JP4836204B2 - 灰の水洗脱水装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタプレスを用いて灰スラリーを濾過及び水洗した後に脱水するための灰の水洗脱水装置に関するものである。

都市ごみや産業廃棄物等の焼却によって発生する焼却灰や焼却飛等の灰は、セメントの主成分を含むためにセメントの製造原料として利用されている。

しかしながら、焼却灰や焼却飛灰等の中には高濃度の塩素が含まれているため、これらの灰をそのままセメント原料として利用すると、得られるセメントは多量の塩素を含むものとなる。セメント中に塩素が多量に含まれている場合には、鉄筋が腐食し易くなるために鉄筋コンクリートの強度が低下するという問題が発生する。

そこで、焼却灰等を水で洗浄して脱塩及び脱水し、脱水して得られた脱水ケーキをセメント原料として利用する方法が採用されており、脱塩及び脱水する水洗脱水装置が今までに種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。この水洗脱水装置は、濾布が保持された複数の濾板の間に濾枠を介設して成るフィルタプレスの前記濾板と濾枠によって画成された濾室に、灰に水を加えて形成された灰スラリーを注入濾過して脱水した後、濾室に水洗水を注入して濾室内の灰スラリーを水洗して脱塩することによって脱塩及び脱水された脱水ケーキを得る方式が採用されている。
特開２００６−１１０５０８号公報 特開２００６−１７５４１０号公報 特許第３１７４２４２号公報

ところで、下水汚泥等の脱水においては、濾過時間は濾室内の固形分量の２乗に比例するため、濾室厚さ（つまり、濾室の容積）が２倍であれば、同一含水率のケーキを得るための所要時間は４倍となることが知られおり、現実的な処理時間を考えると、濾室厚さは３０ｍｍ程度に設定され、最大値でも５０ｍｍ未満が常識となっていた。従って、灰の脱水においても同様であることが常識化しており、処理時間の短縮に対しては小容量の濾室を多数形成することによって対処していた。

ところが、フィルタプレスにおいて、小容量の濾室を多数形成するには、多くの濾板や濾枠が必要になり、部品点数が増加して装置の大型化、設置スペースの増大、コストアップ等を招く他、濾板と濾枠を開いて脱水ケーキを取り出す作業に多大な手間と時間を要するという問題があった。

然るに、本発明者等は、灰の脱水においては、濾室厚さが３００ｍｍ以下の範囲では濾過時間が濾室内固形分量の２乗に比例することなく、濾室内固形分量とは無関係にほぼ一定であることを見出した。

本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その目的とする処は、灰の水洗脱水処理能力を高めて部品点数の削減とコストダウン及び小型化を図ることができる灰の水洗脱水装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、濾布が保持された複数の濾板の間に濾枠を介設して成るフィルタプレスの前記濾板と濾枠によって画成された濾室に、灰に水を加えて形成された灰スラリーを注入濾過して脱水することによって、脱塩及び脱水された脱水ケーキを得る灰の水洗脱水装置において、前記フィルタプレスの濾室の厚さを５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定したことを特徴とする。

本発明者等の知見によれば、灰の脱水においては、濾室厚さが５０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲では濾過時間が濾室内固形分量の２乗に比例することなく、濾室内固形分量とは無関係にほぼ一定である。

而して、本発明によれば、フィルタプレスの濾室の厚さを、濾過時間が濾室内固形分量とは無関係にほぼ一定となる範囲である５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定したため、濾室の厚さを例えば２倍として濾室内固形分量も２倍としても濾過時間は従来と同等となる。このため、同一時間に処理し得る固形分量が従来のそれの約２倍に増え、従って、濾室の厚さを約２倍にして濾室の容積も約２倍として処理能力を倍増しても、処理時間は従来と同等となる。この結果、各濾室の厚さを大きくして、該濾室の数を減らすことができ、これに伴って濾板や濾枠の数を削減することができるため、装置の小型化と設置スペースの縮小、コストダウン等が図られる他、濾板と濾枠を開いて脱水ケーキを取り出す作業を短時間で効率良く行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る水洗脱水装置の基本構成を示すブロック図、図２はフィルタプレスの基本構成を示す断面図、図３はスラリー注入・濾過工程を示すフィルタプレスの断面図、図４は水洗工程を示すフィルタプレスの断面図、図５はエアブロー工程を示すフィルタプレスの断面図、図６は開枠（ケーキ排出）工程を示すフィルタプレスの断面図である。

本発明に係る水洗脱水装置１は、図１に示すように、水混合設備２とフィルタプレス３を備えており、原料である焼却灰等の灰は水混合設備２に投入され、投入された灰には水とアッシュナイト等の重金属固定剤が加えられ、これらが攪拌混合されて塩素分が溶出された灰スラリーが形成される。尚、重金属固定剤は、灰中に含まれる重金属の溶出を防ぐために添加される。

而して、塩素を含んだ灰スラリーは、フィルタプレス３へと注入・濾過されて脱水された後、更に高度に水洗脱塩を行いたい場合には、フィルタプレス３に供給される洗浄水によって水洗されて脱塩されされる。そして、フィルタプレスでの灰スラリーの水洗に使用された塩素を含んだ洗浄水や脱水によって生じた脱水濾液は総合廃水処理設備へと送られて廃水処理され、脱塩及び脱水によって得られた脱水ケーキ（脱塩灰）はフィルタプレス３から取り出されてセメント原料として利用される。尚、フィルタプレス３においては、必要に応じてエアブローがなされて洗浄水がエアによって排出される。又、灰スラリーの脱水にはダイヤフラム式等の圧搾機が使用される場合もある。

次に、フィルタプレス３の基本構成を図２に基づいて説明する。尚、図２にはフィルタプレスの一部の構成のみを示すが、実際のフィルタプレスの内部には複数の濾室が複数掲載されている。

フィルタプレス３は、水切りネット４と濾布５が保持された複数の濾板６（図１には２枚のみ図示）の間に濾枠７を介設して構成されており、その内部には濾板６と濾枠７によって複数の濾室Ｓ（図１には１つのみ図示）が画成されている。

上記濾板６と水切りネット４及び濾布５の中心部にはパイプ８，９がそれぞれ水平に貫設されており、これらのパイプ８，９は濾室Ｓ内に開口している。又、濾枠７の下部にはパイプ１０が垂直に貫設されており、このパイプ１０も濾室Ｓ内に開口している。

而して、本実施の形態では、濾室Ｓの厚さ（つまり、濾枠７の厚さ）Ｂは５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定されている。

以上のように構成されたフィルタプレス３の濾室Ｓには、図１に示す水混合設備２から灰スラリーが圧入されるが、このとき、図３に示すように灰スラリーはパイプ８から濾室Ｓ内へと注入され、他のパイプ９，１０は閉じられている。

上述のように濾室Ｓ内に灰スラリーが注入されると、該灰スラリーは濾板６に保持された濾布５によって濾過されて脱水され、濾液は水切りネット４を通過して外部へと排出され、図１に示すように総合廃水処理設備へと送られて廃水処理される。

次に、図４に示すように、パイプ８，９が閉じられ、パイプ１０が開けられて該パイプ１０から洗浄水が濾室Ｓ内へと注入され、濾室Ｓ内の灰スラリーが洗浄水によって洗浄されて脱塩され、この洗浄に使用された洗浄水は濾布５と水切りネット４を通過して外部へと排出され、図１に示すように総合廃水処理設備へと送られて廃水処理される。

その後、必要に応じて図５に示すようにパイプ１０から濾室Ｓ内にエアを供給し、濾室Ｓ内に残留する洗浄水をエアの吹き付けによって除去して排出する。

以上の工程を経て濾室Ｓ内の灰スラリーが脱塩及び脱水されて脱水ケーキが形成されると、図６に示すように、濾板６と濾枠７が開かれ（開枠）、濾室Ｓから脱水ケーキが取り出され、この取り出された脱水ケーキはセメント原料として利用される。

ところで、本発明者等は、灰の脱水においては、濾室厚さが５０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲では濾過時間が濾室内固形分量の２乗に比例することなく、濾室内固形分量とは無関係にほぼ一定であることを見出した。

而して、本実施の形態では、フィルタプレス３の濾室Ｓの厚さＢを、濾過時間が濾室Ｓ内の固形分量とは無関係に略一定となる範囲である５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定したため、濾室Ｓの厚さＢを例えば２倍として濾室Ｓ内の固形分である灰スラリーの量も２倍としても濾過時間は従来とほぼ同等となる。このため、同一時間に処理し得る灰スラリーの量が従来のそれの約２倍に増え、従って、濾室Ｓの厚さを約２倍にして濾室Ｓの容積も約２倍として処理能力を倍増しても、処理時間は従来と同等となる。この結果、各濾室Ｓの厚さＢを大きくして、該濾室Ｓの数を減らすことができ、これに伴って濾板６や濾枠７の数を削減することができるため、水洗脱水装置の１小型化と設置スペースの縮小、コストダウン等が図られる他、濾板６と濾枠７を開いて脱水ケーキを取り出す作業を短時間で効率良く行うことができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

本実施例では、濾室厚（ケーキ厚）が３０ｍｍと１００ｍｍの２種類のフィルタプレスを用いて水洗脱水処理した。本実施例では、洗浄水量を２（Ｌ・ｋｇ−乾灰）として、エアブローを行った場合と行わなかった場合について、脱水灰（脱水ケーキ）の含水率（％）、脱水灰の溶解性Ｃｌ量（ｍｇ−ｃｌ／ｋｇ−乾灰）（原料灰：２４，０００ｍｇ−ｃｌ／ｋｇ−乾灰）、処理能力（ｋｇ−ＤＳ／ｍ２・ｈｒ）及び設置スペース（ｍ２）（ｔｏｎ／ｈｒ処理）を測定した。その結果を表１に示す。

表１の結果より、濾室厚を３０ｍｍに対して約３倍の１００ｍｍにすると、脱水灰の含水率と溶解性Ｃｌ量はほぼ同等の値を示すのに対して、処理能力は３倍以上に増加し、装置の設置スペースが縮小することが分かる。

本発明に係る水洗脱水装置の基本構成を示すブロック図である。 フィルタプレスの基本構成を示す断面図である。 スラリー注入・濾過工程を示すフィルタプレスの断面図である。 水洗工程を示すフィルタプレスの断面図である。 エアブロー工程を示すフィルタプレスの断面図である。 開枠（ケーキ排出）工程を示すフィルタプレスの断面図である。

符号の説明

１ 水洗脱水装置
２ 水混合設備
３ フィルタプレス
４ 水切りネット
５ 濾布
６ 濾板
７ 濾枠
８〜１０ パイプ
Ｂ 濾室の厚さ
Ｓ 濾室

Claims (1)

1. 濾布が保持された複数の濾板の間に濾枠を介設して成るフィルタプレスの前記濾板と濾枠によって画成された濾室に、灰に水を加えて形成された灰スラリーを注入濾過して脱水することによって、脱塩及び脱水された脱水ケーキを得る灰の水洗脱水装置において、
   前記フィルタプレスの濾室の厚さを５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定したことを特徴とする焼却灰の水洗脱水装置。

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