化学スラッジ脱水およびゼロ液体排出（ZLD）システム用LW水平デカンタ型遠心分離機
化学スラッジ脱水およびゼロ液体排出（ZLD）システム用LW水平デカンタ型遠心分離機
1. LWシリーズ水平スパイラルデカンタ遠心分離機の基本定義と動作原理
作業の流れ
- 生の化学スラッジ（固形分：1％～10％）は、中央の供給パイプを通って水平ボウルに流入する。
- ボウルの高速回転により2,000～4,000Gの遠心力が発生し、密度の高い固形スラッジが急速に沈降してボウルの内壁に付着する。
- 内蔵スクリューコンベアとボウルの間にはわずかな速度差が維持され、固形スラッジを円錐形部分に向かって連続的に押し出し、乾燥ケーキを排出する。
- 清澄化されたろ液は、ボウルの広い方の端にあるオーバーフローポートから流れ出し、下流の膜濃縮／蒸発結晶化ZLDユニットに送られます。
- 完全連続運転：断続的な停止なしに、連続供給、連続汚泥排出、連続清水排出を実現します。
2. 化学産業向けLWモデルの特殊構成（ZLD作業条件に適合）
（１）素材のアップグレード
- ボウル＆スクリューコンベア：304/316Lステンレス鋼、高塩分・高塩化物作業環境向け2205二相ステンレス鋼。
- スクリューブレード：タングステンカーバイド表面耐摩耗コーティング；供給口およびケーキ排出口には硬質合金ライナーを装備；
- 完全に密閉されたCIPオンライン洗浄ポートを内蔵し、腐食性化学薬品によるオンライン洗浄に対応し、臭気の漏れを防ぎます。
（２）構造最適化（ZLDにおける節水の中核）
- 長さ対直径比が4.0～5.0と大きく、円錐角の大きい長い乾燥ゾーンにより、汚泥の脱水滞留時間を延長する。
- 調整可能なオーバーフロー堰バッフルにより、ろ液の透明度を正確に制御し、分離効率は92%以上です。
- 油圧式差動速度駆動：変動する汚泥負荷に自動的に対応します。ケーキの水分含有量は70%～78%で安定し（凝集剤処理後は65%以下に低下することもあります）、汚泥量は60%以上削減されるため、下流の蒸発装置のエネルギー消費量を大幅に削減できます。
（３）自動支持システム
- デュアルモーター可変周波数リンク機構、電流、振動、トルク、差動速度のリアルタイム監視。
- 過負荷、過度の振動、異常なトルクに対するインターロック保護機能を備え、24時間連続運転をサポートします。
- PLCは上流の汚泥調整槽および下流のZLD膜システムと連動し、完全閉ループ自動運転を実現する。
主流化学モデルの参照選択パラメータ
| モデル | ボウルの直径 | 最大処理量（m³/h） | 適用可能な化学スラッジ条件 | 主電動機出力（kW） |
|---|---|---|---|---|
| LW350 | 350 mm | 15~20 | ファインケミカル、染料スラッジ（小規模） | 18.5 |
| LW450 | 450 mm | 30~45 | 医薬品中間体、電気めっきスラッジ | 30 |
| LW530 | 530 mm | 60~75 | 石油化学、石炭化学、高塩分スラッジ | 45~55 |
| LW650 | 650 mm | 90~120 | 大規模化学工場向け集中型汚泥処理施設 | 75 |
3. 化学ZLDプロセスにおけるLWデカンタ遠心分離機の重要な位置づけ
完全なプロセスフロー（LW遠心分離機の主要ノード）
- 前処理・調整ユニット化学的・生化学的／物理化学的汚泥 → PACおよびPAM凝集剤の添加による調整 → 汚泥濃縮槽での均質化
- LWデカンタ型遠心分離機による脱水工程（コア部分）調整された汚泥はLW遠心分離機に送り込まれる。
- 固相：低水分スラッジケーキ → 有害廃棄物焼却／埋め立て／資源利用
- 液相：清澄化されたろ液（SS＜100 mg/L）をZLD高度処理施設へ送液
- ZLD濃縮・塩分離装置遠心分離ろ液 → マルチメディアフィルター → 限外ろ過（UF） → 一次／二次逆浸透（RO）
- RO透過水（精製水）：生産循環および機器洗浄用に完全にリサイクルされます。
- RO濃縮液（高塩分母液）：MVR（機械式蒸気再圧縮）蒸発器へ送られる。
- 結晶化と凝固により真の液状排出ゼロを実現MVR蒸発・濃縮 → 冷却結晶化 → 塩結晶は固体廃棄物として外部へ搬出され処分される蒸発凝縮水は再利用のためにROシステムの前面に戻され、プロセス全体を通して廃水は一切排出されない。
ZLDシステムにおけるLW遠心分離機の3つの主要な負荷低減値
- 膜ユニットへの流入量の急激な減少未処理汚泥の含水率は98%に達しますが、LW遠心分離機で75%まで脱水することで、液量も75%削減できます。RO膜とMVR蒸発器の仕様選定を小型化できるため、初期投資額を30%以上削減できます。
- 下流側の膜および蒸発装置の保護浮遊スラッジ粒子の90%以上を遠心分離によって事前に除去することで、RO膜の汚染や蒸発器熱交換管へのスケール付着を防ぎ、膜の耐用年数を延ばし、洗浄頻度を減らし、運転エネルギー消費量を25%削減します。
- 有害廃棄物処理コストの削減汚泥ケーキの水分含有量が低いほど、外部へ輸送される有害廃棄物の総量が減り、1トン当たりの汚泥処理費用が大幅に削減される。
4. 従来型脱水装置との比較：ZLDにおけるLWデカンタ遠心分離機の利点
（１）プレート＆フレーム式フィルタープレスとの比較
（２）対ベルトフィルタープレス
化学ZLDにおけるLW遠心分離機の独自の利点
- 二次汚染を起こさずに揮発性化学廃ガスを集中収集するための、完全に密閉された構造物。
- 超微細化学スラッジ（粒子径3μm以上）に対する高い適応性。
- 床面積がプレート＆フレーム式フィルターのわずか3分の1のモジュール式レイアウトで、既存の廃水処理場の改修や拡張によるZLDシステムの構築に適しています。
- 流入固形物濃度の変動や衝撃荷重に対する耐性が高く、ZLDシステムのノンストップかつ安定した運転を保証します。
5. 一般的なアプリケーションシナリオ
- 精密化学工業：染料、顔料、樹脂、医薬品中間体スラッジの脱水およびZLD処理。
- 石油化学・石炭化学産業：油性スラッジ、循環水スラッジ、高塩分バイオ化学スラッジ。
- 電気めっきおよび表面処理：重金属スラッジ。遠心分離ろ液は、ニッケル、銅、その他の金属塩を回収するために塩分離ZLDシステムに入ります。
- フッ素化学・リチウム塩化学工業：高腐食性・高塩分スラッジ（2205二相ステンレス鋼LW型を推奨）。
6．主要な運用管理ポイント（ZLDの安定的な遵守を保証する）
- 汚泥供給濃度を2％～6％に安定させ、凝集性能を最適化するために自動薬品注入システムを搭載する。
- 汚泥の塩分濃度と粘度に応じて、ボウルの回転速度と差動速度を調整し、汚泥ケーキの乾燥度とろ液の透明度のバランスを取る。
- ボウル内部の塩分スケールを除去し、安定した分離効率を維持するために、毎日オンラインでCIP洗浄とアルカリ洗浄を実施する。
- ろ液中の懸濁物質濃度をオンラインで監視し、基準値を超えた場合は自動的にインターロック調整を行い、下流の逆浸透膜への懸濁物質の流入を防ぎます。
7. 入札および技術協定における主要な成果物
- 耐腐食性・耐摩耗性に優れたLWデカンタ型遠心分離機の材質構成、長さ対直径比、分離係数、差動駆動方式。
- スラッジケーキの水分含有量およびろ液のSS指数を保証します。
- ZLD膜とMVR蒸発器との流量および水質界面パラメータのマッチング。
- 防食洗浄システムの全自動インターロック制御ロジックおよび構成。
- 連続運転時の負荷、エネルギー消費量、および保守消耗品リスト。
Q1：LWデカンタ型遠心分離機は、化学スラッジのZLD（ゼロ排出）プロジェクトに適していますか？
A：はい、これは化学式ZLDシステムの中核となる前処理装置です。廃水から浮遊物質や汚泥を連続的に除去し、ROおよびMVRユニットに入る水量を削減し、膜の汚染や蒸発器のスケール付着を効果的に防止し、ゼロ液体排出のための安定した水質を保証します。
Q2：脱水後の最終的なスラッジケーキの含水率はどれくらいですか？
A：従来の化学・生化学・物理化学スラッジの場合、安定した含水率は70～78％です。PAC/PAMを適切に添加して調整することで、含水率を65％以下に低減でき、スラッジの最大削減とZLDシステムの運用コスト削減を実現できます。
Q3：このLW遠心分離機はどのような種類の化学スラッジを処理できますか？
A：ファインケミカル染料・樹脂スラッジ、医薬品中間体スラッジ、石油化学油性スラッジ、石炭化学高塩分スラッジ、電気めっき重金属スラッジ、フッ素・リチウム化学腐食性スラッジ、およびZLDシステムをサポートするあらゆる種類の産業スラッジに幅広く適用可能です。
Q4：腐食性および高塩分濃度の廃水処理環境に適した材料の選択肢にはどのようなものがありますか？
A：標準構成では304/316Lステンレス鋼を採用しています。高塩素、高塩分、強酸・強塩基腐食性環境下では、2205二相ステンレス鋼も選択可能です。スクリューブレードにはタングステンカーバイドがオーバーレイ加工されており、耐摩耗性と長期安定運転を保証します。
Q5：ZLDプロジェクトにおいて、プレート＆フレーム式フィルタープレスではなくデカンタ型遠心分離機を選択する理由は何ですか？
A：プレート＆フレーム式フィルタープレスは断続運転で効率が低く、フィルタークロスが詰まりやすく、設置面積も大きいため、ZLDシステムの24時間連続運転要件を満たせません。LWデカンタ遠心分離機は、完全連続供給・排出、完全密閉運転、透明なろ液、安定した排水水質を特長とし、ゼロ排出システムの連続運転と安定運転のロジックに完全に適合します。
Q6：遠心分離処理後のろ液の透明度はどのくらいですか？
A：処理水中のSS濃度は100mg/L以下に安定的に制御され、分離効率は92%以上です。ろ液は浮遊物質を含まず透明であるため、後続のUF+RO膜濃縮プロセスに直接投入でき、膜素子を効果的に保護します。
Q7：遠心分離機は、ZLDシステムの全体的な投資コストと運用コストをどのように削減しますか？
A：遠心分離機は、前処理段階での脱水と削減により汚泥液量を60％以上削減し、下流のRO膜やMVR蒸発器の処理負荷を大幅に軽減します。また、機器選定の仕様を簡素化し、初期投資を30％以上節約するとともに、蒸発エネルギー消費量と有害廃棄物処理コストを同時に削減します。
Q8：この装置は、完全自動運転とZLDシステムとの連携に対応していますか？
A：はい。全周波数変換自動制御システムを搭載しており、差動速度と負荷の自動調整が可能です。前部の調整タンクと後部の膜分離・蒸発装置とシームレスに接続することで、ZLDシステム全体の完全密閉型自動運転を実現し、24時間無人運転が可能です。
Q9：長期運用にはどのようなメンテナンス作業が必要ですか？
A：本装置にはCIPオンライン洗浄機能が搭載されています。毎日の酸・アルカリオンライン洗浄により、内部の塩分スケールやスラッジの堆積を除去できます。ベアリングと伝動システムの定期点検が必要です。機械全体の摩耗が少なく、脆弱な部品も少ないため、運用・保守コストを低く抑えることができます。
Q10：一般的な機種の仕様と処理能力を教えてください。
A：標準モデルは、小規模、中規模、大規模の作業条件に対応しています。LW350（15～20m³/h）、LW450（30～45m³/h）、LW530（60～75m³/h）、LW650（90～120m³/h）。超大流量や特殊な作業条件向けには、カスタマイズモデルもご用意できます。
