JPS6155407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種の汚泥、その他難過性の泥状
物などのスラリーを加圧脱水する方法、特に難脱
水性のスラリーを効果的に脱水する方法に関する
もので、この種のスラリーの脱水方法に関して
は、従来から真空過、加圧過、遠心分離な
ど、数多くの工夫、改良がなされているが、原理
的には圧力差（加圧および減圧）や遠心力を利用
した方法で脱水処理が行われている。しかし、ス
ラリーはその性状によつて異なるが、脱水が困難
なものが多い。

そのため、スラリーの脱水を簡単な方法で効率
よく行うことは難かしく、機械的に複雑化した脱
水装置を用いたいろいろな方法で脱水が行われて
いる。

しかしながら、従来の方法では、たとえば水酸
化アルミニウムの如きスラリー中の粒子が極めて
小さいような場合、スラリーの過または脱水を
効率よく行うことは難かしい。すなわち、スラリ
ーの脱水は原理的に圧力差や遠心力を利用したも
のであるから、装置的（機械的）にいかに工夫し
ても、スラリー中の粒子の細孔内の水または粒子
が極めて小さいために粒子と粒子との間が細孔と
同じような作用をしているときの粒子間に存在す
る水を、スラリーから脱水するには限界があつ
て、十分なる脱水効果を得ることができない。

たとえば、フイルタープレスに圧搾機構を備
え、ダイヤフラムによつてスラリーを圧搾して脱
水する方法がある。この方法は圧搾により粒子間
の間隙を小さくして、スラリーの含水率を低下さ
せようとするものであるが、粒子間液を十分に取
り除くことは困難である。また、遠心力を利用し
て脱水する方法は、スラリー中の水を遠心力によ
つて粒子から引き離すものであるが、粒子が微細
な場合には、動力を多量に必要とする割には水を
効果的に脱水することはできない。

このように、従来の脱水方法は、いずれの方法
も多量の動力を必要とし、かつ安全上から堅牢な
機械を備えたものであるにもかかわらず、スラリ
ーの含水率の低減はわずかであり満足すべき脱水
効果を得るには至らなかつたし、処理能力もあま
り高められず設備費や運転費が多大となるなど実
用上問題となることが多い。

本発明は、これら従来の欠点を適確に排除しよ
うとするもので、脱水が困難なスラリーを効果的
に脱水し、脱水速度を大幅に増大させ、著しく低
含水率の脱水ケーキを得る有効な処理方法を提供
することを目的とするものである。

また本発明の他の目的は安定した能率的処理を
保証し、且つ経済的な運転維持費で大量処理に適
した脱水方法とすることにある。

本発明のスラリーの脱水方法は、スラリーに超
音波を照射しながらスラリーを加圧脱水する際
に、超音波による振動面を過面とすることによ
つて、生成するケーキの含水率を飛躍的に低下さ
せることを特徴とするものである。

本発明におけるスラリーの脱水は、スラリーを
そのまま超音波で振動させながら加圧脱水しても
よいし、またスラリーを一旦予備脱水して湿ケー
キにしたものを超音波で振動させながら加圧脱水
してもよい。特に後者の方法は効果的で且つエネ
ルギ的にも有効な方法である。スラリーの予備脱
水の方法としては重力脱水、加圧脱水、真空
過、遠心分離などがあるがいずれの方法でもよ
い。

本発明の実施態様を図面を参照して脱水工程に
用いる好適な装置にもとづいて説明する。

第１図は回分式に脱水する場合の脱水装置を示
すものであり、スラリーＡと接するホーン２の先
端及び多孔板４の上部には、それぞれスラリーＡ
の漏れを防止するための布３−１，３−２を配
設してある。しかして、シリンダー１内のスラリ
ーＡはホーン２により加圧されると共に超音波照
射を受け、スラリーＡ中の水は加圧と超音波照射
の相乗作用により効果的に脱水されホーン２先端
部の液流出孔５及び多孔板４を通り液１３と
して系外に流出する。

スラリーＡには超音波振動が与えられるが、こ
れは発振器７で発生した高周波電気振動が振動子
６により超音波振動に交換された後ホーン２を媒
体として与えられる。

本発明において、スラリーＡからの水の流出は
振動面において最も効果的に行なわれる。すなわ
ち、第１図の場合には、多孔板４を通つて流出す
る水の量よりもホーン２先端部の液流出孔５を
通つて流出する水の量のほうが多い。これは、振
動面付近（上記の場合、ホーン２先端の、布３
−１と対向する面が振動面に相当する）において
は最も超音波の脱水作用が大きいためである。

第２図に示す実施態様は第１図に示す装置を連
続化した場合の一例で、上側の圧搾板８−１と下
側の圧搾板８−２が組合わされて配備され、圧搾
板８−１には開口部（図示せず）が設けられ、該
開口部には、第１図に示したような、先端部に
液流出孔５を有する複数のホーン２が布１２−
１を介してスラリーＡと接触するように配備され
ている。一方、圧搾板８−２の布１２−２と接
触する側は多孔板４となつている。

しかして、スラリーＡは無端状に走行する布
１２−２の上に供給され、重力過を受けたの
ち、一旦圧搾板８−２上で停止し、圧搾板８−
１，８−２によつて上下から圧搾されるとともに
ホーン２によつて超音波振動を受ける。スラリー
Ａ中の水は、超音波による振動と圧搾によつて脱
水されて液１３となつて液受槽９に集まる。
この場合、圧搾板８−１が超音波振動するため、
水は圧搾板８−１の液流出孔５及び圧搾板８−
２の多孔板４を通つて効果的に脱水される。圧搾
終了後、圧搾板８−１，８−２は上下へ離れ、脱
水されたケーキは図面左側へ移動して左端より排
出され、必要に応じケーキ剥離機構１０で剥離さ
れる。布１２−２は洗浄機構１１で洗浄された
のち脱水作業に供されるようになつている。

本発明は、超音波を用いる加圧脱水機の全てに
適用でき、上記実施態様に限定されるものではな
い。

本発明においては、超音波の周波数と振幅はス
ラリーの性状によつて適宜選べるが、脱水効果と
消費エネルギの点から周波数と振幅は、それぞれ
1KHz〜1MHz、0.1μ〜10μの範囲内とするのがよ
い。また、前記振動子６としては、磁歪振動子、
圧電振動子、電歪振動子などが使用可能である
が、通常は磁歪振動子または電歪振動子を使用す
る。ホーン２の形状としては、エキスポネンシヤ
ル・ホーン・コニカルホーン、段付ストレート・
ホーンなどが適用でき、ホーン２の先端が過面
となるように加工してあるものならばいずれの形
状のホーンでもよい。一方、スラリーを加圧する
ときの圧力は、通常は0.5〜100Kg／cm²の圧力を
使用することで十分である。

以上述べたように本発明によれば、従来脱水が
困難で低水分の脱水ケーキまでにすることができ
ないスラリーを超音波振動と加圧の相乗作用によ
つて効果的に脱水して低水分の脱水ケーキにする
ことができると共に安定した脱水処理が可能であ
り運転管理も簡易でその作業性も著しく良好とな
り、しかも処理設備も複雑且つ堅牢なものを用い
ることなく省エネルギ対策上にも有効な設備で処
理でき、さらに処理能力も大幅に高めることが容
易で低コストで脱水処理作業ができる利益があ
る。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 下水処理プロセスから発生する活性汚泥（濃度
21.2g／、PH7.0）にカチオン性の高分子凝集剤
エバグロースＣ−104（荏原インフイルコ）を8.0
mg／ｇ−DS（DSは乾燥固形物を意味する）添加
した。この試料を、第１図示の装置を使用して周
波数19.5kHz、振幅３μの超音波を照射しながら
15Kg／cm²の圧力をかけて５分間加圧脱水した。
この場合、多孔板４の代わりに平板を使用して、
液は、ホーン２の液流出孔５からのみ流出す
るようにした。このときに生成した脱水ケーキの
含水率は73.1％であつた。また、超音波を照射し
ないで、上記と同じ加圧条件で脱水したときに生
成したケーキの含水率は78.9％であつた。

次に、ホーン２の液流出孔５を塞いで多孔板
４を使用し、液は多孔板４からのみ流出するよ
うにして、上記と同じ条件で超音波を照射しなが
ら加圧脱水した。このときに生成した脱水ケーキ
の含水率は、76.2％であつた。

実施例 ２ 浄水処理プロセスより発生した浄水場汚泥（濃
度52g／、PH6.8）にアニオン性の高分子凝集剤
エバグロースＡ−151（荏原インフイルコ）を3.0
mg／ｇ−DS添加した。この試料を第１図示の装
置を使用して、周波数14.5kHz、振幅２μの超音
波を照射しながら20Kg／cm²の圧力をかけて10分
間加圧脱水した。この場合、多孔板４の代わりに
平板を使用して、液はホーン２の液流出孔５
からのみ流出するようにした。このときに生成し
た脱水ケーキの含水率は48.3％であつた。また、
超音波を照射しないで、上記と同じ加圧条件で脱
水したときに生成したケーキの含水率は59.1％で
あつた。

次に、上記とは逆にホーン２の液流出孔５を
塞いで多孔板４を使用し、液は多孔板４からの
み流出するようにして、上記と同じ条件で超音波
を照射しながら加圧脱水した。このときに生成し
た脱水ケーキの含水率は55.4％であつた。

実施例 ３ 下水処理プロセスから発生する混合生汚泥（濃
度45.2g／、PH6.7）にカチオン性の高分子凝集
剤エバグロースＣ−104G（荏原インフイルコ）
7.0mg／ｇ−DS添加した。この試料を第２図示の
装置で圧搾板８−１の下面を過面として周波数
14.5kHz、振幅1.5μの超音波を照射しながら10Kg
／cm²の圧力で６分間脱水した。この場合、圧搾
板８−２は平板にして、液は圧搾板８−１から
のみ流出するようにした。このときに生成した脱
水ケーキの含水率は66.4％であつた。また、超音
波を照射しないで、上記と同じ加圧条件で脱水し
たときに生成したケーキの含水率は75.3％であつ
た。

次に、上記とは反対に圧搾板８−１を平板に、
圧搾板８−２を多孔板４とし、液は圧搾板８−
２からのみ流出するようにして、上記と同じ条件
で超音波を照射しながら加圧脱水した。このとき
に生成した脱水ケーキの含水率は71.4％であつ
た。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示し、第１図は回分
式脱水装置の部分断面図、第２図は連続式脱水装
置の系統説明図である。 Ａ…スラリー、１…シリンダー、２…ホーン、
３−１，３−２…布、４…多孔板、５…液流
出孔、６…振動子、７…発振器、８−１，８−２
…圧搾板、９…液受槽、１０…ケーキ剥離機
構、１１…洗浄機構、１２−１，１２ー２…
布、１３…液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スラリーを加圧脱水するに際し、スラリーに
   超音波を照射しながら加圧脱水し、その分離液を
   超音波による振動面を過面として前記振動面か
   ら系外へ排出せしめることを特徴とするスラリー
   の脱水方法。 ２ 前記超音波照射工程が、超音波の周波数を
   1kHzから1MHzの範囲内に設定して処理されるも
   のである特許請求の範囲第１項記載の脱水方法。 ３ 前記超音波照射工程が、超音波の振幅を0.1
   μから10μの範囲内に設定して処理されるもので
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の脱水
   方法。 ４ 前記加圧脱水工程が、圧力を0.5Kg／cm²か
   ら100Kg／cm²の範囲内に設定して処理されるも
   のである特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
   項記載の脱水方法。