汚泥脱水システム
【課題】火力発電所で排出された排水中の汚泥を効率よく処理する。
【解決手段】本発明の汚泥脱水システムは、火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部（６０）と、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部（７０）と、スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部（９０）とを備える。前記スラリー化部は、伝熱性を有する伝熱配管と、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、前記伝熱配管の内部が前記汚泥が移動する移動空間となる。
【解決手段】本発明の汚泥脱水システムは、火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部（６０）と、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部（７０）と、スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部（９０）とを備える。前記スラリー化部は、伝熱性を有する伝熱配管と、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、前記伝熱配管の内部が前記汚泥が移動する移動空間となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥脱水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
主として汚泥を加熱による水熱処理で改質し、改質された汚泥を冷却し、冷却された汚泥をろ過脱水する汚泥処理方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４３２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
火力発電所においては、排煙脱硫装置排水、配管洗浄排水、灰処理排水といった様々な工業排水が常時大量に排出される。これらの排水には、多量の汚泥が含まれているので、効率のよい汚泥処理システムが望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、火力発電所で排出された排水中の汚泥を効率よく処理することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明の汚泥脱水システムは、火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部と、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部と、スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部とを備えた汚泥脱水システムであって、前記スラリー化部は、伝熱性を有する伝熱配管と、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、前記伝熱配管の内部が、前記汚泥が移動する移動空間となることを特徴とする。
この汚泥脱水システムによれば、加熱機構によって伝熱配管が加熱されると、移動空間を移動している汚泥も加熱され、水熱反応によってスラリー化される。このように、伝熱配管を移動している過程で汚泥をスラリー化できるので、連続処理が可能となる。その結果、汚泥を効率よく脱水処理できる。また、汚泥の加熱度合いは、伝熱配管及び加熱機構の長さと汚泥の移動速度とで規定でき、スラリー化の際における圧力は、汚泥の量と移動空間の大きさとで規定できる。このため、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【０００６】
上記システムにおいて、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を脱水し、脱水後の前記汚泥を前記スラリー化部に供給する事前脱水部を、さらに有することが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、事前脱水した汚泥をスラリー化部でスラリー化するので、スラリー化に要するエネルギーを抑制できる。
【０００７】
上記システムにおいて、前記加熱機構は、前記伝熱配管が挿入される空間を内側に区画し、挿入された伝熱配管との間に形成される加熱空間に加熱用蒸気を導入することで、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱配管を含むことが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、火力発電所の各所に存在する加熱された状態の蒸気を、加熱用蒸気として用いることができるので、熱源を容易に取得できる。
【０００８】
上記システムにおいて、前記加熱配管は、前記加熱用蒸気の入口と出口を有し、前記伝熱配管の延長方向に並んだ状態で複数設けられていることが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、加熱用蒸気の入口と出口の接続態様に応じて、加熱温度を細かく調整できる。これにより、スラリー化する際の処理を最適化できる。
【０００９】
上記システムにおいて、前記加熱機構は、前記移動空間における前記汚泥の温度が２１０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することが好ましい。さらに、１３０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、火力発電所で排出された排水中の汚泥を効率よく処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】火力発電所における排水処理設備を説明する図である。
【図２】汚泥の脱水処理設備を説明する図である。
【図３】（ａ）はスラリー化部の構成を説明する断面図である。（ｂ）はスラリー化部における加熱用蒸気の温度勾配を説明する図である。
【図４】スラリー化温度と処理結果の関係を説明する図である。
【図５】事前脱水部を備えた脱水処理設備を説明する図である。
【図６】図５の実施形態に対応する、スラリー化温度と処理結果の関係を説明する図である。
【図７】複数の加熱配管を備えた実施形態を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ接続態様のバリエーションを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜排水処理施設について＞
図１に例示するように、火力発電所の排水処理施設は、ＮＳ分解部１０と、フッ素処理部２０と、窒素処理部３０と、重金属処理部４０と、ＣＯＤ処理部５０と、汚泥濃縮部６０を有する。
【００１４】
ＮＳ分解部１０は、生物学的な窒素除去プロセスでは除去が困難な窒素−硫黄化合物（ＮＳ化合物）を分解し、窒素成分をガス化して除去する部分である。このＮＳ分解部１０は、ＮＳ分解槽１１と貯水槽１２とを有する。ＮＳ分解槽１１には、火力発電所で排出された排水が供給される。例えば、排煙脱硫装置排水、配管洗浄排水、灰処理排水といった各種の排水が供給される。このＮＳ分解槽１１では、排水中に含まれるＮＳ化合物を硫酸酸性下で強熱することで、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）と硫酸イオン（ＳＯ４−）とに分解する。そして、この分解物に亜硝酸を反応させることで窒素ガスを発生させる。貯水槽１２は、ＮＳ分解槽１１で分解処理された後の排水を貯留する部分であり、エアレーションによって窒素ガスを大気放出させる。貯水槽１２に貯められた排水は、ポンプ１３によってフッ素処理部２０に供給される。
【００１５】
フッ素処理部２０は、ＮＳ分解部１０で処理された排水に含まれるフッ素を除去する部分である。このフッ素処理部２０は、フッ素処理槽２１と、第１沈殿槽２２とを有する。フッ素処理槽２１では、凝集剤を添加することで、フッ素を、排水中のマグネシウムや硫酸アルミニウムともに水酸化物として共沈させ、除去する。第１沈殿槽２２は、フッ素処理部２０で生成された水酸化物等を沈殿させ、汚泥として取り出す部分である。フッ素をマグネシウムや硫酸アルミニウムと共沈させているので、この汚泥は無機成分を多く含んでいる。そして、取り出された汚泥は、汚泥濃縮部６０に送出される。
【００１６】
窒素処理部３０は、排水に含まれる窒素を生物的に除去する部分である。この窒素処理部３０は、第１中継槽３１と、窒素処理槽３２と、第２沈殿槽３３とを有する。第１中継槽３１は、第１沈殿槽２２からの排水を一時的に貯留する部分である。第１中継槽３１に貯留された排水は、ポンプ３４によって窒素処理槽３２に送られる。窒素処理槽３２は、上流側から下流側に向けて、好気性菌処理室３２ａ、嫌気性菌処理室３２ｂ、窒素排出室３２ｃに区切られている。好気性菌処理室３２ａでは、排水の活性汚泥中に生息している好気性菌（亜硝酸菌，硝酸菌）をエアレーションによって活性化する。これにより、アンモニウム塩や有機態窒素を亜硝酸塩や硝酸塩となるまで酸化する。嫌気性菌処理室３２ｂには、好気性菌処理室３２ａで処理された後の排水が供給される。この嫌気性菌処理室３２ｂには、水中ポンプが配置されており、貯留された排水が嫌気性の状態で攪拌される。そして、嫌気性菌処理室３２ｂでは、活性汚泥中に生息している嫌気性菌（脱窒菌）により、亜硝酸塩や硝酸塩を窒素ガスとなるまで還元する。なお、嫌気性菌を安定的に生息させるため、この嫌気性菌処理室３２ｂには、嫌気性菌用の栄養剤が投入される。窒素排出室３２ｃには、嫌気性菌処理室３２ｂで処理された後の排水が供給される。この窒素排出室３２ｃでは、エアレーションによって窒素ガスを大気放出させる。第２沈殿槽３３は、窒素排出室３２ｃで処理された後の排水に含まれる汚泥を沈殿によって取り出す部分である。取り出された汚泥は、汚泥濃縮部６０に送出される。
【００１７】
重金属処理部４０は、排水中に含まれる重金属を除去する部分である。この重金属処理部４０は、第２中継槽４１と、重金属処理槽４２と、第３沈殿槽４３とを有する。第２中継槽４１は、第２沈殿槽３３からの排水を一時的に貯留する部分である。第２中継槽４１に貯留された排水は、ポンプ４４によって重金属処理槽４２に送られる。重金属処理槽４２では、水酸化ナトリウム等のアルカリ薬品を排水に投入することで、重金属を水酸化物にして沈殿させる。アルカリ薬品の投入により、排水のｐＨは１０〜１１程度になる。なお、本実施形態では、沈殿物の回収を容易にする目的で、アルカリ薬品に加えて凝集剤も加えている。第３沈殿槽４３は、重金属処理槽４２で処理された後の排水に含まれる水酸化物を取り出す部分である。取り出された水酸化物は、フッ素処理槽２１に送出される。
【００１８】
ＣＯＤ処理部５０は、重金属処理部４０で処理された後の排水に含まれるＣＯＤ成分（有機物）を除去する部分である。このＣＯＤ処理部５０は、調整槽５１と、砂濾過塔５２と、ＣＯＤ吸着塔５３と、中和槽５４とを有する。調整槽５１は、重金属処理部４０からの排水のｐＨを貯留する部分であり、ｐＨ調整剤が投入される。ｐＨ調整剤の投入により、排水のｐＨは３〜４程度の酸性を呈する。調整槽５１に貯留された排水は、ポンプ５５によって砂濾過塔５２に送られる。砂濾過塔５２では、調整槽５１でｐＨが調整された後の排水が砂中を流下し、不要な固形分が濾別される。砂濾過塔５２で濾過された排水はＣＯＤ吸着塔５３に供給される。ＣＯＤ吸着塔５３では、通水された排水に含まれるＣＯＤ成分が、塔内に配置されたＣＯＤ吸着樹脂（図示せず）に吸着される。これにより、ＣＯＤ成分が排水から除去される。ＣＯＤ成分が除去された排水は、中和槽５４に供給される。中和槽５４は排水を中和する部分である。このため、中和槽５４では中和用のｐＨ処理剤が投入され、排水のｐＨが７程度に調整される。そして、中和処理された廃水は、施設外に放流される。
【００１９】
汚泥濃縮部６０は、フッ素処理部２０や窒素処理部３０にて、排水から分離された汚泥を濃縮する部分であり、汚泥を濃縮する濃縮部に相当する。この汚泥濃縮部６０は、濃縮用沈殿槽６１を備えている。濃縮用沈殿槽６１で静置することで汚泥が沈殿し、汚泥が濃縮される。そして、沈殿した汚泥は、濃縮用沈殿槽６１の下部からポンプ６２によって吸い出される。なお、濃縮用沈殿槽６１の上澄み液は、フッ素処理部２０のフッ素処理槽２１に戻される。
【００２０】
＜脱水処理施設について＞
火力発電所の脱水処理施設は、排水処理施設から排出された濃縮汚泥を脱水する部分である。図２に例示するように、この排水処理施設は、加熱部７０と、冷却部８０と、脱水部９０とを備える。そして、これらの加熱部７０、冷却部８０、及び、脱水部９０は、汚泥濃縮部６０とともに汚泥脱水システムを構成する。
【００２１】
加熱部７０は、濃縮用沈殿槽６１からの汚泥を水熱反応で分解することでスラリー化する部分である。従って、加熱部７０は、汚泥をスラリー化するスラリー化部に相当する。なお、加熱部７０の詳細については後述する。
【００２２】
冷却部８０は、加熱部７０でスラリー化された汚泥（便宜上、汚泥スラリーという）の温度を、脱水部９０で扱える程度の温度まで冷却する部分である。本実施形態の冷却部８０は、二重管（ジャケット配管）を備えている。すなわち、冷却部８０は、汚泥スラリーが移動するスラリー流路を区画する伝熱性の内側配管８１と、この内側配管８１が内部に挿入され、水等の冷媒が流れる冷媒流路を内部に区画する外側配管８２とを有している。そして、外側配管８２の両端部は内側配管に対して液密な状態となるように塞がれている。また、外側配管８２の端部側面には、冷媒入口と冷媒出口とが設けられている（図示せず）。従って、スラリー流路に汚泥スラリーを流し、冷媒流路に冷媒を流すことで、汚泥スラリーと冷媒との間の熱交換により、汚泥スラリーが所望の温度まで冷却される。
【００２３】
脱水部９０は、汚泥スラリーに含まれる水分を減少させるための部分である。水分を減少させることで、埋め立て、焼却、固化等の最終処分を行う際において運搬が容易になり、乾燥に要するエネルギーも抑制できる。脱水部９０には、種々の方式のものが用いられる。例えば、真空脱水、遠心脱水、加圧脱水で脱水を行う装置が用いられる。真空脱水は、真空の吸引力によって、濾布表面に汚泥を吸い付けるとともに水分を吸引する脱水方式である。遠心脱水は、遠心力によって汚泥スラリー中の水分と固形分とを分離する脱水方式である。加圧脱水は、圧搾等によって汚泥スラリー中の水分と固形分とを分離する脱水方式である。本実施形態では、汚泥スラリーの連続処理に適することから、加圧脱水装置の一種であるベルトプレス型加圧脱水装置９１を用いている。そして、冷却部８０で冷却された汚泥スラリーを、ポンプ９２でこの脱水装置９１に供給している。この脱水装置９１で脱水されることにより、汚泥は汚泥ケーキとなる。この汚泥ケーキは、汚泥ケーキホッパー（図示せず）に送出され、その後、最終処分場へと運搬される。
【００２４】
＜加熱部７０の詳細について＞
図３（ａ）に示すように、本実施形態の加熱部７０は、冷却部８０と同様に二重管によって構成されている。すなわち、加熱部７０は、ポンプから送出された濃縮用沈殿槽６１の濃縮汚泥が移動する移動空間７１ａを内部に区画する内側配管７１と、この内側配管７１が内部空間に挿入される外側配管７２とを有する。
【００２５】
内側配管７１は伝熱配管に相当し、ステンレス鋼等の伝熱性を有する金属性の円筒状配管で構成される。内側配管７１に伝熱性を有する配管を用いる理由は、内側配管７１の外周面側から加熱することで、移動空間７１ａを移動する汚泥を加熱するためである。
【００２６】
外側配管７２は加熱配管（加熱機構）に相当し、内側配管７１を外側から加熱する部分である。すなわち、外側配管７２の内周面と内側配管７１の外周面との間の空間は、加熱用空間７２ａに相当する。そして、加熱用空間７２ａに加熱用の蒸気を導入することで、内側配管７１を外側から加熱する。このため、外側配管７２の両端部は、内側配管７１に対して気密状態となるように塞がれている。
【００２７】
また、外側配管７２における両端部の側面には、加熱用蒸気の入口となる筒状部７２ｂと出口となる筒状部７２ｃとが設けられている（図示せず）。本実施形態では、汚泥の進行方向下流側に蒸気の入口を設け、上流側に蒸気の出口を設けている。このように構成することで、図３（ｂ）に符号Ａ，Ｂ，Ｐ１，Ｐ２で示すように、内側配管７１の上流側から下流側に向かう程に加熱用空間７２ａの温度が高くなる。このため、内側配管を流れる汚泥が急激に加熱されて突沸する等の不具合を抑制できる。
【００２８】
この加熱部７０では、移動空間７１ａを下流側へ流れる過程で汚泥が加熱され、水熱反応によって汚泥がスラリー化される。従って、汚泥の連側的なスラリー化処理が可能となり、この処理を効率よく行うことができる。ここで、汚泥の加熱度合いは、加熱用蒸気の温度、内側配管７１や外側配管７２の長さ、移動空間７１ａを移動する汚泥の移動速度等によって規定できる。また、スラリー化の際の圧力は、汚泥の量と移動空間７１ａの直径等によって規定できる。例えば、図３（ａ）の右端に示すように、内側配管７１の下流端に接続される他の配管の内径を適宜定めることで、スラリー化の際の圧力を規定できる。従って、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【００２９】
また、この加熱部７０では、熱源として加熱用蒸気を用いている。火力発電所では、至る所に加熱された状態の蒸気が存在するので、加熱用蒸気を用いることで熱源を容易に確保できる。
【００３０】
＜スラリー化の温度条件について＞
次に、スラリー化の際の温度条件について説明する。図４は、サンプルＡ１〜Ａ３とサンプルＢ１〜Ｂ３について汚泥量と含水率とを示している。ここで、サンプルＡ１〜Ａ３とサンプルＢ１〜Ｂ３とは、採取した火力発電所が異なっている。
【００３１】
また、サンプルＡ１，Ａ２，Ａ３は、スラリー化の温度条件及び温度の保持時間が異なっている。具体的には、サンプルＡ１では、スラリー化の温度が８０℃であり、保持時間は０時間である。すなわち、サンプルＡ１では常温のスラリーを８０℃まで加熱した時点で加熱を停止している。サンプルＡ２では、スラリー化の温度が１３０℃であり、保持時間は０時間である。サンプルＡ３では、スラリー化の温度が２１０℃であり、保持時間は１時間である。すなわち、温度を２１０℃まで上昇させた後、２１０℃を１時間に亘って維持している。なお、サンプルＢ１の温度条件と保持時間は、サンプルＡ１と同じである。同様に、サンプルＢ２はサンプルＡ２と、サンプルＢ３はサンプルＡ３と同じ条件である。
【００３２】
汚泥量に関し、矢印の左側が、所定量の濃縮汚泥を単に脱水部９０で脱水した場合の汚泥量、すなわちスラリー化処理をしていない比較例を示している。一方、矢印の右側が、同量の濃縮汚泥を加熱部７０でスラリー化した後に冷却部８０で冷却し、脱水部９０で脱水した場合の汚泥量、すなわちスラリー化処理をした本実施形態での結果（サンプルＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３）を示している。この点は含水率も同じである。すなわち、矢印の左側が比較例を示し、矢印の右側が本実施形態での結果を示している。
【００３３】
サンプルＡ１〜Ａ３に関し、比較例での汚泥量は１１１ｍ３であったのに対し、サンプルＡ１（８０℃）では同じ量の濃縮汚泥であるにも拘わらず汚泥量は５４ｍ３にまで少なくなった。同様に、サンプルＡ２（１３０℃）の汚泥量は４９ｍ３であり、サンプルＡ３（２１０℃）の汚泥量は４４ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は８２％であったのに対し、サンプルＡ１の含水率は６３％、サンプルＡ２の含水率は５９％、サンプルＡ３の含水率は５５％であった。
【００３４】
サンプルＢ１〜Ｂ３に関し、比較例での汚泥量は９５ｍ３であったのに対し、サンプルＢ１（８０℃）の汚泥量は８３ｍ３であり、サンプルＢ２（１３０℃）の汚泥量は６１ｍ３であり、サンプルＢ３（２１０℃）の汚泥量は５４ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は７９％であったのに対し、サンプルＢ１の含水率は７６％、サンプルＢ２の含水率は６７％、サンプルＡ３の含水率は６３％であった。
【００３５】
火力発電所による違いはあるが、何れのサンプルＡ，Ｂについても、比較例と比べて汚泥量及び含水率が減少していることが理解できる。従って、加熱部７０において、汚泥を８０℃以上２１０℃以下の温度で加熱することで汚泥をスラリー化でき、その後、脱水部９０による脱水を行うことで、汚泥量を減少できるといえる。
【００３６】
ここで、加熱に要するエネルギー量を少なくするという観点からすれば、スラリー化の温度は、８０℃以上１３０℃以下の範囲が好ましいといえる。加えて、サンプルＡ２とサンプルＡ３で比較し、サンプルＢ２とサンプルＢ３で比較すると、汚泥量と含水率に処理条件の違いほどの差はみられない。そうすると、今回の条件に限れば、スラリー化の温度は１３０℃が最も好ましいといえる。
【００３７】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、加熱蒸気によって内側配管７１が加熱されると、移動空間７１ａを移動する汚泥が加熱され、水熱反応によってスラリー化される。このように、内側配管７１の移動空間７１ａを移動している過程で汚泥をスラリー化できるので、連続処理が可能となる。その結果、汚泥の脱水処理を効率よく行うことができる。また、汚泥の加熱度合いは、内側配管７１及び外側配管７２の長さや汚泥の移動速度で規定でき、スラリー化の際における圧力は、汚泥の量と移動空間７１ａの大きさ等で規定できる。このため、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【００３８】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、図５に示すように、汚泥濃縮部６０と加熱部７０の間に事前脱水部１００を設けた点に特徴を有する。この事前脱水部１００は、汚泥濃縮部６０で濃縮された汚泥を、加熱部７０へ供給する前に脱水する部分である。すなわち、加熱部７０には、事前脱水部１００で脱水された汚泥が供給される。この事前脱水部１００は、第１実施形態の脱水部９０と同様に、種々の方式を用いる装置が用いられる。
【００３９】
本実施形態では、脱水部９０と同じくベルトプレス型加圧脱水装置１０１と、ホッパー１０２とを有する。そして、脱水装置１０１で脱水された汚泥（脱水ケーキ）はホッパー１０２に送られ、ポンプ１０３によって加熱部７０に送出される。なお、加熱部７０や冷却部８０等、事前脱水部１００以外の部分は第１実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００４０】
図６は、第２実施形態の脱水処理施設により、汚泥濃縮部６０からの汚泥を処理した際の汚泥量と含水率とを示している。なお、サンプルＡ１〜Ａ３，サンプルＢ１〜Ｂ３については、第１実施形態と同じである。また、矢印の左側は比較例であり、やはり第１実施形態と同じである。
【００４１】
サンプルＡ１〜Ａ３に関し、比較例での汚泥量は１１１ｍ３であったのに対し、サンプルＡ１（８０℃）の汚泥量は８０ｍ３であり、サンプルＡ２（１３０℃）の汚泥量は６７ｍ３であり、サンプルＡ３（２１０℃）の汚泥量は５７ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は８２％であったのに対し、サンプルＡ１の含水率は７５％、サンプルＡ２の含水率は７０％、サンプルＡ３の含水率は６５％であった。
【００４２】
サンプルＢ１〜Ｂ３に関し、比較例での汚泥量は９５ｍ３であったのに対し、サンプルＢ１（８０℃）の汚泥量は８７ｍ３であり、サンプルＢ２（１３０℃）の汚泥量は６５ｍ３であり、サンプルＢ３（２１０℃）の汚泥量は５３ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は７９％であったのに対し、サンプルＢ１の含水率は７７％、サンプルＢ２の含水率は６９％、サンプルＡ３の含水率は６２％であった。
【００４３】
第１実施形態と同様に第２実施形態でも、汚泥量と含水率を比較例よりも減少できることが確認できた。この第２実施形態では、事前脱水部１００にて事前脱水した汚泥をスラリー化しているので、水分が少ない分だけ汚泥を効率良く加熱でき、スラリー化に要するエネルギーを抑制できる。
【００４４】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、複数の外側配管を内側配管の延長方向に並べた状態で設けた点に特徴を有する。図７（ａ）〜図７（ｄ）では、３つの外側配管７２Ａ〜７２Ｃを並べた例を示している。便宜上、汚泥の進行方向における最上流の外側配管を第１外側配管７２Ａといい、最下流の外側配管を第３外側配管７２Ｃという。また、第１外側配管７２Ａと第３外側配管７２Ｃの間に位置する外側配管を第２外側配管７２Ｂという。
【００４５】
これらの第１外側配管７２Ａ〜第３外側配管７２Ｃの両端部には加熱用蒸気の入口と出口となる筒状部７２ｂ，７２ｃ（図３参照）が設けられており、これらの筒状部７２ｂ，７２ｃの接続態様に応じて、内側配管７１を移動する汚泥の過熱状態を調整できる。
【００４６】
図７（ａ）は、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を加熱用蒸気の入口として用い、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を加熱用蒸気の出口として用いている。そして、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部に接続し、第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部を第１外側配管７２Ａの下流側筒状部に接続している。これにより、第３外側配管７２Ｃから第２外側配管７２Ｂを通って第１外側配管７２Ａに至る一連の蒸気流路が形成される。この例では、第１外側配管７２Ａの上流側から第３外側配管７２Ｃの下流側に向かって汚泥の加熱温度を高くすることができる。
【００４７】
図７（ｂ）は、第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部を第１入口として用い、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第２入口として用いている。また、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を第１出口として用い、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を第２出口として用いている。そして、第１外側配管７２Ａの下流側筒状部を第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部に接続している。これにより、第１外側配管７２Ａと第２外側配管７２Ｂとを流れる第１加熱用蒸気流路と、第３外側配管７２Ｃから第２外側配管７２Ｂを通って第１外側配管７２Ａに至る一連の蒸気流路が形成される。この例では、第１外側配管７２Ａの上流側から第２外側配管７２Ｂの下流側に向かって汚泥の加熱温度を高めることができる。また、第３外側配管７２Ｃについては、独立して加熱温度を定めることができ、かつ、下流側に向かって加熱温度を低くできる。
【００４８】
図７（ｃ）は、第１外側配管７２Ａの下流側筒状部を第１入口として、第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部を第２入口として、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を第３入口として用いている。同様に、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を第１出口として、第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部を第２出口として、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第３出口として用いている。この例では、各外側配管について、個別に加熱温度を定めることができる。
【００４９】
以上の説明から判るように、第３実施形態では、各外側配管７２Ａ〜７２Ｃに対する蒸気配管の接続態様により、汚泥に対する加熱の仕方を変化させることができる。これにより、汚泥をスラリー化する際の温度条件を最適化できる。
【００５０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５１】
例えば、本発明の適用対象となる汚泥は、図１の排水処理施設から排出されたものに限られない。他の形態の排水処理施設から排出されたものであっても同様に適用できる。
【００５２】
また、加熱機構として電熱ヒータを用いてもよい。この場合、電熱ヒータを内側配管７１の外周に巻き付けた後、この電熱ヒータの外周面を断熱材で覆えばよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ＮＳ分解部，１１ ＮＳ分解槽，１２ 貯水槽，１３ ポンプ，２０ フッ素処理部，２１ フッ素処理槽，２２ 第１沈殿槽，３０ 窒素処理部，３１ 第１中継槽，３２ 窒素処理槽，３２ａ 好気性菌処理室，３２ｂ 嫌気性菌処理室，３２ｃ 窒素排出室，３３ 第２沈殿槽，３４ ポンプ，４０ 重金属処理部，４１ 第２中継槽，４２ 重金属処理槽，４３ 第３沈殿槽，４４ ポンプ，５０ ＣＯＤ処理部，５１ 調整槽，５２ 砂濾過塔，５３ ＣＯＤ吸着塔，５４ 中和槽，５５ ポンプ，６０ 汚泥濃縮部，６１ 濃縮用沈殿槽，６２ ポンプ，７０ 加熱部，７１ 内側配管，７１ａ 移動空間，７２ 外側配管，７２Ａ 第１外側配管，７２Ｂ 第２外側配管，７２Ｃ 第３外側配管，７２ａ 加熱用空間，７２ｂ 蒸気入口となる筒状部，７２ｃ 蒸気出口となる筒状部，８０ 冷却部，８１ 内側配管，８２ 外側配管，９０ 脱水部，９１ ベルトプレス型加圧脱水装置，９２ ポンプ，１００ 事前脱水部，１０１ ベルトプレス型加圧脱水装置，１０２ ホッパー，１０３ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥脱水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
主として汚泥を加熱による水熱処理で改質し、改質された汚泥を冷却し、冷却された汚泥をろ過脱水する汚泥処理方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４３２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
火力発電所においては、排煙脱硫装置排水、配管洗浄排水、灰処理排水といった様々な工業排水が常時大量に排出される。これらの排水には、多量の汚泥が含まれているので、効率のよい汚泥処理システムが望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、火力発電所で排出された排水中の汚泥を効率よく処理することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明の汚泥脱水システムは、火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部と、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部と、スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部とを備えた汚泥脱水システムであって、前記スラリー化部は、伝熱性を有する伝熱配管と、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、前記伝熱配管の内部が、前記汚泥が移動する移動空間となることを特徴とする。
この汚泥脱水システムによれば、加熱機構によって伝熱配管が加熱されると、移動空間を移動している汚泥も加熱され、水熱反応によってスラリー化される。このように、伝熱配管を移動している過程で汚泥をスラリー化できるので、連続処理が可能となる。その結果、汚泥を効率よく脱水処理できる。また、汚泥の加熱度合いは、伝熱配管及び加熱機構の長さと汚泥の移動速度とで規定でき、スラリー化の際における圧力は、汚泥の量と移動空間の大きさとで規定できる。このため、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【０００６】
上記システムにおいて、前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を脱水し、脱水後の前記汚泥を前記スラリー化部に供給する事前脱水部を、さらに有することが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、事前脱水した汚泥をスラリー化部でスラリー化するので、スラリー化に要するエネルギーを抑制できる。
【０００７】
上記システムにおいて、前記加熱機構は、前記伝熱配管が挿入される空間を内側に区画し、挿入された伝熱配管との間に形成される加熱空間に加熱用蒸気を導入することで、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱配管を含むことが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、火力発電所の各所に存在する加熱された状態の蒸気を、加熱用蒸気として用いることができるので、熱源を容易に取得できる。
【０００８】
上記システムにおいて、前記加熱配管は、前記加熱用蒸気の入口と出口を有し、前記伝熱配管の延長方向に並んだ状態で複数設けられていることが好ましい。
この汚泥脱水システムによれば、加熱用蒸気の入口と出口の接続態様に応じて、加熱温度を細かく調整できる。これにより、スラリー化する際の処理を最適化できる。
【０００９】
上記システムにおいて、前記加熱機構は、前記移動空間における前記汚泥の温度が２１０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することが好ましい。さらに、１３０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、火力発電所で排出された排水中の汚泥を効率よく処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】火力発電所における排水処理設備を説明する図である。
【図２】汚泥の脱水処理設備を説明する図である。
【図３】（ａ）はスラリー化部の構成を説明する断面図である。（ｂ）はスラリー化部における加熱用蒸気の温度勾配を説明する図である。
【図４】スラリー化温度と処理結果の関係を説明する図である。
【図５】事前脱水部を備えた脱水処理設備を説明する図である。
【図６】図５の実施形態に対応する、スラリー化温度と処理結果の関係を説明する図である。
【図７】複数の加熱配管を備えた実施形態を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ接続態様のバリエーションを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜排水処理施設について＞
図１に例示するように、火力発電所の排水処理施設は、ＮＳ分解部１０と、フッ素処理部２０と、窒素処理部３０と、重金属処理部４０と、ＣＯＤ処理部５０と、汚泥濃縮部６０を有する。
【００１４】
ＮＳ分解部１０は、生物学的な窒素除去プロセスでは除去が困難な窒素−硫黄化合物（ＮＳ化合物）を分解し、窒素成分をガス化して除去する部分である。このＮＳ分解部１０は、ＮＳ分解槽１１と貯水槽１２とを有する。ＮＳ分解槽１１には、火力発電所で排出された排水が供給される。例えば、排煙脱硫装置排水、配管洗浄排水、灰処理排水といった各種の排水が供給される。このＮＳ分解槽１１では、排水中に含まれるＮＳ化合物を硫酸酸性下で強熱することで、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）と硫酸イオン（ＳＯ４−）とに分解する。そして、この分解物に亜硝酸を反応させることで窒素ガスを発生させる。貯水槽１２は、ＮＳ分解槽１１で分解処理された後の排水を貯留する部分であり、エアレーションによって窒素ガスを大気放出させる。貯水槽１２に貯められた排水は、ポンプ１３によってフッ素処理部２０に供給される。
【００１５】
フッ素処理部２０は、ＮＳ分解部１０で処理された排水に含まれるフッ素を除去する部分である。このフッ素処理部２０は、フッ素処理槽２１と、第１沈殿槽２２とを有する。フッ素処理槽２１では、凝集剤を添加することで、フッ素を、排水中のマグネシウムや硫酸アルミニウムともに水酸化物として共沈させ、除去する。第１沈殿槽２２は、フッ素処理部２０で生成された水酸化物等を沈殿させ、汚泥として取り出す部分である。フッ素をマグネシウムや硫酸アルミニウムと共沈させているので、この汚泥は無機成分を多く含んでいる。そして、取り出された汚泥は、汚泥濃縮部６０に送出される。
【００１６】
窒素処理部３０は、排水に含まれる窒素を生物的に除去する部分である。この窒素処理部３０は、第１中継槽３１と、窒素処理槽３２と、第２沈殿槽３３とを有する。第１中継槽３１は、第１沈殿槽２２からの排水を一時的に貯留する部分である。第１中継槽３１に貯留された排水は、ポンプ３４によって窒素処理槽３２に送られる。窒素処理槽３２は、上流側から下流側に向けて、好気性菌処理室３２ａ、嫌気性菌処理室３２ｂ、窒素排出室３２ｃに区切られている。好気性菌処理室３２ａでは、排水の活性汚泥中に生息している好気性菌（亜硝酸菌，硝酸菌）をエアレーションによって活性化する。これにより、アンモニウム塩や有機態窒素を亜硝酸塩や硝酸塩となるまで酸化する。嫌気性菌処理室３２ｂには、好気性菌処理室３２ａで処理された後の排水が供給される。この嫌気性菌処理室３２ｂには、水中ポンプが配置されており、貯留された排水が嫌気性の状態で攪拌される。そして、嫌気性菌処理室３２ｂでは、活性汚泥中に生息している嫌気性菌（脱窒菌）により、亜硝酸塩や硝酸塩を窒素ガスとなるまで還元する。なお、嫌気性菌を安定的に生息させるため、この嫌気性菌処理室３２ｂには、嫌気性菌用の栄養剤が投入される。窒素排出室３２ｃには、嫌気性菌処理室３２ｂで処理された後の排水が供給される。この窒素排出室３２ｃでは、エアレーションによって窒素ガスを大気放出させる。第２沈殿槽３３は、窒素排出室３２ｃで処理された後の排水に含まれる汚泥を沈殿によって取り出す部分である。取り出された汚泥は、汚泥濃縮部６０に送出される。
【００１７】
重金属処理部４０は、排水中に含まれる重金属を除去する部分である。この重金属処理部４０は、第２中継槽４１と、重金属処理槽４２と、第３沈殿槽４３とを有する。第２中継槽４１は、第２沈殿槽３３からの排水を一時的に貯留する部分である。第２中継槽４１に貯留された排水は、ポンプ４４によって重金属処理槽４２に送られる。重金属処理槽４２では、水酸化ナトリウム等のアルカリ薬品を排水に投入することで、重金属を水酸化物にして沈殿させる。アルカリ薬品の投入により、排水のｐＨは１０〜１１程度になる。なお、本実施形態では、沈殿物の回収を容易にする目的で、アルカリ薬品に加えて凝集剤も加えている。第３沈殿槽４３は、重金属処理槽４２で処理された後の排水に含まれる水酸化物を取り出す部分である。取り出された水酸化物は、フッ素処理槽２１に送出される。
【００１８】
ＣＯＤ処理部５０は、重金属処理部４０で処理された後の排水に含まれるＣＯＤ成分（有機物）を除去する部分である。このＣＯＤ処理部５０は、調整槽５１と、砂濾過塔５２と、ＣＯＤ吸着塔５３と、中和槽５４とを有する。調整槽５１は、重金属処理部４０からの排水のｐＨを貯留する部分であり、ｐＨ調整剤が投入される。ｐＨ調整剤の投入により、排水のｐＨは３〜４程度の酸性を呈する。調整槽５１に貯留された排水は、ポンプ５５によって砂濾過塔５２に送られる。砂濾過塔５２では、調整槽５１でｐＨが調整された後の排水が砂中を流下し、不要な固形分が濾別される。砂濾過塔５２で濾過された排水はＣＯＤ吸着塔５３に供給される。ＣＯＤ吸着塔５３では、通水された排水に含まれるＣＯＤ成分が、塔内に配置されたＣＯＤ吸着樹脂（図示せず）に吸着される。これにより、ＣＯＤ成分が排水から除去される。ＣＯＤ成分が除去された排水は、中和槽５４に供給される。中和槽５４は排水を中和する部分である。このため、中和槽５４では中和用のｐＨ処理剤が投入され、排水のｐＨが７程度に調整される。そして、中和処理された廃水は、施設外に放流される。
【００１９】
汚泥濃縮部６０は、フッ素処理部２０や窒素処理部３０にて、排水から分離された汚泥を濃縮する部分であり、汚泥を濃縮する濃縮部に相当する。この汚泥濃縮部６０は、濃縮用沈殿槽６１を備えている。濃縮用沈殿槽６１で静置することで汚泥が沈殿し、汚泥が濃縮される。そして、沈殿した汚泥は、濃縮用沈殿槽６１の下部からポンプ６２によって吸い出される。なお、濃縮用沈殿槽６１の上澄み液は、フッ素処理部２０のフッ素処理槽２１に戻される。
【００２０】
＜脱水処理施設について＞
火力発電所の脱水処理施設は、排水処理施設から排出された濃縮汚泥を脱水する部分である。図２に例示するように、この排水処理施設は、加熱部７０と、冷却部８０と、脱水部９０とを備える。そして、これらの加熱部７０、冷却部８０、及び、脱水部９０は、汚泥濃縮部６０とともに汚泥脱水システムを構成する。
【００２１】
加熱部７０は、濃縮用沈殿槽６１からの汚泥を水熱反応で分解することでスラリー化する部分である。従って、加熱部７０は、汚泥をスラリー化するスラリー化部に相当する。なお、加熱部７０の詳細については後述する。
【００２２】
冷却部８０は、加熱部７０でスラリー化された汚泥（便宜上、汚泥スラリーという）の温度を、脱水部９０で扱える程度の温度まで冷却する部分である。本実施形態の冷却部８０は、二重管（ジャケット配管）を備えている。すなわち、冷却部８０は、汚泥スラリーが移動するスラリー流路を区画する伝熱性の内側配管８１と、この内側配管８１が内部に挿入され、水等の冷媒が流れる冷媒流路を内部に区画する外側配管８２とを有している。そして、外側配管８２の両端部は内側配管に対して液密な状態となるように塞がれている。また、外側配管８２の端部側面には、冷媒入口と冷媒出口とが設けられている（図示せず）。従って、スラリー流路に汚泥スラリーを流し、冷媒流路に冷媒を流すことで、汚泥スラリーと冷媒との間の熱交換により、汚泥スラリーが所望の温度まで冷却される。
【００２３】
脱水部９０は、汚泥スラリーに含まれる水分を減少させるための部分である。水分を減少させることで、埋め立て、焼却、固化等の最終処分を行う際において運搬が容易になり、乾燥に要するエネルギーも抑制できる。脱水部９０には、種々の方式のものが用いられる。例えば、真空脱水、遠心脱水、加圧脱水で脱水を行う装置が用いられる。真空脱水は、真空の吸引力によって、濾布表面に汚泥を吸い付けるとともに水分を吸引する脱水方式である。遠心脱水は、遠心力によって汚泥スラリー中の水分と固形分とを分離する脱水方式である。加圧脱水は、圧搾等によって汚泥スラリー中の水分と固形分とを分離する脱水方式である。本実施形態では、汚泥スラリーの連続処理に適することから、加圧脱水装置の一種であるベルトプレス型加圧脱水装置９１を用いている。そして、冷却部８０で冷却された汚泥スラリーを、ポンプ９２でこの脱水装置９１に供給している。この脱水装置９１で脱水されることにより、汚泥は汚泥ケーキとなる。この汚泥ケーキは、汚泥ケーキホッパー（図示せず）に送出され、その後、最終処分場へと運搬される。
【００２４】
＜加熱部７０の詳細について＞
図３（ａ）に示すように、本実施形態の加熱部７０は、冷却部８０と同様に二重管によって構成されている。すなわち、加熱部７０は、ポンプから送出された濃縮用沈殿槽６１の濃縮汚泥が移動する移動空間７１ａを内部に区画する内側配管７１と、この内側配管７１が内部空間に挿入される外側配管７２とを有する。
【００２５】
内側配管７１は伝熱配管に相当し、ステンレス鋼等の伝熱性を有する金属性の円筒状配管で構成される。内側配管７１に伝熱性を有する配管を用いる理由は、内側配管７１の外周面側から加熱することで、移動空間７１ａを移動する汚泥を加熱するためである。
【００２６】
外側配管７２は加熱配管（加熱機構）に相当し、内側配管７１を外側から加熱する部分である。すなわち、外側配管７２の内周面と内側配管７１の外周面との間の空間は、加熱用空間７２ａに相当する。そして、加熱用空間７２ａに加熱用の蒸気を導入することで、内側配管７１を外側から加熱する。このため、外側配管７２の両端部は、内側配管７１に対して気密状態となるように塞がれている。
【００２７】
また、外側配管７２における両端部の側面には、加熱用蒸気の入口となる筒状部７２ｂと出口となる筒状部７２ｃとが設けられている（図示せず）。本実施形態では、汚泥の進行方向下流側に蒸気の入口を設け、上流側に蒸気の出口を設けている。このように構成することで、図３（ｂ）に符号Ａ，Ｂ，Ｐ１，Ｐ２で示すように、内側配管７１の上流側から下流側に向かう程に加熱用空間７２ａの温度が高くなる。このため、内側配管を流れる汚泥が急激に加熱されて突沸する等の不具合を抑制できる。
【００２８】
この加熱部７０では、移動空間７１ａを下流側へ流れる過程で汚泥が加熱され、水熱反応によって汚泥がスラリー化される。従って、汚泥の連側的なスラリー化処理が可能となり、この処理を効率よく行うことができる。ここで、汚泥の加熱度合いは、加熱用蒸気の温度、内側配管７１や外側配管７２の長さ、移動空間７１ａを移動する汚泥の移動速度等によって規定できる。また、スラリー化の際の圧力は、汚泥の量と移動空間７１ａの直径等によって規定できる。例えば、図３（ａ）の右端に示すように、内側配管７１の下流端に接続される他の配管の内径を適宜定めることで、スラリー化の際の圧力を規定できる。従って、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【００２９】
また、この加熱部７０では、熱源として加熱用蒸気を用いている。火力発電所では、至る所に加熱された状態の蒸気が存在するので、加熱用蒸気を用いることで熱源を容易に確保できる。
【００３０】
＜スラリー化の温度条件について＞
次に、スラリー化の際の温度条件について説明する。図４は、サンプルＡ１〜Ａ３とサンプルＢ１〜Ｂ３について汚泥量と含水率とを示している。ここで、サンプルＡ１〜Ａ３とサンプルＢ１〜Ｂ３とは、採取した火力発電所が異なっている。
【００３１】
また、サンプルＡ１，Ａ２，Ａ３は、スラリー化の温度条件及び温度の保持時間が異なっている。具体的には、サンプルＡ１では、スラリー化の温度が８０℃であり、保持時間は０時間である。すなわち、サンプルＡ１では常温のスラリーを８０℃まで加熱した時点で加熱を停止している。サンプルＡ２では、スラリー化の温度が１３０℃であり、保持時間は０時間である。サンプルＡ３では、スラリー化の温度が２１０℃であり、保持時間は１時間である。すなわち、温度を２１０℃まで上昇させた後、２１０℃を１時間に亘って維持している。なお、サンプルＢ１の温度条件と保持時間は、サンプルＡ１と同じである。同様に、サンプルＢ２はサンプルＡ２と、サンプルＢ３はサンプルＡ３と同じ条件である。
【００３２】
汚泥量に関し、矢印の左側が、所定量の濃縮汚泥を単に脱水部９０で脱水した場合の汚泥量、すなわちスラリー化処理をしていない比較例を示している。一方、矢印の右側が、同量の濃縮汚泥を加熱部７０でスラリー化した後に冷却部８０で冷却し、脱水部９０で脱水した場合の汚泥量、すなわちスラリー化処理をした本実施形態での結果（サンプルＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３）を示している。この点は含水率も同じである。すなわち、矢印の左側が比較例を示し、矢印の右側が本実施形態での結果を示している。
【００３３】
サンプルＡ１〜Ａ３に関し、比較例での汚泥量は１１１ｍ３であったのに対し、サンプルＡ１（８０℃）では同じ量の濃縮汚泥であるにも拘わらず汚泥量は５４ｍ３にまで少なくなった。同様に、サンプルＡ２（１３０℃）の汚泥量は４９ｍ３であり、サンプルＡ３（２１０℃）の汚泥量は４４ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は８２％であったのに対し、サンプルＡ１の含水率は６３％、サンプルＡ２の含水率は５９％、サンプルＡ３の含水率は５５％であった。
【００３４】
サンプルＢ１〜Ｂ３に関し、比較例での汚泥量は９５ｍ３であったのに対し、サンプルＢ１（８０℃）の汚泥量は８３ｍ３であり、サンプルＢ２（１３０℃）の汚泥量は６１ｍ３であり、サンプルＢ３（２１０℃）の汚泥量は５４ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は７９％であったのに対し、サンプルＢ１の含水率は７６％、サンプルＢ２の含水率は６７％、サンプルＡ３の含水率は６３％であった。
【００３５】
火力発電所による違いはあるが、何れのサンプルＡ，Ｂについても、比較例と比べて汚泥量及び含水率が減少していることが理解できる。従って、加熱部７０において、汚泥を８０℃以上２１０℃以下の温度で加熱することで汚泥をスラリー化でき、その後、脱水部９０による脱水を行うことで、汚泥量を減少できるといえる。
【００３６】
ここで、加熱に要するエネルギー量を少なくするという観点からすれば、スラリー化の温度は、８０℃以上１３０℃以下の範囲が好ましいといえる。加えて、サンプルＡ２とサンプルＡ３で比較し、サンプルＢ２とサンプルＢ３で比較すると、汚泥量と含水率に処理条件の違いほどの差はみられない。そうすると、今回の条件に限れば、スラリー化の温度は１３０℃が最も好ましいといえる。
【００３７】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、加熱蒸気によって内側配管７１が加熱されると、移動空間７１ａを移動する汚泥が加熱され、水熱反応によってスラリー化される。このように、内側配管７１の移動空間７１ａを移動している過程で汚泥をスラリー化できるので、連続処理が可能となる。その結果、汚泥の脱水処理を効率よく行うことができる。また、汚泥の加熱度合いは、内側配管７１及び外側配管７２の長さや汚泥の移動速度で規定でき、スラリー化の際における圧力は、汚泥の量と移動空間７１ａの大きさ等で規定できる。このため、簡単な構成でスラリー化の条件を定めることができる。
【００３８】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、図５に示すように、汚泥濃縮部６０と加熱部７０の間に事前脱水部１００を設けた点に特徴を有する。この事前脱水部１００は、汚泥濃縮部６０で濃縮された汚泥を、加熱部７０へ供給する前に脱水する部分である。すなわち、加熱部７０には、事前脱水部１００で脱水された汚泥が供給される。この事前脱水部１００は、第１実施形態の脱水部９０と同様に、種々の方式を用いる装置が用いられる。
【００３９】
本実施形態では、脱水部９０と同じくベルトプレス型加圧脱水装置１０１と、ホッパー１０２とを有する。そして、脱水装置１０１で脱水された汚泥（脱水ケーキ）はホッパー１０２に送られ、ポンプ１０３によって加熱部７０に送出される。なお、加熱部７０や冷却部８０等、事前脱水部１００以外の部分は第１実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００４０】
図６は、第２実施形態の脱水処理施設により、汚泥濃縮部６０からの汚泥を処理した際の汚泥量と含水率とを示している。なお、サンプルＡ１〜Ａ３，サンプルＢ１〜Ｂ３については、第１実施形態と同じである。また、矢印の左側は比較例であり、やはり第１実施形態と同じである。
【００４１】
サンプルＡ１〜Ａ３に関し、比較例での汚泥量は１１１ｍ３であったのに対し、サンプルＡ１（８０℃）の汚泥量は８０ｍ３であり、サンプルＡ２（１３０℃）の汚泥量は６７ｍ３であり、サンプルＡ３（２１０℃）の汚泥量は５７ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は８２％であったのに対し、サンプルＡ１の含水率は７５％、サンプルＡ２の含水率は７０％、サンプルＡ３の含水率は６５％であった。
【００４２】
サンプルＢ１〜Ｂ３に関し、比較例での汚泥量は９５ｍ３であったのに対し、サンプルＢ１（８０℃）の汚泥量は８７ｍ３であり、サンプルＢ２（１３０℃）の汚泥量は６５ｍ３であり、サンプルＢ３（２１０℃）の汚泥量は５３ｍ３であった。含水率に関し、比較例での含水率は７９％であったのに対し、サンプルＢ１の含水率は７７％、サンプルＢ２の含水率は６９％、サンプルＡ３の含水率は６２％であった。
【００４３】
第１実施形態と同様に第２実施形態でも、汚泥量と含水率を比較例よりも減少できることが確認できた。この第２実施形態では、事前脱水部１００にて事前脱水した汚泥をスラリー化しているので、水分が少ない分だけ汚泥を効率良く加熱でき、スラリー化に要するエネルギーを抑制できる。
【００４４】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、複数の外側配管を内側配管の延長方向に並べた状態で設けた点に特徴を有する。図７（ａ）〜図７（ｄ）では、３つの外側配管７２Ａ〜７２Ｃを並べた例を示している。便宜上、汚泥の進行方向における最上流の外側配管を第１外側配管７２Ａといい、最下流の外側配管を第３外側配管７２Ｃという。また、第１外側配管７２Ａと第３外側配管７２Ｃの間に位置する外側配管を第２外側配管７２Ｂという。
【００４５】
これらの第１外側配管７２Ａ〜第３外側配管７２Ｃの両端部には加熱用蒸気の入口と出口となる筒状部７２ｂ，７２ｃ（図３参照）が設けられており、これらの筒状部７２ｂ，７２ｃの接続態様に応じて、内側配管７１を移動する汚泥の過熱状態を調整できる。
【００４６】
図７（ａ）は、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を加熱用蒸気の入口として用い、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を加熱用蒸気の出口として用いている。そして、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部に接続し、第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部を第１外側配管７２Ａの下流側筒状部に接続している。これにより、第３外側配管７２Ｃから第２外側配管７２Ｂを通って第１外側配管７２Ａに至る一連の蒸気流路が形成される。この例では、第１外側配管７２Ａの上流側から第３外側配管７２Ｃの下流側に向かって汚泥の加熱温度を高くすることができる。
【００４７】
図７（ｂ）は、第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部を第１入口として用い、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第２入口として用いている。また、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を第１出口として用い、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を第２出口として用いている。そして、第１外側配管７２Ａの下流側筒状部を第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部に接続している。これにより、第１外側配管７２Ａと第２外側配管７２Ｂとを流れる第１加熱用蒸気流路と、第３外側配管７２Ｃから第２外側配管７２Ｂを通って第１外側配管７２Ａに至る一連の蒸気流路が形成される。この例では、第１外側配管７２Ａの上流側から第２外側配管７２Ｂの下流側に向かって汚泥の加熱温度を高めることができる。また、第３外側配管７２Ｃについては、独立して加熱温度を定めることができ、かつ、下流側に向かって加熱温度を低くできる。
【００４８】
図７（ｃ）は、第１外側配管７２Ａの下流側筒状部を第１入口として、第２外側配管７２Ｂの下流側筒状部を第２入口として、第３外側配管７２Ｃの下流側筒状部を第３入口として用いている。同様に、第１外側配管７２Ａの上流側筒状部を第１出口として、第２外側配管７２Ｂの上流側筒状部を第２出口として、第３外側配管７２Ｃの上流側筒状部を第３出口として用いている。この例では、各外側配管について、個別に加熱温度を定めることができる。
【００４９】
以上の説明から判るように、第３実施形態では、各外側配管７２Ａ〜７２Ｃに対する蒸気配管の接続態様により、汚泥に対する加熱の仕方を変化させることができる。これにより、汚泥をスラリー化する際の温度条件を最適化できる。
【００５０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５１】
例えば、本発明の適用対象となる汚泥は、図１の排水処理施設から排出されたものに限られない。他の形態の排水処理施設から排出されたものであっても同様に適用できる。
【００５２】
また、加熱機構として電熱ヒータを用いてもよい。この場合、電熱ヒータを内側配管７１の外周に巻き付けた後、この電熱ヒータの外周面を断熱材で覆えばよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ＮＳ分解部，１１ ＮＳ分解槽，１２ 貯水槽，１３ ポンプ，２０ フッ素処理部，２１ フッ素処理槽，２２ 第１沈殿槽，３０ 窒素処理部，３１ 第１中継槽，３２ 窒素処理槽，３２ａ 好気性菌処理室，３２ｂ 嫌気性菌処理室，３２ｃ 窒素排出室，３３ 第２沈殿槽，３４ ポンプ，４０ 重金属処理部，４１ 第２中継槽，４２ 重金属処理槽，４３ 第３沈殿槽，４４ ポンプ，５０ ＣＯＤ処理部，５１ 調整槽，５２ 砂濾過塔，５３ ＣＯＤ吸着塔，５４ 中和槽，５５ ポンプ，６０ 汚泥濃縮部，６１ 濃縮用沈殿槽，６２ ポンプ，７０ 加熱部，７１ 内側配管，７１ａ 移動空間，７２ 外側配管，７２Ａ 第１外側配管，７２Ｂ 第２外側配管，７２Ｃ 第３外側配管，７２ａ 加熱用空間，７２ｂ 蒸気入口となる筒状部，７２ｃ 蒸気出口となる筒状部，８０ 冷却部，８１ 内側配管，８２ 外側配管，９０ 脱水部，９１ ベルトプレス型加圧脱水装置，９２ ポンプ，１００ 事前脱水部，１０１ ベルトプレス型加圧脱水装置，１０２ ホッパー，１０３ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部と、
前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部と、
スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部と
を備えた汚泥脱水システムであって、
前記スラリー化部は、
伝熱性を有する伝熱配管と、
前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、
前記伝熱配管の内部が、前記汚泥が移動する移動空間となることを特徴とする汚泥脱水システム。
【請求項２】
前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を脱水し、脱水後の前記汚泥を前記スラリー化部に供給する事前脱水部を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水システム。
【請求項３】
前記加熱機構は、
前記伝熱配管が挿入される空間を内側に区画し、挿入された伝熱配管との間に形成される加熱空間に加熱用蒸気を導入することで、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱配管を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥脱水システム。
【請求項４】
前記加熱配管は、
前記加熱用蒸気の入口と出口を有し、前記伝熱配管の延長方向に並んだ状態で複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の汚泥脱水システム。
【請求項５】
前記加熱機構は、
前記移動空間における前記汚泥の温度が２１０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥脱水システム。
【請求項６】
前記加熱機構は、
前記移動空間における前記汚泥の温度が１３０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱用蒸気を前記加熱空間に導入することを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥脱水システム。
【請求項１】
火力発電所で排出された排水中の汚泥を濃縮する濃縮部と、
前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を加熱してスラリー化するスラリー化部と、
スラリー化された前記汚泥を脱水する脱水部と
を備えた汚泥脱水システムであって、
前記スラリー化部は、
伝熱性を有する伝熱配管と、
前記伝熱配管を外側から加熱する加熱機構と、を有し、
前記伝熱配管の内部が、前記汚泥が移動する移動空間となることを特徴とする汚泥脱水システム。
【請求項２】
前記濃縮部で濃縮された前記汚泥を脱水し、脱水後の前記汚泥を前記スラリー化部に供給する事前脱水部を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水システム。
【請求項３】
前記加熱機構は、
前記伝熱配管が挿入される空間を内側に区画し、挿入された伝熱配管との間に形成される加熱空間に加熱用蒸気を導入することで、前記伝熱配管を外側から加熱する加熱配管を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥脱水システム。
【請求項４】
前記加熱配管は、
前記加熱用蒸気の入口と出口を有し、前記伝熱配管の延長方向に並んだ状態で複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の汚泥脱水システム。
【請求項５】
前記加熱機構は、
前記移動空間における前記汚泥の温度が２１０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱空間に導入することを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥脱水システム。
【請求項６】
前記加熱機構は、
前記移動空間における前記汚泥の温度が１３０℃以下８０℃以上となるように調整された前記加熱用蒸気を、前記加熱用蒸気を前記加熱空間に導入することを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥脱水システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１３９９８５（Ｐ２０１１−１３９９８５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７５（Ｐ２０１０−１４７５）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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