有机性污泥的处理设备及处理方法与流程

有机性污泥的处理设备及处理方法
【技术领域】
1.本发明涉及一种有机性污泥的处理设备及处理方法，其具备：
2.浓缩机，将向例如从污水处理场产生的污水污泥等中添加凝聚剂而凝聚的有机性污泥浓缩；
3.脱水机，将由该浓缩机浓缩的有机性污泥脱水；
4.焚烧炉，将由该脱水机脱水的有机性污泥焚烧；与
5.排烟处理塔，对由该焚烧炉产生的燃烧废气进行处理(除去粉尘、中和除去硫氧化物等酸性气体、冷却除湿等)。
6.本申请基于2019年3月1日在日本申请的日本申请2019
‑
037781号主张优先权，并将其内容引用于此。


背景技术：

7.例如在专利文献1中记载了一种有机性污泥的处理设备及处理方法，其具备：
8.第1浓缩部，其将污泥浓缩而生成浓缩污泥；
9.脱水部，其接收在该第1浓缩部中生成的浓缩污泥作为脱水对象污泥，将该脱水对象污泥一边通过螺杆压力型脱水机等间接加热方式加热一边脱水；与
10.添加部，其对浓缩污泥添加无机凝聚剂。
11.其中，在脱水部中用于加热脱水对象污泥的热媒的温度低于100℃。
12.在该专利文献1中公开了：根据这样的有机性污泥的处理设备及处理方法，由于在脱水部中一边将污泥加热一边脱水，所以污泥的粘性降低，并且通过热变性使污泥的保水力降低而滤液变得容易分离，能够降低脱水后的污泥(脱水污泥)的含水率。
13.【现有技术文献】
14.【专利文献】
15.专利文献1：日本特开2017
‑
213479号公报


技术实现要素：

16.【发明所要解决的课题】
17.但是，在该专利文献1所公开的处理设备及处理方法中，通过在焚烧炉中焚烧脱水污泥时产生的燃烧废热来加热热媒，或者使燃烧废气在洗涤器(排烟处理塔)中与冷却水接触而将进行冷却后的洗涤器排水作为热媒，或者将与该洗涤器排水进行热交换后的温水作为热媒，将该热媒供给到上述那样的螺杆压力型脱水机等中，通过间接加热方式来加热作为脱水对象污泥的浓缩污泥。但是，例如也可以考虑通过将温水直接供给到浓缩机的浓缩污泥或脱水机的脱水污泥中进行混合来加热(加温)。
18.在此，在将利用焚烧炉的燃烧废热加热的温水、与洗涤器排水进行了热交换的温水作为热媒直接供给到浓缩机的浓缩污泥、脱水机的脱水污泥中而进行混合的情况下，由于供给的温水与污泥直接接触，因此无法循环再利用。因此，温水(热媒)的使用量显著增
加。
19.另外，即使想要在洗涤器中使燃烧废气与冷却水接触而将冷却了的洗涤器排水作为温水(热媒)直接供给至浓缩机的浓缩污泥、脱水机的脱水污泥，由于洗涤器排水与燃烧废气中的粉尘直接接触，因此不溶性固体成分(ss成分)多，而且为了对燃烧废气中的酸性气体进行处理而添加了碱成分，因此含有未反应的碱成分，从而浓缩污泥、脱水污泥可能会变质。进而，由于不能使该未反应的碱成分循环而利用，因此碱成分的使用量也增加。
20.本发明是在这样的背景下完成的，在将温水直接供给到浓缩机的浓缩污泥和脱水机的脱水污泥中进行加温的情况下，无法循环再利用的温水使用量增加和需要不会引起污泥变质的温水的水质，因此，本发明目的在于提供一种有机性污泥的处理设备和处理方法，能够将排烟处理塔(洗涤器)的排水作为不溶解性固体成分(ss成分)少、未反应的碱成分少而不会引起浓缩污泥和脱水污泥变质的温水来供给，并且能够防止排烟处理塔中的碱成分的使用量增加。
21.【用于解决课题的手段】
22.本发明的有机性污泥的处理设备具备：
23.浓缩机，其将有机性污泥浓缩；
24.脱水机，其将由该浓缩机浓缩的上述有机性污泥脱水；
25.焚烧炉，其将由该脱水机脱水的上述有机性污泥焚烧；与
26.排烟处理塔，其对由该焚烧炉产生的燃烧废气进行处理；
27.其中，
28.上述排烟处理塔在该排烟处理塔内的下部具备向上述燃烧废气供给第1冷却水来进行冷却、脱硫的第1冷却部，
29.并且在上述排烟处理塔内的上部具备向由上述第1冷却部冷却、脱硫后的上述燃烧废气供给第2冷却水来进行冷却的第2冷却部，
30.并且具备温水供给机构，该温水供给机构将在上述第2冷却部中对上述燃烧废气进行冷却后的上述第2冷却水作为温水而向上述浓缩机和上述脱水机中的至少一方供给，从而将上述有机性污泥直接加温。
31.此外，本发明的有机性污泥的处理方法是利用脱水机对由浓缩机浓缩的有机性污泥进行脱水、利用焚烧炉对由该脱水机脱水后的上述有机性污泥进行焚烧、利用排烟处理塔对由该焚烧炉产生的燃烧废气进行处理的有机性污泥的处理方法，其中，上述排烟处理塔在该排烟处理塔内的下部具备向上述燃烧废气供给第1冷却水而进行冷却、脱硫的第1冷却部，并且在上述排烟处理塔内的上部具备向利用上述第1冷却部冷却、脱硫后的上述燃烧废气供给第2冷却水而进行冷却的第2冷却部，将在上述第2冷却部中对上述燃烧废气进行冷却后的上述第2冷却水作为温水利用温水供给机构供给到上述浓缩机和上述脱水机中的至少一者中而直接对上述有机性污泥进行加温。
32.在这样的有机性污泥的处理设备和处理方法中，用于燃烧废气的酸性气体处理的碱成分包含在对燃烧废气进行脱硫的第1冷却水中，该第1冷却水在排烟处理塔内的下部的第1冷却部中被循环利用，由此能够防止未反应的碱成分被排出，从而能够防止碱成分的使用量增大。
33.而且，燃烧废气通过第1冷却部冷却、脱硫而处理了酸性气体，并且捕集了粉尘，这
样的燃烧废气在排烟处理塔内的上部的第2冷却部中通过第2冷却水冷却，由此成为温水的第2冷却水通过温水供给机构供给到浓缩机和脱水机中的至少一方而直接对有机性污泥进行加温，因此能够避免粉尘中的不溶性固体成分(ss成分)和未反应的碱成分、或者酸性气体成分所致的浓缩的有机性污泥和脱水的有机性污泥变质。
34.而且，第2冷却部中的第2冷却水的供给量相对于第1冷却部中的第1冷却水的循环量多至数倍至十倍左右，不需要使供给到浓缩机、脱水机而与有机性污泥直接接触的温水循环再利用。
35.在此，对燃烧废气进行冷却后的第2冷却水可以直接供给到浓缩机、脱水机而与有机性污泥混合，但在从第2冷却部排出的第2冷却水的温度低到难以充分降低有机性污泥的含水率的程度的情况下，第1，上述温水供给机构也可以具有第1热交换器，在该第1热交换器，在上述第1冷却部中对上述燃烧废气进行冷却后的上述第1冷却水与在上述第2冷却部中对上述燃烧废气进行冷却后的上述第2冷却水之间间接地进行热交换，通过该第1热交换器的热交换，使作为温水供给的第2冷却水的温度升温。
36.另外，同样，在从第2冷却部排出的第2冷却水的温度低的情况下，第2，上述温水供给机构也可以具有第2热交换器，在该第2热交换器，在供给到上述排烟处理塔的上述燃烧废气与在上述第2冷却部中对上述燃烧废气进行冷却后的上述第2冷却水之间间接地进行热交换，通过该第2热交换器进行的热交换，使作为温水供给的第2冷却水的温度升温。
37.另外，优选将这样由温水供给机构作为温水而供给的第2冷却水的温度设为50℃以上且小于100℃的范围。若该第2冷却水的温度小于50℃，则无法充分实现上述的有机性污泥的粘度的降低、水分的分离所带来的低含水率化。另外，若温水的温度为100℃以上，则有可能难以处理。
38.【发明的效果】
39.如上所述，根据本发明，在将温水直接供给浓缩机的浓缩污泥、脱水机的脱水污泥而进行加温的情况下，可以将量多、无需循环再利用的来自排烟处理塔的第2冷却部的排水作为温水供给，并且可以避免浓缩污泥、脱水污泥变质，进而还可以防止用于处理燃烧废气的酸性气体的碱成分的使用量增加。
【附图说明】
40.图1是表示本发明的有机性污泥的处理设备的一个实施方式的概略图。
41.图2是图1所示的实施方式中的排烟处理塔的剖视图。
【具体实施方式】
42.图1及图2表示本发明的有机性污泥的处理设备的一个实施方式，以下，对该实施方式的有机性污泥的处理设备进行说明，同时对本发明的有机性污泥的处理方法的一个实施方式也进行说明。
43.本实施方式的有机性污泥的处理设备具备：
44.凝聚机(未图示)，其向例如从污水处理场产生并供给的混合生污泥等污水污泥这样的有机性污泥中添加高分子凝聚剂而进行凝聚；
45.浓缩机1，其对利用该凝聚机将固体成分某种程度凝聚后的凝聚污泥a进行浓缩；
与
46.脱水机2，其对利用该浓缩机1将污泥浓度浓缩为5wt％以上、优选污泥浓度浓缩为8wt％～污泥浓度10wt％的范围的浓缩污泥b进行脱水。
47.另外，也可以在供给到该脱水机2中的浓缩污泥b中添加聚硫酸铁(pfs)等无机凝聚剂、高分子凝聚剂那样的凝聚剂。
48.在上述脱水机2中，浓缩污泥b被脱水到水分70wt％～74wt％左右而成为脱水污泥c，这样被脱水的脱水污泥c被供给到焚烧炉3中而焚烧。该焚烧炉3在本实施方式中是增压式的流动焚烧炉，供给到焚烧炉3中的脱水污泥c通过从后述的增压器供给的130℃左右的高温且高压的燃烧用空气d而与流动介质一起流动并燃烧，由此产生850℃左右的高温的燃烧废气e。
49.该燃烧废气e被供给到废热锅炉4，通过与从热利用设备5供给的热媒f进行热交换而被冷却到500℃左右，进而被供给到集尘器6并集尘而被冷却到470℃左右，然后被供给到上述增压器7，对供给到焚烧炉3的燃烧用空气d加压。需要说明的是，热利用设备5例如可以举出干燥机、发电机。
50.从增压器7排出的400℃左右的燃烧废气e被供给到防止白烟预热器8，通过对从风扇9供给到该防止白烟预热器8的防止白烟用空气g进行预热，该燃烧废气e被冷却到320℃左右。
51.在防止白烟预热器8中被冷却的燃烧废气e被供给至作为本实施方式中的第2热交换器的温水锅炉11，进一步被冷却至200℃左右，并被供给至图2所示的排烟处理塔12的塔内下部的第1冷却部(绝热冷却部兼脱硫部)12a。该排烟处理塔12在底部具备第1冷却水h1的循环罐13，并且在该循环罐13的上部设有漏斗状的集水部14，从温水锅炉11排出的燃烧废气e从设置在该集水部14的上方的供给部15被供给至排烟处理塔12内。
52.另外，在供给部15的上方，上下隔开间隔地配设有将第1冷却水h1喷雾到排烟处理塔12的第1冷却部12a内的第1喷嘴16a和第2喷嘴16b，其中，从上方的第2喷嘴16b到上述集水部14的空间为第1冷却部12a。需要说明的是，在第1喷嘴16a与第2喷嘴16b之间，在上方与第2喷嘴16b隔开间隔地配设有第1填充材料17，并且在该第1填充材料17的下方，绕排烟处理塔12的中心线具备螺旋桨形状的叶片(翼片)18。
53.在本实施方式中，通过第1泵19，保存在循环罐13中的第1冷却水h1经过第1热交换器20，从第1、第2喷嘴16a、16b向第1冷却部12a内喷雾，对供给到排烟处理塔12内的燃烧废气e进行绝热冷却。另外，在该第1冷却水h1中添加碱性成分(例如氢氧化钠等)，燃烧废气e中含有的酸性气体被处理而脱硫，同时，未能被集尘器6捕集的粉尘也被第1冷却水h1除去。
54.在此，上升到第1喷嘴16a之上的燃烧废气e在叶片18作用下成为回旋流，与从第2喷嘴16b喷雾的第1冷却水h1的接触效率提高，接着，在通过第1填充材料17之间时，与保存在第1填充材料17中的第1冷却水h1进一步接触，被冷却至74℃～85℃左右，在排烟处理塔12内上升，供给至排烟处理塔12内上部的第2冷却部(过冷却部)12b。从第1、第2喷嘴16a、16b喷雾的第1冷却水h1通过集水部14被集水到循环罐13，循环使用。
55.在第2冷却部12b中，在第1冷却部12a的第2喷嘴16b的上方设置有：
56.底部21a，其与排烟处理塔12的内壁接合成圆环板状；
57.圆筒状的壁部21b，其以从该底部21a的内周缘向上方延伸的方式接合；与
58.圆锥板状的伞部21c，其配置在该壁部21b的上方，且外径比壁部21b的外径大；
59.其中，由底部21a、壁部21b与排烟处理塔12的内壁围成的空间形成为排水分离部21。另外，在该伞部21c的上方配设有第2填充材料22，并且在该第2填充材料22的更上方配设有将第2冷却水h2向第2冷却部12b内喷雾的第3喷嘴23。
60.从第1冷却部12a上升并通过排水分离部21的壁部21b内而供给到第2冷却部12b的燃烧废气e，与从第3喷嘴23喷雾并保存在第2填充材料22中的第2冷却水h2接触，被过冷却到40℃左右。这样冷却的燃烧废气e在排烟处理塔12的上端部向烟囱12c排出，如图1所示，与从防止白烟预热器8供给到第2抽热锅炉10的防止白烟用空气g混合，防止了白烟的产生，排放到大气中。
61.另一方面，对燃烧废气e进行冷却后的第2冷却水h2被加热到70℃左右，从第2填充材料22滴下并保存在排水分离部21中，或者落到伞部21c的上表面后向外周侧流动并保存在排水分离部21中。需要说明的是，在排烟处理塔12的内壁上，在比排水分离部21的壁部21b的上端边缘略微更低的位置上连接有第1排出管24a，并且当保存在排水分离部21中的第2冷却水h2的水位到达与该第1排出管24a连接的位置时，第2冷却水h2被排出至排水罐25。
62.另外，在排烟处理塔12的内壁上，在比排水分离部21的底部21a稍靠上侧的位置连接有具备阀24b的第2排水管24c，保存于排水分离部21的第2冷却水h2随着阀24b的打开能向第1冷却部12a的第1填充材料17与叶片18之间排水。进一步，在排烟处理塔12的内壁上，在循环罐13的一部分上连接有第3排水管24d，并且当循环罐13中的第1冷却水h1的水位到达该第3排水管24d的连接位置时，第1冷却水h1被排放至排水罐25中。
63.另外，在排烟处理塔12的内壁上，在排水分离部21中的第1、第2排水管24a、24c的连接位置之间连接有具备阀26a的第4排水管26，随着阀26a的打开，从该第4排水管26排出的第2冷却水h2在本实施方式中在第1热交换器20中被第1冷却水h1间接加热。
64.另外，这样被第1热交换器20加热的第2冷却水h2经过第2泵27，在本实施方式中，在作为第2热交换器的温水锅炉11中被燃烧废气e再次间接加热，作为70℃～87℃左右的温水i供给到上述浓缩机1与脱水机2中的至少一方。在本实施方式中，向这些浓缩机1与脱水机2双方供给温水i，与作为有机性污泥的浓缩污泥b及脱水污泥c例如混合并进行直接加温。即，在本实施方式中，由上述第4排水管26、第2泵27、第1热交换器20和作为第2热交换器的温水锅炉11构成温水供给机构。需要说明的是，利用温水i进行的对有机性污泥的直接加温，例如在脱水机2为螺杆压力机的情况下，也可以向过滤网与壳体之间的空间供给温水i来进行。
65.这样，浓缩污泥b、脱水污泥c的有机性污泥被温水i加热，由此，有机性污泥的粘度降低，并且有机性污泥中保有的水分因蛋白质的热变性而分离。而且，这样从有机性污泥分离的水分与从浓缩机1、脱水机2排出的水分一起被排出，因此能够降低有机性污泥的含水率。另外，由于有机性污泥的粘度降低而过滤阻力减少，因此能够容易地将从有机性污泥分离的水分排出。
66.在上述构成的有机性污泥的处理设备和处理方法中，供给到浓缩机1、脱水机2的温水i是对在排烟处理塔12内的第1冷却部12a中经利用第1冷却水h1进行冷却、脱硫而处理酸性气体并且捕集了粉尘的燃烧废气e在第2冷却部12b中进行冷却后的第2冷却水h2，因
此，能够避免燃烧废气e的粉尘中的不溶性固体成分(ss成分)、第1冷却水h1中的未反应的碱成分、或酸性气体成分与浓缩污泥b、脱水污泥c混合。因此，能够防止这些浓缩污泥b、脱水污泥c因不溶性固体成分(ss成分)、未反应的碱成分、酸性气体成分而变质。
67.另外，用于这样的燃烧废气e的酸性气体处理的碱成分包含在第1冷却部12a中对燃烧废气e进行冷却、脱硫的第1冷却水h1中。而且，由于该第1冷却水h1在排烟处理塔12的下部的第1冷却部12a中循环并被利用，因此可以防止未反应的碱成分被排出，并且可以防止碱成分的使用量增加。
68.进一步，由于第2冷却部12b中的第2冷却水h2的供给量相对于第1冷却部12a中的第1冷却水h1的循环量多数倍至十倍左右，因此，不需要使被供给至浓缩机1、脱水机2而与浓缩污泥b、脱水污泥c的有机性污泥直接接触的温水i循环再利用。因此，也能够防止温水i(第2冷却水h2)的使用量增加到需要量以上。
69.另外，在本实施方式中，由于保存在排水分离部21中且从第4排水管26排出的第2冷却水h2的温度为足够高温的70℃左右，因此，也可以利用第2泵27将其直接供给到浓缩机1、脱水机2，但在焚烧炉3中产生的燃烧废气e的温度较低的情况下，无法将这样高温的第2冷却水h2作为温水i供给，有可能难以有效地降低浓缩污泥b、脱水污泥c的含水率。
70.与此相对，在本实施方式中，第1，在上述温水供给机构中具有第1热交换器20，该第1热交换器20使在第1冷却部12a中对燃烧废气e进行了冷却的第1冷却水h1、和在第2冷却部12b中对燃烧废气e进行冷却后作为温水i供给到浓缩机1、脱水机2的第2冷却水h2之间间接地进行热交换。因此，在比第2冷却部12b更高温度的状态下对供给到第1冷却部12a的燃烧废气e进行冷却后的高温的第1冷却水能够通过1使作为温水i供给的第2冷却水h2的温度升温。
71.另外，在本实施方式中，第2，同样在上述温水供给机构中具有温水锅炉11作为第2热交换器，该温水锅炉11在供给到排烟处理塔12中的燃烧废气e与在第2冷却部12b中对燃烧废气e进行了冷却的第2冷却水h2之间间接地进行热交换，因此，通过该第2热交换器也可以使作为温水i供给到浓缩机1、脱水机2中的第2冷却水h2的温度升温。
72.需要说明的是，这样通过温水供给机构作为温水i供给到浓缩机1、脱水机2中的第2冷却水h2的温度优选为50℃以上且小于100℃的范围。如果该第2冷却水h2的温度小于50℃，则有可能无法充分实现有机性污泥的粘度降低、水分分离所带来的低含水率化，另一方面，如果温水i的温度超过100℃，则有可能难以处理。需要说明的是，作为该温水i供给的第2冷却水h2的温度更优选为60℃以上90℃以下的范围。
73.另外，在本实施方式中，向浓缩机1和脱水机2双方供给温水i，但也可以仅向其中任一方供给。进一步，在温水i的温度足够高的情况下等，也可以在向浓缩机1和脱水机2双方供给温水i的同时将在脱水机2中与温水i一起从脱水污泥c分离出的水分(滤液)向浓缩机1供给，或者在仅向脱水机2供给温水i而不向浓缩机1供给的情况下，将在脱水机2中与温水i一起从脱水污泥c分离出的水分(滤液)向浓缩机1供给。
74.【工业实用性】
75.通过将本发明的有机性污泥的处理设备及处理方法应用于该领域，在将温水直接供给至浓缩机、脱水机进行加温的情况下，能够将排烟处理塔的排水作为温水供给，并且不会因温水而使污泥变质，另外能够防止排烟处理塔中的碱成分的使用量的增加。
76.【符号说明】
77.1 浓缩机
78.2 脱水机
79.3 焚烧炉
80.4 废热锅炉
81.5 热利用设备
82.6 集尘器
83.7 增压器
84.8 防止白烟预热器
85.9 风扇
86.11 温水锅炉(第2热交换器)
87.12 排烟处理塔
88.12a 第1冷却部
89.12b 第2冷却部
90.12c 烟囱
91.13 循环罐
92.14 集水部
93.15 供给部
94.19 第1泵
95.20 第1热交换器
96.21 排水分离部
97.25 排水罐
98.26 第4排水管
99.27 第2泵
100.a 凝聚污泥
101.b 浓缩污泥
102.c 脱水污泥
103.d 燃烧用空气
104.e 燃烧废气
105.h1 第1冷却水
106.h2 第2冷却水
107.i 温水