真空電気泳動高周波脱水処理装置。

【課題】重金属類で汚染された高濃度の汚泥を搬送ポンプで連続して投入しながら、汚泥から重金属類を除去しながら脱水処理する装置が要望されていた。
【解決手段】架台に防振装置を介して設置した陽極となる減圧雰囲気の漏斗状容器内に、重金属類で汚染された高濃度の汚泥を投入しながら、陰極となり振動する星型電極とその周囲に複数の陽極となり振動する星型電極と漏斗状容器の側面に陰極となり振動するラック状電極を配置し、直流電力を印可しながら高圧空気を断続的に噴射し、汚泥に高周波振動を与えて浮遊した液状化状態とし、間隙水圧が上昇して過剰間隙水圧に耐えきれなくなった陽イオンと陰イオンの重金属類は間隙水と気泡に付着して上昇しリング状排水管に接続した真空ポンプで外部に排出され、重金属類を除去して脱水された汚泥は土砂排出装置に挿入され、排出スクリュ−で強制的に排出させた真空泳動高周波脱水処理装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ダム湖・湖沼などの水底には、生活排水や農薬などの流入により富栄養化して有機物・油脂類・重金属類が混入した汚泥が堆積している。富栄養化で藍藻類が異常増殖して腐敗した悪臭の発生防止、有効貯水量の確保、機能維持のため汚泥を除去して埋立処分されているが、環境を保全するために汚泥を浄化脱水処理することが要求されている。
【０００２】
本発明は、水底に堆積して有機物・油脂類・重金属類に汚染されたヘドロ状の汚泥を、凝集剤を用いず真空状態で電気泳動や超音波振動を利用し、汚泥から有機物・油脂類・重金属類を分離させながら連続して汚泥を浄化脱水処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来の汚泥の浄化脱水処理は、高分子凝集剤を用いてフィルタ−プレス、スクリュ−プレス、ベルトプレス、真空脱水などの他、重金属類に汚染された汚泥を電気泳動により浄化脱水処理する様々な方法があるが、下記のような様々な問題点を有していた。
【０００４】
重金属類で汚染された汚泥を電気泳動による電気科学的手段を用いて処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）然し乍らこの方法は、重金属汚染された土壌を処理槽に投入し処理液を通水しながら一対の電極を挿入して直流電流を印加し、陽極から陰極に移動させて重金属類のイオン性汚染物を移動させて除去し、処理された汚泥を重機を用いて処理槽から搬出するため、連続して脱水処理することが困難であった。
【０００５】
また、同様に重金属汚染された汚泥を処理槽に投入し、一対の電極を挿入して直流電流を印加しながら陽極から陰極に重金属類のイオン性汚染物を電気泳動により移動させながら、電極に設けた通水孔に接続された排水管を介してポンプにより汲み上げて処理する方法が知られている（例えば、特許文献２及び３参照。）然し乍らこの方法も、処理された汚泥を重機を用いて搬出するため、連続して脱水処理することが困難であった。
【０００６】
逆円錐形のホッパ−に重金属類で汚染された汚泥を投入し、バイブレ−タ−を使用して処理する方法が知られている（例えば、特許文献４及び５参照。）然し乍らこの方法も、ホッパ−からバイブレ−タ−と電極を取り出し、ホッパ−を反転させて処理した汚泥を排出する考案であり、重金属類を分離し脱水された汚泥を下部から排出することは不可能なため、一投入毎の浄化脱水処理となり連続して脱水することが困難であった。
【０００７】
また、重金属類で汚染された汚泥を密閉されたホッパ−に投入し、電気泳動により浄化して下側から真空引きして脱水させる方法が知られている（例えば、特許文献６参照。）然し乍らこの考案は、一定量の汚泥を電気泳動で浄化し、真空ポンプにより含水率６５％前後まで脱水して、下側の排出ゲ−トを開いて脱水した土砂を排出するため、一定量の投入毎に浄化脱水処理するために、連続して浄化脱水することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８２５７５１号公報
【特許文献２】特許第２７１５２６３号公報
【特許文献３】特許第２８５３７９７号公報
【特許文献４】特開平６−２８７９３３号公報
【特許文献５】特開平６−２１０３００号公報
【特許文献６】特開２００４−１８８２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上に述べた従来の汚泥の浄化脱水処理装置では、有機物・油脂類・重金属類に汚染された汚泥を連続して浄化脱水処理することが困難なため、その解決が要求されていた。
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために鑑みてなされたものであり、鋭意研究の結果、有機物・油脂類・重金属類で汚染された汚泥を連続して浄化脱水処理することができる、真空電気泳動高周波脱水処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の解決手段は、架台に防振装置を介して設置した、真空状態の漏斗状容器の直管部の外側に振動鋼板を介して複数の高周波振動モ−タ−を固定し、内側に絶縁ゴム膜を介して陰極となるラック状電極に接続して２３０Ｈｚ前後で高周波振動させ、漏斗状容器の中心部に陰極となる電極支持管の下部に防振ゴムを介在させて高周波振動機を接続して星型炭素電極を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、その周囲に複数の陽極となる電極支持管の下部に防振ゴムを介在させて高周波振動機を接続して星型炭素電極を２３０Ｈｚ前後で高周波振動させ、汚泥搬入ポンプで重金属類で汚染された汚泥を搬入泥管を介して漏斗状容器の上側の汚泥投入口から投入させながら、上部に設置した超音波測定器で汚泥貯留面の表面位置を測定して制御装置に入力し、該制御装置の指令で汚泥搬入ポンプの運転を制御し、漏斗状容器内に投入される汚泥の貯留面の高さを常に一定に維持させることができる。
【００１２】
そして、陽極となる星型炭素電極と、陰極となる星型炭素電極とラック状電極に直流電流を印加して高周波振動させながら、重金属類で汚染された汚泥の粒子間接触が失われて浮遊した液状化状態とさせ、間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極側の間隙水に析出した汚濁水を上昇させ、陰イオン性汚染物質が陽極側の間隙水に析出した汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させ、漏斗状容器の上側面の排水口を介して外側のリング状排水管に流出させ、接続した排出吸引管を介して真空ポンプにより、漏斗状容器内部を真空にしながら分離された水を真空電気泳動高周波脱水処理装置から排出させたものである。
【００１３】
更に、重金属類や汚濁物質を除去して浄化脱水処理した汚泥を、下部の絞管部側斜面の外側に振動鋼板を介して複数の振動モ−タ−を固定して内側のラック状振動板を５０Ｈｚ前後に振動させて防振□フランジを介して接続した土砂排出装置のパドル室の中に押込、２軸の高周波振動機を内装した振動パドルシャフトに軸着したパドル羽根を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら回転させて汚泥を圧送室に押込、非接触で噛み合って回転している２本のスクリュ−シャフトに軸着した右巻排出スクリュ−と左巻排出スクリュ−を減速駆動モ−タ−で回転させることで、重金属類や汚濁物質を除去して浄化脱水処理された汚泥を移送して土砂排出装置の排出口から強制的に排出させたものである。
【００１４】
また、第２の課題解決手段は、陽極となる星型炭素電極、陰極となる星型炭素電極とラック状電極に直流電流を印加して２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、外部から高圧空気をパルス電磁バルブを介して断続的に夫々の電極の下側に設けた空気噴射孔から噴射して高周波振動により微細気泡化させ、重金属類で汚染された汚泥粒子の間に微細気泡が紛れ込み間隙水の圧縮性が増すことにより液状化を促進させ、微細気泡が混入した間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させ、陰イオン性汚染物質が陽極側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させることで重金属類の除去と脱水を促進させる構成としたものである。
【００１５】
上記第１の解決手段による作用は次の通りである。即ち、架台に防振装置を介して設置した、真空状態の漏斗状容器の直管部外側に振動鋼板を介して複数の高周波振動モ−タ−を固定し、内側に絶縁ゴム膜を介して陰極となるラック状電極に接続して２３０Ｈｚ前後で高周波振動させ、漏斗状容器の中心部に陰極となる電極支持管下部に防振ゴムを介在させて高周波振動機を接続して星型炭素電極を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、その周囲に複数の陽極となる電極支持管の下部に防振ゴムを介在させて高周波振動機を接続して星型炭素電極を２３０Ｈｚ前後で高周波振動させ、汚泥搬入ポンプで重金属類で汚染された汚泥を搬入泥管を介して漏斗状容器上側の汚泥投入口から投入させながら、上部に設置した超音波測定機で汚泥貯留面の表面位置を測定して制御装置に入力し、該制御装置の指令で汚泥搬入ポンプの運転を制御し、漏斗状容器内に投入された汚泥の貯留面を常に一定に維持させることができる。
【００１６】
また、陽極になる星型炭素電極と、陰極になる星型炭素電極とラック状電極に直流電流を印加して高周波振動させながら、重金属類で汚染された汚泥の汚泥粒子と汚泥粒子の接触が失われて浮遊した液状化状態にし、間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極側の間隙水や気泡に析出した汚濁水として上昇し、陰イオン性汚染物質が陽極側の間隙水や気泡と析出した汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させ、漏斗状容器の上側側面の排水口を介して外側のリング状排水管に流出し、接続した排出吸引管に設けた真空ポンプにより、漏斗状容器内部を真空にしながら汚濁水を真空電気泳動高周波脱水処理装置から排出させたものである。
【００１７】
さらに、重金属類や汚濁物質を除去して浄化脱水処理した汚泥を、下部の絞管部の側斜面の外側に振動鋼板を介して複数の振動モ−タ−を固定して、振動モ−タ−により内側のラック状振動板を５０Ｈｚ前後に振動させながら汚泥を沈降させ、防振□フランジを介して接続した土砂排出装置のパドル室の中に押込、２本の高周波振動機を内装した振動パドルシャフトに軸着したパドル羽根を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら回転させて汚泥を圧送室に押込、非接触で噛み合って回転する、２本のスクリュ−シャフトに軸着した右巻排出スクリュ−と左巻排出スクリュ−を減速駆動モ−タ−で回転させて、脱水処理した汚泥を移送して排出口から強制的に排出させることができる。
【００１８】
また、２の課題解決手段による作用は、陽極となる星型炭素電極、陰極となる星型炭素電極とラック状電極に直流電流を印加して２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、外部から高圧空気をパルス電磁バルブを介して断続的に夫々の電極の下側に設けた空気噴射孔から気泡を噴射して高周波振動により微細気泡とされ、重金属類で汚染された汚泥粒子の間に微細気泡が紛れ込み間隙水の圧縮性が増すことで液状化を促進させ、微細気泡が混入した間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させ、陰イオン性汚染物質が陽極側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面まで上昇させることで重金属類を効率良く除去することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように本発明の真空電気泳動高周波脱水処理装置は、ダム湖、湖沼、貯留池などの水底に堆積して生活排水や重金属等に汚染された汚泥の浄化脱水処理で、凝集剤を用いず高周波振動と微細気泡で汚泥を流動化させたダイレイタンシ−現象の体積変化による脱水作用、微細気泡の浮上による有機物・油脂類の分離作用、電気泳動処理による重金属類の除去作用により浄化脱水処理された汚泥を、有機物含有の土壌改良材として田畑に散布しても植物の発育障害が発生することなく肥料効果を発揮し植物の成長を促進させたことと、従来の汚泥にセメント等の硬化剤を混入し埋立処分する必要がないため汚泥の処理コストを大幅に削減でき、高性能な真空電気泳動高周波脱水処理装置を提供できる。
【００２０】
また、真空電気泳動高周波脱水処理装置に投入した、重金属で汚染された汚泥に高圧空気を断続的に噴射して高周波振動により発生したマイクロバブルに有機物や油脂類を付着し浮上させて分離して除去し、直流電流を印加した電気化学的処理による電気泳動で従来の脱水処理方法では除去することが不可能であったナトリウム、リチウム、シアンの他、重金属類（例えば、水銀、セレン、クロム、、砒素、カドミウム、亜鉛など。）を分離して除去することで汚泥に汚染物質は残留すること無く清浄化脱水処理できる。
【００２１】
更に、広大な汚泥の処理場所を確保する必要は無く、中山間地域の狭隘な場所やダム湖などの水面上に浮かべた台船の上でも、浚渫した汚泥を連続して真空電気泳動高周波脱水処理装置により処理できるため、現在放置されているダム湖等の浚渫に対応できるため、ダムとしての機能が再生されて水力発電によるクリ−ンなエネルギ−が確保できることで地球環境の修復と温暖化防止に貢献する等の経済効果を発揮させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の真空電気泳動高周波脱水処理装置の側面断面図
【図２】本発明の真空電気泳動高周波脱水処理装置の正面断面図
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う平面図
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う平面図
【図５】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図
【図６】図５のＥ−Ｅ線に沿う平面図
【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿う平面図
【図８】図５のＦ−Ｆ線に沿う断面図
【図９】図５のＧ−Ｇ線に沿う断面図
【図１０】図５のＨ−Ｈ線に沿う断面図
【図１１】本発明の真空電気泳動高周波脱水処理装置のシステムの概要図
【図１２】本発明の応用例である図１のＡ−Ａ線に沿う平面図
【発明の実施するための形態】

【第１実施例】
【００２３】
以下本発明の真空電気泳動高周波脱水処理装置の第１実施例を図１〜図１１に基づいて説明する。尚、本発明はこれに限定されるものでなく、処理する汚泥の状態に応じて適宜組み合わせて自由に変更できるものである。
【００２４】
地盤面に４本の脚部で定着された剛性な架台８９の上端部と中間部に設けた支持部に、真空状態になる漏斗状容器１２の直管部６６側方を防振ゴム７５を介在して架台８９に縣架し、漏斗状容器１２の最下部に位置する絞管部６７の防振口フランジ７４に防振ゴム７５を介在して土砂排出装置３を接合することで真空電気泳動高周波脱水処理装置が構成される。漏斗状容器１２の直管部６６外側の周囲に、複数個の高周波振動モ−タ−２９を固定し、漏斗状容器１２の内側に絶縁ゴム膜３２を介して陰極２５となる縦長のラック状電極３５を内装し、高周波インバ−タ−（図示せず）により印可して高周波振動モ−タ−２９を起動させることによりラック状電極３５を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させる。
【００２５】
漏斗状容器１２の上蓋６８の中心部に絶縁フランジ３３を介して陰極２５となる電極支持管２１を挿入固定し、電極支持管２１下部の星型炭素電極３４に内装した高周波振動機２７を高周波インバ−タ−（図示せず）により印可して２３０Ｈｚ前後に星型炭素電極３４を高周波振動させる。その周囲に同心円状に絶縁フランジ３３を介して複数個（図示では４個）の陽極２４となる電極支持管２１を挿入固定し、電極支持管２１下部の星型炭素電極３４に内装した高周波振動機２７を高周波インバ−タ−により印可されて２３０Ｈｚ前後に星型炭素電極３４を高周波振動させる。
【００２６】
生活排水や農薬などの流入により有機物・油脂類・重金属類で汚染され水底に堆積したビンガム状態の汚泥を、汚泥搬入ポンプ５を用いて漏斗状容器１２の上側面に接続した搬入泥管７の投入口９から漏斗状容器１２の内部に投入しながら、上蓋６８に設置した超音波測定機６３により汚泥貯留面３９表面までを測定して制御装置（図示せず）に入力し、演算処理された指令で汚泥搬入ポンプ５の運転を制御することで、投入された汚泥３６の貯留面３９の表面位置を漏斗状容器１２の内部で常に一定の位置に維持させる。
【００２７】
耐強制振動用とし剛性に製作された、漏斗状容器１２直管部６６の外側に設置する高周波振動モ−タ−２９は、直管部６６の高さ１／３位置に貫通口を開けて絶縁ゴム膜３２を介して直管部６６の内部に振動を与えるよう高周波振動モ−タ−２９をボルトで固定し、ラック状振動板４３の上端部と下端部をスプリング（図示せず）で直管部６６に係止して高周波振動モ−タ−２９の振動端子を貫通口から絶縁ゴム膜３２を介して漏斗状容器１２の中に突出させ、ラック状振動板４３の中間位置に固定し、高周波振動モ−タ−２９に印可することで漏斗状容器１２内の汚泥を２３０Ｈｚ前後に高周波振動させる。
【００２８】
漏斗状容器１２下部の絞管部６７に設置する高周波振動モ−タ−２９は、絞管部６７の中間位置に丸形の貫通口を開け、絶縁ゴム膜３２を介して直管部６６の内部に振動を与えるよう高周波振動モ−タ−２９をボルトで固定し、ラック状振動板４３の上端部と下端部をスプリング（図示せず）で直管部６６に係止して、高周波振動モ−タ−２９の振動端子を貫通口から絶縁ゴム膜３２を介して絞管部６７の内側に突出させ、ラック状振動板４３の中間位置に固定し、高周波振動モ−タ−２９に印可することで漏斗状容器１２の絞管部６７内の汚泥を２３０Ｈｚ前後に加振させることで、汚泥内の水分が流動化してブリ−ディングされた汚濁水を汚泥貯留面３９まで上昇させながら汚泥は沈降される。
【００２９】
重金属汚染された汚泥を電気泳動により無害化する処理方法は、直流電流を印加する陰極２５となる漏斗状容器１２の側面と斜面に設置したラック状振動板４３と、同様に陰極２５となる上蓋６８の中心部に挿入した電極支持管２１の先端に設置した星型炭素電極３４を設置する、中心部に設置した星型炭素電極３４の周囲に図示では４本の陽極となる電極支持管２１の先端に設置した星型炭素電極３４を挿入し、外部に別途設置した直流電源装置（図示せず）から供給する直流１２Ｖ電流密度１０〜４０Ａ／ｄｍ^２を印加する電気泳動による方法で汚泥から汚染物質や重金属類が分離される。
【００３０】
陽極２４となる星型炭素電極３４、陰極２５となる星型炭素電極３４とラック状電極３５に直流電流を印加して高周波振動させながら、重金属類で汚染された汚泥３６の汚泥粒子と汚泥粒子の接触が失われて浮遊した液状化状態にし、間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極２５側の間隙水に析出して上昇し、陰イオン性汚染物質が陽極２４側の間隙水に析出し汚泥貯留面３９まで上昇し周囲の汚水排水口４２を介して外側のリング状排水管１０に流出し、接続した排出吸引管８に接続した真空ポンプ６により、漏斗状容器１２内部を真空にしながら重金属類を混入してブリ−ディングした汚濁水を外部排出し無害化処理させる。
【００３１】
上記の汚泥に混入した重金属類以外の汚染物質とは、有機物として（例えば、植物や樹木などの茎や枯れ葉が堆積して腐敗したフミン質など。）、油脂類として（例えば、揮発性有機化合物、ベンゼン、トルエン、キシレンなど。）のコロイド状の汚泥に２３０Ｈｚ前後の高周波振動を与え、投入されたビンガム状態の汚泥の中に混入している汚染物質の粒子を分散させることで液状化を促進させながら、汚泥中の有機物や油脂などを間隙水の中を浮力によりブリ−ディングして汚濁水と電気分解により発生したガスを汚泥貯留面３９まで上昇させ、周囲の汚水排水口４２から外側のリング状排水管１０に流出し接続した排出吸引管８を介して真空ポンプ６により排出することで汚染物質が除去される。
【００３２】
漏斗状容器１２の直管部６６側面位置と、絞管部６７の斜面位置の外側に設置した高周波振動モ−タ−２９は、モ−タ−出力軸の両側に不平衡重錘を取り付けて回転させることで発生した遠心力により振動を発生させる構造であり、外部に別途設置したインバ−タ−（図示せず）により供給する電力の出力周波数を汚泥の性状に応じ調整し、高周波振動モ−タ−２９で２３０Ｈｚ前後の範囲でラック状電極３５を振動させて剪断変形による収縮により、漏斗状容器１２に投入された汚泥を体積変化させることで発生したダイレイタンシ−現象による液状化で、汚泥の間隙水圧が上昇し流動化した汚泥の間隙水をブリ−ディングして汚濁水と電気分解により発生したガスを上昇させ、水より比重の重い砂、粘土、シルトなどが重力により下側に沈降することにより汚泥が脱水される。
【００３３】
直流電流を供給した電気化学的な電気泳動による汚泥の無害化処理方法とは、陰極となる漏斗状容器１２のラック状電極３５と、陰極と陽極の電極となる棒状振動機１５に接合した星型炭素電極３４はその周囲に放射状に８枚のエキスパンドメタル板を溶接して表面積を増やすことで汚泥への電気導電率の向上と振動伝達の促進を図る他、汚泥による接触摩擦と電気浸食による電解消耗を防ぎ導電性を付与させるために、星型炭素電極３４に溶接したエキスパンドメタル板の表面には、窒素原子ド−プ方法によるダイヤモンドライクカ−ボン処理したことにより電極としての導電性能の向上と、電気泳動による電極の消耗を削減して耐久性を大幅に向上させたことと、振動エネルギ−の伝播ロスを無くして広範囲に振動伝達することにより汚泥の中に断続的に噴射された気泡のマイクロバブル化を促進させることで脱水が促進されることと、併せて、重金属類で汚染された汚泥の電気泳動による分離も促進されることで効率良く処理することができる。
【００３４】
重金属類で汚染された浚渫汚泥の電気泳動による無害化のための処理方法は、直流電流を印加する陰極２５となる漏斗状容器１２の側面と斜面に設置した高周波振動モ−タ−２９のラック状電極３５と、同様に陰極２５となる中心部に挿入した棒状振動機１５の星型炭素電極３４と、その間に設置する陽極２４となる棒状振動機１５を図示では８本挿入されている。外部に別途設置した直流電源装置１７から真空電気泳動高周波脱水処理装置に供給される電流は、直流１２Ｖで電流密度１０〜４０Ａ／ｄｍ^２の電流を印加する。
【００３５】
ビンガム状態の汚泥に混入した重金属類などの電気泳動により処理する方法は、陰イオン（例えば、塩素、水銀、セレン、クロム、シアン、砒素、ヨウ素など。）はマイナスの電位を持つため陽極となる棒状振動機１５に接合した星型炭素電極３４の周囲に電気泳動により移動し、間隙水の中を濃縮されながら上昇する、重金属などの陽イオン（例えば、カドミウム、ナトリウム、カルシウム、リチウム、カリウム、亜鉛、銅など。）はプラスの電位を持つため陰極となる漏斗状容器１２の側面と斜面に設置したラック状電極３５と棒状振動機１５に接合した星型炭素電極３４の周囲に電気泳動により移動し、汚泥を体積変化させることで発生したダイレイタンシ−現象による液状化で、汚泥の間隙水圧が上昇し流動化した汚泥の間隙水に混入され浮力を与えたことでブリ−ディングした汚濁水と、電気分解により発生したガスは上昇してリング状排出管１０から外部に排出され、水より比重の重い砂利、砂、粘土、シルトなどが下側の土砂排出装置３に沈降することで重金属類が分離された脱水汚泥となる。
【００３６】
直流電流を印加するための陰極２５となる漏斗状容器１２の側面と斜面に設置した高周波振動モ−タ−２９のラック状電極３５と、同様に陰極２５となる中心部に挿入した棒状振動機１５の星型炭素電極３４と、その間に設置する陽極２４となる棒状振動機１５に供給する直流の極性を、分電盤制御装置（図示せず。）の指示で定期的に極性変換して印加することで電極の消耗を防ぐことができることと、ビンガム流体の汚泥に含有する重金属類の陽イオンと陰イオンとの移動距離が短縮されるため、効率良く汚泥に含有する重金属類を電気泳動により汚泥から分離することができる。
【００３７】
汚泥が搬入泥管７に設けた汚泥搬入ポンプ５を介して真空電気泳動高周波脱水処理装置１の漏斗状容器１２の側面を貫通して設けた搬入泥管７により漏斗状容器１２の中央部に投入される、漏斗状容器１２内の汚泥貯留面３９の投入による維持方法は、上蓋６８の床面に設けた超音波測定機６３から超音波を発射して超音波が汚泥貯留面３９で反射し反射波が戻ってくる遅延時間を計り、この遅延時間から汚泥貯留面３９の高さを求めることができる。真空電気泳動高周波脱水処理により下部の土砂排出装置３から排出されて漏斗状容器１２内の汚泥貯留面３９が下がると、超音波測定機６３で計測した信号を制御装置（図示せず。）に入力しその指令により汚泥搬入ポンプ５を起動して搬入泥管７から設定された汚泥貯留面３９まで汚泥が投入されたら、汚泥搬入ポンプ５を停止させることで漏斗状容器１２の中で常に一定の設定された位置に汚泥貯留面３９が維持される。
【００３８】
漏斗状容器１２の中に投入された汚泥は、漏斗状容器１２の側面と斜面の外部に設置した高周波振動モ−タ−２９によるラック状電極３５と、棒状振動機１５に内装した高周波振動モ−タ−２９による星型炭素電極３４の振動と直流電流の印加による電気泳動によりビンガム状態の汚泥を体積変化させることで発生したダイレイタンシ−現象による液状化で、汚泥の間隙水圧が上昇して流動化した汚泥の間隙水に混入され浮力を与えることでブリ−ディングした汚濁水は上昇し排出吸引管８を介して外部に排出され、水より比重の重い浚渫汚泥に含まれた砂、粘土、シルトなどが絞管部６７の中を降下して下側にの防振口フランジ７４を介して接続した土砂排出装置３のパドル室７１内に沈降される。
【００３９】
土砂排出装置３の構造を図５〜図１０で詳細に説明する。土砂排出装置３の下側の駆動側に設置した減速駆動モ−タ−６１で片側のスクリュ−シャフト４４を駆動し、ギア室７０に内装し２組の駆動スプロケット８４を噛み合わすことでスクリュ−シャフト４４を反対方向に回転させ、チエ−ン８７を介して上側のパドル室７１に設置した２組の高周波振動機２７を内装した振動パドルシャフト４５の従動スブロケット８５を反対方向に回転させ、振動パドルシャフト４５を２３０Ｈｚ前後に振動させながら振動パドルシャフト４５に軸着したパドル羽根４７を中央部で下側方向に回転させながらパドル室７１内に沈降した汚泥を強制的に圧送室７２の下側に押し下げる。
【００４０】
圧送室７２の下側には、駆動スプロケット８４で噛み合って非接触で反対方向に回転する２組のスクリュ−シャフト４４に軸着した右巻排出スクリュ−４９と左巻排出スクリュ−５１の間にパドル羽根４７で押し下げられた汚泥３６は、強制的に排出口１３側に押し出して排出口１３の下側から落下させることで排出される。図示ではスクリュ−シャフト４４に高周波振動モ−タ−２９は内装されていないが、砂、粘土、シルトなどは脱水処理されて固くて土砂排出装置３から排出することが困難なため、土砂排出装置３からの排出を容易にするために、振動パドルシャフト４５を中空として内部に挿入した高周波振動モ−タ−２９により振動数２３０Ｈｚ前後の高周波振動を振動パドルシャフト４５にあたえることで、排出することが困難であった脱水された汚泥の粒子とパドル羽根４７の接触面に水膜が発生して流動性が付与されたことで汚泥との摩擦抵抗を削減して、真空電気泳動高周波脱水処理装置１の内部から容易に排出することができる。
【００４１】
以上の説明は、真空電気泳動高周波脱水処理装置１を連続して運転したものであるが、比重の軽い重金属類で汚染された汚泥処理では、真空電気泳動高周波脱水処理装置１を間欠的な運転（例えば、▲１▼汚泥を一定位置まで投入して停止、▲２▼夫々の電極を振動させながら印可して電気泳動により重金属類を分離させて停止、▲３▼重力により汚泥を沈降させ汚濁水を浮上させて外部に排出する、▲４▼沈降して脱水された汚泥を土砂排出装置により外部に排出する。）一連の間欠的な運転により比重の軽い重金属類で汚染された汚泥でも、特別な薬品処理を必要とせず真空電気泳動高周波脱水処理装置１で簡単に処理できる
【００４２】
漏斗状容器１２の中心部に陰極となる星型炭素電極３４と、その周囲に陽極となる星型炭素電極３４を円形に４本挿入したが、漏斗状容器１２を大型化する時は、陽極となる星型炭素電極３４を円形に６本挿入した外側に陰極となる星型炭素電極３４を６本挿入し、更に外側に陽極となる星型炭素電極３４を円形に１８本挿入することで対応できる。
【第２実施例】
【００４３】
以下本発明の第２実施例を図１〜図１２に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
ダム湖や湖沼、養殖場の水底に堆積した農薬や殺菌剤などの沈降により重金属類で汚染されたビンガム状の汚泥を、汚泥搬入ポンプ５を介して漏斗状容器１２の上側面に接続した搬入泥管７の投入口９から漏斗状容器１２の内部に投入しながら、上蓋６８に設置した超音波測定器６３により汚泥貯留面３９の表面を測定して制御装置（図示せず）に入力し、演算処理された指令で汚泥搬入ポンプ５の運転を制御することで投入された汚泥３６の貯留面３９表面位置を漏斗状容器１２の内部で常に一定の停留位置に維持できる。
【００４５】
耐強制振動用として剛性に製作された漏斗状容器１２直管部６６の外側に設置する高周波振動モ−タ−２９は、直管部６６の高さ１／３の位置に丸形の貫通口を開け、絶縁ゴム膜３２を介して直管部６６の内部に振動を与えるよう高周波振動モ−タ−２９をボルトで固定し、高周波振動モ−タ−２９の振動端子を絶縁ゴム膜３２を介して漏斗状容器１２の内側に突出させ、ラック状電極３５の上端部と下端部をスプリング（図示せず）で直管部６６に係止させ、ラック状電極３５の中間位置に高周波振動モ−タ−２９の振動端子を接合して高周波振動モ−タ−２９に印可することで汚泥は流動化される。
【００４６】
陽極２４となる星型炭素電極３４、陰極２５となる星型炭素電極３４とラック状電極３５に直流電流を印加して２４０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、外部から高圧空気をパルス電磁バルブ６４を介して断続的に夫々の電極下側の空気噴射孔４０から噴射し高周波振動により微細気泡化し、重金属類で汚染された汚泥３６の汚泥粒子の間に微細気泡が紛れ込み間隙水の圧縮性が増すことで液状化を促進させ、微細気泡が混入した間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流の印可による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極２５側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水が汚泥貯留面３９まで上昇し、陰イオン性汚染物質が陽極２４側の間隙水に析出して微細気泡と供に汚濁水が汚泥貯留面３９まで上昇させることで重金属類の除去と脱水をさせる。
【００４７】
漏斗状容器１２に投入したビンガム流体の汚泥への高周波振動モ−タ−２９による振動と同時に、夫々の星型炭素電極３４の直下に設けた空気噴射孔４０から、外部に別途設置した空気圧縮機（図示せず）により加圧された高圧空気１９を空気供給管１１を介して空気噴射孔４０から汚泥の中に噴射することで噴射された空気は高周波振動により微細気泡化され、微細化された気泡は流動化した汚泥の間隙水の中を浮力により上昇しながら星型炭素電極３４で加振されながら更に超微細な気泡となり、微細気泡の発生時に汚泥の粒子を分散させて液状化を促進させながら、汚泥中の有機物などコロイド状の汚染物質が微細気泡や電気分解により発生したガスに付着して間隙水の中を浮力により上昇することによりブリ−ディング（浮き水）した汚濁水に混入して効率的に分離される。
【００４８】
漏斗状容器１２内部に図３では、中心部に陰極２５となる星型炭素電極３４が１本挿入されている、その周囲に陽極２４となる星型炭素電極３４が４本挿入されている、夫々の棒状振動機１５に内装する高周波振動モ−タ−２９は、モ−タ−出力軸の両側に不平衡重錘を取り付けて回転させることで発生した遠心力により振動を発生させる構造であり、インバ−タ−から供給する電力の出力周波数を処理する汚泥の性状に応じて調整し、高周波振動モ−タ−２９を振動数２３０Ｈｚ前後の範囲で振動させながら回転させる。
【００４９】
夫々の棒状振動機１５側面にはラック状電極３５が４方向に放射状で接合されている。ラック状電極３５を振動させた剪断変形による収縮により、漏斗状容器１２に投入された浚渫汚泥を体積変化させることで発生したダイレイタンシ−現象による液状化により、汚泥の間隙水圧が上昇し流動化した汚泥の間隙水をブリ−ディングして汚濁水として汚泥貯留面３９まで上昇させ、周囲の汚水排水口４２を介して外側のリング状排水管１０に流出し接続した排出吸引管８を介して真空ポンプ６により漏斗状容器１２の内部から排出することて汚染物質は汚泥から分離され、水より比重の重い砂、粘土、シルトなどが重力により下側に沈降することにより汚泥が脱水される。
【００５０】
棒状振動機１５の高周波振動モ−タ−２９による振動と同時に、棒状振動機１５に接続した星型炭素電極３４の直下に設けた空気噴射孔４０から、加圧した高圧空気１９を電磁バルブ６４を介して断続的に空気噴射孔４０から汚泥の中に噴射することで高圧空気は高周波振動により加振されたことにより微細気泡化される。微細気泡は流動化したビンガム流体である浚渫汚泥の間隙水の中を浮力により上昇しながら、星型炭素電極３４のエキスパンドメタルに接触しながらさらに高周波振動により加振されることで、微細化された汚泥の粒子が分散されて液状化を促進させながら浮上し、浚渫汚泥中の有機物や油脂類などの汚濁物質が微細気泡に付着して間隙水の中を浮上しブリ−ディング（浮く水）として汚泥から浮上し、汚水排出口４２からリング状排水管１０を介して排出される。
【００５１】
上記の汚泥に混入した重金属類以外の汚染物質とは、有機物として（例えば、植物や樹木などの茎や枯れ葉が堆積して腐敗したフミン質など。）、油脂類として（例えば、揮発性有機化合物、ベンゼン、トルエン、キシレンなど。）のコロイド状の汚泥に２４０Ｈｚの高周波振動を与えることで、投入されたビンガム状態の汚泥の中に混入している汚染物質の粒子を分散させることで液状化を促進させながらさらに微細気泡に付着して、汚泥中の有機物や油脂などを間隙水の中を浮力によりブリ−ディング（浮き水）と電気分解により発生したガスを汚泥貯留面３９まで上昇させ、周囲の汚水排水口４２を介して外側のリング状排水管１０に流出し接続した排出吸引管８を介して真空ポンプ６により漏斗状容器１２の内部から排出することで汚染物質は効率良く分離される。
【００５２】
漏斗状容器１２の中に投入された汚泥は、漏斗状容器１２の側面と斜面の外部に設置した高周波振動モ−タ−２９によるラック状電極３５と、棒状振動機１５に接合した高周波振動モ−タ−２９による星型炭素電極３４の振動と、直流電流の印加による電気泳動によりビンガム状態の浚渫汚泥を体積変化させることで発生したダイレイタンシ−現象による液状化で、汚泥の間隙水圧が上昇して流動化した汚泥の間隙水に混入された微細気泡により浮力を与えることでブリ−ディングした汚濁水と電気分解により発生したガスは上昇して排出口１３を介して外部に排出され、水より比重の重い汚泥に含まれた砂、粘土、シルトなどが絞管部６７の中を沈降して下側に設置した土砂排出装置３の中に流入する。
【００５３】
下側の圧送室７２内には、駆動スプロケット８４で噛み合って非接触で反対方向に回転する２組のスクリュ−シャフト４４に軸着した右巻排出スクリュ−４９と、左巻排出スクリュ−５１により、パドル羽根４７で押し下げられた汚泥３６は強制的に排出口１３側に押し出して排出口１３の下側から落下させることで排出される。図示ではスクリュ−シャフト４４に高周波振動モ−タ−２９は内装されていないが、砂、粘土、シルトなどは脱水処理された状態のため土砂排出装置３から排出することが困難なため、土砂排出装置３からの排出を容易にするため、振動パドルシャフト４５を中空としその内部に挿入した高周波振動モ−タ−２９により振動数２３０Ｈｚ前後の高周波振動を振動パドルシャフト４５にあたえることで、排出することが困難であった脱水された汚泥の粒子とパドル羽根４７の接触面に水膜が発生して流動性が付与されたことで摩擦抵抗を削減して、真空電気泳動高周波脱水処理装置１の内部から容易に排出することができる。
【００５４】
以上の説明は、漏斗状容器１２（例えば、図３）では、中心部に陰極となる棒状振動機１５と、その周囲に陽極となる棒状振動機１５を円形に６本挿入したものであるが、漏斗状容器１２を大型化した場合（例えば図１２）では、、棒状振動機１５を円形に６本挿入した外側に陰極となる棒状振動機１５を円形に８本挿入し、更にその外側に陽極となる棒状振動機１５を円形に１８本挿入することで、大量の汚泥を連続して処理することができる。
【符号の説明】
【００５５】
５汚泥搬入ポンプ
６真空ポンプ
７搬入泥管
９投入口
１０リング状排水管
１２漏斗状容器
１３排出口
１５棒状振動機
１７直流電源
１９高圧空気
２０電極支持管
２３絶縁ソケット
２４陽極
２５陰極
２７高周波振動機
２９高周波振動モ−タ−
３２絶縁ゴム膜
３３絶縁フランジ
３４星型炭素電極
３６汚泥
３８液面
３９汚泥貯留面
４０空気噴出孔
４２汚水排出口
４４スクリュ−シャフト
４５振動パドルシャフト
４７パドル羽根
４９右巻排出スクリュ−
５１左巻排出スクリュ−
６１減速モ−タ−
６２防振装置
６３超音波測定器
６６直管部
６７絞管部
６８上蓋
６９減圧脱水室
７０ギヤ室
７１パドル室
７２圧送室
７８振動鋼板
７９長板振動板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台（８９）に防振ゴム（７５）を介して設置した、真空となる漏斗状容器（１２）の直管部（６６）外側面に、複数個の高周波振動モ−タ−（２９）を固定し、内側に絶縁ゴム膜（３２）を介して陰極（２５）となる縦長のラック状電極（３５）を接続して２３０Ｈｚ前後に高周波振動させる。
上蓋（６８）の中心部に絶縁フランジ（３３）を介して陰極（２５）となる電極支持管（２１）を固定し、下部の星型炭素電極（３４）を内装した高周波振動機（２７）により２３０Ｈｚ前後に高周波振動させる。その周囲に同心円状に絶縁フランジ（３３）を介して複数の陽極（２４）となる電極支持管（２１）を固定し下部の星型炭素電極（３４）に内装した高周波振動機（２７）により２３０Ｈｚ前後で高周波振動させる。
重金属類で汚染された汚泥（３６）を汚泥搬入ポンプ（５）を介し漏斗状容器（１２）上側面に接続した搬入泥管（７）の投入口（９）から投入しながら、上蓋（６８）に設置した超音波測定機（６３）で汚泥貯留面（３９）の表面位置を測定して制御装置（６５）に入力し、演算処理された指令で汚泥搬入ポンプ（５）の運転を制御して、投入される汚泥（３６）の表面位置を常に一定に維持させる第一工程と、
陽極（２４）となる星型炭素電極（３４）と陰極（２５）となる星型炭素電極（３４）及びラック状電極（３５）に直流電流を印加し高周波振動させながら、重金属類で汚染された汚泥（３６）の汚泥粒子と汚泥粒子の接触が失われて浮遊した液状化状態とさせて、間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極（２５）側の間隙水に析出されて上昇し、陰イオン性汚染物質が陽極（２４）側の間隙水に析出されて汚濁水と、電気分解により発生したガスとを汚泥貯留面（３９）まで上昇させ、周囲の汚水排出口（４２）を介して外側のリング状排水管（１０）に流出し、接続した排出吸引管（８）に接続した真空ポンプ（６）により、漏斗状容器（１２）内部を真空にしながら分離した汚染物質を外部排出させる第二工程と、
汚染物質を除去して浄化脱水処理した汚泥（３６）を、下部の絞管部（６７）側斜面の外側に振動鋼板（７８）を介して複数の高周波振動モ−タ−（２９）を固定して内側のラック状振動板（４３）を２３０Ｈｚ前後に振動させて防振□フランジ（７４）を介して接続した土砂排出装置（３）のパドル室（７１）に押し下げ、２軸の高周波振動機（２７）を内装した振動パドルシャフト（４５）を２３０Ｈｚ前後に高周波振動しながら軸着したパドル羽根（４７）をチエ−ン（８７）を介して回転させながら汚泥（３６）を圧送室（７２）に押し込み、駆動スプロケット（８４）で噛み合って非接触で反対方向に回転する二組の軸着した右巻排出スクリュ−（４９）と、左巻排出スクリュ−（５１）を減速駆動モ−タ−（６１）で回転しながら、脱水処理した汚泥（３６）を移送して排出口（１３）から強制的に排出させる第三工程とによりなることを特徴とした真空電気泳動高周波脱水処理装置。
【請求項２】
陽極（２４）となる星型炭素電極（３４）と陰極（２５）となる星型炭素電極（３４）及びラック状電極（３５）に直流電流を印加し２３０Ｈｚ前後に高周波振動させながら、外部から高圧空気（１９）をパルス電磁バルブ（６４）を介して断続的に夫々の電極の下側に設けた空気噴射孔（４０）から噴射して高周波振動により微細気泡化され、重金属類で汚染された汚泥（３６）の汚泥粒子の間に気泡が紛れ込み間隙水の圧縮性が増すことで液状化を促進させ、微細気泡が混入した間隙水が過剰間水圧により押されて上昇する過程で、直流電流の印可による電気泳動作用により陽イオン性汚染物質が陰極（２５）側の間隙水に析出されて気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面（３９）まで上昇させ、陰イオン性汚染物質が陽極（２４）側の間隙水に析出されて微細気泡と供に汚濁水を汚泥貯留面（３９）まで上昇させて排出したことで汚泥（３６）から重金属類の除去と脱水を促進させたことを特徴とした請求項１記載の真空電気泳動高周波脱水処理装置。

【図１】