JP2007021298A - 汚泥処理装置と汚泥処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冬季において汚泥のろ過性が悪くなった場合であっても、殊更余分な燃料を必要とせず、処理コストの上昇を防止可能な汚泥処理方法と汚泥処理装置を提供する。
【解決手段】アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体が送給される凍結融解槽３と、アンモニア吸収冷凍機の排熱を利用可能かつ汚泥を供給可能な加温装置７と、この加温装置７にて加温された汚泥を脱水処理する脱水処理装置６とを有する汚泥処理装置。
【選択図】図１

Description

本発明は汚泥処理装置と汚泥処理方法に関し、詳しくは、アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体が送給される凍結融解槽を有する汚泥処理装置と汚泥処理方法に関する。

汚泥処理をする場合、汚泥は大量の水分を含んでいるため、汚泥から固液分離して水分を除去する必要がある。しかし、汚泥の性状は種々の有機質、無機質を含んでいるため、その多くがゼラチン状をしており、ろ過性が悪い。特に、冬季はろ過性が悪くなって脱水処理効率が低下する。これを改善するため、一般には、汚泥中に蒸気を注入して加温して脱水効率を高くする方法が採用されている。

これに対して、無機系凝集剤を加えてろ過性を高める方法もあるが、薬品注入により処分汚泥が増量するという問題があり、必ずしも好ましい方法ではない。

そこで、薬品注入を行う必要がなく、固液分離効率のよい凍結融解処理法の採用が考えられている（例えば、特許文献１）。この凍結融解処理法は、処理を行うに際して、かなりの量のエネルギーを消費するため、冷凍機としては、従来の冷凍機よりも低環境負荷のアンモニア吸収冷凍機を用いることが好ましいとされ、これにより、低環境負荷な排水処理を実施することが提案されている。

更に、凍結融解処理の回数を低減して省エネルギーを達成するため、プレコート脱水処理法を採用することが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−２５２７００号公報 特開２００３−３４０２１７号公報

しかしながら、上記従来技術を用いた場合、特に冬季においては汚泥のろ過性の低下を改善すべく、汚泥を加温するため必要な蒸気を確保するのに、余分な燃料を必要とし、処理コストの上昇をもたらしていた。

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明の目的は、冬季において汚泥のろ過性が悪くなった場合であっても、殊更余分な燃料を必要とせず、処理コストの上昇を防止可能な汚泥処理装置と汚泥処理方法を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る汚泥処理装置の特徴構成は、アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体が送給される凍結融解槽と、前記アンモニア吸収冷凍機の排熱を利用可能かつ汚泥を供給可能な加温装置と、この加温装置にて加温された汚泥を脱水処理する脱水処理装置とを有することにある。

この構成によれば、凍結融解槽に冷熱媒体を送給するアンモニア吸収冷凍機から発生する排熱を加温装置に送給された汚泥の加温に利用できるので、殊更余分な燃料を用いて汚泥を加温する必要がなく、従って、処理コストの上昇を抑えることができ、それでいて、冬季において汚泥のろ過性が悪くなった場合であっても効率よく脱水処理できる。

その結果、冬季において汚泥のろ過性が悪くなった場合であっても、殊更余分な燃料を必要とせず、処理コストの上昇を防止可能な汚泥処理装置を提供することができた。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、前記加温装置にて加温された汚泥とが、混合されて脱水処理装置に送給されるようになっていることが好ましい。

この構成によれば、一層効率よく脱水処理ができ、処理コストの低減を図ることができる。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、凍結融解処理しない汚泥とが共に前記加温装置に送給されて混合され加温されるようになっていてもよい。

この構成によっても、一層効率よく脱水処理ができ、処理コストの低減を図ることができる。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、前記加温装置にて加温された汚泥とが、混合後脱水処理装置に送給されると共に、前記凍結融解槽にて凍結融解処理しない汚泥が、前記加温装置にて加温され、脱水処理装置に送給されるようになっていてもよい。

この構成によっても、一層効率よく脱水処理ができて、処理コストの低減を図ることができる。

前記加温装置が、前記アンモニア吸収冷凍機を構成する凝縮器から冷却塔へ送給される冷却水と、前記アンモニア吸収冷凍機から排出される蒸気ドレインとのいずれか一方または双方の送給を受けるようになっていることが好ましい。

この構成によれば、アンモニア吸収冷凍機を構成する凝縮器から冷却塔へ送給される冷却水は量的に充分であるため、冬季におけるように汚泥の温度が５℃程度になっている場合でも確実に加温でき、例えば、凍結融解処理量の約５倍量程度の約５℃の汚泥を約２８〜３０℃程度に加温することができ、凍結融解処理した汚泥を脱水する場合には、速いろ過速度を確保することができる。更に、アンモニア吸収冷凍機から排出される蒸気ドレインを利用することにより、一層高い温度に加温することができ、より速いろ過速度を確保することができる。

又、本発明に係る汚泥処理方法の特徴構成は、アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体を凍結融解槽に送給し、前記アンモニア吸収冷凍機の排熱を加温装置に送給して利用すると共に、この加温装置に汚泥を供給し、この加温装置にて加温された汚泥を脱水処理装置にて脱水処理することにある。

この構成によれば、冬季において汚泥のろ過性が悪くなった場合であっても、殊更余分な燃料を必要とせず、処理コストの上昇を防止可能な汚泥処理方法を提供することができる。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥と、前記加温装置にて加温した汚泥とを混合して脱水処理装置に送給することが好ましい。

この構成によれば、一層効率よく脱水処理ができ、処理コストの低減を図ることができる。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥を、凍結融解処理しない汚泥と共に前記加温装置に送給して混合し加温することであってもよい。

この構成によっても、効率の高い脱水処理ができ、処理コストの低減を図ることができる。

前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥と、前記加温装置にて加温した汚泥とを混合して脱水処理装置に送給すると共に、前記凍結融解槽にて凍結融解処理しない汚泥を、前記加温装置にて加温して脱水処理装置に送給することであってもよい。

この構成によっても、効率の高い脱水処理ができ、処理コストの低減を図ることができる。

前記アンモニア吸収冷凍機を構成する凝縮器から冷却塔へ送給される冷却水と、前記アンモニア吸収冷凍機から排出される蒸気ドレインとのいずれか一方または両方を、前記加温装置に送給することが好ましい。

冬季におけるように汚泥の温度が５℃程度になっている場合でも、確実に加温できて脱水速度を早くすることができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置の概略要部構成を示し、図２は凍結融解装置の概略全体構成を示す。まず、脱水処理の対象となる汚泥１は汚泥貯留槽２に一旦貯留・沈殿され、ここで重力沈殿させ、濃縮される。この沈殿汚泥を、更に濃縮槽（図示略）に送給して濃縮を促進させてもよい。濃縮された汚泥は、冷熱媒体の送給を受ける凍結融解槽３に送られ、凍結と融解が繰り返されて、固液分離され脱水されることになるが、その際、後述するように、三方弁４の切り替えにより、濃縮汚泥の一部を加温装置７に送給させることにより加温して、凍結融解処理した汚泥と混合するようになっている。もとより、汚泥の性状によっては、汚泥貯留槽２を経由することなく、凍結融解槽３あるいは加温装置７に直接送給してもよい。

凍結融解槽３に送給された濃縮汚泥は効果的に固液分離されるが、その場合、上澄液を排出させることにより、後工程の脱水処理装置６による脱水処理効率を高めることができる。凍結融解槽３の内部では、図２に示すアンモニア吸収冷凍機１６に接続され、冷媒（約−１０〜−３０℃程度に冷却されている不凍液）が通流される伝熱管３ａが稠密に配置されており、この伝熱管３ａを通して汚泥を凍結する。凍結終了後、加温された熱媒体を伝熱管３ａに通流させて融解を行い、汚泥の固液分離を行う。これら凍結融解処理は、単一の凍結融解槽を用いて逐次処理してもよいし、一対の凍結融解槽を用いて、一方の凍結融解槽で汚泥の凍結処理を行いながら、他方の凍結融解槽で凍結された汚泥を融解処理するようにしてもよい。

アンモニア吸収冷凍機１６は、近接するガスタービン・コージェネレーションシステム等からの排ガスから得られる蒸気を利用して駆動することができ、このようにすると、省エネルギーを向上できて好ましい。

凍結融解槽３による処理では、汚泥の固液分離性が高く、短時間（例えば、３０分程度）で界面が形成され、融解が進行すると同時に界面が形成され始める。そこで、融解処理後、上澄液５と濃縮された凍結融解汚泥とに容易に分離できる。上澄液５を分離・除去することによる濃縮は、凍結融解槽３にて行ってもよいし、凍結融解処理した汚泥を一旦貯留する凍結融解汚泥貯槽（図示略）を設けて、ここで分離・除去して行ってもよい。

凍結融解槽３にて処理された汚泥は、上記したように、汚泥の固液分離性が高いため、次工程における加圧ろ過式の脱水処理装置６での脱水処理時のろ過速度は速くなる。従って、従来の脱水処理装置に比べて、より小型の脱水処理装置で済み、脱水処理によるエネルギー負荷も少なくて済む。

更に、凍結融解槽３にて処理された汚泥を、脱水処理装置６のろ布の表面に圧送しプレコートする。この場合、凍結融解槽３にて処理された汚泥は、互いに凝集して粗大な粒子状になっているため、ろ布表面が目詰まりすることがない。しかも、融解処理された汚泥は、ある程度加温されているので、冬季の汚泥であっても、その粘度はそれほど低いものではない。例えば、凍結融解処理した汚泥の１／２量である２ｍ³ を予め脱水処理装置６に送給してプレコートし、次いで、残りの２ｍ³ と加温装置７により加温した汚泥とを脱水処理装置６に送給することにより、速いろ過速度で脱水処理することができる。

次いで、三方弁４の切り替えにより、濃縮汚泥の一部を加温装置７に送給させることにより加温し、加温された汚泥を脱水処理装置６に送給する。これにより、粘度の高い冬季においても汚泥の粘度が低くなり、脱水処理装置６でのろ過速度が促進される。この加温装置７は、凍結融解槽３に冷媒あるいは熱媒体を送給するアンモニア吸収冷凍機からの冷却水中の排熱あるいは蒸気ドレインを用いて、汚泥を加熱する。従って、新たに熱源を必要としないので、処理コストの大幅な上昇が生じることがない。

アンモニア吸収冷凍機１６の排熱の利用につき、図２を参照して詳細に説明する。アンモニア吸収冷凍機１６は、冷媒となるアンモニアを放熱液化する凝縮器Ｃと、アンモニアを蒸発させる蒸発器Ｅと、この蒸発器Ｅで蒸発したアンモニア蒸気を吸収剤である水に吸収させる吸収器Ａとを備えて構成されている。この吸収器Ａにより冷媒を十分に含んだアンモニア水溶液を溶液ポンプ（図示略）で加圧して送給される発生器と、アンモニア濃度を高めてこれを凝縮器Ｃに送る精留器とを備えさせてもよい。

高圧、高濃度アンモニア蒸気は凝縮器Ｃに送られ、ここで冷却塔Ｔからの冷却水と熱交換されて凝縮液化される。凝縮器Ｃに、凝縮しないガス成分を除去する抽気装置を設けてもよい。不凝縮ガスは凝縮あるいは吸収など伝熱特性を低下させるので、これを除去すると、伝熱特性を良好に維持できて都合がよい。尚、図２で図番１４は冷却水を送る冷却水ポンプである。

更に、蒸発器Ｅと吸収器Ａにはブライン回路が接続されている。このブライン回路は、低温の冷ブラインタンク１１と冷ブラインを送給する冷ブラインポンプ１２とからなる冷ブライン回路Ｂ１と、高温の温ブラインタンク９と温ブラインを送給する温ブラインポンプ１０とからなる温ブライン回路Ｂ２とを備えていると共に、温ブライン回路Ｂ２と冷ブライン回路Ｂ１とを切り換える一対の冷温切換バルブ１３，１３’が設けられている。そして、蒸発器Ｅには冷ブライン回路Ｂ１が接続されていると共に、吸収器Ａには温ブライン回路Ｂ２が接続されている。凍結融解槽２に送給された汚泥を凍結するときには、吸収冷凍機１６の蒸発器Ｅで冷却された冷ブラインが直接凍結融解槽３に送り込まれて汚泥を凍結する。尚、図番１７は蓄熱槽であり、例えば、夏期の夜間に冷熱をこの蓄熱槽に導いて氷蓄熱を行い、冬期の夜間に温熱を蓄熱槽に導き、温水として蓄熱するように利用する。もっとも、蓄熱槽１７は本実施形態において必ずしも必要ではないが、これを設けておくと、熱の有効利用ができ消費電力の低減につながって都合がよい。図番８，８’は、蓄熱槽１７を利用するための切り換えバルブであり、図番１５はブライン熱交換機である。

そして、凝縮器Ｃから冷却塔Ｔへ送給される冷却水１８とアンモニア吸収冷凍機１６から排出される蒸気ドレイン１９とが、汚泥貯留槽２で濃縮され凍結融解槽３に送られる汚泥の加温に、直接あるいは熱交換されて利用されるようになっている。

凝縮器Ｃから冷却塔Ｔへ送給される冷却水１８は量的に充分であり、しかも装置配管上取り出し易くなっていて、通常、約３５〜４０℃程度であり、凍結融解処理量の約５倍量程度の汚泥（冬季で約５℃）を約２８〜３０℃程度に加温することができる。そして、凍結融解処理した汚泥を上記したように脱水処理装置６で脱水する場合に、速いろ過速度を確保することができる。

なお、凝縮器Ｃから冷却塔Ｔへ送給される冷却水１８は、冷却塔Ｔで熱を放出し、ブラインヒーターで温ブラインの加温に利用されていたが、この冷却水は流量が多いものの、凝縮器Ｃの出口温度がやや低いため、低温で大量の汚泥の加温には充分でない場合がある。そこで、接続しているガスタービン・コージェネレーション（ＣＧＳ）から得られる蒸気をアンモニア吸収冷凍機１６に供給した後に得られる蒸気ドレインは、温度が高いため、これと上記した凝縮器Ｃから冷却塔Ｔへ送給される冷却水１８との併用をすることが好ましい。もっとも、この蒸気ドレインは、一般にエコノマイザ（図示略）を経てボイラー（図示略）に給水されるので、多くの量を利用できないことがあるが、このように併用すれば、低温（約５℃程度）の冬季でも、汚泥を３０〜４０℃程度にまで確実に加温することができる。汚泥の４０℃を越える加温は、脱水機ろ過板の耐熱性の問題から好ましくない。

脱水処理された脱水汚泥は、必要に応じて破砕機により所定以下の大きさに破砕され、建築資材などとして利用したり、廃棄物処理したりすることができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置の概略要部構成を示す。この実施形態では、凍結融解処理した汚泥と、汚泥貯留槽２にて濃縮された汚泥とを共に加温槽７にて加温し、加温され混合された汚泥を脱水処理装置６にて脱水するようにしている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。このようにすることにより、脱水処理装置６において、一層ろ過速度の速い脱水処理を可能にできる。

＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置の概略要部構成を示す。この実施形態は、第１実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置に加えて、処理対象である濃縮汚泥の一部を、凍結融解槽３にて凍結融解処理することなく、加温装置７にて加温して、脱水処理装置６に送給する。このようにしても、一層効率よく脱水処理ができて、処理コストの低減を図ることができる。

＜第４実施形態＞
この実施形態では、図５に示すように、第２実施形態に係る凍結融解処理方法に用いる装置に加えて、処理対象である濃縮汚泥の一部を、凍結融解槽３にて凍結融解処理することなく、加温装置７にて加温して、脱水処理装置６に送給する。このようにしても、一層効率よく脱水処理ができて、処理コストの低減を図ることができる。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態において、脱水処理装置としては、ろ布上に汚泥を載置して加圧しながらろ過する加圧ろ過式の他、多数のロールに２枚のろ布を組み込み、ろ布を走行させて脱水するベルトプレス法式や遠心脱水方式、更には、スクリュープレス方式、多重円板形脱水機など各種方式の脱水処理装置を使用することができる。
（２）上記実施形態において、用いる冷凍機をアンモニア吸収冷凍機としているが、電動圧縮式冷凍機の排熱を用いて汚泥加温を行うこともできる。

本発明の第１実施形態に係る汚泥処理方法を説明する概略要部構成図 アンモニア吸収冷凍機の排熱の利用を説明する凍結融解装置の概略全体構成図 本発明の第２実施形態に係る汚泥処理方法を説明する概略要部構成図 本発明の第３実施形態に係る汚泥処理方法を説明する概略要部構成図 本発明の第４実施形態に係る汚泥処理方法を説明する概略要部構成図

符号の説明

３ 凍結融解槽
６ 脱水処理装置
７ 加温装置
１６ アンモニア吸収冷凍機
Ｃ 凝縮器
Ｔ 冷却塔

Claims (10)

1. アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体が送給される凍結融解槽と、前記アンモニア吸収冷凍機の排熱を利用可能かつ汚泥を供給可能な加温装置と、この加温装置にて加温された汚泥を脱水処理する脱水処理装置とを有する汚泥処理装置。
2. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、前記加温装置にて加温された汚泥とが、混合されて脱水処理装置に送給されるようになっている請求項１記載の汚泥処理装置。
3. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、凍結融解処理しない汚泥とが共に前記加温装置に送給されて混合され加温されるようになっている請求項１記載の汚泥処理装置。
4. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理された汚泥と、前記加温装置にて加温された汚泥とが、混合後脱水処理装置に送給されると共に、前記凍結融解槽にて凍結融解処理しない汚泥が、前記加温装置にて加温され、脱水処理装置に送給されるようになっている請求項１記載の汚泥処理装置。
5. 前記加温装置が、前記アンモニア吸収冷凍機を構成する凝縮器から冷却塔へ送給される冷却水と、前記アンモニア吸収冷凍機から排出される蒸気ドレインとのいずれか一方または双方の送給を受けるようになっている請求項１〜４のいずれか１項記載の汚泥処理装置。
6. アンモニア吸収冷凍機から冷熱媒体を凍結融解槽に送給し、前記アンモニア吸収冷凍機の排熱を加温装置に送給して利用すると共に、この加温装置に汚泥を供給し、この加温装置にて加温された汚泥を脱水処理装置にて脱水処理する汚泥処理方法。
7. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥と、前記加温装置にて加温した汚泥とを混合して脱水処理装置に送給する請求項６記載の汚泥処理方法。
8. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥を、凍結融解処理しない汚泥と共に前記加温装置に送給して混合し加温する請求項６記載の汚泥処理方法。
9. 前記凍結融解槽にて凍結融解処理した汚泥と、前記加温装置にて加温した汚泥とを混合して脱水処理装置に送給すると共に、前記凍結融解槽にて凍結融解処理しない汚泥を、前記加温装置にて加温して脱水処理装置に送給する請求項６記載の汚泥処理方法。
10. 前記アンモニア吸収冷凍機を構成する凝縮器から冷却塔へ送給される冷却水と、前記アンモニア吸収冷凍機から排出される蒸気ドレインとのいずれか一方または両方を、前記加温装置に送給する請求項６〜９のいずれか１項記載の汚泥処理方法。

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