JPH07503409A - スラリー処理用プラントの操作方法 - Google Patents

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】 スラリー処理用プラント及びその操作方法本発明は請求の範囲第１項前文に記載 のスラリー処理用プラント及びその操作方法に関する。

この種のプラントはスラッジの脱水処理、特に食品とか薬品の処理、さらにはま た下水のスラッジ処理等に於いて、スラリーに含まれる固体部分を液体部分から 分離するのに使用される。

また、チャンバ（室）型フィルタプレス（以下、単にフィルタプレスと称する） に加えて、加熱ユニット並びに吸引ポンプまたは真空ポンプを備えたこの種のプ ラントは公知（ドイツ公開特許公報ＤＥ−Ａ−３９０１８５１；欧州公開特許公 報ＥＰ−Ａ−０２６３１９７）であるが、これらポンプは濾過液を吸引除去する ことのみ使多くの場合、フィルタプレス内に形成されるスラリー中の浮遊物から なるフィルタケーク（濾滓）は、さらに次の処理、特に乾燥処理を受ける。この ため、従来のプラントではフィルタケークをフィルタプレスから取り出し、再度 乾燥用プラントに装填しなければならず、医療分野に於いては、通常原則として 要求される必要なフィルタケークのクリーニング及び無菌化処理を考慮しなけれ ばならないので、乾燥用プラントの操作は非常に複雑なものとなる。

それ故、本発明の基礎となる目的は殆ど追加費用を要することな（、スラリーの 比較的広範囲な処理を可能にするスラリー処理プラントを提供すると共に、特に 有利なその操作方法を提供することにある。

請求の範囲に記載の本発明の特徴通り、本発明は前述の次なる処理、特にフィル タケークをフィルタプレスから移動することなく、それを緩やかに乾燥する処理 が可能となるスラリー処理プラントを創出するものである。その結果、スラリー の広範囲にわたる処理が比較的簡素のプラントによって可能となり、処理過程は かなり簡素化され、費用の掛からぬものとなる。更に、プラントを極めて小型に 構成することが出来ると共に、移動可能に設計することが可能となる。

本発明によるスラリー処理プラントでは、どんな場合でもフィルタプレス内のフ ィルタケークを、その表面積が大きくなるような環境で形成するが、このことは 急速濾過操作にとって必要なことであると同時に、この環境は次の処理工程に於 いても利用される。従って最終的には、真空にまで減圧した圧力でフィルタケー クを扱えるフィルタプレスがふされしく、またフィルタケークを接触加熱できる フィルタプレスが極めてふされしい。同様に、熱ガスの良好な分布のために、分 岐ラインを備えたスラリー供給ラインまたは濾過液ラインまたはその両者を利用 できるから、熱ガスによる加熱のための予備調整が行き渡る。

以下、本発明の一実施例を示す図に基づいて、本発明をより詳細に述べる。図に 於いて： 第１図は本発明によるプラントの側面を示す図、第２ａ図は第１図に示したプラ ントの平面を示す図、第２ｂ図は第２ａ図に対応する図であるが、その上部の機 械部分を除去した状態を示す図、 第３図は第１図、第２ａ図、及び第２ｂ図に示すプラントの一部の縦断面を示す 図、 第４図は第１図、第２ａ図、及び第２ｂ図に示すプラントの原理を説明するため の図、 第５図は濾過及びそれに続くフィルタケークの乾燥過程に於ける種々のパラメー タの時間変化を示す図、そして第６図は濾過及びそれに続くフィルタケークの凍 結乾燥過程に於ける種々のパラメータの時間変化を示す図である。

以下、プラントの構造については原則として、機械類をそれらの構成要素並びに その間の接続関係と共に詳細に示す第４図を参照して述べるが、第１図、第２ａ 図、及び第２ｂ図は主として機械類の可能な空間配置を示すことを目的としたも のである。

プラントはその上部にバー２ａ、２ｂに懸架された複数のチャンバ型フィルタプ レート３（以下、単にフィルタプレートと称する）を有するフィルタプレス１を 備え（第１図、２ａ図）、これらフィルタプレート３はポンプ５及び圧力センサ ６を備えた油圧ユニット４によって一括して押圧される。フィルタプレスは供給 ライン７及びバルブ８を介して供給システム９に接続され、この供給システムは 撹拌タンク１０と、その上流側に設けた沈澱物を綿状の塊にする反応装置１１と 、撹拌タンク１０の下流側に接続され、模型ピストンポンプ、またはねじ羽根型 遠心ポンプとして設計される供給ポンプ１２と、このポンプの制御用としてこの ポンプとバルブ８との間に設けた圧力センサ１３とを備えている。供給ライン７ はさらに、バルブ１４を有する返送ラインを介して撹拌タンク１０に接続される 。

供給ライン７は、その中にスラリーの固体部分が定着することを避けるために、 図に示すフィルタプレス１の中央高さにする代わりに、その下側または上側、ま たはその中間で流れを変えられるように複数の点で接続開口させることも可能で ある。従って、固体部分が沈澱する傾向のある固体懸濁液は上方から、そして浮 遊傾向のあるものは下方から供給することが出来る。

フィルタプレス１は制御可能なバルブ１６を有する濾過ライン１５を介して濾過 液槽エフに接続される（第１図、第２ａ図）。このフィルタプレス１は、第３図 を参照して更に詳しく後述する模型プレスとして設計されているので、圧力ライ ン１８の第一分岐ライン１８ａ並びに返送ライン１９に接続される。圧力ライン １８は同時に加熱ラインとしての複数の分岐ラインを備え、温度センサ２０によ って監視される。圧力ライン１８は制御可能なバルブ２１ａを介して過熱蒸気ユ ニット２２へ、更に詳しくはこのユニットのボイラ２３の出力口へと導かれてい る。この過熱蒸気ユニット２２は、更に圧力ライン１８内の温度に基づいてボイ ラ２３を加熱する電熱装置２５の出力を制御する温度制御装置２４と、同様の仕 方で圧力制御装置２７の制御を受ける循環ポンプ２６と、制御可能なバルブ２９ を通り循環ポンプ２６の入力口に接続される返送ライン１９が、それを介して接 続される凝縮装置２８を備えている。更に水供給接続３１は圧力制御装置２７に よって制御されるバルブ３０を介して循環ポンプ２６の上流側に接続される。過 熱蒸気ユニットの代わりに、熱水ユニットまたその他の伝熱媒体ユニットを設け ても良い。

圧力ライン１８は更に二つの分岐ライン１８ｂ、１８ｃを有し、これらは制御可 能なバルブ２１ｂ、２１ｃを介して供給ライン７及び濾過液ライン１５にそれぞ れ接続されている。

過熱蒸気ユニット２２とは別に、プラントは更に過熱装置を有している。この装 置は熱気ユニット３２であって、このユニットはバルブ３．４ａを備えて供給ラ イン７に接続する分岐ライン３３ａと、圧力ライン３３のバルブ３４ｂを有して 濾過液ライン１５に接続する分岐ライン３３ｂを介してフィルタプレス１に接続 され、圧力ライン３３は同時にその分岐ラインと共に加熱ラインを構成している 。

熱気ユニット３２は温度制御装置３６によって制御される加熱器３５を有する加 熱装置３４を備え、この加熱装置を通して圧縮空気が流れる。圧縮空気は加熱装 置の上流側に接続され、圧力制御装置３８によって制御される圧力ポンプ３７に よって発生されるから、熱気ユニット３２は同時に圧縮空気ユニットを構成する 。

真空プラント４０は、バルブ３９によって熱気ユニット３２から分離された状態 で付加的に圧力ライン３３に接続されるから、圧力ライン３３は同時に排気ライ ンとしての働きをする。真空プラント４０は真空ポンプ４１と圧力制御装置４３ とを備え、真空ポンプ４１の下流側には制御可能なバルブ４２が接続され、圧力 制御装置４３は圧ツノライン３３内の圧力に応じて真空ポンプ４１を制御する。

上述のスラリー処理プラントは制御装置４４によって制御される。

これによってバルブは手動または選択可能なプログラムに従って開閉され、個々 のユニット並びにプラントは、例えば所定の圧力及び温度をセットすることによ って制御される。好ましくは熱気ユニット３２に組み込まれた圧力ポンプ３７と 真空ポンプ４１とによってフィルタプレス１内に約０．１ミリバールから約１６ バールの圧力を形成する事が可能であり、また加熱装置３４またはボイラ２３に よって、−４５℃と２５０℃との間の温度、即ち真空ポンプ４１によって形成さ れる周囲温度以下の温度を形成することが可能であることが望ましい。従って冷 凍ユニットは必要でなくなる。しかし、必要に応じてプラントがそうしたユニッ トを備え得ることは明かである。真空ポンプ４１には、吸引除去した蒸気を凝縮 させてその体積を減少させる凝縮器が取り付けられる。

第３図はフィルタプレスｌの主要部、即ち液透過性の濾布４５によって覆われ、 油圧ユニット４によって一括圧縮される複数のフィルタプレート３の縦断面図を 示す。これらフィルタプレート３はその中央部に供給ライン７につながる連続オ リフィス４６を備え、その両側に凹部４７を有し、この凹部の底には幕４８が設 けられている。凹部４７はオリフィス４６によって連結されたチャンバ（室）を 形成し、その底の領域は濾過液ライン１５の分岐ライン１５°に接続している。

チャンバは濾布４５によって完全にその輪郭を取るようにして覆われる。フィル タプレート３は更に圧力チャンネル４９を備え、この圧力チャンネルは幕４８の 後側に開口すると共に、圧力ライン１８の分岐ライン１８ａ並びに返送ライン１ ９に接続される。

フィルタプレスｌの内部は供給ライン７及びオリフィス４６を介して供給システ ム９から送られるスラリーによって満たされる。濾過液は濾布４５を通して濾過 液ライン１５の分岐ライン１５′に流れ、それを通って濾過液槽１７に流れ込む 。フィルタケーク５ｏは空洞部に残る。このフィルタケークは圧力ライン１８の 分岐ライン１８ａを介して圧力チャンネル４９内に蒸気を導入することによって 圧搾することができ、こうして第３図に示すように幕４８をチャンバ内に膨らま す。

フィルタプレス１はまた膜なしのフィルタプレートを備えることも可能である。

この場合、圧力チャンネルは同様にして鋳造の中空体として形成した空洞内に開 口し、その空洞を通って蒸気が圧力ライン１８の分岐ライン１８ａ及び返送ライ ン１９を介して、凝縮器２８、循環ポンプ２６、ボイラ２３がら成る循環路を流 れる。膜を設けた場合或いは設は無かった場合の何れの場合にも、導入した蒸気 はフィルタケーク５０との直接接触、または何れにしても濾布４５は幕４８と接 触するか、フィルタプレート自身と接触する薄い中間層を形成するので、はぼ直 接的なフィルタケークとの接触によってそれを加熱することができる。少なくと も後者の場合フィルタプレートはその材料の高熱伝導率と耐熱性から見て金属に よって形成されるべきである。耐熱性という点ではプラスチックプレートも多く の応用に充分なものではある。勿論フィルタプレートの電熱手段を設けることは 可能である。

フィルタプレスｌの開放後フィルタケーク５０を受けるために、細長い箱型容器 ５１（第１図）がフィルタプレス１の下側に設けられる。プラントは約２ｘ１． ４ｘＯ，８立方米と言う比較的小さい体積に納められ、移動可能である。

プラントはフィルタケーク５０を作りそれを更に処理するのに使用することがで き（第５図、第６図）、特にその状態に応じて注入可能またはバラバラな細片状 の材料によるフィルタケークの製造に使用することができる。例えば染料、薬品 、スープや飲料等の粉末、野菜や果物のスナック、その他多くのもが適し、次の 処理に対して種々の組合せが可能である。プラントはフィルタケーク５０の濾過 工程Ａ及びこれに続いてフィルタケークをフィルタプレスｌ内で乾燥する工程Ｂ を含む処理に特に非常に適している。スラリーは最初に沈澱物を綿状の塊にする 反応装置１１で作られ、そして連続的に撹拌タンク１０に送られ、更にそこで必 要なだけ撹拌される。次いで、バルブ８が開けられて、供給ポンプ１２が始動さ れる。その結果、スラリーはフィルタプレスｌ内に固形のフィルタケークが形成 されたことによって濾過液がごく僅かになるまで供給される。次いでバルブ８が 閉じられ、バルブ１４並びに３９．３４ａが開放され、供給ライン７はポンプ３ ７による吹き払い操作を受ける。フィルタプレス１がスラリー充填されている間 、濾過液の大部分は重力にょって濾過液ライン１５を通って濾過液容器１７に流 出する。バルブ２１ａを開放し、循環ポンプ２６を始動させることによって水ま たは蒸気を圧力ライン１８の第一分岐ライン１８ａを通してフィルタプレス１の 圧力チャンネル４９に流すと、幕４８は膨らんでフィルタケーク５０を圧搾する と共にある程度それを加熱する。水または蒸気は返送ライン１９を介して排出さ れる。

濾過工程Ａにおけるある種のパラメータと同様、次の工程もスラリーの種類、意 図する最終結果に応じて適合するようにする。第５図の例におけるスラリーは、 乾燥物質（ＤＭ）の体積百分率が０゜５から３５％の間、この例では約５％の化 学的懸濁液、鉱物性スラッジ、廃水スラッジ、または煙道ガス洗浄スラッジであ る。濾過時には、フィルタプレス１内の圧力ａを１５バールまで上げて、それを 約２５時間維持する。

濾過液の流れが所定の限界以下に落ちたときに、乾燥工程Ｂ、更　７に詳しくは フィルタケークの真空乾燥が始まる。このために真空プラント４０が稼働され、 フィルタプレス１内の圧力ａは５がら１゜Ｏミリバールの間の値、この例では５ ０ミリバールに減圧されて、そのまま維持される。更にボイラ２３の加熱装置２ ５による加熱を実施して蒸気を発生させ、最後にバルブ２１ａを開放すると、フ ィルタケーク５０はフィルタプレート３の幕４８を介して圧力チャンネル４９に 流れ込む蒸気によって加熱される。この時フィルタプレートの温度は１４０℃か ら２００℃の間の温度、この例では１６０度にまで上げられる。

フィルタケークの温度Ｃはこの場合蒸発のために常に５０℃以下に保たれる。フ ィルタケークは泡立ちそして最後には小穴をもった状態となり、この状態は次ぎ の過程においても圧力ａ及びフィルタプレート温度すの適性な方向と共に継続す る。もし蒸発が減少すると、フィルタプレートの温度は約７０℃減少する。フィ ルタケーク温度Ｃは、乾燥物質の含有量ｄが６５％と８５％の間にある限り、６ ０℃以上になってはならない。さもないとフィルタケーク５０は熱可塑性相また は膠相に入り、のり状の軟度を呈して塊状になってフィルタプレート３に粘着す るようになるからである。乾燥物質が８５％の限界を越えた後は、フィルタプレ ート温度は１４０℃まで上げられ、約２時間後に加熱を止める。フィルタケーク ５０は乾燥物質が約９５９６である限り、減圧下でさらに２時間乾燥され、その もう一つの方法（第６図）では、食品、薬品または化学製品から成る固体懸濁液 の濾過、例えば食品で言えば５乃至２０倍の過剰な液分を有する果物或いは野菜 の破砕片を含む懸濁液の濾過では、２乃至６バールの最大圧力、この例では３． ５バールの最大圧力を越えることなしに、約１５分間だけの濾過が行なわれる。

次の工程である凍結乾燥のために、圧力ａは０．５乃至２ミリバール、この例で は１ミリバール、何れにしても水の三重点圧力以下に下げられ、その結果フィル タケーク５０は強力に冷却される。フィルタケーク温度Ｃは約−２０℃まで降下 するから水分は、もしそれがすでに蒸発していなければ、固相に転換する。従っ て、ここでもまたフィルタケークは目の荒い状態にあるので、次の脱水操作の妨 げとはならない。フィルタプレート温度すはその時８０℃乃至１１０℃に昇温さ れ、ついで約７０℃に下げられるから、フィルタケーク温度Ｃは徐々に上昇し、 フィルタケーク５０の水分は徐々に昇華し、乾燥物質の含有率は９８％から９９ ％となる。フィルタプレートｂを約７０℃まで下げるのは、少な（ともフィルタ ケーク温度の上昇が５０℃以上になるのを防ぐには蒸発がもはや十分ではなくな ったときにフィルタケークを保護するために実施する。

真空乾燥と凍結乾燥との境界は本質的には圧力過程によって与えられる。より厳 密には、蒸留水の場合の三重点圧力６．３ミリバールにある。しかし、含有塩分 または糖分に応じて、多い少ないの程度の差はあるものの、この点以下であるこ とが可能である。スラッジ及びそれと同様のものに対する凍結乾燥を行なうこと は明らかに排除されるものではないが、これにかがる高い費用は一般的には必要 ではなく、それはより繊細な製品の場合に価値あることであり、逆にそうした繊 細な製品に対しては真空乾燥を施すことが明らかに可能である。

上述の二つの処理方法において、フィルタケーク５０の乾燥状態は監視され、圧 力及び温度はその乾燥度合いにしたがって制御される。この状態監視は、例えば 以下の方法の一つまたは幾つかを用いて実施することが可能である。即ちニ ー　フィルタケーク５０の内部温度を測定する、−真空ポンプ４２の凝縮器に形 成される凝縮液量を測定する、−乾燥時における圧力過程を監視する等である。

追加工程として、例えば、主として製菓業の適切に設備されたプラントにおいて 、濾過過程Ａの後で過熱蒸気による殺菌消毒を行なうことが可能である。このた めには、バルブ２１ｂ、２ＩＣを開放し、圧力ライン１８の分岐ライン１８ｂ１ １８ｃを介して循環ポンプ２６によってフィルタプレス１へ蒸気を送り込む。バ ルブ２１ｂ、２１ｃを閉めた後、バルブ３４ａ、３４ｂを開いて圧力ライン３３ の分岐ライン３３ａ、３３ｂを介してフィルタプレスｌ内に熱気ユニット３２か ら熱気を流すことによってフィルタケークを予備乾燥することができる。その後 、乾燥工程Ｂを上述の真空乾燥または凍結乾燥によって完結させる。

フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＰＴ、　Ｓ Ｅ）、　ＡＵ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＺ、　ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ、　Ｎｏ、　ＳＫ 、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スラリーを濾過するためのフィルタプレス（１）と、スラリーを供給するた めの供給ライン（７）と、濾過液を排出するための濾過液ライン（１５）を有す るスラリー処理用プラントであって、このプラントはフィルタプレス（１）の内 部に制御された減圧を作り出す手段を備えていることを特徴とするスラリー処理 用プラント。 ２．前記手段はフィルタプレス（１）内に１００ミリバールまでの制御された減 圧を作り出すのに適していることを特徴とする請求項１に記載のプラント。 ３．前記手段はフィルタプレス（１）内に７ミリバールまでの制御された減圧を 作り出すのに適していることを特徴とする請求項２に記載のプラント。 ４．前記手段はフィルタプレス（１）内に０．５ミリバールまでの制御された減 圧を作り出すのに適していることを特徴とする請求項３に記載のプラント。 ５．前記制御された減圧を作り出す手段は排気ラインを介してフィルタプレス（ １）に接続された真空ポンプ（４１）を備えていることを特徴とする請求項１、 ２、３または４のいずれかに記載のプラント。 ６．前記排気ラインは供給ライン（７）に接続開口していることを特徴とする請 求項５に記載のプラント。 ７．前記排気ラインは濾過液ライン（１５）に接続開口していることを特徴とす る請求項５または６に記載のプラント。 ８．フィルタプレート（３）の温度を変化させる手段を備えていることを特徴と する請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれかに記載のプラント。 ９．前記温度を変化させる手段は少なくとも一基の加熱装置を備えていることを 特徴とする請求項８に記載のプラント。 １０．少なくとも一基の加熱装置は流動性の媒体を加熱するのに適していて、こ の媒体をフィルタプレス（１）に送給する加熱ラインが設けられていることを特 徴とする請求項９に記載のプラント。 １１．前記加熱ラインはフィルタプレート（３）の空洞部に接続開口しているこ とを特徴とする請求項１０に記載のプラント。 １２．加熱装置は過熱蒸気ユニット（２２）、または熱湯ユニット、または熱伝 導媒体ユニットとして設計されていることを特徴とする請求項１０または１１に 記載のプラント。 １３．加熱装置か熱気ユニット（３２）として設計されていることを特徴とする 請求項１０または１１に記載のプラント。 １４．フィルタプレス（１）は、フィルタプレート（３）と膜（４８）との間に ある空洞部に接続開口する圧力ライン（１８ａ）を有する膜プレスとして設計さ れ、加熱ラインは圧力ライン（１８ａ）に接続開口することを特徴とする請求項 １０、１１、１２または１３のいずれかに記載のプラント。 １５．フィルタプレート（３）は鋳造され、空洞部は金属の鋳造中空体によって 囲われていることを特徴とする請求項１１、１２または１３のいずれかに記載の プラント。 １６．供給ライン（７）は撹拌タンク（１０）を備えた供給システム（９）から 延在していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１ ０、１１、１２、１３、１４または１５のいずれかに記載のプラント。 １７．沈澱物を綿状の塊にする反応装置（１１）は撹拌タンク（１０）の上流側 に設けられることを特徴とする請求項１６に記載のプラント。 １８．フィルタプレス（１）を充填するために、遠心ねじ羽根を有する供給ポン プ（１２）が設けれることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８ 、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７のいずれかに記載 のプラント。 １９．プラントは移動可能に設計されていることを特徴とする請求項１、２、３ 、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７ または１８のいずれかに記載のプラント。 ２０．フィルタケークを製造及び乾燥するために、懸濁液をフィルタプレス（１ ）に供給して濾過し、上限圧力２００ミリバール以下に減圧したフィルタプレス （１）内の圧力によってフィルタケークを乾燥し、フィルタプレート（３）の温 度を少なくとも下限温度４０℃以上に保つことを特徴とする請求項９、１０、１ １、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９のいずれかに記載し たプラントを操作する方法。 ２１．フィルタプレス（１）内の圧力及びフィルタプレート（３）の温度はフィ ルタケーク（５０）の乾燥度合によって制御されることを特徴とする請求項２０ に記載のプラント操作方法。 ２２．乾燥工程において、フィルタプレス（１）内の圧力を下限圧力５ミリバー ル以上に保ち、フィルタプレート（３）の温度を下限温度７０℃と上限温度２０ ０℃との間に保つことを特徴とする請求項２０または２１に記載のプラント操作 方法。 ２３．懸濁液は化学薬品懸濁液、鉱物スラッジ、廃水スラッジ、または煙道ガス 洗浄スラッジであることを特徴とする請求項２２に記載のプラント操作方法。 ２４．乾燥工程において、フィルタプレス（１）内の圧力を上限圧力７ミリバー ル以下に保ち、フィルタプレート（３）の温度を下限温度４０℃と上限温度１６ ０℃との間に保つことことを特徴とする請求項２０または２１に記載のプラント 操作方法。 ２５．懸濁液は食品製造から出る固体懸濁液、好ましくは野菜または果物の懸濁 液、または医薬品製造、化学薬品製造から出る固体懸濁液であることを特徴とす る請求項２４に記載のプラント操作方法。 ２６．乾燥工程において、フィルタプレス（１）内の圧力およびフィルタプレー ト（３）の温度は、乾燥物質含有率が６５％と８５％の間にあるかぎり、フィル タケークの温度か６０℃を越えることのないように指示、制御することを特徴と する請求項２０、２１、２２、２３、２４または２５のいずれかに記載のプラン ト操作方法。 ２７．乾燥工程において、フィルタプレス（１）内の圧力およをフィルタプレー ト（３）の温度は、フィルタケークの温度か５０℃を越えることのないように指 示、制御することを特徴とする請求項２５および２６に記載のプラント操作方法 。