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

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。
貴金属、レアメタルが含まれる汚泥のリサイクルは既に国内では研究が進んでおり、その利用についても特殊鋼などの構造材、電子材料・磁性材料などに再利用される動きが活発になっています。
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。
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、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。
排水処理場から排出される汚泥の性状、組成は、排水処理方法により異なる場合が多く、有機系、無機系よってその排水処理方法は異なります。

無機系排水は、主に重金属などの有害物質の処理が対象となります。重金属などの有害な金属の多くは薬品を入れて化学的に反応させ固形物に変え、水と分離します。また、毒性を無くすために酸化・還元などの処理を行うこともあります。その場合、薬品を使用したり電気化学的に処理を行ったりします。有機系排水と無機系排水の違いは、有機系排水は微生物を使った処理である「生物処理」が主流であるのに対し、無機系排水は化学的処理が主流です。凝集沈殿法は、無機凝集剤や高分子凝集剤を添加し、汚水中の小さな粒子にフロックをつくり、沈殿させる方法です。

出典：Chat GPT

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

様々な排水処理方法の内、膜分離活性汚泥法とは、活性汚泥法の一種で、処理水と活性汚泥との分離を、従来の沈殿槽に代えて精密ろ過膜 (MF膜) 又は 限外ろ過膜（UF膜）を使って行う方法です。英語でMembrane Bioreactorと称することからMBR法、又はMBRと呼ばれることが多いです。他に膜式活性汚泥法とも呼ばれます。
従来の活性汚泥法では、バルキング（活性汚泥が浮きやすくなること）などの原因により自然沈降で分離しきれずに処理水側に流失（キャリーオーバーと呼ばれる）することがありました。又、反応タンクに保持できる活性汚泥の濃度が、自然の沈降性と最終沈殿槽の大きさに依存することにもなります。
そこで、処理水と活性汚泥を強制的に分離させることで活性汚泥の流失を防ぐと共に、反応タンクでの活性汚泥の濃度を上げてその小型化を図り、最終沈殿槽やその後の砂などを使ったろ過、および消毒などの工程を無くすことができる技術として開発されたのが膜分離活性汚泥法です。
1960年代にアメリカで開発され、分離膜の技術革新に伴って1990年頃から世界的に普及が進み始めました。

膜分離活性汚泥法は、活性汚泥法従来のの沈殿槽に代わって精密ろ過膜や限外ろ過膜などの分離膜で処理水と活性汚泥とを分離します。

■ 特徴
・従来の活性汚泥法と比較すると設備が小型になります。
・活性汚泥が処理水へ流失（キャリーオーバー）しません。
・処理水が精密ろ過膜や限外ろ過膜を通るため水質がよく、従来の活性汚泥法での砂などによるろ過が不要となり、処理水の再利用も容易となります。
・大腸菌など大きな微生物も除去できるため、通常河川などに放流する場合は処理水の消毒も不要です。但し、ウイルスなどの流失を防ぐため消毒を行う場合はあります。

■欠点
・分離膜の目詰まり（ファウリング（Fouling）と呼ばれる）を防ぐため、これを定期的に次亜塩素酸やアルカリなどの薬品で洗浄する必要があります
・分離膜は膜素材や使用状況で異なりますが、1～5年程度で定期的な交換が必要です。
・分離膜表面の曝気または活性汚泥の循環、および処理水の吸引のため、必要な電力などのエネルギーが従来の活性汚泥法より増加します。

参考サイト：Wiki 膜分離活性汚泥法

• 乾燥物：付着粘着性が強い脱水汚泥
• 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79.6％W.B.、乾燥後15.8％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