JPH0720528B2 - 電気浸透式脱水機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水汚泥，産業廃液の汚泥などを対象に脱水
処理する電気浸透式脱水機に関する。

〔従来の技術〕 頭記した電気浸透式脱水機として、バッチ処理方式のフ
ィルタプレス型電気浸透式脱水機が公知であり、その従
来構成を第４図に示す。図において、１はシリンダ２の
操作で開閉する上下二分割構造の箱形処理容器であり、
該容器の上部には汚泥供給口11が、底部には濾水排出口
12が開口している。また、処理容器内には脱水処理室13
を挟んでその上下に直流電源３に接続された一対の電極
4,5が対向配備してあり、上部電極４は処理容器１の上
部壁面に、下部電極５は容器内の底部側に備えた圧搾用
ダイアフラム６に結合して配備されている。なお、14は
搬出ダイアフラム６の背後側に通じる加工エア導入口で
ある。さらに、下部電極５の電極面を覆って濾布ベルト
７が布設されている。この濾布ベルト７は処理容器１の
上下分割面の間を通して内外にまたがるように引回して
プーリの間に張架したエンドレスベルトであり、駆動モ
ータ８により巡回移動操作される。

上記構成による電気浸透式脱水機の動作原理は良く知ら
れており、処理容器１を閉じた状態で電極４と５との間
の脱水処理室13に汚泥供給口11を通じて汚泥９（下水汚
泥の汚泥粒子の界面動電位（ζ−電位）はマイナス電位
である）を供給し、ここで電極4,5をそれぞれ陽極，陰
極として電圧を印加すると、汚泥９の含有水は電気浸透
作用により濾布ベルト７を透過して陰極側の下部電極５
の表面に集まり、ここから電極表面に形成した導水溝を
経由して配水口12より系外に排出される。また、電気浸
透脱水の進行に合わせてダイアフラム６の背後に加圧エ
アを導入し、下部電極5,濾布ベルト７を介して汚泥９に
圧搾力を加えることによりさらに脱水が促進される。

そして、１回の脱水処理が終了すると、シリンダ２の操
作により処理容器１を開放し、容器内にケーキ化された
状態で残留している汚泥ケーキを排除するとともに、駆
動モータ８で濾布ベルト７を巡回移動して汚損面域を処
理容器１の容器外に引出し、代わりに洗浄面域を処理容
器１の内部に引き込むようにする。また、濾布ベルト７
の残留付着物は処理容器外に引き出したところで洗浄し
て排除する。

なお、上記は下水汚泥（汚泥粒子の界面動電位がマイナ
ス）を対象に、汚泥供給側の上部電極４を陽極，集水側
の下部電極５を陰極として汚泥の含有水を下部電極側に
集水するようにしたが、特に産業廃液などのように例え
ば金属酸化物，水酸化物などの粒子を多く含む汚泥では
汚泥粒子の界面動電位（ζ−電位）がマイナスとなるの
で、この場合には前記とは逆に上部電極４を陰極，集水
側の下部電極５を陽極として電圧を印加するようにして
含有水を下部電極５に集水するようにする。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記した電気浸透式脱水機の従来構成では、
汚泥を十分な低含水率まで脱水することか困難である
他、汚泥の脱水処理量の割に多量の電力を消費するため
に脱水効率（消費電力量と汚泥の脱水処理量との比）が
低くて経済的な運転が望めない問題があり、その改善策
が大きな課題となっている。

そこで、発明者等は電気浸透式脱水の進行に伴う汚泥の
性状変化について調べたとこを次記の点が明らかになっ
た。すなわち、第５図は第４図の電気浸透式脱水機によ
る脱水動作の説明図であり、特にこれ以上に電圧印加を
続けても濾水の新たな排出が殆どない脱水進行状態での
機内における汚泥状態分布を表している。この脱水進行
状態で電極４と５との間に挟まれている汚泥９につき、
上層部9a,中層部9b,下層部9cに分けて各層の汚泥性状を
調べた。まず、汚泥９の上層部9aは殆ど流動性を失った
乾燥状態にあり、かつ上部電極４と接する部分には汚泥
の減容に伴って局所的に生じた空隙9d内には汚泥含有水
の電気分解により発生した生成ガスの閉じ込められてい
るのが認められた。これに対して中層部9b,下層部9cは
上層部9aに比べて脱水の進行程度が低く含水率も高い。
とりわけ中層部9bは、下層部9cがダイアフラム６による
圧搾力を受けて圧密層を形成し、かつこの圧密層が中層
部9bから下部電極５に向けて流動する水の透過を阻害し
ているために、最も含水率が高く脱水があまり進行して
いないことが認められた。

つまり、電気浸透作用による汚泥の含有水は上部電極４
に接している汚泥９の上層から下層へ向け汚泥層内を流
動して下部電極５に集水される。このために、脱水の進
行に伴い最初に上層部9aが脱水，乾燥してその電気抵抗
が増大すると、以降は中層部9b,下層部9cの含水率が高
い状態にあっても電極間に挟まれた汚泥中に電流が流れ
難くなる。また、下水汚泥のように含有水に硫酸イオ
ン，塩素イオンなどを多く含んでいる場合には電極間の
電圧印加に伴い含有水が電気分解されて電極表面に酸
素，水素などのガスが発生する。この場合に、下部電極
側５に発生したガスは濾水と一緒に濾布ベルト７を透過
して系外に排出されるが、上部電極側４に発生したガス
は逃げ場がないため、第５図で示したようにガスが上部
電極５と汚泥９との間に滞留するようになる。しかもこ
の生成ガスは非導電性であるため、汚泥への通電をます
ます悪化させる。

したがって、第５図の汚泥状態分布になると、この状態
から電極間に同じ電圧を印加し続けても電気浸透脱水作
用による汚泥の脱水がこれ以上進まず、さらに脱水を進
めにためには電極間により高い電圧を印加する必要があ
る。しかしながら高電圧を供給するとそれだけ消費電力
量が増大することになり、結果として電気浸透式脱水機
のランニングコストが嵩み、脱水効率が低下する。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前記
したバッチ処理方式の電気浸透式脱水機を対象に、汚泥
供給側に配備した上部電極，並びに汚泥供給部の構造を
改良することにより、汚泥の局部的な乾燥化，、電気分
解発生ガスの滞留を防いで電気浸透脱水が効果的に進む
ようにした脱水効率の高い電気浸透式脱水機を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の電気浸透式脱水機
では、汚泥供給側に配備した上部電極を汚泥およびガス
の透過を許容する透孔電極板となし、かつ該電極板の裏
面側に汚泥供給口に通じる汚泥溜め室を設けて構成する
ものとする。

〔作用〕

上記の構成で、上部電極を構成する透孔電極板は、例え
ば板の全面域に分散した多数の孔を穿孔したパンチング
板、あるいは金網が採用され、その背後（上面側）に汚
泥溜め室となる空間を残して処理容器の中段位置に配備
されている。

ここで上部の汚泥供給口を通じて処理容器に汚泥を供給
すると、汚泥はまず容器内の汚泥溜め室に入り、ここか
ら透孔電極板透孔を流下して対向電極の間の脱水処理室
空間を満たすとともに、残りの汚泥がそのまま汚泥溜り
室内に残留している。

一方、この状態で汚泥粒子の界面動電位（ζ−電位）に
対応して汚泥の含有水が下部電極側に集水されるように
電極の極性を選定して電極間に電圧を印加すれば、電気
浸透作用により汚泥の含有水が下部電極側に集水されて
系外に排出される。また、含有水の電気分解により上部
電極側に発生したガス透孔電極板を通過して脱水処理室
から上方に抜け出る。さらに、電気浸透脱水の進行に伴
って汚泥が減容すると、この減容分によって生じた空所
を埋めるように未脱水の汚泥が汚泥溜り室から透孔電極
板を透過して脱水処理室内に補給される。

したがって、電気浸透脱水の進行中に上部電極と汚泥と
の間に電気分解によって発生したガスだ滞留することが
なく、かつ汚泥溜め室からの未脱水汚泥の補給により上
部電極と接する汚泥の上層部が湿潤を保って極端に乾燥
状態になることもない。この結果、電極間に挟まれた汚
泥の導電性が保持され、同じ印加電圧のままでも電気浸
透作用が継続的に働いて汚泥全体の含水率が十分低下す
るまで電気浸透脱水が効果的に進行するようになる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明実施例を示し、第４図，第
５図に対応する同一部材には同じ符号が付してある。

まず、第１図，第２図において、処理容器１の底面側に
は下部電極5,および濾布ベルト７が、また処理容器１の
中段位置に上部電極４が配置されており、この配置で処
理容器１の内部には上部電極４と下部電極５との間に脱
水処理室13が、上部電極４の背後には汚泥供給口11に通
じる汚泥溜め室10が画成される。また、汚泥溜め室10に
対して処理容器１には頂部に開口する加圧エア導入口1
5,および側方に開口する汚泥排出口16が設けてある。さ
らに、上部電極４は、第２図に明示されているように電
極板の全面域に分散して汚泥，ガスの透過を許容する多
数の透過孔41を穿孔した透孔電極板として作られたもの
である。

次に前記構成による動作を説明する。図示のように処理
室１を閉じ、汚泥供給口11を通じて処理室内に汚泥９を
供給すると、汚泥はまず汚泥溜め室10に溜り、ここから
上部電極４の孔41を透過して流下し、下部電極５との間
の脱水処理室13を満たすとともに、残りの汚泥はそのま
ま汚泥溜め室10の中に残留する。なお、この時点では汚
泥排出口16は閉じている。

次いで汚泥供給口11を閉じ、かつ加圧エア導入口15より
導入した加圧エアで汚泥９を加圧した状態で電極４と５
との間に電源３より電圧を印加する。これにより電極４
と５との間に挟まれた汚泥９に電気浸透作用が働き、汚
泥９の含有水は下部電極５に向けて汚泥の層内を流動
し、濾布ベルト７を透過した後に濾水排出口12を通じて
系外に排出される。一方、この電気浸透脱水の進行に伴
って汚泥９が減容（濾水の排出により汚泥の体積が減少
する）すると、第３図に表したように、汚泥９の体積減
少分を補うように汚泥溜め室10内に滞留している未脱水
汚泥が加圧エアの圧力を受け、上部電極４の孔41を透過
して脱水処理室13内に流入（実線矢印）する。なお、第
３図において、91は電気浸透脱水がある程度進んだ下層
側の脱水汚泥を、92は汚泥９の減容に伴って汚泥溜め室
10側から新たに汚泥の上層側に補給された補給汚泥を表
している。また、電極間の電圧印加に伴う電気分解作用
により、上部電極４の表面に発生したガスはそのまま透
孔電極板の透孔41より抜け出て脱水処理室13から汚泥溜
め室10側に排出する（点線矢印）。なお、下部電極側に
発生したガスは濾水と一緒に抜け出て系外に排気され
る。

上記の動作説明で明らかなように、電気浸透脱水工程中
には、上部電極４に接する汚泥９の上層部分は汚泥溜め
室10からの未脱水汚泥の補給を受けるので極端に乾燥化
することなしに導電性を保持し続け、また電気分解で発
生したガスが上部電極４との接触部分に停滞することな
く排出する。これにより、汚泥内を流れる電流の通電状
態が持続し、脱水処理室13内に供給された汚泥９が十分
低含水率になるまで、電気浸透作用による脱水が継続
的，かつ効果的に進行する。

なお、脱水処理後の操作は、まず電源３の電圧印加を停
止し、かて汚泥排出口16を開放して加圧エアにより汚泥
溜り室10に残留している流動性の高い未脱水汚泥を室外
に排出した後に、シリンダ２の操作で処理容器１を開放
して脱水処理室13からケーキ化された脱水汚泥を排除
し、さらに濾布ベルト７を巡回移動して汚損面域を室外
に引き出し、これにより１回のバッチ脱水処理工程が終
了する。

次に、前記の電気浸透脱水方式による評価を確認するた
めに本発明者等が行った実機試験結果について述べる。
この試験では、下水処理場で発生した余剰汚泥を試料と
し、第１図，第４図に示した電気浸透式脱水機を用いて
次記の条件の下で脱水試験を行った。

（試験条件） 1.試料濃度:2.2％（含水率97.8％） 2.脱水時間:10分 3.印加電圧:60V（第１図の脱水機） 110V（第４図の脱水機） 4.加圧エア圧力:0.5Kg/cm²（第１図） 5Kg/cm²（第４図） 5.電極間間隔:30mm 上記条件での試験結果によれば、従来の電気浸透式脱水
機（第４図）では、汚泥の含水率は72％までしか低下せ
ず、かつ消費電力量は脱水汚泥の乾燥固形分11トン分に
演算して1250KWHであった。これに対して本発明の電気
浸透式脱水機（第１図）では、汚泥の含水率が64％まで
低下し、かつ消費電力量は620KWHであった。つまり、従
来の方式と比べて汚泥の含水率が８％低まり、かつ消費
電力量はほぼ半減できることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明による電気浸透式脱水機は、以上説明したように
構成されているので、次記の効果を奏する。

すなわち、汚泥供給側に配備した上部電極を汚泥および
ガスの透過を許容する透孔電極板となし、かつ該電極板
の裏面側に汚泥供給口に通じる汚泥溜め室を設けたこと
により、 （１）電気浸透脱水進行に伴い汚泥が減容すると汚泥溜
め室側から非脱水汚泥が透孔電極板である上部電極を透
過して補給されるので、上部電極と接する汚泥上層部の
極端な乾燥化を防いで汚泥の導電性が保持できる。

（２）上部電極側に発生する電気分解生成ガスは透孔電
極板を透過して直ちに脱水処理室から抜け出るのでガス
の滞留がなくなり、ガス滞留による電極と汚泥との間の
通電性を阻害することがなくなる。

（３）したがって、脱水処理工程中に電極の間に挟まれ
た汚泥へ流れる電流の通電性が持続されて電気浸透作用
が継続かつ有効に働き、これにより少ない消費電力量で
汚泥を低含水率まで効果的に脱水することができ、脱水
効率の大幅な改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体構成図、第２図は第１図に
おける上部電極の平面図、第３図は第１図による電気浸
透脱水の動作説明図、第４図は従来における電気浸透式
脱水機の全体構成図、第５図は第４図による電気浸透脱
水の動作説明図である。図において、 1:処理容器、11:汚泥供給口、12:濾水排出口、13:脱水
処理室、3:直流電源、4:上部電極、41:透過孔、5:下部
電極、7:濾布ベルト、9:汚泥、10:汚泥溜め室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部に汚泥供給口，底部に濾水排出口が開
   口した処理容器の内部に上下一対の電極を対向配備し、
   汚泥を供給した状態で電極間に直流電圧を印加すること
   により、汚泥の含有水を下部電極側に集め、濾過材を通
   じて系外へ排出するようにした電気浸透式脱水機におい
   て、汚泥供給側に配備した上部電極を汚泥およびガスの
   透過を許容する透孔電極板となし、かつ該電極板の裏面
   側に汚泥供給口に通じる汚泥溜め室を設けたことを特徴
   とする電気浸透式脱水機。