(57)【要約】【課題】  高効率、コンパクトな含水物の電気浸透脱水装置を提供する。【解決手段】  陰極ボークスと陽極とを交替に複数設置により電極の面積を多くする。陰極の両側ともろ布を設置しない構造は電極の設置と移動に便利になると同時にペースト状のような含水物にも適用できる。電極水平方向両端の傾斜した棒を用いて電極との回転及び上下移動式の連結により、各電極間の距離をお同じ値に維持しながら、縮小することができ、各電極間の均一な電気浸透脱水が可能となる。含水物タンクの設置と空気圧による含水物の押し出しは含水物の均一な装入が可能となる。本発明で高効率、コンパクト、スムーズに操作できる含水物の電気浸透脱水が可能となる。【選択図】図７
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【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いて、含水物と接触する陰極面の反対側に水の流通経路を具備した陰極ボックスと陽極とを交替に複数設置し、陰極は金属のアミで構成し、陰極の両側ともろ布を設置しない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２】
電極の水平方向の両端に、陰極と陽極との間に柔軟な電気絶縁材料を用いて連結する構造を備えたことを特徴とする請求項１に記載の含水物の電気浸透脱水装置。
【請求項３】
電気浸透脱水過程において各電極間の距離を同じ値に維持しながら、陰極と陽極間の距離を小さくなるように電極を移動させ、電気浸透脱水することを特徴とする請求項１に記載の含水物電気浸透装置の脱水方法。
【請求項４】
少なくとも含水物を装入する装入工程と、電場により含水物を脱水する電気浸透工程と、電気浸透工程で得られた脱水済み物を排出する排出工程とを順次に間欠的に行うことを特徴とする含水物の電気浸透脱水方法。
【請求項５】
電極の下部に開閉できる回転板を設置し、前記含水物装入工程及び電気浸透工程において電極板と接触した閉状態になり、脱水済み物の排出工程においては電極から離れた開状態になることを特徴とする請求項１に記載の電気浸透脱水装置。
【請求項６】
含水物と接触する陰極の反対側の陰極ボークス下部に水出口が設置され、当該水出口が真空ポンプの入口と接続する構造を備えたことを特徴とする請求項１に記載の含水物電気浸透脱水装置。
【請求項７】
陰極も陽極も地面に垂直して縦方向に設置した電極ユニットの上部に、上下移動できる含水物貯留タンクが設置され、当該タンクの含水物入口は含水物を輸送するスクリュー機の出口と接続され、当該タンクの底部にある含水物出口は前記電極ユニットの上部と接触でき、当該タンクの上部にある空気入口は圧縮空気タンクの出口と接続され、当該タンクの上部に低圧空気タンク又は大気に連通した出口を設置す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８】
前記含水物貯留タンクの外側に、電気により振動する振動器を据え付けたことを特徴とする請求項７に記載の含水物気浸透脱水装置。
【請求項９】
電極ユニットの下部にベルトコンベアを設置し、排出された脱水済み物を載せ、脱水機の外まで移動できる機構を備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。
【請求項１０】
電極の水平方向の両端において陰極と陽極のどちらかに回転軸又は回転軸受けを設置し、他の方は上下方向に溝又はレールを設置して、当該回転軸又は回転軸受けと溝又はレールとを、傾斜的に設置された棒で連結し、当該回転軸又は回転軸受けとの連結点は回転可能な構造とを、溝又はレールとの連結点は上下移動可能な構造とを備えた請求項１に記載の含水物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、機械による脱水は極めて困難である。このような難脱水性含水物は機械脱水の後に、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、円筒式の陽極を採用した場合では所要の空間に対して電極の面積が限られ小さいため、機械の能力を高くするのは困難である。フェイルタープレス型電気浸透脱水機は脱水中に含水物の厚さが脱水につれて薄くなるため、陰極と陽極間の距離も小さくしなければならないが、工程上の実現は難しい。また、ベルトプレスやスクリュープレスで脱水した下水汚泥のような含水物は流動性が欠けて、原料含水物の装入は困難な操作とされる。これらの原因で電気浸透装置が大掛かりになり、機械の効率を高めることが困難とされていた。従って、高効率、コンパクトな電気浸透脱水装置が望まれている。
【発明の概要】
【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、高効率、コンパクトな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に記載の含水物の電気浸透脱水装置は、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いて、含水物と接触する陰極面の反対側に水の流通経路を具備した陰極ボックスと陽極とを交替に複数設置し、陰極は金属のアミで構成し、陰極の両側ともろ布を設置しない構造を備えたことを特徴とする。図１に示したように、金属アミで構成した陰極１は直接含水物５と接触し、この接触面の反対側に水の流通経路２を設け、金属アミ以外の通路の周辺は板で囲んで陰極ボークス３を構成する。陰極ボークスは二つの金属アミを一つのボークスにしたのは制作費も材料費も節約できるが、二枚のアミの間に板を入れ、二つの室にしても構いません。また、強度を高めるためにボークスの中に支持機構を設けてもよい。この陰極ボークス３と陽極４の間に含水物５を入れ、電場（図示せず）の作用で電気浸透脱水を行う。陰極ボークスと陽極を交替に何組も平行的に配置して電極ユニットを構成できる（図に含水物は一つだけ表示、他の電極間の含水物は図示せず）。陰極ボックスと陽極とを交替に複数設置により、少ない敷地に電極の面積を多くすることができる。陰極の両側ともろ布を設置しない構造は電極の設置と移動に便利になると同時にペースト状のような流動性の欠ける含水物、例えばベルトプレスにより脱水された下水汚泥にも適応することが可能となる。
【０００６】  請求項２に記載の含水物の電気浸透装置は、電極の水平方向の両端に、陰極と陽極との間に柔軟な電気絶縁材料を用いて連結する構造を備えたことを特徴とする。図２ａのように電極の水平方向の両端に柔軟な電気絶縁材料６を用いて陰極ボークス３と陽極４の電極の端部を連結させる。図２ｂに示したように垂直方向から見て電気絶縁材料６は電極と同じ高度にした方が望ましい。これで電極間の含水物を外に漏れることを防ぎながら、電気浸透過程における電極間の距離の縮短に対応できる。また、柔軟な電気絶縁材料は性能だけ満足できれば、特に制限がない。例えばゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールなどが挙げられるがこれらに限らない。電気絶縁材料を用いるため、電極間の電気短絡を防止できる。
【０００７】  請求項３に記載の含水物電気浸透装置の脱水方法は、電気浸透脱水過程において各電極間の距離を同じ値に維持しながら、陰極と陽極間の距離を小さくなるように電極を移動させ、電気浸透脱水することを特徴とする。これで各電極間にも電極と含水物とは良好な接触が保たれ、効率的な電気浸透脱水が可能になる。
【０００８】  請求項４に記載の含水物電気浸透装置の脱水方法は、少なくとも含水物を装入する装入工程と、電場により含水物を脱水する電気浸透工程と、電気浸透工程で得られた脱水済み物を排出する排出工程とを順次に間欠的に行うことを特徴とする。これらの工程は本発明の電気脱水装置の電気浸透脱水の基本的な工程ユニット、この工程ユニットの繰り返しの操作で脱水は続けて行うことが可能となる。
【０００９】  請求項５に記載の電気浸透脱水装置は、電極の下部に開閉できる回転板を設置し、前記含水物装入工程及び電気浸透工程において電極板と接触した閉状態になり、脱水済み物の排出工程では電極から離れた開状態になることを特徴とする。図３に示したように電極の下に回転板７を配置する。この回転板は図３ｂに示したように二つの板で構成しても、図３ｃのような一つの板で構成しても構わない。この回転板の閉状態では電極間の含水物が電極間の空間から落ちないように支えることができ、開状態では脱水済み物を排出ことができる。また、回転板は電気絶縁性を有する材質が要求され、且つ表面の摩擦係数が低いことが望まれる。例えば、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリビニールなどが挙げられるがこれらに限られない。
【００１０】  請求項６に記載の電気浸透脱水装置は、含水物と接触する陰極の反対側の陰極ボークス下部に水出口が設置され、当該水出口は真空ポンプの入口と接続する構造を備えたことを特徴とする。図４に示したように陰極ボークス３の下部に水出口１２を設け、真空ポンプ１３の入口１４と接続される。真空ポンプで吸い取った水を出口１５から排出する。陰極ボークス中の真空の範囲は絶対圧で０．０９から０．０２ＭＰａでよい。陰極ボックスに集めた水を真空で吸い取って取り除くことにより効率的な電気浸透脱水を実現することができる。
【００１１】  請求項７に記載の電気浸透脱水装置は、陰極も陽極も地面に垂直して縦方向に設置した電極ユニットの上部に、上下移動できる含水物貯留タンクが設置され、当該タンクの含水物入口は含水物を輸送するスクリューフィーダーの出口と接続され、当該タンクの底部にある含水物出口は前記電極ユニットの上部と接触でき、当該タンクの上部にある空気入口は圧縮空気タンクの出口と接続され、当該タンクの上部に低圧空気タンク又は大気に連通した出口を設置する構造を備えたことを特徴とする。図５に示したように含水物貯留タンク１６の上部に含水物入口１７を設け、含水物輸送機のスクリューフィーダーの出口（図示せず）と接続され、下部に含水物出口１８を設け、当該タンクが垂直的に下がったら、この含水物出口が電極と接触できる。タンク１６の上部に圧縮空気入口１９を圧縮空気タンク（図示せず）の出口と接続し、空気の出口２０は低圧タンク（図示せず）の入口に接続、又は大気に連通する。含水物貯留タンクの上下移動は含水物の装入をスムーズに進むと同時に装入工程以外の工程では電極ユニットと接触しないことより電極の移動などに支障のない操作が可能となる。また、空気圧による含水物の押し出しは含水物装入工程における含水物の装入を均一的に行うことが可能となる。
【００１２】  請求項８に記載の電気浸透脱水装置は、前記含水物貯留タンクの外側に、電気により振動する振動器を据え付けたことを特徴とする。図５含水物貯留タンク１６に電気振動器２１を据え付ける。電気振動器は複数設置してもよいし、設置場所は特に制限されない。ペースト状のような含水物、例えばスクリュープレスやベルトプレスで脱水した下水汚泥の場合、含水率は８０％前後で流動性が欠けているため、貯留タンク内において良好な分布が困難とされている。この振動器の振動により、汚泥の分布を改善でき、均一な汚泥の装入が可能となる。
【００１３】  請求項９に記載の電気浸透脱水装置は、電極ユニットの下部にベルトコンベアを設置し、排出された脱水済み物を載せ、脱水機の外まで移動できる機構を備えたおとを特徴とする。図３に示したように電極の下に回転ローラー９やベルト８で構成したベルトコンベアを設置する。このベルトコンベアの設置により、電極ユニットから排出された脱水済み物を移動方向１０のように脱水機の外に運ぶことができる。
【００１４】  請求項１０に記載の電気浸透脱水装置は、電極の水平方向の両端において陰極と陽極のどちらかに回転軸又は回転軸受けを設置し、他の方は上下方向に溝又はレールを設置して、当該回転軸又は回転軸受けと溝又はレールとを、傾斜的に設置された棒で連結し、当該回転軸又は回転軸受けとの連結点は回転可能な構造とを、溝又はレールとの連結点は上下移動可能な構造とを備えたことを特徴とする。図６に示したように、陽極の水平方向の両端に回転軸２２、陰極の水平方向の両端に上下方向に溝２３を設置し、傾斜的に配置した連結棒２４で陰極と陽極を連結させる。連結棒２４は陽極の回転軸２２を円心にして回転すると同時に、陰極の溝２３に沿って上下移動する。連結点については、図６ｂのように電極側は軸２２なら、連結棒側は軸受け２４ａにして回転できるようにする。逆に図６ｃのように電極側は軸受け２２ａなら連結棒側は軸２４ｂの構造にして回転できるようにする。同じく図６ｄのように電極側は溝２２なら、連結棒側は溝内に挿入して移動できる挿入移動端子２５を配置して移動できるようにする。逆に図６ｅのように電極側はレール２６なら連結棒側はレールを嵌め込むことができる嵌め込み移動端子２７を配置して移動できるようにする。このような構造で陰極と陽極とを一つ一つにつなげていけば、各電極間の距離をお同じ値に維持しながら、縮小することができ、各電極間の均一な電気浸透脱水が可能となる。また、電極のサイズにより、電極の水平方向の両端には前記の構造体を複数設置してもよい。一般にいえば陽極の両端は回転方式で、陰極ボークスの両端は移動方式が望ましいが、逆でも機能的には問題がない。電極間の絶縁を実現するために、連結棒を絶縁材料にしても、電極の両端に設置した回転軸又は軸受け、溝又は挿入移動端子、レール又は嵌め込み移動端子の少なくとも片方に電気絶縁材料を用いることが必要である。なお、請求項１０に電極基本ユニットについて説明したが、これらの基本ユニットを同じ構造で連結すれば望まれる装置になる。この構造で請求項３に記載の電気透析方法を実現することが可能となる。本発明の電極間傾斜棒連結構造を採用することにより、電極の移動は電極間の含水物により移動動力を伝えることではなく、油圧又は電気モーターから傾斜棒に伝わり、傾斜棒から電極に伝わって移動することになる。従って電極の移動及び電極間の距離は正確に制御することが可能となる。
【００１５】  前記電気透析脱水機の電極板は垂直的に設置することが望ましいが多少の傾斜も構わない。また、電極板の移動動力は表示しなかったが、油圧でも電気モーターでも、人力でも構わない。電極の重量を支えるために電極の水平方向両端に重量を受ける支持構造が欠かせないが通常の機械の知識で設計すればよい。
【発明の効果】
【００１６】  本発明によれば、陰極ボークスと陽極とを交替に複数設置により電極の面積を多くすることができる。陰極の両側ともろ布を設置しない構造は電極の設置と移動に便利になると同時にペースト状のような含水物にも適用できる。電極水平方向両端の傾斜した棒を用いて電極との回転及び上下移動式の連結により、各電極間の距離をお同じ値に維持しながら、縮小することができ、各電極間の均一な電気浸透脱水が可能となる。含水物タンクの設置と空気圧による含水物の押し出しは含水物の均一な装入が可能となる。本発明で高効率、コンパクト、スムーズに操作できる含水物の電気浸透脱水が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】陰極ボークスと陽極とを平行的に複数配置した概略図である。
【図２】陰極と陽極の水平方向の端部を柔軟な電気絶縁材料を用いて連結することを示した概略図である。
【図３】電極下部の開閉回転板と脱水済み物の搬出用ベルトコンベアを示した概略図である。
【図４】陰極ボークス下部の水出口と真空ポンプとの接続を示した概略図である。
【図５】含水物を電極間に装入するための含水物貯留タンク構造を示した概略図である。
【図６】陰極と陽極との水平方向の端部において電極間の距離を同じ値に維持しなら、縮められる連結構造を示した概略図である。
【図７】電気浸透装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】    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】
【００１９】  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７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陽極を使用して電気浸透脱水させ、脱水ケーキを得た。電極下の回転板は図３ｃに示したような一つの板の構造を採用する。陰極と陽極間の最大距離は２５ｍｍで、電圧は２０Ｖに制御する。
【実施例２】
【００２０】  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る。
図７に示した電気浸透脱水装置を用いる。ベルトプレスで含水率を８２％まで脱水した汚泥をスクリュー機で含水物貯留タンクに押し入れ、０．０２ＭＰａの圧縮空気で押し出して電極ユニットに装入する。含水物貯留タンクは装入工程では位置を下げ、電極と接触するが、その他の工程では位置を上げ、電極と接触しないようにする。陰極と陽極間の最大距離は２０ｍｍで、電圧は１５Ｖに制御する。電極下の回転板は図３ｂに示したような二つの板により構成する。電極水平方向両端の移動機構は図６ｂと図６ｄの構造を採用する。電極間の傾斜棒は絶縁材料のナイロンを使用する。回転軸と移動溝は金属材料を使用する。陰極ボークスの水は真空ポンプで吸い取り、真空ポンプと陰極ボークスの間に真空タンクを設けて真空タンク圧力は絶対圧０．０８ＭＰａに制御する。脱水済み汚泥はベルトコンベアを用いて輸送トラックに載せる。汚泥貯留タンクの脇に電気振動器２１を据え付ける。また、電極の移動動力は油圧を採用する。
【実施例３】
【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２とほぼ同じである。異なるのは電極下の回転板は図３ｃに示した構造を採用する。また、電極水平方向両端の移動機構は図６ｃと図６ｅに示した構造を採用する。電極間の傾斜棒はステンレスで製作され、回転軸は金属製、移動溝は絶縁材料のポリエチレンを使用した。０．０８ＭＰａの圧縮空気で押し出して電極ユニットに装入する。
【符号の説明】
【００２２】１      陰極金属アミ
２      陰極ボークス内における水の流通経路
３      陰極ボークス
４      陽極
５      含水物
６      陰極と陽極の水平方向端部の間における柔軟な電気絶縁材
７      電極下部における開閉回転板
８      脱水済み含水物搬出ベルトコンベアのベルト
９      ベルトコンベアの回転ローラー
１０    ベルトコンベアに載せた脱水済み含水物の移動方向
１１    電極下部における開閉回転板の回転軸
１２    陰極ボークスの水出口
１３    真空ポンプ
１４    真空ポンプ入口
１５    真空ポンプ出口
１６    含水物貯留タンク
１７    含水物貯留タンクの含水物入口
１８    含水物貯留タンクの含水物出口
１９    圧縮空気入口
２０    空気出口
２１    含水物貯留タンクの電気振動器
２２    陽極板における回転軸
２２ａ  陽極における回転軸受け
２３    陰極ボークスにおける傾斜連結棒移動用溝
２４    傾斜設置の連結棒
２４ａ  傾斜連結棒の回転軸受け
２４ｂ  傾斜連結棒における回転軸
２５    陰極ボークスにおける溝内の傾斜連結棒挿入移動端子
２６    陰極ボークスにおける傾斜連結棒移動用レール
２７    陰極ボークスにおける傾斜連結棒の嵌め込み移動端子
【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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