JPS5832638B2 - 汚泥の乾燥処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 近年公害対策が叫ばれ大気汚染防止対策および水質汚染
防止対策が実捲されたため大気および水質にかなり改善
の兆しが現われてきた。

しかしながら産業および一般家庭より排出されたこれら
汚染物質は伺等かの形で固形物として大気および水より
分離されただけであって、この固形物が汚泥（スラッジ
）として多量に発生し、その処理方法に窮しているのが
現状である。

現在大部分の汚泥が空地への投棄、焼却、埋め立ての方
法によって処理されている。

しかしこれらの方法にしても完全（こ無公害化しなけれ
ば二次公害の発生の恐れがある。

また、焼却灰の処分にしても拾て場がなく処分に窺して
いる。

−力各種資源および石油価格の高騰（こより省資源、省
エネルギーの技術開発が切望されている。

本発明はこの要望に応えるため、これら汚泥を十字管反
応器によって効率よく脱水乾燥し肥料等の再資源化を意
図したものである。

従来から一音馴αにで汚泥を脱水、乾燥（焼冷却）して
肥料化することが行なわれている。

この方法では汚泥を機械的予備脱水後流動層式、溝型攪
拌式、回転式、気流式、噴霧式、通気式等の乾燥機（こ
よって熱風乾燥されているが、これには次のような問題
点がある。

ａｌ これらの乾燥機は、乾燥に長時間を要するばか
りでなく、熱効率も７０〜８０多と良くない。

ｂ１燃焼熱による熱風乾燥でめるため、乾燥によって汚
泥が大塊（こなりやすい。

従って、乾燥後に粉砕装置が必要となる。

また、燃焼熱を使用するためＳＯｘ、ＮＯｘ等が発生し
排ガス処理装置が必要と４ｆる。

ｃ１乾燥時の熱虱侶度は２００℃前後であるため、汚泥
が部分的に過熱分解され悪臭を発生する。

このため脱臭装置が必要となる。

ｄ１乾燥排ガス中（こ粉塵が含まれるので、これを除去
する集塵装置が必要となる。

ｅ１乾燥熱源として多くは、石油が使用されるため、熱
資源が高くつく。

ｆ１汚泥を乾燥機に供給するための特別な供給装置が必
要となる。

ｇ１汚泥を肥料化する場合、造粒装置が必要であるばか
りでなく、場合（こよって再乾燥機が必要となる。

ｈ１有機性汚泥を肥料化する場合、この汚泥を乾燥前に
微生物（こよる数十時間以上の酸化処理が必要であり、
また、汚泥の完全滅菌を行なうことは困難である。

ｉ、有機性汚泥は、それ自体肥効成分が極めて少ないば
かりでなく、長期間保管すると変質やカビが発生する恐
れがある。

このように従来法では乾燥機に附随して前後に各種の処
理装置が必要となるため、膨大な設備費、人件費、ラン
ニングコストを要すると共に運転操作も複雑であり、し
かも、燃焼熱による汚泥乾燥法は、技術的（こも経済的
（こも改善すべき点が多いのである。

本発明は、上記従来法の欠点を解決した汚泥の乾燥処理
法を提供するものであり、高価な石油等の燃料を一切使
用することなく化学反応熱のみによって汚泥の乾燥を工
業的に有利（こ行なうことを目的とするものである。

十字管反応器を使用して汚泥と、硫酸、硝酸、燐酸の少
くとも１種と、アンモニアとを混合し、その際に発生す
る中和反応熱で汚泥中の水分を蒸発させ、次いでこの蒸
発した水蒸気を中和反応生成物、脱水汚泥ととも前記反
応器から所望の圧力で噴霧し、水蒸気とスラッジメルト
とに分離することを特徴とするものである。

本発明の中和熱を利用した汚泥の乾燥処理法は、汚泥か
ら肥料を製造する方法として利用することができ、この
場合汚泥と混合する前記酸およびアルカリは、中和反応
により硫安、燐安のような肥効を有する化合物が生成す
るよう（こ選択するのが好ましい。

また、場合によっては乾燥処理時に追ＩＪＤの肥料成分
を加えることもできる。

本発明の方法で乾燥処理する汚泥は、有機性廃水汚泥、
下水道汚泥、家蓄排泄物汚泥などの有機質を主成分とす
る汚泥および石灰、セメント工業廃水汚泥、肥料工業廃
水汚泥などの無機質を主成分とする汚泥があり、このほ
かパルプ廃液、発酵廃液などの濃厚廃液を直接乾燥固化
することもできる。

流動性の乏しい汚泥を乾燥処理する場合には、十字管反
応器の上流側に酸処理調整槽を設け、汚泥（こ予め前記
酸の一部を添加して流動性を高めておくことができる。

この方法は、特に有機性汚泥を処理する場合に有効であ
る。

本発明の方法で使用するアンモニアとしてはアンモニア
ガスのほか液体アンモニアがある。

尚、前記酸として、廃酸、前記アンモニアとして廃アン
モニアを使用してもよい。

そして両者の使用量は前記酸とアンモニアとがはく中和
しうる量比であって、しかも、中和反応熱をこより汚泥
中の水分の少なくとも一部分が蒸発分離する量である。

本発明の方法で使用する十字管反応器は、複数の原料を
混合反応させて肥料を製造する場合などに従来より使用
されているものでよい。

本発明の方法は、有機性汚泥の場合は好ましくは予め流
動性を付与するように酸処理調整槽で前記酸によって調
節された後、また、無機性汚泥の場合は直接十字管反応
器に圧送（圧力３ｋｇ／２Ｇ）する。

この場合予め汚泥を予熱槽に供給すると共に後述する十
字管内で生じた水蒸気を分離し、これを予熱槽に導き約
４０〜５０°Ｃに汚泥を予熱した後十字管に供給すると
熱効率がさらに向上する。

−力、前記酸とアンモニアは両者が完全に反応するよう
な割合で別々の方向から十字管反応器に圧送される。

十字管反応器内における前記酸とアンモニアの反応は酸
として硫酸をを使用した場合次のとおりである。

ｃａ１ ２ＮＨ２＋Ｈ２ＳＯ４→（ＮＨ４）２ＳＯ４−６６／ｍ
ｏ１硫安（中和生成分）反応熱 このような硫酸とアンモニアの反応によって中和反応生
成物が生ずると共に反応熱が発生し、この反応熱によっ
て十字管反応器内の温度が１００〜２００℃に１昇し、
汚泥中の水分は瞬時（こ水蒸気として脱離する。

反応混合物は、脱水汚泥、中和反応生成物および水蒸気
とが混合した状態で十字管反応器内を通過し、十字管の
先端から噴霧排出された時直ちに水蒸気とスラッジメル
トとに分離する。

汚泥の蒸発水量は硫酸とＮＨ３ガスとの反応熱を使用す
るとき１ｏＯ％Ｈ２ＳＯ４１ｋｇ当り１．１〜１．３ｋ
ｇである。

従って、汚泥中の水分含有量によって硫酸とＮＨ３ガス
の添か日量は異なる。

十字管反応器内での汚泥の滞留時間は通常２０〜３０秒
（最高４０秒）である。

本発明の乾燥処理法によれば有機性汚泥であれば含有水
分は２０〜３０％位になり、無機性汚泥であれば含有水
分は殆んど無水か数多以下となる。

十字管先端での噴霧圧力は、汚泥の性状（どもよるが通
常１”／２Ｇ〜５ｋｇ／、Ｇの範囲とする。

噴霧された汚泥は温度が１００〜２００℃で、スラッジ
メルト状になって分散され粒状になって落下する。

従って、十字管の先端を噴霧冷却塔内或いはピンミキサ
ーなどの混合攪拌機内に臨ませて噴霧すれば粒状の乾燥
汚泥が得られる。

特に、後者の混合攪拌を用いる場合は、乾燥汚泥に、さ
らに他の成分（肥効成分）を追７ＪＩ］ｆｆｉ粒するの
に適している。

十字管内の自生圧力が１〜４ｋｇ／２Ｇになるので、汚
泥前記酸、アンモニアのそれぞれの供給圧力は当然前記
圧力以上としなければならない。

次に本発明の方法によって得られる効果について記載す
る。

１ 硫酸、硝酸、燐酸の少くとも１種と、アンモニアと
の反応熱を利用して汚泥の乾燥を行なうので、石油など
の燃料は一切不要であり、十字管反応器を使用するだけ
で乾燥機は必要としないＯ しかも前記反応により硫安、燐安のような肥効を有する
化合物（肥料）を同時に簡単に生成できる。

前記酸とアンモニアとの反応熱を直接利用して汚泥中の
水分を蒸発させるので熱効率はｉｏｏ％に近い。

汚泥に含まれているアンモニア メチルカプタン、トリ
メチルアミン、硫化メチルなどの悪臭成分は、酸と反応
して分解してしまうので、分離された蒸気中に悪臭成分
が含まれず、脱臭装置を必要としない。

また、噴霧冷却塔およびピンミキサーなどの混合攪拌に
おいても悪臭が発生ずることはない。

又有害物質（シアン）等を含有する廃液の場合は、該物
質と酸が反応して無害化される。

４ 十字管反応器より噴霧されて分離した蒸気中には粉
塵が殆んど含まれていないので、排ガスに対する特別の
粉塵回収設備は必要としない。

５ 十字管反応器からの反応混合物は、噴霧乾燥させる
ので大塊の乾燥汚泥が発生せず肥料として直接使用でき
る粒状の乾燥汚泥を得ることができる。

従って、肥料化のための造粒装置、押し出し機、粉砕設
備が不要である。

６ 吸湿性、粘稠性の高い濃厚有機性廃液も直ちに粒状
肥料とすることができる。

７ 燃焼操作を必要としないのでＳ Ｏｘ、 ＮＯｘな
どを含む排ガスは発生しない。

従って、排ガス処理設備は不要である。

８ 従来の汚泥乾燥法に較べ装置が簡単で、コンパクト
であり、運転も容易であって極めて経済的である。

９ 十字管反応器内の温度が２００’Ｃ以下であるため
、汚泥の局部過熱や分解は起らない。

従って、乾燥汚泥中に煤などの不純物が混入しない。

１０ 汚泥は１００〜２００’Ｃに加熱されるので、完
全な殺菌が行なわれ乾燥汚泥を長期間保存しても腐敗、
変質、カビが発生しない。

また、肥料として散布した後も嫌気性発酵により悪臭の
発生、還元障害もない。

１１ 乾燥処理によるアンモニアの揮発がないので汚泥
の窒素ロスがなく、中和反応により肥効成分を大巾に上
昇させることができるので、肥効成分の多い乾燥汚泥を
得ることができる。

また、さらにピンミキサーなどで追加の肥料原料を配合
することもできる。

１２水蒸気として分離された汚泥中の水分は、熱エネル
ギー源として殆んど全量を回収することができる。

１３ 汚泥に含まれている成る種の重金属を前記硫酸等
によって不溶化、固定化することができる。

例えば、汚泥中の鉛、ストロンチウム、バリウムを硫酸
塩として不溶化することができる。

以上述べたように、本発明は汚泥の乾燥処理法、特に、
汚泥から乾燥粒状肥料を製造する方法として従来法と較
べより多くの利点を有し、特に、省資源、省エネルギー
の観点からみて画期的なものである。

以下本発明を実施例にもとづいて説明する。

第３，４図に示すように酸処理調整槽３で下水汚泥２０
０ ｏｋｇに濃硫酸９６φＨ２ＳＯ４２３０ｋｇをタン
ク２から添加して流動性を持たせ、約３に９ｙｃｒｌＧ
で十字管反応器１に圧送した。

−力、９６饅硫酸５４２ｋｇを３”／、Ｇでタンク２よ
り、ＮＨ３ガス２６０ゆを４に！９／、Ｇでボンｎ べ４より十字管反応器１に供給した。

熱源としては下記が考えられる。

１５０℃であった。

汚泥は前記硫酸とＮＨ３の反応熱によって器内で瞬時に
蒸発乾燥され（汚泥中の水分が瞬時に水蒸気となる）。

次いで十字管先端よりスラッジメルト（蒸発乾燥された
汚泥と反応生成物の混合体）が約３ｋｇ／、Ｇの圧力で
噴霧された。

十字管先端より放出される廃水蒸気は回収して予熱槽６
に供給して汚泥を４０〜５０℃まで予熱するのに使用し
た。

前記噴霧は噴霧塔５（直径１．５ｍＸ高さ５扉）の頂部
付近より行った。

水蒸気と分離して噴霧塔５の下部に堆積したスラッジメ
ルト（脱水スラッジ）の水分は、品温か１２０℃位ある
ので２７〜２８俤位あったが常温まで放置冷却した後で
は水分が蒸発して２ｏ％＋こ低下した。

十字管反応器１内での汚泥の滞留時間は２７秒であった
。

発生する全水蒸気量は汚泥水分値より逆算すると約９０
０ｋｇであった。

また、排ガスより悪臭の検出がみられなかった。

スラッジメルト（製品）の組成分析値は次のとおりであ
った。

スラッジメルト（製品）の肥効成分分析値は次のとおり
であった。

スラッジメルト（製品）の粒度分布は次のとおりであっ
た。

第１，２図に示すように肥料工場汚泥３０００ ｋｇを
汚泥貯槽８から約２ｋｌｉ′／、Ｇの吐出圧で十字管反
応器１ｔこ圧送した。

−力、９６係Ｈ２ＳＯ４７７０ｋｇを２に９／、Ｇでタ
ンク２より、ＮＨ３２６０ｋｇを３”／、Ｇでボンベ４
よりそれぞれ異なる方向から十字管反応器１に供給した
。

十字管内の温度は１５０〜１８０’Ｃ（最高１８０’Ｃ
）であった。

汚泥は硫酸とＮＨ３の反応熱によって器内で蒸発乾燥さ
れ、（汚泥中の水分が瞬時に水蒸気となる）次いで、十
字管先端よりスラッジメルト（蒸発乾燥された汚泥と反
応生成物の混合体）が約２ｋｇ／２Ｇの圧力で噴霧され
た。

この噴霧は混合種打機の一種であるピンミキサー７ （
２ｍ、ｇＸ２．５ｍＬ）内に行ない、水蒸気はピンミキ
サー７外に放出した。

水蒸気と分離したスラッジメルトを同時に添加したＫｃ
ｌ ３００ｋｇと共にピンミキサー７の攪拌冷却によ
り造粒して製品を得た。

スラッジメルト（脱水スラッジ）の水分は、噴霧直後は
２〜６％（Ｗ−Ｂ）であるが、ミキサーから出た後では
約１，５φ（Ｗ−Ｂ）に低下した。

発生した全水蒸気量を汚泥水分値より逆算したところ約
８００ｋｇであった。

また、排ガスより悪臭の検出はみられなかった。

スラッジメルト（製品）の組成分析値は次のとお０であ
つｆ−へ スラッジメルト（製品）の肥効成分分析値は次のとおり
であった。

製品の粒度分布は次のとおりであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャートであり
、蒸発した水分を汚泥から分離する手段として噴霧冷却
塔を採用したものである。 第２図以降は他の実症例を示すフローチャートで、第２
図は十字管反応器とピンミキサー等の混合攪拌とを組合
せ、また第３，４図は酸処理調整槽を設置した例を示す
。 １・・・・・・十字管反応器、２・・・・・・硫酸タン
ク、３・・・・・・酸処理調整槽、４・・・・・・アン
モニアガスボンベ、５・・・・・・噴霧冷却塔、６・・
・・・・予熱槽、７・・・・・・混合攪拌機、８・・・
・・・汚泥貯槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 十字管反応器を使用して汚泥と、硫酸、硝酸、燐酸
   の少くとも１種と、アンモニアとを混合し、その際Ｏこ
   発生する中和反応熱で汚泥中の水分を蒸発させ、次いで
   この蒸発した水蒸気を中和反応生成物、脱水汚泥ととも
   に前記反応器から所望の圧力で噴霧し、水蒸気とスラッ
   ジメルトとに分離することを特徴とする汚泥の乾燥処理
   法。 ２ 蒸発した水蒸気を汚泥から噴霧して分離する手段と
   して噴霧冷却塔を使用する特許請求の範囲第１項記載の
   汚泥の乾燥処理法。 ３ 流動性の乏しい有機性汚泥に予め硫酸、硝酸、燐酸
   の少くとも１種を加えて汚泥に流動性を与えたこの流動
   化汚泥と、前記選択された酸と、アンモニアとを十字管
   反応器を使用して混合し、その際に発生する中和反応熱
   で汚泥中の水分を蒸発させ、次いでこの蒸発した水蒸気
   を中和反応生成物、脱水汚泥とともに前記反応器から所
   望の圧力で噴霧し、水蒸気とスラッジメルトとに分離す
   ることを特徴とする汚泥の乾燥処理法。 ４ 十字管反応器を使用して汚泥と、硫酸、硝酸、燐酸
   の少くとも１種と、アンモニアとを混合し、その際に発
   生する中和反応熱で汚泥中の水分を蒸発させ、次いで得
   られた混合物をピンミキサーなどの混合攪拌機（こ導入
   して蒸発した水分を汚泥から分離し、かつ肥料成分を添
   加し、造粒することを特徴とする汚泥の乾燥処理法。