JP2019010629A

JP2019010629A - 汚泥の処理方法および処理装置

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Publication number: JP2019010629A
Application number: JP2017129885A
Authority: JP
Inventors: 大高尾; Masaru Takao; 真由美森田; Mayumi Morita; 中村　友二; Tomoji Nakamura; 友二中村; 厚志上田; Atsushi Ueda; 宏幸横幕; Hiroyuki Yokomaku
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP6869126B2

Abstract

【課題】連続式熱風乾燥機内に汚泥が付着したり堆積したりすることを防止することが可能な汚泥の処理方法および処理装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る汚泥の処理方法は、脱水機で汚泥を脱水する脱水工程と、連続式熱風乾燥機内で脱水した汚泥と熱風を接触させて汚泥を乾燥させる乾燥工程と、を有する汚泥の処理方法であって、前記脱水工程において、前記脱水機に供給する前の汚泥、および前記脱水機で脱水中の汚泥の少なくとも一方に対して、無機凝集剤を注入し、前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥の処理方法および処理装置に関する。

汚泥の処理工程は、まず脱水機を用いて汚泥を脱水し、次に乾燥機を用いて脱水物（脱水後の汚泥）を乾燥する。乾燥処理した汚泥は、埋め立て処理や産業廃棄物として処理されており、近年では燃料資源として有効利用されている。なお、前記乾燥処理においては、乾燥機から乾燥物と排ガス（熱媒体ガスやキャリアガス）が混合した状態で排出されることがあり、この混合物は固気分離機を用いて粉粒体と分離ガスに分離する。そして、分離したガスは脱臭工程および集塵工程を経て大気へ放散している。

なお、前記脱水工程において、脱水機に無機凝集剤を注入する場合がある。この無機凝集剤の注入は、脱水機による脱水を促進し、脱水後の汚泥の含水率を低下させることを目的としている。一般に、無機凝集剤の注入率は、脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、２〜４％程度である。すなわち、「無機凝集剤の注入率（％）」は、「注入する無機凝集剤の製品重量（kg/h）」を「脱水機に供給する汚泥の固形物量（kg/h）」で除算した後、100を乗算した値である（以下、同じ）。注入率が５％以上になると、無機凝集剤の注入率に対して含水率が低下する割合が極端に低くなり、費用対効果が悪くなるからである。
なお、前記「脱水機に供給する汚泥の固形物量（kg/h）」は、「汚泥流量（m³/h）」に「汚泥濃度（％）」を乗じた後、さらに「10」を乗じた値である（以下、同じ）。また、「注入する無機凝集剤の製品重量（kg/h）」は、「無機凝集剤の製品比重」に「無機凝集剤注入量（L/h）」を乗じた値である（以下、同じ）。
また、脱水機に高分子凝集剤を供給する場合もあり、この場合の「高分子凝集剤の注入率（％）」は、「注入する高分子凝集剤の製品重量（kg/h）」を「脱水機に供給する汚泥の固形物量（kg/h）」で除算した後、100を乗算した値である（以下、同じ）。

前記乾燥工程において、連続式熱風乾燥機を用いる場合、供給する脱水物の性状によっては、脱水物が乾燥機内に付着したり、堆積したりすることで、連続運転が不可能になるという問題がある。

そこで本発明の主たる課題は、連続式熱風乾燥機内に脱水物が付着することや、堆積することを防止することが可能な汚泥の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
（１）脱水機で汚泥を脱水する脱水工程と、
連続式熱風乾燥機内で脱水した汚泥と熱風を接触させて汚泥を乾燥させる乾燥工程と、を有する汚泥の処理方法であって、
前記脱水工程において、
前記脱水機に供給する前の汚泥、および前記脱水機で脱水中の汚泥の少なくとも一方に対して、無機凝集剤を注入し、
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上であることを特徴とする汚泥の処理方法。

（作用効果）
前記のように、従来は、脱水機から排出される脱水物の含水率を下げるために、２〜４％程度の無機凝集剤を注入していた。
本発明では、従来とはまったく異なる目的で無機凝集剤を注入する。すなわち、無機凝集剤を注入し、脱水機から排出される脱水物の性状をコントロールして、連続式熱風乾燥機内に脱水物が付着したり、堆積したりすることを防止する。
この目的を達成するため、従来から非効率であることを理由に避けられていた無機凝集剤の注入率を採用した。詳しくは、脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、無機凝集剤を５％以上注入することとした。
無機凝集剤の注入率を５％以上にすることで、脱水物の性状が連続式熱風乾燥機の乾燥に適したものになり、連続式熱風乾燥機内に脱水物が付着することや、堆積することを防ぐことができるようになった。

（２）前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、３０％以下である前記（１）記載の汚泥の処理方法。

（作用効果）
無機凝集剤の量を５％よりも多くすればするほど、連続式熱風乾燥機内に脱水物が付着・堆積しづらくなる。しかし、無機凝集剤の量が増えるほど、薬剤コストが高くなるというデメリットがある。そこで、無機凝集剤の注入率の上限を３０％とすることにより、ランニングコストを削減することができる。

また、無機凝集剤の種類によっては、連続式熱風乾燥機の内部が腐食するリスクがあり、無機凝集剤の量が増えるほど、このリスクが増大する。特に、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムという硫酸や塩酸を含む無機凝集剤は、金属塩を硫酸や塩酸で溶かしたものである。したがって、前記無機凝集剤を含む脱水物が連続式熱風乾燥機内に供給されると、無機凝集剤の硫黄分や塩化水素が揮発して熱風中に混入し、酸露点以下の温度において、これらの酸成分が凝縮することで乾燥機の金属が腐食するという問題が生じる。
そこで、無機凝集剤の注入率の上限を３０％とすることによりコスト削減および連続式熱風乾燥機内部の腐食発生を抑制することができる。

（３）前記無機凝集剤は、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムの群から選択される前記（２）記載の汚泥の処理方法。

（作用効果）
硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムという硫酸や塩酸を含む無機凝集剤は、前記腐食の問題があるものの、適正量（３０％以下）の使用であれば、腐食を抑えることができるとともに、他の無機凝集剤に比べて凝集効果が高く、ランニングコストが安いという利点がある。

（４）前記連続式熱風乾燥機は円管式気流乾燥機または直管式気流乾燥機である前記（１）記載の汚泥の処理方法。

（作用効果）
連続式熱風乾燥機が円管式気流乾燥機や直管式気流乾燥機である場合、特に、脱水物が乾燥機内に付着および堆積しやすい。したがって、このような乾燥機を用いる場合、脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して無機凝集剤の注入率を５％以上にすることの有効性が高い。

（５）前記連続式熱風乾燥機に供給される脱水した汚泥の最大粒径が６０ｍｍ以下である前記（１）記載の汚泥の処理方法。

（作用効果）
脱水物が乾燥機内に付着・堆積する要因は様々であるが、主な要因として、脱水物の粒径が大きいことがある。脱水物の最大粒径が６０ｍｍより大きいと、乾燥機の熱風による搬送が困難になる。本発明では、無機凝集剤を５％以上注入して、脱水物の最大粒径を６０ｍｍ以下にすることで、乾燥機内への付着・堆積を防止できる。

（６）前記連続式熱風乾燥機に供給される脱水した汚泥の平均粒径が１ｍｍ〜３０ｍｍである前記（１）記載の汚泥の処理方法

（作用効果）
無機凝集剤を５％以上注入して、脱水した汚泥（脱水物）の平均粒径を前記の範囲にすると、乾燥機内に付着・堆積しにくくなる。

（７）汚泥を脱水する脱水機と、
脱水した汚泥と熱風を接触させて汚泥を乾燥させる連続式熱風乾燥機と、を有し、
前記脱水機に供給する前の汚泥、および前記脱水機で脱水中の汚泥の少なくとも一方に対して、無機凝集剤を注入し、
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上になるように注入する注入手段を有することを特徴とする汚泥の処理装置。

（作用効果）
前記（１）と同様の作用効果を奏する。

（８）前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、３０％以下である前記（７）記載の汚泥の処理装置。

（作用効果）
前記（２）と同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、連続式熱風乾燥機内に脱水物が付着することや、堆積することを防止することができる。

本発明に係る汚泥の処理装置の処理フロー図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。

図１は、汚泥の処理装置１の処理フロー図である。この処理装置１は、熱風発生器４、連続式熱風乾燥機５、固気分離機６などを備えている。以下に、この処理装置１の構成と処理の流れについて詳述する。

（汚泥Ｗ）
本発明に係る処理装置１は、汚泥Ｗを処理するものである。この汚泥の例としては、余剰汚泥、初沈汚泥、混合生汚泥、混合汚泥、消化汚泥、バイオマスを混合消化した汚泥等を挙げることができ、これらに無機物が混入しているものでも良い。これらの汚泥のうち、特に消化汚泥の処理に好適である。この汚泥Ｗは、汚泥貯留槽２に貯留されており、供給ポンプ２１によって脱水機３に供給される。

（脱水機３）
本発明に係る処理装置１は、汚泥Ｗを脱水する脱水機３を有する。図１の形態において、汚泥Ｗは、脱水機３によって脱水された後、連続式熱風乾燥機５へ送られる。

脱水機３の例としては、遠心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機（多重板型のものを含む）、ロータリープレス脱水機、回転加圧式脱水機、多重円板型脱水機等を挙げることができる。これらの脱水機のうち、特に遠心脱水機が好適である。

遠心脱水機３には、二種類の凝集剤を汚泥Ｗに添加し、汚泥Ｗの性状を調整する二液調質法に用いる脱水機がある。この二液調質型遠心脱水機は、脱水物の最大粒径や平均粒径を小さくすることが容易であるため、本発明の遠心脱水機３に適している。二液調質型遠心脱水機には、機内二液調質型遠心脱水機と機外二液調質型遠心脱水機があり、前者は二種類の凝集剤（一種類は無機凝集剤であり、他の一種類は高分子凝集剤である。以下、同じ。）を機内で汚泥に供給する脱水機であり、後者は二種類の凝集剤を機外で汚泥に供給する脱水機である。本発明においては、どちらのタイプを用いても良い。なお、一種類の凝集剤を機外の汚泥に供給し、他の一種類の凝集剤を機内の汚泥に供給する場合は、便宜上、機外二液調質型遠心脱水機に分類する。

二液調質型遠心脱水機３は、外側に回転ボウルが設けられ、この回転ボウル内にスクリューコンベアが設けられている。回転ボウルの一端側には供給口が、他端側には排出口が設けられている。供給口から回転ボウル内に供給された汚泥Ｗは、スクリューコンベアによって撹拌されながら他端側へ運ばれ、脱水物として排出口から排出される。汚泥Ｗは、回転ボウル内を一端側から他端側へ移動する過程で、回転ボウルの回転により生じた遠心力により脱水される。

機内二液調質型遠心脱水機３は、高分子凝集剤ＨＣおよび無機凝集剤ＩＣを回転ボウル内に注入することで、これらを汚泥Ｗに添加する。他方、機外二液調質型遠心脱水機３は、回転ボウルに供給する前の汚泥Ｗに対して、高分子凝集剤ＨＣおよび無機凝集剤ＩＣを添加する。

高分子凝集剤ＨＣとしては、例えばポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系のものを用いることができる。無機凝集剤ＩＣとしては、例えば硫酸第二鉄（特に、ポリ硫酸第２鉄（ポリ鉄））、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄などを用いることができる。これらの二種類の凝集剤を用いることで、脱水物の最大粒径や平均粒径を小さくすることができる。付随して、脱水物の含水率も低下させることもできる。

無機凝集剤ＩＣの注入率は、脱水機３に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上にすることが好ましい。例えば、脱水機３に供給する汚泥の固形物量が４ｍ³／ｈである場合は、０．２ｍ³／ｈ以上の無機凝集剤ＩＣを注入することが好ましい。無機凝集剤ＩＣを５％以上注入することで、脱水物の性状が連続式熱風乾燥機５の乾燥に適したものになり、脱水物が連続式熱風乾燥機５内に付着することや、堆積することを防ぐことができる。

連続式熱風乾燥機５の乾燥に適した脱水物の性状とは、粘性など様々な要素があるが、本発明の目的を達成するために最も重要な要素は、脱水物の粒径が小さいことにある。脱水物の粒径が小さいと、必然的に重量が軽くなり、乾燥機内の熱風で運搬することが容易になるからである。具体的には、最大粒径を６０ｍｍ以下にすることが好ましく、３０ｍｍ以下にすることがより好ましい。平均粒径では、１ｍｍ〜３０ｍｍにすることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍにすることがより好ましい。

以上のように、無機凝集剤ＩＣの注入率を５％より多くするほど、連続式熱風乾燥機５内に脱水物が付着・堆積しづらくなる。
しかし、無機凝集剤ＩＣの量が増えると、薬剤コストが高くなる。また、無機凝集剤ＩＣの種類によっては、無機凝集剤ＩＣから硫黄や塩化水素が揮発して酸露点を下げるとともに、無機凝集剤ＩＣに含まれる硫酸や塩酸が溶け出し、連続式熱風乾燥機５の内部を腐食させる。これらのデメリットを考慮すると、無機凝集剤ＩＣの注入率を３０％以下にすることが好ましい。

二液調質型遠心脱水機３には、無機凝集剤ＩＣのほかに、高分子凝集剤ＨＣを注入する。無機凝集剤ＩＣと同様に、高分子凝集剤ＨＣには汚泥を凝集させる機能がある。そのため、高分子凝集剤ＨＣの注入率は無機凝集剤ＩＣの注入率に応じて変えることが好ましい。例えば、無機凝集剤ＩＣの注入率が５％〜３０％である場合、脱水機３に供給する汚泥の固形物量に対して、高分子凝集剤ＨＣの注入率を０．１％〜５％程度にすることが好ましい。

前記機内二液調質型遠心脱水機としては、例えば、２０１５年４月２０日付けの地方共同法人日本下水道事業団ホームページの「技術情報・研究」「１３３号２０１２/１２/１３技術情報＜技術の紹介＞「機内二液調質型遠心脱水機」‐低含水率脱水汚泥の実現」の欄に記載されたものを用いることができる。

なお、機内二液調質型遠心脱水機３を用いた場合、その脱水機３の排出口から排出される際に、重力加速度が２０００〜３０００Ｇである脱水機３内から、大気中、すなわち１Ｇの雰囲気に放たれるため、脱水物が分散することになる。そのため、連続式熱風乾燥機５の乾燥に適した脱水物の性状、特に脱水物の粒径を所望の範囲にしやすくなる。

無機凝集剤ＩＣを注入することで、付随的に、脱水物の含水率を下げることもできる。例えば、無機凝集剤ＩＣの注入率が５％〜３０％である場合、脱水物の含水率を７５％〜７９％程度にすることができる。

本発明では一液調質型遠心脱水機３を用いても良い。機内一液調質型遠心脱水機３と機外一液調質型遠心脱水機３のどちらのタイプを用いても良い。一液調質型遠心脱水機３を用いる場合は、高分子凝集剤ＨＣを注入せずに、無機凝集剤ＩＣのみを注入する。高分子凝集剤ＨＣの注入率は、二液調質型遠心脱水機３の場合と同じである。具体的には、脱水機３に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上にすることが好ましく、無機凝集剤ＩＣの注入率を３０％以下にすることがさらに好ましい。

（脱水物搬送機７）
前記脱水機３から排出された汚泥（脱水物）は、脱水物搬送機７に供給される。なお、脱水物の含水率は８１％以下が好ましく、７８％以下がさらに好ましい。図１においては、配管３０によって脱水機３と脱水物搬送機７が接続され、脱水物はその配管３０の内部を通って脱水物搬送機７へと移動する。また、配管３０には水分計ＡＭが取り付けられており、脱水物に含まれる水分の量を計測している。

前記脱水物搬送機７として、機械的な動力によって搬送を行うスクリューコンベアやベルトコンベアなどを用いることができる。図１では、脱水物搬送機７としてスクリューコンベアを用いている。また、図１のスクリューコンベア７の長手方向中間部（中央付近）には供給口が設けられており、この供給口からスクリューコンベア７内に脱水物を供給するようになっている。

（脱水物の供給方法）
脱水物を連続式熱風乾燥機５へ供給する際は、連続式熱風乾燥機５への脱水物の供給量（ｋｇ-ｄｓ／分）をＸとし、連続式熱風乾燥機の脱水物の保有量（ｋｇ-ｄｓ）をＹとしたとき、下記式１で定められる脱水物が連続式乾燥機内に滞留する平均滞留時間Ｔが０．０５〜１０分の範囲内となるように、連続式熱風乾燥機５に供給することが好ましい。
Ｔ＝Ｙ／Ｘ・・・式１
なお、前記滞留時間Ｔは、０．１〜７分の範囲内にすることが好ましく、０．２〜５分の範囲内にすることがさらに好ましい。
連続式熱風乾燥機５への脱水物の供給量を前記範囲内にすることで、連続式熱風乾燥機５内で脱水物が滞留する時間が適切な値となり、最終製品から悪臭が発生することを抑制できる。

（最大粒径）
脱水物搬送機７に汚泥（脱水物）の粒径を測定する測定手段を設けることが好ましい。脱水物の粒径を測定した結果、脱水物の最大粒径が基準値よりも高い場合は、脱水物を消化タンク２０へ送り、基準値以下の場合は、脱水物を連続式熱風乾燥機５へ送るようにする。基準値は任意に決定することができるが、脱水物の最大粒径が６０ｍｍよりも大きい場合は消化タンク２０へ送り、反対に脱水物の最大粒径６０ｍｍ以下の場合は乾燥機５へ送るようにすることが好ましい。

最大粒径が６０ｍｍより大きい脱水物を連続式熱風乾燥機５に供給すると、脱水物が乾燥機５内に付着したり、堆積したりするおそれが高い。そして、堆積量が一定量を超えると、乾燥機５の運転を一時的に停止し、堆積物を人為的に排出する必要が生じる。本発明では、最大粒径が６０ｍｍより大きい脱水物を供給しないようにすることで、乾燥機５の長期の連続運転を実現している。

汚泥の最大粒径の計測は、ＪＩＳＭ８８０１石炭試験方法に記載された方法で、ふるい目の大きさが４５ｍｍのふるいを用いて、ふるい分けを行い、ふるいの上に残った汚泥をノギスを用いて目視で実測し、測定値の最大径を最大粒径とする。

二液調質型遠心脱水機３を用いると、脱水物が均質な粒状（粒状物）になりやすく、最大粒径や平均粒径の計測が容易である。そのため、一液調質型遠心脱水機３よりも二液調質型遠心脱水機３の方が好適である。

脱水物が均質な粒状でない、すなわち脱水物が水分等によって塊になっている場合もある。このように塊となった脱水物（塊状物）があったとしても、乾燥機に供給することができる。

二液調質型遠心脱水機３を用いるとともに、無機凝集剤ＩＣの注入率を５％以上にすると、脱水物がさらに粒状になりやすい。脱水物を粒状にすることで、連続式熱風乾燥機５に脱水物を安定供給しやすくなる。また、脱水物が粒状であると、連続式熱風乾燥機５内を流れる熱風に対する抵抗が小さくなり、熱風と脱水物の接触機会を増やすことができるという利点もある。

（平均粒径）
平均粒径は、以下の方法によって測定する。脱水物の粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳＭ８８０１石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を平均粒径として定める。脱水物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えば、商品名ＳＡＬＤ−３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径を平均粒径として定める。

脱水物の平均粒径を計測し、平均粒径が１ｍｍ〜３０ｍｍである場合は乾燥機５へ送り、その範囲外にある場合は消化タンク２０へ送るようにしても良い。平均粒径が３０ｍｍより大きいと、脱水物が乾燥機５内に付着したり、堆積したりするおそれが高くなるため、このような制御を行うことが好ましい。それとともに、平均粒径が３０ｍｍより大きいと、乾燥機５内で乾燥が十分に行われずに排出されてしまい、最終製品たる乾燥物の品質が悪くなる懸念もある。

（粒度分布）
連続式熱風乾燥機５の運転を安定させるため、単位時間当たりに供給する下水汚泥の粒度分布の変動を少なくすることが好ましい。粒度分布の値が大きく変化すると不具合が生じるからである。具体的には、汚泥の粒度分布の値が大きくなると、乾燥機５から排出される乾燥物の水分が不均一になりやすく、粒度分布の値が小さくなると、乾燥物の水分が均一になりやすい。

（その他）
なお、脱水物搬送機７と連続式熱風乾燥機５の間に脱水物の貯留施設（図示しない）を設け、その貯留施設から脱水物を定期的に連続式熱風乾燥機５に送る方法も考えることができる。

（熱風発生器４）
脱水機３から排出された脱水物は、連続式熱風乾燥機５へ送られ、乾燥機５内で熱風と接触して乾燥する。この乾燥機５に用いる熱風は、熱風発生器４によって生成する。詳しくは、燃料タンク（図示しない）から燃料Ｆ（ＬＰＧ等）を供給されたバーナー４Ａが、空気圧縮機１７で生成した圧縮空気を貯留する貯留タンク１８から送られた圧縮空気を加熱して、熱風を生成する。なお、汚泥Ｗが汚泥である場合、汚泥を消化した際に発生する消化ガスを燃料Ｆとして用いるようにしても良い。この熱風発生器４の制御は、熱風発生器４の出口温度を計測し、目的の温度となるように、熱風発生器４へ供給される燃料Ｆと空気Ａの量を制御する。

熱風温度は特に限定しない。しかし、例えば脱水機３に供給する汚泥の固形物量に対して、無機凝集剤ＩＣを５％以上注入して脱水し、その脱水物を乾燥機５で乾燥する場合、熱風温度を２５０℃〜５００℃にすることが好ましい。この範囲の熱風を用いることにより、乾燥後の汚泥（乾燥汚泥）の含水率を１０％〜５０％という後段の処理に適した値にすることができる。

前記熱風温度は、より好ましくは３５０℃〜４５０℃、さらに好ましくは３９０℃〜４１０℃、最も好ましくは４００℃にすると良い。熱風温度が低い場合、脱水物を十分に乾燥させることができず、乾燥物の含水率が高くなる。他方、熱風温度が高い場合は、熱風発生器４の燃料費が嵩み、経済性が悪くなる。したがって、乾燥物の含水率と燃料費という経済性のバランスをとると、４００℃前後の温度にすることが最も適当である。

（連続式熱風乾燥機５）
連続式熱風乾燥機５は、前記脱水機３からの脱水物と、前記熱風発生器４からの熱風とを接触させ、脱水物を乾燥して粉粒体にする。

連続式熱風乾燥機５としては、（１）噴霧乾燥機、気流乾燥機、流動層乾燥機、回転乾燥機などのように、熱風中に脱水物を分散させて乾燥させる形態のもの、（２）通気バンド乾燥機、トンネル乾燥機（並行流バンド乾燥機）、噴出流乾燥機などのように、脱水物を静置した状態のまま移送し、その移送過程で脱水物に熱風を接触させて乾燥させる形態のもの、（３）撹拌乾燥機などのように、脱水物を機械的に攪拌しながら、その脱水物に熱風を接触させて乾燥させる形態のものを例示することができる。なお、連続式熱風乾燥機５の「連続式」とは、連続的に運転可能なことを意味する。

一般的には、間接加熱式乾燥機（攪拌伝熱式装置）が多用されているが、本発明においては、より安価でメンテナンス性に優れた気流乾燥機５を用いることが好ましい。

気流乾燥機５には様々な種類があるが、二液調質型遠心脱水機３や一液調質型遠心脱水機３に無機凝集剤ＩＣを５％以上注入して脱水すると、脱水物の付着性を弱くすることができるため、脱水物を解砕する解砕機が無い気流乾燥機５を用いることができる。

図１に気流乾燥機５の一例を示した。この気流乾燥機５は、熱気流が通る配管（以下、「パイプ」ともいう。）を環状に配置した円管式気流乾燥機５である。図示した気流乾燥機５は、熱風発生器４から送られてきた熱風が最初に到達すパイプ５ａと、前記パイプ５ａから上方へ延在するパイプ５ｂと、前記パイプ５ｂから引き返す方向へ水平に延在するパイプ５ｃと、前記パイプ５ｃから下方へ延在するパイプ５ｄとからなる。隣り合う各パイプの間（例えば、パイプ５ａとパイプ５ｂの間）には、Ｒ状に湾曲したパイプが位置している。パイプ５ｄの下端部は、パイプ５ａの左側端部と接合されており、この接合部分においてパイプの内部が相互に繋がっている。パイプ５ａの中間部分には脱水物の供給口５Ｘが設けられ、パイプ５ｄの中間部分には乾燥物の排出口５Ｙが設けられている。

熱風発生器４で生成した熱風は、パイプ５ａに供給される。それとともに、前記搬送手段７によって搬送された脱水物は、供給口５Ｘからパイプ５ａの熱風（熱気流）中へ落下する。落下した脱水物は、熱風中で粉粒状に分散する。そして、その粉粒体は、熱気流と並流に送られながら（熱風により気流搬送されながら）、瞬間的に乾燥する。詳しくは、粉粒体を伴う熱風は、パイプ５ａ、パイプ５ｂ、パイプ５ｃ、パイプ５ｄの順に流れ、その一部が排出口５Ｙから器外へ排気される。他方、排出口５Ｙから排気されなかった脱水物は、熱風発生器４から新しく送られてきた熱風と合流し、再びパイプ５ａ、パイプ５ｂ、パイプ５ｃ、パイプ５ｄと流れ、その一部が排出口５Ｙから器外へ排気される。以上のように、熱風の一部は排出口５Ｙから排気され、その他の熱風はパイプ５ａ〜５ｄ内を循環することになる。このように、新しく投入された脱水物と管内を循環する脱水物は、管内で混合し、それによって付着性や含水量が調整される。すなわち、気流乾燥機５においては、脱水物は熱風中の熱を吸い取ることで乾燥する。したがって、この気流乾燥機５は、加熱されたパイプに脱水物が接触することによって乾燥する間接加熱型乾燥機などとは根本的に異なる構造のものである。

円管式気流乾燥機５に供給した直後の脱水物は、遠心力の影響によって、各パイプ５ａ〜５ｄの外周側を流れることが多い。そして、脱水物の乾燥が進むにつれて脱水物の凝集状態が解けて平均粒径が小さくなるため、各パイプ５ａ〜５ｄの内周側を流れるようになり、パイプ５ｄの内側に設けた排出口５Ｙから排出される。

気流乾燥機５の運転においては、各パイプ５ａ〜５ｄ内の熱風の風速を１０ｍ／ｓ以上にすることが好ましい。より好ましくは、熱風によって脱水物を円滑に搬送するため、１５ｍ／ｓ以上にすると良い。さらに好ましくは、供給口５Ｘから供給された脱水物を循環している熱風と高速で衝突させることにより、脱水物を熱風中に分散させることができるため、２０ｍ／ｓ以上にすると良い。

図１においては、パイプ５ａ〜５ｄを環状に構成した円管式気流乾燥機５を示した。しかし、連続式熱風乾燥機５は環状のものに限られず、すべてのパイプを直線状または略直線状に配置した直管式気流乾燥機にしても良い。円管式気流乾燥機５は、直管式気流乾燥機よりも設置スペースが小さいという点で優れている。もっとも、直管式気流乾燥機であっても、管を高さ方向に延在させた場合は、設置スペースを小さくすることが可能である。

なお、円管式気流乾燥機５のサイズを大きくしても、小さくしても、乾燥機５内に脱水物が滞留する滞留時間にほとんど変化は生じない。

連続式熱風乾燥機５の代わりに攪拌伝熱式乾燥機を設け、固気分離機６からの分離ガスの一部を熱風発生器４に返送し、分離ガスの有効利用を図るようにしても良い。連続式熱風乾燥機５として解砕機付きの気流乾燥機を設け、固気分離機６からの分離ガスの一部を熱風発生器４に返送し、分離ガスの有効利用を図るようにしても良い。

本発明の連続式熱風乾燥機５は、乾燥機５の大きさと供給される熱風ガスの温度と量から求める熱容量係数が、２０００〜４０００kcal/m³h℃の範囲になる乾燥機５を用いることが好ましい。この熱容量係数が高いほどより多くの熱エネルギーを汚泥に伝えることができ、そのエネルギーを汚泥の水分の蒸発に使うことができる。前記円管式気流乾燥機５は、インクラインドディスク型ドライヤなどの間接加熱式乾燥機と比べて熱容量係数が極めて高いため、少ない滞留時間で十分な乾燥を行うことができる。

（保温手段）
連続式熱風乾燥機５には、各パイプ５ａ〜５ｄの周囲に保温手段（図示しない）を設けることが好ましい。この保温手段を設けることにより、連続式熱風乾燥機５内での結露の発生を防止することができ、安定的に乾燥物を排出することができる。この保温手段の例としては、断熱シート、加熱管などを挙げることができる。また、結露を防止するために、連続式熱風乾燥機５と固気分離機６の間の配管においても、同様の保温手段を設けることが好ましい。

（固気分離機６）
粉粒体を乾燥させることで湿度が増した熱風は、排ガスとして前記連続式熱風乾燥機５から排気され、固気分離機６へ送られる。この排ガスには粉粒体が含まれているため、固気分離機６を用いて、粉粒体と分離ガス（粉粒体と分離したガス）に分離する。

この固気分離機６としては、例えば、遠心力により集塵を行うサイクロン、重力により集塵を行う重力沈降室、慣性により集塵を行うミストセパレーター、濾布により集塵を行うバグフィルター、充てん層により集塵を行う移動粒子層エアフィルター、電気により集塵を行う電気集塵機等を用いることができる。

（排気処理）
前記固気分離機６によって粉粒体と分離した分離ガスは、洗浄により集塵を行うベンチュリースクラバー１１によって除塵された後、排気ファン１２によって吸引されてミストセパレーター１３へ運ばれる。そして、ミストセパレーター１３でさらに除塵された後、プラズマ脱臭機１４で脱臭され、大気中Ｅに放散される。なお、固気分離機６から排出される分離ガスの処理方法は、前記の内容に限られるものではなく、各設備を適宜変更しても良い。

（粉粒体の貯留）
固気分離機６の下端部に溜まった粉粒体は、ロータリーバルブ１９で切り出された後、配管３１を通って粉粒体上流搬送機９へ供給される。固気分離機６の下端部にある粉粒体の水分が高い場合、粉粒体がバルブに付着して排出が上手くいかないことがある。そのため、回転羽根によって掻き出すロータリーバルブ１９を用いることが好ましい。

また、図示形態では、配管３１に水分計ＡＷを設け、配管３１を通る粉粒体の含水率を計測する。計測した含水率が適切な範囲外である場合は、熱風発生器４から連続式熱風乾燥機５へ供給する熱風の温度を上げるなどの制御を行う。

粉粒体上流搬送機９としては、機械的な動力によって搬送を行うスクリューコンベアやベルトコンベアなどを用いることができる。図示形態では、二軸のスクリューからなるスクリューコンベアを用いている。二軸のスクリューコンベアを用いることで、一方のシャフトに付着した粉粒体を他方の回転羽根で掻き出すことができる。

前記スクリューコンベア９は、粉粒体の供給口がスクリューコンベア９の長手方向の中間部分に設けられ、粉粒体の排出口がスクリューコンベア９の長手方向の一端側端部（図面右側）と他端側端部（図面左側）に設けられている。供給口から供給された粉粒体は、スクリューコンベア９が正回転することによって一端側端部へ運ばれ、一端側端部の排出口から排出される。反対に、スクリューコンベア９が逆回転すると、粉粒体が他端側端部へ運ばれ、他端側端部の排出口から排出される。下流に配置した複数のコンテナ１５に粉粒体をバランス良く貯留するため、スクリューコンベア９を一定時間正回転した後、同じ時間逆回転するという様に、正回転と逆回転を交互に均等に行い、一端側端部から排出される粉粒体の量と、他端側端部から排出される粉粒体の量を同量にすることが好ましい。

スクリューコンベア９に供給される粉粒体の温度は約６５℃〜９０℃という高温である。そこで、粉粒体の粗熱を取って６５℃程度まで下げるため、スクリューコンベア９を水冷式にすることが好ましい。具体的には、スクリューコンベア９のジャケットの外側に冷却用の水を流すとともに、シャフトの内部にも水を流すことで、外側と内側の両方から粉粒体を冷却する。

スクリューコンベア９の各排出口（一端側排出口および他端側排出口）から排出された粉粒体は、配管３２内を通って、別々の粉粒体下流搬送機１０に供給される。図示した各粉粒体下流搬送機１０は一軸のスクリューコンベア１０であり、冷却機能を有さない点と一軸のスクリューである点以外は、粉粒体上流搬送機９と同様の構造である。

このスクリューコンベア１０が正回転または逆回転することにより、粉粒体がスクリューコンベア１０の一端側と他端側に振り分けられる。そして、一端側排出口または他端側排出口から排出された粉粒体は、配管３３を通って、各コンテナ１５（図示形態では、四個のコンテナ）に貯留される。このように、スクリューコンベア１０を用いて粉粒体を複数のコンテナ１５に振り分けることで、コンテナ１５がすぐに満杯になることを防いでいる。

コンテナ１５内に貯留された粉粒体は、コンテナ１５内の酸素や一酸化炭素によって温度が上昇するおそれがある。そのため、コンテナ１５に温度計を取り付け、外部から温度を監視するとともに、窒素タンク（図示しない）からコンテナ１５内に窒素を供給すると良い。また、温度が急上昇した場合に備えて、コンテナ１５内に水を降らせる機構を設けても良い。

（その他）
脱水機３の種類によっては、脱水物が粒状体とならない場合もある。例えば、脱水機３にベルトプレスを用いた場合などは、脱水物がシート状になっていることが多い。脱水物の形状が板状や柱状になることもある。このような場合は連続式熱風乾燥機５に供給する前に破砕機等によって粉砕する。この場合も無機凝集剤を注入することによって簡単な破砕で供給可能となる。本発明においては、この破砕後の粒状物の粒径を計測し、最大粒径や平均粒径が望ましいか否かを判断し、連続式熱風乾燥機５に供給するか否かを決めればよい。

（実施例１）
汚泥として消化汚泥を用いた。この消化汚泥は、ＴＳ（Total Solids：全蒸発残留物）が１．８％、ＶＴＳ（Volatile Total Solids：強熱減量物）が７９．８％、繊維分（100Meshの網で捕捉される量）が９．４％であった。

消化汚泥を４．２ｍ³/ｈ（１００ｍ³/日）で機内二液調質型遠心脱水機に供給し、脱水した。この機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を５％、高分子凝集剤を２．４％注入した。なお、前記無機凝集剤や高分子凝集剤の注入率は、脱水機に供給する汚泥の固形物量に対する割合である。

その後、配管を通じて脱水物を二軸式スクリューコンベアへ送った。また、この配管に取り付けた水分計を用いて脱水物の含水率を計測したところ、７９．９％であった。また、脱水物の最大粒径と平均粒径も計測したところ、最大粒径は３０ｍｍ、平均粒径は１５ｍｍであった。前述のように、最大粒径はノギスを用いて測定した。また、平均粒径はふるい分け後、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を平均粒径として計測した。

次に、スクリューコンベアを用いて、円管式気流乾燥機に脱水物を供給した。この供給は、前記式１で求める平均滞留時間Ｔが５〜７分となるように行った。具体的には、円管式気流乾燥機へ供給する汚泥の脱水物の量が２５〜３５ｋｇ-ｄｓ／ｈであった。また、円管式気流乾燥機内に貯留できる汚泥の固形物量（保有量）が３ｋｇ-ｄｓであった。

次に、円管式気流乾燥機において、４００℃の熱風を用いて、脱水物を乾燥させた。そして、円管式気流乾燥機から排出された乾燥物をサイクロンへ供給し、遠心力によって固気分離を行い、分離後の固形物を最終製品とした。

（実施例２）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を１０％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例３）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を２０％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例４）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を３０％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例５）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を４０％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例６）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤を注入せず、高分子凝集剤を３％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例７）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を２％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

（実施例８）
機内二液調質型遠心脱水機に、無機凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を４％注入した。その他の運転条件は、実施例１と同様である。

前記実施例の結果を下記の表１に示す。

（結果）
無機凝集剤の注入率を増やすことにより、乾燥機内に脱水物が付着したり、堆積したりする量を減らすことができることが分かった。具体的には、無機凝集剤の注入率が５％のときは、乾燥機内に付着・堆積が見られるものの運転を継続できた。注入率を１０％以上に増やすと、付着・堆積量が減り、運転が容易となった。全く注入しなかったときは、付着・堆積量が多く、運転の継続はできなかった。

他方、無機凝集剤の注入率を増やすことで、コストが嵩むというデメリットが生じる。また、ポリ硫酸第２鉄の硫酸が原因となり、腐食が進みやすいということが分かった。

以上の結果から、付着・堆積量と、コスト、腐食性のバランスを考慮すると、無機凝集剤の注入率は、脱水機に供給される汚泥の固形物量に対して５％以上とすることが好ましく、１０％以上にすることがより好ましい。上限値に関しては、３０％以下が好ましい。

１：処理装置、２：汚泥貯留槽、３：脱水機、４：熱風発生器、５：連続式熱風乾燥機、５ａ〜５ｄ：パイプ、５Ｘ：供給口、５Ｙ：排出口、６：固気分離機、７：脱水物搬送機、８：測定装置、９：粉粒体上流搬送機、１０：粉粒体下流搬送機、１１：ベンチュリースクラバー、１２：排気ファン、１３：ミストセパレーター、１４：プラズマ脱臭機、１５：コンテナ、１７：空気圧縮機、１８：貯留タンク、１９：ロータリーバルブ、２０：消化タンク、２１：供給ポンプ、３１〜３３：配管、ＡＭ：水分計、Ｅ：大気、Ｆ：燃料、Ｍ：モーター、Ｗ：汚泥

Claims

脱水機で汚泥を脱水する脱水工程と、
連続式熱風乾燥機内で脱水した汚泥と熱風を接触させて汚泥を乾燥させる乾燥工程と、を有する汚泥の処理方法であって、
前記脱水工程において、
前記脱水機に供給する前の汚泥、および前記脱水機で脱水中の汚泥の少なくとも一方に対して、無機凝集剤を注入し、
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上であることを特徴とする汚泥の処理方法。
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、３０％以下である請求項１記載の汚泥の処理方法。
前記無機凝集剤は、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムの群から選択される請求項２記載の汚泥の処理方法。
前記連続式熱風乾燥機は円管式気流乾燥機または直管式気流乾燥機である請求項１記載の汚泥の処理方法。
前記連続式熱風乾燥機に供給される脱水した汚泥の最大粒径が６０ｍｍ以下である請求項１記載の汚泥の処理方法。
前記連続式熱風乾燥機に供給される脱水した汚泥の平均粒径が１ｍｍ〜３０ｍｍである請求項１記載の汚泥の処理方法。
汚泥を脱水する脱水機と、
脱水した汚泥と熱風を接触させて汚泥を乾燥させる連続式熱風乾燥機と、を有し、
前記脱水機に供給する前の汚泥、および前記脱水機で脱水中の汚泥の少なくとも一方に対して、無機凝集剤を注入し、
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、５％以上になるように注入する注入手段を有することを特徴とする汚泥の処理装置。
前記無機凝集剤の注入率が、前記脱水機に供給する汚泥の固形物量に対して、３０％以下である請求項７記載の汚泥の処理装置。