JP5985984B2 - 固液分離装置 - Google Patents
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Description
本発明の固液分離装置の一の実施形態は、図1に示すように、「濾布1及び「濾布1によって内部が仕切られた濾過器本体2」を有し、濾布1の一方の面(2次側の面7)側の空間であるとともに濾液19が排出される空間である2次側空間5及び濾布1の他方の面側の空間であるとともに汚泥16が供給される空間である1次側空間4が形成された」濾過器3と、「2次側空間5を減圧することができる」減圧手段11と、「1次側空間4に汚泥16を供給することができる」汚泥供給手段12と、「1次側空間4に供給する汚泥16を加圧することができる」汚泥加圧手段13と、「1次側空間4に供給された汚泥16が濾布1によって濾過されたときに濾布1の1次側空間4側の面である1次側の面6に付着した濃縮汚泥を、圧搾することができる」汚泥圧搾手段とを備えるものであり、濾布1は、モノフィラメントにより形成された濾布である。図1は、本発明の固液分離装置の一の実施形態を示す模式図(フロー図)である。尚、図1において、汚泥貯留槽12aは、内部に貯留されている汚泥16が透けて見えるように表現されている。また、濾過器3は、断面を示すように表現されている。また、濾液貯留槽14は、内部に貯留されている濾液19が透けて見えるように表現されている。
本実施形態の固液分離装置100において、濾過器3は、図1、図2A及び図2Bに示すように、濾布1及び「濾布1によって内部が仕切られた濾過器本体2」を有するものである。そして、濾布1の一方の面側の空間であるとともに濾液19が排出される空間である2次側空間5及び濾布1の他方の面側の空間であるとともに汚泥16が供給される空間(汚泥16が流入する空間)である1次側空間4が形成されている。更に、本実施形態の固液分離装置100における濾過器3は、濾過器本体2が、内部が2次側空間5となる2つの濾液排出槽61,61を有し、前記濾液排出槽61,61が間隔を開けて配置され、更に、濾過器本体2は、2つの濾液排出槽61,61に挟まれるように配置されるとともに内部が1次側空間4となる濃縮槽62を有するものである。そして、濾過器3は、2つの濾液排出槽61,61のそれぞれと濃縮槽62との境界に濾布1を1枚ずつ備えるとともに、2つの濾液排出槽61,61内に、濾布1,1を支えるように濾液透過部材63,63を備えるものである。図2Aは、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器3の断面を示す模式図である。図2Bは、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器3を模式的に示す側面図である。
本実施形態の固液分離装置100において、減圧手段11は、2次側空間を減圧することができるものであり、図1に示すように、真空ポンプ11aを用いている。減圧手段としては、真空ポンプ以外に、サイホン管等のサイホンの原理を用いて減圧する装置等を挙げることができる。
図1に示すように、本実施形態の固液分離装置100において、汚泥供給手段12は、1次側空間4に汚泥を供給することができるものである。そして、汚泥供給手段12は、濾過器3の鉛直方向上方に配置された汚泥貯留槽12aである。これは、濾過器3の鉛直方向上方に汚泥貯留槽12aを配置することにより、重力により汚泥貯留槽12aから濾過器3に汚泥16を供給するものである。
図1に示すように、本実施形態の固液分離装置100において、汚泥加圧手段13は、1次側空間4に供給する汚泥を加圧することができるものである。汚泥加圧手段13としては、空気、「窒素等の不活性ガス」等のボンベ、空気圧縮装置(コンプレッサー)等を用いることができる。
本実施形態の固液分離装置100において、汚泥圧搾手段は、「1次側空間に供給された汚泥が濾布によって濾過されたときに濾布の1次側空間側の面である1次側の面に付着した」濃縮汚泥を、圧搾することができるものである。本実施形態の固液分離装置100においては、汚泥圧搾手段は、2つの濾液排出槽61,61が1次側空間4を狭めて互いに近づくように移動し、2枚の濾布1,1のそれぞれの1次側の面6,6に付着した濃縮汚泥を、2つの濾液排出槽61,61の間に挟んで圧搾する手段(機構)である。
次に、上記本発明の固液分離装置の一の実施形態を用いて汚泥を固液分離する方法である、固液分離方法について説明する。
吸引濾過工程は、図1〜3に示すように、「濾布1の一方の面(2次側の面7)側の空間である2次側空間5を減圧しながら、上記濾布1の他方の面側の空間である1次側空間4に汚泥を供給して、上記濾布1によって汚泥を濾過し、上記濾布1の上記「他方の面」である1次側の面6に濃縮汚泥(初期濃縮汚泥)を付着させる」工程であることが好ましい。吸引濾過工程においては、図1に示すように、汚泥16を汚泥供給手段12に供給し、汚泥供給手段12から濾過器3の1次側空間4に汚泥16を供給している。そして、濾過器3の2次側空間5は、濾液貯留槽14を介して減圧手段11によって減圧されている。これにより、濾布1によって、汚泥16中の固形分が濃縮汚泥17として捕集され、濾布1を透過した濾液19が、2次側空間5を通過して、濾液貯留槽14に送られて貯留される。更に具体的には、濾布1を透過した濾液19は、流出口72から排出され、流出ノズル72a及び配管を通じて、濾液貯留槽14に送られ、濾液貯留槽14に貯留される。ここで、図3は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器3の断面を示すとともに、吸引濾過工程において、濾布1の1次側の面6に汚泥(初期濃縮汚泥17a)が付着している状態を示す模式図である。
加圧濾過工程は、図1、図4に示すように、2次側空間5を減圧するとともに、1次側空間4に、汚泥16を「加圧しながら」供給し、濾布1によって汚泥16をさらに濾過する工程である。2次側空間5は、減圧することが好ましいが、減圧しなくてもよい。本工程の前段の吸引濾過工程において、濾布上に濃縮汚泥が付着するため、濾液の濁度は低下するが、濾液の流量は減少することとなる。そこで、加圧濾過工程は、加圧して濾液の処理流量を確保するための工程である。これに加えて本工程では、濾布1の1次側の面6に付着した濃縮汚泥17(初期濃縮汚泥17a)の上から更に濃縮汚泥17(2層目濃縮汚泥17b)を付着させるとともに、初期濃縮汚泥17aを圧縮してその密度を高めて(緻密化して)、濾布とこれに付着した濃縮汚泥により濾過機能を高める工程でもある。濾布1を透過した濾液19は、排出口24aから排出され、排出ノズル24b及び配管を通じて、濾液貯留槽14に送られ、濾液貯留槽14に貯留される。1次側空間4に、汚泥を「加圧しながら」供給する際には、汚泥16によって濾布1の「1次側の面6」の全面を加圧することが好ましい。図4は、本発明の固液分離方法の一の実施形態に用いる濾過器3の断面を示すとともに、加圧濾過工程において、濾布1の1次側の面6に汚泥(濃縮汚泥17(初期濃縮汚泥17a及び2層目濃縮汚泥17b))が付着している状態を示す模式図である。
圧搾工程は、図5に示すように、濾布1の1次側の面6に付着した濃縮汚泥(初期濃縮汚泥及び2層目濃縮汚泥)を圧搾して圧搾汚泥18を得る工程である。加圧濾過の操作(加圧濾過工程)が終了した後、濾過器内に残留する汚泥を除去した後に濃縮汚泥の圧搾(圧搾工程)を行う。1次側空間4に残留する汚泥を排出する際には、2つの濾液排出槽61,61を、互いに遠ざける方向に移動させ、濃縮槽62の胴体部64の開閉部73を開口させて、当該開口した開閉部73から排出することが好ましい。濾過器内に残留する汚泥を除去した際には、濾過器から取り出した汚泥は、再度汚泥貯留槽に戻し、固液分離を行うことが好ましい。図5は、本発明の固液分離装置の一の実施形態における濾過器の断面を示すとともに、圧搾工程において、濃縮汚泥が圧搾される状態を示す模式図である。
排出工程は、図6に示すように、圧搾汚泥18を濾布1から剥離させる工程であり、濾布1から剥離させた圧搾汚泥18は、濾過器3から排出される。
図1に示される固液分離装置100において「濾過器として図10に示すような濾過器83を用いた」、固液分離装置を作製した。濾過器83は、凹部88aが形成された第1枠体82a(直方体に凹部が形成された形状)及び凹部88bが形成された第2枠体82b(直方体に凹部が形成された形状)を有する濾過器本体82と、「第1枠体82aの、凹部88aが形成された面」と「第2枠体82bの、凹部88bが形成された面」とにより挟まれた袋状の濾布81と、を備えるものである。袋状の濾布81は、外周(外縁)が、「第1枠体82aの、凹部88aが形成された面(外縁)」と「第2枠体82bの、凹部88bが形成された面(外縁)」とにより挟まれることにより、中央部に閉じた空間を形成している(尚、気体及び液体が濾布を通過して移動することは可能である)。また、第1枠体82aの凹部88aの開口部の形状、及び第2枠体82bの凹部88bの開口部の形状は、同じ大きさの円形とした。そして、第1枠体82aの凹部88aの開口部の円形と、第2枠体82bの凹部88bの開口部の円形とが、ずれずに重なり合うようにして、第1枠体82aと第2枠体82bとが配置されるようにした。第1枠体82aの凹部88aの開口部の直径を180mmとし、第2枠体82bの凹部88bの開口部の直径を180mmとした。また、第1枠体82aの凹部88aの深さ(最も深い位置の深さ)を、50mmとし、第2枠体82bの凹部88bの深さ(圧搾用ゴム膜86までの深さ)を、50mmとした。図10は、実施例1で用いられる濾過器83の断面を示す模式図である。
乾燥前の測定対象物(圧搾汚泥又は濃縮汚泥)の質量(乾燥前質量)を測定し、乾燥機で乾燥させた後の測定対象物の質量(乾燥後質量)を測定し、乾燥前質量から乾燥後質量を差し引いた値を乾燥前質量で除算した値を100倍した値を固形分濃度(質量%)とする。測定対象物の乾燥は、110℃、8時間の条件で行った。
加圧濾過工程及び圧搾工程における「圧力(ゲージ圧)」及び「時間」を表1に示すように変化させた以外は実施例1と同様にして、汚泥の固液分離を行った。実施例1の場合と同様にして、上記方法で、圧搾汚泥の「固形分濃度」の測定を行った。結果を表1に示す。表1において、「加圧濾過工程」の「圧力」の欄の「0.2−0.8」は、−0.033MPaから0.2MPaまで1分間で昇圧し、0.2MPaで9分間保持し、その後0.2MPaから0.4MPaまで1分間で昇圧し、0.4MPaで9分間保持し、その後0.4MPaから0.6MPaまで1分間で昇圧し、0.6MPaで4分間、その後0.6MPaから0.8MPaまで1分間で昇圧し、0.8MPaで4分間保持する、という昇圧パターンで、連続して1次側空間を加圧したことを示す。そして、「加圧濾過工程」の「時間」の欄の「30」は、上記1次側空間を加圧する時間(加圧濾過を行う時間)が、合計で30分であることを示す。また、「圧搾工程」の「圧力」の欄の「1.5−1.8」は、0.8MPaから1.5MPaまで1分間で昇圧し、1.5MPaで4分間保持し、その後1.5MPaから1.8MPaまで1分間で昇圧し、1.8MPaで5分間保持するという昇圧パターンで、連続して濃縮汚泥を圧搾(加圧)したことを示す。そして、「圧搾工程」の「時間」の欄の「10」は、上記濃縮汚泥を圧搾する時間が、合計で10分であることを示す。
加圧濾過工程及び圧搾工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、汚泥の固液分離を行った。実施例1の場合と同様にして、上記方法で、圧搾汚泥の「固形分濃度」の測定を行った。結果を表1に示す。
固液分離に使用する汚泥の固形分濃度を1.2質量%とし、吸引濾過工程、加圧濾過工程及び圧搾工程の条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にして、汚泥の固液分離を行った。吸引濾過工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」とし、濾過時間を10分とした(吸引濾過工程の条件)。加圧濾過工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」で維持するとともに、1次側空間を「0.20MPa(ゲージ圧)」で30分間加圧した後に「0.39MPa(ゲージ圧)」で20分間加圧した(加圧濾過工程の条件)。圧搾工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」で維持するとともに、1次側空間を「1.5MPa(ゲージ圧)」で10分間加圧した(圧搾工程の条件)。濾過時間と2次側空間に排出された濾液量との関係を図9に示す。図9は、実施例3,4の固液分離方法における、濾過時間と濾液量との関係を示すグラフである。
固液分離に使用する汚泥の固形分濃度を1.2質量%とし、吸引濾過工程、加圧濾過工程及び圧搾工程の条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にして、汚泥の固液分離を行った。吸引濾過工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」とし、濾過時間を90分とした(吸引濾過工程の条件)。加圧濾過工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」で維持するとともに、1次側空間を「0.39MPa(ゲージ圧)」で10分間加圧した(加圧濾過工程の条件)。圧搾工程においては、2次側空間の圧力を「−0.025MPa(ゲージ圧)」で維持するとともに、1次側空間を「1.5MPa(ゲージ圧)」で16分間加圧した(圧搾工程の条件)。濾過時間と2次側空間に排出された濾液量との関係を図9に示す。
Claims (2)
- 濾布、及び前記濾布によって内部が仕切られた濾過器本体を有し、前記濾布の一方の面側の空間であるとともに濾液が排出される空間である2次側空間及び前記濾布の他方の面側の空間であるとともに汚泥が供給される空間である1次側空間が形成された濾過器と、
前記2次側空間を減圧することができる減圧手段と、
前記1次側空間に汚泥を供給することができる汚泥供給手段と、
前記1次側空間に供給する汚泥を加圧することができる汚泥加圧手段と、
前記汚泥加圧手段に接続され、汚泥の加圧を段階的に上昇させることができる圧力調整手段と、
前記1次側空間に供給された汚泥が前記濾布によって濾過されたときに前記濾布の前記1次側空間側の面である1次側の面に付着した濃縮汚泥を、圧搾することができる汚泥圧搾手段とを備え、
前記濾布が、モノフィラメントにより形成された濾布であり、
前記濾過器の前記濾過器本体は、内部が前記2次側空間となる2つの濾液排出槽を有し、前記濾液排出槽が間隔を開けて配置され、更に、前記濾過器本体は、前記2つの濾液排出槽に挟まれるように配置されるとともに内部が1次側空間となる濃縮槽を有し、
前記濾過器が、2つの前記濾液排出槽のそれぞれと前記濃縮槽との境界に前記濾布を1枚ずつ備えるとともに、2つの前記濾液排出槽内に、前記濾布を支えるように濾液透過部材を備え、
前記汚泥圧搾手段が、前記2つの濾液排出槽が前記1次側空間を狭めて互いに近づくように移動し、前記2枚の濾布のそれぞれの前記1次側の面に付着した濃縮汚泥を、前記2つの濾液排出槽の間に挟んで圧搾する手段である固液分離装置。 - 前記濾布が、ポリアミド樹脂のモノフィラメントにより形成された濾布である請求項1に記載の固液分離装置。
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