JP4911369B2 - 大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレス - Google Patents

Description

この発明は、上水・工水スラッジ処理、及び化学工業、製紙パルプ工業等の各種生産プロセスにおいて、中・長時間圧搾脱水処理を必要とするダイアフラムろ板を有するフイルタープレスの改良に関する。

従来、フイルタープレスでは高圧搾脱水するために原液をろ過室に圧入してろ過脱水後、流体をダイアフラムろ板に圧入して圧搾脱水をしており、中・長時間圧搾脱水処理では、圧搾圧力を維持するために圧搾中は継続して圧力水ポンプを作動している。例えば、ダイアフラム室に圧搾液を供給して圧搾脱水するフイルタープレスは、特許文献１に記載してあるように公知である。また、スラリー注入工程から圧搾工程に移る場合、空気圧縮機から送られた圧縮空気を空気槽に蓄積し、ダイアフラムに供給する圧搾式フイルタープレスも特許文献２に開示してある。そして、汚泥を圧搾するに当たり、ダイアフラム室に３〜５ｋｇ／ｃｍ^２の圧縮空気を注入し、次に圧力水を注入してケーキを圧搾するフイルタープレスも、特許文献３で特許出願人が提案している。
特公平０３−２６０８３号公報（請求項１、図１） 特開平０８−７１３１３号公報（段落番号００１８、図３） 特公平０２−１２１２２号公報（請求項１、図２）

ダイアフラム室に加圧水を供給すると高圧搾脱水が可能となるが、特に浄水汚泥では圧搾時間が長く圧搾圧力を一定に維持するため圧搾水をリリーフさせる時間が長くなる。長時間圧搾脱水において、圧力水ポンプの稼動時間を短くするために、圧力タンクを用いて空気圧で圧搾しようとすると第一種圧力容器の適用を受けることになりシステム上面倒である。そして、ダイアフラム室に圧縮空気を注入し、次に圧力水を供給して汚泥を圧搾するフイルタープレスは、ダイアフラム室の圧縮空気で圧力水を強制的に排出でき、雑時間を短縮できる利点がある。この発明は、ダイアフラム室に圧縮空気を注入し、次に圧力水を供給する技術を応用して、中・長時間圧搾脱水処理を可能とする大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスを提供する。

この発明に係る大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスの圧搾ろ過方法は、並列したろ板とダイアフラムろ板の両端部に圧縮空気溜りを大きくする大容量ダイアフラムろ板を配設し、ろ板とダイアフラムろ板及び大容量ダイアフラムろ板の間に形成したろ過室に原液を圧入して圧搾脱水するフイルタープレスにおいて、圧入工程でろ過室に原液を圧入してろ過を行った後、ダイアフラムろ板のダイアフラム室と大容量ダイアフラムろ板のダイアフラム室を圧縮空気により０．８５ＭＰａ程度まで昇圧し、次に加圧水をダイアフラム室に圧入して１．６ＭＰａまで昇圧した後、加圧水の圧入を停止して、アキュームレータ機能によりろ過室の圧搾を維持すると共に、ダイアフラム室の圧搾圧が１．４ＭＰａまで降下した時、再び加圧水を圧入して１．６ＭＰａまで昇圧し、ろ過室の圧搾を継続させるダイアフラム圧搾工程としたもので、長時間圧搾脱水のダイアフラム室の昇圧に空気圧を利用するため、圧力水ポンプの稼動時間が少なくなりエネルギー費が節約できる。

具体的には、圧搾ろ過方法を実施するための大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスを、多数のろ板とダイアフラムろ板を交互に並列し、ろ板とダイアフラムろ板間に形成されたろ過室に原液を圧入してダイアフラムろ板で圧搾脱水するフイルタープレスにおいて、並列したろ板とダイアフラムろ板の両端部に一対の大容量ダイアフラムろ板を配設し、ダイアフラムろ板の全ろ室容積と大容量ダイアフラムろ板の全ろ室容積を同容量程度とすると共に、ダイアフラムろ板のダイアフラム室と大容量ダイアフラムろ板のダイアフラム室に圧搾水供給管と圧縮空気管を接続し、ダイアフラム室の内圧に連動させて、圧搾水供給管に配設した圧力水ポンプの圧力水弁と、圧縮空気管に配設した空気圧縮機の圧縮空気弁を制御して、ダイアフラム室の内圧を操作するもので、大容量のダイアフラム室の空気による圧搾時間を長くすることができ、圧力水ポンプの運転時間が半減して節電となる。また、ダイアフラム内圧力室を圧力タンクに使用するため、第一種圧力容器の適用を受けない。

圧縮空気溜りを大きくする両端部の大容量ダイアフラムろ板は、そのダイアフラム室に支持板を配設して、芯板底部を底上げするもので、ダイアフラムが設定値以上に伸びて損傷することがない。また、ろ過室を形成するろ板とダイアフラムろ板を、両面ダイアフラムろ板で構成すれば、ろ過室でろ過されたケーキの両面からの圧搾が可能となる。

この発明に係る大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスは上記のように構成してあり、圧縮空気溜りを大きくする両端部の大容量ダイアフラムろ板のダイアフラム室を圧力室として利用するため、第一種圧力容器が不要となり、省エネ運転が可能となる。

この発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１はこの発明に係る大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスの側面図であって、フロントフレーム１とリアフレーム２に一対のガイドレール３、３が橋架してあり、ガイドレール３に多数のろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・を交互に支架して、並列したろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・の両端部に圧縮空気溜りを大きくする大容量ダイアフラムろ板６、６を配設してある。リアフレーム２に配設した締付シリンダー７がムーバブルヘッド８に連結してあり、締付シリンダー７で並列したろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・を開閉させる。図２は並列するろ板とダイアフラムろ板の一部縦断斜視図であって、ろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・で形成するろ過室９・・・に一対のろ布１１、１１が吊設してあり、ろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・を貫通する供給口１０からろ布１１、１１間に原液を圧入する。

図３は大容量ダイアフラムろ板を配設したフイルタープレスの概念図であって、ダイアフラムろ板５は、表面にダイアフラム５ａを張設して内部にダイアフラム室１２を形成してある。並列したろ板４・・・とダイアフラムろ板５・・・の両端部に大容量ダイアフラムろ板６、６が配設してあり、ダイアフラム６ａの内部にダイアフラム室１３が形成してある。一対の大容量ダイアフラムろ板６、６のダイアフラム室１３、１３の全ろ室容積は、多数並列したダイアフラムろ板５・・・のダイアフラム室１２・・・の全ろ室容積と同容量程度としてあり、この発明の実施例では、大容量ダイアフラムろ板６に１ｍ^３程度のダイアフラム室１３が形成してある。大容量ダイアフラムろ板６には、多数の通孔を有する支持板１４が配設してあり、ダイアフラム６ａが設定値以上に伸びないように、芯板底部を底上げしてある。

図３に示すように、ダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２と大容量ダイアフラムろ板６のダイアフラム室１３に連結した圧搾水供給管１５に圧縮空気管１６が接続してある。図１に示すように、圧搾水供給管１５に給水槽１９の加圧水を圧送する圧力水ポンプ２０と加圧水を入切する圧力水弁２１が配設してある。圧縮空気管１６に連結した空気槽に圧縮空気を供給する空気圧縮機２２と、圧縮空気管１６に供給する圧縮空気を入切する圧縮空気弁２３が配設してある。圧力水ポンプ２０の圧力水弁２１と空気圧縮機２２の圧縮空気弁２３を制御盤２４で制御してダイアフラム室１２、１３の圧縮空気圧を操作するようにしてある。図１及び図２に示すように、原液圧入ポンプ１７を配設した原液供給管１８がろ板４・・・とダイアフラムろ板５及び大容量ダイアフラムろ板６の間のろ過室９・・・に連通させてある。なお、図３に示すろ過室９を形成するろ板４とダイアフラムろ板５を、ダイアフラムろ板５だけを並列し、ろ過室９の両面をダイアフラムろ板５・・・で構成すれば、ろ過室９でろ過されたケーキの両面からの圧搾が可能となる。

本願発明の大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスは上記のように構成してあり、その圧搾ろ過方法は、
Ａ．圧入工程
ろ過室９・・・に原液を圧入してろ過を行った後、
Ｂ．圧搾工程
１）空気圧縮機２２を駆動して、圧縮空気弁２３を操作し、ダイアフラムろ板５のダイアフラム室１２と大容量ダイアフラムろ板６のダイアフラム室１３に圧縮空気を注気して、０．８５ＭＰａまで昇圧する。
２）圧縮空気弁２３を閉じ、圧力水ポンプ２０を駆動し、圧力水弁２１を開放して加圧水をダイアフラム室１２、１３に圧入する。ダイアフラム室１２、１３の内圧を１．６ＭＰａまで昇圧して、圧力水弁２１を閉じ、圧力水ポンプ２０を停止する。
３）圧搾の進行に伴い、ダイアフラム室１２、１３の内圧が１．４ＭＰａに低下した時に、圧力水ポンプ２０を駆動させ、圧力水弁２１を開け、ダイアフラム室１２、１３の内圧を１．６ＭＰａまで昇圧する。
４）ダイアフラム室１２、１３の内圧の変化に応じて、圧力水ポンプ２０のＯＮ／ＯＦＦ操作を繰返した後、圧力水弁２１を閉じ、圧力水ポンプ２０を停止する。ダイアフラム室の内圧を一定幅以内になるように調整し、長時間圧搾脱水時の圧力水ポンプ２０の運転時間を短縮する。
Ｃ．残液戻し・ブロー
ダイアフラム室１２、１３の圧縮空気を利用して残液戻しをする。
Ｄ．排水／ダイアフラム室を大気開放して常圧にする。
本願発明はダイアフラム室１２、１３の内圧が１．６ＭＰａに達した後、ダイアフラム室１２、１３の内圧の降圧に応じて空気圧縮機２２を停止し、圧力水ポンプ２０のＯＮ／ＯＦＦにより、ダイアフラム室１２、１３の内圧を一定値に維持するため、ポンプ運転時間が大幅に減少して節電になる。両端部の大容量ダイアフラムろ板６のダイアフラム室１３を大きくすることにより、圧力水ポンプ２０のＯＮ／ＯＦＦ頻度を減少させることができ、圧力水ポンプ２０のモーターの起動頻度が定格値以下になるようにすることができる

フイルタープレスの１５００^□×５０Ｃ（ろ過面積１８０ｍ^２）を使用して、試算した。大容量ダイアフラムろ板は、圧力水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ頻度を考慮して、多数並列したダイアフラムろ板のダイアフラム室の全ろ室容積と同容量程度とし、一対の大容量ダイアフラム室の容積を１ｍ^３程度に設定した。
１．試算条件
濃度３％、ろ過速度１ｋｇ／ｍ^２ｈ、使用フイルタープレス１５００^□×５０Ｃ（１８０ｍ^２）として試算した。
２．サイクルタイム(５０分)
・原液圧入―１０分
・圧搾―３０分
・雑―１０分
３．ろ室容積（４．３ｍ^３）
・ダイアフラム室―２．３ｍ^３
・大容量ダイアフラム室―２ｍ^３
４．圧搾時の圧搾流体容積
４−１）圧搾初期（圧搾空気８．５^Ｋ）
圧搾空気（８．５^Ｋ）によりろ室容積の１／４のろ液が排出されるとすると、８．５^Ｋ／（２．３ｍ^３×１／４＋２ｍ^３）＝３．３ｍ^３（８．５^Ｋ時の空気量）
４−２）圧搾終期（圧搾１６^Ｋ）
・空気容積３．３ｍ^３×８．５／１６＝１．７５ｍ^３（１６^Ｋ時の空気量）
・脱水ケーキ容積 ろ室厚３０ｍｍに対しケーキ厚３ｍｍとすると、
２．３ｍ^３×３／３０＝０．２３ｍ^３（１６^Ｋ時のケーキ量）
・圧力水容積 （２．３＋２）−（１．７５＋０．２３）＝２．３２ｍ^３（１６^Ｋ時の圧力水量）
５．圧力水ポンプ運転時間
・ポンプ容量を０．２ｍ^３／分とすると，
２．３２ｍ^３×１／０．２＝１１．６分／バッチ
即ち、圧力水ポンプの運転時間は、３０分から１１．６分に短縮できる。試算結果を表１に示す。
６．脱水設備の使用電力試算
表１に示すように、補機を含めた設備の使用電力は、圧力水ポンプの運転時間分だけ低減し、従来法に比べて７４％の使用電力量となる。

この発明に係る大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスは、並列したろ板とダイアフラムろ板の両端部に大容量ダイアフラムろ板を配設し、圧力水ポンプと空気圧縮機に連動させて圧力水弁と圧縮空気弁を制御してダイアフラム室の圧縮空気圧を操作するもので、長時間圧搾脱水の圧縮空気圧を加圧水で調整し、大容量のダイアフラム室の空気による圧搾時間を長くすることができ、圧力水ポンプの運転時間が半減してエネルギー費が節約できるもので、上水・工水スラッジ処理、及び化学工業、製紙パルプ工業等の各種生産プロセス等の中・長時間圧搾脱水処理を必要とするフイルタープレスに最適となる。

この発明に係る大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレスの側面図である。 同じく、並列するろ板とダイアフラムろ板の一部縦断斜視図である。 同じく、大容量ダイアフラムろ板を配設したフイルタープレスの概念図である。

４ ろ板
５ ダイアフラムろ板
６ 大容量ダイアフラムろ板
６ａ ダイアフラム板
９ ろ過室
１２、１３ ダイアフラム室
１４ 支持板
１５ 圧搾水供給管
１６ 圧縮空気管
２０ 圧力水ポンプ
２１ 圧力水弁
２２ 空気圧縮機
２３ 圧縮空気弁
２４ 圧力制御器

Claims (3)

1. 多数のろ板(４・・・)とダイアフラムろ板(５・・・)を交互に並列し、ろ板（４）とダイアフラムろ板（５）間に形成されたろ過室(９)に原液を圧入してダイアフラムろ板（５）で圧搾脱水するフイルタープレスにおいて、並列したろ板(４・・・)とダイアフラムろ板(５・・・)の両端部に一対の大容量ダイアフラムろ板(６，６)を配設し、ダイアフラムろ板（５・・・）の全ろ室容積と大容量ダイアフラムろ板（６、６）の全ろ室容積を同容量程度とすると共に、ダイアフラムろ板（５）のダイアフラム室（１２）と大容量ダイアフラムろ板（６）のダイアフラム室(１３)に圧搾水供給管（１５）と圧縮空気管（１６)を接続し、ダイアフラム室(１２、１３)の内圧に連動させて、圧搾水供給管（１５）に配設した圧力水ポンプ（２０）の圧力水弁（２１）と、圧縮空気管（１６)に配設した空気圧縮機（２２）の圧縮空気弁（２３）を制御して、ダイアフラム室（１２、１３）の内圧を操作することを特徴とする大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレス。
2. 上記大容量ダイアフラムろ板(６)のダイアフラム室(１３)に支持板(１４)を配設して、ダイアフラム(６ａ)が設定値以上に伸びないように芯板底部を底上げすることを特徴とする請求項１に記載の大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレス。
3. 上記ろ過室（９）を形成するろ板（４）とダイアフラムろ板（５）を、両面ダイアフラムろ板で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の大容量ダイアフラム内蔵フイルタープレス。