(57)【要約】【課題】ろ過室のケーキを加熱して脱水性を改善し、同時に常温空気を通気して、脱水ケーキの含水率を低下させる加温式フイルタープレスを提供する。【解決手段】平板状に形成した加熱プレート（１）とろ板（３）のろ過床（３ａ）に金属ろ材（２、４）を張設して、ろ過室（５）のケーキに直接接触させると共に、加熱プレート（１）に、ろ過室（５）に連通する空気の給気孔（１ｅ）を設けたもので、加熱プレート（１）が直接濃縮汚泥やケーキに接触して粘性と比抵抗を低下させ、常温空気の対流により、ろ過床（１ａ）に発生した湿潤空気を置換させてケーキを乾燥させることができる。加熱プレート（１）の両面を利用するので熱伝導が良く、短時間処理が可能となる。金属ろ材は、加温による劣化がなく、洗浄しなくてもろ過特性の劣化がない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱プレート（１）とろ過床（３ａ）を凹面状に形成したろ板（３）を交互に並列してろ過室（５）を形成し、加熱プレート（１）とろ板（３）を開板してろ過室（５）の乾燥ケーキを排出させるフイルタープレスにおいて、平板状に形成した加熱プレート（１）とろ板（３）のろ過床（３ａ）に金属ろ材（２、４）を張設して、ろ過室（５）のケーキに直接接触させると共に、加熱プレート（１）に、ろ過室（５）に連通する空気の給気孔（１ｅ）を設けたことを特徴とする加温式フイルタープレス。
【請求項２】
上記加熱プレート（１）のろ過床（１ａ）の内部に複数の加熱パイプ（６）を配設したことを特徴とする請求項１に記載の加温式フイルタープレス。
【請求項３】
上記金属ろ材（４）を張設したろ板（３）の代わりに、芯板（８）にダイアフラム（９）を張設したダイアフラムろ板（７）とし、ダイアフラム（９）の表面（９ａ）を平板状に形成して、直接ケーキに接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の加温式フイルタープレス。
【請求項４】
上記芯板（８）に張設するダイアフラム（９）に、ろ液溝を有するろ過床（１２ａ）を形成し、そのろ過床（１２ａ）にろ布（１３）を吊設したことを特徴とする請求項３項に記載の加温式フイルタープレス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、フイルタープレスのろ過室の濃縮汚泥やケーキを加熱して脱水性を改善し、脱水ケーキの含水率を低下させる加温式フイルタープレスの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ろ過圧を掛けられるフイルタープレスは、非圧縮性のあるケーキほど有利であり固液分離装置として多く採用されている。また、ダイアフラムろ板を利用したフイルタープレスは圧搾性があり、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、加温ろ板とダイアフラムろ板にろ布を吊設し、ろ過室に負圧手段を併設して、ケーキの加熱と吸引により脱水ケーキの含水率を低減させる装置も、特許文献１に記載してあるように公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３４２２１号公報（段落番号００３１乃至段落番号００３４、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の脱水処理中に脱水ケーキを加熱するフイルタープレスは、処理能力の向上と含水率の低下が可能となるものであるが、ケーキと加熱プレートとの間にろ布が介在しており、加熱プレートからケーキへの熱伝導効率が悪くなり、乾燥に時間がかかっていた。また、樹脂性のろ布は熱に弱く、ダイアフラムろ板で加圧されるため、早期に能力低下と劣化が生じていた。ケーキの両面がろ布に接触しているため、ケーキの剥離性も悪いと言う短所がある。また、脱水ケーキを加熱しながらろ過室を負圧とし、ケーキ中の水分を低減させる装置にあっては、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、肝心のケーキに熱を伝える輻射効果が減少し、期待する程の結果が得られない。ろ過室の密閉シールが完全でなく、負圧設備も大きくなる欠点がある。この発明は、金属性の加熱プレートを直接ケーキに接触させ、同時に、ろ過室に空気を対流させて湿潤空気を排出し、熱効率とケーキの剥離性を向上させる加温式フイルタープレスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、加熱プレートとろ過床を凹面状に形成したろ板を交互に並列してろ過室を形成し、加熱プレートとろ板を開板してろ過室の乾燥ケーキを排出させるフイルタープレスにおいて、平板状に形成した加熱プレートとろ板のろ過床に金属ろ材を張設して、ろ過室のケーキに直接接触させると共に、加熱プレートに、ろ過室に連通する空気の給気孔を設けたもので、加熱プレートが直接濃縮汚泥やケーキ接触して粘性と比抵抗を低下させ、ろ過性を改善する。空気の対流により、ろ過床に発生した湿潤空気を置換させてケーキを乾燥させることができる。そして、ろ布を介して加温するよりもケーキの乾燥が速く、短時間処理が可能となる。また、金属ろ材は、加温によるろ材の劣化がなく、ろ材を洗浄しなくてもろ過特性の低下がない。
【０００６】
ろ過室のケーキの加熱手段は、加熱プレートのろ過床の内部に複数の加熱パイプを配設したもので、全面を加熱して加熱プレートの両面を利用するので熱伝導が良い。金属ろ材を張設したろ板の代わりに、芯板にダイアフラムを張設したダイアフラムろ板とし、ダイアフラムの表面を平板状に形成して、直接ケーキに接触させてもよく、ダイアフラムろ板は圧搾水を使うため、熱による劣化がなく、ろ過室のケーキの高圧搾が可能となる。また、芯板に張設するダイアフラムに、ろ液溝を有するろ過床を形成し、そのろ過床にろ布を吊設してもよいもので、ろ過室のケーキの両側からろ液が排出され、圧搾によりケーキが塑性変形してろ布から剥離されやすくなる。加熱プレート側のケーキの加熱面は粉状化して容易にケーキ剥離ができる。ダイアフラムろ板のろ過面に吊設するろ布も、ダイアフラムろ板の圧搾水で冷却されて劣化することがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明に係る装置は上記のように構成してあり、加熱プレートとろ板で形成したろ過室に汚泥を圧入すると、汚泥は濃縮されながらろ過室に充満する。引き続き汚泥を圧入しながら、加熱プレートに蒸気または熱風を供給して濃縮汚泥を加熱すると、ウエッジワイヤーを張設した加熱プレートは直接ケーキに接触して乾燥が行われ、濃縮汚泥の粘性と比抵抗が低下して脱水性が改善され、剥離性も良くなる。そして、ろ過室に供給した空気は、金属ろ材を張設した加熱プレートのろ過床で対流を起こし、ろ過床に発生した湿潤空気を置換させてケーキを乾燥し、金属ろ材やろ板のろ過面に残存する水滴を排出する。ろ過室の乾燥されたケーキは、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り、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。
【０００８】
加熱プレートに対設するろ板をダイアフラムろ板とすれば、ケーキはダイアフラムで圧搾されてケーキの含水率がさらに低下し、圧搾されたケーキ表面は塑性変形してダイアフラムから剥離されやすくなる。またダイアフラムろ板のろ過面にろ布を吊設してもよく、圧搾によりろ布からケーキが剥離される。ダイアフラムろ板とろ布は圧搾水を使うため熱による劣化がない。そして、ろ板と加熱プレートを開板すれば、加熱プレート側のケーキの加熱面は粉状化して容易に金属ろ材からケーキは剥離され、ケーキは自重によりろ過室外に排出される。圧搾時間の短縮と含水率の低いケーキを得ることができる。
【０００９】
【実施例】
この発明に係るフイルタープレスを図面に基づき詳述すると、先ず、図１はろ過室を形成した加熱プレートとろ板の縦断面図であって、加熱プレート１にろ液排出溝を有するろ過床１ａが形成してあり、このろ過床１ａに金属ろ材としてウエッジワイヤー２が張設してある。加熱プレート１に張設したウエッジワイヤー２のろ過面と周部のシール部１ｂの厚みが平板状に形成してある。加熱プレート１に対設するろ板３は、その内側に凹面状に形成してろ液排出溝を有するろ過床３ａと、周面に額縁状のシール部３ｂが設けてある。このろ板３のろ過床３ｂにもウエッジワイヤー４が張設してある。加熱プレート１とろ板３にろ液の排出用のろ過床１ａ、３ａを設けたので、分離されたろ液の排出が速く行われ、汚泥の固液分離の時間が短縮される。
【００１０】
図１に示すように、加熱プレート１とろ板３にそれぞれ張設したウエッジワイヤー２、４はその拡開された楔状の先端部をろ過床１ａ、３ａに当設してあり、ろ液を加熱プレート１とろ板３のろ過床１ａ、３ａに排出しやすくしてある。図２は加熱プレートまたはろ板の平面図であって、加熱プレート１とろ板３に張設するウエッジワイヤー２、４は、スリット２ａ、４ａ側をろ過面としてあり、そのスリット２ａ、４ａを上下方向に配設してある。この加熱プレート１とろ板３が多数並列してあり、加熱プレート１とろ板３を閉板した時に、前後の加熱プレート１とろ板３でろ過室５を形成する。なお、加熱プレート１とろ板３に張設するウエッジワイヤー２、４はパンチングメタルとしてもよいもので、金属ろ材は熱伝導が良く、乾燥が速く短時間処理が可能となる。また、金属ろ材は、加温によるろ材の劣化がなく、洗浄しなくてもろ過特性の劣化がない。
【００１１】
図１に示すように、加熱プレート１とろ板３の上部シール部１ｂ、３ｂに原液供給路１ｃ、３ｃが設けてあり、並列した加熱プレート１とろ板３を閉板した時に、加熱プレート１とろ板３の上部シール部１ｂ、３ｂに原液供給路１ｃ、３ｃが連通するようにしてある。この原液供給路１ｃ、３ｃは、ろ板３の給液孔３ｄを介してウエッジワイヤー４の前面に連通され、加熱プレート１とろ板３の間のろ過室５に原液を圧入する。この発明の実施例では、０．７〜１．５ＭＰａの圧力で原液を圧入する。また、ろ板３の下部のシール部３ｂにろ過床３ａに連通するろ液排出孔３ｅが設けてあり、ろ液を機外に排出させる。加熱プレート１の下部のシール部１ｂにもウエッジワイヤー２の裏面のろ過床１ａに連通するろ液排出孔１ｄが設けてあり、ウエッジワイヤー２で固液分離を行ったろ液をろ液排出孔１ｄからも排出する。
【００１２】
図３は加熱プレートの平面図であって、加熱プレート１の内部には複数本の加熱パイプ６…が配設してあり、加熱プレート１に設けた供給口６ａから蒸気または熱風を供給し、加熱プレート１の排出口６ｂから排出させる。この発明の実施例では、加熱プレート１を７５〜８５℃に加熱して、そのろ過床１ａから熱伝導によりウエッジワイヤー２に伝達し、脱水ケーキを直接加熱する。濃縮汚泥やケーキの粘性と比抵抗が低下して脱水性が改善される。ろ過室５のケーキは、加熱面のケーキ表面が粉状化されて加熱プレート１に張設したウエッジワイヤー２から剥離し易くなる。加熱プレート１の両面を利用するので熱効率が高く、加熱プレート１から熱伝導により加熱されたウエッジワイヤー２が直接ケーキに接触して乾燥が早く行われる。
【００１３】
図３に示すように、加熱プレート１の上部シール部１ｂにろ過床１ａに連通する給気孔１ｅが設けてあり、加熱プレート１とろ板３で形成したろ過室５に、この発明の実施例では、空気量が１５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２の常温空気（１０〜２０℃）を５０分間供給する。ろ過室５に供給した空気は、ウエッジワイヤー２の裏面とろ過床１ａの間に空気を対流させて、加熱プレート１のろ液排出孔１ｄから排出する。ケーキから水分が蒸発して飽和状態となった湿潤空気を置換させ、乾燥空気を供給してケーキ中の水分を蒸発しやすくする。ウエッジワイヤー２や加熱プレート１のろ過床１ａに残存する水滴も吹飛ばし、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。ろ過室５に供給する空気は季節により変動するもので、ケーキの性状も勘案して、常温空気の供給時間を適宜設定すればよいものである。
【００１４】
ろ過室５に生成された乾燥ケーキは、加熱プレート１とろ板３を開板すれば、加熱プレート１側のケーキの加熱面は粉状化して容易にウエッジワイヤー２から剥離される。そして、ケーキは自重によりろ板３に張設するウエッジワイヤー４から剥離され、スリット４ａに沿って落下する。なお、ウエッジワイヤー２、４をパンチングメタルとしても、直接ろ過室５のケーキに接触し、熱伝達効率がよい。また、加熱プレート１に設けた常温空気の給気孔１ｅは、ろ板３に配設してもよい。必要に応じて、熱プレート１の上方に公知の昇降自在なスクレーパを配設し、加熱プレート１とろ板３のウエッジワイヤー２、４に摺設させてもよいものである。
【００１５】
図４は、ダイアフラムろ板を用いた他の実施例であって、加熱プレート１とダイアフラムろ板７が交互に並列してあり、ダイアフラムろ板７は、凹面状に形成した芯板８に表面９ａを平板状としたダイアフラム９が張設してある。ダイアフラムろ板７の原液供給路７ａの前面に給液板１４が止着してあり、原液はダイアフラムろ板７の原液供給路７ａから給液板１４の給液孔１４ａを通ってろ過室５ａに供給されて固液分離が行われる。原液の圧入完了後、芯板８のシール部８ａに設けた圧力水孔８ｂからダイアフラム９の裏面に高圧水を供給して、ケーキを圧搾し、加熱プレート１のろ液排出孔１ｄから分離したろ液を排出させる。圧搾されるケーキ表面は、塑性変形してダイアフラム９から剥離されやすくなる。ダイアフラムろ板７に張設したダイアフラム９は、圧搾用の水を使うため熱による劣化がない。
【００１６】
図５はダイアフラムろ板の前面にろ布を吊設した他の実施例であって、加熱プレート１に対設するダイアフラムろ板１０は、凹面状に形成した芯板１１にろ液溝を有するダイアフラム１２が張設してある。ダイアフラムろ板１０の前後にろ布１３、１３が吊設してあり、ろ布１３の上部に給液板１４が止着してある。給液板１４は加熱プレート１とダイアフラムろ板１０に設けた原液の原液供給路１ｃ、１０ａに対設してある。原液は原液供給路１ｃ、１０ａから給液板１４の給液孔１４ａを通り、ろ過室５ｂに圧入する。芯板１１のシール部１１ａにダイアフラム１２の裏面に連通する圧力水孔１１ｂと、ろ布１３の裏面のダイアフラムろ板１０のろ液溝に連通するろ液排出孔１１ｃが設けてある。ケーキとろ布１３の接触面は圧搾するダイアフラムろ板１０側の一面のみであり、ろ布１３もダイアフラムろ板１０の圧搾水で冷やされて劣化することがない。ろ過室５ｂに生成された乾燥ケーキは、加熱プレート１とダイアフラムろ板１０を開板すれば、ダイアフラム１２に圧搾されて塑性変形しているケーキは、その自重によりダイアフラム１２やろ布１３から剥離される。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
実験例１
通気時間とケーキ水分の低減率の実験を、加熱プレートを設けたフイルタープレスで行った。先ず、４％の浄水スラッジを０．７ＭＰａの圧力でフイルタープレスに圧入し、２０分後に浄水スラッジの圧入を停止した。その時の脱水ケーキの含水率は９０％であった。次に、ろ過室のケーキをダイアフラムで１．５ＭＰａで圧搾してこの状態を保ちながら、加熱プレートを７５℃と８５℃で加熱した時のケーキ水分と、７５℃と８５℃でろ過板を加熱しながら、空気量が１５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２の常温空気（１５度）を通気した時のケーキ水分の状況をそれぞれ調査した。通気時間とケーキ水分の低減状況を表１に示す。その結果は、ろ過板だけを加熱するだけでなく常温空気を通気すれば、ケーキ水分は通気開始４０分後には、５〜１０％の水分を多く排出できることを示している。これは、ケーキ外周の加熱板のろ過床に空気を対流させることにより、蒸気として分離された湿潤空気をろ過室から排出し、飽和状態が解消されることにより、さらに水分が蒸発してケーキの含水率が低減したものと考えられる。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
実験例２
次に、別の観点から通気量とケーキ水分の低減率の実験を行った。４％の浄水スラッジを０．７ＭＰａの圧力でフイルタープレスに圧入ろ過を行い、２０分後に圧入を停止した。その時のろ過室のケーキ水分は９０％であった。このろ過室のケーキに、空気の通気量を５０、１５０、２５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２に設定し、通気時間を１０分から５０分間の５段階に分けて、ろ過室に空気を吹き込み、ケーキ水分を測定した。通気量とケーキ水分の低減状況を表２に示す。その結果は、通気量は短時間の場合、通気量が多いほど水分低下効果が見られた。通気時間が実用的な長時間の５０分となると、１５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２当りで低減率が鈍る傾向が見られ、低減ケーキ水分が５５％となる。従って、含水率９０％のろ過室のケーキに、１５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２の空気を１０分間吹き込めば、低減ケーキ水分が８％程度しかなく、ケーキの含水率は８２％程度であるが、１５０ＮＬ／ｍｉｎ／ｍ２の空気を５０分間吹き込めば、乾燥するケーキ含水率は４８．６％に低減できることを示している。
【００２１】
【発明の効果】
この発明に係る加温式フイルタープレスは上記のように構成してあり、ろ布を介在せずに金属性の加熱プレートを直接ケーキに接触させ、同時に、ろ過室に常温空気を対流させて、飽和状態の湿潤空気をろ過室から排出し、熱効率とケーキの剥離性を向上させることができる。即ち、従来のろ布を有する加温式フイルタープレスは、剥離性と熱伝導効率が悪く、早期にろ布の能力低下と劣化が生じていた。また、脱水ケーキを加熱しながらろ過室を吸引する装置にあっては、負圧により輻射効果が減少する恐れがあったものであるが、この発明にあっては、加熱プレートとろ板に金属ろ材を張設して、ろ過室のケーキに直接接触させると共に、加熱プレートに、ろ過室に連通する常温空気の給気孔を設けたので、加熱プレートが直接濃縮汚泥やケーキに接触して粘性と比抵抗を低下させ、空気の対流により、ろ過床に発生した湿潤空気を置換させてケーキを乾燥させることができる。そして、加熱プレートの両面を利用するので熱伝導が良く、ろ布を介して加温するより乾燥が速く短時間処理が可能となる。また、金属ろ材は加温による劣化がなく、洗浄しなくてもろ過特性の劣化がない。
【００２２】
加熱プレートは、ろ過床の内部に複数の加熱パイプを配設したもので、全面を加熱して加熱プレートの両面を利用するので熱伝導が良い。そして、ろ板の代わりに、芯板に平板状のダイアフラムを張設したダイアフラムろ板として、直接ケーキに接触させてもよく、ダイアフラムろ板は圧搾水を使うため熱による劣化がなく、ろ過室のケーキの高圧搾が可能となる。また、ろ液溝を有するろ過床を形成したダイアフラムにろ布を吊設してもよく、圧搾によりケーキが塑性変形してろ布から剥離されやすくなる。加熱プレート側のケーキの加熱面は粉状化して容易にケーキ剥離ができる。ろ布もダイアフラムろ板の圧搾水で冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る加温式フイルタープレスのろ過室を形成する加熱プレートとろ板の縦断面図である。
【図２】同じく、ウエッジワイヤーを張設した加熱プレートまたはろ板の平面図である。
【図３】同じく、加熱パイプを配設した加熱プレートの平面図である。
【図４】同じく、ろ板の代わりにダイアフラムろ板を用いた他の実施例の縦断面図である。
【図５】同じく、ダイアフラムろ板の前面にろ布を吊設した他の実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
１５  加熱プレート
１ａ、３ａ、１２ａ  ろ過床
１ｅ給気孔
２、４  ウエッジワイヤー
３  ろ板
５  ろ過室
６  加熱パイプ
７、１０  ダイアフラムろ板
８、芯板
９、１２  ダイアフラム
９ａ  表面
１３  ろ布
【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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