JPH0775712B2 - 汚泥の処理方法及び装置 - Google Patents
汚泥の処理方法及び装置Info
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- JPH0775712B2 JPH0775712B2 JP2192229A JP19222990A JPH0775712B2 JP H0775712 B2 JPH0775712 B2 JP H0775712B2 JP 2192229 A JP2192229 A JP 2192229A JP 19222990 A JP19222990 A JP 19222990A JP H0775712 B2 JPH0775712 B2 JP H0775712B2
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- Japan
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- sludge
- heated
- temperature gas
- liquid contact
- air
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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- Treatment Of Sludge (AREA)
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。
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。
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）が一般的に使用されている。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。
（メタン醗酵）が一般的に使用されている。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、シックナー等の重力式濃縮装置が用い
られ、汚泥の加温にはボイラによる蒸気加温が行われて
いるが、新しい技術として、遠心濃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。
られ、汚泥の加温にはボイラによる蒸気加温が行われて
いるが、新しい技術として、遠心濃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」Vol.40 No.8 1988の第60頁に、
（１）初沈汚泥及び余剰汚泥を重力濃縮した後、消化処
理するシステムII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IIIの方式が記載さ
れている。
雑誌「省エネルギー」Vol.40 No.8 1988の第60頁に、
（１）初沈汚泥及び余剰汚泥を重力濃縮した後、消化処
理するシステムII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IIIの方式が記載さ
れている。
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。
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、次のようは問題
点を有している。
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、次のようは問題
点を有している。
（ａ） 遠心濃縮機での電力使用量が多い。
（ｂ） 可溶化のための好気性熱処理が加圧下で行われ
るので、設備費や操作性に課題が多い。
るので、設備費や操作性に課題が多い。
（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。
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。
（ｄ） 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、
遠心濃縮工程の前後に、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。
遠心濃縮工程の前後に、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。
上記の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、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している。
法は、第１図に示すように、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している。
中温気液接触工程からの汚泥の温度が30℃未満の場合
は、汚泥粘度の低下が少なく、汚泥の沈降速度の上昇効
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。
は、汚泥粘度の低下が少なく、汚泥の沈降速度の上昇効
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℃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じるという不都合がある。
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じ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、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している。
１の方法において、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している。
そして、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
している。
図に示すように、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
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している。
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している。
本発明者は、SS（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。
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℃上昇するごとに1/2になっている。し
たがって、ストークスの沈降速度式より、汚泥の温度が
20℃上昇するごとに沈降速度は２倍になることがわか
る。
たがって、ストークスの沈降速度式より、汚泥の温度が
20℃上昇するごとに沈降速度は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:動力換算係数（kg−m/kgWS2） ρp:粒子の密度（kg/m2） ρ：流体の密度（Kg/m3） dp:粒径（ｍ） μ：液体の粘度（kg/ms）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。
ころ、第２表に示すような結果を得た。
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。
である。
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
のみ限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎ
ない。
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）2wt％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℃前後の増湿熱空気と
直接接触して30〜70℃、望ましくは40〜60℃に加温され
る。
SS（固形物濃度）2wt％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℃前後の増湿熱空気と
直接接触して30〜70℃、望ましくは40〜60℃に加温され
る。
加温された汚泥は遠心濃縮機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。
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10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せて、800
℃前後の燃焼ガスを発生させる。
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せて、800
℃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へ導入し、前記の熱媒用空
気を300〜600℃、望ましくは400〜550℃に加熱する。
気を300〜600℃、望ましくは400〜550℃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℃に加熱するととも
に、水分を蒸発させてSS 6wt％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℃の増湿
熱空気は中温気液接触装置10へ供給される。
て、遠心濃縮された汚泥を60〜80℃に加熱するととも
に、水分を蒸発させてSS 6wt％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℃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。
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1/2〜1/4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、汚泥処理量当りの電力使用量が1/2〜1/4に低減す
る。
上昇するため、汚泥の粘性係数が1/2〜1/4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、汚泥処理量当りの電力使用量が1/2〜1/4に低減す
る。
また、高温気液接触装置14で汚泥温度が60〜80℃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℃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。
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℃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℃前後の増湿熱空気中の
水蒸気は殆ど気体状でいる）。
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℃前後の増湿熱空気中の
水蒸気は殆ど気体状でいる）。
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
を示している。
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機22に供給し、
嫌気性消化槽20からの汚泥を遠心脱水機24にかけて脱水
した脱水汚泥と直接接触させて、乾燥汚泥とするもので
ある。そして、汚泥乾燥機22からの120℃前後の高温排
空気（増湿熱空気）を高温気液接触装置14に導入する。
らの高温空気を気流乾燥機等の汚泥乾燥機22に供給し、
嫌気性消化槽20からの汚泥を遠心脱水機24にかけて脱水
した脱水汚泥と直接接触させて、乾燥汚泥とするもので
ある。そして、汚泥乾燥機22からの120℃前後の高温排
空気（増湿熱空気）を高温気液接触装置14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。
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、
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。
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。
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。
効果を奏する。
（１） 汚泥の粘性係数は、20℃上昇するごとに約1/2
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ほど、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。
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ほど、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。
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。
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
での濃縮率を向上させることができる（20℃上昇するご
とに、２倍の平衡濃度にまで濃縮できる）。
での濃縮率を向上させることができる（20℃上昇するご
とに、２倍の平衡濃度にまで濃縮できる）。
（５） 高温気液接触での水の蒸発により、汚泥濃度が
向上する。
向上する。
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……濃縮槽、28……サイクロン、30……煙突、3
2、34、36、38、40、42、44……ポンプ、46、48……ブ
ロワ
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……濃縮槽、28……サイクロン、30……煙突、3
2、34、36、38、40、42、44……ポンプ、46、48……ブ
ロワ
Claims (4)
- 【請求項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。 - 【請求項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、高湿気液接触工程では、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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192229A JPH0775712B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 汚泥の処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192229A JPH0775712B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 汚泥の処理方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478497A JPH0478497A (ja) | 1992-03-12 |
| JPH0775712B2 true JPH0775712B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=16287814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2192229A Expired - Lifetime JPH0775712B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 汚泥の処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775712B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5150199B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2013-02-20 | 株式会社東芝 | 汚泥処理システム |
| CN113860469B (zh) * | 2021-10-08 | 2023-04-14 | 生态环境部华南环境科学研究所 | 一种基于热微气泡高温气液界面的节能型湿式催化氧化处理高浓度有机废水的处理装置及方法 |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2192229A patent/JPH0775712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478497A (ja) | 1992-03-12 |
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