專利名稱：污泥的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥的處理方法，具體涉及可高效地將高含水量的污泥脫水并進行脫 臭處理、能夠促進作為火力發(fā)電用燃料等燃料的再利用的處理方法。
背景技術(shù)：
作為由廢水處理設(shè)備產(chǎn)生的污泥的處理方法，一般采用機械脫水處理后將其焚燒 并將焚燒灰填埋在填埋處理場來進行處理的方法。但是，該方法中，焚燒時需要對污泥中的 大量的水分進行將濃縮處理、脫水處理、干燥處理適當(dāng)組合而成的預(yù)處理，存在處理需要大 量的能量的課題。此外，相對于作為污泥的一種的下水道污泥的大量排放，填埋地的確保存 在極限，所以也希望開發(fā)出用于燃料化等再利用的技術(shù)?；镜奈勰嗟奶幚砉に嚾缦隆Ｊ紫?，對于通過沉降、離心沉降等操作濃縮后的污泥 用過濾機、離心分離機、帶式壓力機等進行機械脫水，制成約80%左右的水分濃度的污泥濾 餅。將該污泥濾餅填埋于最終處理場，或者用焚燒設(shè)備進行焚燒處理，將剩下的焚燒灰填埋 于最終處理場。該一系列的工藝中，最要求效率和完成度的是機械脫水工序。這是因為經(jīng)脫水的 污泥濾餅被盡可能減容化而變得容易處理，且焚燒時助燃劑等的添加量減少，或者可以實 現(xiàn)能量方面有利的后續(xù)處理。但是，一般污泥根據(jù)其性狀在機械脫水處理后的污泥中的水分量為75 85%。污 泥中的水緊貼污泥粒子，其形態(tài)一般分為(1)間隙水(充滿污泥粒子所包圍的空間的水)、 (2)毛細(xì)結(jié)合水(存在于污泥粒子的縫隙等的水)、(3)表面附著水(附著于污泥粒子表面 的水)、(4)內(nèi)部水(形成污泥粒子的細(xì)胞的細(xì)胞液)，其中認(rèn)為可通過機械脫水分離的是 間隙水、毛細(xì)結(jié)合水(統(tǒng)稱間隙水)，作為表面附著水和內(nèi)部水的所謂的束縛很難通過機械 脫水分離。另一方面，作為脫水技術(shù)之一的油中改性法(參照例如日本專利特開 2000-290673號公報(專利文獻1))中，假設(shè)含水分的固體為煤，以150°C以上的溫度對在 油中淤漿化的含水分固體進行加熱處理，藉此使含水分固體的水分蒸發(fā)。通過將在操作溫 度下幾乎不蒸發(fā)的液體狀的油作為加熱介質(zhì)，從而只有水選擇性地蒸發(fā)，因此水蒸氣不會 被稀釋，水蒸氣所具有的蒸發(fā)潛熱的密度不會下降。因此，油中改性法被認(rèn)為能高效地回收 水蒸氣所具有的蒸發(fā)潛熱。尤其是關(guān)于煤的脫水，在現(xiàn)有的方法中，油中改性法所需的能量 被認(rèn)為是最少的。然而，油中改性法中，為了將沸點高于水的油與煤分離(脫油)，需要進行 離心分離和高于150°C的溫度下的加熱操作，所以脫油工序中的能耗超過脫水工序中的能 耗，節(jié)能化成為課題。專利文獻1 日本專利特開2000-290673號公報發(fā)明的概要本發(fā)明的目的在于提供可在實現(xiàn)節(jié)能的同時高效地處理污泥、特別是高含水量污 泥且使其能夠在處理后作為資源再利用的手段。3
本發(fā)明人基于上述的目的而反復(fù)研究后，注意到二甲醚(DME)在其性質(zhì)上即使不 設(shè)定嚴(yán)酷的條件也可容易地氣化而從液體(液化物)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。但是，如果使二甲醚作用 于污泥，可以實現(xiàn)一定程度的提取脫水操作的效果，但是仍然殘存大量的水。提取脫去該大 量的水時，即使施加巨大的壓力也難以使二甲醚滲透至污泥的脫水濾餅(塊狀物)中。于 是，本發(fā)明人反復(fù)試錯后發(fā)現(xiàn)，通過使污泥達到一定的厚度后通入二甲醚，可以使其以物理 化學(xué)的方式逆擴散來進行脫水。發(fā)現(xiàn)這樣進行提取脫水操作時，通過進行作為預(yù)處理的成 形處理，可高效地將污泥脫水，而且分離得到的物質(zhì)脫水至可用作燃料等資源的程度，從而 完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供下述的〔1〕 〔4〕的技術(shù)方案?！?〕一種污泥的處理方法，其特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體的工序；(B)使該成形體與二甲醚的液化物接觸，提取該成形體中的水分的工序?！?〕如〔1〕所述的污泥的處理方法，其中，所述污泥的成形通過采用安裝于送泥管 的下游的成形裝置的擠出成形進行，所述成形裝置是可將成形后的成形體連續(xù)地壓入容器 的裝置?！?〕一種燃料的制造方法，其特征在于，對污泥進行脫水處理時，包括下述的工序 (A)和(B)(A)對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體的工序；(B)使所述成形體與二甲醚接觸的工序?！?〕一種污泥的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括對污泥進行成形而使其成為表面間距 離為2 20mm的成形體的成形機和使二甲醚的液化物與所述成形體接觸來提取該成形體 中的水分的提取槽。如果采用本發(fā)明，則可以使二甲醚與污泥的接觸面積增加，通過限制為可互相擴 散的厚度而使處理效率提高，所以可以在節(jié)能的條件下高效地進行脫水，且能夠通過成形使采用二二甲醚的處理條件恒定而連續(xù)地進行處理。附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明的處理系統(tǒng)的--例的說明2是表示本發(fā)明的處理系統(tǒng)的--例的說明3是表示本發(fā)明的處理系統(tǒng)的--例的說明4是表示本發(fā)明的處理系統(tǒng)的--例的說明圖符號的說明A C脫水系統(tǒng)11污泥12成形機13成形體14提取槽15J6 二甲醚(液體)16貯留槽17脫水后的污泥4
18送泥管19污泥中的含水分的二甲醚20蒸餾塔21污泥中的水分22、M 二甲醚(氣體)23壓縮機25冷卻器27熱交換器28送液泵實施發(fā)明的方式本發(fā)明中作為對象的污泥是指由對家庭廢水或工業(yè)廢水等廢水進行處理的設(shè)備 (廢水處理設(shè)備)排出的污泥，也包括以機械方式脫水而得的脫水濾餅。由污泥獲得脫水濾 餅的方法例如有使用具備濾器、螺桿、離心機、輥等的裝置的方法(過濾濃縮、固液分離、壓 榨等)。本發(fā)明中所用的脫水濾餅可以對這些方法適當(dāng)進行選擇來獲得，較好是組合過濾濃 縮和壓榨來獲得。作為用于制造脫水濾餅的裝置，可例舉帶式壓力機、離心脫水機、螺旋壓 力機等。污泥(包括脫水濾餅)中的水分比例(水分在污泥中所占的重量比例)被認(rèn)為一 般是75 85重量％ (78重量％左右)。本發(fā)明的脫水系統(tǒng)涉及利用二甲醚對污泥進行脫水的系統(tǒng)。二甲醚在1個大氣壓下的沸點為_24.8°C，在-10°C 50°C于大氣壓下為氣體。高 效率的二甲醚的制造方法及制造裝置例如在日本專利特開平11-130714號公報、日本專利 特開平10-195009號公報、日本專利特開平10-195008號公報、日本專利特開平10-182527 號 日本專利特開平10-182535號的各公報、日本專利特開平09-309850號 日本專 利特開平09-309852號的各公報、日本專利特開平09-286754號公報、日本專利特開平 09-173863號公報、日本專利特開平09-173848號公報、日本專利特開平09-173845號公報 等中有所揭示，按照其中揭示的技術(shù)可以容易地得到二甲醚。此外，二甲醚也可以與其他常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)組合使用。作為常溫常 壓條件下為氣體的物質(zhì)，是指在25°C及1個大氣壓的條件下為氣體的物質(zhì)，較好是在0°C及 1個大氣壓的條件下為氣體的物質(zhì)，最好是在25°C及1個大氣壓的條件下為氣體且在0°C及 1個大氣壓的條件下也為氣體的物質(zhì)。例如，可例舉甲基乙基醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷、 丙烷等，它們可以使用1種或者2種以上混合使用。本發(fā)明的污泥的處理方法的特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體的工序；(B)使該成形體與二甲醚的液化物接觸，提取該成形體中的水分的工序。如果采用本發(fā)明的處理方法，則對污泥進行脫水處理時，通過進行上述工序(A) 和(B)，將二甲醚作為提取介質(zhì)通入污泥中使其以物理化學(xué)方式逆擴散，可將污泥脫水。本 發(fā)明利用二甲醚在其性質(zhì)上即使不設(shè)定嚴(yán)酷的條件也可容易地氣化而從液體(液化物)轉(zhuǎn) 變?yōu)闅怏w的這一點。工序(A)中，對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm、較好是4 IOmm 的成形體。藉此，不僅可以將污泥充分脫水，而且不受污泥中的水分的影響，使工序(B)中的與常溫常壓下為液體的物質(zhì)的接觸條件恒定。在這里，“表面間距離”是指成形體的某一 表面與相反側(cè)的表面(大致垂直方向的對面)之間的距離(直徑的長度)的平均值中最短 的距離?！俺尚误w的某一表面”和“相反側(cè)的表面”是指后續(xù)的工序(B)中與二甲醚的接觸 面。“最短的距離”是指，例如在柱狀(繩狀)的成形體的情況下(截面可以是圓形或多邊 形中的任一種)，柱狀的底面和上表面的距離(高度)與柱部分之間的距離(截面為圓形時 指直徑)中較短的一方為“表面間距離”。“距離的平均值”是指，例如不定形的成形體的情 況下，最短的距離和最長的距離的平均值為距離的平均值。成形體的形狀沒有特別要求，可以例舉長方體、多邊形等棱柱型、圓筒型、繩狀、棒狀等。成形的方式?jīng)]有特別限定，可以例舉擠出成形、壓縮成形等，其中較好是擠出成 形。通過擠出成形進行成形的情況下，較好是通過安裝于送泥管的下游的成形裝置(擠出 成形裝置)進行。所述成形裝置較好是可連續(xù)地壓入容器的裝置。工序(B)中，使該成形體與二甲醚接觸，提取該成形體中的水分。接觸的方法沒有特別限定，可例舉將作為常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)的二甲醚 和污泥的成形體收納于容器中進行接觸的方法。成形體與液體的量的比例可以適當(dāng)確定， 例如較好是在使污泥中的水分(通常78重量％左右)溶解而獲得高水分含量的液化物所 至少需要的量以上。即，較好是使作為常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)的二甲醚的液體與含 水物質(zhì)以233 1 233 50的重量比進行接觸。此外，20°C時水對于二甲醚液化物的飽 和溶解度為7.2重量％，所以如果以上述的污泥中的水分量換算，則可以按照污泥相對于 二甲醚的濃度達到9重量％以上的量適當(dāng)確定。此外，對于成形體相對于二甲醚的濃度的 上限沒有特別規(guī)定，但成形體的量過少時二甲醚的接觸可能會變得困難，所以例如可以設(shè) 為20重量％以下。在這里，為了使二甲醚與成形體接觸，需要將二甲醚維持液體狀態(tài)。維持液體狀態(tài) 的方法沒有特別限定，理想的是以飽和蒸氣壓維持液化物的方法。特別是接觸時的溫度條 件理想的是在-10°c 50°C、較好是0 40°C的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定。接觸時間(脫水時間) 由含水物質(zhì)和液化物的種類和量、接觸方式等條件決定，難以一概而論，可以設(shè)定為含水物 質(zhì)中的水分充分溶解于液化物的時間。例如接觸方式、液化物的接觸量、接觸時間等二甲醚的液化物與成形體接觸時的 除溫度和壓力以外的條件可以適當(dāng)設(shè)定為使含水物質(zhì)中的水分溶解于該液化物的條件。接 觸方式可以是將成形體浸漬于液化物、使液化物流過成形體等通常的脫水法中所采用的任 一種方法。此外，通過將成形體填充于多個容器中，以使液化物進行逆流接觸的接觸方式使 二甲醚的液化物與成形體接觸，從而使液化物的含水量飽和后進行回收、蒸發(fā)，可以減少用 于除去水分的能量。使二甲醚的液化物與污泥的成形體接觸后，二甲醚的液化物和成形體中的水分的 混合物與經(jīng)脫水的污泥(脫水后污泥)分離。它們的分離可以采用固液分離等常規(guī)方法。 作為固液分離的方法，可例舉基于靜置的分層、基于膜處理的分配等。固液分離的方法沒有 特別限定，作為一例，可例舉將液層用安裝于容器或獨立于容器的泵等吸引而除去的方法。 這樣得到的脫水后污泥經(jīng)脫水，惡臭減少，可以用于其他用途，例如火力發(fā)電用或鍋爐等的 燃料、水泥材料等。6
二甲醚的液化物與成形體中的水分的混合物可以直接作為廢液處理，也可以根據(jù) 需要進一步從該混合物僅提取二甲醚。二甲醚的提取可以利用二甲醚的氣化現(xiàn)象進行。氣化是指使液體(液化物)變?yōu)闅怏w。高水分含量的液化物中的常溫常壓條件下 為氣體的物質(zhì)的氣化可以通過相較工序(B)提高溫度條件或降低壓力條件來進行。提高溫度條件的情況下，較好是使其上升至高于二甲醚的沸點的溫度，本發(fā)明中 利用常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)，所以通常可以在常溫附近、即接近外部氣溫的溫度條 件下氣化。即，無需加熱，僅通過從工序(B)的冷卻狀態(tài)恢復(fù)至常溫狀態(tài)就可以氣化。作為 氣化的溫度條件，也根據(jù)使用的液化物和壓力條件而不同，較好是常溫狀態(tài)、_50°C 25°C， 特別好是_25°C 10°C。使壓力條件下降的情況下，其條件為低于飽和蒸氣壓，可以根據(jù)溫 度條件適當(dāng)確定。從二甲醚的液化物與成形體中的水分的混合物提取二甲醚后的處理產(chǎn)物通常為 發(fā)出惡臭的液體。也可以對該液體根據(jù)需要進行處理而作為水進行再利用。另外，還可以將所提取的二甲醚氣化物再次液化并送回體系內(nèi)進行再利用。液化 可以通過與氣化相比降低溫度條件或提高壓力條件來實現(xiàn)。本發(fā)明的污泥的處理系統(tǒng)的特征在于，至少包括成形機和提取槽。成形機用于實 施上述本發(fā)明的污泥的處理方法的工序(A)，提取槽用于實施工序(B)。成形機用于對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體。成形條 件如上述本發(fā)明的處理方法的工序(A)所述。作為成形機的例子，可以例舉擠出成形機。作 為擠出成形機，可例舉例如具備將污泥輸送至擠出成形機的送泥管的成形機。較好是對通 過送泥管送來的污泥連續(xù)地進行擠出成形并可將所得的成形體連續(xù)地壓入的裝置。提取槽是用于使二甲醚的液化物與所述成形體接觸來提取成形體中的水分的槽。 提取的條件如上述本發(fā)明的處理方法的工序(B)所述。提取槽通常以適當(dāng)具備用于保持二 甲醚呈液體的狀態(tài)的溫度和壓力的調(diào)整單元、例如熱交換器的槽來實現(xiàn)。此外，可以由2個 以上獨立的槽構(gòu)成，也可以將它們設(shè)為連通的槽。此外，如在二甲醚的接觸方式中所述，可 考慮成形體向二甲醚中的浸漬、流通等，較好是流通，其中更好是逆流接觸。本發(fā)明的污泥的處理系統(tǒng)中，可以還包括蒸餾塔(蒸餾器)。藉此，可以將二甲醚 作為氣化物從二甲醚液化物與來源于污泥的水分的混合物分離。蒸餾器以具備用于將二甲 醚氣化的溫度和壓力的調(diào)整單元、例如熱交換器的裝置來實現(xiàn)。本發(fā)明的處理系統(tǒng)較好是還包括壓縮機和冷卻器。藉此，可以將通過蒸餾塔分離 的二甲醚的氣化物再次液化，作為二甲醚液化物再循環(huán)。壓縮機用于通過加壓等將所述蒸 餾塔中氣化提取的二甲醚氣化物壓縮。壓縮機以具備用于將二甲醚氣化的溫度和壓力的調(diào) 整單元、例如熱交換器的裝置來實現(xiàn)。冷卻器用于冷卻經(jīng)壓縮機壓縮的二甲醚。二甲醚氣化物通過冷卻而冷凝，液化。冷 卻器通常以具備用于將常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)液化的溫度和壓力的調(diào)整單元的槽 來實現(xiàn)。本發(fā)明的處理系統(tǒng)中，提取槽以及根據(jù)需要設(shè)置的蒸餾器、壓縮機和冷卻器可以 依次通過根據(jù)需要具備泵的管道串聯(lián)連接。此外，還可以根據(jù)需要包括以可供給至體系內(nèi)的方式收納常溫常壓條件下為氣體 的物質(zhì)的貯留槽(緩沖罐)、用于溫度調(diào)節(jié)的熱交換器(27)、用于在送至蒸餾器前壓榨提取槽中的處理產(chǎn)物的壓榨機、除去所述壓榨機的處理產(chǎn)物中的常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì) 的除去器、用于將體系內(nèi)的液體或氣體送出的送液泵08)等。參照圖1 圖3對本發(fā)明的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用該裝置的處理工藝進行說明。 首先，對圖1的處理系統(tǒng)A進行說明后，僅對圖2的處理系統(tǒng)B中與處理系統(tǒng)A的不同處進 行說明，同樣僅對圖3的處理系統(tǒng)C中與處理系統(tǒng)B不同的部分進行說明。圖1的處理系統(tǒng)A中，污泥11通過送泥管18被投入成形機12后，獲得污泥的成 形體13。成形體13被送至提取槽14，與作為常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)的一例的二甲 醚(液體)15接觸。提取槽14中，成形體13中的水分溶出至二甲醚中。二甲醚(液體)15 從貯留槽16供給至提取槽14。提取槽14中的提取結(jié)束后，獲得處理產(chǎn)物、即脫水后的污泥 17，含有污泥中的水分的二甲醚19被排出。該脫水后的污泥17不僅經(jīng)過脫水，而且被充分 脫臭，惡臭減少。圖2的處理系統(tǒng)B中，含有污泥中的水分的二甲醚19被送至蒸餾塔20。蒸餾塔 20中，含有污泥中的水分的二甲醚19中的大部分的二甲醚(液體)氣化，溶存于液化二甲 醚中的來源于污泥11的水分(污泥中的水分)21作為處理產(chǎn)物被分離。該污泥中的水分 21不僅來源于污泥的惡臭減少，而且經(jīng)過脫水。圖3的處理系統(tǒng)C中，通過蒸餾塔20分離的二甲醚(氣體)22被壓縮機23壓縮， 壓縮后的氣體M通過冷卻器25冷卻而液化，從冷卻器25送出的二甲醚(液體)26再次被 送至貯留槽16，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。上述的本發(fā)明的處理系統(tǒng)可用作污泥的處理裝置。在本發(fā)明的處理系統(tǒng)中經(jīng)過處 理的污泥可用作火力發(fā)電用燃料等燃料。實施例實施例1將污泥用作為擠出成形機的絞肉機連續(xù)地成形，獲得表面間距離4mm(直徑4mm， 長度數(shù)cm左右)的圓柱形的成形體(脫水污泥)。使用圖4的裝置進行脫水·脫臭處理。將3. 2kg成形為直徑4mm、長度數(shù)cm左右 的脫水污泥投入內(nèi)徑15cm、長度57cm(容積10L)的圓筒狀的提取槽，使其呈密閉狀態(tài)。二甲醚(液體)15從最多可貯留150L的DEM貯留槽16通過送液泵(最大送液量 為0. 4m3/h)28送至提取槽，吸收污泥中的水分后被送至閃蒸塔20。閃蒸塔20的溫度通過 熱交換器27調(diào)節(jié)。閃蒸塔22和冷卻器25的內(nèi)部充滿常溫的水，浸有內(nèi)徑15mm的螺旋狀 的管，含有污泥中的水分的二甲醚19通過螺旋狀的管時進行熱交換，二甲醚蒸發(fā)。從提取 槽14排出的處理產(chǎn)物(脫水后的污泥17)的含水量以及硫化氫、甲硫醇、二甲硫和二甲二 硫的濃度與脫水前的測定值一起示于表1。還有，閃蒸塔22中蒸餾后氣化而得的二甲醚(氣體)22通過壓縮機23 (最大送氣 量為30Nm3/h)加壓后，在冷卻器25中通過常溫的水液化而成為二甲醚(液體)26，填充于 DME貯留槽16，可進行再利用。比較例1除了不將污泥成形而直接利用以外，與實施例1同樣地投入提取槽進行脫水處理。8
表1脫水后污泥的分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種污泥的處理方法，其特征在于，包括下述的工序(A)和(B)(A)對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體的工序；(B)使該成形體與二甲醚的液化物接觸，提取該成形體中的水分的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥的處理方法，其特征在于，所述污泥的成形通過采用安裝 于送泥管的下游的成形裝置的擠出成形進行，所述成形裝置是可將成形后的成形體連續(xù)地 壓入的裝置。
3.一種燃料的制造方法，其特征在于，對污泥進行脫水處理時，包括下述的工序(A)和⑶(A)對污泥進行成形，使其成為表面間距離為2 20mm的成形體的工序；(B)使所述成形體與甲醚的液化物接觸的工序。
4.一種污泥的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括對污泥進行成形而使其成為表面間距離為 2 20mm的成形體的成形機和使甲醚的液化物與所述成形體接觸來提取該成形體中的水 分的提取槽。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供可高效地處理污泥且使其能夠在處理后作為資源再利用的手段。即，本發(fā)明提供以包括(A)對污泥進行成形而使其成為表面間距離為2～20mm的成形體的工序和(B)使該成形體與二甲醚的液化物接觸來提取該成形體中的水分的工序為特征的污泥的處理方法，以及以包括對污泥進行成形而使其成為表面間距離為2～20mm的成形體的成形機和使甲醚的液化物與所述成形體接觸來提取該成形體中的水分的提取槽為特征的污泥的處理系統(tǒng)。
文檔編號C02F11/12GK102046540SQ200980121190
公開日2011年5月4日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者吉越昭雄, 森田真由美, 牧野尚夫, 神田英輝, 竹上敬三 申請人:月島機械株式會社, 財團法人電力中央研究所