JP2020003193A - 流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法、及び焼却処理設備 - Google Patents
流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法、及び焼却処理設備 Download PDFInfo
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Abstract
Description
ここで、前記水処理工程1における水浄化処理方法としては、一般には微生物を利用した活性汚泥法を適用するのが通常であり、またそれにいくつかの処理方法を組み合わせるのが通常である。また汚泥焼却工程5では、流動層焼却炉を用いることが多い。
X1={Na(mol)+K(mol)+Ca(mol×2)+Mg(mol×2)+Al(mol×3)+Fe(mol×3)}/P(mol×3)・・・・・・(1)
図6において、図4に示した構成における工程、要素と同一の工程、要素については、図6と同一の符号を付している。図6の構成が、図4の構成と異なる点は、脱水汚泥について、サンプリングして分析し、さらに評価値X1を算出するための分析・評価工程7が付加されている点、及び塩基物質を添加する添加ポイントQ1〜Q8が示されている点である。なおこれらの添加ポイントQ1〜Q8のすべてにおいて塩基物質を添加するというものではなく、1または2以上の添加ポイントを選択して塩基物質を添加すればよく、これらの添加ポイントQ1〜Q8のうちの1又は2以上の箇所に、塩基物質添加装置が設けられていればよい。
なお以下では、塩基性物質のカルシウム化合物を添加することによって、900℃を越える高融点のりん酸カルシウム化合物が生成される反応を、焼結抑制反応と称し、またカルシウム化合物の添加によって焼結が抑制される効果を焼結抑制効果と称する。
すなわち、生汚泥と混合汚泥とを混合した混合汚泥を脱水し、脱水汚泥(脱水ケーキ)として焼却処理する場合、脱水汚泥(脱水ケーキ)から分析サンプルを採取して、Pのほか、Na、K、Ca、Mg、Al、Feの各成分を分析し、その分析値に基づいて、前記式(1)で示される指標値X1を算出し、その指標値に応じてポリ鉄やカルシウム化合物などの塩基物質(焼結抑制剤)の添加量を調整することとされている。
すなわち焼結抑制反応は、脱水汚泥に対するカルシウム化合物添加量が比較的少量でも生じるが、脱硫反応は、少量のカルシウム化合物添加では十分に進行せず、ある程度多量のカルシウム化化合物が添加されなければ進行しないことが判明した。言い換えれば、脱硫反応が進行するようなカルシウム化合物添加量は、焼結抑制反応には過剰な量であると考えられる。また一方、逆に脱硫反応が進行する程度以上にカルシウム化合物添加量を増量すれば、焼結抑制効果は飽和することが判明した。
少なくとも余剰汚泥を含む脱水汚泥を、流動層焼却炉により焼却処理するにあたり、塩基性物質であるカルシウム化合物を焼結抑制剤として流動層焼却炉に添加しながら脱水汚泥を流動層焼却炉にて焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
予め、前記焼結抑制剤を添加しない状態もしくは少量添加した状態での流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を測定して、その濃度を硫黄酸化物参照濃度(Co)と定めておき、
前記焼結抑制剤を添加しながら流動層焼却炉での脱水汚泥の焼却を行うにあたり、流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視し、その監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との相対的な関係に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする。
前記焼結抑制剤の添加量を調整するにあたり、前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との比の値に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とすることを特徴とする。
前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との比(Cm/Co)の値が、予め定めた値より小さくならないように前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする。
前記焼結抑制剤の添加量を調整するにあたり、前記硫黄酸化物参照濃度(Co)と前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)との差の値に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする。
前記硫黄酸化物参照濃度(Co)と前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)との差(Co−Cm)の値が、予め定めた値より大きくならないように前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする。
前記流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視するにあたり、流動層焼却炉の排ガス経路に設置された脱硫装置よりも流動層焼却炉に近い位置で、硫黄酸化物濃度を監視することを特徴とする。
少なくとも余剰汚泥を含む脱水汚泥を焼却処理するための流動層焼却炉と、
塩基性物質であるカルシウム化合物を焼結抑制剤として流動層焼却炉に添加するための焼結抑制剤添加部と、
前記焼結抑制剤添加部による流動層焼却炉への焼結抑制剤添加量を調整するための焼結抑制剤添加量調整装置と、
流動層焼却炉の排ガス経路に設置された、排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視するための硫黄酸化物濃度測定装置と、
前記硫黄酸化物濃度測定装置により監視された硫黄酸化物濃度と、予め定められた硫黄酸化物参照濃度との相対的な関係に応じて前記焼結抑制剤添加量調整装置を制御するための制御装置と
を有することを特徴とする。
さらに、前記流動層焼却炉の排ガス経路に脱硫装置が設置されており、前記硫黄酸化物濃度測定装置が、前記排ガス経路における脱硫装置よりも流動層焼却炉に近い位置に設置されていることを特徴とする。
本発明の下水汚泥の焼却処理方法を実施するための焼却設備100の一例を図1に示す。なお図1に示す焼却設備100は、図4に示したフロー図における汚泥焼却工程5の設備に相当する。そして、図1に示す焼却設備100を組み込んだ下水汚泥処理方法を実施するための下水処理設備の全体的な構成のうち、焼却設備100以外の部分は、例えば図4に示した構成と同様であればよい。そこで、以下では、焼結設備100以外の要素については、その説明を省略して、図4と同じ符号を用いることとする。
上記の相対的な関係としてのSOx濃度比もしくはSOx濃度差について、次に説明する。
〔SOx濃度比〕=〔運転時SOx濃度(Cm)〕/〔参照SOx濃度(Co)〕
であり、上記の相対的な関係としてSOx濃度比を用いる場合、SOx濃度比の値が、予め定めた値以上、例えば0.8以上となるように炭酸カルシウムの供給量を調整することが望ましい。すなわち、監視されている運転時SOx濃度(Cm)と、予め適宜の記憶装置、例えば添加量制御装置140に内蔵(もしくは別途設けられた)記憶部に記憶されている参照SOx濃度(Co)とから、同じく予め適宜の演算装置、例えば添加量制御装置140に内蔵された(もしくは別途設けられた)演算部においてSOx濃度比を算出し、そのSOx濃度比が予め定めた値以上、望ましくは0.8以上に維持されるように、添加量制御装置140によって、焼結抑制剤添加量調整装置110を制御する。
〔SOx濃度差〕=〔参照SOx濃度(Co)〕−〔運転時SOx濃度(Cm)〕
であり、上記の相対的な関係としてSOx濃度差を用いる場合、SOx濃度差の値が、予め定めた値より大きくならないように、例えば40ppmより大きくならないように炭酸カルシウムの供給量を調整することが望ましい。すなわち、監視されている運転時SOx濃度(Cm)と、予め適宜の記憶装置、例えば添加量制御装置140に内蔵(もしくは別途設けられた)記憶部に記憶されている参照SOx濃度(Co)とから、同じく予め適宜の演算装置、例えば添加量制御装置140に内蔵された(もしくは別途設けられた)演算部においてSOx濃度差を算出し、そのSOx濃度差が予め定めた値以下、望ましくは40ppm以下に維持されるように、添加量制御装置140によって、焼結抑制剤添加量調整装置110を制御する。
既に述べたように、炭酸カルシウムなどの焼結抑制剤の添加による反応としては、焼結抑制反応と脱硫反応があるが、焼結抑制反応は脱硫反応に優先して進行する。すなわち焼結抑制反応は、比較的少量の焼結抑制剤の添加で生じるが、脱硫反応は焼結抑制剤の添加量が大きくならなければ進行しない。そして焼結抑制効果は、脱硫反応が進行しない程度(あるいは脱硫反応が大きくは進行しない程度)の焼結抑制剤添加量でも十分に発揮される。そして焼結抑制剤添加量を、脱硫反応が大きく進行するような多量とすれば、焼結抑制効果はほとんど飽和してしまう。すなわち、それ以上焼結抑制剤を多量に添加すれば、焼結抑制効果は高止まりとなる一方、脱硫効果は焼結抑制剤の添加量の増量に伴ってさらに大きくなる。
なお、排ガス経路での硫黄酸化物濃度の監視は、湿式スクラバ134などの脱硫装置よりも上流側(流動層焼却炉112に近い側)で行う。これによって脱硫以前の状態で、流動層焼却炉112から排出される排ガス中のSOx濃度を正しく把握することができる。
すなわち、それぞれの条件での実験終了後、焼却設備内部を目視観察して、焼却設備内部での焼結した焼却灰の有無を確認した。その結果を表1中に示す。
なお焼結状態の調査結果による評価は次の通りである。
〇印:焼結無し
×印:焼結有り
102 脱水汚泥
106 炭酸カルシウム(焼結抑制剤)
109 焼結抑制剤添加部
110 焼結抑制剤添加量調整装置
112 流動層焼却炉
120 排ガス
132 硫黄酸化物濃度測定装置
134 湿式スクラバ(脱硫装置)
140 制御装置
Claims (8)
- 少なくとも余剰汚泥を含む脱水汚泥を、流動層焼却炉により焼却処理するにあたり、塩基性物質であるカルシウム化合物を焼結抑制剤として流動層焼却炉に添加しながら脱水汚泥を流動層焼却炉にて焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
予め、前記焼結抑制剤を添加しない状態もしくは少量添加した状態での流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を測定して、その濃度を硫黄酸化物参照濃度(Co)と定めておき、
前記焼結抑制剤を添加しながら流動層焼却炉での脱水汚泥の焼却を行うにあたり、流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視し、その監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との相対的な関係に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 請求項1に記載の流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法において、
前記焼結抑制剤の添加量を調整するにあたり、前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との比の値に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 請求項2に記載の流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法において、
前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との比(Cm/Co)の値が、予め定めた値より小さくならないように前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 請求項1に記載の流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法において、
前記焼結抑制剤の添加量を調整するにあたり、前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)と前記硫黄酸化物参照濃度(Co)との差の値に応じて、前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 請求項4に記載の流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法において、
前記硫黄酸化物参照濃度(Co)と前記監視された硫黄酸化物濃度(Cm)との差(Co−Cm)の値が、予め定めた値より大きくならないように前記焼結抑制剤の添加量を調整することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれかの請求項に記載の流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法において、
前記流動層焼却炉の排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視するにあたり、流動層焼却炉の排ガス経路に設置された脱硫装置よりも流動層焼却炉に近い位置で、硫黄酸化物濃度を監視することを特徴とする、流動層焼却炉による下水汚泥の焼却処理方法。 - 少なくとも余剰汚泥を含む脱水汚泥を焼却処理するための流動層焼却炉と、
塩基性物質であるカルシウム化合物を焼結抑制剤として流動層焼却炉に添加するための焼結抑制剤添加部と、
前記焼結抑制剤添加部による流動層焼却炉への焼結抑制剤添加量を調整するための焼結抑制剤添加量調整装置と、
流動層焼却炉の排ガス経路に設置された、排ガス中の硫黄酸化物濃度を監視するための硫黄酸化物濃度測定装置と、
前記硫黄酸化物濃度測定装置により監視された硫黄酸化物濃度と、予め定められた硫黄酸化物参照濃度との関係に応じて前記焼結抑制剤添加量調整装置を制御するための制御装置と
を有することを特徴とする焼却処理設備。 - 請求項7に記載の焼却処理設備において、
さらに、前記流動層焼却炉の排ガス経路に脱硫装置が設置されており、前記硫黄酸化物濃度測定装置が、前記排ガス経路における脱硫装置よりも流動層焼却炉に近い位置に設置されていることを特徴とする焼却処理設備。
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