JP2003185343A - 間接加熱式攪拌乾燥機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理物の水分値や粘性が変動した場合であ
っても、水分値及び粒径がほぼ均一な乾燥汚泥を得るこ
とのできる新規な間接加熱式攪拌乾燥機の運転制御方法
の開発を技術課題とした。 【解決手段】 処理槽１内での被処理物の乾燥状態に応
じて、間接加熱式攪拌乾燥機Ｄに供給する単位時間当た
りの熱量を調節することにより、被処理物の乾燥速度を
調整することを特徴として成り、処理層１内の被処理物
に対して伝導する熱量を常に最適な状態として乾燥中の
被処理物の粒径が大きく変動しないようにすることがで
き、水分値及び粒径を所望なものとした乾燥汚泥を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚泥の乾燥等に供す
る間接加熱式攪拌乾燥機に関するものであり、特に被処
理物の性状が変動した場合であっても、水分値及び粒径
が略均一な乾燥品を得ることのできる間接加熱式攪拌乾
燥機の運転制御方法に係るものである。

【０００２】

【発明の背景】近時、下水処理場、し尿処理場で発生す
る汚泥等を乾燥処理した後、醗酵処理を施すことにより
コンポスト化して有効利用することが広く行われてい
る。そして前記乾燥処理に供する装置の一つのタイプと
して間接加熱式攪拌乾燥機Ｄ′がある。この装置は図３
に示すように、逆円錐状の処理槽１′内に投入された被
処理物を回転翼２′によって混合・攪拌するとともに、
前記処理層１′と、この処理層１′の外周に具えたジャ
ケット外体３′との間に熱媒体を供給することにより処
理層１′内に位置する被処理物を間接的に加熱して乾燥
する装置である。

【０００３】そして前記熱媒体としては加熱蒸気が用い
られることが多く、この場合には従来より、蒸気発生装
置５′で生成された加熱蒸気を、圧力を一定に保った状
態で処理層１′とジャケット外体３′との間に供給する
手法が採られていた。このような手法によると、加熱蒸
気は処理層１′内に位置する被処理物に対して熱を伝導
することによって一部が凝縮して圧力が低下するもので
あり、この凝縮した分の加熱蒸気が随時、処理層１′と
ジャケット外体３′との間に追加供給されるというもの
であった。

【０００４】しかしながら間接加熱式攪拌乾燥機Ｄ′を
用いたこのような従来手法によると、以下に示すような
問題点があった。すなわち性状の異なる被処理物（例え
ば下水汚泥８８％Ｗ．Ｂ．、し尿汚泥８６％Ｗ．Ｂ．、
浄化槽汚泥７５％Ｗ．Ｂ．の被処理物）を扱う場合に
は、処理槽１′内に投入される汚泥等の粘性、水分値が
変化すると被処理物の伝熱係数が変化するため、乾燥品
の水分値や形状にばらつきが生じてしまう。具体的には
乾燥汚泥の目標水分値１５％Ｗ．Ｂ．に対して８％Ｗ．
Ｂ．以下となったり、２０％Ｗ．Ｂ．以上となったりし
てばらつきが生じ、また乾燥汚泥の目標粒径１〜２ｍｍ
に対して０．３ｍｍ以下となったり、５〜６ｍｍ以上と
なったりしてばらつきが生じてしまう。そしてこのよう
な問題を引き起こしてしまう原理は次のようなものであ
る。すなわち、乾燥途中の汚泥が処理槽１′内に位置す
る状態でこの乾燥途中の汚泥よりも粘性及び水分値の高
い汚泥が投入された場合には、処理層１′内の水分値が
上昇するため粒状化していた被処理物の粒径が増大し
て、被処理物全体の表面積が減少することとなる。この
結果伝熱係数が減少して加熱蒸気の凝縮が起きにくくな
るため、新たな加熱蒸気の供給が行われにくくなり、乾
燥速度が低下して乾燥汚泥の粒径が加速度的に増大して
しまうこととなる。一方、乾燥途中の汚泥が処理槽１′
内に位置する状態でこの乾燥途中の汚泥よりも粘性及び
水分値の低い汚泥が投入された場合には、処理層１′内
の水分値が減少するため粒状化していた被処理物の粒径
が更に縮小して、被処理物全体の表面積が増加すること
となる。この結果伝熱係数が増加して加熱蒸気の凝縮が
起き易くなるため、新たな加熱蒸気が次々に供給され、
乾燥速度が上昇して乾燥汚泥の粒径が加速度的に縮小し
てしまうこととなる。なお排出口１４′の後段にバグフ
ィルタを具えている場合には、過度に微細化し、いわば
粉体となってしまった乾燥汚泥がこのバグフィルタを目
詰まりさせてしまうこともあった。また再資源化の観点
からみると、この種の乾燥汚泥は、肥料メーカー等に納
入された後、適宜醗酵処理及び他の成分とのブレンドが
行われるものであり、粉体となった状態ではこれらの操
作に適さなくなってしまう。

【０００５】このように間接加熱式攪拌乾燥機Ｄ′の従
来の運転方法によると、被処理物の粘性及び水分値の変
化に起因する乾燥速度の変動を抑えることができないた
めに、被処理物の粒径及び水分値が加速度的に一方向に
変化し、均一な乾燥汚泥を得ることができない。そして
このようなことから間接加熱式攪拌乾燥機Ｄ′の無人運
転は行われていないのが実状である。

【０００６】

【開発を試みた技術的課題】本発明はこのような背景を
認識してなされたものであって、被処理物の水分値や粘
性が変動した場合であっても、水分値が一定であり、且
つ粒径が均一な乾燥汚泥を得ることのできる新規な間接
加熱式攪拌乾燥機の運転制御方法の開発を技術課題とし
たものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
間接加熱式攪拌乾燥機の運転制御方法は、処理槽内に投
入された被処理物を回転翼によって混合・攪拌するとと
もに、前記処理層と、この処理層の外周に具えたジャケ
ット外体との間に熱媒体を供給することにより被処理体
を間接的に加熱して乾燥する間接加熱式攪拌乾燥機にお
いて、前記処理槽内での被処理物の乾燥状態に応じて、
間接加熱式攪拌乾燥機に供給する単位時間当たりの熱量
を調節することにより、被処理物の乾燥速度を調整する
ことを特徴として成るものである。この発明によれば、
処理層内の被処理物に対して伝導する熱量を常に最適な
状態として乾燥中の被処理物の粒径が大きく変動しない
ようにすることができ、水分値及び粒径を所望なものと
した乾燥汚泥を得ることができる。

【０００８】また請求項２記載の間接加熱式攪拌乾燥機
の運転制御方法は、前記要件に加え、前記被処理物の乾
燥状態は、処理槽内温度及び排気温度により判断するこ
とを特徴として成るものである。この発明によれば、既
存の間接加熱式攪拌乾燥機に温度センサを追加した簡素
な構成を採ることにより、水分値及び粒径を所望なもの
とした乾燥汚泥を得ることができる。

【０００９】更にまた請求項３記載の間接加熱式攪拌乾
燥機の運転制御方法は、前記要件に加え、前記処理槽内
温度及び排気温度の基準値を予め設定しておき、これら
処理槽内温度及び排気温度の基準値から作成したマトリ
ックスに従って処理層に供給する単位時間当たりの熱量
を調節するようにしたことを特徴として成るものであ
る。この発明によれば、複雑なデータ処理を行うことな
く、処理層に供給する単位時間当たりの熱量を段階的に
設定することができる。

【００１０】更にまた請求項４記載の間接加熱式攪拌乾
燥機の運転制御方法は、前記要件に加え、前記処理層に
供給する単位時間当たりの熱量の調節は、加熱蒸気の流
量を調節することにより行うことを特徴として成るもの
である。この発明によれば、処理槽内に位置する被処理
物へ伝導する熱量を迅速に調節することができる。そし
てこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課
題の解決が図られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の間接加熱式攪拌乾燥
機の運転制御方法について基本となる実施の形態に基づ
いて説明するものであり、まず間接加熱式攪拌乾燥機Ｄ
の構成について説明した後、この装置の作動態様と併せ
て運転制御方法について説明する。図中符号Ｄで示すも
のが間接加熱式攪拌乾燥機Ｄであり、この装置は、逆円
錐状の処理槽１内に投入された被処理物を回転翼２によ
って混合・攪拌するとともに、前記処理層１と、この処
理層１の外周に具えたジャケット外体３との間に熱媒体
を供給することにより処理層１内に位置する被処理体を
間接的に加熱して乾燥品を得る装置である。またこの実
施の形態では、前記熱媒体として加熱蒸気を用いるもの
であり、このための蒸気発生装置５を間接加熱式攪拌乾
燥機Ｄの周辺機器として具えるものである。

【００１２】以下間接加熱式攪拌乾燥機Ｄの構成要素に
ついて詳しく説明する。まず前記処理槽１は金属板を適
宜逆円錐形に加工して成るものであり、この処理層１の
外側ほぼ全域に対して適宜の間隔をあけて同様の逆円錐
形のジャケット外体３を配し、これら処理槽１及びジャ
ケット外体３の上部開口部を天板１１によって塞ぐこと
により、処理槽１の内部空間を密閉空間とするものであ
る。

【００１３】また前記処理層１とジャケット外体３との
間には適宜ジャマ板１２を設けることにより両部材の連
結を図るとともに、熱媒体の通過経路を形成する。そし
てジャケット外体３の上部には流入管３１を取り付ける
とともに、この流入管３１に蒸気発生装置５を接続す
る。またこれら流入管３１と蒸気発生装置５との間には
コントロールバルブＶ及び流量計６を具える。一方、ジ
ャケット外体３の下部には流出管３２を取り付けるとと
もに、この流出管３２に、外部へ通じる管路を接続す
る。更にまた前記天板１１には投入口１３及び排気口１
４を形成するとともに、処理層１の最下部に排出口１５
を形成する。

【００１４】また前記天板１１上にはモータＭ及び減速
機２１を具えるとともに、この減速機２１の出力軸を処
理槽１内に配した回転軸２２に連結する。そしてこの回
転軸２２に、幅細のリボン翼２３二本を位相を１８０°
ずらした状態で取り付けることにより回転翼２を構成す
るものである。因みに前記リボン翼２３については、一
本のみを回転翼２に具えるような構成とすることもでき
る。更に前記処理層１内には渦流ブレーカ２４を具える
ものであり、この渦流ブレーカ２４は、リボン翼２３の
作用により処理層１の内壁に沿って上昇してきた被処理
物を中央部に移動させ落下させるための部材である。な
お処理層１内を減圧させて乾燥を行う場合には、前記排
気口１４の後段側にコンデンサ、真空ポンプ等の補機類
を設けるものとする。

【００１５】そして前記処理層１に対して適宜の個所に
温度センサ７を具えるものであり、この温度センサ７の
検出部を処理層１の内部空間に位置させる。また前記排
気口１４に接続される管路Ｔにも温度センサ８を具える
ものであり、この温度センサ８の検出部を管路Ｔの内部
空間に位置させる。そしてこれら温度センサ７、８及び
前記流量計６はシーケンサ９に接続されるものであり、
更にシーケンサ９によって前記コントロールバルブＶの
開度が調節されるものである。

【００１６】本発明の適用対象である間接加熱式攪拌乾
燥機Ｄは、一例として上述したように構成されるもので
あり、以下本発明の間接加熱式攪拌乾燥機の運転制御方
法について説明する。なおこの説明においては、一例と
して被処理物たる汚泥Ｐ（下水汚泥８８％Ｗ．Ｂ．、し
尿汚泥８６％Ｗ．Ｂ．、浄化槽汚泥７５％Ｗ．Ｂ．）に
乾燥処理を施して、水分値１５％Ｗ．Ｂ、粒径１〜２ｍ
ｍの乾燥汚泥を得ることを目的として間接加熱式攪拌乾
燥機Ｄを運転するものとした。 （１）初期操作 まず蒸気発生装置５において生成される加熱蒸気の圧力
（温度）を設定するものであり、この実施の形態では一
例として５ｋｇ／ｃｍ² （１５０℃）に設定するものと
する。そして蒸気発生装置５で生成された加熱蒸気を流
入管３１を通じて処理槽１とジャケット外体３との間に
供給するものであり、このとき流量計６によって加熱蒸
気の流量を監視する。そして、この実施の形態では加熱
蒸気の流量が一例として４２０ｋｇ／ｈとなるようにコ
ントロールバルブＶの開度を調節する。前記加熱蒸気は
ジャマ板１２によって形成された流路を通過しながら処
理層１に熱を伝達し、やがて一部が凝縮して水になった
状態で順次流出口３２から排出される。

【００１７】（２）被処理物の投入 前述のような初期操作が成された後、温度センサ７によ
る処理層１内の温度検出値が、所定の値となった時点で
被処理物の一例である汚泥Ｐを投入口１３から処理層１
内に供給する。処理層１内に投入された汚泥Ｐは、回転
翼２の作用によって処理層１の内壁に沿って上昇し、最
上部に至ると渦流ブレーカ２４によって中央部に移動さ
せられてここから落下するといった循環動作を継続す
る。この際、汚泥Ｐに対しては処理層１を通じて加熱蒸
気の熱が伝導されるため水分が蒸発し、汚泥Ｐは水分値
が低下して徐々に細粒化してゆく。なお汚泥Ｐから蒸発
した水分を含んだ処理層１内の雰囲気は排出口１４から
管路Ｔを通じて外部に排出される。

【００１８】（３）被処理物の性状判断と熱量調節 そしてこのような汚泥Ｐの乾燥処理の際に、温度センサ
７によって検出される処理槽１の内部温度及び温度セン
サ８によって検出される排気の温度から、汚泥Ｐの乾燥
状態をシーケンサ９が判断するものである。この実施の
形態では、処理槽１の内部温度及び排気の温度の基準値
を予め設定しておき、これら処理槽１の内部温度及び排
気の温度の基準値から作成した図２に示すようなマトリ
ックスに従って、処理層１に供給する単位時間当たりの
熱量を調節するようにした。すなわち処理槽１の内部温
度が基準値よりも高く、且つ排気の温度が基準値よりも
高い場合には汚泥Ｐが過乾燥傾向にあるものと判断し、
逆に処理槽１の内部温度が基準値よりも低く、且つ排気
の温度が基準値よりも低い場合には汚泥Ｐが未乾燥傾向
にあるものと判断するものである。

【００１９】具体的には処理層１に供給する単位時間当
たりの熱量を一例として三段階（流量多、流量中、流量
少）に設定するものであり、処理槽１の内部温度が６８
℃未満であり、且つ排気温度が７５℃未満の場合には、
コントロールバルブＶの開度を調節して加熱蒸気の単位
時間当たりの流量を４５０ｋｇ／ｈ（流量多）とする。
また処理槽１の内部温度が６８℃未満であり、且つ排気
温度が７５℃以上の場合には、加熱蒸気の単位時間当た
りの流量を４２０ｋｇ／ｈ（流量中）とする。更にまた
処理槽１の内部温度が６８℃以上であり、且つ排気温度
が７５℃未満の場合にも、加熱蒸気の単位時間当たりの
流量を４２０ｋｇ／ｈ（流量中）とする。更にまた処理
槽１の内部温度が６８℃以上であり、且つ排気温度が７
５℃以上の場合には、加熱蒸気の単位時間当たりの流量
を３００ｋｇ／ｈ（流量少）とする。なおここでは処理
層１に供給する単位時間当たりの熱量を三段階（流量
多、流量中、流量少）に設定するようにマトリックスを
作成したが、処理槽１の内部温度及び排気の温度の基準
値を更に細かく設定することにより、処理層１に供給す
る単位時間当たりの熱量を更に多段階に設定するように
してもよい。

【００２０】このように処理層１に供給する単位時間当
たりの熱量を調節することにより、処理槽１内に位置す
る被処理物の乾燥速度が調節されるものであって、処理
層１に供給する単位時間当たりの熱量が多く、加熱蒸気
と被処理物との温度差が大きい場合には乾燥速度は速く
なり、逆に処理層１に供給する単位時間当たりの熱量が
少なく、加熱蒸気と被処理物との温度差が小さい場合に
は乾燥速度は遅くなるものである。

【００２１】（４）被処理物の性状が変わった時の動作 次に乾燥途中の汚泥Ｐが処理槽１内に位置する状態で性
状の異なる汚泥Ｐが追加投入された場合の、本発明の運
転制御方法による間接式攪拌乾燥機Ｄの動作について説
明する。

【００２２】（ｉ）粘性及び水分値の高い汚泥が投入さ
れた場合 まず乾燥途中の汚泥Ｐが処理槽１内に位置する状態でこ
の乾燥途中の汚泥Ｐよりも粘性及び水分値の高い汚泥が
投入された場合、具体的には浄化槽汚泥（７５％Ｗ．
Ｂ．）の乾燥途中に下水汚泥（８８％Ｗ．Ｂ．）が投入
されたような場合について説明する。この場合には、処
理層１内の水分値が上昇するため粒状化していた汚泥Ｐ
の粒径が増大して、汚泥Ｐ全体の表面積が減少すること
となる。この結果伝熱係数が減少して処理槽１の内部温
度が下降し、更に排気温度も下降する。そしてこのとき
の温度センサ７、８の検出値を前記図２に示したマトリ
ックスにあてはめて乾燥速度が調整されるものであり、
シーケンサ９によりコントロールバルブＶの開度を調節
して処理槽１に供給する単位時間当たりの熱量を調節す
る。ここでは処理槽１に供給する単位時間当たりの熱量
を増加することにより乾燥速度を増すものであり、処理
槽１内に位置する汚泥Ｐの水分値を速やかに低下させる
ことになるため、汚泥Ｐの粒径が加速度的に増大してし
まうのを防ぐことができる。

【００２３】（ii）粘性及び水分値の低い汚泥が投入さ
れた場合 次に乾燥途中の汚泥Ｐが処理槽１内に位置する状態でこ
の乾燥途中の汚泥Ｐよりも粘性及び水分値の低い汚泥が
投入された場合、具体的には下水汚泥（８８％Ｗ．
Ｂ．）の乾燥途中に浄化槽汚泥（７５％Ｗ．Ｂ．）が投
入されたような場合について説明する。この場合には、
処理層１内の水分値が下降するため粒状化していた汚泥
Ｐの粒径が縮小して、汚泥Ｐ全体の表面積が増加するこ
ととなる。この結果伝熱係数が増加して処理槽１の内部
温度が上昇し、更に排気温度も上昇する。そしてこのと
きの温度センサ７、８の検出値を前記図２に示したマト
リックスにあてはめて乾燥速度が調整されるものであ
り、シーケンサ９によりコントロールバルブＶの開度を
調節して処理槽１に供給する単位時間当たりの熱量を調
節する。ここでは処理槽１に供給する単位時間当たりの
熱量を減少することにより乾燥速度を低下させるもので
あり、処理槽１内に位置する汚泥Ｐの水分値を速やかに
上昇させることとなるため、汚泥Ｐの粒径が加速度的に
縮小してしまうのを防ぐことができる。

【００２４】そして本発明の間接加熱式攪拌乾燥機の運
転制御方法によると、乾燥汚泥の目標上限水分値１５％
Ｗ．Ｂ．、目標粒径１〜２ｍｍに対して、平均水分１０
〜１３％Ｗ．Ｂ．、平均粒径０．８〜１．２ｍｍと、非
常にばらつきの少ない乾燥汚泥を得ることができた。

【００２５】

【他の実施の形態】本発明は上述した実施の形態を基本
となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的
思想に基づいて以下に示すような実施の形態を採ること
もできる。まず上述した基本となる実施の形態では、処
理層１に供給する単位時間当たりの熱量の調節を、加熱
蒸気の流量を調節することにより行ったが、加熱蒸気の
温度を変化させることにより行うようにしてもよく、更
に加熱蒸気の流量と圧力（温度）との双方を調節するこ
とにより行うようにしてもよい。また上述した基本とな
る実施の形態では、熱媒体として加熱蒸気を用いたが、
温水を使用するようにしてもよい。

【００２６】更にまた上述した基本となる実施の形態で
は、被処理物の乾燥状態を、処理槽１の内部温度及び排
気温度により判断するようにしたが、回転翼２における
モータＭの負荷変動を検出することによって判断するよ
うにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、被処理物の性状が変動
した場合であっても、水分値が一定であり且つ粒径が均
一な乾燥品を得ることができ、この結果間接加熱式攪拌
乾燥機Ｄの無人運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象である間接加熱式攪拌乾燥機
を示す骨格図である。

【図２】処理槽に供給する加熱蒸気の単位時間当たりの
流量を決定するためのマトリックスである。

【図３】従来の間接加熱式攪拌乾燥機を示す骨格図であ
る。

【符号の説明】

Ｄ 間接加熱式攪拌乾燥機 １ 処理槽 １１ 天板 １２ ジャマ板 １３ 投入口 １４ 排気口 １５ 排出口 ２ 回転翼 ２１ 減速機 ２２ 回転軸 ２３ リボン翼 ２４ 渦流ブレーカ ３ ジャケット外体 ３１ 流入管 ３２ 流出管 ５ 蒸気発生装置 ６ 流量計 ７ 温度センサ ８ 温度センサ ９ シーケンサ Ｍ モータ Ｐ 汚泥 Ｔ 管路 Ｖ コントロールバルブ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L113 AA04 AB06 AC04 AC05 AC24 AC48 AC49 AC50 AC58 AC67 BA37 CB23 DA08 DA24 4D059 AA02 AA05 BD11 BD19 BD24 BJ04 BJ14 EA10 EA20 EB02 EB20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内に投入された被処理物を回転翼
   によって混合・攪拌するとともに、前記処理層と、この
   処理層の外周に具えたジャケット外体との間に熱媒体を
   供給することにより被処理体を間接的に加熱して乾燥す
   る間接加熱式攪拌乾燥機において、前記処理槽内での被
   処理物の乾燥状態に応じて、間接加熱式攪拌乾燥機に供
   給する単位時間当たりの熱量を調節することにより、被
   処理物の乾燥速度を調整することを特徴とする間接加熱
   式攪拌乾燥機の運転制御方法。
2. 【請求項２】 前記被処理物の乾燥状態は、処理槽内温
   度及び排気温度により判断することを特徴とする請求項
   １記載の間接加熱式攪拌乾燥機の運転制御方法。
3. 【請求項３】 前記処理槽内温度及び排気温度の基準値
   を予め設定しておき、これら処理槽内温度及び排気温度
   の基準値から作成したマトリックスに従って処理層に供
   給する単位時間当たりの熱量を調節するようにしたこと
   を特徴とする請求項２記載の間接加熱式攪拌乾燥機の運
   転制御方法。
4. 【請求項４】 前記処理層に供給する単位時間当たりの
   熱量の調節は、加熱蒸気の流量を調節することにより行
   うことを特徴とする請求項１、２または３記載の間接加
   熱式攪拌乾燥機の運転制御方法。