JP2007260484A

JP2007260484A - 含油スラッジの処理方法

Info

Publication number: JP2007260484A
Application number: JP2006085185A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kudo; 工藤　　茂; Naohisa Watanabe; 直久渡辺; Yukihiro Nomura; 幸弘野村; Koichiro Imamoto; 孝一郎今本
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nittetsu Kankyo Engineering KK
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Eco Tech Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】鉄鋼工場などで多量に発生する含油スラッジを経済的かつ安定的に処理する方法を提供すること。
【解決手段】鉄鋼製造工程から発生する鉄分と油分とを含む含油スラッジを炭化装置に供給する工程と、該炭化装置内で含油スラッジを加熱炭化する工程と、該炭化工程において生じた乾留ガスを水洗処理槽で水洗する工程と、該水洗処理槽に溜った油分を分離する工程と、前記炭化装置から鉄分を含む炭化物を排出する工程とを含み、前記含油スラッジを前記炭化装置に供給する際に、該含油スラッジに前記水洗処理槽に溜った油分および／または流動化剤を加えて混練して流動化させることを特徴とする含油スラッジの処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼製造工程や鉄鋼排水処理工程で発生する含油スラッジの処理方法に関する。

従来、鉄鋼工場においては鉄鋼の製造および各種加工に際し、潤滑油などの油を多量に使用しており、鉄屑と油との混合物である含油スラッジが多量に発生している。このような含油スラッジの一部は製鉄原料として再使用されているが、鉄鋼工場内の油ピット浚渫スラッジや含油排水処理ピットの浚渫スラッジなどの油分を多く含むスラッジは、製鉄原料として再使用することは困難であり、各種の処理方法で処理せざるを得ない。

上記の処理方法としては、他の産業廃棄物とともに焼却する方法があるが、この方法では多量の焼却残渣が発生し、該焼却残渣は鉄分以外に多くの不純物を含むので製鉄原料として使用することは困難である。また、洗剤を用いる洗浄方法も考えられるが、この方法では多量の洗浄水が発生し、該洗浄水の処理に多くのコストを要し現実的ではない。更に摩砕法や微生物を用いる方法も考えられるがいずれもコスト面で採用が困難である。

また、一般の油分などを含む廃棄物の処理方法としては、例えば、含液廃棄物を減圧乾燥させ、乾燥時に廃棄物から発生する蒸気を処理槽の貯留液中に導いて脱臭、浄化する減圧乾燥装置が提案されている。また、廃棄物を脱水させた後、低酸素状態の雰囲気または真空状態において高温に加熱して炭化させる処理装置も提案されている。これらの方法は、乾燥または炭化によって発生する乾燥ガスまたは乾留ガスの処理という新たな問題を有しており、含油スラッジの処理方法として有効であるとは云えない。

本発明者は、以上の如き従来技術の課題を解決する方法として、鉄鋼製造工程から発生する鉄分と油分とを含有する含油スラッジを加熱炭化し、該炭化処理で発生する乾留ガスおよび油分を炭化処理の熱源に使用する含油スラッジの処理方法を提案した（特許文献１）。この処理方法は、含油スラッジに含まれる鉄分と油分とが有効に再利用できる優れた方法である。しかしながら、この方法では含油スラッジを炭化装置に供給する際、加熱によって含油スラッジを流動化させているが、この加熱による流動化の程度は含油スラッジの組成によって大きく変化し、含油スラッジを安定的に炭化装置に供給することが困難であり、炭化装置が過熱され制御不能に陥る危険性があり、炭化装置の安定した運転が困難であるという新たな課題が発生した。
特開２００５−２３０７０４号公報

従って、本発明の目的は、鉄鋼工場などで多量に発生する含油スラッジを経済的かつ安定的に処理する方法を提供することである。

上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、鉄鋼製造工程から発生する鉄分と油分とを含む含油スラッジを炭化装置に供給する工程と、該炭化装置内で含油スラッジを加熱炭化する工程と、該炭化工程において生じた乾留ガスを水洗処理槽で水洗する工程と、該水洗処理槽に溜った油分を分離する工程と、前記炭化装置から鉄分を含む炭化物を排出する工程とを含み、前記含油スラッジを前記炭化装置に供給する際に、該含油スラッジに前記水洗処理槽に溜った油分および／または流動化剤を加えて混練して流動化させることを特徴とする含油スラッジの処理方法を提供する。

被処理物である含油スラッジは、通常、常温では粘土状あるいは泥土状であるので、本発明においては含油スラッジを前記油分および／または界面活性剤などを含む流動化剤を用いて比較的低粘度に流動化させて炭化装置に供給する。

前記炭化装置は、炭化室と該炭化室から仕切られた燃焼室とを有し、前記炭化室に投入された前記含油スラッジを前記燃焼室から生じる燃焼熱で加熱して炭化させる装置であることが好ましい。また、前記乾留ガスの水洗処理槽は、乾留ガスを吸引と同時に水洗するエジェクタと、該処理槽の上方に集まったガスを前記炭化装置の燃焼室に送る排風装置と、該処理槽の水面上に集まった油分を回収する装置と、該回収された油分を前記含油スラッジに供給する経路と、処理槽内の水相の温度を調整する温度制御装置とを有することが好ましい。

上記本発明によれば、鉄鋼工場や製鉄工場などで多量に発生する含油スラッジから、油分、鉄分および水分を経済的かつ安定的に分離回収でき、回収した鉄分は製鉄原料に再利用でき、回収した油分は熱源として使用でき、産業廃棄物として処分する含油スラッジの量をゼロまたは激減させることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の方法が適用される含油スラッジは特に限定されないが、従来産業廃棄物として処理されている鉄鋼工場内の油ピット浚渫スラッジや含油排水処理ピットの浚渫スラッジなどの油分を多く含むスラッジが挙げられる。これらの含油スラッジは、その起源によって異なるが、一般的には１０〜４０質量％の鉄屑、５〜２０質量％の油分、２０〜５０質量％の水分および残分（土砂など）を含んでおり、通常は粘土状あるいは泥土状の形態である。

本発明では、上記の如き含油スラッジを図１に示す如き炭化装置に供給する。この際、含油スラッジに後述の処理槽で分離された油分（浮上オイル）の全部または一部を加えるか、または流動化剤を加えて混練槽Ｘにて混練し、比較的低粘度に流動化させた後に炭化室に供給する。好ましくは流動化された含油スラッジを貯槽１に所定量投入し、供給口３を経由して炭化室４に供給する。上記混練によって含油スラッジが流動性になるとともに、油分を加えた場合には該スラッジに含まれている水分が油分から分離して混練槽Ｘの底部に溜るので、この水分を混練槽Ｘから予め除去しておくことにより、炭化処理時における熱エネルギーの使用量を節約することができる。

上記において含油スラッジに加える油分（浮上オイル）または流動化剤の量は、含油スラッジがコンクリートのスランプ試験方法（ＪＩＳＡ１１０１−１９９８）においてスランプ値が２０〜３０になる量であることが好ましい。具体的には含油スラッジ１００質量部当たり油分が１０〜２０質量部である。また、流動化剤は、含油スラッジ１００質量部当たり界面活性剤固形分として０．０５〜１質量部の割合で使用することが好ましい。なお、使用する流動化剤としては界面活性剤の水溶液として、ポリオキシノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、石けんなどの水溶液が好ましい。

上記炭化装置において、含油スラッジを炭化処理する。該炭化装置は、炭化室４と、該炭化室４から仕切られた燃焼室５とを有しており、燃焼室５に備えられたバーナー６によって炭化室４が高温に加熱され、炭化室４に投入された含油スラッジを蒸し焼きにして、含油スラッジ中の油分および他の有機物を炭化する。炭化室４内にはモーターＭによって駆動する攪拌装置７が設けられており、炭化処理中の炉内物が均一に攪拌される。炭化室４内において含油スラッジ中の油分およびその他の有機物は熱分解あるいは乾留され、一部は炭化物として炭化室４内に鉄分とともに残り、該鉄分を主体とした炭化物は排出孔８から排出される。炭化物の排出に際しては、炭化物を冷却するために冷却ジャケット９および攪拌機１０を有するコンベア１１を通して、炭化物がコンテナ１２に移送される。上記炭化室の容積は特に限定されないが、通常１〜２０ｍ³であり、燃焼室５からの熱によって約２〜４時間、約２００〜４００℃に加熱され、内容物を炭化する。燃焼室において生じたガスは、排気口１３から排気されるが、バーナーに使用する燃料は塩素化合物などを含有していないので、上記排気ガスはダイオキシン類を実質上含有していない。

上記炭化室４内において含油スラッジ中の油分および有機物が炭化されるとともに、幾分かの水蒸気を含む乾留ガスが発生する。この乾留ガス中には種々の物質が含まれていることから、本発明ではこの乾留ガスを大気中に放出することなく、乾留ガス排出口１４から、図２に示す如き、内部に水２１が蓄えられている密閉型の処理槽２２に導かれる。乾留ガスの処理槽２２への導入はエジェクタ２３などの真空吸引機で行なうことが好ましく、エジェクタ２３を水で作動させることにより、乾留ガス中の水溶性成分は処理槽２２内の水２１に溶解され、水不溶性の油分は水面に浮上するので、浮上オイルかき寄せ機２４などを用いてオイルタンク２５に集められる。

上記浮上オイルの全部または一部はオイルタンク２５から経路Ｙを通して混練槽Ｘに供給され、含油スラッジの流動化に使用される。また、上記の浮上オイルの全部または一部は、図１に示すバーナー６の燃料の一部として使用することができる。前記混練槽Ｘにおいて含油スラッジに界面活性剤を含む流動化剤を加えて含油スラッジを混練し、含油スラッジを流動化させる。含油スラッジに流動化剤を添加して混練すると、含油スラッジ中の油分と水分が界面活性剤によって均質となり、含油スラッジが容易に低粘度になり流動性が向上する。上記処理槽２２の容積は特に限定されないが、通常５〜１５ｍ³であり、その中に通常２〜１０ｍ³の水が蓄えられている。

処理槽２２中の水２１は、乾留ガスの導入によって温度が上昇するので、処理槽２２を熱交換器２６と連結しておき、処理水２１の温度はできるだけ一定範囲（例えば、３０〜４０℃）に保持することが好ましい。処理水の冷却のために処理水をポンプＰを用いて、冷却水が循環している熱交換器２６に通して冷却し、冷却された処理水を前記エジェクタ２３用の水として使用することが好ましい。また、処理槽２２の空間に溜った水洗済乾留ガスは排風機２７により、図１に示す燃焼室５に供給することにより、上記ガス中に含まれている有機物は燃焼される。以上の如く構成することで処理槽２２を完全密閉型とすることができ、炭化室４からの排出ガスはなく、従って排気ガスにより環境を汚染することがない。

上記処理槽２２内の水２１は乾留ガスの洗浄によって汚染物濃度が次第に高くなるので、新鮮な水を随時補給するとともに、汚染された洗浄水２１を継続的または断続的に抜き出し、該汚染水２１を必要に応じて活性汚泥処理などの排水処理を施して放流する。

以上の処理を行なうことで、鉄鋼工場などで発生した含油スラッジ中の鉄分は、少量の炭化物を含むが比較的高濃度の鉄屑に濃縮され、製鉄原料として十分に使用することができる。また、含油スラッジ中の油分の大部分は低分子量成分に分解されて流動性のよい油分として回収され、その全部または一部が含油スラッジの流動化剤として使用され、また、その全部または一部が本発明の方法で使用する炭化装置の燃料として使用される。従って本発明によれば、従来処理が困難であり、全量を産業廃棄物として処理され、環境汚染の畏れがある含油スラッジを資源として有効利用できる。

次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
鉄鋼工場内の油ピット浚渫スラッジ１８．０３ｋｇについて処理を行なった。該スラッジは、水分３９．５質量％、油分１０．１質量％、および残分（ＳＳ）５０．４質量％であり、スラッジ中の鉄分は２１．６質量％であった。まず、含油スラッジを混練槽Ｘ（内容量１．５ｍ³）に入れ、含油スラッジ１００質量部当たり、１質量部（固形分０．２質量部）の流動化剤を加えて８℃で３分間混練した。この混練によって含油スラッジの流動性はスランプ値０からスランプ値２０になった。なお、上記で使用した流動化剤は、商品名；FINEPROOF118（日本パーカライジング社製）として市販されている界面活性剤混合物（固形分２０質量％）である。

次にこのスラッジを図１に示す貯槽（内容量０．１ｍ³、スチームジャケット付き）に入れ、スチームジャケットにより内温７０℃に保持して含油スラッジの流動性を保持した。次に、該流動化したスラッジを供給口から炭化室内に供給した。この際使用した炭化装置の仕様はφ１，６００×Ｌ２，５００ｍｍであり、炭化室内のスラッジ量を１９．０３ｋｇとした。そして、バーナーにより燃焼室内温度を９００℃に維持し、炭化室内温度を３００℃にし、２〜３時間炭化処理を行なった。さらに、この炭化処理によって生じた乾留ガスを水洗処理槽に供給し、下記のように処理した。

上記水洗処理槽の容積は４ｍ³であり、内部に２ｍ³の水が蓄えられている。エジェクタにより乾留ガスを吸引しつつ、乾留ガスを水洗処理した。該処理中の処理槽内の水温は、熱交換器により冷却して３２〜３５℃に維持した。また、処理槽内の上部に集まったガスは排風機を用いて連続的に燃焼室に誘導して燃焼させた。また、処理槽内の水面に集まった油分は浮上オイルかき寄せ機により集めオイルタンクに集積した。上記炭化装置から排出される炭化物は全部で６．９６ｋｇであり、その鉄含有量は５６質量％であった。浮上オイルの全量は０．７９ｋｇであった。上記の炭化物は鉄含有量が大であり製鉄原料に混合して再利用可能であり、また、上記オイルは上記炭化装置の燃料として使用可能であった。

実施例２
実施例１において、流動化剤の代わりに、含油スラッジ１００質量部当たり、実施例１で得られた浮上オイル２０質量部を加えて８℃で３分間混練した。この混練によって含油スラッジの流動性はスランプ値０からスランプ値２０．５になった。以下実施例１と同様にして実施例１と同様な結果が得られた。

実施例３
実施例１において、流動化剤単独の代わりに、含油スラッジ１００質量部当たり、実施例１で得られた浮上オイル４０質量部と実施例１と同じ流動化剤０．０５質量部（固形分０．０１質量部）とを加えて８℃で３分間混練した。この混練によって含油スラッジの流動性はスランプ値０からスランプ値２６になった。以下実施例１と同様にして実施例１と同様な結果が得られた。

上記本発明によれば、鉄鋼工場や製鉄工場などで多量に発生する含油スラッジから、油分、鉄分および水分を経済的かつ安定的に分離回収でき、回収した鉄分は製鉄原料として再利用でき、回収した油分は熱源として使用でき、産業廃棄物として処分する含油スラッジの量をゼロまたは激減させることができる。

本発明の方法で使用する炭化装置の概要を説明する図。本発明の方法で使用する水洗処理槽の概要を説明する図。

符号の説明

１：貯槽
２：加熱装置
３：供給口
４：炭化室
５：燃焼室
６：バーナー
７：攪拌装置
８：排出孔
９：冷却ジャケット
１０：攪拌機
１１：コンベア
１２：コンテナ
１３：排気口
１４：乾留ガス排出口
２１：水
２２：処理槽
２３：エジェクタ
２４：浮上オイルかき寄せ機
２５：オイルタンク
２６：熱交換器
２７：排風機
Ｘ：混練槽
Ｙ：浮上オイルの経路

Claims

鉄鋼製造工程から発生する鉄分と油分とを含む含油スラッジを炭化装置に供給する工程と、該炭化装置内で含油スラッジを加熱炭化する工程と、該炭化工程において生じた乾留ガスを水洗処理槽で水洗する工程と、該水洗処理槽に溜った油分を分離する工程と、前記炭化装置から鉄分を含む炭化物を排出する工程とを含み、前記含油スラッジを前記炭化装置に供給する際に、該含油スラッジに前記水洗処理槽に溜った油分および／または流動化剤を加えて混練して流動化させることを特徴とする含油スラッジの処理方法。
前記流動化剤が、界面活性剤の水溶液である請求項１に記載の含油スラッジの処理方法。
前記炭化装置が、炭化室と該炭化室から仕切られた燃焼室とを有し、前記炭化室に投入された前記含油スラッジを前記燃焼室から生じる燃焼熱で加熱して炭化させる装置である請求項１に記載の含油スラッジの処理方法。
前記乾留ガスの水洗処理槽が、乾留ガスを吸引と同時に水洗するエジェクタと、該処理槽の上方に集まったガスを前記炭化装置の燃焼室に送る排風装置と、該処理槽の水面上に集まった油分を回収する装置と、該回収された油分を前記含油スラッジに供給する経路と、処理槽内の水相の温度を調整する温度制御装置とを有する請求項１に記載の含油スラッジの処理方法。