(57)【要約】【課題】  下水汚泥に代表される高含水率廃棄物は通常ケーキ状態まで機械的に脱水されて見かけはパサパサの状態であるが依然として７５〜８５％の水分が含まれている。脱水には細胞膜を破壊する必要があるが、膜の破壊にはオートクレーブ中で熱処理することが必要であった。【解決手段】外気に対して機密保持された空間の中で被乾燥物を回転ナる受け皿の中に落下させ、受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、飛散する被乾燥物及び障壁に付着した被乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹付けて、被乾燥物を膨化、乾燥させ、該障壁に付着した被乾燥物を受け皿の下に配置したスリバチ型のスクレパーで掻き取り、掻き取った乾燥物をスクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程を備えてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気に対して機密保持された空間で被乾燥物を回転する受け皿の中に落下させる工程と、該受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、該受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、該飛散する乾燥物及び障壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付けて、該乾燥物を膨化、乾燥させる工程と、該障壁に付着した乾燥物を該受け皿の下に配置したスリバチ型のスクレパーで掻き取り、該掻き取った乾燥物を該スクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥方法。
【請求項２】
上記受け皿とスリバチ型のスクレパーを上下に多段に設置して、各段から落下した被乾燥物を順次繰り返し乾燥することを特徴とする請求項１に記載の泥状物の乾燥方法。
【請求項３】
横設、固定した内筒の中でインペラーを回転させて減圧空間を発生させる工程と、該減圧空間の中に被乾燥物を落下させ、かつ過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込んで、該被乾燥物を該内筒内周で旋回運動させながら該被乾燥物を膨化、乾燥させる工程と、該乾燥によって軽くなった被乾燥物を該インペラーの回転によって出口側に排出する工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥方法。
【請求項４】
上記内筒の被乾燥物出口側に回転する外筒を連結して内筒部から排出された被乾燥物を二段階で乾燥することを特徴とする請求項３に記載の泥状物の乾燥方法。
【請求項５】
外気に対して機密保持されたハウジングと、該ハウジングの中に立設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられた受け皿とスクレーパと、該受け皿とスクレーパを取り囲む障壁と、該ハウジングの中に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込む機溝と、該ハウジングの中に泥状の被乾燥物を供給する機構と、該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと、該回転軸の最下位に位置するスクレーパの底部穴から下に落下した被乾燥物を外に排出する排出口を備えてなる泥状物の乾燥装置であって、該受け皿とスクレーパは該回転軸に複数個多段に配置され、該スクレーパは底部を切欠いだスリバチ状の形状であって、該受け皿の下に配置され、該障壁との隙間を調節自在にされてなることを特徴とする泥状物の乾燥装置。
【請求項６】
外気に対して機密保持された横設された内筒と、該内筒の中に横設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられたインペラーと、該内筒の中に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込む機構と、該内筒の中に泥状の被乾燥物を供給する機構と、該内筒の被乾燥物出口側に機密連結された回転する外筒と、該外筒の端部に該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと固形分を排出する排出口を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥装置。
【請求項７】
上記過熱蒸気と燃焼排ガスの混合機構は、過熱蒸気をエジェクターで噴射することによって燃焼排ガスを吸引して混合する機構である請求項５〜６のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
【請求項８】
上記燃焼排ガスが上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスである請求項５〜７のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
【請求項９】
上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスを上記ハウジングに吹き込んでハウジング内部の温度調節を行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
【請求項１０】
上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスで上記被乾燥物供給機構を予熱することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、泥状物の乾燥方法と乾燥装置に係わり、更に詳しくは、工業排水、下水汚泥等の多くの水分を含んだ泥状の物質の乾燥方法と乾燥装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】  下水汚泥に代表される高含水率廃棄物は通常ケーキ状態まで機械的に脱水されて見かけはパサパサの状態で、一見水分は少ないように見られるが実際は、７５〜８５％の水分が含まれている。
有機質汚泥の水分の構造は細胞膜粒子外の水と粒子内の水に分類でき、細胞膜粒子外の水は機械的圧力で簡単に脱水できるが、膜内の水は機械的圧力出簡単に除去できず、７５〜８５％の水分は、この膜内の水である。
下水汚泥等の高含水率ケーキ状の有機物を乾燥して有用な用途に転用するためには細胞膜を破壊して膜内の水分が気散しやすい状況を作ってやる必要がある。
細胞膜を破って脱水する方法として特許文献１の発明が開示されている。
この方法は、オートクレーブ中で熱処理することが必要であるために処理コストが高くなり、連続的に大量処理することが難しい欠点がある。【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、オートクレーブを使用することなく連続的に大量処理することが出来る新しい乾燥方法とその乾燥装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明者は、上記問題に関して鋭意研究を行い、下記（１）〜（１０）の手段で問題を解決できることを見出した。
すなわち、
（１）外気に対して機密保持された空間で被乾燥物を回転する受け皿の中に落下させる工程と、該受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、該受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、該飛散する乾燥物及び障壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付けて、該乾燥物を膨化、乾燥させる工程と、該障壁に付着した乾燥物を該受け皿の下に配置したスリバチ型のスクレパーで掻き取り、該掻き取った乾燥物を該スクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥方法。
（２）上記受け皿とスリバチ型のスクレパーを上下に多段に設置して、各段から落下した被乾燥物を順次繰り返し乾燥することを特徴とする上記（１）に記載の泥状物の乾燥方法。
（３）横設、固定した内筒の中でインペラーを回転させて減圧空間を発生させる工程と、該減圧空間の中に、被乾燥物、及び過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込んで、該内筒の中で該披乾燥物を旋回運動させながら該被乾燥物を膨化、乾燥させ、乾燥によって軽くなった該被乾燥物を該インペラーの回転によって外に排出する工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥方法。
（４）上記内筒の被乾燥物出口側に回転する外筒を連結して内筒部から排出された被乾燥物を二段階で乾燥することを特徴とする上記上記（３）に記載の泥状物の乾燥方法。
（５）外気に対して機密保持されたハウジングと、該ハウジングの中に立設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられた受け皿とスクレーパと、該受け皿とスクレーパを取り囲む障壁と、該ハウジングの中に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込む機構と、該ハウジングの中に泥状の玻乾燥物を供給する供給機構と、該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと、該回転軸の最下位に位置するスクレーパの底部穴から下に落下した被乾燥物を外に排出する排出口を備えてなる泥状物の乾燥装置であって、該受け皿とスクレーパは該回転軸に複数個多段に位置され、該スクレーパは底部を切欠いだスリバチ状の形状であって、該受け皿の下に配置され、該障壁との隙間を調節自在にされてなることを特徴とする泥状物の乾燥装置。
（６）外気に対して機密保持された横設された内筒と、該内筒の中に横設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられたインペラーと、該内筒の中に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き込む機構と、該内筒の中に泥状の被乾燥物を供給する機構と、該内筒の被乾燥物出口側に機密連結された回転する外筒と、該外筒の端部に該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと固形分を排出する排出口を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥装置。
（７）上記過熱蒸気と燃焼排ガスの混合機溝は、過熱蒸気をエジェクターで噴射することによって燃焼排ガスを吸引して混合する機構である上記（５）〜（６）のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
（８）上記燃焼排ガスが上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスである上記（５）〜（７）のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
（９）上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスを上記ハウジングに吹き込んでハウジング内部の温度調節を行うことを特徴とする上記（５）〜（８）のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
（１０）上記過熱蒸気を発生させるボイラーの排ガスで上記被乾燥物供給機構を予熱することを特徴とする上記（５）〜（９）のいずれかに記載の泥状物の乾燥装置。
【発明の効果】
【０００６】本発明は下記の効果を有する。
（１）有機質汚泥の細胞膜内の水分を脱水乾燥することができ炭化することも出来る。
（２）安価経済的に連続大量処理することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  図面によって本発明を説明する。
本発明には基本的には二つの方法と装置がある。
図１は、立設型の方法と装置の説明図である。
図２は、横設型の方法と装置の説明図である。
図１は泥状の被乾燥物を一旦フィルタープレス等でケーキ状に脱水したものを乾燥する場合の説明図である。
ケーキは破砕機１で細かく砕かれてスクリューフィーダー２に送られる。スクリューフィーダー２は過熱蒸気発生装置３の燃焼排ガスで予熱されており、スクリューフィーダー２に送られた細砕されたケーキは８０〜９０℃程度まで予熱されて本装置のハウジング４の中に供給されて、受け皿５の中に落ちる。
受け皿５とその下のスクレーパ６は、回転軸７に一体的に取付けられ、軸と一体になって回転している。そして、この受け皿とスクレーパは回転軸に複数個、上下多段に取付けられている。
受け皿に落下した被乾燥物のケーキは、受け皿の回転力によって遠心力を与えられて受け皿を包囲する、ハウジング内壁に取付けられた障壁８に衝突して付着する。
回転軸７の回転数は乾燥する被乾燥物の水分量や粘性等により適宜調整する。【０００８】  ハウジング４の中には、過熱蒸気と高温の燃焼排ガスの混合ガスが吹き込まれており、落下途中の、あるいは障壁８に付着したケーキに衝突する。ケーキはこの高温ガスによって膨化して細胞内の水分の乾燥が始まる。膨化のためには混合ガスの温度はより高いほうが好ましいが、高くすると装置の損傷が激しくなり、ランニングコストも高くなる。概ね２００〜１０００℃程度の範囲が好ましい。【０００９】  障壁８に付着したケーキはスクレーパ６で剥きとられて下に落下し、再び下の段の受け皿の上に落ちて遠心力を与えられて再び障壁に衝突する。障壁に衝突→剥き取り落下→衝突、このような工程を繰り返しながらケーキは水分が蒸発、乾燥されて、軽くなり、遂には排ガスと一緒になってダクト９から外に排出されることとなる。【００１０】  スクレーパの形状は、図に示すように、すり鉢型の底を切り取った穴のあいた形状で、乾燥残渣の固形分や一部の未乾燥のケーキ等の重い成分がこの孔から下の段の受け皿に落ちて、再び第一段の場合と同じ工程を繰り返して乾燥が進行して行く。順次この工程を繰り返して全体の乾燥が進行し、軽くなったものはダクトから外へ、重い固形分は順次下の段に降下して一番下の受け皿にたまり、ここから下に落下して、外に排出されることとなる。【００１１】  本発明の乾燥雰囲気は過熱蒸気と加熱排ガスの混合ガスからなるために実質的に無酸素雰囲気で、被乾燥物は燃えることなく炭化する。【００１２】  過熱蒸気はボイラーで常圧の蒸気を作り、これを過熱蒸気発生装置３のボイラーに通して加熱して過熱蒸気とする。加熱はガス加熱を利用し、排ガスを過熱蒸気と混合してハウジング内の乾燥の熱源とする。又スクリューフィーダーの予熱の熱源とする。【００１３】  ダクトから排ガスと一緒に排出された軽い乾燥物はフィルターで濾過されて回収される。フィルターを通過した排ガスは消臭されて大気に排出される。【００１４】  ハウジング内の余った高温ガスの一部は本発明装置の外に設置したスターリングエンジン等の加熱に利用できる。【００１５】  図２は本発明の横型の乾燥装置の構造を説明した図である。
図３は図２の内筒部の断面構造を説明した図である。
破砕機１で細かく砕かれてスクリューフィーダー２に送られた被乾燥物は外気に対して機密保持されている横設固定された内筒２２の中に供給される。
内筒の中では横設回転軸に取付けられたインペラーが回転しており、この回転で内筒内面は負圧が発生している。
被乾燥物は負圧空間の中に放出され、図３に示すように、内筒２２の内面接線方向に吹き付けられた過熱蒸気と高温燃焼排ガスの混合ガスによって加熱されて、瞬時に膨化して細胞膜が破壊されて内筒内面の接線方向に旋回運動しながら細胞内水分が乾燥される。
インペラーの回転と発生した負圧によって、被乾燥物は内筒内面に沿って旋回運動しながら内筒出口側に向かって乾燥されながら移動して遂には、内筒から排出されて外筒の中に放出される。【００１６】  外筒は回転運動しており、内筒の排出ガスによって内面が加熱されている。外筒に放出された被乾燥物は外筒内面を旋回運動しながら出口に向かって更に乾燥されながら移動し、乾燥によって軽くなった被乾燥物は排気ガスと一緒になってダクトから外に排出され、フィルターで濾過され、フィルターを通過した排ガスは消臭されて大気に放出される。
乾燥残渣の固形分は外筒の排出口から下に落下して、外に排出されることとなる。【００１７】  本例の場合も乾燥雰囲気は過熱蒸気と加熱排ガスの混合ガスからなるために実質的に無酸素雰囲気で、被乾燥物は燃えることなく炭化する。【００１８】  ダクトから排ガスと一緒に排出された軽い乾燥物はフィルターで濾過されて回収される。【００１９】  外筒から排出される排ガスの一部は外に設置したスターリングエンジン等の加熱に転用して廃熱の有効活用が出来る。【００２０】  図４は本発明の過熱蒸気と排ガスの混合に使用するエジェクター装置の構造を説明した図である。
断面を絞られた噴射口から過熱蒸気が噴射され、排出口から外に噴射されるが、このとき吸引口から燃焼排ガスを吸引するので、排出口からは過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスが排出されることとなる。【００２１】  本発明装置は、下水汚泥等のケーキのみに限定されるものではなく、水分を含む全ての泥状物の乾燥に適用できる。たとえば下水汚泥のほか高濃度の工場廃液、おから等の食品残渣、ビールや焼酎の粕等々である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】（１）有機質汚泥の細胞膜内水分の脱水乾燥に適する。
（２）工業排水、下水汚泥等の多くの水分を含んだ廃棄物の乾燥に効果的である。
（３）おから、味噌等の粘着性で通気性の悪い材料の乾燥に効果的である。
（４）乾燥物が完全に剥き取られるので乾燥歩留まりが極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明装置の説明図（立設型）である。
【図２】図２は、本発明装置の説明図（横設型）である。
【図３】図３は、図２の断面構造の説明図である。
【図４】図４は、過熱蒸気と排ガスを混合するエジェクターの説明図である。
【符号の説明】
【００２４】  １  破砕機              ２  スクリューフィーダー
３  過熱蒸気発生器      ４  ハウジング
５  受け皿              ６  スクレーパ
７  回転軸              ８  障壁
９  排ガスダクト      １０  受け皿
１１  受け皿            ２２  内筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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