(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥が供給される乾燥炉(12)に、熱風発生炉(17)で発生させた高温の乾燥用気体を供給することで、該汚泥を乾燥させるよう構成した乾燥装置において、
前記熱風発生炉(17)の出口(17a)と乾燥炉(12)の吸気口(12a)とを供給管(21)で連通接続して、該供給管(21)を介して熱風発生炉(17)から乾燥炉(12)へ乾燥用気体を供給し、
前記乾燥炉(12)の排気口(12b)と熱風発生炉(17)の入口(17b)とを戻し管(22,24)で連通接続して、該戻し管(22,24)を介して乾燥炉(12)で汚泥と熱交換して降温された処理後気体を前記熱風発生炉(17)に戻し、
前記戻し管(24)に熱交換器(30)を介挿し、
前記供給管(21)から分岐して前記熱交換器(30)に接続するバイパス管(29)を介して、該供給管(21)を流通する乾燥用気体の一部を熱交換器(30)に導入し、
前記処理後気体を、前記熱交換器(30)で乾燥用気体と熱交換して所要温度まで昇温した後に、前記熱風発生炉(17)に戻すよう構成した
ことを特徴とする汚泥の乾燥装置。
【請求項２】
前記戻し管(24)には、前記乾燥炉(12)で乾燥した乾燥汚泥を炭化する炭化炉(26)から排ガス管(27)を介して該炭化炉(26)で発生した排ガスが流通される別の熱交換器(28)が介挿され、前記処理後気体を、別の熱交換器(28)で排ガスと熱交換させる請求項１記載の汚泥の乾燥装置。
【請求項３】
前記乾燥炉(12)は、駆動手段により回転されると共に、内壁面に複数の持上げ棧(16)が配設され、汚泥が供給される回転筒(13)と、この回転筒(13)に回転自在に配設され、駆動モータ(19)により回転する回転軸(18)と、この回転軸(18)に軸方向に離間して配設した複数の破砕撹拌翼(20)とを備え、前記回転筒(13)の回転に伴って持上げ棧(16)により該回転筒(13)の底部側から頂部側に持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を、前記破砕撹拌翼(20)で破砕するようにした請求項１または２記載の汚泥の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、汚泥の乾燥装置に関し、更に詳細には、例えば下水処理施設の汚水処理過程で発生する汚泥を、熱風発生炉で発生させた高温の乾燥用気体によって乾燥するよう構成した汚泥の乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭や事務所、デパート、レストラン等から出る家庭汚水は、下水処理施設で汚水処理され、その過程で有機物を多量に含む汚泥が発生する。この汚泥を乾燥した後に更に加熱して炭化し、得られた炭化物を土壌改良剤や融雪剤等として使用することが行なわれている。汚泥を炭化する処理装置は、含水率の高い汚泥を、炭化処理するのに適した含水率まで乾燥する乾燥装置と、この乾燥装置で乾燥された乾燥汚泥を加熱して炭化する炭化装置とを備えている。乾燥装置は、空気を所要温度まで加熱する熱風発生炉と乾燥炉とから構成され、含水率の高い汚泥が供給された乾燥炉に、熱風発生炉で発生させた高温の乾燥用気体を供給することで、乾燥炉内において汚泥を乾燥するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記乾燥装置では、乾燥炉から排気される処理後気体には汚泥から生ずる臭気が混じっているため、これを直に外部に排出すると周囲環境を汚染して問題となる。そのため、乾燥炉の排気側に脱臭炉を付設し、該乾燥炉から排出される処理後気体を脱臭炉で燃焼することで脱臭した後に、外部に排出するよう構成されていた。この場合は、付帯設備として脱臭炉が必要になるために設備コストが嵩むと共に装置全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となる難点がある。また、脱臭炉で使用される燃料等の費用が嵩み、全体のランニングコストが高くなる欠点も指摘される。
【０００４】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係る汚泥の乾燥装置に内在している前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、装置の小型化を図ると共に設備コストおよびランニングコストを低減し得る汚泥の乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る汚泥の乾燥装置は、
汚泥が供給される乾燥炉に、熱風発生炉で発生させた高温の乾燥用気体を供給することで、該汚泥を乾燥させるよう構成した乾燥装置において、
前記熱風発生炉の出口と乾燥炉の吸気口とを供給管で連通接続して、該供給管を介して熱風発生炉から乾燥炉へ乾燥用気体を供給し、
前記乾燥炉の排気口と熱風発生炉の入口とを戻し管で連通接続して、該戻し管を介して乾燥炉で汚泥と熱交換して降温された処理後気体を前記熱風発生炉に戻し、
前記戻し管に熱交換器を介挿し、
前記供給管から分岐して前記熱交換器に接続するバイパス管を介して、該供給管を流通する乾燥用気体の一部を熱交換器に導入し、
前記処理後気体を、前記熱交換器で乾燥用気体と熱交換して所要温度まで昇温した後に、前記熱風発生炉に戻すよう構成したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る汚泥の乾燥装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施例に係る乾燥装置を採用した炭化処理装置の概略構成を示すものであって、下水処理施設からトラック等で運搬された汚泥(含水率が約８０％の脱水ケーキ)が貯留される受入ホッパ１０に、モーノポンプ(登録商標)等の定量供給装置１１が接続されている。この定量供給装置１１は、乾燥装置を構成するロータリキルン型式の乾燥炉１２に接続され、定量供給装置１１から乾燥炉１２に所定量の汚泥を連続的に供給するよう構成される。乾燥炉１２は、図２および図３に示す如く、図示しない駆動手段により所定方向に回転される円筒状の回転筒１３の軸方向一端に、スクリューコンベヤ１４を内蔵した投入ホッパ１５が投入口１３ａを介して連通接続され、前記定量供給装置１１からの汚泥は投入ホッパ１５に供給された後にスクリューコンベヤ１４を介して回転筒１３の内部に供給されるようになっている。また回転筒１３の内壁面に、周方向に離間して複数の持上げ棧１６が配設され、回転筒１３に供給された汚泥は、該回転筒１３の回転に伴って持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口１３ｂに向けて移動される。なお、汚泥が底部に落下する過程で、乾燥炉１２と共に乾燥装置を構成する後述の熱風発生炉１７から供給される高温(例えば７００℃程度)の乾燥用気体と接触して、該汚泥の乾燥がなされる。
【０００７】
前記回転筒１３の内部には、当該回転筒１３の軸中心から偏位した位置に回転軸１８が回転自在に配設され、該回転軸１８は駆動モータ１９によって所定方向に回転されるよう構成される。この回転軸１８には、図２に示す如く、軸方向に離間して複数の破砕撹拌翼２０が配設され、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を細かく破砕するようになっている。なお、破砕撹拌翼２０の形状や配設数および回転軸１８の回転数を変更することにより、当該乾燥炉１２で得られる乾燥汚泥の粒度を任意に設定することができる。
【０００８】
前記乾燥炉１２の吸気口１２ａには、熱風発生炉１７における乾燥用気体の出口１７ａに一端が接続する供給管２１の他端が接続されている。この熱風発生炉１７には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、加熱バーナ用の灯油および燃焼空気が供給され、気体を所定温度まで加熱して乾燥用気体を発生させ、この高温の乾燥用気体を供給管２１を介して乾燥炉１２に供給するよう構成してある。また乾燥炉１２の排気口１２ｂに第１戻し管２２の一端が接続され、この第１戻し管２２の他端は集塵機２３の吸気口２３ａに接続されている。更に、集塵機２３の排気口２３ｂに、前記熱風発生炉１７における気体の入口１７ｂに接続する第２戻し管２４が接続され、この第２戻し管２４に介挿した循環用ブロワ２５を回転することにより、熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体を乾燥炉１２に引込むと共に、前記集塵機２３で塵埃の除去された処理後気体を入口１７ｂを介して熱風発生炉１７に戻すよう構成される。
【０００９】
前記第２戻し管２４には、図１に示す如く、後述する炭化炉２６で発生した高温の排気ガスが流通する排ガス管２７が接続される第１熱交換器２８と、前記供給管２１から分岐するバイパス管２９が接続される第２熱交換器３０とが直列に介挿されている。バイパス管２９における第２熱交換器３０の出口側に排気用ブロワ３１が介挿されると共に、第２熱交換器３０と排気用ブロワ３１との間に排ガス管２７が接続されており、該ブロワ３１を回転することで供給管２１を流通する一部の乾燥用気体をバイパス管２９に導入すると共に、炭化炉２６で発生した排気ガスを排ガス管２７に流通させるよう構成してある。すなわち、前記乾燥炉１２で熱交換を行なって降温された処理後気体は、第１熱交換器２８において排気ガスと熱交換すると共に第２熱交換器３０で乾燥用気体と熱交換して所要温度まで昇温された後に、前記熱風発生炉１７に戻されるようになっている。なお、乾燥炉１２に供給される乾燥用気体の風量は、前記循環用ブロワ２５および排気用ブロワ３１の回転を制御すると共に、供給管２１に介挿した調整弁４６、第２戻し管２４に介挿した調整弁４７およびバイパス管２９に介挿した調整弁４８を調整することにより最適な状態に保持される。
【００１０】
前記乾燥炉１２の出口１３ｂに移送装置３２が接続され、乾燥炉１２で所要の含水率(約４０％)まで乾燥された乾燥汚泥を移送装置３２で炭化炉２６に供給するようになっている。この炭化炉２６は、図４に示す如く、炉本体３３の内部に２基の相互に連通する１次炉体３４,３４と２次炉体３５とが配設され、１次炉体３４,３４と２次炉体３５とは通孔３６を介して連通するよう構成される。また炉本体３３には、２基の１次炉体３４,３４に貫通された円筒状の回転筒３７が回転自在に支持され、駆動モータ３８によって所定方向に回転するよう構成されると共に、前記移送装置３２で移送された乾燥汚泥が投入口３７ａを介して供給される。この回転筒３７には、１次炉体３４の内部に画成された第１次燃焼室３４ａに連通する複数の乾留ガス供給管３９が配設され、回転筒３７の内部で発生した乾留ガスが第１次燃焼室３４ａに噴出するようになっている。また１次炉体３４の内部に複数の助燃バーナ４０が配設され、該バーナ４０によって回転筒３７を加熱して、乾留ガスを発生させ得る状態(蒸し焼き状態)とするよう構成される。そして、乾留ガスが発生した以後においては、回転筒３７から第１次燃焼室３４ａに噴出させた乾留ガスを燃焼させることで、回転筒３７の内部を乾留状態に保持するよう構成される。なお、１次炉体３４には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、助燃バーナ用の灯油が供給されると共に、回転筒３７には乾留状態を維持するに足るだけの酸素(空気)が供給されるようになっている。前記炉本体３３の内部に配設される１次炉体３４は、分割された２基である必要はなく、炉本体内の略全長に亘って１基の１次炉体を配設したものであってもよい。
【００１１】
前記２次炉体３５の内部に第２次燃焼室３５ａが画成されると共に２次燃焼バーナ４１が配設され、前記第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスが通孔３６から第２次燃焼室３５ａに供給されて燃焼するよう構成される。なお、第２次燃焼室３５ａには、未燃ガスを完全に燃焼させ得る量の酸素(空気)が供給されるようになっている。そして、第２次燃焼室３５ａでの燃焼により生じた高温の排気ガスは、炉本体３３に設けた排気口３３ａに接続する前記排ガス管２７を介して第１熱交換器２８に供給されるよう構成される。なお、炭化炉２６の内部圧力は、前記排気用ブロワ３１の回転制御および排ガス管２７に介挿した調整弁４９の調整により制御される。
【００１２】
前記炭化炉２６に配設される回転筒３７の内壁面には、図５に示す如く、周方向に離間して複数の持上げ棧４２が配設され、回転筒３７に供給された乾燥汚泥は、該回転筒３７の回転に伴って持上げ棧４２により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口３７ｂに向けて移動されるようになっている。なお、前記持上げ棧４２は必須の要件ではなく、省略することも可能である。
【００１３】
【実施例の作用】
次に、前述した実施例に係る汚泥の乾燥装置の作用につき、炭化処理装置全体の作用との関係で説明する。前記乾燥装置を構成する熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体は、前記循環用ブロワ２５の運転によって出口１７ａ、供給管２１および吸気口１２ａを介して乾燥炉１２に吸引される。また、前記定量供給装置１１から乾燥炉１２に連続的に供給される汚泥(例えば含水率８０％)は、回転筒１３の回転によって前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する過程で、乾燥用気体に晒されつつ出口１３ｂに向けて移動される。また、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、汚泥は所定の大きさに破砕される。
【００１４】
前記乾燥炉１２で所要の含水率(例えば４０％)まで乾燥された乾燥汚泥は、移送装置３２を介して炭化炉２６の回転筒３７に供給される。この回転筒３７の内部は前記助燃バーナ４０により乾留状態となっており、該回転筒３７に供給された乾燥汚泥からは乾留ガスが発生し、このガスが乾留ガス供給管３９から第１次燃焼室３４ａに噴出される。そして、第１次燃焼室３４ａに噴出された乾留ガスを燃焼することにより、回転筒３７の内部は乾留状態に保持されて、内部の乾燥汚泥は炭化される。なお、乾留ガスの燃焼により回転筒３７の内部が乾留状態に保持される状態となった以後は、前記助燃バーナ４０を消してもよい。また、第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスは、前記通孔３６から第２次燃焼室３５ａに供給されて燃焼し、この第２次燃焼室３５ａで発生した高温の排気ガスは前記排ガス管２７を介して第１熱交換器２８に供給される。このように、第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスを第２次燃焼室３５ａで完全に燃焼することで脱臭がなされる。
【００１５】
すなわち、乾燥炉１２において汚泥を含水率８０％から４０％まで乾燥させつつ破砕すると共に、炭化炉２６において回転筒３７を回転させつつ乾燥汚泥の炭化を行なうよう構成したので、細かな炭化物を製造することができる。また回転軸１８の回転数等を変更することにより、任意の粒径の炭化物を製造することが可能となる。例えば園芸等で用いられる土壌改良剤としては、５ｍｍ程度のものが好適であり、このような粒径の炭化物を後工程で破砕することなく得ることができる。
【００１６】
前記乾燥炉１２の内部で汚泥と熱交換して降温された処理後気体は、前記排気口１２ｂから排気されて第１戻し管２２を介して集塵機２３に供給され、ここで塵埃が除去される。また集塵機２３で塵埃が除去された処理後気体は、該集塵機２３の排気口２３ｂに接続する第２戻し管２４に排出される。そして、第２戻し管２４に配設された第１熱交換器２８を処理後気体が通過する過程で、前記第２次燃焼室３５ａで発生した高温の排気ガスとの間で熱交換され、この昇温された処理後気体が第２熱交換器３０に供給される。この第２熱交換器３０には、前記供給管２１から分岐したバイパス管２９を流通する高温の乾燥用気体が供給されているから、該第２熱交換器３０を通過する処理後気体は乾燥用気体との間で更に熱交換が行なわれ、この昇温された処理後気体が前記熱風発生炉１７に入口１７ｂを介して戻される。そして、この熱風発生炉１７に戻された処理後気体が燃焼されて所要温度まで昇温されることで、乾燥用気体として再利用される。
【００１７】
すなわち、乾燥用気体の一部および炭化炉２６で発生した高温の排気ガスを利用して昇温させた処理後気体を熱風発生炉１７に戻すよう構成したことで、該熱風発生炉１７での省エネルギーを達成し得る。また乾燥炉１２から排気される処理後気体には汚泥から生ずる臭気が混じっているが、熱風発生炉１７で燃焼させることにより臭気は除去される。従って、乾燥炉１２の排気側に別途脱臭炉を設ける必要はなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。更には、熱風発生炉１７で乾燥用気体の発生と処理後気体の脱臭とを兼用させることにより、燃料費を低減することができ、ランニングコストを低く抑えることもできる。
【００１８】
なお、実施例では乾燥炉と熱風発生炉とからなる乾燥装置を、炭化処理装置における一部の施設として構成した場合につき説明したが、本願はこれに限定されるものでなく、汚泥の乾燥のみを主目的とする設備として構成することも可能である。また乾燥炉の型式としては、実施例のようなロータリキルン型式に限らず、各種の型式のものを採用し得る。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明した如く、請求項１の発明に係る汚泥の乾燥装置は、乾燥炉内で汚泥との間で熱交換を行なった処理後気体を熱風発生炉に戻して燃焼させるよう構成したので、処理後気体の脱臭を独立した脱臭炉を設けることなく行ない得る。すなわち、乾燥炉の排気側に別途脱臭炉を設ける必要はなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。また、熱風発生炉で乾燥用気体の発生と処理後気体の脱臭とを兼用させることにより、燃料費を低減することができ、ランニングコストを低く抑えることができる。更に、処理後気体を熱風発生炉に戻すことで、該発生炉での省エネルギーを図り得る。すなわち、処理後気体は乾燥炉内で熱交換したとしても所要の熱量を有しているので、常に常温の空気を加熱して乾燥用気体を発生させるのに比べて省エネルギーとなるものである。そして、乾燥用気体の一部を利用して昇温させた後、処理後気体を熱風発生炉に戻すよう構成したから、熱風発生炉での更なる省エネルギー化を達成し得る。
【００２０】
請求項２の発明によれば、炭化炉で発生した高温の排気ガスを利用して昇温させた後、処理後気体を熱風発生炉に戻すよう構成したから、熱風発生炉での一層の省エネルギー化を達成し得る。また、請求項３の発明によれば、回転筒の回転に伴って持上げ棧により該回転筒の底部側から頂部側に持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を、破砕撹拌翼で破砕することで、汚泥を所定の大きさに破砕することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る乾燥装置を採用した炭化処理装置の概略構成図である。
【図２】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図３】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【図４】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図５】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１２ 乾燥炉
１２ａ 吸気口
１２ｂ 排気口
１３ 回転筒
１６ 持上げ棧
１８ 回転軸
１９ 駆動モータ
２０ 破砕撹拌翼
１７ 熱風発生炉
１７ａ 出口
１７ｂ 入口
２１ 供給管(管体)
２２ 第１戻し管(管体)
２４ 第２戻し管(管体)
２６ 炭化炉
２７ 排ガス管
２８ 第１熱交換器(別の熱交換器)
２９ バイパス管
３０ 第２熱交換器(熱交換器)
【図１】
0003840583.tif 000002
【図２】
0003840583.tif 000003
【図３】
0003840583.tif 000004
【図５】
0003840583.tif 000005
【図４】
0003840583.tif 000006