JP6742143B2

JP6742143B2 - 電気浸透脱水装置

Info

Publication number: JP6742143B2
Application number: JP2016089823A
Authority: JP
Inventors: 敏機吉村; 猛岡田; 圭介内村; 書廷張
Original assignee: Able Corp
Current assignee: Able Corp
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: JP2017196574A

Description

本発明は、下水処理場、し尿処理場、あるいはその他の有機性含有廃水の処理工程等で発生する余剰汚泥等の汚泥を脱水処理する電気浸透脱水装置に関する。

従来から汚泥を脱水処理するにあたり、遠心分離式脱水装置、スクリュー式脱水装置、フイルタープレス式脱水装置、ベルトプレス式脱水装置等の各種脱水装置が用いられてきた。これらの脱水装置で脱水処理した脱水汚泥をさらに処理し、より含水率を低下させる装置として電気浸透脱水装置が用いられている。

従来から用いられている電気浸透脱水装置は、エンドレスに掛け回された無端ろ布の下側に陰極板を配し、無端ろ布の上側に上下動可能な陽極板を配し、無端ろ布の上部に前述した各種脱水装置によって脱水処理した被処理汚泥を供給し、陽極板を押圧して被処理汚泥を圧搾するとともに両電極間に直流電圧を印加して脱水処理するものである。

このように両電極間に電圧を印加して圧搾処理すると、正に荷電する水分は陰極側に流動するように作用するので、機械的圧搾力と上記電気作用との総和作用によってさらに脱水処理されるのである（たとえば特許文献１〜３）。

しかしながら従来の電気浸透脱水装置は、両電極間に印加する電圧を制御することなく脱水処理しているので、場合によっては被処理汚泥が異常に高温となって脱水処理後半に被処理汚泥からガスが発生することにより処理効果が低下したり、高温のため汚泥が陽極板に焼き付き陽極板を汚染したりするなどして、所期の効果が得られないという欠点があった。

また陽極板を押圧して被処理汚泥を圧搾する際に、陽極板から被処理汚泥が食み出し、食み出た被処理汚泥を電気浸透脱水処理することができず、処理効果が低下するという欠点もあった。

特開２０１５−２０２４８１号公報特許第５７３６６５９号公報特公平６−８５８４５号公報

本発明は従来の電気浸透脱水装置の上記欠点を解決し、電気浸透脱水処理を適切に制御することにより理想的な状態で処理できるような電気浸透脱水装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は陽極板から被処理汚泥が食み出すことなく、供給した被処理汚泥の全部を電気浸透脱水処理できるような電気浸透脱水装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電気浸透脱水装置は、ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記一および他の電極間に直流電圧を印加する電源と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾するための圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、前記他の電極の上面に温度検知手段を取付けるとともに、該温度検知手段によって検出された温度に応じて前記一および他の電極間に印加する電圧を制御する制御装置を設けたことを特徴とするものからなる。このような電気浸透脱水装置によれば、他の電極の上面の温度の検知結果に応じて電極間に印加する電圧を適切に制御することができる。

本発明に係る電気浸透脱水装置において、前記無端ろ布の下方に陰極板が設けられ、前記無端ろ布の上方に陽極板が設けられていることが好ましい。このような構成により、汚泥が効果的に脱水可能となる。

本発明に係る電気浸透脱水装置において、前記他の電極上に保温材が載置されていることが好ましい。保温材を前記他の電極上に載置することにより、電気浸透により発生した熱の放散を防止し、圧搾手段の内部の温度分布を均一に保つことが可能である。

本発明に係る電気浸透脱水装置において、前記他の電極の周囲に被処理汚泥の食み出し防止パッキングが設けられていることが好ましい。このような食み出し防止パッキングを設けることにより、無端ろ布上に供給された被処理汚泥が食み出すことを防止しつつ、供給した被処理汚泥を無駄なく効率的に圧搾することが可能である。また、食み出した未処理汚泥が脱水ケーキに混入して処理効果を低下させることを防止できる。

本発明の電気浸透脱水装置によれば、電極上面の温度の検知結果に応じて電極間に印加する電圧を適切に制御することができる。

したがって電気浸透脱水処理の後半に被処理汚泥からガスが発生して処理効果が低下することがなく、理想的な状態で電気浸透脱水処理を行うことができ、電気浸透脱水装置が本来有している脱水効果を最大限に発揮させることができる。さらに被処理汚泥が陽極板等の電極に焼き付いて電極を汚染することもない。

本発明の実施態様の一例を示す電気浸透脱水装置の説明図である。図１の電気浸透脱水装置を構成する陽極板構造体の断面図である。図１の電気浸透脱水装置を構成する陽極板構造体の下面の外観図である。図１の電気浸透脱水装置の制御方法を示すブロック図である。図１の電気浸透脱水装置が電気浸透脱水処理を行っている状態を示す部分拡大説明図である。図１の電気浸透脱水装置の処理時間と被処理汚泥の温度を示したグラフである。

以下に本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施態様の一例である電気浸透脱水装置であって、電気脱水処理した後、無端ろ布に被処理汚泥を供給し始めた状態を示す説明図であり、１は回転ローラ２に掛け回された無端ろ布である。

無端ろ布１の回転方向下流側の上部には、後述する陽極板構造体３が配置され、陽極板構造体３の上部には当該陽極板構造体３を上下に駆動し得る圧搾手段４が設置されている。当該圧搾手段４としては油圧式あるいは空圧式のシリンダー、エアーバッグ等の従来から用いられている圧搾手段を用いることができる。

陽極板構造体３の下側には無端ろ布１を挟んで陰極板５が配置され、当該陰極板５は上部から圧迫力を受けてもそれに堪え得る強度で固定されている。また陰極板５には汚泥からの脱離水が通過し得るように多数の穴を有しており、このような陰極板５としてはパンチングメタルとその下方に付設したＨ鋼、補強グリッド等が好ましく用いられる。

図１に示した実施態様では、無端ろ布１の水平面の回転方向上流側には陽極板構造体３及び陰極板５が配置されておらず、被処理汚泥の供給部分としての必要程度の長さに無端ろ布１を展張させるようになっている。

掛け回された下側無端ろ布１を挟んでシャワーノズル６が付設されており、陰極板５の下方および下側無端ろ布１の下方には脱離水の受け槽７がそれぞれ設置されている。また陽極板構造体３および陰極板５のすぐ下流に位置する回転ローラ２には脱水ケーキ１６を掻き取るためのスクレーパ８が設置されている。

また被処理汚泥貯槽９が設置されており、被処理汚泥貯槽９の下方に付設された連結管１０を介して被処理汚泥圧入手段１１が連通している。さらに被処理汚泥圧入手段１１の出口側には連結管１２および遮断弁１３を介して被処理汚泥供給装置１４が連通している。

被処理汚泥圧入手段１１としてはスクリューポンプや回転容積式一軸偏心ねじポンプ等が好ましく用いられる。また遮断弁１３としてはボール弁、ゲート弁等が好ましく用いられる。

なお被処理汚泥貯槽９の下方内部に回転翼１５を付設し、回転させることにより、被処理汚泥貯槽９内における、被処理汚泥のブリッジによる空間部の形成を防止することができる。

被処理汚泥供給装置１４は密閉容器であって、その出口は絞られた構造となっており、無端ろ布１を回転しながら被処理汚泥圧入手段１１を駆動させて被処理汚泥供給装置１４の出口から被処理汚泥を押出すと、無端ろ布１の幅のほぼ全面上に被処理汚泥層１７が形成されるようになっている。

次に陽極板構造体３について詳しく説明する。
図２は陽極板構造体３の断面図であり、図３は陽極板構造体３の下面の外観図である。陽極板構造体３は基本的には陽極板１８と複数のＨ鋼１９と受圧板２０とから構成され、陽極板１８と複数のＨ鋼１９と受圧板２０とがボルト２１およびナット２２で固定されている。

当該受圧板２０を前述した圧搾手段４を用いて下方に押し付けたり、上方に引き上げたりするもので、複数のＨ鋼１９によって受圧板２０と陽極板１８とが固定されているので、陽極板１８がたわむことなく、均等に被処理汚泥層１７を圧搾することができる。

また陽極板１８のほぼ中央部には温度センサー２３が取付けられ、図４に示した制御図に示したように、温度センサー２３からの温度信号は制御装置２４に送られ、温度が予め定めた温度になった際に制御装置２４から電源２５に信号が発信され、両電極２６に印加する電圧を予め定めた電圧に低下させるように構成されている。

なお温度センサー２３としては熱電対等の公知のものを使用することができる。なお陽極板１８の上方には保温材２７が載置されている。

当該保温材２７は陽極板１８から発生する熱が放熱することを防止するもので、グラスウール、ロックウール、炭素ファイバー、炭化コルク等の耐熱性の保温材を用いることが好ましい。

また陽極板１８と受圧板２０との外周間には枠体２８が立設されており、枠体２８の外側に食み出し防止パッキング２９が抑え板３０を介してボルト２１およびナット２２によって固定されている。

食み出し防止パッキング２９の取付け方法は次のようにする。
すなわち電気浸透脱水処理後に駆動措置４によって陽極板構造体３を上昇させ、無端ろ布１を下流側に回転させて脱水ケーキ１６をスクレーパ８で掻き取る際には、脱水ケーキ１６の移動が障害とならないように、食み出し防止パッキング２９の先端が脱水ケーキ１６より上方に位置するよう取付ける。

しかしながら圧搾手段４によって陽極板構造体３を下降させ、陽極板１８で被処理汚泥を圧搾して電気浸透脱水処理する際には、食み出し防止パッキング２９の先端は無端ろ布１に密着する必要がある。

このような要求を満たす食み出し防止パッキング２９の材質としては、比較的固いものではあるが伸縮性があるものが好ましく、シリコン、ウレタン、メラミン、クロロプレン等が用いられる。

［作用］
次に本発明の電気浸透脱水装置の操作を説明する。
前述したように図１は電気浸透脱水処理し、その後無端ろ布１に被処理汚泥を供給し始めた状態を示しており、陽極板構造体３は圧搾手段４によって引き上げられている。

本状態から無端ろ布１を回転させながら被処理汚泥圧入手段１１を駆動させると、被処理汚泥供給手段１４の出口から被処理汚泥が押し出され、無端ろ布１上に被処理汚泥層１７が形成される。また陽極板構造体３の下部に形成されていた脱水ケーキ１６は無端ろ布１の回転に伴い下流側に移動し、スクレーパ８によって掻き取られる。

無端ろ布１の回転走行速度は０．５〜１０ｍ／ｍｉｎ、被処理汚泥層１７の厚みは５〜３０ｍｍとし、被処理汚泥の種類によって適当な速度と厚みを選択するとよい。

供給した被処理汚泥層１７がもともと陽極板構造体３の部分に存していた脱水ケーキ１６のほぼ全量と入れ代った時点で、被処理汚泥圧入手段１１の駆動を止めるとともに遮断弁１３を閉じて被処理汚泥の供給を止め、さらに無端ろ布１の回転も止める。このような操作によって被処理汚泥層１７が両電極板の間に形成される。

次いで圧搾手段４を操作して陽極板構造体３で被処理汚泥層１７を圧搾する。

図５は電気浸透脱水処理を行っている状態を示す部分拡大説明図であり、陽極板構造体３の周囲に取付けた食み出し防止パッキング２９によって被処理汚泥層１７が食み出し防止パッキング２９の外側に食み出すことがない。

次いで両極間に直流電圧を印加して電気浸透脱水処理を開始するが、圧搾圧力、電圧、処理時間は処理対象となる被処理汚泥を小型実験装置で試験し、予めこれらの数値を決定しておくとよい。

陽極板構造体３の圧搾圧力、電圧、処理時間は被処理汚泥の性状によっても異なるが、通常はそれぞれ１〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２、２０〜６０ボルト、３〜７分間の範囲に入ることが多い。

図６は処理時間がたとえば５分間である場合の、処理時間と被処理汚泥の温度を示したグラフである。

図６に示したように電気浸透脱水処理を開始すると、処理汚泥の温度は時間の経過とともに常温から次第に上昇していく。

この温度上昇は被処理汚泥が元来有する電気抵抗値が温度に変換されるものであり、本グラフでは２分を過ぎたあたりから８０℃となっている。

このまま同じ電圧をかけていると、温度は益々上昇し、ついには１００℃となり被処理汚泥中の水分が沸騰しガスが発生し処理効果が低下してしまう。

したがって本発明装置では温度センサー２３が８０℃を検知すると、図４に示したようにその温度信号により、制御装置２４が電源２５に対し初期電圧の２／３の電圧に下げるように信号を出すようにプログラミングされている。

さらに温度が８５℃になった際には初期電圧の１／３の電圧になるようにプログラミングされている。

このような制御により被処理汚泥の温度は９０℃を超えないようにコントロールされ、被処理汚泥からガスが発生することなく良好に脱水処理される。

さらに被処理汚泥が陽極板に焼き付いて陽極板を汚染することもない。

本実施態様では両電極２６に印加する電圧を三段階に変化させるようにしているが、これに限定されるものではない。

なお陽極板１８の上部に保温材２７が載置され覆われているので、陽極板１８からの放熱を防ぎ、上記温度コントロールを良好に行うことができる。

電気浸透脱水処理を所定時間行った後、再び図１に示したように陽極板構造体３を引き上げ、無端ろ布１を回転させて脱水ケーキ１６の剥離と被処理汚泥の供給を行う。

１・・・無端ろ布２・・・回転ローラ
３・・・陽極板構造体４・・・圧搾手段
５・・・陰極板６・・・シャワーノズル
７・・・受け槽８・・・スクレーパ
９・・・被処理汚泥貯槽１０・・・連通管
１１・・・被処理汚泥圧入手段１２・・・連通管
１３・・・遮断弁１４・・・被処理汚泥供給装置
１５・・・回転翼１６・・・脱水ケーキ
１７・・・被処理汚泥層１８・・・陽極板
１９・・・Ｈ鋼２０・・・受圧版
２１・・・ボルト２２・・・ナット
２３・・・温度センサー２４・・・制御装置
２５・・・電源２６・・・両電極
２７・・・保温材２８・・・枠体
２９・・・食み出し防止パッキング３０・・・抑え板

Claims

ローラ間に掛け回された無端ろ布と、該無端ろ布の下方に配置された一の電極と、前記無端ろ布の上方に配置された他の電極と、前記一および他の電極間に直流電圧を印加する電源と、前記無端ろ布上に供給された被処理汚泥を前記一および他の電極間で圧搾する圧搾手段とを有する電気浸透脱水装置において、前記他の電極の上面に温度検知手段を取付けるとともに、該温度検知手段によって検出された温度に応じて前記一および他の電極間に印加する電圧を制御する制御装置を設け、
前記他の電極上に保温材が載置されていることを特徴とする電気浸透脱水装置。
前記無端ろ布の下方に陰極板が設けられ、前記無端ろ布の上方に陽極板が設けられている、請求項１に記載の電気浸透脱水装置。
前記他の電極の周囲に被処理汚泥の食み出し防止パッキングが設けられている、請求項１または２に記載の電気浸透脱水装置。