WO2014157501A1 - 電気浸透脱水装置及びその洗浄方法 - Google Patents

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清也 日名
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栗田工業株式会社
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    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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    • C02F11/15—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by treatment with electric, magnetic or electromagnetic fields; by treatment with ultrasonic waves

Definitions

  • the present invention relates to an electroosmotic dewatering device for dewatering hydrated materials such as wastewater biologically treated sludge and clean water sludge, and a method for cleaning the electrode.
  • Electro-osmotic dehydration is known as a method for dehydrating hydrated materials such as sludge generated during biological treatment of wastewater.
  • Patent Documents 1 and 2 the water to be treated is energized to attract the negatively charged sludge to the anode side, while dewatering by applying pressure while moving the sludge pore water to the cathode side for separation. Therefore, compared with the case of mechanical dehydration processing, dewatering efficiency is high, and it is possible to further reduce the moisture content of sludge.
  • the electroosmotic dewatering devices of Patent Documents 1 and 2 supply sludge onto a conveyor belt that rotates endlessly, and sandwiches the hydrated material between the cathode plate below the conveyor belt and the anode unit above the conveyor belt.
  • the electroosmotic dehydration is performed by applying a current while applying pressure.
  • a plurality of anode units are arranged in the conveyor moving direction.
  • a horizontal anode plate is installed on the bottom surface of each anode unit.
  • the anode plate can be pushed down by an air cylinder and can be pulled up by a spring.
  • the conveyor moves the hydrated material by one span (anode unit installation interval) with the anode plate raised.
  • FIG. 3a, 3b and 4 are cross-sectional views showing the electroosmotic dehydrator of Patent Documents 1 and 2.
  • FIG. 3a, 3b and 4 are cross-sectional views showing the electroosmotic dehydrator of Patent Documents 1 and 2.
  • the conveyor belt 1 made of filter cloth is stretched between the main rollers 2 and 3 in an endless manner and can be rotated endlessly.
  • the upper surface side of the conveyor belt 1 is the conveying side, and the lower surface side is the return side.
  • a plate-like cathode 4 is disposed on the lower surface of the conveyor belt 1 on the conveyance side.
  • the cathode 4 is a plate-like member made of a conductive material such as metal and has a large number of holes penetrating in the vertical direction.
  • the cathode 4 extends from the immediate vicinity of the main roller 2 to the immediate vicinity of the main roller 3.
  • a hopper 5 is provided so as to supply the treated water-containing material (sludge S) to the upstream side in the transport direction of the upper surface (transport unit) of the conveyor belt 1.
  • a tray 6 for receiving the filtrate falling through the hole of the cathode 4 is provided on the lower side of the cathode 4.
  • the filtrate collected in the tray 6 is sent to the water treatment facility via the pipe 7.
  • Anode units 21, 22, 23, 24, and 25 are installed above the conveyor unit of the conveyor belt 1. As shown in FIG. 3b, non-conductive side wall plates 20 are erected on both sides of the conveyor unit of the conveyor belt 1 so that sludge on the conveyor belt 1 does not protrude sideways.
  • the anode units 21 to 25 are disposed between the side wall plates 20 and 20. Usually, about 2 to 5 anode units are arranged in the conveying direction of the conveyor belt.
  • Each of the anode units 21 to 25 has an anode plate 33 fixed to the lower surface and an air cylinder (not shown).
  • the sludge S supplied into the hopper 5 is sent out onto the conveyor belt 1 to supply a direct current to each of the anode units 21 to 25 and to the air cylinders of each of the anode units 21 to 25. Air is supplied and this sludge is pressed from above by the anode plates 33 of the anode units 21 to 25. Then, a voltage is applied so that the anode units 21 to 25 are positive and the cathode plate 4 is negative to energize between the anode units 21 to 25 and the cathode plate 4, and at the anode plate 33 of the anode units 21 to 25, By pressing the sludge, the sludge is electroosmotic dehydrated. Then, the dehydrated filtrate passes through the conveyor belt 1, passes through the holes of the cathode plate 4, falls onto the tray 6, and is sent to the water treatment facility via the pipe 7.
  • each of the anode units 21 to 25 is energized, and when the sludge is pressed by the anode units 21 to 25, the conveyor belt 1 is stopped. After pressing and energizing for a predetermined time by the anode units 21 to 25, air is discharged from the air cylinders of the anode units 21 to 25, and the anode plate 33 is raised as shown in FIG. Then, the conveyor belt 1 is moved by one pitch of the arrangement pitch of the anode units 21 to 25.
  • the sludge located on the lower side of the anode unit 25 is sent out as dehydrated sludge, and the sludge located on the lower side of each of the anode units 21 to 24 is each one stage downstream of the anode units 22 to Move to the bottom of 25.
  • the dewatered sludge on the end side of the conveying surface of the conveyor belt 1 is sent out from the conveyor belt 1 at a position past the roller 3. Further, non-dehydrated sludge is introduced from the hopper 5 to the lower side of the anode unit 21.
  • the anode plates 33 of the respective anode units 21 to 25 are pushed down and energized between the respective anode units 21 to 25 and the cathode 4 to perform electroosmotic dehydration treatment of sludge. Thereafter, the sludge is electroosmotic dehydrated by repeating this process.
  • sludge is sandwiched between the anode and the cathode and a direct current is applied.
  • dirt such as scale may adhere to the electrode.
  • silica scale adheres to the anode and calcium scale adheres to the cathode.
  • Patent Document 1 describes that a sponge impregnated with a cleaning liquid is sandwiched between the anode units 21 to 25 and the cathode 4.
  • Patent Document 2 describes that an electrode (anode plate 33 and cathode 44) is washed with a washing liquid when a scale adheres.
  • a cleaning liquid alkali and acid are shown.
  • a cleaning mode it is described that a cleaning liquid is poured onto an electrode.
  • the cathode 4 When the cathode 4 is cleaned by the methods of the above documents 1 and 2, the upper surface of the cathode 4 can be cleaned, but the lower surface of the cathode 4 cannot be cleaned.
  • An object of the present invention is to provide an electroosmotic dehydration apparatus that can sufficiently clean the entire cathode and a cleaning method therefor.
  • the electroosmotic dehydration apparatus of the present invention comprises an anode and a cathode arranged opposite to each other, and a conveyor belt made of a filter medium arranged between the anode and the cathode, and electroosmosis between the conveyor belt and the anode. Electro-osmotic dehydration is performed by sandwiching the water to be treated in the dehydration processing unit.
  • a plurality of cathode rollers extending in a direction perpendicular to the conveying direction of the conveyor belt and arranged at intervals in the conveying direction are installed.
  • the electroosmotic dehydrator includes an ejection unit for ejecting a liquid toward the cathode roller.
  • the cleaning method for the electroosmotic dehydrator of the present invention is a method for cleaning the cathode roller of the electroosmotic dehydrator of the present invention.
  • water is intermittently ejected from the ejection means.
  • an acid solution is jetted, and then water is jetted to wash away the acid.
  • electroosmosis dehydration is performed by sandwiching sludge (a material to be dehydrated) between a conveyor belt made of a filter medium and an anode.
  • a number of cathode rollers are arranged as cathodes, and energization is performed between the anode and the cathode rollers.
  • the scale adhesion to the cathode roller can be prevented or suppressed proactively by ejecting water from the ejection means to the cathode roller.
  • a cleaning liquid such as acid is jetted onto the cathode roller to remove the scale. Further, by rotating the cathode roller when the liquid is ejected, the liquid can be uniformly applied to the cathode roller.
  • the main component of Ca adhering to the cathode is SS-type Ca.
  • both Ca (OH) 2 and CaCO 3 exist as SS-type calcium.
  • FIG. 1a is a schematic longitudinal sectional view of an electroosmotic dehydrator according to an embodiment
  • FIG. 1b is a sectional view taken along line Ib-Ib of FIG. 1a.
  • FIG. 3a is a schematic longitudinal sectional view of a conventional electroosmotic dehydrator
  • FIG. 3b is a sectional view taken along line IIIb-IIIb of FIG. 3a.
  • It is a schematic longitudinal cross-sectional view at the time of conveyor belt conveyance of the electroosmosis dehydration apparatus of FIG. 3a and 3b.
  • 3 is a cleaning timing chart in Example 1.
  • FIG. 1a is a schematic longitudinal sectional view of an electroosmotic dehydrator according to an embodiment
  • FIG. 1b is a sectional view taken along line Ib-Ib of FIG. 1a.
  • FIG. 3a is a schematic longitudinal cross-sectional view of the electroosmosis dehydration apparatus used for another embodiment
  • FIG. 3a is a schematic longitudinal section
  • FIG. 1a is a longitudinal sectional view taken along the longitudinal direction (belt rotating direction) of the electroosmotic dehydrator according to the first embodiment
  • FIG. 1b is a sectional view taken along the line Ib-Ib in FIG. 1a.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 3a and 3b denote the same parts.
  • the conveyor belt 1 made of filter cloth is stretched endlessly between the main rollers 2 and 3, and is endlessly rotatable. .
  • the upper surface side of the conveyor belt 1 is the conveying side, and the lower surface side is the return side.
  • a number of cathode rollers 10 are arranged on the lower surface of the conveyor belt 1 on the conveying side.
  • the cathode roller 10 is a hollow pipe or solid rod-shaped member made of a conductive material such as metal, and has substantially the same length as the length in the width direction of the conveyor belt 1.
  • the cathode roller 10 has the axial direction as the orthogonal direction as the conveying direction of the conveyor belt 1.
  • the cathode roller 10 is preferably made of stainless steel (SUS304 or SUS316).
  • a support shaft 11 coaxial with the cathode roller 10 extends in both directions from the cathode roller 10, and an end of the support shaft 11 is pivotally supported on the machine frame 12 through a bearing 12a.
  • a sprocket wheel 13 is fixed to the support shaft 11, and the cathode roller 10 can be driven to rotate via a chain (not shown) meshing with the sprocket wheel 13.
  • the cathode rollers 10 are arranged at a predetermined interval from the immediate vicinity of the main roller 2 to the immediate vicinity of the main roller 3.
  • the diameter of the cathode roller 10 is preferably about 15 to 30 mm.
  • the gap interval between the cathode rollers 10 is preferably 1 to 10 mm, particularly about 2 to 8 mm.
  • the cathode roller 10 is rotated when it is cleaned with water or a cleaning liquid.
  • the rotation speed of the cathode roller 10 is preferably about 5 to 30 rpm.
  • a spray tube 15 is installed so that water and cleaning liquid are jetted upward and below the cathode roller 10 and above the tray 6.
  • the spray tube 15 extends in the width direction of the conveyor belt 1 and has substantially the same length as the width.
  • a number of water jets 15a are provided on the upper surface of the spray tube 15 at intervals in the longitudinal direction.
  • a plurality of spray tubes 15 are provided at intervals in the conveying direction of the conveyor belt 1. The installation interval of the spray tubes 15 is selected so that water or cleaning liquid can be sprayed evenly on each spray tube 10.
  • a hopper 5 is provided so as to supply water to be treated (sludge S in this embodiment) to the upstream side of the conveyor belt 1 in the conveyance direction. It has been.
  • the filtrate collected in the tray 6 is sent to the water treatment facility via the pipe 7. A part of the filtrate may be returned to the hopper 5 and added to the sludge.
  • Anode units 21, 22, 23, 24, and 25 are installed above the conveyor unit of the conveyor belt 1.
  • five anode units are arranged in the conveyor belt conveying direction, but the present invention is not limited to this.
  • about 2 to 5 anode units may be arranged in the conveying direction of the conveyor belt.
  • Each anode unit 21 to 25 has an anode plate 33 fixed to the lower surface and an air cylinder (not shown).
  • the air cylinder In the air cylinder, the upper end of the cylinder portion is connected to a machine frame (not shown) of the electroosmosis dehydrator, and the lower end of the piston rod is connected to the anode unit.
  • the anode plate 33 moves downward.
  • the anode plate 33 is lifted and raised.
  • a direct current is passed through a machine frame from a direct current power supply device (not shown) between the anode plate 33 and the cathode roller 10 of each of the anode units 21 to 25.
  • the voltage is applied so that the anode units 21 to 25 are positive and the cathode roller 10 is negative. Although it is preferable to apply the same voltage to each of the anode units 21 to 25 from the viewpoint of facilitating operation management of the apparatus, the voltage is increased or decreased on the downstream side in the transport direction. May be. Further, energization control may be performed so that the current values of the anode units are the same.
  • the air having the same pressure may be supplied to the air cylinders of the anode units 21 to 25, or the supply air pressure may be increased or decreased as the anode unit on the downstream side.
  • the current is passed between the anode units 21 to 25 and the cathode roller 10, and the sludge is electroosmotic dehydrated by pressing the sludge with the anode plate 33 of the anode units 21 to 25.
  • the dehydrated filtrate passes through the conveyor belt 1, passes between the cathode rollers 10, and falls onto the tray 6.
  • the filtrate dropped on the tray 6 is sent to a water treatment facility for processing.
  • the filtrate having a high electrical conductivity from the tray 6 is supplied into the hopper 5
  • the electrical conductivity of the sludge to be treated increases, and the gap between the anode units 21 to 25 and the cathode plate 4 is increased.
  • the electrical conductivity of the sludge increases and the dewaterability improves. Thereby, the moisture content of the dewatered sludge obtained becomes low.
  • the sludge located on the lower side of the anode unit 25 is sent out as dehydrated sludge, and the sludge located on the lower side of each of the anode units 21 to 24 is each one stage downstream of the anode units 22 to Move to the bottom of 25.
  • the dewatered sludge on the end side of the conveying surface of the conveyor belt 1 is sent out from the conveyor belt 1 at a position past the main roller 3. Further, non-dehydrated sludge is introduced from the hopper 5 to the lower side of the anode unit 21.
  • the cathode roller 10 may be rotationally driven in the conveyor belt feeding direction at the same peripheral speed as the feeding speed of the conveyor belt 1.
  • Water discharge pressure is not particularly limited. It is only necessary to have a discharge pressure that allows water to be uniformly and evenly applied to the surface of the cathode roller 10 as much as possible.
  • the washing strength of water is preferably about 10 to 100 L / min / m 2 with respect to the projected area of the cathode roller 10.
  • the water washing time is preferably about 5 seconds to 90 seconds / time.
  • the water washing is preferably started before the end of electroosmotic dehydration or immediately after the end of electroosmotic dehydration, and is preferably continued for a while after the start of electroosmosis or while the dehydrated cake is being transferred.
  • cleaning liquid is ejected from the spray tube 15.
  • an acidic solution methanesulfonic acid, sulfamic acid, lactic acid, hydrochloric acid, etc.
  • concentration is preferably about 2 to 20 wt%, but may be higher.
  • Water may be ejected from the spray tube 15 before the cleaning liquid is ejected. Pre-washing with water is preferred. As a result, the alkaline component contained in the filtrate is washed away, and other deposits are also washed away to some extent, so that the amount of the subsequent cleaning chemical can be reduced. Further, it is preferable to wash away the attached cleaning liquid by spraying water from the spray tube 15 after the cleaning liquid is jetted.
  • water is sprayed from the spray pipe 15 or cleaning liquid is ejected, but a spray pipe dedicated to water jetting and a spray pipe dedicated to jetting cleaning liquid may be installed.
  • a spray pipe dedicated to water jetting and a spray pipe dedicated to jetting cleaning liquid may be installed.
  • tube 15 is installed in the said embodiment, what is necessary is just what can sprinkle upwards, and you may use other things, such as a watering nozzle.
  • the method of the present invention is applied to the electroosmotic dehydration apparatus that electrolyzes and dewaters sludge by the anode units 21 to 25 and the conveyor belt 1, but the present invention is also applied to another type of electroosmosis dehydration apparatus.
  • the present invention can also be applied to an electroosmotic dehydrator 60 that sandwiches sludge S between the anode drum 61 and the conveyor belt 62 as shown in FIG.
  • a large number of cathode rollers 63 are arranged on the opposite side of the conveyor belt 62 from the anode drum 61.
  • a spray tube 64 is installed so as to eject water or cleaning liquid toward the cathode rollers 63.
  • Example 1 In the electroosmosis dehydrator shown in FIGS. 1a and 1b, the specifications and main operating conditions were as follows.
  • Conveyor belt 1 width 900 mm Number of anode units: 3 Length of one anode unit in the transport direction: 450 mm Applied voltage: 60V Diameter of cathode roller 10: 21.4 mm Cathode roller 10 material: SUS304 Cathode roller 10 pitch: 26 mm Sludge: moisture content 81% Number of spray pipes 15 installed: 4 Water supply source pressure of spray pipe 15: 0.1 MPa Cathode roller water cleaning time: 20 seconds Cathode roller water cleaning amount: 20 L / m 2 Operation Timing Chart: As shown in FIG. 5 As a result of operation for 24 hours, the amount of calcium scale attached to the cathode roller 10 was 500 mg per cathode roller.
  • Example 1 The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the cathode roller 10 was not washed with water. As a result of the operation for 24 hours, the amount of calcium scale attached to the cathode roller 10 was 5 mg per cathode roller.
  • the type of acid used is preferably sulfamic acid, methanesulfonic acid, lactic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid or the like.
  • the cathode roller 10 is made of stainless steel (SUS304, SUS316)
  • the hydrochloric acid (HCl) solution corrodes the cathode.
  • sulfuric acid is not suitable because it reacts with calcium to form calcium sulfate (gypsum).
  • acids such as nitric acid, citric acid, malic acid, and acetic acid can be used, but they are SUS corrosive and have low calcium scale removal performance.
  • As the acidic solution having a high calcium removing effect sulfamic acid, methanesulfonic acid, and lactic acid are suitable, and methanesulfonic acid is particularly effective.

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Abstract

　陰極の全体を十分に洗浄することができる電気浸透脱水装置及びその洗浄方法が提供される。濾布よりなるコンベヤベルト１がメインローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、陰極４の上面に沿って無端回動可能とされている。コンベヤベルト１の搬送方向に陽極ユニット２１～２５が配列されている。コンベヤベルト１の下側に多数の陰極ローラ１０が設置されている。陰極ローラ１０に向ってスプレー管１５から水を噴出する。

Description

電気浸透脱水装置及びその洗浄方法
　本発明は、排水の生物処理汚泥、上水汚泥などの含水物を脱水するための電気浸透脱水装置と、その電極を洗浄する方法に関する。
　排水の生物処理過程で発生する汚泥などの含水物を脱水処理する方法として、電気浸透脱水が知られている。（特許文献１，２）。この電気浸透脱水処理では、被処理含水物に通電して、マイナスに荷電した汚泥を陽極側に引き寄せ、一方、汚泥の間隙水を陰極側に移動させて分離させながら加圧力をかけて脱水するため、機械的脱水処理の場合に比べて、脱水効率が高く、汚泥の含水率を更に低減することが可能である。
　特許文献１，２の電気浸透脱水装置は、無端回動するコンベヤベルトの上に汚泥を供給し、コンベヤベルトの下側の陰極板とコンベヤベルトの上方の陽極ユニットとの間で含水物を挟圧すると共に電流を通電して電気浸透脱水するように構成したものである。陽極ユニットはコンベヤ移動方向に複数個配設されている。各陽極ユニットの底面部には水平な陽極板が設置されている。この陽極板はエアシリンダによって押し下げ可能とされると共に、スプリングによって引き上げ可能とされている。コンベヤは、陽極板を上昇させた状態で、１スパン（陽極ユニットの設置間隔）分だけ含水物を移動させる。
　図３ａ，３ｂ及び４は、特許文献１，２の電気浸透脱水装置を示す断面図である。
　濾布よりなるコンベヤベルト１がメインローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。
　このコンベヤベルト１の上面側が搬送側となっており、下面側が戻り側となっている。コンベヤベルト１の搬送側の下面に板状の陰極４が配置されている。この陰極４は金属などの導電材よりなる板状部材であり、上下方向に貫通する多数の孔を有している。陰極４はメインローラ２の直近からメインローラ３の直近まで延在している。このコンベヤベルト１の上面（搬送部）の搬送方向上流部に被処理含水物（汚泥Ｓ）を供給するようにホッパー５が設けられている。
　陰極４の下側に、陰極４の前記孔を通って落下してくる濾液を受けとめるトレー６が設けられている。トレー６で集められた濾液は、配管７を介して水処理設備へ送られる。
　コンベヤベルト１の搬送部の上方に陽極ユニット２１，２２，２３，２４，２５が設置されている。なお、図３ｂの通り、コンベヤベルト１の搬送部の両サイドに非導電性の側壁板２０が立設されており、コンベヤベルト１上の汚泥が側方へはみ出ないように構成されている。陽極ユニット２１～２５は側壁板２０，２０間に配置されている。陽極ユニットは、コンベヤベルト搬送方向に通常は２～５個程度配置されている。各陽極ユニット２１～２５は、下面に固着された陽極板３３と、エアシリンダ（図示略）を有している。
　汚泥の脱水処理を行うには、ホッパー５内に供給された汚泥Ｓをコンベヤベルト１上に送り出し、各陽極ユニット２１～２５に直流電流を通電すると共に、各陽極ユニット２１～２５のエアシリンダにエアを供給し、この汚泥を陽極ユニット２１～２５の陽極板３３で上方から押圧する。そして、陽極ユニット２１～２５が正、陰極板４が負となるように電圧を印加して陽極ユニット２１～２５と陰極板４との間に通電すると共に陽極ユニット２１～２５の陽極板３３で汚泥をプレスすることにより、汚泥が電気浸透脱水される。そして、脱水濾液がコンベヤベルト１を透過し、陰極板４の孔を通過してトレー６上に落下し、配管７を介して水処理設備に送られる。
　図３ａ，３ｂのように各陽極ユニット２１～２５に通電すると共に、陽極ユニット２１～２５によって汚泥をプレスするときには、コンベヤベルト１は停止している。陽極ユニット２１～２５によって所定時間プレス及び通電を行った後、各陽極ユニット２１～２５のエアシリンダからエアを排出し、図４の通り、陽極板３３を上昇させる。そして、コンベヤベルト１を陽極ユニット２１～２５の配列ピッチの１ピッチ分だけ移動させる。これにより、陽極ユニット２５の下側に位置していた汚泥は、脱水汚泥として送り出され、各陽極ユニット２１～２４の下側に位置していた汚泥はそれぞれ１段だけ下流側の陽極ユニット２２～２５の下側に移動する。コンベヤベルト１の搬送面の末端側の脱水汚泥は、ローラ３を通り過ぎた位置でコンベヤベルト１から送り出される。また、ホッパー５から未脱水処理汚泥が陽極ユニット２１の下側に導入される。次いで、各陽極ユニット２１～２５の陽極板３３を押し下げると共に各陽極ユニット２１～２５と陰極４との間に通電し、汚泥の電気浸透脱水処理を行う。以下、この工程を繰り返すことにより、汚泥を電気浸透脱水処理する。
　電気浸透脱水部では陽極と陰極の間に汚泥を挟み込み直流電流を印加するが、この時、電極にスケール等の汚れが付着することがある。たとえば陽極にシリカスケールが付着し、陰極にカルシウムスケールが付着する。
　このスケールを除去するために、特許文献１には、洗浄液を含浸させたスポンジを陽極ユニット２１～２５と陰極４との間で挟圧することが記載されている。
　特許文献２には、スケールが付着した場合に電極（陽極板３３及び陰極４４）を洗浄液で洗浄することが記載されている。洗浄液としては、アルカリと酸とが示されている。洗浄態様として、洗浄液を電極に注ぎかけることが記載されている。
特開２０１１－７２８６５ 特開２０１２－１７６３５８
　上記文献１，２の方法で陰極４を洗浄する場合、陰極４の上面を洗浄することはできるが、陰極４の下面を洗浄することはできない。
　本発明は、陰極の全体を十分に洗浄することができる電気浸透脱水装置及びその洗浄方法を提供することを目的とする。
　本発明の電気浸透脱水装置は、対向配置された陽極及び陰極と、該陽極と陰極との間に配置された濾材よりなるコンベヤベルトとを備え、該コンベヤベルトと前記陽極との間の電気浸透脱水処理部で被処理含水物を挟圧して電気浸透脱水する。該陰極として、前記コンベヤベルトの搬送方向と直交方向に延在し、該搬送方向に間隔をあけて配列された複数の陰極ローラが設置されている。電気浸透脱水装置は、該陰極ローラに向けて液体を噴出するための噴出手段を備える。
　本発明では、前記陰極ローラを回転駆動させるための回転駆動手段を備えることが好ましい。
　本発明の電気浸透脱水装置の洗浄方法は、かかる本発明の電気浸透脱水装置の陰極ローラを洗浄する方法である。
　この洗浄方法の一態様では、噴出手段から水を間欠的に噴出する。別の一態様では、陰極ローラに水を噴出した後、酸溶液を噴出し、その後水を噴出して酸を洗い流す。
　本発明の電気浸透脱水装置では、濾材よりなるコンベヤベルトと陽極との間で汚泥（被脱水処理物）を挟圧して電気浸透脱水する。陰極として多数の陰極ローラが配列されており、陽極と該陰極ローラとの間で通電が行われる。
　この陰極ローラに対し、噴出手段から水を噴出することにより、陰極ローラへのスケール付着を予防的に防止ないし抑制することができる。陰極ローラへのスケール付着量が所定量より多くなったときには陰極ローラに対し酸などの洗浄液を噴出し、スケールを除去する。また、この液の噴出時に陰極ローラを回転させることにより、陰極ローラに万遍なく液を掛けることができる。
　本発明者が種々研究を重ねた結果、陰極ローラにスケールが付着する前の段階で陰極ローラに水を噴出すると、ＳＳ性カルシウム成分が陰極ローラに固着する前に流去されるようになり、陰極ローラへのスケール付着が防止されることが認められた。この理由については次のように推察される。
　電気浸透脱水における濾液へのカルシウム（以下、Ｃａと記載することがある。）の移行は、ＳＳ性のＣａと溶解性Ｃａに大別される。
　ただし、陰極に付着するＣａの主体は、ＳＳ性のＣａである。また、脱水濾液の性状（通常はｐＨ１２以上、水温９０℃以上）では、ＳＳ性カルシウムとしてＣａ（ＯＨ）２、ＣａＣＯ３の両方が存在する。ＳＳ性ＣａによるカソードへのＣａ付着を防止するには、ＳＳ性Ｃａがカソードに到着後、固着する前にできるだけ速やかに水洗浄して、カソードから除去することが重要である。
　本発明では、陰極ローラを間欠的に水洗浄することにより、付着前のカルシウムを洗い流して、カルシウムの付着を防止することができる。これにより、カルシウムスケールの付着速度を大幅に低減できる。ただし、それでもカソード表面には徐々にスケール特にカルシウムスケールが成長する。このスケールは、酸洗浄により除去される。
図１ａは実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図、図１ｂは図１ａのＩｂ－Ｉｂ線に沿う断面図である。 別の実施の形態に用いられる電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。 図３ａは従来例に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図、図３ｂは図３ａのIIIｂ－IIIｂ線に沿う断面図である。 図３ａ及び３ｂの電気浸透脱水装置のコンベヤベルト搬送時の概略的な縦断面図である。 実施例１における洗浄タイミングチャートである。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１ａは、第１の実施の形態に係る電気浸透脱水装置の長手方向（ベルト回動方向）に沿う縦断面図であり、図１ｂは図１ａのＩｂ－Ｉｂ線に沿う断面図である。なお、図１ａ，１ｂにおいて図３ａ，３ｂと同一符号は同一部分を示している。
　この実施の形態においても、図３，４の電気浸透脱水装置と同じく、濾布よりなるコンベヤベルト１がメインローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。
　このコンベヤベルト１の上面側が搬送側となっており、下面側が戻り側となっている。コンベヤベルト１の搬送側の下面に、多数の陰極ローラ１０が配置されている。この陰極ローラ１０は金属などの導電材よりなる中空パイプ又は中実棒状部材であり、コンベヤベルト１の幅方向長さと略同一長さを有している。
　陰極ローラ１０は、軸心方向をコンベヤベルト１の搬送方向を直交方向としている。陰極ローラ１０はステンレス（ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６）製であることが好ましい。
　陰極ローラ１０からは、それと同軸の支軸１１が両方向に延出しており、該支軸１１の端部が軸受１２ａを介してマシンフレーム１２に枢支されている。支軸１１にはスプロケットホイール１３が固着されており、該スプロケットホイール１３に噛合するチェーン（図示略）を介して陰極ローラ１０が回転駆動可能とされている。
　陰極ローラ１０は、メインローラ２の直近からメインローラ３の直近まで、所定間隔をあけて配列されている。陰極ローラ１０の直径は１５～３０ｍｍ程度が好ましい。陰極ローラ１０同士の間の隙間間隔は１～１０ｍｍ、特に２～８ｍｍ程度が好適である。陰極ローラ１０は、水や洗浄液で洗浄されるときに回転される。陰極ローラ１０の回転数は５～３０ｒｐｍ程度が好適である。
　陰極ローラ１０よりも下方かつトレー６よりも上位に、上方に向って水や洗浄液を噴出させるようにスプレー管１５が設置されている。スプレー管１５は、この実施の形態ではコンベヤベルト１の幅員方向に延在し、該幅員と略同一長さを有している。スプレー管１５の上面には水噴出口１５ａが長手方向に間隔をおいて多数設けられている。スプレー管１５は、コンベヤベルト１の搬送方向に間隔をおいて複数個設置されている。スプレー管１５の設置間隔は、各スプレー管１０に満遍なく水又は洗浄液を吹き付けることができるように選定される。
　前記図３ａ，３ｂ，４の場合と同じく、このコンベヤベルト１の上面（搬送部）の搬送方向上流部に被処理含水物（この実施の形態では汚泥Ｓ）を供給するようにホッパー５が設けられている。トレー６で集められた濾液は、配管７を介して水処理設備へ送られる。なお、一部の濾液をホッパー５に返送して汚泥に添加してもよい。
　コンベヤベルト１の搬送部の上方に陽極ユニット２１，２２，２３，２４，２５が設置されている。この実施の形態では陽極ユニットがコンベヤベルト搬送方向に５個配置されているが、これに限定されない。陽極ユニットは、コンベヤベルト搬送方向に通常は２～５個程度配置されていればよい。
　各陽極ユニット２１～２５は、下面に固着された陽極板３３と、エアシリンダ（図示略）を有している。エアシリンダは、シリンダ部の上端が電気浸透脱水装置のマシンフレーム（図示略）に連結されており、ピストンロッドの下端が陽極ユニットに連結されている。エアシリンダ内にエアを供給すると、陽極板３３が下方に移動する。エアシリンダからエアを排出すると、陽極板３３が引き上げられて、上昇する。各陽極ユニット２１～２５の陽極板３３と陰極ローラ１０との間には、直流電源装置（図示略）から直流電流がマシンフレームを介して通電される。
　その他の構成は図３ａ，３ｂ，４と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
　このように構成された電気浸透脱水装置によって汚泥の脱水処理を行うには、陰極ローラ１０を停止させた状態で、図３ａ，３ｂ，４の場合と同じく、ホッパー５内に供給された生物処理汚泥などの汚泥Ｓをコンベヤベルト１上に送り出し、各陽極ユニット２１～２５に直流電流を通電すると共に、各陽極ユニット２１～２５のエアシリンダにエアを供給し、この汚泥を陽極ユニット２１～２５の陽極板３３で上方から押圧する。
　電圧は、陽極ユニット２１～２５が正、陰極ローラ１０が負となるように印加される。各陽極ユニット２１～２５に対し同一の電圧を印加するのが装置の運転管理を容易とする点からして好適であるが、搬送方向下流側ほど電圧を高くしたり、逆に低くしたりしてもよい。また、各陽極ユニットの電流値が同一となるように通電制御してもよい。
　各陽極ユニット２１～２５のエアシリンダに対し同一の圧力のエアを供給してもよく、下流側の陽極ユニットほど供給エア圧を大きく又は小さくするようにしてもよい。
　このように陽極ユニット２１～２５と陰極ローラ１０との間に通電すると共に陽極ユニット２１～２５の陽極板３３で汚泥をプレスすることにより、汚泥が電気浸透脱水される。そして、脱水濾液がコンベヤベルト１を透過し、陰極ローラ１０間を通過してトレー６上に落下する。トレー６上に落下した濾液は、水処理設備に送られて処理する。なお、このトレー６からの電気伝導率の高い濾液をホッパー５内に供給するようにした場合には、被処理汚泥の電気伝導率が高くなり、陽極ユニット２１～２５と陰極板４との間の汚泥の電気伝導率が高くなり、脱水性が向上する。これにより、得られる脱水汚泥の含水率が低いものとなる。
　図１ａ，１ｂのように各陽極ユニット２１～２５に通電すると共に、陽極ユニット２１～２５によって汚泥をプレスするときには、コンベヤベルト１は停止している。陽極ユニット２１～２５によって所定時間プレス及び通電を行った後、各陽極ユニット２１～２５のエアシリンダからエアを排出し、前記図４の通り、陽極板３３を上昇させる。そして、コンベヤベルト１を陽極ユニット２１～２５の配列ピッチの１ピッチ分だけ移動させる。これにより、陽極ユニット２５の下側に位置していた汚泥は、脱水汚泥として送り出され、各陽極ユニット２１～２４の下側に位置していた汚泥はそれぞれ１段だけ下流側の陽極ユニット２２～２５の下側に移動する。コンベヤベルト１の搬送面の末端側の脱水汚泥は、メインローラ３を通り過ぎた位置でコンベヤベルト１から送り出される。また、ホッパー５から未脱水処理汚泥が陽極ユニット２１の下側に導入される。次いで、各陽極ユニット２１～２５の陽極板３３を押し下げると共に各陽極ユニット２１～２５と陰極ローラ１０との間に通電し、汚泥の電気浸透脱水処理を行う。以下、この工程を繰り返すことにより、汚泥を電気浸透脱水処理する。コンベヤベルト１を移動させるときに、陰極ローラ１０をコンベヤベルト１の送り速度と同一周速度にてコンベヤベルト送り方向に回転駆動してもよい。
［陰極ローラ１０の水洗い］
　本発明では、間欠的又は連続的（好ましくは、間欠的かつ定期的）にスプレー管１５から水を噴出し、陰極ローラ１０を水洗いし、陰極ローラ１０に付着したＳＳ性カルシウムを洗い落とすことにより、陰極ローラ１０へのカルシウムスケールの付着を大幅に抑制することができる。この水洗いに際し、陰極ローラ１０を回転させ、水が万遍なく掛かるようにする。
　水の吐出圧は特に限定されない。陰極ローラ１０の表面にできるだけ均一に満遍なく水をかけることができるだけの吐出圧があればよい。
　水の洗浄強度は陰極ローラ１０の投影面積に対して、１０～１００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ２程度が好ましい。
　水洗浄時間は５秒～９０秒／回程度が好適である。また、水洗浄は、電気浸透脱水終了より前に開始、または電気浸透脱水終了後直ちに開始し、脱水ケーキを移送している間、電気浸透開始後、またはその後しばらく継続するのが好ましい。
［陰極ローラ１０の薬液洗浄方法］
　電気浸透脱水装置の運転を継続していると、上記の水洗浄を適時に行っても、陰極ローラ１０に次第にスケール特にカルシウムスケールが付着してくるので、それまでと同一条件（同一処理速度、同一電圧、同一電流）と脱水運転を行っても、脱水汚泥の含水率が低下してくる。そこで、この含水率が所定値以下となったときには、スケール付着量が多くなったものと判断し、電極を薬液洗浄する。
　陰極ローラ１０の薬液洗浄を行うには、上記スプレー管１５から洗浄液を噴出する。洗浄薬液としては、酸性溶液（メタンスルホン酸、スルファミン酸、乳酸、塩酸など）が好適であり、その濃度は２～２０ｗｔ％程度が好ましいが、それ以上であってもよい。この薬液洗浄時に陰極ローラ１０を回転させ、薬液が万遍なく掛かるようにする。
　洗浄液の噴出の前にスプレー管１５から水を噴出してもよい。水で予備洗浄するのが好ましい。これにより、濾液に含まれていたアルカリ成分が洗い流されると共に、その他の付着物もある程度洗い落とされるので、その後の洗浄薬液量を減少させることができる。また洗浄液の噴出後にスプレー管１５から水を噴出して付着洗浄液を洗い流すのが好ましい。
　上記実施の形態では、スプレー管１５から水を噴出したり洗浄液を噴出するようにしているが、水噴出専用のスプレー管と、洗浄液噴出専用のスプレー管とを設置してもよい。また、上記実施の形態ではスプレー管１５を設置しているが、上方に向って散水できるものであればよく、散水ノズルなど他のものを用いてもよい。
　上記実施の形態では、陽極ユニット２１～２５とコンベヤベルト１によって汚泥を電気浸透脱水する電気浸透脱水装置に本発明方法を適用しているが、本発明は別型式の電気浸透脱水装置にも適用可能である。例えば、図２のように陽極ドラム６１と、コンベヤベルト６２との間で汚泥Ｓを挟圧する電気浸透脱水装置６０にも本発明を適用できる。コンベヤベルト６２の陽極ドラム６１と反対側には多数の陰極ローラ６３が配列されている。これらの陰極ローラ６３に向って水又は洗浄液を噴出するようにスプレー管６４が設置されている。
［実施例１］
　図１ａ，１ｂに示す電気浸透脱水装置において、諸元及び主な運転条件を次の通りとした。
　コンベヤベルト１の幅：９００ｍｍ
　陽極ユニット数：３個
　１個の陽極ユニットの搬送方向長さ：４５０ｍｍ
　印加電圧：６０Ｖ
　陰極ローラ１０の直径：２１．４ｍｍ
　陰極ローラ１０の材料：ＳＵＳ３０４
　陰極ローラ１０のピッチ：２６ｍｍ
　汚泥：含水率８１％
　スプレー管１５の設置本数：４本
　スプレー管１５の給水元圧：０．１ＭＰａ
　陰極ローラの水洗浄時間：２０秒
　陰極ローラの洗浄水量：２０Ｌ／ｍ２
　作動タイミングチャート：図５の通り
　２４時間の運転の結果、陰極ローラ１０へのカルシウムスケールの付着量は、陰極ローラ１本当り５００ｍｇであった。
［比較例１］
　陰極ローラ１０の水洗浄を行わなかったこと以外は実施例１と同一条件にて運転を行った。２４時間の運転の結果、陰極ローラ１０へのカルシウムスケールの付着量は、陰極ローラ１本当り５ｍｇであった。
　なお、この比較例１でカルシウムスケールが付着した陰極ローラを取り外し、酸で洗浄を行ったところ、次の事項が認められた。
　使用する酸の種類は、スルファミン酸、メタンスルホン酸、乳酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などが良い。陰極ローラ１０をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）で作成した場合、塩酸（ＨＣｌ）溶液はカソードを腐食させる。また、硫酸はカルシウムと反応して、硫酸カルシウム（石膏）を生成するので適当ではない。その他、硝酸、クエン酸、リンゴ酸、酢酸などの酸も使用可能であるが、ＳＵＳ腐食性があり、カルシウムスケール除去性能が低い。カルシウム除去効果が高い酸性溶液としては、スルファミン酸、メタンスルホン酸、乳酸が適しており、特にメタンスルホン酸が有効であった。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１３年３月２８日付で出願された日本特許出願２０１３－０６９４６５に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (4)

  1. 　対向配置された陽極及び陰極と、
    　該陽極と陰極との間に配置された濾材よりなるコンベヤベルトと
    を備え、該コンベヤベルトと前記陽極との間の電気浸透脱水処理部で被処理含水物を挟圧して電気浸透脱水する電気浸透脱水装置において、
    　該陰極として、前記コンベヤベルトの搬送方向と直交方向に延在し、該搬送方向に間隔をあけて配列された複数の陰極ローラが設置され、
    　該陰極ローラに向けて液体を噴出するための噴出手段を備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
  2. 　請求項１において、前記陰極ローラを回転駆動させるための回転駆動手段を備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
  3. 　請求項１又は２の電気浸透脱水装置の陰極ローラを洗浄する方法であって、
    　前記噴出手段から水を間欠的に噴出することを特徴とする電気浸透脱水装置の洗浄方法。
  4. 　請求項１又は２の電気浸透脱水装置の陰極ローラを洗浄する方法であって、
    　前記陰極ローラに水を噴出した後、酸溶液を噴出し、その後水を噴出して酸を洗い流すことを特徴とする電気浸透脱水装置の洗浄方法。
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