汚泥乾燥システム
【課題】排水浄化施設で生じる汚泥と放流水とを処理する上で、環境面での負荷を可及的に軽減し、該汚泥の乾燥を行う汚泥乾燥システムを提供する。
【解決手段】排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の放流水や該排水浄化施設内の中間処理水を熱源として、直接または間接的に熱交換を行うことで、自己が有する内部循環する冷媒を利用して、蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって、汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、を備える。
【解決手段】排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の放流水や該排水浄化施設内の中間処理水を熱源として、直接または間接的に熱交換を行うことで、自己が有する内部循環する冷媒を利用して、蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって、汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭や工場等から排出される排水に含まれる汚泥を集約し、それを乾燥させる汚泥乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生活下水または産業排水処理場での残渣物として生じる汚泥の処理は、衛生環境面からも極めて重要な問題となっている。特に産業の発展や生活水準の向上にともなってこの汚泥量は増加する傾向にあり、人口や工場が集中する都市部では早急の対応が求められている。大量の汚泥が集約されるとそこに含まれるアンモニアガス等による悪臭の問題が顕著となる。これに対応すべく、汚泥を嫌気性消臭、好気性消臭する技術や、汚泥の乾燥に使用した空気に対して、冷却・除湿および加熱処理を行い再び汚泥の乾燥に循環的に利用する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また汚泥から発生する悪臭を処理する技術として、その悪臭を発生するガスを、ゴミ燃焼のための燃焼施設に対して燃焼用空気として送る技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。この技術では、該臭気ガスによる燃焼施設の構成材料の腐食を防ぐために、活性炭を利用して燃焼施設に送られるガスから事前に硫黄成分を除去する。これにより汚泥臭気の問題と設備維持の問題の解決を図ろうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７０９９５号公報
【特許文献２】特開平７−１１９９４８号公報
【特許文献３】特開平１１−５７７９５号公報
【特許文献４】特開２０００−５１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生活排水や工場排水を浄化する下水処理場等の排水浄化施設では、排水をエアレーション技術等によって河川等に放流可能な程度に浄化する。そして、排水の残渣物は汚泥として適切な処理がされるとともに、浄化された水は河川等に放流されることになる。ここで、排水浄化施設からの放流水の温度は、当該浄化施設に至った過程で得た熱エネルギー、すなわち家庭や工場等での温水としての使用形態等の影響を受けて比較的高温である。そして、放流水の量が増加すると、放流先の水温上昇の影響は無視できない程度に大きくなり、例えば河川に棲息する生物の生活環境に大きなダメージを与える等、環境面での配慮が求められる。
【０００６】
一方で、汚泥については含有している水分量も比較的高く、現在、日本全国の下水処理場で発生する脱水処理後の汚泥は、概ね40000ｔ／日である。そのうち水分は32000ｔ／日にも及ぶため、この汚泥を排水浄化施設での汚泥の最終処理状態として、施設外の所定の施設に運搬をしようとすると、搬出費用が極めて高くなる問題が生じる。該搬出の負荷軽減のため排水浄化施設内で乾燥処理や焼却処理を行ったりしているが、乾燥処理や焼却処理を行うにしても燃料（重油等）費用が生じ、コスト負担は軽視できない。さらに燃料の使用により発生する二酸化炭素による環境負荷の増加も避けられず、やはり環境面での配慮が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、排水浄化施設で生じる汚泥と放流水
とを処理する上で、環境面での負荷を可及的に軽減し、該汚泥の乾燥を行う汚泥乾燥システム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】
上記課題を解決すべく、本発明に係る汚泥乾燥システムにおいては、排水浄化施設内の浄化工程での中間処理水や、該排水浄化施設で排水が浄化されそこから放流される放流水が有する熱エネルギーを利用して蒸気を生成し、その蒸気を用いて汚泥を乾燥させる構成とした。このような構成により、汚泥乾燥に要する熱源を排水浄化施設内で準備することが可能となるため、排水浄化施設に起因する環境負荷を可及的に軽減することができる。
【０００９】
詳細には、本発明は、汚泥乾燥システムであって、家庭や工場等から排出される排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の該放流水および／または該排水浄化施設内における浄化処理工程の中間処理水を熱源として自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行うことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、該蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって、放流水と分離された汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、を備える。
【００１０】
前記排水浄化施設では、家庭（住居施設）、工場、商店、オフィスビル、農地等のように、水の使用に伴い排水が生じる場所から送られてくる排水の浄化を行う。当該浄化により排水は汚泥と放流水とに分離され、このうち放流水については所定の適正な処理を経て河川等への放流が行われる。この浄化に関する技術としては、例えば国や地方公共団体で決められた放流水の水質基準を満たすように行われるエアレーション等の従来技術が採用できる。ここで、排水浄化施設からの放流水の温度は、排出先の河川の水温等と比べても比較的高温である。これは、排水浄化施設に排水が受け入れられた時点で、その排水には所定の場所で温水として使用される等の使用形態による。この放流水の高温化の傾向は近年特に顕著であり、主に生活水準の向上や工業の発展が要因と考えられる。
【００１１】
そこで、本発明に係る汚泥乾燥システムは、排水浄化施設内での浄化処理工程の中間処理水や該排水が浄化された後の放流水の有する熱エネルギーに着目した汚泥乾燥処理を行う。ここで排水浄化施設内の中間処理水としては、浄化の何れかの段階において熱源として利用できる状態にあるものであれば採用が可能である。たとえば、エアレーション等のある程度浄化工程を経て処理されたものなどが採用できる。好ましくは、汚泥乾燥システムに対して化学的に悪影響を及ぼさない中間処理水が好ましい。また、排水に含まれる水分量をある程度減らし汚泥を生成することで、後に行われる乾燥汚泥の生成を容易にさせる。この汚泥の生成は従来の排水浄化施設で行われている濃縮工程や脱水工程によって実現されてもよく、またそれ以外の処理であって、汚泥の乾燥を行うのに好ましい該乾燥のための前処理によって実現されてもよい。
【００１２】
また、蒸気発生部は、上述したように放流水の有する熱エネルギーを利用して蒸気を生成する。この蒸気発生部は、その中に循環する冷媒を有し、この冷媒と放流水との間で直接または間接的に熱交換が行われることで、熱媒を介した蒸気発生を行う。より具体的には、蒸気発生部は、内部に循環冷媒を有し熱交換が可能なヒートポンプ装置と、該ヒートポンプ装置によって回収された熱エネルギーで発生した蒸気を圧縮する装置とを有してもよい。このような構成により、放流前の放流水が１０度前後の温度であっても、そこに存在する熱エネルギーを凝縮して蒸気を生成することが可能となる。
【００１３】
そして、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を利用して、汚泥の乾燥が行われる。この蒸気を利用することで効率的な乾燥汚泥の生成が実現できる。このように本発明に係る汚泥乾燥システムによれば、排水浄化施設内の中間処理水や排水浄化により生成さ
れる放流水の有する熱エネルギーを蒸気の形で集約し、それを汚泥の乾燥に利用することで、いわば排水浄化施設内である程度閉じた形で乾燥汚泥の生成が可能となる。その結果、排水浄化施設から放流される放流水の温度を下げることが可能になり、放流先の河川等に対する環境負荷を軽減することができる。また、汚泥処理として放流水や中間処理水から得た熱エネルギーを利用した乾燥汚泥の生成が行われることで、やはり環境負荷を軽減することができる。
【００１４】
ここで、前記汚泥乾燥システムにおいて、前記乾燥部は、前記供給された蒸気の一部であって汚泥の乾燥のために用いられた後の蒸気が凝縮した凝縮水を排出する場合、前記蒸気発生部は、前記放流水および／または前記中間処理水に加えて前記乾燥部によって排出された前記凝縮水の保有熱量を直接熱回収または間接的熱回収を行うことで、熱源として蒸気を発生させるように構成してもよい。すなわち、乾燥部で乾燥汚泥の生成のために供給される蒸気から発生した凝縮水をそのままシステム外に捨てるのではなく、蒸気発生部による蒸気発生のためにシステム内で再び有効利用するものである。これにより、蒸気発生部での蒸気を効率よく発生させることができる。
【００１５】
また、蒸気発生部は、前記乾燥部における汚泥の乾燥工程で発生した排気の保有熱量を、熱交換にて回収した乾燥熱排温水の保有熱量を、直接熱回収または間接的熱回収を行うことで熱源として、蒸気を発生させるように構成してもよい。すなわち、いままでなかなか使用されずにいた100℃以下の低温の排温水についても、ヒートポンプ装置等を含む蒸
気発生部で熱回収することにより、再び蒸気として有効利用することが可能となる。
【００１６】
また前記排水浄化施設には、汚泥を焼却する汚泥焼却装置が備えられている場合がある。そして、該汚泥焼却装置によって前記汚泥の焼却が行われるときに該汚泥焼却装置から排出される排気の熱量を熱交換器で回収した焼却熱排温水を排出する。このような場合には、前記蒸気発生部は、前記放流水および／または前記中間処理水に加えて該汚泥焼却装置から排出される前記焼却熱排温水を直接熱回収または間接的熱交換で回収を行うことで、熱源として蒸気を発生させてもよい。すなわち、汚泥の減容化処理のために汚泥焼却装置によってその焼却が行われる場合、そこで発生する焼却熱排温水の熱エネルギーをそのままシステム外に捨てるのではなく、蒸気発生部による蒸気発生のためにシステム内で再び有効利用するものである。これにより、蒸気発生部での蒸気を効率よく発生させることができる。さらには放流先の河川の温度より高温の放流水の放流による環境負荷と同質の排出される燃焼熱による環境への影響も抑制することが可能となる。特に、実際の汚泥焼却装置によって発生する燃焼熱量は比較的に大きいため、その焼却熱の有効利用は環境保護の側面からも意義がある。
【００１７】
ここで、上記汚泥乾燥システムにおいて、前記乾燥部は、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を用いて汚泥の一部を乾燥することで、前記汚泥焼却装置で使用され該汚泥を焼却するための燃料となる前記乾燥汚泥を生成するようにしてもよい。乾燥部によって生成された乾燥汚泥は、それに含まれる有機分によって有用な燃料資源とも為りうる。そこで、その乾燥汚泥を燃料に利用して排水浄化施設で生じる汚泥の燃焼処理を行うことで、当該排水浄化施設内である程度閉じた形で汚泥の処理が実現できる。このような構成によれば、新たに汚泥焼却のための化石燃料を大量に使用することなく、施設内で生じる汚泥の焼却減容化処理が実現可能であり、さらには、この燃料としての乾燥汚泥は従来から燃料として使用される化石燃料とは異なり炭酸ガスの排出にはカウントされないいわゆるカーボンフリーとして扱われるため、排水浄化施設としても好適な燃料と言える。
【００１８】
なお、ここで着目すべきは、本発明に係る汚泥乾燥システムで生成される、この燃料としての乾燥汚泥は、上記蒸気発生部によって発生させられた蒸気、すなわち排水浄化施設内で生み出された熱源を元に生成された点である。従来まではただ河川等の外部に放流さ
れていた放流水や該排水浄化施設内の中間処理水が有する熱エネルギーを、蒸気発生部を介して回収し、それを汚泥の燃焼装置での燃料に循環利用することは、従来までの排水浄化施設では何ら開示されていない構成であり、また上述した環境負荷の軽減効果は見逃すことができないものである。なお、上記乾燥汚泥は、汚泥を焼却する汚泥焼却装置に利用するだけでなく、燃料を必要とする様々な施設、例えば排水の排出源でもある工場における熱源として使用することも可能である。
【００１９】
また、上述までの汚泥乾燥システムにおいて、前記排水浄化施設は、家庭排水と工場排水の少なくとも一方を集約してその浄化を行う排水浄化施設であるか、又は工場施設内に設けられ該工場施設からの工場排水を浄化する工場内排水浄化施設であってもよい。この他、汚泥を含む排水の排出源である様々な施設に対して、本発明に係る汚泥乾燥システムは有意義に適用できる。
【００２０】
また、上述した技術的思想に基づいて、本発明を排水浄化施設で生じる汚泥を乾燥させるための制御装置、もしくは該制御装置で制御を行うためのプログラムの側面から捉えることも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
排水浄化施設で生じる汚泥と放流水とを処理する上で、環境面での負荷を可及的に軽減し、該汚泥の乾燥を行う汚泥乾燥システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】排水浄化施設の代表的フロー
【図２】本発明に係る汚泥乾燥システムを有する排水浄化施設を中心としたフロー
【図３】本発明に係る汚泥乾燥システムの凝縮水の熱エネルギー回収フロー
【図４】本発明に係る汚泥乾燥システムの乾燥熱排温水の熱エネルギー回収フロ
【図５】本発明に係る汚泥乾燥システムの焼却熱排温水の熱エネルギー回収フロー
【図６】汚泥焼却装置の概略構成
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る汚泥乾燥システムの実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１に排水処理施設における代表的な標準活性汚泥法の処理の流れを示す。なお、図１に含まれる汚泥乾燥システム９が本発明に係るシステムである。ここで、排水処理施設１に流入する排水の主なものとしては、家庭等の住居施設から排出される生活排水２と工場から排出される工場排水３がある。流入した排水は、最初沈殿池４内でそこに含まれる汚泥の最初の沈殿が行われる。そして、最初沈殿池４での上澄みが次のエアレーションタンク５に送られ、いわゆるエアレーションによる浄化が行われる。一方で、最初沈殿池４での残渣物は、一般には固形分を1.0〜2.0重量％程度含む汚泥となる。エアレーションタンク５によってエアレーション処理が行われると、更に最終沈殿池６に送られ、そこでも汚泥の沈殿が行われる。この最終沈殿池６での残渣物は、一般に固形分を1.0重量％程度含
む汚泥となる。これらの汚泥は濃縮工程や脱水工程などの処理を経た後、汚泥８として汚泥乾燥システム９に送られる。また、最終沈殿池６での上澄みは、国等が定めた河川放流のための放流水の放流基準を満たすように所定の適切な処理が施された上で、放流施設７から河川への放流が実行されることになる。
【００２５】
このように排水浄化施設１には工場や住居施設で利用された後の水、すなわち排水が集約されてくる。ここで工場排水３については、工場での生産活動に供されたことで、その水温は比較的高温となる傾向がある。また生活排水についても、住居施設での温水として
の利用等によって、その水温も比較的高温となる傾向がある。結果的に、排水浄化施設１に集約される排水の温度も比較的高くなり、特に工場や住居施設が密集する都市部や、工業化が進む近年においてはその傾向がより顕著になっている。
【００２６】
排水浄化施設１では、エアレーション等を実施することで排水の浄化が行われるが、これらエアレーションによって排水温度は大きく変動しない。流入する工場排水や生活排水の水温の上昇が、最終的に河川に放流される放流水の温度上昇に影響を与える傾向がある。特に、都市部では人口の集中により、また工場が設立されている地域ではそこでの工業活動により河川への放流水温度の上昇が顕著となる。例えば、東京都心部の排水浄化施設から河川に放流される放流水の水温については、季節による変動はあるものの直近の約40年間においては排水温度が5.5度程度上昇しているという測定結果も得られており、特に1990年代以降での放流水温度の上昇は顕著である。このような水温が上昇した排水が結果
的に河川に放流されると河川の水温が上昇することになるため、河川を中心として海洋や湖沼の生態系に与える影響は深刻である。
【００２７】
そこで、図２に示す排水浄化施設１には本発明に係る汚泥乾燥システム９が設けられており、汚泥乾燥システム９により上述の最終沈殿池６から放流施設７に送られ河川に放流される前の放流水が有する熱エネルギーの熱回収が行われ、その回収熱を利用して、排水浄化施設１で集約された汚泥の乾燥処理が行われる。汚泥乾燥システム９に搭載される乾燥部１０では、上記沈殿池やエアレーション施設によって排水から汚泥が取り除かれた状態の放流水が有する熱エネルギーを放流施設７によって外部（河川）に放流される前に抽出して、それを利用することで汚泥の乾燥を行う。図２に示すように、汚泥乾燥システム９内の蒸気発生部１１によって、放流水の熱エネルギーが直接または間接的に熱回収される。具体的には、この蒸気発生部１１は、熱源となる放流水（10℃以上）を取り込み、その内部の循環冷媒を圧縮および減圧を繰り返すヒートポンプシステムによって、放流水と冷媒との間で直接または間接的に熱交換を行い、結果的に蒸気を発生させる。
【００２８】
そして、蒸気発生部１１によって発生させられた蒸気は乾燥部１０に送られ、そこで汚泥８の乾燥のためのエネルギー源として利用される。なお、乾燥部１１に供給される蒸気の好ましい仕様は、ゲージ圧力で0.2MPa以上である。このように蒸気発生部１１で生成される蒸気は、その生成のためのエネルギー源を主に放流水とするため、装置全体を駆動するための電力等は蒸気発生部１１内のヒートポンプ冷媒の循環等に使用されるものに限られ、その結果、蒸気発生のために必要とされる外部からの投入エネルギーを抑制することができる。これにより、河川への放流水の温度を低下させることができるとともに、汚泥の乾燥処理に要するエネルギーの一部又は全部を排水浄化施設１内で賄うことが可能になるため汚泥処理に要するコストを低く抑えることができる。
【００２９】
また、上述した乾燥部１０、蒸気発生部１１の各装置の制御および各装置間の制御（汚泥の移動や冷媒の循環、蒸気の生成等）については、汚泥乾燥システム内の汚泥乾燥制御部１３によって実行される。この汚泥乾燥制御部１３は、不図示のＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を含む汚泥乾燥システム９に設けられたコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される。
【００３０】
このような効果を奏する汚泥乾燥システム９のより詳細な構成について、図３から図５に基づいて説明する。図３に示す汚泥乾燥システムでは、乾燥部１０では蒸気発生部１１から供給される蒸気を熱源として汚泥の乾燥が行われる。このとき、供給される全ての蒸気が汚泥の乾燥に有効に供されるのが好ましいが、その一部が乾燥に利用された後に凝縮水として排出されてしまうことになる。この場合、乾燥部１０での乾燥処理を経てもまだ熱エネルギーが残っていることになるため、システム外へそのまま凝縮水を排出してしまうとエネルギーロスになるとともに、外部環境への負荷にもなる。そこでエネルギーの有
効的な利用を図るために、乾燥部１０から排出される凝縮水の熱エネルギーを直接または間接的に熱回収して、蒸気発生部に再循環する。これによりこの凝縮水の有する熱エネルギーの回収が行われることになる。
【００３１】
また図４に示す汚泥乾燥システムでは、上述の放流水および凝縮水の他に、乾燥部にて汚泥の乾燥工程で発生した排気の保有熱量を、熱交換にて回収した乾燥熱排温水の保有熱量を、直接熱回収または間接的熱回収を行うことで熱源として、蒸気を発生させるように構成してもよいことを示している。すなわち、いままでなかなか使用されずにいた100℃
以下の低温の排温水についても、蒸気発生部１１のヒートポンプシステム装置で熱回収することにより、再び蒸気として有効利用することが可能になる。具体的には、熱交換器によって生み出された乾燥熱排温水は放流前の放流水に加えられ、もしくは直接蒸気発生部１１に供給されて、該蒸気発生部による蒸気発生が行われる。
【００３２】
また図５に示す汚泥乾燥システム９では、生成された汚泥のうち一部が汚泥焼却装置１２に送られて焼却処理される。そして残りの汚泥については、同様に汚泥乾燥システム９に送られて乾燥汚泥とされる。その後、生成された乾燥汚泥は、汚泥焼却装置１２に送られて汚泥を焼却するための燃料として使用されることになる。脱水処理後の汚泥８は、その約８割が水分であるが、図５に示すように、汚泥焼却装置１２に供給される汚泥と乾燥汚泥の比率を適切に調整すれば、汚泥の焼却処理を、排水浄化施設１内で完結することも可能である。
【００３３】
ここで、汚泥焼却装置１２の詳細な構造を図６に基づいて説明する。汚泥焼却装置１２には、汚泥の焼却処理を行うための燃焼炉１４が設けられている。ここに上述したように汚泥と乾燥汚泥が運び込まれ、それらの焼却が行われる。そして、該燃焼によって生じる排ガスは、燃焼炉１４を経て、第一予熱装置１５、第二予熱装置１６、サイクロン装置１７、集塵機１８、スクラバー１９、排煙装置２０へ流れて、最終的に清浄な空気として大気中に放出される。
【００３４】
第一予熱装置１５は、排ガス通路を流れる排ガスの熱を利用して、燃焼炉１４での燃焼を良好な状態にするために該燃焼炉の燃焼空気の予熱を行うものである。また、第二予熱装置１６は、最終的に清浄化された排ガスを大気中に放出する際に、排ガス中に含まれる水分が凝結し白煙を形成しないように排煙装置２０での排ガスの再加熱を行うものである。第二予熱装置１６の下流側に設けられたサイクロン装置１７は、その内部で発生させたサイクロンによる遠心力を利用して、排ガスから焼却灰を分離除去する。なお、分離除去された焼却灰は、外部にいたずらに放出されないよう適切な処理が行われる。また、サイクロン装置１７の下流側に設けられた集塵機１８は、サイクロン装置１７で除去しきれなかった更に細かい粒子状物質（PM）等を除去する。
【００３５】
その後、排ガスはスクラバー１９に送られ、そこでスクラバー水が供給されて、排ガスが大気放出の基準を満たす状態にされ、排煙装置２０から大気放出される。ここで、スクラバー１９においては、第一予熱装置１５、第二予熱装置１６、サイクロン装置１７、集塵機１８を経た排ガスが送られてくるが、この時点でも排ガスはある程度の温度を有している。そこで、スクラバー１９で発生する焼却熱排温水を汚泥乾燥システム９内の蒸気発生部の熱エネルギー源として戻す（図５を参照）。すなわち、焼却熱排温水が有する熱エネルギーが、乾燥部１０で乾燥汚泥を生成するための熱源となる蒸気の生成に有効的に利用される構成を採用する。
【００３６】
このように汚泥、乾燥汚泥の焼却によって生じた燃焼熱を、蒸気発生部１１を介して再び乾燥汚泥の生成に利用することで、排水浄化施設１における熱エネルギーの有効利用することが可能となる。また、図５に示すように、汚泥焼却装置１２においては乾燥部１０
で乾燥汚泥を生成する際に生じる臭気も含めて汚泥焼却装置１２に送られるようにすることで該臭気による悪臭の問題を回避できる。
【００３７】
このようにいままでなかなか回収できなかった排水浄化施設で発生する低温排熱に対して、汚泥乾燥システム９が備える蒸気発生部１１のヒートポンプシステム装置により熱エネルギーを有効に回収し、回収された熱エネルギーを乾燥部１０の熱源とすることで、汚泥を乾燥し乾燥汚泥を生成することが、排水浄化施設１内で完結することも可能となる。すなわち、汚泥の乾燥を外部から運搬してくる化石燃料に完全に依存せずとも実現することができるため、環境への負荷を軽減することが可能である。また、河川への放流水については、蒸気発生部１１での熱回収によりその水温が低下することになるため、河川等の温暖化を防止することができる。なお、出願人の試算によれば、全国の下水処理場に本システムが導入された場合、下水処理場からの河川への放流水を平均で2.2℃前後低くする
ことができると考えられる。
【００３８】
そして、汚泥乾燥システム９を経て生成された乾燥汚泥は、最終的に処分される場所へ運搬されたり、排水浄化施設外の工場の燃料として使用されたりしてもよい。乾燥汚泥となることで上述した含有水分量(32000ｔ／日)が無くなるため乾燥汚泥の重量は小さくな
り、以て運搬コストを抑制することができる。また、当該乾燥汚泥が工場で使用される場合には、乾燥汚泥は化石燃料に該当せず炭酸ガスの排出にはカウントされないカーボンフリーの燃料であるから、工場運営の面でも環境負荷の面でも有効な燃料である。なお、仮に乾燥汚泥中の水分量が０重量％とすると、汚泥乾燥システム９生成される乾燥汚泥は、8000ｔ／日になる。そして、生成される乾燥汚泥の熱量は概ね2000〜5000kcal/kgである
ので、上記汚泥乾燥システム９で生成される乾燥汚泥は有用な熱源であることは容易に理解できる。また、乾燥汚泥の臭気や長期保存不可の観点から、上述の乾燥汚泥を炭化処理して、炭化汚泥として利用することも考えられる。
【００３９】
なお、上述までの実施例においては、蒸気発生部１１は外部に放流される前の放流水との間で熱交換を行いそれにより蒸気の生成を行ったが、その形態に代えて排水浄化施設１内に存在する浄化工程での中間処理水との間で熱交換を行うようにしてもよい。すなわち、汚泥８と分離される前の、完全な浄化処理が完了する前の中間処理水と熱交換を行っても、放流水と熱交換を行う場合と同様に、乾燥汚泥を生成するために必要な熱エネルギーを回収することが可能である。もちろん、放流水と排水浄化施設内の中間処理水の両者との間で熱交換を行っても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・排水浄化施設
２・・・生活排水
３・・・工場排水
４・・・最初沈殿池
５・・・エアレーションタンク
６・・・最終沈殿池
７・・・放流施設
８・・・汚泥
９・・・汚泥乾燥システム
１０・・・乾燥部
１１・・・蒸気発生部
１２・・・汚泥焼却装置
１３・・・汚泥乾燥システム制御部
１４・・・燃焼炉
１５・・・第一予熱装置
１６・・・第二予熱装置
１７・・・サイクロン装置
１８・・・集塵機
１９・・・スクラバー
２０・・・排煙装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭や工場等から排出される排水に含まれる汚泥を集約し、それを乾燥させる汚泥乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生活下水または産業排水処理場での残渣物として生じる汚泥の処理は、衛生環境面からも極めて重要な問題となっている。特に産業の発展や生活水準の向上にともなってこの汚泥量は増加する傾向にあり、人口や工場が集中する都市部では早急の対応が求められている。大量の汚泥が集約されるとそこに含まれるアンモニアガス等による悪臭の問題が顕著となる。これに対応すべく、汚泥を嫌気性消臭、好気性消臭する技術や、汚泥の乾燥に使用した空気に対して、冷却・除湿および加熱処理を行い再び汚泥の乾燥に循環的に利用する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また汚泥から発生する悪臭を処理する技術として、その悪臭を発生するガスを、ゴミ燃焼のための燃焼施設に対して燃焼用空気として送る技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。この技術では、該臭気ガスによる燃焼施設の構成材料の腐食を防ぐために、活性炭を利用して燃焼施設に送られるガスから事前に硫黄成分を除去する。これにより汚泥臭気の問題と設備維持の問題の解決を図ろうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７０９９５号公報
【特許文献２】特開平７−１１９９４８号公報
【特許文献３】特開平１１−５７７９５号公報
【特許文献４】特開２０００−５１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生活排水や工場排水を浄化する下水処理場等の排水浄化施設では、排水をエアレーション技術等によって河川等に放流可能な程度に浄化する。そして、排水の残渣物は汚泥として適切な処理がされるとともに、浄化された水は河川等に放流されることになる。ここで、排水浄化施設からの放流水の温度は、当該浄化施設に至った過程で得た熱エネルギー、すなわち家庭や工場等での温水としての使用形態等の影響を受けて比較的高温である。そして、放流水の量が増加すると、放流先の水温上昇の影響は無視できない程度に大きくなり、例えば河川に棲息する生物の生活環境に大きなダメージを与える等、環境面での配慮が求められる。
【０００６】
一方で、汚泥については含有している水分量も比較的高く、現在、日本全国の下水処理場で発生する脱水処理後の汚泥は、概ね40000ｔ／日である。そのうち水分は32000ｔ／日にも及ぶため、この汚泥を排水浄化施設での汚泥の最終処理状態として、施設外の所定の施設に運搬をしようとすると、搬出費用が極めて高くなる問題が生じる。該搬出の負荷軽減のため排水浄化施設内で乾燥処理や焼却処理を行ったりしているが、乾燥処理や焼却処理を行うにしても燃料（重油等）費用が生じ、コスト負担は軽視できない。さらに燃料の使用により発生する二酸化炭素による環境負荷の増加も避けられず、やはり環境面での配慮が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、排水浄化施設で生じる汚泥と放流水
とを処理する上で、環境面での負荷を可及的に軽減し、該汚泥の乾燥を行う汚泥乾燥システム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】
上記課題を解決すべく、本発明に係る汚泥乾燥システムにおいては、排水浄化施設内の浄化工程での中間処理水や、該排水浄化施設で排水が浄化されそこから放流される放流水が有する熱エネルギーを利用して蒸気を生成し、その蒸気を用いて汚泥を乾燥させる構成とした。このような構成により、汚泥乾燥に要する熱源を排水浄化施設内で準備することが可能となるため、排水浄化施設に起因する環境負荷を可及的に軽減することができる。
【０００９】
詳細には、本発明は、汚泥乾燥システムであって、家庭や工場等から排出される排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の該放流水および／または該排水浄化施設内における浄化処理工程の中間処理水を熱源として自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行うことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、該蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって、放流水と分離された汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、を備える。
【００１０】
前記排水浄化施設では、家庭（住居施設）、工場、商店、オフィスビル、農地等のように、水の使用に伴い排水が生じる場所から送られてくる排水の浄化を行う。当該浄化により排水は汚泥と放流水とに分離され、このうち放流水については所定の適正な処理を経て河川等への放流が行われる。この浄化に関する技術としては、例えば国や地方公共団体で決められた放流水の水質基準を満たすように行われるエアレーション等の従来技術が採用できる。ここで、排水浄化施設からの放流水の温度は、排出先の河川の水温等と比べても比較的高温である。これは、排水浄化施設に排水が受け入れられた時点で、その排水には所定の場所で温水として使用される等の使用形態による。この放流水の高温化の傾向は近年特に顕著であり、主に生活水準の向上や工業の発展が要因と考えられる。
【００１１】
そこで、本発明に係る汚泥乾燥システムは、排水浄化施設内での浄化処理工程の中間処理水や該排水が浄化された後の放流水の有する熱エネルギーに着目した汚泥乾燥処理を行う。ここで排水浄化施設内の中間処理水としては、浄化の何れかの段階において熱源として利用できる状態にあるものであれば採用が可能である。たとえば、エアレーション等のある程度浄化工程を経て処理されたものなどが採用できる。好ましくは、汚泥乾燥システムに対して化学的に悪影響を及ぼさない中間処理水が好ましい。また、排水に含まれる水分量をある程度減らし汚泥を生成することで、後に行われる乾燥汚泥の生成を容易にさせる。この汚泥の生成は従来の排水浄化施設で行われている濃縮工程や脱水工程によって実現されてもよく、またそれ以外の処理であって、汚泥の乾燥を行うのに好ましい該乾燥のための前処理によって実現されてもよい。
【００１２】
また、蒸気発生部は、上述したように放流水の有する熱エネルギーを利用して蒸気を生成する。この蒸気発生部は、その中に循環する冷媒を有し、この冷媒と放流水との間で直接または間接的に熱交換が行われることで、熱媒を介した蒸気発生を行う。より具体的には、蒸気発生部は、内部に循環冷媒を有し熱交換が可能なヒートポンプ装置と、該ヒートポンプ装置によって回収された熱エネルギーで発生した蒸気を圧縮する装置とを有してもよい。このような構成により、放流前の放流水が１０度前後の温度であっても、そこに存在する熱エネルギーを凝縮して蒸気を生成することが可能となる。
【００１３】
そして、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を利用して、汚泥の乾燥が行われる。この蒸気を利用することで効率的な乾燥汚泥の生成が実現できる。このように本発明に係る汚泥乾燥システムによれば、排水浄化施設内の中間処理水や排水浄化により生成さ
れる放流水の有する熱エネルギーを蒸気の形で集約し、それを汚泥の乾燥に利用することで、いわば排水浄化施設内である程度閉じた形で乾燥汚泥の生成が可能となる。その結果、排水浄化施設から放流される放流水の温度を下げることが可能になり、放流先の河川等に対する環境負荷を軽減することができる。また、汚泥処理として放流水や中間処理水から得た熱エネルギーを利用した乾燥汚泥の生成が行われることで、やはり環境負荷を軽減することができる。
【００１４】
ここで、前記汚泥乾燥システムにおいて、前記乾燥部は、前記供給された蒸気の一部であって汚泥の乾燥のために用いられた後の蒸気が凝縮した凝縮水を排出する場合、前記蒸気発生部は、前記放流水および／または前記中間処理水に加えて前記乾燥部によって排出された前記凝縮水の保有熱量を直接熱回収または間接的熱回収を行うことで、熱源として蒸気を発生させるように構成してもよい。すなわち、乾燥部で乾燥汚泥の生成のために供給される蒸気から発生した凝縮水をそのままシステム外に捨てるのではなく、蒸気発生部による蒸気発生のためにシステム内で再び有効利用するものである。これにより、蒸気発生部での蒸気を効率よく発生させることができる。
【００１５】
また、蒸気発生部は、前記乾燥部における汚泥の乾燥工程で発生した排気の保有熱量を、熱交換にて回収した乾燥熱排温水の保有熱量を、直接熱回収または間接的熱回収を行うことで熱源として、蒸気を発生させるように構成してもよい。すなわち、いままでなかなか使用されずにいた100℃以下の低温の排温水についても、ヒートポンプ装置等を含む蒸
気発生部で熱回収することにより、再び蒸気として有効利用することが可能となる。
【００１６】
また前記排水浄化施設には、汚泥を焼却する汚泥焼却装置が備えられている場合がある。そして、該汚泥焼却装置によって前記汚泥の焼却が行われるときに該汚泥焼却装置から排出される排気の熱量を熱交換器で回収した焼却熱排温水を排出する。このような場合には、前記蒸気発生部は、前記放流水および／または前記中間処理水に加えて該汚泥焼却装置から排出される前記焼却熱排温水を直接熱回収または間接的熱交換で回収を行うことで、熱源として蒸気を発生させてもよい。すなわち、汚泥の減容化処理のために汚泥焼却装置によってその焼却が行われる場合、そこで発生する焼却熱排温水の熱エネルギーをそのままシステム外に捨てるのではなく、蒸気発生部による蒸気発生のためにシステム内で再び有効利用するものである。これにより、蒸気発生部での蒸気を効率よく発生させることができる。さらには放流先の河川の温度より高温の放流水の放流による環境負荷と同質の排出される燃焼熱による環境への影響も抑制することが可能となる。特に、実際の汚泥焼却装置によって発生する燃焼熱量は比較的に大きいため、その焼却熱の有効利用は環境保護の側面からも意義がある。
【００１７】
ここで、上記汚泥乾燥システムにおいて、前記乾燥部は、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を用いて汚泥の一部を乾燥することで、前記汚泥焼却装置で使用され該汚泥を焼却するための燃料となる前記乾燥汚泥を生成するようにしてもよい。乾燥部によって生成された乾燥汚泥は、それに含まれる有機分によって有用な燃料資源とも為りうる。そこで、その乾燥汚泥を燃料に利用して排水浄化施設で生じる汚泥の燃焼処理を行うことで、当該排水浄化施設内である程度閉じた形で汚泥の処理が実現できる。このような構成によれば、新たに汚泥焼却のための化石燃料を大量に使用することなく、施設内で生じる汚泥の焼却減容化処理が実現可能であり、さらには、この燃料としての乾燥汚泥は従来から燃料として使用される化石燃料とは異なり炭酸ガスの排出にはカウントされないいわゆるカーボンフリーとして扱われるため、排水浄化施設としても好適な燃料と言える。
【００１８】
なお、ここで着目すべきは、本発明に係る汚泥乾燥システムで生成される、この燃料としての乾燥汚泥は、上記蒸気発生部によって発生させられた蒸気、すなわち排水浄化施設内で生み出された熱源を元に生成された点である。従来まではただ河川等の外部に放流さ
れていた放流水や該排水浄化施設内の中間処理水が有する熱エネルギーを、蒸気発生部を介して回収し、それを汚泥の燃焼装置での燃料に循環利用することは、従来までの排水浄化施設では何ら開示されていない構成であり、また上述した環境負荷の軽減効果は見逃すことができないものである。なお、上記乾燥汚泥は、汚泥を焼却する汚泥焼却装置に利用するだけでなく、燃料を必要とする様々な施設、例えば排水の排出源でもある工場における熱源として使用することも可能である。
【００１９】
また、上述までの汚泥乾燥システムにおいて、前記排水浄化施設は、家庭排水と工場排水の少なくとも一方を集約してその浄化を行う排水浄化施設であるか、又は工場施設内に設けられ該工場施設からの工場排水を浄化する工場内排水浄化施設であってもよい。この他、汚泥を含む排水の排出源である様々な施設に対して、本発明に係る汚泥乾燥システムは有意義に適用できる。
【００２０】
また、上述した技術的思想に基づいて、本発明を排水浄化施設で生じる汚泥を乾燥させるための制御装置、もしくは該制御装置で制御を行うためのプログラムの側面から捉えることも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
排水浄化施設で生じる汚泥と放流水とを処理する上で、環境面での負荷を可及的に軽減し、該汚泥の乾燥を行う汚泥乾燥システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】排水浄化施設の代表的フロー
【図２】本発明に係る汚泥乾燥システムを有する排水浄化施設を中心としたフロー
【図３】本発明に係る汚泥乾燥システムの凝縮水の熱エネルギー回収フロー
【図４】本発明に係る汚泥乾燥システムの乾燥熱排温水の熱エネルギー回収フロ
【図５】本発明に係る汚泥乾燥システムの焼却熱排温水の熱エネルギー回収フロー
【図６】汚泥焼却装置の概略構成
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る汚泥乾燥システムの実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１に排水処理施設における代表的な標準活性汚泥法の処理の流れを示す。なお、図１に含まれる汚泥乾燥システム９が本発明に係るシステムである。ここで、排水処理施設１に流入する排水の主なものとしては、家庭等の住居施設から排出される生活排水２と工場から排出される工場排水３がある。流入した排水は、最初沈殿池４内でそこに含まれる汚泥の最初の沈殿が行われる。そして、最初沈殿池４での上澄みが次のエアレーションタンク５に送られ、いわゆるエアレーションによる浄化が行われる。一方で、最初沈殿池４での残渣物は、一般には固形分を1.0〜2.0重量％程度含む汚泥となる。エアレーションタンク５によってエアレーション処理が行われると、更に最終沈殿池６に送られ、そこでも汚泥の沈殿が行われる。この最終沈殿池６での残渣物は、一般に固形分を1.0重量％程度含
む汚泥となる。これらの汚泥は濃縮工程や脱水工程などの処理を経た後、汚泥８として汚泥乾燥システム９に送られる。また、最終沈殿池６での上澄みは、国等が定めた河川放流のための放流水の放流基準を満たすように所定の適切な処理が施された上で、放流施設７から河川への放流が実行されることになる。
【００２５】
このように排水浄化施設１には工場や住居施設で利用された後の水、すなわち排水が集約されてくる。ここで工場排水３については、工場での生産活動に供されたことで、その水温は比較的高温となる傾向がある。また生活排水についても、住居施設での温水として
の利用等によって、その水温も比較的高温となる傾向がある。結果的に、排水浄化施設１に集約される排水の温度も比較的高くなり、特に工場や住居施設が密集する都市部や、工業化が進む近年においてはその傾向がより顕著になっている。
【００２６】
排水浄化施設１では、エアレーション等を実施することで排水の浄化が行われるが、これらエアレーションによって排水温度は大きく変動しない。流入する工場排水や生活排水の水温の上昇が、最終的に河川に放流される放流水の温度上昇に影響を与える傾向がある。特に、都市部では人口の集中により、また工場が設立されている地域ではそこでの工業活動により河川への放流水温度の上昇が顕著となる。例えば、東京都心部の排水浄化施設から河川に放流される放流水の水温については、季節による変動はあるものの直近の約40年間においては排水温度が5.5度程度上昇しているという測定結果も得られており、特に1990年代以降での放流水温度の上昇は顕著である。このような水温が上昇した排水が結果
的に河川に放流されると河川の水温が上昇することになるため、河川を中心として海洋や湖沼の生態系に与える影響は深刻である。
【００２７】
そこで、図２に示す排水浄化施設１には本発明に係る汚泥乾燥システム９が設けられており、汚泥乾燥システム９により上述の最終沈殿池６から放流施設７に送られ河川に放流される前の放流水が有する熱エネルギーの熱回収が行われ、その回収熱を利用して、排水浄化施設１で集約された汚泥の乾燥処理が行われる。汚泥乾燥システム９に搭載される乾燥部１０では、上記沈殿池やエアレーション施設によって排水から汚泥が取り除かれた状態の放流水が有する熱エネルギーを放流施設７によって外部（河川）に放流される前に抽出して、それを利用することで汚泥の乾燥を行う。図２に示すように、汚泥乾燥システム９内の蒸気発生部１１によって、放流水の熱エネルギーが直接または間接的に熱回収される。具体的には、この蒸気発生部１１は、熱源となる放流水（10℃以上）を取り込み、その内部の循環冷媒を圧縮および減圧を繰り返すヒートポンプシステムによって、放流水と冷媒との間で直接または間接的に熱交換を行い、結果的に蒸気を発生させる。
【００２８】
そして、蒸気発生部１１によって発生させられた蒸気は乾燥部１０に送られ、そこで汚泥８の乾燥のためのエネルギー源として利用される。なお、乾燥部１１に供給される蒸気の好ましい仕様は、ゲージ圧力で0.2MPa以上である。このように蒸気発生部１１で生成される蒸気は、その生成のためのエネルギー源を主に放流水とするため、装置全体を駆動するための電力等は蒸気発生部１１内のヒートポンプ冷媒の循環等に使用されるものに限られ、その結果、蒸気発生のために必要とされる外部からの投入エネルギーを抑制することができる。これにより、河川への放流水の温度を低下させることができるとともに、汚泥の乾燥処理に要するエネルギーの一部又は全部を排水浄化施設１内で賄うことが可能になるため汚泥処理に要するコストを低く抑えることができる。
【００２９】
また、上述した乾燥部１０、蒸気発生部１１の各装置の制御および各装置間の制御（汚泥の移動や冷媒の循環、蒸気の生成等）については、汚泥乾燥システム内の汚泥乾燥制御部１３によって実行される。この汚泥乾燥制御部１３は、不図示のＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を含む汚泥乾燥システム９に設けられたコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される。
【００３０】
このような効果を奏する汚泥乾燥システム９のより詳細な構成について、図３から図５に基づいて説明する。図３に示す汚泥乾燥システムでは、乾燥部１０では蒸気発生部１１から供給される蒸気を熱源として汚泥の乾燥が行われる。このとき、供給される全ての蒸気が汚泥の乾燥に有効に供されるのが好ましいが、その一部が乾燥に利用された後に凝縮水として排出されてしまうことになる。この場合、乾燥部１０での乾燥処理を経てもまだ熱エネルギーが残っていることになるため、システム外へそのまま凝縮水を排出してしまうとエネルギーロスになるとともに、外部環境への負荷にもなる。そこでエネルギーの有
効的な利用を図るために、乾燥部１０から排出される凝縮水の熱エネルギーを直接または間接的に熱回収して、蒸気発生部に再循環する。これによりこの凝縮水の有する熱エネルギーの回収が行われることになる。
【００３１】
また図４に示す汚泥乾燥システムでは、上述の放流水および凝縮水の他に、乾燥部にて汚泥の乾燥工程で発生した排気の保有熱量を、熱交換にて回収した乾燥熱排温水の保有熱量を、直接熱回収または間接的熱回収を行うことで熱源として、蒸気を発生させるように構成してもよいことを示している。すなわち、いままでなかなか使用されずにいた100℃
以下の低温の排温水についても、蒸気発生部１１のヒートポンプシステム装置で熱回収することにより、再び蒸気として有効利用することが可能になる。具体的には、熱交換器によって生み出された乾燥熱排温水は放流前の放流水に加えられ、もしくは直接蒸気発生部１１に供給されて、該蒸気発生部による蒸気発生が行われる。
【００３２】
また図５に示す汚泥乾燥システム９では、生成された汚泥のうち一部が汚泥焼却装置１２に送られて焼却処理される。そして残りの汚泥については、同様に汚泥乾燥システム９に送られて乾燥汚泥とされる。その後、生成された乾燥汚泥は、汚泥焼却装置１２に送られて汚泥を焼却するための燃料として使用されることになる。脱水処理後の汚泥８は、その約８割が水分であるが、図５に示すように、汚泥焼却装置１２に供給される汚泥と乾燥汚泥の比率を適切に調整すれば、汚泥の焼却処理を、排水浄化施設１内で完結することも可能である。
【００３３】
ここで、汚泥焼却装置１２の詳細な構造を図６に基づいて説明する。汚泥焼却装置１２には、汚泥の焼却処理を行うための燃焼炉１４が設けられている。ここに上述したように汚泥と乾燥汚泥が運び込まれ、それらの焼却が行われる。そして、該燃焼によって生じる排ガスは、燃焼炉１４を経て、第一予熱装置１５、第二予熱装置１６、サイクロン装置１７、集塵機１８、スクラバー１９、排煙装置２０へ流れて、最終的に清浄な空気として大気中に放出される。
【００３４】
第一予熱装置１５は、排ガス通路を流れる排ガスの熱を利用して、燃焼炉１４での燃焼を良好な状態にするために該燃焼炉の燃焼空気の予熱を行うものである。また、第二予熱装置１６は、最終的に清浄化された排ガスを大気中に放出する際に、排ガス中に含まれる水分が凝結し白煙を形成しないように排煙装置２０での排ガスの再加熱を行うものである。第二予熱装置１６の下流側に設けられたサイクロン装置１７は、その内部で発生させたサイクロンによる遠心力を利用して、排ガスから焼却灰を分離除去する。なお、分離除去された焼却灰は、外部にいたずらに放出されないよう適切な処理が行われる。また、サイクロン装置１７の下流側に設けられた集塵機１８は、サイクロン装置１７で除去しきれなかった更に細かい粒子状物質（PM）等を除去する。
【００３５】
その後、排ガスはスクラバー１９に送られ、そこでスクラバー水が供給されて、排ガスが大気放出の基準を満たす状態にされ、排煙装置２０から大気放出される。ここで、スクラバー１９においては、第一予熱装置１５、第二予熱装置１６、サイクロン装置１７、集塵機１８を経た排ガスが送られてくるが、この時点でも排ガスはある程度の温度を有している。そこで、スクラバー１９で発生する焼却熱排温水を汚泥乾燥システム９内の蒸気発生部の熱エネルギー源として戻す（図５を参照）。すなわち、焼却熱排温水が有する熱エネルギーが、乾燥部１０で乾燥汚泥を生成するための熱源となる蒸気の生成に有効的に利用される構成を採用する。
【００３６】
このように汚泥、乾燥汚泥の焼却によって生じた燃焼熱を、蒸気発生部１１を介して再び乾燥汚泥の生成に利用することで、排水浄化施設１における熱エネルギーの有効利用することが可能となる。また、図５に示すように、汚泥焼却装置１２においては乾燥部１０
で乾燥汚泥を生成する際に生じる臭気も含めて汚泥焼却装置１２に送られるようにすることで該臭気による悪臭の問題を回避できる。
【００３７】
このようにいままでなかなか回収できなかった排水浄化施設で発生する低温排熱に対して、汚泥乾燥システム９が備える蒸気発生部１１のヒートポンプシステム装置により熱エネルギーを有効に回収し、回収された熱エネルギーを乾燥部１０の熱源とすることで、汚泥を乾燥し乾燥汚泥を生成することが、排水浄化施設１内で完結することも可能となる。すなわち、汚泥の乾燥を外部から運搬してくる化石燃料に完全に依存せずとも実現することができるため、環境への負荷を軽減することが可能である。また、河川への放流水については、蒸気発生部１１での熱回収によりその水温が低下することになるため、河川等の温暖化を防止することができる。なお、出願人の試算によれば、全国の下水処理場に本システムが導入された場合、下水処理場からの河川への放流水を平均で2.2℃前後低くする
ことができると考えられる。
【００３８】
そして、汚泥乾燥システム９を経て生成された乾燥汚泥は、最終的に処分される場所へ運搬されたり、排水浄化施設外の工場の燃料として使用されたりしてもよい。乾燥汚泥となることで上述した含有水分量(32000ｔ／日)が無くなるため乾燥汚泥の重量は小さくな
り、以て運搬コストを抑制することができる。また、当該乾燥汚泥が工場で使用される場合には、乾燥汚泥は化石燃料に該当せず炭酸ガスの排出にはカウントされないカーボンフリーの燃料であるから、工場運営の面でも環境負荷の面でも有効な燃料である。なお、仮に乾燥汚泥中の水分量が０重量％とすると、汚泥乾燥システム９生成される乾燥汚泥は、8000ｔ／日になる。そして、生成される乾燥汚泥の熱量は概ね2000〜5000kcal/kgである
ので、上記汚泥乾燥システム９で生成される乾燥汚泥は有用な熱源であることは容易に理解できる。また、乾燥汚泥の臭気や長期保存不可の観点から、上述の乾燥汚泥を炭化処理して、炭化汚泥として利用することも考えられる。
【００３９】
なお、上述までの実施例においては、蒸気発生部１１は外部に放流される前の放流水との間で熱交換を行いそれにより蒸気の生成を行ったが、その形態に代えて排水浄化施設１内に存在する浄化工程での中間処理水との間で熱交換を行うようにしてもよい。すなわち、汚泥８と分離される前の、完全な浄化処理が完了する前の中間処理水と熱交換を行っても、放流水と熱交換を行う場合と同様に、乾燥汚泥を生成するために必要な熱エネルギーを回収することが可能である。もちろん、放流水と排水浄化施設内の中間処理水の両者との間で熱交換を行っても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・排水浄化施設
２・・・生活排水
３・・・工場排水
４・・・最初沈殿池
５・・・エアレーションタンク
６・・・最終沈殿池
７・・・放流施設
８・・・汚泥
９・・・汚泥乾燥システム
１０・・・乾燥部
１１・・・蒸気発生部
１２・・・汚泥焼却装置
１３・・・汚泥乾燥システム制御部
１４・・・燃焼炉
１５・・・第一予熱装置
１６・・・第二予熱装置
１７・・・サイクロン装置
１８・・・集塵機
１９・・・スクラバー
２０・・・排煙装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭や工場等から排出される排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の該放流水および／または該排水浄化施設内における中間処理水を熱源として自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行うことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、
前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって前記放流水と分離された前記汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、
を備える、汚泥乾燥システム。
【請求項２】
前記蒸気発生部は、前記乾燥部において前記供給された蒸気が前記汚泥乾燥のために用いられた後に排出される凝縮水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項３】
前記蒸気発生部は、前記乾燥部における前記汚泥の乾燥工程で発生した排気の熱量を熱交換にて回収した乾燥熱排温水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１または請求項２に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項４】
前記排水浄化施設が汚泥焼却装置を備えている場合、前記蒸気発生部は、該汚泥焼却装置から排出される排気の熱量を熱交換器で回収した焼却熱排温水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項５】
前記乾燥部は、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を用いて前記放流水と分離された前記汚泥の一部を乾燥することで、前記汚泥焼却装置で使用される汚泥焼却のための燃料となる前記乾燥汚泥を生成する、
請求項４に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項６】
前記排水浄化施設は、家庭排水と工場排水の少なくとも一方を集約してその浄化を行う排水浄化施設であるか、又は工場施設内に設けられ該工場施設からの工場排水を浄化する工場内排水浄化施設である、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項１】
家庭や工場等から排出される排水を、汚泥と外部に放流可能な程度に浄化された放流水とに分離して該排水の浄化を行う排水浄化施設において、外部に放流する前の該放流水および／または該排水浄化施設内における中間処理水を熱源として自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行うことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、
前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気が供給され、該供給された蒸気によって前記放流水と分離された前記汚泥を乾燥することで、乾燥汚泥を生成する乾燥部と、
を備える、汚泥乾燥システム。
【請求項２】
前記蒸気発生部は、前記乾燥部において前記供給された蒸気が前記汚泥乾燥のために用いられた後に排出される凝縮水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項３】
前記蒸気発生部は、前記乾燥部における前記汚泥の乾燥工程で発生した排気の熱量を熱交換にて回収した乾燥熱排温水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１または請求項２に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項４】
前記排水浄化施設が汚泥焼却装置を備えている場合、前記蒸気発生部は、該汚泥焼却装置から排出される排気の熱量を熱交換器で回収した焼却熱排温水を前記放流水および／または前記中間処理水に加えて熱源とし、自己が有する内部循環する冷媒を介して直接または間接的に熱交換を行い蒸気を発生させる、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項５】
前記乾燥部は、前記蒸気発生部によって発生させられた蒸気を用いて前記放流水と分離された前記汚泥の一部を乾燥することで、前記汚泥焼却装置で使用される汚泥焼却のための燃料となる前記乾燥汚泥を生成する、
請求項４に記載の汚泥乾燥システム。
【請求項６】
前記排水浄化施設は、家庭排水と工場排水の少なくとも一方を集約してその浄化を行う排水浄化施設であるか、又は工場施設内に設けられ該工場施設からの工場排水を浄化する工場内排水浄化施設である、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の汚泥乾燥システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４７１１１（Ｐ２０１０−２４７１１１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１００９５０（Ｐ２００９−１００９５０）
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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