JPS5841920B2 - オデイノトウケツシユウカイシヨリホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚泥の凍結融解処理方法に関するものであり
、凍結融解処理を効率良く行ない、処理時間を短縮する
ことを目的とするものである。

汚泥の凍結融解処理方法としては、凍結融解槽内（こ供
給した汚泥を、同一槽内で処理するいわゆるバッチ式の
処理方法があり、この方法は、汚泥を凍結融解処理装置
内を移動させながら連続的に処理するいわゆる連続式の
処理方法に比較して、運転操作が簡単、確実であり、装
置もコンパクトになるなどの利点があるため多く使用さ
れている。

このバッチ式の処理方法において、凍結融解槽内の汚泥
（こ、冷熱媒あるいは冷ブライン（以下冷熱媒という）
と、温熱媒あるいは温ブライン（以下温熱媒という）と
を交互に与える機構については種々あるが、凍結融解槽
内に熱媒を供給する手段を多数配設したものが普及して
おり、その代表的な例としては縦方行に連続的に蛇行し
た形状を有する熱媒供給管を凍結融解槽内に多数本配設
した凍結融解処理装置がある。

この凍結融解処理装置を例にとって従来方法を説明する
と、凍結処理においては、ます熱媒供給管に冷熱媒を供
給すると、凍結融解槽内に充填した汚泥に冷熱が加わり
、汚泥中の水分が、熱媒供給管から伝わる冷熱により該
管の表面より凍結し、しだいに氷として成長する。

そしてこの氷の成長がしたがって、汚泥中の固形物の粒
子群は熱媒供給管の周囲から後退して濃縮し、層状ある
いは塊状の濃縮汚泥を形成する。

さらに、水の成長が進行すると、汚泥粒子が変形、破壊
され、汚泥粒子の内部保有水などが粒子外に排除され、
粒子の周囲の氷とともに凍結し、汚泥粒子および粒子群
は脱水された状態となる。

このように脱水された汚泥粒子は、水が氷となる際の体
積膨張力を受けて粗大粒子に造粒し、最終的には氷に内
包された状態において氷と一体の凍結体となり、凍結処
理を終了する。

しかしながら、この凍結処理の終期になると、濃縮汚泥
は、熱媒供給管の周囲から後退し、かつ氷の体積膨張力
を受けるために、濃縮汚泥の一部が、凍結体の凍結の不
完全な部分、すなわち、その上面より隆起する。

そして、一旦隆起した濃縮汚泥は、その底部のみしか凍
結作用を受けないので、これを完全に凍結するＧこは凍
結処理時間が長くなり、効率的でない。

またこの凍結体の融解処理（こおいては、熱媒供給管（
こ温熱媒を連続的に供給して凍結体Ｏこ温熱を加えると
、凍結体は熱媒供給管付近の氷より徐々に融解し、さら
に融解を続行すると、水量に存在する固形物の粗大粒子
は分散することなく、またこの粗大粒子はもはや水和性
がないので凍結前のコロイド状態にはもどらず、粗大粒
子のまま凍結融解槽の底部に沈降し、同種の上部に清澄
な融解水が分離して融解処理を終了する。

しかし、この融解処理Ｏこおいては、その処理を開始す
ると、氷が融解して水となる際に、その体積が縮小する
から、融解水の水面は、凍結体の上部表面より徐々に下
がって行く。

したがって、熱媒供給管から離れ、かつ鉄管から伝わる
温熱によって加熱された融解水にも触れない凍結体の上
部は、この時期（こはほとんど融解が進まなくなる。

そして融解処理の終期（こなると、融解水の水面下にあ
る凍結体の融解が進行すると、凍結体は融解水中に崩れ
落ちて、ようやく融解する。

このように、凍結体上部の未融解の部分までも完全に融
解するためには融解処理時間が長くなり、効率的でない
。

なお、凍結処理時における濃縮汚泥の隆起や、融解処理
時における融解水の水位下降による処理効率の問題は、
一般的にバッチ式の凍結融解処理方法（こ共通した欠陥
である。

また、熱媒供給管を槽内に配設した凍結融解槽Ｏこあっ
ては、断熱の役割および氷の膨張を吸収する役割を兼ね
た断熱伸縮材を槽内壁に張る場合が多く、この場合は、
融解水の水面下にある凍結体が完全に融解しても、水面
上の未融解の凍結体は、断熱伸縮…こ固着したまま、い
わゆるブリッジ現象を起こし、融解が非常（こ遅くなる
という欠陥もある。

本発明は、このような従来の凍結融解方法の欠点を解決
したものであり、すなわち、凍結融解槽内に供給した汚
泥に冷熱を与えて汚泥の凍結処理を行なったのち、汚泥
の凍結体に温熱を与えて融解処理するいわゆる汚泥の凍
結融解処理方法において、この汚泥の凍結処理の開始前
Ｑこ凍結融解槽内の汚泥上に清水を供給し、その後に汚
泥の凍結処理を行ない、凍結が未完成な凍結体内から隆
起しようとする濃縮汚泥を、清水の氷層で覆うことによ
ってその隆起を押えて凍結処理し、さらに融解処理の開
始前もしくは処理中に清水を凍結融解槽内に供給して凍
結体を水面下に没した状態で融解処理を行なうことを特
徴とする。

以下本発明の実施態様の一例を図にしたがって説明する
と、第１図において１は凍結融解槽であり、同種（こは
縦方向Ｇこ蛇行した多数の熱媒供給管２を間隔を置いて
平行（こ配設する。

各熱媒供給管２の一端を熱媒の入口主管３に連通すると
ともに、他端を熱媒の出口主管４に連通ずる。

また凍結融解槽１の上方Ｏこは清水供給管５を設ける。

本発明は汚泥の凍結融解処理において清水を供給するも
のであるが、本発明で使用する清水は、例えば一般の工
業用水、あるいは凍結融解処理後の脱水処理によって固
形物を分離した融解水、あるいはこの融解水をさらに濾
過処理したものなどを使用することが可能で、要するに
、凝固点を下げる種々の溶存物質などが少なく汚泥より
も早く凍結する水であればどんなものでもよい。

また清水の供給量は、凍結処理時において汚泥上に供給
した清水が凍結して出来た氷層によって汚泥をカバーし
、かつ、凍結処理によって凍結体より隆起する濃縮汚泥
のために氷層が破壊されない程度の量であり、さらに、
融解処理時においては、凍結体を融解水ととも（こ水面
下に没入させることができる量であって、かつ、融解処
理に悪影響、例えば融解処理後の濃縮汚泥（粗大粒子群
）の脱水処理あるいは濃縮汚泥から脱水された融解水の
濾過処理など（こ支障を来たさない程度の量であれば良
い。

次に本発明の凍結融解処理方法の作用、効果を説明する
と、まず、凍結融解槽１内に所定量の汚泥６を投入した
のち、清水供給管５から清水７を汚泥６の上Ｏこ供給す
る。

清水７の供給量は、凍結融解槽１の容積や汚泥量などに
よって多少異なるが、通常は汚泥上の水位が５〜１０Ｃ
ｒｒＬになるように供給する。

要は前述したように凍結処理時において、凍結が未完成
な凍結体から隆起しようとする濃縮汚泥を覆い得る氷層
を形成できれば良く、多量に供給する必要はない。

次いで凍結処理に入るが、ます熱媒の供給装置（図示せ
ず）より送られてきた冷熱媒を、入口主管３を経て各熱
媒供給管２０こ連続的（こ供給する。

モして鉄管２を通過して汚泥の凍結処理を行なった使用
済みの冷熱媒を出口主管４を経て熱媒供給装置に回収し
、これを所定温度に冷却して再び凍結融解槽１内の各熱
媒供給管２に供給する。

この操作によって、凍結融解槽１内の汚泥６の水分が熱
媒供給管２から伝わる冷熱により被管２の表面から順次
凍結を開始するとともＧこ汚泥６の上部に供給した清水
７も凍結する。

そして第２図に示すように氷ａが成長するにしたがって
、前記汚泥中に含まれる種々の固形分の粒子群は、熱媒
供給管２の周囲から後退して濃縮し、層状あるいは塊状
の濃縮汚泥すを形成する。

そして凍結処理が終期に近ずくと、濃縮汚泥すは熱媒供
給管２の周囲に成長する氷ａによってさらに後退し、か
つ氷ａの体積膨張力を受けるため、濃縮汚泥すの一部が
、凍結体の凍結が未完成な部分ｃ１の上部から隆起しよ
うとするが、前述したように凍結処理前の汚泥上に供給
した清水は、凍結体の上部に氷層ｄを形成し、この氷層
ｄに覆われた濃縮汚泥すは、凍結体の凍結が未完成な部
分ｃ１内より隆起することなく、周辺より均一な凍結作
用を受けて脱水され、粗大粒子群に造粒されて、氷に内
包された状態において氷と一体の凍結体ｃ２となる。

このような状態になったならば、冷熱媒の供給を止めて
凍結処理を終了する。

なお、本発明の凍結処理において、清水を供給する時期
として凍結処理前を選定した理由は、凍結処理中に清水
を供給すると、特に汚泥上部の凍結作用に悪影響を及ぼ
すためであり、たとえ清水の供給が凍結処理の開始直後
であっても、徐々に凍結しはじめた氷を清水がいったん
溶かしてしまうし、また清水の供給時期が遅くなるほど
進行中の凍結作用に及ぼす影響が大きくなるので適当で
ない。

また、汚泥の上部に清水を供給するのは、汚泥、すなわ
ち、凍結融解槽の底部あるいは側部から清水を供給する
と、清水の大部分が汚泥の下部あるいは中間部に分散し
てしまい、汚泥の上部に清水の氷層を形成することが困
難になるからである。

次に凍結処理の終了ののち、凍結融解槽１内に清水供給
管５から清水を供給する。

この清水の供給は、凍結体中の氷が融解する際の体積縮
小によって融解水の水位が低下し、凍結体の上部が融解
水の水面より露出することによって融解処理に悪影響が
発生するので、清水を供給して凍結体を水面下に没した
状態において融解処理を行なうものである。

したがって凍結体が水面下に没すればよいのであって、
あまり供給量が多くても無、駄になり、例えば、凍結体
中の氷が融解する際の体積縮小分程度の量を供給すれば
十分足りる。

そして、熱媒供給装置から温熱媒を入口主管３を経て各
熱媒供給管２に連続的に供給する。

モして被管２を通過して凍結体の融解処理を行なった使
用済みの温熱媒を熱媒供給装置に回収して所定温度に加
熱し、再び凍結融解槽１内の各熱媒供給管２に供給する
。

この操作によって、第３図に示すように凍結体ｃ２は、
温熱媒を供給することによって発生した熱媒供給管２の
温熱によって間管２の周囲の氷から順次融解し、体積縮
小ζこよって凍結融解槽内の水位は低下するが、あらか
じめ前記清水を凍結融解槽１内に供給しであるので、同
種１内の水ｅの水位は、凍結体ｃ２の上面まで低下する
ことはない。

したがって、凍結体ｃ２は熱媒供給管２によって加熱さ
れた水ｅ中に没した状態になるので、凍結体ｃ２全体が
均一かつ円滑に融解する。

融解処理を継続して行くと、凍結融解槽内の底部には汚
泥に含まれていた固形分の粗大粒子群が沈降し、その上
部には清澄水が分離して行く。

そして、凍結体ｃ２が完全（こ融解すれば、温熱媒の供
給を止めて融解処理を終了する。

なお、この融解処理Ｏこおいては融解処理前に清水を供
給しているが、これに限らず融解処理中に供給すること
も可能である。

すなわち、融解処理前には清水を供給せず、そのまま融
解処理を行ない、凍結融解槽内の水の水位が凍結体の上
面より徐々に下がると、清水供給管５より清水を凍結融
解槽１内に供給して凍結体上部を水面″Ｆ（こ没するよ
う（こすれば、再び凍結体全体の融解処理を均一かつ円
滑に行なうことができる。

以上のように、本発明の凍結融解処理方法によれば、凍
結処理においては、凍結体より濃縮汚泥が隆起すること
がないために汚泥全体を均一かつ円滑に凍結するので、
凍結処理効率が向上し、また、融解処理にお０ては、凍
結体上部が水面より露出することがなしために凍結体全
体を均一かつ円滑に融解するので融解処理効率が向上し
、したがって、汚泥の凍結融解処理を従来よりも短時間
で、しかも安いランニングコストで行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すもので、第１図は本発明
の凍結融解処理を行なう凍結融解槽の縦断面概略説明図
。 第２図は凍結融解槽内の汚泥の凍結処理状態を示す一部
拡大説明図。 第３図は凍結融解槽内の汚泥の凍結体の融解処理状態を
示す一部拡大説明図である。 １・・・・・・凍結融解槽、２・・・・・・熱媒供給管
、３・・・・・・入口主管、４・・・・・・出口主管、
５・・・・・・清水供給管、６・・・・・・汚泥、７・
・・・・・清水、ａ・・・・・・氷、ｂ・・・・・・濃
縮汚泥、ｃｌ・・・・・・凍結体の凍結が未完成な部分
、ｃ２・・・・・・凍結体、ｄ・・・・・・氷層、ｅ・
・・・・・水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 汚泥の凍結溶解処理を行なう場合において、汚泥の
   凍結処理を行なう前に、汚泥上に清水を供給して凍結処
   理を行なうこと（こよって汚泥の凍結体の上に清水の氷
   層を形成させ、さらに汚泥の凍結体の融解処理を行なう
   前あるいは融解処理中に、汚泥の凍結体に清水を供給し
   て融解処理を行なうことによって凍結体を水面下Ｇこ没
   入させることを特徴とする汚泥の凍結融解処理方法。