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技術 高水分含有物質の乾燥方法

出願人 日本コークス工業株式会社
発明者 崎山健次林田直正増田克秀
出願日 1992年7月29日 (28年4ヶ月経過) 出願番号 1992-220920
公開日 1994年2月25日 (26年9ヶ月経過) 公開番号 1994-050659
状態 特許登録済
技術分野 水、廃水又は下水の加熱処理 固体の乾燥 汚泥処理 固体の乾燥
主要キーワード 省エネルギーシステム 総括熱伝達係数 乾燥圧力 モチ状 長時間連続運転 蒸気抜 ガス循環装置 バッチ運転
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年2月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

目的

コンパクトで小型な乾燥装置を使用して、低コストで高水分含有物質の乾燥を行なう。

構成

加熱用ジャケット1と被乾燥物流動化することができる撹拌羽根2とを有する密閉型乾燥室3内を減圧状態に保持し、被乾燥物の水分を流動化可能な範囲に保持して運転する。

概要

背景

従来、下水処理し尿処理などの廃水処理においては、生物学的処理が広く実施されているが、この場合、余剰汚泥が発生し、この余剰汚泥の処理が新たな問題となっている。従来公知の汚泥処理方法としては、スラリー状の汚泥ベルトフィルターなどを用いて脱水したのち乾燥して、肥料などに再利用するか、あるいは焼却処分するのが一般的である。乾燥前の脱水汚泥は、脱水機の種類にもよるが通常80〜90%の水分を含むために、乾燥に非常に多くの熱エネルギーを必要とし、そのため経済的な乾燥機が求められている。乾燥機としては、バンド乾燥機通気回転乾燥機流動層乾燥機などが多く用いられているが、いずれも高温熱風を用いるものである。

概要

コンパクトで小型な乾燥装置を使用して、低コストで高水分含有物質の乾燥を行なう。

加熱用ジャケット1と被乾燥物流動化することができる撹拌羽根2とを有する密閉型乾燥室3内を減圧状態に保持し、被乾燥物の水分を流動化可能な範囲に保持して運転する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

加熱用ジャケット1と被乾燥物流動化することができる撹拌羽根2とを有する密閉型乾燥室3内を減圧状態に保持し、被乾燥物の水分を流動化可能な範囲に保持して運転することを特徴とする高水分含有物質乾燥方法

請求項2

被乾燥物を乾燥室3内に連続的に供給することを特徴とする請求項1の高水分含有物質の乾燥方法。

技術分野

(7)本発明の方法において使用する乾燥装置は、従来の乾燥設備と比較して、建設費および運転費を少なくすることができる。

背景技術

0001

本発明は、廃水処理装置において発生する汚泥などのように含有水分の高い物質を効率良く乾燥する高水分含有物質乾燥方法に関するものである。

発明が解決しようとする課題

0002

従来、下水処理し尿処理などの廃水処理においては、生物学的処理が広く実施されているが、この場合、余剰汚泥が発生し、この余剰汚泥の処理が新たな問題となっている。従来公知の汚泥処理方法としては、スラリー状の汚泥をベルトフィルターなどを用いて脱水したのち乾燥して、肥料などに再利用するか、あるいは焼却処分するのが一般的である。乾燥前の脱水汚泥は、脱水機の種類にもよるが通常80〜90%の水分を含むために、乾燥に非常に多くの熱エネルギーを必要とし、そのため経済的な乾燥機が求められている。乾燥機としては、バンド乾燥機通気回転乾燥機流動層乾燥機などが多く用いられているが、いずれも高温熱風を用いるものである。

課題を解決するための手段

0003

前述の乾燥機を使用する場合は、乾燥機本体のほかに熱風発生炉ガス循環装置除湿装置除塵装置脱臭装置などの付帯設備を必要とし、そのため全体として非常に大きな設備となり、かつ建設費,運転費が共に高くなると共に大きな敷地面積を必要とする。一方、高温の熱風により被乾燥物直接加熱する前記従来の方式に対して、真空乾燥方式は、低温で乾燥できるので、設備がコンパクトになることなどの利点があるが、しかし、次の問題点がある。第一に、真空乾燥機運転中は乾燥室内真空に保つため、被乾燥物を連続して供給しかつ排出することが難しく、そのため連続運転が困難で、バッチ運転になるという問題点がある。第二に、汚泥などのように含有水分の高い物質をバッチ運転で乾燥する場合、乾燥途中で被乾燥物が「べとべと」した状態になったり、「モチ状」になるなど、様々な性状に変化するため効率的な処理が困難である。特に、真空乾燥方式においては、乾燥に必要な熱エネルギーの供給手段がジャケットまたは加熱コイルによる間接加熱となるが、様々な性状に変化する被乾燥物に対して高い総括熱伝達係数を得る手段がないという問題点がある。第三に、乾燥には非常に多くの熱エネルギーを必要とするが、バッチ運転では、熱エネルギーを回収する効果的なシステムが得られないという問題点がある。

0004

前述の問題を有利に解決するために、本発明の高水分含有物質の乾燥方法においては、加熱用ジャケット1と被乾燥物を流動化することができる撹拌羽根2とを有する密閉型乾燥室3内を減圧状態に保持し、被乾燥物の水分を流動化可能な範囲に保持して運転する。

0005

図1は本発明の方法を実施する装置の一例を示すものであって、内容積150Lの縦型円筒状密閉可能な容器からなる乾燥室3の外面に、加熱用ジャケット1が設けられ、かつ前記乾燥室3の内部には被乾燥物(被処理物)を流動化するための撹拌羽根2が設けられ、その撹拌羽根2は駆動用モータ4により伝動機構を介して回転される。乾燥室3の上部に被乾燥物投入口5が設けられると共に、乾燥室3の下部に乾燥物取出口6が設けられ、かつ乾燥室3の上部に蒸気抜出口7が設けられ、さらに乾燥室3に圧力計温度計(図示を省略した)なども設けられている。

0006

被乾燥物はホッパー8からポンプ9によって乾燥室3に供給され、その乾燥室3内で、加熱用ジャケット1による加熱と撹拌羽根2による撹拌熱とにより乾燥され、かつ乾燥室3の内部は真空ポンプ10により減圧され、蒸発した水分はコンデンサー11により凝縮されて水になる。

0007

前記コンデンサー11は、伝熱面積5.6m2 の多管式熱交換器であり、蒸発水分を除くことにより真空ポンプ10を小型にできることと、ここで熱回収することを目的としている。即ち、コンデンサー11のシェル側冷却水を通し、チューブ側で蒸発水分を凝縮させるのであるが、シェル側も真空ポンプ12により減圧しているので、供給された冷却水は、ここで蒸発したのち、真空ポンプ12により断熱圧縮されて高温の蒸気となり、次いで乾燥室3の外周の加熱用ジャケット1に供給される。

0008

図1に示す装置を使用して乾燥テストを行った。この場合の運転条件とテスト結果は下記のとおりである。
(1)被乾燥物:脱水余剰汚泥
(2)被乾燥物の乾燥前の水分:85%
(3)初期被乾燥物投入量:40Kg
(4)被乾燥物供給量:30Kg/Hr
(5)被乾燥物供給時間:10Hr
(6)全運転時間:11Hr
(7)乾燥温度:66℃
(8)乾燥圧力:200TOrr
(9)加熱用ジャケットの蒸気温度:100℃
(10)撹拌動力:6.0KW
(11)全消費動力:11.0KW
(12)乾燥物単位重量当たり動力:0.367KWHr/Kg,316Kcal/Kg
(13)乾燥物の水分:11%

0009

本発明の方法により乾燥を行なう場合、乾燥途中で被乾燥物が様々な性状に変化するので、含有水分と性状との関係を、特に乾燥室3内で被乾燥物を強力に撹拌した場合について調査した。その結果、含有水分が概ね40%以下のとき、強力な撹拌によって被乾燥物が流動し始め、概ね30%以下では、強力な撹拌によって流動層における流動化と全く同様に流動化することが確認された。

0010

次に、この強力な撹拌によって流動化した状態を保って、減圧乾燥した場合の熱伝達について調査した。この結果、通常、乾燥の間接加熱における総括熱伝達関係が50〜100Kcal/m2 Hr℃であるのに対し、被乾燥物を流動化することにより、熱伝達は極めて良くなり、総括熱伝達係数が400〜500Kcal/m2 Hr℃と大幅に改善されることを発見した。

0011

そこで、予め乾燥済みの乾燥物と乾燥前の被乾燥物とを、全体の含有水分が流動化可能な割合となるように混合槽内に入れ、強力な撹拌によって流動化した状態を保って減圧乾燥した結果、被乾燥物が槽内に付着することなく、安定して効率の良い乾燥ができることを確認した。

0012

汚泥などのように水分の高い物質では、含有水分が80〜90%であり、このことは乾燥後の固形物は乾燥前の10〜20%の重量となり、嵩密度を考慮した体積においても、1/6〜1/3に減量することが解る。このことから、乾燥後の乾燥物を乾燥室3内に溜め込むことにして、前述の乾燥処理を何回も繰返し実施した結果、バッチ運転ではあるが、実用的な乾燥処理ができることを確認した。

0013

また被乾燥物の含有水分が概ね80%以上の場合は、適切なポンプ9を選定すれば、気密性を保持して乾燥室3に供給することができることを確認した。そこで、前述のように、乾燥後の乾燥物を乾燥室3内に溜め込むことにして、乾燥室3内の被乾燥物の含有水分が流動化可能な割合となるように、被乾燥物の供給量を調節して連続供給した結果、かなりの長時間連続運転が可能であることを確認した。

0014

以上の結果、効率が極めて高く、装置がコンパクトであり、安定した連続運転が可能な減圧乾燥装置を完成させることができた。さらに、一日程度の連続運転が可能なため、熱エネルギーを回収して再利用することが可能となり、極めて経済的な省エネルギーシステムを完成させることができた。

0015

本発明の利用分野としては、各種産業廃水汚泥処理,下水処理,し尿処理における余剰汚泥の処理の他、現在はスプレードライヤーで乾燥されているミルク果汁その他の食品加工分野にも応用できる。また食品加工の分野においては、熱風を用いないこと、密閉構造であることから、衛生上好ましい処理が可能であり、更に乾燥機本体がコンパクトで単純な構造であるため、清掃を容易に行なうことができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明によれば、加熱用ジャケット1と被乾燥物を流動化することができる撹拌羽根2とを有する密閉型の乾燥室3内を減圧状態に保持し、被乾燥物の水分を流動化可能な範囲に保持して運転するので、下記の効果を奏する。
(1)乾燥室3内の被乾燥物は熱伝達の良い流動状態で運転されるので、従来の乾燥機を使用する場合に比較して、乾燥装置をコンパクトにできる。
(2)熱風を用いないので、設備全体が非常にコンパクトになり、かつ敷地面積が狭くて済む。
(3)熱風を用いないので、集塵設備や、脱臭設備を必要としない。
(4)乾燥装置が簡単でコンパクトなため、乾燥装置の運転が簡単である。
(5)真空乾燥であるため、乾燥温度を低くすることができ、乾燥装置からの熱損失が少ない。
(6)真空乾燥であるにもかかわらず連続運転が可能なため、熱回収システム組込むことができる。

--

0017

図1本発明の高水分含有物質の乾燥方法を実施する場合に使用する装置を示す一部縦断側面図である。

0018

1加熱用ジャケット
2撹拌羽根
3乾燥室
4駆動用モータ
5被乾燥物投入口
6乾燥物取出口
7蒸気抜出口
8ホッパー
9ポンプ
10真空ポンプ
11コンデンサー
12 真空ポンプ

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