JP2011240232A - 排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス中の油脂に起因する凝縮能力の低下や圧力上昇を防止し、安定した連続運転を可能とする。
【解決手段】下水汚泥Ｗを乾燥又は炭化した際に発生する排ガスＧ１を処理する排ガス処理方法であって、排ガスＧ１を冷却し、排ガスＧ１中の水分を凝縮させる複数のコンデンサ６ａ〜６ｃを設け、複数のコンデンサ６ａ〜６ｃのうちの一部のコンデンサの冷却運転を停止して加熱するとともに、冷却運転を停止したコンデンサ以外のコンデンサを冷却運転させる排ガス処理方法。また、冷却運転を停止したコンデンサに排ガスＧ１を導入し、排ガスＧ１によって冷却運転を停止したコンデンサを加熱することができ、さらに、冷却運転を停止したコンデンサを通過した排ガスＧ１’を、冷却運転中のコンデンサに供給することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、下水汚泥等の有機汚泥を乾燥又は炭化した際に発生する排ガスの処理方法に関し、特に、上記排ガス中の水分を凝縮させて除去する凝縮工程での処理方法に関する。

下水汚泥は、有機分を多く含むため、将来の燃料として有望視されているが、その反面、水分を多く含むため、燃料として用いるためには水分を除去する必要がある。近年、下水汚泥等の有機汚泥を乾燥・炭化するなどして水分を除去し、燃料化することが行われ始めたが、有機汚泥の燃料化における課題の一つとして、有機汚泥の加熱に伴って発生する多量の水蒸気を含む悪臭ガスの処理がある。

上記悪臭ガスを処理するには、８００℃以上の高温で悪臭ガスを燃焼させて処理するのが最も簡便で一般的な方法である。しかし、この燃焼脱臭に灯油等の化石燃料を使用すると、高品位燃料を用いて低品位燃料を製造することに等しくなるため、有意義でなく、また、ＣＯ₂の発生を伴うため、地球温暖化対策の観点からも好ましいとは言えない。

温暖化対策としては、特許文献１、２に記載のように、凝縮器（コンデンサ）によって悪臭ガスから水分を除去し、排水処理とガス脱臭処理とに分けることが好ましい。これによって、化石燃料を使用せずに悪臭ガスを処理することが可能になる。

特開２００４−０１６９１３号公報 特開２００９−２７４００１号公報

しかし、有機汚泥の乾燥・炭化装置から排出されるガスには、水蒸気とともに、ラード等の油脂類が含まれることがあるため、凝縮処理に際して、排ガス中の油脂分がコンデンサの内部に付着し、経時的に凝縮能力が低下したり、圧力上昇による運転上の弊害が生じる。また、油脂分の付着は、コンデンサの故障を招く要因にもなるため、設備の保守管理の面でも問題となる。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、排ガス中の油脂分に起因する凝縮能力の低下や圧力上昇を防止し、安定した連続運転が可能な排ガス処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥を乾燥又は炭化した際に発生する排ガスを処理する排ガス処理方法であって、前記排ガスを冷却し、該排ガス中の水分を凝縮させる複数の凝縮部を設け、該複数の凝縮部のうちの一部の凝縮部の冷却運転を停止して該凝縮部を加熱するとともに、冷却運転を停止した凝縮部以外の凝縮部を冷却運転させることを特徴とする。

そして、本発明によれば、複数の凝縮部の一部の冷却運転を停止して加熱するため、付着した油脂を除去することができ、経時的な凝縮能力の低下や圧力上昇による運転上の弊害を防止することが可能になる。また、この際、冷却運転を停止した凝縮部以外の凝縮部の冷却運転を継続するため、有機汚泥の乾燥又は炭化作業を止める必要がなく、連続操業が可能になる。

上記排ガスの処理方法において、前記冷却運転を停止した凝縮部に前記排ガスを導入し、該排ガスによって該冷却運転を停止した凝縮部を加熱することができ、これによれば、設備コストや運転コストを低減することが可能になる。

上記排ガスの処理方法において、前記冷却運転を停止した凝縮部を通過した排ガスを、冷却運転中の凝縮部に供給することができる。これによれば、加熱に利用した後の排ガスを、冷却運転中の他の凝縮部によって冷却することができ、未冷却の排ガスが排出されるのを回避することが可能になる。

上記排ガスの処理方法において、前記冷却運転を停止した凝縮部を、ステアリン酸の融点以上に加熱することができる。

上記排ガスの処理方法において、前記複数の凝縮部を、並列接続された複数の凝縮器によって構成することができる。

上記排ガスの処理方法において、前記複数の凝縮部を、凝縮器内に区画され、並列接続された複数の凝縮室によって構成することができる。

以上のように、本発明によれば、排ガス中の油脂分に起因する凝縮能力の低下や圧力上昇を防止することができ、安定した連続運転が可能になる。

有機汚泥の燃料化処理を示すフローチャートである。 本発明にかかる排ガス処理方法で用いる排ガス処理装置を示す図であって、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）は、装置単体の拡大正面図である。 図２の排ガス処理装置の動作を説明するための図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、有機汚泥として下水汚泥を用いる場合を例にとって説明する。

本発明の実施形態の説明に先立ち、下水汚泥の燃料化処理について、図１を参照しながら簡単に説明する。

下水汚泥の燃料化処理は、大別して、下水汚泥Ｗを乾燥又は炭化させて水分を除去する乾燥・炭化工程（以下、単に「乾燥工程」という）２と、乾燥工程２で発生した排ガス（悪臭ガス）Ｇ１に含まれる水分を凝縮させ、気液分離する凝縮工程３と、凝縮工程３で分離した液相分Ｌ１を水分と油脂分に分離する排水処理工程４とから構成される。尚、燃料として再利用するのは、乾燥工程２で生成する乾燥汚泥Ｗ’、凝縮工程３で分離する気相分（可燃性ガス）Ｇ２、及び、排水処理工程４で回収する油脂分Ｆである。

次に、本発明にかかる排ガス処理方法の一実施の形態について、図１、図２を参照しながら説明する。

図２（ａ）に示す排ガス処理装置１は、図１の凝縮工程３で用いるものであり、並列接続された複数のコンデンサ（凝縮器）６ａ〜６ｃを備える。これら複数のコンデンサ６ａ〜６ｃの入口部には、図１の乾燥工程２で発生した排ガスＧ１をコンデンサ６ａ〜６ｃに供給する給気管７ａ〜７ｃが接続され、また、出口部には、コンデンサ６ａ〜６ｃを通過した排ガスＧ１’の搬送先を切り換える三方切換弁８ａ〜８ｃが接続される。

三方切換弁８ａ〜８ｃには、コンデンサ６ａ〜６ｃの排ガスＧ１’を外部（ガスタンクなど）に搬送する排気管９ａ〜９ｃと、排ガスＧ１’を他のコンデンサ６ａ〜６ｃの入口部に戻す還気管１０ａ〜１０ｃとが接続され、三方切換弁８ａ〜８ｃは、コンデンサ６ａ〜６ｃの排ガスＧ１’を排気管９ａ〜９ｃ又は還気管１０ａ〜１０ｃへ選択的に導く。

また、各コンデンサ６ａ〜６ｃには、図２（ｂ）に示すように、水、空気等の冷媒が流通する冷媒流路１１と、コンデンサ６ａ〜６ｃに供給された排ガスＧ１を冷媒と熱交換させて冷却する複数の伝熱板１２とが設けられる。冷媒流路１１の入口側管路には、冷媒供給の有無を切り換える止め弁１３が設けられる。

次に、上記構成を有する排ガス処理装置１の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。

運転の初期の段階では、図３（ａ）に示すように、コンデンサ６ａ〜６ｃの全てにおいて、図２（ｂ）に示す止め弁１３を開き、冷媒流路１１に冷媒を供給する。そして、図１の乾燥工程２から排出される１００〜１５０℃の排ガスＧ１を１００℃未満に冷却し、排ガスＧ１中の水分を凝縮させて気液分離する。凝縮された水分は、図２（ｂ）に示すように、水滴１４となって下方に落下し、液相分Ｌ１として次段の排水工程４（図１参照）に搬送される。

また、排ガス処理装置１では、図３（ａ）に示すように、三方切換弁８ａ〜８ｃの全てを排気管９ａ〜９ｃ側に開き、水分が除去された排ガスＧ１’を気相分Ｇ２として外部に搬送する。この気相分Ｇ２は、可燃性ガスとして再利用する。

運転開始からある程度の時間が経過し、乾燥工程２の排ガスＧ１に含まれる油脂がコンデンサ６ａ〜６ｃに付着すると、図３（ｂ）に示すように、コンデンサ６ｂ、６ｃの冷却運転を継続しつつ、コンデンサ６ａの冷却運転を停止する。冷却運転の停止は、図２（ｂ）に示す止め弁１３を閉じ、冷媒供給を停止することによって行う。

そして、乾燥工程２の排ガスＧ１によって、冷却運転を停止したコンデンサ６ａを加熱し、伝熱板１２（図２（ｂ）参照）等に付着した油脂を融解させる。これにより、付着した油脂を落下させ、コンデンサ６ａを洗浄する。

ここで、排ガスＧ１に含まれる油脂の主要成分は、パルチミン酸とステアリン酸であり、これらの融点は６０〜７５℃であるため、コンデンサ６ａの温度が、それらの融点以上となるように加熱すればよい。尚、パルチミン酸の融点に比べ、ステアリン酸の融点の方が高いため、コンデンサ６ａの加熱は、ステアリン酸の融点以上となるように行えばよい。

また、上記の処理と併行して、コンデンサ６ａの出口部に接続された三方切換弁８ａを還気管１０ａ側に開き、コンデンサ６ａを通過した排ガスＧ１’をコンデンサ６ｂに導く。これにより、未冷却の排ガスＧ１’を冷却し、同ガスＧ１’中の水分を除去する。

以後、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、順次、冷却運転を停止するコンデンサを切り換え、上記と同様にして、付着した油脂を除去する。

尚、上述の止め弁１３及び三方切換弁８ａ〜８ｃの切換制御は、制御装置を用いた自動制御によって行ってもよいし、手動操作によって行ってもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、コンデンサ６ａ〜６ｃの冷却運転を停止して加熱するため、付着した油脂を除去することができる。このため、経時的な凝縮能力の低下や圧力上昇による運転上の弊害を防止することができ、安定した連続運転が可能になる。また、この際、冷却運転を停止したコンデンサ以外のコンデンサの冷却運転を継続し、それらによって、乾燥工程２の排ガスＧ１を冷却するため、下水汚泥Ｗの乾燥作業を止める必要がなく、連続操業が可能になる。

さらに、冷却運転を停止したコンデンサの加熱を、乾燥工程２の排ガスＧ１を利用して行うため、コンデンサを加熱するための別途の熱源が不要となり、設備コストや運転コストを低減することが可能になる。また、冷却運転を停止したコンデンサの加熱に利用した後の排ガスＧ１’を、冷却運転中の他のコンデンサに導いて冷却するため、未冷却の状態の排ガスＧ１’が気相分Ｇ２として排出されることがなく、気相分Ｇ２に水分が混入するのを回避することが可能になる。

尚、上記実施の形態においては、有機汚泥として下水汚泥を用いる場合を例示したが、下水汚泥以外にも、製紙汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等の有機汚泥を用いることができる。

また、上記実施の形態においては、並列接続した複数のコンデンサ６ａ〜６ｃを配置するが、単一のコンデンサ内に複数の凝縮室を区画し、これらの凝縮室を並列接続するようにしてもよい。

さらに、コンデンサ６ａ〜６ｃの出口部に三方切換弁８ａ〜８ｃを設けるが、排気管９ａ〜９ｃ及び還気管１０ａ〜１０ｃの各々にダンパを設け、それらを開閉することによって、コンデンサ６ａ〜６ｃの排ガスＧ１’の搬送先を変更するようにしてもよい。

また、冷却運転を停止したコンデンサの加熱を、乾燥工程２の排ガスＧ１を利用して行うが、ヒータ等の加熱装置を付設してコンデンサを加熱してもよいし、冷媒流路１１に冷媒、温水を切換供給できるように構成し、温水を流してコンデンサを加熱してもよい。この際の加熱装置、温水の熱源には、有機汚泥の乾燥又は炭化処理の際に発生する廃熱を用いることが好ましい。これら加熱装置又は温水による加熱は、乾燥工程２の排ガスＧ１による加熱に代えて行ってもよいし、排ガスＧ１による加熱と併用してもよい。

１ 排ガス処理装置
２ 乾燥・炭化工程
３ 凝縮工程
４ 排水処理工程
６ａ〜６ｃ コンデンサ
７ａ〜７ｃ 給気管
８ａ〜８ｃ 三方切換弁
９ａ〜９ｃ 排気管
１０ａ〜１０ｃ 還気管
１１ 冷媒流路
１２ 伝熱板
１３ 止め弁
１４ 水滴
Ｇ１ 乾燥・炭化工程の排ガス
Ｇ１’ コンデンサを通過した排ガス
Ｇ２ コンデンサで気液分離した気相分
Ｌ１ コンデンサで気液分離した液相分
Ｌ２ 排水
Ｗ 下水汚泥
Ｗ’ 乾燥汚泥

Claims (6)

1. 有機汚泥を乾燥又は炭化した際に発生する排ガスを処理する排ガス処理方法であって、
   前記排ガスを冷却し、該排ガス中の水分を凝縮させる複数の凝縮部を設け、
   該複数の凝縮部のうちの一部の凝縮部の冷却運転を停止して該凝縮部を加熱するとともに、冷却運転を停止した凝縮部以外の凝縮部を冷却運転させることを特徴とする排ガス処理方法。
2. 前記冷却運転を停止した凝縮部に前記排ガスを導入し、該排ガスによって該冷却運転を停止した凝縮部を加熱することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
3. 前記冷却運転を停止した凝縮部を通過した排ガスを、冷却運転中の凝縮部に供給することを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理方法。
4. 前記冷却運転を停止した凝縮部を、ステアリン酸の融点以上に加熱することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排ガス処理方法。
5. 前記複数の凝縮部を、並列接続された複数の凝縮器によって構成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス処理方法。
6. 前記複数の凝縮部を、凝縮器内に区画され、並列接続された複数の凝縮室によって構成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス処理方法。

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