脱水ケーキ移送の課題とは？おすすめのポンプや導入事例も解説

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ケーキ（脱水ケーキ）の性質について

下水や工場排水の処理工程において発生する汚泥をベルトプレスやフィルタープレスなどの脱水機で絞った後に発生する固形物を「脱水ケーキ」と呼びます。

スラリーは流動性を持つ「液体」であるのに対し、脱水ケーキは含水率が低く、粘土状からパサパサの土のようになる「流動性のない高粘度物質」です。含水率が下がるほど固くなり、移送の難易度は跳ね上がる傾向にあります。

脱水ケーキは自発的には流れていかないため、一般的な液体用ポンプでは吸い込みすらできず、仮にポンプの中に入っていっても移送には負荷がかかってポンプの詰まりを引き起こします。臭気対策の密閉性やレイアウトの都合から、配管でのポンプ圧送が好ましいものの、こういった課題からやむなくコンベアでの搬送が選ばれているケースも少なくないことでしょう。

さらに厄介なのは水分量の変動です。「わずかに水分が減っただけで急に詰まって送れなくなった」という事態になりかねないため、流動性のない物質でも押し込める特殊な装置が求められます。

ケーキ（脱水ケーキ）の移送でよくある課題とは？

高粘度による移送不良や詰まり

脱水ケーキは流動性がほとんどないため、自重ではポンプの吸い込み口へ落ちていきません。また、一般的な液体用ポンプでは押し出し能力が不足し、流動しないケーキがポンプ内部や配管内で滞留・固着してしまいます。

ほぼ固体に近い高粘度物質であるため、一度配管内で詰まると急激な圧力上昇を引き起こし、過負荷によるモーターの停止や、圧力によるポンプのかじりを招きます。復旧のためには配管やポンプを分解して清掃しなければならないケースも多く、現場の多大な労力とライン停止というダメージをもたらす厄介な課題です。

水分の変動による性状のばらつき

脱水ケーキの移送をさらに難しくしているのが、含水率の変動による性状のばらつきです。脱水を行う前の液体の状態がまちまちであることなどが原因で、同じ処理設備であっても日によって脱水ケーキの水分量が変化することは珍しくありません。

水分が多く柔らかい日はスムーズに移送できても、水分がわずかに減って少し固くなるだけでも途端に移送条件が変わってしまい、ポンプへの負荷が想定よりも大きくなって移送できなくなるといったトラブルに繋がります。こうした条件変動による影響が大きい設備では、現場担当者がその都度加水を行うなど設定を微調整したり、手作業で補助したりするといった負担が生じてしまいます。

摩耗や負荷増大による設備トラブル

流動性のない高粘度な脱水ケーキの移送では、押し出す際の吐出圧力の増大によってポンプに大きく負荷がかかります。さらに、ケーキ内に含まれる固形物や砂などの影響により、ローターやインペラ、ケーシングといったポンプ内部の接液部分に激しい摩耗が発生します。

また、硬いケーキを移送しようとするとトルクが急激に増大し、過負荷によるモーターの異常停止が起こりやすくなるほか、機器の致命的な故障を招くことも少なくありません。この結果、頻繁な部品交換を要することで保守コストが高騰するため、対策として耐摩耗仕様と堅牢な設備設計が必要になります。

臭気・漏れなど衛生面の問題

有機物を多く含む脱水ケーキの場合、時間の経過とともに腐敗が進み、悪臭を放つようになるというケースがあります。コンベアなどの開放型の設備を使用していると、移送中の飛散による床面汚染が発生し、日々の清掃負担が激増してしまいます。

また、悪臭は現場の労働環境を悪化させるだけでなく、周辺地域への環境問題にもつながるおそれがあります。こうした衛生面・環境面のリスクを排除し、クリーンな現場を保つためには、脱水ケーキが配管内を通るような密閉移送を行い、内容物や臭気の漏れを防ぐことが推奨されます。

失敗しないケーキ（脱水ケーキ）移送ポンプの選び方

含水率や粘度、形状を正確に把握する

脱水ケーキ移送ポンプを選定する際にはできるだけ移送対象の物性を把握しておきたいところです。ケーキは含水率が低いほど硬くなり、流動性が失われて移送難易度が上がります。加えて、形状や性質も、粘度が高く配管やポンプ内で詰まりやすいものや、吸い込み不良を起こしやすい塊状のものなど様々です。

また、脱水前の液の状態、関連して脱水後の状態にどれくらい変動幅があるのかも確認しておくことが好ましいです。仮に最も柔らかい状態だけを想定して設計すると、少し硬いケーキになってしまった際に様々な不具合に繋がってしまいます。物性のブレ幅まで把握し、最も厳しい条件を想定した上で工程を設計することが安定移送の第一歩です。

搬送距離や高さ、処理量を明確にする

脱水ケーキだけに限ったことではありませんが、安定して送るためには、「どこまで（距離）」「どれくらい高く（揚程）」「どのくらいの量（処理量）」を特に明確に設定する必要があります。

高粘度なケーキは一般的な液体と比べて配管抵抗が極めて大きく、配管が長かったりエルボ（曲がり）が多かったりするだけで移送に必要な吐出圧力が大きくなり、伴ってポンプへの負荷も一気に大きくなります。

また、移送量が増える場合も同様に吐出圧力が大きくなります。配管を太くする、立ち上げや曲がりの少ない配管設計を行う、配管内を滑りやすくなるように薬剤を塗布するなど、なるべく吐出圧力が小さくなるような工夫をした上で、移送に必要な圧力に耐えられる装置を選定する必要があります。

高粘度・高負荷に対応できる構造のポンプを選ぶ

遠心式ポンプは液体の流動性を利用するため、自ら流れない脱水ケーキの移送には全く歯が立ちません。高粘度の固形物を確実に押し出すには、必要とされる吐出圧力に耐えられる容積式ポンプを選ぶことが大前提となります。

また、脱水ケーキの移送は極めて抵抗が大きいため、流路が広く詰まりにくい設計であることはもちろん、高い吐出圧と高トルクに耐えうる強靭な構造が不可欠です。構造の選定を誤ると、短時間の運転で過負荷によるポンプのかじりが発生するなど、部品破損のトラブルにつながります。移送ラインで求められる負荷にも耐え抜く、耐久性と安定性に優れた機種を導入しましょう。

ケーキ（脱水ケーキ）を安定移送するおすすめのポンプ

おすすめポンプ

脱水ケーキの移送には、スクリューコンベア付二軸スクリューポンプ（SQW型）が効果的な選択肢となります。

本機は、一般的なポンプでは吸い込めない含水率の低い「パサパサ」「粘土状」といった高粘度のケーキ状物質の移送に特化しています。ホッパー内でブリッジを起こしやすいものを、スクリューに接続されたコンベアによってポンプ部分へと押し込みます。

また、非接触の二軸スクリュー構造により、過酷な負荷環境でも部品の摩耗を抑制することができ、ランニングコストの削減に繋がります。

導入事例

ケーキ移送の事例

ある現場では、脱水汚泥の移送に開放型のコンベアを使用しており、汚泥の落下による床面の汚れや悪臭による環境の悪化が課題となっていました。日々の清掃負担も大きく、配管を用いた移送方式への切り替えが求められていました。

その解決策として選ばれたのが「SQW型」でした。しかし、流動性のない硬い汚泥を送れるポンプが見つからず難航していましたが、低含水率でも押し込んで移送できる力強さと、部品劣化を防ぐ「優れた耐摩耗性」が決め手となり採用に至りました。

導入後は臭気と汚れの問題が完全に解消されるとともに、清掃の手間の削減に成功した事例です。

伏虎金属工業の技術サポート

脱水ケーキの移送は「硬い」「流れない」「詰まる」といった過酷な条件が重なるため、単一のカタログスペックだけで解決できるものではありません。伏虎金属工業では、お客様の現場での特有の課題に合わせ、ともに以下のような解決策を検討いたします。

ケーキ性状と現場環境に合わせた最適選定

含水率や粘度、形状の変動幅はもちろん、配管の距離や曲がり具合といった現場状況をヒアリング。既存の設備では移送できなかった厄介なケーキに対しても、機種の選定やホッパーの形状工夫など、最適な組み合わせをご提案します。「図面がない」「現状の配管をどうにか活かしたい」といったご相談にも対応いたします。

トラブルシューティングと保守体制

「急に詰まって送れなくなった」「モーターが過負荷で止まる」といった運用上のトラブルについてもご相談に対応し、再発防止策をご提案します。導入後も、部品供給やメンテナンス指導を通じて、長期的に安定稼働できるようバックアップいたします。

まとめ