JPH0310400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、下水処理施設等より排出される汚泥
の脱水処理装置の改良に関する。

（従来の技術） 近年、下水道の普及と共に下水処理施設から排
出される汚泥量も急激に増加し、その処理に関し
て様々な問題が生じている。即ち、排出される汚
泥の大部分は単に脱水処理をしただけで埋立処理
されているため、環境汚染や埋立地の後利用、埋
立用地の確保等の点に多くの厄介な問題が起生し
ている。

一方、汚泥の埋立処理に代る方法として、脱
水処理した後の汚泥ケーキを流動炉や多段炉を用
いて焼却したり、或いは、排出されてきた濃縮
汚泥を直接170℃前後の高温度にまで加熱して脱
水したあと、これを焼却するという処理方法が開
発されている。例えば、濃縮汚泥100Tonを焼却
処理すれば、燃焼残滓は約1Tonとなつてその減
容率が1/100となり、その結果必要な埋立地面積
が少なくなるうえ、汚泥が完全に無機化されてい
るため後地利用や環境汚染上の問題も発生せず、
極めて好都合である。

ところで、前者の場合には、通常汚水処理施設
等から排出されて来た濃縮汚泥（水分約97％）を
真空脱水機や加圧濾過機、遠心分離機等の脱水機
にかけて脱水し、水分が75〜80％の脱水ケーキし
たあと流動炉等によりこれを焼却している。

しかし、75〜80％もの水分を有する脱水ケーキ
そのまま焼却するためには、多量の油等による助
燃を必要とし、処理コストが著しく高くつくとい
う問題がある。尚、前記脱水ケーキ直接焼却せず
に予備乾燥をし、その後焼却炉で自燃させる方法
も採られているが、脱水ケーキの水分が70〜80％
もあると何れにしても絶対熱量が不足し、相当の
油等による助燃を必要とすることになる。

一方、後者の所謂汚泥熱処理方法に於いては、
通常汚水処理施設等から排出されてくる濃縮汚泥
（水分約97％）を約160〜175℃の温度に加熱して
脱水した後、更にこの汚泥を遠心分離機等の脱水
機にかけて脱水し、水分が略50％程度の脱水ケー
キとしたうえこれを焼却するようにしている。

しかし、水分が97％もある濃縮汚泥を約160℃
〜175℃の温度に加熱するためには相当の熱量を
必要とするうえ、反応器を中心にして第一熱交換
器、第二熱交換器、蒸発器、熱処理汚泥濃縮槽、
熱処理汚泥貯留槽及びフイルタープレス形脱水機
等を必要とし、処理装置が複雑となつて設備費や
運転費の低減を図り難いという問題がある。

尚、汚泥熱処理方式に於ける前記加熱用熱量の
低減を図るため、加熱前に濃縮汚泥に高分子凝集
剤を加えて予備脱水（又は高分子凝集剤による予
備脱水と沈殿濃縮）処理を施す方式が開発されて
いる（特開昭57−10398号等）。

しかし、当該高分子凝集剤を加えて予備脱水処
理を施す方式では、高分子凝集剤を必要とするた
めランニングコストが上昇すると共に、造粒槽や
凝集槽等を必要として脱水処理装置が複雑化す
る。また、汚泥の処理が所謂バツチ方式の処理と
成り、連続的処理に適さないと云う難点がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従前の汚泥の脱水処理装置に於ける
上述の如き問題、即ち、汚泥の加熱に大量の熱
を必要とし、熱経済性に欠けること、脱水処理
装置の構成が複雑になり、設備のコンパクト化や
運転費の削減が図り難いこと及び高分子凝集剤
を用いた場合にはランニングコストが上昇のみな
らず、汚泥の連続的処理が困難なこと等の問題を
解決せんとするものであり、コンパクト化された
構成で、しかもより少ないエネルギー消費でもつ
て経済的に、汚泥を高度に連続脱水できるように
した加熱機付二段連続脱水処理装置を提供するも
のである。

（課題を解決するための手段） 汚泥の焼却処理に於いて、その経済性に最も深
く関係する因子は汚泥の脱水率である。汚泥は一
般に有機質と無機質とから成立つており、通常有
機質が50〜80％を占めている。又、汚泥内の有機
質や無機質は、水と親和性の極めて強い粒子径が
0.1〜0.001μのコロイド状となつており、個々の
粒子の繋りの中に水分を包含したゲル構造を呈し
ている。その結果、前記粒子と水分との分離が著
しく困難となり、遠心分離機や加圧濾過機、真空
脱水機等の機械式脱水機のみでは、経済に含水率
を50％程度にまで下げるのは困難である。

一方、汚泥を加熱した場合には、汚泥内蛋白質
の熱変形により、卵白が加熱されると固まる現象
に類似して前記各粒子が粗大化すると共に、加熱
によつて前記ゲル構造が破壊されて汚泥粒子に囲
まれていた水分が抜け出し易くなり、脱水性が著
しく向上することになる。

本願発明者は、汚泥の脱水性に係る前述の如き
事象に着目し、様々な型式の機械的脱水機と、加
熱機並びにその加熱温度との組合せについて数多
くの実作動試験を繰返し、その結果の解析から、
汚泥を焼却処理する際の最も簡単且つ経済的な汚
泥の連続脱水処理方式を見出したものである。

本件発明は、汚水処理施設Ａ等から排出された
汚泥１を自己燃焼が可能なほぼ50％の水分含有率
にまで脱水するようにした汚泥の連続脱水処理装
置に於いて、前記汚泥１を一次脱水処理するベル
トプレス形脱水機９と、前記ベルトプレス形脱水
機９から繰り出される一次脱水ケーキ２を60℃〜
90℃の温度に加熱して順次送り出す加熱機１４
と、前記加熱機１４からの高温の一次脱水ケーキ
３を引き続き高温のまま二次脱水処理するキヤタ
ピラープレス形脱水機１６とを一体的に連繋した
ことを発明の基本構成とするものである。

（作用） 汚水処理施設Ａ等からの含水率97％程度の濃縮
汚泥１は、先ずベルトプレス形脱水機９で一次脱
水され、含水率が約80％程度にまで脱水される。

ベルトプレス形脱水機９から繰り出された一次
脱水ケーキ２は加熱機１４へ順次送られ、ここで
60℃〜90℃の温度に加熱されたあと、高温のまま
キヤタピラープレス形脱水機６へ順次送り出され
て行く。当該加熱により汚泥のゲル構造が破壊さ
れ、その粘度が著しく低下する。

キヤタピラープレス形脱水機１６へ送り出され
た一次脱水ケーキ２はここで二次脱水処理を受
け、含水率が約50％程度にまで脱水される。

汚泥１はベルトプレス形脱水機９→加熱機１４
→キヤタピラープレス形脱水機１６の順に連続的
に自動移送され、二次脱水ケーキ出口２３から順
次機外へ排出されて行く。

（実施例） 以下、第１図及び第２図に基づいて本発明を詳
説する。第１図は本発明に係る汚泥の連続脱水処
理装置の処理系統図であり、汚水処理施設Ａより
排出されてきた濃縮汚泥１は先ず一次脱水処理Ｂ
を受ける。前記濃縮汚泥１は水分含有率が通常97
％位であり、ベルトプレス形脱水機により一次脱
水処理Ｂをされた一次脱水ケーキ２の水分含有率
は、約80％位に低下する。即ち、例えば100Ton
の濃縮汚泥１は水分97Tonと固形分3Tonから成
り立つており、一次脱水処理された後の一次脱水
ケーキ２の成分は固形分3Tonと水分12Tonとな
り、総重量は略15Tonとなる。

一次脱水処理をされた一次脱水ケーキ２は引き
続き加熱処理Ｃを受け、加熱機により略60℃〜90
℃の温度に加熱される。水分含有率が80％位の一
次脱水ケーキ２を略70℃に加熱すると、低温状態
に於いて完全なゲル化を呈していた汚泥のゲル構
造が略完全に破壊され、一次脱水ケーキ２の粘度
が著しく低下する。

尚、一次脱水ケーキ２の加熱温度は略60℃以上
の温度を必要とし、それ以下の温度では前記汚泥
のゲル構造が十分に破壊されず、その結果汚泥粒
子間に包み込まれている水分の放出が不十分とな
つて、二次脱水処理Ｄに於ける脱水率の向上が著
しく困難になる。

略60℃〜90℃の温度にか熱処理Ｂをされた高温
の一次脱水ケーキ３は、引き続き高温のまま二次
脱水処理Ｄを受け、キヤタピラープレス形脱水機
により二次脱水される。例えば、略70℃に加熱さ
れた水分含有率80％の一次脱水ケーキ３は、キヤ
タピラープレス形脱水機によつて水分含有率が50
％位いにまで容易に脱水され、二次脱水ケーキ４
の総重量は6Ton（水分3Ton、固形分3Ton）とな
る。

二次脱水処理Ｄをされた二次脱水ケーキ４は、
前述の如く水分が50％位いにまで低下しているた
め、ストーカ炉等でも高温自燃が可能であり、相
当量の熱回収が可能となつて汚泥焼却発電等を行
うこともできる。

第２図は、本発明に係る汚泥の連続脱水処理装
置の縦断面図であり、図に於いて５は汚泥入口、
６は汚泥混和槽、７はスラツジプール、８は排水
口、９はベルトプレス形脱水機、１０，１１は圧
縮用濾布ベルト、１２はベルト圧縮ゾーン、１３
は濾布洗浄装置、１４は加熱機、１５ａは加熱機
の加熱ローラ、１５ｂは加熱ジヤケツトプレー
ト、１６はキヤタピラープレス形脱水機、１７は
加圧キヤタピラー、１８はキヤタピラー濾布、１
９はロータ、２０はロータ濾布、２１は排水口、
２２は本体ケース、２３は二次脱水ケーキの出口
である。

入口５から投入された濃縮汚泥１は、汚泥混和
槽６及びスラツジプール７を通して濾布ベルト１
０上へ繰り出され、濾布ベルト１０，１１の間に
拌まれた状態でベルト圧縮ゾーン１２へ送られ、
ここで圧縮脱水が行なわれる。ベルト圧縮ゾーン
１２で水分含有率が80％位いにまで脱水された一
次脱水ケーキ２は、引き続き加熱機１４を構成す
る加熱ローラ１５ａと加熱ジヤケツトプレート１
５ｂの間へ落下され、ローラ１５ａとプレート１
５ｂ間を下降する間に略70℃位いに加熱される。
加熱された高温の一次脱水ケーキ３は、引き続き
キヤタピラープレス形脱水機１６のプレスロータ
１９とキヤタピラー濾布１８間へ排出され、キヤ
タピラー１７とロータ１９の回動により圧縮脱水
されたあと、略水分含有率が50％の二次脱水ケー
キ４となつて、本体ケース２２のケーキ出口２３
より排出される。

（発明の効果） 本発明に於いては、前述の通り濃縮汚泥１をベ
ルトプレス形脱水機９で一次脱水し、その一次脱
水ケーキ２を加熱機１４で60℃〜90℃に加熱した
あと、引き続き高温のままキヤタピラープレス形
脱水機１６で二次脱水すると共に、ベルプレス形
脱水機９、加熱機１４及びキヤタピラープレス形
脱水機１６を夫々一体的に連繋した構成としてい
る。その結果、下記の如く多くの優れた実用的効
用が奏される。

汚泥１が連続的に、しかも各脱水機９，１６
及び加熱機１４自体によつて順次移送されるた
め、汚泥１の脱水処理を極めて円滑に且つ効率
的に行なうことができると共に、脱水処理装置
の大幅なコンパクト化が可能となる。

高分子凝集剤等を一切使用せずに加熱機付の
機械的二段連続脱水により、濃縮汚泥を水分が
50％位いにまで脱水するものであるため、高分
子凝集剤を使用する場合に比較して汚泥処理費
が安価となる。

濃縮汚泥１を一次脱水処理したあと、その一
次脱水ケーキ２を加熱するようにしているた
め、加熱に要する熱量を著しく低減することが
できる。

例えば、濃縮汚泥（水分97％）１が100Ton
の場合、一次脱水ケーキ（水分80％）２の総量
は15Tonとなり、これを70℃に加熱するのに必
要な熱量は約900000Kcal（15×10³Kg／℃×（70
−10）℃）となる。これに対して、100Tonの
濃縮汚泥１を直接70℃まで加熱する場合には、
約6000000Kcal（100×10³Kg／℃×（70−10）
℃）の熱量を必要とすることになり、一次脱水
処理を行なうことにより加熱に要する熱量を略
１／6.7に減少せしめ得る。

また、一次脱水ケーキ（水分80％、総重量
15Ton）２を70℃に加熱したあと、キヤタピラ
ープレス形脱水機１６により脱水を行なつて水
分50％の二次脱水ケーキ４を得る場合には、必
要な熱量は前述の如く約900000Kcalとなる。
これに対して、従前の加熱乾燥方式により一次
脱水ケーキ２（水分80％、総量15Ton）の水分
を蒸発させ、その含水率を50％に引下げる場合
には、9Ton（12t−3t）の水分を蒸発させる必
要があり、必要とする熱量は約5940000kcal
（9000Kg×600Kcal／Kg＋（3000＋3000）Kg／℃
×（100−10）℃）となり、本発明に比較して約
6.6倍の熱量を要することになる。

この様に、本発明に於いてはベルトプレス形
脱水機による一次脱水と加熱とキヤタピラープ
レス形脱水機による二次脱水の組み合わせとす
ることにより、従前の他の如何なる脱水方式よ
りも脱水に必要とする熱量が少なくなり、熱経
済性に秀れている。

一次脱水処理したあとの一次脱水ケーキ２を
60℃〜90℃に加熱し、そのゲル構造を破壊する
と同時に約60℃〜90℃の高温のままで二次脱水
を行なうようにしているため、汚泥の粘度も著
しく低下して水分と固形分の分離が容易とな
り、通常のキヤタピラープレス形脱水機によつ
て極めて簡単且つ高効率で、脱水ケーキの水分
含有量を約50％程度にまで落すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による汚泥の連続脱水処理の系
統図である。第２図は、本発明に係る汚泥の連続
脱水処理装置の縦断面図である。 Ｂ……一次脱水処理、Ｃ……加熱処理、Ｄ……
二次脱水処理、１……濃縮汚泥、２……一次脱水
ケーキ、３……高温一次脱水ケーキ、４……二次
脱水ケーキ、９……ベルトプレス形脱水機、１５
……加熱機、１６……キヤタピラープレス形脱水
機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 汚水処理施設Ａ等から排出された汚泥１を自
   己燃焼が可能なほぼ50％の水分含有率にまで脱水
   するようにした汚泥の連続脱水処理装置に於い
   て、前記汚泥１を一次脱水処理するベルトプレス
   形脱水機９と、前記ベルトプレス形脱水機９から
   繰り出される一次脱水ケーキ２を60℃〜90℃の温
   度に加熱して順次送り出す加熱機１４と、前記加
   熱機１４からの高温の一次脱水ケーキ３を二次脱
   水処理するキヤタピラープレス形脱水機１６とを
   一体的に連繋して成る汚泥の連続脱水処理装置。