JP7390579B2 - フィルタープレスのケーキ洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、分割型のダイアフラムの膨張・収縮とケーキ洗浄を組み合わせて、ろ過室内の脱水ケーキを効率よく洗浄するフィルタープレスのケーキ洗浄方法に関する。

従来、化学プラント等で用いられるフィルタープレスのろ過室で形成された脱水ケーキには塩素等の不純物が含まれており、それらの不純物を除去するため、ろ過室に洗浄液を供給して脱水ケーキを洗浄していた。

特許文献１には、スラリーをスラリー管からフィルタープレス装置の濾過室に供給した後、スラリーの供給を止め、スラリーの供給と同じ側の洗浄水管から洗浄水を供給するとともに、濾過水排水口を閉状態と開状態とに交互に切り替えることにより、洗浄水に浸漬した状態と浸漬しない状態とを繰り返してスラリー固形分を分離するフィルタープレスが開示されている。

特許文献２には、圧搾面を構成するダイアフラムを外周側区画と内周側区画の複数に区画し、このダイアフラムの各区画に対して交互に高圧流体を導入し、圧搾面の各区画を交互に作用させるフィルタープレスが開示されている。

特開２００３－１６４７１１号公報 特開平０５－７７０７号公報

一般的にフィルタープレスにおけるろ過室のろ液排出口は、分離されたろ液が重力により下方に流動してくるため、ろ液を排出し易いように最下方に位置している。そのため、ろ過室のケーキを洗浄するための洗浄水も同様に重力により下方に流動する。ろ過室内のケーキと洗浄水が接水し易い箇所は、洗浄水供給口から排出口に至るルートであり、ろ過室の上方のケーキには容易に接水することがない。

そこで、特許文献１のように、排出口を閉止状態にした状態で洗浄水を供給し、ろ過室全体を洗浄水で満水にしてケーキに浸透させる方法が用いられることがあるが、ろ過室内の洗浄排水が完全に入れ替わるまでには多くの水量を必要とする。

また、特許文献２はダイアフラムを複数に区画したもので、それぞれのダイアフラムを独立して作動可能な構成であるが、ダイアフラムを交互に膨張・収縮し、圧搾時にろ過室内のケーキに剪断力を作用させて脱水効果を高めることが目的であり、ケーキ洗浄と組み合わせることに関しては記載も示唆もない。なお、ダイアフラムを外周側と内周側に区画しているため洗浄効果に影響がない。

本発明は、洗浄液の排出口近傍のダイアフラムを膨張させた状態で洗浄液を供給することにより、少量の洗浄液量でろ過室内の脱水ケーキを洗浄可能なフィルタープレスのケーキ洗浄方法を提供する。

本発明は、ろ過室に連通する原液の供給孔から洗浄液を供給し、ろ過室に連通するろ液の排出孔から洗浄排液を排出するフィルタープレスのケーキ洗浄方法において、ダイアフラムを複数に分割してそれぞれ独立して膨縮可能に構成し、ろ過室に連通する洗浄液の排出口に近いダイアフラムを、ろ過室に連通する洗浄液の排出口から遠いダイアフラムより膨張させた状態で洗浄液を供給するので、少量の洗浄液でろ過室上方のケーキまで洗浄液を供給可能な構成で高い洗浄効果を有する。

また、ろ過室に連通するろ液の排出孔から洗浄液を供給するフィルタープレスのケーキ洗浄方法において、ダイアフラムを複数に分割してそれぞれ独立して膨縮可能に構成し、それぞれダイアフラムを交互に膨縮させながら洗浄液を供給すると、揉み解し作用により洗浄効果が向上する。

本発明は、ダイアフラムを利用してろ過室の洗浄液排出口近傍のケーキの通過抵抗を増加させているため、少量の洗浄液でろ過室上方のケーキまで洗浄液を供給可能な構成で高い洗浄効果を有する。洗浄排液量も削減できるため、後工程の処理コストも低減可能である。洗浄ポンプも小型化でき、フィルタープレスの周辺補機としてランニングコストの低減や設置場所等の削減も可能となる。

本発明に係る全体フロー図である。 同じく、ダイアフラムを有するろ板の正面図である。 同じく、原液圧入時のろ過室の説明図である。 同じく、第一の正洗浄時のろ過室の説明図である。 同じく、第二の正洗浄時のろ過室の説明図である。 同じく、逆洗浄時のろ過室の説明図である。 同じく、他の実施例の逆洗浄時のろ過室の説明図である。

図１は本発明に係る全体フロー図である。
フィルタープレス１の脱水機構のみを抜粋したものであって、前後に移動自在に構成したろ板２…を閉板してろ過室３を形成し、水分を含んだ原液を供給して固液分離を行う。

ろ板２の上部にはろ板２を連通する連通路４が設けてあり、連通路４から供給孔５を介して各ろ過室３…に原液を供給する。連通路４はろ板列の前端で原液管６と連通してあり、原液槽７に貯留した原液を原液ポンプ８により送液し、供給孔５を介して各ろ過室３…に圧入供給する。ろ過室３に供給された原液は、ろ過室３内に張設されたろ布（図示せず）により固液分離される。分離液（ろ液）は、各ろ板に設けた排出孔９を介してろ液管１０から外部に排出する。

ろ過室３の側面にはダイアフラム１１，１２を設けてあり、原液の圧入後、ダイアフラム１１，１２に圧縮流体を供給して膨張させることによりろ過室３内のケーキを圧搾し、ケーキの固液分離を促進する。

洗浄液槽１３に貯留する洗浄液は、洗浄ポンプ１４および洗浄液管１５を介してろ過室３に供給される。洗浄液管１５は分岐してあり、一方は原液管６に連通して原液供給側からろ過室３に供給し、他方はろ液管１０に連通してろ液排出側からろ過室３に供給するように構成してある。

図２はダイアフラムを有するろ板の正面図である。
ろ過室３を形成する一対のろ板２，２の一方にはダイアフラム１１，１２を備えており、ダイアフラム１１，１２により凹面状のろ過床１６が形成されている。なお、ダイアフラム１１，１２を有しないろ板は、ろ板の部材により凹面状のろ過床が形成されている。

本実施例のろ板２は、ろ過床１６の上方に連通路４および供給孔５を設け、ろ過床１６の下方に排出孔９およびろ液管１０を設けてあり、上方からろ過室３に原液を供給し、下方からろ液を排出する構成としている。

本実施例のダイアフラムは上下に２分割してあり、それぞれ矩形状の形状を有している。原液の供給側に近い上方を第１ダイアフラム１１とし、ろ液の排出側に近い下方を第２ダイアフラム１２としてあり、それぞれに高圧流体孔１７を介して高圧流体管１８と連通させている。高圧流体管１８は高圧流体源１９に接続してあり、空気あるいは水等の高圧流体をダイアフラムに供給する。第１ダイアフラム１１および第２ダイアフラム１２は、高圧流体管１８に介装する弁Ｖ５，Ｖ６により、それぞれ同期して膨縮あるいは相互に独立して膨縮可能に構成してある。

原液圧入あるいはダイアフラム１１，１２による圧搾脱水後に、ろ過室３内のケーキに洗浄液を透過させてケーキ洗浄を行う。ケーキ洗浄は、原液供給側から洗浄液を供給する正洗浄と、ろ液排出側から洗浄液を供給する逆洗浄がある。

正洗浄は、ろ過室３頂部の原液管６、連通路４、供給孔５を介してろ過室３に洗浄液を供給し、ろ過室３底部の排出孔９、ろ液管１０から洗浄排液および不純物を外部に排出する。洗浄液の供給口が供給孔５であり、洗浄排液の排出口が排出孔９となる。

逆洗浄は、ろ過室３底部のろ液管１０、排出孔９を介してろ過室３に洗浄液を供給し、ろ過室３頂部の供給孔５あるいは洗浄液を供給する排出孔９に対向する位置に設けた排出孔９から洗浄排液および不純物を外部に排出する。洗浄液の供給口が一方の排出孔９であり、洗浄排液の排出口が供給孔５あるいは他方の排出孔９となる。

フィルタープレス１に原液を供給し、ろ過室３にて脱水およびケーキ洗浄を行う工程について詳述する。

＜圧入工程＞
図３は原液圧入時のろ過室の説明図である。
ろ板列を閉板後、原液ポンプ８を稼働して原液管６からフィルタープレス１に原液を供給する。フィルタープレス１に供給された原液は、連通路４および供給孔５を介して各ろ過室内３…に供給される。供給時の圧入圧力によりろ過室３内では原液が固液分離され、ろ布（図示せず）を透過した液分は排出孔９およびろ液管１０から外部に排出され、液分が減少したケーキはろ過室３内に残留する。

また、ろ過室３に張設するダイアフラムについて、原液の供給側に近い上方の第１ダイアフラム１１およびろ液の排出側に近い下方の第２ダイアフラム１２ともに収縮させた状態である。

この時、原液管６およびろ液管１０に介装する弁Ｖ１，Ｖ２は開、洗浄液管１５に介装する弁Ｖ３，Ｖ４は閉、高圧流体管に介装する弁Ｖ５，Ｖ６は閉とする。

＜第一正洗浄工程＞
図４は正洗浄前半時のろ過室の説明図である。
原液を圧入してろ過室３内に所定のケーキを生成した後、原液供給側から洗浄液を供給する正洗浄を行う。本実施例では、正洗浄を２段階に分けて実施しており、最初に実施する第一の正洗浄は、圧入時に生成した状態のケーキに洗浄液を供給するものである。

ろ過室３頂部の供給孔５からろ過室３内に供給された洗浄液は、ケーキを透過して不純物とともにろ過室３底部の排出孔９から排出される。この時、原液管６に接続する洗浄液管１５およびろ液管１０に介装する弁Ｖ３，Ｖ２は開とし、原液管６の洗浄液管１５接続部の上流側に介装する弁Ｖ１およびろ液管１０に接続する洗浄液管１５に介装する弁Ｖ４は閉とする。また、高圧流体管に介装する弁Ｖ５，Ｖ６は閉とし、第１ダイアフラム１１および第２ダイアフラム１２に高圧空気を供給しない。

第一の正洗浄は、予め定めた条件（時間、洗浄液供給量、排出不純物量等）に応じて適宜行う。

＜第二正洗浄工程＞
図５は正洗浄後半時のろ過室の説明図である。
第一の正洗浄時には、図２に示すろ過床１６の左右上方には洗浄液が供給し難いことがある。そのため、正洗浄時にろ過床１６の左右上方に洗浄液を供給するために、第二の正洗浄を行う。

本実施例の第二の正洗浄は、洗浄液の排出口から遠い第１ダイアフラム１１を膨張させず、洗浄液の排出口に近い第２ダイアフラム１２のみを膨張させた状態にて正洗浄を行う。高圧流体管１８から第２ダイアフラム１２のみに高圧流体を供給し、ろ過室３内の下方のケーキのみに圧搾作用を奏した状態でろ過室３頂部の供給孔５から洗浄水をろ過室３内に供給する。

第２ダイアフラム１２による圧搾作用を受けたろ過室３下方のケーキの粒子間密度が増加して洗浄液が透過し難くなるため、ろ過室３頂部から供給された洗浄液が一旦ろ過室３の上方のケーキまで十分に浸漬した後、下方のケーキ間を徐々に透過して不純物とともにろ過室３底部の排出孔９から排出される。

この時、第２ダイアフラム１２に接続する高圧流体管１８に介装する弁Ｖ６は開とし、第１ダイアフラム１１に接続する高圧流体管１８に介装する弁Ｖ５は閉とする。なお、洗浄液管１５、原液管６、ろ液管１０に介装する弁Ｖ１～Ｖ４の開閉については第一の正洗浄時と同様である。

第二の正洗浄は、予め定めた条件（時間、洗浄液供給量、排出不純物量等）に応じて適宜行う。また第２ダイアフラム１２の圧搾圧力は、不純物濃度や洗浄液量等に応じて適宜設定する。

正洗浄を行う際に、最初から洗浄液の排出口に近いダイアフラムを膨張させた状態にて正洗浄を行ってもよいが、洗浄液がケーキ内を透過する際の通過抵抗が大きくなり洗浄時間が長くなる。また、通過抵抗が大きくなることにより不純物の流動に障害が発生する可能性があるため、圧搾作用を奏しない第一の正洗浄を実施した後、圧搾作用を奏する第二の正洗浄を実施することが望ましい。

なお、第二の正洗浄を実施する際に、ろ過室３の形状やケーキの状況に応じて、排出口から遠い第１ダイアフラム１１を第２ダイアフラム１２より少ない程度で膨張させてもよい。

＜逆洗浄工程＞
図６は逆洗浄時のろ過室の説明図である。
正洗浄を終了後、ろ液排出側から洗浄液を供給する逆洗浄を行う。
本実施例の逆洗浄は、全てのダイアフラム１１，１２を膨張させた状態にて逆洗浄を行う。高圧流体管１８から第１ダイアフラム１１および第２ダイアフラム１２に高圧流体を供給し、ろ過室３内の全ケーキに圧搾作用を奏した状態でろ過室３底部の排出孔９から洗浄水をろ過室３内に供給する。

正洗浄時に、例えば楔状の粒子間に滞留していた不純物を、逆方向からの流動作用により粒子間から引き離して排出する。洗浄排液および不純物は、ろ過室３頂部の供給孔５、あるいは洗浄液を供給する排出孔９に対向する位置に設けた排出孔（破線部）から外部に排出する。

逆洗浄時は、ろ液管１０に接続する洗浄液管１５に介装する弁Ｖ４を開とし、原液管６に接続する洗浄液管１５に介装する弁Ｖ３は閉とする。洗浄液の排出側は、配管条件に応じて適宜開閉する。

逆洗浄は、予め定めた条件（時間、洗浄液供給量、排出不純物量等）に応じて適宜行う。

なお、図７に示すように、ろ過室３内のケーキの状態に応じて、逆洗浄時に第１ダイアフラム１１と第２ダイアフラム１２を交互に膨縮させてもよい。交互に膨縮させてケーキを揉み解すことにより、粒子間の位置や密度に変化を付与し、洗浄効果を向上させることができる。ろ過室３内のケーキの状態に応じて正洗浄時に行ってもよい。

＜圧搾工程＞
正洗浄あるいは逆洗浄の前後の工程で、必要に応じて全てのダイアフラム１１，１２を膨張させて圧搾脱水を行ってもよい。

本実施例では、第１ダイアフラム１１および第２ダイアフラム１２にそれぞれ接続する高圧流体管１８から高圧流体を供給して全てのダイアフラム１１，１２を膨張させる。ろ過室３内でダイアフラム１１，１２により押圧されたケーキは圧搾作用を受けて固液分離が促進される。ろ布（図示せず）を透過した液分は排出孔９およびろ液管１０から外部に排出され、液分がさらに減少した脱水ケーキはろ過室３内に残留する。

＜開板・ケーキ排出工程＞
全ての工程が終了後、ろ板列を開いてろ過室３内の脱水ケーキを排出する。

本実施例ではダイアフラムを上下に２分割しているが、必要に応じて上下に３以上、あるいは上下左右に複数に分割してもよい。洗浄液の供給口から洗浄排液の排出口までダイアフラムを多段に構成することが望ましい。ろ過室３に連通する洗浄排液の排出口に近いダイアフラムを、洗浄排液の排出口から遠いダイアフラムより膨張させた状態で正洗浄することであれば本発明に属する。

本発明に係るフィルタープレスのケーキ洗浄方法は、洗浄液を最小限の使用量に抑えるだけでなく、ろ過室内の隅々までケーキを確実に洗浄できるものである。したがって、後工程にて脱水ケーキを処分する下水汚泥、あるいは産業排水汚泥や、脱水ケーキの有効利用を目的とするプロセスにおいて、脱水ケーキの性状が安定するとともに後処理工程の時間と手間を削減できる有益な技術となる。

１ フィルタープレス
３ ろ過室
５ 供給孔
９ 排出孔
１１ 第１ダイアフラム
１２ 第２ダイアフラム

Claims (2)

1. ろ過室（３）に連通する原液の供給孔（５）から洗浄液を供給し、ろ過室（３）に連通するろ液の排出孔（９）から洗浄排液を排出するフィルタープレスのケーキ洗浄方法において、
   ダイアフラム（１１，１２）を複数に分割してそれぞれ独立して膨縮可能に構成し、
   ろ過室（３）に連通する洗浄液の排出口に近いダイアフラム（１２）を、
   ろ過室（３）に連通する洗浄液の排出口から遠いダイアフラム（１１）より膨張させた状態で洗浄液を供給する
   ことを特徴とするフィルタープレスのケーキ洗浄方法。
   
2. ろ過室（３）に連通するろ液の排出孔（９）から洗浄液を供給するフィルタープレスのケーキ洗浄方法において、
   ダイアフラム（１１，１２）を複数に分割してそれぞれ独立して膨縮可能に構成し、
   それぞれダイアフラム（１１，１２）を交互に膨縮させながら洗浄液を供給する
   ことを特徴とするフィルタープレスのケーキ洗浄方法。

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