総合的な都市下水汚泥処理ソリューション：都市下水汚泥処理、汚泥乾燥機、集塵機、フィルター、生物学的臭気制御システム、XJY汚泥処理の定義

2024年11月4日

プロジェクト紹介

XJY汚泥処理の定義

汚泥処理とは、下水処理の過程で発生する汚泥を処理するプロセスを指します。これらの汚泥には、多量の水分、有機物、無機物、微生物が含まれており、そのまま排出または未処理のまま処分すると、深刻な環境汚染を引き起こします。

写真1 汚泥処理フローチャート

XJYスラッジ処理の目的は何ですか?

XJY汚泥処理の目的は、汚泥の体積を減らし、汚泥の水分含有量を減らし、汚泥の性状を安定させ、その後の処分と利用を容易にすることです。以下に説明します。

1. 汚泥の容積を減らす：濃縮や脱水などの工程により、汚泥の水分含有量が大幅に減少し、それによって汚泥の容積が減り、その後の輸送や処分に便利になります。

2. 汚泥の水分含有量を減らす：汚泥中の水分をさらに除去し、汚泥の乾燥硬度を高め、汚泥の安定化と無害化を促進します。

3. 汚泥の性状の安定化：嫌気性消化や好気性発酵などの生物学的処理方法により、汚泥中の有機物が分解され、汚泥中の病原菌や寄生虫の卵などの有害生物が死滅し、汚泥は安定した状態になります。

4.その後の処分と利用を容易にする：処理された汚泥は、土地利用、埋め立て、焼却、または建築材料としてより安全に処分できるだけでなく、汚泥中の有用な資源を抽出することで、汚泥の資源利用を実現できます。

写真2 下水道システムの構成

XJYスラッジ処理の主な方法

XJY汚泥処理の主な方法は、機械的脱水、化学調整+プレートおよびフレームフィルタープレス、嫌気性発酵および熱乾燥です。以下で説明します。

1. 機械的脱水：機械的な力（遠心力、圧力など）を利用して汚泥から水分を除去し、一般的に水分含有量を約80％まで処理できます。

2. 化学調整+プレートフレームフィルタープレス：汚泥に化学薬品（石灰、PAMなど）を加えて調整し、プレートフレームフィルタープレスでろ過して汚泥の水分含有量をさらに減らします。通常、水分含有量は約60％まで処理できます。

3. 嫌気性発酵：嫌気条件下では、嫌気性細菌を用いて汚泥中の有機物を二酸化炭素やメタンなどのガスに分解し、同時に汚泥を安定化させます。嫌気性発酵後の汚泥残渣は、後処理が必要です。好気性発酵：好気条件下では、微生物の発酵によって汚泥は安定した腐植質に変換され、農業用肥料や緑化土壌などに利用できます。好気性発酵後の汚泥の水分含有量は40％～45％まで低減できます。

5. 熱乾燥：熱エネルギーを利用して汚泥中の水分を蒸発させ、汚泥を乾燥させます。熱乾燥では、ベルト乾燥機、回転テーブル乾燥機など、処理ニーズに応じて様々な乾燥装置を選択できます。

XJYスラッジ処理のプロセスは何ですか？

XJY汚泥処理のプロセスには、収集と輸送、濃縮、

安定化、脱水、廃棄または再利用。以下説明になります。

1.収集と輸送： 汚泥は下水処理場や産業施設などさまざまな発生源から収集され、処理場に運ばれます。

2.とろみをつける： 濃縮の目的は、汚泥の固形分濃度を高めることです。これは、重力濃縮（汚泥を重力で沈降させる）、または遠心分離機やベルト濃縮機などの装置を用いた機械濃縮などの方法で達成できます。

3.安定化： 腐敗や悪臭の発生を抑えるには、安定化が不可欠です。一般的な安定化方法には、酸素のない状態でバクテリアが有機物を分解する嫌気性消化と、酸素を用いて汚泥を分解する好気性消化があります。また、場合によっては石灰を添加してpHを上昇させ、病原菌を死滅させる石灰安定化も用いられます。

4.脱水： 安定化後、汚泥の水分含有量を減らすために脱水処理が必要です。これは、フィルタープレス、遠心分離機、ベルトフィルタープレスなどの機械的な方法で行うことができます。脱水処理により、汚泥の取り扱いと輸送が容易になります。

5.廃棄または再利用： 脱水処理された汚泥は、様々な方法で処分することができます。埋め立て処分も選択肢の一つですが、環境への配慮から、近年では一般的ではなくなってきています。焼却処分は、汚泥の容積を減らし、エネルギーを回収するために利用できます。また、土壌改良のための土地利用、特定の産業プロセスの燃料源、建設資材など、様々な用途に再利用することも可能です。

汚泥処理プロセスの各ステップは、環境保護を確保し、悪臭や健康リスクを最小限に抑え、資源を最も効率的に使用するために慎重に設計されています。

どのような XJY 機器が利用可能ですか?

これらの装置は、汚泥脱水装置、汚泥搬送装置、汚泥乾燥装置、乾燥完成泥貯蔵装置の4種類に分けられます。

1.汚泥脱水装置

プレートフレームフィルタープレス

プレートフレーム式フィルタープレスは、化学脱水に最初に使用される機械です。プレートフレーム式フィルタープレスは一般的に間欠運転であり、インフラ設備への投資が大きく、ろ過能力も低いものの、ろ過駆動力が大きく、ろ過ケーキの固形分含有量が高く、ろ液が透明で、固形分回収率が高く、調整薬剤の消費量が少ないなどの利点があるため、一部の小規模下水処理場では広く使用されています。

遠心脱水機

遠心脱水機は、主にコンベアと中空軸スクリューコンベアで構成されています。中空軸によって汚泥がドラムに送り込まれた後、高速回転によって発生する遠心力ですぐにドラムキャビティに投入されます。汚泥粒子は比重が大きいため、発生する遠心力も大きく、ドラムの内壁に投げ込まれて付着し、固体層を形成します。水の密度が小さく、遠心力も小さいため、固体層の内側には液体層のみが生成されます。固体層内の汚泥は、スクリューコンベアによってゆっくりと押し出され、コンベアの円錐端まで運ばれ、コンベア周囲の排出口から連続的に排出されます。液体は堰のオーバーフローからコンベアの外側に排出され、集められて脱水機から排出されます。

ベルトフィルタープレス

ベルトフィルターは、ベルトフィルタープレスとも呼ばれ、一連の異なるサイズのローラーに巻き付けられたエンドレスフィルターベルトを使用して、フィルターベルト間の圧搾とせん断によってスラリーから水分を除去するろ過装置です。ベルトフィルターは、プレスローラーのさまざまな配置と組み合わせにより、さまざまなモデルを形成できます。構造が簡単、脱水効率が高い、処理能力が大きい、エネルギー消費が少ない、騒音が低い、自動化度が高い、連続運転、メンテナンスが容易などの利点があります。コストと運用費用は、プレートフィルタープレスとフレームフィルタープレスよりも30％以上低いため、都市下水処理に適した装置です。ベルトフィルターは、主に製紙、印刷・染色、製薬、鉱業、鉄鋼、石炭、皮革などの業界で使用されており、特に都市下水処理と産業スラッジの脱水に使用されています。

カタツムリスタッキング乾燥機

スクリュースタック式汚泥脱水機は、新しいタイプの固液分離装置です。スクリュー径とピッチの変化、そして可動リングと固定リング間の微小な隙間によって発生する強力な押し出し力により、汚泥の押し出しと脱水を実現します。

2.汚泥搬送装置

スクリューコンベア

スクリューコンベアは、回転する螺旋状の羽根（「ローター」と呼ばれる）を用いて、通常はパイプ内で液体または粒状の材料を輸送する機械装置です。様々なバルク材処理産業で広く利用されています。現代の産業界では、スクリューコンベアは半固体材料を効率的に輸送する方法として、水平またはわずかに傾斜した状態で使用されることがよくあります。

スライドラックサイロ搬送

スライドサイロは、スライドサイロとも呼ばれます。スライドサイロは、直壁サイロと排出スクリューと組み合わせて使用されることが多いです。サイロスライドの主な機能は、粘着性のある汚泥を排出し、輸送スライドへの汚泥の付着を防ぐことです。一般的に、長方形スライドと円形スライドの2つの構造形式に分けられます。処理後の汚泥は貯蔵する必要があり、スライドサイロは汚泥を良好に貯蔵できます。排出される汚泥の量を適切に制御できます。汚泥サイロと比較して、サイロの高さを効果的に低減し、建設の安全性を確保します。

スクレーパー昇降コンベア

スクレーパーコンベアは、スクレーパーチェーンを用いてトラフ内のバルク材を輸送するコンベアです。粉塵、小粒子、小塊材の連続輸送に適しています。スクレーパーコンベアは、水平輸送と傾斜輸送の両方に使用できます。傾斜に沿って上向きに輸送する場合、炭層の傾斜は25°を超えてはならず、下向きに輸送する場合、傾斜は20°を超えてはなりません。炭層の傾斜が大きい場合は、滑り止め装置を設置する必要があります。フレキシブルスクレーパーコンベアは、水平方向と垂直方向に2°～4°の曲げが可能です。

3.汚泥乾燥装置

ディスクドライヤー

ディスク乾燥機は、装置内部に主軸と羽根を備えた省エネ型乾燥装置です。湿潤物はディスクによって撹拌され、熱媒体と高温面に十分に接触することで乾燥目的を達成します。構造はディスク型で、ディスクは主軸上に密集して配置され、熱媒体は主軸を介してディスク間を流通します。単位有効体積あたりの伝熱面積は大きく、熱媒体は蒸気、温水、または熱媒油によって加熱されます。

ミキシングドライヤー

混合乾燥機は、乾燥工程中に材料を混合する特徴があります。主に、金属の表面改質、染料・農薬への粉塵抑制剤の添加、農薬の湿式染色など、粉末材料に少量の液体を加えて乾燥させる用途で使用されます。混合乾燥機は、混合装置と同様に、縦型と横型に分けられ、さらに固定容器型と回転容器型に分けられます。

ベルト乾燥機

ベルト乾燥機（ベルト乾燥機）は工業用乾燥機の一種で、空気、不活性ガス、または煙道ガスを使用して木材チップ、ペレット、ペースト、成形化合物、パネルを連続的に乾燥および冷却するために使用される装置です。

薄層乾燥機

薄層式汚泥乾燥機は、熱風を乾燥媒体とし、間接加熱により汚泥中の水分を蒸発・乾燥させる装置です。主に、供給システム、熱風システム、乾燥システム、排出システム、排ガス処理システムの5つの部分で構成されています。汚泥はシステムに入ると、ベルトコンベアで搬送されます。同時に、熱風システムは乾燥室に熱風を送り込みます。汚泥は熱風と完全に接触するため、汚泥中の水分が蒸発してシステム外に排出され、汚泥の乾燥が達成されます。

4.完成した乾燥泥水貯蔵設備

XJY スラッジ処理の段階は何ですか?

XJY汚泥処理の段階には、生物学的脱臭、汚泥脱水、汚泥乾燥、除塵が含まれます。以下はその説明です。

1. 生物学的脱臭

目的: 生物学的プロセスを通じて汚泥から悪臭化合物と病原菌を除去する。

プロセスの概要:

バイオリーチング技術：濃縮汚泥（水分含有量約 97%）に複合微生物を接種し、一定の割合で栄養素を追加します。

曝気処理: 汚泥を約 48 時間曝気処理すると、pH が 2 ～ 3 に低下し、バイオ浸出プロセスが完了します。

メカニズム：バイオリーチング微生物によって生成される酸性環境により、金属硫化物が可溶性金属硫酸塩へと変化し、重金属が液相中に放出されます。このプロセスにより、汚泥の臭気が除去され、病原菌も殺菌されるため、汚泥の脱水性が大幅に向上します。

結果：バイオリーチング処理後、汚泥の臭気は除去され、病原菌は死滅または抑制され、汚泥の脱水性は向上しました。汚泥の肥料価値と発熱量はほとんど変化しませんでした。

写真3 生物学的脱臭

2. 汚泥脱水

目的: 汚泥の水分含有量を減らし、取り扱いと処分を容易にする。

一般的な方法:

重力濃縮：沈殿槽において高濃度汚泥層を形成することで実現します。初生汚泥、化学汚泥、バイオフィルム汚泥に適しています。

空気浮上濃縮：微細な気泡を利用して汚泥粒子に付着させ、密度を下げて浮上させます。小規模活性汚泥システムに最適です。

遠心濃縮：固体と液体の比重差を利用する濃縮方法。効果は高いがコストが高く、大規模な下水処理場に適しています。

機械脱水：真空フィルター、ベルトプレスフィルター、遠心分離機などの機器を用いて、世界中で広く採用されています。ベルトプレスフィルターは、消費電力が少なく、連続運転が可能で、操作が簡単なため、広く普及しています。

写真4 汚泥脱水

3. 汚泥乾燥

目的: 汚泥の水分含有量をさらに低減し、汚泥の保管、輸送、資源回収を容易にする。

乾燥技術:

直接加熱: 熱風や蒸気などの熱源を使用して汚泥を直接加熱します。

間接加熱: 熱はスラッジに直接接触することなく熱交換器を通じて伝達され、汚染のリスクを最小限に抑えます。

ハイブリッド暖房: 直接暖房と間接暖房を組み合わせて最適な効率を実現します。

乾燥機の種類:

ドラム乾燥機: 熱源としてガスまたはバイオガスを使用する直接型と間接型の両方があります。

ディスクドライヤー: 加熱に蒸気または熱油を使用する、水平型および垂直型のマルチディスク設計。

ベルト乾燥機: 低温から中温で動作し、完全乾燥と部分乾燥の両方に適しています。

流動床乾燥機: 流動床を使用して均一な熱分布を実現し、前処理なしで汚泥を乾燥させます。

写真5 汚泥乾燥

4. 除塵装置

目的: 汚泥乾燥中に発生する粉塵粒子を除去し、きれいな空気の排出を確保し、機器を保護します。

一般的なほこりの除去方法:

バッグフィルター：フィルターバッグを通して集塵します。機械式振動式、逆送風式、パルスジェット洗浄式などの種類があります。微細な粉塵粒子の分離に効果的です。

カートリッジフィルター: ろ過が難しい粉塵や高いろ過速度の問題に対処し、運用コストとろ過効率の両方を改善します。

サイクロンセパレーター: 遠心力を利用して空気流から塵の粒子を分離します。粗い塵が発生する業界でよく使用されます。

湿式スクラバー: 水やその他の液体を噴霧して塵の粒子を捕捉し、塵と汚染物質の両方を効果的に除去します。

電気集塵装置: かつては広く使用されていましたが、現在の産業排出基準を満たす性能がないため、徐々に置き換えられました。

高度なテクノロジー:

多重効果凝縮除湿ヒートポンプ乾燥: 特定の低温スラッジ乾燥装置で採用されている技術など、高いエネルギー効率、低排出、効果的な粉塵除去を実現します。

結論として、汚泥処理プロセスには、生物学的脱臭、汚泥脱水、汚泥乾燥、および除塵が含まれており、各段階は安全で効率的かつ環境に優しい汚泥管理に貢献します。

写真6 除塵装置

XJYスラッジ処理ソリューションの利点は何ですか?

XJYスラッジ処理ソリューションの利点は5つあります。

1.コスト削減

水処理から発生する汚泥残留物の除去には、毎年数千ドルの費用がかかります。従来の下水処理および水処理方法では、水道処理場で大量の有害物質が発生する可能性があります。この汚泥が制御不能になると、コストが上昇し、税金も増加し、企業と地域住民の両方に影響を与えます。これらのコストの多くは、関連する保管と輸送に起因しています。

これらの費用を削減するには、脱水などの技術的応用を活用することが不可欠です。汚泥脱水は、含水土壌の体積を減らすことで処分コストの削減に役立ちます。また、輸送費と保管費を75～80%削減できます。さらに、脱水技術を一括処理する配送システムを利用すれば、市や企業の費用を削減できます。

2.高い生産性

汚泥脱水処理を水処理や廃水処理に用いると、生産性が向上する傾向があります。大小さまざまな都市が、企業に供給される水を供給しています。企業は、その水が毒素を除去されることで、業務を中断することなく継続することができます。例えば、生地を染色する繊維会社は、ジーンズや枕といった色鮮やかな製品を生産するために、大量のきれいな水を必要としています。

生産過程で発生する残留物は流出してスラッジとなり、建物の基礎を破壊する可能性があります。このスラッジが効率的に処理されない場合、現場は操業を停止し、生産性が完全に停止する可能性があります。しかし、スラッジ脱水技術を活用することで、これらの問題を防ぐことができます。

3.環境に優しい

一部の水処理アプリケーションは機敏性に優れていますが、持続可能性に欠けるケースも少なくありません。大規模な都市の水道処理施設や工業企業では、大量の水を使用する処理方法が採用されることがあります。さらに、廃棄物の処理には重機、膨大なエネルギー、そして多くの場合二酸化炭素排出につながるガスに依存する輸送手段が必要になります。凝集剤などの有機化学物質を用いた脱水技術を適用することで、こうした環境に有害な処理を削減し、汚泥脱水は持続可能な技術的アプリケーションとなります。

4.パフォーマンスの向上

鉱物や生物由来の汚泥堆積物を処理するため、汚泥脱水処理を用いることで、従来の方法と比較して処理能力を大幅に向上させることができます。汚泥脱水処理は、粘液性汚泥や油性汚泥など、様々な種類の汚泥を機動的に処理します。また、汚泥の保管や濃縮装置を必要としないため、処理能力が向上します。

5.基礎を保護する

雪解け水や豪雨による水が土壌に溜まると、建物の土台に溜まり、基礎を腐食させる可能性があります。これは、特に築50年以上の建物にとって大きな問題となります。土壌の飽和状態を緩和するために排水溝を設けることは、歴史的建造物のように元の外観を維持しなければならない建物にとって適切な解決策ではありません。しかし、汚泥脱水技術を適用することで、建物の基礎を保護しながら、地盤から有害な水分を除去することができます。

まとめると、廃水と水の処理の最終段階において、汚泥脱水は最適な技術的応用です。この効率的な方法を採用することで、工業用水処理施設や都市用水処理施設は、パフォーマンスの向上、生産性の向上、そしてコスト削減を実現できます。