JP2000176495A - 汚泥乾燥処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 付着性が低く取扱いが容易な粒状の脱水汚泥
を容易かつ確実に得ること。 【解決手段】 汚泥が遠心濃縮機５によりあらかじめ機
械脱水され、遠心薄膜乾燥機６により脱水乾燥される。
汚泥は伝熱受熱型の回転乾燥機７へ送られてさらに脱水
乾燥され、得られた乾燥汚泥は焼却・溶融炉１５におい
て焼却・溶融化あるいはガス化・溶融化される。遠心薄
膜乾燥機６から排出される乾燥汚泥の含水率は６５〜５
５重量％の範囲となっている。遠心薄膜乾燥機６および
回転乾燥機７において汚泥から発生する臭気を含む蒸発
蒸気は、冷却洗浄器８にて水分が除去され、そのガスは
脱臭装置９およびフィルタ１０を経て放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥、ヘド
ロ、産業廃棄物汚泥等の有機および無機汚泥を乾燥処理
する汚泥乾燥処理装置およびその処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に下水や排水処理により発生する汚
泥は、脱水処理により含水率を低下させた脱水ケーキと
して排出される。このような脱水ケーキはコンポスト化
あるいは焼却処分して減容化して埋め立て処分、海洋投
棄処分がなされている。さらに最近では、再資源化が進
み、汚泥を溶融化しスラブ化して建設用材として有効利
用できるように試みられている。

【０００３】これら汚泥の最終処分の前工程として、脱
水ケーキの乾燥処理が必要となる。汚泥の乾燥処理方法
としては、乾燥機内に汚泥を直接投入すると共に、熱風
を送り込み乾燥処理する方法（直接乾燥方法）と、乾燥
機内にジャケット、チューブ、ディスク等の伝熱面を配
設し、その内部に加圧蒸気等の熱媒体を流すとともに、
ドラムやディスクを回転させながら乾燥機内部に脱水ケ
ーキを投入して乾燥処理する方法（間接乾燥方法）があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の乾燥方
法のうち、直接乾燥方法は排ガス量が多く大型の排ガス
処理設備が必要となる。一方、間接乾燥方法では、脱水
ケーキは非常に付着性が強いため、伝熱面へ汚泥が付着
し乾燥効率が悪くなることがある。さらに、直接乾燥方
法および間接乾燥方法両者において、粘着性の高い汚泥
を扱うため汚泥が塊状になって乾燥効率が悪くなり、そ
のため乾燥機が大型になったり、複雑な構造になり設備
費が高くなる問題がある。

【０００５】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、付着性が高く、かつ臭気のある汚泥を容
易に乾燥処理ができる汚泥乾燥処理装置およびその処理
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、汚泥が投入さ
れる伝熱胴と、汚泥を伝熱胴内に引延ばすブレードを有
し伝熱胴内に回転自在に配置された主軸とを有する遠心
薄膜乾燥機と、遠心薄膜乾燥機の下流側に配置され、汚
泥が投入される回転ドラムと、回転ドラムの内面に設け
られた伝熱管とを有する回転乾燥機と、を備えたことを
特徴とする汚泥乾燥処理装置、および請求項１記載の汚
泥乾燥処理装置を用いた処理方法において、遠心薄膜乾
燥機により汚泥を脱水乾燥させて、汚泥の含水率を３５
〜６５重量％とする工程と、遠心薄膜乾燥機からの汚泥
を更に回転乾燥機により脱水乾燥させる工程と、を備え
たことを特徴とする汚泥乾燥処理方法である。

【０００７】本発明によれば、汚泥を遠心薄膜乾燥機に
より、脱水乾燥して付着性の低い汚泥とし、この汚泥を
回転乾燥機により脱水乾燥することにより、取扱いが容
易な粒状汚泥を得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 以下、図面により本発明の実施の形態について説明す
る。図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態を示す
図である。

【０００９】図１に示すように、汚泥乾燥処理装置は、
約９９〜９８％の原汚泥１を収容する汚水タンク２と、
凝集剤３を収容する凝集剤タンク４と、原汚泥１と凝集
剤３をそれぞれ混合し含水率８５％程度に遠心濃縮して
汚泥の脱水ケーキを得る遠心濃縮機５と、汚泥の脱水ケ
ーキを一次乾燥する遠心薄膜乾燥機６と、遠心薄膜乾燥
機６から排出された汚泥を二次乾燥する伝熱受熱型の回
転乾燥機７とを備えている。

【００１０】遠心薄膜乾燥機６および回転乾燥機７の機
内の汚泥から蒸発する臭気を含む蒸気は、取り出され
て、冷却洗浄器８に導かれる。そして冷却洗浄器８から
のガスは、ガス管５０を経て一部が回転乾燥機７に環流
し、残りは脱臭装置９およびフィルタ１０を介して大気
に放出される。また遠心薄膜乾燥機６および回転乾燥機
７へは、ボイラユニット１１で発生した加圧蒸気（熱媒
体）が供給管４８から送られ、遠心薄膜乾燥機６および
回転乾燥機７からの蒸気は戻り管４９により戻される。
回転乾燥機７で乾燥した乾燥汚泥１２はベルトコンベア
１３により搬送され、製品ホッパ１４内に一次的に保管
され、焼却・溶融化あるいはガス化溶融化する焼却・溶
融炉（再資源化処理）１５に送られて焼却・溶融化ある
いはガス化溶融される。

【００１１】また、焼却・溶融炉１５で発生する熱は排
熱回収ボイラ１６で回収され、加圧蒸気ライン１７を介
して遠心薄膜乾燥機６および回転乾燥機７を加熱する熱
媒体に加えられる。また、冷却洗浄器８からのガスを分
岐管５０ａにより焼却・溶融炉１５へ送って焼却脱臭し
てもよい。

【００１２】次に遠心薄膜乾燥機６について説明する。
遠心薄膜乾燥機６は図２及び図３に示すように、薄肉の
伝熱胴２１と、伝熱胴２１の内部に伝熱胴２１と同軸に
設けられた主軸２２とを有し、この主軸２２は駆動モー
タ２３およびＶベルト２３ａによって回転駆動されるよ
うになっている。

【００１３】ここで図２（Ａ）は遠心薄膜乾燥機６の全
体図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ部拡大図、図２
（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ部拡大図、図２（Ｄ）は図２
（Ａ）のＤ部拡大図、図３は図２（Ａ）のＥ−Ｅ線断面
図である。

【００１４】また、主軸２２の上部には分配リング２５
が設けられ、被処理物投入口としての汚泥投入口２４か
ら供給された汚泥３６は、分配リング２５を通って伝熱
胴２１の内面に均一に投入される。さらに、主軸２２に
は伝熱胴２１内に分散された汚泥３６を薄膜状にするた
めのブレード２６が、軸方向および円周方向に複数段・
複数枚取付けられている。このブレード２６はヒンジ２
７を介して主軸２２に取付けられている。

【００１５】ところで、主軸２２は伝熱胴２１の両端部
に設けられた軸受２８、２９により支持され、下部軸受
２９はスポーク３０により伝熱胴２１の下端に保持され
るとともに、スポーク３０の下部には排出口３１が形成
されている。さらに、伝熱胴２１の上部には、汚泥３６
から発生する蒸発蒸気を排気するための排気口３２が設
けられ、排出口３２からの蒸気は冷却洗浄器８へ送られ
る。さらに、伝熱胴２１の外側には、汚泥３６の脱水・
乾燥を行うための熱源となる蒸気を通す蒸気ジャケット
３３が設けられ、この蒸気ジャケット３３にはボイラユ
ニット１１で生じた蒸気が加圧蒸気入り口３４から流入
するとともに、蒸気ジャケット３３内の蒸気は加圧蒸気
出口３５から流出してボイラユニット１１へ戻される。

【００１６】次に回転乾燥機７について説明する。回転
乾燥機７はドラム７ａと、ドラム７ａの内面に設けられ
た多数の伝熱チューブ７ｂとを有し、ドラム７ａを回転
させることにより伝熱チューブ７ｂと汚泥との接触が行
われて、乾燥し、臭気のない低含水率の乾燥汚泥が得ら
れる構造になっている。

【００１７】次に汚泥処理方法について説明する。図１
に示すように、汚水タンク２から原汚泥１が遠心濃縮機
５へ送られ、同時に凝集剤タンク４内の凝集剤３が遠心
濃縮機５へ送られる。遠心濃縮機５において、原汚泥１
と凝集剤３とが混合され、原汚泥は所定含水率を有する
まで汚水乾燥される。

【００１８】遠心濃縮機５により脱水された汚泥は、汚
泥３６となって遠心薄膜乾燥機６へ送られる。

【００１９】遠心薄膜乾燥機６において、汚泥投入口２
４から伝熱胴２１内に供給された汚泥３６は、主軸２２
とともに回転するブレード２６によって掻き取られ、伝
熱胴２１内面に薄膜状に引き延ばされる。そして、薄膜
状になった汚泥３６は重力と次々に供給される新しい汚
泥の圧力によって、少しづつ下方に進む。その際、伝熱
胴２１外側の蒸気ジャケット３３に供給されている加熱
蒸気によって、汚泥３６は伝熱胴２１により加熱され
る。その後、汚泥３６はその水分が徐々に脱水され、乾
燥汚泥となり、伝熱胴２１の下端に設けられた排出口３
１より排出される。一方、汚泥から蒸発した蒸気は排気
口３２から抽気し排気される。

【００２０】遠心薄膜乾燥機６における、汚泥３６の処
理において、汚泥３６が乾燥するに従い、粘性が増加
し、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように汚泥３６の形
状が変化する。

【００２１】図４（Ａ）は、伝熱胴２１の上方の加熱ゾ
ーンから中央の蒸発ゾーンにおいて、汚泥３６が薄膜状
に形成され、効率良く蒸発が進む領域（定率乾燥領域）
を示している。この場合、汚泥が薄膜状に形成されてい
る領域の含水率は６５重量％以上である。

【００２２】さらに汚泥３６が伝熱胴２１内部を下方に
移動し、乾燥が進行すると、図４（Ｂ）に示すような汚
泥３６の造粒領域となる。この造粒領域の含水率は３５
〜６５重量％である。さらに、乾燥が進むと図４（Ｃ）
に示すように、造粒した汚泥３６がブレード２６前面に
堆積しながら乾燥する領域（減率乾燥領域）に入る。こ
の減率乾燥領域では、乾燥速度が著しく低下し、若干の
含水率を下げるのに広い範囲の伝熱胴が必要になる。

【００２３】本実施の形態では遠心薄膜乾燥機６から排
出される汚泥の含水率は３５〜６５重量％となり、粒状
の汚泥を短時間に効率良く乾燥できる。この粒状の乾燥
汚泥は脱粋ケーキに比べて付着性が格段に低下してい
る。

【００２４】遠心薄膜乾燥機６から排出した汚泥３６は
粒状化するとともに、付着性が低下しているため、汚泥
３６を回転乾燥機７に投入しても、回転乾燥機７のドラ
ム７ａ内の伝熱チューブ７ｂあるいはドラム７ａの内壁
面に汚泥３６が付着せず、粒状を保ちながら１０％程度
まで安定して粒状を保ちながら乾燥する。

【００２５】回転乾燥機７からの脱水汚泥３６は、ベル
トコンベア１３を経て乾燥汚泥１２として製品ホッパ１
４内に保管され、焼却・溶融炉１５で焼却される。

【００２６】また、遠心薄膜乾燥機６および回転乾燥機
７からの蒸気は冷却洗浄器８へ送られ、冷却洗浄器８か
らのガスは脱臭装置９およびフィルタ１０を経て外部へ
放出される。

【００２７】図１乃至図４において、遠心薄膜乾燥機６
および回転乾燥機７により、含水率が極めて低く、粒状
で扱いが容易な乾燥汚泥１２を得ることができ、この乾
燥汚泥１２を焼却・溶融炉１５において一定の温度で焼
却することができる。また焼却・溶融炉１５において発
生するエネルギを排熱回収ボイラ１６で回収して遠心薄
膜乾燥機６および回転乾燥機７の熱媒体（加圧蒸気）と
して利用することができ、汚泥処理にかかる燃料を大幅
に節約できる。

【００２８】また、遠心薄膜乾燥機６および回転乾燥機
７から発生する臭気を含む蒸発蒸気を冷却洗浄器８、脱
臭装置９およびフィルタ１０において処理する構成にな
っているため、装置がコンパクトで臭気を外部に漏らす
ことなく、ガス処理が可能である。

【００２９】本実施の形態によれば、汚泥を蒸発量が多
く乾燥速度が高い遠心薄膜乾燥機６で乾燥させ、次に汚
泥を減率乾燥に優れた伝熱受熱型の回転式乾燥機７で乾
燥させたので、両者の優れた乾燥特性が発揮でき、粘着
性の高い汚泥を効率良く取り扱い容易な乾燥汚泥とする
ことができる。また発生ガス量が少なく脱臭装置９がコ
ンパクトになる。さらに焼却・溶融炉１５におる汚泥焼
却あるいはガス化で発生するエネルギを排熱回収ボイラ
１６で回収して熱媒体（加圧蒸気）としているので、汚
泥処理にかかる燃料が大幅に節約できる。

【００３０】第２の実施の形態 次に本発明の第２の実施例について図５により説明す
る。図５に示す第２の実施の形態は、遠心濃縮機５と遠
心薄膜乾燥機６との間に石灰混入装置（ミキサ）４３を
設けたものであり、他は図１乃至図４に示す第１の実施
の形態と略同一である。図５において、図１乃至図４に
示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００３１】図５において、遠心濃縮機５の下流側にミ
キサ４３が設けられ、遠心濃縮機５で得られた脱水汚泥
と石灰タンク４１に貯留した石灰４２がミキサ４３に送
られ、このミキサ４３で混練される。ミキサ４３で混練
した汚泥は遠心薄膜乾燥機６で脱水乾燥する。

【００３２】ミキサ４３内で汚泥に混ぜ合わせる石灰
は、消石灰でも生石灰でもそれぞれの混合物でもよく、
これらの量は適当に調整できる。

【００３３】本実施の形態によれば、遠心濃縮機５で発
生した汚泥と少量の石灰をミキサ４３で混合することに
よって予備的に汚泥と石灰との化学反応乾燥を行うこと
ができる。脱水ケーキに例えば生石灰を混合すると、表
面付着水や内部水と水和反応し、消石灰を生じる。消石
灰は疎水性があり、遠心薄膜乾燥機６での乾燥が促進さ
れる。またミキサ４３で消石灰を添加した場合は、化学
反応乾燥はないが、その後の乾燥工程で乾燥性が向上す
る。

【００３４】第３の実施の形態 次に本発明の第３の実施の形態について図６により説明
する。図６に示す第３の実施の形態は、遠心薄膜乾燥機
５と回転乾燥機７との間に石灰混入装置（ミキサ）４６
を設けたものであり、他は図１乃至図４に示す第１の実
施の形態と略同一である。

【００３５】図６において、図１乃至図４に示す第１の
実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明
は省略する。

【００３６】図６において、遠心薄膜乾燥機６の下流側
にミキサ４６が設けられ、遠心薄膜乾燥機６で得られた
含水率６０％程度の脱水汚泥と石灰タンク４４に貯留し
た石灰４５がミキサ４６に送られる。汚泥と石灰４５は
ミキサ４６で混練され、混練した汚泥は伝熱受熱型の回
転乾燥機７内で脱水乾燥される。

【００３７】ミキサ４６内で汚泥に混ぜ合わせる石灰
は、消石灰でも生石灰でもそれぞれの混合物でもよく、
これらの量は適当に調整できる。

【００３８】本実施の形態によれば、遠心薄膜乾燥機６
で発生した汚泥と少量の生石灰あるいは消石灰を混合す
ることによって、含水率の調整ができる。また汚泥の付
着性が低下し、回転乾燥機７内で汚泥がチューブ７ｂへ
付着することがなくなり、取り扱いが容易な乾燥汚泥を
回収することができる。

【００３９】第４の実施の形態 次に本発明の第４の実施の形態について図７により説明
する。図７に示す第４の実施の形態は、ボイラユニット
１１からの供給管４８を遠心薄膜乾燥機６へ接続してボ
イラユニット１１からの蒸気により遠心薄膜乾燥機６の
伝熱胴２１を加熱するとともに、遠心薄膜乾燥機６から
の蒸気を回転乾燥機７へ連結管５０で導いたものであ
る。回転乾燥機７からの蒸気は戻り管４９によりボイラ
ユニット１１へ戻される。

【００４０】他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施
の形態と略同一である。図７において、図１乃至図４に
示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００４１】本実施の形態によれば、汚泥を最初に脱水
乾燥させるとともに脱水のために大きな熱エネルギが必
要な遠心薄膜乾燥機６へボイラユニット１１からの蒸気
を供給し、その後遠心薄膜乾燥機６からの蒸気を熱エネ
ルギをあまり必要としない回転乾燥機７へ供給するの
で、蒸気の熱エネルギを効率的に利用することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、付着性が
低く取扱いが容易な粒状の脱水汚泥を容易かつ確実に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示す全体系統図。

【図２】遠心薄膜乾燥機の構造図。

【図３】図２のＥ−Ｅ線断面図。

【図４】乾燥機内部の乾燥汚泥の形状変化を示す説明
図。

【図５】本発明の第２実施の形態を示す全体系統図。

【図６】本発明の第３実施の形態を示す全体系統図。

【図７】本発明の第４実施の形態を示す全体系統図。

【符号の説明】

１ 原汚泥 ５ 遠心濃縮機 ６ 遠心薄膜乾燥機 ７ 伝熱受熱型回転乾燥機 ８ 冷却洗浄器 ９ 脱臭装置 １１ ボイラユニット １２ 乾燥汚泥 １５ 焼却・溶融炉 １６ 排熱回収ボイラ ４２ 石灰 ４３ ミキサ ４５ 石灰 ４６ ミキサ

フロントページの続き (72)発明者 河 内 恭 三 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 3L113 AA04 AB05 AC05 AC15 AC16 AC21 AC36 AC45 AC46 AC48 AC49 AC56 AC57 AC62 AC63 AC68 AC76 AC79 AC83 AC87 BA37 CA02 DA02 DA05 DA10 DA14 DA19 4D059 AA03 BB01 BB04 BD11 BD12 BD17 BD22 BD24 BD26 BD32 BE38 BE54 BJ00 BK09 CA06 CA14 CA16 CB04 DA04 DA05 EB01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汚泥が投入される伝熱胴と、汚泥を伝熱胴
   内に引延ばすブレードを有し伝熱胴内に回転自在に配置
   された主軸とを有する遠心薄膜乾燥機と、 遠心薄膜乾燥機の下流側に配置され、汚泥が投入される
   回転ドラムと、回転ドラムの内面に設けられた伝熱管と
   を有する回転乾燥機と、 を備えたことを特徴とする汚泥乾燥処理装置。
2. 【請求項２】遠心薄膜乾燥機の上流側に、汚泥を遠心濃
   縮する遠心濃縮機を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の汚泥乾燥処理装置。
3. 【請求項３】遠心濃縮機と遠心薄膜乾燥機との間に、汚
   泥中に生石灰または消石灰を混入する石灰混入装置を設
   けたことを特徴とする請求項２記載の汚泥乾燥処理装
   置。
4. 【請求項４】遠心薄膜乾燥機と回転乾燥機との間に、汚
   泥中に生石灰または消石灰を混入する石灰混入装置を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の汚泥乾燥処理装
   置。
5. 【請求項５】請求項１記載の汚泥乾燥処理装置を用いた
   処理方法において、 遠心薄膜乾燥機により汚泥を脱水乾燥させて、汚泥の含
   水率を３５〜６５重量％とする工程と、 遠心薄膜乾燥機からの汚泥を更に回転乾燥機により脱水
   乾燥させる工程と、 を備えたことを特徴とする汚泥乾燥処理方法。