JP6752430B1 - フィルタープレス型脱水乾燥装置、及び、このフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧空気又はスチームを利用し、脱水効率の向上と乾燥を両立させたフィルタープレス型脱水乾燥装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置は、隣接する板状の脱水濾盤に挟まれた２枚の瀘布間にスラリーを高圧充填し、このスラリーから水を分離吸水して脱水ケーキを生成するフィルタープレス型脱水乾燥装置であって、第１ポンプと、前記第１ポンプよりも液送圧力が高く、前記第１ポンプと並列に接続されているスラリーを送り込む第２ポンプと、前記脱水濾盤及び前記濾布を有し、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプからスラリーが送り込まれる脱水機と、前記脱水機に接続され、前記脱水機に送り込まれたスラリーから吸水して脱水ケーキを得る真空ポンプと、前記真空ポンプによって得られた前記脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み前記脱水ケーキを乾燥させる乾燥装置と、有する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧入されたスラリーを脱水するフィルタープレス型脱水乾燥装置、及び、このフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法に関するものである。

従来から、圧入されたスラリーを脱水するフィルタープレス型脱水装置が知られている。そのようなものとして、特許文献１には「平板状であって、両方の面には周縁部を残して脱水ケーキを保持するための凹陥部が設けられ、前記両方の面を垂直に貫通する軸孔を備え、前記凹陥部の底面に溝状の排水路が形成され、前記排水路に一端を開口させて前記周縁部に他端を開口させた接続管とを備えた複数枚の脱水濾盤と、隣接する前記脱水濾盤に挟まれた少なくとも２ 枚の濾布と、前記濾布を間に挟んだ前記複数の脱水濾盤を、前記軸孔を連通させた状態で相互に密着させるようにして保持するプレス装置と、前記脱水濾盤の軸孔を通じて、前記２枚の濾布間にスラリーを送り込む液送ポンプと、同様に前記２枚の濾布間にスラリーを送り込むものであって、前記液送ポンプよりも液送圧力の高い加圧ポンプと、前記脱水濾盤の接続管に接続されて、前記２枚の濾布を介して前記排水路側に前記スラリーに含まれた水を吸引する真空ポンプと、装置全体の動作を制御する制御装置とを備えたフィルタープレス型脱水装置」が記載されている。

特許文献１に記載のフィルタープレス型脱水装置は、液送ポンプ及び加圧ポンプの２つを液送ポンプの液送負荷に応じて使い分け、スラリーを加圧供給し、真空ポンプによりスラリーに含まれた水を吸引し、濾布間から脱水ケーキを取り出すようにしたものである。つまり、特許文献１に記載のフィルタープレス装置は、多量の水分を含むスラリーから水分を分離して得られる脱水ケーキをコンパクトにすることを可能にしている。なお、スラリーとは、種々の産業で生じる泥状物（例えば、泥、廃液、残渣など）の総称である。種々の産業としては、例えば、下水、屎尿、樹脂、写真、冶金、農業、飲料（コーヒー抽出粕や茶粕等）、水産、家畜、土木等が考えられる。

特許第５７５３７０３号

特許文献１に記載のフィルタープレス型脱水装置を含め、そのような装置には、脱水時間をさらに短縮化しつつ脱水効率をより向上させることが求められている。しかしながら、特許文献１に記載のフィルタープレス装置では、脱水時間の短縮と脱水効率の向上に対しての対策が十分ではない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、加圧空気又はスチームを利用し、脱水効率の向上と乾燥を両立させたフィルタープレス型脱水乾燥装置、及び、このフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法を提供することを目的としている。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置は、隣接する板状の脱水濾盤に挟まれた２枚の瀘布間にスラリーを高圧力で充填しながら水を分離吸水して脱水ケーキを生成するフィルタープレス型脱水乾燥装置であって、第１ポンプと、前記第１ポンプよりも液送圧力が高く、前記第１ポンプと並列に接続されているスラリーを送り込む第２ポンプと、前記脱水濾盤及び前記濾布を有し、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプからスラリーが送り込まれる脱水機と、前記脱水機に接続され、前記脱水機に送り込まれたスラリーから吸水して脱水ケーキを得る真空ポンプと、前記真空ポンプによって得られた前記脱水ケーキに加熱空気を送り込み前記脱水ケーキを乾燥させる乾燥装置と、有する、ものである。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置は、前記第２ポンプが前記熱媒発生及び熱媒供給機能として発動する、構成とすることができる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置は、前記脱水ケーキを外部から加熱することで前記脱水ケーキを乾燥させる加熱装置を別に設けた、構成とすることができる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法は、隣接する板状の脱水濾盤に挟まれた２枚の瀘布間にスラリーを高圧力で充填しながら水を分離吸水して脱水ケーキを生成するフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法であって、第１ポンプを起動させて脱水機にスラリーを送り込み、前記第１ポンプの起動と同時又は前記第１ポンプの起動から所定時間経過後に真空ポンプを起動させて前記脱水機に送り込まれたスラリーから水を分離吸水し、前記第１ポンプの液送圧力が所定の値よりも高くなった際、前記第１ポンプよりも液送圧力が高い第２ポンプを起動させて前記脱水機にスラリーを送り込み、所定時間後に、前記真空ポンプを起動させて吸水を継続しつつ、熱媒発生及び熱媒供給機能を発動させて生成された脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み前記脱水ケーキを乾燥させる、ようになっている。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法は、前記第２ポンプを前記熱媒発生及び熱媒供給機能として発動させることによって、前記脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込む、構成とすることができる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置によれば、脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み脱水ケーキを乾燥させる乾燥装置を有しているので、真空ポンプによる脱水に加え、脱水ケーキの含水率を大幅に低減することが可能になる。したがって、本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置によれば、脱水時間の短縮と脱水効率の向上の両立を実現することが可能になる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置によれば、第２ポンプが熱媒発生及び熱媒供給機能として機能するので、乾燥装置を別途設ける必要がなく、大型化を回避でき、低コストが実現する。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置によれば、脱水ケーキを加熱乾燥させる加熱装置を設けたので、脱水ケーキの含水率をさらに低減することができる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法によれば、真空ポンプを起動させつつ、脱水されたスラリーから生成された脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み、脱水ケーキを乾燥させるようになっているので、真空ポンプによる吸水及び加熱空気又はスチームによる乾燥によって脱水ケーキの含水率を大幅に低減できることになる。したがって、本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法によれば、脱水時間の短縮と脱水効率の向上の両立を実現することが可能になる。

本発明に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法によれば、熱媒発生及び熱媒供給機能として機能する第２ポンプによって、脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込む、構成とすることができるので、装置の複雑化を回避でき、簡単な構成で脱水ケーキの含水率を低減することができる。

本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の外観構成の一例を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の脱水機の構成を概略的に示す分解図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の脱水機に使用される脱水濾盤の構成の一例を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の脱水機の一部を拡大して概略的に示す内部構成図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置のプレス装置の作用を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置による脱水ケーキの生成過程の流れの一例を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置の制御動作の流れを示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係るフィルタープレス型脱水乾燥装置１００の概略構成図である。図２は、フィルタープレス型脱水乾燥装置の外観構成の一例を示す側面図である。図１及び図２に基づいて、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の構成及び動作について説明する。なお、図２においては、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の要部を図示している。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００は、隣接する濾盤に挟まれた２枚の濾布間にスラリーを高圧力で充填しながら水を分離して脱水ケーキを生成するものである。なお、スラリーとは、上述したように、種々の産業で生じる泥状物の総称である。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００には、凝集槽１１０及びスラリー槽１２０が接続されている。
凝集槽１１０は、排水処理プラント１７０から処理対象となるスラリーを受け入れ、貯留するものである。また、凝集槽１１０は、スラリーに凝集剤を混入して水分を分離しやすいように処理するものである。
スラリー槽１２０は、凝集槽１１０と接続し、凝集槽１１０で脱水処理の準備ができたスラリーを貯留するものである。

ここで、スラリーについて説明する。
スラリーは、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の処理対象物となるものである。スラリーとは、一般的に、液体中に鉱物や汚泥などが混ざった混合物の総称である。種々の産業で生じる泥状物（例えば、泥、廃液、残渣など）がスラリーの例として挙げられる。また、種々の産業としては、例えば、下水、屎尿、樹脂、写真、冶金、農業、飲料（コーヒー抽出粕や茶粕等）、水産、家畜、土木等が考えられる。つまり、これらの産業で生じる、液体中に鉱物や汚泥などが混ざった混合物がスラリーである。また、スラリーには多くの微生物が含まれている。微生物細胞の内部にも水分が多く含まれている。

なお、スラリー槽１２０と凝集槽１１０との間を、スラリーが行き来できるようにしてもよい。このような構成であれば、凝集剤を混入するために、スラリー槽１２０に貯留したスラリーを凝集槽１１０に移動させ、そのスラリーを、再度スラリー槽１２０に戻すことができる。たとえば、脱水処理するスラリーが濾布の目よりも小さい微粒子を多く含む場合に有効な処理であり、スラリーに多く含まれている微粒子をさらに凝集させることが可能になる。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００は、スラリーに含まれている水分を脱水し、脱水ケーキ１５０を得るものであり、低圧ポンプ１０、高圧ポンプ２０、脱水機３０、プレス装置３１、圧縮エアータンク４０、真空ポンプ５０、及び、制御装置６０を備えている。また、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００は、油圧装置７０、第１切替バルブ７１、第２切替バルブ７２、第１圧力調整バルブ７３、第２圧力調整バルブ７４を備えている。脱水ケーキ１５０は、図１に示すように、中心部に貫通孔が形成された円盤状となって、取り出されることになる。

低圧ポンプ１０は、スラリー槽１２０に接続され、スラリー槽１２０に貯留されているスラリーを脱水機３０に送り込むものである。低圧ポンプ１０は、空又は空に近い状態の脱水機３０にスラリーを送り込む。このとき、低圧ポンプ１０は、スペックの許容範囲で最大にスラリーを脱水機３０に送り込むように設定されている。なお、低圧ポンプ１０の「低圧」とは、高圧ポンプ２０よりも液送圧力が低いことを意味しているものであり、特段の数値を特定しているものではない。この低圧ポンプ１０が「第１ポンプ」に相当する。

高圧ポンプ２０は、低圧ポンプ１０と並列となるようにスラリー槽１２０に接続され、低圧ポンプ１０と同様に、スラリー槽１２０に貯留されているスラリーを脱水機３０に送り込むものである。高圧ポンプ２０は、脱水の進んだ脱水ケーキ１５０にさらにスラリーを送り込むものである。このとき、高圧ポンプ２０は、たとえば毎平方センチメートルあたり２０〜７０キログラムといった圧力でスラリーを脱水機３０に送り込む。こうすることで、脱水ケーキ１５０を圧縮することができ、脱水ケーキ１５０の密度が高いものとなる。この高圧ポンプ２０が「第２ポンプ」に相当する。

また、高圧ポンプ２０は、圧縮して生成された脱水ケーキ１５０に加熱空気又はスチームを送り込む熱媒発生及び熱媒供給機能としても機能する。高圧ポンプ２０を熱媒発生及び熱媒供給機構として利用することで、真空ポンプ５０の吸水によって得られた脱水ケーキ１５０に高圧の加熱空気又は高圧スチームを直接送り込むことができ、脱水ケーキ１５０の乾燥を効果的に実行することができる。例えば、脱水ケーキ１５０内を空気が通過できない場合であっても、断熱圧縮により圧縮比を５（体積を２０％）にすれば、理論値として２７℃が３００℃になる。そのため、脱水ケーキ１５０を空気が通過しない場合であっても、脱水ケーキ１５０の乾燥には有効である。この場合、高圧ポンプ２０としてはピストンポンプを利用する。そして、油圧装置７０を用いてピストンポンプを駆動させる。なお、熱媒発生は、熱媒（脱水ケーキ１５０を加熱することができる熱媒）を発生させる装置や機構であればよい。また、熱媒供給機能は、熱媒（脱水ケーキ１５０を加熱することができる熱媒）を供給できる装置や機構であればよい。熱媒発生及び熱媒供給機構を別々に設けてもよいし、熱源発生及び熱媒供給機構を一体として設けてもよい。

なお、熱媒発生及び熱媒供給機構を高圧ポンプ２０とは別に設けてもよい。また、脱水ケーキ１５０には加熱空気又はスチームのいずれかを送り込むようにすればよい。こうすれば、脱水ケーキ１５０をさらに短い時間で乾燥させることが可能になる。さらに、排熱を利用して、脱水ケーキ１５０に送り込むようにしてもよい。

脱水機３０は、複数の濾盤ユニット３３を保持している。また、脱水機３０には、プレス装置３１が接続されている。したがって、脱水機３０は、複数の濾盤ユニット３３がプレス装置３１で加圧された状態でスラリーが供給されるものである。

圧縮エアータンク４０は、濾盤ユニット３３を洗浄したり、濾盤ユニット３３から脱水ケーキ１５０を一気に剥離させたりするため、濾盤ユニット３３に加圧空気を送るものである。また、圧縮エアータンク４０は、脱水ケーキ１５０を乾燥させるために利用される加熱空気となる加圧空気を貯留するものとしても機能する。
真空ポンプ５０は、脱水機３０の各濾盤ユニット３３から強制的に水分を抜き取るものである。
油圧装置７０は、プレス装置３１を駆動するものである。また、油圧装置７０によって、高圧ポンプ２０や第１切替バルブ７１を駆動するようにしてもよい。
第１切替バルブ７１は、スラリー槽１２０の下流に接続され、スラリーの流れを低圧ポンプ１０又は高圧ポンプ２０に切り替えるものである。
第２切替バルブ７２は、低圧ポンプ１０及び高圧ポンプ２０の下流に接続され、第１切替バルブ７１と同様にスラリーの流れを低圧ポンプ１０又は高圧ポンプ２０に切り替えるものである。
第１圧力調整バルブ７３は、脱水機３０と真空ポンプ５０との間に接続され、脱水機３０内の圧力を調整するものである。
第２圧力調整バルブ７４は、圧縮エアータンク４０と脱水機３０との間に接続され、脱水機３０内の圧力を調整するものである。
制御装置６０は、低圧ポンプ１０、高圧ポンプ２０、プレス装置３１、圧縮エアータンク４０、真空ポンプ５０、油圧装置７０、第１切替バルブ７１、第２切替バルブ７２、第１圧力調整バルブ７３、第２圧力調整バルブ７４の駆動を制御するものである。

なお、第１圧力調整バルブ７３及び第２圧力調整バルブ７４が、脱水機３０の上流側及び下流側にそれぞれ１つ設置されている場合を例に示しているが、流路の本数に応じて第１圧力調整バルブ７３及び第２圧力調整バルブ７４の個数を決定すればよい。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００には、さらに排水タンク１３０が接続されている。排水タンク１３０は、真空ポンプ５０に接続されており、真空ポンプ５０で抜き取られた水分が貯留されるものである。排水タンク１３０は、外部の排水設備１４０に接続されている。排水タンク１３０から排水設備１４０に送られた水分は、排水設備１４０で排水処理される。排水設備１４０では、例えば生物処理や濃縮・乾燥処理が行われ、排水が廃棄されたり再利用されたりする。なお、真空ポンプ５０を排水タンク１３０及び排水設備１４０に接続している場合を例に示しているが、真空ポンプ５０を排水処理プラント１７０に接続するようにしてもよい。

図３は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の脱水機３０の構成を概略的に示す分解図である。図４は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の脱水機３０に使用される脱水濾盤３３ｃの構成の一例を概略的に示す正面図である。図３及び図４に基づいて、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の脱水機３０の構成について説明する。なお、図３及び図４では、スラリーの流れ方向を矢印で図示している。

濾盤ユニット３３は、図３の左側から順に、濾布３３ａ、パンチングメタル３３ｂ、脱水濾盤３３ｃ、パンチングメタル３３ｄ、濾布３３ｅを重ね合わせて一組としたものである。それらの全部の中心はそれぞれの面を垂直に貫通されており、濾盤ユニット３３が構成されることで連結され貫通孔３７が形成されることになる。

脱水濾盤３３ｃは、鉄やアルミ等の金属製であって、円盤状に構成されている。脱水濾盤３３ｃの両方の面（図３の左右両側の面）は皿状となるように構成されている。つまり、脱水濾盤３３ｃの両面部は、周縁部を残して凹むような凹部３６が形成されている。なお、脱水濾盤３３ｃの形状を円盤状に限定するものではなく、平板状であれ多角形状であってもよい。例えば、脱水濾盤３３ｃの形状を四角形状にすることで、円盤状の直径と四角形状の一辺の長さが同じ場合、四角形状の方の濾過面積が１．２７倍増えることになる。

図４に示すように、脱水濾盤３３ｃの凹部３６の底面には、多数の突起３８を形成しておくとよい。例えば、正面視円形状又は正面視円弧状に突起３８を複数条形成するとよい。このようにしておけば、突起３８の間が溝となって排水路３９として機能することになる。排水路３９を形成することで、脱水濾盤３３ｃにおける排水効率を向上させることが可能になる。

パンチングメタル３３ｂ及びパンチングメタル３３ｄは、複数の貫通孔を有する金属板等により構成され、脱水濾盤３３ｃの凹部３６の底面を覆うように配置される。そして、パンチングメタル３３ｂに濾布３３ａを密着させる。同様に、パンチングメタル３３ｄに濾布３３ｅを密着させる。パンチングメタル３３ｂ及びパンチングメタル３３ｄは、濾布３３ａ及び濾布３３ｅを平坦な状態で支持するものである。パンチングメタル３３ｂ及びパンチングメタル３３ｄの貫通孔は、水分を図３の紙面左側から紙面右側の方向に通過させる。濾布３３ａ及び濾布３３ｅがパンチングメタル３３ｂ及びパンチングメタル３３ｄを介して脱水濾盤３３ｃの両方の皿状の面に密着すると、脱水ケーキ１５０を保持するための空間が形成される。

なお、貫通孔３７が濾盤ユニット３３の中心部に１つ形成されている場合を例に示しているが、中心以外の部分に複数あっても構わない。また、脱水濾盤３３ｃの凹部３６の底面に形成する突起３８の形状を特に限定するものではない。例えば、突起３８を条ではなく、突起３８を正面視多角形状としてランダム又は規則的に配置してもよい。いずれの場合も、突起３８の間を排水路３９として機能させることができる。

脱水濾盤３３ｃの周縁部には、接続管３３ｇが設けられている。接続管３３ｇは、一端が脱水濾盤３３ｃの内部に開口し、他端が脱水濾盤３３ｃの周縁部から突出して開口している。接続管３３ｇの他端には、真空ポンプ５０や圧縮エアータンク４０が接続される。このように構成された濾盤ユニット３３を複数重ね合わせて脱水機３０にセットする。
なお、脱水濾盤３３ｃが真空ポンプ５０や圧縮エアータンク４０と連通する構成であればよく、接続管３３ｇを必ずしも設置する必要はない。

図５は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の脱水機３０の一部を拡大して概略的に示す内部構成図である。図５に基づいて、脱水ケーキ１５０の形成過程について説明する。なお、図５においては、便宜的に、２つの濾盤ユニット３３を密着させた状態を例に示している。

図５に示すように、脱水機３０においては、隣接する脱水濾盤３３ｃに、それぞれ２枚の濾布（左側から濾布３３ｅ、濾布３３ａ、以下単に濾布と称する場合がある）が挟まれる。２つの濾布を間に挟んだ脱水濾盤３３ｃは、貫通孔３７を連通させた状態で相互に保持される。脱水濾盤３３ｃの凹部３６に２つのパンチングメタル（左側からパンチングメタル３３ｄ、パンチングメタル３３ｂ、以下単にパンチングメタルと称する場合がある）を設置する。脱水濾盤３３ｃは皿状に構成されているので、脱水濾盤３３ｃの周辺縁部と凹部３６によって、皿状の窪みができる。この窪みにパンチングメタルが設置されることになる。

２枚の脱水濾盤３３ｃによって円板状の空間（空間部１０１）ができることになる。この空間部１０１に２つの濾布を密着させる。この状態で貫通孔３７を介して２つの濾布の間にスラリーを圧入する。スラリーに含まれた水分は、２つの濾布の目、パンチングメタルの貫通孔を通過し、さらに突起３８の間に形成されている排水路３９に達する。

脱水濾盤３３ｃの周辺縁部には、接続管３３ｇが設けられている。接続管３３ｇの一端は排水路３９に連通している。そのため、接続管３３ｇに真空ポンプ５０を接続し、真空ポンプ５０を駆動することによって排水路３９に至った水分を接続管３３ｇ側に吸引することが可能になる。

低圧ポンプ１０及び高圧ポンプ２０によって、スラリーは空間部１０１に連続的に取り込まれている。なお、濾布の縁は脱水濾盤３３ｃの周辺縁部に例えばクリップバンド（図示省略）を用いて固定することができる。また、隣接する脱水濾盤３３ｃが接触する周縁部には、シール部材１６１が設けられており、脱水ケーキ１５０が形成される円板状の空間を密閉している。脱水ケーキ１５０は、脱水濾盤３３ｃを取り外しても、濾布に貼り付いて簡単には離脱しない。そこで、接続管３３ｇの一方の端部から圧縮エアータンク４０を使用して加圧空気を吹き込む。これにより、濾布が膨らんで脱水ケーキ１５０が空気の圧力で濾布から離脱して落下する。

図６は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００のプレス装置３１の作用を概略的に示す構成図である。図６に基づいて、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００を構成する濾盤ユニット３３とプレス装置３１との関係からプレス装置３１の作用について説明する。

各濾盤ユニット３３の組立が終わると、各濾盤ユニット３３を脱水機３０にセットする。各濾盤ユニット３３の脱水濾盤３３ｃの外周部にはアーム部３３ｆが突出するように設けられている。このアーム部３３ｆはガイドレール１０２を介して紙面左右側（貫通孔３７の軸方向）に移動可能になっている。プレス装置３１は、重なり合った複数の濾盤ユニット３３に圧力をかけて互いに密着させる。これは、空間部１０１に圧入されるスラリーが、各脱水濾盤３３ｃの周縁部から漏出しないようにするためである。

脱水処理が終了すると、プレス装置３１が各濾盤ユニット３３を密着させる力を開放する。ここで、圧縮エアータンク４０から接続管３３ｇを通じて加圧空気が吹き込まれる。これにより、濾布が膨らみ、濾布に挟まれた脱水ケーキ１５０が濾布から離脱して下方に落下する。

ここで、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の動作の一例について説明する。
図７は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００による脱水ケーキ１５０の生成過程の流れの一例を説明するための概略図である。図８は、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の制御動作の流れを示すフローチャートである。ここでは、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の動作の一例として、脱水機３０を減圧にした状態でスラリーを充填していく場合を例に説明するが、脱水機３０を減圧にしない状態でスラリーを充填するようにしてもよい。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００の制御動作の主体は基本的に制御装置６０が担っている。
制御装置６０は、例えば、プログラムや情報を記憶する記憶部、外部の通信機器と情報を送受信する通信部、情報の入出力、表示、通信、プログラムの実行などを処理する制御部などを有している。

制御装置６０は、濾盤ユニット３３が所定の場所に置かれ、スイッチが操作させると、油圧装置７０を介してプレス装置３１を起動する。プレス装置３１が起動されると、各濾盤ユニット３３が相互に密着するように駆動し、その状態を保持する。つまり、濾盤ユニット３３がセットされる（ステップＳ０１）。次に、制御装置６０は、低圧ポンプ１０を駆動する（ステップＳ０２）。

低圧ポンプ１０が駆動すると、スラリー槽１２０に貯留されているスラリーが脱水機３０に送り込まれる（図７（Ａ）に示す右向きの矢印）。制御装置６０は、低圧ポンプ１０の駆動と同時又は低圧ポンプ１０の起動後所定時間経過後に、真空ポンプ５０を起動する（ステップＳ０３）。真空ポンプ５０が駆動すると、脱水機３０に送り込まれたスラリーから水分が吸引されていく。つまり、真空ポンプ５０によって空間部１０１に吸引力が働き、スラリーに含まれている水分が抜き取られていく（図７（Ａ）に示す脱水濾液１６０）。また、このとき、第２圧力調整バルブ７４を閉じ、脱水機３０を減圧状態にしている。なお、真空ポンプ５０の駆動中、第１圧力調整バルブ７３は開放されている。ただし、脱水機３０を減圧にしない状態でスラリーを充填する場合には、第２圧力調整バルブ７４を開放すればよい。

低圧ポンプ１０により脱水機３０に送り込まれたスラリーは、２つの濾盤ユニットに挟まれた２枚の濾布の間、具体的には空間部１０１を満たしていく。空間部１０１には脱水ケーキ１５０が少しずつ生成されることになる。空間部１０１が満たされてくると、低圧ポンプ１０の液送負荷（液送圧力）が上昇する。

そこで、制御装置６０は、低圧ポンプ１０の液送圧力が所定値以上になったかどうかを検知する（ステップＳ０４）。制御装置６０は、低圧ポンプ１０の液送圧力が所定値以上になったことを検知すると（ステップＳ０４；ＹＥＳ）、低圧ポンプ１０を停止させ、高圧ポンプ２０を起動する（ステップＳ０５）。高圧ポンプ２０が駆動すると、スラリー槽１２０に貯留されているスラリーが、低圧ポンプ１０の液送負荷よりも大きな液送圧力で脱水機３０に送り込まれる（図７（Ｂ）に示す右向きの矢印）。このときも、真空ポンプ５０によって空間部１０１に吸引力が働き、スラリーに含まれている水分が抜き取られていく（図７（Ｂ）に示す脱水濾液１６０）。また、低圧ポンプ１０から高圧ポンプ２０に切り替える際に、第１切替バルブ７１及び第２切替バルブ７２も切り替えられる。なお、高圧ポンプ２０を、低圧ポンプ１０の液送圧力検知ではなく、低圧ポンプ１０の駆動時間の経過によって駆動させてもよい。

水分の少ない脱水ケーキ１５０を生成するには、高圧でスラリーを送り込みつつ脱水ケーキ１５０を圧縮し、徐々に密度を増加していくことが望ましい。そこで、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００では、液送圧力の異なる２つのポンプ（低圧ポンプ１０、高圧ポンプ２０）を用い、空間部１０１が空いている間は、低圧ポンプ１０を用い、空間部１０１が満たされた後は、高圧ポンプ２０を用いて、スラリー供給の効率を向上させている。また、こうすることで、効率良く含水率の低い脱水ケーキ１５０が得られることにもなる。

制御装置６０は、あらかじめ設定された所定時間が経過したかどうかを検知する（ステップＳ０６）。制御装置６０は、あらかじめ設定された所定時間が経過したことを検知すると（ステップＳ０６；ＹＥＳ）、真空ポンプ５０及び高圧ポンプ２０を停止する（ステップＳ０７）。

次に、制御装置６０は、脱水ケーキ１５０を乾燥させる乾燥工程を実行する（ステップＳ０８）。
具体的には、まず、制御装置６０は、脱水工程終了後に圧縮エアータンク４０を起動して、原料供給ライン（貫通孔３７）にエアーを送り、供給ラインをパージ洗浄する。次に、制御装置６０は、熱媒発生及び熱媒供給機能（例えば、高圧ポンプ２０）を駆動して、脱水ケーキ１５０に加熱空気又はスチームを送り込む。加熱される空気は、圧縮エアータンク４０に蓄積されている空気が高圧ポンプ２０によって圧縮されることで加熱空気となる。この加熱空気は、第１切替バルブ７１によって流路が切り替えられた状態で高圧ポンプ２０が駆動することによって脱水ケーキ１５０に送り込まれる。また、スチームの場合は、図示省略のボイラーから供給されることになる。このとき、制御装置６０は、第１圧力調整バルブ７３及び第２圧力調整バルブ７４によって、濾盤ユニット３３を密閉状態に保っている。こうすることで、脱水ケーキ１５０の含水率が大幅に低減できることになる。なお、制御装置６０は、所定時間経過後に乾燥工程を終了する。

乾燥工程が終了すると、制御装置６０は、第２圧力調整バルブ７４を開放することによって濾盤ユニット３３の密閉状態を解除して常圧に戻し、プレス装置３１により各濾盤ユニット３３の締め付けを開放する。そして、濾盤ユニット３３を開枠する（ステップＳ０９）。また、制御装置６０は、圧縮エアータンク４０を起動する（ステップＳ１０）。圧縮エアータンク４０が起動すると、脱水ケーキ１５０を各濾盤ユニット３３から容易に離脱させることができる。このようにして、脱水ケーキ１５０を取り出す（ステップＳ１１）。制御装置６０への指令については、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００に設置されている操作部を介して行ってもよく、有線又は無線などの通信によって行ってもよい。

図７に示すように、貫通孔３７からスラリーが圧入されると、濾布の間の空間、つまり空間部１０１に脱水ケーキ１５０が生成されていく。貫通孔３７からは連続的にスラリーが供給される。そして、最終的には、貫通孔３７にスラリーが残留してしまう。貫通孔３７に残ったスラリーは十分に脱水されない場ことがある。脱水ケーキ１５０を取り出す際に、貫通孔３７の部分に残留しているスラリーが脱水ケーキ１５０と共に排出されると、脱水ケーキ１５０が再び水を含んだ状態になってしまう。

そこで、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００では、脱水ケーキ１５０を取り出す前に、貫通孔３７に残留しているスラリーを強制的に排出する。制御装置６０は、高圧ポンプ２０及び真空ポンプ５０を駆動させ、強制的にスラリーを押し出す。その結果、中心部に孔の空いた脱水ケーキ１５０が得られることになる。

フィルタープレス型脱水乾燥装置１００で得られる脱水ケーキ１５０は、例えば、含水率１５％以下である。そのため、得られた脱水ケーキ１５０は、これ以上の脱水が不要である。仮に、加熱乾燥をする場合であっても、含水率が著しく低いので、消費エネルギー及びエネルギーコストを十分に低減できる。

脱水対象のスラリーには、水分を細胞内に抱え込んでしまっている微生物が多く含まれている。微生物細胞内部に抱え込まれてしまっている水分を束縛水と呼ぶ場合もある。乾燥工程を実施せず、圧縮と真空吸引だけの場合、スラリーの表面上に目視できる水分は脱水できたとしても、束縛水の脱水までは十分にできているとはいえない。つまり、圧縮と真空吸引だけでは、微生物細胞内部にまでアクセスすることができず、束縛水の脱水が十分に実行できない。そこで、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００では、乾燥工程を実施することで、微生物細胞を直接的又は間接的に加熱することを可能にしている。こうすることで、微生物細胞内部にアクセスすることが可能になり、束縛水の脱水を可能にしているのである。そのため、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００によれば、含水率１５％以下という極めて含水率の低い脱水ケーキ１５０を得ることが可能になる。

また、フィルタープレス型脱水乾燥装置１００によれば、圧縮と真空吸引とを併用しつつ、加えて乾燥工程を実行するので、例えば、８０〜９０分程度の時間で、同時に複数枚の脱水ケーキ１５０を得ることができる。脱水ケーキ１５０の厚さは３０ｍｍ、直径は数十センチメートルである。これにより、大量のスラリーを濃縮減量することが容易になる。スラリーを濃縮減量して得た脱水ケーキ１５０は、そのまま廃棄したり、あるいは他の用途に転用したりすることができる。例えば、脱水ケーキ１５０は、バイオマス燃焼ボイラーの燃料や又は固形燃料として利用することができる。さらに、脱水ケーキ１５０は、含水率が著しく低いので、運搬及び保管も容易となる。その結果、管理経費を大幅に低減できる。

脱水ケーキ１５０を乾燥させる乾燥工程の別の方法について説明する。
例えば、脱水ケーキ１５０を加熱乾燥させる加熱装置としてスチーム供給装置をフィルタープレス型脱水乾燥装置１００に設け、濾盤ユニット３３に原料供給ラインからスチームを供給する。こうすることで、空間部１０１に生成されている脱水ケーキ１５０を外部から加熱することができる。また、このとき、制御装置６０は、第２圧力調整バルブ７４を閉じ、真空ポンプ５０を駆動して、空間部１０１を減圧状態としている。
なお、上記２つの乾燥工程（加熱空気又はスチームによる直接乾燥、及びスチームによる間接乾燥）を組み合わせた乾燥工程を採用してもよい。

本発明は、スラリーから水分を吸水（脱水）して、含水率が著しく低下した脱水ケーキを生成することがでるので、種々の産業（例えば、下水汚泥、屎尿消化汚泥、樹脂工場廃液、写真廃液、冶金工場廃液、農業工場廃液、飲料工場廃液、水産工場廃液、家畜の糞尿廃液、土木工事廃液等）で広く利用することができる。

１０ ：低圧ポンプ
２０ ：高圧ポンプ
３０ ：脱水機
３１ ：プレス装置
３３ ：濾盤ユニット
３３ａ ：濾布
３３ｂ ：パンチングメタル
３３ｃ ：脱水濾盤
３３ｄ ：パンチングメタル
３３ｅ ：濾布
３３ｆ ：アーム部
３３ｇ ：接続管
３６ ：凹部
３７ ：貫通孔
３８ ：突起
３９ ：排水路
４０ ：圧縮エアータンク
５０ ：真空ポンプ
６０ ：制御装置
７０ ：油圧装置
７１ ：第１切替バルブ
７２ ：第２切替バルブ
７３ ：第１圧力調整バルブ
７４ ：第２圧力調整バルブ
１００ ：フィルタープレス型脱水乾燥装置
１０１ ：空間部
１０２ ：ガイドレール
１１０ ：凝集槽
１２０ ：スラリー槽
１３０ ：排水タンク
１４０ ：排水設備
１５０ ：脱水ケーキ
１６１ ：シール部材
１７０ ：排水処理プラント

Claims (3)

1. 隣接する板状の脱水濾盤に挟まれた２枚の濾布間にスラリーを高圧力で充填しながら水を分離吸水して脱水ケーキを生成するフィルタープレス型脱水乾燥装置であって、
   第１ポンプと、
   前記第１ポンプよりも液送圧力が高く、前記第１ポンプと並列に接続されているスラリーを送り込む第２ポンプと、
   前記脱水濾盤及び前記濾布を有し、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプからスラリーが送り込まれる脱水機と、
   前記脱水機に接続され、前記脱水機に送り込まれたスラリーから吸水して脱水ケーキを得る真空ポンプと、
   前記真空ポンプによって得られた前記脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み前記脱水ケーキを乾燥させる乾燥装置と、有し、
   前記第２ポンプが熱媒発生及び熱媒供給機能として発動する
   フィルタープレス型脱水乾燥装置。
2. 前記脱水ケーキを外部から加熱することで前記脱水ケーキを乾燥させる加熱装置を別に設けた
   請求項１に記載のフィルタープレス型脱水乾燥装置。
3. 隣接する板状の脱水濾盤に挟まれた２枚の濾布間にスラリーを高圧力で充填しながら水を分離吸水して脱水ケーキを生成するフィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法であって、
   第１ポンプを起動させて脱水機にスラリーを送り込み、
   前記第１ポンプの起動と同時又は前記第１ポンプの起動から所定時間経過後に真空ポンプを起動させて前記脱水機に送り込まれたスラリーから水を分離吸水し、
   前記第１ポンプの液送圧力が所定の値よりも高くなった際、前記第１ポンプよりも液送圧力が高い第２ポンプを起動させて前記脱水機にスラリーを送り込み、
   所定時間後に、前記真空ポンプを起動させて吸水を継続しつつ、熱媒発生及び熱媒供給機能として前記第２ポンプを発動させて、生成された脱水ケーキに加熱空気又はスチームを送り込み前記脱水ケーキを乾燥させる
   フィルタープレス型脱水乾燥装置を用いた脱水乾燥方法。

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