JPH0724402U - スラッジ脱水濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプと濾過室間に蓄圧器を介在させること
で、ポンプ停止時でも濾過室に対して蓄圧器から安定し
た加圧スラッジを供給できるようにした新規なスラッジ
脱水濾過装置を提供する。 【構成】 沈殿槽１内のスラッジＳを濾過室５へ圧送す
るポンプＰと濾過室間に、蓄圧器９を装備し、この蓄圧
器の入口側に逆止弁７を介在し出口側に主開閉弁１３を
介在させ、また蓄圧器には圧縮空気Ｅの圧力スイッチ３
１を設け、蓄圧器内の圧縮空気が設定値になるようポン
プを間欠運転制御させ、蓄圧器内に蓄めたスラッジを濾
過室に対して所定圧で加圧供給するようにしたスラッジ
脱水濾過装置である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、石材切削機や研磨機等から冷却水とともに排出される切削、研磨粉 泥を加圧濾過脱水し取り扱い易いケーク状にするもので、通称フイルタープレス と呼ばれるスラッジ脱水濾過装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、石材加工機からの石材配水中の石材加工粉泥をケーク状に脱水濾過する 公知の加圧脱水濾過装置（以下、スラッジ脱水濾過装置という）は、概ね下記の ような構成をなしている。 先ず、石材加工排水はそのまま、あるいは凝集処理されて、一時的に沈殿槽（ タンク）に集め貯蔵される。この沈殿槽（タンク）からポンプにて、上下型とこ の内周面に濾布をもつ濾過室に粉泥（スラッジ）を加圧供給し、濾過しつつ脱水 処理する。上記脱水濾過中は、常時運転されているポンプの吐出水圧力にてスラ ッジを濾過室に加圧供給し、脱水した分のスラッジを濾過室に除々に詰め込み、 やがて濾過室内が脱水濾過したスラッジで満杯になると、脱水効率が低下するの でこれを検出し、ポンプを停止する。この後、濾過室を上下に割り開き、ケーク 状に脱水処理されたスラッジを外部へ排出する。

【０００３】 ところで、上記従来のスラッジ脱水濾過装置には、下記のような問題点が現場 の作業者から指摘されている。 スラッジの脱水濾過中は、常時ポンプを運転してスラッジを濾過室に供給・加 圧し続けなければならない。そのため、ポンプを常時運転した状態に維持しなけ ればならず、スラッジをどんどん送り込むというポンプ本来の目的に反した使用 法になり、空回り運転による動力（電力）の無駄（ロス）が大きい。 上記ポンプのロス運転は、スラッジ中に摩耗性物質（砂、石粉等）が含まれて いることが多く、ポンプの寿命を著しく短くするばかりか、ポンプの交換保守に 手間が掛かり経済性やメンテナンス性に欠ける。ポンプの運転時間は極力短縮し たい。 そして、ポンプによる濾過室への直接的な加圧スラッジの付与は、ポンプの能 力により発生加圧力が大幅に異なる。その上、スラッジの脱水濾過抵抗の変動で 加圧力が大幅に変化され、終始一定したスラッジの加圧付与が困難になり、ケー ク状スラッジの品質も不安定にならざるを得ない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記従来のスラッジ脱水濾過装置が持つ多くの問題点に鑑み、ポン プと濾過室間に蓄圧器を介在させることで、ポンプを常時運転しなくても（ポン プ停止時でも）濾過室に対して、蓄圧器に蓄めた圧力でスラッジを安定して供給 できるようにした新規なスラッジ脱水濾過装置を提供することを目的にしている 。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成すべく本考案は、沈殿槽内のスラッジをポンプによる加圧吐出 力で脱水濾過機の濾過室へ直接圧送し、加圧脱水するスラッジ脱水濾過装置にお いて、上記ポンプと濾過室間に蓄圧器を装備し、上記蓄圧器の入口側に逆止弁を 介在し出口側に主開閉弁を介在させる一方、上記蓄圧器に圧力検出手段を設けて 蓄圧器内の圧縮空気が設定値になるようポンプを間欠運転制御させ、上記濾過室 に対して蓄圧器内に蓄めたスラッジを所定圧で加圧供給するように構成したこと を特徴とするスラッジ脱水濾過装置としたものである。

【０００６】

【作用】

本考案のスラッジ脱水濾過装置にあっては、濾過室へ沈殿槽内のスラッジをポ ンプによる加圧吐出力で供給するに際して、上記ポンプと濾過室間に装備した蓄 圧器内の圧縮空気が設定値になるようポンプは、間欠的にＯＮ，ＯＦＦ運転制御 される。これにより、ポンプを連続運転させなくても濾過室に対して蓄圧器内に 蓄めたスラッジを安定した所定圧で加圧供給する。 そして、濾過室へのスラッジ充満量が増加するに連れて、脱水量が次第に減少 しスラッジの脱水濾過が完了したところで、蓄圧器の出口側の主開閉弁を閉じ、 濾過室内のケーク状スラッジを排出する。

【０００７】 従って、ポンプの運転時間が減少できて、電力の大幅節減とポンプの早期消耗 を防いで耐久性が向上する。又、終始安定した所定の加圧力で脱水処理されるの で、ケーク状スラッジの品質も安定したものとなる。

【０００８】

【実施例】

以下、図面に示す実施例にて本考案を説明する。図１は本考案のスラッジ脱水 濾過装置の全体構成を示す正面図である。図２は本考案要部の拡大断面図、そし て、図３，４は本考案の作用を示す拡大断面図であり、図５，６は本考案のスラ ッジ脱水濾過装置の運転手順を示すフローチャート図である。図７は本考案によ るポンプの運転制御を示すタイムチャート図であり、図８は本考案による脱水量 ，電力量と時間との関係を示すモデル図である。

【０００９】 図１において、本考案のスラッジ脱水濾過装置１１は、石材加工排水中のスラ ッジ状の石粉泥を一時的に蓄める沈殿槽（タンク）１と、この沈殿槽（タンク） １内のスラッジを脱水濾過機３の濾過室５へ配管で加圧吐出するポンプＰとその 駆動用のモータＭと、上記ポンプＰと濾過室５間には入口側に逆止弁７を介在し た蓄圧器９とを装備している。更に、上記蓄圧器９の出口側には主開閉弁１３を 装備し、濾過室５に接続されている。然して、ポンプを常時運転しなくても（ポ ンプ停止時でも）、濾過室５に対して蓄圧器９内へ送り込まれたスラッジが空気 を圧縮させることで蓄められたスラッジ加圧力が付与される。

【００１０】 上記濾過室５は上型５Ａと下型５Ｂとからなり、上型５Ａの内周面には濾布１ ５が張設され、又上型５Ａの外壁面には脱水濾過後の水を外部へ導く排水弁２３ と、圧縮空気を濾過室５内へ導き、更なる脱水を助ける空気弁２５とを配置して いる。上記濾過室５の下型５Ｂは、面板の一部に排水口５Ｃを開口して常時面板 に溜る脱水を外部へ放出するほか、面板全体を覆う濾布１７を敷設している。こ の濾布１７は、下型５Ｂの左右に備える巻取ローラ１９とガイドローラ２１間で 張られている。他端１７Ａは濾布を張るための芯棒である。 更に、上記上型５Ａは機台Ｆ１上の２本の支柱ガイドＦに係合され、昇降シリ ンダ２７の駆動力により、図１の如く上型５Ａと下型５Ｂとが分離して開いた最 下位置と、図３の如く上型５Ａと下型５Ｂとが接合して濾過室５を形成した最上 昇位置の間を昇降移動する。また下型５Ｂの面板全体を覆う濾布１７は、下型５ Ｂが最下位置にある時、巻取力を付与された巻取ローラ１９により巻取られる。 しかして、面板全体を覆う濾布１７は、常に一定張力にて敷設された関係をな してスラッジの脱水濾過作用を行うほか、下型５Ｂが最下位置への移動時にケー ク状スラッジＳ´を巻取ローラ１９側へ移動し、遂には搬出コンベアＣ上に排出 落下する作用を行う。

【００１１】 続いて、本考案の要部構成を図１，２，３で説明する。スラッジを脱水濾過機 ３の蓄圧器９へ加圧吐出する上記ポンプＰのモータＭは、蓄圧器９の上部に配置 した圧縮空気の圧力検出手段である圧力計２９の圧力スイッチ３１のＯＮ，ＯＦ Ｆ動作により、運転，停止の間欠運転を司る制御器３３に接続して支配されてい る。 即ち、図３の様に蓄圧器９内のスラッジＳが高レベルＬ２にあって器内空気Ｅ を高く圧縮（ＰＨ）している時は、圧力スイッチ３１がＯＦＦとなり、モータＭ を停止状態とする。又、蓄圧器９内のスラッジＳが低レベルＬ１にあって器内空 気Ｅを低く圧縮（ＰＬ）している時は、圧力スイッチ３１がＯＮとなり、モータ Ｍを運転状態とする。しかして、蓄圧器９内のスラッジＳは両レベルＬ１，Ｌ２ 間にあり、且つ逆止弁７により閉じられた蓄圧器９内は、圧縮空気Ｅにより希望 する所定の加圧力が発生し、ポンプ停止時でも濾過室５に対して蓄圧器９に蓄め たスラッジの所定の加圧力が供給付与される構成になっている。

【００１２】 そして、主開閉弁１３と、脱水濾過後の水を外部へ導く排水弁２３と、圧縮空 気を濾過室５内へ導く空気弁２５及び昇降シリンダ２７は、各制御ユニットＵ１ ，Ｕ２により下記のような機能を与えられている。先ず、主開閉弁１３と排水弁 ２３とは、上記濾過室５の上型５Ａと下型５Ｂとが密閉した状態において、運転 開始指令が発せられると電気制御ユニットＵ１により開口動作され、脱水排出量 の減少感知指令で閉口動作される。次に空気弁２５は、上記各弁１３，２３の閉 口動作に反して開口動作指令されてエアを濾過室５へ供給し、脱水排出量が無く なる感知指令で閉口動作される。また、昇降シリンダ２７は、上記空気弁２５の 閉口動作による脱水完了指令で降下動作する。 即ち、本考案のスラッジ脱水濾過装置１１は、図示しない上位の制御装置（シ ーケンサ等）により、前記各制御器３３，Ｕ１をコントロールして下記に示すよ う運転制御されるのである。

【００１３】 以下、本考案のスラッジ脱水濾過装置１１が運転制御されるスラッジの脱水濾 過作用を、図５，６，７を加えて説明する。 先ず、脱水濾過機３の濾過室５へ沈殿槽１内のスラッジＳをポンプＰによる加 圧吐出で供給するに先立ち、図２の如く下型５Ｂを昇降シリンダ２７で上昇して 上型５Ａに密着する。即ち、図５のフローチャートに見るよう「濾過室を密閉」 （ア）した後、閉口していた「主開閉弁と排水弁とを開口」（イ）する。これで 、蓄圧器９内に残留する加圧スラッジＳが濾過室５へ送り込まれると、蓄圧器内 のスラツジ圧（空気圧Ｅ）が低レベルＬ１（ＰＬ）以下に低下し、圧力スイッチ ３１がＯＮとなり、モータＭを起動して「ポンプ運転」（ウ）とする。これで、 逆止弁７が開かれ、「スラッジをタンクから蓄圧器へ圧入＆蓄圧器から濾過室へ 供給」（エ）する作用が積極的に継続され、脱水処理量よりも供給量が上回って いるので「蓄圧器内の圧力検出」（オ）を圧力スイッチ３１が監視する。空気圧 Ｅが中間値内に有れば「ポンプ運転」（キ）は継続され、やがて蓄圧器９内のス ラッジＳが高レベルＬ２になって空気圧Ｅを高く圧縮して上限設定値ＰＨを越え ると、圧力スイッチ３１がＯＦＦとなり、モータＭを停止して「ポンプ停止」（ ク）状態とする。この「ポンプ停止」（ク）状態で逆止弁７が閉じられ、所定の 圧力まで高められた加圧スラッジＳが濾過室５へその脱水量（脱水処理速度）に 比例して送り込まれる。そして、除々に低下する蓄圧器９内の空気圧Ｅが低レベ ルＬ１になって下限設定値ＰＬを下回ると、圧力スイッチ３１がＯＮとなり、再 びモータＭを起動して「ポンプ起動」（カ）状態とする。

【００１４】 以上のように、ポンプＰと濾過室５間に装備した蓄圧器９内の圧縮空気Ｅが設 定値内になるようポンプは、間欠的にＯＮ，ＯＦＦ運転制御され、ポンプを連続 運転させなくても濾過室に対して蓄圧器内に蓄めた加圧スラッジが安定した所定 の圧力で加圧供給される。 ここで、ポンプの間欠運転制御作用を図７にて説明する。脱水処理の運転開始 時に、蓄圧器９内のスラッジ圧力が零近くまで低下しておれば、運転開始と同時 にモータＭが起動されてポンプ運転となり、空気圧Ｅ（スラッジ圧力Ｐ）が高レ ベルＬ２の上限設定値ＰＨになるまでの時間Ｔ１だけ運転が継続する。スラッジ 圧力Ｐの上昇に比例して脱水量Ｖも曲線のように増大する。高レベルＬ２の上限 設定値ＰＨで停止したモータは、蓄圧器９内の空気圧Ｅが低レベルＬ１になるま での時間ｔ１の後に、下限設定値ＰＬで圧力スイッチ３１がＯＮとなり、再びモ ータＭを起動してポンプ運転とする。この状態は、空気圧Ｅ（スラッジ圧力Ｐ） が高レベルＬ２の上限設定値ＰＨになるまでの時間Ｔ２だけ運転が継続する。以 下、蓄圧器９内の空気圧Ｅ（スラッジ圧力Ｐ）が低レベルＬ１と高レベルＬ２の 間に安定して維持されるようポンプの間欠運転は、運転時間Ｔ３，Ｔ４，・・・ 、停止時間ｔ３，ｔ４・・・のように作用する。尚、脱水量（脱水処理速度）Ｖ は、濾過室５へのスラッジ量が増大するに連れ次第に低下するので、運転時間Ｔ ３，Ｔ４は短くなり停止時間ｔ３，ｔ４は長くなり、必然的にこれに要する電力 量も減少する作用効果が発揮される。

【００１５】 上記のように安定した空気圧Ｅ（スラッジ圧力Ｐ）の管理のもとで、濾過室５ へのスラッジ充満量が増加するに連れて、脱水量の減少は図示しないが排水弁２ ３又は排水口５Ｃの所で「脱水量検出」（ケ）され、その脱水量が設定値よりも 少なくなるとスラッジの脱水濾過を完了とし「ポンプ停止」（コ）とする。ここ で、逆止弁７は自動閉口し、蓄圧器９の出口側の主開閉弁１３と濾過室上の排水 弁２３を「閉口」（サ）し「空気弁を開口」（シ）する。これで、圧縮空気が濾 過室内へ送り込まれて「通気濾過」（ス）を行い、「濾過水の排出検出」（セ） が無くなった所で「空気弁を閉口」（ソ）し、「脱水完了」（ナ）となる。 続いて、図４の如く昇降シリンダ２７を下げ「濾過室を開放」（ヌ）する。こ の下型５Ｂの開放作用に連動して下型５Ｂの面板全体を覆う濾布１７は、下型５ Ｂが最下位置への移動と共にケーク状スラッジＳ´を巻取ローラ１９側へ移動し 、遂には搬出コンベアＣ上に排出落下させ、「一工程終了」（ネ）となる。

【００１６】 上記のように、本考案スラッジ脱水濾過装置は、蓄圧器９内の圧縮空気Ｅが設 定値内になるようポンプを間欠的にＯＮ，ＯＦＦ運転制御するから、図８のよう になる。即ち、図８は濾過圧力，濾過面積を一定としたときの脱水量と時間の関 係を表しており、斜線で囲まれた面積Ｒが実際に必要な総動力量（総電力量）を 示している。しかし、従来方式のように連続してポンプ運転するものでは、矩形 ＯＡＢＣの面積分の総動力量（総電力量Ｐｏ＝Ｗ・ｔ）を必要とし、エネルギー ロスが半分以上ある。これに対して、本考案はＯＡｎＢで囲まれた面積分の総動 力量（総電力量Ｐｏ´≒Ｖ・ｔ）で良く、大幅なエネルギー節約が図られる。

【００１７】 又、本考案スラッジ脱水濾過装置は、ポンプを間欠的に運転制御してその運転 時間が大幅に短縮されているから、スラッジに摩耗性物質が含まれていてもポン プの摩耗を長期間にわたり最少限に抑えられ、蓄圧器９内へのスラッジ吐出作用 が長期間にわたり保証される。

【００１８】 本考案は、上記各実施例に限定されることなく、考案の要旨内で各部材の設計 変更が更に可能であること勿論である。例えば、圧力検出手段である上記圧力ス イッチ３１は、蓄圧器９内のスラッジの高低レベルＬ１，Ｌ２を検出するレベル スイッチによることができる。また、ポンプＰの型式やモータＭの制御器３１も 公知の適宜部材が適用される。

【００１９】

【効果】

本考案は上記のように、ポンプと濾過室間に蓄圧器を装備し、上記蓄圧器の入 口側に逆止弁を介在し出口側に主開閉弁を介在させる一方、上記蓄圧器に圧力検 出手段を設けて蓄圧器内の圧縮空気が設定値になるようポンプを間欠運転制御さ せ、上記濾過室に対して蓄圧器内に蓄めたスラッジを所定圧で加圧供給するよう に構成したから、ポンプの運転時間が大幅に減少して電力の大幅節減とポンプの 早期消耗を防いで耐久性を高められる効果がある。 又、濾過室内には、安定した所定のスラッジ加圧力が終始付与された状態で脱 水処理されるので、ケーク状スラッジの品質も安定したものとなる等多くの効果 が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のスラッジ脱水濾過装置の全体構成を示
す正面図である。

【図２】本考案要部の拡大断面図である。

【図３】本考案の作用を示す拡大断面図である。

【図４】本考案の作用を示す拡大断面図である。

【図５】本考案のスラッジ脱水濾過装置の運転手順を示
すフローチャート図である。

【図６】本考案のスラッジ脱水濾過装置の運転手順を示
すフローチャート図である。

【図７】本考案によるポンプの運転制御を示すタイムチ
ャート図である。

【図８】本考案による脱水量，電力量と時間との関係を
示すモデル図である。

【符号の説明】

１ 沈殿槽（タンク） ３ 脱水濾過機 ５ 濾過室 ７ 逆止弁 ９ 蓄圧器 １１ スラッジ脱水濾過装置 １３ 主開閉弁 １５，１７ 濾布 ２３ 排水弁 ２５ 空気弁 ２７ 昇降シリンダ ３１ 圧力スイッチ ３３ 制御器 Ｌ１ 低レベル Ｌ２ 高レベル Ｐ ポンプ Ｍ モータ Ｓ スラッジ Ｅ 空気圧 Ｐ スラツジ圧

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 沈殿槽内のスラッジをポンプによる加圧
   吐出力で脱水濾過機の濾過室へ直接圧送し、加圧脱水す
   るスラッジ脱水濾過装置において、上記ポンプと濾過室
   間に蓄圧器を装備し、上記蓄圧器の入口側に逆止弁を介
   在し出口側に主開閉弁を介在させる一方、上記蓄圧器に
   圧力検出手段を設けて蓄圧器内の圧縮空気が設定値にな
   るようポンプを間欠運転制御させ、上記濾過室に対して
   蓄圧器内に蓄めたスラッジを所定圧で加圧供給するよう
   に構成したことを特徴とするスラッジ脱水濾過装置。