(57)【要約】【課題】圧送手段によって脱水ケーキを圧送する際の処理や圧送用脱水ケーキ自体に改良を加えることによって、ポンプ動力や配管径を大きくする必要がなくなり、かつまた通常の配管を用いて配管設備を構成できることから、安価に施工できるとともに、従来と遜色のないメンテナンス性を確保することができる脱水ケーキの圧送方法および圧送用脱水ケーキを提供する。【解決手段】汚泥を脱水処理した脱水ケーキを圧送手段で圧送するに際して、脱水ケーキにこれを軟化させる潤滑剤を添加するようにする。潤滑剤は、相当の発熱量を有する。また潤滑剤は、脱水ケーキ中の水分に溶ける親水性を有する。潤滑剤の一例としては、親水性グリセリンが挙げられる。含水率４０〜８５％の脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を脱水処理した脱水ケーキを圧送手段で圧送するに際して、上記脱水ケーキにこれを軟化させる潤滑剤を添加するようにしたことを特徴とする脱水ケーキの圧送方法。
【請求項２】
前記潤滑剤が相当の発熱量を有することを特徴とする請求項１に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項３】
前記潤滑剤が前記脱水ケーキ中の水分に溶ける親水性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項４】
前記潤滑剤が親水性グリセリンであることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項５】
含水率４０〜８５％の前記脱水ケーキに対し、前記親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加することを特徴とする請求項４に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項６】
前記圧送手段の前段に、供給される前記脱水ケーキを破砕手段で破砕しつつ該圧送手段へ送り込むホッパを設け、当該ホッパ内に前記潤滑剤を供給して上記脱水ケーキに添加するようにしたことを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項７】
前記脱水ケーキを前記ホッパ内へ徐々に供給しながら、徐々に前記潤滑剤を添加することを特徴とする請求項６に記載の脱水ケーキの圧送方法。
【請求項８】
汚泥を脱水処理した含水率４０〜８５％の脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加したことを特徴とする圧送用脱水ケーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧送手段によって脱水ケーキを圧送する際の処理や圧送用脱水ケーキ自体に改良を加えることによって、ポンプ動力や配管径を大きくする必要がなくなり、かつまた通常の配管を用いて配管設備を構成できることから、安価に施工できるとともに、従来と遜色のないメンテナンス性を確保することができる脱水ケーキの圧送方法および圧送用脱水ケーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水汚泥や産廃などの汚泥、浚渫土等の汚泥処理設備では、汚泥を脱水処理して脱水ケーキを作成し、これを焼却設備や溶融設備へ搬送して焼却処理したり溶融化処理するようにしている。脱水ケーキの含水率を低減化させることは、搬送における脱水ケーキの減容化や、焼却設備等の縮小、焼却処理等に必要な燃料の削減等に対する効果が大きいことから、さまざまな手法が検討されており、現在も推進されている。
【０００３】
脱水ケーキの搬送には、ベルトコンベアやバケットコンベアなどの搬送装置を用いる方式や、一軸ネジ式ポンプやピストンポンプに代表される圧送手段を用い、配管を介して圧送する方式が知られている。特に、後者の圧送方式は、脱水ケーキを流体として扱って、送り元であるポンプと送り先の焼却設備などとを配管で接続することができるので、前者の搬送装置を用いる場合に比べて、設備構成が簡単かつコンパクトであり、従って施工も簡便かつ安価であるとともに、搬送経路も柔軟に設定することができ、さらに配管の気密性による汚泥臭気の拡散も防止できる点で優れている。
【０００４】
しかしながら、ポンプを用いる圧送方式では、脱水ケーキの含水率の低減化に伴い、圧送に要するエネルギーが大きくなってポンプの吐出圧力が上昇するのに対応させてポンプ動力を大きくしなければならなかったり、配管内での圧力損失が大きくなるのでこれを小さくするために配管径を大きくする必要性が生じ、ポンプの動力費や配管施工費が増加することになる。
【０００５】
圧力損失が増加する点に着目し、配管構造に工夫を凝らしたものとして、脱水汚泥を圧送する圧送配管の内面を、特定の合成樹脂の粉体あるいはシートでライニングするようにし、これにより錆の影響を受けることがなくなり、摩擦係数がかなり少なくなり、これによって低コストかつ簡易な操作で圧送配管の内面の摩擦を低減することができるようにした「摩擦低減処理を施した脱水汚泥の圧送配管」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２０９７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１の技術にあっては、通常の配管に別途ライニングを施さなければならないとともに、当該ライニングのメンテナンス性が懸念されるという課題があった。すなわち、配管にライニングを施すことから、配管の製作が煩雑で、コストアップになるという問題があった。また、仮にライニングを交換する必要が生じた場合、配管を取り外して配管内面に再度ライニングを施さなければならず、きわめて大掛かりなメンテナンス作業が必要になるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、圧送手段によって脱水ケーキを圧送する際の処理や圧送用脱水ケーキ自体に改良を加えることによって、ポンプ動力や配管径を大きくする必要がなくなり、かつまた通常の配管を用いて配管設備を構成できることから、安価に施工できるとともに、従来と遜色のないメンテナンス性を確保することができる脱水ケーキの圧送方法および圧送用脱水ケーキを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる脱水ケーキの圧送方法は、汚泥を脱水処理した脱水ケーキを圧送手段で圧送するに際して、上記脱水ケーキにこれを軟化させる潤滑剤を添加するようにしたことを特徴とする。これにより、潤滑剤の潤滑作用で脱水ケーキを軟化させて圧送に要するエネルギーを抑えることができるとともに圧力損失も小さくすることが可能となって、必要ポンプ動力を低減できるとともに配管径も小さくでき、かつまた配管設備を、通常の配管を用いて安価に施工できるとともに、従来と遜色のないメンテナンス性も確保し得る。
【００１０】
また、前記潤滑剤が相当の発熱量を有することを特徴とする。これにより、焼却設備や溶融設備での脱水ケーキの焼却処理や溶融化処理の処理効率を高めることが可能となる。
【００１１】
また、前記潤滑剤が前記脱水ケーキ中の水分に溶ける親水性を有することを特徴とする。親水性を有する潤滑剤は、脱水ケーキ中に含まれる水分と馴染みやすいので、簡単な撹拌操作や混合操作によって潤滑剤を脱水ケーキ全体に速やかにかつスムーズに拡散させることが可能となり、脱水ケーキを十分に軟化させ得る。
【００１２】
前記潤滑剤の一例として、親水性グリセリンを採用することが好ましい。また、含水率４０〜８５％の前記脱水ケーキに対し、前記親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加することが好ましい。
【００１３】
さらに、前記圧送手段の前段に、供給される前記脱水ケーキを破砕手段で破砕しつつ該圧送手段へ送り込むホッパを設け、当該ホッパ内に前記潤滑剤を供給して上記脱水ケーキに添加するようにしたことを特徴とする。これにより、圧送手段へ送り込む前の、ホッパ内での脱水ケーキの破砕処理段階で潤滑剤の添加処理を併せて行うことができ、脱水ケーキの処理工程を何ら増やすことなく、潤滑剤を脱水ケーキと混合することが可能となる。
【００１４】
またさらに、前記脱水ケーキを前記ホッパ内へ徐々に供給しながら、徐々に前記潤滑剤を添加することを特徴とする。これにより、脱水ケーキに対して潤滑剤を一挙に添加する場合に比べて、潤滑剤を脱水ケーキ全体に十分に拡散させることが可能となる。
【００１５】
他方、本発明にかかる圧送用脱水ケーキは、汚泥を脱水処理した含水率４０〜８５％の脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加したことを特徴とする。これにより、脱水ケーキが軟化して圧送に要するエネルギーを抑えることができるとともに圧力損失を低減することが可能となって、必要ポンプ動力の低減や配管径の小径化を確保でき、さらには配管設備を、通常の配管を用いて安価に施工できるとともに、そのメンテナンス性も良好に維持し得る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる脱水ケーキの圧送方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本実施形態にかかる脱水ケーキの圧送方法を実施する際に用いられる装置の一例が概略的に示されている。下水汚泥などを脱水処理した脱水ケーキを圧送する送り元となる圧送手段として、回転軸によって回転駆動されるネジで脱水ケーキを配管１内へ送り出す一軸ネジ式ポンプ２が例示されている。この一軸ネジ式ポンプ２の吐出口には通常の一般的な配管１を介して、脱水ケーキの送り先となる焼却設備や溶融設備などの処理設備（図示せず）が接続され、ポンプ２から当該処理設備へと汚泥が圧送される。
【００１７】
圧送手段としては、シリンダで往復駆動されるピストンにより脱水ケーキを配管内へ押し出すピストンポンプや、その他種々の一般周知のポンプを採用することができる。
【００１８】
ポンプ２の取り入れ口には、当該ポンプ２の前段設備として、その内部に設けられた破砕手段３で供給される脱水ケーキを破砕し撹拌しつつポンプ２へと送り込むフィード用ホッパ４が設けられる。破砕手段３としては、スクリュー式や水平軸周りにブレードが回転される水平回転ブレード式、垂直軸周りにブレードが回転される垂直回転ブレード式など、一般周知のさまざまなものを採用することができる。
【００１９】
そして特に、本実施形態の脱水ケーキの圧送方法にあっては、脱水ケーキをポンプ２で圧送するに際して、当該脱水ケーキに対し、これを軟化させる潤滑剤を添加するようになっている。潤滑剤の脱水ケーキへの添加は、破砕手段３によって脱水ケーキの破砕・撹拌が行われるホッパ４内に、直接潤滑剤を供給することによって行われる。潤滑剤をホッパ４内へ供給すると、脱水ケーキと混合されることになり、その潤滑作用によって脱水ケーキを柔らかくすることができる。
【００２０】
このように脱水ケーキを軟化させることができれば、硬めの脱水ケーキを圧送する場合よりもそれに必要なエネルギーを抑えることができるとともに、脱水ケーキが配管１内を移動する際の圧力損失も小さくすることができ、これによって必要ポンプ動力を低減できてポンプ設備をコンパクト化できるとともに、配管径も小さく設計することができて配管設備コストも低減できる。そしてこれにより、脱水ケーキの含水率の低減化をさらに推し進めることが可能となり、脱水ケーキの減容化や設備規模の縮小化、燃料の削減効果を飛躍的に向上させることができる。
【００２１】
また、吐出圧力を低減できることは、高価で高性能のピストンポンプを採用しなくても、安価な一軸ネジ式ポンプ２で円滑に汚泥を圧送することができ、さらに設備コストやランニングコストを低減することができる。また一軸ネジ式ポンプ２の場合は通常、上記フィード用ホッパ４が付属していることから、潤滑剤の添加にあたって、何ら特別の設備を要しないという利点もある。
【００２２】
さらに、通常の一般的な配管１を用いて配管設備を構成することができるので、安価に施工できるとともに、メンテナンスも一般の配管と異なるところはなく、容易に実施することができる。
【００２３】
また、ホッパ４内へ潤滑剤を供給するようにしたので、ポンプ２へ送り込む前の、ホッパ４内での脱水ケーキの破砕処理段階で、これと併行して潤滑剤を脱水ケーキに混合することができ、脱水ケーキの処理工程を何ら増やすことなく、潤滑剤の添加処理を行うことができる。潤滑剤の添加方法としては、脱水ケーキをホッパ４内へ徐々に供給しながら、これと並行して徐々に潤滑剤を添加するようにする。このようにすれば、脱水ケーキに一挙に添加する場合に比べて、潤滑剤を脱水ケーキ全体に十分に拡散させることができる。
【００２４】
潤滑剤としては、相当の発熱量を有するものを採用することが望ましい。このような潤滑剤によれば、それを脱水ケーキに添加するプロセスが無駄になることはなく、かえってその後に焼却設備や溶融設備で脱水ケーキを焼却処理したり溶融化処理する際に、その発熱量を利用することができて処理効率を高めることができる。
【００２５】
また、潤滑剤としては、脱水ケーキ中の水分に溶ける親水性を有するものを採用することが好ましい。親水性を有する潤滑剤は、脱水ケーキ中に含まれる水分とよく馴染むので、簡単な撹拌操作や混合操作によって潤滑剤を脱水ケーキ全体に速やかにかつスムーズに拡散させることができ、脱水ケーキを十分に軟化させることができる。
【００２６】
潤滑剤の一例として、本実施形態にあっては、一般によく知られている親水性グリセリンを添加するようにしている。この親水性グリセリンの例としては、「植物油（バージン油）又は植物性廃油のディーゼルエンジン用燃料化精製方法および装置」（特開２０００−２１９８８６号公報）で開示されている技術において、植物油（バージン油）または植物性廃油中から不純物として除去される副産物としてのグリセリンが挙げられる。このグリセリンは、水に可溶な親水性を有し、かつ燃料としてリサイクル可能な、０．５×１０4kcal/kg程度の発熱量を有する。
【００２７】
また、この親水性グリセリンの場合、含水率４０〜８５％の脱水ケーキに対して、重量比で５〜４０％添加することが好ましい。脱水ケーキは、下水汚泥単独の場合は一般的に、含水率が７０〜８５％程度である一方、汚泥にし渣（しさ）、石灰、パルプ等を混合して脱水処理した場合、例えば石灰を重量比で５０％混合した場合には、含水率は４０〜４５％程度になる。このような脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加するようにする。５％未満では、ポンプの吐出圧力の低下は見られず、また４０％を超える量では、汚泥の流動性が良くなり過ぎてハンドリング等が悪くなったり、燃料の添加という意味で過剰となる。
【００２８】
図２には、下水汚泥の脱水ケーキの含水率と、これを呼び径「２００Ａ」の配管へ圧送した場合の一軸ネジ式ポンプ２の吐出圧力との関係を測定した結果のグラフが示されている。グラフ中、実線は親水性グリセリンを添加しなかった場合を、また破線は、脱水ケーキ２００kg/hに対し１０wt％（２０kg/h）の親水性グリセリンを添加した場合を示している。グラフから明らかなように、いずれの含水率であっても、親水性グリセリンの添加による潤滑作用によってポンプ吐出圧力を低減できていることが理解される。
【００２９】
そしてまた、上述したような脱水ケーキの圧送方法に従って得られる本実施形態にかかる脱水ケーキ、すなわち含水率４０〜８５％の汚泥の脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５〜４０％添加した圧送用脱水ケーキによれば、上記圧送方法について述べたことと同様に、脱水ケーキが軟化して圧送に要するエネルギーを抑えることができるとともに圧力損失も低減することができ、必要ポンプ動力の低減や配管径の小径化を確保できることに加えて、さらに配管設備を、通常の配管を用いて安価に施工でき、またそのメンテナンス性も良好に維持することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる脱水ケーキの圧送方法および圧送用脱水ケーキにあっては、圧送手段によって脱水ケーキを圧送する際の処理や圧送用脱水ケーキ自体に改良を加えることによって、圧送に要するエネルギーを抑えることができるとともに圧力損失も小さくすることができて、必要ポンプ動力の低減や配管径の小径化を確保でき、かつまた配管設備を、通常の配管を用いて安価に施工できるとともに、従来と遜色のないメンテナンス性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる脱水ケーキの圧送方法を実施する際に用いられる装置の一例を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施に適用可能な親水性グリセリンを添加した場合と添加しない場合について、下水汚泥の脱水ケーキの含水率と一軸ネジ式ポンプの吐出圧力との関係を測定した結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  配管                            ２  一軸ネジ式ポンプ
３  破砕手段                        ４  フィード用ホッパ
【図１】
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【図２】
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