JP2000280000A - 上水道排水処理方法 - Google Patents

上水道排水処理方法

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JP2000280000A
JP2000280000A JP8942699A JP8942699A JP2000280000A JP 2000280000 A JP2000280000 A JP 2000280000A JP 8942699 A JP8942699 A JP 8942699A JP 8942699 A JP8942699 A JP 8942699A JP 2000280000 A JP2000280000 A JP 2000280000A
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Japan
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water
steam
sludge
heating
tank
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JP8942699A
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English (en)
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Nobuo Nakada
信夫 中田
Toru Kasahara
徹 笠原
Yasuki Kusakabe
泰規 日下部
Naoto Kimura
直人 木村
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上水浄水処理施設での省エネルギー化の一層
の向上を可能にする上水道排水処理方法を提供する。 【解決手段】 上水道浄水施設から発生する汚泥の濃縮
槽からのスラッジを加圧脱水機で濃縮する工程を含む上
水道排水処理において、前記濃縮槽からのスラッジを貯
留して40〜50℃に加温する加温槽内に、蒸気タービ
ンの水冷復水器循環水を導く温水配管群を水平に配置
し、温水配管群の下部には蒸気を噴出する配管群を配置
し、温水配管群に蒸気を噴出して伝熱促進を図り、加温
槽における蒸気の消費量を減らすことを特徴とする上水
道排水処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上水道浄水施設か
ら発生する汚泥を濃縮する際、その省エネルギー化を図
るための上水道排水処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、上水道浄水施設からはスラッジが
発生する。浄水処理で発生するスラッジは、濃縮槽でス
ラッジ濃度を上げた後、加圧脱水機で濃縮濾過し、60
%程度の含水脱水ケーキにする。こうして得た含水脱水
ケーキは、次いで天日乾燥または強制乾燥を施す。加圧
脱水機が汚泥を濃縮して濾過する性能は、汚泥水の粘度
に依存する。水の粘度は温度が低いと高くなり、粘度が
高いと加圧脱水機の濾過性能は下がる。上水道施設での
加圧脱水機の設置台数は、汚泥水の水温が低い冬場の処
理能力で決める。その結果、四シーズンを通じての加圧
脱水機の設置使用効率は低く、上水の生産性、経済性を
高める足かせになっているという問題点があった。
【0003】上水道浄水施設には、通常、ガスタービン
発電機が設置されている。災害時のライフラインの確保
を目的としたニーズがあることによる。災害時だけでは
なく、ピークカットやコージェネレーション行う常用発
電のニーズもあり、その意味からも上水道浄水施設では
ガスタービン発電機を設置する。上水道浄水施設に設置
されているガスタービン発電機を活用し、電気を起こす
と共にその排熱回収蒸気で汚泥脱水ケーキの乾燥を行な
うと、熱風炉を使った強制乾燥よりエネルキー効率が高
い乾燥ができる。蒸気の用途としては、脱水ケーキの乾
燥ではなく、濃縮槽から出るスラッジを加温槽に貯留
し、加温槽に蒸気を通してスラッジ温度を40〜50℃
に加温することに用いたという例もある。蒸気は、汚泥
水の粘度を下げ、加圧脱水機の濃縮濾過性能を改善し
た。
【0004】エネルギー利用効率の高いコージェネレー
ションは、熱需要に相当した発電出力が望ましい。しか
し、浄水場に設置されるガスタービン発電機はパワーが
大きい。災害時やピークカット時、浄水場の配水ポンプ
が必要とすると予想される電力規模から決められるから
である。したがって、脱水ケーキの乾燥という点で考え
ると、熱利用率の低い運転は避けられない。スラッジの
加温に必要な温度は40〜50℃である。ガスタービン
発電機の排熱回収では、150℃以上の蒸気が生じる。
スラッジの加温は150℃以上の高温でなくともよく、
もっと温度の低い熱源で加温は可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るためには、上水道浄水施設での省エネルギー化の一層
の向上を可能にする上水道排水処理方法を得ることが必
要である。蒸気タービンの復水器冷却水は、冷却塔で冷
却する場合、外気湿球温度が27℃の場合、復水器入口
32℃までの冷却が可能であり、復水器出口温度を38
℃とすると復水圧力は7.85kPaAが得られる。加
温槽の熱源として、蒸気の代わりに水冷復水器循環水を
使用できれば、蒸気を蒸気タービンに入れる量を増やす
ことができ、発電出力が上がり、発電のエネルギー利用
効率も上がる。しかしながら、加温槽は40〜50℃ま
で加熱するので、水冷復水器循環水の温水は60℃以上
の温度が必要となる。そのようなおおんどの高い循環水
を供給しようとすると、復水器の圧力が上がり、発電出
力は低下する。
【0006】しかも、その場合には温水で汚泥水を加熱
するのに、熱交換器と汚泥水循環ポンブが必要となり、
設備費がかかるだけではなく、ポンプ動力が必要にな
る。一方、蒸気による加温は蒸気注入散気管を加温槽内
に置くだけでよいので、設備費も動力費もかからない。
熱交換器を使用せずに、加温槽内に水冷復水器循環水を
通水する配管群を配置する方法は、加熱される汚泥水側
が自然対流伝熱となるので、大きな伝熱面積を必要とす
る。高い温度での蒸気を使用して、かつ熱効率を良く
し、しかも大きな伝熱面積を必要としないで、ガスター
ビンのボトミングサイクルである蒸気タービンから高い
効率で熱を回収するためには、従来法と異なる手段の開
発が必要である。本発明は、上記の問題点を解決するた
めに創案されたものであり、上水道浄水施設での省エネ
ルギー化の一層の向上を可能にする上水道排水処理方法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために、ガスタービン複合発電のボトミング
サイクルである蒸気タービンの復水温熱を加温槽内のス
ラッジ加熱に利用するものである。従って本発明は、上
記の目的を以下の手段で解決した。 (1)上水道浄水施設から発生する汚泥の濃縮槽からの
スラッジを加圧脱水機で濃縮する工程を含む上水道排水
処理において、前記濃縮槽からのスラッジを貯留して4
0〜50℃に加温する加温槽内に、蒸気タービンの水冷
復水器循環水を導く温水配管群を水平に配置し、温水配
管群の下部には蒸気を噴出する配管群を配置し、温水配
管群に蒸気を噴出して伝熱促進を図り、加温槽における
蒸気の消費量を減らすことを特徴とする上水道排水処理
方法。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、蒸気タービン水冷復水
器循環水を加温槽の加温に有効に利用する構成をとっ
た。加温槽の汚泥水加温は加圧脱水機の稼働が昼間のみ
の場合、夜間に1日処理量の汚泥水を40〜50℃まで
加熱しておけばよい。濃縮槽から加温槽への汚泥水の移
送を加圧脱水機の稼働時間終了後に一括移送すれば、冬
場の水温は5℃程度となっている。翌日の朝までに40
〜50℃まで加熱するとすると、25℃までは38℃の
水冷復水器循環水で加温し、25℃から40〜50℃ま
では蒸気で加温することにより、復水圧力を上げること
なく、蒸気の使用量を減らすことができる。もう、一方
の課題である温水配管群の伝熱面積が過大となる点は、
温水配管群の下部に蒸気散気管を配置し、蒸気気泡流に
より、温水配管群に水流をつくり、自然対流伝熱ではな
く強制対流伝熱に移行させ、伝熱係数を上げることによ
り温水配管群の伝熱面積を小さくする効果がある。
【0009】
【実施例】以下、実施例を説明するが、本発明はこれに
限定されない。以下に掲げる数値も一例であり、これに
限るものではない。
【0010】実施例1 図1は、本発明に係わる排水処理の系続図を示す。上水
処理の結果排出されたスラッジを、重力による沈降で濃
度2.5%まで濃縮する濃縮槽1を設け、その濃縮槽1
からは、汚泥水を一時貯留して加温する加温槽2に汚泥
流出管が延びている。加温槽2の下部からは加温汚泥管
が給泥槽3に延びている。給泥槽3は加圧脱水機4に汚
泥水を供給する装置である。給泥槽3からは加圧脱水機
4へ、加圧脱水機4からは蒸気式乾燥機5へ、蒸気式乾
燥機5からはケーキヤード6に、汚泥運搬路を形成して
ある。上水道浄水施設内にはガスタービン発電機7を設
けてあり、ガスタービン発電機7から延びる排ガス管
は、ガスタービン排熱回収ボイラー8に接続してある。
排熱回収ボイラー8の蒸気管は、蒸気タービン発電機9
に連結している。蒸気タービン発電機9は排出蒸気管を
有し、復水器10につながっている。復水器10は導水
口と吐水口とを有し、導水口は循環水ポンプ11を介し
て冷却塔12の吐水口に通じている。冷却塔内には冷却
ファン13を設けてある。
【0011】復水器10の吐水口からは温水管が延び、
加温槽2内にある温水配管群14に通じるとともに、加
温槽2に至るまでの中間部には三方向調整弁15を設け
てある。加温槽2の温水配管群14からは還流管が槽外
に延び、途中に三又ジョイント16を有し、冷却塔12
の導水口に通じている。還流管に設けてある三又ジョイ
ント16からはバイパス配管17が分岐し、加温管の三
方向調整弁15に通じている。蒸気タービン発電機9か
らは抽気蒸気管18が延びている。抽気蒸気管18は途
中に分岐ジョイントを有し、三方向に分岐している。一
つは加温槽2に延び、その先端は加温槽2内で蒸気散気
管19を備えている。その他は、給泥槽3に延び、また
蒸気式乾燥機5に延びている。
【0012】浄化処理で排出された汚泥は濃縮槽1でで
きるだけ沈降させて濃縮し、得られた濃縮汚泥は加温槽
2で加温して粘度を下げる。粘度の低下した汚泥は加圧
脱水する前に給泥槽3に貯蔵し、適時に加圧脱水機4で
脱水する。脱水された汚泥は蒸気式乾燥機5で加熱して
乾燥させ、ケーキヤード6に運搬する。ガスタービン発
電機7を駆動し、その排熱を使って排熱回収ボイラー8
で高温蒸気を発生させる。得られた高温蒸気で蒸気ター
ビン発電機9を駆動する。発電機を稼働した高温蒸気の
一部は、抽気して抽気蒸気管18から加温槽2、給泥槽
3、蒸気式乾燥機5に適宜に分配し、収納されている汚
泥をそれぞれ加温する。発電機を稼働した高温蒸気の残
りは復水器10で復水する。復水器10は、循環水ポン
プ11が駆動すると冷却塔12に貯留してある水冷復水
器循環水が流入してきて稼働する。復水器10を稼働さ
せた水冷復水器循環水は、復水器10で熱交換されて加
温され、加温管を通じて加温槽2の温水配管群14に至
る。温水配管群14からは、還流管を通じて冷却塔12
に還流し、冷却ファン13で冷却される。
【0013】浄水場に8MWガスタービン発電機7とそ
の排熱回収ボイラ8と4MW抽気復水蒸気タービン発電
機9が設置されたとする。浄水場の処理能力は、日量1
00万m3 、最大必要電力は24MWで、ガスタービン
発電機7の複合発電により約半分の電力が賄われる事例
を想定する。排熱回収ボイラ8は17t/hの蒸気を発
生し、蒸気タービン発電機9で発電するとともに、蒸気
乾燥機5の熱源蒸気は、蒸気タービン発電機9からの抽
気蒸気により供給されるものとする。抽気圧力は10.
82MPaAとする。蒸気乾燥機5は蒸気を10t/h
程度消費する。蒸気タービン発電機9は抽気がゼロの時
は4MWの出力であるが10t/hの蒸気を抽気する時
の出力は2MWになる。蒸気乾燥機5の運転時間が6時
間とすると、次の日の稼働までの18時間に加温槽2の
汚泥水の加温が行われる。濃縮槽1から加温槽2に移送
される汚泥水水量は2500m3 で水温が5℃とし、1
8時間で45℃まで加温するのに必要な熱量は418.
6GJとなる。一方、復水器10からの放熱は抽気ゼロ
の時、37.67GJ/hの熱量があり、18時間での
熱量は677.52GJとなる。
【0014】図2は、加熱時間と加温槽水温をシュミレ
ーションした図である。加熱開始後、9時間までは水冷
復水器循環水38℃の温水と蒸気散気管19からの約1
t/hの蒸気で加温をおこなう。1t/hの蒸気は体積
では1700m3 /hの気泡となり、温水配管群14に
十分な水流を発生させる。加熱開始後10時間目以降は
蒸気散気管19への抽気蒸気量を10t/hに増加さ
せ、加温槽2内の水温が38℃以上になったら、水冷復
水器循環水は温水配管群14に導かず、バイパス配管1
7により直接、冷却塔12に送水する。蒸気で加温槽2
を加熱するのに必要な抽気蒸気量は180トンである
が、復水器10を循環する水冷復水器循環水を有効利用
することにより、使用蒸気量を99トンとすることがで
きた。発電量が1.8MW×9時間=16.2MWh増
加し、外部からの購入電力が減少するとともに、未利用
の復水器10の排熱が有効活用できた。
【0015】
【発明の効果】本発明は、上記の構成でなるから、浄水
道施設での省エネルギー化の一層の向上を可能にする上
水道排水処理方法を提供できる。 (1)蒸気タービンの未利用復水排熱の有効利用ができ
る。 (2)加温槽内の温水配管群の伝熱面積を小さくするこ
とができる。 (3)温水配管群に復水器排熱が捨てられるので、冷却
塔ファン動力、補給水が減少する。 (4)蒸気散気管による加温槽加熱は蒸気が水槽内にと
け込むに対し、温水循環の場合は蒸気を消費しないので
ボイラ補給水がブロー水だけとなる。 (5)加温槽内の温水配管群の下部に蒸気を噴出する配
管群を設けているので、その蒸気による上昇流れが形成
され、それにより前記温水配管群での伝熱効率が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる排水処理の系統図であ
る。
【図2】加熱時間と加温槽水温をシュミレーションした
図である。
【符号の説明】
1 濃縮槽 2 加温槽 3 給泥槽 4 加圧脱水機 5 蒸気式乾燥機 6 ケーキヤード 7 ガスタービン発電機 8 排熱回収ボイラー 9 蒸気タービン発電機 10 復水器 11 循環水ポンプ 12 冷却塔 13 冷却ファン 14 温水配管群 15 三方向調整弁 16 三又ジョイント 17 バイパス配管 18 抽気蒸気管 19 蒸気散気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 泰規 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 木村 直人 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D059 AA03 BD11 BE15 BE31 BF02 CA04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上水道浄水施設から発生する汚泥の濃縮
    槽からのスラッジを加圧脱水機で濃縮する工程を含む上
    水道排水処理において、前記濃縮槽からのスラッジを貯
    留して40〜50℃に加温する加温槽内に、蒸気タービ
    ンの水冷復水器循環水を導く温水配管群を水平に配置
    し、温水配管群の下部には蒸気を噴出する配管群を配置
    し、温水配管群に蒸気を噴出して伝熱促進を図り、加温
    槽における蒸気の消費量を減らすことを特徴とする上水
    道排水処理方法。
JP8942699A 1999-03-30 1999-03-30 上水道排水処理方法 Pending JP2000280000A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008068820A1 (ja) * 2006-12-01 2008-06-12 Shinzo Ishikawa 活性余剰汚泥の減量化処理方法
US8156662B2 (en) * 2006-01-18 2012-04-17 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8156662B2 (en) * 2006-01-18 2012-04-17 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes
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