(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料汚泥から乾燥粒状土を生成する造粒乾燥システムであって、原料汚泥を脱水して、該原料汚泥を脱水ケーキ状とする脱水機と、前記脱水ケーキ状の原料汚泥を混練する混練機と、前記混練機から供給される原料汚泥を造粒する造粒部と、該造粒部と連通され該造粒部から供給される粒状汚泥を加熱乾燥する乾燥部とを有する造粒乾燥機とを備え、前記乾燥部は、発電機において発生する熱エネルギーを熱源として用い、前記発電機は天然ガスを燃料とするガスエンジンを有し、前記乾燥部には該ガスエンジンから排出される蒸気を熱源とする加熱配管が内挿され、前記造粒部には前記ガスエンジンから排出される蒸気を熱源とする加熱部材が外設されていることを特徴とする造粒乾燥システム。
【請求項２】
前記造粒部に加熱気体を供給するパージ装置を、さらに備え、該パージ装置は、前記加熱気体の熱源として前記ガスエンジンから排出される蒸気を用いることを特徴とする請求項１に記載の造粒乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場等の水処理施設において発生する汚泥から乾燥粒状土を生成する造粒乾燥システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場等の水処理施設においては、水処理中に大量の汚泥が発生する。斯かる汚泥の有効利用を図る方法として、該汚泥から乾燥粒状土を生成する種々の方法が提案されている。前記乾燥粒状土は農園芸用土等として有用であり、前記汚泥再利用方法は資源リサイクルの観点からも好ましい。
【０００３】
しかしながら、従来の汚泥再利用方法は、コスト等に関しては十分には考慮されていなかった。
即ち、前記乾燥粒状土は農園芸用土等として有用ではあるが、それ程高価に販売できるものではない。従って、汚泥から乾燥粒状土を生成する際には、可及的にコストを低廉化させる必要があるが、従来の方法は斯かる点について十分考慮されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、汚泥から乾燥粒状土を可及的に低コストで生成し得る造粒乾燥システムを提供することを、一の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、原料汚泥から乾燥粒状土を生成する造粒乾燥システムであって、原料汚泥を脱水して、該原料汚泥を脱水ケーキ状とする脱水機と、前記脱水ケーキ状の原料汚泥を混練する混練機と、前記混練機から供給される原料汚泥を造粒する造粒部と、該造粒部と連通され該造粒部から供給される粒状汚泥を加熱乾燥する乾燥部とを有する造粒乾燥機とを備え、前記乾燥部は、発電機において発生する熱エネルギーを熱源として用い、前記発電機は天然ガスを燃料とするガスエンジンを有し、前記乾燥部には該ガスエンジンから排出される蒸気を熱源とする加熱配管が内挿され、前記造粒部には前記ガスエンジンから排出される蒸気を熱源とする加熱部材が外設されていることを特徴とする造粒乾燥システムを提供する。
【０００６】
より好ましくは、前記造粒部に加熱気体を供給するパージ装置を、さらに備え、該パージ装置は、前記加熱気体の熱源として前記ガスエンジンから排出される蒸気を用いるものとし得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る造粒乾燥システムの好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係る造粒乾燥システム１の模式図である。
【０００８】
該造粒乾燥システム１は、浄水場等のように、大量の汚泥が発生する水処理施設において有効に利用され得る。本実施の形態においては、該造粒乾燥システムを、浄水場に適用した場合について説明する。
【０００９】
前記造粒乾燥システム１は、浄水処理過程において生じた汚泥を脱水する脱水機１０と、該脱水機１０によって脱水ケーキ状とされた汚泥を混練する混練機２０と、該混練機２０によって混練された脱水汚泥を造粒し、乾燥する造粒乾燥機３０とを備えている。
【００１０】
好ましくは、前記造粒乾燥システム１は、前記脱水機１０の前流側に配設された汚泥加温槽４０を、さらに備えることができる。該汚泥加温槽４０を備えることにより、前記脱水機１０における脱水効率を向上させることができる。
【００１１】
さらに好ましくは、前記造粒乾燥システム１は、浄水場における水処理中に発生した排水から原料となる汚泥を凝集沈澱させる為の凝集沈澱池５１と、該凝集沈澱池５１における沈澱汚泥（例えば、汚泥濃度２〜３％）を移送する為の集泥ポンプ５２と、該集泥ポンプ５２によって移送される汚泥を一時貯留する濃縮槽５３とを備えることができ、該濃縮槽５３で自然沈降させた濃縮汚泥（例えば、汚泥濃度４．１〜９．４％）を引抜きポンプ５４等によって前記汚泥加温槽４０又は前記脱水機１０に移送させることができる。
【００１２】
前記脱水機１０は、汚泥から余剰水分を取り除くと共に該汚泥が固くなり過ぎないようにして、該汚泥を、後続の混練処理及び造粒処理が適切に行えるような状態（脱水ケーキ状）とする為に備えられる。
該脱水機１０は、種々の方式を採用し得るが、圧搾圧力が低い点及び汚泥の含水率を容易に調整できる点等の観点から、好ましくは、電気浸透式フィルタープレス型脱水機を用いることができる。
該脱水機１０によって生成された脱水ケーキ状汚泥は、好ましくは、搬送コンベア１１を介して脱水ケーキホッパ１２に一時貯留される。
【００１３】
前記脱水機１０から直接に、若しくは、前記脱水ケーキホッパ１２を介して、前記混練機２０に供給される脱水ケーキ状汚泥は、含水率が４５〜７０％、好ましくは、５５〜７０％、より好ましくは、６５±５％となるように含水調整される。
具体的には、前記脱水機１０により含水率を適宜調整したり、若しくは、前記脱水ケーキホッパ１２を備える場合には該ホッパ貯留時に自然乾燥又は水分添加を行うことにより、脱水ケーキ状汚泥の含水率を調整する。
このように、前記混練機２０に供給される脱水ケーキ状汚泥の含水率を調整することにより、混練機２０による混練処理を効率良く行うことができる。
【００１４】
前記混練機２０は、前記脱水ケーキ状汚泥に含まれる水分を該汚泥全体に均一化すると共に、該ケーキ状汚泥を軟化させて後続する造粒処理を容易化する為に備えられる。
【００１５】
図２に該混練機の縦断側面図を示す。又、図３に図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
図２及び図３に示すように、本実施の形態における混練機は、２軸タイプとされている。詳しくは、該混練機２０は、軸線回りに回転駆動される第１及び第２回転軸２１，２２であって、互いに略平行に配設された第１及び第２回転軸２１，２２と、該第１及び第２回転軸２１，２２を収容すると共に、基端側及び先端側にそれぞれ汚泥供給口２３ａ及び汚泥排出口２３ｂが設けられたハウジング２３とを備えている。
【００１６】
前記第１及び第２回転軸２１，２２は、それぞれ、主軸２４と、前記汚泥供給口２３ａに臨むように該主軸２４の基端側に相対回転不能に設けられたフィードスクリューと２５と、該フィードスクリュー２５よりも先端側の位置において前記主軸２４に相対回転不能に設けられたヘリカルパドル群２６とを備え、互いの共働下に、前記供給口２３ａから前記排出口２３ｂへ向けて汚泥を移送させつつ、該汚泥を混練させ得るようになっている。
【００１７】
より好ましくは、前記第１及び第２回転軸２１，２２は、前記ヘリカルパドル群２６よりも先端側の位置において前記排出口２３ｂに臨むように前記主軸２４に配設された排出スクリュー２７を備えることができ、これにより、汚泥を前記排出口２３ｂから効率的に排出させることができる。
なお、図３における符号２８は、前記供給口２３ａの臨むように配設された押し込みローラであり、脱水機１０又は脱水ケーキホッパ１２から供給される汚泥を前記第１及び第２回転軸２１，２２へ向けて強制的に移送する為に備えられる。
【００１８】
前記造粒乾燥機３０は、前記混練機２０によって含水率が均一な粘土状とされた汚泥を、所望の粒径とすると共に乾燥する為に使用される。本実施の形態に係るシステム１で生成される乾燥粒状土を農園芸用土として利用する場合には、粒径は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍとされ、且つ、含水率は３０％〜３５％となるように、該造粒乾燥機３０で処理される。
【００１９】
図４に、本実施の形態における造粒乾燥機３０の一部縦断側面図を示す。
図４に示すように、該造粒乾燥機３０は、前記混練機からの汚泥が供給され、該汚泥を造粒する造粒部３１と、該造粒部３１と一体化され、該造粒部３１から送られてくる粒状汚泥を乾燥する乾燥部３２とを備えている。
【００２０】
前記造粒部３１は、基端部が閉塞され且つ先端部が開口とされた中空筒状の造粒部ハウジング３１ａであって、軸線回りに回転駆動される造粒部ハウジング３１ａと、該造粒部ハウジング３１ａの長手方向に沿って該造粒部ハウジング内に配設された回転軸３１ｂと、該回転軸３１ｂに相対回転不能に設けられた回転羽根３１ｃと、前記回転軸３１ｂを軸線回りに回転駆動させるモータ３１ｄと、前記造粒部ハウジング３１ａの外周面に配設された加熱部材３１ｅとを備えている。このように、造粒部ハウジング３１ａの外周面に加熱部材３１ｅを備えることにより、該造粒部ハウジング３１ａの内周面に汚泥が付着することを有効に防止し、造粒をより行い易くすることができる。
【００２１】
前記乾燥部３２は、基端部が前記造粒部ハウジング３１ａの先端部に軸線回り相対回転不能に連結された中空筒状の乾燥部ハウジング３２ａと、該乾燥部ハウジング３２ａの長手方向に沿うよう該乾燥部ハウジング３２ａ内に配設された一又は複数の加熱用配管３２ｂとを備えている。
このように、該乾燥部３２は、前記加熱用配管３２ｂを介した間接加熱方式とされており、前記造粒部３１で造粒された粒状汚泥を破壊することなく、該粒状汚泥を効率的に乾燥することができる。
【００２２】
なお、前記造粒部ハウジング３１ａと前記乾燥部ハウジング３２ａとの境界部分には、造粒部ハウジング３１ａから乾燥部ハウジング３２ａへの連通路の有効径を縮小させる仕切板３３が設けられている。好ましくは、該仕切板３３は、前記造粒部ハウジング３１ａにおける汚泥滞留時間を調整可能とすべく、径方向に沿って位置調整自在とされる。
又、図４中の符号３４は、前記造粒部ハウジング３１ａ及び乾燥部ハウジング３２ａを軸線回りに回転駆動するモータであり、符号３５は前記造粒部ハウジング３１ａ及び乾燥部ハウジング３２ａを軸線回り相対回転自在に支持する支持部材である。
【００２３】
斯かる構成の造粒乾燥機においては、適宜備えられるホッパ３６を介して供給される汚泥を、前記造粒部３１によって所望粒径の粒状汚泥とし、且つ、前記乾燥部３２によって該粒状汚泥を損傷させることなく乾燥させ、排出口３７から乾燥粒状土として排出し得る。
なお、粒状汚泥の粒径は、前記造粒部ハウジング及び乾燥部ハウジングの回転駆動方向及び回転速度や前記造粒部の回転軸の回転駆動方向及び回転速度、さらに、造粒部での汚泥滞留時間を調整する前記仕切板の径方向位置等を適宜設定することにより、調整される。
【００２４】
ところで、造粒部３１における造粒処理においては汚泥の含水率も粒径に大きな影響を及ぼす。即ち、前記混練機２０に供給される時点で汚泥の含水率を調整したとしても、該造粒部３１において汚泥に不要な水分が付着すると、最終的な乾燥粒状土の粒径が所望範囲から逸脱してしまう。
前述のように、乾燥部ハウジング３２ａには加熱用配管３２ｂが内挿され、且つ、造粒部ハウジング３１ａには加熱部材３１ｅが外設されているから、乾燥部ハウジング３２ａ及び造粒部ハウジング３１ａ内の温度は外気温に比べて高温となる。斯かる温度差は、乾燥部ハウジング３２ａ及び／又は造粒部ハウジング３１ａの内周面に結露を生じさせる。該結露水分が造粒部ハウジング３１ａ及び／又は乾燥部ハウジング３２ａ内の汚泥に付着すると、汚泥の含水率が変動し、粒径も変動してしまう。
【００２５】
斯かる観点から、本実施の形態においては、前記造粒部ハウジング３１ａの基端部から前記乾燥部ハウジング３２ａの先端部へ向けて加熱気体を供給するパージ装置６０を備え、これにより、前記結露水分を吹き飛ばして汚泥に余分な水分が付着するのを有効に防止している。
具体的には、該パージ装置６０は、送風機６１と、基端部が該送風機に連通され且つ先端部が前記造粒部ハウジング３１ａの基端部に連通された配管６２と、該配管中の気体を加熱する加熱部６３とを備えている。
【００２６】
本実施の形態に係る造粒乾燥システム１は、浄水場内の各設備の電力の一部又は全部を発電する発電機１００において発生する熱エネルギーを前記乾燥部３２における熱源として利用するように構成されている。
即ち、該造粒乾燥システム１が適用される浄水場等の施設内に発電機１００を設け、該発電機１００において発生する熱エネルギーの有効利用を図っている。
【００２７】
前記発電機１００は、経済性や環境面の観点から、天然ガスを燃料とするガスエンジン型を採用する。例えば、該発電機１００として、５００ＫＷのガスエンジン型発電機を２台備えることができる。具体的には、本実施の形態に係る造粒乾燥システム１においては、図１及び図４に示すように、該発電機１００において発生する蒸気を配管１１０を介して前記乾燥部３２の加熱用配管３２ｂ内に導入している。なお、図４中の符号１１０ａは、前記配管１１０と前記加熱用配管３２ｂとを接続するロータリージョイントであり、符号１１０ｂはドレン配管である。
【００２８】
さらに、前記造粒部３１における加熱部材３１ｅも、熱源として前記蒸気を利用するように構成する。例えば、前記加熱用配管３２ｂ内の蒸気を前記加熱部材３１ｅ内に導入するように構成し得る（図４参照）。又、前記パージ装置６０における加熱部６３を熱交換器等の間接加熱装置とし、前記発電機１００において発生する蒸気を、該加熱部６３の熱源として利用したり、及び／又は、該蒸気を前記加温槽４０の熱源として利用することも可能である。
【００２９】
このように、本実施の形態においては、前記乾燥部３２，造粒部３１，パージ装置６０，及び／又は加温槽４０の熱源として、発電機１００において発生する蒸気を利用するように構成しており、従って、乾燥粒状土を可及的に低コストで生成することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る造粒乾燥システムによれば、造粒乾燥機における乾燥部，造粒部，パージ装置及び／又は加温槽の熱源として、発電機において発生する熱エネルギーを利用するように構成しているので、可及的に低コストで乾燥粒状土を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る造粒乾燥システムの概念図である。
【図２】図２は、図１に示す造粒乾燥システムにおける混練機の縦断側面図である。
【図３】図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、図１に示す造粒乾燥システムにおける造粒乾燥機の一部縦断側面図である。
【符号の説明】
１          造粒乾燥システム
１０        脱水機
２０        混練機
３０        造粒乾燥機
３１        造粒部
３１ｅ      加熱部材
３２        乾燥部
３２ｂ      加熱用配管
４０        汚泥加温槽
６０        パージ装置
１００      発電機
【図１】
0003626717.tif 000002
【図２】
0003626717.tif 000003
【図３】
0003626717.tif 000004
【図４】
0003626717.tif 000005