JPS6048197A - 有機汚泥を処理する方法及び装置 - Google Patents

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】 この発明は有機汚泥の処理方法及び処理装置に係わるも
のである。さらに詳しくは有機汚泥と有機汚泥発酵乾燥
物、繊維素質及び好気性発酵菌とを混合し、発酵槽内で
加熱発酵させる際に必要な熱源として発酵作用のときに
発生する熱を利用する方法と装置に係わる。

し尿や下水は処理場に送られ、活性汚泥法などＫより浄
化される。浄化によって固形分と水分に分けられる。分
けられた水分はそのまま放流される。固形分はさらに別
途処理されなければならない。この固形分が有機汚泥と
呼ばれるものである。

有機汚泥を処理する方法として、よく知られている方法
は、例えば、埋立たり、海洋に投棄したり、燃焼して灰
にしたり、乾燥して肥料にしたり、発酵して堆肥にした
りする方法である。

このうち埋立は用地の侮保が困難であり、海洋投棄は海
洋汚染の問題があるので禁止の方向にあり、今後は実施
困難である。また燃焼して灰にするには燃料としての石
油を浪費し有利でない。従って、処理方法としては、汚
泥を乾燥又は発酵させて肥料にす丞のが有利である。し
かし有機汚泥中に有害物質を含み肥料に適さない汚泥も
多くある。

有機汚泥は乾燥すれば、石油を併用しなくても自燃する
ことが知られている。石油を使わすに自燃できれば、肥
料にできない有機汚泥の処理方法としては有利である。

ところが有機汚泥の脱水、乾燥は非常に困難で、現在の
真空脱水、加圧脱水、遠心脱水などの脱水方法では、含
水率の下限は６０重量％程度であるが、含水率を低くす
るとコストが増大するため、一般的には８５ないし８′
０重量％が現状である。この有機汚泥中の水分が多いた
めに、燃焼させる場合には石油の併用法がとられ、石油
を浪費する結果をまねいている。

有機汚泥を発酵させて堆肥を製造するとき、発酵熱によ
って高温飽和空気が発生することがよく知られている。

しかし従来はこの高温飽和空気に多量の熱エネルギーが
含まれているにもかかわらず、大気中に放出するにまか
せて利用されてなかった。そこでこの高温飽和空気中の
熱エネルギーの利用を思いつき、この高温飽和空気中か
ら熱エネルギーをとり出すことにより、温度が下がり、
絶対品度が下げられた状態になった飽和空気を、先にと
り出した熱エネルギーで再び暖めた低湿度高温空気を発
酵槽の中に吹き込む閉循環系で発酵槽の中の有機汚泥の
発酵と乾燥を促進することを骨子とする発明である尚、
暖めて発酵槽に吹き込む空気は他の系から導入した空気
でもよく、この場合は循環系は開放型となる。

この低湿度高温空気を発酵槽の中に吹きこむようにする
と、高温であるので空気量を多くすることができ、発酵
及び乾燥が著しく効率化される。したがって、乾燥の促
進条件であるところの、熱を多く加えること、通気量を
多くすることの双方が達成できるから乾燥又は脱水が早
くなることに気付いたものである。

この飽和空気は、成る温度以下に冷却された固体の表面
があると、水分がそこで凝縮して結露する。すなわち高
温飽和空気の温度を下げれば、水滴が生じることはよく
知られている。密閉した状態で水蒸気を発生させれば、
容易に飽和状態を作ることができる。

密閉した発酵槽の中では、発酵温度の８０ないし６０℃
に近い高い温度の飽和空気を得ることができるから、比
較的に高い温度で凝縮させることが可能となる。又飽和
空気中の水分が境界面で＃給液化する場合の熱伝達は、
液体又は気体の場合に比べて、非常に大きい利点があり
、熱を伝達する点では有利である。

したがって、高温飽和空気を外部に放出しなくとも、脱
水及び乾燥ができることに着目した。

高温飽和空気を外部に放出しなければ、熱損失もなく、
熱を蓄積することもでき、悪臭も外部に洩れる心配もな
いなど、好都合であることを見い出した。

しかし今迄にも、この方法とよくにだ方法も考えられて
いた。例えば、熱ポンプとして冷凍機が考えられていた
が、熱ポンプの動力費を要し、コスト高となり、実施は
困難であったが、この熱ポンプに、ヒートパイプ式熱交
換器（以下ヒートパイプと称する）を使用するこ七で、
熱の移動に動力が不要となり、コスト面の問題を解消さ
せた。

又添加した好気性発酵菌の活動に支障のないように酸素
ガスを供給することで、密閉状態での好気発酵が可能と
なり、発酵熱による有機汚泥の脱水、乾燥を、可能とし
た。又密閉状態においても、酸素ガスを供給することに
よって、好気性発酵菌の活動を有効にして、悪臭の主成
分であるアンモニヤ等を分解、除去ができるようにした
。

この発明は、このような知見に基づいて完成されたもの
である。

第１図は本発明の１実施態様を模型的に示したものであ
る。

第１図において、１は材料投入コンベヤー、２は投入口
、３は発酵槽、４は乾燥汚泥取出コンベヤー、５は乾燥
汚泥排出口、６は加熱空気管７け加熱空気管棚状部、８
は噴出口、９は高温飽和空気出口、１０け震動器、１１
は高温飽和空気移送ファン、１２け空気管、１３は１基
目のヒートパイプ熱入力部、１４は連絡ボックス１５は
２基目のヒートパイプ熱入力部、１６は２基目のヒート
パイプ熱出力部、１７はファン１８は凝縮水排出口、１
９及び２１は空気管、２０は１基目のヒートパイプ熱出
力部、２２はパルプ、２３は酸素ガス供給装置、２４は
酸素ガス供給管、２５はプロワ−１２６は炭酸ガス排出
口である。

かくして、発酵槽３内の高温飽和空気は、高温飽和空気
移送ファン１１により吸引され、空気管１２を通って１
基目のヒートパイプの熱入力部１３に入り、凝縮水と空
気とに分離され、凝縮水は排出口１８から排出する。空
気は連絡ボックス１４を経て、２基目のヒートパイプの
熱入力部１５に至る。このとき空気の温度が限定された
温度以上であれば、ファン１７が作動し、２基目のヒー
トパイプの熱入力部１５と熱出力部１６が連動して、空
気を冷却する。２基目のヒートパイプ熱入力部１５を通
過した空気は、空気管１９を通って、１基目のヒートパ
イプの熱出力部２０に至り、加熱され、空気管２１に入
って、酸素ガス２３と混合され、ブロワ−２５によって
、発酵槽３に入る。発酵槽３内では、空気は加熱空気管
６を通って、噴出口８より噴出して、有機汚泥の好気発
酵を促進すると共に、水分を加熱して高温飽和空気を発
生させる。

第１図の装置のコンベヤー１に達するまでに、有機汚泥
は有機汚泥発酵乾燥物と、繊維素質からなる固体の小片
と、好気性発酵菌とを加えて混合されている。この混合
物が、投入口２から発酵槽３内に送入される。発酵槽３
内には、加熱空気管棚状部７が上下複数段に付設されて
いる。棚状になった部分には噴出口８が設けられている
。棚状部７は加熱空気管６を蛇行させたり、平行に配列
して、加熱空気管と加熱空気管との間に隙間を残して構
成されている。発酵槽内に細膜される加熱空気管の棚状
部の管と管の隙間は５ないし８０（至）で蛇行又は平行
に配列し、管と管の上下の間隙は１０ないし１００３と
し、噴出口８の間隙は５ないし７０ｃｍとする。

噴出口の孔の直径は０．１ないし３０−とする。

棚状部７の上に上記有機汚泥の混合物が投入されると、
混合物の一部は棚状部分の上に係止され、残りは隙間か
ら落下する８落下した混合物は、さらに下の棚状部分に
係止される。こうして混合物は嵩高に堆積され、棚状部
分の噴出口８から噴出した加熱空気とよく接触し、発酵
を促進するとともに、十分に暖められ、高温飽和空気を
発生する。高温飽和空気は発酵槽３内を上昇して、高温
飽和空気出口に至る。

かくして、発酵槽３内では、有機汚泥と有機汚泥発酵乾
燥物及び繊維素質の固体小片と好気性発酵菌との混合物
が嵩高に堆積している間を、空気が均一に流れ、高温飽
和空気が上昇することとなる。したがって、発酵槽３内
では有機汚泥の好気性発酵が十分に行われ得る条件が与
えられる。その結果、発酵槽３内で発酵熱が発生して、
新しい熱エネルギーが発生する。

ここで発生した熱エネルギーは、順次循環し、蓄積され
、高温飽和空気の発生能力を増大していく結果となり、
有機汚泥は、脱水、乾燥の時間を短縮されて、乾燥汚泥
排出口５から排出し、収出コンベヤー４によって、取出
される。

しかも棚状部分に係止された有機汚泥は、震動器１０に
よって、排出口５へ、振い落される。

又酸素ガスを供給し好気性発酵菌の呼吸作用で増加した
、炭酸ガスは、発酵槽下部の炭酸ガス排出口２６より外
部に排出される。

高温飽和空気は発酵槽３から高温多湿の飽和空気の状態
で排出され、ヒートパイプの熱入力部１３に導かれ、こ
こで熱を奪われて、凝縮し水と空気に分離する。水は凝
縮水排出口１８より外部に排出し、空気はヒートパイプ
の熱出力部２０に導かれ、ここで加熱される。このとき
のヒートパイプ内部の作動を説明する。ヒートパイプ内
の冷媒ガスの熱による物理的な変化によるもので、ヒー
トパイプ熱入力部においては、冷媒液化ガスが外部の高
温飽和空気の熱エネルギーを吸収する蒸発作用である。

従ってヒートパイプの熱入力部の外部に於て高温飽和空
気の蒸発潜熱と顕然の一部を奪って、凝縮水と空気に分
離し、ヒートパイプの熱入力部の内部では苛った熱で、
液化冷媒ガスが、気化し、熱出力部へ動力を使わずに移
動する。

かような構造をもったヒートパイプは熱入力部に接触し
た空気から熱を奪いかつ絶対湿度を下げ、熱出力部で再
びその空気を加熱できる。すなわち、気化した冷媒ガス
は空気に熱を奪われ、液化して再び熱入力部へ移動する
。

１３．２０から成る１基のヒートパイプでは空気の冷却
が不十分な場合には、１５．１６から成るもう１基のヒ
ートパイプを用いることができる。かような方式で、図
面には描いていないが数基のヒートパイプを用いること
もできる。

従来はこの熱移動には動力などの熱移動のだめのエネル
ギーを必要としたが、ヒートパイプの採用によって熱の
移動に動力を必要としなくなった。

このような閉循環系の場合には、加熱された空気は好気
性発酵菌の活動に支障のないように１酸素ガス２３を供
給して、発酵槽３内の噴出口８から再び噴出して発酵を
よくすると共に、有機汚泥中の水分を加熱して、高温飽
和空気の発生をよくする。この工程の中で熱は、ヒート
パイプの作用で循環し、発酵によって発生した熱は順次
蓄積される結果となり、時間を経過するにしたがって、
循環する熱エネルギー量は増大するため、高温飽和空気
の発生量は増大し、有機汚泥の脱水、乾燥は促進される
。

蓄熱葡が増大して、ヒートパイプ１３．２０の能力を超
えたときは、その余剰熱を、もう一つのヒートパイプ１
５．１６によって外部に放出する。すなわちヒートパイ
プ１５．１６の熱入力部１５で、この余剰熱を吸収して
、熱出力部１６で、外気に接触させて、熱を外部に放出
する。

このようにして発酵乾燥した有機汚泥は、燃焼させれば
２７００４／Ｋｇないし４０００袖虫の発熱量があり、
燃料として利用ができ、又有機汚泥中に有害物質を含有
しないものであれば、肥料として利用できる。

装置は、断熱構造とし、熱損失の少ない構造とする。加
熱空気管は銅、ステンレスのような腐蝕しない、熱伝導
のよい材料で作られている。

この発明方法では有機汚泥を一つの原料とする。一般に
有機汚泥は、水分を８５ないし８０重量％も含み、なお
高い粘度を持っている。だからこのままでは、有機汚泥
内への空気の流通が悪く、そのだめに効率よく好気発酵
を行うことができない。そこでこの発明方法では、有機
汚泥と有機汚泥発酵乾燥物と好気性発酵菌と繊維素質か
らなる固体の小片とをよく混合し、有機汚泥をよく空気
と接触し得るようにするのである。このとき用いる有機
汚泥発酵ｌ物は、発酵により粘度が小さくなっているた
め、混合しても粘度は大きくならない。

繊維素質からなる固体の小片としては、各種のものを使
用することができる。才力クズ、木材小片、枯草、ワラ
、モミガラ、パーク、米ヌカ等を用いることかできる。

又好気性発酵菌は有機汚泥の発酵用に普通使用されてい
るものを用いることができる。

有機汚泥に有機汚泥発酵乾燥物、繊維素質の固体の小片
、及び好気性発酵菌を加え、混合、攪拌する。その割合
には格別の限定はないか、なるべく、有機汚泥を多くす
ることか望ましい。

又その混合に際しては、混合物全体で水分か９０ないし
３０重量％になるように、混合割合を選ぶことが望まし
い。

この発明は、有機汚泥の混合物が、発酵槽内に嵩高に堆
積されている上に、密閉した状態において、発酵槽内で
発生した発酵熱により、高温飽和空気を発生させ、ヒー
トパイプに導き、水分は凝縮水にして、外部に排出し、
熱は再び発酵槽に循環させ、蓄積して、有機汚泥を脱水
、乾燥し、密閉した状態で外部に悪臭を洩らさず好気性
発酵菌によって、悪臭の主成分であるアンモニヤ等を分
解、除去する。かくして発酵乾燥した有機汚泥は、含水
率も低く、石油等の他の燃料を用いなくても、燃焼する
ことができる。従って燃料として利用する以外に、有害
物質を含有しない有機汚泥にあっては、肥料として利用
することができる。

この発明方法は、以上のような利点をもたらすものであ
る。

【図面の簡単な説明】

ｌは材料投入コンベヤー、２は投入口、３は発酵槽、４
は乾燥汚泥取出コンベヤー、５は乾燥汚泥排出口、６は
加熱空気管、７は加熱空気管棚状部、８は噴出口、９は
高温飽和空気出口、１０は震動器、１１は高温飽和空気
移送ファン、１２は空気管、１３は１基目のヒートパイ
プ熱入力部、１４は連絡ボックス、１５は２基目のヒー
トパイプ熱入力部、１６は２基目のと一ドパイブ熱出力
部、１７はファン、１８は凝縮水排出口、１９は空気管
、２０は１基目のヒートパイプ熱出力部、２１は空気管
、２２はバルブ、２３は酸素供給装置、２４は酸素供給
簑、２５けプロソー、２６は炭酸ガス排出口。 特許出願人　戸　１）　隆 昭和５８年１２月１０８ 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　昭和５８年特許願第１５４６９０号２
、発明の名称　有機汚泥を処理する方法及び装置３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 ５、補正の対象　明細書の図面の簡単な説明の欄６、補
正の内容　１７頁の１２行目と１３行目の間に図面は、
この発明方法の実施態様を 模型的に示したものである。 の２７字を挿入する

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機汚泥に有機汚泥発酵乾燥物及び繊維素質からな
   る固体の小片と、好気性発酵菌を加えて混合し、含水率
   を９０ないし３０重量％とじ、発酵構内に堆積して、発
   酵させ発生した熱で有機汚泥中の水分を加熱し高温飽和
   空気を発生させて、この高温飽和空気をヒートパイプの
   熱入力部に導き、熱を吸収させて、水と空気に分離、水
   は外部に排出し空気は該ヒートパイプの熱出力部で加熱
   して、再び発酵槽内に循環させ、有機汚泥中の水分を加
   熱したり、発酵を促進し、槽内に熱を蓄積して、有機汚
   泥の脱水、乾燥を促進させることを特徴とする有機汚泥
   を処理する方法。 ２、上部に材料投入コンベヤー、下部に乾燥汚泥取出コ
   ンベヤーを備え、内部に噴出口をもった加熱空気管棚状
   部をもうけ、この棚状部が振動器に連結するように付設
   した発酵槽と、該発酵槽から取出した高温飽和空気を冷
   却、除湿するヒートパイプ熱入力部と、該空気を加熱す
   るヒートパイプ熱出力部とを該空気が通過するように連
   設し、酸素ガスを添加混合しながら発酵槽内の加熱空気
   管棚状部に戻す如き循環系としたことを特徴とする有機
   汚泥を処理する装置。