JPH0478497A

JPH0478497A - 汚泥の処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH0478497A
Application number: JP2192229A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Sawai; 正和澤井
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-03-12
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0775712B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、低濃度汚泥（以下、単に汚泥という）の処理
方法及び装置、詳しくは、汚泥嫌気性消化の前処理方法
及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

下水汚泥等の有機性汚泥の減量化のために、嫌気性消化
（メタン醗酵）が−船釣に使用されている。そして、そ
の効率化のために、汚泥の濃縮と加温とが行われている
。

汚泥の濃縮には、シンフナ−等の重力式ｆＡ縮詰装置用
いられ、汚泥の加温にはボイラによる葦気加温が行われ
ているが、新しい技術として、遠心ｍ縮機による機械的
濃縮方式や、加圧下での高温熱処理による前加熱処理方
式が採用される機会が増えてきている。

従来、財団法人　省エネルギーセンターから発行された
雑誌「省エネルギーＪ　Ｖｏｌ、４０　　阻８１９８８
の第６０頁に、（１）初沈汚泥及び余剰汚泥を重力ｍ縮
した後、消化処理するシステム■の方式、及び（２）余
剰汚泥を遠心濃縮した後、温水による間接加温を施して
加熱可溶化処理し、ついで、消化処理するシステム■の
方式が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の（１）の方式は、重力濃縮であるので濃縮率が悪
く、かつ、可溶化処理を行っていないので、消化効率が
悪い。

また、上記の（２）の方式は、（１）の方式に比較して
、濃縮率を向上させ、可溶化による消化の効率化を図っ
た技術となっているが、依然として、次のような問題点
を有している。

（ａｌ　　遠心濃縮機での電力使用量が多い。

（ｂ）　　可溶化のための好ス性熱処理が加圧下で行わ
れるので、設備費や操作性に！ｌＢが多い。

（Ｃ）　　汚泥の加温が温水による間接的加温となるた
め、伝熱面にＣａ塩が析出し、伝熱効率が悪くなったり
、詰りの原因となったりする。なお、Ｃａは温度が高い
ほど溶解度が低くなる。

（（支）遠心濃縮機での濃縮率に限界がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、
遠心ｆｌＡｗｉ工程の前後に、直接接触方式の気液接触
工程を設けることにより、汚泥の加温と遠心濃縮とをよ
り効率的に行えるようにし、消化効率を高めることがで
きる方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕Ｊ二二足目的を
達成するために、請求項１の汚泥の処理方法は、第１図
に示すように、っぎの（ａ）〜（ｄ）の４工程、すなわ
ち、（ａ）　　汚泥を、後記の高温気液接触工程からの増湿
熱空気と直接接触させて３０〜７０°Ｃに加温する中温
気液接触工程、山）　加温された汚泥を遠心濃縮する工程、（Ｃ）　　
遠心ｎ縮された汚泥を、３００〜６００’Ｃノ加熱空気
と直接接触させて加熱する高温気液接触工程、（ａ）　　加熱された汚泥を嫌気性消化工程へ送給する
工程、を包含することを特徴としている。

中温気液接触工程からの汚泥の温度が３０″Ｃ未満の場
合は、汚泥粘度の低丁が少なく、汚泥の沈陵速度の上昇
効果が少ないという不都合があり、７０℃を越える場合
は、汚泥の平衡水蒸気分圧が高くなり、中温気液接触工
程での熱回収効率が悪くなるという不都合がある。

また、加熱空気の温度が３００　”Ｃ未満の場合は、気
液接触工程での熱回収率が悪くなるという不都合があり
、６００℃を越える場合は、空気加熱器での熱回収率が
低く、伝熱面材料の耐熱性に問題を生しるという不都合
がある。

また、請求項２の方法は、第２図に示すように、請求項
１の方法において、嫌気性消化工程からの汚泥を、３０
０〜６００°Ｃの加熱空気と直接接触さセ“て乾燥汚泥
とする汚泥乾燥工程を設け、高温気液接触工程では、こ
の汚泥乾燥工程からの増湿熱空気と、遠心ｉ１！縮され
た汚泥とを直接接触させて加熱することを特徴としてい
る。

そＬ２で、請求項３の汚泥の処理装置は、第１図及び第
３図に示すように、汚泥を、後記の高温気液接触装置１
４から排出される増湿熱空気と直接接触させて加温する
ための中温気液接触装置１０第表と、この中温気液接触装置ｌ口に接続され、加温された汚泥
を遠心濃縮する遠心濃１ｉ！１１１２と、遠心濃縮され
た汚泥を加熱空気と直接接触さセて加熱するための高温
気液接触装置Ｉ４とを包含することを特徴としている。

また、請求項４の装置は、第２図及び第３図に示すよう
に、請求項３の装置において、加熱された汚泥を嫌気性
消化するための嫌気性消化槽２０を、高温気液接触装置
１４に接続し、この嫌気性消化槽２０からの汚泥と加熱
空気とを直接接触させて汚泥を乾燥させる汚泥乾燥機２
２を設け、この汚泥乾燥機２２からの増湿熱空気と遠心
濃縮された汚泥とが直接接触するように、汚泥乾燥［１
２２と高温気液接触装置１４とを接続したことを特徴と
している。

本発明者は、５Ｓ（固形物濃度）３ｗｔ％の活性汚泥を
用いて、粘度と温度との関係を実験した。その結果を第
１表に示す。

汚泥の粘度は２０°Ｃ上昇するごとに１７２にな−、で
いる。したがって、ストークスの沈陵速度式より、汚泥
の温度が２０”Ｃ１昇するごとに沈時速度は２倍になる
ことがわかる。

なお、ストークスの沈降速度式は。

ここでｇｃ二動力換算係数（ｋｇ−ｍ／ｋｇＷＳ”）ρ
、：粒子の密度（ｋｇ／ｎ？） ρ　：流体の密度（Ｋｇ／ｎｆｌｌｄ、二粒径（ｍ） μ　：液体の粘度（ｋＨ／ｍ５）９したがって、沈降速度は流体の粘度に反比例する。

また、上記の汚泥の沈降性と温度との関係を実験したと
ころ、第２表に示すような結果を得た。

第　　　２　　　表第２表のデータは、ストークスの法則にほぼ一致した値
である。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説
明する。ただしこの実施例に記載されている数値は、と
くに特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれら
のみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にす
ぎない。

実施例１第１図は本例の汚泥の処理方法及び装置を示している。

　ＳＳ　（固形物濃度）２−ｔ％前後の常温の汚泥が、
中温気液接触装置１０に導入され、後述の８０工前後の
増湿熱空気と直接接触して３０〜７０°Ｃ２望ましくは
４０〜６０’Ｃに加温される。

加温された汚泥は遠心濃縮＠１２に供給されて、ＳＳ　
５ｗｔ％前後に濃縮された後、高温気液接触装置１４に
供給される。

一方、中温気液接触装置１口からの４０℃前後の空気と
フレッシュ空気との混合空気が、燃焼用空気及び熱媒用
空気に用いられる。燃焼用空気は熱風発生炉等の燃焼器
１８に供給され、重油、消化ガス等の燃料を燃焼さセて
、８００°Ｃ前後の燃焼ガスを発生させる。

この燃焼ガスを空気加熱器１６−４導入し、前記の熱媒
用空気を３００〜６００’Ｃ１望ましくは４００〜５５
０℃に加熱する。

そして、この加熱空気を高温気液接触装置１４へ供給し
て、遠心濃縮された汚泥を６０〜８０°Ｃに加熱すると
ともに、水分を蒸発させてＳＳ　５ｗｔ％前後に濃縮し
、嫌気性消化槽へ送給する。高温気液接触装置１４から
の８０°Ｃの増湿熱空気は中温気液接触装置１０へ供給
される。

熱媒としての空気の一部は、燃焼用空気として置換され
ているので、気液接触装置１０．１４内は好気性が保た
れ、好気性熱処理効果により可溶化が促進され、消化速
度が速くなる。

また、中温気液接触装置１０により、汚泥温度が２０〜
４０℃上昇するため、汚泥の粘性係数が１７２〜１／４
に低下し、汚泥の沈降分離速度が２倍から４倍に向上す
る。このため２汚泥処理量当りの電力使用量が１７２〜
１／４に低減する。

また、高温気液接触装置１４で汚泥温度が６０〜８０°
Ｃまで加温できるので、消化槽内を５０℃以上に維持し
て、高温消化で操作できる　（高温消化は３０〜４０゛
Ｃの中温消化に比較し、約２倍の消化速度になる）、こ
のため、高濃度・高温消化法で運転することができる。

さらに、高温気液接触装置１４内での水の蒸発により、
汚泥濃度が向上し、また、中温気液接触装置１０内では
、水蒸気の凝縮加熱が行われる（８０゛Ｃ前後の増湿熱
空気中の水１気は殆ど気体状である）。

実施例２第２図及び第３図は、本例の汚泥の処理方法及び装置を
示している。

本例は、第１図に示すフローにおいて、空気加熱器１６
からの高温空気を気流乾燥機等の汚泥乾燥＠２２に供給
し、嫌気性消化槽２０からの汚泥を遠心脱水１１２４！
こかけて脱水した脱水汚泥と直接接触させて、乾燥汚泥
とするものでおる。そして、汚泥乾燥機２２からの１２
０°Ｃ前後の高温排空気（増湿熱空気）を高温気液接触
装ｆｆ＋４に導入する。

このように、空気加熱器１６と高温気液接触装置１４と
の間に汚泥乾燥機２２を設けても、高温排空気（増湿熱
空気）の顕熱は少なくなるが、潜熱は増大し、高温気液
接触装置１４で回収できる熱量は、第１図の場合と殆ど
変わらない。

２６は濃縮槽、２８はサイクロン、３０は煙突、３２．
３４．３６．３８．４０．４２．４４はポンプ、４６．
４８はブロワである。第３図において、破線は本発明の
汚泥濃縮工程を使うことにより、使用しないラインであ
る。

他の構成、作用は実施例１の場合と同様である。

［発明の効果〕本発明は上記のように構成されているので、次のような
効果を奏する。

（１）汚泥の粘性係数は、２０°Ｃ上昇するごとに約１
７２になる傾向がある。一方、汚泥の沈降速度はストー
クスの法則から粘性係数に反比例することが推定される
ため、遠心濃縮機に供給する汚泥温度を高めるはと、処
理能力を増大させることができる。この結果、処理量当
りの必要電力量を低減し、省電力で運転することができ
る。

（２）熱媒として空気を利用するため、大気圧下で汚泥
と熱媒としての空気とを直接的に接触させることができ
、このため、設備費も安く、操作が容易である。

（３）熱交換が気液接触装置により直接的に行えるため
、伝熱面が存在せず、スケーリングや詰りのトラブルが
発生しない。

（４）空気による好気性熱処理効果により、遠心分離で
の′ａ縮率を向上させることができる（２０工上昇する
ごとに、２倍の平ｌ１ｆｉ度にまで濃縮できる）。

（５）高温気液接触での水の１発により、汚泥濃度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の汚泥の処理方法を実施する装置の一例
を示すブロック図、第２図は本発明の方法を実施する装
置の他の例を示すブロック図、第３図は第２図を具体化
した装置の一例を示すフローシートである。１０・・・中温気液接触装置、１２・・・遠心濃縮機、
１４・・・高温気液接触装置、１６・・・空気加熱器、
１８・・・燃焼器、２０・・・嫌気性消化槽、２２・・
・汚泥乾燥機、２４・・・遠心脱水機、２６・・・−ａ
縮槽、２８・・・サイクロン、３０・・・煙突、３２．
３４．３６．３８．４０．４２．４４・・・ポンプ、４
６．４８・・・フロワ

Claims

【特許請求の範囲】１　つぎの（ａ）〜（ｄ）の４工程、すなわち、（ａ）
汚泥を、後記の高温気液接触工程からの増湿熱空気と直
接接触させて３０〜７０℃に加温する中温気液接触工程
、（ｂ）加温された汚泥を遠心濃縮する工程、（ｃ）遠心
濃縮された汚泥を、３００〜６００℃の加熱空気と直接
接触させて加熱する高温気液接触工程、（ｄ）加熱された汚泥を嫌気性消化工程へ送給する工程
、を包含することを特徴とする汚泥の処理方法。２　嫌気性消化工程からの汚泥を、３００〜６００℃の
加熱空気と直接接触させて乾燥汚泥とする汚泥乾燥工程
を設け、高温気液接触工程では、この汚泥乾燥工程から
の増湿熱空気と、遠心濃縮された汚泥とを直接接触させ
て加熱することを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理
方法。３　汚泥を、後記の高温気液接触装置（１４）から排出
される増湿熱空気と直接接触させて加温するための中温
気液接触装置（１０）と、この中温気液接触装置（１０
）に接続され、加温された汚泥を遠心濃縮する遠心濃縮
機（１２）と、遠心濃縮された汚泥を加熱空気と直接接触させて加熱す
るための高温気液接触装置（１４）とを包含することを
特徴とする汚泥の処理装置。４　加熱された汚泥を嫌気性消化するための嫌気性消化
槽（２０）を、高温気液接触装置（１４）に接続し、こ
の嫌気性消化槽（２０）からの汚泥と加熱空気とを直接
接触させて汚泥を乾燥させる汚泥乾燥機（２２）を設け
、この汚泥乾燥機（２２）からの増湿熱空気と遠心濃縮
された汚泥とが直接接触するように、汚泥乾燥機（２２
）と高温気液接触装置（１４）とを接続したことを特徴
とする請求項３記載の汚泥の処理装置。