JP2004148253A - 汚泥の脱水ケーキの乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、乾燥効率を向上して乾燥量を増加し、処理を安定化し、乾燥ケーキの乾燥機への固着を防止することができる汚泥の脱水ケーキの乾燥方法を提供する。
【解決手段】汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、脱水ケーキに高分子凝集剤を５重量％以上含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加することを特徴とする汚泥の脱水ケーキの乾燥方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の脱水ケーキの乾燥方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、乾燥効率を向上して乾燥量を増加し、処理を安定化し、乾燥ケーキの乾燥機への固着を防止することができる汚泥の脱水ケーキの乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水処理を行うと、水中の汚濁物質は汚泥として分離、排出される。発生した汚泥は、高分子凝集剤などを添加して調質したのち、汚泥脱水機で処理することにより、脱水ケーキが得られる。脱水ケーキは、そのまま埋立処分される場合もあるが、最終埋立処分地の確保が次第に困難となり、また、埋立処分地の再汚染の懸念や、運搬埋立処分費が年々高騰していることから、大規模な排水、汚泥処理設備では、脱水ケーキの乾燥、焼却まで実施する場合が多くなっている。
しかし、脱水ケーキを乾燥機で乾燥する際には、乾燥機から受ける機械的な力で脱水時に形成されたフロックが崩れ、ケーキが乾燥機の伝熱面などに固着したり、乾燥効率が低下するなどの問題を生じていた。これに対して、従来は適切な対策がなく、脱水ケーキの状態に合わせて乾燥機への投入量を調整したり、あるいは、固着防止のために、焼却灰、消石灰、珪藻土などの無機系の物質を添加していた。しかし、無機系の物質の添加は、焼却灰の量の増加につながっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、乾燥効率を向上して乾燥量を増加し、処理を安定化し、乾燥ケーキの乾燥機への固着を防止することができる汚泥の脱水ケーキの乾燥方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際して、脱水ケーキに高分子凝集剤を５重量％以上含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加することにより、脱水ケーキを再凝集させ、乾燥効率を向上するとともに、固着性を低下させて安定な乾燥処理が可能となることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、脱水ケーキに高分子凝集剤を５重量％以上含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加することを特徴とする汚泥の脱水ケーキの乾燥方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明方法においては、汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、脱水ケーキに高分子凝集剤を５重量％以上含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加する。
本発明方法を適用する汚泥に特に制限はなく、例えば、下水処理汚泥、し尿処理汚泥、上水、用水処理汚泥、排水処理汚泥などを挙げることができる。本発明方法を適用する汚泥の脱水ケーキに特に制限はなく、例えば、上記の汚泥を、遠心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機、真空脱水機などを用いて脱水された脱水ケーキを挙げることができる。本発明方法の適用に際して用いる乾燥機に特に制限はなく、例えば、回転式乾燥機、気流乾燥機のいずれをも用いることができ、また、伝導受熱式乾燥機、熱風受熱式乾燥機のいずれをも用いることができる。
本発明方法に用いるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマーの製造方法に特に制限はなく、例えば、水溶性モノマー及び重合開始剤を溶解した水溶液を、界面活性剤を含む鉱物油の中に撹拌しながら滴下してエマルジョン状とし、不活性ガスをバブリングしたのち、加熱し、重合させることにより製造することができる。本発明方法に用いる水分散型ディスパージョンポリマーの製造方法に特に制限はなく、例えば、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウムなどの無機塩の高濃度の水溶液を調製し、その中へシリカ、炭酸カルシウムなどの非水溶性の無機微粒子を分散させたのち、粉末状の水溶性ポリマーを添加して撹拌することにより製造することができ、あるいは、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウムなどの無機塩の高濃度の水溶液を調製し、その中へシリカ、炭酸カルシウムなどの非水溶性の無機微粒子を分散させた媒体中で、モノマーを重合することによっても製造することもできる。
【０００６】
本発明方法に用いるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマー中に含有される高分子凝集剤の量は、５重量％以上であり、より好ましくは１０重量％以上であり、さらに好ましくは２０〜５０重量％である。Ｗ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマー中に含有される高分子凝集剤の量が５重量％未満であると、脱水ケーキへのＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーの添加に随伴される水の量が多くなり、乾燥に必要な熱エネルギー量が増加して、乾燥効率が低下するおそれがある。
本発明方法に用いるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマー中に含有される高分子凝集剤の種類に特に制限はなく、例えば、ポリマーの構成単位として、（メタ）アクリル酸又はその塩の単位、２−アクリルアミド−２−メチルスルホン酸又はその塩の単位、（メタ）アクリルアミド単位、アクリロニトリル単位、エチレンイミン単位、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの四級化物単位、アクリロニトリル単位から誘導される環状アミジン単位、環状ジメチルジアリルアンモニウムクロライド単位などを有する重合体又は共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物、アルキルアミン−エピクロルヒドリン縮合物、アルキレンジクロライド−ポリアルキレンポリアミン縮合物、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物、キトサンなどを挙げることができる。
本発明方法に用いるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーは、高分子凝集剤を高濃度に含有していても低粘度であり、通常のポンプを用いて供給することができる。本発明方法において、脱水ケーキへのＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーの添加方法に特に制限はなく、例えば、脱水ケーキにＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを滴下又は散布することができ、あるいは、ノズルを利用して噴霧することもできる。脱水ケーキとＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを混合する方法に特に制限はなく、例えば、スクリューコンベア、撹拌翼付混練機、定量フィーダなどを利用して混合することができる。
【０００７】
図１は、本発明方法の実施の一態様の工程系統図である。ケーキヤード１に貯蔵された脱水ケーキが、バケット２により取り出され、ケーキホッパー３に投入される。投入された脱水ケーキの量に応じて、所定量のＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーをケーキホッパー内に散布する。Ｗ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーが添加された脱水ケーキは、定量フィーダ４によりベルトコンベア５上に供給され、スクリューコンベア６まで運ばれる。スクリューコンベア内で、脱水ケーキとＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーが混練され、脱水ケーキの再凝集が起こる。この状態で脱水ケーキはケーキ乾燥機７に供給され、効率的に乾燥される。乾燥された脱水ケーキは、焼却炉に送られて、焼却される。
図２は、本発明方法の実施の他の態様の工程系統図である。脱水ケーキは、乾燥機のスクリューコンベア部８に供給され、スクリューコンベア部の入口で、供給される脱水ケーキの量に応じて、Ｗ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーが添加される。スクリューコンベア部内で、脱水ケーキとＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーが混練され、脱水ケーキの再凝集が起こる。この状態で脱水ケーキは乾燥機のドライヤー部９に移行し、効率的に乾燥される。乾燥された脱水ケーキは、焼却炉１０に送られて、焼却される。焼却炉の排ガスは、熱交換器１１に送られ、ドライヤー部から抜き出された気体との間で熱交換が行われ、余熱の回収により気体が加熱される。加熱された気体は、ドライヤー部のジャケット１２に送られて、脱水ケーキの乾燥に利用される。
本発明方法により脱水ケーキにＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加すると、脱水ケーキの再凝集が起こり、乾燥機などへの付着性が低下し、乾燥効率が向上する。脱水ケーキを再凝集させるために、従来の高分子凝集剤を添加しようとすると、濃度を０．５重量％程度にする必要があり、必要量を添加すると大幅な含水率の増加につながった。本発明方法に用いるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーは、高分子凝集剤が、極めて高濃度の水溶液又は水分散液の液滴として含有され、極めて高濃度の水溶液又は水分散液の液滴は脱水ケーキの表面に吸着され、脱水ケーキの水分により希釈又は溶解が始まり、脱水ケーキと混練される過程で凝集力を発揮する。このために、脱水ケーキの含水率を大きく増加させることなく、再凝集させることができ、固着を防止し、乾燥効率を向上することができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
比較例１
従来は、下水道汚泥集中処理基地において、遠心脱水機を用いてケーキ含水率８０〜９０重量％の脱水ケーキとし、伝熱面積２５０ｍ^２、水分蒸発能力２，３００ｋｇＨ_２Ｏ／ｈの間接加熱式乾燥機を用いて、脱水ケーキを乾燥していた。
乾燥機への脱水ケーキの投入量は２．０ｔ／ｈであり、乾燥機出口の含水率は約３５重量％であったが、乾燥機のディスクでケーキの固化、固着が生ずるために、約３日に１回の割合で運転を停止し、乾燥機の清掃を行う必要があった。
実施例１
脱水ケーキにＷ／Ｏ型エマルジョンポリマーを添加して、乾燥を行った。用いたＷ／Ｏ型エマルジョンポリマーは、ポリアクリルアミド系アニオン性ポリマー３５重量％、水３０重量％、鉱物油３０重量％及び界面活性剤５重量％からなるＷ／Ｏ型エマルジョンポリマーである。
比較例１と同じ条件の脱水ケーキと、比較例１と同じ間接加熱式乾燥機を用い、脱水ケーキをケーキヤードからケーキホッパーに投入したとき、脱水ケーキ１ｔに対してＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー４．０ｋｇを散布し、乾燥機への脱水ケーキの投入量３．０ｔ／ｈで乾燥処理を行った。
乾燥機出口の含水率は約２７重量％であり、１５日間運転を継続したが乾燥機のディスクへのケーキの固化、固着はなく、安定して運転を継続することができた。
実施例２
脱水ケーキに水分散型ディスパージョンポリマーを添加して、乾燥を行った。用いた水分散型ディスパージョンポリマーは、水４７重量部に硫酸アンモニウム３０重量部を溶解し、シリカ３重量部を添加して分散し、この混合液を撹拌しながら、固有粘度が２０ｄＬ／ｇのポリアクリルアミドの粉末２０重量部を添加して３０分間撹拌を続けることにより得られた流動状のスラリーである。
比較例１と同じ条件の脱水ケーキと、比較例１と同じ間接加熱式乾燥機を用い、脱水ケーキをケーキヤードからケーキホッパーに投入したとき、脱水ケーキ１ｔに対して水分散型ディスパージョンポリマー４．０ｋｇを散布し、乾燥機への脱水ケーキの投入量３．０ｔ／ｈで乾燥処理を行った。
乾燥機出口の含水率は約２７重量％であり、１５日間運転を継続したが乾燥機のディスクへのケーキの固化、固着はなく、安定して運転を継続することができた。
比較例１及び実施例１〜２の結果を、第１表に示す。
【０００９】
【表１】

【００１０】
第１表に見られるように、高分子凝集剤を高濃度に含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加しない従来の運転では、脱水ケーキの投入量は２．０ｔ／ｈであり、乾燥機出口の含水率は３５重量％であり、約３日ごとに運転を停止して乾燥機ディスクの清掃を余儀なくされていた。
これに対して、Ｗ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを、添加量が脱水ケーキに対して０．４重量％になるように添加した実施例１及び実施例２においては、従来に比べて脱水ケーキの投入量を５０％増加することが可能であり、しかも、乾燥機出口の含水率が低く、乾燥機ディスクへのケーキの固化、固着がなく、少なくとも１５日以上の連続運転が可能であった。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の汚泥の脱水ケーキの乾燥方法によれば、高分子凝集剤に随伴する水分が少ないので、乾燥機に投入する脱水ケーキの含水率を大幅に増加させることなく、乾燥機における乾燥効率を向上して乾燥量を増加し、得られる乾燥ケーキの含水率を低下して焼却コストを低減し、しかも、乾燥機へのケーキの固着を防いで長期間にわたって安定して運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の実施の一態様の工程系統図である。
【図２】図２は、本発明方法の実施の他の態様の工程系統図である。
【符号の説明】
１ ケーキヤード
２ バケット
３ ケーキホッパー
４ 定量フィーダ
５ ベルトコンベア
６ スクリューコンベア
７ ケーキ乾燥機
８ スクリューコンベア部
９ ドライヤー部
１０ 焼却炉
１１ 熱交換器
１２ ジャケット

Claims (1)

1. 汚泥の脱水ケーキを乾燥機で乾燥するに際し、脱水ケーキに高分子凝集剤を５重量％以上含有するＷ／Ｏ型エマルジョンポリマー又は水分散型ディスパージョンポリマーを添加することを特徴とする汚泥の脱水ケーキの乾燥方法。

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