(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電所から排出された高含水率石炭灰スラリーの脱水装置において、
水平断面形状が一定な筒体状で、有底の一体物からなる脱水槽と、該脱水槽の水平断面形状よりやや小さく、脱水槽に貯留されたスラリー上面に載置される蓋体と、該蓋体に設けられた濾材とを備え、
蓋体でスラリー上面を覆ったときに蓋体の自重によりスラリーに圧縮効果を促し、スラリーの水分が濾材を通過するようにした、
ことを特徴とするスラリー脱水装置。
【請求項２】
蓋体を鋼板で構成し、該鋼板に孔部を形成し、該孔部に濾材を設けた、
ことを特徴とする請求項１に記載のスラリー脱水装置。
【請求項３】
蓋体を複数の金網で構成し、該金網のメッシュを細かくすることにより濾材として機能を持たせた、
ことを特徴とする請求項１に記載のスラリー脱水装置。
【請求項４】
蓋体に重しを載置自在に設けた、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスラリー脱水装置。
【請求項５】
蓋体の上部に水中ポンプを設け、蓋体の濾材を通過した濾過水を排出する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスラリー脱水装置。
【請求項６】
蓋体の上方にサブタンクを設け、該サブタンクに上記蓋体に設けた水中ポンプにより排出された濾過水を貯留した、
ことを特徴とする請求項５に記載のスラリー脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スラリー、特に高含水率スラリーの脱水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電所において石炭燃焼時に大量の石炭灰（フライアッシュなど）が発生する。このような石炭灰はセメント原料としてリサイクルされる他、灰処分場で土地造成のため使用される。
【０００３】
石炭灰のうちセメント原料に使用しないものは、ＪＰＰ（ジェットパルジョンポンプ）を用いて、水分が９９％程度の高含水率スラリーの状態で発電所構内の石炭灰処分場へ移送される。
【０００４】
このように移送された高含水率石炭灰スラリーは多量の水分を含むことから流動性が高く、直ちに埋立に使用することが出来ない。そのため、高含水率石炭灰スラリーは、灰処分場内の遊水池で貯留して水分を抜き流動性を低下させ、パワーショベル等での取り扱い可能な状態になった後、処分場内の埋立などに使用される。
【０００５】
このように高含水率石炭灰スラリーを灰処分場内の遊水池で貯留して水分が抜けるのを待つには長期間（数ヶ月〜数年）かかりすぎるため現実的でない。また、少しでも短期間での脱水処理を行おうとすると広大な場所が必要となる。
【０００６】
また、高含水率スラリーの脱水処理する方法として以下の特許文献１〜３のように機械式脱水技術（遠心脱水、ろ過脱水等）や加熱乾燥技術などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９７６３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６０１９号公報
【特許文献３】特開平０５−０００８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、石炭灰に酸性の洗浄液を加えて灰スラリー化する処理装置と、灰スラリーを脱水し、脱水後の固形分を洗浄し、再度脱水する遠心脱水機と、を有し、洗浄灰に残存する塩類を低減する石炭灰等の焼却灰の処理システムが記載されている。このようにスラリーの脱水処理には遠心脱水機が用いられている。
【０００９】
また、特許文献２には、ダイオキシン類を含む汚染水に吸着材を付加して、フィルタープレスにより濾過することで汚染物質を封じ込める汚染処理対象物の処理方法が記載されている。このようにスラリーの脱水処理にはフィルタープレスが用いられている。
【００１０】
さらに、特許文献３には、石炭灰を苛性ソーダ液によってゼオライト化したスラリーを真空脱液装置を用いて脱水した後のゼオライトを、蒸気等の熱源によって乾燥するゼオライトの乾燥方法が記載されている。このようにスラリーの脱水処理には真空脱液装置が用いられている。
【００１１】
以上のように、いずれの特許文献１、２、３に記載されている脱水処理技術も、機械式脱水技術での遠心力やフィルタープレス（ポンプによる圧力）や真空脱液装置等の動力を用いて高含水率スラリー中の水分と固形物を分離し流動性を低下させるものである。
【００１２】
このような脱水処理技術にあっては多額の設備費とエネルギーが必要であり、コスト面から石炭灰処分場内での石炭灰の脱水に用いることは実用的でない。
【００１３】
他にも高含水率スラリーの脱水処理技術に加熱乾燥技術などがあるが、いずれにしても多額の設備費とエネルギーが必要であり、コスト面から石炭灰処分場内での石炭灰の脱水に用いることは実用的でない。
【００１４】
このような高含水率スラリーの脱水処理について石炭火力発電所において問題とされているほか、海底、川底などの浚渫作業にて排出された底泥や建設工事現場から排出される建設汚泥においても高含水率スラリーの処分に関し同様の問題があった。
【００１５】
そのため、エネルギーを使わず、高額な機械装置の必要の無い簡易で安価なスラリー脱水装置の開発が求められている。
【００１６】
そこでこの発明は、高含水率スラリーに上に蓋体を載せ、この蓋体の荷重による圧縮効果を利用して高含水率スラリーの脱水を行うことで、石炭灰処分場内で低コストで高含水率スラリーの脱水処理を可能にするスラリー脱水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】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、火力発電所から排出された高含水率石炭灰スラリーの脱水装置において、水平断面形状が一定な筒体状で、有底の一体物からなる脱水槽と、該脱水槽の水平断面形状よりやや小さく、脱水槽に貯留されたスラリー上面に載置される蓋体と、該蓋体に設けられた濾材とを備え、蓋体でスラリー上面を覆ったときにスラリーの水分が濾材を通過するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、蓋体の荷重によりスラリーの水分が濾材を通過して蓋体上方に移動する。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のスラリー脱水装置において、蓋体を鋼板で構成し、該鋼板に孔部を形成し、該孔部に濾材を設けた、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のスラリー脱水装置において、蓋体を複数の金網で構成し、該金網のメッシュを細かくすることにより濾材として機能を持たせた、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１から３に記載のスラリー脱水装置において、蓋体に重しを載置自在に設けた、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１から４に記載のスラリー脱水装置において、蓋体の上部に水中ポンプを設け、上記濾材を通過した濾過水を排出する、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５に記載のスラリー脱水装置において、蓋体の上方にサブタンクを設け、該サブタンクに上記水中ポンプにより排出された濾過水を貯留した、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、蓋体の荷重によりスラリーへの圧縮効果を利用して脱水を行うことができ、高額な装置や新たなエネルギーの投入をすることなく、比較的早期にスラリーの脱水処理を行うことができ、脱水処理したスラリーを脱水槽ごと重機などで移動させることができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、蓋体を鋼板で構成し、該蓋体の形成した孔部に濾材を設けたので、比較的重量のある鋼板と濾材との構成のみで、スラリーに荷重を加えることができ、スラリー脱水装置を比較的安価に提供することができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、蓋体を金網で構成し、この金網のメッシュを細かくしたことで濾材として機能を持たせたので、部品点数を少なく安価なスラリー脱水装置を提供することができる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、蓋体に重しを載置自在に設けたので、載置する重しの数あるいは重量を調整することにより、スラリーに加える荷重を調整することができ、スラリーの状態に合わせて脱水を行うことができる。
【００２８】
請求項５の発明によれば、蓋体の上部に水中ポンプを設け、濾材を通過した濾過水を排出するようにしたので、濾材にかかる通過方向とは逆方向の圧力を排除することができ、濾材の濾過機能を低下させず効率よく脱水処理することができる。
【００２９】
請求項６の発明によれば、蓋体の上方にサブタンクを設け、水中ポンプにより排出された濾過水をサブタンクに貯留するようにしたので、貯留した濾過水が重しとなってスラリーに荷重を加えることになり、さらに効率よく脱水処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図２〜図５とともに、この発明の第１の実施の形態にかかるスラリー脱水装置を示すもので、本図は全体概略図を示す。
【図２】脱水槽に蓋体を落とす前の状態を示す斜視図である。
【図３】脱水槽に蓋体を落とした状態を示す斜視図である。
【図４】図３の状態で脱水槽を垂直に切った状態を示す断面図である。
【図５】蓋体の濾材が設けられた濾過部を拡大して示す断面図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態にかかるスラリー脱水装置を示し、その蓋体の斜視図である。
【図７】図８とともにこの発明の第３の実施の形態にかかるスラリー脱水装置を示し、本図は蓋体とその上方に設けたサブタンクを分解して示す分解斜視図である。
【図８】蓋体を脱水槽内に落とした状態で脱水槽を垂直に切った状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、この発明の第１の実施の形態にかかるスラリー脱水装置を概略的に示すもので、石炭火力発電所から排出される高含水率石炭スラリーの脱水装置に適用したものである。
【００３２】
貯水槽１０は比較的広く浅い上部槽１１と上部槽１１の一端底部が深くなった沈殿槽１２とからなる（図１）。この第１の実施の形態においては沈殿槽１２は貯水槽１０の一端部に形成したが、その位置は限定されず、貯水槽１０の中央部であっても良い。
【００３３】
上部槽１１の底部は沈殿槽１２に近づくに従い深くなるように傾斜され、これにより、上部槽１１に注がれた高含水率石炭灰スラリーは沈殿槽１２に向かって流入することになる。
【００３４】
沈殿槽１２の底部には水中ポンプ１３が設置されており、後述するように沈殿槽１２に溜められた濃縮石炭灰スラリーを外部に排出するようになっている。
【００３５】
また、上部槽１１の一部には満水になったときにそのスラリーの上澄水がオーバーフローするように排出口（図示は省略する。）が設けられている。
【００３６】
このような貯水槽１０には図示しない石炭火力発電所から排出された高含水率石炭灰スラリー１４が上部槽１１に注がれると、沈殿槽１２に向かって流れ、沈殿槽１２から徐々に溜まり上部槽１１まで高含水率石炭灰スラリー１４で満たされる。
【００３７】
貯水槽１０に注がれた高含水率石炭灰スラリー１４は、沈殿槽１２にその固形物が多く沈殿し始めて、貯水槽１０の上部は固形物が除去された上澄水１５に、また、沈殿槽１２に固形物を多く含む濃縮石炭灰スラリー１６に、分離される。
【００３８】
そして、貯水槽１０が高含水率石炭灰スラリー１４で満たされると、上述のように図示しない排水口からその上澄水１５だけがオーバーフローして図示しない遊水地に移送される。
【００３９】
一方、沈殿槽１２に貯留された固形物を多く含んだ濃縮石炭灰スラリー１６は水中ポンプ１３により吸い上げられて、隣接する脱水槽２０に移送される。
【００４０】
脱水槽２０は水平断面形状が一定な四角筒体状をおり、この脱水槽２０に上記濃縮石炭灰スラリー１６が注がれる。
【００４１】
脱水槽２０はその内容量がたとえば５０００Ｌくらいの大きさで、重機で持上げられ移動可能な大きさとされている。
【００４２】
このように濃縮石炭灰スラリー１６が貯留された脱水槽２０に蓋体３０が濃縮石炭灰スラリー１６の上面に載置される。
【００４３】
蓋体３０は鋼板からなり所用の重量を有する。所要の重量とは後述するように脱水槽２０に注がれた濃縮石炭灰スラリー１６の上面に蓋体３０を載置したときに蓋体３０の荷重により濃縮石炭灰スラリー１６に圧縮効果を促し、その水分が抽出できる程度の重量である。
【００４４】
蓋体３０の大きさは脱水槽２０の内側にほぼぴったり嵌り、かつ脱水槽２０内を上下方向に移動できる程度の大きさとされている。
【００４５】
蓋体３０にはマトリックス状に円形の孔部３１、３１、・・・が形成されており、これら孔部３１、３１、・・・に濾材３２、３２、・・・がそれぞれ配置されている。
【００４６】
具体的には、蓋体３０の孔部３１よりやや大きな円形の金網が３枚重なって１つの濾材３２を構成する。そして濾材３２は孔部３１の周縁に置かれた状態で上からリング状の濾材押え板３３により蓋体３０に固定される（図５）。
【００４７】
濾材３２は金網で構成され、メッシュの目開きは０．５ｍｍ以下に形成され、このような金網が３枚重なった状態で上記孔部３１を覆うように設けられている。これにより、濃縮石炭灰スラリー１６のうち水分のみが濾材３２を通過（濾過）できるようになっている。
【００４８】
濾材３２としての金網は織網でもパンチングメタルでもどちらでも良いが、濾過時の圧力の吸収度を考慮したとき、織網の方が圧力吸収度が高く耐久性に富み好ましい。
【００４９】
濾材３２は上述のように濾材押え板３３により蓋体３０に固定されているため、この濾材押え板３３を蓋体３０に対して着脱自在にすることにより、濾材３２を交換することが容易になる。
【００５０】
また、この実施の形態においては濾材３２のメッシュの目開きを０．５ｍｍ以下のものを例に挙げたが、場合によっては異なったメッシュの目開きにする場合に簡単に金網の交換をすることができる。
【００５１】
蓋体３０の上面ほぼ中央部には水中ポンプ３４が配置され、後述するように濾材３２を通過した濾過水３５が蓋体３０上面に溜まったときに適宜排出される。
【００５２】
そして、濃縮石炭灰スラリー１６が注がれた脱水槽２０に蓋体３０が載置されると、蓋体３０の自重で濃縮石炭灰スラリー１６を圧縮する。これにより、濃縮石炭灰スラリー１６の水分（濾過水３５）のみが濾材３２、３２、・・・を通過し、蓋体３０の下側に残留する石炭灰スラリーはさらに濃縮され、濃縮石炭灰スラリー１６の脱水処理が徐々に行われることになる。
【００５３】
濾材３２を濾過された濾過水３５は水中ポンプ３４により、上述の貯水槽１０の上澄水１５と同じく遊水地に排出される。
【００５４】
蓋体３０の上面では、濾過水３５が流入して来るが水中ポンプ３４により排出されるため濾材３２の上面には濾過水３５が一定以上に増加しないため、濾材３２にかかる通過方向とは逆方向の圧力を小さく保て、濾材３２の濾過機能を低下させずに効率よく脱水処理することができる。
【００５５】
このように、脱水槽２０内で蓋体３０の自重により濃縮石炭灰スラリー１６は脱水処理が行われると、その流動性が低下していき、いずれ、パワーショベル等での取り扱い可能な状態になる。
【００５６】
そして、このように脱水処理が完了した石炭灰スラリーは脱水槽２０ごとを重機で持上げられ、処分場内の埋立などに使用される。
【００５７】
このような石炭火力発電所から排出された高含水率石炭灰スラリー１４を脱水処理して埋立などに使用可能になるまで、従来のように自然乾燥していた場合、半年〜１年を要していたが、この第１の実施の形態のような脱水処理した場合、約数週間で埋立などに使用可能な状態になった。
【００５８】
図６はこの発明の第２の実施の形態を示し、蓋体４０の斜視図である。この第２の実施の形態にかかる蓋体４０は、上記第１の実施の形態にかかる蓋体３０が鋼板に濾材３２、３２、・・・を配設していたのに対して、金網そのものが蓋体でありかつ濾材である点で相違する。
【００５９】
蓋体４０は脱水槽２０の内側にほぼぴったり入り、かつ脱水槽２０内を上下方向に移動できる程度の大きさをした金網で構成されている。
【００６０】
蓋体４０を構成する金網はたとえば、メッシュの目開きは０．５ｍｍ以下の金網が３枚重なって構成されている。
【００６１】
蓋体４０の上面ほぼ中央部には水中ポンプ４１が配置され、後述するように濾材として機能する蓋体４０を通過した濾過水３５が蓋体４０上面に溜まったときに適宜排出するようになっている。
【００６２】
蓋体４０の四隅には後述する重しを位置決めするための位置決めピン４２、４２、・・・が立設され、この位置決めピン４２、４２、・・・は３枚の金網を束なる固定具としても機能している。
【００６３】
重し４３はやや肉厚の円盤状に形成されその中央部には上記位置決めピン４２が貫通する小孔が形成されている。
【００６４】
４つの重し４３、４３、・・・はほぼ同じ重量で形成され、蓋体４０が脱水槽２０内で濃縮石炭灰スラリー１６に載置され下方に移動していく際にバランスよく水平状態が確保されるようになっている。
【００６５】
また、４つの重し４３、４３、・・・は、濃縮石炭灰スラリー１６の上面に蓋体４０を載置したときに蓋体４０の荷重により濃縮石炭灰スラリー１６に圧縮効果を促し、その水分が抽出できる程度の重量になっている。
【００６６】
このように重し４３、４３、・・・は着脱自在になっているため、異なった重量の重しに変更することができ、濃縮石炭灰スラリー１６の状態（含水率、粘度など）によって適宜変更することが可能である。
【００６７】
図７及び図８はこの発明の第３の実施の形態を示す。この第３の実施の形態にかかる蓋体５０は、上記第１の実施の形態にかかる蓋体３０が鋼板に濾材３２、３２、・・・を配設していただけであったのに対して、その上方にサブタンクを設けた点で相違する。したがって、蓋体５０の説明はサブタンクを設けた点について主に説明する。
【００６８】
蓋体５０は鋼板からなり、マトリックス状に濾材５１、５１、・・・が配置され、その上面ほぼ中央部に水中ポンプ５２が配置されている。
【００６９】
蓋体５０の四隅にはサブタンク５３を支える支柱５４、５４、・・・が立設されている。サブタンク５３はその平面形状が蓋体５０よりやや小さく形成されており、濾過（脱水）処理が進み脱水槽２０内を下降したときに、サブタンク５３の外面が脱水槽２０の内壁に接触しない程度になっている。
【００７０】
サブタンク５３のほぼ中央部には筒体５５が設けられており、該筒体５５の内孔はサブタンク５５の底部を貫通し、蓋体５０の上方に連通されている。また、筒体５５の高さはサブタンク５３の側壁とほぼ同じ高さに形成されている。
【００７１】
そして、蓋体５０に配置された水中ポンプ５２の排出チューブ５６が上記筒体５５の内孔を下から貫通しその先端部が筒体５５の上端より突出されている。筒体５５の上端から突出された排出チューブ５６はフック状に折り曲げられからその先端口がサブタンク５３内に向けられている。
【００７２】
このように構成された第３の実施の形態にかかる蓋体５０は、脱水槽２０内に貯留された濃縮石炭灰スラリー１６の上に載置されると、その自重で濃縮石炭灰スラリー１６を圧縮することになり、これにより濃縮石炭灰スラリー１６の水分のみが濾材５１、５１、・・・を通過し、蓋体５０の上面側に濾過され、脱水処理が行われる。そして、蓋体５０の上面側に濾過された濾過水３５は水中ポンプ５２により排出されサブタンク５３内に移送される。
【００７３】
このとき、蓋体５０の上面側の濾過水３５が一定以上に増加しないため、濾材５１、５１、・・・にかかる通過方向とは逆方向の圧力を小さく保て、濾材３２の濾過機能を低下させることはない。
【００７４】
なお、サブタンク５３の容量については詳述しなかったが、濃縮石炭灰スラリー１６から脱水される濾過水の容量を十分に受け入れられる大きさとしても良いし、また、サブタンク５３内に別の水中ポンプを配設して、サブタンク５３が満水になることを防止するようにしても良い。
【００７５】
この第３の実施の形態にかかる蓋体５０にあってはサブタンク５３の濾過水３５が流入するため、蓋体５０にかかる重量が徐々に増し、濃縮石炭灰スラリー１６にさらなる圧縮効果を促すことになる。
【００７６】
通常、濾過（脱水）処理が進むに連れ、濃縮石炭灰スラリー１６の濃縮度が高くなるため濾過機能の低下が見られるが、この第３の実施の形態にかかる蓋体５０にあっては濾過（脱水）処理が進むに連れ、サブタンク５３の重量が増していくことになり、濾過機能の低下が差ほどでもなく、効率よく脱水処理を行うことができる。
【００７７】
以上、この発明の各実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の各実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の各実施の形態では、石炭火力発電所から排出された高含水率石炭灰スラリー１４の脱水処理についで説明したが、これに限らず、海底、川底などの浚渫作業にて排出された底泥や建設工事現場から排出される建設汚泥においても高含水率スラリーの脱水処理に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１４   高含水率石炭灰スラリー（高含水率スラリー）
１６   濃縮石炭灰スラリー（濃縮スラリー）
２０   脱水槽
３０   蓋体
３２   濾材
３４   水中ポンプ  
３５   濾過水
４０   蓋体
４１   水中ポンプ
４３   重し
５０   蓋体
５１   濾材
５２   水中ポンプ
５４   サブタンク
【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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