(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥が投入される容器本体と、この容器本体内の汚泥の攪拌を行う攪拌機構と、加熱手段とを具えた回分式攪拌乾燥装置を用い、汚泥の乾燥を行う方法において、乾燥処理された粉粒状の乾燥汚泥の取り出し時にこの乾燥汚泥の一部を容器本体内に残し、次回の乾燥処理を行う脱水汚泥を容器本体内に投入し、乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した状態においてこの混合汚泥の含水率を塑性限界水分域未満として汚泥の攪拌乾燥を開始することを特徴とする汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【請求項２】
前記脱水汚泥を容器本体内に投入する際に、容器本体内に残された乾燥汚泥は攪拌した状態で流動状態としておくことを特徴とする請求項１記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【請求項３】
前記汚泥はし尿汚泥であり、前記乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した混合汚泥の含水率を６０％Ｗ．Ｂ以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【請求項４】
前記汚泥は下水汚泥であり、前記乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した混合汚泥の含水率を５０％Ｗ．Ｂ以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【請求項５】
加熱方法が伝導伝熱加熱であり、乾燥機内で蒸発した気体を凝縮器で凝縮させて回収することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【請求項６】
乾燥方法が真空乾燥であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿汚泥、下水汚泥、食品排水処理汚泥等各種汚泥の回分式攪拌乾燥装置を用いた乾燥処理に関するものであり、特に汚泥の乾燥処理を速めるとともに、回分式攪拌乾燥装置の攪拌機構の動力の負担を減少させる回分式攪拌混合乾燥方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
し尿処理場、下水処理場から排出されるし尿汚泥、下水汚泥、食品排水処理汚泥等の各種の汚泥は、そのままあるいはベルトプレスや遠心脱水機などで脱水処理したのみでは、腐敗しやすく、多くの水分を含有し、粘着性が高いなど取扱性が悪い。従って汚泥をまず適宜の脱水機により脱水し、この脱水された脱水汚泥を、取り扱いやすい粒状の乾燥汚泥に変えることが行われており、このような乾燥を行う装置として回分式造粒乾燥装置が従来よりある。この回分式造粒乾燥装置による具体的な乾燥方法は、例えば脱水処理された含水率８０％Ｗ．Ｂ程度の脱水汚泥を、装置内に投入して加熱しながら攪拌し、含水率１０％Ｗ．Ｂ等の目的水分値まで乾燥を行うものである。
【０００３】
上述したような回分式造粒乾燥装置による乾燥方法には、次のような問題点がある。すなわち汚泥の乾燥による性状変化と回分式造粒乾燥装置の攪拌トルク及び汚泥の乾燥速度との関係を図４に示すと、回分式造粒乾燥装置の攪拌トルクは水分の低下に伴ってあるところで急激な上昇を示してピークを形成し、その後急激に下降する。このピークは土質工学でいえば塑性限界と呼ばれるものであり、このときの汚泥の状態は粘性は極めて強く、分散性も悪化するため乾燥速度は著しく低下する。従って装置の設計としても、この塑性限界水分域の汚泥の乾燥のみに必要で、それ以外の水分域には不必要な動力や装置強度等を必要としていた。なお本発明においてはこの汚泥の粘性が極めて強くなり、乾燥速度が著しく低下する含水率の範囲を塑性限界水分域と定義し、以下このように呼称する。
【０００４】
本願発明は、乾燥に伴う汚泥の性状変化・攪拌所要動力・乾燥速度が、図４に示すような関係を有するとの知見に基づいて、乾燥汚泥と脱水汚泥を混合して、塑性限界水分域未満に水分調整して乾燥するものである。乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合して水分調整する出願としては特公平１−２４９６７号がある。これは、汚泥の焼却にあたり、焼却炉の前段で脱水汚泥と乾燥汚泥を混合機で混合し、自燃限界の水分量に調整した後焼却炉に投入するものである。また乾燥機内で脱水汚泥が乾燥機内壁等に付着するのを防止するため、乾燥汚泥を乾燥機に投入することも行われているが、これらはいずれも乾燥に伴う汚泥の性状変化・攪拌所要動力・乾燥速度の関係についての知見に基づくものではない。
【０００５】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景からなされたものであって、汚泥の塑性限界水分域に対応する乾燥装置の強大な装置強度や動力を必要としない汚泥の乾燥方法であって、更に混合機などの別装置を新たに設けずに行え、汚泥の塑性限界水分域以下で常に乾燥を行い、ランニングコストも安価に済む新規な汚泥の回分式攪拌乾燥方法の開発を試みたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、汚泥が投入される容器本体と、この容器本体内の汚泥の攪拌を行う攪拌機構と、加熱手段とを具えた回分式攪拌乾燥装置を用い、汚泥の乾燥を行う方法において、乾燥処理された粉粒状の乾燥汚泥の取り出し時にこの乾燥汚泥の一部を容器本体内に残し、次回の乾燥処理を行う脱水汚泥を容器本体内に投入し、乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した状態においてこの混合汚泥の含水率を塑性限界水分域未満として汚泥の攪拌乾燥を開始することを特徴として成るものである。
この発明によれば、汚泥の攪拌乾燥が塑性限界水分域未満の状態から開始されるため、塑性限界水分域に対応した強大な攪拌動力を必要としない。また乾燥速度も速く、ランニングコストも低く抑えることができる。また螺旋リボン回転翼などの攪拌装置の強度を従来ほどは必要としない。
【０００７】
また請求項２記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記脱水汚泥を容器本体内に投入する際に、容器本体内に残された乾燥汚泥は攪拌した状態で流動状態としておくことを特徴として成るものである。
この発明によれば、流動中の粉粒状の乾燥汚泥に脱水汚泥を投入し攪拌するため、脱水汚泥は粉粒状の乾燥汚泥中に均一に分散される。
【０００８】
更に請求項３記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記汚泥はし尿汚泥であり、前記乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した混合汚泥の含水率を６０％Ｗ．Ｂ以下とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、し尿汚泥の性状は塑性限界水分域未満の状態となるため、極めて強い粘性に性状が変化せず、前記請求項１の効果でも記載したように強い装置強度等も必要としない。
【０００９】
更にまた請求項４記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記汚泥は下水汚泥であり、前記乾燥汚泥と脱水汚泥とを混合した混合汚泥の含水率を５０％Ｗ．Ｂ以下とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、下水汚泥の性状は塑性限界水分域未満の状態となるため、極めて強い粘性に性状が変化せず、前記請求項１の効果でも記載したように強い装置強度等も必要としない。
【００１０】
更にまた請求項５記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、前記請求項１、２、３または４記載の要件に加え、加熱方法が伝導伝熱加熱であり、乾燥機内で蒸発した気体を凝縮器で凝縮させて回収することを特徴として成るものである。
この発明によれば、加熱方法が伝導伝熱加熱であるため、熱風乾燥のような大型の排ガス処理施設が不要となり、蒸発した気体も凝縮させて回収するのでその後の臭気処理も簡便なもので済む。
【００１１】
更にまた請求項６記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法は、前記請求項１、２、３、４または５記載の要件に加え、乾燥方法が真空乾燥であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、真空乾燥であるため常圧の乾燥に比べて温度差が大きくとれ、単位面積当たりの蒸発速度が大きくなり乾燥機を小型化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の汚泥の回分式攪拌乾燥方法について図示の実施の形態に基づき説明する。説明にあたってはまず本発明を実施するのに使用する回分式攪拌乾燥装置１について概略的に説明し、この作用状態を説明しながら併せて本発明の汚泥Ａの回分式攪拌乾燥方法について説明する。
なお本発明では汚泥Ａを適宜その乾燥段階において呼称を変える。すなわち乾燥前の脱水機で脱水された状態の汚泥を脱水汚泥Ａ１、本発明により乾燥が完了された粉粒中の汚泥を乾燥汚泥Ａ３、脱水汚泥Ａ１と乾燥汚泥Ａ３とを混合した汚泥Ａを混合汚泥Ａ２と呼称し、特に区別して指さないとき、また二つ等にまたがって指す場合には汚泥Ａと総称する。
【００１３】
回分式攪拌乾燥装置について概略的に説明する。このものは図２に示すように汚泥Ａが投入される容器本体２と、この容器本体２内の汚泥Ａの攪拌を行う攪拌機構３と、加熱手段の一例たる加熱ジャケット４とを具えて成る。
容器本体２は逆円錐形の中空容器状をしており、内部上方には上昇した汚泥Ａを中央部に導く渦流ブレーカ２ａが設けられている。また容器本体２の上面部にはバグフィルタ２ｂが具えられており、これを介して内部の蒸気は外部に吸い出される。また容器本体２の外側壁側を金属製の加熱ジャケット４で覆っており、符号４ａの注入口からスチームが注入され、容器本体２を加熱する伝導伝熱加熱方法を採っている。
攪拌機構３について説明すると、前記容器本体２の中心を貫いて回転主軸３１が上方から設けられており、この回転主軸３１には螺旋リボン回転翼３２が設けられる。螺旋リボン回転翼３２は回転主軸３１にアーム３２Ａが取り付けられ、このアーム３２Ａの先端にリボン３２Ｂが取り付けられて成る。また容器本体２の上面に駆動モータ３３が設けられ、前記回転主軸３１の上端に回転駆動が伝達される。
【００１４】
またこの回分式攪拌乾燥装置１の周辺機器について説明する。符号５は供給装置であって、回分式攪拌乾燥装置１に脱水汚泥Ａ１を供給するものである。符号６は凝縮器たるコンデンサであって、乾燥される汚泥Ａの蒸発水分を凝縮するものである。また符号７は真空ポンプであり、吸気された気体は活性炭吸着塔８で脱臭されて排気される。
なお以上示した回分式攪拌乾燥装置１及び周辺機器は一実施の形態であり、もちろん公知のまた今後開発され得るその他、種々の形態において本発明は実施し得るものである。例えば螺旋リボン回転翼もこのようなリボン状のものでなくても実施し得るし、真空乾燥及び伝導伝熱加熱方法を採らず、常圧や熱風等の直接加熱も可能である。常圧乾燥の場合には、真空ポンプ７に代えて排気ファンが用いられる。
【００１５】
回分式攪拌乾燥装置１及び周辺機器は以上のようで、以下本発明の汚泥の回分式攪拌乾燥方法についてし尿汚泥の場合を例にとって説明する。
（１）準備段階
まず図３（ａ）に示すように乾燥処理を行う準備段階においては、回分式攪拌乾燥装置１の容器本体２内に前回乾燥処理を行った含水率１０％Ｗ．Ｂ程度の乾燥汚泥Ａ３が少量残されている。また螺旋リボン回転翼３２は回転しており、この乾燥汚泥Ａ３は攪拌され流動状態である。なお乾燥汚泥Ａ３が容器本体２内に残っていない場合には、別途用意した乾燥汚泥Ａ３を容器本体２内に投入する。
【００１６】
（２）脱水汚泥の投入
次に図３（ｂ）に示すようにこれにベルトプレスや遠心脱水機などの適宜の脱水機により含水率８０％Ｗ．Ｂ程度に脱水された脱水汚泥Ａ１を、供給装置５により回分式攪拌乾燥装置１の容器本体２へ供給する。このとき流動中の粉粒状の乾燥汚泥Ａ３に脱水汚泥Ａ１を投入し攪拌するため、脱水汚泥Ａ１は粉粒状の乾燥汚泥Ａ３中に均一に分散される。なおこの投入する脱水汚泥Ａ１の量及び前記乾燥汚泥Ａ３の量は、両者が混合されてまだ乾燥が行われない混合汚泥Ａ２の含水率が６０％Ｗ．Ｂ程度になるようにあらかじめ計算された量である。具体的な数値は容器本体２の容量によっても変わる。また乾燥開始時の含水率６０％Ｗ．Ｂは、本実施の形態におけるし尿汚泥の塑性限界水分域未満の含水率である。従ってその他の汚泥で塑性限界水分域が例えば含水率３０％Ｗ．Ｂ付近にあるのなら、それ未満の含水率になるように脱水汚泥Ａ１と乾燥汚泥Ａ３の量を決定する。なおこの脱水汚泥Ａ１と乾燥汚泥Ａ３とを混合した混合汚泥Ａ２の含水率は、塑性限界水分域の違いから、し尿汚泥の場合には上述したように６０％Ｗ．Ｂ以下とし、下水汚泥の場合は５０％Ｗ．Ｂ以下とするものである。
【００１７】
（３）攪拌乾燥
次に図３（ｃ）に示すように脱水汚泥Ａ１と乾燥汚泥Ａ３とを攪拌混合しながら、スチームの伝導伝熱により加熱されることにより乾燥される。具体的には螺旋リボン回転翼３２により混合汚泥Ａ２は容器本体２の内側壁面にそって上昇し、上部の渦流ブレーカ２ａにより中央部に寄せられると直ちに下降する循環が行われる。このとき本発明の特徴として、もうすでに塑性限界水分域未満であるため図４に示すような強大なトルクを必要とする性状に混合汚泥Ａ２が変化することはなく、小さな動力で行えまた乾燥速度も途中で鈍ることなく常に速い。従って回分式攪拌乾燥装置１の強度も従来ほどには強くすることも必要としない。また図２に示すように容器本体２内の蒸気は真空ポンプ７（常圧の場合は排気ファン）により吸引され、コンデンサ６により冷却されて、凝縮液化され回収されるとともに、気体は活性炭吸着塔８により脱臭されて排出される。
【００１８】
（４）乾燥汚泥の取り出し
次に図３（ｄ）に示すように混合汚泥Ａ２が含水率１０％Ｗ．Ｂの乾燥汚泥Ａ３となったなら、この乾燥汚泥Ａ３を取り出すが、このとき乾燥汚泥Ａ３を少量容器本体２内に残しておく。この量は次回攪拌乾燥を行う脱水汚泥Ａ１との混合汚泥Ａ２が含水率６０％Ｗ．Ｂ以下となるあらかじめ設定された量である。この状態はすなわち前記（１）準備段階であり、この後は上述した同一手順を繰り返すものである。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、汚泥Ａの攪拌乾燥が塑性限界水分域未満の状態から開始されるため、塑性限界水分域に対応した強大な攪拌動力を必要としない。また乾燥速度も速く、加熱手段もそれほど熱の強いものを必要とせずランニングコストが低く抑えることができる。また螺旋リボン回転翼３２などの攪拌装置の強度を従来ほどは必要としない。
【００２０】
請求項２記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、流動中の粉粒状の乾燥汚泥Ａ３に脱水汚泥Ａ１を投入し攪拌するため、脱水汚泥Ａ１は粉粒状の乾燥汚泥Ａ３中に均一に分散される。
【００２１】
請求項３記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、し尿汚泥の性状は塑性限界水分域未満の状態となるため、極めて強い粘性に性状が変化せず、前記請求項１の効果でも記載したように強い装置強度等も必要としない。
【００２２】
請求項４記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、下水汚泥の性状は塑性限界水分域未満の状態となるため、極めて強い粘性に性状が変化せず、前記請求項１の効果でも記載したように強い装置強度等も必要としない。
【００２３】
請求項５記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、加熱方法が伝導伝熱加熱であるため、熱風乾燥のような大型の排ガス処理施設が不要となり、蒸発した気体も凝縮させて回収するのでその後の臭気処理も簡便なもので済む。
【００２４】
請求項６記載の汚泥の回分式攪拌乾燥方法によれば、真空乾燥であるため常圧の乾燥に比べて温度差が大きくとれ、単位面積当たりの蒸発速度が大きくなり乾燥機を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥の回分式攪拌乾燥方法に用いる回分式攪拌乾燥装置及びその周辺機器の実施の形態を示す骨格的説明図である。
【図２】同上回分式攪拌乾燥装置を一部破断して示す斜視図である。
【図３】本発明の汚泥の回分式攪拌乾燥方法の実施の形態を示す説明図である。
【図４】従来の汚泥の回分式攪拌乾燥方法における汚泥の含水率と回分式攪拌乾燥装置の攪拌トルク及び乾燥速度との関係を示す相関図である。
【符号の説明】
１      回分式攪拌乾燥装置
２      容器本体
２ａ    渦流ブレーカ
２ｂ    バグフィルタ
３      攪拌機構
３１    回転主軸
３２    螺旋リボン回転翼
３２Ａ  アーム
３２Ｂ  リボン
３３    駆動モータ
４      加熱ジャケット
４ａ    注入口
５      供給装置
６      コンデンサ
７      真空ポンプ
８      活性炭吸着塔
Ａ      汚泥
Ａ１    脱水汚泥
Ａ２    混合汚泥
Ａ３    乾燥汚泥
【図１】
0003581970.tif 000002
【図２】
0003581970.tif 000003
【図３】
0003581970.tif 000004
【図４】
0003581970.tif 000005