专利名称：污泥的处理方法
技术领域：
本发明涉及污泥的处理方法，具体涉及可高效地将高含水量的污泥脱水并进行脱 臭处理、能够促进作为火力发电用燃料等燃料的再利用的处理方法。
背景技术：
作为由废水处理设备产生的污泥的处理方法，一般采用机械脱水处理后将其焚烧 并将焚烧灰填埋在填埋处理场来进行处理的方法。但是，该方法中，焚烧时需要对污泥中的 大量的水分进行将浓缩处理、脱水处理、干燥处理适当组合而成的预处理，存在处理需要大 量的能量的课题。此外，相对于作为污泥的一种的下水道污泥的大量排放，填埋地的确保存 在极限，所以也希望开发出用于燃料化等再利用的技术。基本的污泥的处理工艺如下。首先，对于通过沉降、离心沉降等操作浓缩后的污泥 用过滤机、离心分离机、带式压力机等进行机械脱水，制成约80%左右的水分浓度的污泥滤 饼。将该污泥滤饼填埋于最终处理场，或者用焚烧设备进行焚烧处理，将剩下的焚烧灰填埋 于最终处理场。该一系列的工艺中，最要求效率和完成度的是机械脱水工序。这是因为经脱水的 污泥滤饼被尽可能减容化而变得容易处理，且焚烧时助燃剂等的添加量减少，或者可以实 现能量方面有利的后续处理。但是，一般污泥根据其性状在机械脱水处理后的污泥中的水分量为75 85%。污 泥中的水紧贴污泥粒子，其形态一般分为(1)间隙水(充满污泥粒子所包围的空间的水)、 (2)毛细结合水(存在于污泥粒子的缝隙等的水)、(3)表面附着水(附着于污泥粒子表面 的水)、(4)内部水(形成污泥粒子的细胞的细胞液)，其中认为可通过机械脱水分离的是 间隙水、毛细结合水(统称间隙水)，作为表面附着水和内部水的所谓的束缚很难通过机械 脱水分离。另一方面，作为脱水技术之一的油中改性法(参照例如日本专利特开 2000-290673号公报(专利文献1))中，假设含水分的固体为煤，以150°C以上的温度对在 油中淤浆化的含水分固体进行加热处理，藉此使含水分固体的水分蒸发。通过将在操作温 度下几乎不蒸发的液体状的油作为加热介质，从而只有水选择性地蒸发，因此水蒸气不会 被稀释，水蒸气所具有的蒸发潜热的密度不会下降。因此，油中改性法被认为能高效地回收 水蒸气所具有的蒸发潜热。尤其是关于煤的脱水，在现有的方法中，油中改性法所需的能量 被认为是最少的。然而，油中改性法中，为了将沸点高于水的油与煤分离(脱油)，需要进行 离心分离和高于150°C的温度下的加热操作，所以脱油工序中的能耗超过脱水工序中的能 耗，节能化成为课题。专利文献1 日本专利特开2000-290673号公报发明的概要本发明的目的在于提供可在实现节能的同时高效地处理污泥、特别是高含水量污 泥且使其能够在处理后作为资源再利用的手段。3
本发明人基于上述的目的而反复研究后，注意到二甲醚(DME)在其性质上即使不 设定严酷的条件也可容易地气化而从液体(液化物)转变为气体。但是，如果使二甲醚作用 于污泥，可以实现一定程度的提取脱水操作的效果，但是仍然残存大量的水。提取脱去该大 量的水时，即使施加巨大的压力也难以使二甲醚渗透至污泥的脱水滤饼(块状物)中。于 是，本发明人反复试错后发现，通过使污泥达到一定的厚度后通入二甲醚，可以使其以物理 化学的方式逆扩散来进行脱水。发现这样进行提取脱水操作时，通过进行作为预处理的成 形处理，可高效地将污泥脱水，而且分离得到的物质脱水至可用作燃料等资源的程度，从而 完成了本发明。本发明提供下述的〔1〕 〔4〕的技术方案。〔1〕一种污泥的处理方法，其特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体的工序；(B)使该成形体与二甲醚的液化物接触，提取该成形体中的水分的工序。〔2〕如〔1〕所述的污泥的处理方法，其中，所述污泥的成形通过采用安装于送泥管 的下游的成形装置的挤出成形进行，所述成形装置是可将成形后的成形体连续地压入容器 的装置。〔3〕一种燃料的制造方法，其特征在于，对污泥进行脱水处理时，包括下述的工序 (A)和(B)(A)对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体的工序；(B)使所述成形体与二甲醚接触的工序。〔4〕一种污泥的处理系统，其特征在于，包括对污泥进行成形而使其成为表面间距 离为2 20mm的成形体的成形机和使二甲醚的液化物与所述成形体接触来提取该成形体 中的水分的提取槽。如果采用本发明，则可以使二甲醚与污泥的接触面积增加，通过限制为可互相扩 散的厚度而使处理效率提高，所以可以在节能的条件下高效地进行脱水，且能够通过成形使采用二二甲醚的处理条件恒定而连续地进行处理。附图的简单说明
图1是表示本发明的处理系统的--例的说明2是表示本发明的处理系统的--例的说明3是表示本发明的处理系统的--例的说明4是表示本发明的处理系统的--例的说明图符号的说明A C脱水系统11污泥12成形机13成形体14提取槽15J6 二甲醚(液体)16贮留槽17脱水后的污泥4
18送泥管19污泥中的含水分的二甲醚20蒸馏塔21污泥中的水分22、M 二甲醚(气体)23压缩机25冷却器27热交换器28送液泵实施发明的方式本发明中作为对象的污泥是指由对家庭废水或工业废水等废水进行处理的设备 (废水处理设备)排出的污泥，也包括以机械方式脱水而得的脱水滤饼。由污泥获得脱水滤 饼的方法例如有使用具备滤器、螺杆、离心机、辊等的装置的方法(过滤浓缩、固液分离、压 榨等)。本发明中所用的脱水滤饼可以对这些方法适当进行选择来获得，较好是组合过滤浓 缩和压榨来获得。作为用于制造脱水滤饼的装置，可例举带式压力机、离心脱水机、螺旋压 力机等。污泥(包括脱水滤饼)中的水分比例(水分在污泥中所占的重量比例)被认为一 般是75 85重量％ (78重量％左右)。本发明的脱水系统涉及利用二甲醚对污泥进行脱水的系统。二甲醚在1个大气压下的沸点为_24.8°C，在-10°C 50°C于大气压下为气体。高 效率的二甲醚的制造方法及制造装置例如在日本专利特开平11-130714号公报、日本专利 特开平10-195009号公报、日本专利特开平10-195008号公报、日本专利特开平10-182527 号 日本专利特开平10-182535号的各公报、日本专利特开平09-309850号 日本专 利特开平09-309852号的各公报、日本专利特开平09-286754号公报、日本专利特开平 09-173863号公报、日本专利特开平09-173848号公报、日本专利特开平09-173845号公报 等中有所揭示，按照其中揭示的技术可以容易地得到二甲醚。此外，二甲醚也可以与其他常温常压条件下为气体的物质组合使用。作为常温常 压条件下为气体的物质，是指在25°C及1个大气压的条件下为气体的物质，较好是在0°C及 1个大气压的条件下为气体的物质，最好是在25°C及1个大气压的条件下为气体且在0°C及 1个大气压的条件下也为气体的物质。例如，可例举甲基乙基醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷、 丙烷等，它们可以使用1种或者2种以上混合使用。本发明的污泥的处理方法的特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体的工序；(B)使该成形体与二甲醚的液化物接触，提取该成形体中的水分的工序。如果采用本发明的处理方法，则对污泥进行脱水处理时，通过进行上述工序(A) 和(B)，将二甲醚作为提取介质通入污泥中使其以物理化学方式逆扩散，可将污泥脱水。本 发明利用二甲醚在其性质上即使不设定严酷的条件也可容易地气化而从液体(液化物)转 变为气体的这一点。工序(A)中，对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm、较好是4 IOmm 的成形体。藉此，不仅可以将污泥充分脱水，而且不受污泥中的水分的影响，使工序(B)中的与常温常压下为液体的物质的接触条件恒定。在这里，“表面间距离”是指成形体的某一 表面与相反侧的表面(大致垂直方向的对面)之间的距离(直径的长度)的平均值中最短 的距离。“成形体的某一表面”和“相反侧的表面”是指后续的工序(B)中与二甲醚的接触 面。“最短的距离”是指，例如在柱状(绳状)的成形体的情况下(截面可以是圆形或多边 形中的任一种)，柱状的底面和上表面的距离(高度)与柱部分之间的距离(截面为圆形时 指直径)中较短的一方为“表面间距离”。“距离的平均值”是指，例如不定形的成形体的情 况下，最短的距离和最长的距离的平均值为距离的平均值。成形体的形状没有特别要求，可以例举长方体、多边形等棱柱型、圆筒型、绳状、棒状等。成形的方式没有特别限定，可以例举挤出成形、压缩成形等，其中较好是挤出成 形。通过挤出成形进行成形的情况下，较好是通过安装于送泥管的下游的成形装置(挤出 成形装置)进行。所述成形装置较好是可连续地压入容器的装置。工序(B)中，使该成形体与二甲醚接触，提取该成形体中的水分。接触的方法没有特别限定，可例举将作为常温常压条件下为气体的物质的二甲醚 和污泥的成形体收纳于容器中进行接触的方法。成形体与液体的量的比例可以适当确定， 例如较好是在使污泥中的水分(通常78重量％左右)溶解而获得高水分含量的液化物所 至少需要的量以上。即，较好是使作为常温常压条件下为气体的物质的二甲醚的液体与含 水物质以233 1 233 50的重量比进行接触。此外，20°C时水对于二甲醚液化物的饱 和溶解度为7.2重量％，所以如果以上述的污泥中的水分量换算，则可以按照污泥相对于 二甲醚的浓度达到9重量％以上的量适当确定。此外，对于成形体相对于二甲醚的浓度的 上限没有特别规定，但成形体的量过少时二甲醚的接触可能会变得困难，所以例如可以设 为20重量％以下。在这里，为了使二甲醚与成形体接触，需要将二甲醚维持液体状态。维持液体状态 的方法没有特别限定，理想的是以饱和蒸气压维持液化物的方法。特别是接触时的温度条 件理想的是在-10°c 50°C、较好是0 40°C的范围内适当设定。接触时间(脱水时间) 由含水物质和液化物的种类和量、接触方式等条件决定，难以一概而论，可以设定为含水物 质中的水分充分溶解于液化物的时间。例如接触方式、液化物的接触量、接触时间等二甲醚的液化物与成形体接触时的 除温度和压力以外的条件可以适当设定为使含水物质中的水分溶解于该液化物的条件。接 触方式可以是将成形体浸渍于液化物、使液化物流过成形体等通常的脱水法中所采用的任 一种方法。此外，通过将成形体填充于多个容器中，以使液化物进行逆流接触的接触方式使 二甲醚的液化物与成形体接触，从而使液化物的含水量饱和后进行回收、蒸发，可以减少用 于除去水分的能量。使二甲醚的液化物与污泥的成形体接触后，二甲醚的液化物和成形体中的水分的 混合物与经脱水的污泥(脱水后污泥)分离。它们的分离可以采用固液分离等常规方法。 作为固液分离的方法，可例举基于静置的分层、基于膜处理的分配等。固液分离的方法没有 特别限定，作为一例，可例举将液层用安装于容器或独立于容器的泵等吸引而除去的方法。 这样得到的脱水后污泥经脱水，恶臭减少，可以用于其他用途，例如火力发电用或锅炉等的 燃料、水泥材料等。6
二甲醚的液化物与成形体中的水分的混合物可以直接作为废液处理，也可以根据 需要进一步从该混合物仅提取二甲醚。二甲醚的提取可以利用二甲醚的气化现象进行。气化是指使液体(液化物)变为气体。高水分含量的液化物中的常温常压条件下 为气体的物质的气化可以通过相较工序(B)提高温度条件或降低压力条件来进行。提高温度条件的情况下，较好是使其上升至高于二甲醚的沸点的温度，本发明中 利用常温常压条件下为气体的物质，所以通常可以在常温附近、即接近外部气温的温度条 件下气化。即，无需加热，仅通过从工序(B)的冷却状态恢复至常温状态就可以气化。作为 气化的温度条件，也根据使用的液化物和压力条件而不同，较好是常温状态、_50°C 25°C， 特别好是_25°C 10°C。使压力条件下降的情况下，其条件为低于饱和蒸气压，可以根据温 度条件适当确定。从二甲醚的液化物与成形体中的水分的混合物提取二甲醚后的处理产物通常为 发出恶臭的液体。也可以对该液体根据需要进行处理而作为水进行再利用。另外，还可以将所提取的二甲醚气化物再次液化并送回体系内进行再利用。液化 可以通过与气化相比降低温度条件或提高压力条件来实现。本发明的污泥的处理系统的特征在于，至少包括成形机和提取槽。成形机用于实 施上述本发明的污泥的处理方法的工序(A)，提取槽用于实施工序(B)。成形机用于对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体。成形条 件如上述本发明的处理方法的工序(A)所述。作为成形机的例子，可以例举挤出成形机。作 为挤出成形机，可例举例如具备将污泥输送至挤出成形机的送泥管的成形机。较好是对通 过送泥管送来的污泥连续地进行挤出成形并可将所得的成形体连续地压入的装置。提取槽是用于使二甲醚的液化物与所述成形体接触来提取成形体中的水分的槽。 提取的条件如上述本发明的处理方法的工序(B)所述。提取槽通常以适当具备用于保持二 甲醚呈液体的状态的温度和压力的调整单元、例如热交换器的槽来实现。此外，可以由2个 以上独立的槽构成，也可以将它们设为连通的槽。此外，如在二甲醚的接触方式中所述，可 考虑成形体向二甲醚中的浸渍、流通等，较好是流通，其中更好是逆流接触。本发明的污泥的处理系统中，可以还包括蒸馏塔(蒸馏器)。藉此，可以将二甲醚 作为气化物从二甲醚液化物与来源于污泥的水分的混合物分离。蒸馏器以具备用于将二甲 醚气化的温度和压力的调整单元、例如热交换器的装置来实现。本发明的处理系统较好是还包括压缩机和冷却器。藉此，可以将通过蒸馏塔分离 的二甲醚的气化物再次液化，作为二甲醚液化物再循环。压缩机用于通过加压等将所述蒸 馏塔中气化提取的二甲醚气化物压缩。压缩机以具备用于将二甲醚气化的温度和压力的调 整单元、例如热交换器的装置来实现。冷却器用于冷却经压缩机压缩的二甲醚。二甲醚气化物通过冷却而冷凝，液化。冷 却器通常以具备用于将常温常压条件下为气体的物质液化的温度和压力的调整单元的槽 来实现。本发明的处理系统中，提取槽以及根据需要设置的蒸馏器、压缩机和冷却器可以 依次通过根据需要具备泵的管道串联连接。此外，还可以根据需要包括以可供给至体系内的方式收纳常温常压条件下为气体 的物质的贮留槽(缓冲罐)、用于温度调节的热交换器(27)、用于在送至蒸馏器前压榨提取槽中的处理产物的压榨机、除去所述压榨机的处理产物中的常温常压条件下为气体的物质 的除去器、用于将体系内的液体或气体送出的送液泵08)等。参照图1 图3对本发明的处理系统的结构和采用该装置的处理工艺进行说明。 首先，对图1的处理系统A进行说明后，仅对图2的处理系统B中与处理系统A的不同处进 行说明，同样仅对图3的处理系统C中与处理系统B不同的部分进行说明。图1的处理系统A中，污泥11通过送泥管18被投入成形机12后，获得污泥的成 形体13。成形体13被送至提取槽14，与作为常温常压条件下为气体的物质的一例的二甲 醚(液体)15接触。提取槽14中，成形体13中的水分溶出至二甲醚中。二甲醚(液体)15 从贮留槽16供给至提取槽14。提取槽14中的提取结束后，获得处理产物、即脱水后的污泥 17，含有污泥中的水分的二甲醚19被排出。该脱水后的污泥17不仅经过脱水，而且被充分 脱臭，恶臭减少。图2的处理系统B中，含有污泥中的水分的二甲醚19被送至蒸馏塔20。蒸馏塔 20中，含有污泥中的水分的二甲醚19中的大部分的二甲醚(液体)气化，溶存于液化二甲 醚中的来源于污泥11的水分(污泥中的水分)21作为处理产物被分离。该污泥中的水分 21不仅来源于污泥的恶臭减少，而且经过脱水。图3的处理系统C中，通过蒸馏塔20分离的二甲醚(气体)22被压缩机23压缩， 压缩后的气体M通过冷却器25冷却而液化，从冷却器25送出的二甲醚(液体)26再次被 送至贮留槽16，在系统内循环。上述的本发明的处理系统可用作污泥的处理装置。在本发明的处理系统中经过处 理的污泥可用作火力发电用燃料等燃料。实施例实施例1将污泥用作为挤出成形机的绞肉机连续地成形，获得表面间距离4mm(直径4mm， 长度数cm左右)的圆柱形的成形体(脱水污泥)。使用图4的装置进行脱水·脱臭处理。将3. 2kg成形为直径4mm、长度数cm左右 的脱水污泥投入内径15cm、长度57cm(容积10L)的圆筒状的提取槽，使其呈密闭状态。二甲醚(液体)15从最多可贮留150L的DEM贮留槽16通过送液泵(最大送液量 为0. 4m3/h)28送至提取槽，吸收污泥中的水分后被送至闪蒸塔20。闪蒸塔20的温度通过 热交换器27调节。闪蒸塔22和冷却器25的内部充满常温的水，浸有内径15mm的螺旋状 的管，含有污泥中的水分的二甲醚19通过螺旋状的管时进行热交换，二甲醚蒸发。从提取 槽14排出的处理产物(脱水后的污泥17)的含水量以及硫化氢、甲硫醇、二甲硫和二甲二 硫的浓度与脱水前的测定值一起示于表1。还有，闪蒸塔22中蒸馏后气化而得的二甲醚(气体)22通过压缩机23 (最大送气 量为30Nm3/h)加压后，在冷却器25中通过常温的水液化而成为二甲醚(液体)26，填充于 DME贮留槽16，可进行再利用。比较例1除了不将污泥成形而直接利用以外，与实施例1同样地投入提取槽进行脱水处理。8
表1脱水后污泥的分析结果
权利要求
1.一种污泥的处理方法，其特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体的工序；(B)使该成形体与二甲醚的液化物接触，提取该成形体中的水分的工序。
2.如权利要求1所述的污泥的处理方法，其特征在于，所述污泥的成形通过采用安装 于送泥管的下游的成形装置的挤出成形进行，所述成形装置是可将成形后的成形体连续地 压入的装置。
3.一种燃料的制造方法，其特征在于，对污泥进行脱水处理时，包括下述的工序(A)和⑶(A)对污泥进行成形，使其成为表面间距离为2 20mm的成形体的工序；(B)使所述成形体与甲醚的液化物接触的工序。
4.一种污泥的处理系统，其特征在于，包括对污泥进行成形而使其成为表面间距离为 2 20mm的成形体的成形机和使甲醚的液化物与所述成形体接触来提取该成形体中的水 分的提取槽。
全文摘要
本发明的目的在于提供可高效地处理污泥且使其能够在处理后作为资源再利用的手段。即，本发明提供以包括(A)对污泥进行成形而使其成为表面间距离为2～20mm的成形体的工序和(B)使该成形体与二甲醚的液化物接触来提取该成形体中的水分的工序为特征的污泥的处理方法，以及以包括对污泥进行成形而使其成为表面间距离为2～20mm的成形体的成形机和使甲醚的液化物与所述成形体接触来提取该成形体中的水分的提取槽为特征的污泥的处理系统。
文档编号C02F11/12GK102046540SQ200980121190
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月4日
发明者吉越昭雄, 森田真由美, 牧野尚夫, 神田英辉, 竹上敬三 申请人:月岛机械株式会社, 财团法人电力中央研究所