(57)【要約】  脱水ユニットと、脱水ユニットへ処理対象物を供給する供給ユニットとを有するシステムを提供する。脱水ユニットは、流動性の処理対象物が供給される供給孔により連通された複数のプレートを含み、複数のプレートを閉じて処理対象物が流入する複数の濾室が形成された状態で脱水処理を行い、複数のプレートを開いて脱水処理された物（脱水物）を排出する。供給ユニットは、脱水ユニットの複数のプレートを開く前に、複数の濾室から処理対象物を吸引するポンプを含む。複数のプレートを開く前に、複数の濾室から処理対象物を吸引することにより、供給孔に存在する含水率が比較的高く流動性のある処理対象物を濾室から吸引除去できる。したがって、排出物の含水率をさらに低減できる。
2014030358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性の処理対象物が供給される供給孔により連通された複数のプレートを含み、前記複数のプレートを閉じて前記処理対象物が流入する複数の濾室が形成された状態で脱水処理を行い、前記複数のプレートを開いて脱水処理された物を排出する脱水ユニットと、
前記供給孔を介して前記複数の濾室へ前記処理対象物を供給する供給ユニットとを有し、
前記供給ユニットは、前記脱水ユニットの前記複数のプレートを開く前に、前記複数の濾室から前記処理対象物を吸引するポンプを含む、システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記供給ユニットは、前記処理対象物を圧送する第１のポンプと、
前記第１のポンプよりも高圧で前記処理対象物を圧送するプランジャー型の第２のポンプであって、前記第１のポンプに続いて前記処理対象物を供給し、前記脱水ユニットの前記複数のプレートを開く前に、前記複数の濾室から前記処理対象物を吸引する第２のポンプとを含む、システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記供給ユニットは、前記第２のポンプと前記処理対象物の供給源との間を開閉する第１のバルブと、
前記第２のポンプと前記複数の濾室との間を開閉する第２のバルブと、
前記第１のバルブを開き、前記第２のバルブを閉じて前記第２のポンプにより前記供給源から前記処理対象物を吸引した後、前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開いて前記第２のポンプにより前記処理対象物を前記複数の濾室に供給する機能と、
前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開いて前記第２のポンプにより前記複数の濾室から前記処理対象物を吸引する機能とを含む、システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記脱水ユニットの前記複数のプレートのそれぞれのプレートと前記濾室を形成する濾布との間に、前記複数のプレートを開くときに圧縮空気を供給し前記それぞれのプレートと前記濾布との間を離隔する加圧ユニットをさらに有する、システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記脱水ユニットの前記複数のプレートのそれぞれのプレートと前記濾室を形成する濾布と間を負圧にする吸引ユニットをさらに有する、システム。
【請求項６】
流動性の処理対象物を脱水ユニットに供給して脱水処理を行うことを有する方法であって、
前記脱水ユニットは、前記処理対象物が供給される供給孔により連通された複数のプレートを含み、
前記脱水処理を行うことは、
前記複数のプレートを閉じて前記供給孔を介して連通された複数の濾室を形成することと、
ポンプが前記処理対象物を前記複数の濾室へ供給することと、
前記複数のプレートを開いて脱水処理された物を排出することと、
前記複数のプレートを開く前に前記ポンプにより前記処理対象物を前記複数の濾室から吸引することとを有する方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記複数の濾室へ供給することは、
第１のポンプが前記処理対象物を前記複数の濾室へ第１の圧力で供給することと、
プランジャー型の第２のポンプが前記処理対象物を前記複数の濾室へ、前記第１の圧力より高い第２の圧力で供給することとを含み、
前記複数の濾室から吸引することは、
前記第２のポンプにより前記処理対象物を前記複数の濾室から吸引することを含む、方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２の圧力で供給することは、前記第２のポンプと前記処理対象物の供給源との間を開閉する第１のバルブを開き、前記第２のポンプと前記複数の濾室との間を開閉する第２のバルブを閉じて前記第２のポンプにより前記供給源から前記処理対象物を吸引することと、
前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開いて前記第２のポンプにより前記処理対象物を前記複数の濾室へ供給することとを含み、
前記複数の濾室から吸引することは、前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開いて前記第２のポンプにより前記複数の濾室から前記処理対象物を吸引することを含む、方法。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかにおいて、
前記排出することは、前記複数のプレートのそれぞれのプレートと前記濾室を形成する濾布との間に圧縮空気を供給し、前記それぞれのプレートと前記濾布との間を離隔することを含む、方法。
【請求項１０】
請求項６ないし９のずれかにおいて、
前記複数の濾室へ供給することは、前記複数のプレートのそれぞれのプレートと前記濾室を形成する濾布と間を負圧にすることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプレートで濾室を形成した状態で脱水するユニットを有するシステムおよびそれを用いる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国特開２００１−７９３１１号公報に記載の脱水装置においては、瀘盤の表裏面に夫々排水用溝部が設けられ、この盤面にパンチングメタルと金網とを介して瀘布が被せられ、隣接する脱水瀘盤の瀘布間にスラリーを送入し、各脱水瀘盤を油圧シリンダーで圧縮すると共に、スラリーから瀘過した水を脱水瀘盤の盤面から真空ポンプで吸引する。脱水後、真空ポンプに接続した真空バルブを閉塞し、脱水瀘盤の盤面と瀘布との間に圧縮エアーを送風し、瀘布に付着した脱水ケーキを剥離する。これにより、瀘布から脱水ケーキを自動的に剥離することが可能になり、脱水ケーキの剥離作業を自動化し、フィルタープレス脱水機の脱水能率を飛躍的に高めることができるとしている。
【発明の概要】
【０００３】
上記の装置は、多量の水分を含むスラリーから水分を分離してコンパクトな脱水ケーキを得ることができる。このスラリーが食品製造過程で排出された残渣であれば、脱水ケーキは家畜の飼料になり、あるいは、畑の肥料として利用できる。体積も重量も大幅に縮減するので運搬等のコストが低減できる。
【０００４】
しかしながら、濾盤（プレート）を連通し、濾布と濾布との間にスラリーを供給する部分の脱水が難しい。脱水ケーキを排出する際に、脱水が不完全なスラリーが混ざることにより脱水率が低下し、含水率の高いケーキを結果として排出する可能性がある。
【０００５】
本発明の一態様は、脱水ユニットと、脱水ユニットへ処理対象物を供給する供給ユニットとを有するシステムである。脱水ユニットは、流動性の処理対象物が供給される供給孔により連通された複数のプレートを含み、複数のプレートを閉じて処理対象物が流入する複数の濾室が形成された状態で脱水処理を行い、複数のプレートを開いて脱水処理された物（脱水物）を排出する。供給ユニットは、脱水ユニットの複数のプレートを開く前に、複数の濾室から処理対象物を吸引するポンプを含む。
【０００６】
複数のプレートを開く前に、複数の濾室から処理対象物を吸引することにより、供給孔および／またはその近傍に存在する含水率が比較的高く流動性のある処理対象物（含水物、残存スラリー）をそれぞれの濾室から吸引できる。したがって、プレートを開いて脱水された物（排出物、脱水物、脱水ケーキ）を排出する際に脱水が不十分で含水率が比較的高い物が含まれにくく、排出物の含水率をさらに低減できる。
【０００７】
供給ユニットは、処理対象物を圧送する第１のポンプと、第１のポンプよりも高圧で処理対象物を圧送するプランジャー型の第２のポンプとを含むことが望ましい。第２のポンプは、第１のポンプに続いて処理対象物を供給し、脱水ユニットの複数のプレートを開く前に、複数の濾室から処理対象物を吸引する。システムは、第１のポンプに続いて第２のポンプを用い、脱水ユニットに処理対象物を供給する第１の機能と、脱水ユニットの複数のプレートを開く前に第２のポンプにより脱水ユニットから処理対象物を吸引する第２の機能とを含む制御ユニットを有していてもよい。
【０００８】
プランジャー型のポンプは吸引と吐出とを繰り返す容積型のポンプであり、高圧で吐出できるとともに、吸引力を高くすることも可能であり、比較的粘度が高い物質であっても吸引できる。このシステムにおいては、吐出量の大きい非容積型または容積型の第１のポンプにより流動性の処理対象物、たとえば、スラリー状（スラッジ状、泥状、以降では単にスラリーと呼ぶことがある）の処理対象物を比較的低圧（第１の圧力）で濾室に供給した後、高圧を印加できるプランジャー型の第２のポンプで処理対象物を濾室に圧送することにより脱水効率を向上する。その後、プレートを開く前に、プランジャー型の第２のポンプで複数の濾室から処理対象物を吸引する。この処理により供給孔または近傍に残ったスラリーを排出し、プレートを開いて脱水された物を排出する際に脱水が不十分で含水率が比較的高い物が含まれにくく、排出物の含水率を低減できる。
【０００９】
供給ユニットは、第２のポンプと処理対象物の供給源との間を開閉する第１のバルブと、第２のポンプと複数の濾室との間を開閉する第２のバルブとを含んでいてもよい。この場合、供給ユニットは、さらに、第１のバルブを開き、第２のバルブを閉じて第２のポンプにより供給源から処理対象物を吸引した後、第１のバルブを閉じて、第２のバルブを開いて第２のポンプにより処理対象物を複数の濾室に供給する機能（第１のモード）と、第１のバルブを閉じて、第２のバルブを開いて第２のポンプにより複数の濾室から処理対象物を吸引する機能（第２のモード）とを含むことが望ましい。バルブ操作により第２のポンプの吐出と吸引とを切替できる。
【００１０】
このシステムは、脱水ユニットの複数のプレートのそれぞれのプレートと濾室を形成する濾布との間に圧縮空気を供給する加圧ユニットを有し、複数のプレートを開くときに、加圧ユニットによりそれぞれのプレートと濾布との間を離隔することが望ましい。プレートと濾布との間を加圧することにより脱水物を効率よく排出でき、濾布をクリーンアップできる。また、プレートを開く前に、脱水処理が不完全で含水率が比較的高く流動性がある処理対象物は吸引除去されている。このため、加圧して脱水物を排出することにより、次の処理対象物の受け入れ準備を容易に整えることができる。
【００１１】
このシステムは、さらに、第１のポンプおよび第２のポンプと並列に稼働し、脱水ユニットの複数のプレートのそれぞれのプレートと濾布と間を負圧にする吸引ユニットを有することが望ましい。処理対象物を低圧で供給している間および高圧で供給している間に濾布とプレートとの間を負圧にすることにより、脱水効率をさらに向上できる。
【００１２】
本発明の異なる態様の１つは、流動性の処理対象物を脱水ユニットに供給して脱水処理を行うことを有する方法である。この方法は、脱水ユニットによる脱水処理方法であってもよく、脱水ユニットを含むシステムを制御する制御方法であってもよい。制御方法は、ＣＰＵおよびメモリを有するコンピュータ資源を制御するプログラム（プログラム製品）として、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの適切な方法により提供できる。
【００１３】
脱水ユニットは、流動性の処理対象物が供給される供給孔により連通された複数のプレートを含み、脱水処理を行うことは、以下のステップを有する。
１．複数のプレートを閉じて供給孔を介して連通された複数の濾室を形成すること。
２．ポンプが処理対象物を複数の濾室へ供給すること。
３．複数のプレートを開いて脱水処理された物を排出すること。
４．複数のプレートを開く前にポンプにより処理対象物を複数の濾室から吸引すること。
【００１４】
複数のプレートを開く前にポンプにより処理対象物（スラリー）を吸引することにより、供給孔の近傍に残存するスラリーを排出でき、脱水率の高いケーキを排出できる。
【００１５】
複数の濾室へ供給するステップは、以下のステップを含むことが望ましい。
・第１のポンプが処理対象物を複数の濾室へ第１の圧力で供給すること。
・プランジャー型の第２のポンプが処理対象物を複数の濾室へ、第１の圧力より高い第２の圧力で供給すること。
【００１６】
さらに、複数の濾室から吸引するステップは、第２のポンプにより処理対象物を複数の濾室から吸引することを含むことが望ましい。
【００１７】
第２の圧力で供給することは、第２のポンプと処理対象物の供給源との間を開閉する第１のバルブを開き、第２のポンプと複数の濾室との間を開閉する第２のバルブを閉じて第２のポンプにより供給源から処理対象物を吸引することと、第１のバルブを閉じて、第２のバルブを開いて第２のポンプにより処理対象物を複数の濾室へ供給することとを含んでいてもよい。複数の濾室から吸引するステップは、第１のバルブを閉じて、第２のバルブを開いて第２のポンプにより処理対象物を複数の濾室から吸引することを含んでいてもよい。
【００１８】
排出するステップは、複数のプレートのそれぞれのプレートと濾室を形成する濾布との間に圧縮空気を供給し、それぞれのプレートと濾布との間を離隔することを含むことが望ましい。
【００１９】
また、複数の濾室へ供給するステップは、吸引ユニットを並列に動かして、複数のプレートのそれぞれのプレートと濾布と間を負圧にすることを含むことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】脱水処理装置システムの概略構成図。
【図２】脱水装置のフィルターユニットの構造を示す分解斜視図。
【図３】濾室を形成する濾布を示す図であり、図３（ａ）は濾布を展開した状態を示し、図３（ｂ）は濾布の一部を畳んだ状態を示す。
【図４】フィルターユニットを組み立てる様子を示す図であり、図４（ａ）は濾布を通した状態を示す、図４（ｂ）を濾布をプレートに取り付けた状態を示す。
【図５】複数のフィルターユニットのプレートを閉じた様子を示す縦断面図。
【図６】プレートの凹部を拡大した斜視図。
【図７】複数のフィルターユニットのプレートを開いた様子を示す斜視図。
【図８】脱水処理の工程を示すフローチャート。
【図９】図９（ａ）は、最初から高圧でスラリーを供給した状態を示し、図９（ｂ）は、最初は低圧でスラリーを供給した状態を示す。
【図１０】脱水ケーキを排出する前で供給孔がスラリーで詰まった状態を示す図。
【図１１】脱水ケーキを排出する前に、供給孔からスラリーを吸引除去した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に脱水処理システムの概要を示している。この脱水処理システム（以降では処理システム）１は、プラント２から処理対象のスラリー（処理対象物）１０を受け入れる凝集槽３と、凝集槽３で凝集剤などが混入され、前処理されて含水率が低減されたスラリー１１を保持するスラリー槽２０とを備える。凝集槽３で分離された水（排水）１２は、排水タンク４に蓄積され、その後、排水設備５で廃棄されたり、再利用される。
【００２２】
処理システム１は、さらに、スラリー槽２０に高分子凝集剤（パック）を注入するライン（薬液注入システム）２５と、助剤である石灰などを注入するライン（助剤注入システム）２６とを含む。これらのライン２５および２６は、それぞれ、薬液を保持するタンク２５ｔおよび２６ｔと、攪拌機２５ａおよび２６ａと、注入ポンプ２５ｐおよび２６ｐとを含む。薬液および助剤を注入するシステムはオプションであり、凝集槽３から供給されるスラリー１１が汚泥あるいはスラッジ状に近く、脱水に適した状態になっていれば省くことは可能である。このスラリー槽２０においては、内部の流動物に高分子凝集剤および助剤が注入され、モーター２２により駆動される攪拌機２１により流動物が撹拌され、集合体（フロック）を含んだ流動物（スラリー）１３が生成される。スラリー１３が以降の脱水装置における脱水処理の対象（処理対象物）となる。
【００２３】
処理システム１は、さらに、脱水装置（脱水ユニット）５０と、脱水装置５０にスラリー１３を供給する供給装置（供給ユニット）３０と、真空（負圧）を形成して脱水装置５０の脱水効率を上げる真空システム８０と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給システム８９と、処理システム１を制御する制御装置（制御ユニット、主制御装置）７０とを含む。圧縮空気は、脱水装置５０から排出物を排出する際に使用される。制御装置７０は、ＣＰＵおよびメモリなどのハードウェア資源およびプログラムなどのソフトウェア資源を含む。制御装置７０においては、プログラム（プログラム製品）７１をダウンロードして実行することにより処理システム１を制御する各機能が実現される。
【００２４】
圧縮空気供給システム８９は、コンプレッサなどの空気源８５と、エアータンク８６と、脱水装置５０へのエアーの供給をオンオフする自動弁８８とを含む。真空システム８０は、負圧を形成する真空ポンプ８２と、負圧により吸引された空気混じりの濾過水１６から排水１７を分離する真空セパレートタンク８１と、濾過水１６のラインを開閉して、脱水装置５０に対する負圧の供給をオンオフする自動弁８３とを含む。真空セパレートタンク８１により分離された排水１７は、排水タンク４に排出される。
【００２５】
脱水装置５０は、複数のプレート状あるいはディスク状のフィルターユニット６０が連結されたフィルターセクション６９と、複数のフィルターユニット６０に高い圧力をかけて密着させ、複数の濾室を形成するステージ５２ａおよび５２ｂと、ステージ５２ａおよび５２ｂを加圧するプレスユニット５３と、プレスユニット５３を駆動する油圧ユニット５４と、フィルターユニット６０から排出される排出物（脱水物、脱水ケーキ）１５を搬送（アンロード）するコンベヤー５５とを含む。
【００２６】
脱水装置（脱水ユニット）５０は、真空システム８０と各々のフィルターユニット６０とを連通させる真空集合管５６と、圧縮空気供給システム８９とそれぞれのフィルターユニット６０とを連通させるエアー集合管５７とを含む。フィルターユニット６０は、以下で詳しく説明するように、流動性の処理対象物（スラリー）１３が供給される供給孔により連通するプレートを含み、複数のフィルターユニット６０を貼り合せるように動かすことで複数のプレートを開閉し、それぞれのプレートの間に濾布で濾室を形成して脱水処理するタイプである。したがって、この脱水装置５０は、フィルタープレス、フィルタープレス脱水機、プレス脱水機などと称される。
【００２７】
供給装置（供給ユニット）３０は、スラリー供給ライン（配管）４０を通じて脱水装置５０へ処理対象物のスラリー１３を圧送する第１のポンプ３１と、第１のポンプ３１を駆動する駆動ユニット（モーター）３５と、第１のポンプ３１の圧力（第１の圧力）よりも高圧（第２の圧力）でスラリー１３を供給するプランジャー型の第２のポンプ３２と、第２のポンプ３２を駆動する駆動ユニット（モーターまたはシリンダー）３６とを含む。供給装置３０は、さらに、第１のポンプ３１をスラリー供給ライン４０から分離する遮断弁４１と、スラリー１３の供給源であるスラリータンク２１と第２のポンプ３２との接続（連通）を開閉（オンオフ）する第１のバルブ４５と、第２のポンプ３２とスラリー供給ライン４０との接続（連通）を開閉（オンオフ）する第２のバルブ４６とを含む。
【００２８】
第１のポンプ３１は空の状態の脱水装置５０に可能な限り高速でスラリー１３を供給する機能を持つ。第１のポンプ３１には、比較的低圧（第１の圧力）、たとえば、０．５〜１．５ＭＰａ（約５〜１５ｋｇ／ｃｍ２）で大量のスラリー１３を圧送するのに適したポンプが用いられる。たとえば、第１のポンプ（汚泥充填ポンプ、液送ポンプ）３１としては遠心ポンプなどの非容積型のポンプや、ダイヤフラムポンプあるいはピストンポンプなどの容積型のポンプが使用される。
【００２９】
第２のポンプ３２は、脱水装置５０の内部で脱水がある程度進んだ脱水ケーキにさらに高い圧力（第２の圧力）、例えば、２〜５ＭＰａ（約２０〜５０ｋｇ／ｃｍ２）の高い圧力を加えてスラリー１３を供給し、脱水ケーキを圧縮して密度の高い脱水ケーキを得る機能を持つ。したがって、容量は比較的小さくても高圧でスラリー１３を吐出できるプランジャー型（ピストン型）のポンプが使用される。
【００３０】
制御装置７０は、脱水装置５０を制御する脱水制御ユニット（脱水制御機能、フィルター制御機能、プレート開閉機能）７５と、供給装置３０を制御するスラリー供給制御ユニット（スラリー供給制御機能、ポンプ制御機能）７７とを含む。脱水制御ユニット７５は、油圧ユニット５４によりプレス５３を制御して複数のフィルターユニット６０を開閉する開閉機能７５ａと、フィルターユニット６０を真空システム８０と接続して脱水を行う脱水機能７５ｂと、フィルターユニット６０に圧縮空気を供給して脱水物１５を放出する排出機能７５ｃとを含む。
【００３１】
スラリー供給制御ユニット７７は、第１のポンプ３１により脱水装置５０の各フィルター６０により形成される濾室にスラリー１３を充填する充填機能７７ａと、第１のポンプ３１に続いて第２のポンプ３２を用い、脱水装置５０の濾室にスラリー１３を高圧注入する加圧機能（加圧機能ユニット、第１の機能）７７ｂと、脱水装置５０の濾室を開く前に第２のポンプ３２により脱水装置５０から流動性が残っているスラリー１３を吸引する吸引機能（吸引機能ユニット、第２の機能）７７ｃとを含む。
【００３２】
加圧機能７７ｂは、スラリータンク２０の側の第１のバルブ４５を開き、脱水装置５０の側の第２のバルブ４６を閉じて第２のポンプ３２によりスラリータンク２１からスラリー１３を吸引した後、第１のバルブ４５を閉じて、第２のバルブ４６を開いて第２のポンプ３２によりスラリー１３を脱水装置５０へ供給する機能（第１のモード）７７ｄを含む。吸引機能７７ｃは、スラリータンク２０の側の第１のバルブ４５を閉じて、脱水装置５０の側の第２のバルブ４６を開いて第２のポンプ３２により脱水装置５０に残存するスラリー１３を吸引する機能（第２のモード）７７ｅを含む。
【００３３】
加圧機能７７ｂは、さらに、処理対象のスラリー（汚泥、有機活性余剰汚泥）１３の状態や種類によって、段階的に圧力を加えるモード（機能）を備えていてもよい。たとえば、５ＭＰａの圧力を所定の時間（３０分など）印加してもよく、圧力を段階的に適当なプログラムで（たとえば、０．５ＭＰａを４分、２ＭＰａを３分、３ＭＰａを５分、４ＭＰａを１０分、５ＭＰａを５分）印加してもよい。
【００３４】
充填機能７７ａは、第１のポンプ３１を稼働させてスラリー１３の充填を開始すると、脱水機能７５ｂによりフィルターユニット６０を真空システム８０と接続して脱水を並列に（並行して）行う機能を含む。加圧機能７７ｂも、第２のポンプ３２を稼働させてスラリー１３の加圧を開始すると、脱水機能７５ｂによりフィルターユニット６０を真空システム８０と接続して脱水を並列に（並行して）行う機能を含む。
【００３５】
図２に、脱水装置（脱水機、フィルタープレス機）５０に含まれる複数のフィルターユニット６０の個々の構造を分解斜視図により示している。１つのフィルターユニット６０は、図２の左側から順に、左側の濾布（フィルター）６１ａと、パンチングメタル（金網）６２と、プレート（脱水濾盤）６３と、パンチングメタル６２と、右側の濾布６１ｂとを含み、これらの部品がこの順番に重ね合わせされている。プレート６３の両面（両端面）には左右の濾布６１ａおよび６１ｂを収納する凹部６４が形成されており、これらの凹部６４はプレート６３の中心軸に沿って設けられた貫通孔（供給孔）６３２により連通（接続）されている。濾布６１の左側濾布（左側のフィルター部）６１ａと右側濾布（右側のフィルター部）６１ｂとは、後述するように、一体の濾布６１で構成されており、供給孔６３２に挿入される接続部６１ｃにより繋がっている。
【００３６】
ディスクタイプの脱水濾盤（プレート）６３は、鉄等の金属製、たとえば、耐食性や剛性に優れるステンレス製である。この脱水装置のプレート６３は円板状をしているが、平板状であれば、多角形であってもよい。プレート６３は、側面（周面）６３３と、両側の端面に設けられた凹部６４と、プレート６３を貫通して両側の凹部６４を連通する貫通孔（供給孔）６３２とを含む。
【００３７】
プレート６３の両面（両端面）は、凹陥部（凹部）６４と、周縁部６３１とを含む。凹部６４は、多数の突起６４３が形成された底部（底面）６４１と、周縁部６３１と底部６４１を滑らかにつなぐ傾斜した面である外周部６４２とを含み、底部６４１と外周部６４２により皿状の面を形成している。円盤状のプレート６３の場合、供給孔６３２は中心にあることが濾布の形状などを考慮すると好ましい。供給孔６３２は、中心以外の部分にあってもよく、プレート６３は、複数の供給孔を備えていてもよい。
【００３８】
プレート６３は、ステージ５２ａおよび５２ｂに連結するためのアーム６３７を含む。プレート６３は、両側の底部６４１を底部６４１に設けられた開口６４５を介して真空集合管５６へ接続するための接続管６３４を含む。プレート６３は、両側の底部６４１を底部６４１に設けられた開口６４６を介してエアー集合管５７へ接続するための接続管６３５を含む。
【００３９】
プレート６３は、さらに、底部６４１に設けられた多数の突起６４３を含む。パンチングメタル６２は、プレート６３の多数の突起６４３により支持されるように設置される。パンチングメタル６２は、多数の透孔６２１と、中心部に設けられた軸孔６２２とを含み、軸孔６２２はプレート６３の貫通孔（供給孔）６３２と連通する。パンチングメタル６２は濾布６１を平坦な状態で支持するためのもので、円盤状の金属板、たとえばステンレススチール製である。
【００４０】
図３に、フィルターとなる濾布（濾材）６１の構成を模式的に示している。濾布６１は、スラリー１３に含まれる水分と固形成分とに分離濾過するものであり、スラリー１３に含まれる水（水分、排水）を透過させ、固形分（残滓）を残すために適したサイズの孔（目）を多数含む。濾布６１は、ポンプ３２により加えられる高い圧力に対して十分な強度を備えており、プラスチック、たとえば、ポリエステル系やポリプロピレン系の繊維の織布等により構成される。また、濾布６１は、脱水処理の対象となるスラリー１３の性質により、目の粗さや繊維の材質等が選定される。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、濾布６１は、左側の円盤状のフィルター部６１ａと、右側の円盤状のフィルター部６１ｂと、それらの中央を繋ぐ円筒状の接続部６１ｃとを含み、これらが一体に形成されている。図３（ｂ）に示すように、左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂは折りたたんだり、種々の形状に変形することが可能であり、たとえば棒状に変形させて左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂをプレート６３の供給孔６３２を通過させることができる。
【００４２】
図４（ａ）および（ｂ）に、フィルターユニット６０を組み立てる様子を模式的に示している。図４（ａ）に示すように、一方の濾布（フィルター部）６１ａまたは６１ｂを棒状に変形し、プレート６３の供給孔６３２およびパンチングメタル６２の軸孔６２２を通し、プレート６３の左右の凹部６４をフィルター部６１ａおよび６１ｂでそれぞれ覆うように取り付ける。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂの外周の縁６１３をプレート６３の周縁部６３１にクリップバンド６５５で固定する。フィルターユニット６０においては、左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂが、プレート６３の凹部６４とその中に設置されたパンチングメタル６２とを覆い、左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂが供給孔６３２を通過する接続部６１ｃにより連通される。したがって、脱水装置５０のフィルターセクション６９において、複数のフィルターユニット６０の供給孔６３２を介して供給されるスラリー１３は、個々のフィルターユニット６０においては濾布６１の接続部６１ｃを介して左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂに供給される。
【００４４】
消耗品である濾布６１は上記と逆の手順でフィルターユニット６０から取り外すことができ、簡単に交換できる。濾布６１は、左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂが一体化したものでなくてもよく、独立した左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂを、供給孔６３２を通して連結筒などで接続するものであってもよい。
【００４５】
図５に、複数のフィルターユニット６０によりフィルターセクション６９を組み立てた状態を縦断面図により示している。複数のフィルターユニット６０を組み合わせ、プレート６３同士を閉じると、隣接するプレート６３同士の凹部６４により円盤状の濾室６６が形成される。濾室６６は左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂに囲われ、供給孔６３２に挿入される接続部６１ｃを介して隣接する濾室６６に連通する。したがって、フィルターセクション６９には、複数のプレート６３を閉じることにより供給孔６３２を介して連通された複数の濾室６６が形成される。スラリー１３は連通された複数の濾室６６に供給孔６３２を介して供給される。
【００４６】
プレート６３の周縁部６３１にはシール材（ゴムリング、オーリング）６５６が配置されており、複数のプレート６３のそれぞれに濾布６１を取り付けた状態で組み合わせる（貼り合せる）ことにより、供給孔６３２により連通し、外部に対しては密閉された濾室６６が構成される。濾布６１の左右のフィルター部６１ａおよび６１ｂは、パンチングメタル６２を介して凹部６４にセットされる。
【００４７】
図６に示すように、プレート６３の凹部６４の底部６４１には多数の島状の突起６４３が形成されており、パンチングメタル６２は突起６４３により支持される。このため、パンチングメタル６２と凹部６４の底部（底面）６４１との間には隙間６４４が形成され排水路および空気供給路として機能する。凹部６４の底部６４１には真空集合管５６に連通される接続管６３４に繋がる開口６４５が形成されている。濾室６６においてスラリー１３に含まれる水分は濾布６１を通り、さらに、パンチングメタル６２と底面６４１の隙間６４４を通って真空システム８０に吸引される。排水用の開口６４５は凹部６４の鉛直方向下側に設けられていることが望ましい。
【００４８】
凹部６４の底部６４１にはエアー集合管５７に連通される接続管６３５に繋がる開口６４６が形成されている。脱水後、脱水物であるケーキを排出するときに、パンチングメタル６２と底面６４１の隙間６４４に圧縮空気を供給してプレート６３同士を分離するとともに、濾布６１を通して濾布６１からケーキを剥がして排出することができる。空気供給用の開口６４６は、目詰まりなどのトラブルを未然に防止するため凹部６４の鉛直方向上側に設けられていることが望ましい。
【００４９】
図７に、複数のフィルターユニット６０を含むフィルターセクション６９を脱水装置５０にセットした様子を斜視図により示している。本図は、フィルターユニット６０のプレート６３同士を離して（開いて）、脱水物であるケーキ１５を排出する様子を示している。それぞれのプレート６３は、左右の相対する位置に外側に突き出た２本のアーム６３７を含み、アーム６３７の溝６３８が、脱水装置５０のステージ５２ａおよび５２ｂの間に配置された２本の平行に伸びるガイドレール５８に乗せられる。
【００５０】
各フィルターユニット６０はガイドレール５８に沿って移動し、プレスユニット５３によりステージ５２ｂが加圧されると、ステージ５２ａおよび５２ｂに挟まれた複数のフィルターユニット６０が密着し、それぞれのフィルターユニット６０により濾室６６が形成される。複数の濾室６６は供給孔６３２を介して繋がっており、一方のステージ５２ａに設けられた供給孔５２ｃを介してスラリー１３を高圧で供給することにより脱水処理が行われる。
【００５１】
図７に示すように、脱水処理が終了すると、ステージ５２ａおよび５２ｂを離してそれぞれのフィルターユニット６０を解放する。それとともに、接続管６３５から圧縮空気を供給する。加圧された空気は濾布６１を押して濾室６６を解放し、濾布６１が濾室６６の側に膨らんで脱水ケーキ１５が濾布６１から離脱して落下する。落下したケーキ１５は、コンベアー５５により排出される。圧縮空気により濾布６１に付着した脱水ケーキのかす等が剥離され、濾布６１がクリーンアップされるので、次の脱水処理の準備が整う。
【００５２】
図８に、脱水処理システム１を用いて脱水する過程をフローチャートにより示している。制御装置７０の各機能は、この過程に沿って対象とする機器を制御する。図８に示した方法は、脱水処理システム１を用いた脱水処理方法を示すとともに、脱水処理システム１の制御方法を示す。また、脱水処理により生成される脱水ケーキ１５の製造方法でもある。脱水処理システム１の制御方法は、ＣＰＵおよびメモリを含む制御装置７０を動かすソフトウェア（プログラム、プログラム製品）として適当な記録媒体に記録して提供できる。
【００５３】
まず、ステップ９１において、脱水制御ユニット７５の開閉機能７５ａが油圧ユニット５４によりプレス５３を操作してステージ５２ａおよび５２ｂに挟まれた複数のフィルターユニット６０を加圧する。これにより、複数のフィルターユニット６０に含まれる複数のプレート６３が閉じ、相互に密着することにより複数の濾室６６が形成される。
【００５４】
ステップ９２において、スラリー供給制御ユニット７７の充填機能７７ａが、供給装置３０の第１のポンプ３１により、第１の圧力でスラリー１３を脱水装置５０の複数の濾室６６に供給する。それとともに、充填機能７７ａは、脱水機能７５ｂによりフィルターユニット６０を真空システム８０と接続し、濾室６６の周囲からスラリー１３に含まれる水分を吸引する。
【００５５】
脱水処理（脱水作業）の初期段階から第２のポンプ３２を用い、より高い圧力（第２の圧力）でスラリー１３を脱水装置５０に供給してもよい。第２のポンプ３２のみによりスラリー１３を供給する場合、供給速度が低下し、供給時間が延びる可能性がある。また、濾布６１に接する部分に密度が高い脱水ケーキの壁ができてしまうことにより脱水率が低下する可能性がある。
【００５６】
図９（ａ）に濾室６６の状態を模式的に示している。フィルターユニット６０のプレート６３が閉じて濾室６６が形成された状態で最初から高圧のスラリー１３を供給すると、濾室６６を形成する濾布６１に密度が高い脱水ケーキ１５ｈが形成されてケーキの壁ができてしまう。この壁１５ｈは水を通し難いため、その後でスラリー１３を高い圧力で供給しても、脱水率が上がらなかったり、目的の厚さの脱水ケーキ１５を得るまでに時間がかかることがある。
【００５７】
図９（ｂ）に示すように、脱水処理の初期段階のステップ９２において、低圧の第１のポンプ３１を用いてスラリー１３を濾室６６へ供給し、同時に凹部６４を真空（負圧）にしてスラリー１３に含まれる水を除去すると濾室６６の濾布６１の内側には密度の低い多孔性の脱水ケーキ１５ａが生成される。このため、２枚の濾布６１間に空間が無くなって第１のポンプ３１の液送負荷が上昇してきたときには、２枚の濾布６１の間の濾室６６には密度の低い多孔性の脱水ケーキ１５ａが充填される。
【００５８】
ステップ９３において、第２のポンプ３２により高圧（第２の圧力）でスラリー１３を供給すると、供給孔６３２からそれぞれの濾室６６に高圧でスラリー１３が充填され、それぞれの濾室６６に次第に密度が高く十分に脱水された脱水ケーキ１５が形成される。低圧で供給されるスラリー１３により多孔性の脱水ケーキ１５ａが先にできているため、その後の高圧で供給されたスラリー１３から多孔性の脱水ケーキ１５ａを介して水が抜けやすく、当初から加圧して脱水するよりも、効率良く含水率の低い脱水ケーキ１５が得られる。また、先に生成された多孔性の脱水ケーキ１５ａも高圧のスラリー１３で加圧されるので徐々に密度が上昇する。
【００５９】
具体的には、ステップ９２において、２枚の濾布６１間に空間がなくなり、第１のポンプ３１の液送負荷が上昇すると、充填機能７７ａは第１のポンプ３１を停止し、遮断弁４１を閉じる。ステップ９３において、加圧機能７７ｂが第１のモード７７ｄを設定し、第１および第２のバルブ４５および４６を切り替え制御しながらプランジャー型の第２のポンプ３２を用いてスラリー１３をフィルターユニット６０に加圧注入（高圧打ち込み）する。加圧機能７７ｂは、スラリータンク２０の側の第１のバルブ４５を開き、脱水装置５０の側の第２のバルブ４６を閉じて第２のポンプ３２によりスラリー１３を吸引する。その後、第１のバルブ４５を閉じて、第２のバルブ４６を開いて第２のポンプ３２によりスラリー１３を吐出する。ステップ９３において、加圧機能７７ｂは、脱水機能７５ｂによりフィルターユニット６０を真空システム８０と接続して凹部６４内を吸引し、濾布６１を介してスラリー１３に含まれる水分を除く作業を継続する。
【００６０】
適当な時間、たとえば、２〜３０分程度の間、プランジャー型の第２のポンプ３２により高圧でスラリー１３を濾室６６へ供給するとともに、濾布６１の外側を真空（負圧）にして脱水を続ける。これらの処理により、処理対処のスラリー１３の種類に依存するが、含水率が５０〜２０％程度の脱水ケーキ１５を生成できる。
【００６１】
所定の時間が経過すると、ステップ９４において、第２のポンプ３２によるスラリー１３の供給（加圧）を停止し、真空システム８０と真空集合管５６とを接続する自動弁８３をクローズして、真空引きを停止する。これにより、脱水処理は終了する。
【００６２】
次に、ステップ９５において、吸引機能７７ｃが第２のモード７７ｅを設定し、バルブ４５および４６を切り替える順番と、第２のポンプ３２のピストンの動きを反転する。これにより、プランジャー型の第２のポンプ３２によりスラリー供給ライン４０を介して脱水装置５０の複数の濾室６６からスラリー１３を吸引する。すなわち、スラリータンク２０の側の第１のバルブ４５を閉じて、脱水装置５０の側の第２のバルブ４６を開き、第２のポンプ３２によりスラリー１３を脱水装置５０から吸引した後、第１のバルブ４５を開き第２のバルブ４６を閉じて第２のポンプ３２によりスラリー１３をスラリータンク２０へ返送する。
【００６３】
図１０に、複数の濾室６６からスラリー１３を吸引する前の状態を示している。各フィルターユニット６０の濾室６６においては、供給孔６３２からスラリー１３が圧入されることにより脱水処理が行われる。濾室６６のうち、供給孔６３２には高圧でスラリー１３が供給されるが、プレート６３の凹部６４に面していないため脱水されにくい。したがって、供給孔６３２およびその周辺には含水率が高く（含水率が低下せず）、流動性を持った状態（スラリー状態）の処理対象物が存在する可能性が高い。この状態で複数のプレート６３を開いて脱水ケーキ１５を取り出すと、供給孔６３２の部分にスラリー１３が残るので、排出された脱水ケーキ１５の含水率が高くなり、脱水率が低下する。
【００６４】
図１１に、ステップ９５においては、複数のプレート６３を開く前にプランジャー型の第２のポンプ３２を用いて複数の濾室６６からスラリー１３を吸引し、供給孔６３２に残ったスラリー１３または流動性の高い中間的な状態（スラッジ状）の処理対象物を除去した状態を示している。濾室６６の内部では供給孔６３２の部分以外では、スラリー１３が脱水されて既に固化している。このため、供給孔６３２およびその周囲の流動性を備えたスラリー１３の残存物のみが第２のポンプ３２により吸い取られる。その結果、図７に示すように、供給孔６３２に相当する部分に孔１５ｃの空いた脱水ケーキ１５が得られる。
【００６５】
プランジャー型の第２のポンプ３２は吸引と吐出とを繰り返す容積型のポンプであり、高圧で吐出できるとともに、高い吸引力を備えている。したがって、供給孔６３２の近傍に多少脱水が進み、流動性があっても比較的粘度が高い処理対象物が残っている場合に、脱水率を下げる要因となる残存物を吸引し除去できる。
【００６６】
その後、ステップ９６において、開閉機構７５ａはプレス５３を制御してステージ５２ａおよび５２ｂから複数のフィルターユニット６０を解放し、プレート６３が開くようになる。それとともに、コンベアー５５を駆動する。ステップ９７において、排出機能７５ｃは圧縮空気供給システム８９とエアー集合管５７との間の自動弁８８を開いて、エアー集合管５７を介してフィルターユニット６０の凹部６４に圧縮空気を供給する。これにより濾材６１とプレート６３の凹部６４とは離れ、プレート６３同士が開く。
【００６７】
したがって、ステップ９８において、凹部６４（濾室６６）に形成された脱水済みの廃棄物である脱水ケーキ１５がコンベアー５５の上に落下し、排出される。脱水ケーキ１５は、図１では模式的にリング状に記載しているが、濾材６１から剥離するときやコンベアー５５に落下するときに破壊または分断され、適当な大きさで排出される。
【００６８】
以上のような一連の脱水処理は、制御装置７０により自動的に行うことができる。このため、脱水装置５０を含む脱水システムは昼夜を問わず連続運転が可能であり、大量のスラリーの処理に適している。
【００６９】
この脱水装置５０を含む処理システム１において、上記のように高い圧力で圧縮しながら脱水した脱水ケーキは、例えば、含水率３０％というように水分が少ないので、さらに加熱乾燥をする場合のエネルギーコストを十分に削減することができる。また、これ以上脱水する必要の無い脱水ケーキを得ることもできる。
【００７０】
また、圧縮と真空吸引とを併用することにより、例えば、３〜１０分程度で、厚さ３０ｍｍ直径数１０ｃｍの脱水ケーキ１５を１０枚あるいはそれ以上も一挙に生成できる。これにより大量のスラリーを濃縮減量して、廃棄したり、あるいは他の用途に転用することができる。脱水ケーキは運搬も保管も容易で、管理経費の大幅節減が可能である。
【００７１】
この処理システム１は、様々な産業において有用であり、例えば、下水汚泥、屎尿消化汚泥、樹脂工場廃液、写真廃液、冶金工場廃液、農業工場廃液、飲料工場廃液、水産工場廃液、家畜の糞尿廃液、土木工事廃液等の泥状の汚泥（これらをスラリーと総称した）から水分を除去して、板状の脱水ケーキを製造するために広く利用することができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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