(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を濾過することによって濾過膜の表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥させ、脱水乾燥したケーキを前記濾過膜から剥離する脱水乾燥装置であって、
前記脱水乾燥装置は、
脱水乾燥容器と、
前記脱水乾燥容器内に設けられ、壁面に透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体と、
前記筒状体の壁面の外側に形成された親水性の濾過膜と、
前記濾過膜の裏面と前記筒状体の表面の間に形成された加熱気体通路と、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給する加熱気体供給手段と、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する剥離手段と、を有し、
前記加熱気体通路に供給した加熱気体によって前記濾過膜を裏面側から加熱し、前記濾過膜を脱水乾燥させ、
親水性の前記濾過膜の脱水乾燥に伴って、前記濾過膜の表面に形成されたケーキを裏面側から脱水乾燥させ、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する構成としたことを特徴とする脱水乾燥装置。
【請求項２】
前記濾過膜は、前記筒状体の外壁面にジグザグ状に形成された複数の襞からなるプリーツフィルタであり、
前記加熱気体通路が前記プリーツフィルタの襞内に形成されている請求項１記載の脱水乾燥装置。
【請求項３】
前記加熱気体供給手段は、前記加熱気体通路の下側に設けられ、
前記加熱気体を前記加熱気体通路の下側から上側へ向かって流す構成とした請求項１記載の脱水乾燥装置。
【請求項４】
前記濾過膜の裏面に沿って、前記濾過膜を支持する支持体を設けた請求項１記載の脱水乾燥装置。
【請求項５】
脱水乾燥容器と、
前記脱水乾燥容器内に設けられ、壁面に透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体と、
前記筒状体の壁面の外側に形成された親水性の濾過膜と、
前記濾過膜の裏面と前記筒状体の表面の間に形成された加熱気体通路と、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給する加熱気体供給手段と、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する剥離手段と、を有する脱水乾燥装置を用いて、
被処理物を濾過することによって濾過膜の表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥させ、脱水乾燥したケーキを前記濾過膜から剥離する脱水乾燥方法であって、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給し、供給した加熱気体によって前記濾過膜を裏面側から加熱し、前記濾過膜を脱水乾燥させ、
親水性の前記濾過膜の脱水乾燥に伴って、前記濾過膜の表面に形成されたケーキを裏面側から脱水乾燥させ、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離することを特徴とする脱水乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥し、フィルタから剥離する脱水乾燥装置及び脱水乾燥方法に関するものである。特に、ケーキを脱水させ、乾燥させるときに、フィルタの裏面側から加熱する脱水乾燥装置及び脱水乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濾過後にフィルタ上に形成されたケーキを脱水し、乾燥するために、従来は脱水装置、乾燥装置という別々の装置を用いていた。そのため、全体として大がかりな装置となり、広い設置スペースが必要になっていた。また、濾過装置から脱水装置へ、そして脱水装置から乾燥装置へ、それぞれケーキを輸送しなければならず、輸送に時間がかかるため、全体として処理時間が長くなってしまう傾向があった。
【０００３】
このような問題に対して、特許文献１には、スラリーの濾過、排液、ケーキの脱水乾燥の各工程を同一容器内で行う濾過装置が開示されている。そのほか、特許文献２には、スラリーを濾過しつつ、フィルタ表面に洗浄流体を吹き付けて、ファウリングの原因となる付着物を洗い落とす濾過装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された濾過装置は、乾燥工程で、ケーキの外面に加熱気体を当てて、ケーキの含水率を３０％以下に低下させ、その後にケーキの剥離を行っている。このようにケーキの含水率を３０％以下まで乾燥させるためには時間がかかり、効率が悪いという問題があった。
一方、特許文献２に記載された濾過装置は、フィルタに洗浄流体を噴射し、フィルタ表面にケーキを堆積させない構造であり、ケーキの脱水や乾燥が必要になる特許文献１の濾過装置とは、異なる構造の全く別の装置であると言える。
なお、本発明は濾過後のケーキを脱水し、乾燥する脱水乾燥装置および脱水乾燥方法であって、濾過がどのような装置・方法で行われたかについては関係なく、この点で特許文献１や特許文献２の濾過装置・濾過方法とは異なっている。
また、現在市販されている乾燥装置は、ケーキの表面に加熱気体を当てて、ケーキを表面から乾燥させるものである。ケーキの表面に加熱気体を当てると、ケーキ表面が乾燥して固化してしまうため、ケーキ表面が壁となって、ケーキの中に加熱気体が通らなくなる。ケーキの含水率を３０％以下にするために、この状態になってもケーキの表面に加熱気体を送り続け、ケーキ表面を介した熱伝達だけでケーキの裏面側まで乾燥させていたため、乾燥時間が長いものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１００７４３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする主たる課題は、ケーキを低含水率にしなくても、ケーキを剥離することができる脱水乾燥装置及び脱水乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するための本発明は、次の通りである。
[請求項１記載の発明]
被処理物を濾過することによって濾過膜の表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥させ、脱水乾燥したケーキを前記濾過膜から剥離する脱水乾燥装置であって、
前記脱水乾燥装置は、
脱水乾燥容器と、
前記脱水乾燥容器内に設けられ、壁面に透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体と、
前記筒状体の壁面の外側に形成された親水性の濾過膜と、
前記濾過膜の裏面と前記筒状体の表面の間に形成された加熱気体通路と、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給する加熱気体供給手段と、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する剥離手段と、を有し、
前記加熱気体通路に供給した加熱気体によって前記濾過膜を裏面側から加熱し、前記濾過膜を脱水乾燥させ、
親水性の前記濾過膜の脱水乾燥に伴って、前記濾過膜の表面に形成されたケーキを裏面側から脱水乾燥させ、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する構成としたことを特徴とする脱水乾燥装置。
【０００８】
[請求項２記載の発明]
前記濾過膜は、前記筒状体の外壁面にジグザグ状に形成された複数の襞からなるプリーツフィルタであり、
前記加熱気体通路が前記プリーツフィルタの襞内に形成されている請求項１記載の脱水乾燥装置。
【０００９】
[請求項３記載の発明]
前記加熱気体供給手段は、前記加熱気体通路の下側に設けられ、
前記加熱気体を前記加熱気体通路の下側から上側へ向かって流す構成とした請求項１記載の脱水乾燥装置。
【００１０】
[請求項４記載の発明]
前記濾過膜の裏面に沿って、前記濾過膜を支持する支持体を設けた請求項１記載の脱水乾燥装置。
【００１１】
[請求項５記載の発明]
脱水乾燥容器と、
前記脱水乾燥容器内に設けられ、壁面に透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体と、
前記筒状体の壁面の外側に形成された親水性の濾過膜と、
前記濾過膜の裏面と前記筒状体の表面の間に形成された加熱気体通路と、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給する加熱気体供給手段と、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離する剥離手段と、を有する脱水乾燥装置を用いて、
被処理物を濾過することによって濾過膜の表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥させ、脱水乾燥したケーキを前記濾過膜から剥離する脱水乾燥方法であって、
前記加熱気体通路に加熱気体を供給し、供給した加熱気体によって前記濾過膜を裏面側から加熱し、前記濾過膜を脱水乾燥させ、
親水性の前記濾過膜の脱水乾燥に伴って、前記濾過膜の表面に形成されたケーキを裏面側から脱水乾燥させ、
前記濾過膜から脱水乾燥したケーキを剥離することを特徴とする脱水乾燥方法。
【００１２】
（作用効果）
本発明は、濾過膜の表面にケーキが形成された後で、加熱気体通路に加熱気体を供給して、濾過膜を裏面側から加熱して脱水乾燥させる。また、親水性不織布で濾過膜を形成することによって、毛細管現象の効果が増すため、濾過膜の脱水乾燥に伴って、ケーキも裏面側から脱水乾燥する。その結果、濾過膜の表面とケーキの裏面の間に剥離層が形成され、ケーキが十分に脱水乾燥していない状態であっても、濾過膜からケーキを剥離することができる。具体的に、ケーキの表面に加熱気体を当てて脱水乾燥させていた従来の方法では、ケーキの含水率を約３０％以下に下げなければケーキの剥離が困難であったが、本発明ではケーキの含水率を約６０％以下に下げればケーキの剥離が可能となる。そのため、本発明は脱水乾燥時間を大幅に短縮でき、処理能力の向上を図ることができる。
【００１３】
また、ケーキの脱水工程および乾燥工程を一つの脱水乾燥装置内で行うため、装置全体を小型化することができるとともに、各装置間でケーキを輸送する時間が短縮され、処理効率を上げることができる。
【００１４】
また、濾過膜にプリーツフィルタを用いた場合、プリーツフィルタの襞内に加熱気体通路が形成される。この加熱気体通路に加熱空気を通風させ、加熱空気と濾過膜を直接接触させる。このように、プリーツフィルタの濾過膜の比表面積が大きいことを利用して、ケーキの脱水乾燥速度を速めることができる。
【００１５】
また、加熱空気を加熱気体通路の下から上へ流すことで、重力によって含水量が多くなりやすい下側のケーキや下側の濾過膜を重点的に脱水乾燥することができる。
さらに、加熱空気を下から上へ流し続けた結果、脱水乾燥を終えた段階で、ケーキの下部の含水率が上部の含水率よりも低い場合がある。この状態のケーキを濾過膜から剥離する場合、含水率の低いケーキの下部が剥離しやすく、先に剥離する。他方、ケーキの上部は含水率が高いため、下部と比べて剥離しにくいが、ケーキの下部が先に剥離することで、支えが無くなったケーキの上部を重力によって容易に剥離できる。
【００１６】
また、濾過膜の裏面に、濾過膜を支持する支持体を設けることによって、濾過膜がケーキによって押し潰されることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、従来よりも少ない加熱気体量によって、ケーキの剥離が可能となる。その結果、脱水乾燥時間を短縮でき、処理能力の向上等の利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】脱水乾燥装置の構造説明図である。
【図２】脱水乾燥装置の要部を示す横断面図である。
【図３】脱水乾燥工程におけるケーキ、濾過膜およびフィルタ支持体の断面図である。
【図４】加熱空気が加熱気体通路を下から上へ流れるときの断面図である。
【図５】加熱空気が加熱気体通路を上から下へ流れるときの断面図である。
【図６】加熱空気が加熱気体通路を上から中央へ、下から中央へ流れるときの断面図である。
【図７】加熱空気が加熱気体通路を下から上へ流れるとともに、ケーキの表面側から濾過膜の裏面側へ流れるときの断面図である。
【図８】２つのフィルタを用いたときの断面図である。
【図９】プリーツフィルタの襞の斜視図（一部破断図）である。
【図１０】図４のＸ-Ｘ線の矢視図である。
【図１１】円筒型フィルタを用いたときの斜視図である。
【図１２】横型の脱水乾燥装置の構造説明図である。
【図１３】濾過工程のフロー図である。
【図１４】排液工程のフロー図である。
【図１５】脱水乾燥工程のフロー図である。
【図１６】ケーキ排出工程のフロー図である。
【図１７】本発明に係る脱水乾燥装置を２台併設したときのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、本形態の脱水乾燥装置１０は、脱水工程および乾燥工程を同一の装置内で行うことを特徴とする。このように、各工程を同一装置内で行うことで、工程ごとに別々の装置を設置した場合と比べて、装置全体の占有面積（フットプリント）を小さくすることができる（小型化が可能となる）。それとともに、各工程を途切れなくシームレスに処理できるため、各工程にかかる処理時間の合計時間を短くすることができる。
【００２０】
（脱水乾燥容器１１）
なお、脱水乾燥装置１０は、濾過膜１２ｍの表面に形成されたケーキＣを加熱して、脱水と乾燥を行い、乾燥したケーキＣを濾過膜１２ｍから剥離して、排出する装置である。本形態の脱水乾燥容器１１は、下部のケーキ排出シュート１１Ｓと、このケーキ排出シュート１１Ｓから上方に連続する筒状のフィルタ内蔵部１１Ｕとを有する形状とされているが、任意の形状とすることができる。
なお、図示形態のように、脱水乾燥装置１０に濾過機能を付加しても良い。具体的には、図示形態の脱水乾燥装置１０は、脱水乾燥の前に、密閉された脱水乾燥容器１１内で、濁水等のスラリー（被処理物）Ｗ１をフィルタ１２で濾過し、濾液（濁水の場合は濾過水）Ｗ２及びケーキＣを排出する全量濾過（デッドエンド濾過）型の装置となっている。
【００２１】
（筒状体１２ｓ）
脱水乾燥容器１１内には、壁面に濾液の透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体１２ｓが設けられる。筒状体１２ｓの形状、姿勢は特に限定されないが、本実施形態では円筒形状で、その中心軸が脱水乾燥容器１１の上下方向に沿う姿勢で、脱水乾燥容器１１内に配されている。
【００２２】
なお、本実施形態の前記筒状体１２ｓは、パンチングメタルなどの透過孔を有する平板を円筒状に成形したものであり、筒状体１２ｓ内の空間は濾液通路１２ｒとなる。また、筒状体１２ｓ内の上部と下部には、邪魔板（図示形態では平板）２１ｕ、２１ｄがそれぞれ水平方向に設けられている。邪魔板２１ｕ、２１ｄのうち、少なくとも下部の邪魔板２１ｄは、スポット溶接によって筒状体１２ｓの内面に固定されている。そのため、筒状体１２ｓ内面と下部の邪魔板２１ｄの端縁の間には隙間が空いており、濾液通路１２ｒを流下して邪魔板２１ｄの上面に到達した濾液Ｗ２は、この隙間を通って、濾液排出管１４へと流れ落ちる。なお、筒状体１２ｓや邪魔板２１ｕ、２１ｄには、防錆効果の高い素材を用いることが好ましく、例えばステンレスを用いることができる。また、筒状体１２ｓ上端から上部邪魔板２１ｕまでの距離Ｄ１および筒状体１２ｓ下端から下部邪魔板２１ｄまでの距離Ｄ２は、それぞれ５０〜１００ｍｍ程度とするのが好ましい。
これまでは円筒形の筒状体１２ｓを例示して説明したが、筒状体１２ｓの形状を角筒形などの他の形状に代えても良い。
また、筒状体１２ｓは内部に濾液通路１２ｒを作るという機能のほか、邪魔板２１ｕ、２１ｄと協同して、加熱空気ＨＡを加熱気体通路２２内へ誘導する機能もある。
【００２３】
（濾過膜１２ｍ）
前記筒状体１２ｓの壁面の外側には、濾過膜１２ｍが形成されている。この濾過膜１２ｍとしては、表面積（濾過面積）が広いことから、図２にも示すように、平坦な濾材をジグザグに折り曲げつつ、筒状体１２ｓの外周面に巻き付けて、円筒状に形成したプリーツフィルタ１２を好適に用いることができる。前記のようにジグザグに折り曲げることで複数の襞が生じ、その襞の上端および下端には、水平方向に配置した不織布１２ｍＴ、１２ｍＤによって覆われている。
【００２４】
濾過膜１２ｍは、単層または多層にすることができる。この濾過膜１２ｍの素材（濾材）として、例えば、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ステンレス、ナイロン等を用いることができる。前記素材には、ぬれ性の良いもの（親水性のもの）を用いることが好ましい。ぬれ性は、固体表面と液滴の接線の間の接触角θを測定することによって示され、固体／気体間の界面張力γVS、液体／気体間の界面張力γLV、液体／固体間の界面張力γLSによって決定する。この接触角と界面張力の関係は、下記の式１（ヤングの式）によって表すことができる。
γVS＝γLS＋γLV ｃｏｓθ    ・・・式１
なお、撥水性の素材（接触角θが９０度以上の素材）に対して、プラズマを照射する方法、紫外線（ＵＶ）を照射する方法、薬品処理する方法などにより、素材の表面を親水性にすることも可能である。しかし、このような素材は大気中に置くと再び疎水性に戻ってしまい、親水性を維持できる期間が短い。したがって、もとから親水性の素材（接触角θが９０度未満の素材）を用いることが好ましい。特に、超親水性の素材（接触角θが５度未満の素材）を用いることが好ましい。
前記濾過膜１２ｍの具体的な素材としては、例えば、東レ株式会社のポリエステル長繊維不織布「アクスター」（登録商標）のG2260-1S BK0を用いることができる。
【００２５】
前記濾過膜１２ｍの膜厚は、好ましくは０．０３〜０．０７ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍである。また、濾材の繊維径（投影面積円相当径、Ｈｅｙｗｏｏｄ径をいう。以下、同じ。）は、好ましくは０．５〜１０μｍであり、より好ましくは１μｍである。繊維径が０．５μｍより細い繊維を用いると、濾過時の抵抗が大きくなるとともに、見かけの表面積が狭くなる。また、繊維径が１０μｍよりも太い繊維を用いると、懸濁粒子（濾過対象物）が濾過膜１２ｍを透過してしまい、ケーキＫを形成できなくなる。
したがって、繊維径が０．５〜１０μｍの濾材を用いて、ある程度の目の粗さを持つ濾過膜１２ｍを形成することが好ましい。このようなある程度の目の粗さを持つ濾過膜１２ｍによって、濾過時には、濾過膜１２ｍの目に懸濁粒子が食い込んでコーティング層が形成されるため、そのコーティング層を新たな濾過フィルタとして利用することができる。他方、脱水乾燥時には、見かけの表面積が増え、加熱気体ＨＡが直接当たる濾過膜１２ｍの面積が増えるため、濾過膜１２ｍ（延いては、ケーキＫ）を脱水乾燥しやすくなる。また、濾過膜１２ｍの目に食い込んだ懸濁粒子に加熱気体ＨＡが直接当たるため、懸濁粒子を直接脱水乾燥できるとともに、濾過膜１２ｍを介した毛細管現象のほかに、懸濁粒子を介した毛細管現象も生じるため、ケーキＫの脱水乾燥速度を速めることができる。
【００２６】
なお、スラリーＷ１の性状によって、濾過膜１２ｍの表面に珪藻土などからなるプレコーティング層を形成したほうが良い場合がある。具体的には、無機質スラリーの場合は問題ないが、ゲル状、コロイド状などになっている付着性が強いスラリー（例えば、ベントナイトスラリー、凝結剤を使用したときのスラリー、藻や海苔のスラリー）の場合は、プレコーティング層を形成することが好ましい。このプレコーティング層を形成することによって、懸濁粒子が濾過膜１２ｍと直に触れなくなるため、ケーキが剥離しやすくなるとともに、濾材の目詰まりが生じにくくなる。
また、スラリーＷ１に含まれる懸濁粒子（濾過対象物）の粒径が濾材の目の大きさよりも小さい場合は、濾過精度が悪くなるため、プレコーティング層（図示しない）を形成することが好ましい。このプレコーティング層を形成することにより、より小さな懸濁粒子を捕捉することができる。なお、懸濁粒子がナノサイズの微小な粒子であっても、無機質スラリーの場合は、濾過時にその粒子が濾過膜１２ｍの表面に積層されて、粒子自らが濾過膜として機能するようになるため、プレコーティング層を形成しなくても良い。
プレコーティング剤としては珪藻土、ゼオライトなどを用いることができ、１００〜５００ｇ/ｍ2を目安に使用することが好ましい。また、プレコーティング層の厚さは、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍである。なお、プレコーティング層を形成しないことで、薬品費用を削減できるとともに、スラリー脱水乾燥物の二次利用が可能となる。そのため、プレコーティング層が必要とならないように、懸濁粒子のサイズを考慮して濾材の目の大きさを決定することが好ましい。
【００２７】
また、前記プレコーティング層１２ｃの形成に代えて、懸濁粒子を凝集させる凝集剤（凝集沈降剤）を使用することができる。この凝集剤によって懸濁粒子が凝集するため、濾材１２ｍの目が懸濁粒子よりも大きくても、懸濁粒子と濾液を分離することができる。なお、懸濁粒子と濾液の分離精度を上げるため、前記プレコーティング層１２ｃを形成するとともに、凝集剤を使用しても良い。なお、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、高塩基性塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、硫酸アルミニウムなどを用いることができる。
【００２８】
本形態において、濾過膜１２ｍの表面１２ｆとは、脱水乾燥容器１１側を向いている面をいい、濾過前のスラリーＷ１が接する面をいう。一方、濾過膜１２ｍの裏面１２ｂとは、筒状体１２ｓ側を向いている面をいい、スラリーＷ１が濾過膜１２ｍを通過した後に排出される面をいう。また、ケーキＫの表面Ｋｆとは、脱水乾燥容器１１側を向いている面をいい、濾過前のスラリーＷ１と接する面をいう。一方、ケーキＫの裏面Ｋｂとは、筒状体１２ｓ側を向いている面をいい、濾過膜１２ｍの表面１２ｆと接する面をいう。
【００２９】
また、濾過膜１２ｍの表面１２ｆにケーキＫが積層するにつれて、プリーツフィルタの襞が押し潰され、襞内の空間が無くなる「閉塞」が生じてしまう。すなわち、プリーツフィルタは、図２に示すような複数の山状の襞からなるが、襞と襞の間にケーキＫが積層することによって襞を押し潰し、山状だった襞の形状を線状に変えてしまう。このような閉塞が生じると、襞内の空間に加熱空気ＨＡを流すことができず、濾過膜１２ｍ及びケーキＫを加熱することができなくなる。そこでこのような閉塞を防ぐため、襞の内面に（すなわち、濾過膜１２ｍの裏面に）、その襞形状に沿うように、ハニカムメッシュや金網等をジグザグに折り曲げた支持板（フィルタ支持体２５）を配することが好ましい。なお、濾過膜１２ｍとフィルタ支持体の表面は互いに接している。
なお、このフィルタ支持体２５は、濾過膜１２ｍが押し潰されることを防ぐため、円筒形など他の形状の濾過膜１２ｍの裏面に、裏面形状に沿って設けることもできる。
【００３０】
また、現在市販されている濾過膜１２ｍの上下方向の長さの最大値は２ｍ程度であるため、それ以上の長さを要望する場合は、図８に示すように複数の濾過膜１２ｍを直列に配置すると良い。
【００３１】
（濾液排出手段）
また、脱水乾燥容器１１におけるスラリー供給管１３と反対側には、脱水乾燥容器１１の外に濾液Ｗ２を排出する濾液排出管１４が貫通している。濾液排出管１４はフィルタ１２の濾液通路１２ｒの下端開口から脱水乾燥容器１１外に導かれ、濾液排出バルブ１４ｖを介して図示しない貯留槽や排水先等に導かれる。
【００３２】
なお、図示形態では、スラリー供給管１３及び濾液排出管１４を一体化して、脱水乾燥容器１１の両側壁に架橋し、これによってフィルタ１２を下方から支持する構造（スラリー供給管１３と脱水乾燥容器１１の接続部がスラリーＷ１の送出口１３ｉである）としているが、これに限定されず、スラリー供給管１３及び濾液排出管１４を独立的に適宜の位置に設けることができる。ただし、図示形態のフィルタ１２支持構造を採用するとともに、脱水乾燥容器１１の天井部分をクランプ固定等により取り外し可能に構成すると、天井部分を取り外すことにより、上からフィルタ１２を引き抜いて容易に交換することができる。
【００３３】
（圧力気体供給手段）
脱水乾燥容器１１の側壁におけるフィルタ１２と同じ高さ（フィルタ１２の上端と下端の間のいずれかの位置）には、脱水乾燥容器１１の内面と濾過膜１２ｍの表面１２ｆとの間に、スラリーＷ１供給手段による供給圧よりも高い圧力で圧力気体ＣＡ（以下、「圧気」ともいう。）を供給する圧気供給管１５が開口されている。圧気供給管１５の開口位置は適宜定めることができるが、図示形態ではフィルタ１２上部の高さ位置に設けている。圧気供給管１５は、圧気供給バルブ１５ｖを介して図示しないコンプレッサに接続される。圧縮気体ＣＡには、空気だけでなく、窒素等を用いることもできる。
【００３４】
（第１加熱気体供給手段）
濾液排出管１４には、加熱気体通路２２の下方から上方へ向かって流れる加熱気体ＨＡを加圧供給する第１の加熱気体供給管１６Ａが連結している。本形態では、濾液排出管１４に第１加熱気体供給管１６Ａの開口が連結する位置を適宜定めることができるが、図示形態では脱水乾燥容器１１と濾液排出バルブ１４ｖの間に位置する濾液排出管１４に連結している。第１加熱気体供給管１６Ａは、第１の加熱気体供給バルブ１６ｖ１を介して図示しないブロワ等の送風装置に接続される。加熱気体ＨＡとしては、空気だけでなく、窒素等を用いることもできる。ブロワとしては、排気温度が高温になるものが好適であるが、これに限定されない。
【００３５】
筒状体１２ｓの上方に位置する脱水乾燥容器１１の天面１１Ｔには、第１加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡが濾過膜１２ｍを加熱した後の気体Ｘ３を排気する第１の加熱気体排気管１７Ａが連結している。この第１加熱気体排気管１７Ａを設ける位置は適宜定めることができるが、図示形態では気体Ｘ３の流れを変えず円滑に排気するため、筒状体１２ｓの上方延長線上に設けている。第１加熱気体排気管１７Ａには第１の加熱気体排出バルブ１７ｖ１が設けられ、第１加熱気体排気管１７Ａを通って脱水乾燥装置１０の外へ排気される気体Ｘ３の流量や、排気する・しないの調整を行っている。
【００３６】
（第２加熱気体供給手段）
脱水乾燥容器１１の上方外側には、加熱気体通路２２の上方から下方へ向かって流れる加熱気体ＨＡを加圧供給する第２の加熱気体供給管１６Ｂを設けることもできる。本形態では、第２加熱気体供給管１６Ｂの位置は特に限定されないが、図示形態では第１加熱気体排気管１７Ａに対して側方から加熱気体ＨＡを供給している。そのほか、第２加熱気体供給管１６Ｂを第１加熱気体排気管１７Ａに接続せずに、第２加熱気体供給管１６Ｂを脱水乾燥容器１１の天面１１Ｔに直接接続することもできる。第２加熱気体供給管１６Ｂは、第２の加熱気体供給バルブ１６ｖ２を介して図示しないブロワ等の送風装置に接続される。加熱気体ＨＡの種類やブロワの種類は、第１加熱気体供給管１６Ａと同様である。なお、第２加熱気体供給管１６Ｂを脱水乾燥容器１１の天面１１Ｔに直接接続したとき、第１加熱気体排気管１７Ａの配置は、第１加熱気体排気管１７Ａを脱水乾燥容器１１の天面１１Ｔに直接接続することもできるが、第２加熱気体供給管１６Ｂの側部に接続しても良い。
【００３７】
濾液排出管１４には、第２加熱気体供給管１６Ｂから供給された加熱気体ＨＡが濾過膜１２ｍを加熱した後の気体Ｘ４を排気する第２の加熱気体排気管１７Ｂが連結している。この第２加熱気体排気管１７Ｂを設ける位置は適宜定めることができるが、図示形態では脱水乾燥容器１１と濾液排出バルブ１４ｖの間に位置する濾液排出管１４に連結している。この図１では、第１加熱気体供給管１６Ａと濾液排出バルブ１４ｖの間に位置する濾液排出管１４に第２加熱気体排気管１７Ｂを連結しているが、第１加熱気体供給管１６Ａよりも脱水乾燥容器１１側の位置、すなわち脱水乾燥容器１１と第１加熱気体供給管１６Ａの間に位置する濾液排出管１４に第２加熱気体排気管１７Ｂを連結することもできる。第２加熱気体排気管１７Ｂには第２の加熱気体排出バルブ１７ｖ２が設けられ、第２加熱気体排気管１７Ｂを通って脱水乾燥装置１０の外へ排気される気体Ｘ４の流量の調整や、排気する・しないの調整を行っている。
【００３８】
（第３加熱気体供給手段）
脱水乾燥容器１１の側壁におけるフィルタ１２と同じ高さ（フィルタ１２の上端と下端の間のいずれかの位置）には、脱水乾燥容器１１の内面と濾過膜１２ｍの表面１２ｆとの間に加熱気体ＨＡを加圧供給する第３の加熱気体供給管１６Ｃが接続されている。本形態では、第３加圧気体供給管１６Ｃの開口位置は適宜定めることができるが、図示形態ではフィルタ１２の中ほどの高さ位置に設けている。第３加熱気体供給管１６Ｃは、第３の加熱気体供給バルブ１６ｖ３を介して図示しないブロワ等の送風装置に接続される。加熱気体ＨＡの種類やブロワの種類は、第１加熱気体供給管１６Ａと同様である。
【００３９】
脱水乾燥容器１１の側壁に第３の加熱気体排気管１７Ｃを設けるとともに、第３加熱気体排気管１７Ｃに第３の加熱気体排出バルブ１７ｖ３を設けることもできる。第３加熱気体供給管１６Ｃから供給された加熱気体ＨＡは、ケーキＫの表面に当たってケーキＫを加熱した後、この第３加熱気体排気管１７Ｃを介して脱水乾燥容器１１の外に排気される。また、ケーキＫの脱水乾燥によってケーキＫ内に通気孔が生じている場合、第３加熱気体供給管１６Ｃから供給された加熱気体ＨＡの一部は、ケーキＫの通気孔、濾過膜１２ｍの透過孔、支持体２５の透過孔を通って濾過膜１２ｍの裏面側へ流れ、濾過膜１２ｍの裏面側を上下に流れる他の加熱気体ＨＡと合流する。そして、他の加熱気体ＨＡが流れる方向にしたがって、第１加熱気体排気管１７Ａまたは第２加熱気体排気管１７Ｂから排気される。なお、第３加熱気体排気管１７Ｃは、後述するバイパス加熱気体の排気管としても利用可能である。
本発明は濾過膜１２ｍを裏面側から加熱するものであるが、ケーキＫの表面側の脱水乾燥状態が悪い場合などには、一時的に第３加熱気体供給管１６Ｃのみから加熱気体ＨＡを供給して、ケーキＫの表面側を重点的に脱水乾燥させても良い。このように、ケーキＫの表面側もある程度脱水乾燥させることによって、ケーキＫの裏面から表面まで通じる通気孔が生じるため、その通気孔を流れる加熱空気ＨＡによって、ケーキＫを内部から加熱することができる。なお、排ガスは、第１加熱気体排気管１７Ａおよび第２加熱気体排気管１７Ｂのどちらか一方、または両方から排出させることができる。
【００４０】
本発明に係る脱水乾燥装置１０は、前記第１加熱気体供給手段および前記第２加熱気体供給手段の少なくとも一方を備えていることが好ましい。これらの供給手段によって供給された加熱気体ＨＡを用いて、濾過膜１２ｍを裏面側から加熱して脱水乾燥させる。また、濾過膜１２ｍの裏面側からの脱水乾燥に伴って、濾過膜１２ｍに付着したケーキＫも間接的に脱水させ、乾燥させる。なお、濾過膜１２ｍとケーキＫの脱水乾燥速度を促進させるため、図示したように、第１加熱気体供給手段、第２加熱気体供給手段および第３加熱気体供給手段の全てを備えるようにしても良い。
【００４１】
（ケーキ排出手段）
ケーキ排出シュート１１Ｓには、その下端開口部を弁座とするバタフライバルブによりケーキ排出弁１９が構成されており、このケーキ排出弁１９の開閉によりケーキ排出状態と、密閉状態とが切り替え可能となっている。このケーキ排出弁１９の構造は特に限定されず、ケーキ排出シュート１１Ｓに一体化せず、下方に別途の弁装置を連結しても良い。
【００４２】
また、本形態では、ケーキ排出シュート１１Ｓ内からスラリーＷ１を抜くためのドレン手段としてドレン配管１９ｐ及びドレンバルブ１９ｖも設けられている。図示形態では、ケーキ排出弁１９の弁体１９ｂが脱水乾燥容器１１の底面に位置するため、ドレン配管１９ｐをケーキ排出弁１９の弁体１９ｂを貫通させて設けているが、ケーキ排出シュート１１Ｓの側壁等、適宜の位置に設けることもできる。
【００４３】
（その他の手段）
これらの他に、本発明では、圧気の供給圧を計測する圧力計を設ける（図示略）。この圧力計はコンプレッサに備え付けのものを利用する他、圧気供給管１５や脱水乾燥容器１１内の圧力を計測する圧力計を別途設けることもできる。
【００４４】
また、好ましくは、フィルタのケーキ付着面におけるケーキ厚を計測する手段を設ける（図示略）。ケーキ厚を計測する手段としては、実際のケーキ厚を計測するものの他、スラリーの供給圧を計測し、この供給圧とケーキ厚との相関によりケーキ厚を推定するものを用いても良い。
【００４５】
（濾過工程）
本発明は脱水乾燥装置に係るものであるが、図１に示すように、この脱水乾燥装置に濾過機能を付加しても良い。この図１に示す脱水乾燥装置の濾過工程について説明する。
スラリー供給管１３を介して、スラリーＷ１を脱水乾燥容器１１に加圧供給して、フィルタ１２による濾過を行う。スラリーＷ１の供給量はスラリー供給バルブ１３ｖの開度を調節すること等によって調節することができる。脱水乾燥容器１１内に供給されたスラリーＷ１のうち、液分は濾過膜１２ｍを通って濾液通路１２ｒに排出され、濾液Ｗ２として濾液排出管１４を介して排出される。濾液Ｗ２の排出量は、濾液排出バルブ１４ｖの開度を調節すること等によって調整する。スラリーＷ１中の懸濁粒子は濾過膜１２ｍの表面１２ｆに付着し、積層していく。その結果、濾過膜１２ｍの表面１２ｆにはケーキＫが層状に成長する。
【００４６】
ケーキＫの厚さを計測する手段（図示しない）により、濾過膜１２ｍの表面１２ｆ上に堆積（積層）した懸濁粒子の厚さ（ケーキ厚）を計測する。このケーキ厚が所定レベルまで成長し（あるいは所定時間経過後でも良い）、濾過膜１２ｍの表面１２ｆがケーキＫにより被覆されたら、スラリー供給バルブを閉じてスラリーＷ１の供給を停止する。スラリーＷ１の供給を停止する目安は適宜定めることができるが、ケーキＫが通気不可能な状態となるまで行うことが好ましい。ケーキＫが通気不可能な状態となる厚さは、約１〜２ｍｍである。また、圧気ＣＡの供給圧は、スラリーＷ１の供給圧よりも高ければ良いが、通常の場合、スラリーＷ１の供給圧の１．２〜１．４倍程度とすることができる。例えば、スラリーＷ１の供給圧を０．１５〜０．２ＭＰａ未満（圧力容器構造規格の０．２ＭＰａを除外）とし、圧気ＣＡの供給圧は０．１〜０．２ＭＰａとすることができる。なお、スラリーＷ１の供給圧が高いと、高圧力でケーキＫが押されるため、プリーツフィルタの襞と襞の間の窪み部分に生じるケーキの剥離性が悪くなる。そのため、前記のように供給圧を低くして、ケーキＫの剥離を容易にしている。
【００４７】
（排液工程）
排液工程では、スラリーＷ１の供給を停止した後、脱水乾燥容器１１内に残留する残留スラリーＷ１や濾液Ｗ２を排出する。残留スラリーＷ１の排出は、容器１１の下方に配置したスラリー排出バルブ１９ｖを開いた後に、スラリー排出管１９ｐを通じて行い、濾液Ｗ２の排出は、濾液排出バルブ１４ｖの開状態を保ったまま、濾液排出管１４を通じて行う。
【００４８】
この排液工程について以下に詳述する。
スラリーＷ１の供給を停止して濾過工程を終了したとき、通常はスラリーＷ１が脱水乾燥容器１１の上部まで溜まった満タン状態になっている。この状態から、まずはスラリー排出バルブ１９ｖを開き、スラリー排出管１９ｐを介して、脱水乾燥容器１１内のスラリーＷ１を装置１０外へ排出する。そうすると、脱水乾燥容器１１内のスラリー量が次第に減少してスラリーＷ１の液面が下がり、濾過膜１２ｍの表面１２ｆに付着したケーキＫがスラリーＷ１の中から顔を出す。しかし、スラリーＷ１とケーキＫの付着力によって、濾過膜１２ｍの表面に形成されたケーキＫが欠落し、スラリーＷ１の排出に引きずられるように、ケーキＫも一緒に排出されてしまう。
【００４９】
そこで本発明では、スラリーＷ１を排出する際に、圧気供給バルブ１５ｖを開いて、脱水容器１１内に圧気ＣＡを供給する。供給された圧気ＣＡは、ケーキＫを濾過面１２ｍに押し付け、加圧によってケーキＫの剥離を防止する。そのため、圧気ＣＡの供給は、スラリーＷ１の液面がフィルタ１２の下端に到達するまで続けられ、下端に達した段階で圧気ＣＡの供給を終了する。なお、圧気ＣＡの供給は、脱水乾燥容器１１内のスラリーＷ１を排出し終わるまで続けても良い。
【００５０】
今まで圧縮気体ＣＡを用いた排液方法について述べてきたが、その他の方法、例えばスラリーＷ１の自重による排液方法であっても良い。この方法は、第１加熱気体排出バルブ１７ｖ１などのバルブを開いて、脱水加熱容器１１内を大気開放状態にした後、スラリー排出バルブ１９ｖを開いて、スラリーＷ１の自重によって排液する方法である。このときの排液スピードは、排出管１９ｐの内径や、スラリー排出バルブ１９ｖの開度によって左右される。
なお、スロードレンを要求するときは、スラリー排出バルブ１９ｖ等のバルブを微開状態にすることで、スラリーＷ１をゆっくりと排液することができる。反対にクイックドレンを要求するときは、ケーキ排出弁１９の弁体１９ｂを全開にすることで、スラリーＷ１を一気に排液することができる。このクイックドレンを行う場合、弁体１９ｂはケーキの排出弁１９としても用いるため、スラリーＷ１とケーキＫを分別する装置が別途必要となる。そのほか、ケーキ排出弁１９を開けなくても、スラリー排出管１９ｐの内径を大きくすることによって、クイックドレンと同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、スラリーＷ１の排出が完了した際、圧気ＣＡの供給を停止せずに継続しても良い。この圧気ＣＡの圧力もスラリーＷ１の供給圧よりも高い圧力とする。この圧気ＣＡの供給により、濾過膜１２ｍの表面１２ｆに付着したケーキＫに圧気ＣＡの圧力が加わり、ケーキＫの脱水が進行していく。当初はケーキＫが水分を多く含み通気可能な状態ではないため、圧気ＣＡの供給圧は設定圧に維持される。
【００５２】
この後、圧気ＣＡの供給を継続し、ケーキＫの脱水がある程度まで進行しケーキＫを通じて濾液通路１２ｒ側への通気が可能になると（およそ３０秒以下）、圧力計による計測値が急降下する。この時点でのケーキＫの含水率は例えば７５〜８０％程度となる。濾液通路１２ｒ側に排出された圧気ＣＡは、排気Ｘ１として濾液排出管１４を通じて排出される。圧気ＣＡの供給圧の急降下を検知又は確認したならば、次いで圧気供給バルブ１５ｖを閉じて圧気ＣＡの供給を停止する。
【００５３】
（脱水乾燥工程）
次に、第１加熱気体供給バルブ１６ｖ１を開けて加熱気体ＨＡの供給を開始する。加熱気体ＨＡの温度は適宜定めることができるが、４０〜１７０℃程度とすることが望ましい。すなわち、加熱気体ＨＡの温度の上限はフィルタ１２の耐熱温度（例えばＰＥＴでは１３０℃、ＰＰＳでは１７０℃）に依存し、フィルタ価格及びブロワの実用的な温度を考慮すると４０〜１７０℃が好ましく、温度が高くなるほど効果も高くなる。前記加熱気体ＨＡとしては、電気ヒーターで加熱した気体、燃焼ガスで加熱した気体、黒煙等の不純物を除去したディーゼルの排ガス等を用いることができる。また、前記加熱気体ＨＡの供給圧は圧気の供給圧よりも低くて足り、例えば５〜１０ｋＰａ程度とすることができる。
【００５４】
第１加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡは、濾液排出管１４内を通り、濾液通路１２ｒの下端から内部へと流れ込む。前記のとおり、濾液通路１２ｒの下部および上部には、邪魔板（図示形態では平板）２１ｄ、２１ｕが設けられており、加熱気体ＨＡが濾液通路１２ｒの中間部に入り込まない構造になっている。そのため、加熱気体ＨＡは濾液通路１２ｒ下端部の邪魔板２１ｄに当たり、横方向へ流れ、筒状体１２ｓの透過孔を通って、筒状体１２ｓの表面と濾過膜１２ｍの裏面の間の空間２２（以下、「加熱気体通路」という。）へ流れ込む。その後、加熱気体ＨＡは加熱気体通路２２を下から上へと流れ、濾過膜１２ｍの上端部１２ｍＴに達すると、筒状体１２ｓの透過孔を通って、濾液通路１２ｒの上端部（濾液通路１２ｒ上端部の邪魔板２１ｕの上方）へ流れ、第１加熱気体排気管１７Ａを介して、排ガスＸ３として装置１０の外へ排気される。
【００５５】
このようにして、加熱気体ＨＡが加熱気体通路２２を流れる過程で、濾過膜１２ｍを裏面側から加熱し、脱水させ、乾燥させる。この脱水乾燥工程で、ケーキＫ内が通気可能な状態となっている場合は、加熱気体ＨＡがケーキＫを裏面Ｋｂから温めるだけでなく、ケーキＫ内を裏面側から表面側へ通過しつつ、ケーキＫ内も同時に温めて脱水乾燥を行うことになる。また、濾過膜１２ｍは、加熱気体ＨＡの通りが良い部分から脱水乾燥する。前記の通り、濾過膜１２ｍは、ぬれ性がよい濾材からなるため、毛細管現象の効果が通常の濾過膜よりも大きく、濾過膜１２ｍの脱水乾燥部分が濾過膜１２ｍの未脱水乾燥部分から水分を吸収して、濾過膜１２ｍ全体の脱水乾燥を促進する。この毛細管現象はケーキＫにも作用し、濾過膜１２ｍの脱水乾燥部分がケーキＫの水分を吸収して、ケーキＫの乾燥を促進させる。すなわち、濾過膜１２ｍの毛細管現象を用いて、濾過膜１２ｍの表面１２ｆに付着したケーキＫを、ケーキＫの裏面Ｋｂ側から表面Ｋｆ側に向かって、順々に脱水乾燥させることができる。
【００５６】
前記ケーキＫの脱水乾燥においては、濾過膜１２ｍにプリーツフィルタを用いて、プリーツフィルタ独特の構造、すなわち濾過膜１２ｍの裏面（詳しくは、フィルタ支持体２５の裏面）と筒状体１２ｓの表面の間に山型の加熱気体通路２２が形成される構造を有効に利用している。このように、プリーツフィルタの襞の内面に加熱空気ＨＡを通風させ、加熱空気ＨＡと濾過膜１２ｍを直接接触させることで、濾過膜１２ｍの比表面積が大きいことを利用して、ケーキＫの脱水乾燥速度を速めることができる。
【００５７】
そのほか、前記プリーツフィルタ以外にも、円筒形のフィルタを用いても良い。この円筒形フィルタは、１枚の濾過膜１２ｍを円筒形に形成したものであり、この円筒形状を保持するため、濾過膜１２ｍの裏面に沿うように、ハニカムや金網などを円筒形に曲げた支持板（フィルタ支持体）を配している。濾過膜１２ｍの裏面とフィルタ支持体の表面は互いに接している。フィルタ支持体の内側には、筒状体１２ｓが設けられており、フィルタ支持体の裏面と筒状体１２ｓの表面の間には、５〜１０ｍｍの間隙が設けられている。そして、加熱空気ＨＡがこの間隙を通ることによって、濾過膜１２ｍを裏面側から加熱する。筒状体１２ｓの構造、邪魔板２１ｄ、２１ｕの配置、筒状体１２ｓ内が濾液通路１２ｒになること、筒状体１２ｓと邪魔板２１ｄ、２１ｕの協同による加熱空気ＨＡの濾過膜１２ｍへの誘導機能などは、前記と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
前記の説明において、加熱気体ＨＡを第１加熱気体供給管１６Ａから供給したが、これに代えて、加熱気体ＨＡを第２加熱気体供給管１６Ｂから供給しても良い。第２加熱気体供給管１６Ｂから供給された加熱気体ＨＡの流れは、第１加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡの通路と逆方向になる。すなわち、第２加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡは、第１加熱気体排気管１７Ａを通り、濾液通路１２ｒの上端から内部へと流れ込む。そして、濾液通路１２ｒ上端部の邪魔板２１ｕに当たり、横方向へ流れ、筒状体１２ｓの透過孔を通って、加熱気体通路２２へ流れ込む。その後、加熱気体ＨＡは加熱気体通路２２を上から下へと流れ、濾過膜１２ｍ下端縁に達すると、筒状体１２ｓの透過孔を通って、濾液通路１２ｒの下端部（濾液通路１２ｒ下端部の邪魔板２１ｄの下方）へ流れ、濾液排出管１４および第２加熱気体排気管１７Ｂを介して、排ガスＸ４として装置１０外へ排気される。
【００５９】
なお、加熱空気は、第２加熱気体供給管１６Ｂから供給するよりも、第１加熱気体供給管１６Ａから供給することが好ましい。すなわち、加熱空気ＨＡは、加熱気体通路２２の上から下へ流すよりも、下から上へ流すことが好ましい。
加熱気体ＨＡを下から上へ流したとき、加熱気体通路２２の下部では、加熱気体ＨＡの温度が高いため、濾過膜１２ｍやケーキＫの脱水乾燥速度が速く、良く脱水乾燥する。しかし、加熱気体ＨＡが下から上へ流れるにしたがって、ケーキＫや濾過膜１２ｍから蒸発した水分を多く含むようになる。それとともに、加熱気体ＨＡの温度が低くなる。そのため、加熱気体通路２２の上部では、濾過膜１２ｍやケーキＫの脱水乾燥速度が遅く、脱水乾燥しにくい。
一方、ケーキＫや濾過膜１２ｍの水分は、重力によって下側へ移動する傾向があるため、ケーキＫや濾過膜１２ｍの含水量は下側ほど多くなる。そこで、加熱空気ＨＡを加熱気体通路２２の下から上へ流すことで、含水量が多い下側のケーキＫや濾過膜１２ｍを重点的に脱水乾燥することができる。
なお、加熱空気ＨＡを下から上へ流し続けた結果、脱水乾燥を終えた段階で、ケーキＫの下部の含水率が上部の含水率よりも低い場合がある。この状態のケーキＫを濾過膜１２ｍから剥離する場合、含水率の低いケーキＫの下部が剥離しやすく、先に剥離する。他方、ケーキＫの上部は、下部と比べて剥離しにくいが、ケーキＫの下部が剥離することにより、支えが無くなったケーキＫの上部も重力によって剥離する。
以上のような利点があるため、第１加熱気体供給管１６Ａから加熱気体ＨＡを供給し、その気体ＨＡを下から上へ流すことが好ましい。
【００６０】
また、加熱気体ＨＡを第１加熱気体供給管１６Ａおよび第２加熱気体供給管１６Ｂのどちらか一方から供給した場合、前記のようにケーキＫの上部と下部の含水率に差が生じてしまう。そこで、含水率の差を小さくするため、第１加熱気体供給管１６Ａと第２加熱気体供給管１６Ｂの両方から加熱気体ＨＡを供給しても良い。この場合、加熱気体通路２２の高さ方向中間部（望ましくは、中央部）に、加熱気体ＨＡを通さない仕切板２３を水平に設けることができる。これによって、ケーキＫの下部から中間部にかけては、第１加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡによって脱水乾燥され、ケーキＫの上部から中間部にかけては、第１加熱気体供給管１６Ａから供給された加熱気体ＨＡによって脱水乾燥される。加熱気体通路２２の上から下へ流れ、中間部の仕切板２３に当たった加熱気体ＨＡや、同通路２２の下から上へ流れ、中間部の仕切板２３に当たった加熱気体ＨＡは、濾過膜１２ｍの裏面からケーキＫの表面へと流れ出て、脱水乾燥容器１１に設けられた第３加熱気体排気管１７ｖ３を通って、排ガスＸ５として排気される。このように、必ずしも加熱気体ＨＡを加熱気体通路２２の上部から下部まで、または下部から上部まで流す必要はなく、途中でバイパスさせても良い。
【００６１】
そのほか、第１加熱気体供給管１６Ａや第２加熱気体供給管１６Ｂからの加熱気体ＨＡの供給に加えて、第３加熱気体供給管１６Ｃからも加熱気体ＨＡを供給し、ケーキＫや濾材１２ｍを表面側から加熱して脱水乾燥させても良い。
図示例では、第３加熱気体供給管１６Ｃの口が濾過膜１２ｍに対向しているが、均一に効率良く脱水乾燥するために、加熱気体供給管１６Ｃの口を脱水乾燥容器１１の内周方向に沿う向きに設けるのも一つの好ましい形態である。またフィルタ１２よりも下方や上方に第３加熱気体供給管１６Ｃの口を望ませても良い。
なお、第３加熱気体供給管１６Ｃを通じて、ケーキＫの表面に加熱気体ＨＡを当てる場合、空気抵抗が大きいため、大容量のブロワが必要になるとともに、消費電力も格段に増える。具体的には、ケーキＫの表面が濡れていない場合は５〜１０ｋＰａ程度であり、ケーキＫの表面が濡れている場合は４０ｋＰａ以上の圧力が必要となる。したがって、第１加熱気体供給管１６Ａや第２加熱気体供給管１６Ｂから加熱気体ＨＡを供給し、ケーキＫを裏面側から加熱することが好ましい。なお、加熱気体ＨＡを裏面側から供給する場合、その供給圧力は５ｋＰａ程度である。
【００６２】
（排出工程）
所定時間脱水乾燥したならば、加熱気体供給バルブ１６ｖを閉じて加熱気体ＨＡの供給を停止して、ケーキＫの剥離を行う。濾過膜１２ｍの脱水乾燥に伴う毛細管現象によって、ケーキＫと濾過膜１２ｍの境界面が剥離層となり、ケーキＫの脱水乾燥が進むにつれて、ケーキＫと濾過膜１２ｍ間の水分による付着作用が解除され、ケーキＫを容易に剥離することができる。このとき、ケーキＫの外面Ｋｆよりも、ケーキＫと濾過膜１２ｍの境界面が先に脱水乾燥するため、ケーキＫの外面Ｋｆが少し濡れている状態でもケーキＫを剥離することができる。すなわち、ケーキＫが完全に脱水乾燥していない状態であっても、濾過膜１２ｍからケーキＫを剥離することができる。このように、濾過膜１２ｍを裏面側から脱水乾燥させることによって、ケーキＫの剥離効率を高めることができる。なぜならば、ケーキＫの表面Ｋｆ側から脱水乾燥させた場合は、剥離面（濾過膜１２ｍとケーキＫの境界面）を脱水乾燥させるために、多量の水分を含むケーキＫを十分に脱水乾燥させる必要があるが、濾過膜１２ｍの裏面１２ｂ側から脱水乾燥させることにより、濾過膜１２ｍとケーキＫの境界面を脱水乾燥させるだけで足り、ケーキＫを十分に脱水乾燥させなくてもケーキＫを剥離することができるからである。
【００６３】
本形態では、フィルタ１２の濾液通路１２ｒ側に、図示しないケーキ剥離用気体供給装置からケーキ剥離用気体を衝撃波として供給し（若しくはエアパルス）、濾過膜１２ｍの裏面側から表面側に向かって前記剥離用気体を噴射して、ケーキＫを剥離することができる。そのほか、バイブレーター（図示しない）から濾過膜１２ｍに振動を加えることによってケーキＫを剥離したり、電磁式ノッカー（図示しない）の衝撃によってケーキＫを剥離したりすることもできる。
【００６４】
なお、加熱気体ＨＡをケーキＫの表面Ｋｆに噴射し、ケーキＫを表面Ｋｆから脱水乾燥させた場合、ケーキ剥離はケーキＫの含水率が３５％程度でも可能であるが、より確実にするためにはケーキＫの含水率を３０％以下とすることが必要であった。しかし、本発明においては、ケーキＫと濾過膜１２ｍの境界面を脱水乾燥させるだけで足りるため、ケーキＫの含水率が６０％程度であっても、ケーキＫの剥離が可能となる。そのため、加熱気体ＨＡの送風量が減り、ブロア等を作動させるための電力使用量を削減することができる。また、ケーキＫ全体の含水率が高い状態であっても、濾過膜１２ｍの毛細管現象により、濾過膜１２ｍの表面とケーキＫの裏面の間の剥離部の含水率が低くなるため、ケーキＫの剥離が可能となる。そのため、脱水乾燥時間が大幅に短縮でき、脱水乾燥装置１０全体の処理能力を向上させることができる。なお、ケーキＫの含水率を５５％程度にまで下げると剥離がより容易となる。したがって、ケーキＫの含水率が６０％以下、より好ましくは５５％以下になるまで脱水乾燥すると良い。
ケーキ排出シュート１１Ｓに落ちた剥離ケーキはケーキ排出弁１９を開けることにより装置外に排出することができる。ケーキ排出弁１９を開けた状態でパルスエアを噴射することもできる。
【００６５】
本実施形態のようにプリーツフィルタを用いると、隣り合う襞と襞の壁面間の間隔が内側から外側へ向かって次第に広くなるため、ケーキＫを剥離・排出しやすいという利点がある。また、濾過膜１２ｍを構成する不織布の熱容量が小さいため、エネルギーロスが少ない。なお、隣り合う襞と襞の先端部間の長さは、例えば１７ｍｍにすることができ、襞の先端から基端までの長さは、例えば８０ｍｍにすることができる。
【００６６】
（用途）
本形態の脱水乾燥装置１０は、例えば、土木工事において、建築工事において、一般工事において、あるいは製鉄工場において使用することができ、工場排水やプロセス排水の処理に際して、各種作業の前処理に際して、各種表面処理に際して、あるいは水浄化に際して使用することができる。また、本形態のケーキろ過装置は単独で使用する他、各種装置に組み込んで使用することもできる。
【００６７】
具体的には、例えば、トンネル構内排水、吹付け用生コンプラント排水、ダイスライム回収排水、バッチャープラント排水、河川工事ドライピット排水、深礎工事排水、グラウト工事排水、シールド工事排水、シールド余剰泥水、浚渫埋立排水、ケイソン工事排水、場所打杭排水、床面洗浄排水、ウェルポイント工事排水、基礎工事ヤード排水、タイヤ洗浄排水、コアボーリング排水、ダイヤモンドカッター排水、土壌汚染掘削ヤード排水、ＶＯＣ分解洗浄排水、焼却炉解体洗浄排水、放射能除染工事排水、ワイヤーソー切断工事排水、ウォータージェット切断工事排水、製紙工場プロセス排水、パルプ工場プロセス排水、食品工場洗浄排水、生コン工場洗浄排水、コンクリート二次製品工場排水、砕石工場ヤード排水、ガス洗浄スクラバ排水、ゴミ焼却炉急冷塔排水、転炉ガス洗浄排水、アーク炉ガス洗浄排水、銀回収工程排水、洗砂装置排水、水洗中和排水、バレル研磨排水、電界研磨排水、ガラス研磨排水、ウェットブラスト排水、吹付塗装ブース排水、カチオン塗装排水、ステンレス酸洗排水、原料ヤード排水、原料コンベア洗浄排水、堆積ダスト湿式回収排水、工場ヤード排水、連鋳排水、圧延冷却排水、除湿ドレン排水、浸漬切断ヤード排水、鉱さいヤード排水、船舶底部ビルジ排水、造船ドッグ排水、除貝排水、冷却塔ブロー排水、染色工場排水、ミルクプラント洗浄排水、トンネル壁面洗浄排水、建物外壁洗浄排水、洗車排水、ゴルフ場排水、産業処分場浸出水、等の排水を濾過するに際して使用することができる。
【００６８】
また、本形態の脱水乾燥装置１０は、例えば、井水利用前処理、河川水前処理、ＲＯ膜前処理、粗塩水浄化、海水取入浄化、メッキ液浄化、酸洗液浄化、水耕栽培用除菌浄化、点滴栽培用除菌浄化、養魚プール除菌浄化、搾乳洗浄除菌浄化、野菜除菌洗浄、プール除菌浄化、温泉施設除菌浄化、工作機械クーラント液浄化、海底掘削浄化、水酸化マグネシウム回収、ＥＰダスト洗浄回収、メッキスラッジ回収、床上浸水災害復旧、等において、使用することができる。さらに、本形態の脱水乾燥装置１０は、例えば、洗びん装置、シリコンウェハ切断装置、放電加工機、バラスト水処理装置、等に組み込んで使用することができる。
【００６９】
（スラリーＷ１）
脱水乾燥装置１０の処理対象のスラリーＷ１としては、例えば、液体中に鉱物を含むスラリー、汚泥、ユーグレナを含むスラリー、ダムや池に生えた藻を含むスラリー、化学薬品を含むスラリーを挙げることができる。そして、懸濁粒子としては、鉱石、泥、ユーグレナ、藻、化学薬品等を挙げることができる。本発明では、特に、懸濁粒子濃度が１〜１５重量％以下のスラリーに好適である。また、本発明の脱水乾燥装置１０は、原水の濁度を選ばずに処理することができる。
【００７０】
他方、上述の脱水乾燥装置１０は、全自動でケーキ排出までを行う他、部分的に又は全てを作業員が操作する形態とすることもできる。
【００７１】
（複数の脱水乾燥装置）
本発明に係る二以上の脱水乾燥装置１０を並列に並べて設置した場合、例えば脱水乾燥工程で用いる加熱源を複数の装置間で共用できるため、装置１０の台数が２台、３台と増えるにつれて、ランニングコストも２倍、３倍と増えるようなことはなく、コスト削減を図ることができる。
なお、脱水乾燥装置１０を複数設ける場合は、濾過膜１２ｍの表面１２ｍｆにケーキＫを形成する時間と、ケーキＫを脱水乾燥する時間がほぼ同じとなる。そのため、例えば脱水乾燥装置１０を２台併設した場合、一方の脱水乾燥装置Ａで濾過工程と脱水工程を行っている間に、他方の脱水乾燥装置Ｂで脱水乾燥工程とケーキ排出工程を行い、２台の装置間でブロワ等の共用設備を利用しやすくすることが好ましい。
【００７２】
（縦型脱水乾燥装置と横型脱水乾燥装置）
上記では、フィルタ１２を縦に配置する縦型脱水乾燥装置１０について説明した。本発明はこの形態に限られるものではなく、フィルタ１２を横に配置する横型脱水乾燥装置１０にしても良い。図１２に示した横型脱水乾燥装置１０は、図面左からスラリーＷ１を供給し、図面右から濾液Ｗ２を排液する構成としているが、図面左からスラリーＷ１を供給し、図面左から濾液Ｗ２を排液する構成、すなわち濾液排出管１４を図面左に配置しても良い。このとき、第１加熱気体排気管１７Ａや第２加熱気体供給管１６Ｂは、逆に図面右へ配置すると良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、濾過膜の表面に形成されたケーキを脱水し、乾燥する脱水乾燥装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
ＣＡ…圧縮気体、ＨＡ…加熱気体、ＨＡＦ…加熱気体が流れる方向、Ｋ…ケーキ、Ｋｆ…ケーキ表面、Ｋｂ…ケーキ裏面、Ｒ１…残留スラリー、Ｗ１…スラリー、Ｗ２…濾液、ＷＴ…水分、ＷＴＦ…水分が流れる方向、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５…排ガス、１０…脱水乾燥装置、１１…脱水乾燥容器、１１Ｓ…ケーキ排出シュート、１１Ｕ…フィルタ内蔵部、１２…フィルタ、１２ｍ…濾過膜、１２ｆ…濾過膜表面、１２ｂ…濾過膜裏面、１２ｍｈ…濾過膜の透過孔、１２ｒ…濾液通路、１２ｓ…筒状体、１３…スラリー供給管、１３ｖ…スラリー供給バルブ、１４…濾液排出管、１４ｖ…濾液排出バルブ、１５…圧気供給管、１５ｖ…圧気供給バルブ、１６Ａ…第１加熱気体供給管、１６Ｂ…第２加熱気体供給管、１６Ｃ…第３加熱気体供給管、１６ｖ１…第１加熱気体供給バルブ、１６ｖ２…第２加熱気体供給バルブ、１６ｖ３…第３加熱気体供給バルブ、１７Ａ…第１加熱気体排気管、１７Ｂ…第２加熱気体排気管、１７Ｃ…第３加熱気体排気管（バイパス配管）、１７ｖ１…第１加熱気体排出バルブ、１７ｖ２…第２加熱気体排出バルブ、１７ｖ３…第３加熱気体排出バルブ、１９…ケーキ排出弁、１９ｐ…スラリー排出管、１９ｖ…スラリー排出バルブ、２１ｕ…上部邪魔板、２１ｄ…下部邪魔板、２２…加熱気体通路、２５…フィルタ支持体、２６…溶着部、２７…隙間
【要約】
【課題】ケーキの乾燥時間を短縮させ、処理能力の向上を可能とする新規な濾過装置及び方法を提供する。
【解決手段】上記課題は、脱水乾燥容器と、前記脱水乾燥容器内に設けられ、壁面に透過孔が形成され、内部に濾液通路が形成された筒状体と、前記筒状体の壁面の外側に形成された親水性の濾過膜と、前記濾過膜の裏面と前記筒状体の表面の間に形成された加熱気体通路と、前記加熱気体通路に加熱気体を供給する加熱気体供給手段と、を有し、供給した加熱気体によって濾過膜を裏面側から加熱する構成とした脱水乾燥装置により解決される。
【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】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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