JP2006021956A - 炭化物の脱塩設備および脱塩方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄物または下水汚泥の炭化設備において炭化物の脱塩処理に使用する洗浄水の量をさらに少なくし、洗浄水をクローズド化し得ると同時に、炭化設備および脱塩設備をよりコンパクトにすることができる、炭化物脱塩方法および設備を提供すること。
【解決手段】 本発明は、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備１１を提供する。この脱塩設備１１は、炭化物と洗浄水とを混合するための混合槽１２と、混合槽１２からの前記炭化物と前記洗浄水との混合物を脱水するための脱水機１３と、脱水機１３からの脱水ろ液を逆浸透膜でろ過するための逆浸透膜処理装置１５とを備え、逆浸透膜処理装置１５からの透過液を、前記混合槽１２において前記洗浄水として再利用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物または下水汚泥などの炭化設備における、炭化物の脱塩処理方法および設備に関する。特に、本発明は、上記炭化物の脱塩処理に使用した洗浄水の処理方法よび設備に関する。

一般に、一般廃棄物または下水汚泥などを熱分解ガス化処理（炭化処理）することにより炭化した炭化物には、ガス化され得なかった塩素分が残存しており、それが、その炭化物を燃料等として再利用する場合に、ボイラなどの燃焼装置の腐食の原因となる。そのような炭化物に含まれる塩素分は、大部分がＮａＣｌまたはＣａＣｌ₂等のように無機塩の形態で存在し、これらは水溶性であるため、水で洗浄すれば容易に炭化物から取り除くこと（脱塩）ができる。したがって、廃棄物または下水汚泥などの炭化設備では、熱分解ガス化処理によって生成した炭化物を水洗浄することによって、それらに含まれる塩素分を除去することが行われている。

図３は、そのような脱塩設備を備えた一般的な脱塩設備１０１の概略構成を示している。脱塩設備１０１では、混合槽１０２において炭化物と洗浄水とを混合し、洗浄水中に炭化物に含まれていた塩分を溶解させた後、その混合物を脱水機１０３にかけることによって、脱塩炭化物を得、一方、脱塩ろ液は水処理装置１０４において、例えば、凝集沈殿処理や、有機物、窒素およびリン等の低減処理等を施された後に下水や河川に放流される。

しかし、炭化物の塩素含有率を、例えば脱塩前の１／１０にしようとする場合には、炭化物の約５〜１０倍もの洗浄水が必要となるため、脱塩すべき炭化物の量が多い場合には、使用後の洗浄水を系内で浄化処理しきれなくなるという問題があった。

そこで、洗浄水のクローズド化を可能とする方法および装置が開示されている（特許文献１）。この特許文献１の方法では、都市ゴミを炭化処理して発生した炭化物を、洗浄水により洗浄する洗浄工程と洗浄排水を吸引して脱水する脱水工程とを多段に繰り返して脱塩させるようにし、最下流段の洗浄工程では洗浄水の新水を使用して、他の洗浄工程では下流段の脱水工程で排出された洗浄排水を洗浄水として順次使用し、さらに最上流段の洗浄排水を熱分解ガス用のガス調温室で噴霧水として使用することによって、炭化物を脱塩するとともに、洗浄水のクローズド化を実現している。

しかし、特許文献１に開示されるこの方法は、脱塩処理のステップが多段階になっている分、装置の構造が複雑であり、脱塩処理の完了までに時間がかかり、洗浄水の量が多くなり、また設備の規模が大きくなるという問題がある。
特開２００２−９７４７４号公報

そこで、本発明は、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において炭化物の脱塩処理に使用する洗浄水の量をさらに少なくし、洗浄水をクローズド化し得ると同時に、炭化設備および脱塩設備をよりコンパクトにすることができる、炭化物脱塩方法および設備を提供することを目的とする。

本発明は１つの局面において、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備を提供する。この脱塩設備は、上記炭化物と洗浄水とを混合するための混合槽と、上記混合槽からの上記炭化物と上記洗浄水との混合物を脱水するための脱水機と、上記脱水機からの脱水ろ液を逆浸透膜でろ過するための逆浸透膜処理装置とを備える。上記逆浸透膜処理装置からの透過液は、上記混合槽において洗浄水として再利用される。

本発明の脱塩設備の好ましい実施形態では、上記逆浸透膜処理装置からの濃縮液は、上記炭化設備のガス冷却水として使用される。

このように、本発明の脱塩設備によれば、炭化物の脱塩処理に使用した洗浄水の脱水ろ液を逆浸透膜処理装置に供するのみで、脱水ろ液の脱塩および排水処理が一度に行われ得るため、機器数量の低減、設備面積の低減、設備のコンパクト化、管理の容易化、およびコスト低減等が図れる。さらに、脱塩した脱水ろ液を洗浄水として再利用することにより、使用する洗浄水の量を有意に低減することができる。

また、逆浸透膜を透過しなかった濃縮液を、炭化設備のガス冷却塔内に噴霧してガス冷却水として使用することによって、洗浄水のクローズド化が可能である。

本発明はまた、別の局面において、上記のような脱塩設備を備えた、廃棄物または下水汚泥の炭化設備を提供する。

本発明の炭化設備によれば、設備全体のコンパクト化、ランニングコストの低減等が図れ、さらに炭化物の脱塩処理に使用する洗浄水の量を削減し得ると同時に、使用する水のクローズド化が達成され得る。

本発明はまた、さらに別の局面において、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩方法を提供する。この脱塩方法は、上記炭化物と洗浄水とを混合する工程と、上記炭化物と上記洗浄水との混合物を脱水する工程と、上記脱水する工程で生じた脱水ろ液を逆浸透膜でろ過する工程とを含む。上記ろ過する工程において上記逆浸透膜を透過した透過液は、上記洗浄水として再利用される。

本発明の脱塩方法の好ましい実施形態では、上記ろ過する工程において前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮液は、上記炭化設備のガス冷却水として使用される。

本発明の脱塩方法によれば、炭化物の脱塩処理に使用した洗浄水の脱水ろ液を逆浸透膜処理に供するのみで、脱水ろ液の脱塩および排水処理が一度に行われ得るため、機器数量の低減、設備面積の低減、設備のコンパクト化、管理の容易化、およびコスト低減等が図れる。さらに、脱塩した脱水ろ液を洗浄水として再利用することにより、使用する洗浄水の量を有意に低減することができる。

また、逆浸透膜を透過しなかった濃縮液を、炭化設備のガス冷却塔内に噴霧してガス冷却水として使用することによって、系内で洗浄水をクローズド化することができる。

本発明は、逆浸透膜による排水の脱塩処理を、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備に適用し得ることを本発明者が初めて見出したことに基づいている。

なお、本発明に関して、「廃棄物」とは、一般廃棄物および産業廃棄物の両方を含む概念をいうものとする。

本発明により、炭化物の脱塩のために使用した洗浄水の脱塩処理および汚水処理が、逆浸透膜ろ過処理で一度に行われ得るため、別個に排水処理設備を設ける必要が無く、設備の機器点数の低減、設備費の低減、水使用量およびランニングコストの削減等を図ることができる。

また、本発明により、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において、炭化物の脱塩処理に使用した水のクローズド化が図れる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態によって制限されない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備１１の全体構成を示す模式図である。図１に示されるように、本実施形態の脱塩設備１１は、混合槽１２、脱水機１３、および逆浸透膜（以下、「ＲＯ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ）膜」と略す）処理装置１５を主要な構成要素とする。典型的には、脱塩設備１１は、さらに、脱水ろ液槽１４およびポンプ１６、１７を備える。

なお、ＲＯ膜とは、水は通すがイオンや低分子物質は通さない性質を有する半透膜であり、約１ｎｍ〜０．１ｎｍの大きさの分子を分離するのに適している。

廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成された炭化物は、脱塩のために、まず混合槽１２において、水（本明細書中で「洗浄水」と呼ぶ）と混合される。ここで、炭化物に含まれる塩分（ＣａＣｌ₂、ＮａＣｌ等）は洗浄水中に溶出する。

次いで、上記炭化物と上記洗浄水との混合物は、脱水機１３に送られて脱水され、脱塩炭化物を生じる。一方、脱水により生じた脱水ろ液は、脱水ろ液槽１４に送られ、そこからさらに、ポンプ１６によってＲＯ膜処理装置１５に送られる。

ＲＯ膜処理装置１５において、脱水機１３からの脱水ろ液が、塩分を含む濃縮液と、塩分を含まない透過液とに分離される。ＲＯ膜処理装置１５に使用され得るＲＯ膜ろ過装置は、当業者に周知の業者から市販品として入手可能である。ＲＯ膜処理装置１５において、典型的には、濃縮液中の塩素濃度は約２０，０００〜３０，０００ｐｐｍ程度まで濃縮され得、透過液中の塩素濃度は約１００ｐｐｍ未満にまで低減させ得る。

透過液は、ポンプ１７を駆動することによって混合槽１２へ送られ、洗浄水として再利用される。一方、濃縮液は、廃棄物および下水汚泥の炭化設備のガス冷却塔２６へ同じくポンプなど（不図示）を駆動することにより送られて、高温ガスの冷却のために使用される。

ここで、上記本発明の一実施形態に係る脱塩設備１１において、炭化物を脱塩する典型的な例について説明する。例えば、１００ｋｇ／ｈの炭化物を脱塩する場合、混合槽１２において１，０００ｋｇ／ｈの水と混合して攪拌し、それを脱水機１３にかけて脱水する。脱水後に、典型的には、１６７ｋｇ／ｈの脱水炭化物と９３３ｋｇ／ｈの脱水ろ液を生じる。９３３ｋｇ／ｈの脱水ろ液は、ＲＯ膜処理装置１５においてＲＯ膜処理に供されて、典型的には、２３３ｋｇ／ｈの濃縮液と７００ｋｇ／ｈの透過液とを生じ、この濃縮液は炭化設備のガス冷却塔２６内で冷却水として噴霧される。７００ｋｇ／ｈの透過液は、混合槽１２に戻されて、洗浄水として再利用される。そのため、洗浄水として、新水は３００ｋｇ／ｈ必要となるのみである。

一方、比較例として、図３に示すような従来の一般的な脱塩設備１０１では、１００ｋｇ／ｈの炭化物を脱塩する場合、１，０００ｋｇ／ｈの水を混合槽１０２内で混合攪拌した後、脱水機１０３において脱水し、１６７ｋｇ／ｈの脱塩炭化物と、９３３ｋｇ／ｈの脱水ろ液とを生じる。この脱水ろ液のうち２３３ｋｇ／ｈを炭化設備のガス冷却水として使用したとすると、残り７００ｋｇ／ｈは排水処理をした後に放流することになる。そのため、再利用される洗浄水はゼロであるから、洗浄水として、常に１，０００ｋｇ／ｈの新水が必要となる。

したがって、本発明の脱塩設備１１により、図３に示すような従来の脱塩設備１０１に比較して、７割程度洗浄水の節約が可能である。

このように、本発明の脱塩設備によれば、透過液が洗浄水として再利用されるため、洗浄水を節約するのに非常に有利である。

さらに、本発明の脱塩設備１１によれば、炭化物の脱水ろ液の処理が、脱塩および汚水処理の両方を含めて、ＲＯ膜処理装置１５において１ステップで行い得る。そのため、本発明の脱塩設備１１は、処理工程の簡略化、設備のコンパクト化、運転管理の容易化、ランニングコストの低減等の点で有利である。さらに、濃縮液は、ガス冷却のために使用され、全体として、使用する水のクローズド化が達成される。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る、逆浸透膜による脱塩設備を備えた廃棄物または下水汚泥の炭化設備２１の全体構成を示す模式図である。図２に示されるように、本実施形態の炭化設備２１は、炭化炉２２、二次燃焼炉２３、熱交換器２４、送風機２５、ガス冷却塔２６、バグフィルタ２７、煙突２８、ポンプ２９、および第１の実施形態で説明した脱塩設備１１を備えている。

一般廃棄物または産業廃棄物などの廃棄物や下水汚泥は、まず、炭化炉２２に投入される。炭化炉２２は、送風機２５によって送られ、熱交換器２４において二次燃焼炉２３からの高温の排ガスによって加熱された空気によって、約４５０〜５００℃に加熱される。その熱により、炭化炉２２内の廃棄物または下水汚泥は、低酸素状態で熱分解し、熱分解ガスと熱分解残渣（すなわち、炭化物）とが生成される。なお、上記熱分解処理のための廃棄物等の加熱方式は、上記の形態に限定されず、他の形態（例えば、別に熱風発生炉を設置し、その排ガスで加熱してもよい）でもよい。

熱分解ガスは、次いで、二次燃焼炉２３に送られて、そこで燃焼され、生じた高温の排ガスは、熱交換器２４を通って、ガス冷却塔２６に送られ、そこで冷却水によって典型的には約２００℃以下まで冷却される。なお、この冷却水の一部として、第１の実施形態で説明した脱塩設備１１のＲＯ膜処理装置１５からの濃縮液が使用される。冷却する温度を約２００℃以下としたのは、ＤＸＮ（ｄｉｏｘｉｎ；ダイオキシン）の再合成を防止するためである。また、この温度は、使用するバグフィルタ２７の耐熱性の程度によって変化し得ることは容易に理解され得る。

冷却された上記排ガスは、次いで、バグフィルタ２７において排ガス処理された後、煙突２８から外部へ排出される。バグフィルタ２７では、排ガス中に含まれる煤塵や、ダイオキシンをはじめとする各種有害物質の除去を行う。バグフィルタ２７に使用するバグフィルタは、当業者に周知の製造業者から市販品として入手し得る。当業者は、用途に応じて適宜最適なバグフィルタを選択し得る。

一方、炭化物である熱分解残渣は、次いで、脱塩設備１１に送られ、そこで第１の実施形態で説明したように脱塩処理に供され、脱塩炭化物が生成されるとともに、脱塩設備１１のＲＯ膜処理装置１５から濃縮液が生成される。この濃縮液は、ポンプ２９を駆動することにより炭化設備２１のガス冷却塔２６に送られ、前述のように、二次燃焼炉２３からの高温排ガスの冷却のための冷却水として使用される。

本発明の脱塩設備１１を備える炭化設備２１によれば、設備全体のコンパクト化、ランニングコストの低減等が図れ、さらに炭化物の脱塩処理に使用する洗浄水の量を削減し得ると同時に、使用する水のクローズド化が達成され得る。

本発明の脱塩設備は、廃棄物や下水汚泥などの炭化設備において生じる炭化物の脱塩設備等として、有用である。

本発明の第１の実施形態に係る、廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備１１の全体構成を示す模式図 本発明の第２の実施形態に係る、逆浸透膜による脱塩設備を備えた廃棄物または下水汚泥の炭化設備２１の全体構成を示す模式図 脱塩設備を備えた従来の一般的な炭化設備の概略構成を示す模式図

符号の説明

１１ 本発明の脱塩設備
１２ 混合槽
１３ 脱水機
１４ 脱水ろ液槽
１５ ＲＯ膜処理装置
１６，１７ ポンプ
２１ 本発明の炭化設備
２２ 炭化炉
２３ 二次燃焼炉
２４ 熱交換器
２５ 送風機
２６ ガス冷却塔
２７ バグフィルタ
２８ 煙突
２９ ポンプ

Claims (6)

1. 廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩設備であって、
   前記炭化物と洗浄水とを混合するための混合槽と、
   前記混合槽からの前記炭化物と前記洗浄水との混合物を脱水するための脱水機と、
   前記脱水機からの脱水ろ液を逆浸透膜でろ過するための逆浸透膜処理装置とを備え、
   前記逆浸透膜処理装置からの透過液を、前記混合槽において前記洗浄水として再利用する、脱塩設備。
2. 前記逆浸透膜処理装置からの濃縮液を、前記炭化設備のガス冷却水として使用する、請求項１に記載の脱塩設備。
3. 炭化物の脱塩設備を備えた、廃棄物または下水汚泥の炭化設備であって、
   前記脱塩設備が、
   前記炭化物と洗浄水とを混合するための混合槽と、
   前記混合槽からの前記炭化物と前記洗浄水との混合物を脱水するための脱水機と、
   前記脱水機からの脱水ろ液を逆浸透膜でろ過するための逆浸透膜処理装置とを備え、
   前記逆浸透膜処理装置からの透過液を、前記混合槽において前記洗浄水として再利用する、廃棄物または下水汚泥の炭化設備。
4. 前記逆浸透膜処理装置からの濃縮液を、前記炭化設備のガス冷却水として使用する、請求項３に記載の炭化設備。
5. 廃棄物または下水汚泥の炭化設備において生成される炭化物の脱塩方法であって、
   前記炭化物と洗浄水とを混合する工程と、
   前記炭化物と前記洗浄水との混合物を脱水する工程と、
   前記脱水する工程からの脱水ろ液を逆浸透膜でろ過する工程とを含み、
   前記ろ過する工程からの前記逆浸透膜を透過した透過液を、前記洗浄水として再利用する、方法。
6. 前記ろ過する工程からの前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮液を、前記炭化設備のガス冷却水として使用する、請求項５に記載の方法。

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