JPS607839Y2 - 凍結融解処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は汚泥等被処理材を処理槽内に均一したレベルで
投入することが可能で、処理槽の有効利用をはかると共
に、未凍結汚泥が発生するのを防いで処理効率を高める
ことができる凍結融解処理装置に関する。

汚泥等水分を多量に含む被、処理材を廃棄処理する場合
には、予め十分な脱水を行うことが必要であるが、含有
水分を脱除する手段として被処理材を凍結した後に融解
して水の分離を効率的に行わせる処理方式がひろく利用
されている。

この処理手段を用いて汚泥を脱液処理するに際して、特
に留意すべき点は被処理材の凍結が迅速かつ均一に威さ
れることであり、か）る点に応え得るものとしては、第
１図に示す如く凍結運転時に冷却器として作用する複数
枚の平板形の熱交換器４，４を処理槽２内に収納して、
所定間隔を存する多列の平行に配置し槽壁に支持してな
る構造の凍結融解処理装置が提案されている。

この装置は、熱交換器４，４の熱交換面と被処理材との
接触面積が大きいために、迅速にかつ平均的に凍結させ
ることができるが、各熱交換器４．４の両側縁が処理槽
壁に対して密に接していることから、比較的粘度が高い
汚泥の場合には、投入時において各区画室間での移動が
円滑に行われない。

従って、汚泥の界面が一部では低く、一部では熱交換器
４の上縁に達する程度に高くなる不均一な充填状態を呈
して、界面が高い部分では凍結時の体積膨張によって汚
泥が熱交換器４の上縁からはみ出して凍結が十分に行わ
れなくなり、その状態のま）で融解を行うと、一部に未
改質汚泥を生じ、その後の脱水に際して濾過性能が著し
く低下して処理効率を悪化させることとなる。

一方、凍結後の融解時においても、加熱器として作用す
る熱交換器４に接している凍結汚泥の面は逸早く融解し
て、この融解水は粘度が低いために、熱交換器４の支持
個所に微小間隙があると、界面の高い側から低い側に流
動する現象が起って、凍結界面の高いところでは凍結汚
泥と熱交換器４の面との間に空隙が生じて伝熱不良を来
し、従って完全融解に要する時間が長くなるのもまた欠
点として挙げられる。

このように従来装置が種々の欠点を有している実状に対
処して本考案は威されたものであり、特に平板形をなす
複数枚の熱交換器を処理槽内において固定するための支
持構造を、支持される個所となる各熱交換器の両側縁の
少くとも一方と処理槽壁との間に間隙を設けることによ
って、処理槽内に収容した被処理材が前記間隙を介し熱
交換器の側縁に沿って流動し得る如く威した点を特徴と
する。

か）る特徴を有する本考案の具体的内容に関して添付図
面に示される実施例によって以下詳細に説明する。

第２図および第３図は凍結融解処理装置の１例を示すも
のであって、頂部が開口している竪形ケーシング１の内
部上方には、開口を頂部に、底蓋３が再閉可能に設けら
れてなる取出口を底部にそれぞれ備えてなる断熱構造の
処理槽２が収納されている。

この処理槽２内には、凍結運転時に冷却器として、融解
運転時に加熱器として夫々作用する平板形をなす複数枚
の熱交換器４，４を収納していて、約１−乃至約５−の
範囲内の所定間隔を存する多列の平行に配置すると共に
各々の両側縁を処理槽２の内壁に支持固定せしめている
。

上述の構造になる装置は底蓋３をエヤシリンダ５で閉じ
させて、処理槽２を上部開放槽の状態とし、該槽内に被
処理材例えば汚泥を熱交換器４゜４の上縁部分に達しな
い範囲の一定量投入して処理を開始するが、先ず図示し
ない冷凍装置によって得られる低温ブラインをブライン
ヘッダ６を介して、各熱交換器４，４に循環的に流通す
ることにより、処理槽２内の汚泥と熱交換させ、汚泥を
凍結せしめる。

所定時間の経過後に、凍結汚泥が所定低温に達した時点
となれば、低温ブラインの循環流通を停止し、図示しな
い加熱装置によって得られる高温ブラインを、ブライン
ヘッダ６を介して各熱交換器４，４に切り換えて循環流
通し、処理槽２内の凍結汚泥を加熱融解する。

そして融解完了後、高温ブラインの流通を停めると共に
、底蓋３を開かせて、汚泥を排出し次の脱水工程に送る
。

このようにして凍結、爾後の融解を行うことにより、汚
泥の脱水性が良くなることは周知であり、以上の操作を
繰り返し行って汚泥処理を間断なく実行できる。

前記熱交換器４は第４図および第５図に構造例を示して
いるように、外面が平滑で対設させた２枚の平板７，７
と、丙子板間に介在させた複数個のスペーサ８．訃・・
とからなっていて、処理槽２の縦断面形状に対応させた
六角形状の平板７，７の間に介在したスペーサ８，８・
・・を第４図々示の如きパターン配列し、スペーサ８．
訃・・と平板７．７の接合部および平板７，７の全周縁
接合部を水密的に溶着することによって、水平方向の通
路が段を威して連設するジグザグ状の流体通路９が内部
に形成されている。

なお、第４図において１０．１１は流体通路９の両端に
連結したブラインの入口及び出口である。

か）る構造となした各熱交換器４，４は、前述したよう
に、所定間隔を保持した状態で処理槽２の内壁に支持固
定させるが、この固定に際しては、支持される両側縁の
全部が槽壁に対して水密的に接する如き形態をとるので
はなく、両側縁の一方と槽壁との間に間隙を設けて支持
せしめてなる点に本考案の特徴が存するものである。

か）る支持形態の好適な例を、第６図乃至第８図を併せ
て参照のうえ以下説明すると、この例は合成樹脂を素材
とした一体戒型になる１対の熱交換器支持部材１２．１
２を介して各熱交換器４゜４を処理槽２の内壁に固定せ
しめたものであって、前記支持部材１２は熱交換器４の
両側縁部に嵌合した状態で処理槽２の内壁に因子される
。

該支持部材１２は熱交換器４の側縁のうちで上方部およ
び下方部を係入し得る溝１３，１４が凹設されていると
共に、両溝１３．１４に挟まれる中間部には、側縁部と
の間に間隙Ｇを保持し得る如き切欠溝１５を有する形状
となっている。

この切欠溝１５が設けられたことによって、溝１３．１
４で固定された熱交換器４の側縁と、処理槽２の内壁面
との間には、汚泥を側縁に沿って流動せしめ得る流体通
路が形成されることとなる。

なお、処理槽２の内壁面と熱交換器４の側縁との間に間
隙Ｇを一部存在せしめる手段としては上述例の他に、前
記両溝１３．１４が設けられた部分だけに各々独立した
支持部材を設けるなどの変型も勿論可能である。

また、一対の支持部材１２．１２の両方に切欠溝１５を
設けてもよいし、一方に設け、他方には前記両溝１３，
１４が連続するようにしてもよく、さらに支持部材を一
つとして片持ち支持となしてもよい。

か）る構造としたことによって、汚泥が収容される熱交
換器４，４間の空間部分は前記間隙を通して連通される
結果、投入した汚泥は熱交換器４．４間の各空間部分に
対し不均一な状態で投入されたとしても、前記間隙Ｇを
介して汚泥が流動するので汚泥界面は一様なレベルとな
って高低差が生じることは全熱ない。

次に前記間隙Ｇの態様については、被処理材の性質、熱
交換器４，４間の間隔、処理装置の冷却能力などの諸条
件によって適切な寸法が決定されるものであり、その間
隙寸法は平板形をなす熱交換器４，４間で凍結すると同
時またはそれ以前に間隙部に存する汚泥が凍結完了し得
る程度の寸法が好ましい。

しかし乍ら、前記間隙部分に存する汚泥の量が全収容量
に比べて逼るかに少い場合には、一部分が未凍結の状態
になることがあっても、僅少量であるために処理性能に
及ぼす影響は極く小さいものであるところから必ずしも
凍結完了の条件を満足させることを要しない。

なお、前記間隙部分に対する寸法決定に際して、種々実
験を行った結果、下記の如く略々凍結完了を可能ならし
めるための条件を見出し得た。

すなわち、第９図乃至第１１図によって説明すると、熱
交換器４の厚さを１０ｍｍ、熱交換器４の取付ピッチを
５０１７ＥＩ７１ （熱交換器間の間隔は４０鴫となる
）、低温ブライン温度を一１０°Ｃと夫々定めた場合、
熱交換器４，４間に存在する水が０℃の水から０°Ｃの
氷になるまでの凍結時間が凡そ５粉となり、前記間隙部
に存在する汚泥がこれと同じ時間で凍結し得るには第９
図々示の如＜（Ｒ＝：′−１９ｒｎ１ｒＬ以下）となる
ように寸法設定すれば良い。

第９図々示例は熱交換器４の側縁に対向する切欠溝１５
が略、等距離をなす横断面半円状に形成したものであり
、一方、第１０図々示例は横断面台形状に形成したもの
であって、両者何れも側縁と溝１５壁との間の隔りが略
々一様になって平均して凍結が行われる。

しかして第１１図に示す如く、熱交換器４，４間の間隔
の半分値ａ（熱交換器４，４間において最後に凍結する
中心層までの距離）に対して該中心部における水の凍結
時間（分）との関係は線イに示す通りであり、一方、１
ｏｒｒｒＩｎの熱交換器４の側縁形状に等価として表さ
れる半径Ｒ８５ｒＩｒ！ｒＬの円柱管に対して該管中心
からの離隔距離りの部分における水の凍結時間（分）と
の関係は線図に示す通りであり、一方、下水の二次処理
水を凝集沈澱した後の汚泥（下水の三次処理汚泥）を例
にとった場合、濃度に対する流動可能な間隙寸法は線へ
に示す通りである。

この第１１図に示した線図から、前記間隙部分における
汚泥が熱交換器４，４間に存在する汚泥に対して殆んど
同時に凍結完了するための条件を簡単に導き出すことが
できる。

例えば濃度５％の汚泥の場合には流動に必要な間隙寸法
は最低１２ｗＩＬであり、一方、この１２ｍｍの間隙に
対する凍結時間は３粉となる。

これと同じ時間で、熱交換器４，４間の汚泥が凍結する
ための間隙寸法は１６Ｘ ２ ＝３２ｍとなる。

従って、熱交換器４，４間の間隔が３２ＴｒｒＩｎであ
ると、熱交換器４の周縁と前記支持部材１２の表面との
間の間隙は１２ｍｍであればよいことがわかる。

このようにして汚泥の濃度に対して所要寸法が簡単に求
められる。

本考案は以上述べたところから明らかなように、凍結運
転時に冷却器として作用する平板形をなす複数枚の熱交
換器４，４を処理槽２内に収納するとともに、所定間隔
を存する多列の平行に配置し槽壁に支持してなる凍結融
解処理装置において、前記各熱交換器４，４の両側縁の
少くとも一方と槽壁との間に間隙を設けることにより、
処理槽２内に収容した被処理材が前記間隙を介し熱交換
器４，４の側縁に沿って流動し得る如くしたから、熱交
換器４，４間に存在する汚泥は前記間隙を通して相互に
流通するために界面が均一化し、従来装置の如く界面の
高低差を生じる如き不都合は解消されて、一部の汚泥が
凍結運転中の容積増加によって熱交換器の上縁からはみ
出すことにより未凍結汚泥が残存する如き従来装置とは
異り、全量を凍結させて処理効率を高めることができる
。

さらに、汚泥界面が均一化することによって、融解時に
おいても均一に溶解が行われ、融解中の凍結汚泥と熱交
換器の冷却面との間に空隙が生じて伝熱不良となる問題
も解消され完全融解に要する時間を短縮することが可能
となり、凍結の迅速化、均一化と相俟って被処理材の処
理を効率的に行い得る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の処理装置の略示構造図、第２図および第
３図は本考案装置例に係る正面図および一部切欠示側面
図、第４図および第５図は本考案装置に係る熱交換器の
正面図および側面図、第６図乃至第８図は同じく熱交換
器支持部材の正面図、側面図、Ａ−Ａ断面矢視図、第９
図および第１０図は本考案装置例に係る要部拡大断面図
、第１１図は本考案装置に係る熱交換器間隔、熱交換器
側縁間隙と凍結時間および被処理材濃度との関係を表す
線図である。 ２・・・・・・処理槽、４・・・・・・熱交換器、Ｇ・
・・・・・間隙。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 凍結運転時に冷却器として作用する平板形をなす複数枚
   の熱交換器４，４を、処理槽２内に収納するとともに、
   所定間隔を存する多列の平行に配置し槽壁に支持してな
   る凍結融解処理装置において、前記各熱交換器４，４の
   両側縁の少くとも一方と槽壁との間に間隙を設けること
   により、処理槽２内に収容した被処理材が前記間隙を介
   し熱交換器４，４の側縁に沿って流動し得る如くしたこ
   とを特徴とする凍結融解処理装置。