(57)【要約】【課題】含水率が高い汚泥を粒状化することが可能な造粒装置を提供すること。【解決手段】汚泥が導入されるホッパ１０と、ホッパ１０に導入された汚泥をガイドする円筒形の本体管１２と、本体管１２の内部に配置される円筒形の第１回転軸１４と、第１回転軸１４の内部に配置される第２回転軸１６と、第１回転軸１４及び第２回転軸１６を軸周りに回転させる第１モータ１８及び第２モータ２０と、第１回転軸１４に固定されるスクリュー羽根２２と、第１回転軸１４の先端部から突出した第２回転軸１６の一端部に固定され、本体管１２の内面に近接するように径方向に延びる六角棒２６と、板状部材からなり、スクリュー羽根２２に固定されかつ本体管１２の内面に近接し、一部が本体管１２の下方の開口から突出するスクレーパ２４と、を備えた造粒装置１であって、第２回転軸１６は第１回転軸１４よりも高速に回転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥が導入される漏斗形のホッパと、
当該ホッパに導入された汚泥を斜め下方にガイドする円筒形の本体管と、
当該本体管の内部に前記本体管と同軸に配置され、前記本体管より短い円筒形の第１回転軸と、
当該第１回転軸に対して独立して回転自在に前記第１回転軸の内部に配置される前記第１回転軸よりも長い第２回転軸と、
前記第１回転軸を軸周りに回転させる第１回転駆動部と、
前記第２回転軸を軸周りに、前記第１回転軸よりも高速に回転させる第２回転駆動部と、前記第１回転軸に固定されるスクリュー羽根と、
前記第１回転軸の先端部から突出した前記第２回転軸の一端部に固定され、前記第２回転軸から前記本体管の内面に近接するように径方向に延びる棒状部材と、
前記第１回転軸とともに回転し、前記第１回転軸に沿って延びる長尺の帯状の板状部材からなり、板面が前記本体管の内面に近接し、一部が前記本体管の下方の開口から突出するスクレーパと、を備えることを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
前記棒状部材は、六角柱形であることを特徴とする請求項１記載の造粒装置。
【請求項３】
前記第２回転軸の回転数を２００回転／分以上２５００回転／分以下とすることを特徴とする請求項１又は２記載の造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水率が高い汚泥を粒状にする造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各地の下水処理場やし尿処理場等では、汚泥を乾燥して含水率を低減した後、焼却する方法が一般的に採用されている。このような汚泥の乾燥に関しては、例えば特許文献１、２等の手法が提案されている。
【０００３】
また、汚泥の乾燥に先立って、乾燥効率を向上させるために汚泥を粒状化する技術が、例えば特許文献３〜５等の手法が提案されている。このように、汚泥を粒状化することにより、汚泥を容易に保存、搬送、集約することが可能になり、これにより乾燥、焼却等の処理を集約して実行することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９０６２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３１７８４号公報
【特許文献３】特開２０１４−２１１２９８号公報
【特許文献４】特開２０１４−１８５３０７号公報
【特許文献５】特開２０１４−６５７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、既存の汚泥を粒状化する造粒装置は、比較的大型でかつ高価であることから、例えば畜産業者におけるし尿処理のように、汚泥の発生量が比較的少量の場合には、造粒装置の導入が困難である。このため、小型化かつ低コスト化を実現し、しかも含水率が８０％程度の極めて含水率が高い汚泥であっても粒状化することが可能な造粒装置を出現が望まれる。
【０００６】
本発明は、含水率が高い汚泥を粒状化することが可能でしかも小型の造粒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１）  汚泥が導入される漏斗形のホッパと、当該ホッパに導入された汚泥を斜め下方にガイドする円筒形の本体管と、当該本体管の内部に前記本体管と同軸に配置され、前記本体管より短い円筒形の第１回転軸と、当該第１回転軸に対して独立して回転自在に前記第１回転軸の内部に配置される前記第１回転軸よりも長い第２回転軸と、前記第１回転軸を軸周りに回転させる第１回転駆動部と、前記第２回転軸を軸周りに、前記第１回転軸よりも高速に回転させる第２回転駆動部と、前記第１回転軸に固定されるスクリュー羽根と、前記第１回転軸の先端部から突出した前記第２回転軸の一端部に固定され、前記第２回転軸から前記本体管の内面に近接するように径方向に延びる棒状部材と、前記第１回転軸とともに回転し、前記第１回転軸に沿って延びる長尺の帯状の板状部材からなり、板面が前記本体管の内面に近接し、一部が前記本体管の下方の開口から突出するスクレーパと、を備えることを特徴とする造粒装置。
【０００９】
（１）によれば、汚泥がホッパから本体管に移送され、回転するスクリュー羽根によって本体管の下流側に移動する。そして、スクリュー羽根を通過した汚泥は、第２回転軸の回転によって形成された棒状部材によって叩かれ、粒状化して本体管の下端部開口から放出される。また、スクレーパが本体管の下方の開口から突出するため、棒状部材によって飛ばされて本体管の内面に付着した粒状化した汚泥がスクレーパ掻き落とされる。これにより、含水率が高い汚泥を粒状化するとともに、本体管の内部を通過した汚泥を確実に排出することが可能になる。また、本体管内に汚泥を通過させて、汚泥を棒状部材によって叩くことにより、汚泥を粒状化するという比較的簡単な構成であるため、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１０】
（２）  （１）において、前記棒状部材は、六角柱形であることを特徴とする造粒装置。
【００１１】
（３）  （１）及び（２）において、前記第２回転軸の回転数を２００回転／分以上２５００回転／分以下とすることを特徴とする造粒装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、含水率が高い汚泥を粒状化することが可能でしかも小型の造粒装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における造粒装置１の外観を示す斜視図である。
【図２】造粒装置１の内部構成を模式的に示す側面図である。
【図３】本体管１２の下部の開口付近の構成を示す説明図である。
【図４】造粒装置１における汚泥の移動経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における造粒装置１の外観を示す斜視図、図２は、造粒装置１の内部構成を模式的に示す側面図である。
【００１５】
造粒装置１は、架台５と、ホッパ１０と、本体管１２と、第１回転軸１４と、第２回転軸１６と、第１モータ１８と、第２モータ２０と、スクリュー羽根２２と、スクレーパ２４と、六角棒２６と、搬送装置５０と、を備えている。
【００１６】
架台５は、本体管１２を斜め方向に傾けた状態で支持するものである。ホッパ１０は、汚泥が導入される漏斗形の部材である。本体管１２は、ホッパ１０から導入された汚泥を斜め下方にガイドするものである。架台５に取り付けられた本体管１２の軸方向は、鉛直方向に対して所定角度（例えば、４５度）傾いている。ホッパ１０は、本体管１２の上部に接続されており、本体管１２が架台５に取り付けられた状態で、ホッパ１０の開口は鉛直上方を向いている。
【００１７】
第１回転軸１４は、本体管１２より短い円筒形の軸部材であり、第２回転軸１６は、第１回転軸１４よりも長く本体管１２より短い円柱形の軸部材であり、その先端部は四角柱である。第２回転軸１６は、第１回転軸１４の内部に配置され、第１回転軸１４は、本体管１２の内部に配置される。この時、本体管１２、第１回転軸１４及び第２回転軸１６は互いに同軸になるように配置される。また、第１回転軸１４及び第２回転軸１６は、本体管１２の上端部に設けられた軸受部（図示せず）によって互いに独立して軸周りに回転自在に支持される。また、第２回転軸１６の先端部は、第１回転軸１４の先端部から突出している。
【００１８】
第１モータ１８は、第１回転軸１４を回転させる駆動源であり、第２モータ２０は、第２回転軸１６を回転させる駆動源である。第１モータ１８及び第２モータ２０は、本体管１２の上端側に取り付けられている。
【００１９】
スクリュー羽根２２は、第１回転軸１４を周回するように第１回転軸１４に固定される。スクリュー羽根２２の周回数については適宜設定可能であるが、汚泥を搬送するものであるため、隣合う羽根の間隔は比較的長い方が望ましい。
【００２０】
六角棒２６は、六角柱形の棒状部材である。六角棒２６は、第２回転軸１６の先端部における第１回転軸１４から突出する部分に固定されており、第２回転軸１６から本体管１２の径方向に延びている。六角棒２６は、第２回転軸１６における第１回転軸１４の近傍部位と、第２回転軸１６の先端部位と、両部位の中央部位と、の３箇所にそれぞれ４本ずつ設けられている。また、各箇所の４本の六角棒２６は、第２回転軸１６から放射状に延びている。これにより、第２回転軸１６が高速回転した場合に、第２回転軸１６によって仮想壁面が形成される。
【００２１】
図３は、本体管１２の下部の開口付近の構成を示す説明図である。各箇所の４本の六角棒２６は、第２回転軸１６を軸方向視した場合に十字形に配置され、六角棒２６の先端は、本体管１２の内面に近接する。
【００２２】
スクレーパ２４は、図２に示すように、長尺の一対の帯状の板状部材の端部を短い板状部材の両端部に連結することによってＵ字形に形成したものであり、スクレーパ２４のＵ字の中央部分の内側の長さは、スクリュー羽根２２の直径の長さに等しく、Ｕ字の両側部分すなわち長尺部分がスクリュー羽根２２の所定部位に固定されている。
【００２３】
このため、スクレーパ２４は、本体管１２の内部に第１回転軸１４が配置された場合に、長尺部分の板面が本体管１２の内面に近接する。更に、スクレーパ２４においてＵ字形をしている下端部分は、本体管１２の下端側の開口から突出している。なお、六角棒２６は、図３に示すように、第２回転軸１６を回転させた際に、スクレーパ２４に接触しない長さに設定されている。
【００２４】
本実施形態においては、本体管１２は、内側の直径が１２５ｍｍ、長さが４２０ｍｍの円筒体であり、第１回転軸１４におけるスクリュー羽根２２の部分の長さが２５０ｍｍである。本実施形態においては、スクリュー羽根２２は、第１回転軸１４に対して４周分形成されている。
【００２５】
搬送装置５０は、搬送モータ５２と、回転軸５４と、スクリュー羽根５６と、を備えている。搬送モータ５２は、回転軸５４を軸周りに回転駆動させるものであり、回転軸５４にはスクリュー羽根５６が固定されている。搬送装置５０は、回転軸５４がホッパ１０の内部に、ホッパ１０中心軸と回転軸５４が一致するように配置される。なお、搬送装置５０は、必要に応じて使用される。
【００２６】
次に、造粒装置１の動作について説明する。
作業員が、造粒装置１を駆動させると、第１モータ１８及び第２モータ２０が回転駆動することにより、第１回転軸１４及び第２回転軸１６が回転する。この際、第１回転軸１４よりも第２回転軸１６が高速に回転する。本実施形態によれば、第２回転軸１６の回転速度は、第２回転軸１６の先端部に六角棒２６が第２回転軸１６の軸周りに回転することによって仮想壁面が形成される程度に設定されている。具体的に第２回転軸１６の回転速度は、２００〜２５００回転／分に設定されている。また、第１回転軸１４の回転速度は、ホッパ１０に投入された汚泥が、スクリュー羽根２２のピッチ間に入り込むことが可能な程度の速度に設定されている。具体的に第１回転軸１４の回転速度は、５〜６回転／分に設定されている。
【００２７】
次に、作業員がホッパ１０に汚泥を投入し、搬送モータ５２を駆動させると、図４に示すように、汚泥はホッパ１０から本体管１２に移送され、回転するスクリュー羽根２２によって混練されながら下流側に移動する。そして、スクリュー羽根２２を通過した汚泥は、第２回転軸１６の回転によって形成された六角棒２６による仮想壁面に恰も高速度で投げつけられたかの如く、六角棒２６によって叩かれ、細かくなって粒状化し、本体管１２の下端部開口から放出される。ここで、六角棒２６によって叩かれた汚泥の一部が本体管１２の内面に付着するが、その汚泥はスクレーパ２４によって掻き落とされて本体管１２の下端部開口から粒状化した状態で放出される。放出された汚泥は、作業員によって集められて乾燥工程に送られる。
【００２８】
次に、本実施形態の造粒装置１を用いて汚泥を粒状化する実験結果について説明する。
第１回転軸１４の回転数を５．５回転／分、第２回転軸１６の回転数を２５００回転／分、ホッパ１０には神崎処理場で採取された汚泥を添加物なしで投入し、更に汚泥の含水率が７８％という条件のもとで、ホッパ１０に汚泥を投入し、粒状化したところ、表１に示す実験結果が得られた。
【表１】
2016135469.tif 000003
【００２９】
表１に示すように、２ｍｍ以下の粒径のものが最も多く、３ｍｍ以下の粒径のもので９０％近くを占める、という実験結果が得られた。
【００３０】
なお、第２回転軸１６の回転数を２００回転／分でも同様に、３ｍｍ以下の粒径のもので９０％近くを占める、という結果が得られた。このように、本実施形態によれば、第２回転軸１６の回転数が２００回／分以上２５００回／分以下の場合に良好な結果を得ることができた。
【００３１】
ここで、第２回転軸１６の中心軸から六角棒２６の先端までの長さは、本体管１２の内部の半径が６２．５ｍｍよりも若干短い６０ｍｍに設定されていることから、第２回転軸１６の回転数が２００回／分の場合の六角棒２６の先端部の線速度は７５．３６ｍ／分（２×３．１４×０．０６×２００）、第２回転軸１６の回転数が２５００回／分の場合の六角棒２６の先端部の線速度は９４２ｍ／分（２×３．１４×０．０６×２５００）、という計算結果が得られる。したがって、六角棒２６が、７５ｍ／分以上１０００ｍ／分以下の線速度で汚泥に衝突することによって、汚泥が良好に粒状化される。
【００３２】
また、汚泥の含水率が６０〜８０％の範囲であれば、ホッパ１に投入された汚泥の大部分を３ｍｍ以下の粒径に粒状化することが可能であることが分かった。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、含水率が７８％の汚泥であればそのほとんどを３ｍｍ以下の粒径にすることが可能になる。このため、汚泥の粒状化の次に行われる乾燥工程において、汚泥を効率よく乾燥することが可能になる。また、乾燥工程においては、７８％の含水率を１０％程度にすることが可能になる。これにより、汚泥量を約１／４に減容化することが可能になり、しかも汚泥の総重量を大幅に低減することが可能になる。その結果、汚泥の搬送を容易にすることが可能になり、焼却処分場への搬送コストを低減することが可能になる。また、汚泥が粒状化されているため、固形燃料の材料として再利用することも容易に可能になる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、六角棒２６に付着した汚泥は、六角棒２６の回転による遠心力によって第２回転軸１６の半径方向に飛ばされ、本体管１２の内面に付着する。ここで、スクレーパ２４の先端部が、本体管１２の下端部開口から突出しているため、六角棒２６の内面に付着している汚泥はスクレーパ２４によって掻き落とされ、本体管１２の下端部開口から外部に排出される。更に、スクレーパ２４は、スクリュー羽根２２の外周端の一部に固定されているため、スクリュー羽根２２によって搬送されずに本体管１２の内面に付着した汚泥が掻き落とされる。これにより、本体管１２の内部において汚泥を確実に、回転する六角棒２６側に移送させることが可能になる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、本体管１２の長さが４２０ｍｍであり、コンパクトに構成されているため、少量の汚泥であっても容易に造粒化することが可能である。ここで、大型の造粒装置を使用する場合には、汚泥をある程度溜め込んでから、一度に大量の汚泥を粒状化する方が有利である。しかし、少量の汚泥を処理するのであれば、本実施形態における造粒装置１を用いることにより、汚泥を溜め込む施設の小型化を図ることが可能になり、汚泥処理に係るコストを低減することが可能になる。
【００３６】
また、本実施形態の造粒装置１は、汚泥以外の泥状の物質を造粒化することが可能である。例えば、鶏ふん、牛ふん、豚ふんといった家畜の排泄物や食品汚泥を粒状化し、乾燥させて、肥料を作製することに適用することも可能になる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態おいては、六角棒２６の本数が１２本であるが、六角棒２６の本数を変更することが可能である。具体的には、３箇所においてそれぞれ２本の六角棒２６を取り付けることにより、最大６本の六角棒２６を取り付けることも可能である。また、第１モータ１８及び第２モータ２０の回転速度を調整することにより、第１回転軸１４及び第２回転軸１６の回転数を調整することも可能である。例えば、汚泥の粒径を粗くしたい場合には、六角棒２６の本数を減らし、第２回転軸１６の回転数を減らすことによって粗くすることが可能である。ただし、汚泥の含水率は８０％以下であることが望ましい。
【００３８】
また、上述した実施形態においては、第２回転軸１６に対して、六角棒２６を取り付けているが、円柱や四角柱の棒状部材を固定してもよい。これにより、含水率が低い汚泥を粒状化することが可能になる。なお、造粒装置１に汚泥を１回通した際に、汚泥が細かい粒状にならなかった場合には、再度、造粒装置１に汚泥を通してもよいことは言うまでもない。
【００３９】
また、上述した実施形態においては、スクレーパ２４がスクリュー羽根２２に固定されているが、それに限るものではなく、第１回転軸１４に別の部材を介して連結されてもよい。要は、スクレーパ２４が、第１回転軸１４とともに回転するように連結されていればよく、スクレーパ２４と第１回転軸１４との連結の仕方については問わない。また、本体管１２の内面にスクリュー羽根２２の外周端が近接し、本体管１２の内面に付着する汚泥をスクリュー羽根２２によって掻き落とすことが可能であれば、スクレーパ２４を短く構成して、本体管１２の内面における六角棒２６が対向する領域に付着する汚泥を掻き落とすようにすることも可能である。
【００４０】
また、上述した実施形態においては、本体管１２の内部に本体管１２と同軸に配置され、本体管１２より短い円筒形の第１回転軸１４と、第１回転軸１４に対して独立して回転自在に第１回転軸１４の内部に配置される第１回転軸１４よりも長い第２回転軸１６と、第１回転軸１４に固定されるスクリュー羽根２２と、第１回転軸１４に固定されるスクリュー羽根２２の端部に固定されるスクレーパとで造粒装置１は一体構成されているが、それに限るものではなく、造粒装置１を、本体管の内部に当該本体管と同軸に配置され、前記本体管より短い円筒形の第１回転軸と、当該第１回転軸に固定されるスクリュー羽根と、前記スクリュー羽根の外周端の一部に固定されるスクレーパとを備える汚泥供給部と、一端に棒状部材を固定した第２回転軸を回転させ、前記棒状部材によって汚泥を叩くことにより粒状化する造粒部との２つに分けて構成してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  造粒装置
５  架台
１０  ホッパ
１２  本体管
１４  第１回転軸
１６  第２回転軸
１８  第１モータ
２０  第２モータ
２２  スクリュー羽根
２４  スクレーパ
２６  六角棒
５０  搬送装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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