JPS601080B2 - 下水汚泥の濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 下水汚泥を処理しようとするとき、そのはじめの工程に
おいて水分を除去して下水汚泥を濃縮することは重要で
ある。

下水汚泥は機械的処理で水分率８０％乃至６０％まで濃
縮することができるが、‐さらに下水汚泥を加熱してそ
の水分を蒸発させ、水分率６０％乃至５０％まで濃縮さ
せれば、その後の処理において設備を小容量にすること
ができ、非常に容易にかつ円滑に処理を行うことができ
る。本発明は水分率が８０％程度の比較的高水分率の下
水汚泥の処理に有効である濃縮装置に関する。〔従来の
技術〕本発明者はさきに第１図に示す下水汚泥の焼却装
置を開発している。

また本発明者はさきに第２図、第３図に示す下水汚泥の
供給装置の開発をしている。本発明は第１図の下水汚泥
の焼却装置において加熱器３の部分に加熱器３に代えて
使用する下水汚泥の濃縮装置であり、第２図、第３図に
示す下水汚泥の供給装置を使用した下水汚泥の濃縮装置
であるから、本発明の説明に先立って、先づ、第１図に
示す下水汚泥の焼却装置と、第２図、第３図に示す下水
汚泥の供給装置について説明する。

第１図において、ホッパー１内の水分率が約８０％であ
る下水汚泥は強制的な送給手段２によって先づ下水汚泥
加熱器３に供給されて加熱され、昇温された結果その粘
度が低下された後に流動砂床を有する下水汚泥乾燥炉４
へ供給される。該乾燥炉は砂層の下方スべ−スから約１
００＆肋水柱に加圧され２００００乃至４００００に加
熱された乾燥用気体分の必要量が供給され、この気体分
は砂層を流動させ、従って上方から砂床に供給される下
水汚泥はこの流動砂床によって粉砕されながら乾燥され
る。該乾燥炉４で生成された生成物は送風機１１によっ
て吸引され、分離手段５によって固体分と気体分とに分
けられる。固体分は該分離手段５の下方に設けたホッパ
ー内に落され、該ホツパー底部に設けた粉体供給手段６
によって恒量づつ下水汚泥燃焼炉７へ供給される。第１
図に示された燃焼炉は不完全燃焼炉７と完全燃焼炉７′
とよりなる２段燃焼方式であって、このように２段燃焼
にすることによってＮ０×発生量を大中に低減させるこ
とができる。これらの燃焼に必要な空気は送風機１３に
よって先づ完全燃焼炉７′の外周に設けた空気子熱器１
４内に送られて予熱された後按分されて不完全燃焼炉７
と完全燃焼炉７′の生成物は送風機１０‘こよって吸引
されるが、熱交換器８を通りフィルター９を通り、送風
機１０１こよって排煙される。また前記分離手段５によ
って分離された気体分は送風機１１によって水柱１００
仇舷程度に加圧され、循環配管１２によって循環され、
該循環路に前記熱交換器８が設けられていて該熱交換器
によって２００ｑｏ乃至４００ｏ０に昇温される。該熱
交換器８によって昇温される気体分の量は乾燥炉４へ乾
燥用として供給された気体分量Ａと該乾燥炉４内におい
て供給された下水汚泥から生成された気体分量Ｂとの合
計量であり、これら合計量のうちＡとほ）、同量の気体
分量が再び必要な乾燥用気体分として乾燥炉４へ供給さ
れ、残のＢとほゞ同量の気体分は加熱用気体分として加
熱器３へ供給される。該加熱器３を通り下水汚泥を加熱
した後の気体分はドレン分離手段１５を通り該ドレン分
離手段によってドレンを系外へ排出した後に気体分供給
管１６を通って燃焼炉７内へ供給される。乾燥炉４によ
って生成された下水汚泥気体分はそのほとんどが水蒸気
であって、該加熱器を通すことによって水蒸気をドレン
として系外へ排出した残りの気体分が燃焼炉へ供給され
、従って燃焼炉内における水蒸気分の存在量を減少させ
ることができる。第１図の下水汚泥の焼却装置はたとえ
ば水分率８０％と比較的高水分率である下水汚泥あるい
は乾燥下水汚泥団体分のカロリーが３５００Ｋｃａ〆／
ｋ９以下と比較的低カロリーの下水汚泥の焼却に好適で
あって、その焼却のための燃料の補給をほとんどなくし
て自己の持つカロリーだけによって円滑に焼却を果すこ
とができる焼却システムである。

しかしながら、最初の加熱器３の工程においてできるだ
け水分を除去し下水汚泥を濃縮した後に乾燥炉４・燃焼
炉７へ供給するようにすれば、これら乾燥炉や燃焼炉は
小型にすることができ、かつ円滑に下水汚泥の処理をす
ることができる。第１図における供給手段２の代りに使
用する第２図、第３図に示す装置は下記構造のものであ
る。

下水汚泥を処客するホッパーーの底部に取出管２１を設
け、回転体２２と連結樟２３を有するピストン２４をシ
リンダー２５内に設け、該シリンダー２５の先端にボー
ルバルブ２６をケーシング２７内に設け、該ボールバル
ブ２６内に轡曲ごせた通路２８を設け、該ボールバルブ
２６に固着させて操作樟２９を設け、該操作樟２９はピ
ストン２４の往復運動運動してボールバルブ２６を回動
させる。

すなわち、第２図に示すごとくピストン２４が後退して
吸引状態であるときは該ボールバルブ２６内の蟹曲通路
２８の先端はホッパーーの底部の取出管２１と連結し、
第３図に示すごとくピストン２４が前進して押出状態で
あるときは該ボールバルブ２６内の轡曲通路２８の先端
は次工程への下水汚泥の供給管３０と連絡する構造にな
つている。第２図・第３図に示す下水汚泥を間欠的に強
圧で供給管３０へ送り出す供給装置は、その排出管であ
り次工程への供給管である管３０内の下水汚泥は第４図
に示すごとく、ある瞬間にある高圧になり、次の瞬間に
圧力が０になり、高圧と圧力０が繰返されながら間欠的
な前進が行なわれる。

すなわち第４図は縦軸に供給管３０の根本位置３１にお
ける下水汚泥の圧力をとり横軸に時間をとって、下水汚
泥の圧力の経時変化を示している。供給される下水汚泥
はある時には圧力が３気圧になり次の時には圧力が０に
なり、高圧と圧力０とが交互に繰返されながら供給され
る。第５図は供給管３０の末端位置３２における下水汚
泥の圧力の経時変化を示している。

〔本発明の構成〕

本発明の下水汚泥の濃縮装置は該供給管３０１こいくつ
かの加熱・脱水ユニットを設けている。

また本発明の下水汚泥の濃縮装置は第１図における供給
手段２の位置に既に説明をした第２図・第３図に示す供
給装置を採用している。本発明の下水汚泥の濃縮装置を
その実施例を示す第６図・第７図・第８図と第９図とに
よって説明をする。第６図は強制的に間欠的に強圧をか
けて下水汚泥を供給する供給管３川こ加熱脱水ユニット
１組だけ設けた下水汚泥の濃縮装置を示し、第９図は該
供給管３０１こ加熱脱水ユニットを２組以上設けた濃縮
装置の、１例として３組設けた下水汚泥の濃縮装置を示
している。本発明の下水汚泥の濃縮装置は先づ第６図に
示すごとくその供給装置に第２図・第３図に示す供給装
置と同じく下水汚泥を間欠的に強圧で供給する供給装置
を使用する。

たとえば下水汚泥を収容するホッパーーの底部に取出管
２１を設け、回転体２２と連結樺２３を有するピストン
２４をシリンダー２５内に設け、該シリンダー２５の先
端にボールバルブ２６をケーシング２７内に設け、該ボ
ールバルブ２６内に轡曲ごせた通路２８を設け、該ボー
ルバルブ２６に固着させて操作樟２９を設け、該操作樟
２９はピストン２４の往復運動と連動してボールバルブ
２６を回動させる。すなわち、第２図に示すごとく、ピ
ストン２４が後退して吸引状態であるときは該ボールバ
ルブ２６内の轡曲通路２８の先端はホッパー１の底部の
取出管２１と連結し、第３図に示すごとく、ピストン２
４が前進して押出状態であるときは該ボールバルブ２６
の轡曲通路２８の先端は次工程である流動砂床を有する
乾燥炉へ下水汚泥を供給すべく設けた供給管３０と連絡
する構造になっている。この供給管３０１こ加熱・脱水
ユニットを１組あるいは数組設ける該加熱脱水ユニット
を設ける場合は供給管３０に熱伝導管３３の部分とそれ
と連結させて通気性多孔管３４の部分を設ける。そして
熱伝導管３３を包んで加熱用外套室３５を設け、第７図
に示すごとく該外套室３６には加熱用気体供給管３７か
ら加熱用気体が供給される。供給される気体はさきの第
１図の説明で述べたごとく送風機１ １によってたとえ
ば水柱１００仇肋程度に加圧され熱交換器８によって２
００ｑ０乃至４００００に加熱された状態で供給される
。また該加熱用外套室３５にはその下端に取出管３８が
設けられており、該取出管３８にドレン分離手段１５を
設け、ドレンを系外に取出した残りの気体は供給管１６
によってたとえば燃焼炉へ供給するようになっている。
該熱伝導管３３と接続させてその下流に設けた通気性多
孔管３４を包んで脱水用外套室３６を設け、第８図に示
すごとく、その下端に吸引管３９を設け、該吸引管３９
に冷却手段４０とドレン分離手段４１を設け、ドレンを
系外に取出した残りの気体は供給管１６によってたとえ
ば燃焼炉へ供給されるようにする。

冷却手段４０を設けその冷却の程度によって外套室３６
内を可成の負圧にすることができる。従って下水汚泥の
加熱によって発生した気体分を該脱水用外套室３６で吸
引し、供給管内の下水汚泥の濃縮を果すことができる。
第９図に示すごとく、下水汚泥の供給管３０に熱伝導管
３３を包む加熱用外套室３５と通気性多孔管３４を包む
脱水用外套室３６とを隣同志に設けた加圧・脱水ユニッ
トを数組設けることができる。〔本発明の作用・効果〕 本発明の下水汚泥の濃縮装置において供給管３０１こ設
ける上述の加熱・脱水ユニットの入口位置３川こおける
下水汚泥の圧力の経時変化は第４図のごとくであり、加
熱・脱水ユニット１組あるいは数組を経過した後、すな
わち流動砂層を有する乾燥炉へ供給される前の位置３２
の供給管３０内の下水汚泥の圧力の経時変化は濃縮装置
の濃縮処理の程度で異るのであるがたとえば第５図のご
と〈になる。

そして熱伝導管３３内の下水汚泥はその高圧がかけられ
た状態ではなかなか水分の蒸発が行なわれず、下水汚泥
が高温度に昇温されるが次の際間に下水汚泥が低圧にな
れば含有水分は活溌に気化され再び圧力をかけられても
圧縮気体の状態で下水汚泥中に含有しやがて通気性多孔
管３４の位置に移送されると脱水用外套室３６が負圧で
あるため気化が活溌に行なわれて気化気体は脱水用外套
室３６内に回収される。

本発明は、上述のごとく、下水汚泥供給管３３内におい
て高圧と低圧とが繰返される下水汚泥供給方式と加熱・
脱水ユニットとの組合せを特徴とし、特に粘質の下水汚
泥から水分を除去し濃縮するのに好適な装置である。

特に加熱・脱水ユニットを数基直列に設けることによっ
て低水分率にすることができる。たとえば、加熱用気体
の温度を２００午Ｃ脱水用外套室の気圧は１′２気圧と
いう条件で従来の強制定圧供給たとえばスクリュコンベ
ヤ供給方式と加熱脱水ユニットの組合せと本発明の装置
との脱水効果を比較すれば、脱水量は定圧供給方式に比
し、本発明の方が約３倍も多量である。

本発明の場合加熱・脱水ユニットを２蓮乃至３蓮設けて
下水汚泥の水分率を８０％から６０％に低減させること
が容易である。スクリュコンベヤと加熱脱水ユニットの
組合せではたとえユニットを３蓮にしても、８０％水分
率の下水汚泥を７０％水分率まで低減させることは困難
である。下水汚泥は本発明の濃縮装置を通る間に大量の
水分が除去されて水分率が低下し体積が減少し、予熱さ
れ従って後工程の乾燥炉・燃焼炉の容積を約１／２塁度
にまで小に設計することができかつ処理を容易に行うこ
とができる。

単に下水汚泥の焼却を円滑に燃料の補給ないこ行うこと
ができるだけでなく、下水汚泥から肥料、ガス燃料、建
設資材などの有用資源の回収を行うことを得しめやすく
する。かつ本発明の濃縮装置は非常に簡単な構造であっ
て、製作が容易であり、かつ操作も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者がさきに開発をした下水汚泥の焼却装
置の説明図である。 第２図・第３図は本発明者がさきに開発し、本発明の下
水汚泥の濃縮装置に使用する下水汚泥の供給装置の説明
図である。第４図・第５図はいづれも第２図・第３図の
供給装置によって供給される下水汚泥の供給管内におけ
る圧力の経時変化を示したグラフで第４図は供給管の上
流部第５図は供給管の下流部の状態を示す。第６図・第
９図は本発明に係る下水汚泥の濃縮装置を示した断面図
であって第６図は加熱脱水ユニット１個を使用した状態
第９図は３個使用した状態を示すそれぞれ側面図である
。第７図・第８図はそれぞれ第６図におけるＷ−肌断面
図と肌一肌断面図である。２１は取出管、２２は回転体
、２３は連結樟、２４はピストン、２５はシリンダー、
２６はボールバルブ、２７はケーシング、２８は轡曲通
路、２９は操作樟、３０は供給管、３１は供給管の首端
位置、３２は供給管の末端位置、３３は熱伝導管、３４
は通気性多孔管、３５は加熱用外套室、３６は水分吸引
用外套室、３７は加熱用気体供給管、３８は取出管、１
５はドレン分離手段、１６は気体供給管、３９は吸引管
、４０は冷却手段、４１はドレン分離手段。 ※１図 第２図 粥３図 第４図 第５図 第６図 繁７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下水汚泥を間欠的に強圧で供給管３０内へ押出す下
   水汚泥用供給装置を設け、該供給管３０に１基または数
   基の加熱・脱水ユニツトを設け、これら加熱・脱水ユニ
   ツトは該供給管３０に熱伝導管３３の部分とそれに続く
   通気性多孔管３４の部分を設け、該熱伝導管３３の部分
   を包んで加熱用気体供給管３８を連結させた加熱用外套
   室３５を設け、該通気性多孔管３４の部分を包んで冷却
   手段４０ドレン分離手段４１に至る吸引管３９を有する
   脱水用外套室３６を設けた構造の下水汚泥の濃縮装置。