JP5478019B2

JP5478019B2 - スラリの脱水乾燥方法および脱水乾燥装置

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Publication number: JP5478019B2
Application number: JP2007558253A
Authority: JP
Inventors: 淳一野村; 昭一郷田; 紀夫山田; 広美高安; 勘六長南; 倫也板山
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Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2014-04-23
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Description

本発明は、スラリの脱水乾燥方法および脱水乾燥装置に係り、特に上下水道、農村集落の排水処理設備、し尿処理設備や産業排水設備などから排出される汚泥などのスラリを脱水乾燥する脱水乾燥方法および脱水乾燥装置に関する。

従来、汚泥などのスラリ（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に、フィルタプレス（加圧脱水機）を備えた脱水乾燥装置が知られている。このような脱水乾燥装置は、例えば特開２００１−２３２１０９号公報に開示されている。この種の脱水乾燥装置では、フィルタプレスの濾室内のスラリ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、スラリを脱水乾燥させる。脱水乾燥したスラリはケーキとしてフィルタプレスから排出される。

しかしながら、従来の脱水乾燥装置においては、特に有機性汚泥に対して蒸発速度が不十分であったため、装置が大型化してしまうという問題点があった。また、ケーキの濾布からの剥離性が悪化した場合には、脱水乾燥装置の維持管理のために多大な労力が必要とされるという問題点があった。さらに、真空ポンプを作動させてからフィルタプレス内を所定の真空度にするまでに時間がかかるという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、スラリ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の脱水乾燥方法および脱水乾燥装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、スラリ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の脱水乾燥方法が提供される。この方法によれば、第１の濾板と第２の濾板が配置され、第１の濾板と第２の濾板の間に濾室を形成する。第１の濾板は、濾布、ダイアフラムおよび熱媒体室を有する。第２の濾板は、濾布、金属製の伝熱部材、および熱媒体室を有する。スラリは濾室に供給される。スラリは第１の濾板および第２の濾板の濾布により濾室内のスラリを濾過する。上記第１の濾板に形成された熱媒体室に熱媒体を供給して上記第１の濾板のダイアフラムを上記濾室内のスラリに押し付けて圧搾することによって、脱水されたスラリからなるケーキを形成する。上記第２の濾板に形成された熱媒体室に熱媒体を供給して該熱媒体の熱を上記第２の濾板の伝熱部材を通じて上記ケーキに伝達する。所定の飽和蒸気温度よりも高い設定温度に上記ケーキを加熱した後に、瞬時に、上記ケーキを上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に導いて、上記設定温度と上記所定の飽和蒸気温度との温度差により上記ケーキに含まれる水分を突沸させることによって上記ケーキをひび割れさせる。この場合において、上記濾過時または上記圧搾時から上記スラリを加熱してもよい。また、上記ケーキの水分の突沸を複数回繰り返してもよい。

本発明の一参考例によれば、スラリ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の脱水乾燥方法が提供される。この方法によれば、濾板が配置され、濾板間に濾室を形成する。各濾板は、濾布、金属製の伝熱部材、および熱媒体室を有する。スラリは濾室に供給される。スラリは濾板の濾布により濾室内のスラリを濾過する。上記濾板に形成された熱媒体室に熱媒体を供給して該熱媒体の熱を上記濾板の伝熱部材を通じて上記スラリに伝達する。所定の飽和蒸気温度よりも高い設定温度に上記スラリを加熱した後に、瞬時に、上記スラリを上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に導いて、上記設定温度と上記所定の飽和蒸気温度との温度差により上記スラリの水分を突沸させる。この場合において、上記濾過時、上記濾過中、または上記濾過終了後から上記スラリを加熱してもよい。また、上記スラリの水分の突沸を複数回繰り返してもよい。
なお、本明細書でいう「脱水」は、濾過による脱水、濾過と圧搾による脱水の双方を含んだ概念である。

また、上記濾過中、上記圧搾中、上記濾過後、上記圧搾後、上記ケーキの水分の自己蒸発中、および上記ケーキの水分の自己蒸発後の少なくとも１つにおいて、上記濾室に加圧気体を通過させてもよい。

ここで、上記ケーキの水分の突沸を複数回繰り返し、上記加圧気体の通気を、少なくともいずれかの回のケーキの水分の突沸の終了後に行ってもよい。上記加圧気体として、蒸気、空気、除湿空気、および温排ガスの少なくとも１つを用いることができる。

上記濾室内に加圧気体を吹き込むためのブローラインを介して上記加圧気体を上記濾室に供給し、上記濾室から濾液を排出する濾液排出ラインを介して上記加圧気体を上記濾室から排出してもよい。あるいは、上記濾室から濾液を排出する複数の濾液排出ラインの少なくとも１つを介して上記加圧気体を上記濾室に供給し、上記複数の濾液排出ラインの他の少なくとも１つを介して上記加圧気体を上記濾室から排出してもよい。

また、上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力以下に保持された複数の真空タンクに上記濾室を順次接続して、上記ケーキの水分の突沸を複数回繰り返してもよい。これにより、スラリの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、フィルタプレス内を瞬時に真空にすることができる。

また、上記濾室内のケーキの温度に応じた物性値を測定し、上記物性値に基づいて上記ケーキの水分の突沸の開始と停止を制御してもよい。上記ケーキの水分の突沸は複数回繰り返すことが好ましい。

上記物性値として、上記濾室内のケーキの温度と、熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差としてもよい。この場合には、上記測定された上記濾室内のケーキの温度が所定の値以上となったときに上記ケーキの水分の突沸を開始し、上記測定された上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値となったときに上記ケーキの水分の突沸を停止することができる。

あるいは、上記物性値として、上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差としてもよい。上記測定された上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値になったときに上記ケーキの水分の突沸の開始と停止を行うこととしてもよい。

また、上記物性値として、上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差としてもよい。この場合、上記測定された上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値になったときに上記ケーキの水分の突沸を開始し、一定時間経過後に上記ケーキの水分の突沸を停止してもよい。

また、上記物性値として、上記濾室から排出される濾液の温度と、上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差としてもよい。この場合には、上記測定された上記濾室から排出される濾液の温度が所定の値以上になったときに上記ケーキの水分の突沸を開始し、一定時間経過後、または上記測定された上記熱媒体室の入口温度と上記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値となったとき、上記ケーキの水分の突沸を停止することができる。

また、上記物性値として、上記濾室内のケーキの温度とし、上記測定された上記濾室内のケーキの温度が所定の値以上となったときに上記ケーキの水分の突沸を開始し、一定時間経過後に上記ケーキの水分の突沸を停止してもよい。

また、上記設定温度と上記所定の飽和蒸気温度との温度差は２０℃から７０℃の範囲にあることが好ましい。さらに、上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力が絶対圧０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、スラリ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の脱水乾燥装置が提供される。この装置は、第１の濾板、第２の濾板、および第１の濾板と第２の濾板の間に形成された少なくとも１つの濾室を有したフィルタプレスを備えている。第１の濾板は、ダイヤフラム、ダイヤフラムと濾室との間に配置された濾布、および供給される熱媒体によってダイヤフラムを前記濾室内のスラリに押し付けて圧搾することによって、脱水されたスラリからなるケーキを形成する熱媒体室を有している。第２の濾板は、伝熱面を有した金属製の伝熱部材、伝熱部材の伝熱面と濾室との間に配置された濾布、および供給された熱媒体の熱を伝熱面を介してケーキに伝える熱媒体室を有している。この装置は所定の飽和蒸気温度より高い設定温度にケーキを加熱する加熱機構を備えている。この装置は、また、加熱機構によって加熱されたケーキを所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に瞬時に導いて該ケーキに含まれる水分を突沸させることによって上記ケーキをひび割れさせる減圧機構を備えている。

第２の濾板は伝熱部材の伝熱面の周縁部に配置された樹脂製の枠体を備えている。あるいは、上記第２の濾板の伝熱部材を上記枠体と一体に形成してもよい。

本発明の他の参考例によれば、スラリ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の脱水乾燥装置が提供される。この装置は、濾板、および濾板間に形成された少なくとも１つの濾室を有するフィルタプレスを備えている。各濾板は、伝熱面を有した金属製の伝熱部材、伝熱部材の伝熱面と濾室との間に配置された濾布、および供給された熱媒体の熱を伝熱面を介してスラリに伝える熱媒体室を備えている。この装置は、上記スラリを所定の飽和蒸気温度よりも高い設定温度に加熱する加熱機構を備えている。この装置は、また上記加熱機構により加熱されたスラリを上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に瞬時に導く減圧機構を備えている。

上記濾板は、上記伝熱部材の周縁部に樹脂製の枠体を備えていてもよい。あるいは、上記濾板の伝熱部材を上記枠体と一体に形成してもよい。

また、この装置は、上記濾室に加圧気体を通過させる通気機構を備えていてもよい。また、上記加圧気体として、蒸気、空気、除湿空気、および温排ガスの少なくとも１つを用いることができる。さらに、上記濾室内に加圧気体を吹き込むためのブローラインを介して上記加圧気体を上記濾室に供給し、上記濾室から濾液を排出する濾液排出ラインを介して上記加圧気体を上記濾室から排出するように上記通気機構を構成してもよい。あるいは、上記濾室から濾液を排出する複数の濾液排出ラインの少なくとも１つを介して上記加圧気体を上記濾室に供給し、上記複数の濾液排出ラインの他の少なくとも１つを介して上記加圧気体を上記濾室から排出するように上記通気機構を構成してもよい。また、上記通気機構はフィルタプレスの濾室に並列に接続された複数の真空タンクを備えていてもよい。複数の真空タンクの各々は、上記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力以下に保持してもよい。通気機構は、上記複数の真空タンクと上記フィルタプレスの濾室との接続を切り替える複数の弁を備えていてもよい。上記複数の真空タンクは冷却機構を有することが好ましい。

また、この装置は、上記濾室内のスラリの温度に応じた物性値を測定する検出器を備えていてもよい。上記検出器により測定された物性値に基づいて上記減圧機構を制御する。

上記少なくとも１つの検出器は、上記濾室内のスラリの温度を測定する検出器を含んでいてもよい。また、上記少なくとも１つの検出器が、熱媒体室の入口温度を測定する第１検出器と、上記熱媒体室の出口温度を測定する第２検出器とを含んでいてもよい。あるいは、上記少なくとも１つの検出器が、上記濾室から排出される濾液の温度を測定する検出器を含んでいてもよい。

本発明によれば、スラリを加熱後、減圧下に導くことにより、スラリの種類にかかわらず、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濾布から容易に分離させることができる。したがって、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。

さらに、ダイアフラムを有する濾板を使用しないこととすれば、伝熱面を両面ともに金属製の伝熱部材により構成することができるので、熱伝達性を著しく向上させることができる。

さらに、所定の飽和蒸気温度に対応する圧力以下に保持される複数の真空タンクに濾室を順次接続するので、フィルタプレスの内部を所望の圧力に速やかに導くことができ、冷却装置や真空ポンプを少容量にすることができ、脱水乾燥装置を効率的に運転することができる。

本発明の上述した目的ならびにその他の目的および効果は、本発明の好ましい実施形態を一例として図示した添付図面と照らし合わせれば、以下に述べる説明から明らかになるであろう。

以下、本発明に係る脱水乾燥装置の実施形態について図１から図１３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１３において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。図１に示すように、脱水乾燥装置は、汚泥などのスラリを脱水乾燥させるフィルタプレス１を備えている。脱水乾燥装置はまた、スラリをフィルタプレス１の内部に形成された濾室に供給するためのスラリ供給ライン１０と、フィルタプレス１を通して熱媒体（例えば温水）を循環させるための熱媒体循環ライン２０と、フィルタプレス１内の濾室を真空引きするための真空ライン３０と、フィルタプレス１内の濾室内に圧縮空気を吹き込むためのブローライン４０と、フィルタプレス１内の残留スラリを排出するためのスラリ排出ライン５０を備えている。このフィルタプレス１には、スラリ供給ライン１０と、熱媒体循環ライン２０と、真空ライン３０と、ブローライン４０と、スラリ排出ライン５０とがそれぞれ接続されている。また、フィルタプレス１には、濾室内の温度を検出する濾室温度検出器２と、フィルタプレス１内の熱媒体循環ライン２０に溜まった気体を排出する開放弁３とが設けられている。

スラリ供給ライン１０の端部には、スラリ供給ポンプ１１が接続されている。スラリ供給ポンプ１１はこのスラリ供給ライン１０を介してスラリをフィルタプレス１内の濾室に供給する。また、このスラリ供給ライン１０には、スラリのフィルタプレス１への供給を制御するスラリ供給弁１２と、スラリ供給ライン１０内のスラリの圧力を検出するスラリ圧力検出器１４とが設けられている。

熱媒体循環ライン２０は、フィルタプレス１の上流側に位置する熱媒体循環ライン２０Ａとフィルタプレス１の下流側に位置する熱媒体循環ライン２０Ｂを備えている。熱媒体循環ライン２０Ａには、熱媒体を熱媒体循環ライン２０内で循環させる熱媒体循環ポンプ２１と、フィルタプレス１の入口における熱媒体の温度を検出する第１の熱媒体温度検出器２２とが設けられている。熱媒体循環ライン２０Ｂには、フィルタプレス１の出口における熱媒体の温度を検出する第２の熱媒体温度検出器２３と、フィルタプレス１の出口における熱媒体の圧力を検出する熱媒体圧力検出器２４と、熱媒体循環ライン２０Ｂを流通する熱媒体の圧力を調整可能な背圧弁２５とが設けられている。この背圧弁２５を操作することにより、フィルタプレス１に供給される熱媒体の圧力を調節することができるようになっている。

フィルタプレス１の上流側に位置する熱媒体循環ライン２０Ａとフィルタプレス１の下流側に位置する熱媒体循環ライン２０Ｂとは、熱媒体循環ライン２０を循環する熱媒体を加温する加温槽２６にそれぞれ接続されている。このような構成により、熱媒体は、加温槽２６により加温された後に、熱媒体循環ライン２０Ａを介してフィルタプレス１内に供給され、フィルタプレス１の濾室内のスラリを少なくとも加熱するようになっている。濾室を出た熱媒体は、熱媒体循環ライン２０Ｂを介して加温槽２６に戻される。このように、熱媒体循環ライン２０Ａ，２０Ｂ、熱媒体循環ポンプ２１、および加熱槽２６によりフィルタプレス１の濾室内のスラリを加熱する加熱機構が構成されている。本実施形態では、熱媒体循環ライン２０を循環する熱媒体によりフィルタプレス１の濾室内のスラリを圧搾しつつ加温するようになっており、本実施形態におけるフィルタプレス１は、横型加圧脱水乾燥機として構成されている。

真空ライン３０の端部には、真空ポンプ３１が接続されている。真空ポンプ３１はこの真空ライン３０を介してフィルタプレス１内の濾室を真空引きする。また、この真空ライン３０には、第１切替弁（開閉弁）３２Ａと、フィルタプレス１から導かれた蒸気を凝縮するコンデンサー（凝縮器）３３と、真空タンク３４とが設けられている。これらの真空ライン３０、真空ポンプ３１、第１切替弁３２Ａ、および真空タンク３４によりフィルタプレス１の濾室でスラリを凝縮する減圧機構が構成されている。

コンデンサー３３には冷却液が供給されており、フィルタプレス１からコンデンサー３３に導かれた蒸気は、コンデンサー３３内で冷却液と熱交換して凝縮され、凝縮液としてコンデンサー３３から排出されるようになっている。

図１に示すように、真空ライン３０には、濾液排出ライン３５が接続されている。濾液排出ライン３５はスラリの脱水に伴いフィルタプレス１内の濾室から排出された濾液を排出する。この濾液排出ライン３５には、第２切替弁（開閉弁）３２Ｂが設けられている。熱媒体により濾室内のスラリを圧搾すると、濾室の容積が減少する。これにより、濾室内のスラリが脱水されてケーキとなる。スラリの脱水に伴い濾室からは濾液が排出され、この濾液は濾液排出ライン３５を介して脱水乾燥装置の外部へ排出される。

真空ポンプ３１によりフィルタプレス１の濾室を真空排気する場合には、第１切替弁３２Ａが開かれ、第２切替弁３２Ｂが閉じられる。また、濾室からの濾液を排出する場合には、第１切替弁３２Ａが閉じられ、第２切替弁３２Ｂが開かれる。また、第２切替弁３２Ｂを開くことにより、フィルタプレス１内の濾室の圧力を真空から大気圧に瞬時に導くことができる。

ブローライン４０には、コンプレッサ（図示せず）が接続されている。これにより、ブローライン４０を介してコンプレッサから濾室内に圧縮空気が吹き込まれ、フィルタプレス１内および濾室のスラリ供給口に残ったスラリはこの圧縮空気によりスラリ排出ライン５０を介して排出されるようになっている。なお、ブローライン４０には空気弁４１が設けられ、スラリ排出ライン５０にはスラリ排出弁５１が設けられている。

図２は、図１に示すフィルタプレス１を模式的に示す断面図である。図２に示すように、フィルタプレス１は、第１の濾板１００および第２の濾板１１０と、これらの濾板１００，１１０を両側から締め付ける一対の固定板１２０Ａ，１２０Ｂとを含んでいる。第１の濾板１００と第２の濾板１１０は交互に配置され、これら濾板の間にはそれぞれ濾室１３０が形成されており、第１の濾板１００と第２の濾板１１０は、濾室１３０を挟んでそれぞれ濾室１３０の両側に対向するように配置されている。

一方の固定板１２０Ａの中央部にはスラリ供給管１２１が取り付けられており、このスラリ供給管１２１はスラリ供給ライン１０（図１参照）に接続されている。他方の固定板１２０Ｂの中央部には、スラリ排出管１２２が取り付けられており、このスラリ排出管１２２はスラリ排出ライン５０（図１参照）に接続されている。また、固定板１２０Ａの近傍には、上述した濾室温度検出器２が配置されており、この濾室温度検出器２によって濾室１３０内のスラリの温度が検出される。この濾室温度検出器２としては熱電対が好適に用いられる。

図２に示すように、第１の濾板１００は、樹脂製の枠体１０１と、ダイアフラム１０２と、ダイアフラム１０２と濾室１３０との間に配置される濾布１０３とを備えている。また、第２の濾板１１０は、樹脂製の枠体１１１と、金属製の伝熱部材１１２と、伝熱部材１１２と濾室１３０との間に配置される濾布１１３とを備えている。このように、本実施形態では、フィルタプレス１に、ダイアフラム１０２を有する第１の濾板１００と金属製の伝熱部材１１２を有する第２の濾板１１０の２種類の濾板が用いられており、このフィルタプレス１は片面圧搾式となっている。

図３は濾布１０３を取り除いた状態の第１の濾板１００を示す側面図である。図４Ａは図３のＡ−Ａ線断面図、図４Ｂは図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３および図４Ｂに示すように、第１の濾板１００の中央部には、上述したスラリ供給管１２１に対応して開口１０４が形成されている。この開口１０４は、枠体１０１、ダイアフラム１０２、および濾布１０３を貫通しており、隣接する濾室１３０同士がこの開口１０４により連通される。

また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ダイアフラム１０２の濾布１０３側の表面には複数の突起１０５が形成されている。これらの突起１０５によりダイアフラム１０２と濾布１０３との間に微小な濾液室Ｓ１が形成される。図４Ａに示すように、枠体１０１には、この濾液室Ｓ１に連通する濾液排出通路１０６が形成されており、ダイアフラム１０２と濾布１０３との間の濾液室Ｓ１は、濾液排出通路１０６を介して真空ライン３０（図１参照）に連通している。これにより、真空ポンプ３１を介して濾液室Ｓ１に真空が形成されるようになっている。これにより、スラリの水分は、濾布１０３を通過して濾液室Ｓ１に入り、濾液排出通路１０６を通って濾液排出ライン３５（図１参照）から排出される。

枠体１０１の表面には、凹部１０７が形成されており、この凹部１０７により、枠体１０１のほぼ全面を覆っているダイアフラム１０２と枠体１０１との間に熱媒体室Ｓ２が形成されている。また、枠体１０１には、図４Ａに示すように、この熱媒体室Ｓ２に連通する熱媒体供給通路１０８と熱媒体排出通路１０９とが形成されている。ダイアフラム１０２と枠体１０１との間の熱媒体室Ｓ２は、熱媒体供給通路１０８を介して熱媒体循環ライン２０Ａ（図１参照）に連通している。これにより、熱媒体が熱媒体循環ライン２０Ａから熱媒体供給通路１０８を介して熱媒体室Ｓ２に供給されるようになっている。また、熱媒体室Ｓ２は、熱媒体排出通路１０９を介して熱媒体循環ライン２０Ｂ（図１参照）に連通している。これにより、熱媒体室Ｓ２に供給された熱媒体は、熱媒体排出通路１０９を介して熱媒体循環ライン２０Ｂに送られるようになっている。

図５Ａおよび図５Ｂは、第２の濾板１１０の断面図である。図５Ａは図４Ａと同一平面における断面図、図５Ｂは図４Ｂと同一平面における断面図である。図５Ｂに示すように、第１の濾板１００と同様に、第２の濾板１１０の中央部には、上述したスラリ供給管１２１に対応して開口１１４が形成されている。この開口１１４は、枠体１１１、伝熱部材１１２、および濾布１１３を貫通しており、隣接する濾室１３０同士がこの開口１１４により連通される。

また、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、伝熱部材１１２の濾布１１３側の表面には複数の突起１１５が形成されている。これらの突起１１５により伝熱部材１１２と濾布１１３との間に微小な濾液室Ｓ１１が形成される。図５Ａに示すように、枠体１１１には、この濾液室Ｓ１１に連通する濾液排出通路１１６が形成されており、伝熱部材１１２と濾布１１３との間の濾液室Ｓ１１は、濾液排出通路１１６を介して真空ライン３０（図１参照）に連通している。これにより、真空ポンプ３１を介して濾液室Ｓ１１に真空が形成されるようになっている。これにより、スラリの水分は、濾布１１３を通過して濾液室Ｓ１１に入り、濾液排出通路１１６を通って濾液排出ライン３５（図１参照）から排出される。なお、熱媒体を迂回させるように伝熱部材１１２と伝熱部材１１２との間に支持部材（図示せず）を設けてもよい。

金属製の伝熱部材１１２は内部に中空部（熱媒体室）Ｓ１２を有しており、この熱媒体室Ｓ１２の周縁部に樹脂製の枠体１１１が配置されている。この枠体１１１には、図５Ａに示すように、この熱媒体室Ｓ１２に連通する熱媒体供給通路１１８と熱媒体排出通路１１９とが形成されている。伝熱部材１１２内部の熱媒体室Ｓ１２は、熱媒体供給通路１１８を介して熱媒体循環ライン２０Ａ（図１参照）に連通している。これにより、熱媒体が熱媒体循環ライン２０Ａから熱媒体供給通路１１８を介して熱媒体室Ｓ１２に供給されるようになっている。また、熱媒体室Ｓ１２は、熱媒体排出通路１１９を介して熱媒体循環ライン２０Ｂ（図１参照）に連通している。これにより、熱媒体室Ｓ１２に供給された熱媒体は、熱媒体排出通路１１９を介して熱媒体循環ライン２０Ｂに送られるようになっている。

上述した第１の濾板１００と第２の濾板１１０とが交互に並列に配置され、第１の濾板１００の濾布１０３と第２の濾板１１０の濾布１１３との間には、複数の濾室１３０が形成されるようになっている。これらの濾板１００，１１０は、互いに近接および離間するように相対的に移動可能に構成されており、締付装置（図示せず）により固定板１２０Ａと固定板１２０Ｂとを互いに締め付けることによって固定される。

このような構成の脱水乾燥装置を用いたスラリの脱水乾燥工程の第１の例について説明する。この例におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過と圧搾によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程とを有している。

［脱水工程］
（１）濾過
まず、スラリ供給ポンプ１１により、スラリがスラリ供給ライン１０、スラリ供給弁１２、およびスラリ圧力検出器１４を介してフィルタプレス１に供給され、濾室１３０に充填される。さらにスラリが濾室１３０に供給されると、スラリ中の水分が濾過濾液となって、濾液室Ｓ１，Ｓ１１から濾液排出通路１０６，１１６をそれぞれ通り、濾液排出ライン３５を介して排出される。

スラリ供給圧力は、濾過開始時には、例えば絶対圧０．１５ＭＰａ〜０．２０ＭＰａの低圧に設定し、濾過が進行するにしたがって次第に上昇させ、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、濾過時間はスラリの性状により最適値を選定することが好ましい。

なお、スラリをフィルタプレス１に供給する前に予め加温しておいてもよい（予備加温濾過）。この場合には、加温されたスラリをフィルタプレス１に供給することにより、スラリの濾過性を向上させることができる。また、濾過と並行して、加温槽２６で加熱された熱媒体を熱媒体循環ポンプ２１により熱媒体循環ライン２０Ａ，２０Ｂを介してフィルタプレス１内の熱媒体室Ｓ２，Ｓ１２に循環供給し、スラリを加温してもよい（加温濾過）。この場合には、スラリを加温しながら濾過することより、スラリの濾過性を向上させることができる。

（２）圧搾
次に、熱媒体循環ポンプ２１により、加温槽２６で加温された熱媒体が熱媒体循環ライン２０Ａを介してフィルタプレス１内の熱媒体室Ｓ２，Ｓ１２に供給され、濾室１３０内のスラリが熱媒体により加温される。熱媒体は、熱媒体循環ライン２０Ｂ、第２の熱媒体温度検出器２３、および熱媒体圧力検出器２４を介して加温槽２６に戻り、加温槽２６により加温された後、熱媒体循環ライン２０Ａを介して再度フィルタプレス１内の熱媒体室Ｓ２，Ｓ１２に供給される。

熱媒体室Ｓ２における熱媒体の圧力（圧搾圧力）は、熱媒体循環ライン２０Ｂに設けられた背圧弁２５により所定の値に調整される。熱媒体室Ｓ２に熱媒体が供給されると、第１の濾板１００のダイアフラム１０２が濾室１３０に向かって膨らみ、これにより濾室１３０内のスラリが圧搾されると同時に加温される。スラリ中の水分は圧搾濾液となって、濾液室Ｓ１，Ｓ１１から濾液排出通路１０６，１１６をそれぞれ通り、濾液排出ライン３５を介して排出される。

このように、スラリを濾過および圧搾することにより、スラリは脱水され次第にケーキとなる。なお、この脱水工程において、圧搾を行わずに濾過のみによって脱水を行ってもよい。

なお、圧搾開始時に一時的に開放弁３（図１参照）を開き、熱媒体室Ｓ２，Ｓ１２内に溜まった気体を排出してもよい。また、スラリに対する圧搾圧力は絶対圧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。圧搾圧力は圧搾開始後、次第に上昇させ、スラリ供給圧力以上、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。このようにして、スラリを所定の飽和蒸気温度（真空圧力に対応する飽和蒸気温度）よりも高い設定温度に加熱する。

［乾燥工程］
乾燥工程では、脱水工程における圧搾時と同様に、フィルタプレス１内に熱媒体を循環させるが、背圧弁２５により調整される熱媒体の圧力を圧搾時の圧搾圧力よりも低く設定することが好ましい。乾燥工程の開始と同時に、第１切替弁３２Ａを開いて、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気し、スラリを真空圧力に導く。なお、圧搾工程中に予め真空ポンプ３１を稼動させて真空タンク３４内を減圧し、乾燥工程開始と同時に第１切替弁３２Ａを開いて瞬時に濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空にすることもできる。

上述した圧搾時に濾室１３０内のスラリは熱媒体により十分に加温される。スラリの設定温度と真空圧力に対応する飽和蒸気温度との温度差が大きいため、乾燥工程においてフィルタプレス１内のスラリが瞬時に真空圧力下に導かれることにより、熱媒体により供給される熱に加えて、スラリの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられる。したがって、スラリ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３３に冷却液を供給し、濾室１３０内のスラリ（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３１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、上記設定温度が、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３２Ａを閉じたままにしておき、第２切替弁３２Ｂを開いてスラリから生じる蒸気を真空ライン３０からではなく、濾液排出ライン３５から排出させることもできる。この場合も、圧搾時に濾室１３０内のスラリは十分に加温されており、スラリの設定温度と大気圧に対応する飽和蒸気温度との差が大きいため、スラリの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられる。したがって、スラリ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。

乾燥速度は濾室１３０内のスラリ（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の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（繰り返し乾燥）。

このように乾燥工程を繰り返す場合においても、熱媒体を圧搾圧力よりも低い圧力で循環させ、第１切替弁３２Ａを開き、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

［ブロー工程］
ブロー工程は、脱水工程の圧搾終了後や乾燥工程終了後など、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４１とスラリ排出弁５１を開放し、ブローライン４０を介して圧縮空気をフィルタプレス１に供給し、スラリ排出ライン５０を介してスラリを排出する。

脱水工程における濾過や圧搾の終点、乾燥工程の終点、または後の工程への切替タイミングは、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）脱水工程における濾過の終点：濾室１３０内への固形物の打ち込み量が所定の値に達する時点を検出する。
（２）脱水工程における圧搾の終点：濾室１３０内の圧力が熱媒体による圧搾圧力よりも低下する時点、圧搾濾液の流量または圧搾濾液量が所定の値に達する時点、または濾室１３０内のケーキの温度が所定の値に達する時点を検出する。
（３）乾燥工程の終点：濾室１３０内のケーキの温度変化、熱媒体の温度変化、または濾液排出通路１０６，１１６の温度変化を検出する。

次に、上述した脱水乾燥装置を用いたスラリの脱水乾燥工程の第２の例について説明する。この例におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過と圧搾によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程とを有している。

乾燥速度は濾室１３０内のスラリ（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の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、乾燥工程の初期のスラリの乾燥速度を維持することができる（繰り返し乾燥）。

ここで、上記設定温度と上記飽和蒸気温度との差が大きければ大きいほど、スラリの保有熱量が大きくなるため、スラリの乾燥効果は高まる。したがって、繰り返し乾燥をする場合には、スラリの自己蒸発の開始と停止のタイミングが全体の効率に大きく影響する。このタイミングは、濾室内のスラリの温度を測定して決定する。フィルタプレス１の入口における熱媒体の温度と出口における熱媒体の温度との温度差は、濾室内のスラリの温度を反映していると考えられるため、この例では、第１の熱媒体温度検出器２２により検出されたフィルタプレス１の入口における熱媒体の温度と、第２の熱媒体温度検出器２３により検出されたフィルタプレス１の出口における熱媒体の温度との温度差に基づいて、スラリの自己蒸発の開始や停止のタイミングを決定している。なお、上記設定温度と上記飽和蒸気温度は２０℃から７０℃の範囲にあることが好ましく、上記飽和蒸気温度に対応する圧力は絶対圧０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。

例えば、濾室温度検出器２により測定された濾室１３０内のスラリの温度が所定の値以上となったときにスラリの水分の自己蒸発を開始し、熱媒体温度検出器２２，２３により測定された熱媒体の入口温度と出口温度との温度差が所定の値となったときにスラリの水分の自己蒸発を停止してもよい。あるいは、熱媒体温度検出器２２，２３により測定された熱媒体の入口温度と出口温度との温度差が所定の値（例えば２℃未満）となったときにスラリの水分の自己蒸発を開始し、上記温度差が自己蒸発を行っている間に所定の値（例えば２℃以上）となり、再び所定の値（例えば２℃未満）になったときにスラリの水分の自己蒸発を停止してもよい。また、熱媒体温度検出器２２，２３により測定された熱媒体の入口温度と出口温度との温度差が所定の値（例えば２℃未満）となったときにスラリの水分の自己蒸発を開始し、一定時間経過後（例えば数分間、好ましくは３分から１０分）にスラリの水分の自己蒸発を停止してもよい。また、濾室温度検出器２により測定された濾室１３０内のスラリの温度が所定の値となったときにスラリの水分の自己蒸発を開始し、一定時間経過後（例えば数分間、好ましくは３分から１０分）にスラリの水分の自己蒸発を停止してもよい。あるいは、単純に、一定時間（例えば３分間、好ましくは３分から１０分）ごとに自己蒸発の開始と停止とを繰り返してもよい。

繰り返し乾燥においては、熱媒体を圧搾圧力よりも低い圧力で循環させながら濾室１３０内のケーキを加温する。第１の熱媒体温度検出器２２の測定値と第２の熱媒体温度検出器２３の測定値との差が所定の値に達したら、第１切替弁３２Ａを開き、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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、さらに、第１の熱媒体温度検出器２２の測定値と第２の熱媒体温度検出器２３の測定値との差が所定の値に達したら、第１切替弁３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

ここで、加熱開始からスラリが上記設定温度になるまでの時間ｔを演算によって求め、この時間ｔの間スラリを加熱してもよい。打ち込み汚泥量Ｆ１、総濾液量Ｆ２、汚泥濃度Ｃとすると、濾室１３０内の固形物の量ＳはＳ＝Ｆ１・Ｃ、濾室１３０内の水分量ＷはＷ＝Ｆ１−Ｆ２−Ｓと近似することができる。ρ_Ｓを固形物の比熱、ρ_Ｗを水の比熱とすると、固定物を上記所定の飽和蒸気温度Ｔ２から上記設定温度Ｔ１まで加熱するのに必要な熱量Ｑ１はＱ１＝（Ｓ・ρ_Ｓ＋Ｗ・ρ_Ｗ）・（Ｔ１−Ｔ２）である。一方、第１の熱媒体温度検出器２２により測定された熱媒体の入口温度Ｔ３、第２の熱媒体温度検出器２３により測定された熱媒体の出口温度Ｔ４とすると、１時間あたりの伝熱量Ｑ２はＱ２＝ＵＡ（Ｔ３−Ｔ４）であるから、加熱に必要な時間ｔ（分）はｔ＝Ｑ１／Ｑ２・６０となる。この算出された時間ｔだけスラリ（汚泥）を加熱した後、第１切替弁３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。

［ブロー工程］
ブロー工程は、任意のタイミング（脱水工程の圧搾終了後や乾燥工程終了後など）で行うことができる。ブロー工程では、空気弁４１とスラリ排出弁５１を開放し、ブローライン４０を介して圧縮空気をフィルタプレス１に供給し、スラリ排出ライン５０を介してスラリを排出する。

なお、上述の説明では、濾室内のスラリの温度に応じた物性値として、第１の熱媒体温度検出器２２により検出された温度と第２の熱媒体温度検出器２３により検出された温度の温度差を用いた例と、一定時間毎に第１切替弁３２Ａを開閉した例を説明したが、濾室内のスラリの温度に応じた物性値として用いることができる物性値はこれに限られない。例えば、フィルタプレス１近傍の濾液排出ライン３５から濾液排出通路１０６，１１６に温度検出器を挿入し、この温度検出器により検出された濾液の温度を上記物性値として用いることもできる。この場合には、検出された濾液の温度が所定の値以上になったときに、スラリの水分の自己蒸発を開始し、熱媒体温度検出器２２，２３により測定された熱媒体の入口温度と出口温度との温度差が所定の値となったとき、または一定時間経過後にスラリの水分の自己蒸発を停止してもよい。

図６は、本発明の第２の実施形態におけるフィルタプレス２０１の要部を示す断面図である。図６に示すように、このフィルタプレス２０１は、第１の実施形態における第２の濾板１１０の周縁部に位置する枠体１１１を金属製の伝熱部材３１２で一体に形成した点で、第１の実施形態のフィルタプレス１と異なっている。図７Ａおよび図７Ｂは、この第２の濾板３１０を示す断面図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、この第２の濾板３１０の伝熱部材３１２は、中空ドーナツ状に形成されており、その中空部が熱媒体室Ｓ２２となる。フィルタプレス２０１のその他の点は、上述の第１の実施形態のフィルタプレス１と同様であるので説明を省略する。

図８Ａおよび図８Ｂは本発明の第３の実施形態における濾板４１０を示す断面図、図８Ｃは図８Ｂの部分拡大図である。第１の実施形態の第２の濾板１１０に代えて、図８Ａから図８Ｃに示すような濾板４１０を用いることもできる。この濾板４１０は、伝熱部材１１２の端部を蛇腹状に折り曲げて伸縮可能な伸縮部４１２を形成している点で、第１の実施形態の第２の濾板１１０と異なっている。なお、伝熱部材１１２は、図８Ｃに示すように、留具１１２ａにより枠体１１１に固着される。濾板４１０のその他の点は、上述の第１の実施形態の第２の濾板１１０と同様であるので説明を省略する。

図９は、本発明の第４の実施形態におけるフィルタプレス５０１の要部を示す断面図である。上述したダイアフラム１０２を有する濾板１００は、熱伝達性に劣ることやダイアフラム１０２の寿命が懸念される。したがって、本実施形態におけるフィルタプレス５０１においては、上述した第１の実施形態における濾板１００に代えて金属製の伝熱部材１１２を有する濾板１１０（図５Ａおよび図５Ｂ）を配置し、それぞれの濾板１１０の間に濾室１３０を形成している。本実施形態のフィルタプレス５０１では、濾室１３０内でスラリを圧搾しない構成となっており、上述した第１の実施形態における背圧弁２５を設ける必要がない。

フィルタプレス５０１を有する脱水乾燥装置を用いたスラリの脱水乾燥工程について説明する。本実施形態におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程とを有している。

［脱水工程（濾過）］
まず、スラリ供給ポンプ１１により、スラリがスラリ供給ライン１０、スラリ供給弁１２、およびスラリ圧力検出器１４を介してフィルタプレス５０１に供給され、濾室１３０に充填される。さらにスラリが濾室１３０に供給されると、スラリ中の水分が濾過濾液となって、濾液室Ｓ１１から濾液排出通路１１６をそれぞれ通り、濾液排出ライン３５を介して排出される。

スラリ供給圧力は、濾過開始時には、例えば絶対圧０．１５ＭＰａ〜０．２０ＭＰａの低圧に設定し、濾過が進行するにしたがって次第に上昇させ、最終的には絶対圧１．６ＭＰａ以上に設定することが好ましい。なお、濾過時間はスラリの性状により最適値を選定することが好ましい。

なお、スラリをフィルタプレス５０１に供給する前に予め加温しておいてもよい（予備加温濾過）。この場合には、加温されたスラリをフィルタプレス５０１に供給することにより、スラリの濾過性を向上させることができる。また、濾過と並行して、加温槽２６で加熱された熱媒体を熱媒体循環ポンプ２１により熱媒体循環ライン２０Ａ，２０Ｂを介してフィルタプレス５０１内の熱媒体室Ｓ１２に循環供給し、スラリを加温してもよい（加温濾過）。この場合には、スラリを加温しながら濾過することより、スラリの濾過性を向上させることができる。

［乾燥工程］
乾燥工程では、濾過時にスラリを加温していない場合には、加温槽２６で加熱された熱媒体をフィルタプレス５０１内の熱媒体室Ｓ１２に循環供給し、スラリの温度が所定の真空圧力に対応する飽和水蒸気温度よりも高い温度になるまで加温する。濾過時に加温した場合には、乾燥工程の開始と同時に、第１切替弁３２Ａを開いて、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス５０１内の濾液室Ｓ１１を真空排気し、スラリを真空圧力に導く。なお、濾過工程中に予め真空ポンプ３１を稼動させて真空タンク３４内を減圧し、乾燥工程開始と同時に第１切替弁３２Ａを開いて瞬時に濾液室Ｓ１１を真空にすることもできる。

濾室１３０内のスラリは熱媒体により十分に加温される。スラリの設定温度と真空圧力に対応する飽和蒸気温度との温度差が大きいため、乾燥工程においてフィルタプレス５０１内のスラリが瞬時に真空圧力下に導かれることにより、熱媒体により供給される熱に加えて、スラリの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられる。したがって、スラリ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。

このように乾燥工程を繰り返す場合においても、熱媒体を低い圧力で循環させ、第１切替弁３２Ａを開き、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス５０１内の濾液室Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

［ブロー工程］
ブロー工程は、任意のタイミング（脱水工程の濾過終了後や乾燥工程終了後など）で行うことができる。ブロー工程では、空気弁４１とスラリ排出弁５１を開放し、ブローライン４０を介して圧縮空気をフィルタプレス１に供給し、スラリ排出ライン５０を介してスラリを排出する。

図１０は、本発明の第５の実施形態におけるフィルタプレス６０１の要部を示す断面図である。図１０に示すように、フィルタプレス６０１は、第４の実施形態における濾板１１０に代えて、第２の実施形態における第２の濾板３１０（図７Ａおよび図７Ｂ）を用いている点で、第４の実施形態のフィルタプレス５０１と異なっている。フィルタプレス６０１のその他の点は、上述の第４の実施形態のフィルタプレス５０１と同様であるので説明を省略する。

図１１は、本発明の第６の実施形態におけるフィルタプレス７０１の要部を示す断面図である。図１１に示すように、フィルタプレス７０１は、第４の実施形態における濾板１１０に代えて、第３の実施形態における濾板４１０（図８Ａおよび図８Ｂ）を用いている点で、第４の実施形態のフィルタプレス５０１と異なっている。フィルタプレス７０１のその他の構成は、第４の実施形態のフィルタプレス５０１と同様であるので説明を省略する。

図１２は、本発明の第７の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。図１２に示すように、この脱水乾燥装置は、図１に示す脱水乾燥装置と同様の構成を有しているが、図１２の脱水乾燥装置は、図１に示す脱水乾燥装置と以下に述べる点で異なっている。すなわち、フィルタプレス１内の濾室から排出された濾液を排出する濾液排出ライン３５は、複数の濾液室のうち一部に接続される第１の濾液排出ライン３５Ａと、残りの濾液室に接続される第２の濾液排出ライン３５Ｂとを含んでおり、第２の濾液排出ライン３５Ｂには、第３切替弁（開閉弁）３２Ｃが設けられている。熱媒体により濾室内のスラリを圧搾すると、濾室の容積が減少する。これにより、濾室内のスラリが脱水されてケーキとなる。スラリの脱水に伴い濾室からは濾液が排出され、この濾液は第１の濾液排出ライン３５Ａおよび第２の濾液排出ライン３５Ｂを介して脱水乾燥装置の外部に排出される。

真空ポンプ３１によりフィルタプレス１の濾室を真空排気する場合には、第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃが開かれ、第２切替弁３２Ｂが閉じられる。また、濾室からの濾液を排出する場合には、第１切替弁３２Ａが閉じられ、第２切替弁３２Ｂおよび第３切替弁３２Ｃが開かれる。また、第２切替弁３２Ｂおよび第３切替弁３２Ｃを開くことにより、フィルタプレス１内の濾室の圧力を真空から大気圧に瞬時に導くことができる。

ブローライン４０には、圧縮空気を生成するコンプレッサ（図示せず）が接続されている。これにより、ブローライン４０を介してコンプレッサから濾室内に圧縮空気が吹き込まれ、フィルタプレス１内および濾室のスラリ供給口に残ったスラリはこの圧縮空気によりスラリ排出ライン５０を介して排出されるようになっている。ブローライン４０は、途中で分岐しており、フィルタプレス１に接続される第１のブローライン４０Ａと、第２の濾液排出ライン３５Ｂに接続される第２のブローライン４０Ｂとを含んでいる。第１のブローライン４０Ａには第１空気弁４１Ａが設けられ、第２のブローライン４０Ｂには第２空気弁４１Ｂが設けられている。また、スラリ排出ライン５０にはスラリ排出弁５１が設けられている。

このような構成の脱水乾燥装置を用いたスラリの脱水乾燥工程について説明する。本実施形態におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過と圧搾によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程と、濾室に加圧気体を通過させる通気工程とを有している。

［乾燥工程］
乾燥工程では、脱水工程における圧搾時と同様に、フィルタプレス１内に熱媒体を循環させるが、背圧弁２５により調整される熱媒体の圧力を圧搾時の圧搾圧力よりも低く設定することが好ましい。乾燥工程の開始と同時に、第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開いて、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気し、スラリを真空圧力に導く。なお、圧搾工程中に予め真空ポンプ３１を稼動させて真空タンク３４内を減圧し、乾燥工程開始と同時に第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開いて瞬時に濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空にすることもできる。

なお、コンデンサー３３に冷却液を供給し、濾室１３０内のスラリ（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３１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、上記設定温度が、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３２Ａを閉じたままにしておき、第２切替弁３２Ｂおよび第３切替弁３２Ｃを開いてスラリから生じる蒸気を真空ライン３０からではなく、濾液排出ライン３５から排出させることもできる。この場合も、圧搾時に濾室１３０内のスラリは十分に加温されており、スラリの設定温度と大気圧に対応する飽和蒸気温度との差が大きいため、スラリの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられる。したがって、スラリ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。

このように乾燥工程を繰り返す場合においても、熱媒体を圧搾圧力よりも低い圧力で循環させ、第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開き、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

［ブロー工程］
ブロー工程は、任意のタイミング（脱水工程の圧搾終了後や乾燥工程終了後など）で行うことができる。ブロー工程では、第１空気弁４１Ａとスラリ排出弁５１を開放し、第１切替弁３２Ａ、第２切替弁３２Ｂ、第３切替弁３２Ｃ、第２空気弁４１Ｂを閉じ、第１ブローライン４０Ａを介して圧縮空気をフィルタプレス１に供給し、スラリ排出ライン５０を介してスラリを排出する。

［通気工程］
通気工程は、任意のタイミング（脱水工程の濾過終了後または圧搾終了後、乾燥工程中、または乾燥工程後）で行うことができる。乾燥工程では、途中に通気工程を数回行ってもよい。脱水工程の濾過終了後に行う通気は、主に濾室１３０内のスラリに残存する水分を排出する効果があり、乾燥工程終了後に行う通気は、主に濾室１３０内で乾燥し、ひび割れが生じ、表面積が増加したケーキをさらに乾燥させる効果がある。供給する加圧気体としては、蒸気、空気、除湿空気、および温排ガスのいずれか１つを用いることができる。

通気工程としては、加圧気体の通気の方法により次の２つに分けられる。
（Ａ）第１のブローライン４０Ａから加圧気体を濾室１３０内に供給し、濾室１３０内の水分または蒸気を濾液排出通路１０６，１１６を通して排出する。このとき、第１空気弁４１Ａ、第２切替弁３２Ｂ、および第３切替弁３２Ｃを開き、第２空気弁４１Ｂ、第１切替弁３２Ａ、およびスラリ排出弁５１を閉じる。すなわち、第１のブローライン４０Ａおよび濾液排出ライン３５により濾室１３０に加圧気体を通過させる通気機構を構成する。
（Ｂ）第２のブローライン４０Ｂから加圧気体を第２濾液排出ライン３５Ｂを通して濾液室Ｓ１，Ｓ１１に供給し、濾布を介してこの加圧気体を濾室１３０に供給する。また、濾室１３０内の水分または蒸気を第１濾液排出ライン３５Ａを通して排出する。このとき、第２空気弁４１Ｂおよび第１切替弁３２Ａを開き、第１空気弁４１Ａ、第２切替弁３２Ｂ、第３切替弁３２Ｃ、およびスラリ排出弁５１を閉じる。このとき、真空ポンプ３１を駆動して濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。すなわち、第２のブローライン４０Ｂ、第２濾液排出ライン３５Ｂ、および第１濾液排出ライン３５Ａにより濾室１３０に加圧気体を通過させる通気機構を構成する。

なお、真空ポンプ３１を駆動させない時は、第２空気弁４１Ｂおよび第２切替弁３２Ｂを開き、第１空気弁４１Ａ、第３切替弁３２Ｃ、およびスラリ排出弁５１を閉じて行ってもよい。

脱水工程における濾過や圧搾の終点、乾燥工程の終点、または後の工程への切替タイミングは、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）脱水工程における濾過の終点：濾室１３０内への固形物の打ち込み量が所定の値に達する時点を検出する。
（２）脱水工程における圧搾の終点：濾室１３０内の圧力が熱媒体による圧搾圧力よりも低下する時点、圧搾濾液の流量または圧搾濾液量が所定の値に達する時点、または濾室１３０内のケーキの温度が所定の値に達する時点を検出する。
（３）乾燥工程の終点：濾室１３０内のケーキの温度変化、熱媒体の温度変化、または濾液排出通路１０６，１１６の温度変化を検出する。
なお、本実施形態においては、フィルタプレス１に代えて上述した第２から第６の実施形態で述べたフィルタプレスを用いることもできる。

次に、本実施形態における脱水乾燥装置において、図９に示すフィルタプレス５０１を用いた場合のスラリの脱水乾燥工程の例について説明する。この例におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程と、濾室に加圧気体を通過させる通気工程とを有している。

［乾燥工程］
乾燥工程では、濾過時にスラリを加温していない場合には、加温槽２６で加熱された熱媒体をフィルタプレス５０１内の熱媒体室Ｓ１２に循環供給し、スラリの温度が所定の真空圧力に対応する飽和水蒸気温度よりも高い温度になるまで加温する。濾過時に加温した場合には、乾燥工程の開始と同時に、第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開いて、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス５０１内の濾液室Ｓ１１を真空排気し、スラリを真空圧力に導く。なお、濾過工程中に予め真空ポンプ３１を稼動させて真空タンク３４内を減圧し、乾燥工程開始と同時に第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開いて瞬時に濾液室Ｓ１１を真空にすることもできる。

このように乾燥工程を繰り返す場合においても、熱媒体を低い圧力で循環させ、第１切替弁３２Ａおよび第３切替弁３２Ｃを開き、コンデンサー３３、真空タンク３４、および真空ライン３０を介して真空ポンプ３１によりフィルタプレス５０１内の濾液室Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

［ブロー工程］
ブロー工程は、任意のタイミング（脱水工程の濾過終了後や乾燥工程終了後など）で行うことができる。ブロー工程では、第１空気弁４１Ａとスラリ排出弁５１を開放し、第１切替弁３２Ａ、第２切替弁３２Ｂ、第３切替弁３２Ｃ、第２空気弁４１Ｂを閉じ、第１ブローライン４０Ａを介して圧縮空気をフィルタプレス５０１に供給し、スラリ排出ライン５０を介してスラリを排出する。

［通気工程］
通気工程は、任意のタイミング（脱水工程の濾過終了後、乾燥工程中、または乾燥工程後）で行うことができる。乾燥工程では、途中に通気工程を数回行ってもよい。通気工程としては、上述した（Ａ）の方法および（Ｂ）の方法のいずれを用いてもよい。

図１３は、本発明の第８の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。図１３に示すように、この脱水乾燥装置は、図１に示す脱水乾燥装置と同様の構成を有しているが、図１３の脱水乾燥装置は、図１に示す脱水乾燥装置と以下に述べる点で異なっている。すなわち、フィルタプレス１内の濾室を真空引きするための真空ライン３０には、第１切替弁（開閉弁）３２Ａと、３台の真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとが設けられている。図１３では、３台の真空タンクを並列に設けた例を示したが、真空タンクの台数は３台に限られず、２台以上であれば何台であってもよい。これらの真空ライン３０、真空ポンプ３１、第１切替弁３２Ａ、および真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃによりフィルタプレス１内の濾室でスラリを圧縮するための減圧機構が構成されている。

図１３に示すように、これらの真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを冷却するための冷却機構３３を有している。この冷却機構３３には冷却液が供給されており、フィルタプレス１から冷却機構３３に導かれた蒸気は、冷却機構３３内で冷却液と熱交換して凝縮され、凝縮液として冷却機構３３から排出されるようになっている。

真空タンク３４Ａは、真空ポンプ３１と真空タンク３４Ａとの間の開閉を行う真空ポンプ弁３６Ａと、フィルタプレス１と真空タンク３４Ａとの間の開閉を行うフィルタプレス弁３７Ａと、冷却機構３３により凝縮された凝縮水を排出するための凝縮水排出弁３８Ａとを備えている。同様に、真空タンク３４Ｂは、真空ポンプ弁３６Ｂと、フィルタプレス弁３７Ｂと、凝縮水排出弁３８Ｂとを備え、真空タンク３４Ｃは、真空ポンプ弁３６Ｃと、フィルタプレス弁３７Ｃと、凝縮水排出弁３８Ｃとを備えている。なお、真空ポンプ３１および真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ圧力測定器（図示せず）を備えている。また、それぞれの真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの容積は、フィルタプレス１から第１切替弁３２Ａまでの配管容積の５倍から２０倍、より好ましくは５から１０倍程度である。

図１３に示すように、真空ライン３０には、濾液排出ライン３５が接続されている。濾液排出ライン３５はスラリの脱水に伴いフィルタプレス１内の濾室から排出された濾液を排出する。この濾液排出ライン３５には、第２切替弁（開閉弁）３２Ｂが設けられている。熱媒体により濾室内のスラリを圧搾すると、濾室の容積が減少する。これにより、濾室内のスラリが脱水されてケーキとなる。スラリの脱水に伴い濾室からは濾液が排出され、この濾液は濾液排出ライン３５を介して脱水乾燥装置の外部に排出される。

濾室からの濾液を排出する場合には、第１切替弁３２Ａが閉じられ、第２切替弁３２Ｂが開かれる。また、第２切替弁３２Ｂを開くことにより、フィルタプレス１内の濾室の圧力を真空から大気圧に瞬時に導くことができる。

ブローライン４０には、圧縮空気を生成するコンプレッサ（図示せず）が接続されている。これにより、ブローライン４０を介してコンプレッサから濾室内に圧縮空気が吹き込まれ、フィルタプレス１内および濾室のスラリ供給口に残ったスラリはこの圧縮空気によりスラリ排出ライン５０を介して排出されるようになっている。なお、ブローライン４０には空気弁４１が設けられ、スラリ排出ライン５０にはスラリ排出弁５１が設けられている。

このような構成の脱水乾燥装置を用いたスラリの脱水乾燥工程について説明する。本実施形態におけるスラリの脱水乾燥工程は、スラリの濾過と圧搾によりスラリの脱水を行う脱水工程と、脱水後のスラリを乾燥させる乾燥工程と、脱水または乾燥後のスラリをブローするブロー工程とを有している。

スラリに対する圧搾圧力は絶対圧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。圧搾圧力は圧搾開始後、次第に上昇させ、スラリ供給圧力以上、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。このようにして、スラリを所定の飽和蒸気温度（真空圧力に対応する飽和蒸気温度）よりも高い設定温度に加熱する。

［乾燥工程］
乾燥工程では、脱水工程における圧搾時と同様に、フィルタプレス１内に熱媒体を循環させるが、背圧弁２５により調整される熱媒体の圧力を圧搾時の圧搾圧力よりも低く設定することが好ましい。ここで、各真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、上記脱水工程の圧搾時に、所定の圧力、好ましくは絶対圧０．０３ＭＰａ以下、より好ましくは０．０２ＭＰａ以下に減圧しておくことが好ましい。例えば、以下の表１のように真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃおよび真空ポンプ３１を操作することができる。

表１に示すように、真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの真空ポンプ弁３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃおよびフィルタプレス弁３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを開き、第１切替弁３２Ａおよび真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの凝縮水排出弁３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃを閉める。この状態で、真空ポンプ３１と冷却機構３３を駆動する（準備）。真空ポンプ３１または各真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが設定の圧力に達した後、真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの真空ポンプ弁３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃおよびフィルタプレス弁３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを閉じ、真空ポンプ３１を停止する（設定圧）。乾燥工程開始直後は、表１の真空１の状態とし、その後は、真空２の状態から真空５の状態を繰り返す。なお、それぞれの弁の開閉を切り替えずに、連続的に真空ポンプ３１を駆動し、フィルタプレス１内を減圧してもよい。

なお、冷却機構３３に冷却液を供給し、濾室１３０内のスラリ（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３１の効率を上昇させることができる。また、上記設定温度が、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３２Ａを閉じたままにしておき、第２切替弁３２Ｂを開いてスラリから生じる蒸気を真空ライン３０からではなく、濾液排出ライン３５から排出させることもできる。この場合も、圧搾時に濾室１３０内のスラリは十分に加温されており、スラリの設定温度と大気圧に対応する飽和蒸気温度との差が大きいため、スラリの保有する熱エネルギーが蒸発に用いられる。したがって、スラリ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。

このように乾燥工程を繰り返す場合においても、熱媒体を圧搾圧力よりも低い圧力で循環させ、第１切替弁３２Ａを開き、フィルタプレス１内の濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。そして、濾室１３０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３２Ａを閉じる。その後、濾室１３０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３２Ａを開いて真空ポンプ３１により濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。このような動作が所定の回数だけ繰り返される。

本実施形態では、３台の真空タンク３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを設けた例について説明したが、真空タンクの台数はこれに限られるものではない。例えば、真空タンク内の凝縮水の排出を行わないことにより、２台の真空タンクにより上述と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態において、フィルタプレス１に代えて上述した第２および第３の実施形態で述べたフィルタプレスを用いることもできる。

以上述べたように、本発明によれば、スラリの脱水およ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。

なお、上述した各実施形態においては、スラリ供給管１２１を固定板１２０Ａの中央に設け、それぞれの濾板の中央に開口を設けた例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、スラリを濾板の上方あるいは下方から供給するようにフィルタプレスを構成することもできる。

［実施例１］
図１に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行った。実験条件および実験結果は、以下の表２の通りである。表２を参照して、所定の温度に達したスラリを低い圧力下に導いた場合の乾燥効果、およ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。

表２に示すように、供試スラリとして、濃度が３３ｇ／Ｌ、強熱減量が６８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。また、乾燥工程の時間は、実験により乾燥ケーキ含水率が４０％となる時間から求めた。

実験例１では熱媒体として温水を使用し、乾燥工程の間だけ真空ポンプ３１とコンデンサー３３を稼動させた。また、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３１とコンデンサー３３を稼動させ、さらに乾燥工程の途中で第１切替弁３２Ａを数回開閉させ、真空ライン３０とフィルタプレス１とを断続的に切り離した。比較例においては、熱媒体として温水を使用し、圧搾脱水工程および乾燥工程において真空ポンプ３１とコンデンサー３３を稼動させた。

比較例では、圧搾脱水工程およ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（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４０％になるまでの乾燥時間は５２分、濾過速度は０．６４ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であった。

実験例１では、圧搾脱水工程において真空乾燥が行われていないため、圧搾脱水工程終了時のスラリ（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４０％になるまでの乾燥時間は４６分、濾過速度は０．６７ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であり、比較例と比べると濾過速度は１．０５倍となった。また、乾燥工程時における真空ポンプ３１とコンデンサー３３の動力は、比較例の６４％であった。

実験例１によれば、圧搾脱水工程でスラリを加温し、乾燥工程でフィルタプレス１内を直ちに真空にすることによりスラリ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。

実験例２では圧搾脱水工程で真空乾燥が行われていないため、圧搾脱水工程終了時のスラリ（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３２Ａにより真空ライン３０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３２Ａにより真空ライン３０を開とした。真空ライン３０を開とした時間および回数は、それぞれ２分、８回であり、真空ライン３０を閉とした時間および回数は、それぞれ２分、７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４０％になるまでの乾燥時間は３０分、濾過速度は０．７８ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であり、比較例と比べると濾過速度は１．２２倍となった。また、乾燥工程時における真空ポンプ３１とコンデンサー３３の動力は比較例の４２％であった。

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。

［実施例２］
図９に示すフィルタプレス５０１を有する脱水乾燥装置を用いて実験を行った。比較例としては、図４Ａおよび図４Ｂに示す濾板１００を複数枚並列に配置したフィルタプレスを用いた。

供試スラリとして、濃度が２８ｇ／Ｌ、強熱減量が７８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。また、本発明の実験例においては、濾過面積３．４５ｍ^２、濾室容積３４Ｌのフィルタプレスを用い、比較例においては、濾過面積３．４５ｍ^２、濾室容積５０Ｌのフィルタプレスを用いた。

この実験における基本条件は次の通りである。
［脱水工程（濾過）］
比較例：汚泥供給圧力０．６ＭＰａ、濾過時間３０分、汚泥供給量２１０Ｌ
実験例：汚泥供給圧力０．１から１．６ＭＰａに順次昇圧、濾過時間４５分、汚泥供給量２１０Ｌ
［圧搾工程］
比較例のみ：圧搾圧力１．６ＭＰａ、圧搾時間３０分
［乾燥工程］
比較例：熱媒体圧力０．１３ＭＰａ、真空圧力０．０１ＭＰａ
実験例：熱媒体圧力０．１３ＭＰａ、真空圧力０．０１ＭＰａ

乾燥工程の時間は、比較例では、連続実験により乾燥ケーキ含水率が５５％となる時間から求めた。その結果、連続運転では約５５％の含水率に到達する乾燥時間は７０分であった。なお、このときの濾過速度は０．６８ｋｇ／ｍ^２・ｈである。

本発明の実験例において繰り返し運転をするにあたり、スラリの設定温度を８０℃とし、第１切替弁３２Ａを開き、５分間濾室内を０．０１ＭＰａに維持した後、第１切替弁３２Ａを閉じる操作を６回繰り返した。その運転結果を以下の表３に示す。

表３に示す結果から、本発明の実験例では濾過時間は１５分長くなるが、濾室の両伝熱面が金属であるため熱伝達速度が向上し、自己蒸発を繰り返すことによる乾燥速度の向上により乾燥時間が１１分短縮された。さらに、圧搾時間が省略されることにより全工程に要する時間が２６分短縮された。その結果、濾過速度が比較例よりも高くなり、比較例の１．３２倍の濾過速度が得られた。なお、濾過圧力を０．１〜１．６ＭＰａと徐々に昇圧し、濾室容積を３４Ｌとしたのは、濾過終了時のスラリの濃度を高めるためである。また、濾過時あるいは濾過途中で加熱媒体を循環供給してスラリを設定温度まで加温すれば、乾燥時の加温時間を１０分短くすることができ、さらに濾過速度が大きくなる。

供試汚泥は圧縮性の高い有機性汚泥であるが、圧縮性の少ない無機汚泥では、乾燥に伴い汚泥が収縮する場合がある。伝熱をキープするにはケーキと伝熱面が常に接触する必要があり、この場合には、図１１に示す第６の実施形態における濾板４１０のように伝熱部材１１２に伸縮部４１２を設けて伸縮性を与え、伝熱面がケーキと常に接触するようにすれば、効率を低下させることなく運転することができる。

［実施例３］
図１に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行った。供試スラリとして、濃度が２８ｇ／Ｌ、強熱減量が７８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。また、この実験においては、濾過面積３．４５ｍ^２、濾室容積５０Ｌのフィルタプレスを用いた。

この実験における基本条件は次の通りである。
［脱水工程（濾過）］
汚泥供給圧力０．６ＭＰａ、濾過時間３０分、汚泥供給量２１０Ｌ
［脱水工程（圧搾）］
圧搾圧力１．６ＭＰａ、圧搾時間３０分
［乾燥工程］
熱媒体圧力０．１３ＭＰａ
乾燥工程の時間は、連続実験により乾燥ケーキ含水率が５５％となる時間から求めた。この結果、乾燥工程で連続的に真空にする運転ではケーキ含水率が約５５％に到達する乾燥時間は７０分、濾過速度は０．６８ｋｇ／ｍ^２・ｈであった。

本発明の実験例として、設定温度Ｔ１を８０℃としＴ１＝８０℃となった時点で第１切替弁３２Ａを開き、熱媒体の入口温度Ｔ３と出口温度Ｔ４との温度差が１℃になった時点で、第１切替弁３２Ａを閉じることとした。このときの運転結果を以下の表４に示す。

表４に示す結果から、本発明の実験例では、ケーキ含水率が約５５％に到達する乾燥時間は乾燥工程で連続的に真空にする連続真空加熱の場合よりも３６分短い３４分、濾過速度は０．９０ｋｇ／ｍ^２・ｈとなった。このように、本発明の実験例によれば、乾燥工程で連続的に真空にする場合の１．３２倍の濾過速度が得られ、効率的かつ省エネルギーな運転が実現されたことがわかる。

［実施例４］
実施例３と同様の条件で、一定時間ごとに第１切替弁３２Ａを開閉し、スラリの自己蒸発を行った。このときの運転結果を以下の表５に示す。

表５に示す結果から、一定時間ごとに第１切替弁３２Ａを開閉した場合にも、乾燥時間は連続真空加熱の場合よりも２９分短い４１分、濾過速度は０．７８ｋｇ／ｍ^２・ｈとなった。このように、本発明の実験例によれば、乾燥工程で連続的に真空にする場合の１．１４倍の濾過速度が得られ、効率的かつ省エネルギーな運転が実現されたことがわかる。

［実施例５］
図１２に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行った。実験条件および実験結果は、以下の表６の通りである。表６を参照して、所定の温度に達したスラリを低い圧力下に導いた場合の乾燥効果、およ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。

表６に示すように、供試スラリとして、濃度が３３ｇ／Ｌ、強熱減量が６８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。また、本実験においては、濾過面積３．４５ｍ^２のフィルタプレスを用いた。また、乾燥工程の時間は、実験により乾燥ケーキ含水率が４０％となる時間から求めた。

この実験における基本条件は次の通りである。
［脱水工程］
汚泥供給圧力０．６ＭＰａ、濾過時間３０分、汚泥供給量１３６Ｌ
［圧搾工程］
圧搾圧力１．６ＭＰａ、圧搾時間２０分
［乾燥工程］
熱媒体圧力０．１３ＭＰａ

［通気工程］
本発明の実験例においては、乾燥工程終了後に、第２のブローライン４０Ｂから加圧気体を第２濾液排出ライン３５Ｂを通して濾液室Ｓ１，Ｓ１１に供給し、濾布を介してこの加圧気体を濾室１３０に供給する。また、濾室１３０内の水分または蒸気を第１濾液排出ライン３５Ａを通して排出する。このとき、第２空気弁４１Ｂおよび第１切替弁３２Ａを開き、第１空気弁４１Ａ、第２切替弁３２Ｂ、第３切替弁３２Ｃ、およびスラリ排出弁５１を閉じる。このとき、真空ポンプ３１を駆動して濾液室Ｓ１，Ｓ１１を真空排気する。加圧空気の流量を１００Ｌ／ｍｉｎとし４分間通気した。

比較例１では熱媒体として温水を使用し、圧搾脱水工程および乾燥工程において真空ポンプ３１とコンデンサー３３を稼動させた。また、比較例２と本発明の実験例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３１とコンデンサー３３を稼動させ、さらに乾燥工程の途中で第１切替弁３２Ａを数回開閉させ、真空ライン３０とフィルタプレス１とを断続的に切り離した。

比較例１では、圧搾脱水工程およ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（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４０％になるまでの乾燥時間は５２分、濾過速度は０．６４ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であった。また、乾燥ケーキは、濾布と金属製の伝熱部材に付着しており、自重では濾布および伝熱部材から剥離しなかった。

比較例２では、圧搾脱水工程において真空乾燥が行われていないため、圧搾脱水工程終了時のスラリ（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３２Ａにより真空ライン３０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３２Ａにより真空ライン３０を開とした。真空ライン３０を開とした時間および回数は、それぞれ２分、８回であり、真空ライン３０を閉とした時間および回数は、それぞれ２分、７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４０％になるまでの乾燥時間は３０分、濾過速度は０．７８ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１であり、比較例１と比べると濾過速度は１．２２倍となった。また、乾燥工程時における真空ポンプ３１とコンデンサー３３の動力は比較例の４２％であった。

本発明の実験例によれば、乾燥工程でもケーキを加温し、フィルタプレス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、乾燥ケーキが濾布と伝熱部材に付着せず、自重で濾布および伝熱部材から剥離した。

本発明の実験例では、乾燥工程の挙動は比較例１および比較例２と同一条件のため、同様の挙動を示した。また、本発明の実験例では、乾燥ケーキ含水率が４０％になるまでの乾燥時間は２０分、通気時間４分、濾過速度０．８３ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１となり、比較例２の乾燥時間３０分よりも短い時間で乾燥工程が終了した。

有機物を多く含む汚泥の場合には、乾燥か進行すると伝熱が悪くなり、乾燥速度が低下する。したがって、乾燥速度が低下し始めた時点で、通気工程に切り替えることにより、効率的な乾燥を行うことができる。

［実施例６］
図１２に示す脱水乾燥装置において図９に示すフィルタプレス５０１を用いて実験を行った。実験条件および実験結果は、以下の表７の通りである。供試スラリとして、濃度が２８ｇ／Ｌ、強熱減量が７８％の有機物を多く含む汚泥を使用した。また、この実験においては、濾過面積３．４５ｍ^２、濾室容積３４Ｌのフィルタプレスを用いた。

この実験における基本条件は次の通りである。
［脱水工程（濾過）］
汚泥供給圧力は０．１ＭＰａから１．６ＭＰａまで次第に上昇させた。
濾過時間は４５分、汚泥供給量は１５３Ｌとした。
［乾燥工程］
熱媒体圧力は０．１３ＭＰａ、熱媒体温度は８０℃、真空圧力は１００ＭＰａとした。
［通気工程］
比較例では、通気工程を行わなかった。

本発明の実験例では、除湿空気を通気量１００Ｌ／ｍｉｎで４分間、第２濾液排出ライン３５Ｂを通して濾液室に供給し、第１濾液排出ライン３５Ａを通して排出した。
比較例では、乾燥時間６０分、ケーキ含水率５５％、濾過速度０．６０ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１となったのに対して、本発明の実験例では、乾燥速度４０分、通気時間４分、ケーキ含水率５４％、濾過速度０．６８ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１となった。このように、上述した通気工程を行うことにより、より短い時間で汚泥を乾燥することができた。

［実施例７］
図１３に示す脱水乾燥装置を用いて実験を行った。装置の条件は以下の通りである。
・濾過面積：３．５ｍ^２
・濾室容積：５０Ｌ
・配管容積：６Ｌ
・真空ポンプの排気量：５０Ｌ／ｍｉｎ
・真空タンク：本発明の実験例は６０Ｌ×３、比較例は６０Ｌ×１
・真空タンクの設定圧：５ｋＰａ
・所定の飽和蒸気温度に対応する圧力：１０ｋＰａ
実験方法は以下の通りである。
・汚泥濃度：３０ｇ／Ｌ
・強熱減量：２３％
・濾過：０．６ＭＰａ、３０分
・固定物打ち込み量：４．５ｋｇ
・圧搾：１．６ＭＰａ、２０分

このような条件において、乾燥工程においてケーキ含水率が４０％になる時間（乾燥時間）を測定した。本発明の実験例および比較例ともに、真空タンクは脱水工程の圧搾時に予め減圧した。本発明の実験例においては、第１切替弁３２Ａの開閉を１分おきに行い、表８に示すように弁を操作した。表８の真空３以降は真空ポンプを連続駆動した。比較例においては、脱水工程の圧搾時から真空ポンプを連続駆動し、第１切替弁３２Ａの開閉を１分おきに行った。結果は以下の表８に示すとおりである。

比較例ではケーキ含水率が４０％になるまでの乾燥時間は４６分かかり、真空タンクからは２．５ｋｇの水が回収された。比較例においては、真空タンクが１台のため、真空タンクで凝縮した水は排出できないために、再蒸発することと、所定の時間内に真空タンクが十分に減圧されないことから、フィルタプレス内を十分に減圧できず、この結果、乾燥時間が長くなった。

本発明の実験例ではケーキ含水率４０％になるまでの乾燥時間は３０分であった。本発明の実験例においては、３台の真空タンクに対して、フィルタプレスの減圧、凝縮水の排出、真空タンクの減圧をそれぞれ同時に行い、これらを順次繰り返すこととしたため、フィルタプレス内を十分に減圧することができ、乾燥時間が短くなった。

これまで本発明の一実施形態について図示および説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更および改変が可能であることは容易に理解できよう。

本発明は、上下水道、農村集落の排水処理設備、し尿処理設備や産業排水設備などから排出される汚泥などのスラリを脱水乾燥する脱水乾燥装置に好適に用いられる。

図１は、本発明の第１の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。図２は、図１の脱水乾燥装置におけるフィルタプレスを模式的に示す断面図である。図３は、図２のフィルタプレスに含まれる第１の濾板を示す側面図である。図４Ａは、図３のＡ−Ａ線断面図である。図４Ｂは、図３のＢ−Ｂ線断面図である。図５Ａおよび図５Ｂは、図２のフィルタプレスに含まれる第２の濾板の断面図である。図６は、本発明の第２の実施形態におけるフィルタプレスの要部を示す断面図である。図７Ａおよび図７Ｂは、図６のフィルタプレスに含まれる第２の濾板を示す断面図である。図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の第３の実施形態における濾板を示す断面図である。図８Ｃは、図８Ｂの部分拡大図である。図９は、本発明の第４の実施形態におけるフィルタプレスの要部を示す断面図である。図１０は、本発明の第５の実施形態におけるフィルタプレスの要部を示す断面図である。図１１は、本発明の第６の実施形態におけるフィルタプレスの要部を示す断面図である。図１２は、本発明の第７の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。図１３は、本発明の第８の実施形態における脱水乾燥装置を示す模式図である。

Claims

濾布とダイアフラムと熱媒体室とを備える第１の濾板と、濾布と金属製の伝熱部材と熱媒体室とを備える第２の濾板を、前記第１の濾板と前記第２の濾板の間に濾室を形成するように配置し、
前記濾室にスラリを供給し、
前記第１の濾板および前記第２の濾板の濾布により前記濾室内のスラリを濾過し、
前記第１の濾板に形成された前記熱媒体室に熱媒体を供給して前記第１の濾板の前記ダイアフラムを前記濾室内のスラリに押し付けて圧搾することによって、脱水されたスラリからなるケーキを形成し、
前記第２の濾板に形成された前記熱媒体室に熱媒体を供給して該熱媒体の熱を前記第２の濾板の前記伝熱部材を通じて前記ケーキに伝達し、
所定の飽和蒸気温度よりも高い設定温度に前記ケーキを加熱した後に、瞬時に、前記ケーキを前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に導いて、前記設定温度と前記所定の飽和蒸気温度との温度差により前記ケーキに含まれる水分を突沸させることによって前記ケーキをひび割れさせることを特徴とするスラリの脱水乾燥方法。
前記濾過時または前記圧搾時から前記スラリを加熱し、
前記ケーキの水分の突沸を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記濾過中、前記圧搾中、前記濾過後、前記圧搾後、前記ケーキの水分の突沸中、および前記ケーキの水分の突沸後の少なくとも１つにおいて、前記濾室に加圧気体を通過させることを特徴とする請求項１または２に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記加圧気体の前記濾室への前記通過において、
前記濾室内に加圧気体を吹き込むためのブローラインを介して前記加圧気体を前記濾室に供給し、
前記濾室から濾液を排出する濾液排出ラインを介して前記加圧気体を前記濾室から排出することを特徴とする請求項３に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記加圧気体の前記濾室への前記通過において、
前記濾室から濾液を排出する複数の濾液排出ラインの少なくとも１つを介して前記加圧気体を前記濾室に供給し、
前記複数の濾液排出ラインの他の少なくとも１つを介して前記加圧気体を前記濾室から排出することを特徴とする請求項３に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力以下に保持された複数の真空タンクに前記濾室を順次接続して、前記ケーキの水分の突沸を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記濾室内のケーキの温度に応じた物性値を測定し、
前記物性値に基づいて前記ケーキの水分の突沸の開始と停止を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記物性値として、前記濾室内のケーキの温度と、熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差を測定し、
前記ケーキの水分の突沸の開始と停止の制御において、
前記測定された前記濾室内のケーキの温度が所定の値以上となったときに、前記ケーキの水分の突沸を開始し、
前記測定された前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値となったときに、前記ケーキの水分の突沸を停止することを特徴とする請求項７に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記物性値として、前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差を測定し、
前記測定された前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値になったときに、前記ケーキの水分の突沸の開始と停止を行うことを特徴とする請求項７に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記物性値として、熱媒体を供給する熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差を測定し、
前記ケーキの水分の突沸の開始と停止の制御において、
前記測定された前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値になったときに、前記ケーキの水分の突沸を開始し、一定時間経過後に前記ケーキの水分の突沸を停止することを特徴とする請求項７に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記物性値として、前記濾室から排出される濾液の温度と、前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差を測定し、
前記ケーキの水分の突沸の開始と停止の制御において、
前記測定された前記濾室から排出される濾液の温度が所定の値以上になったときに、前記ケーキの水分の突沸を開始し、
前記測定された前記熱媒体室の入口温度と前記熱媒体室の出口温度との温度差が所定の値となったとき、または前記ケーキの水分の突沸から一定時間経過後に前記ケーキの水分の突沸を停止することを特徴とする請求項７に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記物性値として、前記濾室内のケーキの温度を測定し、
前記ケーキの水分の突沸の開始と停止の制御において、
前記測定された前記濾室内のケーキの温度が所定の値以上となったときに、前記ケーキの水分の突沸を開始し、一定時間経過後に前記ケーキの水分の突沸を停止することを特徴とする請求項７に記載のスラリの脱水乾燥方法。
一定時間ごとに前記ケーキの水分の突沸の開始と停止とを複数回繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のスラリの脱水乾燥方法。
前記設定温度と前記所定の飽和蒸気温度との温度差は２０℃から７０℃の範囲にあり、
前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力は絶対圧０．０３ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスラリの脱水乾燥方法。
ダイアフラムと、前記ダイアフラムと濾室との間に配置される濾布と、供給される熱媒体によって前記ダイアフラムを前記濾室内のスラリに押し付けて圧搾することによって、脱水されたスラリからなるケーキを形成する熱媒体室とを備える第１の濾板と、伝熱面を有する金属製の伝熱部材と、前記伝熱部材の伝熱面と前記濾室との間に配置される濾布と、供給される熱媒体の熱を前記伝熱面を通じて前記ケーキに伝達する熱媒体室とを備える第２の濾板と、前記第１の濾板と前記第２の濾板の間に挟まれた少なくとも１つの濾室を有するフィルタプレスと、
前記ケーキを所定の飽和蒸気温度よりも高い設定温度に加熱する加熱機構と、
前記加熱機構により加熱されたケーキを前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力に瞬時に導いて該ケーキに含まれる水分を突沸させることによって前記ケーキをひび割れさせる減圧機構と、
を備えたことを特徴とするスラリの脱水乾燥装置。
前記第２の濾板は、前記伝熱部材の前記伝熱面の周縁部に樹脂製の枠体を備え、
前記第２の濾板の伝熱部材は、枠体と一体に形成されていることを特徴とする請求項１５記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記濾室に加圧気体を通過させる通気機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１５または１６に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記通気機構は、前記濾室内に加圧気体を吹き込むためのブローラインを介して前記加圧気体を前記濾室に供給し、前記濾室から濾液を排出する濾液排出ラインを介して前記加圧気体を前記濾室から排出することを特徴とする請求項１７に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記通気機構は、前記濾室から濾液を排出する複数の濾液排出ラインの少なくとも１つを介して前記加圧気体を前記濾室に供給し、前記複数の濾液排出ラインの他の少なくとも１つを介して前記加圧気体を前記濾室から排出することを特徴とする請求項１７に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記減圧機構は、
（ｉ）前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力以下に保持され、前記フィルタプレスの前記濾室に並列に接続される複数の真空タンクと、
（ii）前記複数の真空タンクと前記フィルタプレスの前記濾室との接続を切り替える複数の弁と、
を備え、
前記複数の真空タンクは冷却機構を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記濾室内のケーキの温度に応じた物性値を測定する少なくとも１つの検出器をさらに備え、
前記少なくとも１つの検出器により測定された物性値に基づいて前記減圧機構を制御することを特徴とする請求項１５または１６に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記少なくとも１つの検出器は、前記濾室内のケーキの温度を測定する検出器を含むことを特徴とする請求項２１に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記少なくとも１つの検出器は、熱媒体室の入口温度を測定する第１の検出器と、前記熱媒体室の出口温度を測定する第２の検出器とを含むことを特徴とする請求項２１に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記少なくとも１つの検出器は、前記濾室から排出される濾液の温度を測定する検出器を含むことを特徴とする請求項２１に記載のスラリの脱水乾燥装置。
前記設定温度と前記所定の飽和蒸気温度との温度差は２０℃から７０℃の範囲にあり、
前記所定の飽和蒸気温度に対応する圧力は絶対圧０．０３ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１５または１６に記載のスラリの脱水乾燥装置。