(57)【要約】【課題】  高効率且つ安定した操作で含水物の高度脱水効果が得られる電気浸透脱水装置を提供する。【解決手段】電極間に非導電性線状支持体配置により含水物分布不均一起因の電極間の電気短絡を防止できると同時に含水物の剥離もスムーズになる。電気浸透脱水装置に入る前に金属屑の除去で電極間の導線起因の電気短絡の防止が可能になる。電気浸透脱水された含水物の陽極層と陰極層にわける手段により、高効率で低含水率の脱水物が得られるようになった。陽極の多板固定構造や陰極の電気供給端子の移動及び接着剤の端部接着により、低コスト、便利に、安定した運転ができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水物を隔てて対向し合う陽極と陰極との電極間に直流電圧を印加し、前記含水物に含有される水を電場の作用により陰極側に集めて脱水させる電気浸透脱水における陽極と陰極の間の陽極表面において、陽極の前進方向の垂直方向に５０ｍｍ−４００ｍｍの間隔で、厚み０．５〜３ｍｍの線状非導電性材料支持体を陽極の前進方向に平行的に装備したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項２】
二つ以上の電極板を用いて、電極板と含水物の接触面の反対側に固定機構を設置し、当該固定機構により電極板を固定して陽極を構成したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項３】
網状導電性陰極を用いる場合において、網の移動方向に垂直している方向の網の末端に接着剤を用いて、当該端部の網を接着することを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項４】
陰極に電気を供給する電気供給端子は電極と直接的に接触し、接触端子は電極の移動方向に垂直する方向に接触位置を移動できる構造を備えたことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項５】
含水物電気浸透脱水の全部時間において電気浸透脱水開始時点より四分の一から四分の三までの時間帯内の任意時間を経過した後に、陰極と接触した含水物の面を陽極と接触させると同時に、陽極と接触した含水物の面を陰極と接触させ、続けて電気浸透脱水することを特徴とする含水物の電気浸透脱水方法。
【請求項６】
含水物の電気浸透脱水初期において陽極と陰極の間における含水物ケーキ層を陽極層と陰極層に分けるように通水できる非導電性材料の薄膜を入れ、電気浸透脱水を行い、含水物が所定の含水率になったら、陽極層の含水物を排出する一方、陰極層は更に電気浸透脱水を行うのか、又は電気浸透脱水工程の入口側に返送し再び電気浸透脱水工程に入るのかのいずれかを行うこと特徴とする含水物の電気浸透脱水方法。
【請求項７】
少なくとも陽極と、陰極と、陽極と陰極の間における含水物ケーキ層を陽極層と陰極層に分けることができる非導電性材料の通水性薄膜とを備えた電気浸透脱水装置。
【請求項８】
電気浸透脱水の後期において、含水物ケーキが陰極を離れる前後に薄いナイフ状のへらを用いて、含水物ケーキの陰極付近の層を分離させ、当該陰極付近ケーキ層を電気浸透脱水工程の入口側に返送し、再び電気浸透脱水工程に入り、分離された陽極層を排出することを特徴とする含水物の電気浸透脱水方法。
【請求項９】
電気浸透脱水の終点において含水物ケーキが電気浸透脱水機の陽極を離れる時点の位置に当該ケーキの移動方向に向かい、当該電気浸透脱水含水物を陽極層と陰極付近層に分けることができる薄いナイフ状のへらを設置したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項１０】
プレス機械脱水で得られた下水汚泥ケーキを電気浸透脱水の対象とした場合において、少なくとも機械プレス前に金属屑を除去する金属屑除去工程と、金属屑を除去した汚泥を機械プレスを用いてプレス脱水する機械脱水工程と、機械脱水工程に得られた汚泥ケーキを電気浸透方法により電気浸透脱水する電気浸透脱水工程とを備えたことを特徴とする汚泥の電気浸透脱水方法。
【請求項１１】
少なくとも機械プレス前に金属屑を除去する金属屑除去装置と、金属屑を除去した汚泥を機械プレスを用いてプレス脱水するプレス脱水装置と、プレス脱水装置に得られた汚泥ケーキを電場の作用により電気浸透脱水する電気浸透脱水装置とを備え、金属除去装置の出口はプレス脱水機械の入口側と連通し、プレス脱水機械の出口は電気浸透装置の入口側に接続したことを特徴とする汚泥の電気浸透脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、食品残渣、下水処理で発生する汚泥など、特に有機成分が多い含水物の電気浸透による脱水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  豆腐糟、焼酎や醤油などの食品残渣及び生物発酵工程より排出された固形物、有機性廃水を生物で処理して発生した汚泥などは、真空ろ過、加圧ろ過、遠心分離などの方法により脱水するが、有機物と生物体が多く含まれ、機械により低含水率まで脱水することはは極めて困難である。このような難脱水性含水物には機械脱水の後に、更なる低含水率を求める場合では電気浸透方法が適用されている。【０００３】  しかし、従来、含水物の電気浸透脱水において原理的には明確しているが、装置の面では様々の問題で効率よく運転することには困難が多いため、普及技術に至らなかったのは現状である。例えば、陽極付近の含水物の急速な乾燥に起因した電気抵抗の急増による電気浸透効率の急速な低下や、電極間の短絡などが効率よく電気浸透に支障が大きい。これらの原因で電気消費が多くなることより、電気浸透脱水の高コストを招いた。従って、高効率、低コストの電気浸透脱水方法及び装置が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低コストで、高効率の電気浸透脱水装置を提供することを目的とする。
【発明が解決するための手段】
【０００５】  請求項１に記載の発明は、含水物を隔てて対向し合う陽極と陰極との電極間に直流電圧を印加し、前記含水物に含有される水を電場の作用により陰極側に集めて脱水させる電気浸透脱水における陽極と陰極の間の陽極表面において、陽極の前進方向の垂直方向に５０ｍｍ−４００ｍｍの間隔で、厚み０．５〜３ｍｍの線状非導電性材料支持体を陽極の前進方向に平行的に装備したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置である。陰極と陽極間に入った含水物は脱水対象にもなる一方、両極の短絡を防ぐ物質にもなる。しかし、含水物の分布が不均一の場合では陽極と陰極が短絡する可能性がある。この非導電性材料支持体は含水物の分布が不均一の場合でも陰極と陽極の直接的な接触を防いで、電極間の短絡を防止することが実現される。図１に示したように、陽極が円筒型の場合では円筒陽極１の軸方向に５０ｍｍ−４００ｍｍ間隔で円筒の円周に線状非導電性材料支持体２を巻く。このような配置は支持体２が陽極の回転５に従い移動して陽極１と陰極３の短絡を防止しながら、陽極に接触した含水物の剥離にも支障がない。例えば陽極に付着した含水物の剥離を促進するために剥離へらをつける時にも陽極の回転に支障がない。もし大きな孔の網を貼っておけば両極間の短絡に効果を発揮できるが含水物の剥離には支障が出る。特に剥離へらをつけると陽極の回転に支障が生じる。支持体線の形状には特に制限がなく、円線でも四角形線でもよい。
【０００６】  請求項２に記載の発明は、二つ以上の電極板を用いて、電極板と含水物の接触面の反対側に固定機構を設置し、当該固定機構により電極板を固定して陽極を構成したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置である。図２に示したように陽極１は陽極板１ａを板の固定機構６で固定して構成され、円筒は軸４により陽極支持体７を通じて回転する。二つ以上の電極板で陽極を構成すれば、据付も外し作業も便利になるし、運送などにも便利である。電極板の個数には特に制限がない。例えば、円筒状陽極の場合では二つの半円もよいし、四個、六個、八個の円板部分で固定して構成してもよい。
【０００７】  請求項３に記載の発明は、網状導電性陰極を用いる場合において、網の移動方向に垂直している方向の網の末端に接着剤を用いて、当該端部の網を接着することを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置である。図３に示したように、陰極網３は網の移動方向８に垂直している網の末端９ａと９ｂに接着剤を用いて端部の網を接着することにより、端部の網糸の外れを防止することができる。接着剤は柔軟性がよく、形状変化の応力に耐久性がよい他に接着の作業にも便利である。
【０００８】  請求項４に記載の発明は、陰極に電気を供給する電気供給端子は電極と直接的に接触し、接触端子は電極の移動方向に垂直する方向に接触位置を移動できる構造を備えたことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置である．図４に示したように、電気を供給する電気供給端子１０は陰極３と直接的に接触する面が陰極の移動方向８の垂直方向に１１ａと１１ｂのように移動できる。こうすれば、電極特に陰極の金属網に対する摩擦消耗を異なる面に分散するため、網の寿命を長く維持できる。
【０００９】  請求項５に記載の発明は、含水物電気浸透脱水の全部時間において電気浸透脱水開始時点より四分の一から四分の三までの時間帯内の任意時間を経過した後に、陰極と接触した含水物の面を陽極と接触させると同時に、陽極と接触した含水物の面を陰極と接触させ、続けて電気浸透脱水することを特徴とする含水物の電気浸透脱水方法である。電気浸透脱水過程において、陽極付近の含水物が急速に水分を失い、含水率が急速に低下され、電気抵抗が急速に高くなるため、電気浸透脱水効率が大幅に低下する。図５ａに示したように含水物が陽極１と接触した面１２を図５ｂのように陰極２と接触させると同時に、図５ａに陰極２と接触した面１３を図５ｂのように陽極１と接触させて電気浸透を続ける。このように含水物に対する電場の方向性の変化、即ち含水物両面の電気極性の変化によって、元陽極付近に水を流して含水物層の抵抗が下がり、電気浸透の効率を高めることができる。
【００１０】  請求項６に記載の発明は、含水物の電気浸透脱水初期において陽極と陰極の間における含水物ケーキ層を陽極層と陰極層に分けるように通水できる非導電性材料の薄膜を入れ、電気浸透脱水を行い、含水物が所定の含水率になったら、陽極層の含水物を排出する一方、陰極層は更に電気浸透脱水を行うのか、又は電気浸透脱水工程の入口側に返送し再び電気浸透脱水工程に入るのかのいずれかを行うこと特徴とする含水物の電気浸透脱水方法である。図６ａに示したように通水できる非導電性材料の薄膜１４を用いて、陽極１と陰極２の間にある含水物を陽極層１５ａと陰極層１５ｂに分ける。所定の含水率になったら、陽極層１５ａを排出する。陰極層１５ｂは電気浸透脱水工程の入口に返送して再び電気浸透脱水工程に入れる（図示していない）。又は図６ｂのように陰極層１５ｂを陽極１に接触させ、更に電気浸透脱水を行う。このように陽極層の含水率の低いケーキを排出し、陰極層の含水率の高いものは更に脱水することにより、高い効率で低含水率の脱水物が得られる。
【００１１】  請求項７に記載の発明は、少なくとも陽極と、陰極と、陽極と陰極の間における含水物ケーキ層を陽極層と陰極層に分けることができる非導電性材料の通水性薄膜とを備えた電気浸透脱水装置である。図６ａに示したように薄膜１４を用いて、陽極１と陰極２の間にある含水物を陽極層１５ａと陰極層１５ｂに分けることにより所定含水率になった後に陽極層と陰極層の分離が簡単にできるため、陰極層の返送再脱水でも続けて脱水でも可能になる。
【００１２】  請求項８に記載の発明は、電気浸透脱水の後期において、含水物ケーキが陰極を離れる前後に薄いナイフ状のへらを用いて、含水物ケーキの陰極付近の層を分離させ、当該陰極付近ケーキ層を電気浸透脱水工程の入口側に返送し、再び電気浸透脱水工程に入り、分離された陽極層を排出することを特徴とする含水物の電気浸透脱水方法である。図７ａに示したように含水物の移動方向１６と逆の方向に薄いナイフ状のへら１７を配置し、図７ｂに示したようにこのへら１７により含水物ケーキを陽極層１８ａと陰極付近層１８ｂに分けることができる。陽極層の含水率の低いケーキを排出し、陰極付近層１８ｂは含水率が高いので電気浸透脱水工程の入口側に返送して、再び電気浸透脱水工程に入り、再脱水することにより、高効率で低含水率の脱水物が得られる。
【００１３】  請求項９に記載の発明は、電気浸透脱水の終点において含水物ケーキが電気浸透脱水機の陽極を離れる時点の位置に当該ケーキの移動方向に向かい、当該電気浸透脱水含水物を陽極層と陰極付近層に分けることができる薄いナイフ状のへらを設置したことを特徴とする含水物の電気浸透脱水装置である。図７に示したようにへら１７の鋭い方向は脱水ケーキの移動方向１６と反対方向に設置して脱水された含水物ケーキに対してケーキの陰極付近層を分離することができる。
【００１４】  請求項１０に記載の発明は、プレス機械脱水で得られた下水汚泥ケーキを電気浸透脱水の対象とした場合において、少なくとも機械プレス前に金属屑を除去する金属屑除去工程と、金属屑を除去した汚泥を機械プレスを用いてプレス脱水する機械脱水工程と、機械脱水工程に得られた汚泥ケーキを電気浸透方法により電気浸透脱水する電気浸透脱水工程とを備えたことを特徴とする汚泥の電気浸透脱水方法である。電気浸透脱水機に入る前に金属屑などを除去することにより、金属屑から引き起こす陰極と陽極の電気的な短絡を防止できる。またプレス脱水前に金属屑を除去する方法は操作が簡単で、運転もスムーズである。
【００１５】  請求項１１に記載の発明は、少なくとも機械プレス前に金属屑を除去する金属屑除去装置と、金属屑を除去した汚泥を機械プレスを用いてプレス脱水するプレス脱水装置と、プレス脱水装置に得られた汚泥ケーキを電場の作用により電気浸透脱水する電気浸透脱水装置とを備え、金属除去装置の出口はプレス脱水機械の入口側と連通し、プレス脱水機械の出口は電気浸透装置の入口側に接続したことを特徴とする汚泥の電気浸透脱水装置である。この装置を用いることにより、金属屑から引き起こす陰極と陽極の電気的な短絡を確実に防止できると同時に、操作が簡単で、運転もスムーズである
【発明の効果】
【００１６】  本発明によれば、電極間に非導電性線状支持体配置により含水物分布不均一起因の電極間の電気短絡を防止できると同時に含水物の剥離もスムーズになる。電気浸透脱水装置に入る前に金属屑の除去で電極間の導線起因の電気短絡の防止が可能になる。電気浸透脱水された含水物の陽極層と陰極層にわける手段により、高効率で低含水率の脱水物が得られるようになった。陽極の多板固定構造や陰極の電気供給端子の移動及び接着剤の端部接着により、低コスト、便利に、安定した運転ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】    以下、本発明を実施例により説明するが、かかる実施例によって本発明が制限されるものではない。
【実施例１】
【００１８】  本発明の食品残渣の電気浸透脱水実施例の一つで、焼酎糟を処理する場合である。図１に示した脱水装置に、フィルタープレスにより得られた焼酎糟ケーキを貴金属で被覆した円筒状陽極の表面に直径２．５ｍｍのナイロン糸を円筒の円周に巻き、ナイロン円周は円筒の軸方向に２００ｍｍ間隔で配置した（図１の表示と同じ）。図３に示したように陰極は移動方向に垂直しているステンレス網の端部に接着剤で５ｍｍの幅で接着した。電気供給端子は図４のように直接ステンレス網と接し、網の移動方向の垂直方向に１２０ｍｍの範囲で移動できるように設置した。陽極は図２に示したように６個の板で構成した。作業は図５に示したように、３分間の電気浸透を経過してから糟ケーキ両面に接触した電極の極性を逆にしてまた３分間電気浸透脱水させ、低い含水率の脱水ケーキが得られた。
【実施例２】
【００１９】  本発明に係る廃水処理場から排出された汚泥の電気浸透脱水実施例の一つであ、図８に脱水工程を示した。汚泥貯留槽から脱水系統に流入した汚泥１９は回転式ろ過器２０に送り、金属などの屑をろ過した汚泥を凝集タンク２２に送り、高分子凝集剤２１を添加し、凝集させた後にベルトプレス脱水機２３に送り、機械脱水で得られた約８２％含水率の汚泥ケーキ２４を電気浸透装置２５に送り、電気浸透脱水を行い、含水率が６２％〜６５０％まで下がった汚泥ケーキ２６は電気浸透脱水機から排出される。電気浸透脱水機は実施例１に示した陽極と陰極構造と同じで、異なるのは脱水ケーキは入口からナイロン布で陽極層と陰極層に分けられ、脱水が終わったら陽極層の汚泥が排出され、陰極層の汚泥は電気浸透脱水機入口に返送して再び電気浸透脱水する。操作中に汚泥の情況によって陰極層の汚泥をベルトプレス機の入口に返送して再び機械脱水してから電気浸透脱水する仕組みを取ってもよい。
【実施例３】
【００２０】  廃水処理場から排出された汚泥の電気浸透脱水の例であり、実施例２とほぼ同じである。異なるのは図７に示したように電気浸透脱水機の入口からは汚泥ケーキを陽極層と陰極層を分けずに脱水が終わったら、汚泥の出口のところにへらを用いて汚泥層に陽極層と陰極付近層に分け、陽極層のケーキが排出され、陰極付近層の汚泥は電気浸透脱水機入口に返送して再び電気浸透脱水する。操作中に汚泥の情況によって陰極層の汚泥をベルトプレス機の入口に返送して再び機械脱水してから電気浸透脱水する仕組みを取ってもよい。
【実施例４】
【００２１】  廃水処理場から排出された汚泥の電気浸透脱水の例であり、実施例１と同じである。
【実施例５】
【００２２】  廃水処理場から排出された汚泥の電気浸透脱水の例であり、実施例２とほぼ同じである。異なるのは図６に示したように脱水が終わったらナイロン布で分けられた陽極層の汚泥が排出され、陰極層の汚泥は次の電気浸透脱水部分に送り、つづけて電気浸透脱水する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】円筒型陽極に線状非導電性材料支持体を設置した概略図である。
【図２】六個の陽極板で構成した円筒型陽極を示した概略図である。
【図３】網状陰極の端部を接着したことを示した概略図である。
【図４】陰極との接触面が移動できる電気供給端子を示した概略図である。
【図５】含水物と電極の接触面を逆にする概略図である。
【図６】含水物に非導電性材料膜を入れ、陰極層と陽極層に分ける概略図である。
【図７】電気浸透脱水の終点にへらを設置し含水物を陰極層と陽極付近層に分ける概略図である。
【図８】電気浸透脱水前に汚泥中の金属屑を除去する工程を示した図である。
【符号の説明】
【００２４】１        陽極
１ａ      陽極板
２        線状非導電性材料支持体
３        陰極
４        回転軸
５        陽極の回転方向
６        陽極板固定構造体
７        陽極支持体
８        陰極移動方向
９ａ，９ｂ    陰極端部の接着部分
１０      電気供給端子
１１ａ，１１ｂ    電気供給端子の移動方向
１２      電気浸透脱水開始時に陽極と接触する含水物ケーキの接触面
１３      電気浸透脱水開始時に陰極と接触する含水物ケーキの接触面
１４      非導電性材料膜
１５ａ、  非導電性材料膜により分けられた含水物陽極層
１５ｂ    非導電性材料膜により分けられた含水物陰極層
１６      電気浸透脱水が終了する時点の含水物移動方向
１７      含水物を陰極付近層と陽極層に分けるへら
１８ａ    へらにより分けられた含水物陽極層
１８ｂ    へらにより分けられた含水物陰極付近層
１９      脱水系統に流入した汚泥
２０      金属屑除去ろ過器
２１      高分子凝集剤
２２      凝集タンク
２３      ベルトプレス脱水機
２４      プレス脱水した汚泥ケーキ
２５      電気浸透脱水機
２６      電気浸透脱水後の汚泥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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