(57)【要約】【課題】脱水物の含水率を効率よく低下させることができる電気浸透脱水方法及び装置を提供する。【解決手段】濾布よりなるコンベヤベルト１がローラ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。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。電気浸透脱水処理された脱水汚泥を、ケーシング４１の上面が大気に開放したスクリュコンベヤ４０に導入する。脱水汚泥が攪拌され、水蒸気が大気に放散され、含水率が低下する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間で被処理含水物を挟み、圧搾しながら両極間に通電して脱水する電気浸透脱水方法において、
脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大処理を行うことを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項２】
請求項１において、比表面積増大処理は、脱水物の攪拌処理又は分断処理であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、比表面積増大処理を、脱水物の放冷前に行うことを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項４】
対向配置された電極と、
対向する電極間に通電する通電手段と、
対向する電極同士の間に配置された濾材と、
該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段と
を有する電気浸透脱水装置において、
電気浸透脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大手段を備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
【請求項５】
請求項４において、前記比表面積増大手段は、ケーシングの上部が大気に開放したスクリュコンベヤであることを特徴とする電気浸透脱水装置。
【請求項６】
請求項４において、前記比表面積増大手段は、脱水物を分断処理する分断手段であることを特徴とする電気浸透脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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方法及び装置に関するものであり、特に脱水物からの水蒸気の放散を促進するようにした電気浸透脱水方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電気浸透脱水が周知である（特許文献１〜５、非特許文献１）。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。
【０００３】
特許文献１の電気浸透脱水装置は、無端回動する下側フィルタベルト（陰極）と無端回動する上側プレスベルト（陽極）との間で汚泥を電気浸透脱水処理するように構成したものである。
【０００４】
特許文献２の電気浸透脱水装置は、上側プレスベルトとは別個に陽極としての電極ドラムを配置し、この電極ドラムによって上下のベルトを挟圧するように構成している。
【０００５】
特許文献３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。
【０００６】
特許文献４，５の電気浸透脱水装置は、両極を有した左右１対の濾板の間に２葉の濾布を配置している。濾布同士の間に汚泥を供給し、濾布を介して汚泥を挟圧すると共に、電極間に通電することにより、汚泥が電気浸透脱水処理される。処理後は、濾板を離反させ、次いで濾布同士を離反させて脱水物を取り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１８９３１１
【特許文献２】特開平６−１５４７９７
【特許文献３】ＷＯ２００７／１４３８４０
【特許文献４】特公平７−７３６４６
【特許文献５】特許第３５７６２６９
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】水処理管理便覧（平成１０年９月３０日丸善）Ｐ．３３９〜３４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電気浸透脱水部では電気抵抗のある汚泥に電流を印加するため、ジュール熱が発生する。したがって汚泥は脱水されながら加温され、脱水後は６０〜１００℃程度の高温の脱水ケーキとなる。
【００１０】
このとき、脱水物（脱水ケーキ）は高温のため脱水物内部の水の一部は水蒸気に変化している。
【００１１】
通常、脱水ケーキはシート状もしくは塊状である。加温された脱水ケーキをこの形状のままケーキホッパーへ移送すると、脱水ケーキが冷えるのに伴い水蒸気が凝縮して水となり、脱水ケーキの内部にとどまる。
【００１２】
本発明は、電気浸透脱水部で脱水された脱水物から水蒸気の放散を促進し、脱水物の含水率を効率よく更に低下させることができる電気浸透脱水方法及び装置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】
【００１３】
本発明（請求項１）の電気浸透脱水方法は、陽極と陰極との間で被処理含水物を挟み、圧搾しながら両極間に通電して脱水する電気浸透脱水方法において、脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大処理を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の電気浸透脱水方法は、請求項１において、比表面積増大処理は、脱水物の攪拌処理又は分断処理であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の電気浸透脱水方法は、請求項１において、比表面積増大処理を、脱水物の放冷前に行うことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明（請求項４）の電気浸透脱水装置は、対向配置された電極と、対向する電極間に通電する通電手段と、対向する電極同士の間に配置された濾材と、該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段とを有する電気浸透脱水装置において、電気浸透脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の電気浸透脱水装置は、請求項４において、前記比表面積増大手段は、ケーシングの上部が大気に開放したスクリュコンベヤであることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の電気浸透脱水装置は、請求項４において、前記比表面積増大手段は、脱水物を分断処理する分断手段であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、電気浸透脱水部で脱水された脱水物を比表面積増大処理し、脱水物からの水蒸気の放散を促進する。これにより、脱水物の含水率を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）図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、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】実施の形態に係る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。
【図３】別の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である。
【図４】（ａ）図は異なる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、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】更に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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図（ａ）及び第２図は、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、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１図は脱水工程の様子を示しており、第２図は、この電気浸透脱水装置のベルト送り工程の様子を示している。
【００２２】
濾布よりなるコンベヤベルト１がローラ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。
【００２３】
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はローラ２の直近からローラ３の直近まで延在している。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、第１図（ｂ）の通り、コンベヤベルト１の搬送部の両サイドに側壁板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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、上端が電気浸透脱水装置の本体に固定され、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。
【００３０】
エアシリンダの上端は電気浸透脱水装置の本体であるビーム（図示略）に取り付けられている。このビームは、コンベヤベルト１の上方に固定設置されている。
【００３１】
各陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３に対しては、直流電源装置（図示略）から直流電流が通電される。
【００３２】
コンベヤベルト１から送り出された脱水汚泥を搬送するためにスクリュコンベヤ４０が設置されている。このスクリュコンベヤ４０は、ホッパ４１と、ケーシング４２と、該ケーシング４２内に配置されたスクリュ４３と、スクリュ４３を駆動するモータ４４等を備えている。ケーシング４２は、スクリュ軸心線と直交方向の縦断面形状が略Ｕ字形となっており、上部が大気に開放している。スクリュコンベヤ４０としては、２軸以上の多軸スクリュコンベヤ等が好適であるが、これに限定されない。
【００３３】
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、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。
【００３４】
電圧は、陽極ユニット２１〜２５が正、陰極板４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。
【００３５】
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。
【００３６】
このように陽極ユニット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。
【００３７】
第１図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、第２図の通り、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の搬送面の末端側上の脱水汚泥は、ローラ３を通り過ぎた位置でコンベヤベルト１からズリ落ちる如く落下し、スクリュコンベヤ４０のホッパ４１内に導入される。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。
【００３８】
スクリュコンベヤ４０のホッパ４１内に落下した脱水汚泥は、スクリュ４３によって攪拌されながらケーシング４２内を移動する。この間に脱水汚泥はほぐされ、比表面積が増大し、脱水汚泥中の水蒸気が大気中に放散される。このスクリュコンベヤ４０のケーシング４２の上面部が開放しているので、水蒸気は速やかに大気に放散される。これにより、スクリュコンベヤ４０から送り出される脱水汚泥の含水率は、ホッパ４１に導入されたときよりも低下する。
【００３９】
本発明では６０℃以上、特に８０℃以上の放冷前の脱水物に対し、比表面積増大処理を行うのが好ましい。
【００４０】
また、本発明では、比表面積増大処理により脱水物の比表面積が５倍以上、特に１０倍以上まで増大することが好ましい。
【００４１】
［別の実施の形態］
上記の実施の形態では、電気浸透脱水処理された脱水汚泥をスクリュコンベヤで攪拌してほぐすことにより脱水汚泥の比表面積を増大させて水蒸気の放散を促進しているが、第３図のように、電気浸透脱水処理された脱水汚泥に対し、コンベヤベルト１上でナイフユニット５０を押し当て、脱水汚泥を分断することにより、脱水汚泥の比表面積を増大させてもよい。このナイフユニット５０は、下向きの多数の刃（ナイフ）５１を備えており、シリンダ装置５２によって上下動される。なお、ナイフ５１によって脱水汚泥を完全に分断（割断）するのが好適であるが、完全には分断せず、溝が付く程度にナイフ５１を脱水汚泥に押し込むようにしてもよい。
【００４２】
ナイフ５１は、この実施の形態ではコンベヤベルト１の幅方向に延在しているが、コンベヤベルト１の長手方向に延在してもよく、井桁状に設けられてもよい。また、ナイフ５１の代わりにニードル（針）を脱水汚泥に突き刺し、針孔をあけることによって比表面積を増大させるようにしてもよい。
【００４３】
第４図では、電気浸透脱水処理された脱水汚泥を短冊状に分断するようにナイフプレート５５を陽極ユニット２５に隣接して配置している。
【００４４】
このナイフプレート５５は、プレート面をコンベヤベルト１の搬送方向としている。ナイフプレート５５は、コンベヤベルト１の幅方向に間隔をおいて複数個設けられている。ナイフプレート５５は、ホルダ５６の下面に取り付けられており、各々の下端はコンベヤベルト１の上面と接するか、それよりも若干上位に位置している。
【００４５】
コンベヤベルト１によって脱水汚泥が搬送されると、脱水汚泥がナイフプレート５５によって短冊状に分断され、比表面積が増大し、水蒸気の放散が促進される。
【００４６】
図示はしないが、コンベヤベルト１からの脱水汚泥を破砕機によって破砕して比表面積を増大させ、水蒸気の放散を促進させるようにしてもよい。
【００４７】
上記実施の形態の電気浸透脱水装置では陽極ユニット２ １〜２５とコンベヤベルト１及び陰極４によって汚泥を電気浸透脱水するようにしているが、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、第５図のように陽極ドラム６１と、陰極を兼ねるコンベヤベルト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。また、図示はしないが、本発明は濾材同士の間で被処理物を挟圧する形式の電気浸透脱水装置にも適用することができる。例えば、前記特許文献４（特公平７−７３６４６）、特許文献５（特許第３５７６２６９）、非特許文献１（水処理管理便覧Ｐ．３４０表８・６）のように１対の濾板間で圧搾膜及び電極を介して汚泥を挟圧する加圧圧搾型電気浸透脱水装置にも適用することができる。これらの場合も、脱水物をスクリュコンベヤ等によって比表面積増大処理し、脱水汚泥からの水蒸気の放散を促進する。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００４９】
＜比較例１＞
第１，２図に示す電気浸透脱水装置（ただし、スクリュコンベヤ４０は省略）を用い、含水率８２％の下水処理汚泥を電気浸透脱水処理した。運転条件は次の通りである。
【００５０】
陽極ユニットのコンベヤベルト搬送方向の配列数：５個
汚泥供給速度：１２Ｌ／ｈｒ
陽極ユニットへの印加電圧：６０Ｖ
コンベヤベルト末端位置における脱水汚泥（脱水ケーキ）の厚さ：１０ｍｍ
コンベヤベルト末端位置における脱水汚泥（脱水ケーキ）の温度：９０℃
【００５１】
上記の条件で汚泥の電気浸透脱水処理を行い、排出直後の９０℃の脱水ケーキの含水率を測定したところ、６９％であった。
【００５２】
＜実施例１＞
上記比較例１において、脱水ケーキを脱水直後に破砕し、目開き５ｍｍのふるいを通したうえで室温で自然冷却させ、含水率を測定したところ、６６％であった。
【００５３】
＜実施例２＞
上記比較例１において、シート状の脱水ケーキを室温で自然冷却したのち、破砕し目開き５ｍｍのふるいを通して含水率を測定したところ、６８％であった。
【００５４】
以上の実施例及び比較例より、本発明によると脱水汚泥の含水率が低下することが認められた。
【符号の説明】
【００５５】
１  コンベヤベルト
２，３  ローラ
４  陰極
５  ホッパー
６  トレー
８  貯槽
９  ポンプ
２１〜２５  陽極ユニット
３３  陽極板
４０  スクリュコンベヤ
４３  スクリュ
５０  ナイフユニット
５１  ナイフ
５５  ナイフプレート
【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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