JP2003094097A - 汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造方法とそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥等有機系廃棄物を原料とする乾燥物、炭
化物若しくはスラグ粒塊物等の多品種資源化製品を、需
要の変動に応じて、品種の選択及び同時に多品種の製造
が可能で、設備投資額を削減しながら、品種ごとの能力
の制約が少なく、エネルギーを節減して製造する方法及
びシステムの提供。 【解決手段】 汚泥等有機系廃棄物の乾燥工程のみを行
うか、乾燥工程と乾燥物の炭化工程とを逐次的に時間差
を持って一つの装置で行う第一の装置と、第一の装置の
生成物の第一の装置から発生した熱分解ガスによる燃焼
工程と、乾燥物若しくは炭化物の溶融工程とを一つの装
置で行う第二の装置と、第二の装置より溶融スラグを取
り出してスラグ粒塊物に冷却する工程を行う冷却装置よ
りなり、第一の装置より乾燥物若しくは炭化物を抜き取
るか、第二の装置による次工程に供給するかを選択して
搬送する選択的搬送部を備え、前記選択的搬送部によ
り、需要に応じて乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物
の抜き出しを選択的に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は下水汚泥、浄化槽
汚泥、し尿、家畜糞尿等の有機系廃棄物から乾燥物、炭
化物、スラグ粒塊物等の多品種の資源化製品を製造する
汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製
造方法とそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、汚泥等の有機系廃棄物から乾
燥物、炭化物、溶融スラグを得る方法としては、それぞ
れ別個な処理システムが考案されており、汚泥等の有機
系廃棄物から乾燥物、炭化物、スラグ粒塊物等の多品種
の資源化製品を同時に取り出すニーズに対しては、各設
備が別個に必要となっていて、その製造も個別に行って
いた。各資源化製品の有効利用方法としては、乾燥物
は、コンポスト添加物やコンポスト代替品に、炭化物は
代替燃料や吸着剤やコンポスト添加物に、更にスラグ粒
塊物は、上・下層路盤材やアスファルト混合物等の道路
用砕石やコンクリート骨材として適用するものである。

【０００３】また、これら多品種の資源化製品を同時に
取り出す背景には、例えばコンポスト添加物等として緑
農地に利用する場合、需要に季節変動があり、季節によ
って余剰分が発生することが考えられ、緑農地に利用で
きない時期はスラグ粒塊物として建設資材に使用するニ
ーズがあるためである。更に一つの有効利用形態による
と経年的な周辺環事情の変化（例えば緑農地への有効利
用が困難になった等）に対応することができない場合が
想定される。

【０００４】このような、乾燥物、炭化物、スラグ粒塊
物を取り出す設備の一例について、図１２を参照しなが
ら説明する。この設備は、汚泥ホッパ３、圧送ポンプ
４、乾燥機３４、乾燥物ホッパ３５、乾燥物シールコン
ベヤ４４、炭化炉４５、シールコンベヤ６０、改質設備
７１、炭化物ホッパ４６、燃焼炉４７、炭化物供給機４
８、溶融炉４９、酸化剤供給装置２０、二次燃焼室１
３、結晶化コンベヤ１１、スラグホッパ１２および排ガ
ス処理設備等の主要機器で構成されている。

【０００５】かかる設備において、汚泥等有機系廃棄物
１は、圧送ポンプ４により乾燥機３４に投入後、熱源蒸
気４０により乾燥され、乾燥物として乾燥物ホッパ３５
に回収され乾燥物２６として場外搬出し有効利用また
は、炭化炉４５に供給される。一方乾燥排ガスは、ダス
タ３６、コンデンサ３７、水エゼクタ３８、脱臭炉３９
により処理される。

【０００６】また、炭化炉４５に供給された乾燥物は、
炭化され、灰分除去や賦活処理を行う改質設備７１で吸
着剤や代替燃料としての価値を高めた後、炭化物２７と
して場外搬出し有効利用、または、溶融炉４９に供給さ
れる。一方、炭化炉４５で発生する熱分解ガス（排ガ
ス）は、ガス冷却塔１６、バグフィルタ１７、排煙処理
塔５３により排ガス処理され排出される。

【０００７】更に、溶融炉４９に供給される炭化物は燃
焼されその灰分は溶融された後、結晶化コンベヤ１１で
再燃バーナ５０により温度管理を行い、結晶化度及粒塊
度を高め、スラグ粒塊物として取り出される。一方、燃
焼排ガスは、溶融炉４９で還元、二次燃焼室１３で二段
燃焼され、ＮＯｘやＣＯの同時低減を行っている。ま
た、二段燃焼後の排ガスはガス冷却塔１６、バグフィル
タ１７、排煙処理塔５３で排ガス処理後排出される。

【０００８】しかしながら、このような乾燥ケーキ、炭
化物、溶融スラグを別個に取り出す設備は、設備点数が
多く、設備運転のための維持管理費や建設費が高い。ま
た、上流の設備の能力によって、全体の能力が規定され
てしまうなど、それぞれの設備の能力のバランスが製品
の需要の変動によって、非効率的な構成になる。

【０００９】更に、溶融スラグを再加熱等の温度管理に
より結晶化度及粒塊度を高め、スラグ粒塊物とし、資源
化製品の一つとしての用途拡大を図ることはメリットが
あるものの、溶融炉における燃焼温度は約１、４００〜
１、７００℃と高温であり、この温度上昇のためのエネ
ルギー（助燃料等）が多量に必要となる。更に、結晶化
コンベヤにおける再加熱のためのエネルギー（助燃料
等）が必要で、スラグ粒塊物を得るための運転費用が嵩
む。

【００１０】一方、一般的に溶融温度を低減化するた
め、石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等を溶融炉内に供給し、被
溶融物中の灰分の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）調整を行
う。しかしながら、このような方法は、廃棄物自体の発
生量が増加してしまうこと、更に、溶融助剤と被溶融物
を適正に混合することが難しく、また時間遅れが発生し
易く、灰溶融炉の安定運転が難しいという難点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のこのよ
うな問題点に鑑みてなされたもので、汚泥等有機系廃棄
物を原料とする乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物等
の多品種資源化製品を、需要の変動に応じて、品種の選
択及び同時に多品種の製造が可能で、設備投資額を削減
しながら、品種ごとの能力の制約が少なく、エネルギー
を節減して製造する方法及びそのシステムの提供を目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の汚泥等有機系廃
棄物を原料とする多品種資源化製品の製造方法として請
求項１記載の発明は、汚泥等有機系廃棄物を原料とし
て、乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物を製造する方
法であって、汚泥等有機系廃棄物の乾燥工程のみを行う
か、乾燥工程と乾燥物の炭化工程とを逐次的に時間差を
持って一つの装置で行う第一の装置と、第一の装置の生
成物の第一の装置から発生した熱分解ガスによる燃焼工
程と、乾燥物若しくは炭化物の溶融工程とを一つの装置
で行う第二の装置と、第二の装置より溶融スラグを取り
出してスラグ粒塊物に冷却する工程を行う冷却装置より
なり、第一の装置より乾燥物若しくは炭化物を抜き取る
か、第二の装置による次工程に供給するかを選択して搬
送する選択的搬送部を備え、前記選択的搬送部により、
需要に応じて乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物の抜
き出しを選択的に制御することを特徴とする。

【００１３】前記第一の装置は例えばロータリーキルン
型の装置が好ましく、原料を乾燥する比較的低い温度か
ら乾燥物を加熱分解して炭化する比較的高い温度まで加
温可能で、回転数の選択で容易に滞留時間を変化させる
ことができ、しかも効果的な攪拌が持続でき、発生する
ガス分と生成する固形分を首尾よく出口で分離できるこ
とが必要である。

【００１４】第一の装置に投入された原料は低温度短時
間滞留で乾燥され、その後高温度長時間滞留で炭化され
る。乾燥物が必要な場合は乾燥工程後取り出せばよい
し、炭化物が必要な場合は更に同一装置で炭化工程を続
行し、その後取り出せばよい。そして、スラグ粒塊物が
必要な場合は第一の装置の生成物を次工程を行う第二の
装置に移送すればよい。該生成物は乾燥物若しくは炭化
物いずれの形態でもよい。

【００１５】第二の装置では前記第一の装置の生成物の
他炭化物製造の際第一の装置で発生した分解ガスもとも
に燃焼に付される。この第二の装置は例えば旋回炉など
が好ましい。ここでは、固形物が燃焼して有機物は酸化
され、酸化物ガスとなり排出経路へ流れ、含有無機物は
無機酸化物若しくは無機塩などとに変化するが、該無機
酸化物無機塩の混合体若しくは反応混合物、いわゆる乾
燥物若しくは炭化物が溶融する温度が、前記生成物及び
第一の装置で発生した分解ガスの燃焼熱で維持される。

【００１６】また、溶融スラグは徐冷操作により結晶化
されるので、従来のように再度加熱して、（飛灰状のス
ラグを）溶融結晶化させて、粒塊状の製品形態にする必
要はなく、適切な冷却装置で、適度な粒塊になるよう冷
却すればよい。そして、前記三つの製品形態の製造は前
記選択的搬送部の制御によって、選択が可能である。

【００１７】更に、本発明の汚泥等有機系廃棄物を原料
とする多品種資源化製品の製造方法は、前記乾燥工程と
炭化工程が、第一の装置内で滞留時間と工程温度を変更
していずれかを行うことを特徴とする。更に、本発明の
汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製
造方法は、前記炭化工程に改質工程が付帯し、改質工程
を経て炭化物の改質物として抜き取る方法であって、燃
焼・溶融工程の燃焼排ガスを炭化物に作用させて、炭化
物を多孔質化することを特徴とする。

【００１８】更に、本発明の汚泥等有機系廃棄物を原料
とする多品種資源化製品の製造方法は、前記燃焼・溶融
工程は同一装置内即ち第二の装置に乾燥物若しくは炭化
物及び炭化工程で発生した熱分解ガスを供給して、両工
程を行う方法であって、該工程の燃焼温度に応じ、乾燥
物若しくは炭化物中のＣａＯ／ＳｉＯ_２を調整してスラ
グ融点を低下させることを特徴とする。かかる発明によ
り、第一の装置の生成物の第一の装置から発生した熱分
解ガスによる燃焼工程と、乾燥物若しくは炭化物の溶融
工程とを一つの装置、即ち第二の装置で行うことを容易
かつ確実にする。

【００１９】Ｃａ分の添加は前工程即ち乾燥工程の原料
装填時に添加するのが好ましく、Ｃａ（ＯＨ）_２などの
化合物を使用することができる。これにより、有機系廃
棄物に含まれる硫黄分の除去効果も同時に発揮される。
更に、本発明の汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種
資源化製品の製造方法は、前記冷却する工程はスラグ塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）に応じて冷却速度を調節する
ことにより徐冷して行うか、溶融物を水中に投入するこ
とにより造粒と冷却を同時に行うことを特徴とする。

【００２０】また、本発明の汚泥等有機系廃棄物を原料
とする多品種資源化製品の製造システムは、汚泥等有機
系廃棄物を原料として、乾燥物、炭化物若しくはスラグ
粒塊物を製造するシステムであって、汚泥等有機系廃棄
物の乾燥工程のみを行うか、乾燥工程と乾燥物の炭化工
程とを逐次的に時間差を持って一つの装置で行う第一の
装置と、第一の装置の生成物の第一の装置から発生した
熱分解ガスによる燃焼工程と、乾燥物若しくは炭化物の
溶融工程とを一つの装置で行う第二の装置と、第二の装
置より溶融スラグを取り出してスラグ粒塊物に冷却する
工程を行う冷却装置よりなり、第一の装置より乾燥物若
しくは炭化物を抜き取るか、第二の装置による次工程に
供給するかを選択して搬送する選択的搬送部とその制御
部を備え、前記選択的搬送部により、需要に応じて乾燥
物、炭化物若しくはスラグ粒塊物を、選択的に抜き出す
よう制御する構成としたことを特徴とする。

【００２１】また、前記第二の装置にて発生した燃焼排
ガスを前記第一の装置に導く第一の導入ラインを設け、
該第一の装置にて燃焼排ガスの熱回収を行うことを特徴
とする。かかる発明は、前記第二の装置の燃焼工程によ
り発生した燃焼排ガスの熱エネルギを前記第一の装置に
て利用することにより、熱効率が良好でランニングコス
トが低廉化されたシステムを提供することができる。

【００２２】また、前記第一の装置にて生成した乾燥物
若しくは炭化物を一時的に貯留する貯留部を備え、前記
第一の装置と前記第二の装置を時間差をもたせて夫々が
単独運転可能に構成されていることを特徴とする。かか
る発明は、前記貯留部を設けて前記第一の装置と前記第
二の装置とが、同時運転、若しくは時間差をもたせて運
転可能なように構成することにより、夫々の回収物量に
応じた運転を容易に行うことができる。さらに、前記貯
留部を設けて夫々が単独運転可能に構成されているた
め、システム全体を停止させることなく部分的なメンテ
ナンス等を行うことができ製造効率の低下を防ぐことが
できる。

【００２３】また、前記第二の装置にて発生した燃焼排
ガスを排ガス処理装置に導く第二の導入ラインを設け、
前記第一の装置の停止信号が検出されたときに、前記第
二の装置から発生した燃焼排ガスを前記第二の導入ライ
ンにより排ガス処理装置に送給することを特徴とする。
前記第二の装置から排出される燃焼排ガス中は多量の溶
融飛灰を含有しており、該燃焼排ガスを常時前記第一の
装置に供給していると溶融飛灰により該第一の装置を閉
塞してしまう惧れがある。したがって、かかる発明のよ
うに、例えば、前記第一の装置に不具合が生じた場合
や、前記貯留部における前記第二の装置に送給される乾
燥物若しくは炭化物の貯留量が所定量に達した場合に、
前記停止信号を発信するようにし、該停止信号により前
記第二の導入ラインを開放することにより、前記第二の
装置を停止させることなく第一の装置の保守、清掃等を
行うことが可能となる。

【００２４】また、前記第一の装置に乾燥物若しくは炭
化物中の灰分塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を調整しなが
ら脱硫剤を供給する脱硫剤供給手段を設け、該第一の装
置内で脱硫を行うとともに該乾燥物若しくは炭化物のス
ラグ融点を低下させることを特徴とする。さらに、前記
第一の装置にて、乾燥物若しくは炭化物中のＣａＯ−Ｓ
ｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の３成分系がアノーサイト領域に組
成を有するように前記灰分塩基度を調整することを特徴
とする。

【００２５】かかる発明は、後述する表１、図３乃至図
５に示されるように、乾燥物若しくは炭化物中の灰分塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）の調整を行うことにより溶融
温度の低下を図っている。特に、図３に示されるように
ＣａＯの重量比が約３０〜５５％であるとき最も溶融温
度の低下がみられ、この値、つまり塩基度が約０．３〜
０．４５、好ましくは０．４５程度となるように脱硫剤
投入量を決定することが好適である。また、前記アノー
サイト領域とは図４に示される結晶化良好範囲であり、
乾燥物若しくは炭化物中のＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ
_３の３成分系の組成が該アノーサイト領域に位置するよ
うに脱硫剤を投入することにより溶融スラグの結晶化が
促進される。

【００２６】さらに、本発明の汚泥等有機系廃棄物を原
料とする多品種資源化製品の製造システムは、前記第一
の装置は改質装置を備え、改質装置を経て炭化物の改質
物として抜き取る分岐経路を有し、前記改質装置は燃焼
・溶融装置に接続している燃焼排ガスを導入する経路を
有し、前記分岐経路を経て導入された炭化物が改質装置
滞留中に前記燃焼排ガスに作用して、炭化物を多孔質化
した後、抜き出し可能なように構成することが好適であ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１は本発
明の実施形態に係る汚泥等有機系廃棄物を原料とする活
性炭化物を含め多品種資源化製品の製造工程の一実施形
態を概略的に示す図で、図２は図１の別の実施形態に係
る多品種資源化製品の製造工程の一実施形態を概略的に
示す図である。

【００２８】図１において、多品種資源化製品の製造シ
ステムは、下水汚泥等の高水分含有有機性廃棄物を投入
する汚泥ホッパ３、該高水分含有汚泥の圧送ポンプ４、
該汚泥の乾燥のみか若しくは乾燥と炭化を行い粉体状チ
ャーを製造する汚泥乾燥と炭化を選択的に行う乾燥・炭
化炉５で、ロータリキルンから構成されている。又６は
シールコンベヤで、スクリューコンベアで構成され、前
記乾燥・炭化炉５で炭化された粉体若しくは粒状チャー
を外部より大気の侵入がない状態で、改質（賦活）装置
７若しくは炭化物ホッパ８に選択的に搬送する。

【００２９】そして、炭化物ホッパ８に貯留されたされ
た炭化物は、炭化物供給機９より熱分解ガス燃焼式溶融
炉１０に送給され、該溶融炉１０では、乾燥・炭化炉５
で製造された熱分解ガスが循環ファン１５により導か
れ、一方、循環ファン１５により吸引された空気を予熱
器１４を介して溶融炉１０の一次空気として用いられて
炭化物が溶融される。該溶融炉１０で溶融された溶融灰
は冷却されて結晶スラグ化され、結晶化コンベヤ１１に
てスラグホッパ１２に貯留された後、トラック等で搬送
される。１３は溶融炉１０上部に設けた二次燃焼室１３
で乾燥・炭化炉５で製造され溶融炉１０に供給されたた
熱分解ガスを、前記一次空気及び必要に応じてその途中
位置に供給された二次空気２２により二次燃焼され８５
０〜１３００℃前後まで高温化されて前記乾燥・炭化炉
５と改質装置７に供給される。

【００３０】また二次燃焼室１３で二次燃焼された燃焼
排ガスは、乾燥・炭化炉５とともに改質装置７に送給さ
れる。この場合約８５０〜１１００℃好ましくは、９０
０〜１０００℃に制御して乾燥・炭化炉５の熱源ガスと
して利用するのがよい。また乾燥・炭化炉５に供給され
た燃焼排ガスは、予熱器１４、ガス冷却塔１６、バグフ
ィルタ１７、誘引ファン１８を介して煙突１９等より大
気に送出される。

【００３１】かかるシステムにおいては、乾燥・炭化炉
５を乾燥機として使用する場合には、間接乾燥式ロータ
リーキルン型の乾燥・炭化炉５の炉鉄皮温度を約２００
〜４００℃、回転数を約２〜３ｒｐｍ程度に制御する。
一方乾燥・炭化炉５を炭化炉として使用する場合には、
炉鉄皮温度を約５００〜７００℃、回転数を約１〜２ｒ
ｐｍ程度に制御することにより、高水分を含んだ下水汚
泥等の有機系廃棄物１は石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の脱
硫剤２とともに圧送ポンプ４により乾燥・炭化炉５に供
給され、乾燥物２６または炭化物２７として選択的に取
り出し有効利用される。また、選択的に取り出した炭化
物２７は、乾燥物／炭化物供給機９により熱分解ガス燃
焼式溶融炉１０に供給し、溶融後、結晶化コンベヤ１１
で結晶化スラグ粒塊物２８として取り出すことも可能で
あることは前記した通りである。

【００３２】一方、乾燥・炭化炉５で発生する熱分解ガ
スは、循環ファン１５により熱分解ガス燃焼式溶融炉１
０に供給され、完全燃焼し、炉内を約１４００〜１７０
０℃とし、燃焼パターンを熱分解ガス燃焼−溶融炉を還
元、二次燃焼室で二段燃焼し、ＮＯｘ、ＣＯ、ＤＸＮの
同時低減化を図る。また、二次燃焼室１３では二次空気
の吹き込み量を制御して二次燃焼室出口温度が約９００
℃〜１０００℃になるように制御を行う。

【００３３】ここで、前記乾燥・炭化炉５の好適な一実
施例として図１１に示すロータリーキルン型乾燥・炭化
炉につき説明する。図１１において、かかる乾燥・炭化
炉５は、燃焼室５７、熱供給空間５６ａ、５６ｂ、循環
ファン、乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂから構成される。
前記乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂは円筒形状のロータリ
ーキルンで形成され、該乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂを
包皮するように熱供給空間５６ａ、５６ｂが具備され、
該熱供給空間５６ａ、５６ｂはダクト５８により連結さ
れている。該熱供給空間は一または複数設けることが可
能であるが、本実施形態のように２室に分割して配設す
ることが望ましい。

【００３４】そして、前記廃棄物出口側に位置する熱供
給空間５６ｂは前記燃焼室５７と配管により接続され、
該燃焼室５７により生成された高温ガスが熱供給空間５
６ｂに導入されるように構成されている。このとき、前
記高温ガスは、前記熱供給空間が廃棄物移送軸方向に複
数域存在するように導入する。つまり、前記熱供給空間
が複数の温度帯を有し、これに伴い前記乾燥・炭化室８
内が所定の温度帯を形成するように、前記高温ガスの温
度、供給量を制御する。

【００３５】好適には、前記乾燥・炭化室５６ａの雰囲
気温度が約２００℃以下、前記乾燥・炭化室５６ｂの雰
囲気温度が約５００℃程度となるように制御するとよ
く、これにより該乾燥・炭化室５６ａ内に乾燥ゾーンＡ
が形成され、前記乾燥・炭化室５６ｂに炭化ゾーンＢが
形成されることとなり、前記熱分解ガスの熱回収が効率
良く行われ、助燃料を削減することができ延いてはラン
ニングコストを低減することが可能となる。また、前記
熱供給空間５６ｂの直近に設けられた燃焼室５７は、燃
焼バーナ、脱硫剤投入口及び熱分解ガス導入口が具備さ
れて、前記乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂにて発生した熱
分解ガスを燃焼させて所定温度の高温ガスを生成する構
成となっている。

【００３６】図２は図１の別の実施形態にかかり、汚泥
等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造工
程にゼオライト化設備、水砕スラグ製造設備を付加した
一実施形態を概略的に示す図である。図２において、本
システムは、前述のシステムにおける結晶化コンベヤ１
１の代わりに水砕コンベヤ２９を取り付け、溶融スラグ
を水砕スラグ３２または、破砕機３０、ゼオライト化設
備３１により人工ゼオライト３３として取り出すシステ
ムである。ここで、人工ゼオライト３３は、土壌改良
材、土壌解毒材や吸着材や触媒等広範な有効利用用途を
有している。

【００３７】また、図３、図４及び図５は本発明の熱分
解ガス燃焼式溶融炉において、燃焼と溶融を同一装置で
行い、加えて従来の再溶融結晶化工程を省くことを可能
にした、試験データを説明するものである。

【００３８】図３は、下水汚泥焼却灰２成分系（ＣａＯ
−ＳｉＯ_２）の融点のデータを表す図である。乾燥・炭
化炉に石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の脱硫剤を供給し、炉
内脱硫を行うのと同時に、脱硫剤により炭化物中の灰分
塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）調整を行うことにより、溶
融温度を低減化することができる。図３において、塩基
度を変化させてスラグの融点が変わる状況を示した試験
データをプロットした。代表的な数値データを表１に掲
げるが、例えば、一般的な高分子系脱水ケーキの性状Ｔ
_１は塩基度が０．１５程度であるが、これを炉内脱硫す
ることにより塩基度をＴ_２の０．４５程度まで向上する
ことができる。図３によれば、灰の塩基度が０．４５近
傍で灰溶融炉における溶融温度を極小化することができ
る。

【００３９】

【表 １】

【００４０】図４は下水汚泥焼却灰３成分系（ＣａＯ−
ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３）の結晶化領域を表す図である。
図４において、図中陰影部分で示すように、前記脱硫剤
による炭化物中の灰分塩基度調整により、ＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の３成分系の性状においては、結晶化
促進が良好となるアノーサイト領域に組成を調整（表１
のＴ_３）することができ、スラグを一定以上の塊大で、
徐冷処理することでスラグの結晶化が促進でき、再加熱
等の後工程が不要となったことが理解できる。

【００４１】図５は、高分子系脱水ケーキ（下水汚泥）
におけるコンベヤ滞留時間と結晶化度の実機データを示
す図である。上記領域の組成の焼却灰では、再加熱（７
００℃：１ｈ＋９００℃：１ｈ）等の温度管理をするこ
となく、図５の通り２．４ｔ／ｄ灰溶融炉実証機運転結
果より、結晶化コンベヤ耐熱パン上のスラグ塊大の管理
（結晶化コンベヤ送り速度を制御）をすることで結晶化
が可能であった。

【００４２】次に、本発明に係る汚泥等有機系廃棄物を
原料とする多品種資源化製品の製造工程における制御系
を含むシステムにつき図６乃至図９を用いて説明する。
図６乃至図９において、図１及び図２と基本的構成はほ
ぼ同様であるが、改質工程、ゼオライト化設備、水砕ス
ラグ製造設備等の付加要素を省略した構成となってい
る。尚、夫々の制御手段における好適な設定値を図１０
に示している。

【００４３】（実施例１）図６に示される本実施例１は
主として乾燥物（乾燥ケーキ）の製造にかかる運転制御
を行うシステムであり、乾燥・炭化炉速度制御手段ＳＩ
Ｃ１、乾燥・炭化炉温度制御手段ＴＩＣ１、乾燥・炭化
炉圧力制御手段ＰＩＣ１、バグフィルタ温度制御手段Ｔ
ＩＣ２、二次燃焼炉・溶融炉温度制御手段ＴＩＣ３を主
用制御手段として運転制御している。まず、かかる製造
システムでは、圧送ポンプ４により供給された廃棄物
は、乾燥・炭化炉５に具備される速度制御手段ＳＩＣ１
により回転数が約２ｒｐｍとなるように制御された乾燥
・炭化炉５にて乾燥処理が施される。

【００４４】このとき、前記乾燥・炭化炉５内の圧力は
約−５０〜−１０ｍｍＡｑとなるように圧力制御手段Ｐ
ＩＣ１により燃焼排ガスの系外への排出量を制御される
とともに、炉内温度が乾燥工程に適した約２５０〜３０
０℃となるように、温度制御手段ＴＩＣ１により後述す
る二次燃焼室への燃料供給量を制御されて鉄皮温度を約
３００〜３５０℃に保持している。そして、該乾燥・炭
化炉５内で所定時間乾燥処理を施されたて生成した乾燥
ケーキは貯留ホッパ８ａに貯留された後に乾燥物２６と
して回収、再利用される。

【００４５】一方、前記乾燥・炭化炉５にて発生した熱
分解ガスは、循環ファン１５により二次燃焼室１３に送
給され、ここで完全燃焼される。該二次燃焼室１３には
二次空気２２、脱硫剤６１及び助燃料６２の供給口が具
備されているが、該燃料の供給量は熱分解ガスが前記温
度設定となるように制御されている。このとき、二次燃
焼室１３の熱分解ガス排出側に設けられたバルブ４２は
開、バルブ４３は閉として第１の導入ライン６３を開放
状態とし、前記二次燃焼室１３にて発生した燃焼排ガス
が前記乾燥・炭化炉５に送給され、熱回収されるように
構成されている。尚、前記二次燃焼室１３の下方に配設
される溶融炉１０は停止状態となっている。

【００４６】そして、前記乾燥・炭化炉５により熱回収
されて冷却された燃焼排ガスは白煙防止器６０、ガス冷
却塔１６を経てバグフィルタ１７に導入され、除塵され
た後に煙突１９より系外へ排出される。前記バグフィル
タ１７には温度制御手段ＴＩＣ２が具備されており、該
バグフィルタ１７入口温度が約２００℃以下となるよう
に前記ガス冷却塔１６への冷却水２３の供給量を調整す
る。

【００４７】（実施例２）図７に示される実施例２は炭
化物の製造にかかる運転制御を行うシステムである。
尚、本実施例以下、前記実施例１とほぼ同様の構成であ
る部分については主要構成及びフローの説明を省略す
る。かかる実施例２では、乾燥・炭化炉５を、速度制御
手段ＳＩＣ１により回転数が約２ｒｐｍなるように制御
するとともに、炉出口側圧力が約−５０〜−１０ｍｍＡ
ｑとなるように圧力制御手段ＰＩＣ１を制御する。ま
た、このとき前記乾燥・炭化炉５の鉄皮温度が約６５０
〜７００℃となるように二次燃焼室１３への燃料供給量
を制御している。そして、前記乾燥・炭化炉５から排出
される炭化物を炭化物ホッパ８ｂに貯留し、炭化物２７
として回収、再利用する。

【００４８】（実施例３）次に、図８に示される実施例
３として結晶化スラグの製造にかかる運転制御を行うシ
ステムを説明する。本実施例３では、乾燥・炭化炉５
を、回転数が約２ｒｐｍとなるように速度制御手段ＳＩ
Ｃ１により回転数制御し、炉出口側圧力が約−１０〜５
０ｍｍＡｑとなるように圧力制御手段ＰＩＣ１により制
御し、さらに炉鉄皮温度が約６５０〜７００℃となるよ
うに温度制御手段ＴＩＣ１により二次燃焼室１３への燃
料供給量を制御する。また、前記乾燥・炭化炉５より排
出された炭化物は炭化物ホッパ８ｂに貯留され、炭化物
供給機９ｂにより溶融炉１０へ供給される。該溶融炉１
０では、温度制御手段ＴＩＣ３により二次燃焼室１３の
温度が約１４００〜１５００℃となるように酸化剤供給
装置２０からの酸化剤供給量を制御されながら溶融が進
行し、溶融スラグとして結晶化コンベヤ１１に導入され
徐冷されてスラグホッパ１２に貯留され、結晶化スラグ
２８として回収、再利用される。

【００４９】一方、前記溶融炉１０にて発生した燃焼排
ガスは二次燃焼室１３にて完全分解され、該燃焼排ガス
は閉に設定されたバルブ４２により開放された第１の導
入ライン６３を介して前記乾燥・炭化路５へ送給され
る。ここで熱回収された排ガスは白煙防止器６０、ガス
冷却塔１６を経てバグフィルタ１７に導入され、除塵さ
れた後に煙突１９より系外へ排出される。前記バグフィ
ルタ１７には温度制御手段ＴＩＣ２が具備されており、
該バグフィルタ１７入口温度が約２００℃以下となるよ
うに前記ガス冷却塔１６への冷却水２３の供給量を調整
する。

【００５０】（実施例４）図９に示される実施例４は、
溶融炉の単独運転制御を行うシステムである。かかる実
施例４は、炭化物ホッパ８ｂに貯留された炭化物を炭化
物供給機９ｂにより溶融炉に適宜供給しながら運転を行
う。溶融炉１０では、上部に配設される二次燃焼室１３
内温度が約１４００〜１５００℃となるように温度制御
手段ＴＩＣ３により酸化剤供給量を制御しながら溶融が
行われる。そして、排出される溶融スラグは結晶化コン
ベヤ１１、スラグホッパ１２を介して結晶化スラグとし
て回収・再利用される。

【００５１】一方、前記溶融炉１０にて発生した燃焼排
ガスは、二次燃焼室１３にて二次空気２２、脱硫剤６１
及び燃料を供給されながら完全燃焼され排出される。本
実施例では、バルブ４２が閉、バルブ４３が開に制御さ
れて第２の導入ライン６４が開放され、前記排ガスは直
接ガス冷却塔１６に送給されることとなる。そして、温
度制御手段ＴＩＣ２により約２００℃以下となるように
冷却水を供給されて所定温度まで冷却された後、バグフ
ィルタ１７を経て煙突より系外へ排出される。

【００５２】さて、実施例１乃至４において夫々のラン
ニングコストを比較すると、乾燥物の製造に係る実施例
１が約１１千円／汚泥ｔと最も安価であり、炭化物の製
造に係る実施例２が約１５千円／汚泥ｔで、結晶化スラ
グの製造に係る実施例３及び４がともに２２千円／汚泥
ｔと最も高価となる。しかしながら、緑農地利用に限定
される乾燥物に比して炭化物は緑農地、建設資材利用と
利用用途が広く、さらに結晶化スラグにおいては建設用
資材利用として最も信頼性があるという実績があるた
め、夫々コストと需要に見合った運転制御を選択すると
よい。前記溶融炉単独運転を適宜選択することで、シス
テム全体を停止させることなく乾燥・炭化炉のメンテナ
ンスを行うことができる。かかる製造システムを利用す
ることにより、従来の汚泥焼却システムに比べて略同じ
イニシャルコストで有価物を回収することができ効率良
いシステムを構築することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、汚
泥等の有機系廃棄物から、乾燥物、炭化物、スラグ粒塊
物等の多品種の資源化製品を季節ないし、周辺事情に応
じ、必要量を必要形態毎に取り出すことが可能である。
また、本発明により、乾燥機と炭化炉を一体化した乾燥
・炭化炉、炭化炉における熱分解ガスの燃焼炉と溶融炉
を一体化した熱分解ガス燃焼式溶融炉、更には排ガス処
理設備の共通化により、機器点数を大幅に低減化するこ
とが可能である。

【００５４】また、本発明により、乾燥・炭化炉の回転
数制御（滞留時間制御）や温度制御により、乾燥物また
は炭化物を必要な形態で取り出すことが可能である。更
に、本発明によれば、熱分解ガス燃焼式溶融炉は、炭化
炉における熱分解ガスの燃焼炉としても乾燥物／炭化物
の溶融炉としても利用可能である。また、本発明によれ
ば、水蒸気含有量の高い熱分解ガス燃焼式溶融炉の排ガ
スにより炭化物を改質（賦活）することにより、比表面
積、細孔径を拡大でき、ダイオキシン等の吸着剤として
の物性を高めることが可能である。

【００５５】更に本発明によれば乾燥・炭化炉に石灰
（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の脱硫剤を供給し、炉内脱硫を行
うのと同時に、脱硫剤により炭化物中の灰分塩基度（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ_２）調整を行うことにより、溶融温度を低
減化することができる。更に、本発明によれば脱硫剤に
よる炭化物中の灰分塩基度調整により、 ＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の３成分系の性状においては、結晶化
促進が良好となるアノーサイト領域に組成を調整するこ
とができ、スラグを一定以上の塊大で、徐冷処理するこ
とでスラグの結晶化が促進でき、再加熱することなく、
結晶化コンベヤ上のスラグ塊大の管理が可能である。

【００５６】従って、本発明によれば、溶融炉における
溶融温度が低減できること、再加熱等の温度管理が不要
であることから、結晶化スラグを得る為のエネルギー
（助燃量等）を低減化可能である。（約３０％） 即ち、本発明により、汚泥等有機系廃棄物を原料とする
乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物等の多品種資源化
製品を、需要の変動に応じて、品種の選択及び同時に多
品種の製造が可能で、設備投資額を削減しながら、品種
ごとの能力の制約が少なく、エネルギーを節減して製造
する方法及びシステムの提供を可能にした。

【００５７】また、貯留ホッパ及び第１、第２の導入ラ
インを設けて前記乾燥・炭化炉と溶融炉及び二次燃焼室
とが、同時運転、若しくは時間差をもたせて運転可能な
ように構成することにより、夫々の回収物量に応じた運
転を容易に行うことができる。さらに、前夫々が単独運
転可能に構成されているため、システム全体を停止させ
ることなくかかるシステムのメンテナンス等を行うこと
ができ運転効率の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る汚泥等有機系廃棄物を原料とす
る多品種資源化製品の製造工程の一実施形態を概略的に
示す図である。

【図２】 本発明に係る汚泥等有機系廃棄物を原料とす
る多品種資源化製品の製造工程にゼオライト化設備、水
砕スラグ製造設備を付加した一実施形態を概略的に示す
図である。

【図３】 下水汚泥焼却灰２成分系（ＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ_２）の融点のデータを表す図である。

【図４】 下水汚泥焼却灰３成分系（ＣａＯ−ＳｉＯ_２
−Ａｌ_２Ｏ_３）の結晶化領域を表す図である。

【図５】 高分子系脱水ケーキ（下水汚泥）におけるコ
ンベヤ滞留時間と結晶化度の実機データを示す図であ
る。

【図６】 本発明の実施例１にかかる乾燥物を製造する
運転制御システムの概略図である。

【図７】 本発明の実施例２にかかる炭化物を製造する
運転制御システムの概略図である。

【図８】 本発明の実施例３にかかる結晶化スラグを製
造する運転制御システムの概略図である。

【図９】 本発明の実施例４にかかる溶融炉を単独運転
する場合の制御システムの概略図である。

【図１０】 図６乃至図９の実施例の夫々の制御手段に
おける好適な設定値を示す表図である。

【図１１】 本実施形態に適用される乾燥・炭化炉の構
成図である。

【図１２】 従来の乾燥物、炭化物、スラグ粒塊物製造
設備の一実施形態を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ 汚泥等有機系廃棄物 ２ 脱硫剤 ３ 汚泥ホッパ ４ 圧送ポンプ ５ 乾燥・炭化炉 ６ シールコンベヤ ７ 改質設備 ８ 乾燥物／炭化物ホッパ ９ 乾燥物／炭化物供給機 １０ 熱分解ガス燃焼式溶融炉 １１ 結晶化コンベヤ（徐冷コンベヤ） １２ スラグホッパ １３ 二次燃焼室 １４ 予熱器 １５ 循環ファン １６ ガス冷却塔 １７ バグフィルタ １８ 誘引ファン １９ 煙突 ２０ 酸化剤供給装置 ２２ 二次空気 ２３ 冷却水 ２４ 灰 ２５ 排ガス ２６ 乾燥物 ２７ 炭化物 ２８ 溶融スラグ（結晶化スラグ） ２９ 水封コンベヤ ３０ 破砕機 ３１ ゼオライト化設備 ３２ 水砕スラグ ３３ 人工ゼオライト ３４ 乾燥機 ３５ 乾燥物ホッパ ３６ ダスタ ３７ コンデンサ ３８ 水エゼクタ ３９ 脱臭炉 ４０ 熱源蒸気 ４１ 熱源ドレン ４４ 乾燥物シールコンベヤ ４５ 炭化炉 ４６ 炭化物ホッパ ４７ 燃焼炉 ４８ 炭化物供給機 ４９ 溶融炉 ５０ 再燃バーナ ５１ 溶融助剤ホッパ ５２ 溶融助剤供給器 ５３ 排煙処理塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ Ｆ２３Ｇ 5/027 Ｚ 5/027 5/04 Ａ 5/04 7/00 １０４Ａ 7/00 １０４ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｊ ３０３Ｋ (72)発明者 甘利 猛 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 本多 裕姫 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 奥野 敏 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 3K061 AA07 AA16 AB02 AB03 AC02 BA05 CA07 DA03 DA13 FA05 FA21 3K065 AA07 AA16 AB02 AB03 AC02 AC05 AC11 BA05 CA12 4D004 AA02 BA01 BA02 BA03 BA10 CA14 CA26 CA27 CA28 CA29 CA32 CA42 CA48 CA50 CB45 CC11 DA02 DA12 4D059 AA01 AA02 AA30 BB01 BB03 BB04 BB05 BB06 BD00 BK01 BK09 CC03 CC04 CC10 DA05 EB20

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥等有機系廃棄物を原料として、乾燥
   物、炭化物若しくはスラグ粒塊物を製造する方法であっ
   て、 汚泥等有機系廃棄物の乾燥工程のみを行うか、乾燥工程
   と乾燥物の炭化工程とを逐次的に時間差を持って一つの
   装置で行う第一の装置と、第一の装置の生成物の第一の
   装置から発生した熱分解ガスによる燃焼工程と、乾燥物
   若しくは炭化物の溶融工程とを一つの装置で行う第二の
   装置と、第二の装置より溶融スラグを取り出してスラグ
   粒塊物に冷却する工程を行う冷却装置よりなり、第一の
   装置より乾燥物若しくは炭化物を抜き取るか、第二の装
   置による次工程に供給するかを選択して搬送する選択的
   搬送部を備え、前記選択的搬送部により、需要に応じて
   乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物の抜き出しを選択
   的に制御することを特徴とする汚泥等有機系廃棄物を原
   料とする多品種資源化製品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記乾燥工程と炭化工程は、第一の装置
   内で滞留時間と工程温度を変更していずれかを行うこと
   を特徴とする請求項１記載の汚泥等有機系廃棄物を原料
   とする多品種資源化製品の製造方法。
3. 【請求項３】 前記炭化工程に改質工程が付帯し、改質
   工程を経て炭化物の改質物として抜き取る方法であっ
   て、燃焼・溶融工程の燃焼排ガスを炭化物に作用させ
   て、炭化物を多孔質化することを特徴とする請求項１記
   載の汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品
   の製造方法。
4. 【請求項４】 前記燃焼・溶融工程は同一装置内即ち第
   二の装置に乾燥物若しくは炭化物及び炭化工程で発生し
   た熱分解ガスを供給して、両工程を行う方法であって、
   該工程の燃焼温度に応じ、乾燥物若しくは炭化物中の灰
   分塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を調整してスラグ融点を
   低下させることを特徴とする請求項１記載の汚泥等有機
   系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造方法。
5. 【請求項５】 前記冷却する工程はスラグ融点に応じて
   冷却速度を調節することにより徐冷して行うか、溶融物
   を水中に投入することにより造粒と冷却を同時に行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の汚泥等有機系廃棄物を原
   料とする多品種資源化製品の製造方法。
6. 【請求項６】 汚泥等有機系廃棄物を原料として、乾燥
   物、炭化物若しくはスラグ粒塊物を製造するシステムで
   あって、 汚泥等有機系廃棄物の乾燥工程のみを行うか、乾燥工程
   と乾燥物の炭化工程とを逐次的に時間差を持って一つの
   装置で行う第一の装置と、第一の装置の生成物の第一の
   装置から発生した熱分解ガスによる燃焼工程と、乾燥物
   若しくは炭化物の溶融工程とを一つの装置で行う第二の
   装置と、第二の装置より溶融スラグを取り出してスラグ
   粒塊物に冷却する工程を行う冷却装置よりなり、第一の
   装置より乾燥物若しくは炭化物を抜き取るか、第二の装
   置による次工程に供給するかを選択して搬送する選択的
   搬送部とその制御部を備え、前記選択的搬送部により、
   需要に応じて乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物を、
   選択的に抜き出すよう制御する構成としたことを特徴と
   する汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品
   の製造システム。
7. 【請求項７】 前記第二の装置にて発生した燃焼排ガス
   を前記第一の装置に導く第一の導入ラインを設け、該第
   一の装置にて燃焼排ガスの熱回収を行うことを特徴とす
   る請求項６記載の汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品
   種資源化製品の製造システム。
8. 【請求項８】 前記第一の装置にて生成した乾燥物若し
   くは炭化物を一時的に貯留する貯留部を備え、 前記第一の装置と前記第二の装置を時間差をもたせて夫
   々が単独運転可能に構成されていることを特徴とする請
   求項６記載の汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資
   源化製品の製造システム。
9. 【請求項９】 前記第二の装置にて発生した燃焼排ガス
   を排ガス処理装置に導く第二の導入ラインを設け、前記
   第一の装置の停止信号が検出されたときに、前記第二の
   装置から発生した燃焼排ガスを前記第二の導入ラインに
   より排ガス処理装置に送給することを特徴とする請求項
   ６記載の汚泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化
   製品の製造システム。
10. 【請求項１０】 前記第一の装置に乾燥物若しくは炭化
    物中の灰分塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を調整しながら
    脱硫剤を供給する脱硫剤供給手段を設け、該第一の装置
    内で脱硫を行うとともに該乾燥物若しくは炭化物のスラ
    グ融点を低下させることを特徴とする請求項６記載の汚
    泥等有機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造
    システム。
11. 【請求項１１】 前記第一の装置にて、乾燥物若しくは
    炭化物中のＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の３成分系が
    アノーサイト領域に組成を有するように前記灰分塩基度
    を調整することを特徴とする請求項１０記載の汚泥等有
    機系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造システ
    ム。
12. 【請求項１２】 前記第一の装置は改質装置を備え、改
    質装置を経て炭化物の改質物として抜き取る分岐経路を
    有し、前記改質装置は燃焼・溶融装置に接続している燃
    焼排ガスを導入する経路を有し、前記分岐経路を経て導
    入された炭化物が改質装置滞留中に前記燃焼排ガスに作
    用して、炭化物を多孔質化した後、抜き出し可能なよう
    に構成したことを特徴とする請求項６記載の汚泥等有機
    系廃棄物を原料とする多品種資源化製品の製造システ
    ム。