JPH0975997A - 脱水ケーキ等の造粒方法とこれに使用する造粒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱水ケーキ等の被処理物を有効利用を図るべ
く、良質で且つ製品収率が高い農園芸用土等を製造可能
とすることを課題とする。 【解決手段】 脱水ケーキ等の被処理物を混練機２によ
り混練する混練工程と、混練した被処理物を造粒機７に
より造粒する造粒工程と、造粒した被処理物を乾燥機24
により乾燥する乾燥工程とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱水ケーキ等の被
処理物を有効利用して良質の農園芸用土等を得ることの
できる脱水ケーキ等の造粒方法とこれに使用する造粒装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば浄水場から生じるスラッジ
の大半は機械脱水してケーキ状にしたり、或いは天日乾
燥した後に埋立処分されているが、年々その処分場の確
保が難しくなってきており、またその運搬費が高騰化し
ていることから、近年例えば脱水したケーキを造粒する
ことにより農園芸用土等を製造して、その有効利用が図
られている。

【０００３】かかる造粒手段としては、従来例えば混練
機を使用したものがあり、これは投入された脱水ケーキ
を混練した後、これをスクリューコンベアにより送出し
てその排出口に設けた多孔板や金網から押出して造粒す
るものである。また、他の手段としては乾燥機により脱
水ケーキを乾燥しつつ造粒するものも存在する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の手段は破砕と押出しによる造粒であるために、造粒
物の粒形状に丸みを持たせることができず、これを農園
芸用土として使用すると根を痛めてしまうという難点が
あり、所望の粒径を有する団粒構造が得られないため、
製品収率を確保できないという問題点があった。ここ
に、団粒構造とは幾つかの粒子が融着して一塊の粒子が
形成された状態をいう。しかも、多孔板や金網に目詰ま
りが生じ易いために、作業性に欠けるという欠点も有し
ていたのである。

【０００５】また、後者の手段にあっては脱水ケーキが
粉化し易いため、前者の手段と同様に製品収率が低く、
また粉化による粉塵が多く発生し、そのため集塵機等の
処理設備が必要となる。さらに、農園芸用土としての再
利用もそのままでは難しく、再利用のためにはふるい分
けのための装置が別途必要であり、実用性に欠けるとい
う問題点があった。

【０００６】それ故に、本発明は上記従来の問題点を解
決するためになされたものであり、脱水ケーキ等の被処
理物を有効利用を図るべく、良質で且つ製品収率が高い
農園芸用土等を製造可能とすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、上記課題を解決す
るために本発明が採った手段は、脱水ケーキ等の被処理
物を混練機２により混練する混練工程と、混練した被処
理物を造粒機７により造粒する造粒工程と、造粒した被
処理物を乾燥機24により乾燥する乾燥工程とを別工程に
する点である。

【０００８】また、本発明に係る造粒装置の特徴は、脱
水ケーキ等の被処理物を混練するための混練機２と、該
混練機２により混練された被処理物を造粒するための造
粒機７と、該造粒機７により造粒された被処理物を乾燥
するための乾燥機24とからなる点にある。

【０００９】従って、上記構成を特徴とする造粒方法及
び造粒装置に於いては、脱水処理されたケーキ等の被処
理物は、先ず混練機２に投入されて細かく破砕されると
同時に練り込まれて柔らかくなり、造粒し易い状態で造
粒機７に送られる。そして、造粒機７により所望の粒径
を有する団粒構造の粒子が造粒されて乾燥機24に送ら
れ、粒子はその形状を維持しつつ乾燥機24により所定の
含水率にまで乾燥されて農園芸用土等が製造されること
になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に従って説明する。

【００１１】図１に於いて、１は浄水場から生じたスラ
ッジを脱水処理可能な電気浸透脱水機等の脱水機を示
す。２は図２の如くホッパー３に連通するトラフ４が水
平方向に配された混練機で、トラフ４には電動機５によ
り回転駆動されるスクリュー６が内装されている。

【００１２】７は図３のように外周面が複数のローラ８
で回転自在に支持された横型円筒状のドラム９と、ドラ
ム９の軸方向中央に配されてモータ10によりＶプーリ1
1,12及びＶベルト13を介して正逆両方向に回転駆動可能
な回転軸14と、回転軸14の外周面に所定間隔を有して十
字状に突設された翼15とからなる造粒機である。そし
て、前記翼15の先端とドラム９の内壁面には所定の間隙
16を有しており、かかる間隙16の幅を適宜変更して造粒
される粒子の粒径が調整される。尚、本実施形態の翼15
はパドル翼であるが、スクレーパ（掻取翼）を設置すれ
ばパドル型攪拌翼でない翼15を使用しても、ある程度の
造粒効果が得られることを本件出願人は確認している。

【００１３】17はドラム９の外周面に設けられたジャケ
ットで、該ジャケット17には蒸気を導入可能な配管18が
接続されており、ドラム９の内壁面を間接的に加熱し得
るように構成されている。19はドラム９の外周面に外嵌
着したスプロケットで、該スプロケット19とモータ20間
にはチェーン21が張架されてドラム９が回転駆動され
る。22はドラム９に設けられたホッパーで、23は造粒さ
れた粒子が排出されるシュートである。

【００１４】24はモータ23により回転駆動される横型円
筒回転型の乾燥機で、図４の如くその内壁面には軸方向
に沿って蒸気が導入される複数のチューブ25が配設され
て、内部を間接的に加熱し得るように構成されており、
乾燥機24はホッパー26とシュート27とを夫々具備してい
る。図１中、28は乾燥機24のチューブ25に蒸気を導入す
るための蒸気ヒータで、該蒸気ヒータ28に導入された蒸
気は一定温度に上昇されて送風機29により前記チューブ
25に送られる。尚、本発明に於ける乾燥機24はこれに限
定されず、要は、乾燥機24は粒子を破砕したり潰したり
する構造を持たないものであって、固形物を乾燥できる
ものであればよい。

【００１５】本実施形態は以上のような構成からなり、
次にこれを使用してスラッジから農園芸用土を製造する
場合について説明する。

【００１６】先ず、スラッジを脱水機１により脱水した
後、図１及び図２のようにコンベア30により脱水ケーキ
を混練機２のホッパー３に投入すると、脱水ケーキはト
ラフ４内で回転するスクリュー６により混練されながら
排出側へと送出される。その際、板状の脱水ケーキは細
かく破砕されると同時にチクソトロピ現象（圧力が加わ
ると表面に水分が出てくる現象）のため、練り込まれて
柔らかくなり、造粒に適した粒子状態で混練機２から排
出されることになる。

【００１７】而して、かかる混練機２は多孔板や金網を
有していないために、粒子が目詰まりするような不都合
はなく、且つ全体の構成も簡易なものである。

【００１８】そして、排出された粒子状の脱水ケーキ
は、図３に示すようにホッパー22から造粒機７のドラム
９内に投入される。かかる造粒機７のドラム９及び翼15
を有する回転軸14は、夫々モータ20,10 より回転駆動さ
れており、またジャケット17内には蒸気が導入されてド
ラム９の内壁面は一定温度に加熱されている。

【００１９】而して、ドラム９に投入された脱水ケーキ
の粒子は、間接的に加熱されながらドラム９の回転によ
りその内周壁を転動しつつ、回転する翼15によって撹拌
されて造粒されることになるのであるが、種々の造粒条
件を設定して本件出願人が行った試験によると、当該造
粒条件と造粒される粒子の粒径や粒径分布等には次のよ
うな関係を有することが確認できた。

【００２０】先ず、ドラム９を回転させることにより粒
子表面に水分が浮び上がって粒子が成長し易くなり、団
粒構造が形成される。この場合、ドラム９の回転数が大
きくなる程粒子は成長するため、粒子は肥大化すると共
に、粒径分布は拡散することになる。また、この回転数
が臨界回転数に達すると粒子はドラム９と供回りするた
め、粒子は成長しなくなる。

【００２１】ここで、ドラム９のジャケット17に蒸気を
導入してドラム９の内壁面を加熱した場合は、温度上昇
により粒子の粘性が低くなって柔らかくなるために、造
粒し易く且つ滞留時間の短縮が図れて、加熱機能を有し
ない通常のドラム造粒機より処理能力が高くなるので、
造粒機７も小型のものですむ。さらに、ドラム９内の温
度上昇によって粒子表面の水分は蒸発し、そのは蒸発水
分でドラム９内は飽和蒸気状態となるため、粒子同士が
付着し易くなって粒子の成長が促進され、粉化の原因と
なる細かい粒子が非常に少なくなる。また、ドラム９の
内壁面と接する粒子表面の水分が蒸発するために、粒子
が内壁面に付着することはなくなってドラム９の臨界回
転数が増加することになるので、高速回転により翼15の
回転による撹拌造粒の効果を受け易くなり、短い滞留時
間で造粒することが可能になると共に、造粒機７の小型
化が図れる。

【００２２】即ち、ドラム９の回転数を大きくすると共
に、ドラム９の内壁面を加熱することで、粒子の粘性が
低くなり、翼15により造粒され易く、粒子表面の水分蒸
発も増加するため、粒子の成長は抑制されると共に、粒
径分布は集中することになる。一方、回転数を小さくす
ると、粒径分布は拡散する。

【００２３】このように、ドラム９の回転数を上げ、且
つドラム９の加熱温度を高くすると、粒子の成長は小さ
く、且つ粒径分布は集中するが、反対に加熱温度を低く
した場合、或いはドラム９の回転数を小さくした場合
は、粒子を肥大化させることなくある程度の粒径に抑え
ることが可能となり、程よい粒径分布を有する団粒化が
促進されることになる。

【００２４】さらに、ドラム９と翼15とを同じ方向に回
転（正回転）させると、ドラム９内に於ける粒子の転動
距離が大きくなるため、粒子の成長が促進されて粒径は
大きくなって、粒径分布は拡散する傾向にあり、逆方向
に回転（逆方向）させると、翼15による破砕効果が促進
されるので、粒子の成長が抑制されて粒径は小さくな
り、粒径分布は集中することになる。

【００２５】また、ドラム９内に於ける粒子の滞留時間
は粒子の成長に影響を与える要因となるが、余り滞留時
間を長くなると粒子が成長し過ぎるため、適度の滞留時
間で造粒することが望ましい。

【００２６】以上の結果から、粒子の粒径分布を拡散さ
せたい場合は、例えば30rpm 程度の低回転数で翼15とド
ラム９とを同方向に回転（正回転）させると共に、蒸気
の圧力を低くしてドラム９の内壁面の温度を若干低目に
設定して造粒を行えば、団粒構造の形成が促進されるこ
とが判る。

【００２７】一方、粒径分布が集中した粒子を得たい場
合には、例えば60rpm 程度の回転数で翼15とドラム９と
を逆方向に回転（逆回転）させると共に、蒸気の圧力を
高くしてドラム９の内壁面の温度を若干高目に設定して
造粒を行えばよいのである。

【００２８】このように、造粒と混練とを別工程で行う
ことにより、粒子の球状化の促進が図れると共に、造粒
工程に於いてドラム９及び翼15の回転数や回転方向，間
隙16の幅，蒸気圧，滞留時間等を適宜変更することによ
り、使用目的に応じた粒径を有する団粒構造の粒子を所
望の粒径分布で得ることができるのである。

【００２９】また、粒子はジャケット17内の蒸気により
間接的に加熱されるため、粒子がドラム９の内壁面に付
着する量は少なく、且つドラム９内に直接熱風を供給す
るような直接加熱方式に比して、熱効率が良く、使用す
る熱量も少なくてすむ。

【００３０】そして、造粒機７により所望の粒径に造粒
された団粒構造の粒子は、図１及び図４に示すようにそ
のシュート23から回転駆動されている乾燥機24のホッパ
ー26にコンベア31を介して投入される。その後、粒子は
間接的に加熱されながら乾燥機24内を転動し、所定の含
水率となった時点で、シュート27からコンベア32に排出
されて農園芸用土の製造が完了する。

【００３１】而して、このように乾燥を造粒とは別工程
で行うことにより、粒子の粉化率が大幅に低減して製品
収率も向上することになる。

【００３２】また、乾燥機24は間接加熱方式を採用して
なるために、直接加熱方式に比して熱効率が良好で、ラ
ンニングコストの低廉化が図れるという利点もある。

【００３３】そして、このようにして製造された農園芸
用土は、粒径分布が粒径0.5 〜３mmをピークとする団粒
構造に形成されるため、通水性及び保水性に優れてお
り、養分の保持力も良好であるので、微生物も棲み易
く、且つ土壌の有機化が促進される。また、かかる団粒
構造は壊れても粉化し難いという利点があり、このため
通気性は保持されて根腐れを起こし難くなり、農園芸用
土としては最適のものである。尚、一般に農園芸用土と
して求められる粒径分布は次の通りである。即ち、培養
土用で0.5 〜３mm, 客土用で１〜３mm, 園芸用で１〜７
mmである。本実施形態の粒径分布は0.5 〜３mmであった
が、造粒機７の内壁面と翼15との間隙16を調整すること
により、これ以外の粒径分布、例えば前記の用途に応じ
た所望の粒径分布を有する農園芸用土を得ることも可能
である。

【００３４】尚、上記実施形態に於いては、脱水機１に
より脱水処理したケーキを被処理物として農園芸用土を
製造する場合について説明したが、本発明は決してこれ
に限定されず、その他の被処理物を本発明より処理して
農園芸用土以外のものを製造することも可能である。

【００３５】また、混練機２や造粒機７も上記実施形態
のようなものに限らず、その具体的な構成は本発明の意
図とする範囲内に於いて任意に変更可能である。

【００３６】

【発明の効果】叙上の様に、本発明は混練と造粒を別工
程で行うものであるために、従来の混練機による押出し
造粒の場合に比して、粒子の球状化が図れることとな
り、さらに造粒と乾燥を別工程で行うために、乾燥機に
よりこの両工程を行っていた従来のものに比して、粒子
の粉化率を大幅に低減できて製品収率を向上させ得ると
いう格別の効果を得るに至った。

【００３７】また、造粒工程に於いて被処理物を造粒機
のドラム内で転動させながら、該ドラム内で回転する翼
により撹拌させて造粒を行えば、かかるドラム及び翼の
回転数，回転方向，この両者間の間隙，滞留時間等を適
宜変更することにより、使用目的に応じた粒径を有する
団粒構造の粒子を所望の粒径分布で造粒できるという特
有の効果が得られ、さらには被処理物を間接的に加熱し
つつ造粒を行えば、かかる加熱温度を適宜変更すること
により、一層粒径及び粒径分布の調整が容易に行えるこ
とになる。

【００３８】また、上述したように本発明に係る造粒装
置は、混練機で造粒若しくは乾燥機で造粒を兼ねていた
従来の装置に比較して、次のような利点がある。

【００３９】即ち、粉化した粒子や粉塵のふるい分け装
置が不要になると共に、集塵装置を小型化することが可
能となり、また集塵した粉塵の洗い流し用の水量が少な
く且つ排水量も少なくなるので、排水設備が小規模化が
図れる。

【００４０】さらに、本発明は造粒機で加熱するため
に、乾燥機では大きな加熱が不要となって、該乾燥機が
小型のものですむことになる。

【００４１】従って、装置全体の構成が非常に簡易なも
のとなり、製作コストの低廉化が図れるという実用的な
効果が得られたのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す全体説明図。

【図２】同混練機の一部切欠を含む正面図。

【図３】同造粒機の一部切欠を含む正面図。

【図４】同乾燥機の一部切欠を含む正面図。

【符号の説明】 ２…混練機 ７…造粒機 ９…ドラム 14…回転軸 15…翼 16…間隙 17…ジャケット 24…乾燥機

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱水ケーキ等の被処理物を混練機(2) に
   より混練する混練工程と、混練した被処理物を造粒機
   (7) により造粒する造粒工程と、造粒した被処理物を乾
   燥機(24)により乾燥する乾燥工程とからなることを特徴
   とする脱水ケーキ等の造粒方法。
2. 【請求項２】 前記造粒工程に於いて、被処理物を回転
   する造粒機(7) のドラム(9) 内で間接的に加熱しつつ転
   動させながら、該ドラム(9) 内で回転する翼(15)により
   撹拌させて造粒を行う請求項１記載の脱水ケーキ等の造
   粒方法。
3. 【請求項３】 前記乾燥工程に於いて、被処理物を間接
   的に加熱しつつ乾燥を行う請求項１又は２に記載の脱水
   ケーキ等の造粒方法。
4. 【請求項４】 脱水ケーキ等の被処理物を混練するため
   の混練機(2) と、該混練機(2) により混練された被処理
   物を造粒するための造粒機(7) と、該造粒機(7) により
   造粒された被処理物を乾燥するための乾燥機(24)とから
   なることを特徴とする脱水ケーキ等の造粒装置。
5. 【請求項５】 前記造粒機(7) が、内部を間接的に加熱
   する間接加熱手段を有し且つ回転駆動可能な横型円筒状
   のドラム(9) と、該ドラム(9) 内に軸方向に配されて回
   転駆動される回転軸(14)と、該回転軸(14)に設けられて
   先端が前記ドラム(9) の内周壁間に間隙(16)を有して配
   される翼(15)とからなる請求項４記載の脱水ケーキ等の
   造粒装置。
6. 【請求項６】 前記回転軸(14)が正逆両回転可能に構成
   されてなる請求項５記載の脱水ケーキ等の造粒装置。
7. 【請求項７】 前記ドラム(9) の間接加熱手段が、該ド
   ラム(9) の外周面に設けられたジャケット(17)に導入さ
   れる蒸気である請求項５又は６記載の脱水ケーキ等の造
   粒装置。
8. 【請求項８】 前記乾燥機(24)が間接加熱手段を具備し
   てなる請求項４乃至７記載の脱水ケーキ等の造粒装置。