(57)【要約】    【目的】凍結融解槽内の汚泥が均一に、かつ速やかに凍結、融解され、効率的に脱水処理される凍結融解装置を得る。    【構成】汚泥を注入する平板状の凍結融解槽１０の両面に隣接して平板状のブライン通流槽２０を配置し、冷ブラインタンク２２に貯えられた冷ブラインをブライン通流槽２０に通流して、凍結融解槽１０に収納した汚泥を凍結処理し、続いてブライン切替バルブ２６，２７を切替えて、温ブラインタンク２３に貯えられた温ブラインをブライン通流槽２０に通流して凍結した汚泥を融解処理する。【選択図】          図１
2005313013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮した汚泥を凍結させ、その後に融解させて脱水処理する凍結融解装置において、
汚泥を注入する平板状の凍結融解槽と、前記凍結融解槽内の前記汚泥を凍結と融解するための冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過するブライン通流槽を有し、前記ブライン通流槽が前記平板状の凍結融解槽に隣接して配置されていることを特徴とする凍結融解装置。
【請求項２】
前記ブライン通流槽が、前記平板状の凍結融解槽の両面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の凍結融解装置。
【請求項３】
前記ブライン通流槽が平板状であり、前記ブライン通流槽全体を均一に冷却または加温できる流路が、前記ブライン通流槽内部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の凍結融解装置。
【請求項４】
前記ブライン通流槽内部に形成されている前記流路が、前記ブライン通流槽内部の外周部と中央部との間に冷ブラインおよび温ブラインを渦巻き状に通流させる流路であることを特徴とする請求項３に記載の凍結融解装置。
【請求項５】
前記ブライン通流槽内部に形成されている前記流路が、冷ブラインおよび温ブラインを前記ブライン通流槽内部の外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成された流路であることを特徴とする請求項３に記載の凍結融解装置。
【請求項６】
濃縮した汚泥を凍結させ、その後に融解させて脱水処理する凍結融解装置において、
汚泥を注入する深さと幅と厚さとからなる平板状の凍結融解槽と、前記凍結融解槽内の前記汚泥の凍結と融解をするための、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過する、伝熱性部材からなる筒状のブライン流路を有し、前記凍結融解槽の前記深さと前記幅から形成される面全体が、前記筒状のブライン流路を介して伝熱性部材からなる板状伝熱板で覆われて構成されていることを特徴とする凍結融解装置。
【請求項７】
前記板状伝熱板が、前記凍結融解槽内で近接する前記筒状のブライン流路同士を互いに接合するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の凍結融解装置。
【請求項８】
前記板状伝熱板上に、前記筒状のブライン流路が当接して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の凍結融解装置。
【請求項９】
前記筒状のブライン流路と前記板状伝熱板からなるブライン通流部が、断熱材で覆われた前記凍結融解槽内の厚さ方向に少なくとも２枚以上配置することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の凍結融解装置。
【請求項１０】
濃縮した汚泥を凍結させ、その後に融解させて脱水処理する凍結融解装置において、
汚泥を注入する平板状の凍結融解槽と、前記凍結融解槽内の前記汚泥の凍結と融解をするための、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過するブライン流路とを有し、前記ブライン流路が、ブラインを前記凍結融解槽の内部の外周部と中央部との間に渦巻き状に通流させる流路からなることを特徴とする凍結融解装置。
【請求項１１】
前記凍結融解槽の内部に配置された前記ブライン流路が、冷ブラインおよび温ブラインを外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と、中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成された渦巻き状流路であることを特徴とする請求項１０に記載の凍結融解装置。
【請求項１２】
前記凍結融解槽の内部に温度センサを有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の凍結融解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水の排水から排出される汚泥を凍結、融解して脱水処理する際に用いられる凍結融解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水の原水中には浮遊懸濁物質、細菌、有機物質、藻類等が存在するので、凝集沈殿処理によって沈殿池では上澄水と汚泥に分離される。分離された汚泥は沈殿池内で堆積し、所定の時間帯で排出される。排出される汚泥は、大量の水分を含んでおり、固形物の濃度は 0.5〜2％であるので、固形物の濃度が 2〜10％となるように濃縮処理したのち、フィルタープレスなどのろ過方法を用いて固液分離処理を行っている。この汚泥の脱水処理には、このほか、ろ過濃縮した濃縮汚泥を凍結融解槽中に投入し、凍結したのち融解して脱水する凍結融解法が用いられている。
この凍結融解法は、汚泥中に含まれる水分および表面に付着した水分を冷凍させて、氷の結晶として成長させ、氷の成長とともに生じる体積膨張によって汚泥を圧縮して汚泥内部からさらに水分を流出させて、凍結させることによって脱水処理を行う方法であり、含水率の低い汚泥が得られるという特徴がある。また、この凍結融解法では汚泥に加わる機械的応力が相対的に小さくなるので、フィルタープレスなどを用いた場合に比較して粒子径が大きく、かつ密度の高い汚泥が得られる。したがって、この凍結融解法で得られる汚泥は再利用しやすいという特徴も持つ。
【０００３】
図１２は、特許文献１に開示されている従来の凍結融解槽の概略断面構成図である。図に見られるように、凍結融解槽９５の内部には、注入された汚泥９６を凍結または融解するための凍結融解手段としての熱交換用配管９７が組み込まれており、入側ブラインヘッダー９８から冷ブラインを供給して熱交換用配管９７に通流させ、出側ブラインヘッダー９９より排出することによって、凍結融解槽９５の内部に注入された汚泥９６が冷却され、凍結される。また、冷ブラインに換えて温ブラインを熱交換用配管９７に通流させれば、凍結した汚泥が加熱されて融解する。
【特許文献１】特開2001−334300号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、凍結融解法によって汚泥の脱水処理を行えば、含水率が低く、粒子径が大きく、かつ高密度の汚泥が得られるという利点がある。しかしながら、この凍結融解法に使用されている従来の凍結融解装置は、図１２のごとく、汚泥を注入する凍結融解槽９５と、この凍結融解槽９５に組み込まれた熱交換用配管９７からなる凍結融解手段とによって構成されており、凍結融解手段としての熱交換用配管９７に冷ブライン、あるいは温ブラインを通流させることによって凍結融解槽９５に注入された汚泥を凍結、あるいは融解しているので、汚泥の凍結速度および融解速度はブラインが通流する熱交換用配管９７からの距離に左右されることとなり、熱交換用配管９７に近接した位置にある汚泥ほど早期に凍結、あるいは融解され、熱交換用配管９７からより遠い位置にある汚泥ほど凍結、あるいは融解に時間を要することとなる。特に図１２のごとく凍結融解槽９５に熱交換用配管９７を組み込んで構成したものにおいては、凍結融解槽９５の内壁に近接する汚泥が熱交換用配管９７から特に遠い位置にあり、凍結、融解に長時間を要する可能性が強く、最悪の場合には凍結が不十分なまま、その後の脱水工程へと進んで、脱水機の目詰まり等の不具合を生じる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記のごとき従来技術の問題点を考慮してなされたもので、本発明の目的は、汚泥を注入する凍結融解槽とブライン通流部とを備え、ブライン通流部に冷ブラインを通流して汚泥を凍結させ、ブライン通流部に温ブラインを通流して凍結した汚泥を融解する凍結融解装置において、凍結融解槽内の汚泥がより均一に、かつより速やかに凍結、あるいは融解され、効率的に脱水処理される凍結融解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明においては、濃縮した汚泥を凍結させ、その後融解させて脱水処理する凍結融解装置を、
（１）汚泥を注入する平板状の凍結融解槽と、凍結融解槽内の汚泥を凍結、融解させるための冷ブラインおよび温ブラインを内部に通過させるブライン通流槽とを備えて構成し、かつ、上記のブライン通流槽を平板状の凍結融解槽に隣接させて配置することとし、
（２）さらに、上記のブライン通流槽を平板状の凍結融解槽の両面に隣接して配することとする。
（３）上記の（１）または（２）の凍結融解装置において、上記のブライン通流槽を平板状に形成し、かつ、ブライン通流槽の内部にブライン通流槽全体を均一に冷却または加温できる流路を形成することとし、例えば、
（４）上記の流路を、冷ブラインおよび温ブラインがブライン通流槽内部の外周部と中央部との間に渦巻き状に通流する流路を形成する。あるいは、冷ブラインおよび温ブラインをブライン通流槽内部の外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成した流路とする。
【０００７】
（５）あるいは、汚泥を注入する深さと幅と厚さとからなる平板状の凍結融解槽と、凍結融解槽内の汚泥の凍結と融解をするための、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過する、伝熱性部材からなる筒状のブライン流路とを備えて形成し、凍結融解槽の深さと幅から形成される面全体が、筒状のブライン流路を介して伝熱性部材からなる板状伝熱板で覆われた構成とする。
（６）上記の（５）において、凍結融解槽内で近接する筒状のブライン流路同士を互いに接合するように上記の板状伝熱板を配置することとする。
（７）上記の（５）において、板状伝熱板上に筒状のブライン流路を当接した構成とする。
（８）上記の（５）〜（７）のいずれかにおいて、筒状のブライン流路と板状伝熱板からなるブライン通流部を、断熱材で覆われた凍結融解槽内の厚さ方向に少なくとも２枚以上配置することとする。
【０００８】
（９）あるいは、平板状の凍結融解槽と、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過するブライン流路とを備えて構成し、かつ、このブライン流路を、冷ブラインおよび温ブラインが凍結融解槽内部の外周部と中央部との間に渦巻き状に通流する流路を形成することとする。
（１０）あるいは、このブライン流路を、冷ブラインおよび温ブラインを外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成した渦巻き状流路とする。
（１１）また、上記の（１）〜（１０）のいずれかにおいて、凍結融解槽の内部に温度センサを備えることとする。
【発明の効果】
【０００９】
上記の（１）のごとく、凍結融解装置を平板状の凍結融解槽と冷ブラインあるいは温ブラインが内部を通過するブライン通流槽とを備えて構成し、かつ、上記のブライン通流槽を平板状の凍結融解槽に隣接させて配置すれば、凍結融解槽内の汚泥とブライン通流槽の内部を通流する冷ブラインあるいは温ブラインとの距離がほぼ均一に保たれることとなるので、汚泥の凍結や、融解がほぼ均一に生じることとなる。また、さらに上記（２）のごとく、ブライン通流部を平板状の凍結融解槽の両面に隣接して配することとすれば、凍結融解槽内の汚泥は両面より冷却、あるいは加熱されるので、より効率的に処理されることとなる。さらに、上記の（３）のごとく、上記のブライン通流槽を平板状に形成し、かつ、ブライン通流槽の内部にブライン通流槽全体を均一に冷却または加温できる流路を形成すれば、平板状の凍結融解槽は、均一に冷却または加温される平板状のブライン通流槽に隣接して冷却または加温されるので、凍結融解槽に注入された汚泥はより均一に冷却または加温され、効率的に処理されることとなる。例えば、上記（４）のごとく、ブライン通流槽内部の流路を、外周部と中央部との間に渦巻き状に通流する流路を形成、あるいは、冷ブラインおよび温ブラインを外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成した流路とすれば、流路が平板状に高密度で配置されるので、コンパクトに構成され、かつ、極めて効率良く汚泥を冷却または加温することができる。
【００１０】
また、上記（５）のごとく、汚泥を注入する深さと幅と厚さとからなる平板状の凍結融解槽と、凍結融解槽内の汚泥の凍結と融解をするための、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過する、伝熱性部材からなる筒状のブライン流路とを備えて形成し、凍結融解槽の深さと幅から形成される面全体が、筒状のブライン流路を介して伝熱性部材からなる板状伝熱板で覆われた構成とすれば、筒状のブライン流路と板状伝熱板によって上記の面全体が覆われるので、汚泥の凍結や、融解がほぼ均一に生じることとなり、効率よく汚泥を冷却または加温することができる。このとき、上記（６）あるいは（７）のごとくとすれば、筒状のブライン流路と熱的にも機械的にも効果的に結合された板状伝熱板が得られるので、汚泥の凍結や、融解を特に効率よく行えることとなる。また、上記（８）のごとく筒状のブライン流路と板状伝熱板からなるブライン通流部を、断熱材で覆われた凍結融解槽内の厚さ方向に少なくとも２枚以上配置することととすれば、凍結融解槽内の汚泥と接触するブライン通流部の表面積が大幅に増大するので、同時に多量の汚泥を凍結、あるいは融解させることができる。
【００１１】
また、上記（９）のごとく、平板状の凍結融解槽と、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過するブライン流路とを備えて構成し、かつ、このブライン流路を、冷ブラインおよび温ブラインが凍結融解槽内部の外周部と中央部との間に渦巻き状に通流する流路を形成することとすれば、流路の間隔が均一で、かつ平板状のブライン流路が形成可能となるため、特に平板状の凍結融解槽と組み合わせて用いれば、コンパクトで効率の良い凍結融解装置が得られる。なお上記の（１０）のごとく、ブライン流路を、外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路と中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路とを交互に配置して構成した渦巻き状流路とすれば、よりコンパクトで効率の良いブライン流路が形成できる。
また、上記（１１）のごとく凍結融解槽の内部に温度センサを備えることとすれば、凍結融解槽の内部の汚泥の温度を監視しつつ運転することが可能となるので、凍結処理の際、この温度測定値が所定置Ａに達したとき凍結操作を停止して融解操作を行えば、汚泥の凍結状態が効果的に判断されて効率良く凍結操作が行われることとなる。また、融解処理の際、この温度測定値が所定置Ｂに達したとき融解操作を停止すれば、汚泥の融解状態が効果的に判断されて効率良く凍結操作が行われることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の凍結融解装置の最良の実施形態は、汚泥を注入して凍結と融解を行う平板状の凍結融解槽と、凍結融解槽中の汚泥を凍結と融解させるための冷ブラインおよび温ブラインを通流させる平板状のブライン通流部とを備えて構成し、上記の平板状のブライン通流部を平板状の凍結融解槽の両面に隣接させて配置した形態にあり、特に凍結融解槽の内部の所定位置に凍結操作の実施状態を監視する温度測定センサーを組込んだ装置が有効である。
また、本発明の凍結融解装置の他の最良の実施形態は、汚泥を注入する深さと幅と厚さとからなる平板状の凍結融解槽と、凍結融解槽内の汚泥の凍結と融解をするための、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過する、伝熱性部材からなる筒状のブライン流路とを備えて形成し、凍結融解槽の深さと幅から形成される面全体が、筒状のブライン流路を介して伝熱性部材からなる板状伝熱板で覆われて構成された形態にあり、この形態においても、凍結融解槽の内部の所定位置に凍結操作の実施状態を監視する温度測定センサーを組込んだ装置が特に有効である。
【００１３】
また、本発明の凍結融解装置の他の最良の実施形態は、平板状の凍結融解槽と、冷ブラインおよび温ブラインが内部を通過するブライン流路とを備えて構成し、かつ、このブライン流路を、冷ブラインおよび温ブラインが凍結融解槽内部の外周部と中央部との間に渦巻き状に通流する流路を形成した形態にあり、凍結融解槽の内部の所定位置に凍結操作の実施状態を監視する温度測定センサーを組込んだ装置が特に有効である。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の凍結融解装置の第１の実施例の基本構成を示すシステム図である。また、図２は、第１の実施例の凍結融解装置に組み込まれている凍結融解槽とブライン通流部の構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図である。
図１において、１０は汚泥を注入した平板状の凍結融解槽、２０は冷ブラインおよび温ブラインを通流させる平板状のブライン通流部であり、ブライン通流部２０は平板状の凍結融解槽１０の両面に配置されている。２１は冷凍機、２２は冷ブラインタンク、２３は温ブラインタンク、２４は冷ブラインポンプ、２５は温ブラインポンプ、２６，２７はブライン切替バルブ、２８は汚泥排出バルブ、２９は脱水装置である。凍結融解槽１０に注入された汚泥の凍結、融解処理は、ブライン切替バルブ２６，２７の切替えにより選択され、凍結処理の際は、冷ブラインタンク２２に貯えられた冷ブラインが冷ブラインポンプ２４によってブライン通流部２０へと送られ、凍結融解槽１０に注入された汚泥が冷却、凍結される。融解処理の際は、温ブラインタンク２３に貯えられた温ブラインが温ブラインポンプ２５によってブライン通流部２０へと送られ、凍結融解槽１０中に凍結されていた汚泥が加熱、融解される。融解後の汚泥は汚泥排出バルブ２８を開くことによって脱水装置２９へと排出される。
【００１５】
図２に見られるように、凍結融解槽１０とブライン通流部２０は、ボルト１２によって締付けて構成された平板状の凍結融解槽１０の両面にボルト１３によってブライン通流部２０を取付けることによって一体に形成されている。ブライン通流部２０の一方の下端にはブライン導入管１４が、また、相対する一方の上端にはブライン排出管１５が備えられており、汚泥の凍結処理の際には冷ブラインをブライン導入管１４から供給し、壁面を介して凍結融解槽１０を冷却する。また、凍結した汚泥を融解する際には温ブラインをブライン導入管１４から供給し、壁面を介して凍結融解槽１０を加熱する。凍結融解槽１０の内部の上端近傍には、注入された汚泥の温度を測定する温度センサー１６，１７，１８が組込まれており、これらの温度センサーの測定結果により、凍結、融解処理の制御が行われる。なお、温度センサーの取付け位置は凍結による汚泥の体積膨張を加味して決められており、本実施例の取付け位置は、ブライン通流部２０の上端から５〜１０mm下側の位置に対応している。
【００１６】
図３は、本実施例である図２の凍結融解処理装置における凍結処理の際の凍結融解槽１０の温度挙動の一例を示す特性図で、横軸はブライン通流部２０への冷ブラインの通流を開始してからの経過時間（ｈ）、縦軸は温度センサー１６で測定された温度（℃）である。本特性図に見られるごとく、汚泥の温度は、冷ブラインの通流開始後約２０分でほぼ０℃に達し、さらに冷ブラインの通流を進めると約５７分後に凍結して０℃以下へと温度の下降が始まる。したがって、この温度挙動を観察すれば、汚泥の凍結処理が完了したことを知ることができる。汚泥の温度が−１０℃へ達したのを検知して凍結が完了したものと見なすこととすれば、本実施例の凍結融解処理装置の凍結所要時間は約６２分と評価される。また、この温度挙動より凍結処理の完了を検知してブライン通流部２０へ通流するブラインを冷ブラインから温ブラインに切替えれば、凍結した汚泥は温ブラインにより加熱されて融解し、やがて０℃以上に温度が上昇する。したがって、温度センサーにより０℃以上に温度が上昇したことを検知して融解処理の完了を知ることができる。なお、本実施例の凍結融解槽１０には３個の温度センサー１６，１７，１８が組込まれているので、凍結処理の際にすべての温度センサーの０℃以下への下降によって凍結処理の完了を検知し、融解処理の際にすべての温度センサーの０℃以上への上昇によって融解処理の完了を検知することとすれば、凍結処理の完了、融解処理の完了がより的確に検知され、効率的な凍結、融解処理が実現可能となる。
【００１７】
なお、凍結融解槽１０中の汚泥はブライン通流部２０に近接した位置にあるものほど早期に凍結、あるいは融解処理されるので、制御に用いられる温度センサーの設置位置は、ブライン通流部２０から最も遠い位置、あるいは伝熱が最も悪く凍結に最も長時間を要する位置とすることが好ましい。
【実施例２】
【００１８】
本発明の凍結融解装置の第２の実施例は、第１の実施例の凍結融解装置のブライン通流部に替えて、図４に示した構成のブライン通流部を組込んで構成した凍結融解装置で、図４は本実施例のブライン通流部の正面側より見た内部構成図である。本構成のブライン通流部２０Ａは、平板状の容器の下端に近接して、複数の開口３３を備えたブライン導入管３１を配し、平板状の容器の上端に近接して、複数の開口３４を備えたブライン排出管３２を配して構成されている。
第１の実施例の凍結融解装置のブライン通流部２０では、図２（ａ）に示したように、下端の一方（図中左側下部）に配されたブライン導入管１４より上端の相対する一方（図中右側上部）に配されたブライン排出管１５へとブラインを通流させる構成であるため、ブラインを平板状の容器の面内に均一に流すことは困難で、例えば図２（ａ）の左側上部や右側下部にはブラインの流れの滞留部分が生じ易く、凍結融解槽中の汚泥の凍結や融解に偏りが生じ易いという難点があったが、図４に示した第２の実施例の構成のブライン通流部では、ブラインは、ブライン導入管３１に備えられた複数の開口３３より平板状の容器内部へと分散して導入され、ブライン排出管３２の複数の開口３４より分散して排出されるので、ブラインが面内をより均一に通流することとなり、効率良く凍結、融解処理が行われることとなる。
【実施例３】
【００１９】
第３の実施例は、第１、第２の実施例の凍結融解装置のブライン通流部に替えて、図５に示した構成のブライン通流部を組込んで構成した凍結融解装置であり、図５は本実施例のブライン通流部の正面側より見た内部構成図である。図５に見られるように、本実施例のブライン通流部は、平板状に形成したブライン通流槽４０の内部に、ブライン導入管４１より導入した冷ブラインおよび温ブラインをブライン通流槽４０内部の外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる通流路４３を配して構成されている。本構成においては、通流路４３が均一な間隔を保持して配置されているので、ブライン通流槽４０の全体が均一に冷却または加温されることとなる。なお、図５に示したブライン通流部ではブラインを外周部から中央部へと渦巻き状に通流させるものとしているが、中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる構成としてもよい。
【実施例４】
【００２０】
第４の実施例は、図６に示した構成のブライン通流部を組込んで構成した凍結融解装置であり、図６は本実施例のブライン通流部の正面側より見た内部構成図である。図６に見られるように、本実施例のブライン通流部は、平板状に形成したブライン通流槽５０の内部に、ブライン導入管５１より導入した冷ブラインおよび温ブラインをブライン通流槽５０内部の外周部から中央部へと渦巻き状に通流させる往路流路５３と、中央部から外周部へと渦巻き状に通流させる復路流路５４を交互に配置して構成されている。本構成では、往路流路５３と復路流路５４とが均一な間隔を保持して交互に配置されているので、ブライン通流槽５０の全体が均一に冷却または加温されることとなる。なお、本実施例においては、渦巻き状流路の最外層に、凍結処理をほぼ終了して温度上昇した冷ブライン、あるいは融解処理をほぼ終了して温度下降した温ブラインを通流させたのブライン排出管５２より排出させる構成としているが、例えば、図６の流路構成においてブラインの導入口と排出口とを取替えれば、渦巻き状流路の最外層に、凍結処理に使用される低温の冷ブライン、あるいは融解処理に用いられる温ブラインを通流させることができる。
【実施例５】
【００２１】
図７は、本発明の凍結融解装置の第５の実施例に用いられている凍結融解槽とブライン通流部の構成図で、（ａ）は上部断面図、（ｂ）は内部正面図である。図に見られるように、本実施例では、外部からの熱の侵入を防ぐためのウレタン材からなる断熱層６１を備えた平板状の凍結融解槽６０の内部に複数の平板型ブライン通流部を組込み、これらの複数の平板型ブライン通流部に形成された蛇行状の流路６４に、冷ブライン、あるいは温ブラインを並列に通流して、凍結融解槽６０に注入した汚泥６２を凍結、あるいは融解している。平板型ブライン通流部は、２枚の例えばステンレス板をシーム溶接６５により接合し、その間に空気圧あるいは水圧を加えて膨らませることによって、板状伝熱板に断面が六角形状や楕円形状の、等間隔に配された蛇行状の流路６４を備える構造に構成されており、それぞれの平板型ブライン通流部の蛇行状の流路６４同士の間隔を本実施例においては、例えば 40 mm、側端に配置された平板型ブライン通流部と断熱層６１の内壁との間隔を、平板型ブライン通流部の蛇行状の流路６４同士の間隔の半分に相当する20 mmに設定して凍結融解槽６０中に組み込んだ。本構成では、平板型ブライン通流部に接合された板状の伝熱板の端部を凍結融解槽６０の端部に連結して配置することによって、冷ブラインによる冷却と温ブラインによる加熱を均一に保持するとともに、平板型ブライン通流部を機械的に支持している。
【００２２】
図８は、第５の実施例の凍結融解装置における凍結処理の際の凍結融解槽６０のブラインおよび汚泥の温度挙動の一例を示す特性図である。本図において、横軸はブライン通流部６４へ冷ブラインの通流を開始してからの経過時間（分）、縦軸は温度センサーで測定された各部の汚泥の温度（℃）であり、図中の×印は、注入された冷ブラインの温度、◇印は、凍結融解槽６０の中央部でブライン通流部の中央部付近に設置された温度センサーＡ(図７参照)により検知された汚泥の温度、□印は、凍結融解槽６０の中央部でブライン通流部のシーム溶接部付近に設置された温度センサーＢ(図７参照)により検知された汚泥の温度、△印は、凍結融解槽６０の壁面近傍のブライン通流部の中央部付近に設置された温度センサーＣ(図７参照)により検知された汚泥の温度である。図８に見られるように、これら３ヶ所に設置された温度センサーＡ，Ｂ，Ｃにより検知された汚泥の温度は、ほぼ同一の温度を示しながら下降しており、冷ブラインの通流を開始してから５０分を越えた時点で温度が０℃以下へと下降し、５８分間経過した時点で凍結処理完了の目安である−１０℃へ達している。この−１０℃への到達所要時間、すなわち凍結処理所要時間は、上記の３個の温度センサーＡ，Ｂ，Ｃで同一の５８分であり、本構成においては、凍結融解槽６０内での汚泥の凍結が均一に、かつ短時間で効率的に行われていることが判る。
【００２３】
なお、本実施例においては、凍結融解槽の内部にブライン通流部を組込んで汚泥の凍結融解を行うものにおいて、上記のごとく、２枚のステンレス板をシーム溶接により接合し、その間に空気圧あるいは水圧を加えて膨らませることによって、断面が六角形や楕円形の蛇行状の流路を等間隔に形成し、蛇行状の流路とその流路を結合する板状伝熱板よりなるブライン通流部を構成しているが、本構成のブライン通流部は上記構成に限定されるものではなく、例えば図９に凍結融解槽とブライン通流部の上部断面図を示したごとく、ブライン通流管７２を伝熱性材料からなる薄板７３に溶接等によって当接し、等間隔に配された蛇行状の流路を形成する方法を用いても蛇行状の流路とその流路を結合する板状伝熱板よりなるブライン通流部を得ることができ、得られたこの種のブライン通流部を断熱層７４を備えた平板状の凍結融解槽７１の内部に組込めば、第５の実施例と同様の性能を有する凍結融解装置が得られる。
【００２４】
また、図７、および図９に示した実施例においては、凍結融解槽の内部にブライン通流部を組込んで汚泥の凍結融解を行うものにおいて、ブライン通流部を、等間隔に配された蛇行状の流路とその流路を板状の伝熱板で結合してなるブライン通流部により構成しているが、このブライン通流部を構成するブライン通流管が蛇行状の流路である必要はなく、例えば、図１０に示したごとき等間隔に配置された渦巻き状流路からなるブライン通流部８２を用いることもできる。この場合には、渦巻き状のブライン通流部８２を図１０のごとく円形断面を有する凍結融解槽８１の内部に組込み、ブライン通流部８２の側端と凍結融解槽８１の内壁との間隔をブライン通流部８２の管同士の間隔の半分の距離に設定して凍結、融解処理を行えば、凍結融解槽８１の内面周辺に注入された汚泥も、中央部に注入された汚泥と同様に均一に凍結、融解されるので、均一に、かつ効率的に汚泥の冷凍、融解を行うことのできる冷凍融解装置が得られる。
【００２５】
また、図１０に示したブライン通流部は、円形の等間隔に配置された渦巻き状流路によって構成されているが、使用可能な渦巻き状流路は円形に限定されるものではなく、これを収納する凍結融解槽の形状に対応した形状が選定される。例えば平板状の凍結融解槽が用いられる場合には、例えば第４の実施例において図６に示した渦巻き状流路と類似の図１１のごとき方形状のものでもよい。また、図１０に示したブライン通流部のごとくブラインを外周部から中央部へと通流する一方向流路にかぎらず、中央部から外周部へと通流する一方向流路でもよく、図１１のように外周部から中央部へと通流する往路流路と中央部から外周部へと通流する復路流路からなる往復流路により構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上述べたように、冷凍融解装置を本発明のごとく構成すれば、未凍結部分を生じることなく均一で効率的な凍結処理、さらには融解処理を実施可能となるので、処理時間の大幅な短縮が可能となる。したがって、本装置は、上水の排水より排出される汚泥の脱水処理に効果的に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の凍結融解装置の第１の実施例の基本構成を示すシステム図
【図２】第１の実施例の凍結融解装置の凍結融解槽とブライン通流部の構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図
【図３】第１の実施例の凍結融解処理装置による凍結処理の際の凍結融解槽１０の温度挙動の一例を示す特性図
【図４】本発明の凍結融解装置の第２の実施例のブライン通流部の内部構成図
【図５】本発明の凍結融解装置の第３の実施例のブライン通流部の内部構成図
【図６】本発明の凍結融解装置の第４の実施例のブライン通流部の内部構成図
【図７】本発明の凍結融解装置の第５の実施例の凍結融解槽とブライン通流部の構成図で、（ａ）は上部断面図、（ｂ）は内部正面図
【図８】第５の実施例の凍結融解処理装置における凍結処理の際の凍結融解槽のブラインおよび汚泥の温度挙動の一例を示す特性図
【図９】本発明の凍結融解装置の他の実施例の凍結融解槽とブライン通流部の上部断面図
【図１０】本発明の凍結融解装置の他の実施例の凍結融解槽とブライン通流部の内部正面図
【図１１】本発明の凍結融解装置の他の実施例の凍結融解槽とブライン通流部の内部正面図
【図１２】従来の凍結融解装置の凍結融解槽の概略断面図
【符号の説明】
【００２８】
１０    凍結融解槽
１１    シートパッキング
１６，１７，１８    温度センサー
２０，２０Ａ    ブライン通流部
２１    冷凍機
２２    冷ブラインタンク
２３    温ブラインタンク
２６，２７    ブライン切替バルブ
２９    脱水装置
４１    ブライン導入管
４２    ブライン排出管
【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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