JP2007270113A

JP2007270113A - 含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法と連続乾燥および炭化装置

Info

Publication number: JP2007270113A
Application number: JP2006122662A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Moriyama; 秀行森山; Kimitaka Yoshiike; 喜美登吉池
Original assignee: KENKI KK
Current assignee: KENKI KK
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法とその装置の提供。
【解決手段】炭化装置は、コンベアはスチールベルト１を回転させて移動させる駆動ローラ１３と従動ローラ１４で構成され、スチールベルト１ａの上側平坦面に含水廃棄物１００を供給する投入口２を設け、その後にスチールベルト１ａの裏面に接して支えるすべり板３とスチールベルト１ａの上に隙間をあけて成形ローラ４を設けて含水廃棄物１００をシート１０１に成形する機構とし、スチールベルト１より大きい開口部６を設けた筒状の加熱室５を設け、スチールベルト１ａは加熱室５の中を貫通して動き、加熱室５の中でスチールベルト１ａの平坦面の上側でシート１０１と当らない隙間をあけてヒーター７を設け、加熱室５の中で加熱手段により加熱された加熱板８をスチールベルト１ａの平坦面の裏面に接して設けると共に、駆動ローラ１３と従動ローラ１４と成形ローラ４を蒸気で加熱するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水処理設備等で大量に発生する汚泥などの含水廃棄物を減量し、処理経費の削減を達成することのできる含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法とその装置に関するものである。

国のゴミ資源の有効利用の法律が施行されたことで、工場から持ち出す廃棄物の量を減らすことが法律で義務付けられた。排水処理施設の汚泥などの含水廃棄物の処理としていままでは埋め立てと焼却がおこなわれていたが、今後は環境保全配慮のためむずかしくなってきており、含水廃棄物を工場内で乾燥して重量をへらしてから肥料や燃料などとして再利用するようになってきた。従来からの乾燥方法は、含水廃棄物を加熱した乾燥ドラムに入れて攪拌粉砕し微紛にして乾燥することが行われてきた。また、乾燥後にさらに加熱して炭化処理をすることも行われてきた。
乾燥ドラムの攪拌粉砕手段は、構成部品が多く複雑な機構となり、騒音の発生源であった。乾燥物は微分が多く発生し、廃棄ガスとともに空中に飛散するので、排気設備にサイクロンやバグフィルターを設置する必要があり装置が複雑で大きくなり設置場所を広く必要とし、装置と維持費用が高価になる欠点があった。また、乾燥物や炭化物は微粉が多量に発生するため貯留や移送時にほこりになって飛び散りやすくまわりを汚す欠点があり、それを防ぐには造粒装置を設けて粒状に成形しなければならなかった。
特許公開２００５−２３０７４０特許公開２００１−２１４１６８

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、乾燥物や炭化物が微粉になりにくく、排気設備にサイクロンやバグフィルターが不要な新しい含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法とその連続乾燥および炭化装置を提供することである。

上記問題点は下記の手段で解決できる。
すなわち、
１．薄く成形した含水廃棄物のシートを回転するスチールベルトの平坦面で搬送し、該シートが筒状の加熱室を加熱されながら通過して薄片状になり取り出されることを特徴とする含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
２．投入口からスチールベルトの平坦面に含水廃棄物を供給し、すべり板に支えられるスチールベルトの平坦面と成形ローラの隙間を通して含水廃棄物がシートに形成され、スチールベルトの進行方向で開口部を設けた筒状の加熱室をスチールベルトが貫通して動き、加熱室の中でシートを上からヒーターで加熱し、スチールベルトの裏面を加熱板で加熱して、シートから発生するガスを加熱室から排気させることを特徴とする上記１に記載の含水有機物の連続乾燥および炭化方法。
３．上記シートの厚さが１〜８ｍｍであることを特徴とする上記１〜２のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
４．上記スチールベルトを回転させるコンベアのローラと成形ローラを蒸気で加熱することを特徴とする上記１〜３のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
５．上記加熱室の温度が３００〜４００℃の範囲であることを特徴とする上記１〜４のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
６．加熱室の排気口から上記ガスを排気ブロワで吸引して処理水槽に排気する上記１〜５のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
７．上記ガスで貯留設備を保温することを特徴とする、上記６に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
８．コンベアはスチールベルト１を回転させて移動させる駆動ローラ１３と従動ローラ１４で構成され、コンベアの上側のスチールベルト１ａの平坦面に含水廃棄物１００を供給するための投入口２を設け、その後にスチールベルト１ａの裏面に接して支えるすべり板３とスチールベルト１ａの上に隙間をあけて成形ローラ４を設けて含水廃棄物１００をシート１０１に成形する機構とし、その後にスチールベルト１ａの進行方向でスチールベルト１ａより大きい開口部６を設けた筒状の加熱室５を設け、スチールベルト１ａは加熱室５の中を貫通して動き、加熱室５の中でスチールベルト１ａの平坦面の上側でシート１０１と当らない隙間をあけてヒーター７を設け、加熱室５の中で加熱手段により加熱された加熱板８をスチールベルト１ａの平坦面の裏面に接して設け、加熱室５に排気口９を設け、駆動ローラ１３と従動ローラ１４と成形ローラ４を蒸気で加熱することを特徴とする含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
９．排水処理施設において、脱水機構１０と貯留設備１１の間に上記連続乾燥および炭化装置を配置して、脱水機構１０から出た含水廃棄物１００を、該連続乾燥および炭化装置で処理し処理物を貯留設備１１に排出することを特徴とする上記８に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
１０．シート１０１から発生するガスを加熱室５の排気口９から排気ブロワ１２で吸引して冷却機構１５で冷却して処理水槽１６に排気する上記８〜９のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
１１．上記ガスで貯留設備１１を保温することを特徴とする、上記１０に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。

１．攪拌粉砕手段がないので、簡単な機構となり故障と騒音の発生が少ない。
２．乾燥物や炭化物が薄片状となって取り出され微粉が飛散しにくいのでサイクロンやバグフィルターなどの排気設備が不要である。
３．乾燥物や炭化物が薄片状になって排出されるので、排出時や貯留および移送時にほこりになって飛び散らずまわりを汚すことなく、取り扱いも簡単になり、造粒装置も必要としない。
４．含水廃棄物を攪拌粉砕せずにシート状に薄くすることで、シートの芯まで早く加熱でき蒸気やガスが放出されやすくなり効率よく乾燥および炭化することができる。
５．シートは、乾燥するにつれて収縮して平面全体にひびがはいり薄片状になり、ひびがはいるとシートの表面積が増し蒸気やガスが放出されやすく効率よく乾燥および炭化することができる。
６．スチールベルトのスピードを変えることで乾燥処理の乾燥率と炭化処理を切り替えることができる。
７．連続して乾燥および炭化の処理できる。

図面によって本発明を説明する。
図１は本発明の説明図であり、図２コンベア進行方向からみた加熱室の断面図である。
排水処理施設からでる有機質汚泥などの含水廃棄物１００が、脱水機構１０である遠心分離脱水機やフィルタープレスなどで９０〜８０％程度に脱水されて、移送コンベア１７に上に排出されてから搬送されて投入口２に投入される。投入口２はコンベアの上側のスチールベルト１ａの平坦面に設けられ、投入口２は含水廃棄物がスチールベルト１からはみ出さないようにコ字形状でスチールベルト１ａの進行方向で開いており、底はなくスチールベルト１ａの平坦面が見える。スチールベルト搬送機構であるコンベアはスチールベルト１を回転させて移動させ、投入口２に投入された含水廃棄物１００はスチールベルト１ａの平坦面に載せられて、スチールベルト１ａと一緒に動いて移動する。

コンベアは、左右一対のローラにスチールベルト１を掛け、図１では右側のローラが回転速度を可変できる駆動モーター１８とチェーンでむすばれた駆動ローラ１３でスチールベルト１を回転させる。左側が従動ローラ１４であり、駆動ローラ１３と従動ローラ１４の間隔を調整する図示されていない調整機構と、コンベア下側のスチールベルト１ｂに図示されていない蛇行防止機構を設ける。

投入口２の先に回転速度を可変できる駆動モーター１９とチェーンでむすばれて回転する成形ローラ４が、スチールベルト１ａと隙間を開けて設けられ、成形ローラ１の下には成形ローラ１の押圧に抗してスチールベルト１ａの裏面に接して下から支えるすベり板３を設ける。スチールベルト１ａの平坦面に載って移動する含水廃棄物１００が成形ローラ４とスチールベルト１ａの隙間に挟みこまれながらシート状に成形されてシート１０１になる。シート１０１は主に成形ローラ４の熱で付着面が乾き自重ではがれ落ちてスチールベルト１ａに載る。成形ローラ４からはがれないシート１０１はスクレーパ２０で掻き落とされる。成形ローラ４は上下動可能で、スチールベルト１との隙間を自在に調整できる機構で構成される。

コンベアの駆動ローラ１３と従動ローラ１４は蒸気で加熱されており、駆動ローラ１３はシート１０１を乾燥処理するときは供給蒸気の温度（１２０〜１５０℃）で加熱して乾燥させ、コンベアのスピードを遅くしてシート１０１を炭化処理するときは供給蒸気の温度で炭化物を冷却する。従動ローラ１４は、スチールベルト１を加熱して投入口２から入った含水廃棄物１００を加熱する。成形ローラ４は蒸気で加熱されており、含水廃棄物１０１をシート状に成形しながら加熱して水分を蒸発させる。各ローラを加熱する蒸気は、回転ジョイントをつけたシャフトの一端から供給して、ドラム内に排出し結露したドレンはシャフトの他端から排出されスチームトラップをへて排水される。

成形ローラ４の後に、スチールベルト１ａの進行方向でスチールベルト１よりおおきい開口部６を設けた断面が四角い筒状の加熱室５を設け、スチールベルト１ａが移動できるように隙間をあけて加熱室５に貫通させる。加熱室５の中でスチールベルト１ａの平坦面に載って移動するシート１０１と当らない隙間をあけて赤外線式などのヒーター７を、スチールベルト１の進行方向と垂直なるように多数柵状に取り付け、ヒーター７の端部と電線は加熱室８の外に出して取り付ける。加熱室５内に設けた温度センサーでヒーター７を制御して加熱室５内の温度を制御する。加熱室５の中で加熱手段により加熱された加熱板８をスチールベルト１ａの平坦面の裏面に接して設け、スチールベルト１ａは加熱板８の上を滑って移動する。加熱室の底はコンベアの下側のスチールベルト１ｂの平坦面よりも上に隙間をあけて形成し、スチールベルト１ｂは加熱室５の底の下を通って従動ローラ１４に巻き込まれる。

スチールベルト１ａに載って移動してきたシート１０１は、図１において加熱室５の入口側の開口部６ａから加熱室５に入り、ヒーター７と加熱板８で加熱されて薄片状になり反対側の開口部６ｂから出て駆動ローラ１３の上で取り出される。加熱室５の中のスチールベルト１ａの裏面は加熱板８に触れて滑って加熱されながら移動し、裏面の熱が表面に伝わり載っているシート１０１を加熱する。加熱板８の熱源は一例として蒸気を通した配管を加熱板に取り付けて蒸気の熱を利用している。加熱板の熱源を蒸気にすることで加熱板８の温度を１３０〜１５０℃に保ち、加熱板やスチールベルト１ａが高温になりすぎて劣化するのを防ぐので好ましい。熱を放出した蒸気はドレンになりスチームトラップをへて排水すればよく、加熱板８の熱源は、電気ヒーター、熱風、過熱蒸気なども考えられる。

シート１０１が加熱されるとはじめにガスとして蒸気が発生し、水分がなくなると熱分解した乾留ガスが発生する。加熱室５で発生したガスは、加熱室５の開口部６から吸い込まれる空気とともに排気口９から配管を通って排気ブロワ１２に吸引され、貯留槽やホッパーなどの貯留設備１１のジャケット２１に入り貯留設備１１を保温して配管を通って処理水槽１６に、ガスや蒸気が途中で冷えたドレンとして排出される。

排気ブロワ１２の吸気量は、処理量と乾燥処理か炭化処理かに応じて調整し、排気ブロワ１２の吸気量を調整する方法の一例として排気ブロワ１２の出口にゲート式バルブを風量調整機構２２として設けた。他の方法として排気ブロワ１２の回転数を調整する方法や風量調整用のバルブを排気ブロワ１２の前につける方法も考えられる。乾燥処理の場合は、排気ブロワ１２の前の配管に冷却機構１５として、バルブをつけて空気量を調整できる空気取込口を設けて空気を取込みガスと混合して排気温度を下げるのが好ましい。また炭化処理をする場合は、冷却機構として冷却水供給ノズルを排気ブロワの前の配管に設けて冷却水を噴霧してガスの温度を下げて処理水槽に排出するのが好ましい。

シート１０１を乾燥するときは、スチールベルト１の動くスピードを早くして排気ブロワ１２がガスを吸込む量と加熱室５の開口部６から吸い込む空気の量を多くして、加熱によりシート１０１から発生した蒸気を早く加熱室５から取り除くように運転する。有機物を含むシート１０１を炭化するときは、スチールベルト１の動くスピードを遅くして開口部６から吸い込む空気の量を少なくし、シート１０１から蒸発した蒸気がヒーター７で加熱されて３００〜４００℃に過熱蒸気になり加熱室内に充満して空気を遮断してシート１０１をほぼ無酸素加熱して炭化するように設定して運転する。加熱室５内の温度は３００℃以下では炭化せず、４００℃以上では加熱板８とスチールベルト１の強度が弱くなるので好ましくない。

シート１０１は、乾燥するにつれて収縮してシート平面全体に無作為にひびがはいり長さが１〜８ｃｍ程度の薄片状の乾燥物や炭化物として取り出され、トレイやホッパーなどの貯留設備１１に貯める。乾燥物や炭化物はスチールベルト１に載って駆動ローラ１３側に排出されるとき乾いてスチールベルト１から自然に剥がれ落ちるが、乾燥率を６０％程度に下げた場合はスチールベルトに付着したままになるのでスクレーパで取り除かれる。

シート１０１の成形厚みは１〜８ｍｍ程度が好ましい。１ｍｍ未満ではシート１０１が成形ローラ４からはがれにくくなり、処理物が薄くなり壊れやすく微粉を発生するので好ましくない。８ｍｍを超えると処理するのに時間がかかり内部に未乾燥や未炭化部分が残るので好ましくない。シート１０１の幅はスチールベルト１から外にはみ出ないようにスチールベルト１の平坦面の横幅よりも狭く成形されるのが好ましい。

排水処理施設において、凝集した排水から含水廃棄物をつくるフィルタープレスや遠心脱水機などの脱水機構１０と処理物を貯留する貯留槽やホッパーやトレイなど貯留設備１１の間に本案の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置を配置して、脱水機構１０から排出された含水廃棄物１００を移送コンベア１７で運び投入口２に投入する。含水廃棄物は連続して薄片状になって乾燥または炭化されて、貯留設備１１に排出されて貯留されるので、脱水機構１０から出る含水廃棄物１００を一時的に貯留することなく、その場所で連続的に処理して貯留設備１１に直接排出するので効率がよく一時的に貯留ための場所と設備を必要としない。移送コンベア１７からの含水廃棄物１００が多く、投入口２に含水廃棄物が山盛りにたまったことを検知する光電センサーなど検知手段を設けて、投入口２に含水廃棄物１００が異常にたまったときは脱水機構１０を停止して含水廃棄物１００を供給するのを一時的に停止する手段を設けてもよい。前記含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置と貯留設備の間が離れて配置されるときは、乾燥物または炭化物を別途もうけた移送コンベアで貯留設備まで移送するのが好ましい。

加熱室５でシート１０１から発生したガスを、排気ブロワ１２で吸引して冷却機構１５で冷却して５０〜１５０℃程度の温度にしたあと貯留設備１１に熱交換のために設けたジャケット２１に配管で導き、貯留設備１１を保温したあとに処理水槽に排出すればガスの熱を有効利用できる。乾燥処理をする場合は、乾燥率を６０％程度の薄片状にして貯留設備１１にして貯留した場合は、処理物が薄片状で重なっても隙間が多いため２４時間で乾燥率を４０〜５０％に上げることができる。炭化処理をしたときは、炭化物の温度が３００℃〜３５０℃と高いので貯留設備１１は冷却されて保存されることになり発火することもなく安全である。処理水槽１６の受け入れ口がジャケット２１の出口より高い位置にある場合は結露したドレンを用水ポンプで処理水槽の受け入れ口に汲み上げて排出することも考えられる。ジャケットの変わりに配管を貯留設備に巻きつけたり通したりしてもよい。

図１に記載した装置を使用して乾燥物を製造した。
含水廃棄物は、塗料の排水処理施設の汚泥を遠心脱水機で含水率８０％にしたものを使用して、シートを４ｍｍの厚さに成形した。スチールベルトの厚さは０．６ｍｍ、幅４５０ｍｍの耐熱ステンレス製ベルトを使用した。加熱室の長さは３．５ｍでスチールベルトの速さは約１５ｍｍ／秒で、加熱板を１５０℃の蒸気で加熱し、ヒーターを制御する温度を３２０℃に設定してスチールベルトに載った汚泥は約４分加熱されて排出された。１０ｋｇの含水廃棄物を投入して３．３ｋｇの乾燥物が長さ２〜６ｃｍ厚さ２ｍｍ程度で無作為な薄片状に造粒されて得られた。乾燥物の角などが欠けて発生するわずかな微分は、加熱室でガスとともに排気されてしまい、取り出すときは微分の発生もなく粉塵による雰囲気汚染もないので、排気設備にサイクロンやバグフィルターは不要であった。設備費は従来設備の１／２程度で処理コストは従来の１／２程度であった。

また、図１に記載した装置を使用して炭化物を製造した。
含水廃棄物は、塗料の排水処理施設の汚泥を遠心脱水機で含水率８０％にしたものを使用して、シートを３ｍｍの厚さに成形した。スチールベルトの厚さは０．６ｍｍ、幅４５０ｍｍの耐熱ステンレス製ベルトを使用した。加熱室の長さは３．５ｍでスチールベルトの速さは約３０ｍｍ／分で、加熱板を１５０℃の蒸気で加熱し、ヒーターを制御する温度を３８０℃に設定してスチールベルトに載った汚泥は約１２分加熱された。１０ｋｇの含水廃棄物を投入して１ｋｇの乾燥物が長さ０．５〜５ｃｍで厚さ１．５ｍｍ程度の無作為な薄片状に造粒されて得ちれた。炭化物の角などが欠けて発生するわずかな微分は、加熱室でガスとともに排気されてしまい、取り出すときは微分の発生もなく粉塵による雰囲気汚染もないので、排気設備にサイクロンやバグフィルターは不要であった。設備費は従来設備の１／３程度で処理コストは従来の１／２程度であった。

汚泥等の含水廃棄物を連続的に大量に乾燥および炭化できるので廃棄物処理業界で極めて有用な技術である。

本発明の説明図である。コンベア進行方向からみた加熱室の断面図である。

符号の説明

１スチールベルト
２投入口
３すべり板
４成形ローラ
５加熱室
６開口部
７ヒーター
８加熱板
９排気口
１０脱水機構
１１貯留設備
１２排気ブロワ
１３駆動ローラ
１４従動ローラ
１５冷却機構
１６処理水槽
１７移送コンベア
１８駆動モーター
１９駆動モーター
２０スクレーパ
２１ジャケット
２２風量調整機構
１００含水廃棄物
１０１シート

Claims

薄く成形した含水廃棄物のシートを回転するスチールベルトの平坦面で搬送し、該シートが筒状の加熱室を加熱されながら通過して薄片状になり取り出されることを特徴とする含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
投入口からスチールベルトの平坦面に含水廃棄物を供給し、すべり板に支えられるスチールベルトの平坦面と成形ローラの隙間を通して含水廃棄物がシートに成形され、スチールベルトの進行方向で開口部を設けた筒状の加熱室をスチールベルトが貫通して動き、加熱室の中でシートを上からヒーターで加熱し、スチールベルトの裏面を加熱板で加熱して、シートから発生するガスを加熱室から排気させることを特徴とする請求項１に記載の含水有機物の連続乾燥および炭化方法。
上記シートの厚さが１〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
上記スチールベルトを回転させるコンベアのローラと成形ローラを蒸気で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
上記加熱室の温度が３００〜４００℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
上記加熱室の排気口からガスを排気ブロワで吸引して処理水槽に排気する請求項１〜５のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
上記ガスで貯留設備を保温することを特徴とする、請求項６に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化方法。
コンベアはスチールベルト１を回転させて移動させる駆動ローラ１３と従動ローラ１４で構成され、コンベアの上側のスチールベルト１ａの平坦面に含水廃棄物１００を供給するための投入口２を設け、その後にスチールベルト１ａの裏面に接して支えるすべり板３とスチールベルト１ａの上に隙間をあけて成形ローラ４を設けて含水廃棄物１００をシート１０１に成形する機構とし、その後にスチールベルト１ａの進行方向でスチールベルト１より大きい開口部６を設けた筒状の加熱室５を設け、スチールベルト１ａは加熱室５の中を貫通して動き、加熱室５の中でスチールベルト１ａの平坦面の上側でシート１０１と当らない隙間をあけてヒーター７を設け、加熱室５の中で加熱手段により加熱された加熱板８をスチールベルト１ａの平坦面の裏面に接して設け、加熱室５に排気口９を設け、駆動ローラ１３と従動ローラ１４と成形ローラ４を蒸気で加熱することを特徴とする含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
排水処理施設において、脱水機構１０と貯留設備１１の間に上記連続乾燥および炭化装置を配置して、脱水機構１０から出た含水廃棄物１００を、該連続乾燥および炭化装置で処理し処理物を貯留設備１１に排出することを特徴とする請求項８に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
シート１０１から発生するガスを加熱室５の排気口９から排気ブロワ１２で吸引して冷却機構１５で冷却して処理水槽１６に排気する請求項８〜９のいずれか１項に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。
上記ガスで貯留設備１１を保温することを特徴とする、請求項１０に記載の含水廃棄物の連続乾燥および炭化装置。