(57)【要約】    【課題】  汚泥の脱水効率が高い状態を維持して臭気による環境汚染を低減する。    【解決手段】  汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱後冷却して脱水する。加熱装置３、冷却装置４と冷却脱水機５を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と冷却脱水機の入口を直結する。汚泥は、加熱装置で高温にし、高温にした直後に冷却装置で中温にし、中温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水して、低温のケーキにする。また、加熱装置、冷却装置と脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と脱水機の入口を直結する。汚泥は、加熱装置で高温にし、高温にした直後に冷却装置で低温にし、低温にした直後に脱水機で脱水する。また、加熱装置と冷却脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却脱水機の入口を直結する。汚泥は、加熱装置で高温にし、高温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却して中温にし、中温にした後直に強制冷却しつつ脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
【請求項２】
汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却して低温にし、低温にした直後に低温状態で脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
【請求項３】
汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却しつつ脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
【請求項４】
強制冷却は、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を汚泥に混入して、汚泥を直接冷却すると共に再凝集する方法にしていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の汚泥の加熱冷却脱水方法。
【請求項５】
汚水は、加熱によって脱水し易い性質に変化して加熱後に室温程度に冷却しても脱水し易い性質を維持する汚泥にしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の汚泥の加熱冷却脱水方法。
【請求項６】
請求項１に記載の汚泥の加熱冷却脱水方法を実施する装置であり、
加熱装置、冷却装置と冷却脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と冷却脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却装置で冷却して中温にし、中温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項７】
請求項２に記載の汚泥の加熱冷却脱水方法を実施する装置であり、
加熱装置、冷却装置と脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却装置で冷却して低温にし、低温にした直後に脱水機で脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項８】
請求項３に記載の汚泥の加熱冷却脱水方法を実施する装置であり、
加熱装置と冷却脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項９】
冷却装置又は冷却脱水機に装備の冷却装置は、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を汚泥に混入する装置にしていることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項１０】
冷却装置又は冷却脱水機に装備の冷却装置は、冷却水のような冷却用流体を間接的に汚泥に接触させる装置にしていることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項１１】
冷却脱水機は、スクリュープレス型にし、濾過筒とその中に配置したスクリュー軸との間に螺旋状の脱水通路を形成し、汚泥が脱水通路内を圧搾されつつ移送されて脱水される構成にし、
スクリュー軸は、筒軸にし、端に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、筒軸に供給路から流入し、筒軸を縦断して、排出路に流出する冷却流路を構成し、
筒軸を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸の周壁を介して脱水通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成していることを特徴とする請求項６又は８に記載の汚泥の加熱冷却脱水装置。
【請求項１２】
冷却装置は、スクリューコンベア型にし、外筒とその中に配置したスクリュー軸との間に螺旋状の移送通路を形成し、汚泥が移送通路内を移送される構成にし、
スクリュー軸は、筒軸にし、端に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、筒軸に供給路から流入し、筒軸を縦断して、排出路に流出する冷却流路を構成し、筒軸を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸の周壁を介して移送通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成し、
外筒は、冷却筒にし、冷却筒の外周壁に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、冷却筒内に供給路から流入し、移送通路の外回り位置の冷却筒内を流れて、排出路に流出する冷却流路を構成し、冷却筒内を流れる冷却水のような冷却用流体が冷却筒の内周壁を介して移送通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成していることを特徴とする請求項６又は７に記載の汚泥の加熱冷却脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を加熱し冷却して脱水する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水の汚水を加熱して脱水する場合、凝集槽、濃縮機、加熱装置と脱水機を配置して順次連結している。
汚水は、凝集槽で凝集剤を添加して汚泥にする。汚泥は、濃縮機で濃縮する。濃縮汚泥は、加熱装置で加熱する。加熱汚泥は、脱水機で脱水する。汚泥は、含水率が低下し、ケーキになる。
汚泥の加熱脱水は、加熱によって脱水効率が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８７４４９号公報
【特許文献２】特開２０１５−９１５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
［課  題］
上記のような汚泥の加熱脱水では、汚泥が加熱される。汚泥は、加熱されて温度が高くなると、臭気が強くなる。加熱中の汚泥や脱水中の汚泥、脱水後のケーキは、温度が高くて臭気が強い。加熱装置、脱水機や通路で臭気が外部に漏れると、悪臭となって周りの環境を害することになる。
汚泥の脱水効率が高い状態を維持して、汚泥の加熱に基づく臭気による環境汚染を低減したい。
【０００５】
［研  究］
＜発  見＞
ある種の汚泥は、加熱して高温状態で脱水すると脱水効率が高いが、高温状態から冷却して低温状態で脱水しても、脱水効率が高い。低温状態の汚泥は、臭気が弱い。
【０００６】
＜実験１＞
食品工場の廃水に凝集剤を添加して生成した汚泥について、加熱して温度を８０℃にし、汚泥の温度８０℃の試料を得る。温度８０℃に加熱した汚泥を冷却して、温度６０℃の試料、４０℃の試料と２０℃の試料をそれぞれ得る。温度が８０℃、６０℃、４０℃と２０℃の各試料について、それぞれ、（１）臭気を測定する。また、（２）脱水して含水率を測定する。
（１）臭気強度の相対値をニオイセンサで測定する。測定値は、８０℃、６０℃、４０℃と２０℃の各試料について、それぞれ、２０６、１６２、１４１と１０８であった。試料の温度が下がるに従って、測定値が低下する。臭気強度が低くなることを示している。２０℃の試料は、８０℃の試料に対して、臭気強度の相対値が半分位である。なお、ニオイセンサは、新コスモス電機株式会社の「ポータブル型ニオイセンサmini XP-329m」を使用した。
（２）脱水して脱水後の含水率を測定する。測定値は、８０℃、６０℃、４０℃と２０℃の各試料について、それぞれ、７０．９％、７１．２％、７１．４％と７１．８％であった。試料の温度が下がるに従って、脱水後の含水率が上昇する。しかし、その上昇量は、少量である。２０℃の試料は、８０℃の試料に対して、含水率の上昇量が０．９％である。
この実験は、汚泥を加熱後に冷却して低温状態で脱水すると、高温状態で脱水するときに比べ、含水率が少し高くなり、臭気強度が大幅に低くなることを明らかにしている。
【０００７】
＜実験２＞
各戸のし尿槽の汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥について、温度８０℃に加熱して８０℃の高温状態の試料を得る。８０℃に加熱した汚泥を冷却して、低温状態の試料を得る。高温状態の試料と低温状態の試料をそれぞれ脱水して含水率を測定する。凝集剤の量と低温状態の試料の温度を変えて同様に測定する。
例１  ８０℃の試料では６９．５５％であった。３１℃の試料では７０．１３％であった。含水率の上昇量は、０．５８％である。
例２  ８０℃の試料では６９．３７％であった。２８℃の試料では６９．８７％であった。含水率の上昇量は、０．５０％である。
例３  ８０℃の試料では６８．９０％であった。２４℃の試料では６９．２８％であった。含水率の上昇量は、０．３８％である。
例４  ８０℃の試料では７１．０７％であった。１８℃の試料では７１．７２％であった。含水率の上昇量は、０．６５％である。
この実験は、汚泥を８０℃に加熱後に冷却して３０℃強〜２０℃弱位の室温程度の低温状態で脱水すると、８０℃に加熱後に冷却せずに８０℃の高温状態で脱水するときに比べ、含水率がほんの少し高くなる、ほぼ同じになることを明らかにしている。
【０００８】
＜実験結果の検討＞
実験１、２の結果は、次のような自然現象に基づいているものと推察される。
上記のような食品汚泥やし尿汚泥は、タンパク質を含有している。温度８０℃に加熱すると、タンパク質が脱水し易い性質に変化する。タンパク質が加熱で変性する。タンパク質含有の汚泥は、タンパク質の変性温度以上の高温に加熱後、室温程度の低温に冷却しても、脱水し易い性質がなくならない。タンパク質の変性は、不可逆変化である。
【０００９】
＜実験３、汚泥の冷却＞
加熱でタンパク質の変性温度以上の高温にした汚泥は、加熱後、汚泥処理室内か屋外に一晩か一日放置しておくと、自然に冷却され、温度が徐々に低下する。室温程度の低温になる。加熱後一晩か一日で自然徐冷した汚泥は、脱水してみると、脱水し難くて脱水不良になる。
脱水不良の原因は、汚泥に含有のタンパク質の変性が不可逆変化であっても、加熱された汚泥に混入の凝集剤が経時変化して劣化するためだと推察される。
【００１０】
［研究成果の実用化］
汚泥の加熱冷却脱水に当たって、汚泥の加熱と脱水との間に長い時間を置かない。汚泥の冷却は、長い時間を掛けない。自然冷却による徐冷ではなく、強制冷却による急冷にする。
汚泥は、高温に加熱した後、直ちに強制冷却によって急冷して低温にし、低温にした後、直ちに低温状態で脱水する。低温のケーキと液体に分離する。又は、高温に加熱後、直ちに強制冷却によって急冷しつつ脱水する。若しくは、高温に加熱後、直ちに強制冷却によって急冷して中温にし、中温にした後、直ちに強制冷却によって急冷しつつ脱水する。いずれの方法も、脱水効率が高い上、臭気による環境汚染が少ない。
【００１１】
＜汚泥の冷却＞
汚泥の冷却は、冷却装置を使用すれば、自然冷却による徐冷ではなく、強制冷却になって急冷になる。汚泥の冷却には、冷却装置を使用する。すると、汚泥は、強制冷却され、急冷される。
冷却装置には、間接冷却装置、直接冷却装置やその他の各種の冷却装置が使用可能である。
間接冷却装置には、室温程度の冷却水のような冷却用流体を高温泥汚に間接的に接触させる装置が例示される。
今回、直接冷却装置を考案した。この直接冷却装置は、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を高温汚泥に混入する。高温汚泥は、凝集剤溶液中の室温程度の水の混入によって冷却する。冷却効果が高い。その上、高温汚泥は、凝集剤溶液中の凝集剤の混入によって再凝集する。脱水効率が高くなる。
汚泥を急冷しつつ脱水するには、冷却装置を装備した脱水機、即ち冷却脱水機を使用する。
【００１２】
＜汚泥の加熱＞
汚泥の加熱装置には、直接加熱装置、間接加熱装置やその他の各種の加熱装置が使用可能である。
直接加熱装置には、水蒸気のような熱気を汚泥に混入する装置や、高周波のマイクロ波を汚泥に照射する装置が例示される。
間接加熱装置には、熱水のような加熱用流体を汚泥に間接的に接触させる装置が例示される。
また、電熱を汚泥に直接的又は間接的に加える加熱装置が例示される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１．汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却して中温にし、中温にした直後に強制冷却しつつ脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
２．汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却して低温にし、低温にした直後に低温状態で脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
３．汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥を加熱して脱水する方法において、
汚泥は、高温に加熱した直後に強制冷却しつつ脱水して、低温のケーキにすることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水方法。
４．上記１、２又は３の汚泥の加熱冷却脱水方法において、
強制冷却は、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を汚泥に混入して、汚泥を直接冷却すると共に再凝集する方法にしていることを特徴とする。
５．上記１〜４のいずれかの汚泥の加熱冷却脱水方法において、
汚水は、加熱によって脱水し易い性質に変化して加熱後に室温程度に冷却しても脱水し易い性質を維持する汚水にしていることを特徴とする。
６．上記１の方法を実施する装置であり、
加熱装置、冷却装置と冷却脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と冷却脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却装置で冷却して中温にし、中温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
７．上記２の方法を実施する装置であり、
加熱装置、冷却装置と脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却装置の入口を直結し、冷却装置の出口と脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却装置で冷却して低温にし、低温にした直後に脱水機で脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
８．上記３の方法を実施する装置であり、
加熱装置と冷却脱水機を配置し、加熱装置の出口と冷却脱水機の入口を直結し、
汚泥は、加熱装置で加熱して高温にし、高温にした直後に冷却脱水機で冷却しつつ脱水して、低温のケーキにする構成にしていることを特徴とする汚泥の加熱冷却脱水装置。
９．上記６、７又は８の汚泥の加熱冷却脱水装置において、
冷却装置又は冷却脱水機に装備の冷却装置は、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を汚泥に混入する装置にしていることを特徴とする。
１０．上記６、７又は８の汚泥の加熱冷却脱水装置において、
冷却装置又は冷却脱水機に装備の冷却装置は、冷却水のような冷却用流体を間接的に汚泥に接触させる装置にしていることを特徴とする。
１１．上記６又は８の汚泥の加熱冷却脱水装置において、
冷却脱水機は、スクリュープレス型にし、濾過筒とその中に配置したスクリュー軸との間に螺旋状の脱水通路を形成し、汚泥が脱水通路内を圧搾されつつ移送されて脱水される構成にし、
スクリュー軸は、筒軸にし、端に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、筒軸に供給路から流入し、筒軸を縦断して、排出路に流出する冷却流路を構成し、
筒軸を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸の周壁を介して脱水通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成していることを特徴とする。
１２．上記６又は７の汚泥の加熱冷却脱水装置において、
冷却装置は、スクリューコンベア型にし、外筒とその中に配置したスクリュー軸との間に螺旋状の移送通路を形成し、汚泥が移送通路内を移送される構成にし、
スクリュー軸は、筒軸にし、端に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、筒軸に供給路から流入し、筒軸を縦断して、排出路に流出する冷却流路を構成し、筒軸を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸の周壁を介して移送通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成し、
外筒は、冷却筒にし、冷却筒の外周壁に冷却水のような冷却用流体の供給路と排出路を接続し、冷却水のような冷却用流体が、冷却筒内に供給路から流入し、移送通路の外回り位置の冷却筒内を流れて、排出路に流出する冷却流路を構成し、冷却筒内を流れる冷却水のような冷却用流体が冷却筒の内周壁を介して移送通路内の汚泥に接触する冷却装置を構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
汚泥の加熱冷却脱水は、脱水効率が高い上、臭気による環境汚染が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の第１例における汚泥の加熱冷却脱水方法の工程図。
【図２】同汚泥の加熱冷却脱水装置の加熱装置、冷却装置と冷却脱水機の概略立面図。
【図３】実施形態の第２例における汚泥の加熱冷却脱水方法の工程図。
【図４】同汚泥の加熱冷却脱水装置の冷却装置の概略立面図。
【図５】第３例における汚泥の加熱冷却脱水方法の工程図。
【図６】同汚泥の加熱冷却脱水装置の加熱装置の概略立面図。
【図７】第４例における汚泥の加熱冷却脱水方法の工程図。
【図８】同汚泥の加熱冷却脱水装置の加熱装置と冷却脱水機の概略立面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１例（図１、図２参照）］
本例の汚泥の加熱冷却脱水装置は、図１に示すように、凝集槽１、濃縮機２、加熱装置３、冷却装置４と冷却脱水機５を配置して順次連結している。それらの機器１〜５は、隣接している。加熱装置３の出口と冷却装置４の入口は直結している。冷却装置４の出口と冷却脱水機５の入口も直結している。
【００１７】
食品工場の廃水の汚水又はし尿槽の汚水は、凝集槽１に供給する。汚水は、凝集槽１で凝集剤を添加して汚泥にする。汚泥は、直ちに濃縮機２に送り、濃縮機２で直ちに液体を分離して濃縮する。濃縮汚泥は、直ちに加熱装置３に送り、加熱装置３で直ちに水蒸気のような熱気を混入して直接加熱する。直接加熱で高温にする。高温は、汚泥に含まれているタンパク質の変性温度以上の温度にする。高温汚泥は、高温にした直後に冷却装置４に送り、冷却装置４で直ちに室温程度の凝集剤溶液を混入して直接冷却する。直接冷却で中温にする。中温汚泥は、中温にした直後に冷却脱水機５に送り、冷却脱水機５で直ちに冷却水のような冷却用流体に間接的に接させて間接冷却し、間接冷却と同時に圧搾して脱水する。低温のケーキと液体に分離する。低温の脱水ケーキと低温の分離液体は、温度が低く、臭気が弱い。
【００１８】
加熱装置３、冷却装置４と冷却脱水機５について、次に詳述する。
加熱装置３、冷却装置４と冷却脱水機５は、図２に示すように、上中下の３段に隣接して配置している。濃縮機２から送られる濃縮汚泥が加熱装置３の入口から冷却装置４を経て冷却脱水機５の出口に至る通り道を閉鎖構造にしている。臭気の漏出を防止する構造にしている。
【００１９】
加熱装置３は、汚泥に水蒸気のような熱気を混入する直接加熱式にしている。加熱室は、円筒形状の外筒１１、１２、１３を横向きに配置している。外筒は、片端の端部を供給部１１に、中央部を撹拌部１２に、他端の端部を排出部１３にしている。外筒には、回転軸１４を貫通して同心状に配置している。回転軸１４は、両端部を外筒の両端板に軸受けし、片端を電動機に連結している。回転軸１４は、外筒内の部分に、撹拌部１２内の中央部を除き、羽根１５を螺旋状に巻き付けて取り付けている。外筒１１、１２、１３と回転軸１４の間に螺旋状の移送通路を形成している。螺旋羽根１５付き回転軸１４の回転で、汚泥を供給部１１から撹拌部１２に、撹拌部１２から排出部１３に送る構成にしている。
【００２０】
供給部１１は、外筒の上部に加熱室の入口１６を設け、加熱室の入口１６に入口側回転弁１７の出口を直結している。入口側回転弁１７の入口には、前工程の濃縮機２の出口を接続している。前工程の濃縮機２の出口から流出する濃縮汚泥は、入口側回転弁１７と加熱室の入口１６を通過して供給部１１に入る。
【００２１】
撹拌部１２は、外筒の上部に水蒸気のような熱気の供給路１８を接続している。水蒸気のような熱気は、供給路１８から撹拌部１２に流入し、撹拌部１２から供給部１１と排出部１３にそれぞれ流入し、加熱室に充満する。撹拌部１２は、外筒と螺旋状羽根１５を供給部１１、排出部１３におけるそれより大径にしている。撹拌部１２内の回転軸１４は、中央部に複数本の撹拌片１９を放射状に取り付けている。撹拌片１９の供給部１１側と排出部１３側には、それぞれ、螺旋羽根１５を隣接している。撹拌部１２では、供給部１１から送られる汚泥は、供給部側の螺旋羽根１５で撹拌片１９の間に送られ、撹拌片１９で熱気と掻き混ぜられて撹拌される。汚泥は、熱気の混入で加熱されて高温になる。高温汚泥は、排出部側の螺旋羽根１５で排出部１３に送られる。撹拌部１２は、外筒の下部にスクリーン付き液体排出口２０を設けている。液体排出口２０から汚泥の撹拌、加熱や熱気の冷却により生じた液体が排出される。
【００２２】
排出部１３は、外筒の下部に加熱室の出口２１を設け、加熱室の出口２１に出口側回転弁２２の入口を直結している。排出部１３の高温汚泥は、加熱室の出口２１と出口側回転弁２２を通過して排出される。この高温汚泥は、出口側回転弁２２の出口から次工程の冷却装置４の入口に流入する。なお、入口側回転弁１７と出口側回転弁２２は、流量調整と開閉の作用をする。
【００２３】
冷却装置４は、高温汚泥に室温程度の凝集剤溶液を混入する直接冷却式にしている。図２に示すように、短い縦の通路２６内に凝集剤溶液の噴射器２７を設け、噴射器２７に凝集剤溶液の供給路２８を接続している。凝集剤溶液は、水に凝集剤を溶かした溶液にしている。溶液の温度は、室温程度の低温にしている。通路２６は、上端を入口に、下端を出口にしている。通路２６の入口は、前工程の加熱装置の出口側回転弁２２の出口に直結している。通路２６の出口は、次工程の冷却脱水装置５の入口に直結している。
【００２４】
前工程の加熱装置３の出口から流出する高温汚泥は、通路２６を流下し、流下途中で噴射器２７から噴出する室温程度の凝集剤溶液が混入する。通路２６内の高温汚泥は、室温程度の凝集剤溶液の混入で冷却されて温度が下がり、中温になる。その上、再凝集する。中温汚泥は、通路２６の出口から次工程の冷却脱水装置５の入口に流入する。
【００２５】
冷却脱水機５は、汚泥を冷却水のような冷却用流体に間接的に接触しつつ圧搾する間接冷却同時圧搾脱水式にしている。また、スクリュープレス型にしている。図２に示すように、濾過孔のある濾過筒３１は、横向きに配置し、スクリュー軸３２を貫通して同心状に配置している。スクリュー軸３２は、両端部を濾過筒３１の両端板に軸受けし、端を電動機に連結している。濾過筒３１は、片端の端部の上部に入口３３を、他端の下部に出口通路３４を設けている。入口３３には前工程の冷却装置４の出口を直結している。スクリュー軸３２は、濾過筒３１内の部分をテーパ状にしてその外周に羽根３５を螺旋状に巻き付けている。濾過筒３１とスクリュー軸３２との間には、螺旋状の脱水通路３６を形成している。脱水通路３６は、断面積を入口３３側から出口通路３４側に向かうに従って縮小している。脱水通路３６の下には、汚泥から分離して濾過筒３１から流れ落ちる液体を集めて排出する液体室３７を設けている。螺旋羽根３５付きスクリュー軸３２の回転で、脱水通路３６内の汚泥を入口３３側から出口通路３４側に圧搾しつつ移送して脱水する構成にしている。
【００２６】
スクリュー軸３２は、入口３３側部分に複数の撹拌片３８を放射状に突出して固定している。撹拌片３８は、凝集剤溶液が混入した汚泥を掻き混ぜる撹拌装置を構成している。
【００２７】
スクリュー軸３２は、中心孔のある筒軸にし、片端にロータリージョイントとも言われる回転継手３９を取り付け、回転継手３９に冷却水のような冷却用流体の供給路４０を接続している。他端に回転継手４１を取り付け、回転継手４１に排出路４２を接続している。冷却水のような冷却用流体が、スクリュー軸３２の筒軸に片端の回転継手３９を経て供給路４０から流入し、筒軸３２内を縦断して、他端の回転継手４１を経て排出路４２に流出する冷却流路を構成している。そして、筒軸３２を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸３２の周壁を介して脱水通路３６内の汚泥に接触する冷却装置を構成している。
【００２８】
前工程の冷却装置４の出口から濾過筒の入口３３に流入した中温汚泥は、撹拌片３８で撹拌されて前工程で混入した凝集剤溶液と良好に混ざり合う。更に冷却されると共に再凝縮する。そして、脱水通路３６を入口３３側から出口通路３４側に向かって移送される。脱水通路３６内の汚泥は、移送中、スクリュー軸３２の筒軸内を流れる冷却水のような冷却用流体に筒軸３２の周壁を介して接触しつつ圧搾される。冷却されつつ脱水される。汚泥がケーキと液体に分離される。低温の脱水ケーキが濾過筒３１から出口通路３４に落下する。低温の液体が濾過筒３１から液体室３７に流下する。
【００２９】
［第２例（図３、図４参照）］
本例の汚泥の加熱冷却脱水装置は、第１例のそれにおいて冷却装置４と冷却脱水機５を変更している。凝集槽１、濃縮機２と加熱装置３は変更していない。
【００３０】
第１例における冷却装置４は、直接冷却機能と間接冷却機能を備えた冷却装置６に変更している。冷却装置６は、汚泥に室温程度の凝集剤溶液を混入する直接冷却式と、汚泥を冷却水のような冷却用流体に間接的に接触する間接冷却式を併用している。
【００３１】
第１例における冷却脱水機５は、非冷却、非加熱の通常の脱水機７に変更している。通常の脱水機７は、実施例ではスクリュープレス型の脱水機にしている。その外に、ベルトプレス型の脱水機やフィルタープレス型の脱水機などの各種の脱水機が使用可能である。
【００３２】
加熱装置３は、第１例におけるのと同様に、汚泥に水蒸気のような熱気を混入する直接加熱式にしている。
加熱装置３から送られる高温汚泥は、図３に示すように、高温にした直後に冷却装置６に送る。冷却装置６では、直ちに、高温汚泥に室温程度の凝集剤溶液を混入し、凝集剤溶液混入汚泥を冷却水のような冷却用流体に間接的に接触させる。高温汚泥は、冷却装置６で直接冷却し、また、間接冷却して、低温にする。低温汚泥は、低温にした直後に脱水機７に送る。脱水機７では、直ちに低温汚泥を脱水する。汚泥は、低温のケーキと液体に分離する。低温の脱水ケーキと低温の分離液体は、臭気が弱い。
【００３３】
直接冷却式と間接冷却式を併用する冷却装置６について、次に詳述する。
冷却装置６は、図４に示すように、スクリューコンベア型にしている。円筒形状の外筒５１は、横向きに配置し、スクリュー軸５２を貫通して同心状に配置している。スクリュー軸５２は、両端部を外筒５１の両端板に軸受けし、端を電動機に連結している。外筒５１は、片端の端部の上部に短い縦の入口通路５３を連通して設け、他端の下部に出口通路５４を連通して設けている。入口通路５３は、上端開口の入口に前工程の加熱装置３の出口を直結している。出口通路５４は、下端開口の出口を次工程の脱水機７の入口に直結している。スクリュー軸５２は、外筒５１内の部分を均等径にしてその外周に羽根５５を螺旋状に巻き付けている。外筒５１とスクリュー軸５２との間には、螺旋状の移送通路５６を形成している。螺旋羽根５５付きスクリュー軸５２の回転で、移送通路５６内の汚泥を入口通路５３側から出口通路５４側に送る構成にしている。
【００３４】
入口通路５３内には、凝集剤溶液の噴射器５７を設け、噴射器５７に凝集剤溶液の供給路５８を接続している。入口通路５３内の汚泥に、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を混入する直接冷却式の冷却装置を構成している。
【００３５】
スクリュー軸５２は、入口通路５３側部分に複数の撹拌片５９を放射状に突出して固定している。撹拌片５９は、凝集剤溶液が混入した汚泥を掻き混ぜる撹拌装置を構成している。外筒５１は、入口通路５３側部分の下部を濾過孔のあるスクリーン６０にしている。スクリーン６０の下には、凝集剤溶液混入汚泥から分離してスクリーン６０から流れ落ちる濾液を集めて排出する濾液室６１を設けている。
【００３６】
スクリュー軸５２は、筒軸にし、片端に回転継手６２を取り付け、回転継手６２に冷却水のような冷却用流体の供給路６３を接続している。他端に回転継手６４を取り付け、回転継手６４に排出路６５を接続している。冷却水のような冷却用流体が、スクリュー軸５２の筒軸に片端の回転継手６２を経て供給路６３から流入し、筒軸５２内を縦断して、他端の回転継手６４を経て排出路６５に流出する冷却流路を構成している。そして、筒軸５２を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸５２の周壁を介して移送通路５６内の汚泥に接触する間接冷却式の冷却装置を構成している。
【００３７】
外筒５１は、水ジヤケットとも言われる冷却筒にしている。冷却筒５１は、外周壁の上部の入口通路５３側に冷却水のような冷却用流体の供給路６６を接続している。外周壁の下部の出口通路５４側に排出路６７を接続している。冷却水のような冷却用流体が、冷却筒５１内に供給路６３から流入し、移送通路５６の外回り位置の冷却筒５１内を流れて、排出路６７に流出する冷却流路を構成している。そして、冷却筒５１内を流れる冷却水のような冷却用流体が冷却筒５１の内周壁を介して移送通路５６内の汚泥に接触する間接冷却式の冷却装置を構成している。
【００３８】
前工程の加熱装置３の出口から入口通路５３の入口に流入した高温汚泥は、入口通路５３を流下し、流下途中で噴射器５７から噴出する室温程度の凝集剤溶液が混入する。入口通路５３内の高温汚泥は、冷却されると共に再凝集する。凝集剤溶液が混入した汚泥は、入口通路５３から移送通路５６内に流入し、スクリーン６０上に落下して濾過される。また、撹拌片５９で撹拌されて凝集剤溶液と良好に混ざり合う。更に冷却されると共に再凝縮する。そして、移送通路５６内の汚泥は、入口通路５３側から出口通路５４側に移送される。移送中の汚泥は、スクリュー軸５２の筒軸内を流れる冷却水のような冷却用流体に筒軸５２の周壁を介して接触し、同時に冷却筒５１内を流れる冷却水のような冷却用流体に冷却筒５１の内周壁を介して接触する。汚泥は、移送通路５６を螺旋状に移送される間、内周側と外周側から同時に冷却される。
前工程の加熱装置３から流入した高温汚泥は、凝集剤溶液で直接冷却され、冷却水のような冷却用流体で間接冷却されて、低温になる。低温汚泥は、移送通路５６から出口通路５４に落下し、出口通路５４の出口から次工程の脱水機７の入口に流入する。
その他の点は、第１例におけるのと同様である。
【００３９】
［第３例（図５、図６参照）］
本例の汚泥の加熱冷却脱水装置は、第２例のそれにおいて、水蒸気のような熱気式の加熱装置３を電気式の加熱装置８に変更している。凝集槽１、濃縮機２、冷却装置６と脱水機７は変更していない。
【００４０】
電気式の加熱装置８は、高周波発信器が発信する高周波のマイクロ波を汚泥に照射するマイクロ波加熱式にしている。
濃縮機２から送られる濃縮汚泥は、図５に示すように、電気式の加熱装置８で加熱して高温にする。その後は、第２例におけるのと同様に、高温汚泥は、高温にした直後に冷却装置６で冷却して低温にする。低温汚泥は、低温にした直後に脱水機７で脱水して、低温のケーキと液体に分離する。
【００４１】
電気式、具体的にはマイクロ波加熱式の加熱装置８について、次に詳述する。
加熱装置８は、図６に示すように、スクリューコンベア型にしている。円筒形状の外筒７１は、横向きに配置し、スクリュー軸７２を貫通して同心状に配置している。スクリュー軸７２は、両端部を外筒７１の両端板に軸受けし、端を電動機に連結している。外筒７１は、片端の端部の上部に短い縦の入口通路７３を連通して設け、他端の下部に短い縦の出口通路７４を連通して設けている。入口通路７３は、上端開口の入口に前工程の濃縮機２の出口を接続している。出口通路７４は、回転弁７５を介在し、下端開口の出口を次工程の冷却装置６の入口に直結している。スクリュー軸７２は、外筒７１内の部分を均等径にしてその外周に羽根７６を螺旋状に巻き付けている。外筒７１とスクリュー軸７２との間には、螺旋状の移送通路７７を形成している。螺旋羽根７６付きスクリュー軸７２の回転で、汚泥を移送通路７７の入口通路７３側から出口通路７４側に送る構成にしている。外筒７１の外周には、高周波発信器７８を取り付けている。高周波発信器７８は、発信した高周波のマイクロ波を移送通路７７内の汚泥に照射する構成にしている。
【００４２】
入口通路７３の入口に前工程の濃縮機２の出口から流入した濃縮汚泥は、入口通路７３から移送通路７７に流下し、移送通路７７を入口通路７３側から出口通路７４側に移送される。移送通路７７内の汚泥は、移送中、高周波発信器７８から高周波のマイクロ波を照射される。マイクロ波加熱で加熱されて高温になる。高温汚泥は、移送通路７７から出口通路７４に流下して回転弁７５を通過し、出口通路７４の出口から次工程の冷却装置６の入口に流入する。なお、回転弁７５は、流量調整と開閉の作用をする。
その他の点は、第２例におけるのと同様である。
【００４３】
［第４例（図７、図８参照）］
本例の汚泥の加熱冷却脱水装置は、第１例のそれにおいて、加熱装置３、冷却装置４と冷却脱水機５を合体して一体にしている。加熱冷却脱水装置８、９にしている。凝集槽１と濃縮機２は変更していない。
【００４４】
濃縮機２から送られる濃縮汚泥は、図７に示すように、加熱冷却脱水装置の電気式の加熱装置８で加熱する。高温にする。高温汚泥は、高温にした直後に加熱冷却脱水装置の冷却脱水機９で、室温程度の凝集剤溶液を混入する。また、冷却水のような冷却用流体に間接的に接触する。直接冷却して間接冷却する。そして、冷却と同時に脱水する。高温汚泥は、冷却脱水で低温の脱水ケーキと液体に分離する。
【００４５】
加熱冷却脱水装置８、９について、次に詳述する。
加熱冷却脱水装置８、９は、図８に示すように、スクリューコンベア型の加熱装置８とスクリュープレス型の冷却脱水機９を直結している。円筒形状の外筒８１は、横向きに配置し、スクリュー軸８２を貫通して同心状に配置している。スクリュー軸８２は、両端部を外筒８１の両端板に軸受けし、端を電動機に連結している。外筒８１は、片端の端部の上部に短い縦の入口通路８３を連通して設け、他端の下部に縦の出口通路８４を連通して設けている。入口通路８３は、上端開口の入口に前工程の濃縮機２の出口を接続している。スクリュー軸８２は、外筒８１内の部分の外周に羽根８５を螺旋状に巻き付けている。外筒８１とスクリュー軸８２の間には、螺旋状の移送通路８６、８７を形成している。螺旋羽根８５付きスクリュー軸８２の回転で、汚泥を移送通路８６、８７の入口通路８３側から出口通路８４側に送る構成にしている。
【００４６】
外筒８１とスクリュー軸８２は、入口通路８３側を加熱装置８に、出口通路８４側を冷却脱水機９にしている。
入口通路８３側の加熱装置８では、スクリュー軸８２は、均等径にして、移送通路８６の断面積を均等にしている。スクリューコンベアの構成にしている。外筒８１の外周には、第３例におけるのと同様に、高周波発信器８８を取り付けている。高周波発信器８８は、高周波のマイクロ波を移送通路８６内の汚泥に照射する構成にしている。移送通路８６は、マイクロ波加熱による加熱通路８６にしている。汚泥は、加熱通路８６を通過して高温になる。高温汚泥は、加熱通路８６から移送通路の冷却脱水機部分８７に移送される。
【００４７】
出口通路８４側の冷却脱水機９では、スクリュー軸８２は、テーパ状にして、移送通路８７の断面積を加熱装置８側から出口通路８４側に向かうに従って縮小している。外筒８１は、濾過孔のある濾過筒８１にして、濾過筒８１の下に、汚泥から分離して濾過筒８１から流れ落ちる液体を集めて排出する液体室９１を設けている。移送通路８７は、圧搾による脱水通路８７にしている。スクリュープレスの構成にしている。
濾過筒８１は、加熱装置８側の上部に凝集剤溶液の供給路９２を接続している。加熱通路８６から脱水通路８７に流入した高温汚泥に、水に凝集剤を溶かした室温程度の凝集剤溶液を噴射して混入する直接冷却式の冷却装置を構成している。
【００４８】
テーパ状のスクリュー軸８２は、筒軸にし、端に複式回転継手９３を取り付けている。複式回転継手９３は、２本の流路を有している。２本の流路に冷却水のような冷却用流体の供給路９４と排出路９５を接続している。冷却水のような冷却用流体は、スクリュー軸８２の筒軸に複式回転継手９３の１本の流路を経て供給路９４から流入し、筒軸８２内を加熱装置８側から複式回転継手９３側に流れて、複式回転継手９３の他の流路を経て排出路９５に流出する冷却流路を構成している。そして、筒軸８２を流れる冷却水のような冷却用流体が筒軸８２の周壁を介して脱水通路８７内の汚泥に接触する間接冷却式の冷却装置を構成している。
【００４９】
脱水通路８７は、凝集剤溶液の混入と冷却水のような冷却用流体の間接接触による冷却脱水通路８７にしている。高温汚泥は、冷却脱水通路８７を通過して低温のケーキと液体に分離される。
【００５０】
加熱冷却脱水装置８、９において、入口通路８３の入口に前工程の濃縮機２の出口から流入した濃縮汚泥は、加熱通路８６を通過してマイクロ波加熱で高温になり、高温のまま連続して冷却脱水通路８７に流入する。流入直後に、室温程度の凝集剤溶液が混入する。冷却されると共に再凝縮する。また、冷却脱水通路８７を移送中の汚泥は、スクリュー軸８２の筒軸内を流れる冷却水のような冷却用流体に筒軸８２の周壁を介して接触しつつ圧搾される。冷却されつつ脱水される。低温のケーキが冷却脱水通路８７から出口通路８４に落下する。低温の液体が冷却脱水通路８７から液体室９１に流下する。
その他の点は、第１例におけるのと同様である。
【００５１】
［変形例］
本発明は、上記の実施形態に限定されない。次のような変形が例示される。
１．上記の実施形態の第１例において、冷却装置４は、凝集剤溶液の混入による直接冷却装置にしているが、冷却用流体の間接接触による間接冷却装置にする。又は、両冷却装置を併用する。
２．上記の実施形態の第２例と第３例において、冷却装置６は、凝集剤溶液の混入による直接冷却装置と冷却用流体の間接接触による間接冷却装置を併用しているが、どちらかの冷却装置を単独使用する。
３．上記の実施形態の第４例において、冷却脱水機９に装備の冷却装置は、凝集剤溶液の混入による直接冷却装置と、冷却用流体の間接接触による間接冷却装置を併用しているが、どちらかの冷却装置を単独使用する。
４．上記の実施形態の第１例において、加熱装置３は、熱気式の加熱装置にしているが、第３例におけるマイクロ波加熱式の加熱装置８のような電気式の加熱装置にする。
５．上記の実施形態の第４例において、加熱装置８は、マイクロ波加熱式の加熱装置にしているが、熱気式の加熱装置にする。又は、両加熱装置を併用する。
６．上記の実施形態の第２例と第３例において、脱水機７は、冷却装置を装備してない非冷却の脱水機にしているが、冷却装置を装備した冷却脱水機にする。
７．上記の実施形態において、汚泥は、食品工場の廃水又は各戸のし尿槽の汚水に凝集剤を添加して生成した汚泥であって、加熱で変性するタンパク質を含有しているが、その他の汚泥、加熱によって脱水し易い性質に変化して加熱後に室温程度に冷却しても脱水し易い性質を維持する汚泥にする。
【符号の説明】
【００５２】
実施形態の第１例（図１、図２）
１  凝集槽
２  濃縮機
３  加熱装置
４  冷却装置
５  冷却脱水機
１１、１２、１３  外筒
１１  供給部
１２  撹拌部
１３  排出部
１４  回転軸
１５  羽根、螺旋羽根
１６  加熱室の入口
１７  入口側回転弁
１８  水蒸気のような熱気の供給路
１９  撹拌片
２０  スクリーン付き液体排出口、液体排出口
２１  加熱室の出口
２２  出口側回転弁
２６  通路
２７  噴射器
２８  凝集剤溶液の供給路
３１  濾過筒
３２  スクリュー軸、筒軸
３３  入口
３４  出口通路
３５  羽根、螺旋羽根
３６  脱水通路
３７  液体室
３８  撹拌片
３９  回転継手、ロータリージョイント
４０  冷却水のような冷却用流体の供給路
４１  回転継手
４２  排出路
実施形態の第２例（図３、図４）
６  冷却装置
７  脱水機
５１  外筒、水ジヤケット、冷却筒
５２  スクリュー軸、筒軸
５３  入口通路
５４  出口通路
５５  羽根、螺旋羽根
５６  移送通路
５７  噴射器
５８  凝集剤溶液の供給路
５９  撹拌片
６０  スクリーン
６１  濾液室
６２  回転継手
６３  冷却水のような冷却用流体の供給路
６４  回転継手
６５  排出路
６６  冷却水のような冷却用流体の供給路
６７  排出路
実施形態の第３例（図５、図６）
８  電気式の加熱装置、マイクロ波加熱式の加熱装置
７１  外筒
７２  スクリュー軸
７３  入口通路
７４  出口通路
７５  回転弁
７６  羽根、螺旋羽根
７７  移送通路
７８  高周波発信器
実施形態の第４例（図７、図８）
８、９  加熱冷却脱水装置
８  加熱装置
９  冷却脱水機
８１  外筒、濾過筒
８２  スクリュー軸
８３  入口通路
８４  出口通路
８５  羽根、螺旋羽根
８６、８７  移送通路
８６  加熱通路
８７  脱水通路、冷却脱水通路
８８  高周波発信器
９１  液体室
９２  凝集剤溶液の供給路
９３  複式回転継手
９４  冷却水のような冷却用流体の供給路
９５  排出路
【図１】
2018108559.tif 000003
【図２】
2018108559.tif 000004
【図３】
2018108559.tif 000005
【図４】
2018108559.tif 000006
【図５】
2018108559.tif 000007
【図６】
2018108559.tif 000008
【図７】
2018108559.tif 000009
【図８】
2018108559.tif 000010