JP2021102204A - 汚泥の含水率調整方法および汚泥の含水率調整システム - Google Patents

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隆幸 立道
水谷 太
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博 辻野
Hiroshi Tsujino
博 辻野
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【課題】目標含水率の調整汚泥を作ることが可能な汚泥の含水率調整方法および汚泥の含水率調整システムを提供し、発酵処理や堆肥化に資する技術を提供する。【解決手段】有機汚泥を脱水した脱水汚泥1を原汚泥とし、原汚泥の含水率を計測して最初含水率を求め、原汚泥の一部を低含水率化装置7により予定された処理後含水率の低含水率化汚泥8となし、処理後含水率の低含水率化汚泥8と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥11を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、低含水率化装置7を通して得た低含水率化汚泥と、低含水率化装置7を通らずにバイパスした原汚泥を、按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥11を得る。【選択図】図1

Description

本発明は、汚泥の含水率調整方法および汚泥の含水率調整システムに関し、有機汚泥の含水率を調整し、発酵処理や堆肥化を行う技術に係るものである。
従来、汚泥の発酵処理方法には、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、下水汚泥を全量脱水して脱水ケーキを作り、この脱水ケーキの一部を乾燥させて乾燥ケーキとし、この乾燥ケーキを元の脱水ケーキに加えて含水率を調整した混合ケーキとし、この混合ケーキを発酵させるものである。
また、特許文献2には、有機汚泥の脱水方法が記載されている。これは、常温常圧下において液体であり揮発性を有する有機溶媒(メタノールやエタノール)を有機汚泥と混合し、有機溶媒を混合した混合汚泥を加温手段が備えられた高効率型脱水機に供給し、混合汚泥から有機溶媒と水の混合物を分離するろ過工程、圧搾工程を行い、その後乾燥工程において、有機溶媒が気化する温度に加温し、有機溶媒の気化により乾燥させるものである。
特開昭60−137497 特開2014−193438
しかし、特許文献1の技術では、含水率を低下させることはできるが、意図する含水率の調整汚泥を作ることはできず、成り行きの含水率にしかならず、脱水汚泥の含水率が変化した場合には、必ずしも発酵処理に適した汚泥の含水率の調整を実現できていない。
本発明は、上記課題を解決するものであり、目標含水率の調整汚泥を作ることが可能な汚泥の含水率調整方法および汚泥の含水率調整システムを提供し、発酵処理や堆肥化に資する技術を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る汚泥の含水率調整方法は、有機汚泥を脱水した脱水汚泥を原汚泥とし、原汚泥の含水率を計測して最初含水率を求め、原汚泥の一部を低含水率化装置により予定された処理後含水率の低含水率化汚泥となし、処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、低含水率化装置を通して得た低含水率化汚泥と、低含水率化装置を通らずにバイパスした原汚泥を、按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥を得ることを特徴とする。
本発明に係る汚泥の含水率調整方法において、低含水率化装置は、脱水汚泥を常温常圧下において液体である有機溶媒と混合し、有機溶媒を混合した混合汚泥から有機溶媒と水の混合物を分離し、その後、混合汚泥を有機溶媒が気化する温度に加温して有機溶媒の気化により乾燥させることを特徴とする。
本発明に係る汚泥の発酵処理方法は、上記の含水率調整方法において得る目標含水率の調整汚泥と、元来有する菌を含む原汚泥とを混合して発酵に適した含水率の汚泥に調整して発酵させることを特徴とする。
本発明に係る汚泥の堆肥化方法は、上記の含水率調整方法において得る目標含水率の調整汚泥と、元来有する菌を含む原汚泥とを混合して堆肥化に適した含水率の汚泥に調整して堆肥化させることを特徴とする。
本発明に係る汚泥の含水率調整システムは、有機汚泥を脱水して脱水汚泥を得る脱水機と、脱水汚泥を貯留する脱水汚泥貯留槽と、脱水汚泥貯留槽における脱水汚泥の含水率を計測する含水率計測機と、脱水汚泥貯留槽から脱水汚泥を切り出す第1切出装置および第2切出装置と、第1切出装置から切り出す脱水汚泥を予定された処理後含水率の低含水率化汚泥にする低含水率化装置と、低含水率化装置から排出する低含水率化汚泥と、第2切出装置から切り出す脱水汚泥を混合する汚泥混合機と、各機器を制御する制御装置を備え、制御装置は、含水率計測機で原汚泥の含水率を計測して最初含水率を求め、処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、按分比率に基づいて第1切出装置の切出量と第2切出装置の切出量を調整し、汚泥混合機において処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥を得ることを特徴とする。
本発明によれば、処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、低含水率化装置を通して得た低含水率化汚泥と、低含水率化装置を通らずにバイパスした原汚泥を、按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥を得るので、発酵に適した含水率の汚泥に的確に調整することができる。または、堆肥化に適した含水率の汚泥に的確に調整することができる。
本発明の汚泥の含水率調整システムを示す模式図
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1において、本発明に係る汚泥の含水率調整システムは、有機汚泥を脱水して原汚泥とする脱水汚泥1を得る脱水機2と、脱水汚泥1を貯留する脱水汚泥貯留槽3と、脱水汚泥貯留槽3における脱水汚泥1の含水率を計測する含水率計測機4と、脱水汚泥貯留槽3から脱水汚泥1を切り出す第1切出装置5および第2切出装置6と、第1切出装置5から切り出す脱水汚泥1を予定された処理後含水率の低含水率化汚泥にする低含水率化装置7と、低含水率化装置7から排出する低含水率化汚泥8と、第2切出装置6から切り出す脱水汚泥1を混合する汚泥混合機9と、各機器を制御する制御装置10を備えている。
また、汚泥混合機9から排出する調整汚泥11を貯留するヤード12を備えている。ここではヤード12は発酵ヤードである。
低含水率化装置7には、熱風で乾燥させる方式や気流方式、蒸気方式、真空方式のものなど、種々の方式のものを採用できる。本実施の形態では、有機溶媒を用いる方式の低含水率化装置7を使用する。この低含水率化装置7は、脱水機に乾燥機能を付加した高効率型脱水機であり、本実施の形態ではフィルタープレスからなる。
低含水率化装置7は、脱水汚泥に常温常圧下において液体である有機溶媒を加えて混合し、ろ過工程、圧搾工程を行って有機溶媒を混合した混合汚泥から有機溶媒と水の混合物を分離し、その後乾燥工程において、低含水率化装置7に備えた加温手段で有機溶媒が気化する温度に加温し、有機溶媒の気化により乾燥させるものである。
このように、常温常圧下において液体であり揮発性を有するとともに、水の沸点よりも低い沸点を有する有機溶媒を用いる場合には、有機溶媒は気化するが、水は液体のままで有機溶媒から分離することができるので、分離に要するエネルギーを低減することができる。また、有機物の細胞膜を溶解して内包水を脱水することができるので含水率の低減を促進できる。
低含水率化装置として、熱風で乾燥させる方式、気流方式、蒸気方式、真空方式のものを採用した場合は、脱水した原汚泥の含水率が汚泥性状の影響で変動すると、低含水率汚泥の含水率が安定せず、目標含水率を得ることができない場合がある。しかし、上記の有機溶媒を用いる方式では、処理後含水率が安定するので、汚泥量を調整すれば、目標含水率に容易に調整することができる。
第1切出装置5および第2切出装置6は、脱水汚泥貯留槽3のホッパーの底部に配置したスクリューコンベア、モーノポンプやピストンポンプ等からなり、脱水汚泥貯留槽3の脱水汚泥を正確に切り出して搬送できる。
切出装置のモーターの回転数を制御し、あるいはピストンポンプの往復回転数を制御することで、算出した按分比率に基づいた切出量に調整できる。
制御装置10は、含水率計測機4で脱水汚泥1の含水率を計測して最初含水率を求め、低含水率化装置7から排出する処理後含水率の低含水率化汚泥8と最初含水率の脱水汚泥1を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥11を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出する。
そして、按分比率に基づいて第1切出装置5の切出量と第2切出装置6の切出量を調整し、汚泥混合機9において処理後含水率の低含水率化汚泥8と最初含水率の脱水汚泥1を按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥11を得る。調整汚泥11はヤード12に搬送する。そして、低含水率化装置7を通らずにヤード12に搬送し、原初の脱水汚泥1が元来有する菌を含む脱水汚泥1と調整汚泥11を混合し、発酵に適した含水率の汚泥に調整して発酵させる。あるいは堆肥化させる。
上述したように、本実施の形態においては、目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、低含水率化装置7を通して得た低含水率化汚泥8と、低含水率化装置7を通らずにバイパスした脱水汚泥1を、按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥11を得るので、脱水汚泥1を目標含水率40から70%程度の汚泥に的確に調整することができる。この結果、調整汚泥11と原初の脱水汚泥1が元来有する菌を含む脱水汚泥1を混合して特に発酵に適した含水率50%の汚泥、つまり発酵後に含水率40%程度の汚泥となる含水率に的確に調整することができる。同様にして、堆肥化に適した含水率に的確に調整することができる。
本実施の形態のように、低含水率化装置7として有機溶媒を使用するフィルタープレスを用いる場合には、溶媒が臭気を吸収するので、堆肥の臭気が低くなる。また、フィルタープレスのケーキは、剥離剤を含んでおり、この剥離剤がカルシウムを含むので、土壌改良効果を期待できる。
(実施例1)
Figure 2021102204
表1は、本発明に係る汚泥調整システムにおける実施例を示すもので、発酵処理するものである。すなわち、脱水汚泥1は、脱水ケーキ含水率(最初含水率)75〜80%、脱水ケーキ量(脱水汚泥総量)100〜125kgである。
この脱水汚泥1を、低含水率化装置汚泥処理量78から105kgと、低含水率化装置バイパス量22から20kgとに按分する。
低含水率化装置7から排出する低含水率化汚泥8は、低含水率化装置出***水率(乾燥含水率)30%程度である。低含水率化装置7から排出する低含水率化汚泥8は、低含水率化装置出口ケーキ量(低含水率化汚泥量)28から30kgである。
そして、低含水率化装置出***水率30%程度である低含水率化汚泥8の28から30kgと、脱水ケーキ含水率(最初含水率)75〜80%程度である低含水率化装置バイパス量22から20kgの脱水汚泥1と混合して混合後含水率(目標含水率)49.9から50%の調整汚泥11を得る。
1 脱水汚泥
2 脱水機
3 脱水汚泥貯留槽
4 含水率計測機
5 第1切出装置
6 第2切出装置
7 低含水率化装置
8 低含水率化汚泥
9 汚泥混合機
10 制御装置
11 調整汚泥
12 ヤード

Claims (5)

  1. 有機汚泥を脱水した脱水汚泥を原汚泥とし、
    原汚泥の含水率を計測して最初含水率を求め、
    原汚泥の一部を低含水率化装置により予定された処理後含水率の低含水率化汚泥となし、
    処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、
    低含水率化装置を通して得た低含水率化汚泥と、低含水率化装置を通らずにバイパスした原汚泥を、按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥を得ることを特徴とする汚泥の含水率調整方法。
  2. 低含水率化装置は、脱水汚泥を常温常圧下において液体である有機溶媒と混合し、有機溶媒を混合した混合汚泥から有機溶媒と水の混合物を分離し、その後、混合汚泥を有機溶媒が気化する温度に加温して有機溶媒の気化により乾燥させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の汚泥の含水率調整方法。
  3. 請求項1または2に記載の含水率調整方法において得る目標含水率の調整汚泥と、元来有する菌を含む原汚泥とを混合して発酵に適した含水率の汚泥に調整して発酵させることを特徴とする汚泥の発酵処理方法。
  4. 請求項1または2に記載の含水率調整方法において得る目標含水率の調整汚泥と、元来有する菌を含む原汚泥とを混合して堆肥化に適した含水率の汚泥に調整して堆肥化させることを特徴とする汚泥の堆肥化方法。
  5. 有機汚泥を脱水して脱水汚泥を得る脱水機と、
    脱水汚泥を貯留する脱水汚泥貯留槽と、
    脱水汚泥貯留槽における脱水汚泥の含水率を計測する含水率計測機と、
    脱水汚泥貯留槽から脱水汚泥を切り出す第1切出装置および第2切出装置と、
    第1切出装置から切り出す脱水汚泥を予定された処理後含水率の低含水率化汚泥にする低含水率化装置と、
    低含水率化装置から排出する低含水率化汚泥と、第2切出装置から切り出す脱水汚泥を混合する汚泥混合機と、
    各機器を制御する制御装置を備え、
    制御装置は、含水率計測機で原汚泥の含水率を計測して最初含水率を求め、
    処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を混合して目標含水率を有する単位量の調整汚泥を得るのに必要な処理後含水率の低含水率化汚泥量と最初含水率の原汚泥量の按分比率を算出し、
    按分比率に基づいて第1切出装置の切出量と第2切出装置の切出量を調整し、
    汚泥混合機において処理後含水率の低含水率化汚泥と最初含水率の原汚泥を按分比率に基づいて混合して目標含水率の調整汚泥を得ることを特徴とする汚泥の含水率調整システム。
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