(57)【要約】【課題】汚泥あるいは含水スラリーを簡便でかつコンパクトな構造により処理することができ、かつ固形物を効果的に分離すること。【解決手段】含水スラリーの処理装置は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器１２と、反応器１２からの含水スラリーを冷却する熱交換器１３とを備えている。反応器１２内で加圧加熱されることにより、含水スラリー中の固形物が沈降しやすくなる。熱交換器１３からの含水スラリーは、固液分離器１５へ送られ、固液分離器１５内で効果的に固形物が分離される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、
冷却部からの含水スラリー中の固形物を機械力によって分離する固液分離器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項２】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層を冷却する冷却部と、
冷却部からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項３】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、
冷却部からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項４】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却しながら、重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項５】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、
冷却部からの含水スラリー中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項６】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層を冷却する冷却部と、
冷却部からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項７】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、
冷却部からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項８】
含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、
反応器からの含水スラリーを冷却しながら重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、
沈降槽からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、
を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置。
【請求項９】
反応器は、ボイラもしくは原動機等の廃ガスを利用した加熱部を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１０】
冷却部は反応器に供給される含水スラリーが流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１１】
冷却部は河川水が流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１２】
冷却部は取水原水が流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１３】
冷却部は沈殿処理水が流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１４】
冷却部は浄水が流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１５】
冷却部は海水が流入する熱交換器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１６】
冷却部は冷凍器からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１７】
冷却部は冷却塔からなることを特徴とする請求項１乃至３または５乃至７のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１８】
沈降槽内の含水スラリーは冷却水によって冷却されることを特徴とする請求項２乃至４または６乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項１９】
前記沈降槽は大気放冷により含水スラリーを冷却することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２０】
固液分離器には固形物を乾燥させる乾燥器が接続され、反応器の加熱部からの廃ガスは廃ガス管により乾燥器へ供給されることを特徴とする請求項９記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２１】
反応器の加熱部からの廃ガスは廃ガス管により濾過器へ供給されることを特徴とする請求項９記載含水スラリーの処理装置。
【請求項２２】
沈降槽内の含水スラリーは、大気バブリングにより冷却されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２３】
濾過器の内部で固形物の乾燥を行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２４】
濾過器内に空圧を濾過方向と逆方向に加えることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２５】
含水スラリーは浄水汚泥であることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【請求項２６】
含水スラリーを１００℃〜１３０℃の温度で処理するとともに、処理水を取水原水として再利用することを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか記載の含水スラリーの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水スラリーの処理装置に係り、とりわけ固定物を汚泥あるいは含水スラリー（以下、含水スラリーともいう）から効果的に分離することができる含水スラリーの処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば下水道で発生するような汚泥あるいは主として無機成分からなる含水スラリー（以下、含水スラリーともいう）では、凝集剤を助剤とした遠心分離やベルトプレス等によって脱水減溶された後、加熱して蒸発乾燥する。なお、汚泥あるいは含水スラリーは、略して含水スラリーともいう。
【０００３】
しかし、これら汚泥あるいは含水スラリーは高い濃度と粘性を持つため、遠心分離を行なう場合、汚泥あるいは含水スラリーの回転体壁面への付着や不均一な分散による回転不良、それにともなう過大な動力の発生などの問題がある。他方、ベルトプレスにおいては、粘性の問題に伴うポンプ類等の過大な動力の発生、ベルトろ過部の頻繁な目詰まり、あるいは十分な逆洗ができないなどの問題がある。さらに、これらに共通して汚泥あるいは含水スラリーの高い含水率によって後段の加熱乾燥設備への負荷が多大となったり、脱水された返送水に病原性菌等の有害微生物が含まれるため、何らかの水処理設備が必要となる等の問題がある。
【０００４】
上記の課題を無薬注を前提として改善した例が、公知となっている（例えば特許文献１および２）。特許文献１および２はいづれも沸点以下の加熱状態において脱水処理を行うもので、その特徴は汚泥あるいは含水スラリーの粘性を温度により低下させることである。特許文献１では上昇温度が４０℃となると、ろ過速度が２．５倍となるという実施例が提示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３０９４００
【特許文献２】
特開平７−１３６６９２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では一時的に加熱状態として水の粘性を低下させて脱水処理しているに過ぎず、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物の含水率を低下させるには効果が少ない。また、一般的に用いられるポリプロピレン等の有機物系のろ過材では、加熱による劣化が懸念される。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、コンパクトでかつ効果的に固形物を含水スラリーから分離することができる含水スラリーの処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、冷却部からの含水スラリー中の固形物を機械力によって分離する固液分離器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【０００９】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００１０】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減される。また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００１１】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却して取り除き、常圧で液体となるような適度な温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、例えば６０℃以下とすることが望ましい。
【００１２】
その後、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を機械力等によって分離する。機械力等による分離は、固形物を高度に安定して取り除けるものであればよく、例えば、遠心分離やフィルタープレスなどが上げられる。この機械力等による分離において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００１３】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層を冷却する冷却部と、冷却部からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００１４】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００１５】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減される。また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００１６】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーをおよそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離する。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下により比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。また、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは余剰の熱を持っているため、重力沈降の際の分離性能を向上できる。他方、この重力沈降の際には大気放冷により汚泥あるいは含水スラリーの熱を適度に取り除くこともできる。
【００１７】
その後、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却し、常圧で液体となるような適度な温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、６０℃以下とすることが望ましい。
【００１８】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を機械力等によって分離する。機械力等による分離は、固形物を高度に安定して取り除けるものであればよく、例えば、遠心分離やフィルタープレスなどが上げられる。この機械力等による分離において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００１９】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、冷却部からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００２０】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００２１】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいは含水スラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減される。また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００２２】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却し、常圧で液体となるような適度の温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、６０℃以下とすることが望ましい。
【００２３】
その後、冷却された汚泥あるいは含水スラリーをおよそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離する。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下で比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００２４】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物を機械力等によって分離する。機械力等による分離は、固形物を高度に安定して取り除けるものであればよく、例えば、遠心分離やフィルタープレスなどが上げられる。この機械力等による分離において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００２５】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却しながら、重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層中の固形物を機械力により分離する固液分離器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００２６】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００２７】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減される。また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００２８】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーを大気開放あるいは密閉した槽内に貯留し、およそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離するとともに、直接あるいは間接的な大気放冷により余剰な熱を取り除き、常圧で液体となるような適度な温度とする。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下で比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００２９】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物を機械力等によって分離する。機械力等による分離は、固形物を高度に安定して取り除けるものであればよく、例えば、遠心分離やフィルタープレスなどが上げられる。この機械力等による分離において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００３０】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、冷却部からの含水スラリー中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００３１】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００３２】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減され、また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００３３】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却により取り除き、常圧で液体となるような適度な温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、例えば６０℃以下とすることが望ましい。
【００３４】
その後、冷却された汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物を濾過と乾燥が可能な濾過器により分離する。これは、まず、濾過器内で通常の加圧による汚泥あるいは含水スラリーの濾過を行った後、濾過器内に空気を導入し、濾過器の内部に残留した汚泥あるいは含水スラリーの固形物を乾燥するもので、通常の濾過よりも水分を減らした固形物を得ることができる。これらの濾過において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００３５】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層を冷却する冷却部と、冷却部からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００３６】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００３７】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減され、また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００３８】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーをおよそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離する。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下で比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。また、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは余剰の熱を持っているため、重力沈降の際の分離性能を向上できる。他方、この重力沈降の際には大気放冷により汚泥あるいは含水スラリーの熱を適度に取り除くこともできる。
【００３９】
その後、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却し、常圧で液体となるような適度な温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、６０℃以下とすることが望ましい。
【００４０】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を濾過と乾燥が可能な濾過器により分離する。これは、まず、濾過器内で通常の加圧による汚泥あるいは含水スラリーの濾過を行った後、濾過器内に空気を導入し、濾過器の内部に残留した汚泥あるいは含水スラリーの固形物を乾燥するもので、通常の濾過よりも水分を減らした固形物を得ることができる。これらの濾過において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００４１】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却する冷却部と、冷却部からの含水スラリーを重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００４２】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００４３】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減され、また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００４４】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーの余剰な熱を冷却し、常圧で液体となるような適度な温度とする。この時の冷却温度としては後段の処理を鑑み、６０℃以下とすることが望ましい。
【００４５】
その後、冷却された汚泥あるいは含水スラリーをおよそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離する。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下で比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００４６】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を濾過と乾燥が可能な濾過器により分離する。これは、まず、濾過器内で通常の加圧による汚泥あるいは含水スラリーの濾過を行った後、濾過器内に空気を導入し、濾過器の内部に残留した汚泥あるいは含水スラリーの固形物を乾燥するもので、通常の濾過よりも水分を減らした固形物を得ることができる。これらの濾過において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００４７】
本発明は、含水スラリーを０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器と、反応器からの含水スラリーを冷却しながら重力により固形物層と水層とに分離する沈降槽と、沈降槽からの固形物層中の固形物を濾過するとともに乾燥が可能な濾過器と、を備えたことを特徴とする含水スラリーの処理装置である。
【００４８】
対象としては浄水場で発生するような汚泥あるいは含水スラリーがあり、この他にも主成分の一つとしてアルミニウムや鉄等が含まれたものの処理に適し、ここにシリカのような成分が含まれても問題はない。
【００４９】
まず、このような汚泥あるいは含水スラリーを、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱することで、汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物が保持している水分が除かれた形態へと変化し、これにより汚泥あるいはスラリーの含水率に代表される固形物の保水状態を表す値が低減され、また、固形物の保持水分が除かれ通水部位が増加することで脱水に対する抵抗が減少し、あるいは保持水分の低下により比重が増加することで固形物の沈降を大きくできる。
【００５０】
次いで、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーを大気開放あるいは密閉した槽内に貯留し、およそ一昼夜を目安として重力沈降し、固形物層と水層に分離するとともに、直接あるいは間接的な大気放冷により余剰な熱を取り除き、常圧で液体となるような適度な温度とする。この汚泥あるいは含水スラリーに含まれる固形物は、加熱加圧処理による保持水分の低下で比重が増加しているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ、大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００５１】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を濾過と乾燥が可能な濾過器により分離する。これは、まず、濾過器内で通常の加圧による汚泥あるいは含水スラリーの濾過を行った後、濾過器内に空気を導入し、濾過器の内部に残留した汚泥あるいは含水スラリーの固形物を乾燥するもので、通常の濾過よりも水分を減らした固形物を得ることができる。これらの濾過において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００５２】
そして、冷却された汚泥あるいは含水スラリー中に含まれる固形物を加圧と空圧による濾過によって分離する。これは、まず、加圧による通常の濾過を行った後、空圧によって濾過器の内部に残留した汚泥あるいは含水スラリーを濾過するもので、通常の濾過よりも水分を減らした固形物を得ることができる。これらの濾過において、加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーは固形物の保水状態が低減されているため、未処理の汚泥あるいは含水スラリーに比べ大幅な固形物の分離性能が発揮される。
【００５３】
本発明において、機械力等により固形物を取り除かれた水分および重力沈降により分離された水層を原水へと戻すことができる。これらの加熱加圧処理の条件においては固形物の結合状態が大きく壊されず、それにより固形物内部の不純成分が水中へと溶出しないためである。
【００５４】
また、反応器における加熱のための熱源としてはボイラもしくは原動機等の廃熱を利用することが可能であり、この場合には新たに加熱機器を設ける必要がなく、また廃熱を有効利用することに繋がり経済的に有利となる。あるいは、この廃熱は汚泥あるいは含水スラリーの加圧加熱処理に用いた後でも十分な熱を持っているため、たとえば機械力等により水から分離された固形物の乾燥に用いたり、汚泥貯留槽にバブリングして温めたりすることなどに応用できる。
【００５５】
他方、余剰の熱を持つ汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、汚泥あるいは含水スラリーの原液や自然水源との熱交換を行うことが考えられ、自然水源としては原液や河川水、取水原水、沈殿処理水、浄水、海水等が挙げられる。これらの方法によれば、原液あるいは自然を冷却材として用いるためランニングコストの低減を図ることができ、またそれ以外に様々な利点が考えられる。例えば、含水スラリーの原液と熱交換を行うと、含水スラリーの原液が加熱されるため原液の予熱として加熱に要する熱量を低減することができる。河川水と熱交換を行うと、温かい河川水が得られるため暖房等に利用することができる。また、取水原水を加熱することにより浄水場での凝集工程での効率を上げることができる。沈殿処理水を加熱することにより後段の砂濾過工程での濾過速度を上げることができる。浄水を加熱した場合、温水としてプール等での利用が期待できる。また海水を加熱した場合、温かい海水を漁業等に利用できる。あるいは、冷凍器を用いれば急速な冷却が可能となる。送風機等を用いて空冷を行うことも可能である。その他、槽内に貯留して大気放冷することもできる。
【００５６】
本発明において、濾過と乾燥が可能な濾過器により固形物を取り除かれた水分および重力沈降により分離された水層は原水へと戻すことができる。これらの加熱加圧処理の条件においては固形物の結合状態が大きく壊されず、それにより固形物内部の不純成分が水中へと溶出しないためである。
【００５７】
また、反応器における加熱のための熱源としてはボイラもしくは原動機等の廃熱を利用することが可能であり、この場合には新たに加熱機器を設ける必要がなく、また廃熱を有効利用することに繋がり経済的に有利となる。あるいは、この廃熱は汚泥あるいは含水スラリーの加圧加熱処理に用いた後でも十分な熱を持っているため、たとえば濾過と乾燥が可能な濾過器により水から分離された固形物の乾燥に用いたり、汚泥貯留槽にバブリングして温めたりすることなどに応用できる。
【００５８】
他方、余剰の熱を持つ汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、汚泥あるいは含水スラリーの原液や自然水源との熱交換を行なうことが考えられ、自然水源としては原液や河川水、取水原水、沈殿処理水、浄水、海水等が上げられる。これらの方法によれば原液あるいは自然を冷却材として用いるためランニングコストの低減を図ることができ、またそれ以外に様々な利点が考えられる。
【００５９】
例えば、含水スラリーの原液との熱交換を行うと、含水スラリーの原液が加熱されるため原液の予熱として加熱に要する熱量を低減することができる。河川水との熱交換を行うと、温かい河川水が得られるため暖房等に利用することができる。また、取水原水を加熱することにより浄水場での凝集工程での効率を上げることができる。沈殿処理水を加熱することにより後段の砂濾過工程での濾過速度を上げることができる。浄水を加熱した場合、温水としてプール等での利用が期待できる。また海水を加熱した場合、温かい海水を漁業等に利用できる。あるいは、冷凍器を用いれば急速な冷却が可能となる。送風機等を用いて空冷を行うことも可能である。その他、槽内に貯留して大気放冷することもできる。
【００６０】
あるいは、濾過器の内部に圧縮空気あるいは反応器から排出される高温大気を導入すれば固形物の乾燥を行うことができ、この場合、固形物の濾過材の表面に広く分布しているため優れた乾燥効果が期待できる。
【００６１】
また、固形物を分離した後、空圧を濾過方向と逆方向に加えれば、濾過器の濾過材に付着した固形物を容易に剥離することが可能となる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は本発明による含水スラリーの処理装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００６３】
図１に示すように、含水スラリーの処理装置は浄水場で発生する汚泥あるいは主として無機成分からなる含水スラリー（以下含水スラリーともいう）を０．１〜１ＭＰａの加圧状態において飽和温度以下に加熱して含水スラリーの性状を変化させる反応器１２と、反応器１２で性状が変化した含水スラリーを冷却する熱交換器（冷却部）１３と、熱交換器１３からの含水スラリー中の固形物を機械力によって分離する固液分離器１５とを備えている。
【００６４】
このうち反応器１２は含水スラリーを加熱する加熱部１２ａを有し、この加熱部１２ａには、発電機１１ａに連結されたガスタービン１１からの排ガスが供給されるようになっている。また反応器１２の加熱部１２ａ内のガスは、その後、廃ガスとなり、廃ガス管１２ｂを介して、後述する乾燥器１６へ送られるようになっている。
【００６５】
また、浄水場で発生する含水スラリーが送液ポンプ１４を経て熱交換器１３へ送られる。送液ポンプ１４からの含水スラリーは、この熱交換器１３において反応器１２からの含水スラリーにより予熱された後、反応器１２内へ送られる。
【００６６】
さらに、固液分離器１５からの固形物は、乾燥器１６へ送られ、上述した廃ガス管１２ｂからの廃ガスによって加熱乾燥させられた後、乾燥固形物として外方へ排出される。
【００６７】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
図１において、浄水場で発生した汚泥あるいは主として無機成分からなる含水スラリーは、送液ポンプ１４によって熱交換器１３に送られ、この熱交換器１３内で反応器１２から送られる加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーと熱交換されて予熱される。
【００６８】
反応器１２内において、汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１からの排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間の加圧状態で、飽和温度以下に加熱される。そして反応器１２内の汚泥あるいは含水スラリーは再度熱交換器１３に送られ、汚泥あるいは含水スラリーの原液との熱交換によって冷却され、固液分離器１５において固形物と水に分離される。
【００６９】
固液分離器１５内で分離された水は取水原水などへ戻され、固形物は乾燥器１６に送られる。次に固形物は乾燥器１６内で反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して送られた廃ガスによって乾燥固形物となる。
【００７０】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内における加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも、廃ガスは十分な熱を持つため、乾燥器１６内における固形物の乾燥にも廃ガスを利用することができ、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。
【００７１】
また、反応器１２内で必要とされる温度が低いため（最大でも圧力１ＭＰａにおいて飽和温度１７５℃以下）、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することができる。
【００７２】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【００７３】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【００７４】
熱交換器１３は汚泥あるいは含水スラリーの原液の予熱と、同時に、反応器１２内で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーの冷却を行うことができ、これにより熱の利用効率の向上が図られる。
【００７５】
汚泥あるいは含水スラリーの予熱は特別に必要とされるものではない。また、反応器１２内で加圧加熱された処理汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源を熱交換器に流して汚泥あるいは含水スラリーを冷却したり、冷凍機、大気などとの熱交換によって汚泥あるいは含水スラリーを冷却してもよい。
【００７６】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【００７７】
固液分離器１５には、遠心分離やベルトブレスに代表される機械力等の分離方法が適用可能である。これらの機械力分離の中で、分離した水の再利用を考えるならば、後述する濾過器を用いてもよい。
【００７８】
第２の実施の形態
次に図２により本発明の第２の実施の形態について説明する。図２に示す第２の実施の形態は、反応器１２の後段に沈降槽１８と、一対の熱交換器１３ａ，１３ｂを順次配置したものである。
【００７９】
図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８０】
図２において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって反応器１２に送られ、この反応器１２内においてガスタービン１１からの排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間である加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。
【００８１】
次いで、汚泥あるいは含水スラリーは、反応器１２から沈降槽１８に送られ、この沈降槽１８内で重力沈降により固形物層と水層に分離する。
【００８２】
そして沈降槽１８内の固形物層と水層はそれぞれ熱交換器１３ａ，１３ｂに送られ、取水原水等によって冷却される。熱交換器１３ａで冷却された固形物層は固液分離器１５において固形物と水に分離される。
【００８３】
固液分離器１５において分離された水、および沈降槽１８内で重力沈降で分離された水層は、取水原水へ戻される。固液分離器１５からの固形物は乾燥器１６へ送られ、反応器１２から排出された排ガスによって乾燥されて乾燥固形物となる。
【００８４】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内における加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、乾燥器１６内における固形物の乾燥にも廃ガスを利用することができ、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要とされる温度が低いため（最大でも圧力１ＭＰａにおいて飽和温度１７５℃以下）、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【００８５】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【００８６】
送液ポンプ１４はスラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【００８７】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【００８８】
沈降槽１８には１００℃以上の加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが導入されるため、沈降槽１８は密閉型とすることが望ましい。あるいは沈降槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【００８９】
熱交換器１３ａ，１３ｂは熱交換のための冷却材として取水原水等を用いることができる。この場合、大量の冷却材が使用できるため、比較的短時間で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーを冷却できる。また、熱交換によって加熱された取水原水は、凝集沈殿工程での効率が高くなることが期待できる。
【００９０】
固液分離器１５には、遠心分離やベルトブレスに代表される機械力等の分離方法が適用可能である。これらの機械力分離の中で、分離した水の再利用を考えるならば、後述する濾過器を用いてもよい。
【００９１】
第３の実施の形態
次に図３により本発明の第３の実施の形態について説明する。図３に示す第３の実施の形態は、反応器１２の後段に熱交換器１３および沈降槽１８を順次配置したものである。
【００９２】
図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９３】
図３において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって熱交換器１３に送られ、加圧加熱処理した反応器１２からの汚泥あるいは含水スラリーと熱交換によって予熱される。
【００９４】
反応器１２において汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１からの排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間の加圧状態で飽和温度以下に加熱される。次いで反応器１２内の汚泥あるいは含水スラリーは再度熱交換器１３に送られ、汚泥あるいは含水スラリーの原液との熱交換によって冷却され、次に、沈降槽１８に送られ、重力沈降により固形物層と水層に分離される。
【００９５】
沈降槽１８内で分離された固形物層は固液分離器１５内において固形物と水に分離される。
【００９６】
固液分離器１５内で分離された水、および沈降槽１８内で重力沈降で分離された水層は取水原水などへ戻され、固液分離器１５で分離された固形物は乾燥器１６に送られ反応器１２から排出された廃ガスによって乾燥固形物となる。
【００９７】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内における加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、乾燥器１６内における固形物の乾燥にも廃ガスを利用することができ、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。
【００９８】
また、反応器１２内で必要とされる温度が低いため（最大でも圧力１ＭＰａにおいて飽和温度１７５℃以下）、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【００９９】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１００】
送液ポンプ１４はスラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１０１】
熱交換器１３は汚泥あるいは含水スラリーの原液の予熱と、同時に、反応器１２内で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーの冷却を行うことができ、これにより熱の利用効率の向上が図られる。
【０１０２】
汚泥あるいは含水スラリーの予熱は特別に必要とされるものではない。また、反応器１２内で加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源を熱交換器に流して汚泥あるいは含水スラリーを冷却したり、冷凍機、大気などとの熱交換によって汚泥あるいは含水スラリーを冷却してもよい。
【０１０３】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１０４】
沈降槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【０１０５】
固液分離器１５には、遠心分離やベルトブレスに代表される機械力等の分離方法が適用可能である。これらの機械力分離の中で、分離した水の再利用を考えるならば、後述する濾過器を用いてもよい。
【０１０６】
第４の実施の形態
次に図４により本発明の第４の実施の形態について説明する。図４に示す第４の実施の形態は、反応器１２の後段に沈降槽１８を配置したものである。
【０１０７】
図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図４において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって反応器１２に送られる。この反応器１２内において汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１の排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間の加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。次いで、汚泥あるいは含水スラリーは反応器１２から沈降槽１８へ送られ、この沈降槽１８において重力沈降により固形物層と水層に分離されるとともに、冷却により余剰な熱が除去される。
【０１０９】
沈降槽１８からの固形物層は固液分離器１５内において固形物と水に分離される。沈降槽１８内で分離された水、および沈降槽１８内で重力沈降で分離された水層は取水原水などへ戻され、固液分離器１５からの固形物は乾燥器１６へ送られ、反応器１２から排出された廃ガスによって乾燥固形物となる。
【０１１０】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内の加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、乾燥器１６内における固形物の乾燥にも利用することができ、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要とされる温度が低いため（最大でも圧力１ＭＰａにおいて飽和温度１７５℃以下）、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【０１１１】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１１２】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１１３】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１１４】
沈降槽１８には、１００℃以上の加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが導入されるため、沈殿槽１８は密閉型とすることが望ましい。あるいは、沈殿槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【０１１５】
固液分離器１５には、遠心分離やベルトブレスに代表される機械力等の分離方法が適用可能である。これらの機械力分離の中で、分離した水の再利用を考えるならば、後述する濾過器を用いてもよい。
【０１１６】
第５の実施の形態
次に図５を参照して本発明の第５の実施の形態について説明する。図５に示す第５の実施の形態は、反応器１２の後段に熱交換器１３、加圧ポンプ１９および濾過器２０を順次配置したものである。
【０１１７】
図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１８】
図５において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって熱交換器１３に送られ、反応器１２内で加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーとの熱交換によって予熱された後、反応器１２へ送られる。反応器１２において汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１の排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。そして反応器１２からの汚泥あるいは含水スラリーは再度熱交換器１３に送られ、汚泥あるいは含水スラリーの原液との熱交換によって冷却された後、加圧ポンプ１９によって濾過器２０に送られる。
【０１１９】
濾過器２０内において、汚泥あるいは含水スラリーは加圧濾過により固形物と水に分離される。濾過器２０内には、反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して排出された廃ガスが送られ、濾過器２０内の濾過材に付着した固形物を乾燥する。そして、濾過器２０内で分離された水は、取水原水などへ戻される。
【０１２０】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガス温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内の加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、たとえ固形物の乾燥に廃ガスを利用したり、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要な温度が１００℃〜１３０℃と低いため、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【０１２１】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１２２】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１２３】
熱交換器１３は汚泥あるいは含水スラリーの原液の予熱と、同時に、反応器１２内で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーの冷却を行うことができ、これにより熱の利用効率の向上が図られる。
【０１２４】
汚泥あるいは含水スラリーの予熱は特別に必要とされるものではない。また、反応器１２内で加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源を熱交換器に流して汚泥あるいは含水スラリーを冷却したり、冷凍機、大気によって汚泥または含水スラリーを冷却してもよい。
【０１２５】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１２６】
加圧ポンプ１９は適度に圧力を掛けられるものであればよく、したがって、大きくとも１０気圧を超えるものは通常では必要ない。
【０１２７】
濾過器２０は汚泥あるいは含水スラリーの流入口の他に、空気の流入口を有している。濾過器２０では、まず、通常の加圧による濾過を既定値以下の濾過量、または既定値以上の入口−出口差圧等になるまで行い、その後、汚泥あるいはスラリーの供給を停止し、圧縮空気を送り濾過器２０内部の残留分の濾過する。次に、圧縮空気を停止し、反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して排出された廃ガスを供給し、濾過器２０内の濾過材に付着している固形物を乾燥させる。次に濾過後あるいは乾燥後に、圧縮空気等を濾過方向と逆方向から与え、濾過材に付着した固形物を剥離する。
【０１２８】
第６の実施の形態
次に図６を参照して本発明の第６の実施の形態について説明する。図６に示す第６の実施の形態は、反応器１２の後段に沈降槽１８、熱交換器１３ａ，１３ｂおよび濾過器２０を順次配置したものである。
【０１２９】
図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３０】
図６において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって反応器１２に送られる。反応器１２内において、汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１の排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。
【０１３１】
次いで、反応器１２内の汚泥あるいは含水スラリーは沈降槽１８に送られ、重力沈降により固形物層と水層に分離される。沈降槽１８からの固形物層と水層は、それぞれ熱交換器１３ａ，１３ｂに送られ、取水原水によって冷却される。次に熱交換器１３ａからの固形物層は加圧ポンプ１９によって濾過器２０に送られ、この濾過器２０では加圧濾過により固形物と水に分離される。濾過器２０内には、反応器１２から排出された廃ガスが送られ、濾過器２０の濾過材に付着した固形物を乾燥する。そして、濾過器２０で分離された水、および沈降槽１８で重力沈降で分離された水層は、取水原水へ戻される。
【０１３２】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内の加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、たとえば固形物の乾燥に廃ガスを利用したり、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要な温度が１００℃〜１３０℃と低いため、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【０１３３】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１３４】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１３５】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１３６】
沈降槽１８には、１００℃以上の加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが導入されるため、沈降槽１８は密閉型とすることが望ましい。あるいは沈降槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【０１３７】
熱交換器１３ａ，１３ｂは熱交換のための冷却材として取水原水等を用いることができる。この場合、大量の冷却材が使用できるため、比較的短時間で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーを冷却できる。また、熱交換によって加熱された取水原水は、凝集沈殿工程での効率が高くなることが期待できる。
【０１３８】
加圧ポンプ１９は適度に圧力を掛けられるものであればよく、したがって、大きくとも１０気圧を超えるものは通常では必要ない。
【０１３９】
濾過器２０は汚泥あるいは含水スラリーの流入口の他に、空気の流入口を有している。濾過器２０では、まず、通常の加圧による濾過を既定値以下の濾過量、または既定値以上の入口−出口差圧等になるまで行い、その後、汚泥あるいはスラリーの供給を停止し、圧縮空気を送り濾過器２０内部の残留分の濾過する。次に、圧縮空気を停止し、反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して排出された廃ガスを供給し、濾過器２０内の濾過材に付着している固形物を乾燥させる。次に濾過後あるいは乾燥後に、圧縮空気等を濾過方向と逆方向から与え、濾過材に付着した固形物を剥離する。
【０１４０】
第７の実施の形態
次に図７を参照して本発明の第７の実施の形態について説明する。図７に示す第７の実施の形態は、反応器１２の後段に熱交換器１３、沈降槽１８および濾過器２０を順次配置したものである。
【０１４１】
図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４２】
図７において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって熱交換器１３へ送られ、この熱交換器１３で加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーとの熱交換によって予熱された後、反応器１２へ送られる。反応器１２内において、汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１の排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間の加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。
【０１４３】
次いで、反応器１２内の汚泥あるいは含水スラリーは再度熱交換器１３に送られ、汚泥あるいは含水スラリーの原液との熱交換によって冷却される。次に汚泥あるいは含水スラリーは沈降槽１８に送られ、重力沈降により固形物層と水層に分離される。沈降槽１８で分離された固形物層は加圧ポンプ１９によって濾過器２０に送られ、この濾過器２０において加圧濾過により固形物と水に分離される。反応器１２から排出された廃ガスが濾過器２０へ送られ、濾過材に付着した固形物を乾燥する。濾過器２０で分離された水、および沈降槽１８で重力沈降で分離された水層は取水原水へ戻される。
【０１４４】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内の加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、たとえば固形物の乾燥に廃ガスを利用したり、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要な温度が１００℃〜１３０℃と低いため、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、コストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【０１４５】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれる。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１４６】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１４７】
熱交換器１３は汚泥あるいは含水スラリーの原液の予熱と、同時に、加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーの冷却を行うことができ、これにより熱の利用効率の向上が図られる。
【０１４８】
汚泥あるいは含水スラリーの予熱は特別に必要とされるものではない。また、反応器１２内で加圧加熱処理された汚泥あるいは含水スラリーを冷却する場合、河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源を熱交換器に流して汚泥あるいは含水スラリーを冷却したり、冷凍機、大気によって汚泥あるいは含水スラリーを冷却してもよい。
【０１４９】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、含水スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１５０】
沈降槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【０１５１】
加圧ポンプ１９は適度に圧力を掛けられるものであればよく、したがって、大きくとも１０気圧を超えるものは通常では必要ない。
【０１５２】
濾過器２０は汚泥あるいは含水スラリーの流入口の他に、空気の流入口を有している。濾過器２０では、まず、通常の加圧による濾過を既定値以下の濾過量、または既定以上の入口−出口差圧等になるまで行い、その後、汚泥あるいはスラリーの供給を停止し、圧縮空気を送り濾過器２０内部の残留分の濾過する。次に、圧縮空気を停止し、反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して排出された廃ガスを供給し、濾過器２０内の濾過材に付着している固形物を乾燥させる。次に濾過後あるいは乾燥後に、圧縮空気等を濾過方向と逆方向から与え、濾過材に付着した固形物を剥離する。
【０１５３】
第８の実施の形態
次に図８を参照して本発明の第８の実施の形態について説明する。図８に示す第８の実施の形態は、反応器１２の後段に沈降槽１８および濾過器２０を順次配置したものである。
【０１５４】
図８において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５５】
図８において、浄水場で発生した汚泥あるいは含水スラリーは、送液ポンプ１４によって反応器１２に送られる。この反応器１２内において、汚泥あるいは含水スラリーは、ガスタービン１１の排ガスとの熱交換によって、ほぼ０．１〜１ＭＰａの間の加圧状態において、飽和温度以下に加熱される。次いで、汚泥あるいは含水スラリーは反応器１２から沈降槽１８に送られ、重力沈降により固形物層と水層に分離されるとともに、冷却により余剰な熱が除去される。沈降槽１８からの固形物層は加圧ポンプ１９によって濾過器２０に送られ、濾過器２０内において加圧濾過により固形物と水に分離される。反応器１２から廃ガス管１２ｂを経て排出された廃ガスが濾過器２０へ送られ、濾過材に付着した固形物を乾燥する。そして、濾過器２０で分離された水、および沈降槽１８で重力沈降で分離された水層は取水原水へ戻される。
【０１５６】
本実施の形態において、熱源であるガスタービン１１の排ガスの温度はおおむね４００℃〜５００℃程度であるため、反応器１２内の加圧加熱処理のためには十分な熱を供給できる。また反応器１２内の加圧加熱処理の後にも廃ガスは十分な熱を持つため、たとえ固形物の乾燥に廃ガスを利用したり、汚泥貯留槽に廃ガスをバブリングして汚泥を温めてもよい。また、反応器１２内で必要な温度が１００℃〜１３０℃と低いため、大部分のボイラあるいは原動機の廃熱を利用することができる。このような廃熱の利用によって、処理システムに新たな加熱機構を設置する必要がなくなり、これはコストの低減とともに省エネルギー化にも貢献することを可能とする。
【０１５７】
汚泥あるいは含水スラリーは浄水場等の凝集処理の過程で発生するものであるから、使用されるアルミニウム系や鉄系などの凝集剤が高濃度で含まれるはずである。あるいはシリカを含む固形物も多量に含まれることが考えられるが、これらは処理性能を大きく妨害するものではない。
【０１５８】
送液ポンプ１４は含水スラリーの供給が可能であればよく、したがって圧力条件の大きい特殊な加圧ポンプは必要でない。
【０１５９】
反応器１２は酸化剤を使用しないため、特別な耐食性の材質を使用する必要がない。反応器１２内の運転条件は、圧力を０．１〜１ＭＰａの圧縮状態において、飽和温度以下に加熱することが必要で、スラリーの水質が清澄であることなどの要件があるならば、圧力１ＭＰａ以下、温度１００℃〜１３０℃とすることが望ましい。加圧には圧縮ポンプを用いることもできるが、このような低い圧力条件においては、加熱によって発生する汚泥自体の膨張を利用することで対応することが経済的である。
【０１６０】
沈降槽１８は１００℃以上の加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが導入されるため、沈降槽１８は密閉型とすることが望ましい。あるいは、沈降槽１８は加圧加熱処理した汚泥あるいは含水スラリーが、滞留している汚泥あるいは含水スラリーの内部へと放出される構造としてもよい。また、沈降槽１８内のスラリーを河川水や取水原水、沈殿処理水、浄水、海水などの自然水源が流れる冷却管１８ａや、冷凍機、大気などと熱交換して冷却してもよい。その他、沈降槽１８の容積としては汚泥あるいは含水スラリーが一昼夜程度滞留できるものであることが望ましい。
【０１６１】
加圧ポンプ１９は適度に圧力を掛けられるものであればよく、したがって、大きくとも１０気圧を超えるものは通常では必要ない。
【０１６２】
濾過器２０は汚泥あるいは含水スラリーの流入口の他に、空気の流入口を有している。濾過器２０では、まず、通常の加圧による濾過を既定値以下の濾過量、または既定以上の入口−出口差圧等になるまで行い、その後、汚泥あるいはスラリーの供給を停止し、圧縮空気等を送り濾過器２０内部の残留分の濾過する。次に、圧縮空気を停止し、反応器１２から廃ガス管１２ｂを介して排出された廃ガスを供給し、濾過器２０内の濾過材に付着している固形物を乾燥させる。次に濾過後あるいは乾燥後に、圧縮空気等を濾過方向と逆方向から与え、濾過材に付着した固形物を剥離する。
【０１６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、汚泥あるいは含水スラリーを簡便でコンパクトな機構により処理することができ、かつ固形物を効果的に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による含水スラリーの第１の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】本発明による含水スラリーの第２の実施の形態を示す概略構成図。
【図３】本発明による含水スラリーの第３の実施の形態を示す概略構成図。
【図４】本発明による含水スラリーの第４の実施の形態を示す概略構成図。
【図５】本発明による含水スラリーの第５の実施の形態を示す概略構成図。
【図６】本発明による含水スラリーの第６の実施の形態を示す概略構成図。
【図７】本発明による含水スラリーの第７の実施の形態を示す概略構成図。
【図８】本発明による含水スラリーの第８の実施の形態を示す概略構成図。
【符号の説明】
１１  ガスタービン
１２  反応器
１２ａ  加熱部
１２ｂ  廃ガス管
１３  熱交換器
１３ａ  熱交換器
１３ｂ  熱交換器
１４  送液ポンプ
１５  固液分離器
１６  乾燥器
１８  沈降槽
１８ａ  冷却管
１９  加圧ポンプ
２０  濾過器
【図１】
2004237247.tif 000003
【図２】
2004237247.tif 000004
【図３】
2004237247.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004237247.tif 000007
【図６】
2004237247.tif 000008
【図７】
2004237247.tif 000009
【図８】
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