JP2001021268A - スラッジ処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構成でありながら、短時間で効率的に
連続してスラッジの乾燥を行うことができるスラッジ処
理方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 水分を含んだ化成スラッジ１００はトレ
ー１０４に投入され、フロアコンベア１０２によってス
ラッジ乾燥室１２０に搬入される。スラッジ乾燥室１２
０では、過熱蒸気発生装置１３０から供給された高温，
低圧の過熱蒸気が蒸気吐出バー１２２，１２４からトレ
ー１０４に向けて吹き付けられている。このため、化成
スラッジ１００がトレー１０４とともに急激に加熱さ
れ、化成スラッジ１００に含まれている水分は瞬時に蒸
発して乾燥スラッジ１０１となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両ボディの塗装
工程などにおいて生ずるスラッジの処理方法及びその装
置に関し、更に具体的には、その乾燥処理に好適なスラ
ッジ処理方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】スラッジは相当の水分を含んでおり、重量
も重く、満足し得る適切な処理方法が求められている。
従来のスラッジ処理手法としては、例えば図４に示すも
のがある。この例は、自動車ボディの塗装工程などで生
ずる化成スラッジの処理例である。同図において、化成
スラッジ９００は、まずタンク９０２に収納される。タ
ンク９０２の底からポンプ９０４によって取り出された
スラッジ９００は、乾燥ドラム９０６に供給される。こ
の乾燥ドラム９０６の周囲には蒸気９０８が導入されて
おり、これによって乾燥ドラム９０６全体が加熱されて
いる。また、乾燥ドラム９０６の底には、モータ９１０
によって駆動される撹拌羽根９１２が設けられている。

【０００３】乾燥ドラム９０６に導入された化成スラッ
ジ９００は、撹拌羽根９１２によって撹拌されつつ、蒸
気９０８によって間接的に加熱される。これにより、化
成スラッジ９００中の水分が蒸発するようになる。蒸発
した水分は、排出口９１３からコンデンサ９１４に蓄積
され、ここで水に戻されてドレーン９１６から排出され
る。一方、乾燥ドラム９０６中で水分が蒸発した乾燥ス
ラッジ９２０は、排出路９２２からドラム缶９２４に排
出される。

【０００４】図５には、他のスラッジ処理手法が示され
ている。この例は、蒸気９５０を導入した乾燥テーブル
９５２上に貯留槽９５４を載せ、この貯留槽９５４に化
成スラッジ９６０を貯留する。乾燥テーブル９５２の端
部には、乾燥用の温風ファン９６２がそれぞれ設けられ
ている。化成スラッジ９６０の乾燥は、乾燥テーブル９
５２中の蒸気９５０による間接的な加熱と、温風ファン
９６２による温風加熱によって行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術では、次のような不都合がある。 （１）図４に示した背景技術は、まず水蒸気で乾燥ドラ
ムを加熱し、その熱でドラム内部の空気を加熱し、この
加熱した空気によってスラッジを加熱して水分を蒸発し
乾燥するという間接的な方法である。この方法では、空
気が熱を伝えにくく断熱材としての性質を持つため、熱
効率が悪い。このため、エネルギ効率が低く乾燥時間も
長くなってしまう。また、乾燥ドラムに対するスラッジ
の投入と乾燥後の取り出しに時間がかかるとともに、連
続処理ができないなどの不都合もある。 （２）図５に示した背景技術は、構成は簡単であるが、
連続した処理を行なうことができず、処理効率が悪い。
また、スラッジの乾燥の度合いも低い。

【０００６】本発明は、これらの点に着目したもので、
簡便な構成でありながら、短時間で効率的に連続してス
ラッジの乾燥を行うことができるスラッジ処理方法及び
その装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のスラッジ処理方法は、スラッジに含まれた
水分を低減する際に、前記スラッジを容器に収容する第
一のステップ；過熱蒸気を生成する第二のステップ；前
記第一のステップによって容器に収容されたスラッジに
含まれる水分を、前記第二のステップによって生成され
た過熱蒸気によって低減する第三のステップ；を含むこ
とを特徴とする。本発明のスラッジ処理装置は、水分を
含むスラッジを収容するための収容手段；過熱蒸気を生
成する過熱蒸気発生手段；前記収容手段のスラッジに含
まれる水分を、前記過熱蒸気発生手段によって生成され
た過熱蒸気によって低減する乾燥手段；を備えたことを
特徴とする。

【０００８】主要な形態の一つによれば、前記収容手段
は、コンベア手段上に置かれており、該コンベア手段に
よってスラッジを前記乾燥手段に搬送するトレーであ
り、前記乾燥手段によってスラッジとともに加熱される
ことを特徴とする。他の形態によれば、前記過熱蒸気発
生手段は、熱伝導性の管をつずら折り状に折り曲げて形
成した加熱管に水を供給するとともに、加熱手段によっ
て前記加熱管を加熱して過熱蒸気を生成することを特徴
とする。更に他の形態によれば、前記加熱管の管径を、
水の供給側から過熱蒸気の排出側に行くに従って拡大し
たことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特
徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭に
なる。

【０００９】

【発明の実施の形態】最初に、本発明の理解を容易にす
るため、基本的な前提について説明する。一般に、空気
中には、飽和蒸気圧を限度とする水蒸気が浮遊すること
が可能であるが、逆に、その限度以上に水蒸気を蒸発さ
せることは困難である。これは、雨天のときに洗濯物が
乾きにくいことなどからも、容易に理解できる。一方、
水を沸騰させて水蒸気を発生させ、この水蒸気を更に加
熱すると、温度とともに蒸発速度が直線的に大きくな
る。これは、洗濯物の現象とは相反する現象である。

【００１０】通常であれば、空気中の水蒸気が増加する
と水の蒸発速度は低下し飽和状態を呈するのであるが、
１００℃を越えた逆転点と呼ばれる温度以上になると、
蒸発速度が直線的に増加し、いわゆる飽和状態を呈する
ことなく、容器内に充満するようになる。

【００１１】その結果、容器内の気体においては、全体
として高い熱容量と熱伝導性を有する水蒸気の性質が、
熱容量が低く断熱性を有する空気を凌駕する性質を帯び
るようになる。この過熱蒸気は、多量の熱を蓄積してお
り、これが対流のみならず放射によっても伝達されるよ
うになる。本発明は、このような過熱蒸気がもつ熱容量
が非常に大きいという特徴を利用して、スラッジの乾燥
を行うようにしたものである。

【００１２】図１には、本発明の一実施形態のスラッジ
乾燥装置が示されている。同図において、化成スラッジ
１００は、フロアコンベア１０２によって移動するトレ
ー１０４（収容手段）内に収容される。フロアコンベア
１０２の適宜個所には、フロアコンベア１０２を包むよ
うにスラッジ乾燥室１２０（乾燥手段）が設けられてい
る。このスラッジ乾燥室１２０には、過熱蒸気発生装置
（過熱蒸気発生手段）１３０が取り付けられている。

【００１３】以上の各部のうち、スラッジ乾燥室１２０
は、フロアコンベア１０２を挟んで上下に蒸気吐出バー
１２２，１２４がそれぞれ設けられている。なお、これ
らの蒸気吐出バー１２２，１２４は、上下のいずれか一
方に設けるのみでもよいし、上下左右など更に多数設け
るようにしてもよい。このような蒸気吐出バー１２２，
１２４は、過熱蒸気発生装置１３０の蒸気供給側の配管
１２１に接続されており、これから過熱蒸気が供給され
る構成となっている。また、スラッジ乾燥室１２０は、
フロアコンベア１０２の入り口と出口を除いて密閉され
ており、この密閉空間は、排気扉１２３を介して上述し
た過熱蒸気発生装置１３０の蒸気回収側の配管１２５に
接続されている。配管１２５は、排気された蒸気の一部
を外部に排出し、一部を循環する構成となっている。

【００１４】次に、過熱蒸気発生装置１３０は、例えば
図２に示すような構成となっている。同図において、外
部から水が供給される給水管１０は、給水バルブ１２を
介して油水分離槽１４に接続している。この油水分離槽
１４には、スケール除去点滴１５がバルブ１７を介して
接続されている。油水分離槽１４は、隔壁１６によって
分離されている分離室１８，送水室２０を備えている。
各室１８，２０は、その底部で連通しており、水位がフ
ロースイッチ２２で検出されている。このフロースイッ
チ２２の検出状況に応じて前記給水バルブ１２の開閉が
制御され、油水分離槽１４内の水位レベルが所定に保た
れるようになっている。分離室１８は、油成分を比重に
より分離するためのもので、上層の油成分は排出管２４
から排出される。

【００１５】送水室２０の出口には、モータ２６によっ
て駆動される送水ポンプ２８が設けられており、その吐
出側には逆止弁３０を介して加熱室３２が設けられてい
る。加熱室３２の底部には、熱源としてガスバーナ３４
が設けられている。また、加熱室３２内には、熱伝導性
の管（以下「細管」という）３６がつずら折り状に設け
られている。細管３６は、例えばＵ字管を接続すること
によって得られる。細管３６の一部には、管内のスケー
ルを排出してその堆積を防止するためのドレーン３８が
設けられている。加熱室３２の上部には、ヒータ３９が
細管３６に沿って設けられている。このヒータ３９は、
細管中の蒸気を更に加熱するためのもので、ガスバーナ
部分とヒータ部分の間には、過熱蒸気の温度制御を良好
に行うための仕切板３３が設けられている。

【００１６】加熱室３２の細管出口には、バイパス弁４
０が設けられている。このバイパス弁４０は、スラッジ
乾燥室１２０及びバイパス４４に接続している。過熱，
乾燥などの処理を行うときは、バイパス弁４０によっ
て、加熱室３２で生成した過熱蒸気をスラッジ乾燥室１
２０に送る。しかし、過熱蒸気のスラッジ乾燥室１２０
への供給を一時停止するような場合には、バイパス弁４
０によって、加熱室３２で生成した過熱蒸気をバイパス
４４に送る。なお、スラッジ乾燥室１２０のトレー出し
入れ用のドアないし扉（図示せず）の開閉状態を検出
し、これに応じてバイパス弁４０を駆動するようにして
もよい。すなわち、スラッジ乾燥室１２０のドアが
「閉」のときは細管出口が処理室側に接続するように、
スラッジ乾燥室１２０のドアが「開」のときは細管出口
がバイパス側となるように、バイパス弁４０を制御す
る。

【００１７】スラッジ乾燥室１２０の蒸気排出側には、
モータ４６によって駆動される排気ポンプ４８が設けら
れており、その排出側は熱交換器５０を介して油水分離
槽１４に接続されている。熱交換器５０は、送水室２０
内に収納されており、送水室２０内の水を予備過熱する
ためのものである。前記バイパス４４は、逆止弁５４を
介して熱交換器４２に接続されており、熱交換器４２に
はクーリングタワー４３が設けられている。これによっ
て、バイパスされた過熱蒸気の熱交換が行なわれ、冷却
された蒸気は油水分離槽１４に供給される。また、逆止
弁５４は循環パイプ５２によって細管３６に接続してお
り、これによって蒸気の一部が循環するようになってい
る。

【００１８】ここで、以上のように構成された過熱蒸気
発生装置１３０の動作を説明すると、油水分離槽１４の
分離室１８には、給水管１０側から水が供給される。ま
た、スケール除去点滴１５から必要量のスケール除去
剤，例えば炭酸ナトリウムが注入される。これにより、
管壁などに対するスケールの付着が良好に低減される。
本形態の場合、過熱蒸気の生成に細管３６を使用してい
るが、スケールが良好に除去されるため、長期間に亘っ
て良好に過熱蒸気を生成することができる。

【００１９】油水分離槽１４の水位はフロースイッチ２
２で検出されており、その検出結果に基づいて給水バル
ブ１２を開閉することで、適量の水が供給される。分離
室１８の水は、隔壁１６を介して送水室２０に送られ、
更に送水ポンプ２８によって加熱室３２の細管３６に送
られる。

【００２０】加熱室３２では、ガスバーナ３４によって
細管３６が加熱される。これにより、細管３６内の水は
温度が上昇し、やがて水蒸気になる。なお、細管３６内
の泥などは、ドレーン３８から排出される。更に、蒸発
して細管３６内を上昇する水蒸気は、ヒータ３９によっ
て更に加熱され、例えば数１００℃の高温，低圧の過熱
蒸気となる。

【００２１】加熱室３２で得られた過熱蒸気は、処理時
は、バイパス弁４０を介してスラッジ乾燥室１２０に供
給される。スラッジ乾燥室１２０では、充満した過熱蒸
気によって、化成スラッジ１００の過熱，乾燥処理が行
われる。処理後の蒸気は、排気ポンプ４８によって排気
され、熱交換器５０に送られる。熱交換器５０では、蒸
気と、送水室２０に滞留している水との間で熱交換が行
われ、蒸気の液化と周囲の水の予備加熱が行われる。こ
れによって液化した水は、油水分離槽１４の分離室１８
に送られる。油水分離槽１４では、上層部の油成分が排
出管２４から排出される。油成分が除去された水は、再
び送水室２０から加熱室３２に送られ、循環使用され
る。このような油水分離により、再利用による水質の劣
化が低減される。

【００２２】一方、バイパス弁４０によってバイパス４
４側に送られた過熱蒸気は、一部が循環パイプ５２によ
って細管３６に戻され、ここで循環する。このように、
生成した過熱蒸気の一部を細管３６に還流することによ
って、過熱蒸気の供給が安定化する。他の蒸気は、熱交
換器４２に供給され、クーリングタワー４３によって熱
交換が行なわれ、その後油水分離槽１４に戻される。

【００２３】次に、本形態の全体の動作を説明する。水
分を含んだ化成スラッジ１００は、フロアコンベア１０
２上を移動するトレー１０４に投入される。そして、フ
ロアコンベア１０２によってスラッジ乾燥室１２０に搬
入される。一方、スラッジ乾燥室１２０では、過熱蒸気
発生装置１３０から供給された高温，低圧の過熱蒸気が
蒸気吐出バー１２２，１２４からそれぞれトレー１０４
に向けて吹き付けられている。

【００２４】このため、化成スラッジ１００がトレー１
０４とともに急激に加熱され、化成スラッジ１００に含
まれている水分は瞬時に蒸発するようになる。なお、加
熱蒸気は、化成スラッジ１００を加熱することによって
温度が下がるが、それでも高温であるために液化するこ
となく水蒸気の状態を保つ。これにより、トレー１０４
内の化成スラッジ１００の乾燥が行なわれ、化成スラッ
ジ１００はパウダー状の乾燥スラッジ１０１となる。乾
燥処理後のトレー１０４は、フロアコンベア１０２によ
ってスラッジ乾燥室１２０から外部に搬出される。一
方、スラッジ乾燥室１２０内の蒸気は、上述したように
過熱蒸気発生装置１３０に回収され、油成分が除去され
て再利用される。

【００２５】このように、本形態によれば、過熱蒸気を
利用して化成スラッジの乾燥が行なわれる。このため、
熱効率が極めて良好であり、生産性もよい。水分を除去
することでスラッジの重量や体積が大幅に減少し、その
運送や廃棄にかかる手数を大幅に低減することができ
る。スラッジ中の固形分を固化して処理する際にも好都
合である。

【００２６】前記図４に示した背景技術によれば、化成
スラッジの含水率（水分率）８５％を６０％に乾燥する
場合は９５分，含水率６０％を１５％に乾燥する場合は
５５分の時間が必要である。この図４の方法では、技術
的に含水率１５％がほぼ限度である。また、図５に示し
た背景技術では、化成スラッジの含水率６０％を３０％
に乾燥する場合に必要な時間は８時間である。この図５
の方法では、技術的に含水率３０％がほぼ限界である。
なお、含水率は、含水率＝水分の重量／（スラッジの固
形分及び水分の重量）で表される。

【００２７】これに対し、本形態によれば、温度３５０
〜４５０℃の過熱水蒸気を使用した場合、化成スラッジ
の含水率８５％を１５％に乾燥する場合に必要な時間は
３０分であり、大幅な時間短縮が可能となった。また、
使用する水蒸気量もほぼ半分となり、相当のコストダウ
ンが可能となる。本形態によれば、技術的には、水分率
５〜１０％まで乾燥可能である。更に、本形態によれ
ば、過熱水蒸気による殺菌作用もある。このため、スラ
ッジに有害な菌類が存在する場合でも、安全に作業を行
なうことが可能となる。

【００２８】次に、図３を参照しながら他の実施形態に
ついて説明する。なお、上述した実施形態と対応する構
成要素には同一の符号を用いる。この実施形態は、加熱
室の改良である。図３に示すように、本形態では、細管
６０の管内径が、水の流入側から過熱蒸気の流出側に行
くに従って大きくなっている。このように、管径を徐々
に太くすることで、加熱による気化に伴う体積膨張に基
づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。過熱蒸
気の圧力を抑制することで、スラッジ乾燥室１２０内に
過熱蒸気が一気に噴出すといった不都合を防止すること
ができる。

【００２９】なお、管径の拡大は、段階的に行ってもよ
いし、連続的に行ってもよい。図示の例では、水の流入
側の細管６０Ａが最も管径が小さく、これに管径を大き
くした細管６０Ｂが接続されている。そして、この細管
６０Ｂに、更に管径を大きくした細管６０Ｃが接続され
ており、これが過熱蒸気の流出側となっている。すなわ
ち、管径は、３段階で拡大している。

【００３０】本発明には数多くの実施形態があり、以上
の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例
えば、次のようなものも含まれる。 （１）前記形態では、自動車の塗装工程において生ずる
化成スラッジの場合を主として説明したが、各種のスラ
ッジの処理に適用可能である。また、使用する過熱蒸気
の温度などの各種条件も、必要に応じて適宜設定してよ
い。また、スラッジを収容するトレーの形状、スラッジ
乾燥室における蒸気吐出バーの数，配置，構造など、必
要に応じて適宜変更してよい。

【００３１】（２）前記形態に示した過熱蒸気発生装置
は一例であり、各種のものを用いてよい。また、前記形
態では、スラッジ乾燥処理後の蒸気を回収したが、この
回収処理は必要に応じて行なえばよい。また、回収した
蒸気中に含まれる油成分を除去したが、油水分離も必要
に応じて行なえばよい。更に、前記形態では、スケール
除去剤として炭酸ナトリウムを用いたが、どのような薬
剤をどの程度用いるかは、使用する水質に応じて決定す
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
過熱蒸気を直接吹き付けてスラッジ中に含まれる水分を
低減することとしたので、簡便な構成でありながら、短
時間で効率的にスラッジの乾燥を行うことができる。ま
た、連続した乾燥処理も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体構成を示す図であ
る。

【図２】前記実施形態の過熱蒸気発生装置を示す図であ
る。

【図３】本発明の他の実施形態の主要部を示す図であ
る。

【図４】スラッジ乾燥装置の背景技術の一例を示す図で
ある。

【図５】スラッジ乾燥装置の他の背景技術を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…給水管 １２…給水バルブ １４…油水分離槽 １５…スケール除去点滴 １６…隔壁 １７…バルブ １８…各室 １８…分離室 ２０…送水室 ２２…フロースイッチ ２４…排出管 ２６…モータ ２８…送水ポンプ ３０…逆止弁 ３２…加熱室 ３３…仕切板 ３４…ガスバーナ ３６…細管 ３８…ドレーン ３９…ヒータ ４０…バイパス弁 ４２…熱交換器 ４３…クーリングタワー ４４…バイパス ４６…モータ ４８…排気ポンプ ５０…熱交換器 ５２…循環パイプ ５４…逆止弁 ６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…細管 １００…化成スラッジ １０１…乾燥スラッジ １０２…フロアコンベア １０４…トレー １２０…スラッジ乾燥室 １２１，１２５…配管 １２２…蒸気吐出バー １２３…排気扉 １３０…過熱蒸気発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柘植 眞三 愛知県西加茂郡三好町大字三好字植ノ畑58 番地 (72)発明者 小林 幹男 愛知県豊田市河合町４丁目33−７ Ｆターム(参考） 3L113 AA03 AB03 AC05 AC35 BA02 BA37 DA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラッジに含まれた水分を低減するスラ
   ッジ処理方法において、 前記スラッジを容器に収容する第一のステップ；過熱蒸
   気を生成する第二のステップ；前記第一のステップによ
   って容器に収容されたスラッジに含まれる水分を、前記
   第二のステップによって生成された過熱蒸気によって低
   減する第三のステップ；を含むことを特徴とするスラッ
   ジ処理方法。
2. 【請求項２】 スラッジに含まれた水分を低減するスラ
   ッジ処理装置において、 前記スラッジを収容するための収容手段；過熱蒸気を生
   成する過熱蒸気発生手段；前記容器に収容されたスラッ
   ジに含まれる水分を、前記過熱蒸気発生手段によって生
   成された過熱蒸気によって低減する乾燥手段；を備えた
   ことを特徴とするスラッジ処理装置。
3. 【請求項３】 前記収容手段は、コンベア手段上に置か
   れており、該コンベア手段によってスラッジを前記乾燥
   手段に搬送するトレーであり、前記乾燥手段によってス
   ラッジとともに加熱されることを特徴とする請求項２記
   載のスラッジ処理装置。
4. 【請求項４】 前記過熱蒸気発生手段は、熱伝導性の管
   をつずら折り状に折り曲げて形成した加熱管に水を供給
   するとともに、加熱手段によって前記加熱管を加熱して
   過熱蒸気を生成することを特徴とする請求項２又は３の
   いずれかに記載のスラッジ処理装置。
5. 【請求項５】 前記加熱管の管径を、水の供給側から過
   熱蒸気の排出側に行くに従って拡大したことを特徴とす
   る請求項４記載のスラッジ処理装置。