JPH03501096A - 2段式バッチフィルタ装置及び濾過方法 - Google Patents
2段式バッチフィルタ装置及び濾過方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
2段式バッチフィルタ装置及び濾過方法R咀旦背旦
本発明はフィルタ装置及び濾過方法、特に液体一固体混合物から液体を除去する
2段式バッチフィルタ装置及びその方法に関する。
都市廃水及び産業廃水の処理システムは、これらが発生する流出水の品質を向上
することが絶えず要求されている。
最近の浄水条例では都市廃水及び産業廃水の全処理システムは懸濁固体、溶解固
体、重金属含量などの点で従来よりも厳しい基準を満たすことが要求される。廃
水処理産業は広範囲に異なる入力負荷を能率的に処理しがっ合理的な費用で運転
できる実用的なシステムをめている。生じた「固体J廃棄物がもし未だ効用があ
れば、また濾液に懸濁固体のみならず溶解固体も無いならば、かがる廃水処理シ
ステムにとって有利である、
廃水処理システムにおいて懸濁固体を抽出する際の最も大きい問題は、システム
へ供給される組成物から最大量の固体を抽出することである。抽出できる固体の
割合は、入力負荷の固体の割合、システムへ供給される大刀の組成、有機物対無
機物の割合、懸濁物の重量その他の各種因子に応じて変化する。一般に、廃水脱
水システは15%ないし30%の固体レベルを得るが、これは相当な費用で長い
処理プロセスでのみ達成される。使用されている各種脱水システム(スクリュー
、ハネカムロール、ドラムプレスなど)には全て制限がある。
Gwilliam(Gwilliam I)の米国特許第3.687.287号
は圧力フィルタを利用してスラリの液体含量を減少する2段式方法を開示してお
り、この圧力フィルタは筒状フィルタ素子、内外両管状体、及びフィルタを濾過
隔室と圧力隔室とに分割する不透過性弾性スリーブから成る。スラリは低圧でフ
ィルタ素子に強制通過せしめられ液の殆どを除去してフィルタケーキを形成し、
次いで弾性スリーブを高圧で変形せしめてケーキから液を更に絞り出す。開示さ
れた方法は安全上の問題を生じまた発生するのが高価な高圧(500psi)を
用いている。なお、この方法と装置は圧縮空気を用いてフィルタケーキをフィル
タ素子から除去する。これは全内方管状体を降下し、ケーキが排出されるまで圧
縮空気を導入し、次いで内方管状体を上昇して初期位置へ戻す追加のステップを
必要とする。
Gwilliam(GvilLiam II)の米国特許第3.753.4.9
9号は、GvilLiam Iと同様に、筒状フィルタ素子、内外両管状体、及
びフィルタを2つの隔室に分割する不透過性弾性スリーブから成るスラリの液体
含量を減少する2段式圧力フィルタを開示している。Gwilliam IIの
弾性スリーブは残部よりも実質的に厚い少なくとも1個の環状部分を有し、この
厚い弾性スリーブ部分に対応した位置に薄いフィルタケーキを生じる。この目的
はケーキの排出を容易ならしめるために部分的に厚いフィルタケーキを作ること
である。しかし、GvilLiam Iにおけるように、全内方管状体を降下し
、ケーキが排出されるまで圧縮空気を導入し、次いで内方管状体を上昇して初期
位置へ戻す追加のステップを利用することがやはり必要である。
Verri et al、の米国特許第4.533.472号は孔あきバスケッ
トにより支持された管状フィルタ布及びフィルタを環状濾過スペースと環状圧力
スペースとに分割する環状膜から成る2段式圧力フィルタを開示している。第1
段階は液体スラリをフィルタ布に強制通過させてフィルタケーキを形成し、第2
段階は空気圧力を導入して膜を変形させ、かくしてフィルタケーキから液を更に
絞り出す。フィルタケーキはバスケットと膜との構成をその初期位置から除去す
る液圧作動器及び軸の操作により排出される。これにより、フィルタ布が裏返さ
れてフィルタケーキを排出する。而してVerri et al、は液圧作動器
及び軸の使用を必要とするという追加のステップを含む。
Randle et al、の米国特許第3.900.403号は工程が一つの
段階のみから成ること以外はGwilliam及びVerri et al。
と同様の筒状圧力フィルタを開示し、加圧不透過性スリーブによりスラリをフィ
ルタ素子に強制通過させ、液を除去して「乾燥」フィルタケーキを形成する。フ
ィルタケーキの排出は、空気を注入しシリンダを作動してフィルタ布をスライド
降下させてケーキを布から押し離すか、或は捩りモードのトランスジューサによ
り全フィルタ体を振動することによる。フィルタケーキを除去するいずれの手段
も装置に関連した追加の機械的ステップを表す。
これら特許の全てはフィルタ布に形成されたフィルタケーキを絞るために不透過
性スリーブを利用するバッチフィルタを開示している。しかし、いずれもフィル
タケーキの除去を達成するために追加の機械的ステップと装置を必要とする。故
に、液体/固体混合物から液の50%までを除去でき、これにより高価な保全集
約型の機械化されたステップを必要そすることなく、形成されたフィルタケーキ
を簡単に効果的に経済的にかつ安全に除去できる2段式筒状圧力フィルタ装置及
び方法が必要とされている。
本発明の目的は第1段階においてスラリを低圧でフィルタ手段に強制通過させて
フィルタケーキを形成し、第2段階において弾性ブラダ(bladder)を高
圧で変形させてフィルタケーキと接触させ、ケーキから更に液を絞り出して固体
の50%までの除去を達成する。
本発明の目的はフィルタケーキを安全に、経済的にかつ効果的に排出できるかか
る2段式バッチフィルタ装置および方法を提供することである。
本発明の他の目的は従来技術に見られる同様のフィルタよりも低い圧力で第2段
階で働く2段式バッチフィルタ装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は液体/固体混合物から液を除去し、これにより濾過後に残る
固体をフィルタ自体を操作するのに十分な燃料として利用する2段式バッチフィ
ルタ装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的はフィルタ部材上に形成されたフィルタケーキが孔あきフィル
タ支持胛の構造支持体を与えるようにしたフィルタ装置及び方法を提供すること
である。
本発明の他の目的と利点は以下に記載され、またこの記載からも一部明らかであ
り、又は本発明の実施により理解される。本発明の目的と利点は、特許請求の範
囲に指摘した装置及び組合わせにより実現でき、得ることができる。
R咀二去灼
上記目的を他成形するために、実施され広範に述べられる本発明によれば液体/
固体混合物から液体を除去する装置が提供される。装置は、第1環状スペースを
形成すべく孔あき支持フレームの内側に位置する剛性の気体不透過性室を有する
。エラストマブラダは孔あき支持フレームの外面上に位置し、膨張して第1環状
スペースと流体連通した第2膨張可能環状スペースを形成する。孔あきフィルタ
支持肩はヒンジにより取り付けられ、閉鎖位置においてエラストマブラダと孔あ
きフィルタ支持肩との間に第3環状スペースを形成する。フィルタ支持との面に
フィルタ手段が設けられる。また液体一固体混合物を圧力で第3環状スペースへ
導入し圧縮空気を膨張可能環状スペースへ供給する手段も設けられる。
フィルタは液体−同体混合物を第3環状スペースへ低圧で導入し、かくして混合
物の液体部分をフィルタ手段及び孔あき支持肩に強制通過させ、これにより実質
的に固体のフィルタケーキを形成する。この段階はフィルタ手段上に形成される
フィルタケーキが液体−同体混合物の流れを妨害するまで継続する。次いでガス
圧力を膨張可能環状スペースへ導入してエラストマブラダを変形し、これをフィ
ルタケーキと接触させ、ケーキから追加の液を絞り出す。この第2段階が完了す
ると、ヒンジ止めしたフィルタ支持肩が開かれ、固体フィルタケーキがフィルタ
手段から排出される。
剛性気体不透過性室、孔あきの支持されたフレーム、エラストマブラダ、及び孔
あきフィルタ支持肩が筒状形を持ち、かつ一つの開放端と一つの閉鎖端とを持つ
のが好ましい。また、室、支持フィルタ、ブラダ及び支持肩の開放端をこれに隣
接した上板カバーにより閉じるのが好ましい。
上板カバーと室の閉鎖端との間の距離を変化できるねじ部材により上板カバーを
室へ取り付けるのが好ましい。
第3環状スペースを複数個の区分に分割してフィルタケーキ区分の形成を許容し
ケーキの除去を容易ならしめるのが好ましい。これは第3環状スペースを横切っ
て延びる可撓性分割器により達成できる。ヒンジに隣接して2個の可撓性分割器
を設けてフィルタケーキの半分体を2個形成すること、及び2個の可撓性分割器
をネオブレンの如きエラストマ材料から形成し、各分割器はヒンジに接触した縁
に沿って互いに接触した2個のストリップから成りストリップの対向縁をエラス
トマブラダにより分離することが好ましい。
エラストマブラダにより分離されたストリップの縁はモーμにするのが好ましい
。これは2個のフィルタケーキ半分体の分離を維持しながら第2濾過段階中に生
じるエラストマブラダの変形に分割器を一致させる。
区19皿里呈鋭朋
組み入れた添付図面は明細書の一部を構成し、本発明の好適実施例を示し、上記
の一般説明並びに下記の詳細な説明と共に、本発明の詳細な説明するのに役立つ
。
第1図は本発明の教示を組み入れた閉鎖位置にあるフィルタの横断側面図である
:
第2図は閉鎖位置にある第1図に示すフィルタの横断頂面図面である:
第3図はフィルタケーキの排出のために開放位置にある第1図のフィルタの横断
頂面図である。
旺星叉血皿の脱里
本発明を液体−同体混合物から液体を除去する好適実施例について開示する。
本発明によれば、剛性気体不透過性室が設けられる。ここに具体化し図示した如
く、剛性気体不透過性室は装置10内に後述の態様で懸架した筒状室12を含む
。筒状室は操作中に筒状部材に生じる圧力に耐える金属又はポリマ材料の如き任
意の気体不透過性材料から作ることができる。
開示した実施例では、筒状室の機能は膨張可能環状スの内面を与えることである
。室は装置を加熱或は冷却すべく室の壁と接触した作業流体との熱交換器として
も使用できる。
ここに具体化した如く、室は開放端14と閉鎖端16とを有する。閉鎖端は筒状
室12の閉鎖端16を介して導管20の内部と連通ずる第2図に示す開口18を
含む。
本発明によれば、第1環状スペースを画成すべく気体不透過性室の外側にこれと
隣接して位置する孔あき支持フレームが設けられる。ここに具体化した如く、室
12を包囲した孔あき閉鎖端付き筒状支持フレーム22があり、室12と支持フ
レーム22との間に第1環状スペース24を画成する。支持フレームは開放端2
6と閉鎖端28とを有する。閉鎖端28は筒状室12の閉鎖端16に隣接する。
ここに具体化した如く、支持フレーム22は筒状側壁と閉鎖端28とにパーホレ
ーション23を含む。第1図に最も明瞭に示す如く、筒状室のフレームは室12
と支持フレーム22との間で垂直かつ周方向に配置されたスペーサにより室12
から一定の距離に維持される。
本発明によれば、孔あき支持フレームの外面の上に位置するエラストマブラダが
設けられ、ここでは閉鎖端付き筒状ブラダ22.!−して具体化される。ブラダ
及び気体不透過性室は孔あき支持フレームを介して第1環状室と流動連通した膨
張可能環状スペースを画成する。ここに具体化し7た如く、ブラダ32は開放端
34と閉鎖端36とを有する。
ブラダ32はパー・ホレーシラン23を有する筒状支持フレーム22の面の上に
位置する。而して、圧縮空気の如き作業流体を第1環状スペースへ注入すると、
この流体はバーホレーション23を通過しエラストマブラダ32を膨張して筒状
室12の外面と膨張可能ブラダ32の内面との間に膨張可能環状スペースを形成
する。ここに具体化した如く、エラストマブラダ32の閉鎖端36はブラダ32
の開放端34を筒状室12に対して密封関係に維持するように配置された周方向
ビード38を含む。導管20の外部ねじ42上に位置するナツト40により導管
20が筒状室12へ取り付けられているから、密封関係が図示の実施例に維持さ
れる。導管20は上板46の開口44を通る。1対のナツト、即ち下方ナツト5
0と上方ナツト48は導管20の上方外部ねじ52上に配置される。上方ナツト
50を締め、而して上方ナツトと筒状室12の閉鎖端16との間の距離を減少す
ることにより、室12の開放端14が上板46の方へ引かれ、ブラダ32の開放
端34が筒状室12と上板46の下面の密封部材54との間で捕捉される。周方
向ビード38は、第1環状スペース24の流体圧力がブラダ32を膨張し開放端
34を上板46またはこれに関連した密封部材54との密封関係から引き出すこ
とを阻止する。而して、導管20は上板46と筒状室12の閉鎖端16との間の
距離を変化する。また導管20はガス圧力供給手段(図示せず)と第1環状スペ
ース24とを流動連通させる。本発明によれば、孔あきフィルタ支持肩が装置ヘ
ヒンジにより取り付けられる。フィルタ支持肩はヒンジーヒで開放および閉鎖位
置へ回転でき、フィルタ支持肩は閉鎖位置ではエラストマブラダ及び第1フィル
タ支持部材を包囲した第3環状スペースの一つの壁を画成する。ここに具体化し
第3図に最も明瞭に示した如く、4個のヒンジ止め扉56.58.60.62が
設けられ、これは第3図に開放位置に、第1図と第2図に閉鎖位置に示されてい
る。扉は上板46を通るヒンジボルト64上でヒンジ作用し、上板と対向して下
板66へ取り付けられ、下板66及びブラダ32の閉鎖端36はその間にスペー
ス68を画成する。ここに具体化した如く、装置は筒状支持フレームの外周縁の
真下のブラダの外周部分におけるOリングシール70として示されたシールを含
む。下板70は○リング70を特定の周方向場所に位置させる溝を含む。01J
ングの機能はブラダ32の外面へ導入された液体一固体混合物が下板66とブラ
ダ32との間に入るのを阻止する。
孔あきフィルタ支持[56−62は第2図に示す閉鎖位置にあるとき、エラスト
マブラダ32とフィルタ支持5v!22とを包囲した第3環状スペース72を画
成する。
本発明によれば、第3環状スペースに面するフィルタ支持肩の面にフィルタ手段
が設けられる。ここに具体化し第3図に最も明瞭に示す如く、ffW56−62
はその内面にフィルタ部材74を有する。本発明に用いるフィルタの性質は、処
理される液体一固体混合物に依存する。プラスチック又は金属繊維からメツシュ
を構成した織製メツシュ材料のフィルタを用いて特定の成功例が経験されている
。
好ましくは、装置は第3環状スペースを複数個の区分に分割する手段を含む。こ
こに具体化され第2図に最も明瞭に示された如く、筒状ブラダ32の外面に接触
する第3環状スペース72を横切って延びた可撓性分割器76が設けられる。図
示の実施例において、各可撓性分割器は第3環状スペース72内に縦方向に配室
されたエラストマ材料の2つのストリップを含む。ストリップは平行であり、ヒ
ンジ64と接触するストリップの一縁に沿って互いに接触し、ストリップの対向
縁はエラストマブラダ32により分離される。而して、エラストマブラダ32と
可撓性分割器76との間に密封関係がある。この密封装置はストリップがブラダ
32と接触したテーバ縁を有することにより容易になる。可撓性分割器の機能は
ヒンジff15’6−62が開いてフィルタケーキを排出するときフィルタ部材
の内面に形成されたフィルタケーキが容易に除去されるように第3環状スペース
72を分割することである。ケーキを形成する固体が強力でありかつフィルタへ
頑丈に結合されているような用途では、分割器無しにはフィルタケーキをフィル
タの面から除去することは困難である。
本発明によれば、装置は液体一固体混合物を圧力で第3環状スペースへ導入する
手段を含む。第1図に示す如く、上板46は液体−同体混合物を供給する手段(
図示せず)と流動連通した開ロア8を含む。本発明によれば、気体不透過性室1
2とブラダ32との間の膨張可能環状スペースへガス圧力を供給する手段(図示
せず)が設けられる。ここに具体化した如く、ガス圧力を供給する手段は導管2
0の内部と流動連通している。
装置二操作
第1図、第2図に示す装置では、液体−同体混合物は圧′力で開ロア8を経て第
3環状スペース72へ入る。液体一固体混合物に対する圧力により、液がフィル
タ74、及び[58ないし62のパーホレーションを通る。追加の液−固体渭合
物が第3環状スペース72を連続的に通過する結果、フィルタ部材74の内面に
ケーキが蓄積する。ケーキの特性、即ちその密度と透過性が追加の液−面体混合
物を装置に通すのに過度の圧力と時間を要する如きものであれば、液体一固体混
合物の流れは停止し、圧縮ガスが導管20から第1環状スペース24へ供給され
る。ガスは筒状支持フレーム22のバーホレーションを通り、ブラダ32を1i
56−62へ向かう方向に放射方向外方へ膨張させる。
これにより追加の液がフィルタケーキから取り出され、好適操作モードではフィ
ルタケーキは固体含量が35ないし50%になる。かかる固体含量を達成すべく
ケーキから液を取り出すのに必要な圧力は125psi以下である。装置の扉に
堆積するフィルタケーキは構造結合性を有するから、装置10の扉はケーキが追
加の強度を与えるから脱水工程中にブラダの発生する圧力に耐えるのに十分な強
度を持つ必要がない。
而して、本発明は液体一固体混合物を能率的かつ効果的に脱水する装置及び操作
方法を提供する。更に、方法を行う装置は製作と維持が比較的に簡単であり、容
易に自動化できて液体−同体混合物のバッチ型方法を提供する。
本発明は好適実施例により開示したが、これに限定されない。本発明の範囲は添
付の請求の範囲及びその均等物に規定される。
FIG、/。
FIG、 2゜
FIG、 3゜
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.液体一固体混合物から液を除去する装置であって、下記のものを含む: 剛性気体不透過性室; 前記気体不透過性室に隣接してその外側に配置されその間に第1環状スペースを 画成する孔あき支持フレーム;前記孔あき支持フレームの外面の上に位置するエ ラストマブラダ、前記ブラダ及び前記室は前記孔あき支持フレームのパーホレー ションを通じて前記第1環状スペースと流動連通した膨張可能環状スペースを画 成し;前記装置ヘヒンジ止めされた孔あきフィルタ支持扉、前記フィルタ支持扉 は開放位置及び閉鎖位置ヘヒンジ上で回転でき、前記フィルタ支持扉は閉鎖位置 にあるとき前記エラストマブラダ及び前記フィルタ支持部材を包囲した第3環状 スペースの一壁を画成し; 前記第3環状スペースに面する前記フィルタ支持扉の面におけるフィルタ手段; 前記液体一固体混合物を前記第3環状スペースへ圧力で導入する手段;および ガス圧力を前記膨張可能環状スペースへ供給する手段。 2.前記第3環状スペースを複数個の区分に分割する手段を含む請求項1記載の 装置。 3.前記手段の各々は前記エラストマブラダに接触する前記第3環状スペースを 横切って延びた可撓性分割器を含む請求項2記載の装置。 4.前記可撓性分割器の各々はエラストマ材料の2本のストリップを含み、前記 ストリップはヒンジに接触した一縁に沿って互いに接触し、前記ストリップの対 向縁は前記エラストマブラダにより分離された請求項3記載の装置5.前記フィ ルタ手段は織製メッシュ材料を含む請求項1記載の装置。 6.前記フィルタ手段の材料はプラスチックを含む請求項5記載の装置。 7.前記フィルタ手段の材料は金属繊維を含む請求項5記載の装置。 8.液体一固体混合物から液を除去する装置であって、下記のものを含む; 剛性気体不透過性室、前紀室は一つの開放端と一つの閉鎖端とを有し、 前記室との間で第1環状ストリップを画成する孔あき閉鎖端付き筒状支持フレー ム、前記支持フレームの前記閉鎖端は前記室の閉鎖端に隣接する; 前記孔あき支持フレームの外面の上に位置する閉鎖端付き筒状エラストマブラダ 、前記ブラダ及び前記室は前記孔あき支持フレームのパーホレーションを通じて 前記第1環状ストリップと流動連通した膨張可能環状スペースを画成し; 前記室、前記支持フレーム及び前記ブラダの開放端に隣接した上板カバー; 前記上板カバーに関して前記ブラダの開放端をシールする手段; 前記上板カバーを前記室へ取り付ける手段;前記装置ヘヒンジ止めされた孔あき 閉鎖端付き筒状フィルタ支持扉、前記フィルタ支持扉は開放位置と閉鎖位置ヘヒ ンジ上で回転でき、前記フィルタ支持扉は閉鎖位置では前記エラストマブラダ及 び前記フィルタ支持部材を包囲した第3環状スペースの一壁を画成し、 前記第3環状スペースに面する前記フィルタ支持扉の面におけるフィルタ手段; 前記液体一固体混合物を前記第3環状スペースへ圧力で導入する手段; ガス圧力を前記膨張可能環状スペースへ供給する手段。 9.前記取り付け手段は前記上板カバーと前記室の閉鎖端との間の距離を変える 少なくとも一つのねじ切りした部材を含む請求項8記載の装置。 10.前記密封手段は前記ブラダの縁を前記室の前記開放端と前記上板との間に 閉じ込める手段を含む請求項9記載の装置。 11.前記ガス圧力供給手段は前記上板カバーを貫通する剛性ガス導管を含み、 前記導管の一端は前記室の閉鎖端へ取り付けられ、前記ガス導管の内部は前記第 1環状スペース及びガス圧力源に流動連通する請求項8記載の装置。 12.前記装置は前記上板カバーに対向した下板カバーを含み、前記下板カバー 及び前記ブラダの前記閉鎖端はその間にスペースを画成し、前記装置は前記液体 一固体混合物が前記スペースへ入るのを阻止する弾性密封手段を含む請求項8記 載の装置。 13.前記密封手段は前記スペースにOリングを含み、前記Oリングは前記筒状 支持フレームの外方放射方向面に隣接した請求項12記載の装置。 14.前記第3環状スペースを少なくとも2つの区分に分割する手段を含む請求 項8記載の装置。 15.前記分割手段の各々は前記第3環状スペース内で縦方向に延びた1対のエ ラストマストリップを含み、前記ストリップは対向対の縁を有し、第1対の縁は 互いに隣接して前記ストリップが相互に平行となりその面が対接し、第2対の縁 は前記エラストマブラダにより分離され、前記ブラダの前記第2縁に隣接した前 記ストリップの面は前記ブラダの面と対接する請求項14記載の装置。 16.前記ストリップの第2縁はテーパである請求項15記載の装置。 17.液体一固体混合物から液を除去する方法であって、下記のことを含む; 液体一固体フィード混合物を環状スペースへ低圧で導入し、前記混合物は液を貫 通させるも固体を収集する孔あきフィルタ支持扉へ取り付けたフィルタ手段に強 制通過せしめられ、これにより実質的に固体のフィルタケーキを形成し; 前記フィルタケーキが前記フィルタ手段を通る前記混合物の流れを妨害するまで 前記混合物を前記環状スペースへ導入し; 圧縮空気を膨張可能環状スペースへ供給して前記固体フィルタケーキを抑圧する エラストマブラダの変形を生ぜしめ、これにより追加の液を前記ケーキから取り 出し、ヒンジにより開放位置へ取り付けた前記孔あきフィルタ支持扉を動かし、 前記フィルタケーキを前記フィルタ手段から排出する。 18.前記エラストマブラダを変形させるべく前記環状スペースへ供給される前 記圧縮空気は125psi以下の圧力である請求項17記載の方法。 19.前記排出されたフィルタケーキは35%ないし50%の固体含量を持つ請 求項18記載の方法。 20.前記フィルタ手段上に形成されたフィルタケーキは前記孔あきフィルタ支 持扉に構造結合性を与える請求項17記載の方法。
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