JP2002292210A - フィルタープレス式脱水システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾板間に形成される脱水ケーキの厚さを比較
的厚く設定しつつも、脱水効率を高めることで脱水時間
を短縮できる脱水システムを実現する。 【解決手段】 フィルタープレス機14と、スラリー供給
源から導かれたスラリーを圧縮してフィルタープレス機
14に打ち込む油圧駆動の圧送ポンプ12と、圧送ポンプ12
に供給される圧油の流量を加減する圧力制御バルブ74
と、フィルタープレス機14から排出される濾水の流量を
検出する流量センサ70と、フィルタープレス機14におけ
る脱水圧力を検出する圧力センサ72と、流量センサ70及
び圧力センサ72からの入力信号に応じて圧力制御バルブ
74に対する制御信号を出力する制御手段76とを備えたフ
ィルタープレス式脱水システム10。

Description

【発明の詳細な説明】

【００１】

【発明の属する技術分野】この発明はフィルタープレス
式の脱水システムに係り、特に、フィルタープレス機内
の脱水圧力を制御することにより、スラリー状の汚泥を
効率的に脱水することを可能とする技術に関する。

【００２】

【従来の技術】現在、建設廃土等の無機系汚泥や、生ゴ
ミや下水汚泥といった有機系汚泥の減容化を図るため、
これらスラリー状の汚泥を圧送ポンプを用いてフィルタ
ープレス機内に高圧で打ち込み、スラリーの固液分離を
行うフィルタープレス式脱水システムが用いられてい
る。図６はその構成例を示すものであり、ピストン式の
圧送ポンプ12と、フィルタープレス機14と、モータ及び
油圧ポンプからなる油圧駆動源15と、電磁制御式の第１
の開閉弁16及び第２の開閉弁18と、エアコンプレッサ20
と、スラリー供給源22と、貯水槽24とを備えている。

【００３】上記スラリー供給源22は、例えば生ゴミカッ
ター及び吸引ポンプを備えた流動化槽よりなる。この流
動化槽内には水が充填されており、投入された生ゴミは
カッターによって適当な粒径に破砕されつつ水分と混練
されてスラリー化され、吸引ポンプによって送泥パイプ
26内に送られる。この送泥パイプ26及び第１の開閉弁16
を経由して圧送ポンプ12のシリンダ28内に到達したスラ
リーは、ピストン30の加圧動作によって圧縮され、第２
の開閉弁18を経由してフィルタプレス機14内に所定の圧
力で打ち込まれる。

【００４】フィルタープレス機14内には、図７に示すよ
うに、多数の濾板32が横方向に開閉自在に並列配置され
ており、脱水時には各濾板32がプレス機34によって閉方
向に加圧固定され、濾板32，32間に濾室36が形成され
る。各濾板32の中央部には、スラリー導入孔38が貫設さ
れている。また、濾板の左右両面には濾水溝40が刻設さ
れており、その表面は濾布42によって被われている。上
記圧送ポンプ12によって打ち込まれたスラリー44は、上
記スラリー導入孔38を伝ってフィルタープレス機14内を
進行し、各濾板32間に形成された濾室36内に拡散する。
そして、スラリーが濾布42の表面に押圧されることによ
って水分が濾過され、固体成分が分離される。濾布42を
透過した水分は、濾水溝40を伝って濾板32の下方に設け
られた排水口46に導かれ、集水管48を介して外部に排出
される。この濾水は、排水管50を経由して貯水槽24に到
達し、その一部はポンプ52によって流動化槽に戻され、
残りは排水処理される。

【００５】圧送ポンプ12による１回分の打込動作が終了
すると、第２の開閉弁18が閉じられると共にピストン30
が下降し、同時に第１の開閉弁16が開いて新たなスラリ
ー44がシリンダ28内に充填される。この圧送ポンプ12に
よるスラリー44の打込動作を所定時間継続すると、フィ
ルタープレス機14の各濾室36内は水分が抜けて固化した
脱水ケーキ54で満たされることとなる。この段階に至る
と、エアコンプレッサ20から高圧のエアが濾板32のスラ
リー導入孔38に逆方向から供給され、導入孔38内に詰ま
ったスラリーが圧送ポンプ12側に戻された後、濾板32が
左右に開かれる。この結果、濾板32，32間に蓄積された
脱水ケーキ54は自重によって剥離落下し、排出ホッパ56
を介してベルトコンベア58上に導かれる。

【００６】

【発明が解決しようとする課題】このフィルタープレス
式脱水システム60を用い、上記圧送ポンプ12によってフ
ィルタープレス機14内の最終的な脱水圧力を3.5〜4.0Mp
a以上に高めることで、従来、有効な脱水が困難とされ
てきた有機系のスラリーについても高い脱水効果を実現
することが可能となった。例えば、生ゴミを含むスラリ
ーを脱水対象とした場合でも含水率50％以下の脱水ケー
キ54が得られ、廃棄物の減容化に大いに貢献できるもの
と期待されている。

【００７】しかしながら、従来のフィルタープレス式脱
水システム60にあっては、十分な脱水効果を奏するため
には比較的長時間を要するという問題があった。図８は
フィルタープレス機14内の脱水圧力と排水量との関係を
示したグラフであり、図示の通り、フィルタープレス機
14への打込開始と同時に急激に排水量が立ち上がり、脱
水開始から僅か10分程度でピークに達してしまい、その
後は圧力が上昇するにもかかわらず排水量が低下してい
き、結局必要な排水量を得るためには長時間の圧縮処理
が必要となっている。この原因としては、圧縮初期の段
階で生成されたケーキが固く締まって抵抗となり、後続
の脱水が阻害されることが考えられる。すなわち、図９
の(ａ)に示すように、圧縮開始直後はケーキ層54が薄い
ため抵抗が少なく、大量の濾水62が濾布42を透過して排
出されるが、図９の(ｂ)に示すように、すぐにケーキ層
54が厚くなり、また加圧されて固く締まってくる。この
結果、圧送ポンプ12が高い圧力を付加しても水分が濾布
42に到達し難くなり、排水量が減少していく。このた
め、必要な脱水量を得るためには長時間の処理を要する
こととなる。

【００８】この問題を解決する一つの方策としては、脱
水時の濾板32，32間の距離を狭く設定することが挙げら
れる。この場合には、個々の濾室36内のケーキ厚みが薄
くなり、その分抵抗を低く抑えることが可能となる。た
だし、これでは必要な処理能力を稼ぐために濾板32の枚
数を増やす必要があり、フィルタープレス機14の大型化
やコストアップに直結するという問題がある。機器の小
型化や低コスト化の観点からすれば、ある程度濾板32，
32間の距離を広く設定し、濾板32の枚数を抑える必要が
ある。

【００９】また、他の方策としては、スラリー44中に脱
水助剤を添加しておき、ケーキ層54中に水路を形成する
ことが挙げられる。これならば、ケーキ層54が厚く形成
されていても上記水路を伝って水分は濾布42に容易に到
達できるため、濾板32，32間の距離を比較的広く設定す
ることができる。ただし、この方法は無機汚泥に対して
はある程度有効であるとしても、有機汚泥には適用でき
ないという問題がある。すなわち、有機汚泥の場合には
タンパク質、炭水化物、油脂、繊維質、無機質から構成
されており、物理的には親水性コロイドを形成している
が、この親水性コロイドや細胞膜を破壊するには3.5Mpa
以上の脱水圧力が必要とされ、この高圧によって脱水助
剤による水路が圧潰されてしまう。

【００１０】この発明は、従来のフィルタープレス式脱
水システムが抱える上記問題点を解決するために案出さ
れたものであり、濾板間に形成される脱水ケーキの厚さ
を比較的厚く設定しつつも、脱水効率を高めることで脱
水時間の短縮を可能とする技術を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係るフィルタープレス式脱水システム
は、フィルタープレス機と、スラリー供給源から導かれ
たスラリーを圧縮してフィルタープレス機に打ち込む油
圧駆動の圧送ポンプと、圧送ポンプに供給される油圧の
流量を加減する圧力制御バルブと、フィルタープレス機
から排出される濾水の流量を検出する流量センサと、上
記フィルタープレス機における脱水圧力を検出する圧力
センサと、上記流量センサ及び圧力センサからの入力信
号に応じて上記圧力制御バルブに対する制御信号を出力
する制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係るフィルタープレス式
脱水システムの制御方法は、上記流量センサによって検
出された単位時間当たりの濾水の流量が予め設定された
流量よりも多い場合には、上記圧送ポンプに供給する圧
油の流量を減少させてフィルタープレス機内の脱水圧力
を低下させ、上記流量センサによって検出された単位時
間当たりの濾水の流量が予め設定された流量よりも少な
い場合には、上記圧送ポンプに供給する圧油の流量を増
加させてフィルタープレス機内の脱水圧力を上昇させ、
以てフィルタープレス機内の脱水進度を調整することを
特徴としている。

【００１３】このように、フィルタープレス機から排出
される濾水の流量が予め設定されたパターンから外れて
いる場合には圧送ポンプに供給する圧油の流量を増減さ
せて加圧力を調節することにより、フィルタープレス機
内の脱水圧力を調整することができ、ひいては脱水の進
度を制御することが可能となる。このため、脱水の初期
段階でケーキ層が固く締まらないように圧送ポンプの加
圧力を抑制し、比較的高い脱水効率を長時間維持するこ
とが可能となる。これにより、一定の脱水量を得るまで
の時間を短縮化することもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るフィルタ
ープレス式脱水システム10の全体構成を示す概念図であ
り、図６で示した従来の脱水システムと同様、ピストン
式の圧送ポンプ12と、フィルタープレス機14と、第１の
開閉弁16及び第２の開閉弁18と、エアコンプレッサ20を
備えている。また、図示は省略したが、上記と同様のス
ラリー供給源22が送泥管26を介して第１の電磁弁18に接
続されており、また排水管50は上記と同様の貯水槽28に
接続されている。

【００１５】この脱水システム10にあっては、さらに、
排水管50の途中に介装された流量センサ70と、第２の開
閉弁18及びフィルタープレス機14とを連通する送泥管26
の途中に介装された圧力センサ72と、圧送ポンプ12と油
圧駆動源15との間に介装された圧力制御バルブ74（リリ
ーフバルブ）と、制御部76とを備えている。上記制御部
76は、プログラマブルコントローラやパソコン等のCPU
と、制御プログラムを格納した記憶手段を備えており、
信号増幅部78を介して上記流量センサ70、圧力センサ7
2、及び圧力制御バルブ74と電気的に接続されている。
上記圧力制御バルブ74は、制御部76からの制御信号に応
じて油圧駆動源15から圧送ポンプ12に供給される圧油の
流量を無段階に調整可能とするものであり、具体的には
電磁比例制御弁より構成される。

【００１６】以下において、この脱水システム10による
スラリーの脱水工程について説明する。まず、スラリー
供給源から送り出されたスラリーは、送泥管26を経由し
て第１の開閉弁16に到達し、圧送ポンプ12のシリンダ28
及び第２の開閉弁18を通過してフィルタープレス機14内
に充填される。フィルタープレス機14の各濾室内にスラ
リーが一通り行き渡った時点で、第１の開閉弁16が閉じ
られ、油圧駆動源15から圧油の供給を受けて圧送ポンプ
12のピストン30が圧縮方向に移動し、シリンダ28内のス
ラリーをフィルタープレス機14側に打ち込む。つぎに、
第２の開閉弁18を閉じると同時にピストン30が戻り、第
１の開閉弁16を開いてスラリーがシリンダ28内に充填さ
れる。ここで第１の開閉弁16を閉じると同時に第２の開
閉弁18を開き、ピストン30を駆動させることにより、ス
ラリーがフィルタープレス機14に圧送される。

【００１７】圧送ポンプ12による上記のスラリー打込動
作を継続することにより、フィルタープレス機14の集水
管48から排水管50に向けて濾水が流れ出す。この排水管
50を通過する濾水の流量は流量センサ70によって検出さ
れ、制御部76に入力される。また、圧送ポンプ12からフ
ィルタープレス機14に向かうスラリーの打込圧力（＝フ
ィルタープレス機14内の脱水圧力）も圧力センサ72によ
って検出され、制御部76に入力される。制御部76におい
ては、各センサからの入力信号を所定のプログラムに従
って演算処理し、圧送ポンプ12による加圧力を加減すべ
く圧力制御弁74に制御信号を出力する。これを受けた圧
力制御弁74は、油圧駆動源15から圧送ポンプ12に供給さ
れる圧油の流量を調節し、圧送ポンプ12の加圧力を制御
する。

【００１８】このように、フィルタープレス機14から排
出される濾水の流量とフィルタープレス機14内の脱水圧
力に応じて圧送ポンプ12による加圧力を加減することに
より、フィルタープレス機14における脱水効率を最適化
することができる。すなわち、従来の脱水システム60の
場合には圧送ポンプ12の加圧力を制御することは特に行
われず、フィルタープレス機14内の抵抗に応じて脱水圧
力が自然に決定されていたため、図８のグラフに示した
ように、脱水初期の段階で急激に脱水圧力が伸びて多く
の排水量が得られる代わりに、すぐにケーキ層54が固く
締まって水通りを阻害し、排水量が一気に減少すること
となる。これに対し、この発明に係る脱水システム10の
場合には、図２に示すように、脱水圧力の上昇を比較的
緩やかなカーブを描くように調整することでケーキ層54
の固化具合を制御し、以て排水量が急速に減少すること
を抑えることができる。

【００１９】具体的には、単位時間当たりの濾水の排出
量がプログラムされた設定値よりも多い場合、制御部76
は圧力制御弁74に制御信号を出力して圧送ポンプ12に供
給する圧油の量を必要量低減させる。同時に、制御部76
は圧力センサ72からの出力を監視し、フィルタープレス
機14内の脱水圧力が狙い通りに低下したことを確認す
る。反対に、単位時間当たりの濾水の排出量がプログラ
ムされた設定値よりも少ない場合、制御部76は圧力制御
弁74に制御信号を出力して圧送ポンプ12に供給する圧油
の量を必要量増加させる。同時に、制御部76は圧力セン
サ72からの出力を監視し、フィルタープレス機14内の脱
水圧力が狙い通りに上昇したことを確認する。この結
果、図２の通り排水量のピークを比較的長時間維持する
ことができ、従来の場合と同じ排水量をより短時間で得
ることが可能となる。

【００２０】上記脱水圧力の上昇パターンは一定ではな
く、脱水対象となるスラリーの特性に応じて当然に異な
ったものとなる。特に有機系汚泥の場合、その組成によ
って脱水の難易やケーキの形成進度に大きな差異がある
ため、図２に示した理想的な排水量の推移を実現するた
めには脱水圧力を処理対象毎にきめ細かく制御すること
が必要となる。例えば、図３に示すように、脱水工程の
前半までは圧力を徐々に上昇させ、ピーク近くに達した
時点でその圧力を維持したり、図４に示すように、圧力
の上昇、下降を繰り返しながら全体として圧力が上昇す
るように圧送ポンプ12の加圧制御を行うことが該当す
る。図５は両パターンの折衷型を示すものであり、脱水
工程の前半までは圧力の上昇・下降を繰り返した後、ピ
ーク圧力まで滑らかに上昇させ、この圧力を暫く維持す
るように圧送ポンプ12の加圧制御が行う場合である。

【００２１】

【発明の効果】この発明に係るフィルタープレス式脱水
システム及び制御方法によれば、フィルタープレス機か
ら排出される濾水の流量に応じてフィルタープレス機内
の脱水圧力を調整することができ、脱水の進度を制御す
ることが可能となる。このため、脱水の初期段階でケー
キ層が固く締まらないように圧送ポンプの加圧力を抑制
し、比較的高い脱水効率を長時間維持することにより、
一定の脱水量を得るまでの時間を短縮化することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るフィルタープレス式脱水システ
ムの全体構成を示す概念図である。

【図２】上記脱水システムにおける排水量と脱水圧力と
の関係を示すグラフである。

【図３】上記脱水システムにおける脱水圧力の制御パタ
ーンを示すグラフである。

【図４】上記脱水システムにおける脱水圧力の制御パタ
ーンを示すグラフである。

【図５】上記脱水システムにおける脱水圧力の制御パタ
ーンを示すグラフである。

【図６】従来のフィルタープレス式脱水システムの全体
構成を示す概念図である。

【図７】フィルタープレス機における脱水のメカニズム
を示す模式図である。

【図８】従来の脱水システムにおける排水量と脱水圧力
との関係を示すグラフである。

【図９】フィルタープレス機における脱水ケーキ生成の
メカニズムを示す模式図である。

【符号の説明】 10 フィルタープレス式脱水システム 12 圧送ポンプ 14 フィルタープレス機 15 油圧駆動源 16 第１の開閉弁 18 第２の開閉弁 20 エアコンプレッサ 22 スラリー供給源 24 貯水槽 26 送泥パイプ 28 シリンダ 50 排水管 70 流量センサ 72 圧力センサ 74 圧力制御バルブ 76 制御部 78 信号増幅部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D018 AA03 AA07 AA11 AA21 BB13 CC03 DD02 DD03 DD07 DD08 4D059 AA03 AA07 AA09 BE16 EA02 EA20 EB02 EB20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルタープレス機と、スラリー供給源か
   ら導かれたスラリーを圧縮してフィルタープレス機に打
   ち込む油圧駆動の圧送ポンプと、圧送ポンプに供給され
   る圧油の流量を加減する圧力制御バルブと、フィルター
   プレス機から排出される濾水の流量を検出する流量セン
   サと、上記フィルタープレス機における脱水圧力を検出
   する圧力センサと、上記流量センサ及び圧力センサから
   の入力信号に応じて上記圧力制御バルブに対する制御信
   号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とするフィ
   ルタープレス式脱水システム。
2. 【請求項２】請求項１に記載のフィルタープレス式脱水
   システムにおいて、上記流量センサによって検出された
   単位時間当たりの濾水の流量が予め設定された流量より
   も多い場合には、上記圧送ポンプに供給する圧油の流量
   を減少させてフィルタープレス機内の脱水圧力を低下さ
   せ、上記流量センサによって検出された単位時間当たり
   の濾水の流量が予め設定された流量よりも少ない場合に
   は、上記圧送ポンプに供給する圧油の流量を増加させて
   フィルタープレス機内の脱水圧力を上昇させ、以てフィ
   ルタープレス機内の脱水進度を調整することを特徴とす
   るフィルタープレス式脱水システムの制御方法。