JP2020157277A - 汚泥処理装置、汚泥処理システム及び汚泥処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、木質バイオマスからなる固形体を破砕することなく、単に汚泥と混合しただけでは、固形体の吸水率が低く、かつ吸収した水分が脱水時に除去されにくいため、結果として脱水汚泥の含水率が下がらないという問題がある。
すなわち、本発明は、以下の汚泥処理装置、汚泥処理システム及び汚泥処理方法である。
本発明の汚泥処理装置は、汚泥と木質チップを先に混合し、湿式状態で破砕することで、粉塵の発生を抑制するとともに、汚泥と木質チップの混合効率の低下を抑制することが可能となる。これにより、細粒化した木質チップの汚泥内への分散において、装置の省エネルギー化を図ることができるとともに、木質チップを脱水剤あるいは脱水助剤として効果的に機能させることが可能となる。
この特徴によれば、汚泥内に分散する木質チップを、脱水剤あるいは脱水助剤として効果的に機能するサイズにまで十分に破砕することができる。また、その結果、脱水汚泥の脱水率を効果的に減少させることが可能となる。
この特徴によれば、混合物に対して破砕と混合を繰り返すことができ、混合物中の木質チップを十分に破砕することが可能となる。
本発明の汚泥処理システムは、汚泥処理装置から排出される混合物中の木質チップが細粒化して汚泥中に斑なく分散するため、凝集及び脱水時において、木質チップが脱水剤あるいは脱水助剤として効果的に機能する。これにより、脱水汚泥の含水率を安定して効果的に低減させることが可能となる。
本発明の汚泥処理方法は、汚泥と木質チップを先に混合し、湿式状態で破砕することで、粉塵の発生を抑制するとともに、汚泥と木質チップの混合効率の低下を抑制することが可能となる。これにより、細粒化した木質チップの汚泥内への分散を容易とし、混合時の省エネルギー化を図ることができるとともに、木質チップを脱水剤あるいは脱水助剤として効果的に機能させることが可能となる。
なお、実施態様に記載する汚泥処理装置、汚泥処理システム及び汚泥処理方法については、本発明に係る汚泥処理装置、汚泥処理システム及び汚泥処理方法を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
(汚泥処理装置)
本発明の汚泥処理装置は、処理対象である汚泥の脱水効率を高めるための前処理を行う装置である。
本実施態様に係る汚泥処理装置1aは、図1に示すように、汚泥Sと木質チップCを混合し、混合物Mを生成する混合部2と、混合物Mを破砕する破砕部3を備えるものである。また、汚泥処理装置1aは、汚泥Sを混合部2に供給するラインL1と、木質チップCを混合部2に供給するラインL2と、混合部2で生成した混合物Mを破砕部3に供給するラインL3と、破砕部3で破砕された混合物M1を排出するラインL4を備えている。
木質チップCとしては、例えば、主として10mm以上のサイズを有する木質チップを用いることが好ましい。これにより、木質チップCの搬送、混合過程において、粉塵が発生することを抑制し、作業環境の悪化を抑制することが可能となる。また、汚泥Sに対して木質チップCを混合した際に、木質チップCが浮上することなく、略均一に分散した混合物Mを得ることが可能となる。
また、木質チップCとしては、例えば、木質バイオマスエネルギー利用推進協議会による燃料用木質チップの品質規格(平成26年11月13日制定)に該当するものを用いることなどが挙げられる。このとき、木質チップCのサイズの一例としては、チップ重量の80%以上が4〜26mmであるもの(寸法区分P26)や、チップ重量の80%以上が8〜32mmであるもの(寸法区分P32)などが挙げられる。
なお、混合部2で汚泥Sと木質チップCを混合する過程において、一部の木質チップCが破砕されてもよい。ただし、混合部2における木質チップCの破砕については、斑ができやすいため、混合部2において積極的に木質チップCを破砕する必要はない。
破砕部3により破砕された混合物M1中には、細粒化した木質チップCが汚泥Sに対して十分に分散した状態で含まれることになる。これにより、木質チップCは、汚泥S中の水分を吸収する吸水効率が高まるとともに、吸収した水分を除去することも容易となる。
本実施態様の破砕ポンプ31は、湿式で破砕対象物(本実施態様における混合物M)を破砕すること及び破砕部3の後段(例えば、凝集槽4や脱水機5等)に破砕対象物をポンプ圧送することができるものであればよく、詳細な構造については特に限定されない。
また、破砕ポンプ31内における破砕手段と移送手段の位置関係は特に限定されない。例えば、破砕手段を移送手段の下流側に設けた場合、移送手段によって破砕対象物を強制的に破砕手段側に供給することができる。これにより、本実施態様の混合物Mのように、固形物と液体の混合物からなる破砕対象物を安定して移送できるとともに、固形物を効率よく破砕することが可能となる。一方、破砕手段を移送手段の上流側に設けた場合、破砕された破砕対象物(本実施態様における混合物M1)を、破砕部3の後段(例えば、凝集槽4や脱水機5等)に対してより大きな圧力で効率的に圧送することが可能となる。
図2は、本実施態様の破砕部における別の態様を示すものである。
破砕部3の他の態様としては、図2に示すように、破砕機32と湿式の移送ポンプ33を別々に備えるものが挙げられる。なお、破砕機32及び移送ポンプ33の構造は特に限定されず、それぞれ公知の構造からなるものを用いることができる。図2に示すように、破砕部3において混合物Mの破砕と移送を別構成とすることにより、混合物Mの破砕効率を高めることができるとともに、異常時の原因箇所の特定及び対応が容易となる。
なお、本実施態様の破砕対象である混合物Mは、既に小片化した木質チップCを含むものであるため、破砕部3においては、破砕刃を有するスリットの間を混合物Mが通過することによる破砕を行うことが好ましい。これにより、混合物Mの破砕効率を高い状態で維持することが可能となる。
また、このとき、破砕刃を有するスリットの長さ(目幅)については特に限定されないが、後述する実施例の結果から10mmより小さくすることが好ましい。これにより、破砕された混合物M1を凝集、脱水して得られる脱水汚泥S1の含水率を効果的に低下させることが可能となる。
本発明の汚泥処理システムは、上記した汚泥処理装置を用い、含水率の少ない脱水汚泥を得るための処理システムである。
本実施態様の汚泥処理システム10は、図3に示すように、上述した汚泥処理装置1aと、凝集槽4と、脱水機5とを備えている。また、汚泥処理システム10には、汚泥処理装置1aから排出される破砕された混合物M1を凝集槽4に供給するラインL4と、凝集槽4から排出される凝集混合物M2を脱水機5に供給するラインL5と、脱水機5により脱水された脱水汚泥S1を系外に排出するラインL6、脱水した分離液を排出するラインL7を設けている。
無機凝集剤としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。
また、高分子凝集剤としては、例えば、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂等のカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ(2−アクリルアミド)−2−メチルプロパン硫酸塩等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のノニオン性高分子凝集剤、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等の両性高分子凝集剤が挙げられる。
なお、本実施態様における凝集剤は、単独で用いるものであってもよく、複数種を併用して用いるものであってもよい。また、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用してもよい。複数種の凝集剤を併用する場合、凝集剤を混合して用いるものであってもよく、それぞれ別々に添加するものであってもよい。
脱水機5としては、凝集混合物M2を脱水して、脱水汚泥S1とすることができるものであれば特に限定されない。例えば、スクリュープレス型脱水機、遠心脱水機、フィルタープレス、ベルトプレス、多重円板型脱水機などが挙げられる。
また、脱水機5で脱水された脱水汚泥S1は、ラインL6を介して系外に排出される。なお、系外に排出された脱水汚泥S1は、焼却、埋め立てなどの処理を行ってもよく、堆肥や燃料などに再利用するものとしてもよい。
結果を図4のグラフに示す。なお、図4のグラフは、横軸が破砕刃の目幅を示し、縦軸が脱水汚泥S1及び脱水汚泥SCの含水率を示すものである。
図5は、本発明の第2の実施態様における汚泥処理装置1bを示す概略説明図である。また、図6は本発明の第2の実施態様における汚泥処理装置1bの別の態様を示す概略説明図である。
第2の実施態様に係る汚泥処理装置1bは、図5及び図6に示すように、第1の実施態様に係る汚泥処理装置1aの破砕部3で破砕した混合物M1を混合部2に返送する返送ライン6を設けるものである。
なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
例えば、図5に示すように、破砕部3が破砕ポンプ31からなる場合においては、破砕ポンプ31から排出された破砕された混合物M1を凝集槽4に供給するラインL4上に設けた分岐ラインを返送ライン6とするものが挙げられる。なお、分岐ラインにより返送する混合物M1の量は、処理条件等に関わらず一定とするものであってもよく、処理条件や混合物M1の性質などから制御するものであってもよい。例えば、返送ライン6の上流側に混合物M1の含水量や流動性(粘性)などを測定する測定部を設け、測定部の測定結果に基づき、返送ライン6により返送する混合物M1の量を制御することなどが挙げられる。これにより、混合物M1中の木質チップCが十分に細粒化したものを、凝集及び脱水処理に供することが可能となる
また、図6は、破砕部3が破砕機32と移送ポンプ33からなる場合における返送ライン6の他の実施態様を示している。
図6に示すように、上流側から破砕機32、移送ポンプ33の順で直列に配置し、移送ポンプ33側から排出される混合物M1の一部を混合部2に返送するラインを返送ライン6とするものが挙げられる。このとき、返送される混合物M1の量を制御する手段としては、上述した測定部の測定結果に基づき制御するものとしてもよい。また、他の制御手段としては、破砕機32と移送ポンプ33の間にメッシュ(篩)やスリットのように混合物M1に含まれる固形分のサイズに基づく分離を行う分離部を設け、分離部を通過したものを移送ポンプ33により後段に移送し、それ以外を返送ライン6により返送することなどが挙げられる。
図7に示すように、破砕ポンプ機31と移送ポンプ33を並列に配置し、混合部2から排出される混合物Mのうち、一部を破砕ポンプ31に導入し、破砕ポンプ機31から排出される混合物M1の全量を混合部2に返送するラインを返送ライン6とすることが挙げられる。このとき、破砕ポンプ機31に導入する混合物Mの量は、一定量とするものであってもよく、処理条件や混合物Mの性質などに基づき制御するものであってもよい。破砕ポンプ31に導入する混合物Mの量を制御する手段としては、例えば、移送ポンプ33の前段に上述した分離部を設け、分離部を通過できなかったものを破砕ポンプ31に導入することなどが挙げられる。
Claims (5)
- 汚泥と木質チップを混合した混合物を生成する混合部と、
前記混合部で生成した混合物を破砕する破砕部と、を備えることを特徴とする、汚泥処理装置。 - 前記破砕部の破砕刃の目幅は、10mmより小さいことを特徴とする、請求項1に記載の汚泥処理装置。
- 前記破砕部で破砕した混合物を前記混合部に返送する返送ラインを設けることを特徴とする、請求項1又は2に記載の汚泥処理装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の汚泥処理装置と、
凝集槽と、
脱水機と、を備えることを特徴とする、汚泥処理システム。 - 汚泥と木質チップを混合した混合物を生成する混合ステップと、
前記混合ステップで生成した混合物を破砕する破砕ステップと、を備えることを特徴とする、汚泥処理方法。
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