JP2009220048A

JP2009220048A - 含水有機汚泥の乾燥システム及び乾燥方法

Info

Publication number: JP2009220048A
Application number: JP2008068671A
Authority: JP
Inventors: Takemi Aizawa; 健実相沢
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】高含水有機汚泥等の含水有機汚泥を効率よく乾燥させ、装置コスト及び運転コストを低減する。
【解決手段】含水有機汚泥を貯蔵する貯蔵タンク２と、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生装置３と、前記貯蔵タンク２から供給された含水有機汚泥と、前記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥機４とを備えることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システムであって、前記破砕気流乾燥機４から排出された蒸気を、該破砕気流乾燥機に戻す循環ルート１１を備え、前記循環ルート１１から余剰蒸気を排出する排出部１２を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉３１又は、汚泥の焼却炉３１、処理炉３１からの廃熱を導いて熱交換器３２で加熱熱されることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、高含水有機汚泥等の含水有機汚泥を乾燥させるシステム及び方法に関する。

従来、含水有機汚泥等の含水有機汚泥を乾燥させるにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、外気に対して気密保持された空間で被乾燥物を回転する受け皿の中に落下させる工程と、受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、飛散する乾燥物及び障壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付け、乾燥物を膨化及び乾燥させる工程と、障壁に付着した乾燥物を受け皿の下に配置したすり鉢型のスクレパーで掻き取り、掻き取った乾燥物をスクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程とを備える泥状物の乾燥方法が提案されている。

しかし、上記泥状物の乾燥方法では、被乾燥物を乾燥させるにあたって、過熱蒸気と燃焼排ガスとの混合ガスを利用しているため、被乾燥物を乾燥した後の処理ガス量が大量となり、処理コストが高騰するとともに、燃焼ガスに含まれる酸素によって乾燥装置等が爆発する懸念もあった。

そこで、特許文献２には、乾燥熱源として過熱蒸気のみを用い、内部に複数の乾燥床面を備え、各々の乾燥床面に回転するレーキを配置し、上部の供給部から供給された汚泥等の被乾燥物が、回転レーキで混合撹拌されながら、上段から下段へと移動し、循環する過熱蒸気と直接接触しながら乾燥した後、下部の排出口から排出される過熱蒸気循環型乾燥システムが提案されている。この乾燥システムによれば、過熱蒸気のみを用いるため、乾燥後の処理ガス量が低下し、ガス処理に要するコストを低減することができるとともに、乾燥用熱ガスに酸素が含まれていないため、乾燥装置等の爆発の虞もない。

特開２００５−１１４３２７号公報特開２００６−３０８１６２号公報

しかし、上記特許文献２に記載の過熱蒸気のみを用いる従来の乾燥システムでは、被乾燥物が、乾燥床面に載置された状態で回転するレーキによって混合撹拌されながら、乾燥床面の上段から下段へと移動して乾燥する。そのため、被乾燥物と過熱蒸気との接触面積が比較的小さく、乾燥効率が必ずしも高いとは言えず、装置が大がかりなものとなり、装置コスト及び運転コストが高騰するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、下水高含水有機汚泥等の含水有機汚泥を効率よく乾燥させることができ、さらに、含水有機汚泥処理設備の廃熱を利用して、処理施設内で、装置コスト及び運転コストを、さらに、低減することのできる乾燥システム及び乾燥方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、含水有機汚泥を貯蔵する貯蔵タンクと、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生装置と、前記貯蔵タンクから供給された含水有機汚泥と、前記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥機とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、破砕気流乾燥機によって、含水有機汚泥と、単位体積当たりの保有熱量の大きい過熱蒸気とを直接接触させ、含水有機汚泥を破砕しながら乾燥させるため、含水有機汚泥と過熱蒸気との接触面積を大幅に増加させながら効率よく含水有機汚泥を乾燥させることができる。そのため、乾燥機の小型化を図ることができ、装置及び運転コストを低く抑えることができる。

前記含水有機汚泥の乾燥システムにおいて、前記破砕気流乾燥機から排出された蒸気を、該破砕気流乾燥機に戻す循環ルートを備えることができる。蒸気を循環させることで、破砕気流乾燥機内を流れる蒸気の体積を増加させ、気流乾燥に要する風量を確保することができる。

前記含水有機汚泥の乾燥システムにおいて、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備えることができ、不要な蒸気を適宜系外に排出することができる。

また、本発明は、破砕気流乾燥機であって、含水有機汚泥と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥することを特徴とする。この破砕気流乾燥機を用いることにより、上述のように、含水有機汚泥と過熱蒸気との接触面積を大幅に増加させながら効率よく含水有機汚泥を乾燥させることが可能となり、小型の乾燥機を用いることで、装置及び運転コストを低く抑えることができる。この破砕気流乾燥機として、ケージミル式、鎖打撃式、棒打撃式又は旋回式を用いることができる。

さらに、本発明は、含水有機汚泥の乾燥方法であって、破砕気流乾燥機に、過熱蒸気を含水有機汚泥と直接接触するように供給し、該含水有機汚泥を破砕乾燥することを特徴とする。この方法により、上述のように、含水有機汚泥を効率よく乾燥させることができ、運転コストを低く抑えることができる。

前記含水有機汚泥の乾燥方法において、前記過熱蒸気を発生させるための熱源として、セメント焼成装置の廃熱を利用することができ、セメント焼成装置を備えたプラントに特に効果的な含水有機汚泥の乾燥方法を提供することができる。

加えて、含水有機汚泥を貯蔵する貯蔵タンク２と、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生装置３と、前記貯蔵タンク２から供給された含水有機汚泥と、前記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥機４とを備えることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システムであって、前記破砕気流乾燥機４から排出された蒸気を、該破砕気流乾燥機に戻す循環ルート１１を備え、前記循環ルート１１から余剰蒸気を排出する排出部１２を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉３１、又は、汚泥の焼却炉３１、又は、その他処理炉３１からの廃熱を導いて熱交換器３２で加熱熱されることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システム、を提供することができる。その他処理炉は、例えば、汚泥処理の炭化装置等の高温処理を伴う処理があげられる。

更に、加えて、前記排出部１２に、余剰蒸気の凝縮部１４が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備１５で処理する請求項１記載の含水汚泥の乾燥システム、を提供する。

前記含水有機汚泥と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥方法であって、破砕気流乾燥機が、ケージミル式、鎖打撃式、棒打撃式又は旋回式であり、前記破砕気流乾燥機に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉、処理炉の廃熱で熱交換されて加熱された過熱蒸気を含水有機汚泥と直接接触するように供給し、該含水有機汚泥を破砕乾燥することを特徴とする含水有機汚泥の乾燥方法、を提供する。

以上のように、本発明によれば、含水有機汚泥等の含水有機汚泥を効率よく乾燥させることができ、装置コスト及び運転コストを低減することが可能となる。又、前記汚泥を他の処理場に移設することなく、前記処理施設内で、処理可能となる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥システム（以下、「乾燥システム」と略称する）を、下水処理場における含水有機汚泥の焼成設備を備えたプラントに適用した場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる乾燥システムの一実施の形態を示し、この乾燥システム１は、含水有機汚泥等の含水有機汚泥（以下、適宜「汚泥」という）Ｗを貯蔵する汚泥貯蔵タンク２と、過熱蒸気Ｓを発生させる過熱蒸気発生装置３と、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとを直接接触させながら、汚泥Ｗを破砕乾燥する破砕気流乾燥機４と、汚泥Ｗを破砕気流乾燥機４に供給する供給装置５と、過熱蒸気Ｓを破砕気流乾燥機４に供給するブロワ６と、破砕気流乾燥機４の排気を固気分離するサイクロン７と、サイクロン７から排出される蒸気に含まれるダストを回収するバグフィルタ８と、サイクロン７及びバグフィルタ８から回収された乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵する乾燥汚泥貯蔵タンク９と、循環ブロワ１０、更に、過熱蒸気発生装置３からの過熱蒸気、又は、排出部１２で排出されずに戻ってくる循環蒸気を加熱する熱交換機３２、熱交換機３２に廃熱を供給する下水処理に伴う消化ガスの焼却炉等３１（汚泥の焼却炉、汚泥の処理炉でも良い。）とで構成される。廃熱供給の媒体は、液体でも気体でも良い。

汚泥貯蔵タンク２は、受け入れた汚泥Ｗを貯蔵するために設けられる。汚泥Ｗは、４０質量％以上の水分を含む高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等でもよい。汚泥貯蔵タンク２には、下部に汚泥Ｗを破砕気流乾燥機４に供給するためのスクリューフィーダ等の供給装置５が付設される。

過熱蒸気発生装置３は、過熱蒸気Ｓを発生させるため、過熱蒸気を発生させる廃熱ボイラーを利用することができる。ブロワ６は、過熱蒸気発生装置３の蒸気排出側に設けられ、過熱蒸気Ｓを破砕気流乾燥機４に供給する。
循環蒸気等（当初の過熱蒸気発生装置３からの蒸気を含む）の加熱に用いる熱交換機３２は、消化ガスの焼却炉、又は、汚泥の焼却炉、又は、その他処理炉からの排ガスを供給される。前記焼却炉等３１からの廃熱を利用して前記焼却炉等３１からの燃焼排ガス等を熱交換器３２に導いて、循環蒸気等を更に過熱する。例えば、水管又は多段プレートで燃焼排ガス等熱交換してこの熱を活用する。

破砕気流乾燥機４は、汚泥Ｗを破砕しながら、過熱蒸気発生装置３からブロワ６を介して供給される過熱蒸気Ｓによって乾燥させるために備えられる。この破砕気流乾燥機４は、鎖打撃式の乾燥機であって、上部に汚泥Ｗの供給口と、下部に過熱蒸気発生装置３からの過熱蒸気Ｓの供給口とを備え、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓを向流で接触させる。また、内部には、回転軸４ａと、この回転軸４ａに固定され、回転軸４ａの回転とともに遠心力によって水平方向に延伸して回転し、汚泥Ｗを破砕する打撃チェーン４ｂを備える。尚、上記鎖打撃式の破砕気流乾燥機４に代えて、鎖の代わりに丸棒等を水平に取り付けた棒打撃式、ケージミル式又は旋回式の乾燥機を用いることもできる。ケージミル式破砕気流乾燥機とは、互いに反転する破砕ケージを備えた乾燥機であり、旋回式破砕気流乾燥機は、旋回気流を用いた破砕気流乾燥機である。

サイクロン７は、破砕気流乾燥機４における破砕乾燥によって得られた乾燥有機汚泥Ｗ’を回収するために備えられ、バグフィルタ８は、サイクロン７の排出ガス中のダストを回収するために備えられる。尚、サイクロン７は、図示のような１段に限定されず、多段とすることも可能であり、その場合には、後段でより細かなダストを捕集するため、後段のサイクロン程サイクロン径を小さくするのが普通である。但し、そのように構成した場合には、風量を十分に確保することができない虞もあるので、マルチサイクロンを採用することもできる。また、サイクロン７出口の微粉ダストが乾燥システム１に悪影響を及ぼすことがない程度に低濃度であれば、バグフィルタ８は省略可能であるが、その場合にも、余剰蒸気Ｓ”を排出するのであれば、後述する余剰蒸気排出部１２の下流側にバグフィルタが必要となる。

乾燥汚泥貯蔵タンク９は、サイクロン７及びバグフィルタ８によって回収された乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵するために設けられる。また、循環ブロワ１０は、破砕気流乾燥機４から排出された過熱蒸気Ｓ’を循環ダクト１１を介して破砕気流乾燥機４に戻すために設けらる。

余剰蒸気排出部１２は、乾燥システム１から余剰蒸気Ｓ”を排出するために備えられ、余剰蒸気排出部１２の後段には、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、又は、さらに水処理設備で処理する。凝縮部は、例えば、口径の大きなダクトで構成される。又、水処理設備は、例えば、薬剤を用いた中和装置で構成される。又、余剰蒸気の凝縮余剰蒸気排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。

次に、上記構成を有する乾燥システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。

受け入れた汚泥Ｗを汚泥貯蔵タンク２に一時的に貯蔵するとともに、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉、処理炉からの廃熱を熱交換器で過熱された過熱蒸気発生装置３から過熱蒸気Ｓを破砕気流乾燥機に導く。処理炉では、例えば、汚泥活性炭化設備等で、汚泥の活性炭素化等の処理に伴って発生する高温ガスを利用する実施形態があるが、これらに特に限定されるものではない。

破砕気流乾燥機４の上部に、汚泥貯蔵タンク２からの汚泥Ｗを供給装置５を介して供給するとともに、破砕気流乾燥機４の下部から、過熱蒸気発生装置３からの過熱蒸気Ｓをブロワ６を介して導入する。この過熱蒸気Ｓの温度は、２００℃〜５００℃程度であるため、単位体積当たりの保有熱量が大きく、汚泥Ｗを乾燥させるのに十分な熱量を有する。また、破砕気流乾燥機４では、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとが向流で直接接触するとともに、破砕気流乾燥機４の内部に設けられた打撃チェーン４ｂによって汚泥Ｗを破砕しながら乾燥させるため、汚泥Ｗは、その比表面積を増加させながら表面から乾燥することとなる。そのため、比表面積の増加による乾燥効率の向上に加え、汚泥Ｗの表面乾燥によって破砕効率も合わせて向上することとなり、従来に比較して全体的な乾燥効率が飛躍的に向上する。また、酸素を含まない過熱蒸気Ｓを用いるため、破砕気流乾燥機４等の爆発の虞もない。

ここで、破砕気流乾燥機４への汚泥Ｗの供給量が一時的に低下したような場合等、破砕気流乾燥機４の出口ガス温度が高すぎる場合には、破砕気流乾燥機４の前段で冷却空気Ｃを導入することができる。

次に、サイクロン７及びバグフィルタ８によって、破砕気流乾燥機４で破砕乾燥させた乾燥有機汚泥Ｗ’を回収し、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を乾燥汚泥貯蔵タンク９に貯蔵し、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉等の燃料としても利用することができる。また、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を、ブロワ（不図示）を介して前記焼成炉等とは、別の装置等に搬送して処理することもできる。さらに、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’と、生汚泥とを混練機に導入して粒状物とした後燃料として用いることもできる。

一方、破砕気流乾燥機４から排出される乾燥過熱蒸気Ｓ’を、循環ブロワ１０によって、循環ダクト１１を介してブロワ６の前段の過熱蒸気流路１３に戻す。これによって、蒸気を循環させ、破砕気流乾燥機４内を流れる蒸気の体積を増加させ、気流乾燥に要する風量を確保する。

含水汚泥由来の水の蒸発により蒸気量は増加することとなるが、余剰蒸気Ｓ”は、余剰蒸気排出部１２を介して適宜外部に凝縮水Ｈとして排出する。排出部１２には、循環ガスと凝縮ガスを分岐して、凝縮ガスのみを凝縮部１４に送る方式でもよい。さらに凝縮水Ｈの水処理設備１５で処理する。凝縮部１４は、管型凝縮器、多管型凝縮器等で、水冷、空冷による凝縮が可能である。又、水処理設備１５は、水素イオン濃度を調整する機能が付与されることもある。又、余剰蒸気の排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。燃焼炉で加熱すると同時に脱臭処理を行うこともできる。尚、余剰蒸気Ｓ”は、条件に応じて排出基準を満たせば、燃焼炉等で加熱せずに、凝縮後下水に放流することもできる。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥システムを下水処理場の焼却炉に適用した場合を例にとって説明したが、過熱蒸気を発生させる設備を有するか、過熱蒸気を利用することが可能なプラントであれば、本発明を適用することも勿論可能である。

本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥システムの一実施の形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１乾燥システム
２汚泥貯蔵タンク
３過熱蒸気発生装置
４破砕気流乾燥機
５供給装置
６ブロワ
７乾燥物回収サイクロン
８バグフィルタ
９乾燥汚泥貯蔵タンク
１０循環ブロワ
１１循環ダクト
１２余剰蒸気排出部
１３過熱蒸気流路
１４凝縮部
１５水処理設備
２１排ガス
３１汚泥からの消化ガスの焼却炉、汚泥の焼却炉、処理炉
３２熱交換器

Claims

含水有機汚泥を貯蔵する貯蔵タンク２と、
過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生装置３と、
前記貯蔵タンク２から供給された含水有機汚泥と、前記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥機４とを備えることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システムであって、前記破砕気流乾燥機４から排出された蒸気を、該破砕気流乾燥機に戻す循環ルート１１を備え、前記循環ルート１１から余剰蒸気を排出する排出部１２を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉３１、又は、汚泥の焼却炉３１、又は、その他処理炉３１からの廃熱を導いて熱交換器３２で加熱熱されることを特徴とする含水有機汚泥の乾燥システム。
更に、前記排出部に、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備で処理する請求項１記載の含水汚泥の乾燥システム。
含水有機汚泥と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水有機汚泥を破砕乾燥する破砕気流乾燥方法であって、破砕気流乾燥機が、ケージミル式、鎖打撃式、棒打撃式又は旋回式であり、前記破砕気流乾燥機に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉、処理炉の廃熱で熱交換されて加熱された過熱蒸気を含水有機汚泥と直接接触するように供給し、該含水有機汚泥を破砕乾燥することを特徴とする含水有機汚泥の乾燥方法。