排水汚泥乾燥装置
【課題】排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥装置を提供すること。
【解決手段】排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される収容室３と、収容室３に収容された排水汚泥２にマイクロ波４を照射して排水汚泥２を加熱するマイクロ波照射手段５，３ｃと、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、水蒸気排出部７に接続され、水蒸気６の熱を排水汚泥２に供給する熱供給手段８と、を備える。
【解決手段】排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される収容室３と、収容室３に収容された排水汚泥２にマイクロ波４を照射して排水汚泥２を加熱するマイクロ波照射手段５，３ｃと、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、水蒸気排出部７に接続され、水蒸気６の熱を排水汚泥２に供給する熱供給手段８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所等の発電設備の排水処理設備から排出される排水汚泥を乾燥する排水汚泥乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、火力発電所には、所内の各設備から排出される排水を一括処理する排水処理設備が設けられている。この排水処理設備は、通常、凝集沈殿方式により排水中の不純物（有害物）を濾過して除去し、不純物が除去された水を中和してから発電所の外部に排出する。
【０００３】
ところで、除去した不純物（以下、排水汚泥という）は、多量の水分を含んでいる。排水汚泥を廃棄物として処理する場合、重量が増加するほど処理費用も増大する。そのため、排水汚泥は、通常、所定の含水率まで脱水処理され、重量が低減された後、廃棄物として埋め立て処理されていた。
【０００４】
このような排水汚泥を乾燥させる従来技術として、マイクロ波を用いた排水汚泥乾燥装置が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。これらの排水汚泥乾燥装置によれば、マイクロ波が排水汚泥の内部の水分に直接作用する。そのため、排水汚泥から水分が蒸発し易く、加熱効率がよい、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５００号公報
【特許文献２】特開平１１−９４４６３号公報
【特許文献３】実開平６−１１９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献に記載の技術においては、排水汚泥の加熱によって排水汚泥から発生する水蒸気の熱エネルギは、回収されずに廃棄されていた。そのため、排水汚泥から発生する水蒸気の熱エネルギを回収し、これを排水汚泥を加熱する際に再利用することにより、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥装置の提供が望まれていた。
【０００７】
本発明は、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥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】
【０００８】
本発明は、排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、を備える排水汚泥乾燥装置に関する。
【０００９】
また、本発明は、排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、前記収容室に連通して設けられ、該収容室に収容される前の前記排水汚泥を予め加熱する予備加熱室と、前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記予備加熱室の前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、前記排水汚泥を前記予備加熱室及び前記収容室の順に搬入及び搬出する搬送手段と、を備える排水汚泥乾燥装置に関する。
【００１０】
また、前記排水汚泥は、無機汚泥であることが好ましい。
【００１１】
また、前記マイクロ波照射手段は、前記排水汚泥の上方から該排水汚泥に前記マイクロ波を照射することが好ましい。
【００１２】
また、前記マイクロ波照射手段から照射される前記マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波発熱体を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、排水汚泥２の乾燥過程を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１を模式的に示す断面図である。
本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１は、例えば、火力発電所の排水処理設備から排出される排水汚泥を乾燥するものである。
【００１６】
先ず、排水汚泥乾燥装置１が適用される火力発電所の排水処理設備の概略について説明する。図示を省略するが、この排水処理装置は、例えば、凝集沈殿方式により排水中の汚泥を濾過して除去する凝集沈殿槽と、排水汚泥が除去された水を中和する中和槽と、沈殿した排水汚泥を濃縮する濃縮槽と、濃縮された排水汚泥を所定の含水率（例えば、約８０重量％）になるまで脱水する脱水機と、所定の含水率まで脱水された排水汚泥を貯留する汚泥ケーキホッパと、これらの構成要素を接続する配管と、これらの配管の流路を開閉するバルブと、排水や排水汚泥を送出するポンプと、を主体として備える。排水汚泥乾燥装置１には、上記汚泥ケーキホッパから排水汚泥が供給される。
【００１７】
次に、排水汚泥乾燥装置１について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容する収容室３と、マイクロ波４を発生するマイクロ波発生装置（マイクロ波照射手段）５と、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、排水汚泥２に水蒸気６の熱を供給する伝熱管（熱供給手段）８と、を主体として備える。
【００１８】
排水汚泥２は、例えば、酸化アルミニウムやシリカ等を主成分とし、無機成分を多く含む無機汚泥である。以下の図においては、説明の便宜上、排水汚泥２を、加熱（乾燥）前等における含水率が高い「含水汚泥２ａ（例えば、含水率が約８０重量％）」と、加熱によって発熱している「発熱中の含水汚泥２ｂ」と、加熱により乾燥した「乾燥汚泥２ｃ（例えば、含水率が約６０重量％）」とに区別して模式的に示す。
【００１９】
収容室３は、上記排水処理設備から供給される排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される。収容室３は、例えば、金属により構成され、排水汚泥２を収容する本体部３ａと、本体部３ａに設けられる蓋部３ｂと、を備える。
本体部３ａは、底部１０を有して箱状に構成され、上部が開口される。蓋部３ｂは、本体部３ａの開口に対して開閉（密閉）自在に設けられる。蓋部３ｂは、マイクロ波４を収容室３の内部に導入する導波部３ｃを有する。この導波部３ｃは、収容室３の内部と連通する。
【００２０】
マイクロ波発生装置５は、所定出力（例えば、５０ｋＷ）のマイクロ波４を発生する。マイクロ波発生装置５は、公知技術により構成される。マイクロ波発生装置５は、マイクロ波４の照射量を調節可能に構成される。
【００２１】
水蒸気排出部７は、収容室３の内部と連通するように蓋部３ｂに設けられる。水蒸気排出部７は、マイクロ波４の照射による加熱によって排水汚泥２から発生する水蒸気６を、収容室３の外部に排出する。水蒸気排出部７には、水蒸気６の流量を制御するバルブ（図示せず）が、必要に応じて設けられる。
【００２２】
伝熱管８は、排水汚泥２から発生する水蒸気６が流通可能に構成され、水蒸気排出部７に接続される。伝熱管８は、熱伝導性の良好な金属製（例えば、銅やアルミニウム等）の管である。伝熱管８は、収容室３の本体部３ａの周囲に、本体部３ａの上部から底部１０側に向けて巻き付けられる。
【００２３】
伝熱管８は、伝熱管８に流通する水蒸気６の熱（凝縮熱）を、本体部３ａを介して、本体部３ａの内部の排水汚泥２に供給する熱交換器として機能する。伝熱管８の終端部８ａは、凝縮水（ドレン水）を排出する。伝熱管８が設けられた収容室３の外面は、断熱材（図示せず）で覆われることが好ましい。
【００２４】
次に、排水汚泥乾燥装置１の作用について図２を参照しながら説明する。図２は、排水汚泥の乾燥過程を示す模式図である。図２（ａ）は、乾燥前の含水汚泥２ａを示す。図２（ｂ）は、乾燥初期における含水汚泥２ａ及び発熱中の含水汚泥２ｂを示す。図２（ｃ）は、乾燥中期における、含水汚泥２ａ、発熱中の含水汚泥２ｂ及び乾燥汚泥２ｃを示す。図２（ｄ）は、乾燥終期における発熱中の含水汚泥２ｂ及び乾燥汚泥２ｃを示す。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、先ず、上記排水処理設備の上記汚泥ケーキホッパ（図示せず）から含水汚泥２ａ（排水汚泥２）を、排水汚泥乾燥装置１の本体部３ａに収容し、本体部３ａの開口を蓋部３ｂによって密閉する。これにより、含水汚泥２ａが収容室３に収容される。
【００２６】
次に、マイクロ波発生装置５を作動させ、所定出力のマイクロ波４を発生させる。マイクロ波発生装置５の動作に必要な電力は、火力発電所で発電される電力によって賄うことができる。
マイクロ波４は、導波部３ｃを介して収容室３の内部に導入される。含水汚泥２ａ（排水汚泥２）は、マイクロ波４を上方から照射され、含水汚泥２ａの内部から加熱される。含水汚泥２ａは、マイクロ波４をよく吸収する水分を多量に含んでいるからである。含水汚泥２ａの加熱温度は、マイクロ波４の出力を制御（例えば、ＰＩＤ制御、オンオフ制御等）することによって調整される。
【００２７】
本実施形態の収容室３に収容される含水汚泥２ａの高さ（容量）は、マイクロ波４の浸透深度と比べて大きい。そのため、マイクロ波４のエネルギは、含水汚泥２ａの深さ方向において奥深くまでは届かないと考えられる。従って、図２（ｂ）に示すように、乾燥初期の加熱においては、マイクロ波４のエネルギは、含水汚泥２ａの上部で吸収され、この含水汚泥２ａの上部が発熱する（発熱中の含水汚泥２ｂになる）と考えられる。発熱中の含水汚泥２ｂからは、水分が水蒸気６となって蒸発する。
【００２８】
ここで、被乾燥物に対するマイクロ波の浸透深度とは、マイクロ波のエネルギ密度が、初期値の約３７％まで減少する深さをいい、この浸透深度が大きいほどマイクロ波をよく吸収することが知られている。無機汚泥である乾燥汚泥２ｃは、例えば、陶器に比べて見掛け密度が小さい（緻密でない）。そのため、乾燥汚泥２ｃに対するマイクロ波４の浸透深度は、陶器に対するマイクロ波の浸透深度（例えば、５６ｃｍ）よりも大きいと考えられる。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、発熱中の含水汚泥２ｂから蒸発した水蒸気６は、水蒸気排出部７を通り、伝熱管８の内部を流通する。伝熱管８の内部の水蒸気６は、本体部３ａを介して、本体部３ａの内部の排水汚泥２と熱交換し、凝縮水となって伝熱管８の終端部８ａから排出される。つまり、水蒸気６の凝縮熱が回収されて、排水汚泥２を加熱するエネルギの一部として再利用される。
【００３０】
そして、図２（ｃ）に示すように、マイクロ波４による加熱を継続することによって、含水汚泥２ｂから水分が蒸発し、含水汚泥２ｂの上部（表面層）が、含水率の低い乾燥汚泥２ｃの層に変化すると考えられる。この乾燥汚泥２ｃの層は、含水汚泥２ａの層や発熱中の含水汚泥２ｂの層に比べて、水分の通路となり得る空洞が形成され易くなると考えられる。そのため、発熱中の含水汚泥２ｂの上部に乾燥汚泥２ｃの層が形成されると、発熱中の含水汚泥２ｂの水分が上方へ流れ易くなり、蒸発作用が促進される。
【００３１】
また、乾燥汚泥２ｃの層においては、マイクロ波４の浸透深度が大きくなると考えられる。そのため、マイクロ波４のエネルギは、乾燥汚泥２ｃの層を通過し、乾燥汚泥２ｃの下方の未乾燥の汚泥（含水汚泥２ａ）の上部に吸収される。これにより、含水汚泥２ａの上部が発熱して、発熱中の含水汚泥２ｂとなり、その水分が蒸発することにより乾燥汚泥２ｃとなる。
【００３２】
このような加熱過程が繰り返されることによって排水汚泥２の乾燥が進み、図２（ｄ）に示すように、排水汚泥２中の乾燥汚泥２ｃの量（割合）が次第に多くなっていく。そして、発熱中の含水汚泥２ｂの水分蒸発が終了することにより、収容室３の排水汚泥２が、すべて乾燥汚泥２ｃとなる。これにより、排水汚泥２の乾燥過程が終了する。
その後、乾燥汚泥２ｃは、収容室３から取り出され、所定の産業廃棄物として処理される。
【００３３】
以上に説明した第１実施形態の排水汚泥乾燥装置によれば、以下に示す各効果が奏される。
第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される収容室３と、収容室３に収容された排水汚泥２にマイクロ波４を照射して排水汚泥２を加熱するマイクロ波発生装置５と、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、水蒸気排出部７に接続され、水蒸気６の熱を排水汚泥２に供給する伝熱管８と、を備える。
【００３４】
そのため、排水汚泥２から発生する水蒸気６の熱を伝熱管８によって排水汚泥２に供給することができ、排水汚泥２を加熱する際のエネルギの一部として利用することができる。従って、排水汚泥２を乾燥処理するのに必要なエネルギ消費量を低減することができる。また、マイクロ波発生装置５に要求されるマイクロ波４の出力レベルを低減することができる。そのため、マイクロ波発生装置５のコストを低減することができる。
【００３５】
また、第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１によれば、マイクロ波発生装置５の動作に必要な電力は、火力発電所で発電される電力によって賄われる。そのため、マイクロ波発生装置５に対する送電ロスをほぼなくすことができ、排水汚泥乾燥装置１のエネルギ効率を高めることができる。
【００３６】
また、排水汚泥乾燥装置１によって乾燥される排水汚泥２は、無機汚泥である。そのため、有機成分を含む有機汚泥の場合と異なり、排水汚泥２の搬送時及び乾燥時等において、臭気漏れを防止するための装置の密閉対策（悪臭対策）が不要である。従って、装置を簡易に構成することができ、製造コストを低減することができる。
【００３７】
また、第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１によれば、マイクロ波発生装置５及び導波部３ｃは、排水汚泥２の上方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射する。そのため、主に含水汚泥２ａの上部（表面層）が加熱されて乾燥汚泥２ｃの層が形成され、水分の通路（空洞）が形成され易くなる。従って、発熱中の含水汚泥２ｂの水分が、乾燥汚泥２ｃの層を通って上方へ流れ易くなり、蒸発作用を促進することができる。これにより、排水汚泥２の乾燥時間を短縮することができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。他の実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａを模式的に示す断面図である。
図３に示すように、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、排水汚泥２を収容する収容室３Ａと、マイクロ波発生装置５と、水蒸気排出部７と、収容室３に隣接して設けられる予備加熱室１５と、収容室３Ａと予備加熱室１５とを接続する接続部１６と、水蒸気６の熱を予備加熱室１５の排水汚泥２に供給する伝熱管８と、排水汚泥２を搬送する搬送ベルト（搬送手段）２０と、を主体として備える。
【００４０】
収容室３Ａは、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される。収容室３Ａは、例えば、金属により構成される。収容室３Ａは、導波部３ｃと、水蒸気排出部７と、底部１０と、搬出用開口部１２と、を備える。導波部３ｃ及び水蒸気排出部７は、前記第１実施形態の場合とほぼ同様に構成され、収容室３Ａの上部に設けられる。底部１０は、収容室３Ａの底を構成する共に、接続部１６及び予備加熱室１５の側にも延びて接続部１６の底及び予備加熱室１５の底を構成する。
【００４１】
搬出用開口部１２は、収容室３Ａの一端側（図３において左側）の側部に開口される。接続部１６は、収容室３Ａと予備加熱室１５とが連通するように、収容室３Ａと予備加熱室１５とを接続する。
【００４２】
予備加熱室１５は、接続部１６を介して収容室３Ａに連通して設けられる。予備加熱室１５は、収容室３Ａに収容される前の排水汚泥２（含水汚泥２ａ）を収容し、伝熱管８（後述）から供給される熱によって排水汚泥２を予め加熱する。予備加熱室１５は、一端側（図３において右側）の側部に搬入用開口部１７を備える。
【００４３】
伝熱管８は、排水汚泥２から発生する水蒸気６が流通可能に構成され、水蒸気排出部７に接続される。伝熱管８は、排水汚泥２の搬送方向における下流側から上流側に向けて予備加熱室１５の外周囲に巻き付けられる。伝熱管８は、伝熱管８に流通する水蒸気６の熱（凝縮熱）を、予備加熱室１５の内部の排水汚泥２に供給する熱交換器として機能する。
【００４４】
搬送ベルト２０は、排水汚泥２を載置可能に構成される無端状のベルトである。搬送ベルト２０は、底部１０の上面側に配置される。搬送ベルト２０は、予備加熱室１５の搬入用開口部１７から予備加熱室１５に導入され、接続部１６及び収容室３Ａの内部を通って収容室３Ａの搬出用開口部１２から外部へ延びている。搬送ベルト２０は、電気モータ等の駆動装置（図示せず）によって駆動される。搬送ベルト２０は、排水汚泥２を予備加熱室１５及び収容室３Ａの順に搬入及び搬出するように構成される。
【００４５】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ａの作用について図３を参照しながら説明する。先ず、上記排水処理設備の上記汚泥ケーキホッパ（図示せず）から、搬送ベルト２０上に含水汚泥２ａ（排水汚泥２）が所定高さとなるように供給（載置）される。ここで、含水汚泥２ａの所定高さとは、排水汚泥乾燥装置１Ａによって含水汚泥２ａを最も効率よく乾燥することができる高さであり、マイクロ波４の浸透深度よりも小さく設定される。
【００４６】
搬送ベルト２０が駆動されると、排水汚泥２が予備加熱室１５及び収容室３Ａの順に導入される。搬送ベルト２０によって収容室３Ａに導入された含水汚泥２ａ（排水汚泥２）は、マイクロ波４を上方から照射されることにより加熱される。
【００４７】
前述したように、含水汚泥２ａの高さは、マイクロ波４の浸透深度よりも小さく設定されている。そのため、マイクロ波４のエネルギが、含水汚泥２ａに確実に届き、含水汚泥２ａが効率よく加熱される。従って、含水汚泥２ａは、迅速に加熱され、発熱中の含水汚泥２ｂを経て乾燥汚泥２ｃとなる。なお、搬送ベルト２０は、排水汚泥２へのマイクロ波４の照射中に、適宜、駆動を停止されてもよく、又は所定の速度で駆動されていてもよい。
【００４８】
収容室３Ａにおいて、発熱中の含水汚泥２ｂから蒸発した水蒸気６は、水蒸気排出部７を通り、伝熱管８の内部を流通する。伝熱管８の内部の水蒸気６は、予備加熱室１５を介して、予備加熱室１５の内部の含水汚泥２ａと熱交換し、凝縮水となって伝熱管８の終端部８ａから排出される。つまり、予備加熱室１５において水蒸気６の凝縮熱が回収され、含水汚泥２ａを加熱するエネルギの一部として再利用される。
【００４９】
収容室３Ａの内部の乾燥汚泥２ｃは、搬送ベルト２０によって搬出用開口部１２から収容室３Ａの外部に搬出される。このように第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、排水汚泥２の乾燥処理を連続的に行う。収容室３Ａから搬出された乾燥汚泥２ｃは、所定の産業廃棄物として処理される。
【００５０】
以上に説明した第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、以下に示す各効果が奏される。
第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、収容室３Ａと、マイクロ波発生装置５と、水蒸気排出部７と、予備加熱室１５と、水蒸気６の熱を予備加熱室１５の排水汚泥２に供給する伝熱管８と、排水汚泥２を搬送する搬送ベルト２０と、を備える。
そのため、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、排水汚泥２の乾燥処理を連続的に行うことができる。従って、排水汚泥乾燥装置１Ａは、火力発電所の排水処理設備における最終工程において特に好適に使用される。
【００５１】
また、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、予備加熱室１５において水蒸気６の凝縮熱を含水汚泥２ａの予熱に利用することができる。そのため、排水汚泥２を加熱するのに必要なエネルギ消費量を低減することができる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂを模式的に示す断面図である。
図４に示すように、第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂは、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１（図１参照）の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。
【００５３】
マイクロ波発熱体２２は、マイクロ波発生装置５から照射されるマイクロ波４を吸収して発熱する板状部材である。このマイクロ波発熱体２２は、種々の材料から構成することができるが、例えば、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成のリチア系セラミックからなるもの、耐熱性高分子材料中にフェライト材料を分散させたもの、金属化合物固体（例えば、含水ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等）を含むもの等を挙げることができる。マイクロ波発熱体２２は、収容室３の底部１０の上面に配設される。マイクロ波発熱体２２の配設位置は、マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届くように設定される。
その他の構成は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００５４】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用について図４を参照しながら説明する。排水汚泥２の乾燥前から乾燥中期（図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照）においては、排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の作用と同様である。排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用は、排水汚泥２の乾燥終期において、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の作用と異なる。
【００５５】
排水汚泥２の乾燥終期（図２（ｄ）参照）においては、排水汚泥２中の乾燥汚泥２ｃの割合が増え、排水汚泥２内の水分がほとんどなくなる。そのため、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１においては、排水汚泥２にマイクロ波４が照射されても、排水汚泥２が発熱しにくくなると考えられる。
【００５６】
そこで、本実施形態においては、収容室３の底部１０の上面にマイクロ波発熱体２２を設けることにより、マイクロ波発熱体２２を補助発熱源として使用できるようにした。排水汚泥２は、マイクロ波発熱体２２の上面に接触した状態で収容室３に収容される。そのため、排水汚泥２の乾燥終期において、マイクロ波発熱体２２がマイクロ波４を吸収して発熱すると、排水汚泥２がその熱により加熱される。従って、排水汚泥２の乾燥が促進される。その他の作用は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００５７】
以上に説明した第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂによれば、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１と同様の効果が奏されると共に、以下に示す各効果が奏される。
第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂにおいては、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。そのため、排水汚泥２の乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２の発熱により排水汚泥２の乾燥を促進することができる。従って、排水汚泥２の乾燥時間を更に短縮することができる。
【００５８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃを模式的に示す断面図である。
図５に示すように、第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃは、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａ（図３参照）の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。
【００５９】
マイクロ波発熱体２２は、収容室３Ａの底部１０の内部に配設される。マイクロ波発熱体２２の配設位置は、マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届くように設定される。
その他の構成は、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６０】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ｃの作用について図５を参照しながら説明する。マイクロ波発熱体２２がマイクロ波４を吸収して発熱すると、その熱が、底部１０及び搬送ベルト２０を介して、搬送ベルト２０上の排水汚泥２に伝達する。従って、排水汚泥２は、乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２により加熱され、乾燥が促進される。
その他の作用は、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６１】
以上に説明した第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃによれば、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａと同様の効果が奏されると共に、以下に示す各効果が奏される。
第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃにおいては、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。そのため、排水汚泥２の乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２の発熱により排水汚泥２の乾燥を促進することができる。従って、排水汚泥２の乾燥時間を更に短縮することができる。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、前記第１実施形態及び前記第３実施形態においては、収容室３は、本体部３ａの開口から排水汚泥２の収容及び排出を行うものとして説明したが、これに制限されない。例えば、収容室３の底部１０を、本体部３ａに対して開閉自在に構成し、この底部１０から排水汚泥２を収容室３の外部に排出してもよい。また、図示しないフィーダーその他の排出装置を用いて、排水汚泥２を収容室３の外部に排出してもよい。
【００６３】
また、前記第１実施形態から前記第４実施形態においては、排水汚泥乾燥装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、排水汚泥２の上方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射するものとして説明したが、これに制限されない。例えば、排水汚泥２の側方又は下方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射してもよい。また、排水汚泥２の上方、側方及び下方のうち、これらの方向を任意に組み合わせた方向から排水汚泥２にマイクロ波４を照射してもよい。
【００６４】
また、前記第３実施形態においては、マイクロ波発熱体２２は、収容室３の底部１０の上面に配設されるものとして説明したが、これに制限されない。マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届く位置であれば、マイクロ波発熱体２２は、収容室３のいずれの位置に設けられてもよい。また、マイクロ波発熱体２２は、底部１０の内部に設けられてもよい。
【００６５】
また、前記第４実施形態においては、マイクロ波発熱体２２は、収容室３Ａの底部１０の内部に配設されるものとして説明したが、これに制限されない。例えば、マイクロ波発熱体２２は、搬送ベルト２０の延びる方向に沿って、搬送ベルト２０の上面又は内部に設けられてもよい。この場合、マイクロ波発熱体２２は、搬送ベルト２０の可撓性を損なわないように設けられる。
【００６６】
また、前記第１実施形態から前記第４実施形態においては、排水汚泥乾燥装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、火力発電所の排水処理設備に適用されるものとして説明したが、これに限定されず、火力発電所以外の排水処理設備や汚泥処理設備等に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排水汚泥乾燥装置
２ 排水汚泥
３，３Ａ 収容室
３ｃ 導波部（マイクロ波照射手段）
４ マイクロ波
５ マイクロ波発生装置（マイクロ波照射手段）
６ 水蒸気
７ 水蒸気排出部
８ 伝熱管（熱供給手段）
１５ 予備加熱室
２０ 搬送ベルト（搬送手段）
２２ マイクロ波発熱体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所等の発電設備の排水処理設備から排出される排水汚泥を乾燥する排水汚泥乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、火力発電所には、所内の各設備から排出される排水を一括処理する排水処理設備が設けられている。この排水処理設備は、通常、凝集沈殿方式により排水中の不純物（有害物）を濾過して除去し、不純物が除去された水を中和してから発電所の外部に排出する。
【０００３】
ところで、除去した不純物（以下、排水汚泥という）は、多量の水分を含んでいる。排水汚泥を廃棄物として処理する場合、重量が増加するほど処理費用も増大する。そのため、排水汚泥は、通常、所定の含水率まで脱水処理され、重量が低減された後、廃棄物として埋め立て処理されていた。
【０００４】
このような排水汚泥を乾燥させる従来技術として、マイクロ波を用いた排水汚泥乾燥装置が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。これらの排水汚泥乾燥装置によれば、マイクロ波が排水汚泥の内部の水分に直接作用する。そのため、排水汚泥から水分が蒸発し易く、加熱効率がよい、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５００号公報
【特許文献２】特開平１１−９４４６３号公報
【特許文献３】実開平６−１１９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献に記載の技術においては、排水汚泥の加熱によって排水汚泥から発生する水蒸気の熱エネルギは、回収されずに廃棄されていた。そのため、排水汚泥から発生する水蒸気の熱エネルギを回収し、これを排水汚泥を加熱する際に再利用することにより、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥装置の提供が望まれていた。
【０００７】
本発明は、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥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】
【０００８】
本発明は、排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、を備える排水汚泥乾燥装置に関する。
【０００９】
また、本発明は、排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、前記収容室に連通して設けられ、該収容室に収容される前の前記排水汚泥を予め加熱する予備加熱室と、前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記予備加熱室の前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、前記排水汚泥を前記予備加熱室及び前記収容室の順に搬入及び搬出する搬送手段と、を備える排水汚泥乾燥装置に関する。
【００１０】
また、前記排水汚泥は、無機汚泥であることが好ましい。
【００１１】
また、前記マイクロ波照射手段は、前記排水汚泥の上方から該排水汚泥に前記マイクロ波を照射することが好ましい。
【００１２】
また、前記マイクロ波照射手段から照射される前記マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波発熱体を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排水汚泥の乾燥処理に必要なエネルギ消費量を低減することができる排水汚泥乾燥装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、排水汚泥２の乾燥過程を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１を模式的に示す断面図である。
本発明の第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１は、例えば、火力発電所の排水処理設備から排出される排水汚泥を乾燥するものである。
【００１６】
先ず、排水汚泥乾燥装置１が適用される火力発電所の排水処理設備の概略について説明する。図示を省略するが、この排水処理装置は、例えば、凝集沈殿方式により排水中の汚泥を濾過して除去する凝集沈殿槽と、排水汚泥が除去された水を中和する中和槽と、沈殿した排水汚泥を濃縮する濃縮槽と、濃縮された排水汚泥を所定の含水率（例えば、約８０重量％）になるまで脱水する脱水機と、所定の含水率まで脱水された排水汚泥を貯留する汚泥ケーキホッパと、これらの構成要素を接続する配管と、これらの配管の流路を開閉するバルブと、排水や排水汚泥を送出するポンプと、を主体として備える。排水汚泥乾燥装置１には、上記汚泥ケーキホッパから排水汚泥が供給される。
【００１７】
次に、排水汚泥乾燥装置１について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容する収容室３と、マイクロ波４を発生するマイクロ波発生装置（マイクロ波照射手段）５と、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、排水汚泥２に水蒸気６の熱を供給する伝熱管（熱供給手段）８と、を主体として備える。
【００１８】
排水汚泥２は、例えば、酸化アルミニウムやシリカ等を主成分とし、無機成分を多く含む無機汚泥である。以下の図においては、説明の便宜上、排水汚泥２を、加熱（乾燥）前等における含水率が高い「含水汚泥２ａ（例えば、含水率が約８０重量％）」と、加熱によって発熱している「発熱中の含水汚泥２ｂ」と、加熱により乾燥した「乾燥汚泥２ｃ（例えば、含水率が約６０重量％）」とに区別して模式的に示す。
【００１９】
収容室３は、上記排水処理設備から供給される排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される。収容室３は、例えば、金属により構成され、排水汚泥２を収容する本体部３ａと、本体部３ａに設けられる蓋部３ｂと、を備える。
本体部３ａは、底部１０を有して箱状に構成され、上部が開口される。蓋部３ｂは、本体部３ａの開口に対して開閉（密閉）自在に設けられる。蓋部３ｂは、マイクロ波４を収容室３の内部に導入する導波部３ｃを有する。この導波部３ｃは、収容室３の内部と連通する。
【００２０】
マイクロ波発生装置５は、所定出力（例えば、５０ｋＷ）のマイクロ波４を発生する。マイクロ波発生装置５は、公知技術により構成される。マイクロ波発生装置５は、マイクロ波４の照射量を調節可能に構成される。
【００２１】
水蒸気排出部７は、収容室３の内部と連通するように蓋部３ｂに設けられる。水蒸気排出部７は、マイクロ波４の照射による加熱によって排水汚泥２から発生する水蒸気６を、収容室３の外部に排出する。水蒸気排出部７には、水蒸気６の流量を制御するバルブ（図示せず）が、必要に応じて設けられる。
【００２２】
伝熱管８は、排水汚泥２から発生する水蒸気６が流通可能に構成され、水蒸気排出部７に接続される。伝熱管８は、熱伝導性の良好な金属製（例えば、銅やアルミニウム等）の管である。伝熱管８は、収容室３の本体部３ａの周囲に、本体部３ａの上部から底部１０側に向けて巻き付けられる。
【００２３】
伝熱管８は、伝熱管８に流通する水蒸気６の熱（凝縮熱）を、本体部３ａを介して、本体部３ａの内部の排水汚泥２に供給する熱交換器として機能する。伝熱管８の終端部８ａは、凝縮水（ドレン水）を排出する。伝熱管８が設けられた収容室３の外面は、断熱材（図示せず）で覆われることが好ましい。
【００２４】
次に、排水汚泥乾燥装置１の作用について図２を参照しながら説明する。図２は、排水汚泥の乾燥過程を示す模式図である。図２（ａ）は、乾燥前の含水汚泥２ａを示す。図２（ｂ）は、乾燥初期における含水汚泥２ａ及び発熱中の含水汚泥２ｂを示す。図２（ｃ）は、乾燥中期における、含水汚泥２ａ、発熱中の含水汚泥２ｂ及び乾燥汚泥２ｃを示す。図２（ｄ）は、乾燥終期における発熱中の含水汚泥２ｂ及び乾燥汚泥２ｃを示す。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、先ず、上記排水処理設備の上記汚泥ケーキホッパ（図示せず）から含水汚泥２ａ（排水汚泥２）を、排水汚泥乾燥装置１の本体部３ａに収容し、本体部３ａの開口を蓋部３ｂによって密閉する。これにより、含水汚泥２ａが収容室３に収容される。
【００２６】
次に、マイクロ波発生装置５を作動させ、所定出力のマイクロ波４を発生させる。マイクロ波発生装置５の動作に必要な電力は、火力発電所で発電される電力によって賄うことができる。
マイクロ波４は、導波部３ｃを介して収容室３の内部に導入される。含水汚泥２ａ（排水汚泥２）は、マイクロ波４を上方から照射され、含水汚泥２ａの内部から加熱される。含水汚泥２ａは、マイクロ波４をよく吸収する水分を多量に含んでいるからである。含水汚泥２ａの加熱温度は、マイクロ波４の出力を制御（例えば、ＰＩＤ制御、オンオフ制御等）することによって調整される。
【００２７】
本実施形態の収容室３に収容される含水汚泥２ａの高さ（容量）は、マイクロ波４の浸透深度と比べて大きい。そのため、マイクロ波４のエネルギは、含水汚泥２ａの深さ方向において奥深くまでは届かないと考えられる。従って、図２（ｂ）に示すように、乾燥初期の加熱においては、マイクロ波４のエネルギは、含水汚泥２ａの上部で吸収され、この含水汚泥２ａの上部が発熱する（発熱中の含水汚泥２ｂになる）と考えられる。発熱中の含水汚泥２ｂからは、水分が水蒸気６となって蒸発する。
【００２８】
ここで、被乾燥物に対するマイクロ波の浸透深度とは、マイクロ波のエネルギ密度が、初期値の約３７％まで減少する深さをいい、この浸透深度が大きいほどマイクロ波をよく吸収することが知られている。無機汚泥である乾燥汚泥２ｃは、例えば、陶器に比べて見掛け密度が小さい（緻密でない）。そのため、乾燥汚泥２ｃに対するマイクロ波４の浸透深度は、陶器に対するマイクロ波の浸透深度（例えば、５６ｃｍ）よりも大きいと考えられる。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、発熱中の含水汚泥２ｂから蒸発した水蒸気６は、水蒸気排出部７を通り、伝熱管８の内部を流通する。伝熱管８の内部の水蒸気６は、本体部３ａを介して、本体部３ａの内部の排水汚泥２と熱交換し、凝縮水となって伝熱管８の終端部８ａから排出される。つまり、水蒸気６の凝縮熱が回収されて、排水汚泥２を加熱するエネルギの一部として再利用される。
【００３０】
そして、図２（ｃ）に示すように、マイクロ波４による加熱を継続することによって、含水汚泥２ｂから水分が蒸発し、含水汚泥２ｂの上部（表面層）が、含水率の低い乾燥汚泥２ｃの層に変化すると考えられる。この乾燥汚泥２ｃの層は、含水汚泥２ａの層や発熱中の含水汚泥２ｂの層に比べて、水分の通路となり得る空洞が形成され易くなると考えられる。そのため、発熱中の含水汚泥２ｂの上部に乾燥汚泥２ｃの層が形成されると、発熱中の含水汚泥２ｂの水分が上方へ流れ易くなり、蒸発作用が促進される。
【００３１】
また、乾燥汚泥２ｃの層においては、マイクロ波４の浸透深度が大きくなると考えられる。そのため、マイクロ波４のエネルギは、乾燥汚泥２ｃの層を通過し、乾燥汚泥２ｃの下方の未乾燥の汚泥（含水汚泥２ａ）の上部に吸収される。これにより、含水汚泥２ａの上部が発熱して、発熱中の含水汚泥２ｂとなり、その水分が蒸発することにより乾燥汚泥２ｃとなる。
【００３２】
このような加熱過程が繰り返されることによって排水汚泥２の乾燥が進み、図２（ｄ）に示すように、排水汚泥２中の乾燥汚泥２ｃの量（割合）が次第に多くなっていく。そして、発熱中の含水汚泥２ｂの水分蒸発が終了することにより、収容室３の排水汚泥２が、すべて乾燥汚泥２ｃとなる。これにより、排水汚泥２の乾燥過程が終了する。
その後、乾燥汚泥２ｃは、収容室３から取り出され、所定の産業廃棄物として処理される。
【００３３】
以上に説明した第１実施形態の排水汚泥乾燥装置によれば、以下に示す各効果が奏される。
第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１は、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される収容室３と、収容室３に収容された排水汚泥２にマイクロ波４を照射して排水汚泥２を加熱するマイクロ波発生装置５と、排水汚泥２から発生する水蒸気６を収容室３の外部に排出する水蒸気排出部７と、水蒸気排出部７に接続され、水蒸気６の熱を排水汚泥２に供給する伝熱管８と、を備える。
【００３４】
そのため、排水汚泥２から発生する水蒸気６の熱を伝熱管８によって排水汚泥２に供給することができ、排水汚泥２を加熱する際のエネルギの一部として利用することができる。従って、排水汚泥２を乾燥処理するのに必要なエネルギ消費量を低減することができる。また、マイクロ波発生装置５に要求されるマイクロ波４の出力レベルを低減することができる。そのため、マイクロ波発生装置５のコストを低減することができる。
【００３５】
また、第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１によれば、マイクロ波発生装置５の動作に必要な電力は、火力発電所で発電される電力によって賄われる。そのため、マイクロ波発生装置５に対する送電ロスをほぼなくすことができ、排水汚泥乾燥装置１のエネルギ効率を高めることができる。
【００３６】
また、排水汚泥乾燥装置１によって乾燥される排水汚泥２は、無機汚泥である。そのため、有機成分を含む有機汚泥の場合と異なり、排水汚泥２の搬送時及び乾燥時等において、臭気漏れを防止するための装置の密閉対策（悪臭対策）が不要である。従って、装置を簡易に構成することができ、製造コストを低減することができる。
【００３７】
また、第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１によれば、マイクロ波発生装置５及び導波部３ｃは、排水汚泥２の上方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射する。そのため、主に含水汚泥２ａの上部（表面層）が加熱されて乾燥汚泥２ｃの層が形成され、水分の通路（空洞）が形成され易くなる。従って、発熱中の含水汚泥２ｂの水分が、乾燥汚泥２ｃの層を通って上方へ流れ易くなり、蒸発作用を促進することができる。これにより、排水汚泥２の乾燥時間を短縮することができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。他の実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａを模式的に示す断面図である。
図３に示すように、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、排水汚泥２を収容する収容室３Ａと、マイクロ波発生装置５と、水蒸気排出部７と、収容室３に隣接して設けられる予備加熱室１５と、収容室３Ａと予備加熱室１５とを接続する接続部１６と、水蒸気６の熱を予備加熱室１５の排水汚泥２に供給する伝熱管８と、排水汚泥２を搬送する搬送ベルト（搬送手段）２０と、を主体として備える。
【００４０】
収容室３Ａは、排水汚泥２を収容及び排出可能に構成される。収容室３Ａは、例えば、金属により構成される。収容室３Ａは、導波部３ｃと、水蒸気排出部７と、底部１０と、搬出用開口部１２と、を備える。導波部３ｃ及び水蒸気排出部７は、前記第１実施形態の場合とほぼ同様に構成され、収容室３Ａの上部に設けられる。底部１０は、収容室３Ａの底を構成する共に、接続部１６及び予備加熱室１５の側にも延びて接続部１６の底及び予備加熱室１５の底を構成する。
【００４１】
搬出用開口部１２は、収容室３Ａの一端側（図３において左側）の側部に開口される。接続部１６は、収容室３Ａと予備加熱室１５とが連通するように、収容室３Ａと予備加熱室１５とを接続する。
【００４２】
予備加熱室１５は、接続部１６を介して収容室３Ａに連通して設けられる。予備加熱室１５は、収容室３Ａに収容される前の排水汚泥２（含水汚泥２ａ）を収容し、伝熱管８（後述）から供給される熱によって排水汚泥２を予め加熱する。予備加熱室１５は、一端側（図３において右側）の側部に搬入用開口部１７を備える。
【００４３】
伝熱管８は、排水汚泥２から発生する水蒸気６が流通可能に構成され、水蒸気排出部７に接続される。伝熱管８は、排水汚泥２の搬送方向における下流側から上流側に向けて予備加熱室１５の外周囲に巻き付けられる。伝熱管８は、伝熱管８に流通する水蒸気６の熱（凝縮熱）を、予備加熱室１５の内部の排水汚泥２に供給する熱交換器として機能する。
【００４４】
搬送ベルト２０は、排水汚泥２を載置可能に構成される無端状のベルトである。搬送ベルト２０は、底部１０の上面側に配置される。搬送ベルト２０は、予備加熱室１５の搬入用開口部１７から予備加熱室１５に導入され、接続部１６及び収容室３Ａの内部を通って収容室３Ａの搬出用開口部１２から外部へ延びている。搬送ベルト２０は、電気モータ等の駆動装置（図示せず）によって駆動される。搬送ベルト２０は、排水汚泥２を予備加熱室１５及び収容室３Ａの順に搬入及び搬出するように構成される。
【００４５】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ａの作用について図３を参照しながら説明する。先ず、上記排水処理設備の上記汚泥ケーキホッパ（図示せず）から、搬送ベルト２０上に含水汚泥２ａ（排水汚泥２）が所定高さとなるように供給（載置）される。ここで、含水汚泥２ａの所定高さとは、排水汚泥乾燥装置１Ａによって含水汚泥２ａを最も効率よく乾燥することができる高さであり、マイクロ波４の浸透深度よりも小さく設定される。
【００４６】
搬送ベルト２０が駆動されると、排水汚泥２が予備加熱室１５及び収容室３Ａの順に導入される。搬送ベルト２０によって収容室３Ａに導入された含水汚泥２ａ（排水汚泥２）は、マイクロ波４を上方から照射されることにより加熱される。
【００４７】
前述したように、含水汚泥２ａの高さは、マイクロ波４の浸透深度よりも小さく設定されている。そのため、マイクロ波４のエネルギが、含水汚泥２ａに確実に届き、含水汚泥２ａが効率よく加熱される。従って、含水汚泥２ａは、迅速に加熱され、発熱中の含水汚泥２ｂを経て乾燥汚泥２ｃとなる。なお、搬送ベルト２０は、排水汚泥２へのマイクロ波４の照射中に、適宜、駆動を停止されてもよく、又は所定の速度で駆動されていてもよい。
【００４８】
収容室３Ａにおいて、発熱中の含水汚泥２ｂから蒸発した水蒸気６は、水蒸気排出部７を通り、伝熱管８の内部を流通する。伝熱管８の内部の水蒸気６は、予備加熱室１５を介して、予備加熱室１５の内部の含水汚泥２ａと熱交換し、凝縮水となって伝熱管８の終端部８ａから排出される。つまり、予備加熱室１５において水蒸気６の凝縮熱が回収され、含水汚泥２ａを加熱するエネルギの一部として再利用される。
【００４９】
収容室３Ａの内部の乾燥汚泥２ｃは、搬送ベルト２０によって搬出用開口部１２から収容室３Ａの外部に搬出される。このように第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、排水汚泥２の乾燥処理を連続的に行う。収容室３Ａから搬出された乾燥汚泥２ｃは、所定の産業廃棄物として処理される。
【００５０】
以上に説明した第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、以下に示す各効果が奏される。
第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａは、収容室３Ａと、マイクロ波発生装置５と、水蒸気排出部７と、予備加熱室１５と、水蒸気６の熱を予備加熱室１５の排水汚泥２に供給する伝熱管８と、排水汚泥２を搬送する搬送ベルト２０と、を備える。
そのため、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、排水汚泥２の乾燥処理を連続的に行うことができる。従って、排水汚泥乾燥装置１Ａは、火力発電所の排水処理設備における最終工程において特に好適に使用される。
【００５１】
また、第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａによれば、予備加熱室１５において水蒸気６の凝縮熱を含水汚泥２ａの予熱に利用することができる。そのため、排水汚泥２を加熱するのに必要なエネルギ消費量を低減することができる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂを模式的に示す断面図である。
図４に示すように、第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂは、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１（図１参照）の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。
【００５３】
マイクロ波発熱体２２は、マイクロ波発生装置５から照射されるマイクロ波４を吸収して発熱する板状部材である。このマイクロ波発熱体２２は、種々の材料から構成することができるが、例えば、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成のリチア系セラミックからなるもの、耐熱性高分子材料中にフェライト材料を分散させたもの、金属化合物固体（例えば、含水ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等）を含むもの等を挙げることができる。マイクロ波発熱体２２は、収容室３の底部１０の上面に配設される。マイクロ波発熱体２２の配設位置は、マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届くように設定される。
その他の構成は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００５４】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用について図４を参照しながら説明する。排水汚泥２の乾燥前から乾燥中期（図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照）においては、排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の作用と同様である。排水汚泥乾燥装置１Ｂの作用は、排水汚泥２の乾燥終期において、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の作用と異なる。
【００５５】
排水汚泥２の乾燥終期（図２（ｄ）参照）においては、排水汚泥２中の乾燥汚泥２ｃの割合が増え、排水汚泥２内の水分がほとんどなくなる。そのため、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１においては、排水汚泥２にマイクロ波４が照射されても、排水汚泥２が発熱しにくくなると考えられる。
【００５６】
そこで、本実施形態においては、収容室３の底部１０の上面にマイクロ波発熱体２２を設けることにより、マイクロ波発熱体２２を補助発熱源として使用できるようにした。排水汚泥２は、マイクロ波発熱体２２の上面に接触した状態で収容室３に収容される。そのため、排水汚泥２の乾燥終期において、マイクロ波発熱体２２がマイクロ波４を吸収して発熱すると、排水汚泥２がその熱により加熱される。従って、排水汚泥２の乾燥が促進される。その他の作用は、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００５７】
以上に説明した第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂによれば、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１と同様の効果が奏されると共に、以下に示す各効果が奏される。
第３実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｂにおいては、前記第１実施形態の排水汚泥乾燥装置１の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。そのため、排水汚泥２の乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２の発熱により排水汚泥２の乾燥を促進することができる。従って、排水汚泥２の乾燥時間を更に短縮することができる。
【００５８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃを模式的に示す断面図である。
図５に示すように、第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃは、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａ（図３参照）の構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。
【００５９】
マイクロ波発熱体２２は、収容室３Ａの底部１０の内部に配設される。マイクロ波発熱体２２の配設位置は、マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届くように設定される。
その他の構成は、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６０】
次に、排水汚泥乾燥装置１Ｃの作用について図５を参照しながら説明する。マイクロ波発熱体２２がマイクロ波４を吸収して発熱すると、その熱が、底部１０及び搬送ベルト２０を介して、搬送ベルト２０上の排水汚泥２に伝達する。従って、排水汚泥２は、乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２により加熱され、乾燥が促進される。
その他の作用は、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６１】
以上に説明した第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃによれば、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａと同様の効果が奏されると共に、以下に示す各効果が奏される。
第４実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ｃにおいては、前記第２実施形態の排水汚泥乾燥装置１Ａの構成に加えて、マイクロ波発熱体２２を備える。そのため、排水汚泥２の乾燥終期においても、マイクロ波発熱体２２の発熱により排水汚泥２の乾燥を促進することができる。従って、排水汚泥２の乾燥時間を更に短縮することができる。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、前記第１実施形態及び前記第３実施形態においては、収容室３は、本体部３ａの開口から排水汚泥２の収容及び排出を行うものとして説明したが、これに制限されない。例えば、収容室３の底部１０を、本体部３ａに対して開閉自在に構成し、この底部１０から排水汚泥２を収容室３の外部に排出してもよい。また、図示しないフィーダーその他の排出装置を用いて、排水汚泥２を収容室３の外部に排出してもよい。
【００６３】
また、前記第１実施形態から前記第４実施形態においては、排水汚泥乾燥装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、排水汚泥２の上方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射するものとして説明したが、これに制限されない。例えば、排水汚泥２の側方又は下方から排水汚泥２にマイクロ波４を照射してもよい。また、排水汚泥２の上方、側方及び下方のうち、これらの方向を任意に組み合わせた方向から排水汚泥２にマイクロ波４を照射してもよい。
【００６４】
また、前記第３実施形態においては、マイクロ波発熱体２２は、収容室３の底部１０の上面に配設されるものとして説明したが、これに制限されない。マイクロ波４のエネルギが、マイクロ波発熱体２２に確実に届く位置であれば、マイクロ波発熱体２２は、収容室３のいずれの位置に設けられてもよい。また、マイクロ波発熱体２２は、底部１０の内部に設けられてもよい。
【００６５】
また、前記第４実施形態においては、マイクロ波発熱体２２は、収容室３Ａの底部１０の内部に配設されるものとして説明したが、これに制限されない。例えば、マイクロ波発熱体２２は、搬送ベルト２０の延びる方向に沿って、搬送ベルト２０の上面又は内部に設けられてもよい。この場合、マイクロ波発熱体２２は、搬送ベルト２０の可撓性を損なわないように設けられる。
【００６６】
また、前記第１実施形態から前記第４実施形態においては、排水汚泥乾燥装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、火力発電所の排水処理設備に適用されるものとして説明したが、これに限定されず、火力発電所以外の排水処理設備や汚泥処理設備等に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排水汚泥乾燥装置
２ 排水汚泥
３，３Ａ 収容室
３ｃ 導波部（マイクロ波照射手段）
４ マイクロ波
５ マイクロ波発生装置（マイクロ波照射手段）
６ 水蒸気
７ 水蒸気排出部
８ 伝熱管（熱供給手段）
１５ 予備加熱室
２０ 搬送ベルト（搬送手段）
２２ マイクロ波発熱体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、
前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、
前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、
前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、
を備える排水汚泥乾燥装置。
【請求項２】
排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、
前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、
前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、
前記収容室に連通して設けられ、該収容室に収容される前の前記排水汚泥を予め加熱する予備加熱室と、
前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記予備加熱室の前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、
前記排水汚泥を前記予備加熱室及び前記収容室の順に搬入及び搬出する搬送手段と、
を備える排水汚泥乾燥装置。
【請求項３】
前記排水汚泥は、無機汚泥である請求項１又は２に記載の排水汚泥乾燥装置。
【請求項４】
前記マイクロ波照射手段は、前記排水汚泥の上方から該排水汚泥に前記マイクロ波を照射する請求項１から３のいずれか一つに記載の排水汚泥乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波照射手段から照射される前記マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波発熱体を更に備える請求項１から４のいずれか一つに記載の排水汚泥乾燥装置。
【請求項１】
排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、
前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、
前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、
前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、
を備える排水汚泥乾燥装置。
【請求項２】
排水処理設備から排出される排水汚泥を収容及び排出可能に構成される収容室と、
前記収容室に収容された前記排水汚泥にマイクロ波を照射して該排水汚泥を加熱するマイクロ波照射手段と、
前記マイクロ波の照射による加熱によって前記排水汚泥から発生する水蒸気を前記収容室の外部に排出する水蒸気排出部と、
前記収容室に連通して設けられ、該収容室に収容される前の前記排水汚泥を予め加熱する予備加熱室と、
前記水蒸気排出部に接続され、前記水蒸気の熱を前記予備加熱室の前記排水汚泥に供給する熱供給手段と、
前記排水汚泥を前記予備加熱室及び前記収容室の順に搬入及び搬出する搬送手段と、
を備える排水汚泥乾燥装置。
【請求項３】
前記排水汚泥は、無機汚泥である請求項１又は２に記載の排水汚泥乾燥装置。
【請求項４】
前記マイクロ波照射手段は、前記排水汚泥の上方から該排水汚泥に前記マイクロ波を照射する請求項１から３のいずれか一つに記載の排水汚泥乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波照射手段から照射される前記マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波発熱体を更に備える請求項１から４のいずれか一つに記載の排水汚泥乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８１４２６（Ｐ２０１２−８１４２６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０４４７（Ｐ２０１０−２３０４４７）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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