(57)【要約】      （修正有）【課題】ろ過室を加熱する加熱プレートを改良して真空吸引を組合せ、熱効率とケーキの剥離性を向上させた加熱式フイルタープレスとろ過方法を提供する。【解決手段】加熱プレート５とダイアフラムろ板でろ過室を形成し、そのろ過室にろ布を吊設した加熱式フイルタープレスにおいて、表面に加熱流路を形成した樹脂芯板３２に、突起を設けたろ過床４３と、その突起の裏面に凹溝を形成した金属加熱板３３を張設して加熱プレート５を構成し、加熱プレート５の加熱装置とろ過室の減圧装置を併設したもので、金属加熱板３３が薄くなり、ろ過室への熱伝導効率が向上し、放熱ロスも少なくなる。加熱プレート５の機構が簡単で製作が容易となり、金属加熱板３３の強度も増加して、組立も容易となる。【選択図】図３
2005238051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱プレート（５、５ａ）とダイアフラムろ板（６、６ａ）を交互に並列してろ過室（２６、２６ａ、２６ｂ）を形成し、加熱プレート（５、５ａ）に加熱装置（１２）を配設して、ろ過室（２６、２６ａ、２６ｂ）に一対のろ布（２１、２１）を吊設したフイルタープレスにおいて、表面に加熱流路（３６）を形成した樹脂芯板（３２、３２ａ）に、金属加熱板（３３、３３ａ）を張設して加熱プレート（５、５ａ）を構成すると共に、樹脂芯板（３２、３２ａ）の周縁部に加熱流路（３６）の供給孔（３７、３７ａ）と排出孔（３８、３８ａ）を設け、加熱装置（１２）に接続したことを特徴とする加熱式フイルタープレス。
【請求項２】
上記樹脂芯板（３２、３２ａ）に張設する金属加熱板（３３、３３ａ）の表面に多数の突起（４０）を設け、ろ液溝（４２）を形成するろ過床（４３）としたことを特徴とする請求項１に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項３】
上記樹脂芯板（３２、３２ａ）に張設する金属加熱板（３３、３３ａ）に成形加工を施して、金属加熱板（３３、３３ａ）のろ過床（４３、４３ａ）に突起（４０）と、その突起（４０）の裏面に凹溝（４１）を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項４】
上記加熱プレート（５）またはダイアフラムろ板（６）の周縁部に、ろ過室（２６）に連通するろ液排出路（４７、５６）に真空吸引装置（１８）を接続したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項５】
上記加熱プレート（５）とダイアフラムろ板（６）を凹面状に形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項６】
上記樹脂芯板（３２）に張設する金属加熱板（３３ａ）を凹面状に形成し、樹脂芯板（３２）の支持床（３５）の傾斜部まで被覆させたことを特徴とする請求項５に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項７】
上記樹脂芯板（３２ａ）を平板状に形成し、その支持床（３５ａ）に金属加熱板（３３）を張設して加熱プレート（５ａ）を構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項８】
上記平板状の加熱プレート（５ａ）と平滑な凹面状のダイアフラムろ板（６ａ）でろ過室（２６ｂ）を形成し、加熱プレート（５ａ）の前面にろ布（２１）を吊設して、ダイアフラムろ板（６ａ）を直接ケーキに接触させることを特徴とする請求項７に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項９】
上記ダイアフラムろ板（６）の代わりに、フイルタープレート（５７、５７ａ）としたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項１０】
上記凹面状に形成した樹脂芯板（３２）に金属加熱板（３３、３３ａ）を張設して加熱プレート（５、５ｂ）を構成し、フイルタープレート（５７ａ）を平板状に形成したことを特徴とする請求項９に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項１１】
上記平板状の加熱プレート（５ａ）と凹面状のフイルタープレート（６３）でろ過室（６９）を形成し、フイルタープレート（６３）の支持床（６５）にウエッジワイヤー（６６）を張設して、加熱プレート（５ａ）とフイルタープレート（６３）に直接ケーキを接触させることを特徴とする請求項９に記載の加熱式フイルタープレス。
【請求項１２】
樹脂芯板（３２）に金属加熱板（３３）を張設した加熱プレート（５）と、芯板（５３）にダイアフラム（５４）を張設したダイアフラムろ板（６）を交互に並列してろ過室（２６）を形成し、このろ過室（２６）に一対のろ布（２１、２１）を吊設して、ろ過室（２６）の加熱装置（１２）と減圧装置（１８）を併設したケーキの脱水乾燥装置において、圧力が０．３〜０．５ＭＰａの原液をろ過室（２６）に６０〜３６０分間圧入して原液を濃縮した後、ろ過室（２６）の濃縮汚泥を０．７〜１．５ＭＰａのダイアフラム（５４）の圧搾圧力で圧搾しながら、加熱温度１１０℃〜１２０℃の蒸気を供給すると共に、２１０〜１６０Ｔｏｒｒに減圧して沸点を低下させ、引き続きケーキの加熱とろ過室（２６）の減圧を行ないながら、ケーキ水分が限界水分近くになるまで３０〜６０分間圧搾脱水することを特徴とする加熱式フイルタープレスの脱水乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上水汚泥、下水汚泥及び産業排水汚泥等の処理に適したフイルタープレスに関し、特に、ろ過室を加熱する加熱プレートを改良して、フイルタープレスのろ過室の汚泥性状を改良し、必要に応じて真空吸引を組合せて、ろ過室のケーキを脱水乾燥させる加熱式フイルタープレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の浄水施設や下水処理場では、原水の水質の悪化により排水処理設備の能力が低下している。また、最終処分地の減少からケーキの処分方法が問題となっており、ケーキの減容化や有効利用の研究が急がれている。従来、加圧力が加えられるフイルタープレスは、固液分離装置として多く採用されている。ダイアフラムろ板を利用したフイルタープレスはろ過性の悪いケーキに対しても使用が可能であるが、脱水機単独ではケーキ内部にある内部保留水分が圧搾しても完全に除去できない。この水分除去を効率的に行うために、フイルタープレス内部の温度を高め、ケーキを間接加熱する装置が提案されている。例えば、特許文献１には、樹脂性ろ板に加温室を有する熱伝導パネルを配設し、このろ板とダイアフラムろ板で構成するろ過室に減圧装置を併設してケーキの加温と吸引により脱水ケーキの含水率を低減させる装置が開示してある。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３４２２２号公報（請求項８及び請求項１０、段落番号００２４乃至段落番号００２６、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の加熱ジャケットで脱水ケーキを加熱し、ろ過室を減圧してケーキ中の水分を低減させる装置は、熱伝導率が高いので速く乾燥する利点がある。真空度を高めることにより沸点が下がり、ケーキ中の水分が蒸発しやすくなるものであるが、ろ板表面に貼り付ける加熱ジャケットが比較的大きくなり、熱ロスも大きくなる。ジャケット形式の加熱装置は、機構が複雑となり製作も困難で、加熱ジャケットのスケールの付着状態が確認できず、清掃が難しくなる。ろ過室を加熱しながら原液を供給するその脱水方法は、熱エネルギーがろ液とともに排出されて、ケーキへの熱伝導効率が悪くなり、乾燥時間も長くなり、期待する程の結果が得られない。
【０００５】
この発明は、金属ろ材を簡略化して熱伝達効率を改善し、加熱・減圧方法を工夫したもので、断熱性のある樹脂芯板に金属加熱板を張設して加熱プレートを構成し、圧搾時点から加熱手段を組み込んで、必要に応じて真空吸引を併用して熱効率とケーキの剥離性を向上させた加熱式フイルタープレスとそのろ過方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の要旨は、加熱プレートとダイアフラムろ板を交互に並列してろ過室を形成し、加熱プレートに加熱装置を配設して、ろ過室に一対のろ布を吊設したフイルタープレスにおいて、表面に加熱流路を形成した樹脂芯板に、金属加熱板を張設して加熱プレートを構成すると共に、樹脂芯板の周縁部に加熱流路の供給孔と排出孔を設け、加熱装置に接続したもので、ろ過室を加熱して汚泥中の有機物の性状を変化させ、濃縮汚泥の粘性と比抵抗が低下して脱水性が改善される。特に含水率が低下して通水性が悪くなる加熱プレート側のろ布面のケーキのろ過性を改善し、熱効率とケーキの剥離性を向上させる。ダイアフラムろ板はケーキの高圧搾が可能となり、圧搾水を使うため、熱による劣化がない。
【０００７】
加熱プレートを構成する金属加熱板の表面に多数の突起を設け、ろ液溝を形成するろ過床としたもので、ろ過床への伝熱面積が広くなり加熱効率が良くなり、ろ液の排出流路も確保される。樹脂芯板に張設する金属加熱板は、好ましくは、成形加工を施して、金属加熱板のろ過床に突起とその突起の裏面に凹溝を形成すれば、加熱体を薄くして体積が小さくなり、ろ過床への熱伝導効率が向上し、放熱ロスも少なくなる。機構が簡単で製作が容易となり、成形加工により金属加熱板の強度が増加する。芯板に金属ろ過板を貼り付けるだけなので、組立も容易となる。
【０００８】
加熱プレートまたはダイアフラムろ板の周縁部に、ろ過室に連通するろ液排出路に真空吸引装置を接続すれば、ろ過室が減圧されて沸点が低下して、ケーキ中の水分の蒸発温度を下げることができる。発生した湿潤空気とろ布やダイアフラムろ板のろ過面に残存する水滴を排出することができる。脱水時間の短縮と含水率の低いケーキが得られる。ろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板は、略対称に凹面状としたので、難ろ過性のケーキであっても濃縮汚泥の粘性と比抵抗が低下して、ろ過性と剥離性が改善されたケーキとなり、ろ布走行式フイルタープレスを用いた短時間処理に適する構造となり、大容量処理が可能となる。
【０００９】
樹脂芯板に張設する金属加熱板は、樹脂芯板の支持床の凹面状の傾斜部まで被覆させてもよいもので、加熱プレートの凹面状の全面からの加熱が可能となり、熱伝導効率が更に良くなり、ケーキが均一に乾燥できる。ろ過室を形成する樹脂芯板は、平板状に形成した支持床に金属加熱板を張設して加熱プレートを構成してもよく、加熱プレート全体が平面であり、片側のケーキ全体に金属加熱板が接触し、均等に乾燥することができる。脱水性が改善された乾燥ケーキはろ布を振動させるだけで排出が可能となり、ろ布固定式のフイルタープレスに適するものである。なお、ダイアフラムろ板側のろ布を用いずに、平板状の加熱プレートと平滑な凹面状のダイアフラムろ板でろ過室を形成し、加熱プレートの前面にろ布を吊設して、ダイアフラムろ板を直接ケーキに接触させてもよいもので、ケーキは塑性変形してダイアフラムから剥離され、ケーキは自重で排出させることができる。構成部品が少なくなり、製作費が安くなる。
【００１０】
上記ダイアフラムろ板の代わりに、フイルタープレートを使用してもよいもので、ろ過性の良い無機質を多く含む原液に適するもので、大容量処理に適するものである。また、凹面状に形成した樹脂芯板に凹面状の金属加熱板を張設して加熱プレートを構成し、フイルタープレートを平板状に形成してもよく、加熱プレート側のケーキの加熱面が粉状化して、その自重でケーキを剥離させることも可能となる。そして、ろ布を用いずに、上記平板状の加熱プレートと凹面状のフイルタープレートでろ過室を形成し、フイルタープレートの支持床にウエッジワイヤーを張設して、加熱プレートとフイルタープレートに直接ケーキを接触させてもよく、ケーキが直接加熱プレートに接触して熱伝導効率が向上し、ケーキの乾燥を短時間で行うことができる。金属ろ材であるウエッジワイヤーは加熱しても劣化がなく、剥離性も良く、洗浄しなくてもろ過特性の低下がない。
【００１１】
上記の加熱式フイルタープレスを用いた脱水乾燥方法が、樹脂芯板に金属加熱板を張設した加熱プレートと、芯板にダイアフラムを張設したダイアフラムろ板を交互に並列してろ過室を形成し、このろ過室に一対のろ布を吊設して、ろ過室の加熱装置と減圧装置を併設したケーキの脱水乾燥装置において、圧力が０．３〜０．５ＭＰａの原液をろ過室に６０〜３６０分間圧入して原液を濃縮した後、ろ過室の濃縮汚泥を０．７〜１．５ＭＰａのダイアフラムの圧搾圧力で圧搾しながら、加熱温度１１０℃〜１２０℃の蒸気を供給すると共に、２１０〜１６０Ｔｏｒｒに減圧して沸点を低下させ、引き続きケーキの加熱とろ過室の減圧を行ないながら、ケーキ水分が限界水分近くになるまで３０〜６０分間圧搾脱水するもので、ろ過室のケーキは圧搾されながら汚泥中の有機物の性状を変化させ、濃縮汚泥の粘性と比抵抗が低下して脱水性が改善される。特に含水率が低下して通水性が悪くなっている加熱プレート側のろ布面のケーキのろ過性を改善し加熱面のケーキ表面が粉状化されて加熱プレートから剥離し易くなる。更に、真空吸引によりろ過室が減圧されて沸点が低下し、水分が蒸発してケーキ中の含水率がさらに少なくなる。熱伝導効率とケーキの剥離性を向上させて、脱水時間の短縮と含水率の低いケーキを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は上記のように構成してあり、樹脂芯板に金属加熱板を張設した加熱プレートとダイアフラムろ板またはフイルタープレートでろ過室を形成したので、加熱ジャケットのような熱ロスがなく、体積も小さい加熱体となる。加熱プレートの機構が簡単で製作も容易となり、従来技術のように構造が複雑となることもない。加熱プレートの金属加熱板は、成形加工により突起を形成するので、薄い金属加熱板となり、加熱プレートの放熱面積が拡大されて、金属加熱板の強度が増加する。そして、加熱プレートの内部は、金属加熱板を外せば、スケールの付着状態が確認でき、加熱ジャケットのようにスケール等の清掃が困難となることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係る加熱式フイルタープレスを図面に基づき詳述すると、先ず、図１は加熱式フイルタープレスのフローチャートであつて、この発明のフイルタープレス１は、フロントフレーム２とリアーフレーム３に水平レール４が配設してあり、水平レール４に加熱プレート５・・・とダイアフラムろ板６・・・が交互に並列してある。並列した加熱プレート５・・・とダイアフラムろ板６・・・はルーズな装置（図示せず）で連結してあり、リアーフレーム３に支架した締付シリンダー７で開閉自在としてある。フイルタープレス１には、圧入ポンプ８で原液を供給するスラッジ貯槽９と、圧搾ポンプ１０でダイアフラムろ板６に圧力水を供給する受水槽１１が配設してある。また、加熱プレート５に蒸気または高温水を供給するボイラー１２と、加熱した排熱を回収する回収タンク１３が循環ポンプ１４を介して循環回路を構成してある。そして、フイルタープレス１で固液分離したろ液を集水するろ液槽１６に、熱交換器１７を介して真空ポンプ１８が配設してある。なお、符号１９は蒸気または高温水の循環回路に設けた開閉弁、符号２０はリリーフ弁である。
【００１４】
図２はろ布を張設した加熱プレートとダイアフラムろ板の縦断面図であって、加熱プレート５とダイアフラムろ板６の間に一対のろ布２１、２１が配設してあり、このろ布２１、２１の上端部に給液板２２を狭持して合着してある。ろ布２１は加熱プレート５に直接接触させるため、耐熱性の高いポリエステル製としてある。加熱プレート５とダイアフラムろ板６の上方に駆動スプロケット２３、２３が配設してあり、合着したろ布２１、２１の上端部に駆動チェーン２４を連結して、駆動スプロケット２３、２３のどちらか一方に掛け回してある。加熱プレート５とダイアフラムろ板６の下方に一対のリターンロール２５、２５が配設してあり、一対のろ布２１、２１の下端部は前後のリターンロール２５、２５に近づく方向から遠ざかる方向にそれぞれ掛け回してある。
この前後に隣接するろ布２１、２１の下端部を合着して、駆動スプロケット２３に掛け回した駆動チェーン２４の他端に連結してある。
【００１５】
図２の加熱プレート５とダイアフラムろ板６を閉板した時に、一対のろ布２１、２１間にろ過室２６を形成し、加熱プレート５とダイアフラムろ板６を開板した時に、このろ布２１、２１がシーソー状に昇降できるようにしてある。加熱プレート５とダイアフラムろ板６の上部に前後に貫通する原液供給路２７、２８が配設してあり、給液板２２に給液路２９が形成してある。加熱プレート５とダイアフラムろ板６を閉板した時に、加熱プレート５とダイアフラムろ板６の原液供給路２７、２８を連通させ、狭持する給液板２２の給液路２９からろ過室２６に原液を供給する回路を形成し、圧入ポンプ８の原液供給圧を０．３〜０．５ＭＰａとしてある。なお、符号３０は駆動チェーンのガイドローラーである。
【００１６】
図３は加熱プレートの正面図であって、加熱プレート５は、周縁部をシール面３１とした樹脂芯板３２の表裏面に金属加熱板３３が張設してあり、ビス３４で固定してある。この実施例では、樹脂芯板３２は、耐薬品性と耐磨耗性に優れ、保温性のあるポリプロピレン製としてある。図４は樹脂芯板の正面図であって、樹脂芯板３２のシール面３１の内側に凹面状の支持床３５が形成してあり、支持床３５にジグザグ溝の加熱流路３６を穿設してある。樹脂芯板３２の上部のシール面３１に加熱流体の供給孔３７と、その下部のシール面３１に排熱流体の排出孔３８が設けてあり、加熱流路３６の上端部と下端部に開口してある。加熱プレート５の基材となるポリプロピレン製の樹脂芯板３２は、断熱性がよく、シール面３１の周縁部からの放熱が防止できる。なお、この実施例では、蒸気等を上方から供給し、下方から排出させる構造としてあるが、下方から供給し、上方から排出させてもよいものである。符号３９は金属加熱板３３の固定用のビス穴である。
【００１７】
図５は金属加熱板の正面図であって、樹脂芯板３２に張設する金属加熱板３３は、アルミニウムまたはステンレス等の伝導性と塑性変形に優れた金属にプレスで球帯状に成形加工を施してある。なお、この成形加工は長方形状としてもよいものである。図６に示すように、金属板の表面に多数の突起４０を打ち出して、塑性変形させた突起４０の裏面に凹溝４１を形成させてある。金属加熱板３３はプレスで成形加工を行うので、薄い素材で強度も増加して、製作が簡単となる。金属加熱板３３の表面に打ち出した多数の突起４０・・・の間にろ液溝４２が形成され、その表面をろ過床４３としてある。加熱プレート５のろ過床４３は放熱面積が広くなり、ケーキとの接触面積が拡大され、加熱プレート５の組立も容易となる。図３の実施例では、樹脂芯板３２の支持床３５の平面部に張設してあるが、図７に示すように、凹面状の傾斜部まで金属加熱板３３ａを被覆させてもよいもので、加熱プレート５の凹面状の全面から加熱してケーキを均一に乾燥できる。なお、小型の加熱プレート５にあっては、アルミニウムまたはステンレス板の裏面に溝加工を施してもよいものである。符号４４はビス３４の取付穴である。
【００１８】
図３に示すように、加熱プレート５の上部の供給孔３７に供給管４５と、その下部の排出孔３８に排熱管４６が取付けてある。この加熱プレート５の供給管４５と排熱管４６が、図１に示す、ボイラー１２と回収タンク１３にそれぞれ接続してあり、ボイラー１２に直結した循環ポンプ１４で加熱した蒸気または高温水を加熱プレート５に圧送し、加熱流体の循環経路を構成している。ポリプロピレン製の樹脂芯板３２を使用するので、供給温度を１１０〜１２０℃としてある。図４に示すように、樹脂芯板３２のシール面３１の下端側壁に前後に貫通するろ液排出路４７が設けてあり、ろ液排出路４７に金属加熱板３３の表面に連通するろ液孔４８が開口してある。樹脂芯板３２のシール面３１の下端側壁に前後に貫通する、圧搾水通路４９が設けてある。なお、加熱プレート５の樹脂芯板３２の両肩部に水平レール４に支架するアーム５０が配設してある。
【００１９】
図８はろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板の横断面図であって、ダイアフラムろ板６は、周縁部を取付面５１としてその内側に凹面状の支持床５２を形成した芯板５３に、ダイアフラム５４が張設してあり、ダイアフラム５４の表面のろ過床５５に多数の突起を設けてある。ダイアフラムろ板６に０．７〜１．５ＭＰａの圧力水を圧搾ポンプ１０で供給し、ダイアフラム５４を膨張させてケーキを圧搾させる。ダイアフラムろ板６にはダイアフラム５４の取付面５１の上部に原液供給路２８と、ろ液排出路５６が前後に貫通してある。加熱プレート５に１１０〜１２０℃の蒸気を供給してケーキを加熱するために、ダイアフラム５４は耐熱性ゴムまたは熱可塑性エラストマーを使用する。図示を省略してあるが、ろ過室２６を形成する加熱プレート５とダイアフラムろ板６の前面に、図２に示す、給液板２２を狭持した一対のろ布２１、２１を吊設するようにしてある。
【００２０】
並列した加熱プレート５・・・とダイアフラムろ板６・・・を閉板した時に、それぞれの原液供給路２７、２８・・・とろ液排出路４７、５６・・・が前後に連通させる。圧入ポンプ８で０．３〜０．５ＭＰａの圧力の原液を原液供給路２７、２８・・・に供給し、原液の圧入圧でろ過室２６の汚泥を濃縮し、ろ布２１で固液分離したろ液をろ液排出路４７、５６・・から排出する。ろ過室２６から分離したろ液を貯留するろ液槽１６を真空ポンプ１８で吸引し、ろ過室を２１０〜１６０Ｔｏｒｒに減圧させるようにしてある。
【００２１】
加熱プレート５はろ過室２６の汚泥中の有機物の性状を変化させ、濃縮汚泥の粘性と比抵抗を低下させて、脱水性を改善する。特に含水率が低下して通水性が悪くなっている加熱プレート５側のろ布２１近傍のケーキのろ過性を改善し、熱効率とケーキの剥離性を向上させる。そして、ろ過室２６から固液分離したろ液のろ液槽１６を真空ポンプ１８で負圧とすれば、沸点が下がり、加熱プレート５で加熱されたケーキ中の水分の蒸発温度を下げることができる。負圧により、蒸発した湿潤空気をろ過室２６から排出させて、ろ布２１やダイアフラムろ板６のろ過面に残存する水滴も排出し、ケーキを乾燥させる。更に、ダイアフラムろ板６が０．７〜１．５ＭＰａの圧力でろ過室２６のケーキを圧搾し、ケーキ中の含水率を減少させる。脱水時間が短縮されて、含水率の低い乾燥したケーキが得られる。ダイアフラム５４は常温の圧搾水を使うため、熱による劣化がない。
【００２２】
図９はろ過室を形成する加熱プレートの他の実施例の縦断面図であって、この実施例の加熱プレート５ａは、樹脂芯板３２ａを平板状に形成し、その支持床３５ａに、図５に示す金属加熱板３３を止着してある。樹脂芯板３２ａの上部のシール面３１ａに加熱流体の供給孔３７ａと、その下部のシール面３１ａに排熱流体の排出孔３８ａが設けてあり、加熱流路３６ａの上端部と下端部に開口してある。ケーキ全体に平板状の金属加熱板３３が接触し、均等にケーキを乾燥することができる。樹脂芯板３２ａの上部のシール面３１ａと下部のシール面３１ａに前後に貫通する原液供給路２７ａとろ液排出路４７ａが配設してあり、この平板状の加熱プレート５ａと樹脂芯板３２ａの平面視は、図３と図４の形状としてある。
【００２３】
図９に示すように、平板状とした加熱プレート５ａに対設するダイアフラムろ板６は、図８に示す、ダイアフラムろ板６を使用しており、多数の突起を配設した凹面状のろ過床５５を形成している。この平板状の加熱プレート５ａと凹面状のダイアフラムろ板６で形成したろ過室２６ａの乾燥ケーキは脱水性が改善されているので、図示を省略してあるが、ろ布２１を振動させるだけでケーキの排出が可能となり、ろ布固定式のフイルタープレスに適する構造となる。圧搾されたケーキ表面は塑性変形して、加熱により汚泥中の有機物の性状が変化しているので、原液の性状により、ケーキはその自重でろ過室２６ａから排出も可能となる。
【００２４】
図１０はろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板の他の実施例であって、この実施例では、図９に示す平板状の加熱プレート５ａと凹面状の芯板５３を使用しており、この芯板５３に表面が平滑なダイアフラム５４ａを張設してダイアフラムろ板６ａを構成してある。このダイアフラムろ板６ａと平板状の加熱プレート５ａでろ過室２６ｂを形成してある。ろ過室２６ｂに、加熱プレート５ａの前面にろ布２１ａを吊設して、ダイアフラムろ板６ａを直接ケーキに接触させる支持床５５ａとしてもよいものである。ケーキは塑性変形してダイアフラム５４ａから剥離され、ケーキは自重で排出させることができる。構成部品が少なくなり、制作費が安くなる。
【００２５】
図１１はろ過室を加熱プレートとフイルタープレートで構成した他の実施例であって、図８のダイアフラムろ板６をフイルタープレート５７に置換えたものである。フイルタープレート５７は、周縁部のシール面５８の内側に凹面状のろ過床５９を形成してあり、上部のシール面５８に原液供給路６０と下部のシール面５８にろ液排出路６１が前後に貫通してある。このフイルタープレート５７と凹面状のろ過床４３を形成した加熱プレート５でろ過室６２を構成してある。図１１では図示を省略してあるが、ろ過室６２に給液板２２を狭持した一対のろ布２１、２１を吊設するようにしてある。ろ過性の良い原液に適用でき、ろ布走行式フイルタープレスに適するもので、原液の大容量処理が可能となる。
【００２６】
図１２はろ過室を形成するフイルタープレートの他の実施例であって、フイルタープレート５７ａは、周縁部のシール面５８ａとろ過床５９ａを平板状に形成してあり、上部のシール面５８ａに原液供給路６０ａと下部のシール面５８ａにろ液排出路６１ａが前後に貫通してある。このフイルタープレート５７ａと凹面状の加熱プレート５ａでろ過室６２ａを構成し、フイルタープレート５７ａを平板状に形成すれば、濃縮汚泥の粘性と比抵抗が低下して、加熱プレート５側のろ布２１面のケーキの剥離性を改善することができる。この実施例の金属加熱板は、図７の凹面状の金属加熱板３３ａを使用してあるが、図６の平板状の金属加熱板３３でもよいものである。ろ布固定式フイルタープレスに適するもので、図示を省略してあるが、ろ布２１を振動させればケーキは排出できる。ケーキはろ過室６２ａからその自重で排出も可能となる。
【００２７】
図１３はろ過室を形成するフイルタープレートの他の実施例であって、フイルタープレート６３は、周縁部のシール面６４の内側に凹面状の支持床６５を形成し、その支持床６５にウエッジワイヤー６６を張設してある。上部のシール面６４に原液供給路６７と下部のシール面６４にろ液排出路６８が前後に貫通してある。このフイルタープレート６３と平板状の加熱プレート５でろ過室６９を形成し、ろ布２１を用いずに、フイルタープレート６３と加熱プレート５に直接ケーキを接触させるようにしてある。加熱プレート５に加熱されたウエッジワイヤー６６が直接ケーキに接触して熱伝導効率が高く、脱水ケーキの短時間処理が可能となる。ろ過室６９のケーキは、加熱面のケーキ表面が粉状化されてウエッジワイヤー６６から剥離し易くなる。金属ろ材であるウエッジワイヤー６６は加熱しても劣化がなく、洗浄しなくてもろ過特性の低下もない。
【００２８】
加熱式フイルタープレスは上記のように構成してあり、加熱式フイルタープレスを用いた脱水乾燥方法を、図１４のフローチャートと図１乃至図８に基づき詳述すると、先ず、原液を圧入ポンプ８でスラッジ貯槽９からフイルタープレス１に圧送し、加熱プレート５とダイアフラムろ板６の原液供給路２７、２８に流入させ、給液板２２を介してろ過室２６に圧入する。原液は、その性状に応じて、０．３〜０．５ＭＰａの供給圧で６０〜３６０分間ろ過室２６に圧入し、その圧入圧で一対のろ布２１、２１で固液分離を行ない、濃縮汚泥とする。ろ過室２６から分離されたろ液は、加熱プレート５とダイアフラムろ板６のろ過床４３、５５からろ液排出路４７、５６・・・に排出される。
【００２９】
次に、原液の供給を停止した後、圧搾ポンプ１０で受水槽１１から０．７〜１．５ＭＰａの圧力水をダイアフラムろ板６に圧入し、ろ過室２６の濃縮汚泥をダイアフラム５４で圧搾脱水してろ液を分離する。引き続きダイアフラムろ板６でケーキを圧搾しながら、ボイラー１２から加熱温度が１１０℃〜１２０℃の蒸気を加熱プレート５に供給し、金属加熱板３３を加熱してろ過室２６のケーキを加熱する。ケーキ中の有機物の性状を変化させ、脱水ケーキの粘性と比抵抗を低下させ、脱水性を改善する。特に、含水率が低下して通水性が悪くなっている加熱プレート５側のろ布２１面のケーキのろ過性を改善し、熱効率とケーキの剥離性を向上させる。ろ過室２６を加熱した排熱の蒸気または温水を加熱プレート５から回収タンク１３に回収し、再びボイラー１２で加熱して、１１０℃〜１２０℃の蒸気とする。
【００３０】
次に、ろ過室２６に連通するろ液槽１６のろ液の温度を熱交換機１７で下げながら、真空ポンプ１８で吸引し、真空ポンプ１８で吸引するろ過室２６を２１０〜１６０Ｔｏｒｒに減圧して沸点を低下させ、水分を蒸発させてケーキの含水率をさらに少なくする。ろ過室２６のケーキをダイアフラムろ板６で圧搾しながら、同時に、ケーキの加熱と減圧を行って水分を分離・蒸発させて、ケーキ水分が限界水分となるまで３０〜６０分間圧搾脱水する。脱水時間の短縮と含水率の低いケーキを得ることができ、加熱面のケーキ表面が粉状化されて加熱プレート５から剥離し易くなる。
【実施例】
【００３１】
廃水処理技術の改善を目的として、図１のフローチャートの加熱・減圧機能を持ったフイルタープレスを使用して、浄水スラッジの脱水乾燥試験を行った。使用するテスト機は、ろ過面積が３６０□のポリプロピレン製の樹脂芯板にアルミニウム製の金属加熱板を張設した加熱プレートと、熱可塑性エラストマーのダイアフラムを用いたダイアフラムろ板を使用した。図１４に示す、加熱プレートとダイアフラムろ板の間のろ過室に吊設するろ布を、耐熱性のあるポリエステル製としてある。
【００３２】
実験の脱水乾燥工程は、圧入、圧搾、加熱、真空乾燥の順に行った。
（１）圧入：圧入は圧力０．５ＭＰａのポンプ圧入とし、圧入時間を６０分、１８０分、３６０分で比較した。
（２）圧搾：圧搾は圧力を１．５ＭＰａに保ち、ケーキ水分が限界水分近くになるまで行った。また、加熱、減圧中においても同じ圧力で圧搾した。
（３）真空加熱：加熱温度は１１０℃の蒸気を加熱プレートの上部から供給し、同時にろ過室を２１０〜１６０Ｔｏｒｒに減圧した。テストは次の３ケースで行った。
Ａ．加熱しない場合の比較脱水テスト。
Ｂ．圧搾時加熱＋減圧同時作用の脱水乾燥テスト。
Ｃ．圧入途中から加熱を始め、圧搾時加熱＋減圧同時作用の脱水乾燥を行う脱水乾燥テスト。
【００３３】
【表１】
2005238051.tif 000003
【００３４】
【表２】
2005238051.tif 000004
【００３５】
加熱・減圧機能を持つフイルタープレスを使用して、この浄水スラッジを脱水乾燥させた実験結果を表１に示す。表２は表１の実験結果をグラフ化したもので、横軸に圧入時間と、立軸の左側にろ過速度（Ｋｇ／ｍ２／ｈ）、右側にケーキ水分（％）を表している。本テスト機の構造の場合、金属加熱板を直接ろ過板としているため、熱伝導が速く、脱水は短時間処理方式のろ布走行式フイルタープレス、中時間処理式のろ布固定式フイルタープレスのいずれの場合も、ろ過室の濃縮汚泥やケーキを加熱すれば、ろ過速度が速くなり、ケーキ水分を下げる効果が顕著に現れている。また、加熱時間が長いほどその効果が大きいことが分かる。
【００３６】
表１及び表２から、圧入時間の差に対する能力差を検討してみると、原液の圧入時間が６０分の場合、ケーキ水分が無加熱脱水は５８．９％であるが、圧搾時加熱では２６％、圧入途中加熱では３０．５％まで水分が減少している。原液の圧入時間が短いため、ケーキの厚みが薄く、熱伝導が速く行われる。消費熱エネルギーは、圧入途中から加熱すると１１９０．３Ｋｃａｌ必要であり、圧搾時からの加熱では４８０．２Ｋｃａｌであった。圧入途中からの加熱は、熱エネルギーがろ液とともに流出し、圧搾時からの加熱より約２．５倍の消費熱エネルギーが必要であった。ろ過速度は、加熱時間に関わらず変動が１０パーセント以内で小さかった。ケーキ厚みが３〜５ｍｍと薄いため、脱水は短時間処理方式のろ布走行式フイルタープレスに適するものである。
【００３７】
原液の圧入時間が１８０分の場合、加熱したものはケーキ水分・ろ過速度ともに加熱効果が出ている。消費熱エネルギーは、圧入途中から加熱すると２４４２．９Ｋｃａｌ必要であり、圧搾時からの加熱では５２９．９Ｋｃａｌと少なくなる。圧入途中からの加熱は、圧搾時からの加熱より約４．６倍の消費熱エネルギーが必要である。圧入途中から加熱すれば、圧入効率が上昇するため、ケーキ厚を６〜１０ｍｍに増やす利点があるが、ケーキとともに加熱されたろ液が排出され、蒸気のエネルギーロスが大きくなる。圧搾時からの加熱では、加熱時間６０分と１８０分では、さほどの熱エネルギーの消費の増加はなかった。これは、１１０℃に昇温された加熱プレートは、金属加熱板が直接ろ布に接触し、樹脂芯板が保温性がよく、ケーキは圧搾されており、熱エネルギーがろ液とともに流出する量が少ないことに起因するものと思われる。圧搾時加熱では、乾燥後のケーキ厚みが４〜６ｍｍと薄く、加熱プレートとダイアフラムろ板をそれぞれ凹面状に形成して、ろ過室を構成するろ布固定式ではケーキ剥離が難しいと考えられる。加熱プレートあるいはダイアフラムろ板のどちらか一方を平板状に形成する必要がある。
【００３８】
圧入時間が３６０分ではろ過サイクルに対するろ過速度は、無加熱の３．３Ｋｇ／ｍ２／Ｃに対し、圧入途中からの加熱によるろ過速度が４．９Ｋｇ／ｍ２／Ｃと大きく増加し、圧搾時加熱での３．５１Ｋｇ／ｍ２／Ｃよりも良い結果となっている。しかし、圧搾時加熱でもケーキ厚みが５〜１１ｍｍとなっており、圧入途中から加熱によるケーキ厚が７〜１１ｍｍであり、ケーキ厚は概略等しくなる。必要とする消費エネルギーは、圧搾時加熱の圧入時間が１８０分より３倍に増加しているが、圧入途中から加熱するものと比較して、消費エネルギーは４３％で済んでいる。蒸気エネルギーのロスが圧搾時加熱の場合より大幅に増えるので総合エネルギーの検討が必要になる。圧入時間が３６０分では、ケーキ剥離がし易いと同時にケーキ水分・ろ過速度ともに効果が出ており、中時間処理式のろ布固定式フイルタープレスでもケーキ排出が容易となる。
【００３９】
脱水は短時間処理方式、中時間処理方式での脱水乾燥を検討したが、エネルギー的には圧搾時からの加熱が有利であり、特に、短時間処理方式のろ布走行式フイルタープレスの６０分圧入の圧搾時が最も有利である。中時間処理方式のろ布固定式フイルタープレスの場合、１８０分圧入では、ケーキ剥離に必要なケーキ厚みを得るため、圧入途中からの加熱方式が有利であるが、エネルギーロスが大きい。３６０分圧入では、圧搾時加熱、圧入途中からの加熱共に効果があるが、熱エネルギー面からは、圧搾時加熱方式が有利である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明に係る加熱式フイルタープレスとそのろ過方法は、熱伝達効率を向上させた金属加熱板を樹脂芯板に張設して加熱プレートを構成し、この加熱プレートとダイアフラムろ板またはフイルタープレートでろ過室を形成して、ケーキの加熱と真空吸引を併用したもので、消費エネルギーの低減とケーキの脱水性を改善し、剥離性も向上することができる。最近の課題である、浄水施設や下水処理場では原水の水質の悪化、最終処分地の減少に対しても、この発明に係る加熱式フイルタープレスはケーキの減容化と有害菌の死滅によるケーキの有効利用が行なえるものである。したがって、上水汚泥、下水汚泥及び産業排水汚泥等の処理に適した加熱式フイルタープレス並びにその脱水乾燥方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明に係る加熱式フイルタープレスのフローチャートである。
【図２】同じく、加熱プレートとダイアフラムろ板をフイルタープレスから取出して示す縦断面図である。
【図３】同じく、加熱プレートの正面図である。
【図４】同じく、樹脂芯板の正面図である。
【図５】同じく、金属加熱板の正面図である。
【図６】同じく、金属加熱板の側面図である。
【図７】同じく、金属加熱板の他の実施例の側面図である。
【図８】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板の横断面図である。
【図９】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板の他の実施例の横断面図である。
【図１０】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとダイアフラムろ板の他の実施例の横断面図である。
【図１１】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとフイルタープレートの他の実施例の横断面図である。
【図１２】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとフイルタープレートの他の実施例の横断面図である。
【図１３】同じく、ろ過室を形成する加熱プレートとフイルタープレートの他の実施例の横断面図である。
【図１４】同じく、加熱プレートとダイアフラムろ板で形成するろ過室の加熱・減圧方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
５、５ａ、５ｂ  加熱プレート
６、６ａ  ダイアフラムろ板
１２  ボイラー
１８  真空ポンプ
２１  ろ布
２６、２６ａ、２６ｂ、６９  ろ過室
３６  加熱流路
３２、３２ａ  樹脂芯板
３３、３３ａ  金属加熱板
３５、３５ａ、６５  支持床
３７、３７ａ  供給孔
３８、３８ａ  排出孔
４０  突起
４１  凹溝
４２  ろ液溝
４３、４３ａ  ろ過床
４７、５６  ろ液排出路
５３  芯板
５４  ダイアフラム
５７、５７ａ、６３  フイルタープレート
６６  ウエッジワイヤー
【図１】
2005238051.tif 000005
【図２】
2005238051.tif 000006
【図３】
2005238051.tif 000007
【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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