付着粘着性が強い有機汚泥の乾燥 / テスト事例 / 汚泥乾燥機, 産廃費削減, 産廃量削減

付着粘着性が強い汚泥は乾燥が難しいものです。乾燥機の種類によっては汚泥の乾燥時に乾燥機の機内で目詰まりし排出されない場合があります。KENKI DRYER は世界特許の独自の機構でどんな付着性、粘着性が強い高含水率の汚泥であっても乾燥機内に目詰まりすることなくスムーズに乾燥することが出来、乾燥後は汚泥の利活用が行えます。KENKI DRYER は連続式の低温乾燥ですので、貯めて乾燥させるバッチ式とは異なり、1日24時間無人運転ができ、乾燥後は乾燥対象物の成分変化が少なく様々な用途に利活用が可能です。
排水処理場から必ず排出される汚泥のアップリサイクル、再資源化は、環境保護、脱炭素そして輸入に頼っている資源の確保から重要視されておりその需要は増加する一方です。汚泥を乾燥させるとアップリサイクル、再資源化等有効利用ができ、ゼロエミッションが可能になり、廃棄物だった排水処理場から排出される汚泥の利活用は、今後広がって行くものと期待されています。脱炭素、CO2排出削減からも汚泥の有効活用は環境貢献としても重要な役目を担っており、現在、下水汚泥については、国家プロジェクトとして汚泥内に含まれるリンの活用が推進されています。
日本は鉱物資源をほぼ100％輸入に頼っています。今後も特に貴金属、レアメタルは重要な資源で国際競争力の維持・強化にはこれらの資源を確保するのは必須です。鉱物資源の確保に向けた対策の一つに汚泥の中に含まれる鉱物を再利用、リサイクルすることは重要で環境保護に貢献ができ温室効果ガスの削減に繋がります。

有機系の汚染物質を含む排水の処理方法には、いくつかの方法があります。例えば、有機系排水は微生物による分解が安価で効率的な「活性汚泥法」を主とします。活性汚泥法とは、曝気槽内で排水と好気性微生物を空気を送り込みながら接触させることによって分解し、排水を浄化する方法です。また、膜分離活性汚泥法は、MF膜を用いて活性汚泥と処理水を分離する方法で、沈殿槽での沈降不良などで処理水へのキャリーオーバーが起きることがないため、設備のためのスペースが大幅に低減できます。

出典：Chat GPT

排水処理方法の標準活性汚泥法は、従来法とも呼ばれ、全ての活性汚泥法の基本となる方法です。1930年国内で活性汚泥法が開発されて以来、もっとも普及しておりますが、正常に稼働するための条件が厳しい、負荷変動に弱い、窒素やリンの除去率が比較的低いといった問題があります。そのため、他の活性汚泥法は、これらの問題を改善するために開発された、標準活性汚泥法を改良した方法です。

下記が標準活性汚泥法のフロー図です。

■ 沈殿池
排水処理の最初の処理です。排水は最初にこの沈殿池に運ばれ排水内の砂や大きなごみを沈めて取り除きます。

■ 最初沈殿槽
ここは沈殿池で取り除くことができなかった細かい汚れ、泥などを沈殿させて底に沈めるための槽です。ゆっくり汚水を流し、汚れを沈ませます。ここで取り除かれた汚は生汚泥と呼ばれ、後述する余剰汚泥と同様に汚泥濃縮槽へ運ばれ処理、処分されます。

■ 反応タンク
排水中に酸素を送り込む、攪拌することで、排水内の活性汚泥を増殖活動させます。この活性汚泥が排水内の有機分を食べ水を浄化します。

■ 最終沈殿槽
汚れを食べ増殖し大きくなった活性汚泥は、塊状になり水より重くなります。それを沈殿させ、上澄みのきれいな水を取り出します。沈殿した汚泥は余剰汚泥と呼ばれ濃縮槽へ運ばれ処理、処分されます。又、その沈殿した活性汚泥の一部は反応タンクへ戻されます。

■ 消毒設備
最終沈殿池から取り出した水を殺菌、消毒し、川や海に放流します。この設備が排水処理の最終工程です。

■ 砂ろ過
最終沈殿槽では処理できかった微細な浮遊物資（SS）を砂などのろ材を通過させ窒素、リン及びBODを除去します。

■ 汚泥濃縮槽
最初沈殿槽からの生汚泥及び最終沈殿槽の余剰汚泥はこの汚泥濃縮槽へ運ばれます。ここでは固形物の濃度を高めます。それにより後の処理、脱水処理をより容易にします。

標準活性汚泥法について / 汚泥乾燥, リサイクル乾燥

活性汚泥とは、細菌や微小動物などの微生物のことで川や水路、土の中など、色々な場所にいる生き物です。空気中やほこりの中にも胞子のような状態でまぎれていたりします。排水、下水に空気を入れ攪拌するとこれらの生物が活動をはじめます。そしてどんどん増殖し活性汚泥になります。
活性汚泥は、微生物の集合体が数mm程度の綿くず状でふわふわした泥のようなものですが、水中を漂う様子は観察できこれをフロックと呼んでいます。このフロックはバクテリアと多くの種類の原生動物などの微生物の集合体で、これに排水、下水を混ぜ空気を吹き込み、かき混ぜると汚れを食べ増殖し、水をきれいにします。活性汚泥は、攪拌をやめると沈殿し、上澄みの部分に無色透明な処理水が得られます。最終沈殿池ではこのようにして活性汚泥と上澄み液を分離します。
活性汚泥のフロックは、活性汚泥で凝集する細菌をズーグレアと呼んでおり、このズーグレアがネバネバを出してお互いがくっつきあい固まりをつくったものです。ズーグレアには、微生物が分解できない粒子も取り込んで、汚水から除去する働きもあります。
活性汚泥が食べ、増殖が可能なのは主に有機物で、油、毒、農薬、化学薬品は活性汚泥は食べる事ができず死滅することがあります。下水に流す内容に制限があり、洗剤、殺虫剤等の化学製品が流せないのは、下水処理が活性汚泥法のため処理ができないこともあります。有機物ではない、無機物の排水処理ではこの活性汚泥を利用した処理方法は採用されません。
活性汚泥は有機物を食べて増殖し、一部は炭酸ガスに分解します。この際に空気をふきこむと、空気中の酸素をつかいます。
汚れ＋酸素→活性汚泥の増殖＋炭酸ガス

■ 窒素・リンの除去
窒素やリンは肥料の成分ですが、これは海の赤潮を引き起こします。活性汚泥法の処理を工夫すると窒素、リンを除去できます。

■ 窒素処理
1）活性汚泥は、好気状態では（空気がある状態）、窒素をアンモニウムイオンから硝酸イオンに変えます。
窒素(アンモニウムイオン)→窒素(亜硝酸イオン)→窒素(硝酸イオン)
2）嫌気状態では（空気がない状態）でが硝酸イオンを窒素ガスに変えます。（脱窒）
窒素(硝酸イオン)→窒素ガス

■ リン処理
活性汚泥は、ある条件下では酸素があるところではリンを吸収し、酸素のないところでリンを吐き出させる事ができます。その性質を利用し排水中のリンを活性汚泥に吸収させ集めることが可能です。

参考サイト  愛知水と緑の公社 下水道部

従来法といわれる標準活性汚泥法での排水処理場での活性汚泥は、排水中の汚れを食べ増殖し水をきれいにしますが、過剰に増殖した活性汚泥は沈殿し余剰汚泥となり、その汚泥は処理が必要です。凝集する細菌を増殖させて沈降分離させその沈殿物が余剰汚泥で、それは濃縮、脱水工程を経て通常は廃棄されます。
脱水工程後も多くの水分を含んでおりそれを KENKI DRYER で乾燥し重量を減らせば産廃費の削減ができます。あるいは、余剰汚泥は有機物ですので、低温乾燥の KENKI DRYER で乾燥すれば成分が変化せずリサイクルが可能です。

活性汚泥とは / 汚泥乾燥, リサイクル乾燥

• 乾燥物：付着粘着性が強い有機汚泥の乾燥
• 乾燥の目的：産廃費の削減。産廃量の削減。短期間で機械代回収。
• 含水率：乾燥前86.3％W.B.、乾燥後5.4％W.B.
• 乾燥機への要請：乾燥物が付着しやすいため乾燥機内部で詰まらない。24時間無人運転。短期間で機械代回収。
• テスト結果：問題なし。

汚泥乾燥

乾燥機競合比較

汚泥（おでい、淤泥）は、下水処理場の処理過程や工場の廃液処理過程などで生じる、有機質の最終生成物が凝集して出来た泥状の固体のことである。スラッジ（英語: Sludge）ともいう。産業廃棄物として最終処分場に埋設処分されるだけでなく、下水汚泥については肥料やバイオマス発電の燃料として有用利用されている。

汚泥のうち活性汚泥とは、好気性菌などの微生物群によって水処理を行ったときに生じる微生物を含んだ集塊を指す。活性汚泥の一部を種として汚水に添加し、空気を吹き込んでこれらの微生物の繁殖を促し、溶存有機物などの汚染物質を、微生物を含んだ新たな活性汚泥に転換する水処理技術を活性汚泥法と呼ぶ。

出典：Wiki 汚泥

乾燥装置 KENKI DRYER の国際特許技術の一つが Steam Heated Twin Screw technology （SHTS technology）でセルフクリーニング機構です。この機構によりどこもできないどんなに付着、粘着、固着する乾燥対象https://kenkidryer.jp/products/patents/物でも独自の構造で機械内部に詰まることなく乾燥できます。
例えば乾燥対象物が羽根に付着したとしても、その付着物を乾燥機内の左右の羽根が強制的に剥がしながら回転します。どんなに付着、粘着、固着性がある乾燥物でも左右の羽根が剥がしながら回転するため羽根に付着することなく、そして停止することなく羽根は常に回転し続け、剥がし、撹拌、加熱乾燥を繰り返しながら搬送されます。又、常に羽根の表面は更新され綺麗なため羽根よりの熱は遮るものなく乾燥物にいつも直接伝えることができます。どこも乾燥ができない付着、粘着性が強い物あるいは原料スラリー等の液体状に近い状態で投入したとしてもこのテクノロジーで全く問題なく確実に乾燥ができます。このSHTSテクノロジーは約７年以上を経て完成させており国内はもとより海外でも特許を取得、出願しております。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

セルフクリ－ニング

乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

乾燥機構

熱源である飽和蒸気の使用量は少ないため、新規にボイラー導入せず工場内余剰蒸気を利用することにより脱炭素、燃料費削減が可能です。

KENKI DRYERの乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風併用で他にはない画期的な乾燥方式を取り入れ安全衛生面で優れ、安定した蒸気を熱源とするため乾燥後の乾燥物の品質は均一で安定しています。蒸気圧力は最大0.7MpaGまで使用可能で、乾燥条件により蒸気圧力の変更つまり乾燥温度の調整は簡単に行なえます。飽和蒸気は一般の工場では通常利用されており取り扱いに慣れた手軽な熱源だと言えます。バーナー、高温の熱風を利用する乾燥と比較すると、飽和蒸気はパイプ内を通し熱交換で間接乾燥させる熱源であることから、低温で燃える事はなく安全衛生面、ランニングコスト面で優れています。
飽和蒸気には特有の特徴があります。蒸気圧力の変更に伴い蒸気温度が変わるため、乾燥温度の調整が簡単に行なます。又、凝縮熱、潜熱を利用できるため温水、油等の顕熱利用と比較すると熱量が2~5倍で乾燥に最適な熱源と言えます。
飽和蒸気は乾燥後ドレンとなりますがそれは回収ができ蒸気発生装置ボイラーへの供給温水として利用すれば燃料費等のランニングコストは安価で済みます。

熱源 蒸気