である。 第１の実施の形態にかかるフィルタプレス装置の要部構成をしめす即断面図である。 第１の実施の形態にかかる濾板の構成を示す正面図である。 図４（ａ）は，第１の実施の形態にかかる加温板の構成を示す正面図である。図４（ｂ）は，第１の実施の形態にかかる加温板の構成を示す側面図である。

符号の説明

１０ フィルタプレス装置
１００ 濾板
１１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ 濾液排出小孔
１５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 濾液排出口
１６０ 圧搾液供給口
２００ 加温板
２００ａ 金属板
２００ｂ 樹脂板
２００ｃ 金属板，
２１０ 温水入口
２２０ 流通路
２３０ 温水出口
３００ 濾室
４００ 原液供給口
５００ 濾液排出口
６００ ダイヤフラム
７００ 濾布

Claims (4)

1. 濾板と加温板とが交互に配置され，前記濾板は両側面にダイヤフラムが張設され，前記ダイヤフラムの前記加温板側に前記ダイヤフラムに支持された二重の濾布間の内部に濾室が形成されると共に，圧搾液を前記濾板と前記ダイヤフラムとの間に供給することで前記ダイヤフラムを膨張させることにより前記濾室内に圧入されたスラリーを圧搾して加圧脱水する圧搾機構を有し，前記濾布を介して濾過された濾液を前記ダイヤフラム上の前記濾布側に形成された溝へ通過させ，前記濾液を更に前記溝と接続され前記濾板に形成された濾液通過孔に排出し，前記濾室内で脱水処理されたケーキを前記加温板で加温しながら乾燥処理することが可能な乾燥機能付きフィルタプレス装置において，
   前記加温板には，ケーキ中の水分を蒸発させるために熱媒体を注入すると同時に，
   前記ケーキ中の水分が蒸発した蒸気を沸点よりも低い温度にするための圧搾水又は空気を前記濾板と前記ダイヤフラムとの間に流入させ，
   前記ダイヤフラムに触れた前記蒸気を冷却して液体にし，前記液体を前記溝へ通過させ，前記液体を更に前記濾液通過孔に排出することを特徴とする圧搾方法。
2. 前記加温板に圧入される熱媒体の温度は，５０℃以上の温度であり，かつ，
   前記圧搾水又は空気の温度は，５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧搾方法。
3. 前記圧搾水又は空気は，所定の冷却装置を介して循環されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧搾方法。
4. 濾板と加温板とが交互に配置され，前記濾板は両側面にダイヤフラムが張設され，前記ダイヤフラムの前記加温板側に前記ダイヤフラムに支持された二重の濾布間の内部に濾室が形成されると共に，圧搾液を前記濾板と前記ダイヤフラムとの間に供給することで前記ダイヤフラムを膨張させることにより前記濾室内に圧入されたスラリーを圧搾して加圧脱水する圧搾機構を有し，前記濾布を介して濾過された濾液を前記ダイヤフラム上の前記濾布側に形成された溝へ通過させ，前記濾液を更に前記溝と接続された濾液通過孔に排出し，前記濾室内で脱水処理されたケーキを前記加温板で加温しながら乾燥処理することが可能な乾燥機能付きフィルタプレス装置において，
   前記加温板には，ケーキ中の水分を蒸発させるために熱媒体を注入し，同時に，
   前記ケーキ中の水分が蒸発した蒸気を沸点よりも低い温度にする圧搾水又は空気を前記濾板と前記ダイヤフラムとの間に流入し，
   前記ダイヤフラムに触れた前記蒸気を冷却して液体にし，前記液体を前記溝へ通過させ，前記液体を更に前記濾液通過孔に排出することを特徴とするフィルタプレス装置。
   

Images