JP2021159801A - Fermentation-drying apparatus, cement production system, fermentation-drying method, method for producing cement clinker, and method for using fermentation-dried product - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、発酵乾燥装置、セメント製造システム、発酵乾燥方法、セメントクリンカーの製造方法、及び、発酵乾燥物の使用方法に関する。 The present disclosure relates to a fermentation and drying apparatus, a cement production system, a fermentation and drying method, a method for producing cement clinker, and a method for using a fermented and dried product.
特許文献1では、下水汚泥を発酵処理する縦型の発酵処理装置において、発酵槽内での発酵の状況を示す指標として、発酵熱量を用いることが記載されている。
特許文献1の場合、排気ガス性状(組成、流量、温度、相対湿度)に基づいて推定される発酵熱の変化により、送気量を常に変動させる。この場合、排気量を、送気量及び発酵槽内の水蒸気発生量変化(送気量と発酵状況により変化)に応じて変動させないと、発酵槽圧力が変動し、発酵槽の製品排出口及び原料投入口(構造上完全なシール構造にすることは現実的ではない)においてリーク空気が生じる。すなわち、発酵槽内が負圧であるときは外部からの気体の流入が生じ、発酵槽内が正圧であるときは外部へ気体の排出が生じ得る。気体の流入及び排出のいずれも、発酵槽に係るリーク空気であるといえる。発酵槽圧力が過度な負圧や正圧になると、リーク空気流量が増加し、排気ガス性状への影響が無視できなくなり、排気ガス性状から推算される発酵熱の計算精度が低下し、それを基にした送気制御が有効に機能しなくなり、結果として、発酵が不安定になることが危惧される。
In the case of
本開示は、発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出可能な技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of accurately calculating the amount of heat of fermentation in a fermentation / drying apparatus.
本開示の一形態に係る発酵乾燥装置は、下水汚泥を含む発酵原料を収容し、前記発酵原料を攪拌しながら、発酵乾燥処理を行う容器と、前記容器内へ送気を行う送気手段と、前記容器内から排気を行う排気手段と、前記容器内の気圧に係る情報を取得する内圧情報取得部と、前記内圧情報取得部により取得される前記容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、前記排気手段からの排気量を制御する排気量制御部と、を有する。 The fermentation / drying apparatus according to one embodiment of the present disclosure includes a container for containing a fermentation raw material containing sewage sludge and performing a fermentation / drying treatment while stirring the fermentation raw material, and an air supply means for supplying air into the container. , The exhaust means for exhausting from the inside of the container, the internal pressure information acquisition unit for acquiring information related to the pressure inside the container, and the pressure inside the container acquired by the internal pressure information acquisition unit are smaller than the atmospheric pressure. It has an exhaust amount control unit that controls the amount of exhaust air from the exhaust means so that the pressure becomes negative.
また、本開示の一形態に係る発酵乾燥方法は、容器内に下水汚泥を含む発酵原料を収容し、前記容器内で前記発酵原料を攪拌しながら、発酵乾燥処理を行うことと、前記発酵乾燥処理を行う際に、前記容器内へ送気を行うことと、前記発酵乾燥処理を行う際に、前記容器内から排気を行うことと、前記容器内の気圧に係る情報を取得することと、前記容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、前記容器内からの排気量を制御することと、を含む。 Further, in the fermentation and drying method according to one embodiment of the present disclosure, a fermentation raw material containing sewage sludge is placed in a container, and the fermentation and drying treatment is performed while stirring the fermentation raw material in the container, and the fermentation and drying process is performed. When performing the treatment, air is supplied into the container, when the fermentation and drying treatment is performed, exhaust is performed from the container, and information on the pressure inside the container is acquired. This includes controlling the amount of exhaust air from the container so that the pressure inside the container becomes a slightly negative pressure as compared with the atmospheric pressure.
上記の発酵乾燥装置および発酵乾燥方法によれば、容器内の気圧に係る情報を取得し、容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように容器内からの排気量が制御される。したがって、容器からの気体の流出又は容器外からの気体の流入を少なくすることができるため、容器内の環境がリークによる変化することが防がれ、発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出することが可能となる。 According to the above-mentioned fermentation / drying apparatus and fermentation / drying method, information on the pressure inside the container is acquired, and the amount of exhaust air from the inside of the container is controlled so that the pressure inside the container becomes a slight negative pressure compared to the atmospheric pressure. NS. Therefore, since the outflow of gas from the container or the inflow of gas from the outside of the container can be reduced, the environment inside the container is prevented from changing due to leakage, and the amount of heat of fermentation in the fermentation drying device is calculated accurately. It becomes possible.
前記微負圧は、大気圧に対して−0.2kPaの範囲内である態様とすることができる。 The slight negative pressure can be in the range of −0.2 kPa with respect to the atmospheric pressure.
上記のように、大気圧に対して−0.2kPaの範囲内となるように容器内からの排気量を制御する場合、リーク空気による発酵熱計算への影響を更に低くすることができ、安定した発酵処理を行うことができる。 As described above, when the amount of exhaust from the container is controlled so as to be within the range of -0.2 kPa with respect to the atmospheric pressure, the influence of leaked air on the calculation of fermentation heat can be further reduced and is stable. The fermentation process can be carried out.
前記排気手段は、排気ラインと、前記排気ライン上の流量調整弁とを含み、前記排気量制御部は、前記流量調整弁を調整することで前記排気量を制御する態様とすることができる。 The exhaust means includes an exhaust line and a flow rate adjusting valve on the exhaust line, and the exhaust amount control unit can control the exhaust amount by adjusting the flow rate adjusting valve.
前記排気手段は、排気ラインと、前記排気ライン上の排気ファンとを含み、前記排気量制御部は、前記排気ファンの回転数を調整することで前記排気量を制御する態様とすることができる。 The exhaust means includes an exhaust line and an exhaust fan on the exhaust line, and the exhaust amount control unit can control the exhaust amount by adjusting the rotation speed of the exhaust fan. ..
前記排気手段は、排気ラインと、前記排気ライン上の排気ファンと、前記排気ファンよりも上流側で前記排気ラインに合流する外気取り込みラインとを含み、前記排気量制御部は、前記外気取り込みラインからの外気の取り込み量を調整することで前記排気量を制御する態様とすることができる。 The exhaust means includes an exhaust line, an exhaust fan on the exhaust line, and an outside air intake line that joins the exhaust line on the upstream side of the exhaust fan, and the exhaust amount control unit is the outside air intake line. By adjusting the amount of outside air taken in from the air, the exhaust amount can be controlled.
本開示の一形態に係るセメント製造システムは、上記の発酵乾燥装置と、前記発酵乾燥装置における発酵乾燥処理によって得られる発酵乾燥物を使用するセメント製造装置と、を有する。 The cement manufacturing system according to one embodiment of the present disclosure includes the above-mentioned fermentation and drying apparatus, and a cement manufacturing apparatus that uses a fermented and dried product obtained by the fermentation and drying treatment in the fermentation and drying apparatus.
上記の発酵乾燥装置で得られた発酵乾燥物を使用してセメント製造装置においてセメントを製造することで、発酵熱量が精度良く管理可能な状態で製造された発酵乾燥物をセメント製造に利用することができる。 By producing cement in a cement manufacturing apparatus using the fermented and dried product obtained by the above fermentation and drying apparatus, the fermented and dried product produced in a state where the calorific value of fermentation can be accurately controlled can be used for cement production. Can be done.
本開示の一形態に係るセメントクリンカーの製造方法は、上記の方法で得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造する。 The method for producing cement clinker according to one embodiment of the present disclosure is to produce cement clinker using the fermented dried product obtained by the above method as a raw material.
上記の方法で得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造することによって、下水汚泥から得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造できるため、廃棄物原単位の増加等を実現することができる。 By producing cement clinker using the fermented dried product obtained by the above method as a raw material, cement clinker can be produced using the fermented dried product obtained from sewage sludge as a raw material, so that the waste intensity can be increased. be able to.
本開示の一形態に係る発酵乾燥物の使用方法は、上記の方法で得られた発酵乾燥物を熱エネルギー源として用いる。 In the method of using the fermented dried product according to one embodiment of the present disclosure, the fermented dried product obtained by the above method is used as a heat energy source.
上記の方法で得られた発酵乾燥物を熱エネルギー源として用いる場合、発酵乾燥物を熱エネルギーに変換して利用することができるため、化石燃料の使用低減等を実現することができる。 When the fermented dried product obtained by the above method is used as a heat energy source, the fermented dried product can be converted into heat energy and used, so that the use of fossil fuel can be reduced.
本開示によれば、発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出可能な技術が提供される。 According to the present disclosure, there is provided a technique capable of accurately calculating the amount of heat of fermentation in a fermentation / drying apparatus.
以下、添付図面を参照して、本開示を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[発酵乾燥物の製造システム]
図1は、本開示の一実施形態に係る発酵乾燥物の製造に係る製造システムの概略構成図である。図1に示すように、製造システム1は、発酵槽2、送気ヒータ4、送気ブロア5、除塵塔6、排気ファン7、洗浄脱臭塔8、及び制御部9を含んで構成される。製造システム1において製造されるのは、下水汚泥を発酵すると共に乾燥させた発酵乾燥物(乾燥汚泥)である。また、下水汚泥の発酵に伴って発生する排気ガスについては所定の処理が行われる。
[Manufacturing system for fermented dried products]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a production system for producing a fermented dried product according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the
発酵槽2は、下水汚泥を投入して発酵処理を行う機能を有する。発酵槽2では、好気性微生物による好気処理が行われる。発酵槽2へは、下水汚泥のほか、発酵に寄与する原料等が投入される。また、発酵槽2からは発酵後の発酵乾燥物(乾燥汚泥)が排出されると共に、発酵に伴って発生したガスや水蒸気(以下排気)がラインL1を介して排出される。発酵槽2へ投入される原料等については後述するが、本実施形態では、副原料として発酵鶏糞が用いられる。
The
送気ヒータ4は、ラインL3へ導入された気体を加熱してラインL2へ供給する機能を有する。発酵槽2へ投入される空気の温度は、例えば、50℃〜80℃程度とされる。送気ヒータ4は、ラインL2へ導入する気体を所定の温度範囲となるように気体を加熱する機能を有する。送気ヒータ4の上流に、例えばラインL1の排気の熱を利用して送気ファンから容器内に導入される外気を加温する熱交換手段(図示せず)を設けてもよい。熱交換手段の形態は特に限定されず、熱交換によって、ラインL1からの排気ガスは冷却される。一方、加熱された空気は、ラインL2を経て発酵槽2へ投入される。
The
送気ブロア5は、ラインL2へ気体を供給する機能を有する。送気ブロア5にはモータM1が接続されていて、モータM1の動作による送気ブロア5によって、外部からの空気をラインL3へ導入してラインL2へ供給する。
The
除塵塔6、排気ファン7、および洗浄脱臭塔8は、発酵槽2からの排気ガスを排出するラインL1上に設けられる。除塵塔6および洗浄脱臭塔8は、排気ガスに対する脱臭処理を行う湿式脱臭装置として機能する。上記のラインL1が発酵乾燥装置として機能する発酵槽2からの排気を行う排気ラインに相当する。すなわち、ラインL1および排気ファン7が発酵乾燥装置からの排気手段として機能する。
The
除塵塔6は、ラインL1を流れる排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる塵埃を除去する機能を有する。除塵塔としては、スクラバ等の設備が用いられる。塵埃が除去されたガスは、排気ファン7を経て洗浄脱臭塔8へ送られる。
The
排気ファン7は、ラインL1において排気ガスを移動させる機能を有する。排気ファン7にはモータM2が接続されていて、モータM2の動作による排気ファン7の駆動によって、排気ガスが下流側へ移動される。ファンとしてはファン回転数をインバータ周波数で制御できるものを用いることができる。
The
洗浄脱臭塔8は、発酵槽からの排気に含まれるアンモニア等の微量臭気成分を除去する機能を有する。一例として、洗浄脱臭塔は、湿式の洗浄塔であり、硫酸を使用する酸洗浄脱臭塔とすることができる。なお、洗浄脱臭塔8は、酸洗浄脱臭塔に限定されず、アルカリ洗浄脱臭、アルカリ・次亜塩洗浄脱臭等の洗浄脱臭を行い、除去する構成であれば種々の構成を採用することができる。洗浄脱臭等は処理対象のガスに応じて適宜選択でき、例えば、酸洗浄塔は、アンモニアを脱臭の対象とする場合に用いられる。また、排気に含まれるガスの種類や数によっては直列して複数の洗浄脱臭塔を接続することができる。硫化水素が発生する可能性がある場合は、さらに水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムを組み合わせたアルカリ・次亜塩洗浄脱臭塔を設けてもよい。
The washing and
なお、湿式脱臭装置は上記の構成には限定されない。例えば、活性炭を充填し、上記液の作用では十分に除去しきれない臭気成分を活性炭による吸着作用で除去する、吸着塔が含まれていてもよい。吸着塔は複数の処理装置の最後段に設置すればよい。 The wet deodorizing device is not limited to the above configuration. For example, it may include an adsorption tower that is filled with activated carbon and removes odorous components that cannot be sufficiently removed by the action of the above liquid by the adsorption action of the activated carbon. The adsorption tower may be installed at the last stage of the plurality of processing devices.
制御部9は、上記の各部を制御する機能を有する。制御部9は、製造システム1の各所に設けられたセンサ等および上記の各部からの出力信号を受信すると共に、上記の各部に対してその動作を制御するための入力信号を送信する。制御部9は、容器内の気圧に係る情報を取得する内圧情報取得部91としての機能と、内圧情報取得部により取得される前記容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、発酵槽2の容器21からの排気量を制御する排気量制御部92としての機能と、を有する。この点については後述する。
The
図1に示すように、製造システム1では、各所にセンサが設けられる。発酵槽2の重量を計測する重量計Wが設けられると共に、発酵槽2内(より正しくは、後述の容器21内)の圧力(気圧)を測定する圧力計P1が設けられる。また、ラインL1上には、発酵槽2から排出されるガスの温度を測定する温度計T4が設けられる。また、ラインL2上の送気ヒータ4と発酵槽2への入口との間には、発酵槽2へ導入する空気の温度を測定する温度計T5が設けられる。また、外部からの空気を導入するラインL3には、流量計F、温度計T6、圧力計P2が設けられる。送気ブロア5に接続されるモータM1には周波数計Hz1が設けられる。同様に、排気ファン7に接続されるモータM2には周波数計Hz2が設けられる。このように、製造システム1ではその動作を確認するための種々のセンサが設けられている。制御部9ではこれらのセンサにおける計測結果を出力信号として取得し、計測結果に基づいて制御内容を変更し得る。
As shown in FIG. 1, in the
[発酵槽]
次に、発酵槽2について説明する。図2は、発酵槽2の概略構成図である。発酵槽2は密閉型の縦型発酵槽である。発酵槽2は、設置面に対して鉛直方向(図示A方向)に延びた容器21を有している。容器21の上方には、下水汚泥および副原料等を投入する投入口22が設けられる。また、容器21の下方には、容器21内での処理後の発酵乾燥物を排出するための排出口23が設けられる。投入口22および排出口23は、どちらも蓋などの開閉可能又は脱着可能な蓋状部材(図示せず)が設けられる。この蓋状部材を投入口22および排出口23に装着することによって、発酵槽2における容器21を密閉可能に構成されている。このように、発酵槽2は密閉系での好気発酵を可能としている。好気発酵熱による内容物の乾燥効率をより向上させる観点から、発酵槽2は、例えば容器21の外周面に断熱材を配する等の方法によって、断熱構造を有していてもよい。
[Fermenter]
Next, the
発酵槽2は、発酵槽内の原材料を混合するための攪拌設備24を備えていることも好ましい。一例として、攪拌設備24は、例えば容器21内に設けられた攪拌翼24aと、攪拌翼24aに接続された回転軸24bと、容器21外に設けられた回転駆動装置(図示せず)とを備えている。攪拌翼24aは、回転軸24bを介して容器21外に設けられた回転駆動装置に接続されており、油圧シリンダを駆動源として一定方向に回転するようになっている。攪拌翼24aは回転軸24bの下部から上部にかけて所定間隔で離間して多段に設けられていてもよい。攪拌設備24を更に備えることによって、下水汚泥等の内容物の過度の圧密状態を抑制することができ、好気発酵効率を向上させることができる。
It is also preferable that the
また、発酵槽2は、空気などの酸素含有気体を発酵槽2内に供給するための送気手段25と、容器21内の気体を容器21外へ排気可能な排気手段26とを備える。酸素含有気体Fは、例えば、空気とすることができる。一例として、酸素含有気体Fは、容器21外に設けられた送気手段25から、中空の回転軸24bを経由し、攪拌翼24aの通気孔を介して、攪拌翼24aの鉛直方向下方側に供給できるようになっていてもよい。図2に示す例では、最下方に設けられた攪拌翼24aの鉛直方向下方側に、酸素含有気体Fを流通可能な気体流通孔が複数設けられている。この場合、攪拌翼24aによる内容物の攪拌を行いながら、酸素含有気体Fを容器21に満遍なく供給することができる。容器21内に存在する酸素含有気体Fと、好気発酵によって生じたガスとは、容器21の上方に設けられた排気手段26を介して排気ガスとしてラインL1(図1参照)へ排気される。
Further, the
酸素含有気体と内容物の接触効率を高めて、容器21内での下水汚泥の好気発酵効率を高める観点から、酸素含有気体Fは容器21の鉛直方向下方側から供給され、且つ、酸素含有気体Fを含む排気ガスは、容器21の鉛直方向上方側から排気する構成とすることができる。
From the viewpoint of increasing the contact efficiency between the oxygen-containing gas and the contents and increasing the aerobic fermentation efficiency of the sewage sludge in the
下水汚泥を含む発酵原料は、投入口22から連続的又は間欠的に発酵槽2における容器21内に投入する。発酵原料は、発酵槽2内で好気発酵させた後、発酵乾燥物として排出口23から排出される。
The fermentation raw material containing sewage sludge is continuously or intermittently charged into the
上述の発酵槽2では、投入口22から発酵原料を容器21の内部に投入し、処理物を容器内で発酵後に発酵乾燥物を容器21下部の排出口23から取り出す。発酵槽2では、送気手段25により最下段の攪拌翼24aの通気孔から所定の入気量で外気を導入し、且つ、排気手段26から排気する。この状態で各攪拌翼24aを低速で回転させて、発酵原料を通気攪拌し、好気発酵させることにより、発酵が行われる。また、発酵による発酵熱により同時に内容物は乾燥される。排気手段26より排出される空気は、通気孔から容器内に導入されて処理物中を通過しながら上方へ流れてきた気体に対して、発酵の過程で生じた二酸化炭素、アンモニア等のガスや水蒸気を含むものである。
In the
発酵槽2の運転手順の一例は以下のとおりである。まず、発酵槽2に、容器21の内容積に対して10〜30%の空間を残して、下水汚泥等の発酵原料を投入口22から投入する。上記の程度の空間を残して発酵原料を投入することにより、発酵原料の攪拌と通気が十分かつ均一になされる。そのため、容器21内での発酵および乾燥が効率よく行われ得る。一例として、発酵原料の投入は毎日行われる。すなわち、発酵原料は、所定の間隔で(一定期間毎に)複数回投入され得る。また、発酵槽2内で所定の滞留期間(3日〜20日程度)、発酵原料の発酵および乾燥を継続し、一定期間(例えば毎日)毎に所定量の発酵乾燥物を排出口23から取り出す。発酵原料の投入は発酵乾燥物を排出口23から取り出した後に行う。このように、一定時間サイクルで下水汚泥発酵原料の一部投入と発酵物の一部取り出しを繰り返しながら、連続的に発酵処理を行う。上記の手順で得られる発酵乾燥物は、粉状又は粒状の固形物であり、部分的には塊状物となっている。
An example of the operation procedure of the
制御部9は、発酵槽2内の圧力を制御することにより、発酵槽2内の発酵熱量を精度よく推定し、それに基づいて発酵槽への空気の供給量を制御することで、発酵槽2内容物の発酵速度を高レベルに維持することができる。一例として、制御部9は、発酵槽2の容器21への送気手段25による送気量の調整と、発酵槽2内の気体の排気に使用される排気ファン7のモータMにより排気量の調整を行うことができる。
The
[発酵原料]
発酵槽2での発酵乾燥物の製造に用いられる発酵原料には、主原料である下水汚泥のほかに、副原料等が用いられる。以下、各原料の詳細についておよびその混合比等について説明する。
[Fermentation raw material]
As the fermentation raw material used for producing the fermented dried product in the
[下水汚泥]
下水汚泥は、下水の活性汚泥処理の過程で生じる余剰汚泥をフィルタープレス等の脱水機で脱水したものであり、有機物、無機物および水を含むスラッジ状又はペースト状の物質である。下水汚泥は、これをそのまま用いてもよく、或いは、消化汚泥などの下水汚泥の自己発酵処理物を用いてもよい。下水汚泥の水分含有量は、特に限定されないが、例えば、70%〜90%程度とされる。
[Sewage sludge]
The sewage sludge is a sludge-like or paste-like substance containing organic substances, inorganic substances and water, which is obtained by dehydrating excess sludge generated in the process of activated sludge treatment of sewage with a dehydrator such as a filter press. As the sewage sludge, this may be used as it is, or a self-fermented product of sewage sludge such as digestive sludge may be used. The water content of the sewage sludge is not particularly limited, but is, for example, about 70% to 90%.
なお、発酵原料に使用する下水汚泥を、その含水率、消化の有無、および脱水処理方法の少なくとも一つに基づいて選別してもよい。 The sewage sludge used as a fermentation raw material may be selected based on its water content, the presence or absence of digestion, and at least one of the dehydration treatment methods.
[副原料]
発酵原料は下水汚泥の他に副原料を含んでいてもよい。副原料は、下水汚泥ともに含有させることによって、下水汚泥を含む発酵原料を発酵に供する際に、下水汚泥の安定的な好気発酵を促すための材料である。具体的には、副原料は、下水汚泥の含水率を低減させたり、下水汚泥と副原料とを含む発酵原料の通気性を高めたり、好気発酵に寄与する微生物の栄養源となる易分解性有機分を供給したり、好気発酵を効率良く進行させるための好気性微生物群を供給したりするために用いられる。
[Auxiliary raw material]
The fermentation raw material may contain auxiliary raw materials in addition to sewage sludge. The auxiliary raw material is a material for promoting stable aerobic fermentation of sewage sludge when the fermentation raw material containing sewage sludge is subjected to fermentation by containing it together with sewage sludge. Specifically, the auxiliary raw material reduces the water content of sewage sludge, enhances the air permeability of the fermentation raw material containing the sewage sludge and the auxiliary raw material, and easily decomposes as a nutrient source for microorganisms that contribute to aerobic fermentation. It is used to supply aerobic organic components and to supply aerobic microorganisms for efficiently advancing aerobic fermentation.
用いられる副原料の形状は特に制限はなく、例えば、固形状、粒状、粉状、ペースト状等の形状としてもよい。副原料の総含有量は、用いられる副原料の物性や目的に応じて適宜調整できるが、下水汚泥100重量部に対する副原料の総重量部として、好ましくは5重量部以上100重量部以下、より好ましくは5重量部以上50重量部以下、更に好ましくは5重量部以上40重量部以下とすることができる。このとき、基準となる下水汚泥の重量は、含水状態での重量とする。 The shape of the auxiliary raw material used is not particularly limited, and may be, for example, a solid shape, a granular shape, a powder shape, a paste shape, or the like. The total content of the auxiliary raw material can be appropriately adjusted according to the physical properties and purpose of the auxiliary raw material used, but the total weight part of the auxiliary raw material with respect to 100 parts by weight of the sewage sludge is preferably 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less. It can be preferably 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less, and more preferably 5 parts by weight or more and 40 parts by weight or less. At this time, the weight of the reference sewage sludge is the weight in the water-containing state.
副原料の一例として用いられ得る通気助材、栄養助材、および発酵鶏糞について説明する。 Aeration aids, nutritional aids, and fermented chicken manure that can be used as examples of auxiliary materials will be described.
[通気助材]
発酵原料には、含水率の低減や通気性の向上を目的として通気助材を含んでいてもよい。通気助材としては、例えば、稲わら、もみがら、おがくず、バーク、草木又はこれらの乾燥物若しくは破砕物などの有機系通気助材や、パーライト、ゼオライト、珪藻土、石炭灰などの無機系通気助材等が用いられる。通気助材を含むことによって、過度の圧密状態となることを抑制しつつ通気性を確保することができ、下水汚泥の好気性発酵を安定的かつ効果的に進行させることができる点で有利である。
[Ventilation aid]
The fermentation raw material may contain a ventilation aid for the purpose of reducing the water content and improving the air permeability. Examples of the aeration aid include organic aeration aids such as rice straw, fir tree, sawdust, bark, vegetation or dried or crushed products thereof, and inorganic aeration aids such as perlite, zeolite, diatomaceous earth and coal ash. Materials and the like are used. By including the aeration auxiliary material, it is possible to secure the aerobic fermentation of the sewage sludge while suppressing the excessive consolidation state, which is advantageous in that the aerobic fermentation of the sewage sludge can proceed stably and effectively. be.
通気助材の形状は特に制限はなく、例えば、固形状、粒状、粉状、ペースト状、流動状、液状等の形状としてもよい。通気助材の含有量は、用いられる副原料の物性や目的に応じて適宜調整できるが、下水汚泥100重量部に対する通気助材の総重量部を、好ましくは5重量部以上80重量部以下、更に好ましくは5重量部以上50重量部以下とすることができる。このとき、基準となる下水汚泥の重量は、含水状態での重量とする。 The shape of the ventilation auxiliary material is not particularly limited, and may be, for example, a solid, granular, powdery, paste-like, fluid-like, or liquid-like shape. The content of the ventilation auxiliary material can be appropriately adjusted according to the physical properties and purpose of the auxiliary raw material used, but the total weight part of the ventilation auxiliary material with respect to 100 parts by weight of the sewage sludge is preferably 5 parts by weight or more and 80 parts by weight or less. More preferably, it can be 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less. At this time, the weight of the reference sewage sludge is the weight in the water-containing state.
上述した通気助材のうち、一例としてフライアッシュを含む構成とすることができる。フライアッシュは、石炭の燃焼によって生成した石炭灰の一種であり、例えば、石炭火力発電所にて微粉石炭を燃焼した際に生成する石炭灰であって、電気集塵機等で回収されるものが挙げられる。フライアッシュは、その嵩密度が好ましくは0.2g/cm3以上1.5g/cm3以下、ブレーン比表面積が好ましくは1000cm2/g以上20000cm2/g以下のものであり、シリカ、アルミナ、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム等を含む。 Among the above-mentioned ventilation aids, fly ash can be included as an example. Fly ash is a type of coal ash produced by burning coal. For example, coal ash produced when pulverized coal is burned at a coal-fired power plant and is recovered by an electrostatic collector or the like. Be done. Fly ash, its bulk density is preferably 0.2 g / cm 3 or more 1.5 g / cm 3 or less, the Blaine specific surface area of preferably those 1000 cm 2 / g or more 20000cm of 2 / g or less, silica, alumina, Includes calcium oxide (CaO), magnesium oxide and the like.
フライアッシュを下水汚泥の発酵処理に用いることによって、初期の時点から好気発酵を安定的に進行させることができる。この理由は明らかではないが、フライアッシュ自体が比較的微細な粒子であることに起因して分散性が高いことが考えられる。また、フライアッシュに含まれるCaO成分によって下水汚泥の粒子が凝集しフロックを形成しやすくなり、下水汚泥発酵原料の密度を低下しやすくするため、と考えられる。 By using fly ash for fermentation treatment of sewage sludge, aerobic fermentation can proceed stably from an initial stage. The reason for this is not clear, but it is considered that the fly ash itself has high dispersibility due to the relatively fine particles. Further, it is considered that the CaO component contained in the fly ash easily aggregates the particles of the sewage sludge to form flocs and easily lowers the density of the sewage sludge fermentation raw material.
[栄養助材]
下水汚泥の好気発酵を促進させる観点から、発酵原料は、栄養助材を更に含んでいてもよい。栄養助材は、好気発酵に寄与する微生物の栄養源となる易分解性有機分を供給するために用いられ得る副原料である。栄養助材としては、例えば、食品汚泥、酒粕および焼酎粕等の食品加工残渣、廃白土、製紙スラッジ、廃食油、廃棄物固形燃料(RDF)、肉骨粉、生ごみ、し尿、畜糞、堆肥、活性汚泥、スカム等が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせて用いることができる。
[Nutrition aid]
From the viewpoint of promoting aerobic fermentation of sewage sludge, the fermentation raw material may further contain a nutritional auxiliary material. Nutrient aids are auxiliary raw materials that can be used to supply easily degradable organic matter that is a nutrient source for microorganisms that contribute to aerobic fermentation. Examples of nutritional aids include food processing residues such as food sludge, sake lees and shochu lees, waste white clay, paper sludge, waste cooking oil, waste solid fuel (RDF), meat bone powder, food waste, urine, livestock manure, compost, etc. Activated sludge, scum, etc. can be mentioned. These can be used alone or in combination.
上述した栄養助材のうち、好気発酵をより一層促進させて、発酵の温度上昇効果を大きくさせるという理由から、肉骨粉が採用され得る。肉骨粉は、例えば、牛・豚・鶏から食肉を除いた後に、内蔵や屑肉等とともに加熱処理されたものであり、例えば、粉末状に粉砕された乾燥粉砕物である。肉骨粉の粉末は、下水汚泥等の他の発酵原料との混合効率が高められ得る。栄養助材の含有量は、下水汚泥100重量部に対して、好ましくは5重量部以上100重量部以下、更に好ましくは5重量部以上50重量部以下である。このとき、基準となる下水汚泥の重量は、含水状態での重量とする。 Among the above-mentioned nutritional aids, meat-and-bone meal can be adopted because it further promotes aerobic fermentation and increases the temperature-increasing effect of fermentation. Meat-and-bone meal is, for example, obtained by removing meat from beef, pork, and chicken and then heat-treating it together with internal organs, offal, and the like. For example, it is a dry pulverized product crushed into powder. The meat-and-bone meal powder can improve the mixing efficiency with other fermentation raw materials such as sewage sludge. The content of the nutritional auxiliary material is preferably 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, and more preferably 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of sewage sludge. At this time, the weight of the reference sewage sludge is the weight in the water-containing state.
発酵鶏糞は、鶏糞に好気発酵処理を施したものである。発酵鶏糞は、発酵処理により水分が減少しており、通常含水率が30%未満である。発酵槽2へ投入する発酵鶏糞の量は、発酵槽2へ投入する下水汚泥に対して3重量%〜20重量%とすることができる。なお、上記の投入量は、発酵槽2への発酵原料の投入する度に発酵鶏糞を添加する場合の投入量の一例である。発酵鶏糞を上記の範囲で投入することで、発酵状態を良好に維持することができる。また、発酵鶏糞を発酵不良時に投入する場合は早期に発酵状況を改善することができる。発酵鶏糞としては、例えば採卵鶏鶏糞、肉鶏鶏糞、1次発酵鶏糞、2次発酵鶏糞を用いることができ、採卵鶏鶏糞の1次発酵鶏糞を用いることもできる。
Fermented chicken manure is made by subjecting chicken manure to aerobic fermentation treatment. The water content of fermented chicken manure is reduced by the fermentation treatment, and the water content is usually less than 30%. The amount of fermented chicken manure charged into the
一方、発酵鶏糞を発酵不良時の回復材として投入することとしてもよい。このように回復材として発酵鶏糞を発酵槽2へ投入する場合、容器21の内容物(処理物)の全重量に対して3重量%〜30重量%を投入してもよく、好ましくは3重量%〜20重量%としてもよい。発酵鶏糞を上記の範囲で投入することで、発酵状態を良好に維持することができる。また、発酵鶏糞を発酵不良時に投入する場合は早期に発酵状況を改善することができる。
On the other hand, fermented chicken manure may be added as a recovery material at the time of poor fermentation. When fermented chicken manure is charged into the
一般的に、発酵鶏糞は、鶏糞の飼育目的や発酵期間、発酵方法等によって窒素濃度が変化し得るが、発酵原料に含めることができる発酵鶏糞は、製造条件等は特に限定されない。また、発酵鶏糞の形状等についても特に限定されず、種々の発酵鶏糞を発酵原料に含めることができる。 In general, the nitrogen concentration of fermented chicken manure may change depending on the purpose of breeding the chicken manure, the fermentation period, the fermentation method, etc., but the production conditions of the fermented chicken manure that can be included in the fermentation raw material are not particularly limited. Further, the shape of the fermented chicken manure is not particularly limited, and various fermented chicken manure can be included in the fermentation raw material.
発酵鶏糞は、発酵に関係する微生物が含まれ得る。この微生物が発酵槽2内での発酵状況の改善に寄与していると考えられる。発酵鶏糞は、発酵槽2での発酵処理時に、ある程度発酵処理が進んだ下水汚泥による種汚泥と併用して、あるいは、種汚泥の代替として使用することができる。
Fermented chicken manure may contain microorganisms involved in fermentation. It is considered that this microorganism contributes to the improvement of the fermentation condition in the
[発酵原料の混合および含水率について]
発酵原料は、例えば、下水汚泥と副原料とを混合した混合物とすることができる。一例として、発酵槽2等の発酵のための装置へ供給する前に、下水汚泥と副原料とを予め混合して発酵原料の混合物を作成してもよい。また、屋内若しくは屋外で、下水汚泥および副原料のうち一方の上に他方を堆積させた堆積物として発酵原料を作成してもよい。さらに、下水汚泥および副原料のうち一方を発酵用の容器に供給し、次いで他方を容器内に供給して、容器内で各原材料を交互に堆積させた堆積物としてもよい。この場合、堆積物の状態から発酵を開始してもよいし、堆積物を容器内で混合して混合物した後に発酵を開始してもよい。
[Mixing of fermentation raw materials and water content]
The fermentation raw material can be, for example, a mixture of sewage sludge and an auxiliary raw material. As an example, a mixture of fermentation raw materials may be prepared by premixing sewage sludge and auxiliary raw materials before supplying them to a device for fermentation such as a
発酵初期の時点から好気発酵を安定的に進行させるために十分な水分量を確保する観点から、発酵原料の含水率は、30%以上70%以下とすることができる。さらに、含水率が40%以上60%以下であると、好気発酵がより安定的に進行し得る。含水率は、例えば市販の赤外線水分計又はハロゲン水分計を用いて、100℃〜120℃の加熱温度で乾燥したときの乾燥前後の重量の差に基づいて測定することができる。またこれに代えて、JIS A 1203「土の含水比試験方法」に準じて測定することができる。発酵原料の含水率は、例えば、所望の含水率となるように原材料を選択したり、原材料又は発酵原料に対して、水を添加したりすることによって適宜調整することができる。 From the viewpoint of ensuring a sufficient amount of water for the stable progress of aerobic fermentation from the initial stage of fermentation, the water content of the fermentation raw material can be 30% or more and 70% or less. Further, when the water content is 40% or more and 60% or less, aerobic fermentation can proceed more stably. The water content can be measured based on the difference in weight before and after drying when dried at a heating temperature of 100 ° C. to 120 ° C. using, for example, a commercially available infrared moisture meter or halogen moisture meter. Alternatively, the measurement can be performed according to JIS A 1203 “Soil water content ratio test method”. The water content of the fermentation raw material can be appropriately adjusted, for example, by selecting the raw material so as to have a desired water content, or by adding water to the raw material or the fermentation raw material.
上述の発酵原料は、上述のように堆積物又は混合物の状態で発酵槽2の容器21へ供給することで、好気発酵処理に供することができる。
The above-mentioned fermentation raw material can be subjected to aerobic fermentation treatment by supplying the above-mentioned fermentation raw material in the state of a deposit or a mixture to the
[発酵熱量の算出、及び、発酵槽の容器内の圧力制御]
発酵槽2では、内圧情報取得部91が容器21内の気圧に係る情報を取得し、排気量制御部92が容器21内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、発酵槽2の容器21からの排気量を制御する。また、制御部9では、発酵槽2での発酵状況を把握すべく、発酵指標を算出する。具体的には、発酵指標として、通気量(入気量、排気量)、入気温度、排気温度、入気湿度、および、排気湿度に基づき算出される、所定時間当たりの「発酵熱量」を発酵指標として使用する。すなわち、制御部9は、発酵熱量を算出する機能を有する。また、制御部9は、算出した発酵熱量を出力する機能を有していてもよい。また、出力された発酵熱量により送気量を制御する機能をもっていてもよい。
[Calculation of heat of fermentation and pressure control in the container of the fermenter]
In the
発酵熱量は、発酵槽2から排出される排気の熱量と発酵槽2への送気の熱量との差分から求められる。すなわち、発酵熱量は以下の数式(1)に示す関係を満たす。
発酵熱量(kJ/min)=排気熱量(kJ/min)−送気熱量(kJ/min) …(1)
The amount of heat for fermentation is obtained from the difference between the amount of heat of the exhaust gas discharged from the
Fermentation heat quantity (kJ / min) = Exhaust heat quantity (kJ / min) -Air supply heat quantity (kJ / min) ... (1)
図3は、発酵槽2の容器21における送排気の収支を示したものである。上述のように、発酵槽2(容器21)では送気及び排気を行ないながら発酵処理が行われる。このとき、容器21への送気について、乾き気体量V0(Nm3/分)、水蒸気量S0(kg/分)、および、送気温度T0(℃)という条件であるとする。また、容器21内では、送気を受けた発酵原料において発酵が進むことにより、発酵原料(発酵乾燥物)から容器21内へ気体が排出される。発酵原料から排出される排気を排気1とすると、排気1については、乾き気体量V1(Nm3/分)、水蒸気量S1(kg/分)、および、排気温度T1(℃)であるとする。さらに、容器21から排気ラインL1を経て外部へ気体が排出される。容器21から排出される排気を排気2とすると、排気2については、乾き気体量V2(Nm3/分)、水蒸気量S2(kg/分)、および、排気温度T2(℃)であるとする。
FIG. 3 shows the balance of air supply and exhaust in the
ここで、上述のとおり、発酵熱量の算出は上記の数式(1)に基づいて算出することができる。数式(1)にも示した通り、発酵熱量は、排気熱量と送気熱量との差分から求められるが、より正確には、発酵熱量の算出に用いられる排気熱量は図3に示す排気1の熱量を指し、送気熱量は図3に示す送気1の熱量を指す。
Here, as described above, the amount of heat of fermentation can be calculated based on the above mathematical formula (1). As shown in the formula (1), the amount of heat of fermentation is obtained from the difference between the amount of heat of exhaust gas and the amount of heat of air supply. It refers to the amount of heat, and the amount of heat supplied to the air refers to the amount of heat supplied to the
ここで、送気1の熱量は、例えば、以下の方法で算出される:
1)大気の相対湿度(実測値がない場合は、75%に固定してもよい。)と外気温度及びその時の飽和水蒸気圧(日本機械学会・蒸気表等による)より、送気ガスの乾き気体と水蒸気のモル比(−)を算出する。
2)図1の送気ラインL3上のF,T6,P2実測値より、湿り気体量(Nm3/分)を計算する。
3)湿り気体量は、乾き気体量V0(Nm3/分)と水蒸気量(Nm3/分)の合計であるので、上記1の送気ガスの乾き気体および水蒸気のモル比(−)と、2の湿り気体量(Nm3/分)より、乾き気体量V0(Nm3/分)と水蒸気量S0(kg/分)を計算する。
4)図1のT5実測値における空気及び水蒸気のエンタルピー(日本機械学会・蒸気表等による)を使用して、上記3の乾き気体量V0(Nm3/分)と水蒸気量S0(kg/分)より、送気熱量を計算する。
Here, the calorific value of the
1) Based on the relative humidity of the atmosphere (if there is no measured value, it may be fixed at 75%), the outside air temperature, and the saturated water vapor pressure at that time (according to the Japan Mechanical Society, steam table, etc.), the air supply gas dries. Calculate the molar ratio (-) of gas to water vapor.
2) The amount of moist gas (Nm 3 / min) is calculated from the measured values of F, T6, and P2 on the air supply line L3 in FIG.
3) The amount of moist gas is the sum of the amount of dry gas V0 (Nm 3 / min) and the amount of water vapor (Nm 3 / min). From the amount of moist gas (Nm 3 / min) of No. 2, the amount of dry gas V0 (Nm 3 / min) and the amount of water vapor S0 (kg / min) are calculated.
4) Using the enthalpy of air and water vapor (according to the Japan Mechanical Society, steam table, etc.) in the measured value of T5 in FIG. 1, the amount of dry gas V0 (Nm 3 / min) and the amount of water vapor S0 (kg / min) in 3 above. ), Calculate the amount of heat supplied.
次に、排気1の熱量は、例えば、以下の方法で算出される:
5)排気1は相対湿度100%と仮定する。(密閉縦型発酵槽の構造より妥当な仮定)(仮定A)
6)排気1は容器21内(図3)の発酵原料充填部から容器21上部の空間部内へ排出されるため、排気熱の算出に必要な排気1の乾き気体量V1(Nm3/分)と水蒸気量S1(kg/分)とT2を直接測定することは(正確に把握することは)困難である。
7)そこで、排気1と排気2は全く同じと仮定し、V1=V2,S1=S2,T1=T2とする。(仮定B)
8)さらに、送気ガスが発酵槽を通過する際の乾き気体量は変化しないと仮定して(好気性発酵の反応式より妥当な仮定である)V1=V2=V0する。(仮定C)
9)図1のP1,T4と仮定Aより、排気2の飽和水蒸気圧と乾き気体の分圧とを設定し、V2(=V1=V0)より、S2を計算する。
10)図1のT4実測値における空気及び水蒸気のエンタルピーを使用して、上記の乾き気体量V2(=V0)(Nm3/分)と水蒸気量S2(kg/分)より、排気熱量を計算する。
11)上記8の代わりにV2を実測することも可能である。排気ラインL1に流量計、温度計、圧力計を設置する。測定点における相対湿度を100%と仮定し、湿り気体流量(流量計実測値)と飽和水蒸気圧より、乾き気体流量V2(Nm3/分)を計算してもよい。
Next, the calorific value of the
5)
6) Since the
7) Therefore, it is assumed that the
8) Further, assuming that the amount of dry gas when the insufflation gas passes through the fermenter does not change (a reasonable assumption from the reaction formula of aerobic fermentation), V1 = V2 = V0. (Assumption C)
9) From P1 and T4 in FIG. 1 and assumption A, the saturated water vapor pressure of the
10) Using the enthalpy of air and water vapor in the measured value of T4 in FIG. 1 , calculate the amount of exhaust heat from the above dry gas amount V2 (= V0) (Nm 3 / min) and water vapor amount S2 (kg / min). do.
11) It is also possible to actually measure V2 instead of 8 above. A flow meter, a thermometer, and a pressure gauge are installed in the exhaust line L1. The dry gas flow rate V2 (Nm3 / min) may be calculated from the wet gas flow rate (measured value of the flow meter) and the saturated water vapor pressure, assuming that the relative humidity at the measurement point is 100%.
上記より、数式(1)は、下記のおよび(3)として表すこともできる。
発酵熱量=排気熱量(V1,S1,T1)−送気熱量(V0,S0,T0)(…(1))
=排気熱量(V2,S2,T2)−送気熱量(V0,S0,T0)
=排気熱量(V0,S2,T2)−送気熱量(V0,S0,T0) …(3)
上記数式(1)に含まれるV1,S1,T1は測定値又は測定値からの算定が困難であるが、数式(3)に含まれるV0,S0,S2,T0,T2については、実測値又は実測値からの算定値を利用することができる。したがって、上記数式(3)を利用して発酵熱量を算出することができる。
From the above, the mathematical formula (1) can also be expressed as the following and (3).
Fermentation heat = Exhaust heat (V1, S1, T1) -Air supply heat (V0, S0, T0) (... (1))
= Exhaust heat amount (V2, S2, T2) -Air supply heat amount (V0, S0, T0)
= Exhaust heat amount (V0, S2, T2) -Air supply heat amount (V0, S0, T0) ... (3)
It is difficult to calculate V1, S1, T1 included in the above mathematical formula (1) from the measured values or the measured values, but V0, S0, S2, T0, T2 included in the mathematical formula (3) are actually measured values or The calculated value from the measured value can be used. Therefore, the amount of heat of fermentation can be calculated using the above formula (3).
しかし、実際には、図3に示すように、発酵槽2の容器21の原料投入部からのリーク空気が存在している。つまり、槽内圧が負圧の場合は容器21に流入又は槽内圧が正圧の場合は容器21から流出し得る。リーク空気の気体量V3(Nm3/分)、水蒸気量S3(kg/分)、および、排気温度T3(℃)であるとする。リーク空気量が増加すると、上記の数式(3)を成立させるための仮定A〜仮定Cが成立しなくなり、容器21へ排出される排気2の熱量が排気1の熱量と一致しなくなる。具体的には、気体量V3分のリーク空気が存在する場合、上記のV0=V1=V2の関係が成立しない。さらに、排気1の温度T1と排気2の温度T2とが一定であるという仮定も成立しなくなり、排気2が飽和条件を満たさない可能性が出てくる。このような条件で発酵熱量を計算したとしても精度が低くなる可能性もある。リーク空気のV3,S3,T3が測定可能であれば、これらを考慮した補正をすることも考えられるが、これらは測定することが困難であるため、補正も困難である。
However, in reality, as shown in FIG. 3, there is leaked air from the raw material input portion of the
これに対して、制御部9により、大気圧と容器21内の気圧とを比較し、容器21内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように排気量を制御することで、リーク空気を減らすことができる。すなわち、図3に示す気体量V3を発酵熱量計算に支障がない程度まで低減することができる。そのため、リーク空気の存在によって発酵熱量の算出精度が低下することを防ぐことができ、発酵熱量を精度良く算出することができる。
On the other hand, the
具体的には、制御部9は、上述のように送気量及び排気量の調整を行うことができる。制御部9は、発酵槽圧力や排気量とは関係なく、発酵熱量により送気量を調整する。これと並行して、制御部9は、内圧情報取得部91が容器21内の気圧に係る情報を取得し、排気量制御部92が容器21内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、発酵槽2の容器21からの排気量を制御する。一例として、容器21内の気圧に係る情報は、発酵槽2内(より正しくは、後述の容器21内)の圧力(気圧)を測定する圧力計P1から取得することができる。制御部9は、容器21内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように排気量を制御する。「微負圧」とは、大気圧に対して−0.2kPa以内をいう。特に、容器21内の圧力を大気圧と比べて−0.2kPaとすることで、容器21内を負圧とすることによる影響を小さくすることができる。
Specifically, the
容器21内の圧力を制御する排気量制御部92は、例えば、差圧伝送器によって構成されていてもよい。差圧伝送器には、微圧センサ及び伝送器(変換器)、又は微負圧伝送器等が含まれ得る。
The
排気量制御部92は、例えば、発酵槽2内の気体の排気に使用される排気ファン7のモータMの周波数を調整することで、容器21内の圧力を微負圧とするための排気量の調整を行うことができる。
The exhaust
なお、制御部9による制御によって発酵槽圧力を0〜−0.2kPaに維持すれば、リーク空気を排気量の凡そ20%以下まで低減できる。リーク空気の割合は公知の漏れ空気量計算式を使用して算出することができる。(実施例で原料投入口のダンパー隙間1mm×0.5mの場合)
If the fermenter pressure is maintained at 0 to −0.2 kPa by the control by the
また、制御部9による制御によって、発酵槽圧力を0〜−0.lkPaに維持すれば、リーク空気を排気量の凡そ10%以下まで低減できる。(実施例で原料投入口のダンパー隙間1mm×0.5mの場合)
Further, the fermenter pressure is reduced from 0 to −0 by the control by the
なお、「微負圧」となるように排気量を制御する場合、大気圧よりも容器21内の圧力が高くなる時間帯が生じてもよい。大気圧よりも容器21内の圧力が高くなる時間帯が多少含まれていても、容器21内の圧力と大気圧との差がわずかであり、且つ、容器21内の圧力が高い時間帯が短時間(例えば数十秒以内)であれば、リーク気体の発生を最小限とすることができる。一例として、容器21内の圧力と大気圧との差が−0.2kPa〜+0.05kPaの範囲となるように排気量を調整することが考えられる。さらに、容器21内の圧力と大気圧との差が−0.1kPa〜0kPaの範囲となるように調整すると、リーク気体の発生をさらに抑制することができると共に、容器21内の圧力を安定させることができる。
When the exhaust amount is controlled so as to have a "slightly negative pressure", there may be a time zone in which the pressure inside the
[発酵乾燥物の使用]
発酵原料の発酵の進行に伴い、発酵原料が含有する水分は徐々に減少していく。その結果、発酵乾燥物の状態では、含水率が10%〜40%、好ましくは15%〜35%程度となる。発酵乾燥物は、例えば、セメントクリンカー原料、熱エネルギー源等のセメントの製造用途に用いることができる。さらに、熱エネルギー源として、例えば、セメント製造以外のプラントに使用してもよく、一例としては発電所等熱源が必要とされる各種プラント等が挙げられる。
[Use of fermented dried products]
As the fermentation of the fermentation raw material progresses, the water content of the fermentation raw material gradually decreases. As a result, in the state of the fermented and dried product, the water content is about 10% to 40%, preferably about 15% to 35%. The fermented dried product can be used, for example, for the production of cement such as a cement clinker raw material and a heat energy source. Further, as the heat energy source, for example, it may be used in a plant other than cement manufacturing, and examples thereof include various plants that require a heat source such as a power plant.
以下では、一例として、発酵乾燥物をセメントクリンカー原料として使用する場合について説明する。図4は、セメントクリンカー製造装置100の一例を示す図である。セメントクリンカー製造装置100は、例えば、サスペンションプレヒーター110と、ロータリーキルン120と、仮焼炉130と、ロータリーキルン入口フット部140と、を有する。サスペンションプレヒーター110には、原料供給口135Aが設けられると共に、上部に排気部150が設けられる。また、ロータリーキルン入口フット部140にも原料供給口135Bが設けられると共に、仮焼炉130にも原料供給口135C,135Dが設けられる。ロータリーキルン120にはバーナー170およびクーラー180が設けられる。
In the following, as an example, a case where a fermented dried product is used as a raw material for cement clinker will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of the cement
発酵乾燥物は、例えば、原料供給口135Aを介してサスペンションプレヒーター110上部に導入して、加熱されながらサスペンションプレヒーター110内を下降させる。その後、発酵乾燥物は、サスペンションプレヒーター110に連結されている仮焼炉130でさらに加熱された後、ロータリーキルン入口フット部140を経由してロータリーキルン120内に導入さる。ロータリーキルン120内に導入された発酵乾燥物は、バーナー170によってロータリーキルン120内に発生した炎によって焼成される。焼成された原料は、クーラー180を介して冷却されることで、目的とするセメントクリンカーとなり、外部へ排出される。上記の手順によって、発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造することができる。
The fermented dried product is introduced into the upper part of the
なお、発酵乾燥物を処理する方法として、例えば、上述した原料供給口135Aから導入することのほかに、ロータリーキルン入口フット部140の側面に設けられた原料供給口135Bから導入したり、仮焼炉130の上部に設けられた原料供給口135Cから導入したり、あるいは、仮焼炉130の側面に設けられた原料供給口135Dから導入してもよい。また、セメント製造時の燃料として活用する方法として、発酵乾燥物をバーナー170からロータリーキルン120内に直接吹き込んで導入してもよいし、バーナー近傍に原料供給口を更に設けて吹き込んで導入してもよい。これらの場合、発酵乾燥物は、これをセメントクリンカー原料として処理できることに加えて、熱エネルギー源として処理できる利点がある。運用の容易さの観点からは、ロータリーキルン入口フット部140の近傍から発酵乾燥物を導入することが考えられる。いずれの場合であっても、発酵乾燥物をセメントクリンカー製造装置100に導入する際は、発酵乾燥物単独で導入してもよいし、他のセメントクリンカー原料と混合したものを導入することとしてもよい。発酵乾燥物の導入は、連続的に又は断続的に行われてもよい。また発酵乾燥物の導入は、一つの原料供給口を介して行われてもよく、複数の原料供給口を介してそれぞれ行われてもよい。
As a method for treating the fermented dried product, for example, in addition to the above-mentioned introduction from the raw
なお、セメント工場では、製造されるセメントクリンカーの組成の管理が重要である。したがって、管理の容易さの観点から、発酵乾燥物の使用量を、目的とするセメントクリンカーの組成に基づいて予め設計し、設計した使用量に基づいて発酵製造物をセメントクリンカー製造装置に導入して、発酵乾燥物をセメントクリンカー原料として処理してもよい。具体的には、発酵原料中の副原料の添加量、発酵製造物の生産速度(発酵速度)、および発酵乾燥物以外に同時に使用されるセメントクリンカー原料の組成およびその混合割合等のセメントの製造条件に係る情報(の少なくとも1つ)と、製造されるセメントクリンカーの組成との関係を予め把握する。そして、これらの情報に基づいて、発酵乾燥物の使用量をどのようにするかを設計する。このような作業を事前に行うことで、製造装置の安定した運転管理を行うことができる。また、上記の設計の際に発酵乾燥物の使用量を多くするように設計することで、廃棄物原単位の増加を実現し得る。 In cement factories, it is important to control the composition of the cement clinker produced. Therefore, from the viewpoint of ease of management, the amount of the fermented dried product used is pre-designed based on the composition of the target cement clinker, and the fermented product is introduced into the cement clinker manufacturing apparatus based on the designed amount of use. The fermented dried product may be treated as a raw material for cement clinker. Specifically, the production of cement such as the amount of auxiliary raw material added to the fermented raw material, the production rate of the fermented product (fermentation rate), the composition of the cement clinker raw material used at the same time other than the fermented dried product, and the mixing ratio thereof. The relationship between (at least one of) the information related to the conditions and the composition of the cement clinker produced is grasped in advance. Then, based on this information, the amount of fermented dried product used is designed. By performing such work in advance, stable operation management of the manufacturing apparatus can be performed. Further, by designing so as to increase the amount of the fermented and dried product used in the above design, it is possible to realize an increase in the waste intensity.
[作用]
以上のように、上記の実施形態で説明した発酵乾燥装置および発酵乾燥方法によれば、容器内の気圧に係る情報を取得し、容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように容器内からの排気量が制御される。したがって、容器からの気体の流出及び容器外からの気体の流入を少なくすることができるため、容器内の環境が発酵乾燥装置からの気体のリークによって変化することが防がれる。したがって、発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出することが可能となる。
[Action]
As described above, according to the fermentation / drying apparatus and the fermentation / drying method described in the above embodiment, information on the pressure inside the container is acquired so that the pressure inside the container becomes a slight negative pressure as compared with the atmospheric pressure. The amount of air pressure from inside the container is controlled. Therefore, since the outflow of gas from the container and the inflow of gas from the outside of the container can be reduced, it is possible to prevent the environment inside the container from being changed due to the leakage of gas from the fermentation / drying apparatus. Therefore, it is possible to accurately calculate the amount of heat of fermentation in the fermentation / drying apparatus.
上述したように、発酵指標として重要な発酵熱量を精度良く算出するためには、発酵乾燥装置における気体の状況などをより正確に把握することが求められる。しかしながら、発酵乾燥装置から外部への、または発酵乾燥装置内部へのリーク気体が存在すると、装置内部の状況が変化することが予測される。これに対して、上記の発酵乾燥装置および発酵乾燥方法のように、容器内の気圧が大気圧を比較して微負圧となるように制御することで、装置外への気体のリークを抑制することができる。したがって、発酵乾燥装置内の環境をより正確に推定することが可能となるため、発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出することが可能となる。 As described above, in order to accurately calculate the amount of heat of fermentation, which is important as a fermentation index, it is necessary to more accurately grasp the state of gas in the fermentation / drying apparatus. However, the presence of leaked gas from the fermentation / drying apparatus to the outside or inside the fermentation / drying apparatus is expected to change the situation inside the apparatus. On the other hand, as in the above-mentioned fermentation / drying device and fermentation / drying method, by controlling the pressure inside the container so that it becomes a slightly negative pressure by comparing the atmospheric pressure, the leakage of gas to the outside of the device is suppressed. can do. Therefore, since the environment inside the fermentation / drying apparatus can be estimated more accurately, the amount of heat of fermentation in the fermentation / drying apparatus can be calculated accurately.
また、上述したように、発酵指標の変化により、送気量を常に変動させる。この場合、排気量を、送気量及び発酵槽内の水蒸気発生量変化(送気量と発酵状況により変化)に応じて変動させないと、発酵槽圧力が変動し、発酵槽の製品排出口及び原料投入口(構造上完全なシール構造にすることは現実的ではない)においてリーク空気が生じる。すなわち、発酵槽内が負圧であるときは外部からの気体の流入が生じ、発酵槽内が正圧であるときは外部へ気体の排出が生じ得る。この場合、排気ガス性状(組成、流量、温度、相対湿度)への影響が無視できなくなり、排気ガス性状から推算される発酵熱の計算精度が低下する。この場合、発酵熱の計算に基づいた送気制御が有効に機能しなくなり、結果として、発酵が不安定になることが危惧される。上記課題を解決するための手段として、送気量に応じて、排気量を制御する方法が考えられる。たとえば、送気ブロアのモータ回転数により排気ファンのモータ回転数を比例制御することなどである。しかし、発酵状態により、発酵槽内の水蒸気発生量は変化するため、この方法では依然として発酵槽内圧力変動によるリーク空気が生じ、排気ガス性状への影響が無視できなくなる可能性が残る。 Further, as described above, the amount of air supplied is constantly changed due to the change in the fermentation index. In this case, if the displacement is not changed according to the change in the amount of air supplied and the amount of water vapor generated in the fermenter (changes depending on the amount of air supplied and the fermentation condition), the pressure in the fermenter will fluctuate, and the product discharge port of the fermenter and the product discharge port of the fermenter will be affected. Leaked air is generated at the raw material inlet (it is not realistic to have a completely sealed structure due to the structure). That is, when the pressure inside the fermenter is negative, gas may flow in from the outside, and when the pressure inside the fermenter is positive, gas may be discharged to the outside. In this case, the influence on the exhaust gas properties (composition, flow rate, temperature, relative humidity) cannot be ignored, and the calculation accuracy of the fermentation heat estimated from the exhaust gas properties is lowered. In this case, the air supply control based on the calculation of the heat of fermentation does not function effectively, and as a result, there is a concern that the fermentation becomes unstable. As a means for solving the above problems, a method of controlling the exhaust amount according to the air supply amount can be considered. For example, the motor rotation speed of the exhaust fan is proportionally controlled by the motor rotation speed of the air supply blower. However, since the amount of water vapor generated in the fermenter changes depending on the fermentation state, this method still produces leaked air due to pressure fluctuations in the fermenter, and there is a possibility that the influence on the exhaust gas properties cannot be ignored.
これに対して、上記の実施形態で説明した発酵乾燥装置および発酵乾燥方法本発明では、発酵槽圧力が微負圧領域になるように排気量を調整するので、常にリーク空気量は一定範囲内に収まり、排ガス性状(組成、流量、温度、相対湿度)への影響を許容範囲内に抑えることができ、発酵熱の推定精度が向上し、発酵熱に応じて適切な送気量が設定されるため、安定的に発酵を進めることができる。 On the other hand, in the fermentation / drying apparatus and fermentation / drying method described in the above embodiment, the exhaust amount is adjusted so that the fermentation tub pressure is in the slightly negative pressure region, so that the amount of leaked air is always within a certain range. The effect on the exhaust gas properties (composition, flow rate, temperature, relative humidity) can be suppressed within the permissible range, the estimation accuracy of fermentation heat is improved, and the appropriate amount of air supply is set according to the fermentation heat. Therefore, fermentation can proceed stably.
また、上記のように、大気圧に対して−0.2kPa、好ましくは−0.1kPaの範囲内となるように容器内からの排気量を制御する場合、負圧とすることによる影響を低くすることができ、安定した発酵処理を行うことができる。 Further, as described above, when the exhaust amount from the inside of the container is controlled so as to be within the range of -0.2 kPa, preferably -0.1 kPa with respect to the atmospheric pressure, the influence of setting the negative pressure is low. And stable fermentation processing can be performed.
一例として、排気手段は、排気ラインと、排気ライン上の排気ファンとを含み、制御部は、排気ファンの回転数を調整することで排気量を制御する態様とすることができる。このような構成とした場合、排気ファンの動作の制御のみで排気量の制御ができるだめ、装置構成の変更等を行うことなく発酵乾燥装置における発酵熱量を精度良く算出する環境を作ることができる。 As an example, the exhaust means includes an exhaust line and an exhaust fan on the exhaust line, and the control unit can control the exhaust amount by adjusting the rotation speed of the exhaust fan. With such a configuration, the exhaust amount cannot be controlled only by controlling the operation of the exhaust fan, and it is possible to create an environment in which the amount of heat of fermentation in the fermentation / drying device can be calculated accurately without changing the device configuration. ..
また、本開示の一形態に係るセメント製造システムは、上記の発酵乾燥装置と、前記発酵乾燥装置における発酵乾燥処理によって得られる発酵乾燥物を使用するセメント製造装置と、を有する。上記の発酵乾燥装置で得られた発酵乾燥物を使用してセメント製造装置においてセメントを製造することで、発酵熱量が精度良く管理可能な状態で製造された発酵乾燥物をセメント製造に利用することができる。 In addition, the cement manufacturing system according to one embodiment of the present disclosure includes the above-mentioned fermentation and drying apparatus, and a cement manufacturing apparatus that uses a fermented and dried product obtained by the fermentation and drying treatment in the fermentation and drying apparatus. By producing cement in a cement manufacturing apparatus using the fermented and dried product obtained by the above fermentation and drying apparatus, the fermented and dried product produced in a state where the calorific value of fermentation can be accurately controlled can be used for cement production. Can be done.
また、上記の方法で得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造する態様としてもよい。この場合、下水汚泥から得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造できるため、廃棄物原単位の増加等を実現することができる。 In addition, a cement clinker may be produced from the fermented dried product obtained by the above method as a raw material. In this case, since the cement clinker can be produced from the fermented dried product obtained from the sewage sludge as a raw material, it is possible to realize an increase in the waste basic unit.
また、上記の方法で得られた発酵乾燥物を熱エネルギー源として用いる態様としてもよい。この場合、発酵乾燥物を熱エネルギーに変換して利用することができるため、化石燃料の低減等を実現することができる。 Further, the fermented dried product obtained by the above method may be used as a heat energy source. In this case, since the fermented dried product can be converted into heat energy and used, it is possible to reduce fossil fuels and the like.
以上、本開示の実施形態について説明してきたが、本開示は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
例えば、上記で説明した製造システム1、発酵槽2、セメントクリンカー製造装置100等の構成は一例であって、適宜変更することができる。
For example, the configurations of the
また、製造システム1において、発酵乾燥装置(発酵槽2)は複数設置していてもよい。複数の発酵乾燥装置が設けられる場合、排気処理装置は複数の発酵乾燥装置に対してそれぞれ個別に設置してもよいが、1つの排気処理装置でまとめて処理してもよい。まとめて処理を行う場合でも、除塵塔は発酵槽ごとに設置することが好ましい。この場合、排気ファンは、発酵槽ごとに設置される除塵塔ごとに設置し、排気ファン下流で排気ラインを合流し洗浄脱臭塔に連結してもよいし、複数の除塵塔の出口の排気ラインを合流し排気ファンに連結し及び下流の洗浄脱臭塔入口に連結して処理してもよい。後者における排気量制御システムは、後述の図5(a)及び図5(b)の方法が適用される。
Further, in the
製造システム1が複数の発酵槽を含む場合は、制御部9による送気に係る制御は、発酵槽毎に個別に行うことが好ましい。複数の発酵槽それぞれに対して互いに異なる除塵塔が設置されている場合は、除塵塔よりも下流側であって各排気ラインが合流する地点よりも上流側に排気流量調整手段を設置することで、排気流量を発酵槽毎に個別に調整することができる。
When the
また、上記実施形態では、発酵槽2からの排気手段として排気ラインとしてのラインL1と排気ファンとを含む場合について説明したが、排気手段の構成についても変更することができる。
Further, in the above embodiment, the case where the line L1 as the exhaust line and the exhaust fan are included as the exhaust means from the
図5(a)および図5(b)は、排気手段の構成の変更例である。図5(a)では、発酵槽2からの排気を行う排気ラインL5上に流量調整弁95が設けられている例を示している。排気ラインL5は、上記実施形態におけるラインL1に対応し、ライン上に排気処理設備(除塵塔6および洗浄脱臭塔8)が設けられている。このような構成とした場合、上記実施形態では制御部9の排気量制御部92が排気ファン7を制御していたことに代えて、排気量制御部92は流量調整弁95の開度を制御することで排気量を制御するこができる。したがって、上記実施形態と同様に、容器内の気圧が大気圧を比較して微負圧となるように制御することで、装置外への気体の流出及び装置外からの気体の流入を抑制することができる。
5 (a) and 5 (b) are examples of modification of the configuration of the exhaust means. FIG. 5A shows an example in which the flow
図5(b)では、発酵槽2からの排気を行う排気ラインL5に対して外気取り込みラインL6が接続している。また、外気取り込みラインL6上に流量調整弁95が設けられている例を示している。排気ラインL5は、上記実施形態におけるラインL1に対応し、ライン上に排気処理設備(除塵塔6および洗浄脱臭塔8)が設けられている。このような構成とした場合、上記実施形態では制御部9の排気量制御部92が排気ファン7を制御していたことに代えて、排気ファン7は常に一定流量で運転し、排気量制御部92は発酵槽圧力が微負圧になるように外気取り込みラインL6上の流量調整弁95の開度を制御し外気取り込み量を変化させている。これにより、排気ラインL5を流れる気体量、すなわち排気量を一定値に運転しても発酵槽内を常に微負圧に維持することができる。したがって、上記実施形態と同様に、容器内の気圧が大気圧を比較して微負圧となるように制御することで、装置外への気体のリーク及び装置外からの気体の流入を抑制することができる。
In FIG. 5B, the outside air intake line L6 is connected to the exhaust line L5 that exhausts air from the
以下、実施例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples.
(実施例および比較例)
上記実施形態で説明した発酵槽2と同形状の発酵槽(容量39m3、中部エコテック社製:C−40ET)に対して、下水汚泥を投入すると共に各種副原料を投入し、種汚泥を利用した発酵乾燥物の製造を行った。下水汚泥の成分は、フィルタープレスで脱水されたスラッジ状汚泥(水分量80%〜85%)であった。
(Examples and Comparative Examples)
Sewage sludge is added to a fermenter (capacity 39 m 3 , manufactured by Chubu Ecotech Co., Ltd .: C-40ET) having the same shape as the
発酵槽内での発酵状況等を考慮して下水汚泥および副原料の分量を調整しながら、基本的に毎日、所定時刻(午前9時〜11時の間)に、下水汚泥排出口から発酵乾燥物を取り出し、発酵原料を投入口から投入した。発酵槽内の内容物の重量が所定の範囲となるように制御しながら、発酵処理を継続した。 While adjusting the amount of sewage sludge and auxiliary materials in consideration of the fermentation situation in the fermenter, basically every day, at a predetermined time (between 9:00 am and 11:00 am), fermented and dried products are discharged from the sewage sludge outlet. It was taken out and the fermentation raw material was put in from the inlet. The fermentation process was continued while controlling the weight of the contents in the fermenter to be within a predetermined range.
数日間、発酵槽2の運転を継続した後、所定の運転期間(3月6日〜3月11日)の間、発酵槽内の圧力制御内容を変更しながら、比較例1〜3および実施例に係るデータを取得した。各日において、取り出した発酵乾燥物の重量および水分含有率を表1に示す。
After continuing the operation of the
原料の投入及び発酵乾燥物の抜き出し時は、発酵槽2の投入口及び排出口を一時的に大気解放するため、発酵槽2の密閉状態が変化し得る。そのため、上記の所定時刻(午前9時〜11時)の時間帯の後、発酵槽2内の密閉状態がある程度継続されたと推定される「午後6時〜翌日午前6時」までを評価対象時間帯として、発酵槽2に係る送排気量について評価を行い、比較例1〜3及び実施例に相当するデータを取得した。比較例1〜3及び実施例での制御条件および結果については以下の通りである。
When the raw material is input and the fermented dried product is extracted, the input port and the discharge port of the
発酵槽への送気量:
比較例1〜3及び実施例の全ケースにおいて、送気量制御(発酵指標による送気ブロアの回転数自動制御)を適用した。図6(a)〜図6(d)は、各ケースでの送気量の経時変化を示している。図6(a)は比較例1、図6(b)は比較例2、図6(c)は比較例3、図6(d)は実施例をそれぞれ示している。図6(a)〜図6(d)における縦軸は、送気流量(Nm3/分)である。
Amount of air supplied to the fermenter:
In all the cases of Comparative Examples 1 to 3 and Examples, the air supply amount control (automatic control of the rotation speed of the air supply blower by the fermentation index) was applied. 6 (a) to 6 (d) show the time course of the air supply amount in each case. 6 (a) shows Comparative Example 1, FIG. 6 (b) shows Comparative Example 2, FIG. 6 (c) shows Comparative Example 3, and FIG. 6 (d) shows Examples. The vertical axis in FIGS. 6 (a) to 6 (d) is the air supply flow rate (Nm 3 / min).
送気量制御は、発酵指標として排気温度を選定し、実測排気温度(図3のT4)の上昇に伴い送気ブロア回転数を増加させる自動制御プログラムを使用した。比較例1,2及び実施例では、評価対象時間帯の全期間において上記制御を適用した。比較例3では、前半の時間帯H1では、送気ブロア回転数を固定(手動)とし、後半の時間帯H2では、自動制御に切り換えた。全ケースに共通する小刻みな変動は発酵槽2の撹拌翼の間欠運転に起因するものである。
For the air supply amount control, an automatic control program was used in which the exhaust temperature was selected as the fermentation index and the air supply blower rotation speed was increased as the measured exhaust temperature (T4 in FIG. 3) increased. In Comparative Examples 1 and 2 and Examples, the above control was applied during the entire period of the evaluation target time zone. In Comparative Example 3, the air supply blower rotation speed was fixed (manual) in the first half time zone H1, and switched to automatic control in the latter half time zone H2. The small fluctuations common to all cases are due to the intermittent operation of the stirring blade of the
発酵槽からの排気量:
比較例1〜3では、排気処理装置の排気ファン(定格能力30m2/分×320mmAQ)の回転数をそれぞれ41,40,39Hzに固定して運転した。実施例では、発酵槽内圧力が−0.1kPaになるように排気ファンの回転数を自動制御した。
Displacement from fermenter:
In Comparative Examples 1 to 3, the rotation speeds of the exhaust fan (rated capacity 30 m 2 / min × 320 mm AQ) of the exhaust treatment device were fixed at 41, 40, and 39 Hz, respectively, for operation. In the example, the rotation speed of the exhaust fan was automatically controlled so that the pressure in the fermenter became −0.1 kPa.
[評価結果]
図7(a)〜図7(d)は、各ケースでの発酵槽2内の圧力実測値の経時変化を示している。図7(a)は比較例1、図7(b)は比較例2、図7(c)は比較例3、図7(d)は実施例をそれぞれ示している。図7(a)〜図7(d)における縦軸は、圧力(kPa)である。全ケースに共通する数分スパンの小刻みな変動(±0.05kPa)は発酵槽撹拌翼の間欠運転に起因するものである。
[Evaluation results]
7 (a) to 7 (d) show the time course of the measured pressure value in the
比較例1(図7(a))は、発酵槽圧力が−0.1±0.05kPaから−0.23±0.05kPaに徐々に減少しており、槽内での発酵が低調になり、送気量及び槽内水蒸気発生量が減少し、通気量減少に対して排気量過多の傾向になっていると考えられる。比較例2(図7(b))は、発酵槽圧力が−0.3±0.05kPaから−0.15±0.05kPaに徐々に増加しており、槽内での発酵が活発になり、送気量及び水蒸気発生量が増加し、通気量増加に対して排気量不足の傾向になっていると考えられる。比較例3(図7(c))は、送気ブロア回転数設定を手動から自動に切り換えたタイミング(図6参照)で、急激に送気量が減少し、排気量過多になったと考えられる。これらは、排気ファン周波数を固定して運転すると、発酵状況の変化に伴い、送気量及び水蒸気発生量が変化し、発酵槽内の送排気ガス流量(湿りガス流量)の収支が変化するためである。 In Comparative Example 1 (FIG. 7 (a)), the fermentation tank pressure gradually decreased from -0.1 ± 0.05 kPa to -0.23 ± 0.05 kPa, and the fermentation in the tank became sluggish. It is considered that the amount of air supply and the amount of water vapor generated in the tank have decreased, and the displacement tends to be excessive with respect to the decrease in the air volume. In Comparative Example 2 (FIG. 7 (b)), the fermentation tank pressure gradually increased from -0.3 ± 0.05 kPa to -0.15 ± 0.05 kPa, and fermentation in the tank became active. It is considered that the amount of air supply and the amount of water vapor generated have increased, and the displacement tends to be insufficient with respect to the increase in the air volume. In Comparative Example 3 (FIG. 7 (c)), it is considered that the amount of air supplied suddenly decreased and the amount of exhaust was excessive at the timing when the air supply blower rotation speed setting was switched from manual to automatic (see FIG. 6). .. These are because when the exhaust fan frequency is fixed and operated, the amount of air supplied and the amount of water vapor generated change as the fermentation conditions change, and the balance of the air supply and exhaust gas flow rate (wet gas flow rate) in the fermenter changes. Is.
一方、実施例(図7(d))では、発酵槽内圧力が−0.1kPaになるように排気ファンの回転数を自動制御している。そのため、発酵槽送気量(発酵指標の変動に依存)及び槽内での水蒸気発生量(発酵状態に依存)が変化しても、それに追従して排気量が変化するため、発酵槽圧力は常に−0.1±0.05kPaの範囲内にあることが確認された。 On the other hand, in the embodiment (FIG. 7 (d)), the rotation speed of the exhaust fan is automatically controlled so that the pressure in the fermenter becomes −0.1 kPa. Therefore, even if the amount of air supplied to the fermenter (depending on the fluctuation of the fermentation index) and the amount of water vapor generated in the tank (depending on the fermentation state) change, the displacement will change accordingly, so the fermenter pressure will change. It was confirmed that it was always in the range of −0.1 ± 0.05 kPa.
次に、発酵槽2内の圧力が負圧になると、外気(大気圧)と圧力差により投入口22における原料投入ダンパー、及び、排出口23における製品取出しダンパーの隙間(構造上厳密なシール機構は現実的ではない)より外気が系内に流入(リーク空気が発生)する。リーク空気量について評価をした結果を説明する。
Next, when the pressure in the
リーク空気量は、発酵槽2内外の圧力差に依存し、リーク孔のサイズ等を用いて公知の方法で推定できる。発酵槽2におけるダンパーの隙間(リーク孔のサイズ)は正確には把握できないので、原料投入口のダンパー隙間が1mm×0.5m(原料投入ダンパー全周の1/6に1mmの隙間がある場合)及び1mm×3m(原料投入ダンパー全周に1mmの隙間がある場合)の2ケースについて試算した結果を、図8(a)〜図8(d)及び図9(a)〜図9(d)に示す。図8(a)〜図8(d)及び図9(a)〜図9(d)における縦軸は、リーク空気量推定値(Nm3/分)である。
The amount of leaked air depends on the pressure difference between the inside and outside of the
図8は、原料投入口のダンパー隙間を1mm×0.5mとした場合の試算結果を示す。図8(a)は比較例1、図8(b)は比較例2、図8(c)は比較例3、図8(d)は実施例をそれぞれ示している。図8に示す結果によれば、比較例1,2,3のリーク空気量は実施例に対して相対的に大きい。また、比較例1〜3のリーク空気量は、それぞれ増加傾向、減少傾向又は急激な増減があるのに対して、実施例のリーク空気量はほぼ一定の範囲内を変動していることが確認された。 FIG. 8 shows a trial calculation result when the damper gap of the raw material input port is 1 mm × 0.5 m. 8 (a) shows Comparative Example 1, FIG. 8 (b) shows Comparative Example 2, FIG. 8 (c) shows Comparative Example 3, and FIG. 8 (d) shows Examples. According to the results shown in FIG. 8, the amount of leaked air in Comparative Examples 1, 2 and 3 is relatively large with respect to Example. Further, it was confirmed that the leaked air amounts of Comparative Examples 1 to 3 had an increasing tendency, a decreasing tendency, or a rapid increase / decrease, respectively, whereas the leaked air amounts of the Examples fluctuated within a substantially constant range. Was done.
図9は、原料投入口のダンパー隙間を1mm×3mとした場合の試算結果を示す。図9(a)は比較例1、図9(b)は比較例2、図9(c)は比較例3、図9(d)は実施例をそれぞれ示している。図9に示す結果によれば、上記のリーク空気量の傾向は更に顕著になり、比較例1〜3におけるリーク空気量は送気量(図6)に対して無視できない量になることが確認され、特に、比較例3では送気量(図6(c)参照)を上回ることが確認された。 FIG. 9 shows a trial calculation result when the damper gap of the raw material input port is 1 mm × 3 m. 9 (a) shows Comparative Example 1, FIG. 9 (b) shows Comparative Example 2, FIG. 9 (c) shows Comparative Example 3, and FIG. 9 (d) shows Examples. According to the results shown in FIG. 9, the tendency of the leaked air amount described above becomes more remarkable, and it is confirmed that the leaked air amount in Comparative Examples 1 to 3 is a non-negligible amount with respect to the air supply amount (FIG. 6). In particular, it was confirmed that the amount of air supplied (see FIG. 6C) was exceeded in Comparative Example 3.
上記のように、リーク空気量が送気量に対して無視できない量になると、発酵熱量計算時の仮定(下記(A)(B)(C))が成立しなくなる。
A)排気1は相対湿度100%とする。
B)排気1と排気2は全く同じと考え、V1=V2,S1=S2,T1=T2とする。
C)送気ガスが発酵槽を通過する際の乾き気体量は変化しないと考え、V1=V2=V0する。
As described above, when the amount of leaked air becomes a non-negligible amount with respect to the amount of air supplied, the assumptions ((A), (B), (C) below) at the time of calculating the amount of heat of fermentation do not hold.
A)
B)
C) Considering that the amount of dry gas when the insufflation gas passes through the fermenter does not change, V1 = V2 = V0.
上記の仮定が成立しなくなると、「排気熱量(V1,S1,T1)=排気熱量(V2,S2,T2)=排気熱量(V0,S2,T1)」の関係(数式(3)参照)が成立しなくなり、発酵熱量の計算精度が低下することになる。その結果、この計算結果を発酵指標とする送気制御システムも有効に機能しなくなることが予想される。更に、排気1が相当量のリーク空気との混合により冷却されると、排気1に含まれる水蒸気が発酵槽内で凝縮し系外に持ち出されなくなれ、発酵槽の熱効率が低下すると予想される。
When the above assumption is no longer established, the relationship of "exhaust heat amount (V1, S1, T1) = exhaust heat amount (V2, S2, T2) = exhaust heat amount (V0, S2, T1)" (see formula (3)) It will not be established, and the calculation accuracy of the amount of heat of fermentation will decrease. As a result, it is expected that the air supply control system using this calculation result as a fermentation index will not function effectively. Further, when the
一方、実施例では、比較例に比べてリーク空気量が少なく、特に、ダンパー隙間が1mm×0.5mの場合は、リーク空気は常に送気量の10%以下である。したがって、前提である「排気熱量(V1,S1,T1)=排気熱量(V2,S2,T2)=排気熱量(V0,S2,T1)」の関係への影響は比較例より小さく限定的であると考えられる。 On the other hand, in the examples, the amount of leaked air is smaller than that of the comparative example, and particularly when the damper gap is 1 mm × 0.5 m, the leaked air is always 10% or less of the air supply amount. Therefore, the influence on the premise "exhaust heat amount (V1, S1, T1) = exhaust heat amount (V2, S2, T2) = exhaust heat amount (V0, S2, T1)" is smaller and more limited than in the comparative example. it is conceivable that.
また、上記で説明した発酵指標に代えて、排気1の二酸化炭素濃度(二酸化炭素生成量)又は酸素濃度(酸素消失量)及びその変化量を発酵指標とする場合がある。二酸化炭素濃度又は酸素濃度計は、排気2のライン(発酵槽2からの排気ライン)上に設置され得る。この場合、比較例1〜3のように、送気量に対して無視できない量のリーク空気が不規則に発酵槽2内に入り込む(系内において混合される)とすると、リーク空気によって排気1が不規則に希釈され得る。したがって、排気1の二酸化炭素濃度(二酸化炭素生成量)又は酸素濃度(酸素消失量)を正確に把握することが困難になる。一方、実施例では、リーク空気量が少ないので、二酸化炭素濃度(二酸化炭素生成量)又は酸素濃度(酸素消失量)及びその変化量の測定精度への影響は限定的になる。
Further, instead of the fermentation index described above, the carbon dioxide concentration (carbon dioxide production amount) or oxygen concentration (oxygen loss amount) of
また、実施例は比較例1〜3に対して相対的にリーク空気量が少ないこと(図8及び図9)が確認された。このことから、実施例で示した制御によれば、比較例1〜3における制御内容と比べて、排気ファンの通過流量が低く抑えられ、排気ファン動力が低減される。 Further, it was confirmed that the amount of leaked air in the examples was relatively smaller than that in Comparative Examples 1 to 3 (FIGS. 8 and 9). From this, according to the control shown in the examples, the passing flow rate of the exhaust fan is suppressed to be low and the exhaust fan power is reduced as compared with the control contents in Comparative Examples 1 to 3.
以上のように、発酵熱等の発酵指標の推定精度、発酵槽の熱効率、排気ファンの所要動力の3つの視点より、実施例は比較例に対して優れていると考えられる。 As described above, it is considered that the examples are superior to the comparative examples from the three viewpoints of the estimation accuracy of the fermentation index such as fermentation heat, the thermal efficiency of the fermenter, and the required power of the exhaust fan.
1…製造システム、2…発酵槽、4…送気ヒータ、5…送気ブロア、6…除塵塔、7…排気ファン、8…洗浄脱臭塔、9…制御部、21…容器、22…投入口、23…排出口、24…攪拌設備、24a…攪拌翼、24b…回転軸、25…送気手段、26…排気手段、91…内圧情報取得部、92…排気量制御部、100…セメントクリンカー製造装置。 1 ... Manufacturing system, 2 ... Fermenter, 4 ... Air supply heater, 5 ... Air supply blower, 6 ... Dust removal tower, 7 ... Exhaust fan, 8 ... Cleaning and deodorizing tower, 9 ... Control unit, 21 ... Container, 22 ... Input Port, 23 ... Discharge port, 24 ... Stirring equipment, 24a ... Stirring blade, 24b ... Rotating shaft, 25 ... Air supply means, 26 ... Exhaust means, 91 ... Internal pressure information acquisition unit, 92 ... Exhaust volume control unit, 100 ... Cement Clinker manufacturing equipment.
Claims (9)
前記容器内へ送気を行う送気手段と、
前記容器内から排気を行う排気手段と、
前記容器内の気圧に係る情報を取得する内圧情報取得部と、
前記内圧情報取得部により取得される前記容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、前記排気手段からの排気量を制御する排気量制御部と、を有する、発酵乾燥装置。 A container that accommodates fermentation raw materials containing sewage sludge and performs fermentation drying treatment while stirring the fermentation raw materials.
An air supply means for supplying air into the container and
Exhaust means for exhausting from the inside of the container and
An internal pressure information acquisition unit that acquires information related to the atmospheric pressure in the container, and
A fermentation and drying apparatus having an exhaust amount control unit that controls the amount of exhaust gas from the exhaust means so that the pressure inside the container acquired by the internal pressure information acquisition unit becomes a slightly negative pressure as compared with the atmospheric pressure. ..
前記排気量制御部は、前記流量調整弁を調整することで前記排気量を制御する、請求項1または2に記載の発酵乾燥装置。 The exhaust means includes an exhaust line and a flow control valve on the exhaust line.
The fermentation / drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exhaust amount control unit controls the exhaust amount by adjusting the flow rate adjusting valve.
前記排気量制御部は、前記排気ファンの回転数を調整することで前記排気量を制御する、請求項1または2に記載の発酵乾燥装置。 The exhaust means includes an exhaust line and an exhaust fan on the exhaust line.
The fermentation / drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exhaust amount control unit controls the exhaust amount by adjusting the rotation speed of the exhaust fan.
前記排気量制御部は、前記外気取り込みラインからの外気の取り込み量を調整することで前記排気量を制御する、請求項1または2に記載の発酵乾燥装置。 The exhaust means includes an exhaust line, an exhaust fan on the exhaust line, and an outside air intake line that joins the exhaust line on the upstream side of the exhaust fan.
The fermentation / drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exhaust amount control unit controls the exhaust amount by adjusting the amount of outside air taken in from the outside air intake line.
前記発酵乾燥装置における発酵乾燥処理によって得られる発酵乾燥物を使用するセメント製造装置と、
を有する、セメント製造システム。 The fermentation / drying apparatus according to any one of claims 1 to 5.
A cement manufacturing apparatus using a fermented and dried product obtained by the fermentation and drying treatment in the fermentation and drying apparatus, and a cement manufacturing apparatus.
Has a cement manufacturing system.
前記発酵乾燥処理を行う際に、前記容器内へ送気を行うことと、
前記発酵乾燥処理を行う際に、前記容器内から排気を行うことと、
前記容器内の気圧に係る情報を取得することと、
前記容器内の気圧が大気圧と比べて微負圧となるように、前記容器内からの排気量を制御することと、
を含む、発酵乾燥方法。 Fermentation raw materials containing sewage sludge are housed in a container, and the fermentation drying process is performed while stirring the fermentation raw materials in the container.
When performing the fermentation and drying process, air is supplied into the container and
When performing the fermentation and drying process, exhausting from the container and
Acquiring information on the air pressure inside the container
Controlling the amount of exhaust from the container so that the pressure inside the container becomes a slightly negative pressure compared to the atmospheric pressure,
Fermentation and drying methods, including.
A method for using a fermented dried product, which uses the fermented dried product obtained by the method according to claim 7 as a heat energy source.
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