JP7311222B2

JP7311222B2 - 汚泥処理システム及び汚泥処理方法

Info

Publication number: JP7311222B2
Application number: JP2020057905A
Authority: JP
Inventors: 常郎倭; 正泰河岸; 直之奥田
Original assignee: 月島アクアソリューション株式会社
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2021154225A

Description

本発明は、汚泥処理システム及び汚泥処理方法に関するものである。

従来より、家庭排水や事業場排水、工場排水等の下水は、下水管に排水され、中継ポンプ場や下水道幹線を経て、下水処理施設に集水されて処理される。下水処理施設に流入した下水は、例えば、最初沈殿池、反応槽、最終沈殿池、必要に応じて高度処理設備を順に経て、河川や海に放流される。

下水処理施設に流入する下水には、汚泥が含まれ、この汚泥は、最初沈殿池から生汚泥として引き抜かれる。また、反応槽に流入した下水は、活性汚泥及び空気と混合されて処理され汚泥混合水として、反応槽から最終沈殿池に導かれる。最終沈殿池では、汚泥混合水のうちの活性汚泥が引き抜かれる。

引き抜かれた生汚泥及び活性汚泥は、可溶化設備（特許文献１、非特許文献１参照）に導かれて可溶化された後、脱水設備に導かれる。ここで、引き抜かれた生汚泥及び活性汚泥を消化反応させる消化槽を設けることができる。消化槽は可溶化設備の直前に設けることができ、この場合、引き抜かれた生汚泥及び活性汚泥は消化槽を経由して、可溶化設備に導かれる。また、消化槽は可溶化設備の直後に設けてもよく、この場合、引き抜かれた生汚泥及び活性汚泥は可溶化設備を経由して、消化槽に導かれ、消化反応後、脱水設備に導かれる。なお、最終沈殿池から引き抜かれた活性汚泥は、反応槽に返送されるが、一部反応槽に返送されずに、濃縮設備や可溶化設備に導かれる。この濃縮設備や可溶化設備に導かれる汚泥を、余剰汚泥ともいう。

可溶化設備による可溶化に関する技術に特許文献１がある。この特許文献１は、消化汚泥および消化脱水汚泥を脱水汚泥の乾燥設備から発生した蒸気を使って可溶化を行う技術を開示している。脱水汚泥の水分から水蒸気を発生させているため、従来多量に消費していた水蒸気のための上水量を削減することができるとしている。

特許第４８８６７９８号公報

https://www.cambi.com/what-we-do/thp-solutions/thp-before-anaerobic-digestion/

しかしながら、この技術では、汚泥に水蒸気を直接に接触させて可溶化処理しており、投入した水蒸気については、上水を補給する必要があるので、上水費用や、上水を軟水化するのに用いられる薬品の費用が嵩み、ランニングコストの増大を招く。仮に、間接に汚泥を加熱する手法を採用したとしても、ドレン水が発生するため、ドレン水の回収設備を別途設ける必要がある。したがって、本発明が解決しようとする主たる課題は、上水費用や上水を軟水化するのに用いられる薬品の費用が低減された、汚泥処理システム及び汚泥処理方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明の代表的態様は以下のとおりである。

高温の熱媒油で、汚泥を可溶化処理する可溶化設備を有する、
ことを特徴とする汚泥処理システム。

本態様は可溶化処理に用いる熱媒体を熱媒油とし、上水の使用量を抑制できるので、上水を熱媒体に用いる場合に発生する上水費用や薬品費用を低減することができる。また、熱媒油が液体の状態で熱交換を行う場合は、より効率的に熱交換ができる。

前記可溶化設備で可溶化処理された可溶化汚泥が導入され、当該可溶化汚泥を消化処理する消化槽を有する、態様としてもよい。

さらに、前記可溶化汚泥の温度を調節する温度調節手段を有する、態様としてもよい。

この場合、前記可溶化汚泥と当該可溶化汚泥を冷却する熱媒体とを間接的に熱交換する第１熱交換器を有し、
前記温度調節手段が、前記熱媒体の流量を制御することで前記可溶化汚泥の温度を調節するものである、態様が好ましい。

高温の熱媒油で汚泥が可溶化処理されるので、可溶化汚泥は可溶化処理前よりも高い温度となる。この高い温度となった可溶化汚泥を消化槽に導き入れるので、消化槽の温度が高まる。消化槽の温度が所定の温度であると、消化槽内の汚泥の消化反応が促進されるが、消化反応は温度が高すぎても低すぎても抑制されるので、導入される可溶化汚泥の温度を制御することで、消化槽が所定の温度になり、消化反応の促進が図られる。

前記可溶化汚泥と当該可溶化汚泥を冷却する熱媒体とを間接的に熱交換する第１熱交換器と、
前記可溶化汚泥の一部又は前記消化槽で消化処理された消化汚泥を導入して、加温し脱水して脱水汚泥とする加温脱水設備とを有し、
前記第１熱交換器から流れ出た前記熱媒体が、前記加温脱水設備に導かれ、この加温脱水設備に導かれた前記可溶化汚泥の一部又は前記消化汚泥を加温する、態様としてもよい。

この場合、前記脱水汚泥を焼却する焼却設備を有し、
前記熱媒油が前記焼却設備から排出された焼却排ガスで加熱されて、前記可溶化設備に導かれる、態様にすることもできる。

従来、特許文献１では可溶化設備で汚泥を加熱する手法に、水蒸気を用いていた。水蒸気を用いる場合、水蒸気を通す流路の形状や、外気の影響により、水蒸気が容易に液化したり、再蒸気化したりする。そのため、侵食や腐食が発生したり、水に通常含まれる炭酸カルシウムが析出したりして、諸設備に不具合をもたらす懸念があった。一方、熱媒油は水よりも沸点が高いため、焼却排ガスにより加熱されても上記不具合の発生が抑制される。

また、前記第１熱交換器から流れ出た前記熱媒体と、前記焼却設備から排出された焼却排ガスとを間接的に熱交換する第２熱交換器を有し、
前記第２熱交換器で加熱された前記熱媒体が、前記加温脱水設備に導かれ、この加温脱水設備に導かれた前記可溶化汚泥の一部又は前記消化汚泥を加温する、態様も好ましい。

第１熱交換器から流れ出た熱媒体を第２熱交換器で加熱して、加熱された熱媒体を、加熱脱水設備を加温する熱源とすることで、焼却排ガスの熱量を有効活用できる。また、上記汚泥を冷却するのに使用した熱媒体を加温脱水設備の汚泥の加温にも使用することで、熱媒体の有効活用が図られる。

前記可溶化設備において前記汚泥を６０℃以上２００℃以下で可溶化処理するものである、態様とすることもできる。

この温度とすると、汚泥中のたんぱく質の熱変性や水熱反応により汚泥の可溶化が促進される。また、例えば、水熱反応で汚泥に含まれる微生物等の有機物を形成する細胞組織が破壊され、細胞組織内の水分が細胞組織外に出てくる。これにより、通常よりも汚泥は脱水処理がしやすい状態になるため、より含水率を下げることが可能となる。また、汚泥は通常よりも嫌気分解されやすい状態になるため、所定の消化ガス量を得るための滞留時間が短くなる、又は消化ガスの発生量を増加させることが可能となる。

前記可溶化設備が、シェルアンドチューブ式熱交換器であり、前記汚泥が流れる流路がチューブ部であり、前記熱媒油が流れる流路がシェル部である、態様でもよい。

温度が高い汚泥は相対的に流動性が高く、温度が低い汚泥は相対的に粘度が高いため流動性が低い。仮に、汚泥を熱交換器のシェル部に流そうとすると、チューブ及びその溶接部に大きな剪断力が発生することになり、また、押し流すためにはポンプ等で大きな圧力を加える必要もがある。これは、熱交換器の早期劣化にもつながり不経済である。一方、汚泥をチューブ部に流す場合には、このような不具合が生じにくい。

また、次記の汚泥処理方法としてもよい。
高温の熱媒油で、汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程を有する、
ことを特徴とする汚泥処理方法。

これに加えて、前記可溶化処理工程で可溶化処理された可溶化汚泥を消化処理する消化工程を有する、態様でもよい。

上記システムを用いて、可溶化処理工程、及びこの工程後の消化工程を有する汚泥処理を行うことができる。

本発明によると、上水費用や上水を軟水化するのに用いられる薬品の費用を抑え、ランニングコストが低減された汚泥処理システム及び汚泥処理方法となる。

汚泥処理システムの全体図である。汚泥処理システムの全体図の変形例である。汚泥処理システムの全体図の変形例である。下水処理設備の処理フローを示す図である。

本発明を実施するための形態を説明する。本実施の形態は、本発明の一例である。

（下水）
従来、下水は主に家庭排水や工業排水、事業場排水等で構成される。

（下水処理設備）
下水は、下水処理設備に流入し、処理された後、河川や海に放流される。主な下水処理設備の処理工程を図４に示し、おおよそ以下のとおりである。家庭や事業場から排水される下水は、汚水ますから、下水管、下水道幹線に流れ込み、また中継ポンプ場を経由して下水処理設備７０に流入する。下水処理設備７０に流入した下水１０は、一例に順次、着水井、沈砂池、最初沈殿池７１、反応槽７２、最終沈殿池７３、場合により高度処理設備７４、塩素混和池７５等を経て、放流される。最初沈殿池７１では流入した下水１０のうちの汚泥等が重力により沈降（沈殿）する。沈降しないものは、下水１０の上澄みと共に最初沈殿池７１から流出（越流）する。なお、最初沈殿池７１で沈降する物には、例えば、下水配管や下水道幹線に堆積された砂や泥等などがある（以下、最初沈殿池７１で沈降したものを「生汚泥」ともいう。）。最初沈殿池７１の越流堰から流出（越流）された水、すなわち、一次処理水８２は、後述する返送汚泥６１ａと共に反応槽７２に流入して、空気や高濃度酸素等による曝気を受けた後、汚泥混合水８３として反応槽７２から流出する。最終沈殿池７３に流入した汚泥混合水８３のうちの、沈降（沈殿）したものを、活性汚泥６１といい、最終沈殿池７３の底部から引き抜かれる。最終沈殿池７３の越流堰から流出（越流）した水、すなわち、二次処理水８４は、場合により備わる、オゾン処理設備その他の高度処理設備７４に流入し、高度処理され、高度処理水８５として流出される。この高度処理水８５は塩素混和池７５で消毒され、放流水８６として河川に放流される。一方、活性汚泥６１は、その一部が返送汚泥６１ａとして反応槽７２に返送され、一次処理水８２と共に反応槽７２に流入し、残りが汚泥処理設備に圧送される。

（汚泥処理設備）
生汚泥６２と活性汚泥６１は混合され、又は別々に汚泥処理設備に送られる。生汚泥６２、活性汚泥６１（以下、生汚泥、活性汚泥、又はこれらの混合汚泥を単に「汚泥Ｓ」ともいう。）、及び／又は後述する消化汚泥Ｓ１は、順次、可溶化設備１３１、加温脱水設備９２、焼却設備９４を通って処理される。また、可溶化設備１３１の直前、又は直後に消化槽９１を設けることができる。消化槽９１を可溶化設備１３１の直前に設ける場合は、汚泥Ｓ及び／又は消化汚泥Ｓ１は、順次、消化槽９１、可溶化設備１３１、加温脱水設備９２、焼却設備９４を通って処理される。消化槽９１を可溶化設備１３１の直後に設ける場合は、汚泥Ｓ及び／又は消化汚泥Ｓ１は、順次、可溶化設備１３１、消化槽９１、加温脱水設備９２、焼却設備９４を通って処理される。また、消化槽９１と可溶化設備１３１とを接続し、消化槽９１から可溶化設備１３１に消化汚泥を送る配管等を設け、消化槽９１と可溶化設備１３１とを汚泥で循環させてもよい。消化槽９１で発生した消化ガスは、脱硫装置（図示なし）を経て、例えば、ボイラや焼却設備、ガスエンジン発電機（図示なし）などに送気される。消化槽９１の有無に関わらず、可溶化処理された汚泥、すなわち可溶化汚泥Ｓ３は、加温脱水設備９２に導かれるが、加温脱水設備９２の直前に濃縮機９０を設け、濃縮機９０による濃縮処理が施された後、加温脱水設備９２に導かれてもよい。なお、濃縮処理が施された汚泥を特に濃縮汚泥Ｓ４ということもできる。上記各設備間は、汚泥配管又は汚泥水路（以下、本明細書において「汚泥配管等」ともいう。）で接続され、汚泥が汚泥配管等を通って順次、後段の設備に導かれる。消化槽９１が可溶化設備１３１の前段に設けられている場合は、消化槽９１から導出された汚泥Ｓ１を可溶化設備１３１に導く汚泥配管等にポンプＰ２を設けると、必要量の汚泥Ｓ１を可溶化設備１３１に導くことができ、好適である。

焼却設備９４に導かれた汚泥は焼却され、焼却排ガスＡｓを生成する。焼却設備９４から排出された焼却排ガスＡｓは、抽熱ボイラ１１１を通過して、熱量を奪われて焼却排ガスＡｓ１となり、さらに、集塵機１１２を経由し、焼却排ガスＡｓ２となる。焼却排ガスＡｓ２は、熱交換器１１５（請求項の「第２熱交換器」に相当する。）を通過して焼却排ガスＡｓ３となり、排煙処理塔１２０に導かれ、煙突１２２から系外に放出される。上記各設備間は、ガス配管等で接続され、焼却排ガスがガス配管等を通って順次、後段の設備に導かれる。

可溶化設備１３１では、当該可溶化設備１３１内を流れる汚泥が、同可溶化設備１３１内を流れる熱媒油Ｏにより間接的に加熱される。当該可溶化設備１３１から流れ出た熱媒油Ｏは、熱媒油配管Ｔ１を通って、焼却設備９４の後段にある設備、例えば、抽熱ボイラ１１１に導かれる。抽熱ボイラ１１１では、同抽熱ボイラ１１１内を流れる焼却排ガスＡｓと熱媒油Ｏが熱交換されて、熱媒油Ｏが加熱される。加熱された熱媒油Ｏは、熱媒油配管Ｔ２を通って、可溶化設備１３１に導かれて、同可溶化設備１３１を流れる汚泥を加熱する。このように、熱媒油Ｏは、可溶化設備１３１と抽熱ボイラ１１１を循環する。

可溶化汚泥を消化槽９１へ送る場合は、可溶化設備１３１と消化槽９１を接続する汚泥配管等に第１熱交換器１３２を設けることができる。この第１熱交換器１３２は、当該汚泥配管等を流れる可溶化汚泥とこの可溶化汚泥を冷却する熱媒体Ｗとを間接的に熱交換して、当該汚泥を冷却するものである。第１熱交換器１３２は当該汚泥の流路と熱媒体Ｗの流路を備える。第１熱交換器１３２に導入された熱媒体Ｗは、当該汚泥を冷却するとともに、熱媒体Ｗ自身は加熱され、熱媒体Ｗに接続された熱媒体配管Ｗ１に導出される。熱媒体配管Ｗ１に導出された熱媒体Ｗは、熱交換器１１５に導かれて、熱交換器１１５で加熱されて、同熱交換器１１５から熱媒体配管Ｗ２に導出される。熱媒体配管Ｗ２に導出された熱媒体Ｗは、濃縮機９０や加温脱水設備９２に導入され、濃縮機９０内や加温脱水設備９２内の汚泥を直接的又は間接的に加温し、濃縮機９０や加温脱水設備９２から排液Ｄとして排出されてもよい。間接加温であれば、再度第１熱交換器に導入されて循環させてもよい。なお、熱媒体Ｗに用いる物質は特に限定されないが、水であれば、濃縮機９０や加温脱水設備９２において取り扱い易いので好適である。

本実施の形態は、消化槽９１に導入される可溶化汚泥の温度を調節する温度調節手段ＣＩを有してもよい。温度調節手段ＣＩは、熱媒体Ｗの流量を制御することで可溶化汚泥の温度を調節ものである。温度調節手段ＣＩは、例えば、温度計測器ＴＩＣとポンプＰ１と、温度計測器ＴＩＣで計測した温度に基づき、ポンプＰ１の流量を調節する信号Ｓｇ１を発する手段（例えば、演算装置）とを備える。温度計測器ＴＩＣは消化槽９１の温度を計測するものである。ポンプＰ１は第１熱交換器１３２に導入する熱媒体Ｗの流量を調節するものである。ポンプＰ１は第１熱交換器１３２へ熱媒体Ｗを導入する熱媒体配管に設けられている。温度調節手段ＣＩは、消化槽９１の温度を温度計測器ＴＩＣで計測して、可溶化汚泥の温度を調節して、当該汚泥を消化槽９１に導入する手段であり、当該汚泥が導入されて、消化槽９１の温度が所定温度に近づく。例えば、消化槽９１の温度が所定温度より低い場合には、温度調節手段ＣＩは、ポンプＰ１の流量を減らす信号を発する。一方、消化槽９１の温度が所定温度より高い場合には、温度調節手段ＣＩは、ポンプＰ１の流量を増やす信号を発する。結果、可溶化汚泥の温度が調節されて、消化槽９１の温度が所定の温度に近づくように制御される。なお、所定温度は、例えば、中温消化の場合は３５～４０℃であり、高温消化の場合は５０～６０℃である。この温度であれば、消化槽９１内で汚泥の消化反応が促進される。信号については、例えば、中温消化の場合、所定温度の下限である３５℃よりも消化槽９１の温度が下回ったときに、又は、所定温度の上限である４０℃よりも消化槽９１の温度上回ったときに、所定温度に近づけるように信号を発するようにするとよい。

本形態に用いられる熱交換器の形式としては、特に限定されないが、例えば、シェルアンドチューブ式の熱交換器などのように、スラリー状の対象物と熱交換が可能な熱交換器であればよい。

（熱媒油）
熱媒油Ｏは、特に限定されずに一般的な熱媒油を用いることができるが、沸点３００～４００℃の高沸点かつ高温度用の熱媒体油を用いるのが好ましい。これにより、液体状態の熱媒油を用いて低圧で高温の熱供給が可能となり、可溶化の状況に合わせて緻密な温度制御が可能となる。
例えば、蒸気で熱供給する場合、熱源側は潜熱による熱の受け渡しになるため、受熱側の温度制御は、蒸気圧力で管理することになる。この時、圧力変動に伴って蒸気の実流量も変動するため、入熱量の制御・管理が難しいことや、蒸気の渇き度によって温度が変動すること等により、緻密な温度制御には不向きな側面がある。また、汚泥を高温にしようとすると、蒸気温度を上げる必要があり、それに伴い高圧にする必要がある（例えば、飽和蒸気温度２００℃の場合、圧力約１．４５ＭＰａＧ）。
一方、熱媒油の場合、熱源側は顕熱による熱の受け渡しになるため、単純に熱媒油の温度制御で管理することになる。また、熱媒油は非常に蒸気圧の低い液体であるため、３００℃程度の高温でも状態変化がおこらない。これにより、入熱量の制御・管理が容易であり、目標温度に対して±1℃未満の細かな制御が可能となる。また、顕熱利用が前提であるため、蒸気のように高温化に伴って圧力を高くする必要はなく、取り扱いがより容易となる。

（消化槽）
消化槽９１は汚泥を、嫌気性細菌等で消化処理させる槽である。消化槽９１に導入される汚泥は、活性汚泥６１や生汚泥６２、可溶化汚泥等からなる。導入された汚泥は、消化反応により有機酸や二酸化炭素を放出して、消化汚泥Ｓ１となる。汚泥の消化反応は、所定の温度で促進されるので、消化槽９１を当該所定の温度にするとよい。消化槽９１は所定温度になるように、前述の温度調節手段ＣＩによって制御されるとよい。例えば、消化槽９１は、可溶化設備１３１で可溶化処理された可溶化汚泥Ｓ２が全部又は一部導入され、当該可溶化汚泥Ｓ２を消化処理する。消化槽９１には、可溶化汚泥Ｓ２のほか、汚泥Ｓを導入してもよい。なお、消化工程は、消化槽９１で可溶化汚泥Ｓ２や汚泥Ｓを消化処理する工程である。

（可溶化設備）
可溶化設備１３１は、高温の熱媒油Ｏで汚泥を可溶化処理する設備である。汚泥は、高温になると熱変性や水熱反応が促進されて可溶化し、可溶化汚泥となる。可溶化汚泥は消化槽９１に導入される汚泥Ｓ２として消化槽９１に導入されてもよいし、加温脱水設備９２に導入される汚泥Ｓ３として加温脱水設備９２に導入されてもよい。可溶化処理は、６０℃以上、好ましくは、９５℃以上で行うと効率がよい。６０℃未満だと可溶化処理に長時間を要してしまう。また、可溶化処理は、２００℃以下、好ましくは１６５℃以下で行うとよい。２００℃超にすると、ガス化する有機分が多くなってしまい、焼却や消化が可能な固形分が少なくなってしまうので、エネルギー効率が悪化してしまう。なお、可溶化処理工程は、可溶化設備１３１を備え、汚泥を可溶化処理する工程である。

可溶化処理の対象となる汚泥は、生汚泥、活性汚泥、消化汚泥のうちの、少なくとも１つ以上からなるものとすることができる。

可溶化処理する汚泥は、特に限定されない。焼却炉の燃焼に必要なエネルギーが少なければ、消化槽で汚泥を消化せずに生汚泥や活性汚泥を直接に焼却炉へ導入して、焼却炉の燃焼を促進させることができる。また、焼却炉への汚泥の供給が過剰気味であれば、消化槽へ送る汚泥量を増加させ、汚泥の消化量を増加させて、焼却炉の燃焼に必要なエネルギーを抑制してもよい。生汚泥、活性汚泥、消化汚泥はそれぞれ含水率が異なるが、可溶化処理は、汚泥及びこの汚泥に含まれる水分を高温下及び／又は高圧下に曝すものであるので、汚泥の種類に関わらず、可溶化処理は可能である。

高温の熱媒油Ｏを用いた可溶化処理は、１００℃以上の温度で水熱反応を行う場合、飽和蒸気圧の関係から、汚泥が高温、高圧下で処理されることになる。例えば、可溶化温度を１６０℃とした場合の圧力は約０．５２ＭＰａＧであり、最大２００℃とした場合は約１．４５ＭＰａＧで可溶化処理されることとなる。

可溶化設備１３１は、汚泥が流れる流路と、この汚泥を間接的に加熱する熱媒油Ｏが流れる流路とを有する熱交換器を有するものである。熱媒油Ｏは、例えば可溶化設備１３１に３００℃程度で導入され、１６０℃程度で導出される。可溶化設備１３１が有する熱交換器の形式としては、特に限定されないが、シェルアンドチューブ式熱交換器とすると好適である。汚泥をシェル部に流して、熱媒油Ｏをチューブ部に流してもよいし、熱媒油Ｏをシェル部に流して、汚泥をチューブ部に流してもよい。汚泥をシェル部に流すよりも、チューブ部に流した方が汚泥と流路との摩擦力の方向と汚泥の流れ方向が同軸上であり、チューブの長手方向であることから、設備への負担が少ないので、汚泥をチューブ部に流して、熱媒油Ｏをシェル部に流すと好適である。可溶化設備１３１の汚泥が流れる流路に流す汚泥は、特に限定されず、生汚泥６２、活性汚泥６１、消化汚泥のうちの少なくともいずれか１つ以上からなるものであってよい。そのため、可溶化設備１３１に導入される汚泥の含水率は、これらの汚泥の混合比率によるが、例えば７５％～９８％程度である。また、シェルアンドチューブ式の熱交換器は、スラリー状のこれらの汚泥を効率よく熱交換できる。

（濃縮機）
濃縮機９０を設ける場合は、加温脱水設備９２の前段に設けるとよい。濃縮機９０による濃縮の手法は、特に限定されないが、例えば、重力濃縮、遠心濃縮、加熱濃縮、凝集剤添加濃縮等を挙げることができる。汚泥を濃縮する際、濃縮機９０内の汚泥を間接的に又は直接的に高温の熱媒体Ｗと熱交換させると、効果的な濃縮が図られる。

（加温脱水設備）
加温脱水設備９２に導入される汚泥Ｓ３は、可溶化汚泥の全部又は一部（消化汚泥が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい）であり、含水率は前段での汚泥の処理手法により一概にはいえないが、例えば、８０～８３％である。加温脱水設備９２は、汚泥Ｓ３を直接的に又は間接的に加温して、かつ、汚泥を脱水する効果を有する薬剤、例えば、高分子凝集剤又はＰＡＣやポリ硫酸第二鉄等の無機凝集剤を注入して脱水汚泥Ｓ４とするものである。汚泥を脱水する際、加温脱水設備９２内の汚泥を間接的に又は直接的に高温の熱媒体Ｗと熱交換させると、脱水汚泥が加温されることにより、効果的な脱水が図られる。

（焼却設備）
焼却設備９４は、加温脱水設備９２で脱水された脱水汚泥を焼却する設備である。焼却設備９４は特に限定されないが、流動焼却炉や循環流動炉、ストーカー炉等を挙げることができ、特に過給式流動焼却炉が好ましい。過給式の流動焼却炉は、例えば脱水汚泥を加圧流動床炉に供給して燃焼させ、流動焼却炉から排出される焼却排ガスによって過給機を回転駆動することで圧縮空気を生成し、この圧縮空気を流動焼却炉に供給して燃焼を促進させるものである。また、流動焼却炉は、流動媒体として所定の粒径を有する、流動砂等の固体粒子が炉内の下部に充填された燃焼炉であり、炉内に供給される燃焼空気によって流動層の流動状態を維持しつつ、外部から供給される脱水汚泥及び必要に応じて供給される補助燃料を燃焼させるものである。側壁の下部には、流動焼却炉の内部に充填された粒径約４００～６００μｍの流動砂を加熱する補助燃料燃焼装置（図示せず）が配置され、補助燃料燃焼装置の上側近傍の部位には、始動時に流動砂を加熱する始動用バーナ（図示せず）が配置され、始動用バーナの上側の部位には、脱水汚泥の供給口が設けられている。また、流動焼却炉の下方には、炉内に燃焼に必要な酸素と流動層の流動状態を維持するための運動エネルギーとを与える燃焼空気を供給する燃焼空気供給管が設置される。この燃焼空気供給管は、複数の開孔を有する配管を複数配列した分散管や板状の鉄板等に複数の開口を設けた分散板等を用いることが可能である。なお、焼却排ガスとは、汚泥を燃焼させたときに発生する燃焼ガス、又は燃焼ガスと水蒸気が混合したガスをいう。

（抽熱ボイラ）
抽熱ボイラ１１１は、焼却設備９４から排出された焼却排ガスＡｓと可溶化設備１３１から１６０℃程度で導出された熱媒油Ｏとを間接的に熱交換することにより、熱媒油Ｏを昇温する機器である。抽熱ボイラ１１１で昇温した熱媒油Ｏは、熱媒油配管Ｔ２を通って、可溶化設備１３１に導入される。抽熱ボイラ１１１に供給された焼却排ガスは、抽熱ボイラ１１１から排出され、後段に設置された集塵機１１２に供給される。抽熱ボイラ１１１は、当該焼却排ガスの流路と熱媒油Ｏの流路とを有する。抽熱ボイラ１１１のガス供給口と焼却設備９４のガス排出口とは、ガス配管等で接続されている。

（集塵機）
集塵機１１２は、抽熱ボイラ１１１の後段に設けられており、抽熱ボイラ１１１から送出される焼却排ガスＡｓ１に含まれるダスト、細粒化された流動砂等の不純物を除去する機器である。集塵機１１２に内装されるフィルタとしては、例えばセラミックフィルタやバグフィルタを用いることができ、集塵機１１２は、下部には、焼却排ガスを機器内に供給する供給口が形成され、上部には、不純物等が取除かれた清浄な焼却排ガスを機器外に排出する排出口が形成されている。また、焼却排ガスの供給口は、ガス配管を介して抽熱ボイラ１１１の焼却排ガスの排出口に接続されている。

集塵機１１２内には、下部に形成された供給口と上部に形成された排出口の上下方向に間の部位にフィルタ（図示省略）が内装されている。フィルタで取除かれた焼却排ガス中の不純物等は、集塵機１１２内の底部に一時的に貯留された後、定期的に外部に排出される。集塵機１１２の排出口から排出された焼却排ガスは、ガス配管を通って、第２熱交換器１１５のガス供給口から同第２熱交換器内に供給される。

（第２熱交換器）
第２熱交換器１１５は、第１熱交換器１３２を設けた場合に、設けるとよい。第２熱交換器１１５は、焼却排ガスの流路と熱媒体Ｗの流路とを有し、集塵機１１２とガス配管を介して接続され、集塵機１１２から供給される焼却排ガスと第１熱交換器１３２から流れ出た熱媒体Ｗとを間接的に熱交換して、熱媒体Ｗを加熱する機器である。また、当該焼却排ガスは、第２熱交換器１１５から送出され、後段の排煙処理塔１２０に供給される。第２熱交換器１１５と排煙処理塔１２０とはガス配管を介して接続されている。第２熱交換器１１５で加熱された熱媒体Ｗは、加温脱水設備９２に導かれ、この加温脱水設備９２内の汚泥を直接的又は間接的に加温する。また、この加熱された熱媒体Ｗの一部を濃縮設備９０に送り、濃縮設備９０内の汚泥を直接的又は間接的に加温するようにしてもよい。

（排煙処理塔）
排煙処理塔１２０は、焼却排ガスのうちの硫黄酸化物等の排出量を抑制するための排煙処理を行い、残りのガスを塔外に排出するものである。排煙処理塔１２０は、排煙処理装置（図示せず）、煙突１２２を有する。

排煙処理装置は、装置外に焼却排ガスに含まれる硫黄酸化物等の排出量を防止する機器であり、側壁の下部に、第２熱交換器１１５の排出口から排出された焼却排ガスＡｓ３を排煙処理装置内に供給する供給口が形成されている。

排煙処理装置の側壁の上部には、外部から供給される水を機器内に噴霧する噴霧管（図示せず）が配置され、中間部と、下部には、それぞれ、循環ポンプを介して水酸化ナトリウム水を機器内に噴霧する噴霧管が配置されている。また、排煙処理装置内に貯留される水酸化ナトリウム水は、図示しない水酸化ナトリウムポンプを介して図示しない水酸化ナトリウムタンクから供給され、常時適正量に維持されている。排煙処理装置に供給された焼却排ガスは、不純物（主に硫黄酸化物）等が除去され、処理済みガスは、煙突１２２に送られ、系外に放出される。

（実施形態の変形例１）
実施形態の変形例１について、図２を参照しつつ、変形箇所を主に説明する。汚泥Ｓは、下水処理設備からポンプ等で圧送され可溶化設備１３１に導入される。可溶化設備１３１で可溶化された汚泥、すなわち可溶化汚泥は第１熱交換器１３２を通過した後、この可溶化汚泥のうちの一部Ｓ２が消化槽９１に送られ、消化処理されて消化汚泥Ｓ１となる。この消化汚泥Ｓ１は、ポンプＰ２で可溶化設備１３１に送られる。また、第１熱交換器１３２を通過した汚泥の残りＳ３は、加温脱水設備９２（又は濃縮機９０）に導かれる。第１熱交換器１３２と加温脱水設備９２（又は濃縮機９０）とは汚泥配管等を配して接続されており、この汚泥配管等から分岐した汚泥配管等が消化槽９１に伸びている。加温脱水設備９２（又は濃縮機９０）へ送られる汚泥配管等には、加温脱水設備９２（又は濃縮機９０）に導入する可溶化汚泥の流量を調節できる流量調整弁１３３が設けられている。

（実施形態の変形例２）
実施形態の変形例２について図３を参照しつつ、変形箇所を主に説明する。汚泥Ｓは、下水処理設備からポンプ等で圧送され可溶化設備１３１に導入される。可溶化設備１３１で可溶化された汚泥は、第１熱交換器１３２を通過した後、この汚泥の全量Ｓ２が汚泥配管等を通って、消化槽９１に送られ、消化処理されて消化汚泥となる。消化槽９１に導入される可溶化汚泥Ｓ２は６０℃以上なので、この可溶化汚泥Ｓ２を導入することで消化槽９１が所定温度へ昇温する。可溶化汚泥Ｓ２の温度調節については前述の温度調節手段にて行われる。なお、汚泥Ｓの量が多く、効率的な可溶化が行えない場合などは、汚泥Ｓの一部を可溶化設備１３１を通さずに直接消化槽９１に送るようにしてもよい。

本実施形態の下水とは特に限定されないが、一例に、浄化槽排水、農業・漁業集落排水、雨水、工場排水、事業場排水、不明水、伏流水、湧水、地下水、工業用水、下水管水、下水道幹線水、下水処理設備及び／又は汚泥処理設備の各処理工程を流れる工程水等を挙げることができる。

本明細書に記載される用語は、「日本下水道協会：下水道施設計画・設計指針と解説２００１年版」に記載される用語に基づく。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明で開示される汚泥処理方法及び汚泥処理システムは、特に限定されないが、例えば、公共下水道、流域下水道、都市下水路の下水処理施設で利用することができる。

９１消化槽
１１１抽熱ボイラ
１１５第２熱交換器
１３２第１熱交換器
１３１可溶化設備
ＣＩ温度調節手段
Ｗ熱媒体

Claims

高温の熱媒油で、汚泥を可溶化処理する可溶化設備と、
前記可溶化設備で可溶化処理された可溶化汚泥が導入され、当該可溶化汚泥を消化処理する消化槽と、
前記可溶化汚泥と当該可溶化汚泥を冷却する熱媒体とを間接的に熱交換する第１熱交換器と、
前記可溶化汚泥の一部又は前記消化槽で消化処理された消化汚泥が導入されて、加温され脱水される加温脱水設備とを有し、
前記第１熱交換器から流れ出た前記熱媒体は前記加温脱水設備に導かれるものであり、
前記可溶化汚泥の一部又は前記消化汚泥が、前記加温脱水設備において、前記熱媒体によって加温され、脱水されて脱水汚泥となるものである、
ことを特徴とする汚泥処理システム。
前記可溶化汚泥の温度を調節する温度調節手段を有する、
請求項１に記載の汚泥処理システム。
前記温度調節手段が、前記熱媒体の流量を制御することで前記可溶化汚泥の温度を調節するものである、
請求項２に記載の汚泥処理システム。
前記脱水汚泥を焼却する焼却設備を有し、
前記熱媒油が前記焼却設備から排出された焼却排ガスで加熱され、前記可溶化設備に導かれる、
請求項１に記載の汚泥処理システム。
前記第１熱交換器から流れ出た前記熱媒体と、前記焼却設備から排出された焼却排ガスとを間接的に熱交換する第２熱交換器を有し、
前記第２熱交換器で加熱された前記熱媒体が、前記加温脱水設備に導かれ、この加温脱水設備に導かれた前記可溶化汚泥の一部又は前記消化汚泥を加温する、
請求項４に記載の汚泥処理システム。
前記可溶化設備は前記汚泥を６０℃以上２００℃以下で可溶化処理するものである、
請求項１～５のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。
前記可溶化設備が、シェルアンドチューブ式熱交換器であり、前記汚泥が流れる流路がチューブ部であり、前記熱媒油が流れる流路がシェル部である、
請求項１～６のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。
高温の熱媒油で、汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、
前記可溶化処理工程で可溶化処理された可溶化汚泥を消化処理する消化工程と、
前記可溶化汚泥の一部又は前記消化工程で消化処理された消化汚泥を導入して、加温し脱水する加温脱水工程と、
前記可溶化汚泥と当該可溶化汚泥を冷却する熱媒体とを間接的に熱交換する熱交換工程とを有し、
前記熱交換工程から流れ出た前記熱媒体を前記加温脱水工程に導き、
前記加温脱水工程は、前記可溶化汚泥の一部又は前記消化汚泥を、前記熱媒体によって加温し、脱水して脱水汚泥とするものである、
ことを特徴とする汚泥処理方法。