JPS601079B2 - 下水汚泥の濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 下水汚泥を処理しようとするとき、そのはじめの工程に
おいて水分を除去することは重要である。

下水汚泥は機械的処理で水分率８０％乃至６０％まで濃
縮することができるが、さらに下水汚泥を加熱しその水
分を蒸発させて水分率６０％乃至５０％まで濃縮させれ
ばその後の処理を非常に容易にかつ円滑に行うことがで
きる。本発明は水分率が８０％程度の比較的高水分率の
下水汚泥の処理に有効な濃縮装置に関する。

本発明者はさきに第１図に示す下水汚泥の焼却装置を開
発している。また本発明者はさきに第１図の下水汚泥の
焼却装置の加熱器３の代りに使用する第２図、第３図に
示す加熱脱水器の開発をしている。本発明は第１図の下
水汚泥の焼却装置に使用する下水汚泥の濃縮装置であり
、第２図、第３図に０示す下水汚泥の加熱脱水器をさら
に改良した下水汚泥の加熱脱水ユニット数基を直列に連
ねて使用するものであるから、本発明の説明に先立って
、先づ、第１図の下水汚泥の焼却装置と第２図、第３図
の加熱脱水器について説明する。

タ 本発明は下水汚泥の加熱脱水ユニット２基乃至４基
を、すなわち複数基を下水汚泥の供給路に直列に配設し
、最初のユニットが最も低圧に最後のユニットは最も高
圧にして前後連絡させて使用することによって、ますま
す高濃度に下水汚泥を濃０縮することを可能にしたもの
である。

第１図において、ホッパー１内の水分率が約８０％であ
る下水汚泥は送給手段２によって下水汚泥加熱器３を通
って加熱され、昇温されて流動砂床を有する下水汚泥乾
燥炉４へ供給される。

該乾燥タ炉は砂層の下方スペースから２００℃乃至４０
０ｑｏに加熱した乾燥用気体分の必要量が供給され、こ
の気体分は砂層を流動させ、従って供給された下水汚泥
はこの流動砂床によって粉砕されながら乾燥される。該
乾燥炉４で生成された生成物は送風機１１‘こよって吸
引され、分離手段５によって固体分は該分離手段５の下
方に設けたホッパー内に落され、該ホッパー底部に設け
た粉体供給手段６によって恒量づっ下水汚泥燃焼炉７へ
供給される。第１図にはこの燃焼炉は不完全燃焼炉７と
完全燃焼炉７′とよりなる２段燃焼方式が示されている
が、かように２段燃焼にすることによってＮ○×発生量
を大中に低減させることができる。これらの燃焼に必要
な空気は送風機１３によって先づ完全燃焼炉７′の外周
に設けた空気子熱器１４内を通って子熱された後按分さ
れて不完全燃焼炉７と完全燃焼炉７′へ供給される。完
全燃焼炉７′の生成物は送風機１川こよって吸引される
が、熱交換器８を通りフィルター９を通り、送風機１０
；こよって排煙される。また前記分離手段５によって分
離された気体分は送風機１１によって加圧され、循環配
管１２によって循環され、該循環路に前記熱交換器８が
設けられていて該熱交換器によって２００００乃至４０
０００に昇温される。該熱交換器８によって昇温される
気体分の量は乾燥炉４へ乾燥用として供給された気体分
量Ａと該乾燥炉４内において供給された下水汚泥から生
成された気体分量Ｂとの合計量であり、これら合計量の
うちＡとはゞ同量の気体分量が再び必要な乾燥用気体分
量として乾燥炉４へ供給され、残のＢとほ）、同量の気
体分量は加熱用気体分として加熱器３へ供給される。該
加熱器３を通り下水汚泥を加熱した後の気体分はドレン
分離手段１５を通り該ドレン分離手段によってドレンを
系外へ排出した後に気体分供給管１６によって燃焼炉７
へ供給される。乾燥炉４によって生成された下水汚泥気
体分はそのほとんどが水蒸気であって、該加熱器を通す
ことによって水蒸気をドレンとして系外へ排出した残り
の気体分が燃焼炉へ供給され、従って燃焼炉における水
蒸気分を減少させることができるのがこの焼却システム
の特徴である。この下水汚泥の焼却装置は比較的水分率
が高率である下水汚泥あるいは乾燥下水汚泥固体分のカ
ロリーが３５００Ｋｃａ夕／ｋｇ以下の低カロリーの下
水汚泥の焼却に好適であって、その焼却のための燃料の
補給をほとんどなくして自己の持つカロリーだけによっ
て円滑に焼却を果すことができる焼却システムである。

しかしながら、燃焼炉７内へ供給される水分量は、さら
に少ないことが望ましいので、加熱器３に代えて下水汚
泥が含有している水分をできるだけ系外へ排出すること
ができる機態の加熱脱水器の採用が研究された。第２図
、第３図は本発明者が第１図における下水汚泥の放熱器
の代りにすでに採用した加熱脱水器である。

第２図、第３図の加熱脱水機は、下水汚泥供給路２１の
上部と下部とに通気性多孔壁２２，２３を設け、これら
多孔壁の外側にそれぞれ外套室２４，２６を設け、加熱
用気体分供給管２６に切替弁２７を設け、該切替弁２７
の下流の一方の分岐管２８は一方の外套室２４に、他方
の分岐管２９は他方の外套室２５にそれぞれ連通させる
。

また外套室２４の排出管３０と外套室２５の排出管３１
はいずれも切替弁３２に蓮通され、該切替弁３２より下
流の排出管３３にバキウムポンプ３４を設け、前記２つ
の切替弁２７，３２は一定時間の間隔で連動して切替が
行なわれる構造にする。この下水汚泥の加熱脱水器は切
替弁２７と３２が一定時間の間隔で運動して切替られる
ため、加熱用気体はバキゥムポンプ３４によって吸引さ
れてまづいづれか１つの外套室に入り、下水汚泥の供給
管２１を横断していづれか他の外套室に入り、排出管３
３バキゥムボンプ３４、ドレン分離手段１５を通り、ド
レンを分離した後の可燃気体分が供給管１６によって燃
焼炉７へ供給される。しかしながら、この加熱脱水器は
運動する２つの切替弁２７，３２を必要とし、かつ加熱
用気体分を直接下水汚泥中に吹込む方式である。第４図
、第５図は、切替弁を使用せず下水汚泥は熱伝導金属板
をへだてて間接加熱される方式の加熱脱水ユニットを示
す。

本発明はこれら加熱脱水ユニット数基を使用するが、先
づ該加熱脱水ユニットについて説明する。４１は下水汚
泥の供給路である。

第４図において下水汚泥は矢印で示すごとく左から右へ
進行し、左方にはたとえばスクリウ式押出機のごとく下
水汚泥を強制的に送り出す送給手段２を有し、右方に流
動砂床を有する下水汚泥の乾燥炉４を有する。この下水
汚泥供給路４１の下側壁をたとえば金属板などの熱伝導
壁４２構造にし、上側壁をたとえば直径２仏乃至１００
仏の通気孔多数を有する金網あるいは焼結金属製の通気
性多孔壁４３構造にする。該熱伝導壁４２の下側に加熱
用外套室４４を設け、該通気性多孔壁４３の上側に脱水
用外套室４５を設ける。該加熱用外套室４４に加熱用気
体分供給管４６を連結し、高温の加熱用気体分を供給す
る。また該加熱用外套室４４に排出管４７を設け、該排
出管４７にドレン分離手段１５を設け、該ドレン分離手
段によって若干冷却された気体分からドレンを除去した
残りの気体分を下水汚泥気体分供給管１６によって燃焼
炉７へ供給Ｚする。また脱水用外套室４５に吸引管４９
を設け、該吸引管４９に冷却手段５０とドレン分離手段
５１を設け、該吸引管４９で吸引した気体分からドレン
を除去した後の気体分も下水汚泥気体分供給管１６によ
って搬送する。 Ｚこの加熱脱水ユニッ
トは、金属製熱伝導板を介した間接加熱方式である。本
発明の下水汚泥の濃縮装置をその実施例を示す第６図に
よって説明する。

第６図において、中央に下水汚泥の供給路４１ ２を設
け該供給路４１に直列に３基の前記の加熱脱水ユニット
Ｕ，，Ｕ２，Ｕ３を蓮らねて設ける。

それぞれの加熱脱水ユニットは下水汚泥の供給路４１の
下側壁を熱伝導壁４２構造にし、上側壁を通気性多孔壁
４３構造にする。該熱伝導壁４２の下側に加熱用外套室
４４を設け、該通気性多孔壁４３の上側に脱水用外套室
４５を設ける。なお加熱用外套室４４に加熱用気体供給
管４６と加熱用気体排出管４７を設け、脱水用外套室４
５に蒸発下水汚泥から生じた蒸気気体を吸引するための
吸引管４９を設けた構造のものである。本発明の濃縮装
置においては、中央の下水汚泥の供給路４１に対し上記
構造の加熱脱水ユニットＵを２個乃至４個程度すなわち
複数個設けるのであるが、第６図にあっては３個設けて
いる。そして第１加熱脱水ユニットｕ，の蒸発気体の吸
引管４９一１に冷却手段６０とドレン分離手段５１を設
けている。また各加熱脱水ユニットの加熱用気体排出管
４７，４７′・・・にそれぞれドレソ分離手段１５，１
５′・・・を設け、かようにドレン分離手段１５，１５
′・・・によってドレンを系外に抽出した残の気体分は
下水汚泥気体分供給管１６によって気体燃料としてしか
るべき所へ、たとえば燃焼炉７へ送られる。第１番目の
加熱脱水ユニットＵ，の加熱用気体供給管４６一１は第
２ユニットｕ２の蒸発気体の吸引管４９−２と連結し、
第２ユニットｕ２の加熱用気体供給管４６−２は第３ユ
ニットｕ３の蒸発気体の吸引管４９−３と連結する。そ
して一番最後のユニットである第３ユニットｕ３の加熱
用気体供給管４６−３に高圧高温である加熱用気体分供
給管と連結させる。第６図に示す濃縮装置において第３
ユニットに加熱用として送られる気体分は第１図におけ
る送風機１ １によって水柱１２００乃至１５０仇肌こ
加圧され熱交換器８によって２５０ｏ０程度に昇温され
ている。

第３ユニットｕ３の脱水用外套室４５−３の圧力は第２
ユニットｕ２の加熱用外套室４４−２の圧力と等しく負
圧０．５ｋ９／めで従って蒸発温度は８０℃程度にする
ことができる。第２ユニット叱の脱水用外套室４５一２
の圧力は第１ユニットｕ，の加熱用外套室４４−１の圧
力と等しく負坦０．２ｋ９／めで従って蒸発温度は６０
００程度にすることができる。第１ユニットｕ，の脱水
用外套室４５一１の圧力は０．１ｋｇ／のにすることが
でき蒸発温度を４０ｑｏ程度にすることができる。本発
明の下水汚泥の濃縮装置は、加熱脱水ユニットを多段に
することによって、たとえば、供給された下水汚泥の水
分率が８０％であったのを本濃縮装置を通った後におけ
る下水汚泥の水分率を６０％以下にすることができる。

すなわち供給された下水汚泥の量が１００Ｔｏｎで水分
率が８０％であれば供給時における下水汚泥の組成は固
形分量は２０１０ｎ、水分量は８０Ｔｏｎである。この
濃縮装置を通った結果水分率６０％となるということは
、固形分２ｍｏｎ水分３０Ｔｏｎの組成にすることで、
５０ｒｏｎの水分がこの濃縮装置によって除去されてい
る。かように本濃縮装置は高度の濃縮を果すことができ
、下水汚泥の処理工程の初期においてかように高度の濃
縮を果しておけば後工程の処理量も５０Ｔｏｎと少くな
り、かつ水分率も６０％であるから円滑に処理をするこ
とができ、単に下水汚泥の焼却が容易になるだけでなく
下水汚泥から種々の資源の回収を図ることができる。第
７図は本発明者が本濃縮装置について某大な実験を重ね
た結果まとめた本下水汚泥濃縮装置の効果を示したグラ
フである。

第７図のグラフについて説明をすれば、下のグラフにお
いて縦軸は本濃縮装置に供給される下水汚泥の水分率を
示し、横軸は本濃縮装置から排出される下水汚泥の水分
率を示し、４本のカーブはそれぞれ設置した加熱脱水ユ
ニットの数によって濃縮程度が異ることを示している。

たとえば供給された下水汚泥が水分率８０％であって、
ユニット数が３段である場合、この濃縮装置から排出さ
れる下水汚泥の水分率を５７％にすることができる。上
のグラフは縦軸に下水汚泥の処理において熱資源として
回収される乾燥下水汚泥固体分のパーセントが示されて
いる。また４本のカーブは乾燥下水汚泥固体分の持つカ
ロリーがそれぞれ５０００Ｋｃａ夕から２０００Ｋｃａ
〆と高カロリーである場合と低カロリーである場合に熱
資源の回収率がどのように異なるかを示している。

たとえば加熱脱水ユニットを３段にして濃縮装置から排
出される下水汚泥の水分率を５７％とした場合、この下
水汚泥の乾燥固体分の持つカロリーが３０００Ｋｃａ〆
／ｋ９であればこの固体分の熱資源としての回収率は０
．６であって使用される下水汚泥の乾燥固体分が持つカ
ロリーの４０％量で上記濃縮を行うことができる。すな
わち毎日水分率８０％の下水汚泥１００Ｔｏｎを処理す
る場合そしてこの下水汚泥の乾燥固体分の力ｏＩＪ‐が
３００皿ｃａぞ／ｋ９であれば１００Ｔｏｎの下水汚泥
の固体分は２０Ｔｏｎであるからそのうちの虹ｏｎが濃
縮処理に使用されｉ虹ｏｎ分すなわち３６００万Ｋｃａ
そを熱資源として回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者がさきに開発した下水汚泥の焼却装置
の説明図である。 第２図、第３図は本発明者がさきに開発した下水汚泥の
加熱脱水器の側断面図とｍ−ｍ断面図である。第４図、
第５図は本発明の濃縮装置に使用する下水汚泥の加熱脱
水ユニットの側断面図とＶ−Ｖ断面図である。第６図は
本発明に係る下水汚泥の濃縮装置の説明図である。第７
図は本発明の下水汚泥の濃縮装置の効果を示したグラフ
である。４１は下水汚泥供給路、４２は熱伝導壁、４３
は通気性多孔壁、４４は加熱用外套室、４５は脱水用外
套室、４６は加熱用気体供給管、４７は排出管、１５は
ドレン分離手段、１６は下水汚泥気体分供給管、４９は
吸引管、５川ま冷却手段、５１はドレン分離手段。 第丁図 祭Ｚ図 第３図 第４図 第５図 第６図 衆７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中央の下水汚泥の供給路４１に対し直列にして数基
   の加熱脱水ユニツトＵ＿１，Ｕ＿２…を設け、これらの
   加熱脱水ユニツトは、下水汚泥の供給路４１の下側壁を
   熱伝導壁４２構造にし該熱伝導壁４２の下側に加熱用外
   套室４４を設け、該下水汚泥供給路４１の上側壁を通気
   性多孔壁４３構造にし該通気性多孔壁４３の上側に脱水
   用外套室４５を設け、該加熱用外套室４４に加熱用気体
   供給管４６とドレン分離手段１５を有する加熱用気体排
   出管４７を設け、該脱水用外套室４５に吸引管４９を設
   けた構造にし、第１加熱脱水ユニツトＵ＿１の脱水用外
   套室の吸引管４９に冷却手段５０とドレン分離手段５１
   を設け、先の加熱脱水ユニツトの加熱用外套室の加熱用
   気体供給管は次の加熱脱水ユニツトの脱水用外套室の吸
   引管とそれぞれ連結されており、最後の加熱脱水ユニツ
   トの加熱用外套室に加熱用気体が供給される構造の下水
   汚泥の濃縮装置。