JP2020044482A - Sludge treatment system and sludge treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、汚泥を処理する汚泥処理システム及び汚泥処理方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sludge treatment system for treating sludge and a sludge treatment method.
従来、汚泥処理システムは、水分を含んだ汚泥を脱水機にて機械的に脱水して脱水汚泥とし、乾燥機で脱水汚泥に熱を加えて乾燥させて乾燥汚泥とする。乾燥汚泥はさらに、焼却炉で焼却する場合もある。脱水機としては、汚泥を加温しながら脱水するものが知られている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a sludge treatment system mechanically dehydrates sludge containing water into a dehydrated sludge by a dehydrator, and applies heat to the dehydrated sludge to dry the sludge by a dryer. Dry sludge may also be incinerated in an incinerator. As a dehydrator, a device that dehydrates sludge while heating it is known (for example, Patent Document 1).
このような加温脱水を行う脱水機を採用した汚泥処理システムでは、脱水機で脱水汚泥の含水率を低くできるので、後段の乾燥機や焼却炉に必要な熱エネルギを低く抑えることができる。しかしながら、このような汚泥処理システムでは、脱水機にて汚泥に加温するための熱エネルギが必要になる。 In a sludge treatment system that employs a dehydrator that performs such heating and dehydration, the water content of the dehydrated sludge can be reduced by the dehydrator, so that the heat energy required for a subsequent dryer or incinerator can be reduced. However, such a sludge treatment system requires heat energy to heat sludge with a dehydrator.
一方、乾燥機では、例えば、脱水汚泥に熱風を直接接触させて脱水汚泥から水分を蒸発させることで、脱水汚泥を乾燥させるが、この熱風には、乾燥機において乾燥した汚泥の粉塵が混ざり、悪臭を帯びるため、大気中に排気をする前に排気処理(浄化処理)を行うことが必要となる。また、この熱風は高温で多量の水分を保持しているため、排気をする前に冷却して除湿する必要がある。 On the other hand, in the dryer, for example, the dewatered sludge is dried by directly contacting hot air with the dewatered sludge and evaporating the moisture from the dewatered sludge. Since it has a bad smell, it is necessary to perform an exhaust treatment (purification treatment) before exhausting to the atmosphere. In addition, since the hot air retains a large amount of water at a high temperature, it is necessary to cool and dehumidify the air before exhausting.
本発明に関連する先行技術として、以下の先行技術がある。 Prior arts related to the present invention include the following prior arts.
本発明は、汚泥処理システム全体で消費する熱エネルギを低く抑えながら、乾燥機からの排気を処理するための負荷を軽減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the load for treating exhaust gas from a dryer while keeping the heat energy consumed in the entire sludge treatment system low.
本発明の一態様の汚泥処理システムは、有機性汚泥を処理する汚泥処理システムであって、前記有機性汚泥を温水、蒸気の少なくともいずれか一つで間接加熱しながら脱水して脱水汚泥を排出する脱水機と、前記脱水汚泥を蒸気で間接加熱しながら乾燥汚泥を排出し、蒸発させた水分を熱風で押し出す乾燥機と、を備えた構成を有している。 A sludge treatment system according to one embodiment of the present invention is a sludge treatment system for treating organic sludge, in which the organic sludge is dewatered by indirect heating with at least one of hot water and steam to discharge dehydrated sludge. And a dryer that discharges the dried sludge while indirectly heating the dewatered sludge with steam and extrudes the evaporated water with hot air.
この構成により、脱水機で加温脱水を行うので脱水汚泥の含水率を低くすることができるため、乾燥機ではより少ない蒸気を用いた間接加熱によって汚泥を乾燥でき、汚泥処理システム全体で消費する熱エネルギを低く抑えることができる。また、乾燥機における加熱を間接加熱とするので、直接加熱に比べて風量を抑えることができ、熱風の排気に対する排気処理の負荷を軽減できる。 With this configuration, since the dewatering is performed by heating and dewatering, the moisture content of the dewatered sludge can be reduced, so that the sludge can be dried by indirect heating using less steam in the dryer, and is consumed by the entire sludge treatment system. Thermal energy can be kept low. In addition, since the heating in the dryer is indirect heating, the air volume can be reduced as compared with the direct heating, and the load of the exhaust process on the exhaust of the hot air can be reduced.
上記の汚泥処理システムにおいて、前記乾燥機の前記間接加熱に用いた前記蒸気のドレイン水を前記脱水機の前記間接加熱のための前記温水として用いてよい。 In the above-described sludge treatment system, the steam drain water used for the indirect heating of the dryer may be used as the hot water for the indirect heating of the dehydrator.
この構成により、脱水機における加温脱水に必要な熱エネルギを乾燥機の廃熱を利用して確保できるので、汚泥処理システム全体で消費する熱エネルギをより低く抑えることができる。 With this configuration, the heat energy required for heating and dehydrating in the dehydrator can be secured by using the waste heat of the dryer, so that the thermal energy consumed in the entire sludge treatment system can be further reduced.
上記の汚泥処理システムにおいて、前記乾燥機からの前記熱風の排気を前記脱水機に導入して、前記脱水機にて前記有機性汚泥と接触させてよい。 In the above-described sludge treatment system, the exhaust of the hot air from the dryer may be introduced into the dehydrator, and may be brought into contact with the organic sludge by the dehydrator.
この構成により、乾燥機からの熱風の排気は、脱水機内で流速が落ちるため粉塵が回収されるとともに、冷却される。よって、熱風の排気に対する排気処理の負荷を軽減できる。 With this configuration, the exhaust of hot air from the dryer has a reduced flow velocity in the dehydrator, so that dust is collected and cooled. Therefore, the load of the exhaust processing for the exhaust of the hot air can be reduced.
本発明によれば、汚泥処理システム全体で消費する熱エネルギを低く抑えることができるとともに、熱風の排気に対する排気処理の負荷を軽減できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while the heat energy consumed by the whole sludge processing system can be suppressed low, the load of the exhaust processing with respect to the exhaust of hot air can be reduced.
以下、本発明の実施の形態の乾燥装置及びそれを含む乾燥システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。 Hereinafter, a drying apparatus according to an embodiment of the present invention and a drying system including the same will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example in which the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted.
図1は、本発明の実施の形態の汚泥処理システムの全体構成を示す概略図である。汚泥処理システム100は、水処理設備10から出た汚泥や廃棄物処理設備から出た廃棄物を処理する。本実施の形態の汚泥処理システム100が処理対象とするのは有機廃棄物の汚泥(以下、「有機汚泥」という。)である。汚泥処理システム100は、消化槽20と、ボイラ30や発電機90と、濃縮器40と、脱水機50と、乾燥機60と、焼却炉70と、排気処理機80とを備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire configuration of a sludge treatment system according to an embodiment of the present invention. The
図1において、斜線格子縞でハッチングされた矢印は汚泥の流れを示しており、右上がり斜線のハッチングで示された矢印は熱風の流れを示しており、ドット柄のハッチングで示された矢印は蒸気の流れを示している。 In FIG. 1, the arrows hatched with diagonal grids indicate the flow of sludge, the arrows shown with diagonal hatching rising to the right indicate the flow of hot air, and the arrows shown with dot pattern hatching are steam. It shows the flow.
汚泥は、各工程を経ることで状態が変化し、以下の説明では状態が変化した汚泥にそれぞれの名称を付して呼ぶが(消化汚泥、濃縮汚泥、脱水汚泥、乾燥汚泥)、状態にかかわらず「汚泥」ないし「有機汚泥」とも呼ぶこともある。また、熱風についても、状態が変化する(温度が下がる)ことでその呼び名が変わるが、状態にかかわらず「熱風」とも呼ぶこともある。蒸気についても同様に、各工程を経てその状態が変化する(温度が下がる)ことで呼び名が変わるが、状態にかかわらず「蒸気」と呼ぶこともある。 Sludge changes its state through each process, and in the following description, sludge whose state has changed will be referred to with respective names (digested sludge, concentrated sludge, dewatered sludge, dried sludge). It is also called "sludge" or "organic sludge". Also, the name of the hot air changes when the state changes (the temperature decreases), but it may also be called “hot air” regardless of the state. Similarly, the name of steam changes as its state changes (decreases in temperature) through each process, but may be referred to as "steam" regardless of the state.
(汚泥の処理工程)
水処理設備10から排出された有機汚泥は、まず、消化槽20に投入される。消化槽20は、有機汚泥に対してメタン発酵による消化処理を行う。消化槽20にはボイラ30や発電機90から熱が供給される。消化槽20の消化処理で発生したメタンガスはボイラ30に送られる。ボイラ30や発電機90は消化槽20から送られてきたメタンガスを燃焼して熱を発生する。
(Sludge treatment process)
The organic sludge discharged from the water treatment facility 10 is first put into the
消化槽20における消化処理を経た消化汚泥は、濃縮器40に投入される。濃縮器40は、消化汚泥を濃縮して濃縮汚泥とする。この濃縮器40では、濃縮汚泥に対してポリマを添加する。
The digested sludge that has undergone the digestion treatment in the
濃縮汚泥は脱水機50に導入される。脱水機50は、円筒形状のスクリーン51と、その内部で回転するスクリュー52とを備えたスクリュープレス方式の脱水機である。スクリーン51には、下流側のスクリーン51の一部を覆う加温ジャケット53が設けられる。スクリュー52は、円筒形のスクリュー本体とその周囲に設けられた螺旋形状の羽根(螺旋羽根)とからなる。
The concentrated sludge is introduced into the
スクリュー52及び加温ジャケット53は、内部を流通する温水によって温められる。スクリュー52については、温水はスクリュー本体から螺旋羽根の内部にまで流れて、スクリュー本体及び螺旋羽根を加温する。汚泥は、スクリュー52のスクリュー本体及び螺旋羽根の表面(伝熱面)と接触することで加温され、加温ジャケット53が設けられた位置では、加温ジャケット53からスクリーン51を介して伝熱されて加温される。
The
また、脱水機50内部には、温風が吹き入れられる。温風の温度は80℃程度である。温風は、脱水機50内で汚泥と接触して脱水機50外に排気される。このように、汚泥は、スクリュー52及び加温ジャケット53によって間接的に加温され、かつ温風によって直接的に加温されながら、スクリーン51とスクリュー52とによるスクリュープレスによって圧縮される。これにより、汚泥からは容易に水分が分離し、汚泥の含水率は低下する。脱水工程を経た脱水汚泥の含水率は、65%〜85%程度である。
Hot air is blown into the
脱水汚泥は、乾燥機60に投入される。乾燥機60は、2つのパドル付きシャフト61が、互いのパドルが軸方向に重なり合うように、軸方向にずらして設けられている。パドル付きシャフト61は、円筒形のシャフト本体とその周囲に設けられたパドルとからなる。このパドル及びシャフトの内部には蒸気が導入されて、パドル付きシャフト61はこの蒸気によって加熱される。汚泥は、パドル付きシャフト61のパドル及びシャフトの表面(伝熱面)と接触することで加熱される。乾燥機60に供給される蒸気の温度は、169℃(0.7MPa)〜151℃(0.4MPa)程度である。
The dewatered sludge is supplied to the
また、乾燥機60内部には熱風が吹き入れられる。熱風の温度は、100℃程度である。乾燥機60内部の汚泥は、パドル付きシャフト61からの間接的な加熱を受けて加熱されて、水分が蒸発する。蒸発した水分は、熱風で押し出される。乾燥工程を経た乾燥汚泥の含水率は、例えば、30%程度であってよく、乾燥汚泥の温度は100℃程度である。
Hot air is blown into the
乾燥汚泥は、焼却炉70に投入される。焼却炉70は、乾燥汚泥を焼却する。 The dried sludge is put into the incinerator 70. The incinerator 70 incinerates the dried sludge.
(熱風の流れ)
上述のように、乾燥機60には、熱風が供給される。熱風は、乾燥機60内で汚泥と接触して汚泥から蒸発した水分を吸収して、乾燥機60から排気されることで、汚泥を乾燥させる。乾燥機60での乾燥に用いられた熱風は、乾燥機60内で汚泥に直接接触することで、悪臭を帯び、乾燥した汚泥の粉塵が混入する。また、この熱風は汚泥に接触することである程度冷却されるが、排気段階でまだ80℃程度であり、高温である。
(Flow of hot air)
As described above, the
したがって、通常は、乾燥機60からの排気は、排気を脱臭、除塵する機能を有するウェットスクラバ等の排気処理機を通して大気に排出される。これに対して、本実施の形態の汚泥処理システム100では、乾燥機60からの排気を脱水機50に送気して汚泥に積極的に接触させた後に排気処理機80に送気する。
Therefore, normally, the exhaust gas from the
排気処理機80は、ウェットスクラバであり、脱水機50からの排気に対して、脱臭、除塵の処理を行う。排気は、脱臭及び除塵の処理過程で冷却される。排気処理機80で排気処理を受けた排気は、大気に放出される。
The
乾燥機60にて水分の排出に用いられた熱風は、ある程度温度が下がって温風となった状態で脱水機50内部に導入される。脱水機50に供給された温風は、脱水機50内で汚泥と接触する。これにより、脱水機50内の汚泥は加温され、温風は冷却される。また、温風に含まれる粉塵は、汚泥に捕捉される。
The hot air used for discharging the moisture in the
このように、脱水機50は、乾燥機60から排出された温風に対して、除塵及び冷却を行って排気処理機80に排出する。したがって、排気処理機80の前段で脱水機50が乾燥機60からの排気に対してある程度除塵、冷却を行うので、排気処理機80による排気処理のための負荷を軽減できる。また、乾燥機60から排出される温風を脱水機50に導入して汚泥の加温に用いるので、省エネルギとなる。
Thus, the
なお、脱水機50にて除塵、冷却の処理が行われるので、排気処理機80は、脱臭機能のみを有するものであってもよい。
In addition, since the processes of dust removal and cooling are performed in the
(蒸気の流れ)
上述のように、乾燥機60のパドル付きシャフト61の内部には、蒸気が供給される。パドル付きシャフト61は蒸気によって加熱される。汚泥は、パドル付きシャフト61の伝熱面に接触することで、加熱されて乾燥する。このように、パドル付きシャフト61の内部を流通して汚泥の間接加熱に用いられた蒸気は、温水となってドレイン水として乾燥機60から排出される。以下では、上記がドレイン水としての温水として排出される例を説明する。乾燥機60から排出される温水の温度は、169℃(0.7MPa)〜151℃(0.4MPa)程度である。ドレイン水はそのまま脱水機の内部に供給する場合もあれば、大気圧(0.1MPa以下)まで圧力を低下させ、100℃以下として脱水機50の内部へ供給する場合がある。ドレイン水の温度は、希釈して100℃以下に調整してもよい。
(Steam flow)
As described above, steam is supplied to the inside of the shaft 61 with the paddle of the
乾燥機60から排出された蒸気のドレイン水は、脱水機50のスクリュー52の内部に供給される。スクリュー52は、このドレイン水(温水)によって加温される。汚泥は、スクリュー52の伝熱面に接触することで加温され、脱水が促される。このように、汚泥の間接加温に用いられた温水は、脱水機50から排出される。
The steam drain water discharged from the
図2は、本発明の実施の形態の脱水機50と乾燥機60との関係を模式的に示した図である。汚泥は、脱水機50に投入されて、脱水工程を経て脱水汚泥として排出される。脱水汚泥は乾燥機60に投入され、乾燥工程を経て乾燥汚泥として乾燥機60から排出される。乾燥機60のパドル付きシャフト61には蒸気が供給されて、パドル付きシャフト61を加熱し、乾燥機60からドレイン水として排出される。乾燥機60から排出されたドレイン水(温水)は、脱水機50のスクリュー52に供給されて、スクリュー52を加温して脱水機50から排出される。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a relationship between the dehydrator 50 and the
乾燥機60には熱風が供給される。乾燥機60にて汚泥の直接加熱に用いられた熱風は温風となって乾燥機60から排気されて脱水機50に供給される。脱水機50では、温風と汚泥とを積極的に接触させて、汚泥を直接加温する。温風に含まれる粉塵は、脱水機50内で汚泥と接触することで汚泥に捕捉される。脱水機50から排出された温風は排気処理機80に送気される。排気処理機80は、脱水機50からの排気に対して排気処理を行って、大気中に排出する。
Hot air is supplied to the
このように、本実施の形態の汚泥処理システム100では、乾燥機60で間接加熱に用いた蒸気の排水を脱水機50での間接加温にも用い、かつ、乾燥機60で直接加熱に用いた温風を脱水機50で直接加温にも用いる。よって、乾燥機60にて排出される熱エネルギを有効に活用にして脱水機50における加温脱水を行うことができる。また、乾燥機60での直接加熱に用いられた汚泥の粉塵を含む温風を脱水機50にて汚泥と接触させるので、脱水機50でこの温風の除塵及び冷却を行うことができ、排気処理機80の排気処理の負荷を軽減できる。
Thus, in the
なお、乾燥機60で用いた熱風を脱水機50で再利用すること、及び乾燥機60で用いた蒸気を脱水機50で再利用すること(即ち、乾燥機60の廃熱を脱水機50で利用すること)は必須ではなく、この場合、脱水機50の間接加熱に(温水の代わりに)蒸気を用いてもよい。
The hot air used in the
図3は、このような変形例の汚泥処理システム100における脱水機50と乾燥機60との関係を模式的に示した図である。この例では、乾燥機60に供給された熱風は、乾燥機60から排出されてそのまま排気処理機80に送気される。排気処理機80では、排気に対して脱臭、除塵、及び冷却を行って、大気中に放出する。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the dehydrator 50 and the
乾燥機60のパドル付きシャフト61には、蒸気が供給される。脱水機50のスクリュー52及び加温ジャケット53にも蒸気が供給される。この例では脱水機50における汚泥の加温に乾燥機60のドレイン水を利用しない。この変形例は、脱水機50に供給する蒸気の温度及び量を任意に調整して、脱水機50における汚泥の加温の程度を任意に調整することができる点で、上記の実施の形態より有利である。
Steam is supplied to the shaft 61 with paddles of the
以上のように、本実施の形態及びその変形例の汚泥処理システム100では、脱水機50及び乾燥機60のいずれにおいても汚泥を間接的に加温ないし加熱する。乾燥機60において、熱風による直接加熱のみで乾燥を行おうとすると、熱風の風量を大きくする必要がある。上述のように、乾燥に用いた熱風には乾燥汚泥の粉塵が含まれ、悪臭もするため、これを排気処理機で浄化してから大気に放出する必要があるが、熱風の風量を大きくすると、この排気処理の負荷が増加する。そこで、乾燥機60において間接加熱を用いることで、熱風の風量の増大を抑えることができる。
As described above, in the
また、有機性廃棄物の消化汚泥は粘性が高く凝集性が悪いため、ポリマを多く添加する傾向にある。乾燥機60に供給する汚泥(脱水汚泥)の含水率が高いと、汚泥は乾燥機60の間接加熱を行うシャフトやパドルの伝熱面に付着しやすくなる。本実施の形態及びその変形例では、脱水機50において加温脱水を行って脱水汚泥の含水率を低くするので、乾燥機60での伝熱面への付着を軽減できる。
Further, digested sludge of organic waste has a high viscosity and poor cohesiveness, so that a large amount of polymer tends to be added. If the water content of the sludge (dewatered sludge) supplied to the
本発明は、汚泥処理システム全体で消費する熱エネルギを低く抑えることができるとともに、熱風の排気に対する排気処理の負荷を軽減できるという効果を有し、汚泥を処理する汚泥処理システム等として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that the heat energy consumed in the entire sludge treatment system can be suppressed to a low level, and the load of the exhaust treatment on the exhaust of the hot air can be reduced, and is useful as a sludge treatment system for treating sludge. .
100…汚泥処理システム、10…水処理設備、20…消化槽、30…ボイラ、40…濃縮器、50…脱水機、51…スクリーン、52…スクリュー、53…加温ジャケット、60…乾燥機、61…パドル付きシャフト、70…焼却炉、80…排気処理機、90…発電機 100: Sludge treatment system, 10: Water treatment equipment, 20: Digestion tank, 30: Boiler, 40: Concentrator, 50: Dehydrator, 51: Screen, 52: Screw, 53: Heating jacket, 60: Dryer, 61: shaft with paddle, 70: incinerator, 80: exhaust treatment machine, 90: generator
Claims (4)
前記有機性汚泥を温水、蒸気の少なくともいずれか一つで間接加熱しながら脱水して脱水汚泥を排出する脱水機と、
前記脱水汚泥を蒸気で間接加熱しながら乾燥汚泥を排出し、蒸発させた水分を熱風で押し出す乾燥機と、
を備えた、汚泥処理システム。 A sludge treatment system for treating organic sludge,
A dehydrator that discharges the dewatered sludge by dewatering the organic sludge while indirectly heating with at least one of hot water and steam,
A dryer that discharges the dried sludge while indirectly heating the dewatered sludge with steam, and extrudes the evaporated water with hot air,
Sludge treatment system with
前記有機性汚泥を温水、蒸気の少なくともいずれか一つで間接加熱しながら脱水して脱水汚泥を排出する工程と、
前記脱水汚泥を蒸気で間接加熱しながら乾燥汚泥を排出し、蒸発させた水分を熱風で押し出す工程と、
を含む、汚泥処理方法。 A sludge treatment method for treating organic sludge,
The organic sludge is dewatered while indirectly heating with at least one of hot water and steam, and the dewatered sludge is discharged,
Discharging the dried sludge while indirectly heating the dehydrated sludge with steam, and extruding the evaporated water with hot air;
And a sludge treatment method.
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