JPH0221880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水汚泥、その他各種産業で生ずる
含水物特に粘着性のある泥状材料の乾燥方法、さ
らに詳しくは乾燥作業を省エネルギー的に効率よ
く行なう乾燥装置の運転制御方法に関するもので
ある。

一般に下水やし尿処理場、廃水処理場などから
発生する汚泥などは適当な脱水機例えばベルトプ
レス、フイルタプレス、遠心脱水機などの機械脱
水機により脱水されてケーキ状となるがこの脱水
ケーキの含有率は60〜90％である。

このような含水率の汚泥ケーキを未処理のまま
処分することは腐敗による悪臭や害虫の発生、埋
立て地の土質工学的性質の悪化などにつながるほ
か公害防止の観点から望ましいことではないの
で、従来、これら脱水して得られた脱水ケーキ
は、流動床炉、又はロータリキルン、多段炉等の
装置によつて乾燥焼却処理されていた。

すなわち、投入される湿潤した脱水ケーキが、
ケーキが焼却される際発生する高温ガスと直接接
触されて乾燥されるというものであり、又肥料化
などのため乾燥物を焼却しないで乾燥物としてと
りだす場合は、重油などの燃料を用いた熱風発生
炉から発生する熱風によつて、脱水ケーキを乾燥
する方法が採用されていた。

現在および将来を通じて、汚泥の減容効果、減
量効果、臭気、衛生面から見て汚泥処理の最も有
効な手段は乾燥焼却処理であると考えられている
が、この乾燥焼却処理技術も次第に高度なものを
要求されるようになり、単に漫然と乾燥・焼却す
るだけでは要求に応えられなくなつてきた。

例えば従来の乾燥焼却方法に共通する大きな問
題点として乾燥工程から耐え難い悪臭が排出さ
れ、その脱臭のために乾燥工程排ガスを重油など
の燃料を多量に消費する直火燃焼炉などの脱臭工
程で処理する必要からプロセスが複雑になるばか
りか、装置建設費、運転経費が高額なものとな
り、しかも水分１Kgを蒸発させるのに約900〜
1100kcalの多量の熱量を必要とするので、焼却せ
ずに乾燥物としてとりだしたい場合には、乾燥用
熱源として著しく多量の、重油などの補助燃料を
必要とするほか、乾燥物を焼却する場合において
も、下水汚泥の場合は水分約70％程度でないと、
脱水ケーキを自燃させることができないのでこの
程度の脱水ケーキを得るには、高分子凝集剤のみ
を脱水助剤とする脱水方法では困難であり、脱水
助剤として塩化第２鉄と消石灰を多量に添加して
（有価質源の多消費となる）、フイルタプレス脱水
機で脱水しなければならない。ところが脱水ケー
キ中の無機分が多量になるため、脱水ケーキの燃
料的性状が悪く、しかも焼却灰の発生量も多くな
つて事後処理が大変である等種々の欠点があつ
た。

従つて省エネルギー的で、二次公害の心配のな
い焼却作業を実現するには、その前処理としての
乾燥工程は重要な因子となる。殊に泥状物を乾
燥・焼却する場合、焼却炉内で固着団塊化する性
質は大きな阻害要因の一つでこのためさまざまな
工夫がなされているが、同一炉内で乾燥と焼却を
行なう場合どちらにも最適な条件を与えることは
実際上不可能である。実際に灰を焼結させて骨材
化したり、風によつて飛散しにくい粒度の半焼結
状の灰を排出するには望ましい粒度の乾燥物や灰
を供給する必要があつて従来このような場合には
専用の乾燥機を別置して、更に成形機や混練機を
付帯する複雑なプロセスが必要であつた。

さらにし尿処理においては、近年発生した汚泥
を乾燥して農地還元する例が多くなつてきている
が、この農地還元に用いられる乾燥汚泥として
は、風で飛散しにくく、粒度がそろい、炭化して
いないものが望ましい。また必要に応じて焼却し
たり、乾燥物として取り出したりするので、やは
り焼却炉と乾燥機が別置式となる。

粘着性の強い泥状物を対象とした乾燥機として
従来使われてきた型式として、回転円筒形の機体
内部に、固着団塊化する被乾燥物を打ちこわす回
転アームを持つもの、横型筒状機体内部に被乾燥
物移送用の単数もしくは複数の回転スクリユーと
乾燥物返送機構を持つものなどがあるが、これら
はいずれも乾燥効率を高めんがために装置入口部
で生ずる、高含水率の被乾燥物の固着団塊化を防
ぐことに主眼を置いているが、粉塵の発生や、微
細粒子の大量混入を避けることができない。これ
は従来型の乾燥機の多くは押し出し流れ式で、機
内において被乾燥物の含水率に分布を生じている
ので低含水率側（出口側）の被乾燥物は破砕・摩
耗によつて粉状化する含水率（20〜50％）を下回
つており、これを越えずに機外へ取り出すことは
効率上、運転管理上大変困難であるし、また乾燥
物の一部を返送する方式では材料の粉状化は不可
避である。

これらはすべて乾燥機の運転上粉塵に起因する
爆発事故や、二次公害の発生を起し、従来の乾燥
方法では大きな問題であつたし、これらの問題を
解決するには、現在のところ装置外で対処するほ
かはない不便があつた。

本発明はこれら従来の乾燥方法での諸欠点を排
除するとともに付加価値の高い粒状の乾燥物を得
る省エネルギー型で合理的な泥状材料の乾燥方法
を提供することを目的としたものである。

本発明は被乾燥物を供給しうる機内に撹拌造粒
機構を有する乾燥装置において、該撹拌造粒機構
の機械的作用により、被乾燥物の造粒物が破砕、
摩耗、粉状化する含水率にまで乾燥を受ける直前
に機内に該造粒物の所定量を残して排出する操作
と、残存する該造粒物に新たに加える被乾燥物と
の混合物が機内で固着団塊化する含水率を越えぬ
よう所定量の被乾燥物の供給を行なう操作を、交
互にくり返して処理することを特徴とする乾燥方
法である。

本発明の実施例を機内に撹拌造粒機構を持つ乾
燥機の一例で図面を参照して説明すると、汚泥供
給装置１から乾燥室４を持つたタンク４′内に脱
水されたケーキ状の汚泥を供給し、乾燥室４中に
回転自在に備えられた撹拌羽根５で機械的に撹拌
造粒して乾燥する工程において、前回の運転で乾
燥室４に所定量残在している汚泥の半乾燥造粒物
層（含水率は第２図のω₁′）に、撹拌羽根５を100
〜600r.p.mで回転させつつ、脱水機から出た脱水
ケーキ（含水率は第２図のω₃）を汚泥供給装置
１によつて供給する。また圧送装置を用いること
により、ケーキタンク４′底部あるいは側部から
供給することもできる。

なお、撹拌羽根５の回転数は100r.p.m以下でも
撹拌造粒処理は可能である。

前記タンク４′はその下部に形成された乾燥用
の燃源供給口例えば熱風供給口９を持つており乾
燥室４内に接線方向に熱風が導入され上部に形成
された乾燥排ガスダクト２から排出されるように
なつているので、供給された脱水ケーキは前記撹
拌羽根５によつて、半乾燥造粒物の表面に層状に
付着しつつ熱風で乾燥する。脱水ケーキをあまり
多く供給すると、混合後の平均含水率は撹拌羽根
５の作用によつて固着団塊化する含水率（第２図
のω₂）を越えてしまうので調整しつつ運転され
る。なおこの場合含水率ω₂は被乾燥物の種類に
よつて異なるが、一般に下水汚泥では35〜55％、
し尿汚泥では40〜70％である（廃水汚泥は種類に
よつて異なる）。

含水率がω₂を越えないように脱水ケーキが供
給されれば、造粒物は脱水ケーキの付着で径を増
すが粒状は維持されつつタンク４′内で流動的に
運動し、熱風との接触は良好で速かに乾燥が進行
し、含水率は低下する。

この時造粒物の平均含水率は、前記撹拌羽根５
の作用によつて破砕、摩耗、粉状化する含水率を
下回つてはならない。この含水率は第２図のω₁
に相当する。

また含水率ω₁は被乾燥物の種類によつて異な
るが、一般に下水汚泥では20〜40％、し尿汚泥で
は25〜55％である。

含水率がω₁の直前のω₁′になつた時、タンク
４′に形成した排出口６が開閉装置７例えばシリ
ンダで操作される蓋体６′の移動で開口し、半乾
燥造粒物が排出される。排出口６は常に開放した
形でシユートを取付け、その後に密閉を保てるロ
ータリーバルブを備えた形式としてもよい。

乾燥室４内の被乾燥物は撹拌羽根５によつて流
動的に運動しているので、特別な排出機構を設け
ることなく単に開口を設けるだけであたかも流体
のごとく排出口６のレベルまでの材料が排出され
る。なお撹拌造粒機構として用いられる撹拌羽根
５は回転軸５′に一段又は多段に撹拌羽根５を放
射状に設けたもので、水平或いはプロペラ状にす
るのがよく、必要に応じ突起を設けることもでき
る。

前記排出口６のレベルは、被乾燥物の種類によ
つて異なるが、常に乾燥室４内に残存させておく
べき半乾燥造粒物の量を考慮して設定することが
望ましい。

乾燥機の型式はタテ型、ヨコ型いかなるもので
もよく、造粒機能を有するものなら用いられる
が、前記乾燥造粒物の排出操作並びに被乾燥物の
供給操作の時期を乾燥排ガスの温度又は温度の変
化を検出器３例えば熱電対で検出して各駆動装置
１１，１２を制御するようにセツトするのがよ
く、また熱風供給ダクト９′に設けた検出器８を
併用又は単独に用いて制御させることも選んでセ
ツトできる。さらに撹拌造粒機構の所要動力の変
化即ち、撹拌羽根駆動装置１０の回転トルクを検
出する検出器（図示せず）で前記汚泥供給並びに
被乾燥物の排出さらには熱風量を自動調整するこ
ともできる。

図中１３は変速機構、１４は継手、１５は軸
受、１６はブラケツト、１７はスタンドである。

以上のような運転を行なうことによつて、乾燥
物の返送機構も必要とせずいきなり高含水率の被
乾燥物を投入しても、固着団塊化による効率低下
もなく、また粉塵の発生も皆無に近い。

造粒状で排出された被乾燥物はまだかなりの水
分を含んでおり、長期の保存や圧密には耐えられ
ない状態であるので必要に応じ更に乾燥を行な
う。

この場合すでに数ミリから30ミリ程度の粒状と
なつているので充填層の通気性は良好である。従
つて第二段の乾燥は空筒に充填した造粒物に通気
する程度のごく簡単なもので良い。乾燥を二段に
分けることにより、含水率が高く品温があまり高
くならない第一段の造粒乾燥機には高温熱風を、
また品温があがりコゲ臭の発生する虞れのある第
二段の乾燥室には低温熱風を導入することによつ
て臭気発生度合を低減することもできる。

第３図はし尿汚泥（脱水ケーキ含水率82％）の
造粒乾燥実験を行なつたときの、入口熱風温度と
出口排ガス温度の変化を示しているが、入口熱風
温度を150℃で操作したところ被乾燥物層を通過
することによつて温度は低下し（排ガスの温度は
被乾燥物の含水率によつて異なる）、乾燥が進行
して含水率が低下するにつれて排ガス温度は次第
に上昇し、65〜70℃に達する。この時点で造粒物
の排出を行ない脱水ケーキを新たに所定量供給す
ると急激に低下する。それは新規被乾燥物の予熱
期間である。その後間もなく40℃付近に落ちつい
てほぼ一定値を保つ、これは被乾燥物の恒率乾燥
区間に相当する。その後排ガス温度は次第に上昇
し、次回の造粒物の排出、脱水ケーキの投入が行
なわれる。

このように実際上測定不可能な機内の被乾燥物
の含水率にかえて排ガスの温度又は湿度の変化パ
ターンを把握し、被乾燥物の排出、投入を行なう
ことができ、それによつて自動化運転も可能とな
る。

また、撹拌羽根５を回転させるための所要動力
は高含水率になると大きくなる傾向があるので、
この変化パターンを把握して運転上の目安とする
ことも有効である。

なお機内に残存させる量は好ましくは半分程度
残すのがよいが、これに限定するものでない。

本発明は、従来処理の短所を排除し、簡単な構
造の装置で効率良く粘着性泥状物の粒状乾燥物を
得ることができ、粉塵の発生並びに悪臭発生を抑
制するなど極めて効果的であり、下水汚泥など
種々の含水物の極めて省エネルギー的な乾燥が可
能であると共に二次公害もなく安全で能率よく処
分することができる。また材料の供給と排出の時
期を、乾燥排ガスの温度もしくは湿度または撹拌
造粒機構の所要動力の変化を検出して決定するの
で動力の浪費がなく省エネルギー的で安価なコス
トで処理できる利益もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いられる乾燥機の一部
切断側面図、第２図は乾燥機を運転した時の機内
滞留材料の含水率変化を模式的に示したもの、第
３図は乾燥機入口熱風温度と出口排ガス温度の時
間変化の関係線図である。 １……汚泥供給装置、２……乾燥排ガスダク
ト、３……検出器、４……乾燥室、４′……タン
ク、５……撹拌羽根、５′……回転軸、６……排
出口、６′……蓋体、７……開閉装置、８……検
出器、９……熱風供給口、９′……熱風供給ダク
ト、１０……撹拌羽根駆動装置、１１，１２……
駆動装置、１３……変速機構、１４……継手、１
５……軸受、１６……ブラケツト、１７……スタ
ンド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被乾燥物を機械的作用により撹拌造粒して乾
   燥する方法において、造粒乾燥せしめられた造粒
   乾燥物が破砕、摩耗、粉状化する含水率になる前
   に前記造粒乾燥物を所定量を装置内に残して排出
   せしめる操作と、前記残留せしめた造粒乾燥物に
   新たな被乾燥物を供給混合せしめると共にその混
   合物が固着団塊化する含水率を越えないように被
   乾燥物の供給量を制御する操作を、交互に繰返し
   て処理することを特徴とする乾燥方法。 ２ 前記造粒乾燥物の排出操作ならびに被乾燥物
   の供給操作の時期を、乾燥排ガスの温度又は湿度
   の変化を検出して決定して処理するものである特
   許請求の範囲第１項記載の乾燥方法。 ３ 前記造粒乾燥物の排出操作ならびに被乾燥物
   の供給操作の時期を、前記撹拌造粒工程の撹拌造
   粒機構の所要動力の変化を検出して決定して処理
   するものである特許請求の範囲第１項記載の乾燥
   方法。 ４ 前記撹拌造粒処理が、100〜600r.p.mで回転
   される撹拌羽根で行なわれるものである特許請求
   の範囲第２項又は第３項記載の乾燥方法。