JPH10506839A - 脱水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水および他の材料を含有する被処理材料を、少くとも部分的に導電性の材料を有するベルトの使用により、機械的圧縮力および電気的浸透作用に附して脱水する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 脱水方法 本発明は、脱水方法およびこの脱水のために使用されるベルトに関する。 現在、いずれの工業先進国においても、厖大な量の廃棄物に関する問題が存在 し、ことに飲料水、下水の浄化、港湾、運河、排水路などの水路の浚渫の際に生 ずるスラッジの量は絶えず増大しつつある。スラッジのうちの若干量は、肥料ま たは埋立て材料として使用され、あるいは焼却、灰化処分に附されるが、その大 部分は、ことに工業的に活発な帯域からのスラッジは、その汚染性の故に廃棄せ ざるを得ない。このスラッジ廃棄のためのコストの増大から、運送、廃棄の両コ ストを低減させるために、スラッジの重量、容量を低減させる必要がある。 廃棄スラッジは、極めて低度の固体分（１０重量％以下、残余は水分）が特徴 的であって、この水分を重量、容量に関して低減させることが重要である。従来 から慣用されている重力的脱水方法、例えば沈殿法、浄選法は、処理速度が遅く 、固体分割合を１２重量％台にするのが限度である。比較的最近の方法として、 チェンバーフィルタプレス、ワイヤベルトプレス、遠心分離装置を使用する、脱 水、分離法がある。しかしながら、この最初の脱水法は大量の凝析剤、凝結剤を 添加する必要があり、残余の両方法は、脱水帯域における比較的短かいスラッジ 滞留時間のために、効果は制約的である。ことに、微細なコロイド状スラッジの 場合、固体粒子の大部分は、極めて微小な網目フィルタを使用しなければ、分離 は不可能であって、この場合スラッジ床の透過性が低下し、この種のスラッジ脱 水については、これらのいずれも、固体分割合を１５重量％までに増大させるの が限度であって、実際上使用不可能である。 スラッジ脱水方法として、電気的透過技術を利用する方法が、西独特許１２４ ５０９号公報に記載されている。これによると、被処理材料は、極性溶液中に分 散せしめられ、その帯電表面に極めて近い電解質が、対向極性イオンの静電吸引 力のために、正味過剰対向電荷を帯びる。すなわち、帯電表面近傍に、いわゆる 拡散二重層が形成される。イオンの若干部分が、上記表面において強固に 結合され、液体の高密度表面帯域における粒子の、比較的低密度の内方部分への 拡散性向をもたらし、平衡状態が破れ、その結果、帯電表面から離脱し、急速に 降下するイオン濃度勾配が生ずる。この強固に結合したイオンが、再び移動し得 るためには、ゼータ電位と称される電位を供与する必要がある。少なくともこの ゼータ電位値に対応する電界を附与するように、スラッジマトリックスを両電極 間に保持すると、イオンが再び分散相内を自由に運動し得るようになり、脱水速 度は急激に早められる。 機械的脱水方法の有効性は、脱水されるべき材料の浸透性に依存する。賦課さ れるべき力（例えばワイヤベルトないしチェンバープレスにかけられる圧力、デ カンター遠心分離のための重力的加速）が、材料粒子堆積床に衝撃を与えるから である。これにより堆積粒子床の多孔性が減少し、堆積床からの水の流出量が低 減する。電気的浸透法の場合には、液体の流動は、粒子堆積床の多孔性とは無関 係である。このためには、前述した分散相の導電性が重要なファクタであって、 堆積床の低多孔性は、脱水の有効性を低減させることはない。スラッジ床に電位 差を与えることにより、短縮され得る。この時間の短縮は、消費される正味エネ ルギー量の低減をもたらす。 そこで、本発明の目的は、脱水処理されたスラッジにおける固体分割合を増大 させるために、従来よりさらに効率的なスラッジ脱水手段を提供することである 。 第１の観点からすれば、本発明は、水および他の材料含有する被処理材料に、 機械的圧縮力および電気的浸透を作用させるために、少くとも部分的に導電性材 料を有するベルトを使用する脱水方法を提供する。このベルトは、すべて導電性 材料から構成されていてもよい。 本発明は、スラッジ脱水のための有効な手段を提供すると共に、抄紙機の脱水 抄紙機の脱水抄紙ベルトに有効に利用され得る。 電気的浸透処理と機械的処理とは同時に行なわれるのが好ましい。この電気的 および機械的脱水処理の結合により、それぞれの単独処理の湊合にくらべて、は るかに短時間内に、しかも少ないエネルギー使用量ではるかに高い固体含有分を 達成し得る。 本発明方法は、ことに浄水場、金属処理、鍍金設備、大規模農園などから排出 されるスラッジ、スラリーの脱水にことに有効である。 微小なコロイドスラッジの粒子寸法を増大させるために、コンディショニング 剤（凝結剤）を添加して、電荷を中性化することにより、静電反発力を解消させ 、微小粒子を凝結させるのが好ましい。このような剤として、一般的に、荷電基 を有する高分子量、水溶性合成樹脂、ことに分子量６００００００から８０００ ０００の陰イオン性ポリアクリルアミド、市販品として、商標、ＳＵＰＥＲＦＬ ＯＣ Ａ−１３０、またはＹＮＴＨＯＦＬＯＣ ８０２２ Ｈ−ＰＷＧを使用す るのが好ましい。また陽イオン性高分子電解質も使用可能である。凝結剤の添加 により表面電荷が増大し、ゼータ電位も増大するので、添加量は過大であっては ならない。スラッジ１メートルトンに対して、４ｋｇ程度の凝結剤を添加するの が好ましい。 もたらされるべき電位差は３０Ｖを超えず、電流差は±１２０Ａを超えないこ とが好ましい。 また第２の観点からすれば、本発明により、水および他の材料を含有する被処 理材料を、機械圧縮および電気的浸透作用に附して脱水する上記方法に使用され るべき、非導電性基礎構造体と、導電性材料から成るフィルターベルトが提供さ れる。 この脱水処理に使用されるフィルターベルトは、ポリエステルおよび／または ポリアミドの螺旋体から構成されるのが好ましい。このベルト基礎構造体中に、 かつ／もしくはその上に導電性材料が組込まれ、または載置される。導電性材料 は、少くとも１枚の帯片ないしヤーン編成体を有することが好ましく、構成材料 としては、ベルト長手方向に延びるスチール、銅、カーボンファイバーが使用さ れ得る。導電性ステープルファイバー、ことに錫含有銅合金ファイバーは、基礎 ファブリックの一方の面または両面にニードリング処理して強固に接合される。 基礎構造材料のファブリックは、ことに織成体、例えばヨーロッパ特許２８５ ３７６号公報に記載されているような複合材料織成帯片、ことに同２８６３０号 公報に記載されているようなリンクベルトが好ましい。螺旋状ファイバーは、隣 接コイルの指を組合わせた状態の巻回部分を挿通した熱可塑性合成 樹脂モノフィラメントのヒンジワイヤでベルトを構成し、形成されたリンク構造 体を適当な処理温度に加熱して長手方向に伸張させ、ヒンジワイヤを変形させ、 構造体平面に収縮を生起させる。 ヒンジワイヤは、ベルト走行方向に対して横方向に延びる。導電性材料は、隣 接両コイルのそれぞれの指を組合わせた状態のコイル部分内に配置される。この 導電性ワイヤないしこれから形成された帯片は、ベルト走行方向に対して横方向 に延びる。 本発明をさらに容易に理解し得るように、以下において添附図面を参照しつつ 、さらに具体的に、しかしながら単に例示的に実施態様を説明する。添附図面中 、図１は本発明方法を説明するための略図、 図２は図１の方法を実施するための脱水ベルトの平面図、 図３は図２のベルトの裏面図である。 図１において、浄水場で、飲料水にポリアルミニウムクロリドを添加して生成 するようなスラッジをポリマー凝結剤／スラッジを凝結用混合槽１１にポンプ給 送し、これから凝結スラッジを第１予備脱水ベルト１２上に給送して、比較的多 量の水分を重力下に分離脱水する。この予備脱水処理されたスラッジは、圧縮処 理圏１４に入る前に、さらに他のベルト１３上で、同様の第２予備脱水処理に附 される。ここで、少くとも一方は多孔性のベルト１３、１５間を搬送され、ここ で次第に増大する圧縮力がベルト上のスラッジ床に賦課される。脱水処理された スラッジは、スクレーパを使用して最終的にベルトから除去され、ベルトは浄化 圏において洗浄される。これら処理サイクルの数個所にステンレススチール製陰 極が設置されるが、圧縮処理圏には電極は使用されない。その代りに、プレスベ ルトは、合成樹脂製ヤーンのコイル部分において、単一のもしくは複数種類金属 帯片もしくはヤーンで代替されたポリエステル螺旋状ファブリックから構成され る。この金属帯片ないしヤーンが、ワイパー１６により帯電し、陰極として作用 し、カーボンスチールプレスローラが交互陽極、陰極として作用する。これらロ ーラは選択的に被覆されていてもよい。 図２および図３は、図１のプレスベルトの一方を示す。このベルトは、多数の ポリエステルモノフィラメントから成り、指を組合わせた状態で横方向に併列配 置された各コイル１６から構成されている。隣接両コイルは、指を組合わせた状 態で形成される、各コイルの結合状態で形成される溝孔中に通されたヒンジワイ ヤで連結合体される。それぞれの組の隣接するコイルは、図面において向う側に 存在する。ヒンジワイヤ１７は、熱により変形されて巻縮状態に在り、個々の巻 回部分も変形される。ファブリックを伸張下に適当な熱処理に附することにより 、構造体は硬化され、寸法安定性が附与される。 隣接するコイルとの指組合わせ状態で形成される各溝孔中には、ヒンジワイヤ のほかに、導電性ワイヤ１８が２本ずつ挿通される。次いでステープルワイヤ１ ９がニードリングによりベルト表面、場合によりさらに裏面に施こされる。この ようにして、ベルトは電気的浸透に必要な導電性素子をもたらし、しかも製造が 比較的簡単であり、また洗浄も容易である。 従来慣用のベルトの代りに上述した脱水ベルトを使用することにより、 水単位量当たりの全体的コストをほぼ２７％軽減し、ドライケーキのトン当た りコストをほぼ４６％軽減し得る。これらコスト軽減は、追加的なベルトファブ リック製造費用、追加的設備費用、脱水処理済み材料の投棄コスト、ベルト汚染 の低減などを総合的に勘案したものである。 なお、上述した実施態様は、単に説明のために記載されたものであって、これ に対する多様な変更が可能であることを了解され度い。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１１月７日 【補正内容】 機械的脱水方法の有効性は、脱水されるべき材料の浸透性に依存する。賦課さ れるべき力（例えばワイヤベルトないしチェンバープレスにかけられる圧力、デ カンター遠心分離のための重力的加速）が、材料粒子堆積床に衝撃を与えるから である。これにより堆積粒子床の多孔性が減少し、堆積床からの水の流出量が低 減する。電気的浸透法の場合には、液体の流動は、粒子堆積床の多孔性とは無関 係である。このためには、前述した分散相の導電性が重要なファクタであって、 堆積床の低多孔性は、脱水の有効性を低減させることはない。スラッジ床に電位 差を与えることにより、短縮され得る。この時間の短縮は、消費される正味エネ ルギー量の低減をもたらす。 そこで、本発明の目的は、脱水処理されたスラッジにおける固体分割合を増大 させるために、従来よりさらに効率的なスラッジ脱水手段を提供することである 。 第１の観点からすれば、本発明は、水および他の材料含有するスラッジに、機 械的圧縮力および電気的浸透を作用させるために、少くとも部分的に導電性材料 を有するベルトを使用するスラッジ脱水方法を提供する。この場合、ベルトは多 数のスパイラルヤーンを結合して構成され、導電性材料はこのスパイラルヤーン 中および／または上に挿入ないし挿置される。このベルトは、すべて導電性材料 から構成されていてもよい。 電気的浸透処理と機械的処理とは同時に行なわれるのが好ましい。この電気的 および機械的脱水処理の結合により、それぞれの単独処理の湊合にくらべて、は るかに短時間内に、しかも少ないエネルギー使用量ではるかに高い固体含有分を 達成し得る。 本発明方法は、ことに浄水場、金属処理、鍍金設備、大規模農園などから排出 されるスラッジ、スラリーの脱水にことに有効である。 微小なコロイドスラッジの粒子寸法を増大させるために、コンディショニング 剤（凝結剤）を添加して、電荷を中性化することにより、静電反発力を解消させ 、微小粒子を凝結させるのが好ましい。このような剤として、一般的に、荷電基 を有する高分子量、水溶性合成樹脂、ことに分子量６００００００から８０００ ０００の陰イオン性ポリアクリルアミド、市販品として、商標、 ＳＵＰＥＲＦＬＯＣ Ａ−１３０、またはＹＮＴＨＯＦＬＯＣ ８０２２ Ｈ− ＰＷＧを使用するのが好ましい。また陽イオン性高分子電解質も使用可能である 。凝結剤の添加により表面電荷が増大し、ゼータ電位も増大するので、添加量は 過大であってはならない。スラッジ１メートルトンに対して、４ｋｇ程度の凝結 剤を添加するのが好ましい。 もたらされるべき電位差は３０Ｖを超えず、電流差は１２０Ａを超えないこと が好ましい。 また第２の観点からすれば、本発明により、水および他の材料を含有する被処 理材料を、機械圧縮および電気的浸透作用に附して脱水する上記方法に使用され るべき、非導電性基礎構造体と、少くとも部分的に導電性材料から成るフィルタ ーベルトが提供される。このベルトは多数のスパイラルヤーンを結合して構成さ れ、導電性材料はこのスパイラルヤーン中、および／または上に挿入ないし挿置 される。 この脱水処理に使用されるフィルターベルトは、ポリエステルおよび／または ポリアミドの螺旋体から構成されるのが好ましい。このベルト基礎構造体中に、 かつ／もしくはその上に導電性材料が組込まれ、または載置される。導電性材料 は、少くとも１枚の帯片ないしヤーン編成体を有することが好ましく、構成材料 としては、ベルト長手方向に延びるスチール、銅、カーボンファイバーが使用さ れ得る。導電性ステープルファイバー、ことに錫含有銅合金ファイバーは、基礎 ファブリックの一方の面または両面にニードリング処理して強固に接合される。 基礎構造材料のファブリックは、ことに織成体、例えばヨーロッパ特許２８５ ３７６号公報に記載されているような複合材料織成帯片、ことに同２８６３０号 公報に記載されているようなリンクベルトが好ましい。螺旋状ファイバーは、隣 接コイルの指を組合わせた状態の巻回部分を挿通した熱可塑性合成樹脂モノフィ ラメントのヒンジワイヤでベルトを構成し、形成されたリンク構造体を適当な処 理温度に加熱して長手方向に伸張させ、ヒンジワイヤを変形させ、構造体平面に 収縮を生起させる。 ヒンジワイヤは、ベルト走行方向に対して横方向に延びる。導電性材料は、隣 接両コイルのそれぞれの指を組合わせた状態のコイル部分内に配置される。この 導電性ワイヤないしこれから形成された帯片は、ベルト走行方向に対して横方向 に延びる。 請求の範囲 １．多数のスパイラルヤーンを結合して構成され、かつ導電性材料が、このス パイラルヤーン中および／またはその上に挿入もしくは挿置されているベルトを 使用して、水および他の材料から成る材料を機械力および電気的浸透作用に附す ることを特徴とするスラッジ脱水方法。 ２．上記被処理材料を、同時に上記機械力および電気的浸透作用に附して脱水 することを特徴とする、請求項（１）の方法。 ３．被処理材料に凝結剤を添加する請求項（１）または（２）の方法。 ４．３０Ｖより大きくない電位差がベルトにもたらされることを特徴とする、 上記請求項のいずれかの方法。 ５．１２０Ａより大きくない電流がベルトの導電性材料に流される上記請求項 のいずれかの方法。 ６．上記導電性材料が、スチール、銅またはカーボンであることを特徴とする 、上記請求項のいずれかの方法。 ７．上記導電性材料の少くとも一部が、少くともベルト基礎構造材料の一方の 面に固定されることを特徴とする、上記請求項のいずれかの方法。 ８．上記導電性材料の少なくとも一部が、ベルト上に延びるワイヤないし帯片 の形態であることを特徴とする、上記請求項のいずれかの方法。 ９．多数のスパイラルヤーンを結合して構成され、かつ導電性材料が、このス パイラルヤーン中および／またはその上に挿入もしくは挿置されているフィルタ ーベルトの、水および他の材料から成るスラッジ材料を機械的圧縮力および電気 的浸透作用に附するスラッジ脱水のための用途。 １０．導電性材料が、スチール、銅またはカーボンであることを特徴とする、 請求項（９）の用途。 １１．導電性材料の少くとも若干の部分が、ファブリックの少くとも一方の面 に固定された導電性ステープルファイバーから構成されていることを特徴とする 、請求項（９）または（１０）の用途。 １２．導電性材料の少くとも若干の部分が、ベルト上に延びるワイヤないし帯 片形態を成すことを特徴とする、請求項（９）から（１１）のいずれかの用途。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１部分に導電性材料を有するベルトを使用して、水および他の 材料から成る材料を機械力および電気的浸透作用に附することを特徴とする脱水 方法。 ２．上記被処理材料を、同時に上記機械力および電気的浸透作用に附して脱水 することを特徴とする、請求項（１）の方法。 ３．被処理材料に凝結剤を添加する請求項（１）または（２）の方法。 ４．３０Ｖより大きくない電位差がベルトにもたらされることを特徴とする、 上記請求項のいずれかの方法。 ５．±１２０Ａより大きくない電流がベルトの導電性材料に流される上記請求 項のいずれかの方法。 ６．導電性材料が、ベルトの基礎構造材料中に、かつ／もしくはその材料上に 施こされることを特徴とする、上記請求項のいずれかの方法。 ７．上記導電性材料が、スチール、銅またはカーボンであることを特徴とする 、上記請求項のいずれかの方法。 ８．上記導電性材料の少くとも一部が、少くともベルト基礎構造材料の一方の 面に固定されることを特徴とする、上記請求項のいずれかの方法。 ９．上記導電性材料の少なくとも一部が、ベルト上に延びるワイヤないし帯片 の形態であることを特徴とする、上記請求項のいずれかの方法。 １０．上記ベルトが織成体または複合材料ファブリックを有するか、あるいは 複数の結合螺旋状ヤーンから構成されることを特徴とする、上記請求項のいずれ かの方法。 １１．水および他の材料を含有する被処理材料を、機械的圧縮力および電気的 浸透法により脱水する方法に使用されるフィルタベルトであって、これが導電性 材料と、非導電性基礎構造体とから構成されるベルトであることを特徴とする、 フィルタベルト。 １２．導電性材料が、基礎構造体中および／またはこの構造体上に挿通される ことを特徴とする、請求項（１１）のフィルタベルト。 １３．導電性材料が、スチール、銅またはカーボンであることを特徴とする、 請求項（１２）のフィルタベルト。 １４．導電性材料の少くとも若干の部分が、ファブリックの少くとも一方の面 に固定された導電性ステープルファイバーから構成されていることを特徴とする 、請求項（１１）から（１３）のいずれかのフィルタベルト。 １５．導電性材料の少くとも若干の部分が、ベルト上に延びるワイヤないし帯 片形態を成すことを特徴とする、請求項（１１）から（１４）のいずれかのフィ ルタベルト。 １６．ベルトの上記基礎構造体が、織成体中、複合ファブリックを含有し、あ るいは多数のスパイラルヤーン結合体から成ることを特徴とする、請求項（１１ ）から（１５）のいずれかのフィルタベルト。