JP6009380B2 - フィルタプレス式脱水装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタプレス式脱水装置に関する。より詳細には、本発明は、スラリーを脱水して脱水ケーキを生成するフィルタプレス式脱水装置に関する。

港湾、湖沼、河川、池及び掘割等に堆積する土砂、ゴミ及びヘドロ等を取除くことにより、水深の確保、悪臭の発生防止及び水生物の保護を図るために実施される浚渫工事が知られている。浚渫工事で発生する浚渫底泥は、含水率が高い液状のものであり、浚渫汚泥とも呼されている。

浚渫汚泥からゴミ、石及び砂礫を取り除いた原液（スラリーとも称される）から水分を分離して減量化する方法として、高圧フィルタプレス式脱水装置が利用されている。高圧フィルタプレス式脱水装置による脱水処理では、まず、吐出量が比較的大きい低圧ポンプを起動して、スラリーが貯蔵されるスラリー槽から高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室にスラリーを移送して濾室に急速に充填する。次いで、吐出圧が比較的大きい高圧ポンプを起動してスラリーを濾室に高圧打ち込みする。このような処理により、高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室で高圧脱水されたスラリーは、固形の脱水ケーキになり、高圧フィルタプレス式脱水装置から排出される。

高圧フィルタプレス式脱水装置を含むフィルタプレス式脱水装置から排出された脱水ケーキを再利用するための種々の方法が提案されている。

特許文献１には、スラリーにセメント、生石灰又は他の安定剤を混入して、脱水ケーキを生成することにより、脱水ケーキの強度を増加させる技術が記載されている。また、特許文献２には、スラリーに焼成された粉末状の酸化マグネシウムを添加することにより、脱水ケーキの強度を増加させるとともに、富栄養化物質の再抽出を低減する技術が記載されている。

特許文献３及び４には、フィルタプレス式脱水装置から排出された脱水ケーキを粉砕する装置が記載されている。特許文献３及び４に記載される装置は、フィルタプレス式脱水装置から排出された脱水ケーキをベルトコンベアで搬送した後に、多数の押圧突起部で脱水ケーキを押圧することにより、脱水ケーキを粉砕するものである。

しかしながら、引用文献１〜４に記載されている技術では、脱水ケーキがフィルタプレス式脱水装置から排出されて落下したときに、不規則な形状を有する小片に粉砕されてしまうために、脱水ケーキを再生建設用材として使用し難いという問題があった。

特許文献５には、濾布に剥離材を筋状に固着した上に、濾布に樹脂を塗布し、又は濾布に低摩擦材を貼着することにより、脱水ケーキを直方体形状を有する複数の小片に分割してフィルタプレス式脱水装置から排出する技術が記載されている。

特許第２７６４６４５号公報 特開２００６−６９２号公報 特許第３０６８９６４号公報 特許第３０６８９６５号公報 特開２０１２−１５７８３８号公報

特許文献５に記載される技術では、縦縞状又は横縞状に剥離材を濾布に配置することにより、脱水ケーキを直方体形状を有する小片に分割している。剥離材を濾布に配置することにより、濾布又は剥離材と接する脱水ケーキの表面積は、剥離材がない場合と比較して大きくなる。濾布又は剥離材と接する脱水ケーキの表面積が大きくなると、脱水ケーキと、濾布又は剥離材との間の摩擦力が大きくなり、濾布と脱水ケーキとの間の付着強度が大きくなる。濾布と脱水ケーキとの間の付着強度が大きくなると、脱水ケーキが濾布から剥離し難くなる。また、剥離材が縞状に濾布に配置される場合、剥離材の上方に位置する脱水ケーキは剥離材に支持されることになり、脱水ケーキは濾布から更に剥離し難くなる。

特許文献５に記載される技術では、濾布に樹脂を塗布し、又は濾布に低摩擦材を貼着することにより、脱水ケーキを剥離し易いようにしている。

しかしながら、濾布に樹脂を塗布する場合、塗布された樹脂が剥離すると、脱水ケーキが濾布から剥離し難くなる。このため、塗布された樹脂が剥離する毎に樹脂を濾布に塗布することになり、フィルタプレス式脱水装置のメンテナンス作業が煩雑になる。また、塗布された樹脂が剥離したか否かを判定することは容易ではないので、塗布された樹脂が剥離した後も脱水処理が続けられるおそれがあり、フィルタプレス式脱水装置の脱水処理の効率が悪化するおそれがある。

また、濾枠の双方の濾面に配置される一対の濾布が濾枠ごとに一体成型されている場合、低摩擦材が濾布に貼着されていると、濾布を濾枠に設置する作業が煩雑になる。濾枠の双方の濾面に配置される一対の濾布が濾枠ごとに一体成型されている場合、一方の濾布を一方の濾面に設置した後に他方の濾布を他方の濾面に設置するために、濾枠の中央部に形成される貫通孔に濾布を通す作業が発生する。しかしながら、濾枠に形成される貫通孔の口径は比較的小さいため、低摩擦材が貼着されている濾布を貫通孔を介して他方の濾面に引き出す作業は容易ではない。

そこで、本発明は、脱水ケーキを規則的な形状を有する小片に粉砕することができるフィルタプレス式脱水装置を提供することを目的とする。また、本発明は、濾布に塗布された樹脂及び濾布に貼着された低摩擦材を採用することなく、脱水ケーキを濾布から容易に剥離させることができるフィルタプレス式脱水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るフィルタプレス式脱水装置は、スラリーを濾過する濾過面が対向配置された第１の濾枠板及び第２の濾枠板と、第１の濾枠板の濾過面に配置された第１の濾布と、第２の濾枠板の濾過面に配置された第２の濾布と、第１の距離ごとに第１の方向に互いに平行に並んで配置される第１線状部と、第２の距離ごとに第１の方向と異なる第２の方向に互いに平行に並んで配置される第２線状部とを有し、第１の濾枠板と第１の濾布との間に配置される第１の溝形成部材と、第１の距離ごとに第１の方向に互いに平行に並んで配置される第３線状部と、第２の距離ごとに第２の方向に互いに平行に並んで配置される第４線状部とを有し、第２の濾枠板と第２の濾布との間に配置される第２の溝形成部材と、を有することを特徴とする。

さらに、本発明に係るフィルタプレス式脱水装置では、第１線状部及び第３線状部は、第１の方向に直交する方向からみて長方形の頂点に位置するように配置され、第２線状部及び第４線状部は、第２の方向に直交する方向からみて長方形の頂点に位置するように配置されることが好ましい。

また、本発明に係るフィルタプレス式脱水装置では、第１線状部及び第３線状部は、第１の方向に直交する方向から見て千鳥状に配置され、第２線状部及び第４線状部は、第２の方向に直交する方向からみて千鳥状に配置されることが好ましい。

さらに、本発明に係るフィルタプレス式脱水装置では、第１の溝形成部材は、第１の濾枠板の濾過面に接合され、第２の溝形成部材は、第２の濾枠板の濾過面に接合されることが好ましい。

本発明に係るフィルタプレス式脱水装置によれば、濾枠板と濾布との間に配置される溝形成部材を有するので、濾布に塗布された樹脂及び濾布に貼着された低摩擦材を採用することなく、脱水ケーキを濾布から容易に剥離させることが可能になった。

脱水処理システムの一例を示す図である。 図１に示す脱水処理システムの部分拡大図である。 高圧ポンプの概念図である。 濾枠の一例の斜視図である。 （ａ）は図４に示す濾枠の正面図であり、（ｂ）は図４に示す濾枠の背面図である。 （ａ）は図４に示す濾枠の側面図であり、（ｂ）は図４に示す濾枠の平面図である。 図４に示す濾枠の一例の分解斜視図である。 図４に示す濾枠を使用する高圧フィルタプレス式脱水装置の脱水処理工程を示す図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は濾過工程を示し、（ｃ）は残液処理工程を示し、（ｄ）は開枠工程を示す図である。 濾枠の他の例の分解斜視図である。 （ａ）は濾枠の更に他の例の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す濾枠の背面図である。 図１０に示す濾枠を使用する高圧フィルタプレス式脱水装置の脱水処理工程を示す図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は濾過工程を示し、（ｃ）は残液処理工程を示し、（ｄ）は開枠工程を示す図である。 （ａ）は図１１に示す工程で形成される脱水ケーキの側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す脱水ケーキの平面図である。 （ａ）は濾枠の更に他の例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す濾枠の背面図である。

以下図面を参照して、本発明に係る脱水処理システムについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、脱水処理システムの一例を示す図である。

脱水処理システム１００は、運搬・揚土部１１０と、前処理部１２０と、貯泥部１３０と、反応部１４０と、高圧脱水処理部１５０と、水処理部１６０とを有する。

運搬・揚土部１１０は、土運船１１１と、クラムシェル１１２と、受入装置１１３とを有する。土運船１１１は、浚渫地点から脱水処理システム１００まで浚渫土を運搬する。クラムシェル１１２は、土運船１１１で運搬された浚渫土を受入装置１１３に移送する。受入装置１１３は、振動篩いを有し、クラムシェル１１２により移送された浚渫土に含まれる流木等の所定の大きさ以上の夾雑物を除去した上で、ベルトコンベアを介して浚渫土を前処理部１２０に移送する。

前処理部１２０は、受入トロンメル１２１と、砂礫除去装置１２２と、トロンメル用ベルトコンベア１２３と、砂礫用ベルトコンベアとを有する。受入トロンメル１２１は、円筒形の回転部を有し、回転部を回転させて、クラムシェル１１２で除去されなかった貝殻等の夾雑物及び石等を除去する。砂礫除去装置１２２は、受入トロンメル１２１で夾雑物及び石等が除去された浚渫土を上下方向に振動する水平面を有するスクリーン上に案内することにより、浚渫土から砂礫を除去する。トロンメル用ベルトコンベア１２３は、受入トロンメル１２１で除去された夾雑物及び石を夾雑物収集所に運搬する。砂礫用ベルトコンベア１２４は、砂礫除去装置１２２で除去された砂礫を砂礫収集所に運搬する。

貯泥部１３０は、複数の濃度調整槽１３１と、複数の貯泥槽１３２とを有する。複数の濃度調整槽１３１はそれぞれ、不図示の希釈水槽を介して供給される希釈水と、砂礫除去装置１２２で砂礫が除去された浚渫土とを混合して泥水を生成する。複数の貯泥槽１３２はそれぞれ、複数の濃度調整槽１３１で生成された泥水を貯蔵する。複数の濃度調整槽１３１及び複数の貯泥槽１３２はそれぞれ、攪拌機を有する。攪拌機は、一定速度で回転し、泥水が沈殿することを防止する。

反応部１４０は、複数の反応槽１４１と、複数のスラリー槽１４２と、低圧ポンプ１４３と、ＰＡＣ槽１４４と、消石灰貯槽１４５とを有する。複数の反応槽１４１は、複数の貯泥槽１３２に接続される配管を介して泥水が複数の貯泥槽１３２からそれぞれ移送される。複数の貯泥槽１３２と複数の反応槽１４１とを接続する配管には、ＰＡＣ槽１４４からＰＡＣ（Poly Aluminum Chioride、ポリ塩化アルミニウム）が管注入される。また、複数の貯泥槽１３２にはそれぞれ、消石灰貯槽１４５から消石灰が注入される。ＰＡＣ及び消石灰は、脱水助剤であり、ＰＡＣは反応槽１４１の内部で攪拌装置により泥水と攪拌されることにより、泥水中に存在する微粒子を凝集して集塊化する。また、消石灰は脱水ケーキの強度増加に寄与するものである。低圧ポンプ１４３は、吐出量が大きいものの、揚程が小さい、すなわち吐出圧が低いポンプであり、複数のスラリー槽１４２にそれぞれ配置される。

図２は、高圧脱水処理部１５０の部分拡大図である。図２において、スラリー又は濾水が流れる配管２０１〜２０４は実線で示され、圧油が流れる圧油管３０１〜３０４は一点鎖線で示される。

高圧脱水処理部１５０は、高圧ポンプ１５１と、高圧フィルタプレス式脱水装置１と、濾水槽１５２と、圧油装置１５３とを有する。高圧ポンプ１５１は、吐出量が低圧ポンプ１４３よりも小さいものの、揚程が低圧ポンプ１４３よりも大きい、すなわち吐出圧が低圧ポンプ１４３よりも高いポンプであり、低圧ポンプ１４３と直列に配置される。高圧ポンプ１５１は、停止しているときは、低圧ポンプ１４３から移送されたスラリーを加圧せずに、高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室に移送する。また、高圧ポンプ１５１は、運転しているときは、低圧ポンプ１４３から移送されたスラリーを加圧して、高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室に圧入する。

図３は、高圧ポンプ１５１の概念図である。図３において、スラリーが流れる配管は実線で示され、圧油又は作動油が流れる圧油管は一点鎖線で示される。

高圧ポンプ１５１は、第１ポンプ室１５４と、第２ポンプ室１５５と、第１吸入弁１５７ａと、第１吐出弁１５７ｂと、第２吸入弁１５７ｃと、第２吐出弁１５７ｄと、定量シリンダ１５８と、駆動シリンダ１５９とを有する。

第１ポンプ室１５４は、第１作動油室１５４ｐと、第１中間室１５４ｍと、第１吸吐室１５４ｗとを有する。第１作動油室１５４ｐは、定量シリンダ１５８の動きに応じて作動油が流入及び流出する。第１中間室１５４ｍは、不凍液が混入された液体を含み、第１作動油室１５４ｐ及び第１吸吐室１５４ｗとゴム膜を介して隣接する。第１中間室１５４ｍの両端に位置するゴム膜は、第１作動油室１５４ｐに流入及び流出する作動油の流れに応じて凹凸運動を繰り返す。第１吸吐室１５４ｗは、第１中間室１５４ｍとの間に位置するゴム膜の動きに応じて、スラリーを吸入及び吐出する。

第２ポンプ室１５５は、第２作動油室１５５ｐと、第２中間室１５５ｍと、第２吸吐室１５５ｗとを有する。第２作動油室１５５ｐは、定量シリンダ１５８の動きに応じて作動油が流入及び流出する。第２中間室１５５ｍは、不凍液が混入された液体を含み、第２作動油室１５５ｐ及び第２吸吐室１５５ｗとゴム膜を介して隣接する。第２中間室１５５ｍの両端に位置するゴム膜は、第２作動油室１５５ｐに流入及び流出する作動油の流れに応じて凹凸運動を繰り返す。第２吸吐室１５５ｗは、第２中間室１５５ｍとの間に位置するゴム膜の動きに応じて、スラリーを吸入及び吐出する。

第１吸入弁１５７ａは、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御される。第１吸入弁１５７ａは、第１ポンプ室１５４の第１吸吐室１５４ｗにスラリーが吸入されるときに開状態となり、第１ポンプ室１５４の第１吸吐室１５４ｗからスラリーが吐出されるときに閉状態となる。

第１吐出弁１５７ｂは、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御される。第１吐出弁１５７ｂは、第１ポンプ室１５４の第１吸吐室１５４ｗにスラリーが吸入されるときに閉状態となり、第１ポンプ室１５４の第１吸吐室１５４ｗからスラリーが吐出されるときに開状態となる。

第２吸入弁１５７ｃは、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御される。第２吸入弁１５７ｃは、第２ポンプ室１５５の第２吸吐室１５５ｗにスラリーが吸入されるときに開状態となり、第２ポンプ室１５５の第２吸吐室１５５ｗからスラリーが吐出われるときに閉状態となる。

第２吐出弁１５７ｄは、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御される。第２吐出弁１５７ｄは、第２ポンプ室１５５の第２吸吐室１５５ｗにスラリーが吸入されるときに閉状態となり、第２ポンプ室１５５の第２吸吐室１５５ｗからスラリーが吐出されるときに開状態となる。

定量シリンダ１５８は、駆動シリンダ１５９に連結される駆動軸と、駆動軸に結合される区画壁とを有する。定量シリンダ１５８は、駆動軸の動きに応じて、第１ポンプ室１５４の第１作動油室１５４ｐ及び第２ポンプ室１５５の第２作動油室１５５ｐそれぞれに交互に作動油を流入及び流出させる。

駆動シリンダ１５９は、定量シリンダ１５８に連結される駆動軸と、駆動軸に結合される区画壁とを有する。駆動シリンダ１５９は、圧油装置１５３から圧油管３０１及び３０２を介して供給される圧油に応じて、駆動軸を左右方向に移動させる。

停止状態では、高圧ポンプ１５１は、第１吸入弁１５７ａ、第１吐出弁１５７ｂ、第２吸入弁１５７ｃ及び第２吐出弁１５７ｄを全て開状態にして、低圧ポンプ１４３から移送されたスラリーを加圧することなく、高圧フィルタプレス式脱水装置１に移送する。

高圧ポンプ１５１は、運転しているときには、第１ポンプ室１５４及び第２ポンプ室１５５の内部においてスラリーを作動油で加圧して移送する。第１ポンプ室１５４及び第２ポンプ室１５５の内部で加圧されるため、高圧ポンプ１５１を運転することにより、高い吐出圧でスラリーを移送することが可能になる。しかしながら、高圧ポンプ１５１の吐出量は、第１吸吐室１５４ｗ及び第２吸吐室１５５ｗの容量に依存するため、低圧ポンプ１４３の吐出量よりも小さくなる。高圧ポンプ１５１が運転しているとき、低圧ポンプ１４３から吐出されたものの、高圧ポンプ１５１に吸入されないスラリーは、不図示の戻り弁を介してスラリー槽１４２に戻る。

高圧フィルタプレス式脱水装置１は、複数の濾枠１０と、濾枠駆動部１０２と、圧力計１０３とを有する。複数の濾枠１０はそれぞれ、隣接する濾枠１０の間に複数の濾室を形成する。濾枠駆動部１０２は、圧油装置１５３から圧油管３０３及び３０４を介して供給される圧油により複数の濾枠１０を、濾枠１０に直交する軸方向に移動するように制御される。濾枠駆動部１０２に圧油が圧入されると、複数の濾枠１０は互いに密接して配置されて、隣接する濾枠１０の間に複数の濾室が形成される。濾枠駆動部１０２から圧油が排出されると、複数の濾枠１０は互いに所定の間隔を空けて配置される。圧力計１０３は、ダイアフラム圧力計であり、濾室内部の圧力を検出し、検出した濾室圧力に基づいて脱水処理が終了したか否かが判定される。

濾水槽１５２は、高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室での脱水処理で発生する濾水を貯蔵する水槽であり、不図示のポンプにより貯蔵した濾水を水処理部１６０の浄化装置１６１に移送する。

圧油装置１５３は、作動油を貯蔵する圧油タンクと、圧油タンク内部の作動油に所定の圧力を加えて圧油として吐出する圧油ポンプと、圧油ポンプから吐出された圧油を送り出す方向を選択する方向切換弁とを有する。圧油装置１５３は、高圧ポンプ１５１及び高圧フィルタプレス式脱水装置１にそれぞれ、加圧された作動油を供給することにより、高圧ポンプ１５１及び高圧フィルタプレス式脱水装置１をそれぞれ駆動する。

水処理部１６０は、浄化装置１６１と、放流水槽１６２と、浄化剤注入装置１６３と、中和装置１６４とを有する。浄化装置１６１は、濾水槽１５２から移送された濾水と、ＰＡＣ槽から注入されるＰＡＣと、浄化剤注入装置から注入される浄化剤とを混合して、濾水を浄化する。放流水槽１６２は、浄化装置で浄化された濾水を中和装置から注入される中和剤でｐＨ調整をした上で、放流する。

図４は濾過面に一対の濾布１１ａ及び１１ｂが配置された濾枠１０の斜視図である。図５（ａ）は図４の矢印Ａ方向からみた正面図であり、図５（ｂ）は図４の矢印Ｂ方向からみた背面図であり、図６（ａ）は図４の矢印Ｃ方向からみた側面図である。図６（ｂ）は図４の矢印Ｄ方向からみた平面図である。図７は濾枠１０の分解斜視図である。

濾枠１０は、第１の溝形成部材１２と、第２の溝形成部材１３と、濾枠板１４と、一対の額縁部材１５ａ及び１５ｂと、一対の水切部材１６ａ及び１６ｂと、支持部材１９とを有する。濾枠１０の一方の濾過面には第１の濾布１１ａが配置され、濾枠１０の他方の濾過面には第２の濾布１１ｂが配置される。

第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂはそれぞれ、ナイロンで織成された方形の形状を有する。第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂは、一辺においてファスナ１１ｅで互いに接合されている。第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂは、複数の補強部材１８が当たる部分に補強布１１ｃがそれぞれ配置される。第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂは、濾枠１０の双方の平板部１４ａに固定部材１１ｄによって固定される。

第１の溝形成部材１２は、複数の第１線状部１２ａと、複数の第２線状部１２ｂと、第１枠部１２ｃとを有し、第１の濾布１１ａと濾枠板１４の濾過面に配置される水切部材１６ａとの間に配置される。

複数の第１線状部１２ａはそれぞれ、アルミニウムからなる三角柱状の部材であり、鉛直方向に互いに平行に配列される。平行に配列される複数の第１線状部１２ａは、長手方向に第１の距離ごとに配列される。複数の第２線状部１２ｂはそれぞれ、アルミニウムからなる三角柱状の部材の部材であり、水平方向、すなわち第１線状部１２ａと直交する方向に互いに平行に配列される。平行に配列される複数の第２線状部１２ｂは、長手方向に第２の距離ごとに配列される。複数の第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂは、補強布１１ｃが配置される領域には配置されない。補強布１１ｃが配置される領域は、補強部材１８が接触する可能性がある領域であるので、第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂと補強部材１８とが接触して、第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂが変形することを防止するためである。

第１枠部１２ｃは、アルミニウムからなる枠状部材である。第１線状部１２ａと複数の第２線状部１２ｂとはそれぞれ、溶接接続される。また、第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂと第１枠部１２ｃとはそれぞれ、溶接接続される。

第２の溝形成部材１３は、複数の第３線状部１３ａと、複数の第４線状部１３ｂと、第２枠部１３ｃとを有し、第２の濾布１１ｂと濾枠板１４の濾過面に配置される水切部材１６ｂとの間に配置される。

複数の第３線状部１３ａはそれぞれ、アルミニウムからなる三角柱状の部材であり、鉛直方向に互いに平行に配列される。平行に配列される複数の第３線状部１３ａは、第１線状部１２ａの配列間隔と等しい第１の距離ごとに長手方向に配列される。複数の第４線状部１３ｂはそれぞれ、アルミニウムからなる三角柱状の部材の部材であり、水平方向、すなわち第３線状部１３ａと直交する方向に互いに平行に配列される。平行に配列される複数の第４線状部１３ｂは、第２線状部１２ｂの配列間隔と等しい第２の距離ごとに長手方向に配列される。複数の第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂは、補強布１１ｃが配置される領域には配置されない。補強布１１ｃが配置される領域は、補強部材１８が接触する可能性がある領域であるので、第１線状部１２ａと及び複数の第２線状部１２ｂ補強部材１８とが接触して、第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂが変形することを防止するためである。

第２枠部１３ｃは、アルミニウムからなる枠状部材である。第１線状部１２ａと複数の第２線状部１２ｂとはそれぞれ、溶接接続される。また、第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂと第２枠部１３ｃとはそれぞれ、溶接接続される。

第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３はそれぞれ、第１線状部１２ａ及び第３線状部１３ａの水平方向の位置が等しく且つ第２線状部１２ｂ及び第３線状部１３ｂの水平方向の位置が等しくなるように配置される。すなわち、第１線状部１２ａ及び第３線状部１３ａは鉛直方向からみて長方形の頂点に位置するように配置され、第２線状部１２ｂ及び第４線状部１３ｂは水平方向からみて長方形の頂点に位置するように配置される。

濾枠板１４は、鉄からなり、一対の方形状の平板部１４ａと、両方の側面の略中央部に配置される一対の把手部１７ａ及び１７ｂを有する。濾枠板１４の平板部１４ａは、高さ１８２０ｍｍ×幅１７００ｍｍの大きさを有し、平板部１４ａの双方の面が濾過面になる。濾枠板１４の平板部１４ａの中央部には、スラリーが通過するための貫通孔１４ｂが形成される。さらに、濾枠板１４の平板部１４ａには、複数の補強部材１８が配置される。複数の補強部材１８はそれぞれ、鉄からなり、濾室内に圧力が印加されたときに濾枠板１４が湾曲することを防止する。一対の把手部１７ａ及び１７ｂはそれぞれ、下端部で、高圧フィルタプレス式脱水装置１の支持部により支持される。

一対の額縁部材１５ａ及び１５ｂはそれぞれ、鉄からなり、１１．５ｍｍの高さを有する方形の窓枠形状部材である。一対の額縁部材１５ａ及び１５ｂはそれぞれ、濾枠板１４の平板部１４ａの端部に沿って配置される。一対の額縁部材１５ａ及び１５ｂの下辺にはそれぞれ、濾水が排出される複数の濾水溝１５ｃが形成される。額縁部材１５ａの高さと額縁部材１５ｂの高さとの合計の高さは、濾枠１０を近接して配置することにより形成される濾室の幅に相当する。すなわち、濾枠板１４の平板部１４ａに配置される濾布の厚みを無視すると、濾室の幅は２３ｍｍになる。

一対の水切部材１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、ポリプロピレン樹脂などの合成樹脂からなり、中央部にスラリーが通過するための孔１６ｃ及び１６ｄがそれぞれ形成された方形形状を有する平板部材ある。一対の水切部材１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、濾枠板１４の平板部１４ａの濾過面に接するように、額縁部材１５ａ及び１５ｂの枠内に配置される。一対の水切部材１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、メッシュ構造となっており、濾室から濾布を介して排出される濾水を下方に移動させる。一対の水切部材１６ａ及び１６ｂそれぞれの外側の面は、スラリーを濾過する濾枠１０の濾過面になる。

支持部材１９は、鉄からなり、円筒状の形状を有する。支持部材１９は、一対の把手部１７ａ及び１７ｂとともに、濾枠１０を支持する。支持部材１９は、不図示の結合部材により濾枠板１４に結合される。

図８は、高圧フィルタプレス式脱水装置１の脱水処理工程を示す図である。図８（ａ）は準備工程を示し、図８（ｂ）は濾過工程を示し、図８（ｃ）は残液処理工程を示し、図８（ｄ）は開枠工程を示す図である。

まず、図８（ａ）に示す準備工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置１は、濾枠駆動部１０２に圧油が圧入されて、複数の濾枠１０が近接して配置されて複数の濾室が形成される。複数の濾枠１０の濾過面にはそれぞれ、第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂが配置される。また、濾枠１０の濾過面と第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂとの間には、第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３がそれぞれ格子状に配置される。複数の濾枠１０の濾過面に第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂがそれぞれ配置されるので、濾枠１０が近接して配置されることにより形成される濾室は、端面に濾布が挟着された構成になる。

次いで、図８（ｂ）に示す濾過工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置１は、低圧ポンプ１４３及び高圧ポンプ１５１からスラリー４０１が濾室に圧入される。濾室に圧入されたスラリーの水分は、第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂを介して濾枠１０内部に形成される濾水路から濾枠１０の外部に濾水４０２として排出される。第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂはそれぞれ、スラリーが圧入されることにより第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３に密着する。

濾枠の内部には脱水されたスラリーから脱水ケーキ４０３が徐徐に形成される。濾枠１０の外部に排出された濾水４０２は、濾水槽１５２に貯蔵される。濾水槽１５２に貯蔵された濾水４０２は、不図示のポンプによって、水処理部１６０の浄化装置１６１に移送される。濾過工程は、高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕に達するまで続けられる。脱水処理システム１００では、高い吐出圧を有する高圧ポンプ１５１で高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室の内部にスラリーを圧入するので、高圧フィルタプレス式脱水装置１の濾室の内部の圧力を４〔ＭＰａ〕まで高めることができる。高い圧力で脱水ケーキ４０３を生成することにより、浚渫土を大幅に減容化することができる。

また、脱水ケーキ４０３の両面にはそれぞれ、第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３の形状に対応する格子状の溝が形成される。脱水ケーキ４０３の一方の面には、第１の溝形成部材１２の形状に対応する格子状の溝が形成される。脱水ケーキ４０３の他方の面には、第２の溝形成部材１３の形状に対応する格子状の溝が形成される。脱水ケーキ４０３の一方の面に形成される格子状の溝と、脱水ケーキ４０３の他方の面に形成される格子状の溝とは、同一の形状となる。

次いで、図８（ｃ）に示す残液処理工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置１は、低圧ポンプ１４３及び高圧ポンプ１５１が停止した後に、圧入されたスラリー４０１の残液が濾枠からエアブロー４０４によって排出される。スラリー４０１の残液が濾室から排出されると、濾枠の内部には固形物である脱水ケーキ４０３が濾室の内部側面に挟持された状態で残る。

そして、図８（ｄ）に示す開枠工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置１は、濾枠駆動部１０２から圧油が排出され、複数の濾枠１０は互いに所定の間隔を空けて配置される。複数の濾枠１０が互いに所定の間隔を空けて配置されると、一対の濾枠１０に挟持されていた脱水ケーキ４０３は下方に落下する。落下するとき、脱水ケーキ４０３は、同一形状を有する溝が双方の面に配置されるため、脱水ケーキ４０３は第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３に対応する溝で切断され、規則的な形状を有する小片に粉砕される。

図９は、濾枠の他の例である濾枠２０の分解斜視図である。

濾枠２０は、第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３が水切部材１６ａ及び１６ｂと第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂとの間ではなく、濾枠板１４と水切部材１６ａ及び１６ｂとの間に配置されることが図４〜８に示す濾枠１０と相違する。

水切部材１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、濾過工程においてスラリー４０１が濾室に圧入されると、第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂとともに第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３に密着する。このため、脱水ケーキ４０３の両面にはそれぞれ、第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３の形状に対応する格子状の溝が形成される。

図１０（ａ）は、濾枠の更に他の例である濾枠３０の正面図であり、図１０（ｂ）は、濾枠３０の背面図である。

濾枠３０は、第１の溝形成部材１２の形状と第１の溝形成部材１２の形状が相違することが図４〜８に示す濾枠１０と相違する。濾枠１０では、第１線状部１２ａ及び第３線状部１３ａは鉛直方向からみて長方形の頂点に位置するように配置され、第２線状部１２ｂ及び第４線状部１３ｂは水平方向からみて長方形の頂点に位置するように配置される。一方、濾枠３０では、第１線状部１２ａ及び第３線状部１３ａは鉛直方向からみて互い違いに、すなわち千鳥状に配置され、第２線状部１２ｂ及び第４線状部１３ｂは水平方向からみて千鳥状に位置するように配置される。

図１１は、濾枠３０を使用した場合の脱水処理工程を示す図である。図１１（ａ）は準備工程を示し、図１１（ｂ）は濾過工程を示し、図１１（ｃ）は残液処理工程を示し、図１１（ｄ）は開枠工程を示す図である。

図１１（ａ）に示す準備工程で濾室の対向する濾過面において、第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａ及び第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａは鉛直方向からみて千鳥状に配置される。また、第１の溝形成部材１２の第２線状部１２ｂ及び第２の溝形成部材１３の第４線状部１３ｂは水平方向からみて千鳥状に配置される。

濾過工程、残液処理工程において形成された脱水ケーキ４０３は、開枠工程で下方に落下する。落下するとき、脱水ケーキ４０３は、それぞれが千鳥状に配置される第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３の第３及び第４線状部１３ａ及び１３ｂに対応する溝で割れるようなモーメントが働く。脱水ケーキ４０３が地表に落下すると、第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３に対応する溝に沿って規則的な形状を有する小片に粉砕される。

図１２（ａ）は濾枠３０を使用して形成される脱水ケーキ４０３の側面図であり、図１２（ｂ）は脱水ケーキ４０３の平面図である。図１２（ａ）において、白抜き矢印は、脱水ケーキ４０３を挟持していた不図示の濾枠が移動する方向を示す。また、図１２（ａ）において、矢印は、不図示の濾枠が移動するときに、脱水ケーキ４０３に生じるモーメントを示す。

脱水ケーキ４０３の一方の面には、凹部４３１及び４３３が第１の溝形成部材１２の複数の第１線状部１２ａ及び複数の第２線状部１２ｂにより形成される。また、脱水ケーキ４０３の他方の面には、凹部４３２及び４３４が複数の第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａ及び複数の第４線状部１３ｂにより形成される。

脱水ケーキ４０３が濾枠１０から剥離されるとき、脱水ケーキ４０３の第１〜第４線状部１２ａ、１２ｂ、１３ａ及び１３ｂに接している部分は、第１の濾布１１ａ及び第２の濾布１１ｂに接している部分よりも剥離し難い。このため、脱水ケーキ４０３の第１〜第４線状部１２ａ、１２ｂ、１３ａ及び１３ｂに接している部分は、第１〜第４線状部１２ａ、１２ｂ、１３ａ及び１３ｂに接していない平坦な部分よりも遅れて剥離する。脱水ケーキ４０３の第１〜第４線状部１２ａ、１２ｂ、１３ａ及び１３ｂに接している部分が平坦な部分よりも遅れて剥離することにより、脱水ケーキ４０３には矢印で示す方向にモーメントが発生する。矢印で示すモーメントは、凹部４３１〜４３４から脱水ケーキ４０３の幅方向に脱水ケーキを分割する力として作用する。第１〜第４線状部１２ａ、１２ｂ、１３ａ及び１３ｂが千鳥状に配置されるため、矢印で示す方向に発生するモーメントは、互いに打ち消すことなく、脱水ケーキ４０３を分割する力として作用する。

図１３（ａ）は濾枠の更に他の例である濾枠４０の正面図であり、図１３（ｂ）は濾枠４０の背面図である。

濾枠４０では、第１の溝形成部材１２は、第１線状部１２ａ及び第３線状部１３ａが鉛直方向でなく傾斜して配置されており、第２の溝形成部材１３は、第２線状部１２ｂ及び第４線状部１３ｂが水平方向でなく傾斜して配置されている。

第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａと、第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａとは同一の間隔ごとに互いに平行になるように配置される。また、第１の溝形成部材１２の第２線状部１２ｂと、第２の溝形成部材１３の第４線状部１３ｂとは同一の間隔ごとに互いに平行になるように配置される。

以上、図１〜１３を参照して、脱水処理システム、高圧フィルタプレス式脱水装置、濾枠及び濾布について説明した。本発明は、高圧ポンプ１５１と高圧フィルタプレス式脱水装置１とを含む高圧脱水処理部１５０を参照して説明されたが、本発明は、高圧ポンプを有さないフィルタプレス式脱水装置に使用することもできる。

また、第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂ、並びに第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂの形状はそれぞれ三角柱状であるが、円筒状、円柱状、四角柱等の他の形状にしてもよい。

また、第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂ、並びに第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂはアルミニウムで形成されるが、他の金属材料で形成されてもよい。また、第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂ、並びに第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂは、合成樹脂のような弾性材料など他の材料で形成されてもよい。

また、第１の溝形成部材１２の第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂ、並びに第２の溝形成部材１３の第３線状部１３ａ及び第４線状部は、補強布１１ｃの端部など補強部材１８に接触しない補強布１１ｃが配置される領域には配置されてもよい。

また、第１の溝形成部材１２第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂは直交しているが、直交していなくともよい。また、第２の溝形成部材１３第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂは直交しているが、直交していなくともよい。しかしながら、第１線状部１２ａと第３線状部１３ａとは平行に配置され、第２線状部１２ｂと第４線状部１３ｂとは平行に配置される。また、第１線状部１２ａの間の間隔は、第３線状部１３ａの間の間隔と同一の間隔で配置され、第２線状部１２ｂの間の間隔は、第４線状部１３ｂの間の間隔と同一の間隔で配置される。

また、第１の溝形成部材１２は、第１枠部１２ｃで第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂを支持しているが、第１線状部１２ａ及び第２線状部１２ｂは濾枠板１４の一方の面に接合されてもよい。また、第２の溝形成部材１３は、第２枠部１３ｃで第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂを支持しているが、第３線状部１３ａ及び第４線状部１３ｂは濾枠板１４の他方の面に接合されてもよい。

また、第１の濾布１１ａと第２の濾布１１ｂとは、それぞれの一辺がファスナ１１ｅで互いに接合されるとともに、固定部材１１ｄによって単一の濾枠１０に固定されている。しかしながら、第１の濾枠の濾過面に配置される第１の濾布１１ａと、第２の濾枠の対向する濾過面に配置される第２の濾布１１ｂとにより一対の濾布セットを形成してもよい。この場合、第１の濾布１１ａと、第２の濾布１１ｂとは貫通孔１４ｂを介して接続されてもよい。

また、濾枠１０〜４０では、第１の溝形成部材１２が濾枠板１４の一方の濾過面に配置され、第２の溝形成部材１３が同一の濾枠板１４の他方の濾過面に配置される。しかしながら、双方の濾過面に第１の溝形成部材１２及び第２の溝形成部材１３がそれぞれ配置された濾枠板１４を有する濾枠を交互に配置してもよい。

また、脱水処理システム１００では、反応槽１４１において、泥水は、ＰＡＣ及び消石灰とともに攪拌してスラリーが生成されるが、ＰＡＣ及び消石灰に、セメント等の硬化剤を更に加えてスラリーを生成してもよい。スラリーに硬化剤が加えられることにより、脱水処理システム１００で生成される脱水ケーキをより硬度を大きくすることができる。

１ 高圧フィルタプレス式脱水装置
１０、２０、３０、４０ 濾枠
１１ａ 第１の濾布
１１ｂ 第２の濾布
１２ 第１の溝形成部材
１２ａ 第１線状部
１２ｂ 第２線状部
１３ 第２の溝形成部材
１３ａ 第３線状部
１３ｂ 第４線状部
１００ 脱水処理システム

Claims (4)

1. スラリーを濾過する濾過面が対向配置され且つ前記濾過面に複数の補強部材が配置される第１の濾枠板及び第２の濾枠板と、
   前記第１の濾枠板の濾過面に配置され且つ前記複数の補強部材が当たる部分に補強布が配置される第１の濾布と、
   前記第２の濾枠板の濾過面に配置され且つ前記複数の補強部材が当たる部分に補強布が配置される第２の濾布と、
   第１の距離ごとに第１の方向に互いに平行に並んで配置される第１線状部と、第２の距離ごとに前記第１の方向と異なる第２の方向に互いに平行に並んで配置される第２線状部とを有し、前記第１の濾枠板と前記第１の濾布との間に配置される第１の溝形成部材と、
   前記第１の距離ごとに前記第１の方向に互いに平行に並んで配置される第３線状部と、前記第２の距離ごとに前記第２の方向に互いに平行に並んで配置される第４線状部とを有し、前記第２の濾枠板と前記第２の濾布との間に配置される第２の溝形成部材と、を有し、
   前記補強布が配置される領域に前記第１線状部、前記第２線状部、前記第３線状部及び前記第４線状部は何れも配置されない、ことを特徴とするフィルタプレス式脱水装置。
2. 前記第１線状部及び前記第３線状部は、隣接する前記第１の濾枠板及び前記第２の濾枠板との間に形成される濾室内において互いに対向して配置され、前記第２線状部及び前記第４線状部は、前記濾室内において互いに対向して配置される、請求項１に記載のフィルタプレス式脱水装置。
3. 前記第１線状部及び前記第３線状部は、隣接する前記第１の濾枠板及び前記第２の濾枠板との間に形成される濾室内において千鳥状に配置され、前記第２線状部及び前記第４線状部は、前記前記濾室内において千鳥状に配置される、請求項１に記載のフィルタプレス式脱水装置。
4. 前記第１の溝形成部材は、前記第１の濾枠板の濾過面に接合され、前記第２の溝形成部材は、前記第２の濾枠板の濾過面に接合される、請求項１〜３の何れか一項に記載のフィルタプレス式脱水装置。

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