JP2011072862A - Electroosmotic dewatering method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排水の生物処理汚泥、上水汚泥などの含水物を脱水するための電気浸透脱水方法及び装置に関するものであり、特に脱水物からの水蒸気の放散を促進するようにした電気浸透脱水方法及び装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electroosmotic dehydration method and apparatus for dehydrating water-containing materials such as biologically treated sludge and sewage sludge from wastewater, and in particular, electroosmotic dewatering that promotes the diffusion of water vapor from the dehydrated material. The present invention relates to a method and an apparatus.
排水の生物処理過程で発生する汚泥などの含水物を脱水処理する方法として、電気浸透脱水が周知である(特許文献1〜5、非特許文献1)。この電気浸透脱水処理では、被処理含水物に通電して、マイナスに荷電した汚泥を陽極側に引き寄せ、一方、汚泥の間隙水を陰極側に移動させて分離させながら加圧力をかけて脱水するため、機械的脱水処理の場合に比べて、脱水効率が高く、汚泥の含水率を更に低減することが可能である。
Electroosmotic dehydration is well known as a method for dehydrating hydrated materials such as sludge generated during biological treatment of wastewater (
特許文献1の電気浸透脱水装置は、無端回動する下側フィルタベルト(陰極)と無端回動する上側プレスベルト(陽極)との間で汚泥を電気浸透脱水処理するように構成したものである。
The electroosmotic dewatering device of
特許文献2の電気浸透脱水装置は、上側プレスベルトとは別個に陽極としての電極ドラムを配置し、この電極ドラムによって上下のベルトを挟圧するように構成している。
The electroosmotic dewatering device of
特許文献3の電気浸透脱水装置は、無端回動するコンベヤベルトの上に汚泥を供給し、コンベヤベルトの下側の陰極板とコンベヤベルトの上方の陽極ユニットとの間で含水物を挟圧すると共に電流を通電して電気浸透脱水するように構成したものである。陽極ユニットはコンベヤ移動方向に複数個配設されている。各陽極ユニットの底面部には水平な陽極板が設置されている。この陽極板はエアシリンダによって押し下げ可能とされると共に、スプリングによって引き上げ可能とされている。コンベヤは、陽極板を上昇させた状態で、1スパン(陽極ユニットの設置間隔)分だけ含水物を移動させる。
The electroosmotic dehydration apparatus of
特許文献4,5の電気浸透脱水装置は、両極を有した左右1対の濾板の間に2葉の濾布を配置している。濾布同士の間に汚泥を供給し、濾布を介して汚泥を挟圧すると共に、電極間に通電することにより、汚泥が電気浸透脱水処理される。処理後は、濾板を離反させ、次いで濾布同士を離反させて脱水物を取り出す。
In the electroosmotic dehydrator of
電気浸透脱水部では電気抵抗のある汚泥に電流を印加するため、ジュール熱が発生する。したがって汚泥は脱水されながら加温され、脱水後は60〜100℃程度の高温の脱水ケーキとなる。 In the electroosmosis dewatering section, Joule heat is generated because electric current is applied to sludge having electrical resistance. Accordingly, the sludge is heated while being dehydrated, and after dehydration, a dehydrated cake having a high temperature of about 60 to 100 ° C. is formed.
このとき、脱水物(脱水ケーキ)は高温のため脱水物内部の水の一部は水蒸気に変化している。 At this time, since the dehydrated product (dehydrated cake) is at a high temperature, a part of the water inside the dehydrated product is changed to water vapor.
通常、脱水ケーキはシート状もしくは塊状である。加温された脱水ケーキをこの形状のままケーキホッパーへ移送すると、脱水ケーキが冷えるのに伴い水蒸気が凝縮して水となり、脱水ケーキの内部にとどまる。 Usually, the dehydrated cake is in the form of a sheet or a lump. When the heated dehydrated cake is transferred to the cake hopper in this shape, water vapor condenses into water as the dehydrated cake cools, and remains inside the dehydrated cake.
本発明は、電気浸透脱水部で脱水された脱水物から水蒸気の放散を促進し、脱水物の含水率を効率よく更に低下させることができる電気浸透脱水方法及び装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electroosmotic dehydration method and apparatus that can promote the diffusion of water vapor from a dehydrated product dehydrated in an electroosmotic dehydration unit, and can further reduce the water content of the dehydrated product efficiently. .
本発明(請求項1)の電気浸透脱水方法は、陽極と陰極との間で被処理含水物を挟み、圧搾しながら両極間に通電して脱水する電気浸透脱水方法において、脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大処理を行うことを特徴とするものである。 The electroosmotic dehydration method of the present invention (Claim 1) is a dehydration method in which the dehydrated dehydration method is performed in such a manner that the water to be treated is sandwiched between an anode and a cathode, and dehydration is performed by energizing both electrodes while pressing. The specific surface area increasing process for increasing the specific surface area of the product is performed.
請求項2の電気浸透脱水方法は、請求項1において、比表面積増大処理は、脱水物の攪拌処理又は分断処理であることを特徴とするものである。
The electroosmotic dehydration method according to
請求項3の電気浸透脱水方法は、請求項1において、比表面積増大処理を、脱水物の放冷前に行うことを特徴とするものである。
The electroosmotic dehydration method according to
本発明(請求項4)の電気浸透脱水装置は、対向配置された電極と、対向する電極間に通電する通電手段と、対向する電極同士の間に配置された濾材と、該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段とを有する電気浸透脱水装置において、電気浸透脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大手段を備えたことを特徴とするものである。 An electroosmotic dehydration apparatus according to the present invention (Claim 4) includes an electrode disposed opposite to each other, an energizing means for energizing between the opposed electrodes, a filter medium disposed between the opposed electrodes, and between the filter media. Alternatively, in an electroosmotic dehydration apparatus having a clamping means for clamping the water to be treated between the filter medium and one electrode, specific surface area increasing means for increasing the specific surface area of the electroosmotic dehydrated dehydrated product is provided. It is characterized by having.
請求項5の電気浸透脱水装置は、請求項4において、前記比表面積増大手段は、ケーシングの上部が大気に開放したスクリュコンベヤであることを特徴とするものである。 An electroosmotic dehydration apparatus according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the fourth aspect, the specific surface area increasing means is a screw conveyor whose upper part of the casing is open to the atmosphere.
請求項6の電気浸透脱水装置は、請求項4において、前記比表面積増大手段は、脱水物を分断処理する分断手段であることを特徴とするものである。 An electroosmotic dehydration apparatus according to a sixth aspect of the invention is characterized in that, in the fourth aspect, the specific surface area increasing means is a dividing means for dividing the dehydrated product.
本発明では、電気浸透脱水部で脱水された脱水物を比表面積増大処理し、脱水物からの水蒸気の放散を促進する。これにより、脱水物の含水率を低下させることができる。 In the present invention, the dehydrated product dehydrated in the electroosmotic dehydration unit is subjected to a specific surface area increasing process to promote the diffusion of water vapor from the dehydrated product. Thereby, the moisture content of a dehydration thing can be reduced.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第1図(a)及び第2図は、第1の実施の形態に係る電気浸透脱水装置の長手方向(ベルト回動方向)に沿う縦断面図であり、第1図(b)は第1図(a)のB−B線に沿う断面図である。なお、第1図は脱水工程の様子を示しており、第2図は、この電気浸透脱水装置のベルト送り工程の様子を示している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. 1 (a) and 2 are longitudinal sectional views along the longitudinal direction (belt rotation direction) of the electroosmotic dehydration apparatus according to the first embodiment, and FIG. 1 (b) is the first view. It is sectional drawing which follows the BB line of a figure (a). FIG. 1 shows the state of the dehydration process, and FIG. 2 shows the state of the belt feeding process of the electroosmosis dehydrator.
濾布よりなるコンベヤベルト1がローラ2,3間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。
A
このコンベヤベルト1の上面側が搬送側となっており、下面側が戻り側となっている。コンベヤベルト1の搬送側の下面に板状の陰極4が配置されている。この陰極4は金属などの導電材よりなる板状部材であり、上下方向に貫通する多数の孔を有している。陰極4はローラ2の直近からローラ3の直近まで延在している。
The upper surface side of the
このコンベヤベルト1の上面(搬送部)の搬送方向上流部に被処理含水物(この実施の形態では汚泥S)を供給するようにホッパー5が設けられている。
A hopper 5 is provided so as to supply water to be treated (sludge S in this embodiment) to the upstream portion in the transport direction of the upper surface (conveyance unit) of the
陰極4の下側に、陰極4の前記孔を通って落下してくる濾液を受けとめるトレー6が設けられている。
A
トレー6で集められた濾液は、配管7を介して水処理設備へ送られる。なお、一部の濾液をホッパー5に返送して汚泥に添加してもよい。
The filtrate collected in the
コンベヤベルト1の搬送部の上方に陽極ユニット21,22,23,24,25が設置されている。なお、第1図(b)の通り、コンベヤベルト1の搬送部の両サイドに側壁板20が立設されており、コンベヤベルト1上の汚泥が側方へはみ出ないように構成されている。陽極ユニット21〜25は側壁板20,20間に配置されている。
この実施の形態では陽極ユニットがコンベヤベルト搬送方向に5個配置されているが、これに限定されない。陽極ユニットは、コンベヤベルト搬送方向に通常は2〜5個程度配置されていればよい。 In this embodiment, five anode units are arranged in the conveyor belt conveying direction, but the present invention is not limited to this. Usually, about 2 to 5 anode units may be arranged in the conveyor belt conveyance direction.
各陽極ユニット21〜25は、下面に固着された陽極板33と、エアシリンダ(図示略)を有している。エアシリンダは、上端が電気浸透脱水装置の本体に固定され、エアシリンダ内にエアを供給すると、陽極板33が下方に移動する。エアシリンダからエアを排出すると、陽極板33が引き上げられて、上昇する。
Each anode unit 21-25 has the
エアシリンダの上端は電気浸透脱水装置の本体であるビーム(図示略)に取り付けられている。このビームは、コンベヤベルト1の上方に固定設置されている。
The upper end of the air cylinder is attached to a beam (not shown) which is the main body of the electroosmotic dehydrator. This beam is fixedly installed above the
各陽極ユニット21〜25の陽極板33に対しては、直流電源装置(図示略)から直流電流が通電される。
A direct current is applied to the
コンベヤベルト1から送り出された脱水汚泥を搬送するためにスクリュコンベヤ40が設置されている。このスクリュコンベヤ40は、ホッパ41と、ケーシング42と、該ケーシング42内に配置されたスクリュ43と、スクリュ43を駆動するモータ44等を備えている。ケーシング42は、スクリュ軸心線と直交方向の縦断面形状が略U字形となっており、上部が大気に開放している。スクリュコンベヤ40としては、2軸以上の多軸スクリュコンベヤ等が好適であるが、これに限定されない。
A
このように構成された電気浸透脱水装置によって汚泥の脱水処理を行うには、ホッパー5内に供給された汚泥Sをコンベヤベルト1上に送り出し、各陽極ユニット21〜25に直流電流を通電すると共に、各陽極ユニット21〜25のエアシリンダにエアを供給し、この汚泥を陽極ユニット21〜25の陽極板33で上方から押圧する。
In order to perform the sludge dewatering process by the electroosmotic dewatering device configured as described above, the sludge S supplied into the hopper 5 is fed onto the
電圧は、陽極ユニット21〜25が正、陰極板4が負となるように印加される。各陽極ユニット21〜25に対し同一の電圧を印加するのが装置の運転管理を容易とする点からして好適であるが、搬送方向下流側ほど電圧を高くしたり、逆に低くしたりしてもよい。また、各陽極ユニットの電流値が同一となるように通電制御してもよい。
The voltage is applied so that the
各陽極ユニット21〜25のエアシリンダに対し同一の圧力のエアを供給してもよく、下流側の陽極ユニットほど供給エア圧を大きく又は小さくするようにしてもよい。
The air of the same pressure may be supplied to the air cylinders of the
このように陽極ユニット21〜25と陰極板4との間に通電すると共に陽極ユニット21〜25の陽極板33で汚泥をプレスすることにより、汚泥が電気浸透脱水される。そして、脱水濾液がコンベヤベルト1を透過し、陰極板4の孔を通過してトレー6上に落下する。トレー6上に落下した濾液は、水処理設備に送られて処理する。なお、このトレー6からの電気伝導率の高い濾液をホッパー5内に供給するようにした場合には、被処理汚泥の電気伝導率が高くなり、陽極ユニット21〜25と陰極板4との間の汚泥の電気伝導率が高くなり、脱水性が向上する。これにより、得られる脱水汚泥の含水率が低いものとなる。
As described above, the current is passed between the
第1図のように各陽極ユニット21〜25に通電すると共に、陽極ユニット21〜25によって汚泥をプレスするときには、コンベヤベルト1は停止している。陽極ユニット21〜25によって所定時間プレス及び通電を行った後、各陽極ユニット21〜25のエアシリンダからエアを排出し、第2図の通り、陽極板33を上昇させる。そして、コンベヤベルト1を陽極ユニット21〜25の配列ピッチの1ピッチ分だけ移動させる。これにより、陽極ユニット25の下側に位置していた汚泥は、脱水汚泥として送り出され、各陽極ユニット21〜24の下側に位置していた汚泥はそれぞれ1段だけ下流側の陽極ユニット22〜25の下側に移動する。コンベヤベルト1の搬送面の末端側上の脱水汚泥は、ローラ3を通り過ぎた位置でコンベヤベルト1からズリ落ちる如く落下し、スクリュコンベヤ40のホッパ41内に導入される。また、ホッパー5から未脱水処理汚泥が陽極ユニット21の下側に導入される。次いで、各陽極ユニット21〜25の陽極板33を押し下げると共に各陽極ユニット21〜25と陰極4との間に通電し、汚泥の電気浸透脱水処理を行う。以下、この工程を繰り返すことにより、汚泥を電気浸透脱水処理する。
As shown in FIG. 1, when the
スクリュコンベヤ40のホッパ41内に落下した脱水汚泥は、スクリュ43によって攪拌されながらケーシング42内を移動する。この間に脱水汚泥はほぐされ、比表面積が増大し、脱水汚泥中の水蒸気が大気中に放散される。このスクリュコンベヤ40のケーシング42の上面部が開放しているので、水蒸気は速やかに大気に放散される。これにより、スクリュコンベヤ40から送り出される脱水汚泥の含水率は、ホッパ41に導入されたときよりも低下する。
The dewatered sludge that has fallen into the
本発明では60℃以上、特に80℃以上の放冷前の脱水物に対し、比表面積増大処理を行うのが好ましい。 In the present invention, it is preferable to perform a specific surface area increasing treatment on the dehydrated product before cooling at 60 ° C. or higher, particularly 80 ° C. or higher.
また、本発明では、比表面積増大処理により脱水物の比表面積が5倍以上、特に10倍以上まで増大することが好ましい。 In the present invention, the specific surface area of the dehydrated product is preferably increased to 5 times or more, particularly 10 times or more by the specific surface area increasing treatment.
[別の実施の形態]
上記の実施の形態では、電気浸透脱水処理された脱水汚泥をスクリュコンベヤで攪拌してほぐすことにより脱水汚泥の比表面積を増大させて水蒸気の放散を促進しているが、第3図のように、電気浸透脱水処理された脱水汚泥に対し、コンベヤベルト1上でナイフユニット50を押し当て、脱水汚泥を分断することにより、脱水汚泥の比表面積を増大させてもよい。このナイフユニット50は、下向きの多数の刃(ナイフ)51を備えており、シリンダ装置52によって上下動される。なお、ナイフ51によって脱水汚泥を完全に分断(割断)するのが好適であるが、完全には分断せず、溝が付く程度にナイフ51を脱水汚泥に押し込むようにしてもよい。
[Another embodiment]
In the above embodiment, dehydrating sludge subjected to electroosmotic dehydration treatment is stirred and loosened by a screw conveyor to increase the specific surface area of the dehydrated sludge and promote the diffusion of water vapor, as shown in FIG. The specific surface area of the dewatered sludge may be increased by pressing the
ナイフ51は、この実施の形態ではコンベヤベルト1の幅方向に延在しているが、コンベヤベルト1の長手方向に延在してもよく、井桁状に設けられてもよい。また、ナイフ51の代わりにニードル(針)を脱水汚泥に突き刺し、針孔をあけることによって比表面積を増大させるようにしてもよい。
Although the
第4図では、電気浸透脱水処理された脱水汚泥を短冊状に分断するようにナイフプレート55を陽極ユニット25に隣接して配置している。
In FIG. 4, the
このナイフプレート55は、プレート面をコンベヤベルト1の搬送方向としている。ナイフプレート55は、コンベヤベルト1の幅方向に間隔をおいて複数個設けられている。ナイフプレート55は、ホルダ56の下面に取り付けられており、各々の下端はコンベヤベルト1の上面と接するか、それよりも若干上位に位置している。
The
コンベヤベルト1によって脱水汚泥が搬送されると、脱水汚泥がナイフプレート55によって短冊状に分断され、比表面積が増大し、水蒸気の放散が促進される。
When the dewatered sludge is conveyed by the
図示はしないが、コンベヤベルト1からの脱水汚泥を破砕機によって破砕して比表面積を増大させ、水蒸気の放散を促進させるようにしてもよい。
Although not shown, dehydrated sludge from the
上記実施の形態の電気浸透脱水装置では陽極ユニット2 1〜25とコンベヤベルト1及び陰極4によって汚泥を電気浸透脱水するようにしているが、本発明は別型式の電気浸透脱水装置にも適用可能である。例えば、第5図のように陽極ドラム61と、陰極を兼ねるコンベヤベルト62との間で汚泥Sを挟圧する電気浸透脱水装置60にも本発明を適用できる。また、図示はしないが、本発明は濾材同士の間で被処理物を挟圧する形式の電気浸透脱水装置にも適用することができる。例えば、前記特許文献4(特公平7−73646)、特許文献5(特許第3576269)、非特許文献1(水処理管理便覧P.340表8・6)のように1対の濾板間で圧搾膜及び電極を介して汚泥を挟圧する加圧圧搾型電気浸透脱水装置にも適用することができる。これらの場合も、脱水物をスクリュコンベヤ等によって比表面積増大処理し、脱水汚泥からの水蒸気の放散を促進する。
In the electroosmotic dehydration apparatus of the above embodiment, the sludge is electroosmotically dehydrated by the
以下、実施例及び比較例について説明する。 Hereinafter, examples and comparative examples will be described.
<比較例1>
第1,2図に示す電気浸透脱水装置(ただし、スクリュコンベヤ40は省略)を用い、含水率82%の下水処理汚泥を電気浸透脱水処理した。運転条件は次の通りである。
<Comparative Example 1>
The electroosmotic dehydration apparatus shown in FIGS. 1 and 2 (however, the
陽極ユニットのコンベヤベルト搬送方向の配列数:5個
汚泥供給速度:12L/hr
陽極ユニットへの印加電圧:60V
コンベヤベルト末端位置における脱水汚泥(脱水ケーキ)の厚さ:10mm
コンベヤベルト末端位置における脱水汚泥(脱水ケーキ)の温度:90℃
Number of anode units in the conveyor belt conveyance direction: 5 Sludge supply speed: 12 L / hr
Applied voltage to anode unit: 60V
Thickness of dewatered sludge (dehydrated cake) at the conveyor belt end position: 10 mm
Temperature of dewatered sludge (dehydrated cake) at the conveyor belt end position: 90 ° C
上記の条件で汚泥の電気浸透脱水処理を行い、排出直後の90℃の脱水ケーキの含水率を測定したところ、69%であった。 The sludge was subjected to electroosmotic dehydration treatment under the above conditions, and the moisture content of the 90 ° C. dehydrated cake immediately after discharge was measured and found to be 69%.
<実施例1>
上記比較例1において、脱水ケーキを脱水直後に破砕し、目開き5mmのふるいを通したうえで室温で自然冷却させ、含水率を測定したところ、66%であった。
<Example 1>
In the above Comparative Example 1, the dehydrated cake was crushed immediately after dehydration, passed through a sieve having an opening of 5 mm, naturally cooled at room temperature, and the water content was measured and found to be 66%.
<実施例2>
上記比較例1において、シート状の脱水ケーキを室温で自然冷却したのち、破砕し目開き5mmのふるいを通して含水率を測定したところ、68%であった。
<Example 2>
In Comparative Example 1, after the sheet-like dehydrated cake was naturally cooled at room temperature, it was crushed and the moisture content was measured through a sieve having an opening of 5 mm. As a result, it was 68%.
以上の実施例及び比較例より、本発明によると脱水汚泥の含水率が低下することが認められた。 From the above Examples and Comparative Examples, it was confirmed that the water content of the dewatered sludge was reduced according to the present invention.
1 コンベヤベルト
2,3 ローラ
4 陰極
5 ホッパー
6 トレー
8 貯槽
9 ポンプ
21〜25 陽極ユニット
33 陽極板
40 スクリュコンベヤ
43 スクリュ
50 ナイフユニット
51 ナイフ
55 ナイフプレート
DESCRIPTION OF
Claims (6)
脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大処理を行うことを特徴とする電気浸透脱水方法。 In the electroosmotic dehydration method of sandwiching the water to be treated between the anode and the cathode and dehydrating by energizing both electrodes while pressing,
An electroosmotic dehydration method comprising performing a specific surface area increasing process for increasing a specific surface area of a dehydrated dehydrated product.
対向する電極間に通電する通電手段と、
対向する電極同士の間に配置された濾材と、
該濾材同士の間又は濾材と一方の電極との間で被処理含水物を挟圧するための挟圧手段と
を有する電気浸透脱水装置において、
電気浸透脱水処理された脱水物の比表面積を増大させる比表面積増大手段を備えたことを特徴とする電気浸透脱水装置。 Oppositely arranged electrodes;
Energizing means for energizing between the opposing electrodes;
A filter medium disposed between the opposing electrodes;
In an electroosmotic dehydration apparatus having a clamping means for clamping the water-containing material to be treated between the filtering media or between the filtering media and one electrode,
An electroosmotic dehydration apparatus comprising specific surface area increasing means for increasing a specific surface area of a dehydrated product subjected to electroosmosis dehydration.
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