JP3751307B2 - 汚泥乾燥システム - Google Patents

Description

本発明は、排水処理設備等で大量に発生する汚泥を減量し、処理経費の削減を達成することのできる汚泥乾燥システムに関する。

工場、汚水処理場等では大量の汚泥が発生する。汚泥はそのままでは含水率が高く、容積も大きいため、一般に脱水処理によって減量することが行われる。汚泥の性状によってシックナ、フィルタ等を組み合わせ、例えば重量で１／10、含水率を98〜99％程度から70〜80％程度にまで低下させることができる。

しかしながら、汚泥の発生量は廃水量自体および廃水中の有機物濃度に比例するため、廃水量が多く、かつ有機物濃度が高い場合にはこれらの従来の脱水処理を行ってもその処理量は膨大であり、さらなる減量を図るためには乾燥処理を行うことが必要である。しかし一般に乾燥処理施設は大型で広大なスペースを必要とし、乾燥に伴って臭気処理を必要とするケースも多いため、新たに建物を建築して室内にこれらの施設を収容しなければならないなど、設置にはさまざまな困難が伴っている。

ところで、特許文献１には豆腐製造の際に発生する豆腐殻（おから）を熱風により乾燥する豆腐殻乾燥装置が記載されている。図３によりこれを説明する。

この図は豆腐殻乾燥装置11の内部構造を示す断面図で、セラミックを主成分とする所定径の多数のペレットＰを収容し、横向きに設置された円筒形の中空室111と、この中空室111の上方に配置され、下端がこの中空室111に連通する箱状の上部中空室112と、前記中空室111の底部付近において先端をこの中空室111の外周面に開口し、この中空室111の接線方向に配置され、図示しない熱風発生装置からの熱風をこの中空室111内に供給するための熱風供給路113と、前記上部中空室112と前記熱風供給路113との間において先端を前記中空室111の外周面に開口し、直立して前記中空室111の接線方向に配置され、豆腐殻を前記中空室111内に供給するための豆腐殻供給路114と、前記上部中空室112の上端付近に設けられ、上部中空室112内の内容物が熱風とともに排出される排出口116とからなる。115は豆腐殻供給路114に設けたロータリー式のフィーダである。

豆腐殻供給路114から中空室111内に豆腐殻を供給しつつ熱風供給路113から熱風を送り込むと、中空室111内のペレットＰが熱風に吹き上げられて中空室111の内周面および上部の上部中空室112の内壁に衝突しながら飛び交い、供給される豆腐殻とも衝突を繰り返すため、豆腐殻は粉砕されて表面積が増大し、熱風によって乾燥を受けるとともに、ペレットＰも熱風によって加熱、蓄熱され、遠赤外線を放出して一層の乾燥を促進し、粉砕され、乾燥されて軽くなった豆腐殻は気流に乗って舞い上がる。上部中空室112は分級チャンバであり、軽くなるにつれて上昇し、乾燥の終わったものが熱風と共に上部中空室112の排出口116から排出される。

さらに特許文献２には、図３とほぼ同じ装置を使用し、内部に収容するペレットＰを機械的強度の大きい金属酸化物を主成分とするセラミックに限定して豆腐殻よりも比重の大きい含水物質（例えば陶土）を乾燥することが記載されているが、実験によれば汚泥の性状、とくに比重の違いによって汚泥が中空室111の内周面および上部の上部中空室112の内壁に付着したり、内部で塊状になって成長したり、充分に乾燥できないなどの問題点がある。また、熱風は高温のまま排出されるため熱効率も悪い。
特開平６−１０５６６３号公報 特開２０００−１４６４３３号公報

本発明は、汚泥のさまざまな含水率、比重などの相違に対応して的確な乾燥を行うことができるとともに、熱効率がよく、環境への２次汚染などの問題のない汚泥乾燥システムを実現することを目的とする。

本発明は、金属または金属化合物を主成分とする所定径の多数のペレットを収容し、横向きに設置された円筒形の中空室と、この中空室の上方に配置され、下端がこの中空室に連通する箱状の上部中空室と、前記中空室の底部付近において先端をこの中空室の外周面に開口し、この中空室の接線方向に配置され、熱風をこの中空室内に供給するための熱風供給路と、前記上部中空室と前記熱風供給路との間において先端を前記中空室の外周面に開口し、直立して前記中空室の接線方向に配置され、汚泥を前記中空室内に供給するための汚泥供給路と、前記上部中空室の上端付近に設けられ、上部中空室内の内容物が熱風とともに排出される排出口とからなる汚泥乾燥装置本体に、前記熱風供給路に熱風を供給する熱風発生装置を付設してなる汚泥乾燥装置と、
前記排出口から排出されるペレットを捕捉して上部中空室内に戻すスクリーンと、前記排出口から排出される熱風から乾燥汚泥を分離する集塵装置と、この集塵装置で分離された乾燥汚泥を貯留する乾燥汚泥貯留手段と、この集塵装置で乾燥汚泥を分離された熱風を清浄化するガス清浄装置と
で構成したことを特徴とする汚泥乾燥システムであり、望ましくは前記のペレットの径が6.0ないし10.0ｍｍの範囲である前記の汚泥乾燥システムであり、また前記のペレットの表面を非付着性の材質とした前記の汚泥乾燥システムであり、さらに前記の中空室および上部中空室の内壁面を非付着性の材質とした前記の汚泥乾燥システムである。

また、前記の熱風発生装置からの風量が変更可能であるか、前記の集塵装置で乾燥汚泥を分離された熱風を前記の熱風供給路に戻す熱風戻し経路を備えたものであるか、前記の熱風戻し経路と前記の熱風供給路との中間に脱臭装置を備えたものであるか、前記の乾燥汚泥貯留手段に貯留された乾燥汚泥を前記の汚泥供給路に戻す乾燥汚泥戻し経路を備えたものであるか、前記の汚泥供給路の上流に、汚泥を脱水する脱水手段と、脱水した汚泥を貯留する脱水汚泥貯留手段、ならびに貯留した汚泥を前記汚泥供給路に向けて移送する移送手段とからなる汚泥前処理装置を設けた前記の汚泥乾燥システムであり、さらに前記の汚泥前処理装置に、前記脱水手段により脱水された汚泥を破砕する破砕手段を備えた前記の汚泥乾燥システムである。

本発明によれば、汚泥のさまざまな含水率、比重などの相違に対応して的確な乾燥を行うことができるとともに、熱風を循環使用することにより熱効率がよく、集塵や脱臭を徹底して環境への２次汚染などの問題のない汚泥乾燥システムが実現し、焼却、埋め立て等の最終処分のために運搬しなければならない汚泥の量が大幅に減少して産廃処分費が減少するという、優れた効果を奏する。例えばこれまで含水率85％の汚泥をトラック６台で埋め立て地まで輸送していたとすれば、本発明によれば含水率が10％以下となり、トラックは１台ですむ。また含水率が低下することで腐敗が防止され、汚泥の長期間の貯留が可能となるとともに悪臭の発生防止にも効果的である。

本発明の実施例を図１により説明する。この図は実施例の汚泥乾燥システムの構成図で、１は汚泥を熱風で乾燥する汚泥乾燥装置、11は汚泥乾燥装置本体でその構造は図３に示した豆腐殻乾燥装置と基本的に変わりはない。12は熱風発生装置、13は熱風の脱臭装置、２は汚泥乾燥装置本体の出側、すなわち排出口116の下流に設けられ、熱風と乾燥汚泥を通過させ、飛び出そうとするペレットＰを捕捉することのできるスクリーン、３は熱風と乾燥汚泥とを分離するサイクロン等の集塵装置、４は貯留槽等の乾燥汚泥貯留手段、５はベンチュリースクラバ等のガス清浄装置で、ここで汚泥が除去され、さらに脱臭、冷却されて無害になった排気は大気に放散される。必要に応じてさらに電気集塵機等の集塵手段を用いてもよい。

集塵装置３からの排気はまだ90℃近い高温にあるため、できるだけ熱風発生装置12の出口に戻し、熱風として循環利用するのが熱効率の点で好ましい。このため集塵装置３からの高温の排気を熱風に混入するための熱風戻し経路31を設けて熱風発生装置12の出口につなぎ込み、脱臭装置13を経て熱風供給路113に接続する。集塵装置３からの排気は汚泥による臭気が含まれるためで、かつ白金等の触媒は高温で使用することが望ましいからである。したがって、この熱風戻し経路31を設けない場合は脱臭装置13も不要である。

６は汚泥乾燥装置１に投入する汚泥を必要に応じて前処理する汚泥前処理装置で、その内容は追って説明する。31は前記の熱風戻し経路、41は乾燥汚泥貯留手段４に貯留された乾燥汚泥の一部を汚泥乾燥装置１に供給する汚泥に混入するための乾燥汚泥戻し経路である。

水処理場等から受け入れた含水率の高い汚泥は、直接、あるいは必要に応じて汚泥前処理装置６を経由して汚泥乾燥装置１に供給される。図３に示した汚泥供給路114から中空室111内へ供給されることは、いうまでもない。一方の熱風は、ガスバーナ、ファン等で構成される熱風発生装置から図３に示した熱風供給路113を経由して中空室111内に供給される。汚泥の種類にもよるが、熱風温度を例えば350℃とする。温度はガスバーナの燃焼量やファンの風量によって任意に調整可能である。

汚泥乾燥装置本体11の排出口116からは熱風とともに乾燥された汚泥が排出されるが、ペレットＰの一部が飛び出すこともあり得る。そこで排出口116の下流に、熱風と乾燥汚泥を通過させ、飛び出そうとするペレットＰを捕捉することのできるスクリーン２を設ける。

中空室111内には金属、あるいは酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム（アルミナ）、ジルコニア等の金属化合物（いわゆるファインセラミックス）を主成分とする所定径の多数のペレットＰが収容されている。ペレットＰの径は6.0ないし10.0ｍｍの範囲である。ファインセラミックスの嵩比重は3.2〜6.0程度であるから、ペレットＰの径が6.0ｍｍ以下であると、気流に乗ってペレットＰが飛び出しやすい。逆に10.0ｍｍ以上であると内部で熱風によって飛び上がらないので汚泥との衝突が起こりにくく、乾燥に効果がない。ペレットＰの投入量は操業状態により任意ではあるが、目安として中空室111の内容積の３〜５％程度である。

汚泥の種類によっては付着性が高く、ペレットＰの表面や中空室111の内周面、上部中空室112の内壁に付着する場合がある。ペレットＰの表面に汚泥が付着すれば衝突による粉砕効果が減少するし、内壁に付着した汚泥が成長すれば内部がせまくなって乾燥処理の効率が低下する。ペレットＰの表面への付着を防止するにはペレットＰの材質を付着しにくいものとすることが有効である。表面がざらざらしているものよりツルツルしているものの方が付着は少ないので、この点ではアルミナ系のものよりもジルコン（ZiO₂-SiO₂）系がよい。また内壁への付着を防止するには、摩擦係数の低い材質、例えばフッ素樹脂等でライニングすることが有効である。

汚泥乾燥装置1における処理量は、およそその内容積によって決定される。すでに製作された装置において処理量の変化に対応するには、熱風の風量を変化させればよい。したがって熱風発生装置の熱風供給経路にダンパを設け、送風機を風量制御可能なものとすることが好ましい。熱風の調整によって、付着のほか汚泥の焦げつきも防止できる。

つぎに図１における汚泥前処理装置６の一実施例を図２により説明する。61は脱水機等の脱水手段、62は脱水された汚泥を貯留する脱水汚泥貯留手段、63は貯留された脱水汚泥を切り出して汚泥乾燥装置１に向けて移送するコンベヤ、空気輸送等の移送手段である。また脱水機の種類によっては脱水ケーキが固化して塊状となり、以後の処理に支障をきたすおそれもあり、このような場合には脱水された汚泥を破砕する破砕手段64を設ける必要がある。

廃水処理場等から受け入れた含水率98％の汚泥を脱水手段61により85％程度に脱水する。容積としては受入れ汚泥を100とすればこの段階で10程度に減量されている。この汚泥をさらに汚泥乾燥装置で乾燥することにより含水率10％、容積で２程度に減量できる。

安定した乾燥処理を行うため、汚泥乾燥装置１に投入する汚泥の含水率を80〜90％の範囲とすることが好ましいので、含水率がこの範囲より高い場合は上記の汚泥前処理装置６を通過させ、その必要のない場合は直接投入する。あるいは図１に示した乾燥汚泥戻し経路41を使用して乾燥汚泥貯留手段４に貯留されている乾燥汚泥を受入れ汚泥に混入することにより含水率を調整することもできる。

本発明の汚泥乾燥システムは、内部への付着や焦げつきを起こすことなく効率よく乾燥を行うことができるので、汚泥の他、豆腐殻はもとより食品や酒類の搾りかす、調理後の食材残渣等さまざまなものの乾燥を行うことができる。

本発明の実施例の汚泥乾燥システムの構成図である。 図1における汚泥前処理装置の実施例の構成図である。 従来の技術における豆腐殻乾燥装置の断面図である。

符号の説明

１ 汚泥乾燥装置
２ スクリーン
３ 集塵装置
４ 乾燥汚泥貯留手段
５ ガス清浄装置
６ 汚泥前処理装置
11 汚泥乾燥装置本体（豆腐殻乾燥装置）
12 熱風発生装置
13 脱臭装置
31 熱風戻し経路
41 乾燥汚泥戻し経路
61 脱水手段
62 脱水汚泥貯留手段
63 移送手段
64 破砕手段
111 中空室
112 上部中空室
113 熱風供給路
114 汚泥供給路（豆腐殻供給路）
115 フィーダ
116 排出口
Ｐ ペレット

Claims (10)

1. 金属または金属化合物を主成分とする所定径の多数のペレット（Ｐ）を収容し、横向きに設置された円筒形の中空室（111）と、この中空室（111）の上方に配置され、下端がこの中空室（111）に連通する箱状の上部中空室（112）と、前記中空室（111）の底部付近において先端をこの中空室（111）の外周面に開口し、この中空室（111）の接線方向に配置され、熱風をこの中空室（111）内に供給するための熱風供給路（113）と、前記上部中空室（112）と前記熱風供給路（113）との間において先端を前記中空室（111）の外周面に開口し、直立して前記中空室（111）の接線方向に配置され、汚泥を前記中空室（111）内に供給するための汚泥供給路（114）と、前記上部中空室（112）の上端付近に設けられ、上部中空室（112）内の内容物が熱風とともに排出される排出口（116）とからなる汚泥乾燥装置本体（11）に、前記熱風供給路（113）に熱風を供給する熱風発生装置（12）を付設してなる汚泥乾燥装置（１）と、
   前記排出口（116）から排出されるペレット（Ｐ）を捕捉して上部中空室（112）内に戻すスクリーン（２）と、前記排出口（116）から排出される熱風から乾燥汚泥を分離する集塵装置（３）と、この集塵装置（３）で分離された乾燥汚泥を貯留する乾燥汚泥貯留手段（４）と、この集塵装置（３）で乾燥汚泥を分離された熱風を清浄化するガス清浄装置（５）と
   で構成したことを特徴とする汚泥乾燥システム。
2. 前記のペレット（Ｐ）の径が6.0ないし10.0ｍｍの範囲である請求項１に記載の汚泥乾燥システム。
3. 前記のペレット（Ｐ）の表面を非付着性の材質とした請求項１または２に記載の汚泥乾燥システム。
4. 前記の中空室（111）および上部中空室（112）の内壁面を非付着性の材質とした請求項１ないし３のいずれかに記載の汚泥乾燥システム。
5. 前記の熱風発生装置（12）からの風量が変更可能である請求項１ないし４のいずれかに記載の汚泥乾燥システム。
6. 前記の集塵装置（３）で乾燥汚泥を分離された熱風を前記の熱風供給路（113）に戻す熱風戻し経路（31）を備えた請求項１ないし５のいずれかに記載の汚泥乾燥システム。
7. 前記の熱風戻し経路（31）と前記の熱風供給路（113）との中間に脱臭装置（13）を備えた請求項６に記載の汚泥乾燥システム。
8. 前記の乾燥汚泥貯留手段（４）に貯留された乾燥汚泥を前記の汚泥供給路（114）に戻す乾燥汚泥戻し経路（41）を備えた請求項１ないし７のいずれかに記載の汚泥乾燥システム。
9. 前記の汚泥供給路（114）の上流に、汚泥を脱水する脱水手段（61）と、脱水した汚泥を貯留する脱水汚泥貯留手段（62）、ならびに貯留した汚泥を前記汚泥供給路（114）に向けて移送する移送手段（63）とからなる汚泥前処理装置（６）を設けた請求項１ないし８のいずれかに記載の汚泥乾燥システム。
10. 前記の汚泥前処理装置（６）に、前記脱水手段（61）により脱水された汚泥を破砕する破砕手段（64）を備えた請求項９に記載の汚泥乾燥システム。

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