(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥処理装置から排出される水分の残存する汚泥ケーキを陽極と陰極の電極列で挟持し、汚泥ケーキに直流電流を印加することにより、汚泥ケーキ中の水分に電気泳動による偏在を起こさせ、移動偏在した水分を上下両面から吸水布で挟み付けて吸引する電気泳動による汚泥脱水装置において、汚泥ケーキの含水率を低減させるために、上下両面に敷設した吸水布とは別に陰極側の電極の外側に別の吸水布を敷設したことを特徴とする電気泳動による汚泥脱水装置。
【請求項２】
汚泥処理装置から排出される水分の残存する汚泥ケーキを陽極と陰極の電極列で挟持し、汚泥ケーキに直流電流を印加することにより、汚泥ケーキ中の水分に電気泳動による偏在を起こさせ、移動偏在した水分を上下両面から吸水布で挟み付けて吸引する電気泳動による汚泥脱水装置において、汚泥ケーキの含水率を低減させるために、上下両面に敷設した吸水布とは別に陰極側の吸水布の外側に別の吸水布を敷設したことを特徴とする電気泳動による汚泥脱水装置。
【請求項３】
上記吸水布は、汚泥ケーキの上面に直接接触する吸水布がシルク製であり、汚泥ケーキの下面に直接接触する吸水布が木綿製の薄布と木綿製のタオル地からなる吸水厚布からなる二重構造の吸水布からなるとともに、陰極側の別の吸水布が、木綿製の薄布と木綿製のタオル地からなる吸水厚布からなる二重構造の吸水布であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気泳動による汚泥脱水装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種産業排水すなわち下水道汚泥、衛生センター（し尿処理等）汚泥、水産加工業汚泥、食肉加工業汚泥、食品飲料工業汚泥、化学工業汚泥、畜産汚泥、産廃汚泥等々の汚泥排水の脱水処理装置に関し、特に、汚泥水を汚泥処理装置で脱水した結果として排出される汚泥ケーキの含水率を更に低くする為の汚泥ケーキ用の電気泳動による高精度の汚泥脱水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工場等から排出される産業排水は汚泥脱水処理装置において脱水され、汚泥ケーキとして運搬廃棄処理している。汚泥水を脱水処理して汚泥ケーキとしてさらに充分に脱水して汚泥ケーキの含水率を下げることは産業界の命題である。汚泥ケーキが現在の半分の重さと体積になったとすると、汚泥ケーキの廃棄運搬処理等の効率はそれ以上に向上することになる。
従前の汚泥脱水装置から排出される汚泥ケーキの含水率は約８０％程度である。含水率を７０％台、若しくはそれ以下に下げることは、汚泥ケーキの体積および重量を半減することになり、汚泥ケーキの取扱や運搬等が極めて容易になり、かつ搬出費用も半減する多大の効率向上をもたらす結果となる。特に６０％台が実現すると軽量化が実現され、運搬効率は飛躍的に向上する。従って、汚泥ケーキの含水率を簡易な方法で低減するための工夫が開発されているが技術的な困難性があってなかなか向上しないのが実情である。
【０００３】
汚泥脱水処理装置には各種の方式が採用されており、最終的には汚泥ケーキの形になって排出口より排出される。排出された汚泥ケーキの含水率をさらに下げる方法として強制加圧脱水のような物理的な方法や電気分解・電気浸透等の電気的な方法が用いられている。強加圧脱水方式では、含水率を下げる為に挟む圧力を上げて脱水効率を上げる物理的な工夫がされている。しかしながら、圧力を上げても含水率は思うようには下がらないことも事実である。また、汚泥を揉むようにするとさらに脱水が進行することが知られているが、脱水布に揉むような特殊な力を掛けると脱水布が破損する可能性もある他に、脱水布自体が目詰まり状態となり、効率的な脱水は困難となる。また、一度目詰まりを起こした脱水布はその後の工程で洗浄しても目詰まりが容易に解消できないという欠点もある。
加圧したり、揉んだりしても脱水ケーキの含水率が下がらない原因はいわゆる汚泥ケーキの中に水分が取り込まれた状態となっている為と考えられている。
【０００４】
別の方法として、電気分解や電気浸透のような電気を利用した離水の方法が考えられている。理論上は水分を分離して排出するので脱水可能であるが、水分を汚泥ケーキから追い出して含水率を下げて脱水を促進するに至るまでには多くの電力が必要とされ、消費される電力等のエネルギーを費用対効果で考えると、効果的な脱水方法とは考えられていないのが実情である。従来の電気浸透や電気分解では汚泥ケーキから水分を分離排出していたが、現実には芳しい脱水結果を得られていない事実がある。
【０００５】
電気浸透による従来の脱水装置としては、特許第３１４１５４２号等が知られているが、装置が大がかりで高価な上に、消費電力も高くランニングコストがかかる欠点があった。ちなみに、電気浸透とは、多孔質の絶縁体で隔てられた液体が、直流電圧をかけることにより含有している液体が一方に移動する現象を言う。電気浸透を応用した排出方式の脱水効果は、汚泥脱水処理装置から排出される汚泥ケーキについては、８０％を切ることは困難であるのが実情である。ただし、経費の点を無視して電力を消費すれば７０％台に含水率を下げる結果が得られる可能性もあるが、現実の装置を提供するには費用対効果の点で疑問がある。
【０００６】
また、本件発明者により上記の問題を解決する装置が開発され、特許出願されている（特願２００１−２１８７１５号）。この発明は、電気泳動による汚泥脱水装置であり、汚泥ケーキに直接電流を印加することにより、汚泥ケーキ中の水分に電気泳動による偏在を起こさせ、移動偏在した水分を上下両面から吸水布で挟み付けて吸引する装置である。
しかし、この装置で実現された汚泥ケーキの含水率は６０〜７０％台であったため、更なる含水率の低減の可能性を求めて装置の開発が待たれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本件発明は、上記の問題を解決するために、特願２００１−２１８７１５号の電気泳動による汚泥脱水装置をさらに改良した装置を提供する。特に、電気泳動により汚泥ケーキ中の水分を移動偏在させ、陰極側の吸水布の外側に更に別の吸水布を設け、更に高い脱水効果を得ることが出来る装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る電気泳動による汚泥処理装置は、汚泥処理装置から排出される水分の残存する汚泥ケーキを陽極と陰極の電極列で挟持し、汚泥ケーキに直流電流を印加することにより、汚泥ケーキ中の水分に電気泳動による偏在を起こさせ、移動偏在した水分を上下両面から吸水布で挟み付けて吸引する電気泳動による汚泥脱水装置であって、汚泥ケーキの含水率を低減させるために、上下両面に敷設した吸水布とは別に陰極側の電極の外側に別の吸水布を敷設した構成である。
【０００９】
また、汚泥処理装置から排出される水分の残存する汚泥ケーキを陽極と陰極の電極列で挟持し、汚泥ケーキに直流電流を印加することにより、汚泥ケーキ中の水分に電気泳動による偏在を起こさせ、移動偏在した水分を上下両面から吸水布で挟み付けて吸引する電気泳動による汚泥脱水装置であって、汚泥ケーキの含水率を低減させるために、上下両面に敷設した吸水布とは別に陰極側の吸水布の外側に別の吸水布を敷設した構成である。
【００１０】
さらに、吸水布は、汚泥ケーキの上面に直接接触する吸水布がシルク製であり、汚泥ケーキの下面に直接接触する吸水布が木綿製の薄布と木綿製のタオル地からなる吸水厚布（パッド）からなる二重構造の吸水布からなるとともに、陰極側の別の吸水布が、木綿製の薄布と木綿製のタオル地からなる吸水厚布（パッド）からなる二重構造の吸水布とする構成でもある。
【００１１】
【作用】
本発明に係る電気泳動による汚泥脱水装置では、まず、汚泥脱水装置から排出された汚泥ケーキをさらに脱水装置にかけて脱水するものであり、含水率を低減する為に、電気泳動による脱水装置本体の中を移動する汚泥ケーキに直流電流を印加する為に、電圧の印加されている陽極と陰極との電極列の間を通過させる。これにより汚泥ケーキ中に含まれる水分に電気泳動を起こさせ汚泥ケーキ内の水分を汚泥ケーキの底面近くに移動偏在させる。汚泥ケーキの上下両面から吸水布が加圧接触されており、特に汚泥ケーキの底面に敷設された吸水布は、木綿製の薄布と木綿製のタオル地とからなるに柔構造の吸水厚布（パッド）とからなり、汚泥ケーキの底面に押圧接触することにより、電気泳動により底面付近に移動して偏在することになった水分を極めて容易に充分に吸引する。
【００１２】
水分を十分に吸引した吸水厚布（パッド）は回動して脱水器の圧搾ロールで圧搾して水分が絞り出される。本発明ではさらに陰極側の電極列の外側に吸水布を敷設することにより電極列を構成するキャタピラ状の棒状の電極の隙間から電極付近に偏在する水分を吸引してより効果的な含有率の低下に寄与することが可能となる。陰極側の電極に水分が付着しない状態で電極が回動すれば再度陰極側の電極に水分が付着する可能性ができて含水率を低減することが可能となる。
また、別の吸水布を陰極側の吸水厚布の下に敷設することによっても含水率を更に低下させることが可能である。
【００１３】
これにより、従来実現していた汚泥ケーキの含水率を７０％台または６０％台まで絞ることが可能であった電気泳動による汚泥脱水装置を、更に５０％台または４０％台まで絞ることができるので汚泥ケーキの重量が半減し、同時に容積も圧縮できるのでトラック等による汚泥ケーキの運搬の総量を大幅に減少させることが出来、輸送処理．に関する経費の削減に大変貢献することができる。また、取扱も容易となり、汚泥ケーキを他の用途にも使用することも可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる電気泳動による汚泥脱水装置を図面に示す実施に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の電気泳動による汚泥脱水装置の一部である陰極側の電極の外側に第二の吸水布を敷設した構成図であり、図２（ａ）（ｂ）は吸水布と汚泥ケーキの接合状態を示す断面図であり、図３は従来の電気泳動による汚泥脱水装置の全体を示す構成図である。
【００１５】
従来の電気泳動による汚泥脱水装置１０は、図３の構成図で示すように、回転する電極列２０と、吸水布３０とからなる。本発明は、従来の汚泥脱水処理装置によって脱水されて排出される汚泥ケーキを脱水の対象としている。汚泥脱水処理装置から排出された汚泥ケーキは廃棄または再利用の為に脱水処理場からトラック等で搬出される。汚泥ケーキの含水率または容積等は、運搬する重量や体積と大きく係わって来るので、少しでも含水率を下げる工夫がされて必要がある。汚泥ケーキの含水率は、通常８０〜８５パーセントと考えられている。本発明では、汚泥ケーキ１を回転する電極列２０で挟持し、直流電流を印加して汚泥ケーキ中の水分を陰極側の電極に偏在移動させておいて偏在している水分を吸水布３０で吸引排出する方式を採用している。
【００１６】
従前の特願２００１−２１８７１５号で開示された技術では、含水率は７０パーセント台から６０パーセント台まで低減させることが可能となった。さらに、本発明によれば、吸引後の含水率を５０パーセント台または更に、４０パーセント台にまで下降させることも可能である。
本発明の電気泳動による汚泥脱水装置は、電気浸透や電気分解等の電気を使用した従来の排水装置と異なることは、特願２００１−２１８７１５号で開示した通りである。即ち、従来の電気浸透や電気分解では汚泥ケーキから水分を分離排出する為に多量の電力を必要としていた。
【００１７】
本発明で利用する電気泳動では、水分をケーキから排出する方式が、単に電気で水分を偏在させるだけで、偏在した水分は吸水布で吸引する方式であり、消費電力が少なくて済むという利点がある。水分を電気で排出する従来例に比べて消費電力は小さくて済む。また、偏在した水分を吸引するだけであるので、満遍なく一律に水分を除去することが出来かつ電気浸透や電気分解に較べて格段と効率的な脱水効果を上げることができる。
【００１８】
界面動電現象としての電気泳動（Electrophoresis）は、液体中に懸濁している固体または液体の微粒子が、電流によって一方の（陰極側）電極の方へ動く現象であり、本件発明では、水分を含有する汚泥ケーキに電流を掛けることにより含有水分がマイナス電極である底面の電極側に移動することを利用している。本発明の実施例では、上部にプラス電極を、また下部にマイナス電極を配設しており、さらにマイナス電極の下に吸水布を敷設している。
【００１９】
回転する電極列２０は、細長の直方体からなる棒状の陽極側の電極２２と陰極側の電極２３を複数本並列に並べてフェルトの上に搭載して帯状に連結し、連続回転出来るように環状にした構成である。一つのカーボン電極２２，２３の寸法は、長ら８０ｃｍ、高さ３ｃｍ、幅５ｃｍの直方体の棒体からなる。カーボン電極の幅は、汚泥ケーキの幅と略同一の幅となっている。帯状電極列は、図３に示す通り左右の回転ドラム２４の間をキャタピラのように回転するように巻架されている。左右の回転ドラムの間隔はこの実施例では１００ｃｍとしている。また、回転ドラムの軸方向の両端部には汚泥ケーキの挟持された吸水布を進行方向（図面で示す実施例では矢印方向の図面の左方向）に移動させる軟質ゴムからなるベルト送りロール２６が装備されている。
【００２０】
キャタピラ状の電極列２０は、図３に示す通り汚泥ケーキの挟持された吸水布３０を挟んで上下一対が設けられており、電極列２０が汚泥ケーキの挟持された吸水布３０を上下から押圧挟持するように汚泥ケーキの挟持された吸水布３０の長手方向に沿って並行に両方の極性の電極を押しつける為のレール２８が設けられている。上下の電極は、幅が狭く設定されている上下のレールの内側に押しつけられるように移動し、汚泥ケーキの挟持された吸水布３０を上下から押圧して汚泥ケーキ１に接触することになる。
【００２１】
図１で示すように、本発明の泥脱水装置は従来の汚泥脱水装置を改良した構成で、陰極側の電極の外側に第二の吸水布６０を敷設した構成である。電極列２０付近は図２に示すような構成となる。従来の電気泳動による汚泥脱水装置を改良した構成であり、従来の装置を改造すれば足り、新たに装置を購入しなくてもよい利点がある。
【００２２】
回転する吸水布３０は、上部吸水布３２と下部吸水布３４と吸水厚布３６と第二の吸水布６０からなり、図２（ａ）の断面図で示す通り、上部吸水布３２と下部吸水布３４の間に汚泥ケーキ１が挟み込まれる。図３の左側部分で供給された汚泥ケーキ１が上部吸水布３２と下部吸水布３４の間に挟み込まれる。図３の左側に移動しつつ上下の電極（図に示す実施例では上が陽極側で下が陰極側）に電圧が掛けられる。これにより電気泳動が起こり、汚泥ケーキ１の底部に水分が移動する。底面近くに偏在した水分を下部吸水布３４で吸引し吸引した水分は吸水厚布（パッド）３６に保水される。水分の吸引が終了した汚泥ケーキは、図３の左端で吸水布３０から離れて、左方向に排出される。
【００２３】
第二の吸水布６０は図２（ａ）で示すように、陰極側の電極の外側に敷設してある。従来、陰極側に溜まった水分を下部吸水布３４と吸水厚布３６で吸水していたが、本発明の構造では、更に、第二の吸水布６０を電極の外側に敷設することにより、陰極側に偏在している水分を吸収することができるので、吸水率を上げて汚泥ケーキの含水率を低減させることが可能となる。
さらに、第二の吸水布６０の外側に別の吸水厚布（図示しない）を敷設し、二重構造として構成することも可能である。
【００２４】
汚泥ケーキの上面に接触する陽極側の上部吸水布３２はこの実施例ではシルク製である。電気泳動による水分の移動により、上面部には殆ど水分が存在しないので、上面の吸水布は実質的には含水率を下げる程の吸水効果は期待されておらず、単に汚泥ケーキと接触して上面に浮いた水分を吸着する程度である。上部吸水布３２は図３の左側で汚泥ケーキとの接触を離れて上方に回転移動し、汚泥ケーキとの接触面に付着している残存汚泥を汚泥掻き取りブレード３８で掻き取ってから更に回転移動して張りロール４０を通過してシルク地の皺延ばしロール４２を経て再度、供給される汚泥ケーキ１の上面に再度接触する。上部吸水布３２の材質はシルクに限定されることはないが、残存汚泥が付き難い点でシルク地が望ましい。
【００２５】
汚泥ケーキの陰極側である下面に接触する下部吸水布３４とよび陰極側の電極の外側（この実施例では下面）に接触する第二の吸水布６０は、この実施例では木綿製の薄布からなり、また、吸水厚布（パッド）３６は木綿製の厚い生地からなるタオル地等の吸水効率の良い素材からなる。汚泥ケーキの下部だけが吸水布と吸水厚布の二重の吸水布からなる構成であるが、第二の吸水布６０を薄手の布製にして外側に別の吸水厚布する二重構造の吸水布とする構造とすることも考えられる。
【００２６】
電気泳動により汚泥ケーキに残存含有する水分は陰極側の電極の敷設されている底面方向に移動している。上下両面から吸水布を押しつけ接触させているが、特に下部に敷設された吸水布３４と吸水厚布３６とにより、主に電気泳動によって汚泥ケーキ底面に偏在移動した水分を、下方に吸引して吸水布により脱水する。
また、キャタピラ状である陰極側の電極に付着したり隙間から流れる水分を吸収するため、第二の吸水布６０により水分の取りこぼしを防止している。
【００２７】
吸水布３０の素材は、この実施例の材質に限定されることはなく、水分を効率的に吸収する素材であればどのような素材を利用することも可能である。吸水布３４より、吸水厚布３６が主に水分を吸収する。汚泥ケーキは、電気泳動によって水分を偏在させて下部吸水布３４を通過して吸水厚布３６により水が吸引され、さらに、陰極側の電極の外側には第二の吸水布６０を敷設しているため陰極側の電極に付着した水分が吸引された後、図３の左側で、含水率が低下した状態で左下に排出される。
【００２８】
水分を充分に吸引した吸水厚布３６はさらに回転ドラム２４の回転により下方向に回転進行し、絞りロールからなる脱水器５０によって吸引した水分が絞り出される。水分を絞り出した後の吸水厚布３６はそのまま回転進行してシワ延ばしロール４２を経て再び汚泥ケーキの供給箇所である図３の左側に進行して、再度含水率の高い汚泥ケーキと接することになる。
【００２９】
下部吸水布３４も回動する構成であるが、吸水厚布（パッド）も吸水布とは別に回動する構成である。吸水厚布（パッド）に吸引された水分は下部吸水布とは無関係に脱水器５０の圧搾ロールまたは絞りロールで圧搾して絞り出される。
下部吸水布および吸水厚布（パッド）は、回転進行し、必要に応じて洗浄噴射ノズル５２および／または洗浄ハケ５４または洗浄ブラシおよび水切りブレード５６等の洗浄機器を備えた洗浄装置によって洗浄される。
汚泥ケーキの表面であれば片面だけの接合であってもよい。特に、ある程度は汚泥脱水処理装置で脱水されている汚泥ケーキであるので、第二の吸水布と吸水厚布だけの構成も可能である。
【００３０】
この実施例では駆動する回転体である回転ドラム２４によって回転駆動され複数の回転ドラム２４によって汚泥ケーキ１は回転移動させられる。
第二の吸水布６０は、図２で示すように陰極側の電極の外側に敷設する。これは、陰極側の電極がキャタピラ状であり、電極の隙間から流れ落ちる水分を吸収するためである。第二の吸水布６０も図１で示すように回動する構成である。また、水分を吸引した第二の吸水布６０は絞りロールからなる脱水器５０で水分を絞られる構成である。
【００３１】
また、第二の吸水布６０は、図２（ｂ）に示すように陰極側の吸水布である吸水厚布３６の外側（下部）に敷設することも可能である。本発明の目的は、汚泥ケーキの脱水効果を高めることにあるので、吸水厚布３６の水分が飽和状態となってもすぐ下に敷設した第二の吸水布６０が吸水厚布３６の水分を吸引するので、汚泥ケーキに接している吸水部の吸水厚布３６は水分を常に効率良く吸引できる状態に保たれている。
この実施例では第二の吸水布は下部吸水布３４の下に敷設されているが、陰極側の吸水布の外側であれば必ずしも下部である必要はない。
【００３２】
本発明にかかる電気泳動による汚泥脱水装置によれば、従来の脱水処理装置または、汚泥ケーキ専門の脱水器では実現できなかった５０パーセント台または５０パーセント以下の画期的な含水率の低下を実現する事が出来る。
これにより工場から排出する汚泥ケーキの重量が従来の半分となる効果をもたらす。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る電気泳動による汚泥脱水装置は上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
１  従来の電気泳動による汚泥脱水装置に、さらに吸水布を陰極側の電極の外側に敷設するため、汚泥ケーキの水分をより効果的に吸引できるようになる。また、陰極側の電極に付着した水分を吸引することができるため、常に乾いた電極で動作させることが可能となる。
２  また、吸水布をさらに吸水厚布の下部に敷設することが可能であるため、吸水厚布の水分の飽和を防ぐことが可能となる。よって、常に吸水厚布は水分を吸引することが可能であり汚泥ケーキの含水率をさらに下げることが可能となる。
３  上下両面に敷設した吸水布とは別に陰極側の吸水布の外側に別の吸水布を敷設したことにより、従来の脱水処理装置または、汚泥ケーキ専門の脱水器では実現できなかった５０パーセント台または５０パーセントを切る画期的な含水率の低下を実現する事が可能となった。これにより、工場から搬出する汚泥ケーキの重量と体積がが従来に比べて大幅に削減され、搬送コストを下げることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の電気泳動による汚泥脱水装置の一部の構成図
【図２】    （ａ）（ｂ）吸水布と電極と汚泥ケーキの接合状態を示す断面図
【図３】    従来の電気泳動による汚泥脱水装置の構成図
【符号の説明】
１  汚泥ケーキ
１０  電気泳動による汚泥脱水装置
２０  回転する電極列
２２  陽極側電極
２３  陰極側電極
２４  回転ドラム
２６  ベルト送りロール
３０  吸水布
３２  上部吸水布
３４  下部吸水布
３６  吸水厚布
３８  汚泥掻き取りブレード
４０  張りロール
４２  皺延ばしロール
５０  脱水器
５２  洗浄噴射ノズル
５４  洗浄ハケ
５６  水切りブレード
６０  第二の吸水布
【図１】
0003929333.tif 000002
【図２】
0003929333.tif 000003
【図３】
0003929333.tif 000004