JP2017116196A - Sewage sludge drying system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下水に含まれる汚泥を乾燥する下水汚泥乾燥システムに関する。 The present invention relates to a sewage sludge drying system for drying sludge contained in sewage.
下水処理施設では下水を処理して処理水を生成し、処理水を自然環境に戻す。ここで、処理水を生成した後の下水には高粘土で高含水の汚泥が含まれている。このような汚泥は、乾燥により水分の含有率を低下させて固形状態として、資源化する。特許文献1には汚泥を乾燥する下水汚泥乾燥システムが記載されている。 In the sewage treatment facility, sewage is treated to produce treated water, and the treated water is returned to the natural environment. Here, the sewage after generating the treated water contains high clay and high water content sludge. Such sludge is recycled as a solid state by reducing the moisture content by drying. Patent Document 1 describes a sewage sludge drying system for drying sludge.
下水に含まれる汚泥を乾燥させるためには、大量のエネルギーが必要となる。ここで、経済的な観点および環境への配慮の観点から、汚泥の乾燥に消費されるエネルギーを抑制することが求められている。 A large amount of energy is required to dry the sludge contained in the sewage. Here, from the viewpoint of economic consideration and environmental consideration, it is required to suppress energy consumed for drying sludge.
本発明の課題は、このような点に鑑みて、汚泥の乾燥に消費されるエネルギーを抑制できる下水汚泥乾燥システムを提供することにある。 The subject of this invention is providing the sewage sludge drying system which can suppress the energy consumed for drying of sludge in view of such a point.
上記の課題を解決するために、本発明の下水汚泥乾燥システムは、下水の汚泥が投入される乾燥室と、前記乾燥室を加温するための温度槽と、熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、コンデンサと、熱交換器と、流体を前記利用側熱交換器から前記温度槽を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第1流体循環路と、前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、前記流体を前記第1流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第1流体循環路に戻す第2流体循環路と、冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a sewage sludge drying system of the present invention includes a drying chamber into which sewage sludge is charged, a temperature tank for heating the drying chamber, a heat source side heat exchanger, and a use side. A heat pump including a heat exchanger, a condenser, a heat exchanger, a first fluid circulation path for returning fluid from the use side heat exchanger to the use side heat exchanger via the temperature bath, and the drying chamber A gas circulation path for returning the gas to the drying chamber through the condenser and the heat exchanger in this order, and the fluid from the first fluid circulation path to the first fluid via the heat exchanger. In order to use the second fluid circulation path returning to the circulation path, the refrigerant supply path that supplies the refrigerant to the condenser, and the heat of the refrigerant that has exchanged heat with the gas in the condenser as a heat source for the heat pump. Refrigerant heat And the condenser condenses the gas by heat exchange between the gas and the refrigerant to discharge condensed water, and the heat exchanger performs the heat exchange between the gas and the fluid. It is characterized by raising the temperature of the gas.
本発明によれば、温度槽とヒートポンプとの間で流体を循環させて乾燥室を加温して、乾燥室内の汚泥を乾燥させる。ヒートポンプを用いて乾燥室を加温するための流体の温度を上昇させるので、エネルギーの利用効率が高い。また、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。すなわち、コンデンサにおいてガスの水分量を低減させた後に、熱交換器においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。ここで、乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用するので、エネルギーの利用効率が高い。また、コンデンサにおいてガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが
外部に漏れることがない。
According to the present invention, the fluid is circulated between the temperature tank and the heat pump to heat the drying chamber and dry the sludge in the drying chamber. Since the temperature of the fluid for heating the drying chamber is increased using a heat pump, the energy utilization efficiency is high. Further, after the condensed water is discharged from the gas in the drying chamber via a condenser, the gas is returned to the drying chamber via a heat exchanger. That is, after reducing the moisture content of the gas in the condenser, the temperature of the gas is raised in the heat exchanger to increase the saturated water vapor content of the gas. Therefore, drying of sludge in the drying chamber can be promoted by circulating the gas through the gas circulation path. Here, in order to heat the gas which returns to a drying chamber, since the heat of the fluid which circulates between a temperature tank and a heat pump is utilized, the utilization efficiency of energy is high. Moreover, the refrigerant | coolant heat utilization mechanism which utilizes the heat | fever of the refrigerant | coolant which heat-exchanged with gas in the condenser as a heat source of a heat pump is provided. Therefore, the energy utilization efficiency is high. Furthermore, in this invention, the gas of the drying chamber into which sludge was thrown is circulated along a gas circulation path. Thereby, since gas is not discharged | emitted from a gas circulation path outside, the smell of sludge does not leak outside.
本発明において、前記第2流体循環路は、前記温度槽の前記流体を、前記熱交換器を経由させて当該温度槽に戻すものとすることができる。このようにすれば温度槽に一時的に貯留された流体を用いて、乾燥室に戻るガスの温度を上昇させることができる。これにより、乾燥室に戻るガスの飽和水蒸気量を上昇させることができるので、ガスの循環によって乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。 In this invention, the said 2nd fluid circulation path shall return the said fluid of the said temperature tank to the said temperature tank via the said heat exchanger. If it does in this way, the temperature of the gas which returns to a drying chamber can be raised using the fluid temporarily stored by the temperature tank. Thereby, since the saturated water vapor amount of the gas returning to the drying chamber can be increased, drying of the sludge in the drying chamber can be promoted by the circulation of the gas.
本発明において、前記第2流体循環路は、前記利用側熱交換器から前記温度槽に向かう前記第1流体循環路の往路の流体を、前記熱交換器を経由させて、前記温度槽から前記利用側熱交換器に向かう前記第1流体循環路の復路に戻すものとすることができる。このようにすれば、第1循環路を流れる流体を用いて乾燥室に戻るガスの温度を上昇させることができる。これにより、乾燥室に戻るガスの飽和水蒸気量を上昇させることができるので、ガスの循環によって乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。また、熱交換器におけるガスとの熱交換によって温度が低下した流体を、温度槽から利用側熱交換器に向かう第1流体循環路の復路に戻せば、乾燥室を温めるための温度槽の温度が低下することがない。 In the present invention, the second fluid circulation path is configured such that the fluid in the forward path of the first fluid circulation path from the use side heat exchanger toward the temperature tank passes through the heat exchanger and is It can return to the return path of the first fluid circulation path toward the use side heat exchanger. If it does in this way, the temperature of the gas which returns to a drying room using the fluid which flows through the 1st circulation way can be raised. Thereby, since the saturated water vapor amount of the gas returning to the drying chamber can be increased, drying of the sludge in the drying chamber can be promoted by the circulation of the gas. In addition, if the fluid whose temperature has decreased due to heat exchange with the gas in the heat exchanger is returned to the return path of the first fluid circulation path from the temperature tank to the use side heat exchanger, the temperature of the temperature tank for heating the drying chamber Will not drop.
次に、本発明の別の形態は、下水の汚泥が投入される乾燥室と、前記乾燥室を加温するための温度槽と、熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、コンデンサと、熱交換器と、外部からの所定の温度以上の温水を前記温度槽に供給する温水供給路と、前記温水供給路の途中に設置された温水用熱交換器と、流体を前記利用側熱交換器から前記温水用熱交換器を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第1流体循環路と、前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、前記流体を前記第1流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第1流体循環路に戻す第2流体循環路と、冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させ、前記温水用熱交換器は、前記温水と前記流体との熱交換により当該温水の温度を上昇させることを特徴とする。 Next, another embodiment of the present invention includes a drying chamber into which sewage sludge is charged, a temperature tank for heating the drying chamber, a heat pump including a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger, , A condenser, a heat exchanger, a hot water supply path for supplying hot water having a predetermined temperature or higher from the outside to the temperature tank, a hot water heat exchanger installed in the middle of the hot water supply path, and the fluid The first fluid circulation path returning from the use side heat exchanger to the use side heat exchanger via the hot water heat exchanger, the gas in the drying chamber, and the condenser and the heat exchanger in this order. A gas circulation path that returns the fluid to the drying chamber, a second fluid circulation path that returns the fluid from the first fluid circulation path to the first fluid circulation path via the heat exchanger, and a refrigerant to the condenser. The refrigerant supply path to be supplied and the condenser A refrigerant heat utilization mechanism for utilizing the heat of the refrigerant that has exchanged heat with the gas as a heat source of the heat pump. The heat exchanger increases the temperature of the gas by heat exchange between the gas and the fluid, and the heat exchanger for hot water heats the heat between the hot water and the fluid. The temperature of the hot water is increased by replacement.
本発明によれば、外部から所定の温度以上の温水を温度槽に供給する温水供給路を備えるとともに、温水供給路に温水用熱交換器を設置している。そして、温水用熱交換器とヒートポンプとの間で流体を循環させて温水の温度を上昇させて温度槽に供給することにより乾燥室を加温して、乾燥室内の汚泥を乾燥させる。ヒートポンプから供給される液体を用いて外部からの所定の温度状の温水の温度を上昇させて温度槽に供給するので、エネルギーの利用効率が高い。また、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。すなわち、コンデンサにおいてガスの水分量を低減させた後に、熱交換器においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。ここで、乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用するので、エネルギーの利用効率が高い。また、コンデンサにおいてガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが外部に漏れることがない。 According to this invention, while providing the warm water supply path which supplies warm water more than predetermined temperature to a temperature tank from the outside, the heat exchanger for warm water is installed in the warm water supply path. The fluid is circulated between the heat exchanger for hot water and the heat pump to raise the temperature of the hot water and supply it to the temperature tank, thereby heating the drying chamber and drying the sludge in the drying chamber. Since the temperature of the hot water having a predetermined temperature from the outside is raised using the liquid supplied from the heat pump and supplied to the temperature bath, the energy use efficiency is high. Further, after the condensed water is discharged from the gas in the drying chamber via a condenser, the gas is returned to the drying chamber via a heat exchanger. That is, after reducing the moisture content of the gas in the condenser, the temperature of the gas is raised in the heat exchanger to increase the saturated water vapor content of the gas. Therefore, drying of sludge in the drying chamber can be promoted by circulating the gas through the gas circulation path. Here, in order to heat the gas which returns to a drying chamber, since the heat of the fluid which circulates between a temperature tank and a heat pump is utilized, the utilization efficiency of energy is high. Moreover, the refrigerant | coolant heat utilization mechanism which utilizes the heat | fever of the refrigerant | coolant which heat-exchanged with gas in the capacitor | condenser as a heat source of a heat pump is provided. Therefore, the energy utilization efficiency is high. Furthermore, in this invention, the gas of the drying chamber into which sludge was thrown is circulated along a gas circulation path. Thereby, since gas is not discharged | emitted from a gas circulation path outside, the smell of sludge does not leak outside.
ここで、下水汚泥乾燥システムが設けられる下水処理場には、消化槽内の汚泥の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システムが併設されていることがある。このような場合には、外部からの温水とし
て、温水供給システムからの温水を利用すれば、温水の調達が容易である。また、下水汚泥乾燥システムが設けられる下水処理場には、消化ガスを燃料とするガス発電機が併設されていることがある。このような場合には、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を、外部からの温水として利用できる。
Here, a sewage treatment plant provided with a sewage sludge drying system is equipped with a hot water supply system for supplying hot water using digestion gas generated by the sludge digestion process in the digestion tank as fuel for combustion equipment such as a boiler. May have. In such a case, it is easy to procure hot water by using hot water from a hot water supply system as hot water from the outside. A sewage treatment plant provided with a sewage sludge drying system may be provided with a gas generator using digestion gas as fuel. In such a case, hot water heated to a predetermined temperature or higher using exhaust heat of the gas generator can be used as hot water from the outside.
本発明において、前記冷媒熱利用機構は、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒を前記熱源側熱交換器に供給する供給路とすることができる。このようにすれば、コンデンサにおけるガスとの熱交換によって温度が上昇した冷媒を、ヒートポンプの熱源側熱交換器に直接供給して、熱源として利用できる。 In this invention, the said refrigerant | coolant heat utilization mechanism can be made into the supply path which supplies the refrigerant | coolant heat-exchanged with the said gas in the said capacitor | condenser to the said heat source side heat exchanger. If it does in this way, the refrigerant which temperature rose by heat exchange with the gas in a capacitor can be directly supplied to the heat source side heat exchanger of a heat pump, and can be used as a heat source.
本発明において、前記冷媒熱利用機構は、第2の熱交換器と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた前記冷媒を前記第2の熱交換器に供給する第2の冷媒供給路と、前記熱源側熱交換器と前記第2の熱交換器との間で第2の流体を循環させる流体循環路と、を備え、前記第2の熱交換器は、前記冷媒と前記第2の流体との間の熱交換により前記第2流体の温度を上昇させるものとすることができる。このようにすれば、冷媒が、ヒートポンプの熱源側熱交換器に供給するのに適していないものである場合でも、コンデンサにおけるガスとの熱交換によって温度が上昇した冷媒の熱を、ヒートポンプで利用できる。 In this invention, the said refrigerant | coolant heat utilization mechanism is a 2nd heat exchanger, and the said refrigerant | coolant by which heat exchange was performed between the said gas in the said capacitor | condenser is supplied to the said 2nd heat exchanger. A refrigerant supply path, and a fluid circulation path for circulating a second fluid between the heat source side heat exchanger and the second heat exchanger, wherein the second heat exchanger includes the refrigerant and The temperature of the second fluid can be increased by heat exchange with the second fluid. In this way, even when the refrigerant is not suitable for supply to the heat source side heat exchanger of the heat pump, the heat of the refrigerant whose temperature has increased due to heat exchange with the gas in the condenser is used in the heat pump. it can.
本発明において、ヒートポンプから温度槽に供給される流体は、加熱された水などの液体とすることができる。 In the present invention, the fluid supplied from the heat pump to the temperature vessel can be a liquid such as heated water.
また、本発明において、ヒートポンプから温度槽に供給される流体は、加熱された蒸気などの、気体とすることができる。 In the present invention, the fluid supplied from the heat pump to the temperature vessel can be a gas such as heated steam.
本発明において、前記冷媒は、下水処理水とすることができる。下水を処理して生成された後に河川などに放出される下水処理水は、その温度が、年間を通じて20℃前後で安定している。従って、乾燥室からのガスとの間で熱交換を行う冷媒として用いることができる。また、下水処理水であれば、コンデンサを経由させた後に、ヒートポンプの熱源側熱交換器に供給することができる。また、下水処理水であれば、冷媒として利用した後に、そのまま河川などに放出できる。 In the present invention, the refrigerant may be sewage treated water. The temperature of sewage treated water that is generated by treating sewage and then released to rivers and the like is stable at around 20 ° C. throughout the year. Therefore, it can be used as a refrigerant for exchanging heat with the gas from the drying chamber. Moreover, if it is sewage treated water, it can be supplied to the heat source side heat exchanger of the heat pump after passing through the condenser. In addition, if it is sewage treated water, it can be discharged as it is into a river after being used as a refrigerant.
本発明によれば、ヒートポンプで加温された流体の熱により乾燥室に投入された汚泥を乾燥する。また、乾燥室からコンデンサおよび熱交換機を経由して乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用する。さらに、また、コンデンサにおけるガスとの間の熱交換によって温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。また、本発明によれば、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが外部に漏れることがない。 According to the present invention, the sludge put into the drying chamber is dried by the heat of the fluid heated by the heat pump. Further, in order to heat the gas returning from the drying chamber to the drying chamber via the condenser and the heat exchanger, the heat of the fluid circulating between the temperature tank and the heat pump is used. Furthermore, a refrigerant heat utilization mechanism is provided that uses the heat of the refrigerant whose temperature has been raised by heat exchange with the gas in the condenser as a heat source for the heat pump. Therefore, the energy utilization efficiency is high. Further, according to the present invention, the gas in the drying chamber is discharged through the condenser and then the condensed water is discharged, and then returned to the drying chamber through the heat exchanger. Therefore, drying of sludge in the drying chamber can be promoted by circulating the gas through the gas circulation path. Furthermore, in this invention, the gas of the drying chamber into which sludge was thrown is circulated along a gas circulation path. Thereby, since gas is not discharged | emitted from a gas circulation path outside, the smell of sludge does not leak outside.
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態である下水汚泥乾燥システムを説明する。 Below, with reference to drawings, the sewage sludge drying system which is embodiment which applied this invention is demonstrated.
本例の下水汚泥乾燥システム1は下水の汚泥100を乾燥させて乾燥産物を得る。下水汚泥乾燥システム1に搬入される汚泥100の水分含水量は80%程度であり、乾燥産物の水分含有量は20%〜40%である。図1に示すように、下水汚泥乾燥システム1は汚泥100が投入される乾燥室2と、温水ジャケット(温度槽)3と、ヒートポンプ4と、コンデンサ5と、第1熱交換器(熱交換器)6と、第2熱交換器(第2の熱交換器)7と、制御器8を備える。
The sewage sludge drying system 1 of this example dries the
乾燥室2は、その上面に汚泥100の投入口2aと、投入口2aを開閉可能に封鎖する開閉扉9を備える。また、乾燥室2は乾燥産物を排出する排出口(不図示)を備える。排出口は不図示の開閉扉により開閉可能に封鎖されている。乾燥室2には、乾燥室2内のガスの温度を検出する第1ガス温度センサ11が配置されている。
The drying
温水ジャケット3はヒートポンプ4から供給される液体を一時的に貯留する温水槽である。温水ジャケット3は、乾燥室2の底壁部分および側壁部分を包囲し、貯留された液体によって乾燥室2を加温する。ヒートポンプ4は、熱源側熱交換器13、利用側熱交換器14、および、ヒートポンプ制御器15を備える。
The
また、下水汚泥乾燥システム1は、温水ジャケット3とヒートポンプ4の利用側熱交換器14との間で液体を循環させる第1液体循環路(第1流体循環路)17を備える。第1液体循環路17には第1ポンプ18が配置されている。液体はヒートポンプ4において加温される水である。
Further, the sewage sludge drying system 1 includes a first liquid circulation path (first fluid circulation path) 17 that circulates liquid between the
さらに、下水汚泥乾燥システム1は、乾燥室2内のガスを、コンデンサ5および第1熱交換器6をこの順に経由して循環させるガス循環路21と、温水ジャケット3内の液体を、第1熱交換器6を経由して循環させる第2液体循環路22と、コンデンサ5に接続された排水路23を備える。ガス循環路21には送風ファン25が配置されている。送風ファン25は、ガス循環路21に沿って乾燥室2からコンデンサ5を介して乾燥室2に戻る気流を発生させる。第2液体循環路22には第2ポンプ27が配置されている。第2ポンプ27は、温水ジャケット3内の液体を、第1熱交換器6を経由させて温水ジャケット3に戻す。
Furthermore, the sewage sludge drying system 1 is configured to circulate the gas in the drying
また、下水汚泥乾燥システム1は、コンデンサ5および第2熱交換器7を経由する冷媒流通路29を備える。冷媒流通路29におけるコンデンサ5よりも上流側の部分は冷媒をコンデンサ5に供給するための冷媒供給路30である。冷媒流通路29におけるコンデンサ5と第2熱交換器7との間の流路部分は、コンデンサ5においてガスとの間で熱交換が行われた冷媒を第2熱交換器7に供給する第2の冷媒供給路である。冷媒供給路30には冷媒流通路29に沿って冷媒を流通させるための第3ポンプ31が配置されている。さらに、下水汚泥乾燥システム1は、第2熱交換器7と、ヒートポンプ4の熱源側熱交換器13との間で第2の流体を循環させる流体循環路32を備える。流体循環路32には、流体循環路32に沿って液体を循環させるための第4ポンプ33が配置されている。本例では、冷媒は下水処理水である。
Further, the sewage sludge drying system 1 includes a
ガス循環路21において第1熱交換器6から乾燥室2に向かう復路の下流端部分には、この下流端部分を流れるガスの温度を検出する第2ガス温度センサ35が設置されている。また、第2液体循環路22において温水ジャケット3から第1熱交換器6に向かう往路
には、往路を流れる液体の温度を検出する液温センサ36が設置されている。
A second
ここで、制御器8の入力側には、第1ガス温度センサ11および第2ガス温度センサ35が接続されている。また、制御器8の出力側には、第1ポンプ18、送風ファン25、第2ポンプ27、第3ポンプ31、および、第4ポンプ33、および、ヒートポンプ4が接続されている。液温センサ36は、ヒートポンプ制御器15の入力側に接続されている。ヒートポンプ制御器15は液温センサ36からの出力に基づいてヒートポンプ4を制御する。
Here, the first
(下水汚泥乾燥動作)
下水汚泥乾燥動作では、制御器8はヒートポンプ4を駆動する。また、制御器8は、第1ポンプ18、送風ファン25と、第2ポンプ27、第3ポンプ31、および、第4ポンプ33を駆動する。ヒートポンプ4が駆動されると、ヒートポンプ4により加温した流体(温水)が温水ジャケット3とヒートポンプ4の間で循環する。ヒートポンプ制御器15は、液温センサ36からの出力に基づいてヒートポンプ4を駆動制御して、温水を第1液体循環路17に流通させる。温水が第1液体循環路17を流通すると、温水は温水ジャケット3に一時的に貯留される。従って、温水ジャケット3に貯留された温水により乾燥室2が加温される。これにより、乾燥室2は80℃以上とされる。
(Sewage sludge drying operation)
In the sewage sludge drying operation, the
本例では、乾燥室2内を80℃以上とすることができる温度の温水が第1液体循環路17を流通する。すなわち、ヒートポンプ制御器15は、液温センサ36からの出力に基づいてヒートポンプ4を駆動制御するとともに、第1ガス温度センサ11の出力が入力されている制御器8からの制御指令に基づいてヒートポンプ4を駆動制御する。これにより、ヒートポンプ制御器15はヒートポンプ4から温水ジャケット3に供給される温水の温度を調整して、乾燥室2内を80℃以上とする。
In this example, warm water having a temperature that allows the inside of the drying
乾燥室2のガスは、ガス循環路21に設置された送風ファン25の駆動により、コンデンサ5および第1熱交換器6をこの順番で経由して、乾燥室2に戻る。乾燥室2からコンデンサ5には、汚泥100から蒸発した水分を含むガスが流れる。乾燥室2からコンデンサ5に向かうガスの温度は約80°である。
The gas in the drying
コンデンサ5では、乾燥室2からのガスと冷媒との間で熱交換が行われる。本例では、冷媒は下水処理水である。ここで、下水を処理して生成される下水処理水は、その温度が20℃前後で安定している。従って、ガスは、冷媒との間の熱交換により、十分に冷却される。これにより、ガスは凝縮され、コンデンサ5からは凝縮水が排出される。凝縮水は、排水路23を介して、河川などに放出される。
In the
凝縮によって温度が低下したガスは第1熱交換器6に向かう。コンデンサ5から出力されて第1熱交換器6に供給されるガスの温度は60°前後にまで低下している。
The gas whose temperature has decreased due to condensation goes to the
第1熱交換器6では、ガスと、ヒートポンプ4から供給される温水との間で熱交換が行われる。ここで、第1熱交換器6を経由することにより、ガスの温度は80°よりも高い温度に上昇する。
In the
すなわち、制御器8は、第1ガス温度センサ11および第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて送風ファン25を駆動制御することにより、ガス循環路21において第1熱交換器6を経由するガスの量(風量)を調整するとともに、液温センサ36からの出力に基づいて第2ポンプ27を駆動制御することにより、第2液体循環路22において第1熱交換器6を経由する温水の量(流路)を調整する。また、これらの制御をフィードバックしながら繰り返し行う。これにより、第1熱交換器6における温水からガスへの熱の移
動量を制御して、乾燥室2に向かうガスの温度(第2ガス温度センサ35が検出しているガスの温度)を、乾燥室2内のガスの温度(第1ガス温度センサ11が検出しているガスの温度)以上とする。
That is, the
ガスの温度が上昇すると、ガスの飽和水蒸気量が増大する。従って、ガス循環路21から乾燥室2に導入されるガス(乾燥室2に戻るガス)は、温度が高く、乾燥した状態である。よって、ガスがガス循環路21を循環することにより、乾燥室2内の汚泥100の乾燥が促進される。
As the gas temperature rises, the amount of saturated water vapor in the gas increases. Therefore, the gas introduced into the drying
なお、コンデンサ5においてガスとの間の熱交換に用いられた冷媒は、第2熱交換器7に供給される。そして、第2熱交換器7において冷媒と第2の液体との間で熱交換を行う。ここで、コンデンサ5においてガスとの間の熱交換に用いられた冷媒の温度は上昇している。従って、第2熱交換器7では、冷媒と第2の流体の熱交換により、第2の流体を加温することができる。(冷媒の熱を第2の流体に移動させることができる)。また、第2の流体は、第2熱交換器7とヒートポンプ4の熱源側熱交換器13との間を循環する。従って、冷媒から第2の流体に移動した熱は、ヒートポンプ4の熱源として利用される。ここで、ヒートポンプ制御器15は、液温センサ36からの出力に基づいてヒートポンプ4を駆動制御して、温水ジャケット3に供給される温水の温度が80℃以上となるようにする。
Note that the refrigerant used for heat exchange with the gas in the
(作用効果)
本例では、ヒートポンプ4を用いて乾燥室2を加温するための温水(流体)の温度を上昇させる。また、コンデンサ5において凝縮された後に乾燥室2に戻るガスを加温するために温水ジャケット3とヒートポンプ4の間を循環する温水(流体)の熱を利用する。さらに、コンデンサ5におけるガスとの間の熱交換により温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプ4の熱源として利用する。従って、エネルギーの利用効率が高い。
(Function and effect)
In this example, the temperature of warm water (fluid) for heating the
また、本例では、乾燥室2内のガスを、コンデンサ5を経由させて凝縮水を排出させた後に、第1熱交換器6を経由させて、乾燥室2に戻す。すなわち、コンデンサ5においてガスの水分量を低減させた後に、第1熱交換器6においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路21を循環することにより、乾燥室2内の汚泥100の乾燥を促進できる。
In this example, the gas in the drying
さらに、本発明では、汚泥100が投入された乾燥室2のガスをガス循環路21に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路21から外部に放出されることがないので、汚泥100の臭いが外部に漏れることがない。
Furthermore, in the present invention, the gas in the drying
ここで、本例は、下水処理水を冷媒としている。下水汚泥乾燥システムは下水処理場に設けられる場合が多いので、このような場合に、冷媒の調達が容易となる。 Here, this example uses sewage treated water as a refrigerant. Since the sewage sludge drying system is often provided in a sewage treatment plant, in such a case, it is easy to procure the refrigerant.
(変形例1)
下水汚泥乾燥システム1において、乾燥室2内に配置される第1ガス温度センサ11を、湿度センサとすることもできる。この場合には、制御器8は、湿度センサに基づいて送風ファン25およびヒートポンプ4を駆動制御する。すなわち、湿度センサに基づいて乾燥室2内のガスの水蒸気量が飽和水蒸気量に近づいたことが検出される場合には、制御器8(ヒートポンプ制御器15)はヒートポンプ4から供給される温水の温度を上昇させ、乾燥室2内のガスの飽和水蒸気量を増大させる。或いは、制御器8は第2ポンプ27を駆動制御して、その回転数を上昇させる。これにより、第2液体循環路22において第1熱交換器6を経由する温水の量(流路)を増大させて、ガスの温度を上昇させて乾燥室2に向かうガスの飽和水蒸気量を上昇させる。
(Modification 1)
In the sewage sludge drying system 1, the first
(変形例2)
図2は変形例2の下水汚泥乾燥システム1Aの概略ブロック図である。本例では、第1液体循環路17においてヒートポンプ4の利用側熱交換器14から温水ジャケット3に向かう往路の途中に三方弁41を備える。また、ヒートポンプ4から供給される温水を第1液体循環路17から第1熱交換器6を経由させて第1液体循環路17に戻す第2液体循環路22は、三方弁41において第1液体循環路17を流れる温水を分岐させ、しかる後に、第1熱交換器6を経由させて、第1液体循環路17の復路に戻す。すなわち、第2液体循環路22は、第1液体循環路17における温水ジャケット3よりも上流側から分岐させた温水を、第1熱交換器6を経由させた後に、第1液体循環路17における温水ジャケット3よりも下流側に戻す。
(Modification 2)
FIG. 2 is a schematic block diagram of a sewage
ここで、三方弁41は、制御器8の出力側に接続される。三方弁41は、ガス循環路21において第1熱交換器6から乾燥室2に向かう復路の下流端部分に設置された第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて制御器8により駆動制御される。すなわち、制御器8は、第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて送風ファン25を駆動制御することにより、ガス循環路21において第1熱交換器6を経由するガスの量(風量)を調整するとともに、第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて三方弁41を駆動制御することにより、第2液体循環路22において第1熱交換器6を経由する温水の量(流路)を調整する。また、これらの制御をフィードバックしながら繰り返し行う。これにより、第1熱交換器6における温水からガスへの熱の移動量を制御して、乾燥室2に向かうガスの温度を所定の温度とする。
Here, the three-
本例においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。また、本例では、第1熱交換器6におけるガスとの熱交換によって温度が低下した流体を、温水ジャケット3から利用側熱交換器14に向かう第1液体循環路17の復路に戻すので、乾燥室2を温める温水ジャケット3の温度が低下することがない。
Also in this example, the same effect as the above example can be obtained. Further, in this example, the fluid whose temperature has decreased due to heat exchange with the gas in the
なお、三方弁41に替えて、第1液体循環路17を分岐させて当該第1液体循環路17を流れる液体を第1熱交換器6に圧送するポンプを配置することもできる。
Instead of the three-
(変形例3)
図3は変形例3の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例3の下水汚泥乾燥システム1Bは、下水汚泥乾燥システム1において第2熱交換器7を省略したものである。本例では、冷媒の熱をヒートポンプ4で利用するための冷媒熱利用機構として、コンデンサ5からヒートポンプ4を経由する冷媒流路(供給路)45を備える。すなわち、下水汚泥乾燥システム1Bでは、コンデンサ5においてガスとの間で熱交換が行われた冷媒を、冷媒流路45を介して、直接、ヒートポンプ4の熱源側熱交換器13に供給する。このようにすれば、コンデンサ5を経由することにより温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプ4の熱源として効率よく利用できる。
(Modification 3)
FIG. 3 is a schematic block diagram of a sewage sludge drying system according to the third modification. The sewage sludge drying system 1 </ b> B in the third modification is obtained by omitting the second heat exchanger 7 in the sewage sludge drying system 1. In this example, as a refrigerant heat utilization mechanism for utilizing the heat of the refrigerant in the
(変形例4)
図4は変形例4の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例4の下水汚泥乾燥システム1Cは、外部の温水供給システムから供給される温水を利用している。すなわち、下水汚泥乾燥システム1Cが設けられる下水処理場には、消化槽内の汚泥100の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システム51が併設されている場合がある。このような場合には、温水供給システム51から供給される温水を温水ジャケット3を経由して流通させる温水流通路52を第1液体循環路17に併設して設けてもよい。この場合には、温水ジャケット3の内部を、第1液体循環路17として機能する温度槽部分53と、温水供給システム51から
供給される温水が流通する温度槽部分54とに区画しておくことができる。また、下水汚泥乾燥システム1Cが設けられる下水処理場には、消化ガスを燃料とするガス発電機が併設されていることがある。このような場合には、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を、外部からの温水として利用できる。すなわち、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を下水汚泥乾燥システム1Cの温水流通路52に導入することができる。
(Modification 4)
FIG. 4 is a schematic block diagram of a sewage sludge drying system of
(変形例5)
図5は変形例5の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例5の下水汚泥乾燥システム1Dは下水汚泥乾燥システム1Aの変形例である。また、下水汚泥乾燥システム1Dは、下水処理場において、当該下水汚泥乾燥システム1Dに併設された温水供給システム51からの温水を利用するものである。本例の下水汚泥乾燥システム1Dは下水汚泥乾燥システム1Aと対応する構成を備えるので、対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
(Modification 5)
FIG. 5 is a schematic block diagram of a sewage sludge drying system of
本例の下水汚泥乾燥システム1Dは外部の温水供給システム51から供給される所定の温度以上の外部の温水を温水ジャケット3に供給する温水供給路61を備える。外部の温水供給システム51から供給される温水の温度は、例えば、40℃以上である。また、温水供給路61の途中に温水用熱交換器62を備える。
The sewage sludge drying system 1 </ b> D of the present example includes a hot
また、本例の下水汚泥乾燥システム1Dでは、下水汚泥乾燥システム1Aにおいて、温水をヒートポンプ4の利用側熱交換器14と温水ジャケット3との間で循環させている第1液体循環路17は、温水(液体)をヒートポンプ4の利用側熱交換器14と温水用熱交換器62との間で温水を循環させるものとなっている。そして、第2液体循環路22は、第1液体循環路17に設けた三方弁41から第1液体循環路17を流れる温水を分岐させて、第1熱交換器6を経由させて第1液体循環路17に戻す。
In the sewage sludge drying system 1D of this example, the first
温水用熱交換器62は、外部の温水とヒートポンプ4の利用側熱交換器14から供給される温水との間で熱交換を行い、これにより、外部からの温水の温度を更に上昇させる。本例では、乾燥室2内を80℃以上とすることができる温度まで、外部からの温水の温度を上昇させる。なお、温水用熱交換器62を経由した外部からの温水は温水ジャケット3を経由した後に、放出される。
The hot
ここで、三方弁41は、ガス循環路21において第1熱交換器6から乾燥室2に向かう復路の下流端部分に設置された第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて制御器8により駆動制御される。すなわち、制御器8は、第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて送風ファン25を駆動制御することにより、ガス循環路21において第1熱交換器6を経由するガスの量(風量)を調整するとともに、第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて三方弁41を駆動制御することにより、第2液体循環路22において第1熱交換器6を経由する温水の量(流路)を調整する。また、制御器8は、第2ガス温度センサ35からの出力に基づいて、ガスの温度と適切なものに調整するために三方弁41を駆動制御して、第1液体循環路17から温水用熱交換器62に流れ込む温水(流体)の流量を制御する。これにより、温水ジャケット3に流入する外部からの温水の温度を調節する。
Here, the three-
本例においても、上記の下水汚泥乾燥システム1、1Aと同様な効果を得ることができる。また、下水処理場において、下水汚泥乾燥システム1Dとともに、消化槽内の汚泥100の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システム51が併設されている場合には、温水供給システム51から供給される温水を有効に利用できる。
Also in this example, the same effect as the sewage
(その他の実施の形態)
第1液体循環路17を流れる流体を気体としてもよい。すなわち、ヒートポンプ4として、利用側熱交換器14の側で気体を用いるものを採用できる。この場合には、熱源側熱交換器13では、熱源として、二酸化炭素を用いることができる。
(Other embodiments)
The fluid flowing through the first
また、乾燥室2に排気弁などの排気機構を備えることもできる。排気機構を備えれば、乾燥室2内のガスの飽和水蒸気量が低下しない場合などに、当該ガスを外部に排出して、乾燥したガスを乾燥室2内に導入することが可能となる。
Further, the drying
なお、下水汚泥乾燥システム1を複数設け、第1の下水汚泥乾燥システム1で水分量を減少させた汚泥を、第2の下水汚泥乾燥システム1に投入して、さらに水分量を減少せることもできる。 A plurality of sewage sludge drying systems 1 may be provided, and the sludge whose water content has been reduced by the first sewage sludge drying system 1 may be input to the second sewage sludge drying system 1 to further reduce the water content. it can.
1・1A・1B・1C・1D・・下水汚泥乾燥システム、2・・乾燥室、3・・温水ジャケット(温度槽)、4・・ヒートポンプ、5・・コンデンサ、6・・第1熱交換器(熱交換器)、7・・第2熱交換器(第2の熱交換器)、8・・制御器、9・・開閉扉、30・・冷媒供給路、61・・温水供給路、62・・温水用熱交換器、11・・第1ガス温度センサ、13・・ヒートポンプの熱源側熱交換器、14・・ヒートポンプの利用側熱交換器、15・・ヒートポンプ制御器、17・・第1液体循環路(第1流体循環路)、18・・第1ポンプ、21・・ガス循環路、22・・第2液体循環路(第2流体循環路)、23・・排水路、25・・送風ファン、27・・第2ポンプ、29・・冷媒流通路、30・・冷媒供給路、31・・第3ポンプ、32・・流体循環路、33・・第4ポンプ、35・・第2ガス温度センサ、36・・液温センサ、41・・三方弁、45・・冷媒流路、51・・温水供給システム、52・・温水流通路、53・54・・温度槽部分、61・・温水供給路、62・・温水用熱交換器
1 ・ 1A ・ 1B ・ 1C ・ 1D ・ ・ Sewage
Claims (9)
前記乾燥室を加温するための温度槽と、
熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、
コンデンサと、
熱交換器と、
流体を前記利用側熱交換器から前記温度槽を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第1流体循環路と、
前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、
前記流体を前記第1流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第1流体循環路に戻す第2流体循環路と、
冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、
前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、
前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、
前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 A drying chamber into which sewage sludge is charged;
A temperature vessel for heating the drying chamber;
A heat pump including a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger;
A capacitor,
A heat exchanger,
A first fluid circuit for returning fluid from the use side heat exchanger to the use side heat exchanger via the temperature bath;
A gas circulation path for returning the gas in the drying chamber to the drying chamber via the condenser and the heat exchanger in this order;
A second fluid circuit for returning the fluid from the first fluid circuit to the first fluid circuit via the heat exchanger;
A refrigerant supply path for supplying refrigerant to the capacitor;
A refrigerant heat utilization mechanism for utilizing the heat of the refrigerant heat exchanged with the gas in the capacitor as a heat source of the heat pump,
The condenser condenses the gas by exchanging heat between the gas and the refrigerant to discharge condensed water,
The sewage sludge drying system, wherein the heat exchanger raises the temperature of the gas by heat exchange between the gas and the fluid.
前記第2流体循環路は、前記温度槽の前記流体を、前記熱交換器を経由させて当該温度槽に戻すことを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In claim 1,
The said 2nd fluid circulation path returns the said fluid of the said temperature tank to the said temperature tank through the said heat exchanger, The sewage sludge drying system characterized by the above-mentioned.
前記第2流体循環路は、前記利用側熱交換器から前記温度槽に向かう前記第1流体循環路の往路の流体を、前記熱交換器を経由させて、前記温度槽から前記利用側熱交換器に向かう前記第1流体循環路の復路に戻すことを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In claim 1,
The second fluid circulation path passes the fluid in the forward path of the first fluid circulation path from the use side heat exchanger to the temperature tank through the heat exchanger, and exchanges the use side heat exchange from the temperature tank. A sewage sludge drying system characterized by returning to the return path of the first fluid circulation path toward the container.
前記乾燥室を加温するための温度槽と、
熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、
コンデンサと、
熱交換器と、
所定の温度以上の温水を前記温度槽に供給する温水供給路と、
前記温水供給路の途中に設置された温水用熱交換器と、
流体を前記利用側熱交換器から前記温水用熱交換器を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第1流体循環路と、
前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、
前記流体を前記第1流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第1流体循環路に戻す第2流体循環路と、
冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、
前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、
前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、
前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させ、
前記温水用熱交換器は、前記温水と前記流体との熱交換により当該温水の温度を上昇さ
せることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 A drying chamber into which sewage sludge is charged;
A temperature vessel for heating the drying chamber;
A heat pump including a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger;
A capacitor,
A heat exchanger,
A hot water supply path for supplying hot water of a predetermined temperature or higher to the temperature tank;
A hot water heat exchanger installed in the middle of the hot water supply path;
A first fluid circuit that returns fluid from the use side heat exchanger to the use side heat exchanger via the hot water heat exchanger;
A gas circulation path for returning the gas in the drying chamber to the drying chamber via the condenser and the heat exchanger in this order;
A second fluid circuit for returning the fluid from the first fluid circuit to the first fluid circuit via the heat exchanger;
A refrigerant supply path for supplying refrigerant to the capacitor;
A refrigerant heat utilization mechanism for utilizing the heat of the refrigerant heat exchanged with the gas in the capacitor as a heat source of the heat pump,
The condenser condenses the gas by exchanging heat between the gas and the refrigerant to discharge condensed water,
The heat exchanger increases the temperature of the gas by heat exchange between the gas and the fluid,
The sewage sludge drying system characterized in that the warm water heat exchanger increases the temperature of the warm water by heat exchange between the warm water and the fluid.
前記冷媒熱利用機構は、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒を前記熱源側熱交換器に供給する供給路であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In any one of claims 1 to 4,
The sewage sludge drying system, wherein the refrigerant heat utilization mechanism is a supply path that supplies a refrigerant that has undergone heat exchange with the gas in the condenser to the heat source side heat exchanger.
前記冷媒熱利用機構は、第2の熱交換器と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた前記冷媒を前記第2の熱交換器に供給する第2の冷媒供給路と、前記熱源側熱交換器と前記第2の熱交換器との間で第2の流体を循環させる流体循環路と、を備え、
前記第2の熱交換器は、前記冷媒と前記第2の流体との間の熱交換により前記第2流体の温度を上昇させることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In any one of claims 1 to 4,
The refrigerant heat utilization mechanism includes: a second heat exchanger; and a second refrigerant supply path that supplies the refrigerant that has undergone heat exchange with the gas to the second heat exchanger. A fluid circulation path for circulating a second fluid between the heat source side heat exchanger and the second heat exchanger,
The sewage sludge drying system, wherein the second heat exchanger raises the temperature of the second fluid by heat exchange between the refrigerant and the second fluid.
前記流体は液体であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In any one of claims 1 to 6,
The sewage sludge drying system, wherein the fluid is a liquid.
前記流体は蒸気であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In any one of claims 1 to 6,
The sewage sludge drying system, wherein the fluid is steam.
前記冷媒は、下水処理水であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。 In any one of claims 1 to 8,
The sewage sludge drying system, wherein the refrigerant is sewage treated water.
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