JP2004361006A

JP2004361006A - Dehydrating and drying apparatus and method

Info

Publication number: JP2004361006A
Application number: JP2003159928A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nomura; 淳一野村; Shoichi Goda; 昭一郷田; Norio Yamada; 紀夫山田; Koichi Masuda; 幸一増田; Nobuaki Shinomiya; 信明四ノ宮
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4097030B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide dehydrating and drying apparatus and method for slurry, not causing uneven drying in a cake, shortening the drying time, economical and having excellent durability. <P>SOLUTION: A heating medium is supplied to a filter chamber storing slurry surrounded with filter cloth, a metallic hollow body disposed in the filter chamber to divide the filter chamber into two parts, and the inside of the hollow body. The inside of the hollow body is provided with a passage for letting the heating medium make a detour. A projected material is provided on the surface of the hollow body. The surface of the hollow body is provided with filter cloth and a passage for a filtrate by the filter cloth. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水道，農村集落排水処理設備，し尿処理設備等から排出される汚泥、または例えば食品やパルプ等の各種産業に用いられる懸濁液（以下、これらをまとめてスラリと言う）の脱水乾燥装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スラリを脱水乾燥するためには、脱水装置と乾燥装置とをそれぞれに設置する必要があり、イニシャルコストが大きく、維持管理に多大な労力がかかるのが実情であった。
【０００３】
また、加圧圧搾脱水機の圧搾媒体として温水を使用し、ダイアフラムを介してスラリを加熱すると共に、ろ布外部を減圧することにより、スラリを加温及び圧搾すると同時に減圧乾燥するものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この装置においては、ダイアフラム（圧搾膜）の熱伝導率が低く、ろ枠とダイアフラムの間の温水流量分布やダイアフラムとろ布の間の減圧度が場所により不均一なため、ケーキの乾燥時間が長く、乾燥むらが生じやすい等の問題点があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３２１０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ケーキに乾燥むらが生ぜず且つ乾燥時間を短くすることができるとともに、経済的で且つ耐久性に優れたスラリの脱水乾燥装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱水乾燥装置は、ろ布により囲まれたスラリを収容するろ室と、前記ろ室を二分するように前記ろ室内に配置した金属製の中空体と、前記中空体の内部に熱媒体を供給する手段とを備えたことを特徴とするものである。これにより、熱伝導率の良好な金属製の中空体に循環供給された熱媒体の熱がろ室内のスラリに速やかに供給されるため、スラリの乾燥時間を短縮し乾燥むらを低減することができる。
【０００７】
ここで、前記ろ布の外側にダイアフラムを備え、前記ダイアフラムの外側に熱媒体を供給する手段を備えることが好ましく、前記ろ布の外側を真空排気する手段を備えることが好ましい。これにより、スラリを中空体とダイアフラムの両側から加熱するため、また減圧下で加熱するため、良好な効率でスラリの乾燥時間を短縮し乾燥むらを低減することができる。
【０００８】
また、前記中空体の内部に前記熱媒体が迂回して流れる流路を備えることが好ましい。これにより熱媒体の有する熱を有効に利用することができる。また、前記中空体の表面に突起物を設けることが好ましい。中空体の表面に突起物を設けることにより、伝熱面積を拡張し、かつ、前記突起物でスラリが固形化したケーキを破断しながら脱水乾燥することができる。従って、固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができる。ここで、中空体の表面の突起物は、前記スラリが脱水乾燥されたケーキの排出する方向に延在していることが好ましい。これにより、脱水乾燥後のケーキを排出するに際して、突起物がケーキの排出を妨げない。
【０００９】
また、中空体の表面にろ布と、前記ろ布によりろ過されたろ液の流路とを備えることが好ましい。これにより、金属製の中空体とダイアフラムの両側から熱媒体の熱がろ室内のスラリにさらに速やかに供給されると共に、両側から脱水されることにより、スラリの乾燥時間をさらに短縮することができる。従って、固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができる。また、中空体に前記スラリを収容する凹部を備えることが好ましい。これにより、ろ室を実質的に拡張し処理能力を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の脱水乾燥方法は、ろ布により囲まれたろ室を二分するように金属製の中空体を配置し、前記ろ室内にスラリを収容し、前記中空体に熱媒体を供給し、前記ろ室内に収容されたスラリを前記中空体側から加熱するようにしたことを特徴とするものである。ここで、中空体の表面に突起物を設け、伝熱面積を拡張し、かつ、前記突起物でスラリが固形化したケーキを破断しながら脱水乾燥することが好ましい。また、中空体の表面にろ布を配備するとともにろ液の排出流路を設け、前記中空体表面からも前記スラリのろ過を行うことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の脱水乾燥装置を含むスラリの処理システムの概略を示す。
【００１２】
脱水乾燥機１１は、スラリの脱水乾燥を行うフィルタプレス装置である。その内部に、隣接する一対のろ枠の間に一対のダイアフラムとろ布とを設け、ろ布により囲まれたろ室が形成されている。この脱水乾燥機１１には、後に詳述するように、そのろ室を二分するようにろ室内に配置した金属製の中空体を備え、その中空体の内部に熱媒体を供給するようにしている。開閉装置でろ枠を締付けた状態で、ダイアフラム及びろ布からなるろ室内のスラリを両面から圧搾することで、スラリの脱水乾燥が行われる。
【００１３】
この脱水乾燥機１１には、スラリ供給ポンプ１２によりスラリ供給ライン１３から供給弁１５を介して脱水乾燥対象のスラリが供給される。そして、スラリは脱水乾燥機１１により脱水圧搾乾燥されて所要の含水率のケーキとなり、脱水乾燥機１１より取り出される。
【００１４】
脱水乾燥機１１には温水が熱媒体として供給され、この熱媒体によりスラリの脱水乾燥が促進される。温水ユニット３１にて温水が作られ、温水循環ポンプ３２により温水循環ライン３５から脱水乾燥機１１のヘッダ管１７に導入される。脱水乾燥機１１でスラリの脱水乾燥に使用された温水はヘッダ管１８から温水循環ライン３５により温水ユニット３１に戻される。このように、温水ユニット３１と脱水乾燥機１１との間で温水が循環するようになっていて、脱水乾燥機１１の出口側に背圧弁３３が配置されている。従って、背圧弁３３の調整により、循環する温水の流量及び脱水乾燥機内の温水の圧力をすみやかに調整することが可能である。
【００１５】
また、脱水乾燥機１１におけるスラリの脱水乾燥には真空吸引が用いられる。したがって、真空ポンプ３７と凝縮槽３８とを備え、ろ布とダイアフラムとの間を減圧雰囲気とすることで、ろ室内部のスラリの脱水乾燥を促進する。また、圧搾工程と同時に真空ポンプ３７を起動するようにして、ダイアフラムとろ布との間隙を減圧することによりろ布に囲まれたろ室内のスラリを加圧脱水すると共に加温減圧乾燥する。
【００１６】
センターブローライン２１には空気弁２２が、センターブロー排泥ライン２３には排泥弁２４がそれぞれ配置され、センターブロー用空気は、センターブローライン２１により脱水乾燥機１１に供給され、センターブロー排泥ライン２３から脱水されていないスラリと共に排出される。
【００１７】
温水ユニット３１は、加温・加圧媒体としての温水を供給するものであり、温水の水温を６０℃〜１００℃、好ましくは７０℃〜９５℃に保つことが好ましい。また、水蒸気を用いるようにしてもよい。この温水ユニット３１としては、電力や石油等の燃料、または燃焼排ガス等を用いた温水ボイラ、水蒸気ドレン、燃料電池排水などの各種の熱源を用いることができる。温水循環ポンプ３２は、脱水乾燥機１１内のダイアフラムに０．５ＭＰａ以上の圧力を加えられるものであることが好ましい。脱水乾燥機１１に接続されるろ液ライン１９と真空ライン２０は弁２５，２６により切り替えられ、真空ラインには上述したように凝縮槽３８、真空ポンプ３７が接続されている。凝縮槽３８には冷却水が循環するようになっている。ここで真空ポンプ３７の到達真空度は７ｋＰａ以下が好ましい。
【００１８】
図２は、スラリの脱水乾燥機における要部の構成例を示す。図２に示すように、互いに隣接するろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの間に、それぞれダイアフラム５２，５２とろ布５１，５１とが配置されて、ろ布５１により囲まれたろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成されている。そして、それぞれのろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃを二分するように、金属製の空洞を有する中空体５６ａ，５６ｂ，５６ｃが設けられている。本例で示す全体構成は、中空体で２分割されたろ室が３室（５５ａ，５５ｂ，５５ｃ）の構成となっているが、室数は必要に応じて増やすことができる。金属製の中空体５６ａ，５６ｂ，５６ｃの材質は特に限定するものではないが、ステンレス，アルミニウム，チタン等を用いることができる。
【００１９】
このフィルタプレス（脱水乾燥機）では、両側にプレート５７，５８を備え、図示しない開閉装置によりろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを開閉するようになっている。即ち、スラリの脱水乾燥時には図示しない開閉装置によりプレート５７，５８が両側から締付けられ、各ろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが両側から締付けられ、ろ布５１，５１に取り囲まれたろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成される。そして、ろ室の内部に脱水乾燥対象のスラリが導入され、スラリの脱水乾燥が行われる。スラリの脱水乾燥後は、図示しない開閉装置によりプレート５７，５８が開かれ、各ろ枠５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄがそれぞれ離反するように開かれ、脱水乾燥されたケーキが下方に落下して取り出される。
【００２０】
金属製の空洞を有する中空体５６ａ，５６ｂ，５６ｃの内部には、温水（熱媒体）が流れ、ろ室５５ａ，５５ｂ，５５ｃ内に充填されたスラリを加熱する。中空体の構成例を図３（ａ）（ｂ）に示す。図示するように、中空体の内部５４には仕切板５４ｚが上下から交互に延びて熱媒体が迂回して流れる流路が形成されている。なお、迂回流路は例えば渦巻状等に形成してもよい。仕切板５４ｚによる流路を形成することで、熱媒体の中空体内部の滞留時間が延び、熱媒体の熱を有効に利用することができる。また、仕切板５４ｚは扁平な中空体の補強構造となり、比較的薄い金属板を用いて中空体を構成することができ、装置の軽量化、コスト低減に資することができる。
【００２１】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、ろ枠５４とダイアフラム５２との間には、厚さ１ｍｍ以上の網目状物５３が配置され、ろ枠５４とダイアフラム５２との間に温水が均一に流れる流路５３ａが確保されている。網目状物５３は、耐熱性、耐腐食性の材質からなる線径０．５ｍｍ以上の網などを用いることができ、材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、ステンレスなどが好適である。
【００２２】
ダイアフラム５２は、多数の突起５２ａを備えた弾性を有するゴム等の膜体であり、ろ枠との間に温水（熱媒体）の流路５３ａを備え、この流路に温水を循環ポンプ３２（図１参照）で押し込むことで、ダイアフラムの弾性によりろ布を介してろ室内のスラリを圧搾するとともに加熱する。なお、循環ポンプ３２により押し込まれる温水は、中空体とろ枠側（流路５３ａ）に並列に供給されても、また直列に供給されてもよい。
【００２３】
ろ布５１とダイアフラム５２との間には、ろ布５１によりろ過されたろ液の流路５２ｂが設けられ、この流路５２ｂは真空ポンプ３７（図１参照）に接続され、真空排気される。このため、ろ室は減圧雰囲気下で加熱・加圧され、ろ布を介して抽出されたろ液が流路５２ｂを通って排出される。
【００２４】
ここで、ダイアフラム５２は、ポリプロピレン樹脂または架橋ポリエチレン樹脂によるものが好適であり、これにより高い耐久性と経済性が得られる。また、ダイアフラム５２のろ布５１側には、ろ液排出用の溝または突起５２ａが設けられ、この溝の深さまたは突起の高さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、幅２〜６ｍｍの円柱形または角形が好ましい。これにより、ダイアフラム５２とろ布５１との間隙の真空吸引路（ろ液流路）５２ｂを均一なスペースに確保することが可能になる。
【００２５】
図５は、本発明の他の実施形態の金属製の中空体表面の構成例を示す。この実施形態においては、中空体５４の表面に突起物５４ｓを設けている。これにより、伝熱面積を拡張し、かつ、前記突起物でスラリが固形化したケーキを破断しながら脱水乾燥することができる。従って、固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができる。ここで、中空体の表面の突起物は、前記スラリが脱水乾燥されたケーキの排出する方向（図の上下方向）に延在していることが好ましい。これにより、脱水乾燥後のケーキを排出するに際して、突起物がケーキの排出を妨げない。なお、突起物の形状は固形化したケーキを破断できる構造であればよいので、断面が三角形状、半円状、台形状等であってもよく、横方向に断続的に、または連続的に配置したものであってもよい。また、上下方向に図示するように連続していなくてもよく、断続的に突起物を配置するようにしてもよい。この場合には、円柱状，円錐状，三角錐状，角柱状，フィン状などのものを用いることができる。
【００２６】
図６（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の金属製の中空体の構成例を示す。この実施形態においては、中空体の表面にろ布と、前記ろ布によりろ過されたろ液の流路とを備えている。即ち、図６（ａ）に示すように、中空体５４ａ，５４ｂ，５４ｃの表面にろ布５１と、ろ液の流路５１ｂとを備えている。ここで、中空体の表面に金属と一体の突起物５４ｋを配置することが好ましい（図６（ｂ）参照）。これにより、流路５１ｂを真空排気してスラリを減圧下で加圧・加熱脱水するに対してこの突起物５４ｋによりろ液の流路を安定に確保すると共に、ろ室内を安定に減圧雰囲気下におくことができる。
【００２７】
また、図６（ｂ）に示すように、中空体にスラリを収容する凹部５４ｍを備え、ろ枠と同様な構成としている。これにより、金属製の中空体とダイアフラムの両側から熱媒体の熱がろ室内のスラリにさらに速やかに供給されると共に、両側から脱水されることにより、スラリの乾燥時間をさらに短縮することができる。従って、固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができ、ろ室を実質的に拡張し処理能力を向上させることができる。
【００２８】
次に、上記フィルタプレスを用いたスラリの脱水乾燥工程について説明する。スラリの脱水乾燥の工程は大きく、ろ過工程，圧搾工程，センターブロー，乾燥工程に分けることができる。
【００２９】
ろ過工程では、スラリはスラリ供給ポンプによりスラリ供給ライン，供給弁を介して脱水乾燥機に供給され、前記ろ室に充填される。さらにスラリが加圧供給されると、スラリ中の水分がろ液として排出される。
【００３０】
圧搾工程では、温水ユニットで加熱された熱媒体は温水循環ポンプにより温水循環ラインを介して脱水乾燥機に供給され、前記ろ枠とダイアフラムの間及び前記中空体の内部を通り、さらに背圧弁を介して温水ユニットに戻り、循環使用される。前記ろ枠とダイアフラムの間に熱媒体が供給され、背圧弁が設けられていることにより、ダイアフラムが膨張し、前記ろ室の体積が減少することにより、ろ室内のスラリが圧搾される。さらに、切換弁を動作させ、真空ポンプにより真空ラインを介して凝縮槽を減圧し、凝縮槽に冷却水を供給することにより、脱水乾燥機内は減圧され、スラリは圧搾されると同時に加熱され減圧乾燥される。圧搾工程の開始時は一時的に開放弁を開き、温水循環ライン内に溜まった気体を排出することもできる。
【００３１】
センターブローでは空気弁と排泥弁を開放し、センターブローラインを介して空気を脱水乾燥機に供給し、センターブロー排泥ラインを介してスラリー状の汚泥が排出される。
【００３２】
乾燥工程では、圧搾工程と同様に熱媒体を循環させるが、背圧弁は背圧をかけても背圧がかからないように開放しても良い。温水循環と同時に、切換弁を動作させ、真空ポンプにより真空ラインを介して凝縮槽を減圧し、凝縮槽に冷却水を供給することにより、脱水乾燥機内は減圧され、スラリは加熱されるとともに減圧乾燥される。ここで、中空体にも温水（熱媒体）が供給され、中空体側からスラリを加熱するので、スラリの加熱・加圧脱水を効率的に行うことができる。これにより、スラリが固形化したケーキの内部まで十分に均一に乾燥することができ、乾燥時間を短縮し乾燥むらを低減することができる。特に、この脱水乾燥工程では、ろ布により囲まれたろ室を二分するように金属製の中空体を配置し、その中空体に熱媒体を供給することで、スラリを中空体側とダイヤフラム側との両側から加熱することができる。更に、中空体の表面に突起物を設け伝熱面積を拡張し、突起物でスラリが固形化したケーキを破壊しながら脱水乾燥することで極めて良好な脱水効率が得られる。また、図６に示すような中空体の表面に炉布を配置した構成を採用することで、両面側からのろ液の抽出を行うことができる。
【００３３】
表１は本発明のスラリの脱水乾燥装置の効果を説明するためのもので、従来例と本発明例とを比較した実験結果である。ろ室構成は、従来例が両面ダイアフラム、本発明例１は片面がダイアフラムで片面が突起の無い金属製中空体、本発明例２は片面がダイアフラムで片面が突起のある金属製中空体、本発明例３は片面がダイアフラムで片面がろ布を備える金属製中空体である。
【００３４】
【表１】

【００３５】
各発明例１，２，３は、ろ過面積を１．０ｍ^２、スラリ供給量を７０Ｌ、圧搾工程は温水加温圧搾と減圧乾燥を併用し、乾燥工程は加温しつつ減圧する方法に統一して実験している。ここで、ダイアフラムの熱伝導率は０．２３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であるのに対して、金属製中空体の熱伝導率は１５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１と６５倍であった。
【００３６】
そして、最終的なケーキ含水率を３５％として実験した結果、従来例では乾燥時間が２．５０Ｈ（時間）でもケーキ含水率が５５％に留まったのに対して、本発明例１では乾燥時間が０．５０Ｈ（時間）、ろ過速度が０．５３ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１が得られた。また、本発明例２では乾燥時間が０．４３Ｈ（時間）であり、ろ過速度が０．５５ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１が得られた。また、本発明例３では乾燥時間が０．５８Ｈ（時間）であり、ろ過速度が０．５１ｋｇ・ｍ^−２・ｈ^−１が得られた。
【００３７】
また、乾燥ケーキの形状は本発明例３のみがブロック状であり、他の３例は板状で排出された。上記実験結果から、金属製中空体の有無が乾燥時間の長短に大きく影響していることが判る。特に、熱伝導性の良好な金属製の中空体を用い、スラリを両面からその内部まで加熱・加圧しつつ減圧下で脱水乾燥することにより、ケーキの内部まで十分に乾燥し、乾燥時間の短縮及び乾燥むらの低減に極めて有効であることが判る。
【００３８】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、脱水乾燥対象のスラリの加温に十分な熱伝導率を有する金属製中空体を用いることで、ケーキ乾燥時間を短縮し、ケーキの乾燥むらを低減することができる。また、金属製の中空体をろ室内に挿入するという簡単な手法で、製造コストを余り上昇させることなく、耐久性が高く、且つ処理時間が短縮されることから処理能力が向上したフィルタプレス（断水乾燥機）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のスラリの脱水乾燥装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示す脱水乾燥装置の要部の断面図である。
【図３】中空体の構成例を示す（ａ）はＡＡ断面図であり、（ｂ）はＢＢ断面図である。
【図４】ろ枠とダイアフラムとろ布との配置関係を示す（ａ）は断面図であり、（ｂ）は一部透過平面図である。
【図５】中空体表面に突起物を設けた構成例を示す斜視図である。
【図６】中空体表面にろ布とろ液の流路を設けた例を示す図であり、（ａ）は中空体が平板状である場合を示す断面図であり、（ｂ）は中空体が炉枠と同様な形状をした内部にスラリを収容する凹部を有するものの要部断面図である。
【符号の説明】
１１脱水乾燥機
１２スラリ供給ポンプ
１３スラリ供給ライン
２１センターブローライン
２３センターブロー排泥ライン
３１温水ユニット
３２温水循環ポンプ
３３背圧弁
３５温水循環ライン
３７真空ポンプ
３８凝縮槽
５１ろ布
５２ダイアフラム
５２ａ突起または溝
５２ｂ真空吸引路（ろ液流路）
５３網目状物
５３ａ温水流路
５４ろ枠
５４ｓ中空体表面に設けられた突起物
５４ｚ中空体内部の仕切板
５５ａ，５５ｂ，５５ｃろ室
５７，５８プレート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to sludge discharged from water and sewage, rural settlement wastewater treatment equipment, human waste treatment equipment, and the like, or suspension used in various industries such as food and pulp (hereinafter, these are collectively referred to as slurry). The present invention relates to a dehydration drying apparatus and method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to dewater and dry a slurry, a dewatering device and a drying device have to be installed in each of them, and the initial cost is large, and a large amount of labor is required for maintenance.
[0003]
In addition, hot water is used as a pressurizing medium of a pressurizing press dehydrator, and while heating the slurry through a diaphragm and depressurizing the outside of the filter cloth, the slurry is heated and pressed, and simultaneously dried under reduced pressure. (See Patent Document 1). However, in this apparatus, the thermal conductivity of the diaphragm (pressed membrane) is low, and the distribution of the hot water flow rate between the filter frame and the diaphragm and the degree of decompression between the diaphragm and the filter cloth are not uniform in some places. However, there is a problem that drying unevenness easily occurs.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-232109 A
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an economical and durable slurry dehydrating / drying apparatus and method that does not cause drying unevenness in the cake and can shorten the drying time. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The dehydrating and drying apparatus of the present invention includes a filter chamber that accommodates a slurry surrounded by a filter cloth, a metal hollow body disposed in the filter chamber so as to divide the filter chamber into two, and heat inside the hollow body. Means for supplying a medium. As a result, the heat of the heat medium circulated and supplied to the metal hollow body having a good thermal conductivity is quickly supplied to the slurry in the filter chamber, so that the drying time of the slurry can be reduced and uneven drying can be reduced. it can.
[0007]
Here, it is preferable that a diaphragm is provided outside the filter cloth, and that a means for supplying a heat medium to the outside of the diaphragm be provided, and that a means for evacuating the outside of the filter cloth be provided. Thereby, since the slurry is heated from both sides of the hollow body and the diaphragm, and is heated under reduced pressure, the drying time of the slurry can be shortened with good efficiency, and uneven drying can be reduced.
[0008]
Further, it is preferable that a flow path in which the heat medium flows in a bypass is provided inside the hollow body. Thereby, the heat of the heat medium can be effectively used. Preferably, a projection is provided on the surface of the hollow body. By providing the protrusions on the surface of the hollow body, the heat transfer area can be expanded, and the cake in which the slurry is solidified by the protrusions can be dehydrated and dried. Therefore, it is possible to dry the inside of the solidified cake sufficiently uniformly. Here, it is preferable that the protrusions on the surface of the hollow body extend in a direction in which the slurry in which the slurry is dehydrated and dried is discharged. Thus, when discharging the cake after dehydration and drying, the protrusion does not prevent the discharge of the cake.
[0009]
It is preferable that a filter cloth and a flow path of a filtrate filtered by the filter cloth be provided on the surface of the hollow body. Thereby, the heat of the heating medium is more quickly supplied to the slurry in the filter chamber from both sides of the metal hollow body and the diaphragm, and is also dewatered from both sides, so that the drying time of the slurry can be further reduced. . Therefore, it is possible to dry the inside of the solidified cake sufficiently uniformly. Further, it is preferable that the hollow body has a concave portion for accommodating the slurry. Thereby, the filtration chamber can be substantially expanded, and the processing capacity can be improved.
[0010]
Further, the dehydration and drying method of the present invention arranges a metal hollow body so as to bisect a filter chamber surrounded by a filter cloth, accommodates a slurry in the filter chamber, and supplies a heat medium to the hollow body. The slurry contained in the filter chamber is heated from the hollow body side. Here, it is preferable that a protrusion is provided on the surface of the hollow body to expand the heat transfer area, and that the cake in which the slurry is solidified by the protrusion be dehydrated and dried. In addition, it is preferable that a filter cloth is provided on the surface of the hollow body, a discharge channel for filtrate is provided, and the slurry is filtered from the surface of the hollow body.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an outline of a slurry processing system including a dehydrating and drying apparatus of the present invention.
[0012]
The dehydration dryer 11 is a filter press device that performs dehydration drying of the slurry. Inside, a pair of diaphragms and a filter cloth are provided between a pair of adjacent filter frames, and a filter chamber surrounded by the filter cloth is formed. As will be described in detail later, the dehydration dryer 11 includes a metal hollow body disposed in the filter chamber so as to divide the filter chamber into two, and supplies a heat medium into the hollow body. I have. While the filter frame is tightened by the opening and closing device, the slurry in the filter chamber made of the diaphragm and the filter cloth is squeezed from both sides, so that the slurry is dehydrated and dried.
[0013]
The slurry to be dehydrated and dried is supplied to the dehydration dryer 11 from a slurry supply line 13 by a slurry supply pump 12 via a supply valve 15. The slurry is dewatered and squeezed and dried by the dehydration dryer 11 to form a cake having a required moisture content, and is taken out from the dehydration dryer 11.
[0014]
Hot water is supplied to the dehydration dryer 11 as a heat medium, and the heat medium promotes dehydration and drying of the slurry. Hot water is produced in the hot water unit 31 and is introduced into the header pipe 17 of the dehydration dryer 11 from the hot water circulation line 35 by the hot water circulation pump 32. The hot water used for dehydrating and drying the slurry in the dehydrating / drying machine 11 is returned from the header pipe 18 to the hot water unit 31 by the hot water circulating line 35. As described above, hot water circulates between the hot water unit 31 and the dehydration dryer 11, and the back pressure valve 33 is disposed on the outlet side of the dehydration dryer 11. Therefore, by adjusting the back pressure valve 33, the flow rate of the circulating hot water and the pressure of the hot water in the dehydrating dryer can be quickly adjusted.
[0015]
In addition, vacuum suction is used for dehydration and drying of the slurry in the dehydration dryer 11. Therefore, the vacuum pump 37 and the condensing tank 38 are provided, and the space between the filter cloth and the diaphragm is set to a reduced pressure atmosphere, thereby promoting the dehydration and drying of the slurry in the filter chamber. In addition, the vacuum pump 37 is activated at the same time as the squeezing step, so that the gap between the diaphragm and the filter cloth is depressurized, so that the slurry in the filter room surrounded by the filter cloth is depressurized and dried under heating and reduced pressure.
[0016]
An air valve 22 is arranged in the center blow line 21 and a mud discharge valve 24 is arranged in the center blow mud discharge line 23. The air for center blow is supplied to the dehydrating / drying machine 11 by the center blow line 21 and the center blow exhaust is performed. The slurry is discharged from the mud line 23 together with the slurry that has not been dewatered.
[0017]
The hot water unit 31 supplies hot water as a heating / pressurizing medium, and preferably keeps the temperature of the hot water at 60 ° C to 100 ° C, preferably 70 ° C to 95 ° C. Further, steam may be used. As the hot water unit 31, various heat sources such as a fuel such as electric power or petroleum, a hot water boiler using combustion exhaust gas, a steam drain, and a fuel cell drainage can be used. It is preferable that the hot water circulation pump 32 can apply a pressure of 0.5 MPa or more to the diaphragm in the dehydration dryer 11. The filtrate line 19 and the vacuum line 20 connected to the dehydration dryer 11 are switched by

valves

25 and 26, and the vacuum line is connected to the condensing tank 38 and the vacuum pump 37 as described above. Cooling water circulates through the condensing tank 38. Here, the ultimate vacuum degree of the vacuum pump 37 is preferably 7 kPa or less.
[0018]
FIG. 2 shows a configuration example of a main part in a slurry dehydration dryer. As shown in FIG. 2,

diaphragms

52, 52 and

filter cloths

51, 51 are disposed between

filter frames

54a, 54b, 54c, 54d adjacent to each other, and

filter chambers

55a, 55b surrounded by the filter cloth 51. , 55c are formed. Further,

hollow bodies

56a, 56b, 56c having metal cavities are provided so as to bisect the

respective filter chambers

55a, 55b, 55c. In the overall configuration shown in this example, the filter chamber divided into two by a hollow body has three chambers (55a, 55b, 55c), but the number of chambers can be increased as necessary. The material of the metal

hollow bodies

56a, 56b, 56c is not particularly limited, but stainless steel, aluminum, titanium, or the like can be used.
[0019]
This filter press (dehydration dryer) is provided with

plates

57, 58 on both sides, and the filter frames 54a, 54b, 54c, 54d are opened and closed by opening and closing devices (not shown). That is, when the slurry is dehydrated and dried, the

plates

57, 58 are fastened from both sides by an opening / closing device (not shown), and the filter frames 54a, 54b, 54c, 54d are fastened from both sides, and the

filter chambers

55a, 55b and 55c are formed. Then, the slurry to be dehydrated and dried is introduced into the inside of the filter chamber, and the slurry is dehydrated and dried. After the slurry is dehydrated and dried, the

plates

57 and 58 are opened by an opening / closing device (not shown), and the filter frames 54a, 54b, 54c and 54d are opened so as to be separated from each other, and the dehydrated and dried cake falls downward. Taken out.
[0020]
Hot water (heat medium) flows inside the

hollow bodies

56a, 56b, 56c having metal cavities, and heats the slurry filled in the

filter chambers

55a, 55b, 55c. FIGS. 3A and 3B show examples of the configuration of the hollow body. As shown in the figure, in the interior 54 of the hollow body, partition plates 54z extend alternately from above and below to form a flow path in which the heat medium flows around. The bypass flow path may be formed in a spiral shape, for example. By forming the flow path by the partition plate 54z, the residence time of the heat medium inside the hollow body is extended, and the heat of the heat medium can be effectively used. In addition, the partition plate 54z has a reinforcing structure of a flat hollow body, and the hollow body can be formed by using a relatively thin metal plate, which can contribute to weight reduction and cost reduction of the device.
[0021]
As shown in FIGS. 4A and 4B, a mesh 53 having a thickness of 1 mm or more is disposed between the filter frame 54 and the diaphragm 52, and hot water is supplied between the filter frame 54 and the diaphragm 52. A uniformly flowing channel 53a is secured. As the mesh 53, a mesh made of a heat-resistant and corrosion-resistant material having a wire diameter of 0.5 mm or more can be used. As the material, polyethylene, polypropylene, Teflon (registered trademark), stainless steel, or the like is preferable. .
[0022]
The diaphragm 52 is a film body made of elastic rubber or the like having a large number of protrusions 52a, and has a flow path 53a for hot water (heat medium) between the diaphragm 52 and the filter frame. (See FIG. 1), the slurry in the filter chamber is squeezed and heated through the filter cloth by the elasticity of the diaphragm. The hot water pushed by the circulation pump 32 may be supplied in parallel to the hollow body and the filter frame side (the flow path 53a), or may be supplied in series.
[0023]
Between the filter cloth 51 and the diaphragm 52, a flow path 52b of the filtrate filtered by the filter cloth 51 is provided, and this flow path 52b is connected to the vacuum pump 37 (see FIG. 1) and evacuated. For this reason, the filter chamber is heated and pressurized under a reduced pressure atmosphere, and the filtrate extracted through the filter cloth is discharged through the flow path 52b.
[0024]
Here, the diaphragm 52 is preferably made of a polypropylene resin or a crosslinked polyethylene resin, whereby high durability and economy can be obtained. A groove or projection 52a for discharging filtrate is provided on the filter cloth 51 side of the diaphragm 52. The depth of the groove or the height of the projection is preferably 3 mm or more and 10 mm or less, and a columnar shape having a width of 2 to 6 mm. Or a square shape is preferred. Thus, it is possible to secure a uniform space for the vacuum suction path (filtrate flow path) 52b in the gap between the diaphragm 52 and the filter cloth 51.
[0025]
FIG. 5 shows a configuration example of a metal hollow body surface according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a projection 54s is provided on the surface of the hollow body 54. Thereby, it is possible to expand the heat transfer area and to perform dehydration drying while breaking the cake in which the slurry is solidified by the projections. Therefore, it is possible to dry the inside of the solidified cake sufficiently uniformly. Here, it is preferable that the protrusions on the surface of the hollow body extend in the direction (vertical direction in the figure) in which the slurry from which the slurry has been dehydrated and dried is discharged. Thus, when discharging the cake after dehydration and drying, the protrusion does not prevent the discharge of the cake. The shape of the protrusions may be any structure that can break the solidified cake, so that the cross section may be triangular, semicircular, trapezoidal, or the like, and may be intermittent or continuous in the horizontal direction. They may be arranged. Further, the projections may not be continuous as shown in the vertical direction, and the protrusions may be intermittently arranged. In this case, a cylindrical, conical, triangular pyramid, prism, fin, or the like can be used.
[0026]
FIGS. 6A and 6B show a configuration example of a metal hollow body according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a filter cloth is provided on the surface of the hollow body, and a flow path of the filtrate filtered by the filter cloth is provided. That is, as shown in FIG. 6A, a filter cloth 51 and a flow path 51b for a filtrate are provided on the surfaces of the

hollow bodies

54a, 54b, 54c. Here, it is preferable to arrange a projection 54k integral with the metal on the surface of the hollow body (see FIG. 6B). Thereby, while the flow path 51b is evacuated and the slurry is pressurized and heated and dehydrated under reduced pressure, the projections 54k secure the flow path of the filtrate stably, and stably maintain the filtration chamber under the reduced pressure atmosphere. Can be placed.
[0027]
Further, as shown in FIG. 6B, the hollow body is provided with a recess 54m for accommodating the slurry, and has the same configuration as the filter frame. Thereby, the heat of the heating medium is more quickly supplied to the slurry in the filter chamber from both sides of the metal hollow body and the diaphragm, and is also dewatered from both sides, so that the drying time of the slurry can be further reduced. . Therefore, the inside of the cake that has solidified can be sufficiently and uniformly dried, and the filtration chamber can be substantially expanded to improve the processing capacity.
[0028]
Next, the step of dehydrating and drying the slurry using the above filter press will be described. The process of dehydrating and drying the slurry is large and can be divided into a filtration process, a pressing process, a center blow, and a drying process.
[0029]
In the filtration step, the slurry is supplied to the dehydration dryer by a slurry supply pump through a slurry supply line and a supply valve, and is filled in the filter chamber. Further, when the slurry is supplied under pressure, the water in the slurry is discharged as a filtrate.
[0030]
In the squeezing step, the heat medium heated by the hot water unit is supplied to the dehydration dryer through the hot water circulation line by the hot water circulation pump, passes between the filter frame and the diaphragm and the inside of the hollow body, and further includes a back pressure valve. Return to the hot water unit via and used for circulation. A heat medium is supplied between the filter frame and the diaphragm, and the back pressure valve is provided, whereby the diaphragm expands and the volume of the filter chamber is reduced, whereby the slurry in the filter chamber is squeezed. Further, by operating the switching valve, depressurizing the condensing tank via a vacuum line with a vacuum pump, and supplying cooling water to the condensing tank, the inside of the dehydration dryer is depressurized, and the slurry is simultaneously squeezed and heated and depressurized. Dried. At the start of the squeezing step, the opening valve may be temporarily opened to discharge gas accumulated in the hot water circulation line.
[0031]
In the center blow, the air valve and the sludge valve are opened, the air is supplied to the dehydration dryer through the center blow line, and the slurry sludge is discharged through the center blow sludge line.
[0032]
In the drying step, the heat medium is circulated as in the pressing step, but the back pressure valve may be opened so that the back pressure is not applied even when the back pressure is applied. Simultaneously with the circulation of hot water, the switching valve is operated, the condensing tank is depressurized by a vacuum pump through a vacuum line, and cooling water is supplied to the condensing tank. Dried. Here, warm water (heat medium) is also supplied to the hollow body, and the slurry is heated from the hollow body side, so that the heating and pressurized dehydration of the slurry can be performed efficiently. As a result, the slurry can be sufficiently and uniformly dried to the inside of the cake in which the slurry is solidified, and the drying time can be reduced and uneven drying can be reduced. In particular, in this dehydration and drying step, a metal hollow body is arranged so as to divide the filter chamber surrounded by the filter cloth into two, and a heating medium is supplied to the hollow body, so that the slurry is separated between the hollow body side and the diaphragm side. Can be heated from both sides. Furthermore, a very good dewatering efficiency can be obtained by providing a projection on the surface of the hollow body to expand the heat transfer area and dehydrating and drying the cake solidified by the projection while breaking the cake. In addition, by adopting a configuration in which the furnace cloth is arranged on the surface of the hollow body as shown in FIG. 6, the filtrate can be extracted from both sides.
[0033]
Table 1 is for explaining the effect of the slurry dehydrating and drying apparatus of the present invention, and is an experimental result comparing a conventional example and an example of the present invention. The filter chamber configuration is a conventional double-sided diaphragm, the present invention example 1 is a metal hollow body having a single-sided diaphragm and no single-sided projection, and the present invention example 2 is a metal-made hollow body having a single-sided diaphragm and single-sided projection. Invention Example 3 is a metal hollow body having a diaphragm on one side and a filter cloth on one side.
[0034]
[Table 1]

[0035]
Each of Invention Examples 1, 2, and 3 has a filtration area of 1.0 m ² , a slurry supply amount of 70 L, a pressing step using hot water heating and pressing and drying under reduced pressure, and a drying step in which the pressure is reduced while heating. I am experimenting. Here, the thermal conductivity of the diaphragm is 0.23 W · m ⁻¹ · K ⁻¹ , whereas the thermal conductivity of the metal hollow body is 15 W · m ⁻¹ · K ^{−1, which} is 65 times. Was.
[0036]
Then, as a result of an experiment in which the final cake moisture content was 35%, in the conventional example, the cake moisture content remained at 55% even when the drying time was 2.50 H (hour), whereas in the present invention example 1, the drying time was Of 0.50 H (hour) and a filtration rate of 0.53 kg · m ⁻² · h ⁻¹ . In Example 2 of the present invention, the drying time was 0.43 H (hour), and the filtration rate was 0.55 kg · m ⁻² · h ⁻¹ . In Example 3 of the present invention, the drying time was 0.58 H (hour), and the filtration rate was 0.51 kg · m ⁻² · h ⁻¹ .
[0037]
The dried cake was discharged in the form of a block only in Example 3 of the present invention, and in the form of a plate in the other three examples. From the above experimental results, it can be seen that the presence or absence of the metal hollow body greatly affects the length of the drying time. In particular, using a metal hollow body with good thermal conductivity, the slurry is dehydrated and dried under reduced pressure while heating and pressurizing the slurry from both sides to the inside, so that the inside of the cake is sufficiently dried and the drying time is shortened It is also found to be extremely effective in reducing drying unevenness.
[0038]
It should be noted that the above-described embodiment describes one mode of the embodiment of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using a metal hollow body having a thermal conductivity sufficient for heating a slurry to be dehydrated and dried, the cake drying time is reduced, and the drying unevenness of the cake is reduced. Can be. In addition, a simple method of inserting a metal hollow body into a filter chamber does not significantly increase the manufacturing cost, and has a high durability and a short processing time. Water dryer).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for dehydrating and drying a slurry according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the dehydrating and drying apparatus shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along the line AA and FIG. 3B, respectively, showing a configuration example of the hollow body.
4A is a cross-sectional view showing an arrangement relationship between a filter frame, a diaphragm, and a filter cloth, and FIG. 4B is a partially transparent plan view.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example in which a projection is provided on the surface of a hollow body.
6A and 6B are diagrams illustrating an example in which a filter cloth and a flow path for a filtrate are provided on the surface of a hollow body, where FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a case where the hollow body has a flat plate shape, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a furnace frame having a recess having a shape similar to that of a furnace frame for accommodating a slurry therein.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Dehydration dryer 12 Slurry supply pump 13 Slurry supply line 21 Center blow line 23 Center blow muddy line 31 Hot water unit 32 Hot water circulation pump 33 Back pressure valve 35 Hot water circulation line 37 Vacuum pump 38 Condensation tank 51 Filter cloth 52 Diaphragm 52a Projection or Groove 52b Vacuum suction path (filtrate flow path)
53 Reticulated object 53a Hot water flow path 54 Filter frame 54s Projection 54z provided on hollow body

surface Partition plates

55a, 55b, 55c inside hollow

body Filter chambers

57, 58 Plate

Claims

ろ布により囲まれたスラリを収容するろ室と、前記ろ室を二分するように前記ろ室内に配置した金属製の中空体と、前記中空体の内部に熱媒体を供給する手段とを備えたことを特徴とする脱水乾燥装置。A filter chamber for accommodating a slurry surrounded by a filter cloth; a metal hollow body disposed in the filter chamber so as to divide the filter chamber into two parts; and a means for supplying a heat medium to the inside of the hollow body. A dehydration / drying apparatus characterized by the following.

前記ろ布の外側にダイアフラムを備え、前記ダイアフラムの外側に熱媒体を供給する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の脱水乾燥装置。The dehydration / drying apparatus according to claim 1, further comprising a diaphragm provided outside the filter cloth, and a means for supplying a heat medium outside the diaphragm.

前記ろ布の外側を真空排気する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の脱水乾燥装置。3. The dehydrating and drying apparatus according to claim 1, further comprising a unit that evacuates the outside of the filter cloth.

前記中空体の内部に前記熱媒体が迂回して流れる流路を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の脱水乾燥装置。The dehydration / drying apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a flow path in which the heat medium flows in a bypass is provided inside the hollow body.

前記中空体の表面に突起物を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の脱水乾燥装置。The dehydration / drying apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a projection is provided on a surface of the hollow body.

前記中空体の表面の突起物は、前記スラリが脱水乾燥されたケーキの排出する方向に延在していることを特徴とする請求項５記載の脱水乾燥装置。The dewatering / drying apparatus according to claim 5, wherein the protrusions on the surface of the hollow body extend in a direction in which the cake from which the slurry has been dehydrated and dried is discharged.

前記中空体の表面にろ布と、前記ろ布によりろ過されたろ液の流路とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の脱水乾燥装置。The dehydration / drying apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a filter cloth on a surface of the hollow body, and a flow path of a filtrate filtered by the filter cloth.

前記中空体に前記スラリを収容する凹部を備えたことを特徴とする請求項７記載の脱水乾燥装置。The dehydration / drying apparatus according to claim 7, wherein the hollow body is provided with a recess for housing the slurry.

ろ布により囲まれたろ室を二分するように金属製の中空体を配置し、前記ろ室内にスラリを収容し、前記中空体に熱媒体を供給し、前記ろ室内に収容されたスラリを前記中空体側から加熱するようにしたことを特徴とする脱水乾燥方法。A metal hollow body is arranged so as to bisect a filter chamber surrounded by a filter cloth, a slurry is accommodated in the filter chamber, a heat medium is supplied to the hollow body, and the slurry accommodated in the filter chamber is A dehydration drying method characterized in that heating is performed from the hollow body side.

前記ろ布の外側にダイアフラムを備え、前記ダイアフラムの外側に熱媒体を供給して前記スラリを加熱することを特徴とする請求項９記載の脱水乾燥方法。The dehydration / drying method according to claim 9, wherein a diaphragm is provided outside the filter cloth, and the slurry is heated by supplying a heat medium to the outside of the diaphragm.

前記ろ布の外側を真空排気することを特徴とする請求項９または１０記載の脱水乾燥方法。11. The dehydration drying method according to claim 9, wherein the outside of the filter cloth is evacuated.

前記中空体の表面に突起物を設け、スラリを脱水乾燥することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の脱水乾燥方法。The method according to any one of claims 9 to 11, wherein a protrusion is provided on the surface of the hollow body, and the slurry is dehydrated and dried.

前記中空体の表面にろ布を配備するとともにろ液の排出流路を設け、前記中空体表面からも前記スラリのろ過を行うことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の脱水乾燥方法。The dehydration according to any one of claims 9 to 11, wherein a filter cloth is provided on a surface of the hollow body, and a discharge channel for filtrate is provided, and the slurry is also filtered from the surface of the hollow body. Drying method.