JPH1183311A - 汚泥の乾燥方法及び装置 - Google Patents

汚泥の乾燥方法及び装置

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JPH1183311A
JPH1183311A JP9249584A JP24958497A JPH1183311A JP H1183311 A JPH1183311 A JP H1183311A JP 9249584 A JP9249584 A JP 9249584A JP 24958497 A JP24958497 A JP 24958497A JP H1183311 A JPH1183311 A JP H1183311A
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JP
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sludge
container
steam
air
pipe
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JP9249584A
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Wataru Sugino
亘 杉野
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TOYO PLANT KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥の乾燥方法及び装置に関し、乾燥中の汚
泥に対する熱移動を促進することにより乾燥を早め、臭
いや二酸化炭素の発生を低減する。 【解決手段】 容器に汚泥を送り込み、送り込まれた汚
泥を容器内で攪拌しながら移送し、移送中の汚泥を加熱
すると共に容器内を真空にして汚泥中の水分を蒸発させ
て除去し、乾燥した汚泥を容器から排出する汚泥の乾燥
方法において、容器を連続的に加熱しながら、容器内を
真空にして行う蒸発工程と容器内に大気を導入して行う
熱移動工程とを交互に繰り返す。熱移動工程から蒸発工
程に移行するときに容器内に水蒸気を導入して容器内の
空気を水蒸気に置換する置換工程を介在させることもで
きる。容器の真空状態を一時中断して容器内を大気開放
し、伝導、輻射のほかに対流によっても熱移動が起こる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃水やし尿等を生
物学的に処理することによって生ずる汚泥を乾燥して減
量する方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】生物学的処理によって生成する汚泥は、
絞りによる脱水工程を経ただけでは、その重さの20%
が微生物の死骸等からなる固形分であり、残りの80%
が水分である。これを廃棄する従来方法は、そのまま海
洋に投棄するか、焼却炉で強制的に焼却するというもの
であった。海洋投棄は環境保護上問題があり、バーナー
等で加熱して燃焼する強制燃焼方法は貴重な化石燃料の
損失、大気中の二酸化炭素濃度の増加、臭いの発生など
の問題がある。
【0003】そこでこのような問題を解決する方法とし
て、特開昭55−165197号公報に開示されたもの
がある。この方法は、図7に示すように、ジャケット構
造の真空容器2の一方に送泥管5によって汚泥1を送り
込み、送り込まれた汚泥1を撹拌兼送り装置20で他方
に移送し、この移送中に加熱ガスで真空容器2を加熱す
ると共に真空ポンプ27で凝縮器13の蒸気室内を真空
にし、蒸気室に連通した吸込管11により真空容器2の
水蒸気を吸引して、40〜60℃の比較的低温に加熱さ
れた汚泥からその水分を蒸発させて乾燥するというもの
であり、乾燥後の汚泥は他方の排泥管6から回転弁を経
て排出している。汚泥から蒸発した水蒸気は、吸込管1
1を経て凝縮器13で熱交換されて水として排出され
る。
【0004】上記方法では、攪拌兼送り装置によって、
真空容器(加熱容器でもある)の内壁付近にある汚泥を
中心部に移動させて、真空容器内の汚泥の温度を均一化
させており、熱移動の促進と汚泥の局部的加熱の防止を
図っている。ここで、真空容器から汚泥への熱の移動
は、汚泥が多くの水分を含んでいるときは、伝導、輻射
及び対流によって行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】乾燥操作では、蒸発潜
熱を常時補給してやらないと継続的に水分を蒸散させる
ことができないので、汚泥への熱移動は極めて重要であ
る。しかし、汚泥は乾燥するにしたがって粉体化して断
熱性が増し、伝導による熱移動が少なくなる。そこで、
対流や輻射による熱移動を確保する必要があるが、真空
乾燥では空気が希薄になるので対流による熱移動は期待
できない。このため乾燥が進むにつれて輻射のみの熱移
動となり、特に低温乾燥では熱移動が非常に悪くなって
汚泥の乾燥に時間がかかるという問題が生ずる。
【0006】本発明は、乾燥中の汚泥に対する熱移動を
促進することにより乾燥を早め、臭いや二酸化炭素の発
生を低減することができる、汚泥の乾燥装置及び方法を
提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の汚泥の乾燥方
法は、容器に汚泥を送り込み、送り込まれた汚泥を容器
内で攪拌しながら移送し、移送中の汚泥を加熱すると共
に容器内を真空にして汚泥中の水分を蒸発させて除去
し、乾燥した汚泥を容器から排出する汚泥の乾燥方法に
おいて、容器を連続的に加熱しながら、容器内を真空に
して行う蒸発工程と容器内に大気を導入して行う熱移動
工程とを交互に繰り返すことを特徴とするものである。
【0008】請求項2記載の発明は、上記の汚泥の乾燥
方法において、上記熱移動工程から蒸発工程に移行する
ときに容器内に水蒸気を導入して容器内の空気を水蒸気
に置換する置換工程を介在させることを特徴とするもの
である。
【0009】この発明の汚泥の乾燥装置は、横置円筒形
の容器2と、この容器の軸方向に装架された撹拌兼送り
装置20と、容器内の空気及び水蒸気を吸引する真空ポ
ンプ27と、容器を加熱する加熱手段とを備えた汚泥の
乾燥装置において、容器内に大気を導入する大気開放管
12を備え、真空ポンプ27を停止して大気開放管12
を開放する動作と大気開放管12を閉鎖して真空ポンプ
27を運転する動作とを設定された時間間隔で繰り返す
ことを特徴とするものである。
【0010】請求項4記載の発明は、上記汚泥の乾燥装
置において、容器内に水蒸気を導入する水蒸気導入管1
0aを備え、大気開放管12を閉鎖して真空ポンプ27
を運転する動作を開始する直前に容器内を大気に連通し
て水蒸気導入管10aを開放する動作を所定時間行うこ
とを特徴とするものである。
【0011】
【作用】一般に効率良く汚泥の乾燥を行うには、熱源か
ら汚泥への熱移動が円滑に行われることが必要である。
熱移動が円滑に行われるためには、熱源とこれに接触す
る汚泥との温度勾配を大きくすると共に、伝導、輻射又
は対流による速やかな熱移動を確保することが重要であ
る。温度勾配の大きさは熱源の温度と汚泥の温度との差
である。乾燥時の熱損失をできるだけ防止するために
は、汚泥の温度を常温程度に維持しながら乾燥するのが
よく、このような方法として真空乾燥がある。しかし、
真空乾燥では、真空容器内の空気量が僅かであるから、
対流による熱移動を期待することができない。
【0012】そこで本願の発明者は、請求項1記載のよ
うに、真空容器の真空状態を一時中断して容器内を大気
開放し、伝導、輻射のほかに対流によっても熱移動が起
こるようにした。これにより乾燥汚泥に対する熱移動が
速やかに行われ、乾燥時間を短縮できる。
【0013】請求項2記載の発明では、容器内を真空に
する蒸発工程に先立って、置換工程で容器内の空気を水
蒸気に置換するので、真空引き中に水蒸気が凝縮して容
積が減少するから、小型の真空ポンプで短時間に容器内
を真空状態にすることができ、乾燥時間を更に短縮でき
る。
【0014】請求項3記載の乾燥装置は、この発明の乾
燥方法の実施に適している。請求項4記載の乾燥装置
は、水蒸気導入管10aを通して真空容器内に水蒸気を
導入し、その圧力で容器内の空気を大気開放管12又は
空気抜き管10bから排出することにより、真空動作に
先立って真空容器2の内部の空気を水蒸気に置換するこ
とができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1ないし図4は本発明装置の一
実施例を示したものである。この装置は、汚泥1を収容
する横置円筒形の真空容器2を備えている。真空容器2
の外周壁はジャケット構造となっており、そのジャケッ
トに水蒸気を供給する水蒸気供給管3と水蒸気の凝縮に
より生じた水分を排出するドレン排出管4とが設けられ
ている。真空容器2の図の右側端面には送泥管5が連通
し、左側端面には水蒸気導入管10aが連通している。
左側外周壁にはジャケツトを貫通して排泥管6及び空気
抜き管10bが連通している。
【0016】水蒸気導入管10aから流入する水蒸気は
真空容器内に充満して容器内の空気を空気抜き管10b
から排出する。送泥管5は汚泥ホッパ7の下部に設けら
れた汚泥ポンプ8に連なっており、排泥管6の先端は移
送コンベア9に臨んでいる。送泥管5及び汚泥ポンプ8
の送泥抵抗1kg/cm g 以上とし、真空容器内が真空にな
っているときにも一定量の汚泥を供給できるようにして
いる。
【0017】真空容器2の上部にはジャケット部を貫通
して吸引管11と大気開放管12が設けられており、吸
引管11は凝縮器13に連なり、大気開放管12はサイ
レンサーを備えた大気開放弁14に連なっている。凝縮
器13は連結管26で水受けとなるレシーバタンク24
に連結されている。レシーバタンクの頂部には真空ポン
プに連通した排気管26が連結されている。レシーバタ
ンクは真空容器内が減圧されている間は凝縮器13で凝
縮した水分を貯留しており、真空容器が大気開放された
時に貯留水を排出する。凝縮器13の冷却コイルには給
水塔28の送水管30及び返水管31が連結されてお
り、送水管30には給水ポンプ29が設けられている。
【0018】真空容器2の中心線上にモータ15で正逆
転駆動される断面六角形の回転軸16が装架されてい
る。回転軸16にはボルトナット式の取付具18によっ
てその軸方向に一定間隔で軸直角方向に延びる短冊状の
アーム17が固定されている。短冊状のアーム17の面
は、回転軸と平行な方向を向いており、アーム17の一
方の側縁下方に面直角方向の攪拌羽根19が固着され、
他方の側縁にその先端から若干後退した位置に回転軸の
方向に対して45°傾斜した送り羽根21が固着されて
いる。
【0019】攪拌羽根19と送り羽根21との上辺(内
径側の辺)は同一高さであり、攪拌羽根19の下辺は送
り羽根21の下辺のさらに下方に位置している。また送
り羽根21の横幅は、送り羽根を攪拌羽根の面に投影し
たときの投影幅が攪拌羽根19の横幅と同じになる寸法
である。取付具18と攪拌羽根19及び取付具18と送
り羽根21の間にあるアームの側縁部分は、両側に傾斜
した稜線部23となっており、汚泥中でのアームの回転
抵抗を軽減させている。
【0020】上記のような構造の撹拌兼送り装置20に
おいて、回転軸16を正転(矢印aの方向)すると、攪
拌羽根19が真空容器の内壁面に沿って回動して汚泥1
を撥ね上げて攪拌する。この際、送り羽根21は攪拌羽
根の回転方向の後方に位置しているので、汚泥1に送り
力を作用させない。アームは、稜線部23によって汚泥
を掻き分けるので汚泥に送り力を作用させない。回転軸
を逆転(矢印bの方向)すると、送り羽根21は真空容
器2の内壁面から若干離れた位置で回転して汚泥1を送
る。この際、送り羽根の下辺から突出した攪拌羽根の下
部が汚泥を逆方向に撥ね上げる。従って逆転させると、
撹拌兼送り作用を発揮する。
【0021】図5は真空容器の下流側にせき板状の仕切
板33を設けたものである。仕切板は真空容器内の汚泥
が排泥管6に移行するのを阻止し、真空容器内の汚泥保
有量を増大させ、滞留時間を増大させるので、装置の乾
燥能力を向上させることができる。
【0022】次に上記装置を用いる汚泥の乾燥方法を説
明する。真空容器2に水蒸気導入管10aから水蒸気を
流入して容器内の空気を空気抜き管10bから排出し、
真空容器内の空気を水蒸気に置換する。また真空容器の
ジャケットに水蒸気を連続的に送り込んで加熱する。汚
泥ホッパ7の汚泥1を汚泥ポンプ8によって真空容器2
の一端側から供給すると共に、真空ポンプで容器内の水
蒸気を吸引する。真空容器内の空気は水蒸気に置換され
ているので、真空引きを速やかに行うことができ、真空
ポンプのモータは小型でもよく、短時間で装置内を真空
にすることができる。
【0023】モータ15を正転して汚泥を攪拌し、逆転
して撹拌しながら汚泥を排泥管6に向けて移送する。モ
ータ15の正転と逆転との時間間隔をコントロールする
ことにより、容器内の汚泥の深さを均一にすることがで
きる。真空容器2のジャケットには継続的に圧力2kg/c
m g の水蒸気を送って加熱する。真空容器2を40mm
Hg程度の真空にして、汚泥中の水分を蒸発させる。真
空容器内が真空状態になると送泥管5に負圧力がかかる
が、この圧力差は汚泥の粘性や汚泥ポンプによって遮断
される。汚泥から蒸発した水蒸気は吸引管11を経て凝
縮器13で水になってレシーバタンクに貯留される。
【0024】15分ほど真空状態を維持したあと、真空
ポンプ27を停止すると共に大気開放弁14を開いて真
空容器2の内部を大気圧に戻す。このとき真空容器内に
空気が入り、粉体状となった汚泥の粒子の間に入り込ん
で対流による熱移動を行う。モータ15を正転させて撹
拌しながらの汚泥への熱移動を45分間行う。レシーバ
タンクに貯留された水はこの間に排出する。
【0025】次に大気開放弁を閉鎖して水蒸気導入管1
0a及び空気抜き管10bを開き、真空容器内の空気を
水蒸気に置換したあと、真空ポンプを作動させて真空容
器2内を40mmHgの真空にして、汚泥中の水分を蒸
発させる。
【0026】このような真空状態における乾燥と大気流
入状態における熱移動とで構成されるサイクルを数回繰
り返して汚泥の水分が20%程度になるまで乾燥する
と、汚泥の体積は乾燥前の約10分の1になる。乾燥汚
泥の排出は、大気開放中に排泥管の自動弁を開いて行
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】汚泥の乾燥装置の模式図
【図2】汚泥の撹拌兼送り装置の側面図
【図3】図2のA部断面図
【図4】撹拌兼送り装置のアームの断面図
【図5】仕切板を設けた真空容器の断面図
【図6】真空状態と大気開放のタイムチャート図
【図7】従来の汚泥の連続乾燥装置の模式図
【符号の説明】
2 真空容器 3 水蒸気供給管 10a 水蒸気導入管 10b 空気抜き管 12 大気開放管 19 撹拌羽根 21 送り羽根 27 真空ポンプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器に汚泥を送り込み、送り込まれた汚
    泥を容器内で攪拌しながら移送し、移送中の汚泥を加熱
    すると共に容器内を真空にして汚泥中の水分を蒸発させ
    て除去し、乾燥した汚泥を容器から排出する汚泥の乾燥
    方法において、容器を連続的に加熱しながら、容器内を
    真空にして行う蒸発工程と容器内に大気を導入して行う
    熱移動工程とを交互に繰り返すことを特徴とする、汚泥
    の乾燥方法。
  2. 【請求項2】 上記熱移動工程から蒸発工程に移行する
    ときに容器内に水蒸気を導入して容器内の空気を水蒸気
    に置換する置換工程を介在させることを特徴とする、請
    求項1記載の汚泥の乾燥方法。
  3. 【請求項3】 横置円筒形の容器(2) と、この容器の軸
    方向に装架された撹拌兼送り装置(20)と、容器(2) 内の
    空気及び水蒸気を吸引する真空ポンプ(27)と、容器を加
    熱する加熱手段とを備えた汚泥の乾燥装置において、容
    器内に大気を導入する大気開放管(12)を備え、真空ポン
    プ(27)を停止して大気開放管(12)を開放する動作と大気
    開放管(12)を閉鎖して真空ポンプ(27)を運転する動作と
    を設定された時間間隔で繰り返すことを特徴とする、汚
    泥の乾燥装置。
  4. 【請求項4】 容器2内に水蒸気を導入する水蒸気導入
    管(10a) を備え、大気開放管(12)を閉鎖して真空ポンプ
    (27)を運転する動作を開始する直前に容器内を大気に連
    通して水蒸気導入管(10a) を開放する動作を所定時間行
    うことを特徴とする、請求項3記載の汚泥の乾燥装置。
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