(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸、インナースペーサ、アウタースペーサ、ディフレクタ、及び、前記インナースペーサの両側面にそれぞれ固定された二枚の金属製のスクリーンを有し、原液供給口から、前記インナースペーサ及び前記ディフレクタと前記アウタースペーサとの間に形成される環状の濾室内へ導入した処理対象物を、前記二枚のスクリーンを回転させることによって前方へ進行させ、次第に圧力を加えて濾過圧縮するように構成された回転加圧脱水機において、
前記濾室の幅方向の中間位置において、前記アウタースペーサの内周面から前記インナースペーサに向かって突出するように、又は、前記ディフレクタの下面から前記アウタースペーサに向かって突出するように、金属製の電極部が配置され、
前記電極部が電源装置の陽極に電気的に接続されるとともに、前記スクリーンが前記電源装置の陰極に電気的に接続され、前記電極部を陽極、スクリーンを陰極として直流電圧を印加することにより、電気浸透脱水を行うことができるように構成されていることを特徴とする電気浸透式回転加圧脱水機。
【請求項２】
回転軸、インナースペーサ、アウタースペーサ、ディフレクタ、前記インナースペーサの両側面にそれぞれ固定された二枚の金属製のスクリーン、及び、バーチカルリストリクタを有し、原液供給口から、前記インナースペーサ及び前記ディフレクタと前記アウタースペーサとの間に形成される環状の濾室内へ導入した処理対象物を、前記二枚のスクリーンを回転させることによって前方へ進行させ、次第に圧力を加えて濾過圧縮するように構成された回転加圧脱水機において、
前記濾室の幅方向の中間位置において、前記バーチカルリストリクタの上面から前記ディフレクタ又は前記インナースペーサに向かって突出するように、金属製の電極部が配置され、
前記電極部が電源装置の陽極に電気的に接続されるとともに、前記スクリーンが前記電源装置の陰極に電気的に接続され、前記電極部を陽極、スクリーンを陰極として直流電圧を印加することにより、電気浸透脱水を行うことができるように構成されていることを特徴とする電気浸透式回転加圧脱水機。
【請求項３】
前記二枚のスクリーンが、前記回転軸、及び、回転軸に対して常時接する摺動接触子を介して電源装置の陰極に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電気浸透式回転加圧脱水機。
【請求項４】
前記電極部のフロント側に、左右に均等な傾斜面を有するテーパ部、又は、左右に均等な曲面を有する曲面部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電気浸透式回転加圧脱水機。
【請求項５】
前記電極部として、側面が平坦な直板状のものを採用したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電気浸透式回転加圧脱水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸周りに形成された環状（Ｃ字状）の濾室内を進行させるに従って、処理対象物に次第に圧力を加えて脱水処理を行う回転加圧脱水機に関し、特に、電圧をかけることにより、濾室内において電気浸透流を生じさせ、処理対象物をより効果的に脱水することができる回転加圧脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転加圧脱水機（ロータリープレスフィルタ）は、特開２００１−１１３１０９号公報に示されているように、回転軸周りに形成された環状の濾室内に液状の処理対象物（処理原液）を導入し、二枚の円盤状の金属製スクリーンを回転させることによって処理対象物を前方へ進行させ、次第に圧力を加えて脱水処理を行う装置であり、汚泥の脱水等に広く用いられている。
【０００３】
回転加圧脱水機のほかにも、汚泥の脱水等に使用される装置として各種の脱水機が存在する。例えば、電気浸透の原理を利用した脱水機（電気浸透脱水機）が知られている。電気浸透とは、液体と固体とが混在する対象物に対して電圧を印加した場合に、液体が陰極側へ移動する現象であり、この原理を利用した従来の電気浸透脱水機としては、例えば、金属製の回転ドラムと、その下半部の外周面の外側（下側）に配置された金属製のベルト（無端ベルト）と、その上に配置された濾布とによって構成され、無端ベルト上の濾布と金属製回転ドラムの外周面との間の領域に対象物（ケーキ）を連続的に供給するとともに、金属製回転ドラムを陽極、無端ベルトを陰極として直流電圧を印加することにより、電気浸透作用によって対象物の脱水を行うことができるように構成されたものなどがある（特開２００９−４５５８７号公報等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１３１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−０７４０６６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９１０３６号公報
【特許文献４】ＷＯ２００５／０７７８４８Ａ１
【特許文献５】ＷＯ２００５／１０２４９５Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２００５／１０５２６３Ａ１
【特許文献７】特開２００６−３４１２５８号公報
【特許文献８】特開２００７−３２６０１１号公報
【特許文献９】特開２００９−４５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電気浸透脱水機は、電気浸透の原理を最も効率よく利用できるような独自の構造（環状の濾室の半径方向外側の位置に濾布と陰極（金属製の無端ベルト）が配置され、半径方向内側の位置に陽極（金属製の回転ドラム）が配置される構造）となっており、主に、前段に配置された他の方式の脱水機（一次脱水機）との組み合わせにおいて（一次脱水機から排出された一次脱水済みの処理対象物を二次的に脱水する二次脱水機として）用いられていたが、二種類の脱水機を設置して、同時に稼働させなければならないとすると、設置スペース、設置費用、消費エネルギー等の面で問題がある。
【０００６】
そこで例えば、回転加圧脱水機において、電気浸透の原理を利用した脱水を行うことが可能になれば、回転加圧脱水機の脱水性能の向上が期待できるほか、上述のような設置スペース、設置費用、消費エネルギー等の問題をいずれも解決できる可能性がある。
【０００７】
しかしながら、回転加圧脱水機は、基本的な構造が上記のような電気浸透脱水機とは全く異なっており、環状の濾室の半径方向内側の位置に陽極（金属製の回転ドラムに相当する要素）を配置することは可能であっても、これに対向する半径方向外側の位置に陰極（金属製の無端ベルトに相当する要素）及び濾布を配置するような構成を採用することは極めて困難である。つまり、従来の電気浸透脱水機の構成を単に回転加圧脱水機に適用しただけでは、電気浸透の原理を利用した脱水が可能な回転加圧脱水機を構成することはできないと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術における課題を解決し、回転加圧脱水機としての本来の脱水作用に加え、電気浸透による脱水作用により、従来の回転加圧脱水機と比較して、より効率的に対象物を脱水することができる電気浸透式回転加圧脱水機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機は、回転軸、インナースペーサ、アウタースペーサ、ディフレクタ、及び、二枚の金属製のスクリーンを有し、原液供給口から環状の濾室内へ導入した処理対象物を、二枚のスクリーンを回転させることによって前方へ進行させ、次第に圧力を加えて濾過圧縮するように構成され、濾室の幅方向の中間位置（両側の各スクリーンとの間にそれぞれ間隔を置いた位置）において、アウタースペーサの内周面からインナースペーサに向かって突出するように、又は、ディフレクタの下面からアウタースペーサに向かって突出するように、金属製の電極部が配置され、電極部が電源装置の陽極に電気的に接続されるとともに、スクリーンが電源装置の陰極に電気的に接続され、電極部を陽極、スクリーンを陰極として直流電圧を印加することにより、電気浸透脱水を行うことができるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
尚、この電気浸透式回転加圧脱水機が、ケーキ出口付近においてバーチカルリストリクタを有するタイプのものである場合には、電極部を、バーチカルリストリクタの上面からディフレクタ又はインナースペーサに向かって突出するように配置することができる。
【００１１】
また、二枚のスクリーンは、回転軸、及び、回転軸に対して常時接する摺動接触子を介して電源装置の陰極に電気的に接続されていることが好ましく、更に、電極部のフロント側（濾室内おいて処理対象物が先に到来する側）に、左右に均等な傾斜面を有するテーパ部、又は、左右に均等な曲面を有する曲面部が形成されていることが好ましい。また、電極部としては、側面が平坦な直板状のものを採用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機は、回転加圧脱水機としての本来の脱水作用に加え、電気浸透による脱水作用により、従来の回転加圧脱水機と比較して、より効率的に対象物を脱水することができる。具体的には、濾室内に電極部を配置することにより、濾室の断面積が減少して濾室内圧力が局所的に上昇し、この上昇した圧力によって従来よりも効率的に対象物を脱水でき、更に、電気浸透により、濾室内圧力の上昇にともなって派生しうる様々な問題（回収率の低下、入口圧力の上昇、及び、スクリーンの目詰まり）を解消することができ、従来の回転加圧脱水機と比較して、より効果的に対象物の脱水を行うことができる。
【００１３】
従来の電気浸透脱水機は、前段に配置された他の脱水機（一次脱水機）と組み合わせて（一次脱水機から排出された一次脱水済みの処理対象物を二次的に脱水する二次脱水機として）用いられていたが、本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機は、回転加圧脱水機の中に電気浸透脱水機を組み込んだ形となっており、一台のみで、一次脱水機と二次脱水機とから構成される従来の脱水システムと同等の脱水能力を有しており、省スペース化、省エネルギー化、及び、省コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機（第一の実施形態）の内部構造を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すＸ−Ｘ線による回転加圧脱水機１の断面図である。
【図３】図３は、図１に示す電極部１０の斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機の他の構成例（第二の実施形態）の内部構造を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る電気浸透式回転加圧脱水機の他の構成例（第三の実施形態）の内部構造を示す図である。
【図６】図６は、実施例１において使用された回転加圧脱水機１の濾室９内の状況を模式的に示す図。
【図７】図７は、本発明の実施例２の試験結果（電力と、含水率差及び回収率との関係）を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２において使用された回転加圧脱水機１の濾室９内の状況を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明「電気浸透式回転加圧脱水機」の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る電気浸透式回転加圧脱水機（以下、単に「回転加圧脱水機１」と言う。）の内部構造を示す図であり、図２は、図１に示すＸ−Ｘ線による回転加圧脱水機１の断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の回転加圧脱水機１は、従来の回転加圧脱水機の基本的な構成要素を具備しており、基本的な動作態様は、従来の回転加圧脱水機と共通している。
【００１６】
具体的には、回転軸２、インナースペーサ３、アウタースペーサ４、ディフレクタ５、二枚の金属製のスクリーン６、及び、図示しないケーシング、駆動モータ等によって構成されており、原液供給口７から環状（Ｃ字状）の濾室９（インナースペーサ３及びディフレクタ５と、アウタースペーサ４との間に形成されている、断面が矩形状のスペースであって、原液供給口７からケーキ出口８に至るまでのスペース）内へ処理対象物（処理原液）を導入し、回転軸２、インナースペーサ３（回転軸２周りに固定されている）、及び、スクリーン６（インナースペーサ３の両側面にそれぞれ固定されている）を回転させることによって処理対象物を前方へ進行させ、次第に圧力を加えて濾過圧縮し、ケーキ出口８から脱水ケーキを排出することができる。
【００１７】
本実施形態の回転加圧脱水機１における特徴的な事項は、濾室９の後段部（濾室９の中間位置よりもケーキ出口８側）において、濾室９の幅方向の中間位置（両側の各スクリーン６との間にそれぞれ間隔を置いた位置）に、複数の金属製の電極部１０（１０Ａ〜１０Ｄ）が、処理対象物の進行方向に直列するように配置されており、これらの電極部１０を陽極、スクリーン６を陰極として直流電圧を印加できるように構成され、回転加圧脱水機としての本来の脱水作用に加え、電気浸透による脱水作用により、従来の回転加圧脱水機と比較して、より効率的に対象物を脱水することができる。
【００１８】
より詳細には、濾室９内に配置される各電極部１０は、図示しない直流電源装置の陽極に電気的に接続されており、また、スクリーン６は、回転軸２、及び、回転軸２に対して常時接する摺動接触子（図示せず）を介して直流電源装置の陰極に電気的に接続されている。
【００１９】
そして、直流電源装置から直流電圧を印加すると、電極部１０を陽極として、スクリーン６を陰極として、濾室９内（電極部１０とスクリーン６の間の領域）において電気浸透現象が発現し、処理対象物中の液体が、陰極であるスクリーン６に向かって移動し、濾室９内の圧力により、液体がスクリーン６の目を抜けて濾室９の外側へ排出される。
【００２０】
また、電気浸透により、スクリーン６近傍の固形分には、スクリーン６に対する反発力が作用することになり、従来の回転加圧脱水機において問題となっていたスクリーン６の目詰まりが抑制され、より効率的に脱水を行うことができる。
【００２１】
更に、本実施形態の回転加圧脱水機１では、電極部１０が配置されている部位において、電極部１０の厚さ（横幅）分だけ濾室９の有効幅寸法（及び濾室９の容量）が減じられることになり、電極部１０とスクリーン６との間の領域を通過する処理対象物に対する圧縮力が大きくなるため、脱水効率が向上する。
【００２２】
また、本実施形態においては、各電極部１０のフロント側（濾室９内おいて処理対象物が先に到来する側）に、左右に均等な（対称的な）傾斜面を有するテーパ部１１が形成されており（図３参照）、濾室９内を進行する処理対象物との衝突時において電極部１０に作用する負荷を減じるとともに、処理対象物を電極部１０の左右へ均等に振り分けることにより、処理対象物に作用する圧力の偏差、ひいては脱水度の偏差を防止できるようになっている。尚、テーパ部１１を形成する代わりに、各電極部１０のフロント側を、処理対象物との衝突時における負荷を減じるとともに、処理対象物を左右へ均等に振り分けることができるような形状の曲面部を形成するようにしてもよい。
【００２３】
また、本実施形態においては、図１に示すように、濾室９の幅方向の中間位置に配置される電極部１０として、台形型で、厚さ寸法が濾室９の幅方向よりも小さい板状のものが合計で四枚配置されているが、電極部１０の形状及び数量は必ずしもこれらに限定されるものではなく、例えば図４に示すように、一枚の大きな扇型の板状の電極部１０を採用することもでき、また、図１に示す四枚の電極部１０Ａ〜１０Ｄのうち、いずれか二枚のみ（例えば、電極部１０Ａ，１０Ｂのみ、或いは、電極部１０Ａ，１０Ｃのみ等）を設置するようにしてもよく、また、半月型の板状の電極部を一乃至三枚程度配置するようにしてもよく、更に、側面が平滑な直板状のものには限られず、波板状、その他の形状のものを採用することもできる。
【００２４】
電極部１０を固定する対象についても特に限定されず、アウタースペーサ４の内周面からインナースペーサ３に向かって突出するように立設してもよいし、ディフレクタ５の下面からアウタースペーサ４に向かって突出するように設置してもよい。また、図５に示すように、ケーキ出口８においてバーチカルリストリクタ１２（先端側が上下方向に揺動して排出直前の脱水ケーキを圧縮する背圧装置）が配置されるタイプの回転加圧脱水機１においては、このバーチカルリストリクタ１２の上面（又は、バーチカルリストリクタ１２及びアウタースペーサ４の各上面）からディフレクタ５又はインナースペーサ２に向かって突出するように構成してもよい。
【００２５】
また、導入前の処理対象物の性状（固形分濃度等）や排出後の脱水ケーキの性状（含水率等）、或いは、入口圧力や回収率等の計測値に応じて、複数枚設置した電極部１０のうち、通電を行うものを適宜選択できるように（例えば、図１に示す四枚の電極部１０Ａ〜１０Ｄのうち、状況に応じて、電極部１０Ａ，１０Ｂ（又は１０Ａ，１０Ｃ）のみに通電して電気浸透を行い、電極部１０Ｃ，１０Ｄ（又は１０Ｂ，１０Ｄ）については、濾室９の有効幅寸法を減じることにより、それらの近傍を通過する処理対象物に対する圧縮力を増大させるための要素としてのみ機能させるような運転が可能なように）構成することもできる。この場合において、通電対象となる電極部１０の選択及び切換は、作業者が手動で行えるようにしてもよいし、脱水ケーキの含水率や回収率等の計測値に基づいて、或いは、含水率等の制御対象項目が目標範囲内に制御されるように、自動的に行われるようにしてもよい。
【００２６】
更に、各電極部１０に印加する電圧の値を個別に（電極部１０毎に）、手動で、或いは、自動的に（脱水ケーキの含水率や回収率等の計測値に基づいて、或いは、含水率等の制御対象項目が目標範囲内となるように）変更又は制御できるように構成してもよい。
【実施例１】
【００２７】
ここで、図１に示す電気浸透式回転加圧脱水機１の脱水性能について行った試験の結果を実施例として説明する。まず、図１に示す電気浸透式回転加圧脱水機１の実験機（濾室直径：３００ｍｍ、濾室幅：５０ｍｍ、濾室容量：２．７９Ｌ）を用意し、取り付ける電極部の厚さ寸法及び枚数を変えて（具体的には、電極部として、厚さ寸法が１０ｍｍのもの（体積：３７ｃｍ３、減容率：１．３％）と、２５ｍｍのもの（体積：９２ｃｍ３、減容率：３．３％）をそれぞれ四枚ずつ用意し、設置枚数を二枚又は四枚とした）、特定の条件の汚泥を処理対象物として、電極部及びスクリーンへの通電は行わずに（電気浸透を実行せずに）、次のような運転条件で脱水処理を行い、排出された脱水ケーキの含水率等を計測した（本発明１〜４）。
・回転数：    １．０ｍｉｎ−１      ・設定圧力：  ３０ｋＰａ
・排出圧力：  ２９ｋＰａ          ・供給量：    ３００Ｌ／ｈ
【００２８】
また、図１に示す電気浸透式回転加圧脱水機１の実験機（濾室９の直径３００ｍｍ、幅５０ｍｍ）から電極部１０を取り外すことによって、標準的な状態（従来の一般的な回転加圧脱水機と同一の構成）としたものを用意し、本発明１〜４と同一条件の汚泥を処理対象物として、同一の運転条件で脱水処理を行い、排出された脱水ケーキの含水率等を計測した（比較例）。本発明１〜４、及び、比較例の測定結果を次表に示す。
【００２９】
【表１】
0005913698.tif 000002
【００３０】
上記試験結果より、電極部を配置した本発明１〜４のいずれにおいても、通電を行っていないにも拘わらず、電極部を配置していない比較例よりも、脱水ケーキの含水率を低下させることができることが確認された。尚、含水率低下の要因は、濾室内に電極部を取り付けることによって濾室容量（濾室断面積）が減少したためと考えられる。また、電極部を取り付けることによって濾室の減容率が高くなると、脱水ケーキにおける含水率が低下するが、回収率も下がってしまうことがわかり、更に、電極部を取り付けると、入口圧力が上昇してしまうことも確認された。
【００３１】
図６に示すように、電極部１０によって濾室９の断面積が減少すると、電極部１０の周辺の圧力が局所的に出口圧力よりも大きくなってしまい、処理対象物中の固形分１３が、スクリーン６の目（孔６ａ）を抜けて濾室９の外側へ排出されてしまう結果、回収率が下がってしまうのであろうと考えられる。尚、ＷＯ２００５／１０５２６３Ａ１に開示されている高脱水型回転加圧脱水機においても、アウタースペーサの内周面に突起物が配置されることによって濾室の断面積が減じられ、含水率低下という効果を期待できる一方で、回収率の低下、入口圧力の上昇という問題が生じてしまうと考えられる。
【実施例２】
【００３２】
次に、上記実施例１で使用した本発明１〜４において、電極部及びスクリーンに通電しながら、即ち、電気浸透を行って脱水処理を行い、排出された脱水ケーキの含水率等を計測した。その結果を次表及び図７に示す。
【００３３】
【表２】
0005913698.tif 000003
【００３４】
上記試験結果より、電力を上げると含水率が低下することが確認された（図７参照）。また、通電を行うと、通電を行わない場合と比べて入口圧力が低下すること、及び、回収率が改善することが確認された（表１、表２参照）。更に、電極部の数が四枚の場合、電力を２ｋＷｈ／ｈ以上とした場合に、含水率及び回収率が向上することが確認された。
【００３５】
通電を行った場合、図８に示すように、スクリーン６の近傍に位置していた固形分１３が、電気浸透によって電極部１０に向かって移動するとともに、液体がスクリーン６に向かって移動するため、電極部１０の配置によって濾室９の断面積が減じられることに起因して濾室９の圧力が局所的に上昇したとしても、固形分１３がスクリーン６の目（孔６ａ）を抜けて濾室９の外側へ排出されてしまうという事態が回避され、回収率が改善されたものと考えられる。また、局所的に濾室９の圧力が上昇したとしても、スクリーン６近傍の液体がスクリーン６の目（孔６ａ）から速やかに排出されることになり、更に、固形分１３によるスクリーン６の目詰まりという問題も抑制される結果、入口圧力の上昇（表１参照）という問題も改善されたものと考えられる。従って、ＷＯ２００５／１０５２６３Ａ１に開示されている高脱水型回転加圧脱水機と比較しても、脱水効率の面で格別な優位性を期待することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１：回転加圧脱水機、
２：回転軸、
３：インナースペーサ、
４：アウタースペーサ、
５：ディフレクタ、
６：スクリーン、
６ａ：孔、
７：原液供給口、
８：ケーキ出口、
９：濾室、
１０，１０Ａ〜１０Ｄ：電極部、
１１：テーパ部、
１２：バーチカルリストリクタ、
１３：固形分
【要約】
【課題】回転加圧脱水機としての本来の脱水作用に加え、電気浸透による脱水作用により、従来の回転加圧脱水機と比較して、より効率的に対象物を脱水することができる電気浸透式回転加圧脱水機を提供する。
【解決手段】濾室９の幅方向の中間位置（両側の各スクリーン６との間にそれぞれ間隔を置いた位置）において、アウタースペーサ４の内周面からインナースペーサ３に向かって突出するように、又は、ディフレクタ５の下面からアウタースペーサ４に向かって突出するように、金属製の電極部１０が配置され、電極部１０が電源装置の陽極に電気的に接続されるとともに、スクリーン６が電源装置の陰極に電気的に接続され、電極部１０を陽極、スクリーン６を陰極として直流電圧を印加することにより、電気浸透脱水を行うことができるように構成した。
【選択図】図１【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】
0005913698.tif 000010
【図８】
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