JP2017127797A - 汚泥の焼却システム - Google Patents

Abstract

【課題】リンを含有し、重金属の含有量を低下させた焼却灰を生成する。【解決手段】汚泥の焼却システム１は、汚泥を熱分解して、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを生成する汚泥熱分解部２０と、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する分離部３０と、熱分解ガスＢ１を燃焼する熱分解ガス燃焼部４０と、焼却灰Ｃ１を加熱することにより焼却灰Ｃ１中の未燃物を燃焼させ、リンを含み重金属が除去された処理焼却灰Ｃ２と、重金属を含む排ガスＣ３とを生成する焼却灰加熱部６０と、を有する。熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度及び焼却灰加熱部６０の加熱温度は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度よりも高い。【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥の焼却システムに関する。

廃水等に含まれる有機性廃棄物である汚泥は、通常焼却されて廃棄されるものであるが、汚泥の有するエネルギーを再利用する技術が着目されている。例えば、特許文献１には、ガス化炉により汚泥をガス化する汚泥処理技術が記載されている。さらに、近年、汚泥の焼却灰を資源化して再利用する技術が着目されている。例えば、汚泥の焼却灰にはリンが高濃度で含まれているため、その焼却灰をリン鉱石に代替して利用するものである。

特開２０１３−２０４９９８号公報

しかし、焼却灰には、鉛、ヒ素、セレンなどの重金属が含有されていることがあり、リン鉱石に代替して利用するには、重金属の含有量を低減させることが必要となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リンを含有し、重金属の含有量を低下させた焼却灰を生成する汚泥の焼却システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の汚泥の焼却システムは、汚泥を熱分解して、焼却灰と熱分解ガスとを生成する汚泥熱分解部と、前記焼却灰と前記熱分解ガスとを分離する分離部と、前記熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼部と、前記焼却灰を加熱することにより焼却灰中の未燃物を燃焼させ、リンを含み重金属が除去された処理焼却灰と、重金属を含む排ガスとを生成する焼却灰加熱部と、を有し前記熱分解ガス燃焼部の燃焼温度及び前記焼却灰加熱部の加熱温度は、前記汚泥熱分解部の熱分解温度よりも高い。

前記汚泥の焼却システムにおいて、前記焼却灰加熱部の加熱温度は、前記熱分解ガス燃焼部の燃焼温度より低いことが好ましい。

前記汚泥の焼却システムにおいて、前記分離部は、前記汚泥熱分解部の熱分解温度以上の温度で、前記焼却灰と前記熱分解ガスとを分離することが好ましい。

前記汚泥の焼却システムは、前記排ガスを、前記焼却灰加熱部から前記熱分解ガス燃焼部に導入する排ガス排出管を更に有することが好ましい。

前記汚泥の焼却システムは、前記分離部から前記熱分解ガス燃焼部へ導入される前記熱分解ガスの一部を、前記焼却灰加熱部に導入する熱分解ガス分岐管を有することが好ましい。

前記汚泥の焼却システムにおいて、前記汚泥熱分解部は、３００℃以上７５０℃以下の温度で前記汚泥を熱分解するガス化炉であることが好ましい。

前記汚泥の焼却システムにおいて、前記汚泥熱分解部は、空気比が、０．３以上１．０未満であることが好ましい。

前記汚泥の焼却システムは、前記汚泥又は前記焼却灰に塩化物を添加して、前記汚泥又は前記焼却灰中の重金属と前記塩化物とを反応させて重金属塩化物を生成する塩化物添加部を更に有することが好ましい。

本発明によれば、リンを含有し、重金属の含有量を低下させた焼却灰を生成することができる。

図１は、第１実施形態に係る汚泥の焼却システムの構成を示す模式的なブロック図である。 図２は、第１実施形態における汚泥の焼却方法を説明するフローチャートである。 図３は、第２実施形態に係る汚泥の焼却システムの構成を示す模式的なブロック図である。 図４は、鉛化合物の飽和蒸気圧曲線である。

以下に、本発明に係る汚泥の焼却システムの好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る汚泥の焼却システムの構成を示す模式的なブロック図である。図１に示すように、焼却システム１は、汚泥乾燥部１０と、汚泥熱分解部２０と、分離部３０と、熱分解ガス燃焼部４０と、燃焼ガス処理部５０と、焼却灰加熱部６０と、制御部７０とを有する。

汚泥乾燥部１０は、脱水汚泥Ａ０を乾燥して、乾燥汚泥Ａ１を生成する装置である。脱水汚泥Ａ０と乾燥汚泥Ａ１は、廃水等に含まれる有機性廃棄物である汚泥である。脱水汚泥Ａ０及び乾燥汚泥Ａ１は、水分、重金属、及びリン（Ｐ）を含有している。脱水汚泥Ａ０は、図示しない脱水装置により、水分量が８０％より高い汚泥を脱水したものである。脱水汚泥Ａ０は、水分量が７０％より高く８０％以下である。乾燥汚泥Ａ１は、水分量が３０％以上７０％以下である。ただし、脱水汚泥Ａ０及び乾燥汚泥Ａ１の水分量の範囲は、これに限られない。また、脱水汚泥Ａ０及び乾燥汚泥Ａ１が含む重金属は、鉛（Ｐｂ）のことを指すが、これに限られず、ヒ素（Ａｓ）やセレン（Ｓｅ）等であってもよい。

汚泥乾燥部１０は、乾燥ガス供給部１２及びセンサ部１４を有する。汚泥乾燥部１０は、乾燥ガス供給部１２から高温（例えば６００℃）の乾燥ガスを乾燥機内に導入し、乾燥機内の脱水汚泥Ａ０を乾燥させる。センサ部１４は、温度センサであり、乾燥機内の温度を計測する。制御部７０は、センサ部１４の計測結果に基づき、乾燥ガス供給部１２による乾燥ガスの供給量や、乾燥時間などを制御して、生成する乾燥汚泥Ａ１の水分量を、３０％以上７０％以下の範囲内での必要とする所定の値とする。なお、汚泥乾燥部１０は、脱水汚泥Ａ０を乾燥するものであれば、このように乾燥ガスを用いた乾燥方法に限られない。

汚泥乾燥部１０と汚泥熱分解部２０との間には、汚泥搬送部１６が設けられている。汚泥搬送部１６は、コンベヤであり、汚泥乾燥部１０で生成された乾燥汚泥Ａ１を、汚泥熱分解部２０に供給する。

汚泥熱分解部２０は、乾燥汚泥Ａ１を熱分解して、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを生成する。汚泥熱分解部２０は、３００℃以上７５０℃以下、より好ましくは５００℃以上７５０℃以下の温度で乾燥汚泥Ａ１を熱分解するガス化炉である。焼却灰Ｃ１は、燃焼していない未燃物を所定量含有している。また、焼却灰Ｃ１は、乾燥汚泥Ａ１が含有していた重金属及びリンが含まれている。熱分解ガスＢ１は、熱分解によって生成した可燃性のガスであり、炭化水素、一酸化炭素、水素、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）などを含む。乾燥汚泥Ａ１に含まれるリンは低融点であるため、高温で焼却すると炉内でクリンカが生成されるおそれがある。しかし、汚泥熱分解部２０は、７５０℃以下の比較的低温で乾燥汚泥Ａ１を熱分解するため、炉内でのクリンカ生成を抑制することが可能となる。

具体的には、汚泥熱分解部２０は、ガス化炉２１、空気供給部２２、燃料供給部２３及びセンサ部２４を有する。ガス化炉２１は、例えば循環流動床炉や気泡流動床炉などの流動床炉である。空気供給部２２は、外部から空気を取得して、３００℃以上７５０℃以下の温度に加熱し、その加熱した空気をガス化炉２１に供給する。空気供給部２２は、空気比０．３以上１．０未満の量の空気を供給する。空気比とは、乾燥汚泥Ａ１中の炭素などの可燃成分を完全に燃焼するために必要な空気量に対する、供給する空気量の比である。汚泥熱分解部２０は、この空気により、還元雰囲気で乾燥汚泥Ａ１を熱分解する。汚泥熱分解部２０は、乾燥汚泥Ａ１を完全に燃焼せず、焼却灰Ｃ１中には、未燃物が残っている。

燃料供給部２３は、乾燥汚泥Ａ１の熱分解に用いる補助燃料を供給するものであり、例えば都市ガス（メタンを主成分とする天然ガスや液化天然ガスなど）等の可燃ガスを供給するものである。乾燥汚泥Ａ１は、燃焼する成分を含有している。従って、汚泥熱分解部２０は、燃料供給部２３からの補助燃料を不要とする場合もあるが、乾燥汚泥Ａ１の燃焼成分だけでは適量の未燃物を含む焼却灰Ｃ１を生成できない場合に、燃料供給部２３から補助燃料を供給する。センサ部２４は、温度センサであり、ガス化炉２１内部の温度を計測する。

汚泥熱分解部２０は、制御部７０により、熱分解が制御される。制御部７０は、センサ部２４からの温度の情報、及び乾燥汚泥Ａ１の水分量に基づき、空気供給部２２の空気供給量、すなわち空気比と、供給する空気の温度とを制御する。また、制御部７０は、センサ部２４からの温度の情報及び乾燥汚泥Ａ１の水分量に基づき、燃料供給部２３による補助燃料の供給量を制御する。

分離部３０は、汚泥熱分解部２０から熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とが供給され、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する。具体的には、分離部３０は、サイクロン装置であり、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを遠心力により分離する。また、分離部３０は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度以上の温度で、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する。具体的には、分離部３０内の温度は、５００℃以上８５０℃以下である。分離部３０は、この温度で熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離するため、分離部３０により分離された焼却灰Ｃ１は、重金属の含有量が減少した状態で、分離部３０から排出される。分離部３０により分離された熱分解ガスＢ１は、揮発した重金属と共に分離部３０から排出される。

分離部３０には、分離部３０内の温度を計測するセンサ部３２が設けられている。制御部７０は、このセンサ部３２の測定結果に基づき、分離部３０内の温度を５００℃以上８５０℃以下の所定の温度範囲に保持する。分離部３０は、内部を加熱する加熱装置を備えており、この制御部７０は、この加熱装置を制御して温度を保持する。ただし、分離部３０は、このような加熱装置を有していなくてもよい。また、分離部３０は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度より低い温度で、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離してもよい。

分離部３０と熱分解ガス燃焼部４０との間には、熱分解ガス排出管３４が設けられている。分離部３０より排出された熱分解ガスＢ１は、熱分解ガス排出管３４を介して、熱分解ガス燃焼部４０に導入される。さらに、熱分解ガス排出管３４には、熱分解ガス分岐弁３５を介して、熱分解ガス分岐管３６の一方の端部が接続されている。熱分解ガス分岐管３６の他方の端部は、焼却灰加熱部６０に接続されている。熱分解ガス分岐弁３５は、制御部７０により開閉操作がなされ、開いている場合に、分離部３０より排出された熱分解ガスＢ１の一部を、熱分解ガス分岐管３６を介して焼却灰加熱部６０に供給する。熱分解ガス分岐弁３５は、閉じている場合には、分離部３０より排出された熱分解ガスＢ１を焼却灰加熱部６０に供給しない。ただし、熱分解ガス分岐弁３５は設けられていなくてもよく、常に熱分解ガスＢ１の一部を焼却灰加熱部６０に供給してもよい。

熱分解ガス燃焼部４０は、分離部３０から排出された熱分解ガスＢ１を燃焼し、燃焼ガスＢ２を生成する。熱分解ガス燃焼部４０は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度よりも高い温度で、熱分解ガスＢ１を燃焼する。具体的には、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度は、８５０℃以上である。燃焼ガスＢ２は、熱分解ガスＢ１を燃焼させたものであるため、亜酸化窒素などが酸化して除去されたものとなる。また、燃焼ガスＢ２は、分離部３０から排出された熱分解ガスＢ１が含有していた重金属を含む。

より詳しくは、熱分解ガス燃焼部４０は、燃焼炉４１と空気供給部４２とセンサ部４４とを有する。熱分解ガス燃焼部４０は、空気供給部４２から供給された空気を用いて、燃焼炉４１内で熱分解ガスＢ１を燃焼し、燃焼後の燃焼ガスＢ２を生成する。センサ部４４は、燃焼炉４１内の温度を測定する温度センサである。熱分解ガス燃焼部４０は、制御部７０により、燃焼が制御される。制御部７０は、センサ部４４からの温度の情報、及び乾燥汚泥Ａ１の水分量に基づき、空気供給部２２の空気供給量及び燃焼炉４１内の温度を制御する。また、制御部７０は、汚泥熱分解部２０の空気供給部２２が供給した空気の空気比に基づき、熱分解ガスＢ１中の未燃ガスを燃焼させる量の空気量を算出して、空気供給部４２の空気供給量を決定してもよい。制御部７０は、熱分解ガスＢ１中の未燃ガスを完全燃焼させ、かつ、熱分解ガスＢ１中の亜酸化窒素を分解させる。空気供給部４２に供給する空気比は、約１．３である。制御部７０は、空気供給部２２が供給した空気の空気比を差し引いた分の空気比で、空気供給部４２に空気を供給させる。

熱分解ガス燃焼部４０が生成した燃焼ガスＢ２は、燃焼ガス処理部５０に供給される。燃焼ガスＢ２には、重金属や、燃焼により生成した微粒子が含まれる。燃焼ガス処理部５０は、燃焼ガスＢ２から重金属や微粒子を除去して、有害な成分を除去した排出ガスＢ３を生成する。燃焼ガス処理部５０は、排出ガスＢ３を外部に排気する。

焼却灰加熱部６０は、分離部３０との間に設けられた焼却灰供給路３８を介して、分離部３０から焼却灰Ｃ１が供給される。焼却灰加熱部６０は、焼却灰Ｃ１を加熱することにより焼却灰Ｃ１中の未燃物を燃焼させ、処理焼却灰Ｃ２と排ガスＣ３とを生成する。焼却灰加熱部６０は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度よりも高い温度で、焼却灰Ｃ１を加熱する。また、焼却灰加熱部６０は、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度より低い温度で焼却灰Ｃ１を加熱する。具体的には、焼却灰加熱部６０の加熱温度は、７５０℃より高く１０００℃以下である。

焼却灰Ｃ１中の重金属は、主として塩化物（塩化鉛）や酸化物（酸化鉛）として存在している。従って、焼却灰加熱部６０は、この温度で焼却灰Ｃ１を加熱することにより、焼却灰Ｃ１中の重金属を揮発させる。従って、処理焼却灰Ｃ２は、焼却灰Ｃ１よりも重金属の含有量が減少している。処理焼却灰Ｃ２は、リンを含有して重金属の含有量が低下されたものであるため、リンを資源として再利用することに適したものとなる。なお、排ガスＣ３は、未燃物の燃焼により生成した排ガスであり、焼却灰Ｃ１から揮発された重金属が含まれる。

具体的には、焼却灰加熱部６０は、加熱炉６１と空気供給部６２と燃料供給部６３とセンサ部６４とを有する。加熱炉６１は、内部で焼却灰Ｃ１を加熱する炉である。具体的には、加熱炉６１は、回転式のキルンであり、キルンの回転数や角度により焼却灰Ｃ１の加熱時間を調整する。またキルンは直接加熱式でも間接加熱式でもよい。空気供給部６２は、焼却灰Ｃ１中の未燃物を燃焼させるための空気を供給する。燃料供給部６３は、焼却灰Ｃ１中の未燃物を燃焼させるための補助燃料を供給する。焼却灰Ｃ１中の未燃物は、燃焼することにより焼却灰Ｃ１自身を加熱する。従って、焼却灰加熱部６０は、燃料供給部６３からの補助燃料を不要とする場合もあるが、焼却灰Ｃ１中の未燃物だけでは十分に加熱できない場合に、燃料供給部６３から補助燃料を供給する。センサ部６４は、温度センサであり、加熱炉６１内部の温度を計測する。

焼却灰加熱部６０は、制御部７０により、加熱が制御される。制御部７０は、乾燥汚泥Ａ１の水分量に基づき未燃物の量を算出し、センサ部６４からの温度の情報に基づき、空気供給部６２の空気供給量、及び補助燃料の供給量を制御する。これにより、制御部７０は、加熱炉６１における加熱温度を、７５０℃より高く１０００℃以下の所定の温度に保持し、未燃物を完全燃焼させる。

また、焼却灰加熱部６０には、排ガス排出管６６の一方の端部が接続されている。排ガス排出管６６の他方の端部は、熱分解ガス排出管３４に接続されている。より具体的には、排ガス排出管６６の他方の端部は、熱分解ガス分岐弁３５と熱分解ガス燃焼部４０との間で、熱分解ガス排出管３４に接続されている。ただし、排ガス排出管６６の他方の端部は、熱分解ガス燃焼部４０に直接接続されていてもよい。

焼却灰加熱部６０中の排ガスＣ３は、熱分解ガス排出管３４を介して熱分解ガス燃焼部４０に排出される。排ガスＣ３は、熱分解ガス燃焼部４０で熱分解ガスＢ１と混合され、燃焼ガスＢ２を構成する。焼却システム１は、排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に排出することにより、排ガスＣ３が含有する重金属を、燃焼ガス処理部５０において適切に除去することが可能となる。

また、上述のように、熱分解ガス分岐弁３５が開いている場合、焼却灰加熱部６０には、熱分解ガスＢ１の一部が供給される。熱分解ガス燃焼部４０は、焼却灰加熱部６０に供給される分だけ、供給される熱分解ガスＢ１の量が減少する。従って、この場合、熱分解ガス燃焼部４０は、燃焼温度や空気供給量を低下させることができ、消費エネルギーを削減できる。焼却灰加熱部６０に供給された熱分解ガスＢ１は、焼却灰Ｃ１中の未燃物と共に燃焼され、排ガスＣ３となる。しかし、焼却灰加熱部６０の加熱温度は、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度より低い。従って、焼却灰加熱部６０に供給された熱分解ガスＢ１中の亜酸化窒素は、焼却灰加熱部６０内では除去されないおそれがある。この場合においても、焼却灰加熱部６０は、排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に排出している。従って、亜酸化窒素は、熱分解ガス燃焼部４０で除去される。

また、焼却システム１は、熱分解ガス分岐管３６を有しており、制御部７０により、センサ部６４からの温度の情報に基づき、焼却灰加熱部６０への空気供給量又は補助燃料の供給量の制御を実行している場合、更に次のような制御を実行してもよい。すなわち、制御部７０は、このような場合、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼炉４１内の温度に基づき、乾燥汚泥Ａ１の水分量を制御してもよい。なお、上述のように、制御部７０は、汚泥乾燥部１０における乾燥ガスの供給量や乾燥時間を制御して、乾燥汚泥Ａ１の水分量を制御する。

以上説明した汚泥の焼却方法を、フローチャートを用いて説明する。図２は、第１実施形態における汚泥の焼却方法を説明するフローチャートである。図２に示すように、焼却システム１は、最初に、汚泥乾燥部１０により、脱水汚泥Ａ０を乾燥させて、乾燥汚泥Ａ１を生成する（ステップＳ１０）。乾燥汚泥Ａ１を生成した後、焼却システム１は、汚泥熱分解部２０により、乾燥汚泥Ａ１を熱分解して熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを生成し（ステップＳ１２）、分離部３０により熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する（ステップＳ１４）。ステップＳ１２における熱分解温度は、３００℃以上７５０℃以下であるため、クリンカの生成が抑制される。

熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離した後、焼却システム１は、熱分解ガスＢ１を熱分解ガス燃焼部４０に導入し（ステップＳ１６）、熱分解ガス燃焼部４０において熱分解ガスＢ１を燃焼して燃焼ガスＢ２を生成し（ステップＳ１８）、燃焼ガス処理部５０において燃焼ガスＢ２を処理して排出ガスＢ３を生成する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８における燃焼温度は、８５０℃以上であるため、燃焼して生成された燃焼ガスＢ２は、亜酸化窒素が除去されたものとなる。燃焼ガス処理部５０は、ステップＳ２０において燃焼ガスＢ２中の重金属を除去するため、排出ガスＢ３は、外部に安全に排気可能となる。

また、ステップＳ２２において熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離した後、焼却システム１は、焼却灰Ｃ１を焼却灰加熱部６０に導入し（ステップＳ２２）、焼却灰加熱部６０において焼却灰Ｃ１を加熱して処理焼却灰Ｃ２を生成する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において、焼却灰加熱部６０は、７５０℃より高く１０００℃以下の加熱温度で焼却灰Ｃ１を加熱し、未燃物を燃焼させて処理焼却灰Ｃ２を生成する。従って、処理焼却灰Ｃ２は、重金属が除去されリンを含有する焼却灰となる。

ステップＳ２０で排出ガスＢ３を生成し、ステップＳ２４で処理焼却灰Ｃ２を生成して、本処理は終了する。

なお、焼却システム１は、熱分解ガス分岐管３６を通じて熱分解ガスＢ１の一部を焼却灰加熱部６０に導入する。また、焼却システム１は、排ガス排出管６６を通じて排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に導入する。焼却システム１は、熱分解ガスＢ１の一部を焼却灰加熱部６０に導入することで、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度や空気供給量を低下させることができる。また、焼却システム１は、排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に導入することで、排ガスＣ３中の重金属を燃焼ガス処理部５０において適切に除去し、また、焼却灰加熱部６０に導入された熱分解ガスＢ１に含まれる亜酸化窒素を、熱分解ガス燃焼部４０で適切に除去することができる。ただし、焼却システム１は、熱分解ガス排出管３４及び排ガス排出管６６を有していなくてもよい。このような場合であっても、焼却システム１は、汚泥熱分解部２０におけるクリンカの生成を抑制し、焼却灰加熱部６０において、重金属が除去されリンを含有する処理焼却灰Ｃ２を適切に生成することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る焼却システム１は、汚泥熱分解部２０と分離部３０と熱分解ガス燃焼部４０と焼却灰加熱部６０とを有する。汚泥熱分解部２０は、汚泥、ここでは乾燥汚泥Ａ１を熱分解して、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを生成する。分離部３０は、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する。熱分解ガス燃焼部４０は、熱分解ガスＢ１を燃焼する。焼却灰加熱部６０は、焼却灰Ｃ１を加熱することにより焼却灰Ｃ１中の未燃物を燃焼させ、リンを含み重金属が除去された処理焼却灰Ｃ２と、重金属を含む排ガスＣ３とを生成する。また、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度及び焼却灰加熱部６０の加熱温度は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度よりも高い。

この焼却システム１は、汚泥熱分解部２０で熱分解された焼却灰Ｃ１を焼却灰加熱部６０で加熱して、処理焼却灰Ｃ２を生成する。焼却灰加熱部６０の加熱温度は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度よりも高い。従って、この焼却システム１は、汚泥熱分解部２０におけるクリンカの生成を抑制しつつ、焼却灰加熱部６０においてリンを含み重金属が除去された処理焼却灰Ｃ２を適切に生成することができる。このように、この焼却システム１は、リンを含有し重金属の含有量を低下させた処理焼却灰Ｃ２を、適切に生成することができる。

また、焼却灰加熱部６０の加熱温度は、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度より低い。焼却灰加熱部６０は、重金属の含有量を低下させる加熱温度であるため、リンを含有し重金属の含有量を低下させた処理焼却灰Ｃ２を適切に生成することができる。一方、熱分解ガス燃焼部４０は、焼却灰加熱部６０の加熱温度より高い燃焼温度で、熱分解ガスＢ１を燃焼することで、熱分解ガスＢ１中の亜酸化窒素を適切に除去できる。また、焼却灰加熱部６０は、重金属の含有量を低下させる温度で焼却灰Ｃ１の加熱を行っており、焼却灰Ｃ１に含まれない亜酸化窒素を分解する温度までは温度を上げていない。従って、この焼却システム１は、加熱温度を不要な値まで上げることなく、消費エネルギーを抑制することができる。

また、分離部３０は、汚泥熱分解部２０の熱分解温度以上の温度で、熱分解ガスＢ１と焼却灰Ｃ１とを分離する。すなわち、この焼却システム１は、分離部３０と焼却灰加熱部６０との両方で重金属を除去しているため、リンを含有し重金属が除去された処理焼却灰Ｃ２を、より適切に生成することができる。

また、焼却システム１は、排ガスＣ３を、熱分解ガス燃焼部４０に導入する排ガス排出管６６を更に有する。この焼却システム１は、排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に導入することで、排ガスＣ３中の重金属を適切に除去することができる。

また、焼却システム１は、分離部３０から熱分解ガス燃焼部４０へ導入される熱分解ガスＢ１の一部を、焼却灰加熱部６０に導入する熱分解ガス分岐管３６を有する。この焼却システム１は、熱分解ガスＢ１の一部を焼却灰加熱部６０に導入することで、熱分解ガス燃焼部４０の燃焼温度や空気供給量を低下させることができる。また、この焼却システム１は、排ガス排出管６６で排ガスＣ３を熱分解ガス燃焼部４０に導入することで、焼却灰加熱部６０に導入された熱分解ガスＢ１に含まれる亜酸化窒素を、熱分解ガス燃焼部４０で適切に除去することができる。

また、汚泥熱分解部２０は、７５０℃以下の温度で汚泥を熱分解するガス化炉である。汚泥熱分解部２０は、このような低温で汚泥を熱分解することで、クリンカの生成を適切に抑制することができる。

また、汚泥熱分解部２０は、空気比が、０．３以上１．０未満である。この汚泥熱分解部２０は、このように低空気比で熱分解を行うことで、焼却灰Ｃ１に未燃物を残留させ、焼却灰加熱部６０における未燃物による燃焼を適切に行わせることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る焼却システム１ａは、塩化物添加部８０を有する点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図３は、第２実施形態に係る汚泥の焼却システムの構成を示す模式的なブロック図である。図３に示すように、焼却システム１ａは、塩化物添加部８０を有する。塩化物添加部８０は、汚泥搬送部１６に接続されて、汚泥搬送部１６中の乾燥汚泥Ａ１に塩化物を添加する。なお、本実施形態における塩化物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）であるが、これに限られず、他の塩化物であってもよい。塩化物添加部８０は、乾燥汚泥Ａ１に塩化物を添加することで、乾燥汚泥Ａ１中の重金属と塩化物とを反応させて、重金属塩化物を生成する。重金属塩化物とは、本実施形態では塩化鉛であるが、塩化セレンや塩化ヒ素であってもよい。

図４は、鉛化合物の飽和蒸気圧曲線である。図４の横軸は温度であり、縦軸は飽和蒸気圧である。図４の曲線Ｌ１は、鉛単体（Ｐｂ）の飽和蒸気圧曲線であり、曲線Ｌ２は、酸化鉛（ＰｂＯ）の飽和蒸気圧曲線であり、曲線Ｌ３は、硫化鉛（ＰｂＳ）の飽和蒸気圧曲線であり、曲線Ｌ４は、塩化鉛（ＰｂＣｌ_２）の飽和蒸気圧曲線である。図４に示すように、塩化鉛は、約６００℃で蒸気圧を有するため気化、すなわち揮発を開始するものである。塩化鉛は、鉛単体、酸化鉛、及び硫化鉛よりも、低温で揮発する。図４は鉛化合物について説明したものであるが、他の重金属も、塩化物としたほうが、より低温で揮発する。

このように、重金属は、塩化化合物とすることでより揮発しやすくなる。焼却システム１ａは、塩化物添加部８０による塩化物の添加で、汚泥中の重金属を重金属塩化物とする。従って、焼却システム１ａは、処理焼却灰Ｃ２中の重金属をより多く除去することができる。また、焼却システム１ａは、焼却灰加熱部６０の加熱温度をより低温にしても、重金属を適切に除去することも可能となる。

なお、塩化物添加部８０は、汚泥搬送部１６に接続されて、乾燥汚泥Ａ１に塩化物を添加したが、これに限られず、汚泥（脱水前の汚泥、脱水汚泥Ａ０、若しくは乾燥汚泥Ａ１）、又は焼却灰Ｃ１に塩化物を添加するものであれば、その接続先は任意である。すなわち、塩化物添加部８０は、例えば、汚泥熱分解部２０と分離部３０との間、焼却灰供給路３８、又は焼却灰加熱部６０に接続されていてもよい。ただし、塩化物添加部８０は、分離部３０よりも汚泥熱分解部２０側に設けられることが好ましい。分離部３０は、高温で分離を行うことで、焼却灰Ｃ１中の重金属を除去することも可能なので、分離部３０の上流で塩化物を添加することで、重金属の除去性能をより高くすることができる。

以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 焼却システム
１０ 汚泥乾燥部
２０ 汚泥熱分解部
３０ 分離部
３６ 熱分解ガス分岐管
４０ 熱分解ガス燃焼部
５０ 燃焼ガス処理部
６０ 焼却灰加熱部
６６ 排ガス排出管
７０ 制御部
Ａ０ 脱水汚泥
Ａ１ 乾燥汚泥
Ｂ１ 熱分解ガス
Ｂ２ 燃焼ガス
Ｂ３ 排出ガス
Ｃ１ 焼却灰
Ｃ２ 処理焼却灰
Ｃ３ 排ガス

Claims (8)

1. 汚泥を熱分解して、焼却灰と熱分解ガスとを生成する汚泥熱分解部と、
   前記焼却灰と前記熱分解ガスとを分離する分離部と、
   前記熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼部と、
   前記焼却灰を加熱することにより焼却灰中の未燃物を燃焼させ、リンを含み重金属が除去された処理焼却灰及び重金属を含む排ガスを生成する焼却灰加熱部と、を有し
   前記熱分解ガス燃焼部の燃焼温度及び前記焼却灰加熱部の加熱温度は、前記汚泥熱分解部の熱分解温度よりも高い、汚泥の焼却システム。
2. 前記焼却灰加熱部の加熱温度は、前記熱分解ガス燃焼部の燃焼温度より低い、請求項１に記載の汚泥の焼却システム。
3. 前記分離部は、前記汚泥熱分解部の熱分解温度以上の温度で、前記焼却灰と前記熱分解ガスとを分離する、請求項２に記載の汚泥の焼却システム。
4. 前記排ガスを、前記焼却灰加熱部から前記熱分解ガス燃焼部に導入する排ガス排出管を更に有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の汚泥の焼却システム。
5. 前記分離部から前記熱分解ガス燃焼部へ導入される前記熱分解ガスの一部を、前記焼却灰加熱部に導入する熱分解ガス分岐管を有する、請求項４に記載の汚泥の焼却システム。
6. 前記汚泥熱分解部は、３００℃以上７５０℃以下の温度で前記汚泥を熱分解するガス化炉である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の汚泥の焼却システム。
7. 前記汚泥熱分解部は、空気比が、０．３以上１．０未満である、請求項６に記載の汚泥の焼却システム。
8. 前記汚泥又は前記焼却灰に塩化物を添加して、前記汚泥又は前記焼却灰中の重金属と前記塩化物とを反応させて重金属塩化物を生成する塩化物添加部を更に有する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の汚泥の焼却システム。

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