JP2023013832A - 汚泥搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】性状が異なる汚泥を同時に受け入れ且つこれら汚泥の混合度合いを高めて排出することが可能な汚泥搬送装置を提供する。【解決手段】汚泥搬送装置２は、汚泥を軸方向に搬送するコンベア７０と、コンベア７０の投入口に設けられ汚泥を受け入れ一時貯留する受入ホッパ３と、受入ホッパ３に第１の汚泥を供給する第１の汚泥供給配管４と、受入ホッパ３に第２の汚泥を供給する第２の汚泥供給配管５と、を備えている。受入ホッパ３の上部には、第１の汚泥供給配管４に接続された複数の第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥供給配管５に接続された複数の第２の汚泥受入口６８ｂが設けられており、これら第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂはそれぞれ千鳥状に配置され、所定方向に沿って第１の汚泥受入口６８ａと第２の汚泥受入口６８ｂとが交互に配置されている。【選択図】 図４

Description

この発明は汚泥搬送装置に関し、特に性状が異なる２種の汚泥を混合して下流側に搬送するのに好適な汚泥搬送装置に関する。

家庭等から排出される有機物含有の排水は、一般に下水処理施設で排水処理され、この排水処理に伴って有機物を含有した下水汚泥が発生する。下水汚泥を処分するに際し、その下水汚泥には多量の水が含有されていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり、溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。

しかしながら、下水汚泥を焼却する場合、無害・減容化するが、汚泥に含まれるエネルギーや有効成分を活かした再資源化が難しい。そこで生成物の多様な有効利用が期待できる下水汚泥の処理方法の１つとして、炭化処理が行われている。
この炭化処理は、下水汚泥が基質中に炭素分を４５質量％程度含んでいることから、焼却、溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解（炭化）することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物（炭化製品）として生成させるものである。

このような炭化物は、具体的には下記特許文献１等で示すような炭化処理設備を用いて、例えば数ｍｍ程度の大きさに造粒された炭化物として製造される。このようにして得られた炭化物は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在、燃料、肥料（土壌改良剤）、セメントの骨材といった用途に用いられている。

特開２００６－０８９５６７号公報

ところで、汚泥から炭化物を製造する炭化処理設備では、性状の異なる汚泥を受け入れ、炭化処理を行う場合がある。性状の異なる汚泥としては、「下水汚泥」と「し尿汚泥」を例示することができる。また、地域の異なる下水汚泥同士であっても性状が異なる場合がある。
性状の異なる２種の汚泥を受け入れる場合、まず炭化処理設備の先頭に位置する受入ホッパ内に第１の汚泥が連続的に貯留され、その後、汚泥種が切り替えられ、受入ホッパ内に第２の汚泥が連続的に貯留される。このため、受入ホッパ内には性状が異なる２種の汚泥がそれぞれ交互に層状に堆積し、十分に混合されないままに受入ホッパから下流側に送られて、生成される炭化製品の品質や下流側に位置する乾燥機等の機器の安定性を損なわせる原因になっていた。

本発明は以上のような事情を背景とし、性状が異なる汚泥を同時に受け入れ且つこれら汚泥の混合度合いを高めて排出することが可能な汚泥搬送装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して本発明の汚泥搬送装置は、
回転軸およびその外周面に設けられた羽根部からなるスクリューの回転運動に基づいて汚泥を軸方向に搬送するコンベアと、
該コンベアの投入口に設けられ、前記汚泥を受け入れ一時貯留する受入ホッパと、
前記受入ホッパに第１の汚泥を供給する第１の汚泥供給配管と、
前記受入ホッパに第２の汚泥を供給する第２の汚泥供給配管と、
を備え、
前記受入ホッパの上部には、前記第１の汚泥供給配管に接続された複数の第１の汚泥受入口および前記第２の汚泥供給配管に接続された複数の第２の汚泥受入口が設けられており、
これら第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口の少なくとも一部はそれぞれ千鳥状に配置され、所定方向に沿って前記第１の汚泥受入口と第２の汚泥受入口とが交互に配置されていることを特徴とする。

このように規定された汚泥搬送装置によれば、第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口を通じて第１の汚泥と第２の汚泥を同時にホッパ内に受け入れることが可能となる。更に本発明の汚泥搬送装置では、第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口をそれぞれ複数設け、第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口の少なくとも一部をそれぞれ千鳥状に配置し、所定方向に沿って前記第１の汚泥受入口と第２の汚泥受入口を交互に配置することで、第１の汚泥と第２の汚泥を受入ホッパ内で分散させることが可能となり、汚泥搬送装置から排出される混合汚泥の混合度合いを高めることができる。

本発明の汚泥搬送装置では、前記第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口を、前記コンベアの回転軸方向に沿って列状に配置することができる。
このようにすることで、受入ホッパ内の第１の汚泥および第２の汚泥を偏りなくコンベアに供給することができる。

また本発明の汚泥搬送装置では、前記コンベアを、それぞれ水平方向に並設された４軸の前記スクリューを含んで構成することができる。ここで、中心側に位置する２つの内側スクリューが排出口に向けて汚泥を搬送し、外側に位置する２つの外側スクリューが前記内側スクリューとは逆方向に汚泥を搬送するように構成し、
前記第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口を、上下方向の投影視において、前記内側スクリューと重複しない外寄りの位置に設けることができる。
このようにすることで、ホッパ内の汚泥が排出されるまでのコンベアによる搬送距離が長くなり、コンベアを構成するスクリューによる汚泥混合効果を高めることができる。

また本発明の汚泥搬送装置では、前記第１の汚泥供給配管に汚泥供給量を調整可能な第１の汚泥搬送ポンプを設け、
前記第２の汚泥供給配管に汚泥供給量を調整可能な第２の汚泥搬送ポンプを設けることができる。
このようにすることで、所望の比率で第１の汚泥と第２の汚泥を受入ホッパに安定的に供給することができる。

本発明の一実施形態の汚泥搬送装置を用いた炭化処理設備の全体構成を示した図である。 図１における乾燥機の概略構成を示した図である。 図１における炭化炉の概略構成を示した図である。 同実施形態の汚泥搬送装置の概略構成を示した図で、（Ａ）はコンベアの回転軸方向に沿った断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 （Ａ）は図４の汚泥搬送装置の平面図、（Ｂ）はホッパ上部に形成された汚泥受入口の配置を示した図である。 図４（Ａ）の汚泥搬送装置のVI－VI断面図である。 図５（Ｂ）とは異なる形態の汚泥受入口の配置を示した図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１は、本発明の一実施形態である汚泥搬送装置を用いた炭化処理設備の全体構成を示している。
図中１は炭化処理設備で、２は受入ホッパ３を備えた汚泥搬送装置である。本例の汚泥搬送装置２は性状が異なる２種の汚泥を同時に受け入れられるように、第１の汚泥供給配管４と第２の汚泥供給配管５が受入ホッパ３の上部に接続されている。本例では、第１の汚泥供給配管４を通じて下水汚泥を含水率７０～８５％程度（通常は８０％程度）まで脱水した脱水汚泥（第１の汚泥）が受入ホッパ３に受け入れられる。また、第２の汚泥供給配管５を通じて、し尿汚泥（第２の汚泥）が受入ホッパ３に受け入れられる。

ここで、第１の汚泥供給配管４には第１の汚泥搬送ポンプ６が設けられ、また第２の汚泥供給配管５には第２の汚泥搬送ポンプ７が設けられている。これら汚泥搬送ポンプ６，７は、筒状のステータとその内部に挿入されたロータ（図示を省略）とにより形成されるキャビティー内に収容された汚泥を、ロータの回転に伴ない前方に押出搬送する回転容積式ポンプで、インバータ制御によって受入ホッパ３への汚泥供給量が調整可能とされている。

そして受入ホッパ３に供給された２種の汚泥は、汚泥搬送装置２の内部で混合され、その排出口から排出される。なお、この汚泥搬送装置２についての具体的な構成は後に詳述する。

汚泥搬送装置２から排出された汚泥（混合汚泥）は、中間貯留槽１２を経て定量供給装置１４，搬送装置１５により乾燥機１６へと送られ、そこで含水率３５～４５％程度（通常は４０％程度）まで乾燥処理される。

乾燥機１６は、図２に示しているように回転ドラム１８の内部に撹拌軸２０を有している。ここで撹拌軸２０は回転ドラム１８の中心から偏心した位置に設けられており、この撹拌軸２０からは複数の撹拌羽根２２が放射状に延び出している。

一方、回転ドラム１８の内周面には周方向に所定間隔で複数の板状のリフター２４が、回転ドラム１８と一体回転する状態で設けられている。その結果として、回転ドラム１８内部の汚泥は、回転ドラム１８の回転に伴ってリフター２４により底部から上方に持ち上げられ、そしてその頂部近くで自重により落下する。落下した汚泥は、その下側に位置する撹拌羽根２２の高速回転により細かく粉砕され、回転ドラム１８の底部側へと落下する。

回転ドラム１８内部の汚泥はこのような撹拌作用を受けながら、その内部に導かれた乾燥用熱風にさらされて乾燥処理され、次第に水分が減少していく。尚、この乾燥機１６においては、回転ドラム１８の傾斜勾配により、更には撹拌羽根２２による粉砕及びその際の飛散作用によって、汚泥が回転ドラム１８内部を軸方向に漸次送られて行く。

図１で示すように、乾燥機１６で乾燥処理された後の乾燥汚泥は、続いて搬送装置２６により炭化炉２８へと搬送され、そこで炭化処理により汚泥の炭化が行われる。

この炭化炉２８は、乾燥汚泥を無酸素若しくは低酸素雰囲気下で脱水及び熱分解する炉で、図３に示しているように炉体３０の内部に乾留容器としての円筒形状の回転ドラム（レトルト）３２が設けられており、前段の乾燥機１６で乾燥処理された乾燥汚泥が回転ドラム３２内部に投入される。

投入された乾燥汚泥は、先ず炉体３０内部に配設された助燃バーナ（外熱室用バーナ）３４による外熱室３５内部の雰囲気加熱によって加熱される。すると乾燥汚泥中に含まれていた可燃ガスが回転ドラム３２に設けられた噴出し配管３３を通じて外熱室３５の雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼により回転ドラム３２内部の汚泥の加熱が行われる。この段階では助燃バーナ３４は燃焼停止される。

図３に示しているように、炉体３０の内部には外熱室３５と仕切られた排ガス処理室３１が設けられており、外熱室３５からの排ガスはここに導かれる。この排ガス処理室３１には排ガス処理室用バーナ３７が設けられており、排ガス処理室３１内に導かれた排ガス中の未燃ガスが、この排ガス処理室用バーナ３７にて２次燃焼される。

回転ドラム３２内部の汚泥は、図中左端から回転ドラム３２の回転とともに漸次図中右方向に移って行き（回転ドラム３２には若干の勾配が設けてある）、そして最終的に乾留残渣（炭化製品）が回転ドラム３２の図中右端の出口３６、つまり炭化炉２８から排出される。このような炭化操作によって、乾燥汚泥は炭素が約３０～５０％、無機物が残りを占める成分の細孔を持つ炭化製品に変わる。

図１において、４０は熱風発生炉で、ここで発生した熱風が乾燥機１６へと供給される。乾燥機１６に供給された熱風は、これを通過して集塵機４２を通り、更に循環ファン４４にて炭化炉排ガス熱交換器４６，熱風炉排ガス熱交換器４７を経て熱風発生炉４０へと循環させられる。

この循環系では、熱風発生炉４０にて発生した熱風の一部が、熱風発生炉４０から延び出した分岐路４８を通じて抜き取られ、熱風炉排ガス熱交換器４７を経て熱風炉排ガスファン４９により煙突５０から外部に放出される。
他方、炭化炉２８の排ガス処理室３１からは排ガス路５２が延び出しており、炭化炉２８からの排ガスは、排ガス路５２を通じて炭化炉排ガスファン５４により炭化炉排ガス熱交換器４６を経て煙突５０から外部に放出される。

次に本実施形態の汚泥搬送装置２について詳しく説明する。図４は汚泥搬送装置２の概略構成を示した図で、図４（Ａ）はコンベアの回転軸方向に沿った断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。同図で示すように、汚泥搬送装置２は、汚泥を搬送するコンベア７０と、コンベア７０の投入口８１に設けられ、汚泥を受け入れ一時貯留する受入ホッパ３と、第１の汚泥を供給する第１の汚泥供給配管４と、第２の汚泥を供給する第２の汚泥供給配管５と、を備えている。

第１の汚泥供給配管４は、受入ホッパ３の上方にて水平方向に延びる主管６１と、主管６１の軸方向異なる位置からそれぞれ下向きに延びる５本の分岐管６２（詳しくは６２-１、６２-２、６２-３、６２-４、６２-５）を備えている。これら５本の分岐管６２は、延び出し方向が交互に異なっており、分岐管６２-１、６２-３、６２-５については、図４（Ｂ）で示す側から見て、主管６１から略４５度の角度で右斜め下向き方向に延び出しその後、鉛直方向下向きに延びて受入ホッパ３の蓋部３ａに接続されている。一方、分岐管６２-２、６２-４については主管６１から略４５度の角度で左斜め下向き方向に延び出しその後、鉛直方向下向きに延びて受入ホッパ３の蓋部３ａに接続されている。

第２の汚泥供給配管５も、第１の汚泥供給配管４と同様、受入ホッパ３の上方にて水平方向に延びる主管６５と、主管６５の軸方向異なる位置からそれぞれ下向きに延びる５本の分岐管６６（詳しくは６６-１、６６-２、６６-３、６６-４、６６-５）を備えている。但し、これら５本の分岐管６６の延び出し方向は第１の汚泥供給配管４とは逆である。例えば、主管６５の端部から３番目の分岐管６６-３について見ると、図４（Ｂ）で示すように、第１の汚泥供給配管４の分岐管６２-３は主管６１から右斜め下向き方向に延び出しているのに対し、第２の汚泥供給配管５の分岐管６６-３は主管６５から左斜め下向き方向に延び出しその後、鉛直方向下向きに延びて受入ホッパ３の蓋部３ａに接続されている。

受入ホッパ３の蓋部３ａにはこれら分岐管６２，６６と接続される汚泥受入口６８が設けられている。詳しくは、第１の汚泥供給配管４の分岐管６２に接続された第１の汚泥受入口６８ａが５箇所、第２の汚泥供給配管５の分岐管６６に接続された第２の汚泥受入口６８ｂが５箇所、設けられている。これら合計１０箇所の汚泥受入口６８は、図５で示すように、図中右方向に（後述するコンベア７０の回転軸方向に沿って）２列状に並んで配置されている。
そして図５（Ｂ）で示すように、第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂはそれぞれ千鳥状に配置され、コンベア７０の回転軸方向に沿って第１の汚泥受入口６８ａと第２の汚泥受入口６８ｂとが交互に配置されている。また前記回転軸方向と直交する図中上下方向においても第１の汚泥受入口６８ａと第２の汚泥受入口６８ｂとが交互に配置されている。
本例では、第１の汚泥受入口６８ａと第２の汚泥受入口６８ｂを上記のように分散配置させることで、第１の汚泥もしくは第２の汚泥が受入ホッパ３内で偏在するのを抑制することができる。

次にコンベア７０について説明する。コンベア７０は、スクリューの回転運動に基づいて汚泥を軸方向に搬送するもので、図４、図６に記載されているように、水平方向に並設された４軸のスクリュー７１，７２，７３，７４と、これらスクリューを内部に収容した外筒部材８０と、４軸のスクリューに回転力を付与する回転手段とを備えている。

外筒部材８０は断面略四角筒形状をなし、その内部に４軸のスクリュー７１，７２，７３，７４が収容されている。外筒部材８０の上壁には上方に開放された投入口８１が形成され、かかる投入口８１に受入ホッパ３が取り付けられている。一方、外筒部材８０の下壁の一端側（図４（Ａ）の右方向の端部）には下向きに開放された排出口８２が形成されている。かかる排出口８２は上下方向の投影視において、内側スクリュー７２，７３と重複する位置に設けられている（図６参照）。

水平方向に並設された４軸のスクリュー７１，７２，７３，７４は、それぞれ回転軸７５と、回転軸７５の外周面に螺旋状に延びる態様で設けられた羽根部７６とを備えている。
図６に記載されているように、外側スクリュー７１，７４の回転軸７５の左端にはスプロケット７７が固定されておりチェーン８５を介して減速機８６が接続されている。
更に外側スクリュー７１，７４の回転軸７５にはギア７８が固定され、隣接する内側スクリュー７２，７３の回転軸７５にはギア７８と相互に噛合するギア７９が設けられている。

このように構成されたコンベア７０では、減速機８６の回転駆動力がまず外側スクリュー７１，７４に伝達され、外側スクリュー７１，７４が回転する。更に回転駆動力はギヤ７８，７９を介して内側スクリュー７２，７３に伝達され、内側スクリュー７２，７３は外側スクリュー７１，７４とは逆方向に回転する。
その際の各スクリューの回転方向は、中心側に位置する２つの内側スクリュー７２，７３において汚泥を排出口８２に向けて図中右方向に搬送するように規定され、外側に位置する２つの外側スクリュー７１，７４において汚泥を排出口８２から遠ざかる方向の図中左方向に搬送するように規定されている。

ここで上述の汚泥受入口６８ａ、６８ｂは、図６に記載されているように、上下方向の投影視において、内側コンベア７２，７３と重複しない外寄りの位置に設けられており、ホッパ３内に投入された汚泥は、まず外側スクリュー７１，７４によって排出口８２から遠ざかる方向の図中左方向に搬送され、その後内側コンベア７２，７３によって排出口８２に向けて搬送される。このため本例では、汚泥を直接的に排出口８２に向けて搬送する場合に比べて搬送距離が長く確保され、この間においてスクリューによる汚泥の混合が図られ、混合度合いが高められた混合汚泥が排出口８２から排出される。

以上のように本実施形態の汚泥搬送装置２によれば、第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂを通じて第１の汚泥と第２の汚泥を同時に受入ホッパ３内に受け入れることが可能となる。更に本実施形態の汚泥搬送装置２では、第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂをそれぞれ複数設け、第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂをそれぞれ千鳥状に配置し、且つ所定方向に沿って第１の汚泥受入口６８ａと第２の汚泥受入口６８ｂとを交互に配置することで、ホッパ内の第１の汚泥と第２の汚泥を受入ホッパ内で分散させることが可能となり、汚泥搬送装置２から排出される混合汚泥の混合度合いを高めることができる。

本実施形態の汚泥搬送装置２では、第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂを、コンベア７０の回転軸方向に沿って列状に配置させており、受入ホッパ３内の第１の汚泥および第２の汚泥を偏りなくコンベア７０に供給することができる。

また本実施形態の汚泥搬送装置２では、コンベア７０が、それぞれ水平方向に並設された４軸のスクリューを含んで構成し、中心側に位置する２つの内側スクリュー７２，７３が排出口８２に向けて汚泥を搬送し、外側に位置する２つの外側スクリュー７１，７４が内側スクリュー７２，７３とは逆方向に汚泥を搬送する。そして第１の汚泥受入口６８ａおよび第２の汚泥受入口６８ｂを、上下方向の投影視において、内側スクリュー７２，７３と重複しない外寄りの位置に設けている。
このようにすることで、受入ホッパ３内に投入された汚泥は、まず外側スクリュー７１，７４によって排出口８２から遠ざかる方向に搬送された後、内側スクリュー７２，７３によって排出口８２に向けて搬送されることから、汚泥が排出口８２から排出されるまでのコンベア７０による搬送距離が長くなり、コンベア７０を構成するスクリュー７１，７２，７３，７４による汚泥混合効果を高めることができる。

また本実施形態の汚泥搬送装置２では、第１の汚泥供給配管４に汚泥供給量を調整可能な第１の汚泥搬送ポンプ６を設け、第２の汚泥供給配管５に汚泥供給量を調整可能な第２の汚泥搬送ポンプ７を設けており、所望の比率で第１の汚泥と第２の汚泥を受入ホッパ３に安定的に供給することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまでも一例示である。例えば上記実施形態では第１の汚泥受入口と第２の汚泥受入口をそれぞれ５箇所設けているが、図７で示すように、各汚泥受入口の数は適宜可能である。また上記実施形態では全ての第１の汚泥受入口および全ての第２の汚泥受入口をそれぞれ千鳥状に配置しているが、場合によっては第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口の一部をそれぞれ千鳥状に配置した構成を採用することも可能である。
また本発明では、汚泥を軸方向に搬送するスクリューを１軸もしくは４軸以外の複数軸備えるように構成することも可能であるし、パドル状の羽根部を備えたスクリューを採用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で構成可能である。

２ 汚泥搬送装置
３ 受入ホッパ
４ 第１の汚泥供給配管
５ 第２の汚泥供給配管
６ 第１の汚泥搬送ポンプ
７ 第２の汚泥搬送ポンプ
６８ａ 第１の汚泥受入口
６８ｂ 第２の汚泥受入口
７０ コンベア
７１，７４ 外側スクリュー
７２，７３ 内側スクリュー
７５ 回転軸
７６ 羽根部
８１ 投入口
８２ 排出口

Claims (4)

1. 回転軸およびその外周面に設けられた羽根部からなるスクリューの回転運動に基づいて汚泥を軸方向に搬送するコンベアと、
   該コンベアの投入口に設けられ、前記汚泥を受け入れ一時貯留する受入ホッパと、
   前記受入ホッパに第１の汚泥を供給する第１の汚泥供給配管と、
   前記受入ホッパに第２の汚泥を供給する第２の汚泥供給配管と、
   を備え、
   前記受入ホッパの上部には、前記第１の汚泥供給配管に接続された複数の第１の汚泥受入口および前記第２の汚泥供給配管に接続された複数の第２の汚泥受入口が設けられており、
   これら第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口の少なくとも一部はそれぞれ千鳥状に配置され、所定方向に沿って前記第１の汚泥受入口と第２の汚泥受入口とが交互に配置されている汚泥搬送装置。
2. 前記第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口は、前記コンベアの回転軸方向に沿って列状に配置されている、請求項１に記載の汚泥搬送装置。
3. 前記コンベアは、それぞれ水平方向に並設された４軸の前記スクリューを含んで構成され、中心側に位置する２つの内側スクリューは排出口に向けて汚泥を搬送し、外側に位置する２つの外側スクリューは前記内側スクリューとは逆方向に汚泥を搬送するように構成され、
   前記第１の汚泥受入口および第２の汚泥受入口は、上下方向の投影視において、前記内側スクリューと重複しない外寄りの位置に設けられている、請求項２に記載の汚泥搬送装置。
4. 前記第１の汚泥供給配管には汚泥供給量を調整可能な第１の汚泥搬送ポンプが設けられ、
   前記第２の汚泥供給配管には汚泥供給量を調整可能な第２の汚泥搬送ポンプが設けられている、請求項１～３の何れかに記載の汚泥搬送装置。

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