(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回転している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、汚泥ケーキの底部に移動偏在した水分を、汚泥ケーキの上面の吸水布がシルク製であるとともに、汚泥ケーキの下面に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）からなる二重の吸水布を加圧接触させて吸引排出する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】
上記電気泳動による汚泥処理装置は、水分の残存含有する汚泥ケーキを上下両面から素材に限定されない二重の吸水布で挟み付け、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、下面に敷設した吸水布により吸引して排出することを特徴とする請求項１記載の電気泳動による汚泥脱水装置
【請求項３】
上記回転する電極列は、汚泥ケーキの幅と略同一の幅の細長直方体の電極を複数本並列に並べて帯状に連結しキャタピラ状に２つの回転ドラムに巻架した構成の回転電極体を上下一対になるように配設したことを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の電気泳動による汚泥脱水装置
【請求項４】
上記電気泳動による汚泥脱水装置は、上下２枚の帯状吸水布が回動する構成であり、また、吸水厚布（パッド）も回動する構成であるとともに吸水厚布（パッド）に吸引した水分を脱水器の圧搾ロールで圧搾して絞り出すことを特徴とする請求項１記載の電気泳動による汚泥脱水装置
【請求項５】
上記電気泳動による汚泥脱水装置は、下部吸水布および吸水厚布（パッド）が、洗浄噴射ノズルおよび／または洗浄ハケまたは洗浄ブラシからなる洗浄装置を装備していることを特徴とする請求項１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排出される汚泥ケーキの含水率を更に低くする為の電気泳動による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で脱水され、汚泥ケーキとして運搬廃棄処理している。汚泥ケーキを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非常に向上することになる。
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され、運搬効率は更に向上する。従って、汚泥ケーキの含水率を低くするための工夫がされているが技術的な困難制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、最終的に汚泥ケーキが排出口よりの排出される。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工夫がされている。ただし、圧力を上げても含水率は下がらないことが実証されている。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である。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は容易に解消できない欠点もある。
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ている状態となる為と考えられている。
【０００４】
また、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ない。また、芳しい脱水結果を得られないのも事実である。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。
【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、消費電力も高くランニングコストが係る。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液体が一方に移動する現象を言う。電気浸透を応用したことによる脱水効果としては、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、現実の仕様という点からは費用対効果の点で疑問がある。
【０００６】
【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の装置であり、電気を利用しているが、電気分解や電気浸透ではなく電気泳動により、汚泥ケーキ中の水分を排出ではなく、移動偏在させ、吸水布を併用することにより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。
【０００７】
【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脱水装置は、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回転している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、汚泥ケーキの底部に移動偏在した水分を、汚泥ケーキの上面の吸水布がシルク製であるとともに、汚泥ケーキの下面に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）からなる二重の吸水布を加圧接触させて吸引排出する構成である。また、水分の残存含有する汚泥ケーキを上下両面から素材に限定されない二重の吸水布で挟み付け、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、下面に敷設した吸水布により吸引して排出する構成である。
【０００８】
回転する電極列は、汚泥ケーキの幅と略同一の幅の細長直方体の電極を複数本並列に並べて帯状に連結しキャタピラ状に２つの回転ドラムに巻架した構成の回転電極架した構成の回転電極体を上下一対になるように配設した構成である。
また、吸水厚布（パッド）も回動する構成であるとともに吸水厚布（パッド）に吸引した水分を脱水器の圧搾ロールで圧搾して絞り出す構成である。
下部吸水布および吸水厚布（パッド）は、洗浄噴射ノズルおよび／または洗浄ハケまたは洗浄ブラシからなる洗浄装置を装備することも可能である。
【０００９】
【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装置本体の中を移動する汚泥ケーキの上下両面に吸水布を接触させる。次に、汚泥ケーキを電圧の印加されている陽極と陰極との間を通過させる。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からなる吸水厚布（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。吸水厚布（パッド）に吸引した水分は回動して脱水器の圧搾ロールで圧搾して絞り出される。
これにより従来は８０％以上は脱水できなかっ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。
【００１０】
【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は本発明にかかる電気泳動による汚泥脱水装置の構成図であり、図２は吸水布と汚泥ケーキの接合状態を示す断面図である。
電気泳動による汚泥脱水装置１０は、回転する電極列２０と、吸水布３０とからなる。本発明では、汚泥脱水処理装置で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処理場からトラック等で搬出される必要があるので、そ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いて、すこしでも含水率を下げる工夫がされている。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マイナス電極に偏在させて移動した水分を吸水布３０で吸引排出している。吸引後  の含水率は容易に７０パーセント台落とすことが可能で、６０パーセント台も可能である。
【００１１】
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。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してからケーキより水分を排出していた。水分を排出する為に多量の電力が必要とされていたが、本発明で利用する電気泳動によれば、水分をケーキから排出はしない方式であって、単に偏在させるだけであるので消費電力が少ない利点がある。偏在した水分は、吸水布で吸い出しているので、消費電力は電気浸透や電気分解に較べて格段と少なく、かつ同等異常の脱水効果を上げることが可能となった。
界面動電現象としての電気泳動 (Electrophoresis) とは、液体中に懸濁している固体または液体の微粒子が、電流によって液体中を一方の電極の方へ動く現象を言う。本件発明に応用する電気泳動では、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としてい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いる。
【００１２】
回転する電極列２０は、細長の直方体からなる棒状のカーボン電極２２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形成した構成である。この実施例では、一つのカーボン電極２２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１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（図１ｂ参照）。
【００１３】
キャタピラ状の電極列２０は、図１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。
【００１４】
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とからなり、図２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１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。図の左側に移動しつつ上下の電極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を通して吸水厚布（パッド）３６が吸引する。水分の吸引が終了した汚泥ケーキは、図１の左端で吸水布３０から離れて、左方向に排出される。
【００１５】
汚泥ケーキの上面に接触する上部吸水布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１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。
【００１６】
また、汚泥ケーキの下面に接触する下部吸水布３４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。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。
電気泳動により汚泥ケーキに残存含有する水分はマイナス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。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３６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により水分が吸引された後、図１の左側で、含水率が低下した状態で左下に排出される。
【００１７】
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、脱水器の絞りロール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１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。
【００１８】
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）に吸引した水分は下部吸水布とは無関係に脱水器の圧搾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５０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、下部吸水布と吸水厚布だけの構成も可能である。
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は移動させられる。
【００１９】
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７０パーセント台または７０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出来る。
これは、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。
【００２０】
【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、消費電力は、汚泥ケーキに含まれる水分に電気泳動を起こさせるだけの電力で足りるので、従来の電気浸透や電気分解のように水分を汚泥ケーキから分離排出するようなエネルギーに較べて充分に安価に作動することができる。
既に汚泥脱水装置により脱水された後の汚泥ケーキではあるが、水分を移動させて底面に偏在させて吸引するので充分に脱水することが可能となった。これにより、費用の割りに充分な脱水効果を上げることができ、７０％台の断水率を達成することができる。また、６０％台も可能である。
脱水した汚泥ケーキの重量が８４％の含水率の場合と、７０％とでは、重量で表示すると５０％も重量が削減される結果となるので、運搬処理には大変大きな経済的効果がある。
上面に接触する吸水布がシルク製であるので汚泥の掻き取りが容易である。また下部の吸水布が木綿製のタオル地からなる吸水厚布（パッド）であるので充分に吸水が可能である。
【００２１】
２  電気泳動により汚泥ケーキの底面に移動偏在した水分を吸引排出しているので効果的である。
３  電極を帯状に複数本並列に並べてキャタピラ状にして駆動回転ドラムで上下一対にして通電するので効果的であり、連続して作業を継続することが可能である。
４  脱水器の圧搾ロールで圧搾して絞り出すので、確実に排水ができる。
５  上下部吸水布および吸水厚布（パッド）を適宜に、洗浄噴射ノズルや洗浄ハケや洗浄ブラシ等の洗浄装置で洗浄することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明にかかる電気泳動による汚泥脱水装置の構成図
【図１ｂ】  本発明にかかる電気泳動による汚泥脱水装置の構成図
【図２】    吸水布と汚泥ケーキの接合状態を示す断面図
【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  カーボン電極
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
【図１】
0003757137.tif 000002
【図１ｂ】
0003757137.tif 000003
【図２】
0003757137.tif 000004