JP2020075216A - Sludge dewatering method - Google Patents

Abstract

To provide a sludge dewatering method using an indirect heating dehydrator, possible to effectively reduce a water content of a dehydrated cake, thereby solving a problem of sludge leaking from the dehydrator.SOLUTION: There is provided a sludge dewatering method, including: mixing sludge with a polymer flocculant to coagulate; then, concentrating the sludge that has coagulated; adding an organic coagulant to the sludge after concentration; and carrying out mechanical dewatering while heating the sludge added with the organic coagulant by indirect heating method.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、汚泥の脱水方法に、とりわけ、汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、濃縮し、さらに有機凝結剤を添加した後に、間接加熱方式で加熱しながら機械脱水する脱水方法に関する。   The present invention relates to a method for dehydrating sludge, in particular, dehydration in which sludge is mechanically dehydrated while being heated by an indirect heating method after being mixed with a polymer flocculant to coagulate, then concentrated, and further added with an organic coagulant. Regarding the method.

下水汚泥の脱水及び脱水汚泥の焼却等の処理を含む下水汚泥処理においては、省エネルギーや創エネルギーが可能な処理方法が求められるが、脱水処理における脱水効果が低く、脱水処理によって得られる脱水汚泥（脱水ケーキともいう。）の含水率が高いと、その後の脱水汚泥の乾燥や焼却処理等での脱水汚泥中の水分を蒸発させるために大きなエネルギーを要し、省エネルギーや創エネルギーが可能な処理方法とならない。   In sewage sludge treatment including treatments such as dehydration of sewage sludge and incineration of dehydrated sludge, a treatment method capable of energy saving and energy generation is required, but the dehydration effect in the dehydration treatment is low and the dehydrated sludge obtained by the dehydration treatment ( (Also referred to as dehydrated cake.) Has a high water content, a large amount of energy is required to evaporate the water in the dehydrated sludge during subsequent drying or incineration of the dehydrated sludge, and a treatment method capable of energy saving and energy creation. Not

脱水ケーキの含水率を低下させる手段として、脱水対象汚泥を高分子凝集剤で凝集させた後、凝集汚泥を間接加熱方式で加熱しながらスクリュープレス方式又はベルトプレス方式の脱水部で脱水する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。   As a means of reducing the water content of the dehydrated cake, after aggregating the sludge to be dehydrated with a polymer flocculant, a method of dehydrating with a screw press system or a belt press system dehydration unit while heating the agglomerated sludge with an indirect heating system is available. It has been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3).

これらの方法によると汚泥は加熱されて温度が上昇し、含有する液体の粘度が低下することで脱水しやすい状態となり、脱水効率を高めることで脱水ケーキの含水率が低下できるというものである。   According to these methods, the sludge is heated and its temperature rises, and the viscosity of the liquid contained in the sludge decreases, so that the sludge is easily dehydrated. By increasing the dehydration efficiency, the water content of the dehydrated cake can be reduced.

特開昭５０−１５４６号公報JP-A-50-1546 特開昭５９−１５４２００号公報JP-A-59-154200 特開２０１２−１８７４４９号公報JP2012-187449A 特開平１１−３２０１９２号公報JP-A-11-320192

ところでまた、スクリュー軸をその軸芯方向に移動させるスクリュー軸の軸芯方向位置変更装置を設けたスクリュープレス脱水機が開発されている（例えば特許文献４）。このタイプの脱水機は軸移動時に脱水機中の汚泥に圧縮する大きな圧力がかかる為、軸を加熱して脱水すると脱水機中の汚泥粘度の低下に伴いスクリーン孔から汚泥が漏れたり、排出口から押し出されたりして結果的に含水率が低下しなくなるという問題が有った。   By the way, a screw press dehydrator provided with a device for changing the axial direction of the screw shaft for moving the screw shaft in the axial direction has been developed (for example, Patent Document 4). This type of dehydrator applies a large amount of pressure to the sludge in the dehydrator when the shaft is moved, so if the shaft is heated and dehydrated, the viscosity of the sludge in the dehydrator will decrease and the sludge will leak from the screen holes or the discharge port. There is a problem that the water content does not decrease as a result of being extruded from.

また他方、ベルトプレス脱水機の場合には圧搾部で汚泥のサイドリークを発生させるという問題があった。   On the other hand, in the case of the belt press dewatering machine, there was a problem that a side leak of sludge was generated in the pressing section.

本発明者らは上述の問題を解決することを目的として鋭意検討した結果、高分子凝集剤で凝集させた汚泥を濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加することで、脱水時のトラブルが無く加熱しながらの脱水が可能であることを見出した。   As a result of intensive studies aimed at solving the above-mentioned problems, the present inventors concentrated sludge coagulated with a polymer coagulant, and added an organic coagulant to the sludge after concentration, thereby removing It was found that dehydration is possible while heating without any trouble.

即ち、本発明は、汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、凝集させた汚泥を濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加し、有機凝結剤が添加された汚泥を間接加熱方式で加熱しながら機械脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法に関する。   That is, the present invention, after mixing the sludge with the polymer coagulant to coagulate, concentrate the coagulated sludge, add an organic coagulant to the sludge after concentration, the sludge to which the organic coagulant was added. The present invention relates to a sludge dewatering method characterized by mechanically dehydrating while heating by an indirect heating method.

また、本発明の好ましい態様は、有機凝結剤がｐＨ４のカチオン度が５ｍｅｑ/ｇ以上であることを特徴とする。   A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the organic coagulant has a cation degree at pH 4 of 5 meq / g or more.

さらにまた、本発明の好ましい態様は、脱水がスクリュープレス脱水機又はベルトプレス脱水機を用いることを特徴とする。   Furthermore, a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the dehydration uses a screw press dehydrator or a belt press dehydrator.

また本発明の別の態様は、汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、凝集させた汚泥を濃縮装置で濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加し、有機凝結剤が添加された汚泥を間接加熱方式で加熱しながら脱水機で脱水する汚泥脱水システムにも関する。   Another aspect of the present invention is to mix sludge with a polymer coagulant to cause coagulation, concentrate the coagulated sludge with a concentrator, and add an organic coagulant to the condensed sludge to form an organic coagulant. It also relates to a sludge dewatering system in which the sludge added with is dehydrated by a dehydrator while being heated by an indirect heating method.

本発明においては、高分子凝集剤としては公知のカチオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤を使用することが可能である。   In the present invention, a known cationic polymer flocculant or amphoteric polymer flocculant can be used as the polymer flocculant.

カチオン系高分子凝集剤を構成するカチオン性モノマーは、例えば中和塩、あるいは四級化物である。以下のような各種のアクリレートモノマーまたはメタクリレートモノマー、各種のアクリルアミド化合物またはメタクリルアミド化合物、これらの中和塩、あるいは四級化物が挙げられる。   The cationic monomer that constitutes the cationic polymer flocculant is, for example, a neutralized salt or a quaternized compound. The following various acrylate or methacrylate monomers, various acrylamide compounds or methacrylamide compounds, neutralized salts thereof, or quaternized compounds can be mentioned.

アクリレート、メタクリレートモノマーとしては、例えば以下のようなものが挙げられる。すなわち、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレートなどを挙げることができる。   Examples of the acrylate and methacrylate monomers include the following. That is, dimethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n-propylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, Diisopropylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-sec-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate Or, methacrylate, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate and the like can be mentioned.

アクリルアミドまたはメタクリルアミド化合物としては、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミドなどを挙げることができる。   As the acrylamide or methacrylamide compound, dimethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-propylamino (methyl, ethyl, (Propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diisopropylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-sec-butyl Mention may be made of amino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide and the like.

上記の中和塩としては、ハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる塩を挙げることができる。四級化物としては、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられる。   Examples of the neutralizing salt include salts with hydrogen halide, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid and the like. Examples of the quaternary compound include alkyl halides, benzyl halides, quaternary compounds with dimethylsulfate, diethylsulfate and the like.

次に両性高分子凝集剤は、分子内にビニル系カチオン性モノマー単位、ビニル系アニオン性モノマー単位及びビニル系ノニオン性モノマー単位を共重合してなる重合体を挙げることができる。アニオン性モノマーあるいはノニオン性モノマーと共重合するビニル系カチオン性モノマーとしては、既に上記列挙した中和塩、あるいは四級化物などが挙げられる。これらのビニル系カチオン性モノマーは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。   Next, the amphoteric polymer flocculant may be a polymer obtained by copolymerizing a vinyl cationic monomer unit, a vinyl anionic monomer unit and a vinyl nonionic monomer unit in the molecule. Examples of the vinyl-based cationic monomer that is copolymerized with the anionic monomer or the nonionic monomer include the neutralizing salts and quaternized compounds already listed above. These vinyl-based cationic monomers may be used alone or in combination of two or more.

ビニル系アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタアクリルアミドエタンスルホン酸、２−メタアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタクリロイルオキエタンスルホン酸、３−メタアクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタアクリロイルオキシブタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属塩またはアンモニウム塩が例示される。これらのアニオン性モノマーは１種用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。   As the vinyl-based anionic monomer, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamidoethanesulfonic acid, 2- Acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2-methacrylamidoethanesulfonic acid, 2-methacrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acryloyloxyethanesulfonic acid, 3-acryloyloxypropanesulfonic acid, 4-acryloyloxybutane Examples thereof include sulfonic acid, 2-methacryloyl oxyethane sulfonic acid, 3-methacryloyloxypropane sulfonic acid, 4-methacryloyloxybutane sulfonic acid and metal salts or ammonium salts of these alkali metals and alkaline earth metals. These anionic monomers may be used alone or in combination of two or more.

共重合するビニル系ノニオン性モノマーとしては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクロニトリル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。   Examples of the vinyl-based nonionic monomer to be copolymerized include (meth) acrylamide, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylonitrile, and vinyl acetate. Among them, acrylamide is particularly preferable.

両性高分子凝集剤は、前記のカチオン系高分子凝集剤と任意の割合で混合して使用することが可能である。   The amphoteric polymer flocculant can be used by mixing it with the above-mentioned cationic polymer flocculant in an arbitrary ratio.

本発明における高分子凝集剤は水に溶解した水溶液として脱水処理に用いられる。水溶液の濃度は特に限定されないが、通常０．０５〜０．８％である。   The polymer flocculant in the present invention is used for dehydration treatment as an aqueous solution dissolved in water. The concentration of the aqueous solution is not particularly limited, but is usually 0.05 to 0.8%.

高分子凝集剤の汚泥への添加率は汚泥の性状により異なるが、汚泥中の固形物に対して概ね０．２〜３％である。   The addition rate of the polymer coagulant to the sludge varies depending on the properties of the sludge, but is generally 0.2 to 3% with respect to the solid matter in the sludge.

高分子凝集剤の添加に先立って、消臭剤あるいは古紙や繊維などの脱水助剤などが添加されていても良い。   Prior to the addition of the polymer flocculant, a deodorant or a dehydrating aid such as used paper or fiber may be added.

本発明においては上記の高分子凝集剤で凝集させた汚泥を濃縮凝集させた汚泥を濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加する。   In the present invention, the sludge obtained by concentrating the sludge aggregated with the above-mentioned polymer coagulant is concentrated, and the organic coagulant is added to the sludge after concentration.

濃縮は公知の濃縮装置が適用可能である。ベルトプレス型脱水機では重力ろ過部で濃縮可能である。   For the concentration, a known concentration device can be applied. The belt press type dehydrator can be concentrated in the gravity filtration section.

濃縮後の汚泥のＴＳが２０〜１５０ｇ／Ｌになるように濃縮及び加圧脱水を行うことが好ましい。より好ましくは、濃縮後の汚泥ＴＳが４０〜１４０ｇ／Ｌになるようにすることである。ＴＳが２０ｇ／Ｌ未満である場合、含水率が高くなって後に添加される有機凝結剤の使用量が増える一方、ＴＳが１５０ｇ／Ｌを超えると添加される有機凝結剤の分散性・浸透性が低下する。   It is preferable to perform concentration and pressure dehydration so that TS of the sludge after concentration is 20 to 150 g / L. More preferably, the sludge TS after concentration should be 40 to 140 g / L. When TS is less than 20 g / L, the water content increases and the amount of the organic coagulant added later increases, while when TS exceeds 150 g / L, the dispersibility / permeability of the organic coagulant added. Is reduced.

濃縮部では、例えば濃縮汚泥濃度を４０ｇ／Ｌ以上とかなり高くするために濃縮時に圧搾力が加えられるので、濃縮部の前段階の凝集槽で添加した薬品による汚泥凝集力は低下しており、この状態で脱水部内で加熱しながら脱水すると、凝集が不十分な柔らかい汚泥を脱水することになり、脱水対象汚泥の含水率が低下しにくい。特に余剰汚泥や消化汚泥のような柔らかい汚泥では、加熱により凝集が崩れやすいが、有機凝結剤を加えることで、脱水部内での汚泥凝集力を再度高めることができ、加熱による脱水対象汚泥の含水率の低下の効果を大きくできる。   In the concentrating section, for example, the pressing force is applied at the time of concentrating in order to considerably increase the concentrated sludge concentration to 40 g / L or more, so the sludge cohesive force due to the chemicals added in the coagulation tank in the preceding stage of the concentrating section is reduced, When dehydration is performed while heating in the dehydration section in this state, soft sludge with insufficient aggregation is dehydrated, and the water content of the sludge to be dehydrated does not easily decrease. Especially in soft sludge such as excess sludge and digested sludge, coagulation tends to collapse due to heating, but by adding an organic coagulant, the sludge cohesive force in the dehydration section can be increased again, and the water content of the sludge to be dehydrated by heating can be increased. The effect of lowering the rate can be increased.

有機凝結剤としては、例えばポリアミン系、ジシアンジアミド、ポリジシアンジアミド系、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド系（「ポリＤＡＤＭＡＣ系」とも称する）、アミノ縮合系、メラミン酸コロイド系などから１種以上を選択して用いることができる。   As the organic coagulant, for example, one or more selected from polyamine-based, dicyandiamide, polydicyandiamide-based, polydiallyldimethylammonium chloride-based (also referred to as "polyDADMAC-based"), amino-condensed, melamic acid colloid-based, etc. are used. be able to.

より具体的には、ポリアルキルポリアミン、ポリエチレンイミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、エチレンジアミンエピクロルヒドリン重縮合物、メチロールメラミン酸コロイド、ジシアンジアミド・塩化アンモニウム・ホルムアルデヒド重縮合物、ポリエチレン・ポリアミン・ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジアルキルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物（特にジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物）、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドと二酸化イオウの共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドとアクリルアミドの共重合体、ジアリルアミン塩酸塩と二酸化イオウとの共重合体などから1種以上を用いることができる。   More specifically, polyalkylpolyamine, polyethyleneimine, diallyldimethylammonium chloride, ethylenediamine epichlorohydrin polycondensate, methylolmelamic acid colloid, dicyandiamide / ammonium chloride / formaldehyde polycondensate, polyethylene / polyamine / dimethylamine / epichlorohydrin polycondensate , Dialkylamine / epichlorohydrin polycondensate (especially dimethylamine / epichlorohydrin polycondensate), polyallylamine hydrochloride, polydiallylmethylamine hydrochloride, copolymer of diallyldimethylammonium chloride and sulfur dioxide, diallyldimethylammonium chloride and acrylamide One or more kinds of copolymers, copolymers of diallylamine hydrochloride and sulfur dioxide, and the like can be used.

有機凝結剤は、無希釈の原液での使用も可能である。ここで「原液」とは、例えば「有機凝結剤」として流通可能な液状製品（例：水溶液）のことであって、有機凝結剤成分（有機凝結剤として説明した上記化合物）に加え、水などの溶媒や任意の添加剤を含む場合もあり、具体的には有機凝結剤成分の含有量が１０質量％以上、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上であり、その含有量上限は例えば９０質量％、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。このような原液で使用した場合の脱水効果は高いが、粘度を低下させて脱水ケーキ内に含浸及び分散させやすくすると共に、希釈することにより容量を増やして均一分散させやすくする観点から、希釈液（水）で希釈後に、脱水ケーキに添加することが好ましい。ただし、希釈倍率が６０倍を超えると、希釈液中の水分量が増えるため、脱水ケーキの水分量を増加させてしまう恐れがある。   The organic coagulant can also be used as an undiluted stock solution. Here, the "stock solution" is, for example, a liquid product (eg, an aqueous solution) that can be distributed as an "organic coagulant", and in addition to the organic coagulant component (the above-mentioned compound described as the organic coagulant), water, etc. In some cases, the content of the organic coagulant component is 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more. The upper limit is, for example, 90% by mass, preferably 70% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less. Although the dehydration effect is high when used in such an undiluted solution, from the viewpoint of decreasing the viscosity to facilitate impregnation and dispersion in the dehydrated cake, and increasing the capacity by dilution to facilitate uniform dispersion, a diluent It is preferable to add it to the dehydrated cake after diluting with (water). However, if the dilution ratio exceeds 60 times, the amount of water in the diluting liquid increases, which may increase the amount of water in the dehydrated cake.

本発明において用いられる有機凝結剤は、ｐＨ４のカチオン度が５ｍｅｑ/ｇ以上、好ましくは７ｍｅｑ/ｇ以上のものである。   The organic coagulant used in the present invention has a cation degree at pH 4 of 5 meq / g or more, preferably 7 meq / g or more.

また、有機凝結剤の汚泥への添加率は、汚泥の性状により多少異なるが、汚泥中の固形物ＴＳに対して、概ね０．１質量％〜１０質量％であり、好ましくは、０．５質量％〜５質量％である。   Further, the addition rate of the organic coagulant to the sludge is somewhat different depending on the properties of the sludge, but is generally 0.1% by mass to 10% by mass, preferably 0.5% by mass with respect to the solid TS in the sludge. It is from 5% by mass to 5% by mass.

本発明の脱水方法は間接加熱装置が設置してあるスクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機に適用可能である。   The dehydration method of the present invention can be applied to a screw press dehydrator and a belt press dehydrator in which an indirect heating device is installed.

本発明の汚泥の脱水方法において用いられる脱水機は、汚泥を濃縮して濃縮汚泥を生成する第１の濃縮部と、前記第１の濃縮部にて生成された前記濃縮汚泥を脱水対象汚泥として受けて、前記脱水対象汚泥を間接加熱方式で加熱しながらスクリュープレス方式又はベルトプレス方式で脱水する脱水部とを備えた構成を有している。   The dehydrator used in the sludge dewatering method of the present invention includes a first concentration unit that concentrates sludge to generate concentrated sludge, and the concentrated sludge generated in the first concentration unit as sludge to be dehydrated. A dehydrating unit that receives and dehydrates the sludge to be dehydrated by the screw press method or the belt press method while heating the sludge to be dehydrated by the indirect heating method.

この構成により、脱水部において汚泥が加熱されながら脱水されるので、汚泥の保水力が低下して濾液が分離しやすくなり、脱水された汚泥（脱水汚泥）の含水率を低くすることができる。また、脱水による濾液（脱水濾液）の多くは加熱が完了しない段階で速やかに汚泥から分離できるため、脱水濾液に余計な熱エネルギーを使用することを防止できる。また、第１の濃縮部にて汚泥の濃度を高くして、加熱する汚泥量を減少させてから、脱水部にて加熱しながら脱水を行うので、脱水部における汚泥の温度を所望の温度にまで加熱するための熱エネルギー（加熱エネルギー）を低く抑えることができる。さらに、脱水部にて汚泥を加熱するのに間接加熱方式を採用するので、温水等の熱媒を利用して汚泥を加熱ができる。また、脱水部における脱水方式として、スクリュープレス方式又はベルトプレス方式を採用するので、加熱しながらの脱水を容易に実現できる。なお、第１の濃縮部と脱水部は、一体的に構成されてもよいし、別体で構成されてもよい。   With this configuration, the sludge is dehydrated while being heated in the dehydration section, so that the water retention capacity of the sludge is reduced, the filtrate is easily separated, and the water content of the dehydrated sludge (dehydrated sludge) can be lowered. Further, most of the filtrate obtained by dehydration (dehydrated filtrate) can be promptly separated from the sludge at the stage where heating is not completed, and therefore it is possible to prevent use of extra heat energy for the dehydrated filtrate. In addition, since the sludge concentration is increased in the first concentrating unit to reduce the amount of sludge to be heated, the sludge is dehydrated while being heated in the dehydrating unit. The heat energy (heating energy) for heating up to can be suppressed low. Furthermore, since the indirect heating method is used to heat the sludge in the dehydration section, it is possible to heat the sludge using a heating medium such as hot water. Further, since a screw press system or a belt press system is adopted as a dehydration system in the dehydration section, dehydration while heating can be easily realized. The first concentrating unit and the dehydrating unit may be configured integrally or separately.

前記脱水部においては、前記脱水部で脱水して得られた脱水汚泥の温度が４５℃以上１００℃未満のいずれかの温度となるように、前記脱水対象汚泥を加熱してよい。   In the dewatering section, the sludge to be dewatered may be heated such that the temperature of the dewatered sludge obtained by dewatering in the dewatering section is any temperature between 45 ° C and less than 100 ° C.

上記の加熱エネルギーが、乾燥や焼却処理における脱水汚泥中の水分を蒸発させるのに要する熱エネルギーのうちの脱水汚泥の含水率を低くしたことで低減できる分を上回ってしまうと、脱水システム全体としては省エネルギーを達成できないが、上記の構成により、そのような状況が生じる可能性を小さくできる。   If the heating energy exceeds the amount that can be reduced by lowering the water content of the dehydrated sludge in the thermal energy required to evaporate the water in the dehydrated sludge during drying or incineration, the entire dehydration system will Energy saving cannot be achieved, but the above configuration can reduce the possibility of such a situation.

より具体的には、本発明の方法が適用する脱水機では、スクリュー軸が中空に形成されており、その内部に熱媒加熱機で加熱された熱媒が導入される。スクリュー軸内には熱媒の流路が形成されている。流路の一端が熱媒の導入口とされ、流路の他端が熱媒（熱媒ドレイン）の排出口とされ、熱媒は、導入口から排出口に向けてスクリュー軸の内部を流通する。また、流路の一端が熱媒の導入口と排出口を兼ねる場合がある。   More specifically, in the dehydrator to which the method of the present invention is applied, the screw shaft is formed hollow, and the heat medium heated by the heat medium heater is introduced therein. A flow path for a heat medium is formed in the screw shaft. One end of the flow path serves as an inlet for the heat medium, and the other end of the flow path serves as an outlet for the heat medium (heat medium drain). The heat medium flows through the screw shaft from the inlet to the outlet. To do. In addition, one end of the flow channel may double as a heat medium inlet and outlet.

このようにスクリュー軸の内部に熱媒を導入することにより、スクリュー軸の表面が伝熱面となって汚泥に接触し、これによって、脱水機は、汚泥を加熱しながら脱水することになる。このとき、熱媒の温度は５５℃以上１００℃未満（好ましくは７０℃以上８０℃未満）とし、汚泥が沸騰しない温度に抑える。熱媒加熱機は、熱媒が上記範囲内の所定の温度（ないしは範囲内）となるように、温度センサで熱媒の温度を監視しながら、熱媒を加熱する。あるいは、熱媒加熱機は、１００℃以上の熱媒（水又は水蒸気）に冷水を加水することで熱媒の温度を目標とする温度（ないしは温度範囲内）となるように制御してもよい。熱媒は、温水、又は真空下の減圧蒸気であってよい。   By introducing the heat medium into the screw shaft in this way, the surface of the screw shaft becomes a heat transfer surface and comes into contact with the sludge, whereby the dehydrator dehydrates while heating the sludge. At this time, the temperature of the heat medium is 55 ° C. or higher and lower than 100 ° C. (preferably 70 ° C. or higher and lower than 80 ° C.), and the sludge is kept at a temperature at which it does not boil. The heating medium heating device heats the heating medium while monitoring the temperature of the heating medium with a temperature sensor so that the heating medium has a predetermined temperature (or within the range) within the above range. Alternatively, the heat medium heater may control the temperature of the heat medium to a target temperature (or within a temperature range) by adding cold water to the heat medium (water or steam) at 100 ° C. or higher. .. The heat transfer medium may be hot water or reduced pressure steam under vacuum.

本発明の脱水方法においては、前記脱水部で前記脱水対象汚泥を脱水して得られる脱水汚泥を熱処理する熱処理設備をさらに備えていてよく、前記脱水対象汚泥を間接加熱方式で加熱するための熱媒は、前記熱処理設備から得られる廃熱で加熱されてよい。この構成により、熱処理設備から得られる廃熱を利用して熱媒を加熱できる。   In the dehydration method of the present invention, the dehydration unit may further include a heat treatment facility for heat-treating the dehydrated sludge obtained by dehydrating the dehydrated target sludge, and heat for heating the dehydrated target sludge by an indirect heating method. The medium may be heated with waste heat obtained from the heat treatment facility. With this configuration, the heat medium can be heated by utilizing the waste heat obtained from the heat treatment facility.

前記汚泥は、有機汚泥であってよく、この場合、前記脱水方法は、前記有機汚泥に対して嫌気性消化処理を行う消化槽をさらに備えていてよく、前記脱水対象汚泥を間接加熱方式で加熱するための熱媒は、前記嫌気性消化処理によって発生した消化ガスの燃焼によって発生する熱で加熱されてよい。この構成により、消化槽で発生する消化ガスを燃焼することで得られる熱を利用して熱媒を加熱できる。   The sludge may be an organic sludge, and in this case, the dehydration method may further include a digestion tank that performs an anaerobic digestion treatment on the organic sludge, and the sludge to be dehydrated is heated by an indirect heating method. The heat medium for heating may be heated by the heat generated by the combustion of the digestive gas generated by the anaerobic digestion treatment. With this configuration, the heat medium can be heated by utilizing the heat obtained by burning the digestion gas generated in the digestion tank.

前記脱水方法は、前記消化槽に投入される前の汚泥を濃縮する第２の濃縮部をさらに備えていてよい。この構成により、消化槽には濃縮された汚泥が供給されるので、消化槽において嫌気性消化処理をすべき汚泥の量を減らすことができ、消化槽で要する熱量を低減できる。なお、第２の濃縮部では、汚泥濃度が６％以上、好ましくは８％以上になるように、汚泥を濃縮してよい。また、第２の濃縮部では、消化槽で要する熱量が、消化ガスを燃焼することで得られる熱の熱量から脱水部等の他の箇所で要する熱量の合計を差し引いた量より小さくなる濃度にまで汚泥を濃縮してよい。   The dehydration method may further include a second concentrating unit for concentrating the sludge before being put into the digestion tank. With this configuration, concentrated sludge is supplied to the digestion tank, so that the amount of sludge to be subjected to anaerobic digestion treatment in the digestion tank can be reduced, and the amount of heat required in the digestion tank can be reduced. In the second concentration section, the sludge may be concentrated so that the sludge concentration becomes 6% or more, preferably 8% or more. Further, in the second concentration section, the heat quantity required in the digestion tank becomes smaller than the heat quantity obtained by burning the digestion gas minus the total heat quantity required in other parts such as the dehydration section. You can concentrate the sludge up to.

前記脱水部は、周壁に多数の小孔が設けられた円筒形状のスクリーン筒と、螺旋状のスクリュー羽根が設けられ、前記スクリーン筒の内部に嵌合され、軸芯周りに回転する、中空のスクリュー軸とを備え、前記スクリュープレス方式で前記脱水対象汚泥を脱水し、前記スクリュー羽根の直径に対する前記スクリーン筒の長さの比が、３〜５であってよい。   The dehydrating section is provided with a cylindrical screen cylinder having a large number of small holes in the peripheral wall and a spiral screw blade, fitted inside the screen cylinder, and rotating around an axis, A sludge shaft may be provided, the sludge to be dehydrated may be dehydrated by the screw press method, and the ratio of the length of the screen cylinder to the diameter of the screw blade may be 3 to 5.

上記のように、脱水方法では脱水部の前段に第１の濃縮部を設けて汚泥を濃縮した上で、脱水部で加熱しながら脱水を行うので、脱水対象汚泥の含水率は最初から低く、よって、上記の構成のようにスクリュー羽根の直径Ｄに対するスクリーン筒の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を短くすることができ、省スペースを実現できるとともに、間接加熱方式で脱水対象汚泥を十分に加熱することができる。   As described above, in the dewatering method, the first concentrating unit is provided in the preceding stage of the dewatering unit to concentrate the sludge, and since the dehydration is performed while heating in the dewatering unit, the water content of the sludge to be dehydrated is low from the beginning, Therefore, the ratio (L / D) of the length L of the screen cylinder to the diameter D of the screw blades can be shortened as in the above-described configuration, space can be saved, and the sludge to be dehydrated can be sufficiently processed by the indirect heating method. Can be heated to.

前記脱水部は、周壁に多数の小孔が設けられた円筒形状のスクリーン筒を備え、かつ、螺旋状のスクリュー羽根が設けられ、前記スクリーン筒の内部に嵌合され、軸芯周りに回転する、中空のスクリュー軸を２つ以上備え、前記スクリュープレス方式で前記脱水対象汚泥を脱水してよい。この構成により、スクリュー軸を２軸以上とすることで、スクリュー軸と脱水対象汚泥とが接触する面積が増大するので、より短い距離で脱水対象汚泥を加熱することが可能となる。また、２軸のスクリュー羽根同士が重なり合うようにすると、脱水対象汚泥の攪拌及び混合が進み、脱水対象汚泥をむらなく加熱できる。   The dewatering unit includes a cylindrical screen cylinder having a large number of small holes in the peripheral wall, spiral screw blades, is fitted inside the screen cylinder, and rotates around an axis. The sludge to be dehydrated may be dehydrated by the screw press method by providing two or more hollow screw shafts. With this configuration, since the screw shaft has two or more screw shafts, the contact area between the screw shaft and the sludge to be dehydrated increases, so that the sludge to be dehydrated can be heated in a shorter distance. When the biaxial screw blades are overlapped with each other, the sludge to be dehydrated is agitated and mixed, and the sludge to be dehydrated can be uniformly heated.

本発明は、汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、凝集させた汚泥を濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加し、有機凝結剤が添加された汚泥を間接加熱方式で加熱しながら機械脱水することを特徴とするものである。かかる構成によって、高分子凝集剤を単独で使用した場合と比べて、脱水ケーキの含水率をより効果的に低減させることができる。   The present invention mixes sludge with a polymer coagulant to coagulate it, then concentrates the coagulated sludge, adds an organic coagulant to the condensed sludge, and indirectly heats the sludge to which the organic coagulant has been added. It is characterized by mechanical dehydration while heating by a method. With such a configuration, the water content of the dehydrated cake can be more effectively reduced as compared with the case where the polymer flocculant is used alone.

図１は、本発明の汚泥脱水システムの一態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the sludge dewatering system of the present invention.

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

＜試験方法＞
試験には、下水処理場由来の消化汚泥Ａ（ｐＨ７．４、ＴＳ：１２．１ｇ/Ｌ、ＶＴＳ：７２．６％）を使用した。 <Test method>
In the test, digested sludge A (pH 7.4, TS: 12.1 g / L, VTS: 72.6%) derived from a sewage treatment plant was used.

ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５℃〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は、下水試験法（日本下水道協会発行、下水試験方法）に準拠した。   TS is an evaporation residue, and is the concentration of the substance remaining when the sludge is evaporated to dryness at 105 ° C to 110 ° C. The measurement method was based on the sewage test method (sewage test method issued by the Japan Sewer Association).

ＶＴＳとは、上述のＴＳ測定で残留した蒸発残留物を、さらに６００℃で強熱灰化したときに減少する有機物量を用いて算出された強熱減量（有機物の含有量の指標）である。測定方法は、下水試験法（日本下水道協会発行、下水試験方法）に準拠した。   VTS is a loss on ignition (an index of the content of organic matter) calculated by using the amount of organic matter that decreases when the evaporation residue remaining in the above TS measurement is further ignited by ignition at 600 ° C. .. The measurement method was based on the sewage test method (sewage test method issued by the Japan Sewer Association).

＜試験手順＞
（汚泥の凝集及び汚泥の一次脱水・濃縮）
５００ｍＬの消化汚泥Ａを１Ｌビーカーにとり、カチオン性高分子凝集剤Ａ（アクリレート系、25℃における原液の粘度約１００〜２００ｍＰa・Ｓ、ｐＨ４におけるカチオン度約３．８ｍｅｑ/ｇ）の０．２質量％水溶液を３．３質量％（対ＴＳ）となるように添加し、スパチュラで汚泥凝集するまで撹拌し、凝集汚泥を形成させた。凝集汚泥をふるい上で固液分離し、汚泥を加圧脱水し、濃縮することで、加圧濃縮汚泥とした。加圧濃縮汚泥の含水率は、９２．２％であった。 <Test procedure>
(Agglomeration of sludge and primary dehydration / concentration of sludge)
500 mL of digested sludge A was placed in a 1 L beaker, and 0.2 mass of the cationic polymer flocculant A (acrylate system, viscosity of stock solution at 25 ° C. of about 100 to 200 mPa · S, cation degree of about 3.8 meq / g at pH 4) % Aqueous solution was added so as to be 3.3% by mass (versus TS), and the mixture was stirred with a spatula until the sludge flocculates to form flocculated sludge. The coagulated sludge was subjected to solid-liquid separation on a sieve, and the sludge was dewatered under pressure and concentrated to obtain a pressure-concentrated sludge. The water content of the pressurized concentrated sludge was 92.2%.

（加温脱水試験）
比較例１
加温工程のない脱水試験は、試験用プレス脱水機を使用し、加圧濃縮汚泥を０．３ MPaの圧力で１６ 分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率の測定を行った。本試験の脱水時における、熱媒の水温を２５℃（室温）とし、脱水試験を行った。また、脱水ケーキ表面温度は、脱水試験完了直後に非接触温度計（椿本チエイン）を用いて、脱水ケーキ表面の温度を測定した。結果を表１に記載する。 (Heat dehydration test)
Comparative Example 1
For a dehydration test without a heating step, a test press dehydrator was used to compress the pressure-concentrated sludge at a pressure of 0.3 MPa for 16 minutes, and the water content of the obtained dehydrated cake was measured. The dehydration test was conducted by setting the water temperature of the heat medium at the time of dehydration in this test to 25 ° C. (room temperature). As for the dehydrated cake surface temperature, the temperature of the dehydrated cake surface was measured by using a non-contact thermometer (Tsubakimoto Chain) immediately after the completion of the dehydration test. The results are shown in Table 1.

比較例２
加温工程を加えた加温脱水試験は、試験用プレス脱水機を使用し、加圧濃縮汚泥を０．３ＭＰａの圧力で１６分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率の測定を行った。本試験の脱水時における、熱媒の温水の水温を８０℃とし、加温脱水試験を行った。沸騰したお湯を直接加温部分に供給した際の温水の温度を１００℃とした。また、脱水ケーキ表面温度は、脱水試験完了直後に測定した。結果を表１に記載する。 Comparative example 2
In the heating dehydration test including the heating step, a test press dehydrator was used, and the pressurized concentrated sludge was squeezed for 16 minutes at a pressure of 0.3 MPa, and the water content of the obtained dehydrated cake was measured. .. A hot water dehydration test was performed with the water temperature of the hot water of the heating medium being 80 ° C. during the dehydration of this test. The temperature of the hot water when the boiling water was directly supplied to the heating portion was 100 ° C. The surface temperature of the dehydrated cake was measured immediately after the completion of the dehydration test. The results are shown in Table 1.

比較例３〜４、実施例１〜２
表１に示す有機凝結剤ａを用いて、比較例１および比較例２と同様に脱水試験および加温脱水試験を行った。 Comparative Examples 3-4, Examples 1-2
Using the organic coagulant a shown in Table 1, a dehydration test and a heating dehydration test were performed in the same manner as in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

有機凝結剤aの注入率（対ＴＳ）（有機凝結剤の原液換算による）は、それぞれ１．０質量％、２．０質量％とし、脱水試験若しくは加温脱水試験に供する前の加圧濃縮汚泥に添加し、脱水試験若しくは加温脱水試験に供試した。なお、試験に供した有機凝結剤は以下のように表記する。また有機凝結剤使用時は、液状のもの（原液）を純水で希釈し、原液の溶解濃度１００ｇ/Ｌの有機凝結剤希釈液として用いた。   The injection rate of the organic coagulant a (relative to TS) (based on the undiluted solution of the organic coagulant) was 1.0% by mass and 2.0% by mass, respectively, and concentrated under pressure before being subjected to a dehydration test or a heating dehydration test. It was added to sludge and subjected to a dehydration test or a heated dehydration test. The organic coagulant used in the test is described as follows. When using the organic coagulant, a liquid (stock solution) was diluted with pure water and used as a diluted solution of the organic coagulant having a dissolution concentration of 100 g / L of the stock solution.

有機凝結剤ａ：ポリアミン系、分子量約４０万、ｐＨ４における有機凝結剤の原液中の成分としてのカチオン度７．０〜７．５ｍｅｑ/ｇ   Organic coagulant a: polyamine-based, molecular weight of about 400,000, cation degree as a component in undiluted solution of organic coagulant at pH of 7.0 to 7.5 meq / g

また、脱水ケーキ表面温度は、脱水試験完了直後に測定した。結果を表１に記載する。   The surface temperature of the dehydrated cake was measured immediately after the completion of the dehydration test. The results are shown in Table 1.

＜試験結果＞ <Test results>

上記表１から明らかなように、比較例１と比較例２を比較すると、加熱した場合はしない場合よりも、脱水ケーキ含水率が１．１ポイント（％）低下した。   As is apparent from Table 1 above, when Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were compared, the dehydrated cake water content was decreased by 1.1 point (%) as compared with the case where heating was not performed.

また、比較例３〜４と実施例１〜２とをそれぞれ比較すると、加熱した場合はしない場合よりも、脱水ケーキ含水率が１．５ポイント（％）低下した。   Moreover, when each of Comparative Examples 3 to 4 and Examples 1 to 2 is compared, the dehydrated cake water content is decreased by 1.5 points (%) as compared with the case where the heating is not performed.

さらにまた、比較例２と実施例３〜４を比較すると、有機凝結剤ａの後添加の効果により、脱水ケーキ含水率は１．２〜２．１ポイント（％）それぞれ低下した。   Furthermore, comparing Comparative Example 2 with Examples 3 to 4, the water content of the dehydrated cake decreased by 1.2 to 2.1 points (%) due to the effect of the post-addition of the organic coagulant a.

以上の結果から、本発明の方法により、有機凝結剤を後添加した加圧濃縮汚泥を、加熱しながら脱水した場合、加熱しない場合と比べて、さらなる脱水ケーキ含水率低減効果が得られることが確認された。   From the above results, according to the method of the present invention, when the pressure-concentrated sludge post-added with the organic coagulant is dehydrated while heating, it is possible to obtain a further effect of reducing the water content of the dehydrated cake as compared with the case where it is not heated. confirmed.

そしてこのことにより、脱水機中の汚泥粘度の低下に伴うスクリーン孔から汚泥の漏れを効果的に抑制し得ることも期待される。   It is also expected that this can effectively prevent the sludge from leaking through the screen holes due to the decrease in the sludge viscosity in the dehydrator.

Claims (4)

汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、凝集させた汚泥を濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加し、有機凝結剤が添加された汚泥を間接加熱方式で加熱しながら機械脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。   After sludge is mixed with a polymer coagulant to coagulate, the coagulated sludge is concentrated, an organic coagulant is added to the concentrated sludge, and the sludge with the organic coagulant is heated by an indirect heating method. Dewatering method of sludge characterized by mechanical dewatering. 前記有機凝結剤は、ｐＨ４のカチオン度が５ｍｅｑ/ｇ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の汚泥の脱水方法。   The sludge dewatering method according to claim 1, wherein the organic coagulant has a cation degree at pH 4 of 5 meq / g or more. 前記脱水が、スクリュープレス脱水機又はベルトプレス脱水機を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚泥の脱水方法。   The said dehydration uses a screw press dehydrator or a belt press dehydrator, The sludge dewatering method of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 汚泥を高分子凝集剤と混合して凝集させた後、凝集させた汚泥を濃縮装置で濃縮し、濃縮後の汚泥に有機凝結剤を添加し、有機凝結剤が添加された汚泥を間接加熱方式で加熱しながら脱水機で脱水する汚泥脱水システム。   After sludge is mixed with a polymer flocculant and flocculated, the flocculated sludge is concentrated by a concentrator, an organic coagulant is added to the concentrated sludge, and the sludge with the organic coagulant added is indirectly heated. A sludge dewatering system that dehydrates with a dehydrator while heating at.

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