JP2020032375A - 下水汚泥の焼却処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リンを含有する下水の脱水汚泥を、流動層焼却炉により８４０℃〜９００℃で焼却処理するにあたり、排ガス流路での焼結を防止するために焼結抑制剤を添加するにあたり、焼結抑制剤の添加量を過不足なく適切に調整することができるようにする。【解決手段】予め生汚泥、余剰汚泥についてのリンなどの成分量の基準濃度に設定しておき、焼結抑制剤の添加量を調整すべき実際の運転中に、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比をリアルタイムで把握して、その固形物混合比と、基準濃度とを用いて、焼結抑制剤の添加量の調整を行なう。【選択図】図１

Description

本発明は、リンを多量に含有する下水汚泥を、流動層焼却炉によって焼却処理する方法に関するものである。

周知のように、生活排水などの下水を処理するための方法としては、一般に図５に示すようなプロセスが適用されている。すなわち、概略的には、下水を浄化処理するとともに、汚泥を下水から分離、取り出すための水処理工程１と、水処理工程１で分離、取り出された汚泥を濃縮、脱水して脱水汚泥とする汚泥処理工程３と、脱水汚泥を焼却炉により焼却する汚泥焼却工程５とを有している。
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。

下水を処理するための従来の一般的なプロセスのうち、生汚泥と余剰汚泥を混合し、得られた混合汚泥を脱水して、流動層焼却炉による焼却に付すプロセスの一例の全体構成を、図６に具体的に示す。

図６の例における水処理工程１では、外部からの流入下水１０は、先ず沈砂池１１に流入し、大きなゴミや土砂が除去された後、最初沈殿池１２に流入し、初沈汚泥(後述する生汚泥に相当する)と上澄み水とに物理的に分離され、その上澄み水(排水)は、反応槽１３に流入して、活性汚泥法による浄水化がなされる。すなわち、排水に、微生物を含む活性汚泥が、送風機１４からの空気によるエアレーションによって混合、曝気され、排水中の有機物が分解される。さらにその反応槽１３からの活性汚泥と混合した排水は、最終沈殿池１５に流入し、活性汚泥と排水とが物理的に分離され、活性汚泥は反応タンクに戻され、その一部は余剰汚泥として引き抜かれる。そして最終沈殿池１５からの上澄み水は、浄化済の水(浄化水)１６として放流されたり、あるいはさらに高度処理が施されたりしてから放流される。

また汚泥処理工程３では、最初沈殿池１２から引き抜かれた初沈汚泥(生汚泥)を、生汚泥濃縮手段としての例えば重力濃縮槽３１において沈殿させ、その重力濃縮槽３１における沈殿物（濃縮生汚泥）を、生汚泥受槽３２を経て、後述する汚泥混合槽３３に送給する。一方、最終沈殿池１５で沈殿された活性汚泥の一部は余剰汚泥として、最終沈殿池１５から引き抜かれ、余剰汚泥貯留槽３４を経て、余剰汚泥濃縮手段としての例えば遠心濃縮機３５に送られ、この遠心濃縮機３５で水と分離された濃縮余剰汚泥は、汚泥混合槽３３に送られる。そして、混合槽３３で濃縮生汚泥と濃縮余剰汚泥が混合されて混合汚泥となり、その混合汚泥は、例えば混合汚泥貯留槽３６及び濃縮混和槽３７を介して例えばベルトプレス脱水機などの脱水機３８に供給される。そして脱水機３８により脱水されて、ある程度固化した状態、例えばケーキ状等となった状態で、圧送ポンプや搬送コンベヤなどの送給装置３９によって、脱水汚泥として次の汚泥焼却工程５に送られる。

汚泥焼却工程５は、砂などの流動媒体に熱風を吹き込んで流動層（流動床）を形成し、その流動層中で脱水汚泥を加熱し、焼却する流動層焼却炉５１を備えている。この流動層焼却炉５１は、ブロア５２から空気予熱器５３で加熱された高温の空気（熱風）が下部(流動層の下側)から吹き込まれるように構成されている。なお、運転状況によっては、熱風発生炉５４で高温の空気を更に加熱することもある。そして、汚泥処理工程３の送給装置３９から送給された脱水汚泥が、定量フィーダや投入コンベヤ、投入ポンプなどの供給機５５によって流動層焼却炉５１内に供給され、焼却される。このとき、焼却灰（焼却残渣物質；ダスト）が、排ガスとともに流動層焼却炉５１の頂部から排出され、煙道５６を通って空気予熱器５３に導かれる。空気予熱器５３は、ブロア５２からの空気と流動層焼却炉５１の排ガスとを熱交換して、ブロア５２からの空気を予熱する。一方空気予熱器５３を通過した流動層焼却炉５１からの排ガスは、集塵機５７に導かれてダスト（焼却灰）が除去され、さらに必要に応じて図示しない冷却吸収塔などを経て大気中に放出される。また、集塵機５７で補集された焼却灰は、必要に応じてリン回収設備に供給されて、有効活用される。

前述のように流動層焼却炉を用いた汚泥焼却工程５においては、流動層焼却炉の排出口からは、焼却灰（ダスト）が排ガスに同伴して排出される。そのため、流動層焼却炉の排出側の煙道や、熱交換器である空気予熱器付近において、焼却灰が付着して、粘着性を有する状態で堆積してしまい、その結果、煙道での排ガスの流れが阻止されてしまったり、空気予熱器の例えばヘッダー部分において詰りが生じてしまうことがある。その場合には、安定した連続操業を続けられなくなってしまい、また空気予熱器の損傷を招いたりしてしまう。

ここで、空気予熱器は、流動層焼却炉から排出された高温の排ガス（ダスト同伴）と、流動層焼却炉内に砂などの流動媒体を流動させるために吹き込む空気とを熱交換するための熱交換器を構成している。空気予熱器の一例を図７に示す。

図７において空気予熱器５３は、その上端部に、水平な上部管板５３Ａによって区分される上部ヘッダー室５３Ｂが形成され、また下端部に、水平な下部管板５３Ｃによって区分される下部ヘッダー室５３Ｄが形成されている。上部管板５３Ａと下部管板５３Ｃとの間には、多数の管体(排ガス流通管)５３Ｅが、間隔を置いて鉛直方向に沿ってされ、その多数の排ガス流通管５３Ｅの上端開口部分５３Ｆ及び下端開口部分５３Ｇが、それぞれ上部管板５３Ａ、下部管板５３Ｃに溶接接合されている。そして上部管板５３Ａと下部管板５３Ｃとの間における各排ガス流通管５３Ｅの間及び周囲が、空気流通空間５３Ｈとされている。

このような空気予熱器５３において、流動層焼却炉５１の排ガス排出口５１ａから排出された高温のダスト同伴排ガスは、煙道５６を経て上部ヘッダー室５３Ｂに導入され、多数の排ガス流通管５３Ｅを通って下部ヘッダー室５３Ｄから排出され、前述の集塵機５７に導かれる。一方、予熱すべき空気は、各排ガス流通管５３Ｅの間及び周囲の空気流通空間５３Ｈを流れ、その間に各排ガス流通管５３Ｅからの熱によって予熱される。

ここで、流動層焼却炉５１から煙道５６を経て上部管板５３Ｂ内に導かれたダスト同伴排ガスは、上部ヘッダー室５３Ｂから多数の排ガス流通管５３Ｅ内に、上部管板５３Ａに開口している上端開口部分５３Ｆを経て流入することになる。そしてその際には、上部管板５３Ａにおける開口部分５３Ｆ付近に焼却灰が付着・堆積しやすい。そして堆積物が成長すれば、その開口部分５３Ｆに詰りが生じ、排ガスが排ガス流通管５３Ｅに流入しなくなることがある。

またここで、このような詰りは、均一に生じるのではなく、一部の排ガス流通管の開口部分に生じることが多い。その場合、詰りが生じた排ガス流通管５３Ｅは、高温の排ガスが流通しないため高温とはならず、したがって高温の排ガスに接している上部管板５３Ａとの温度差が大きくなり、また詰りの位置によっては下部管板５３Ｃとの温度差も大きくなり、それらに伴う熱膨張差によって排ガス流通管５３Ｅの上端開口部分と上部管板５３Ａとの接合箇所や、下部管板５３Ｃと排ガス流通管５３Ｅの下端開口部分との接合箇所に亀裂が発生してしまい、空気漏れが生じるばかりでなく、排ガス流通管の折損、破壊が生じてしまう。

以上のような事情から、流動焼却設備を安定して連続運転させ、かつ空気予熱器などの機器の損傷、破壊を防止するために、流動層焼却炉からの焼却灰の付着・堆積を防止する方法の確立が強く望まれている。

ところで、汚泥焼却灰が流動層焼却炉の出側の煙道や空気予熱器において付着・堆積する現象は、流動層焼却炉内で焼却灰の少なくとも一部が溶融して粘着性が生じ、その粘着性を示すようになった焼却灰が流動層焼却炉の出側で排ガス流路壁面などに付着し、さらに焼却灰粒子同士が粘着して、堆積してしまうためと考えられている。なお、このように少なくとも一部が溶融して粘着性を生じた焼却灰は、その後、いわゆる焼結により固化された状態となる。したがって、焼却炉の運転を停止させた状態で焼却灰の堆積物を観察すれば、その堆積物は焼結された固化状態で観察されることになる。本明細書中でも、焼却灰堆積物が固化されることを「焼結される」と称し、またその固化された焼却灰堆積物を「焼結物」と称することがある。

このような焼却炉出側の排ガス経路での焼結は、特に汚泥中のリン濃度が高い場合に生じやすいが、最近の分流式の高度処理では、汚泥中のリン濃度が高くなる傾向が強く、そのため最近では以前よりも焼結が生じやすくなっており、そこで、確実な焼結防止対策の開発が急務とされている。

ところで、一般に汚泥焼却灰の溶融・焼結の管理においては、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）という概念が用いられており、その塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）によって焼却すべき汚泥を管理することが考えられている。しかしながら、塩基成分や酸（酸化物）成分が多様でかつその成分比も大きく変化する下水汚泥の焼却においては、ＣａＯ／ＳｉＯ_２による管理では、実操業上は焼却灰の溶融挙動を適切に制御して、前述のような焼却炉出口側での焼却灰の付着、堆積による問題を確実に解決することは困難であった。
特に、下水汚泥中のリン濃度が高く、かつ流動層焼却炉における焼却温度が８４０℃程度以上（９００℃程度以下）の場合には、上記の問題を安定的に、しかも安価に解決することは困難であった。

すなわち、地球温暖化防止やその他の環境問題の観点から、焼却炉からの排ガスに、温室効果ガスであるＮ_２Ｏができるだけ含まれないことが望まれ、そのためには、流動層焼却炉における焼却温度を８４０℃程度以上、望ましくは８５０℃以上とすることが望まれる。なお、焼却炉の内壁部材や、焼却炉出口のダクトの耐熱性などから、８４０℃以上であっても一般には９００℃以下の温度域が最適である。

しかるに、このような８４０〜９００℃の温度域で流動層焼却炉を運転した場合、それより低温で運転した場合と比較して、焼却灰の付着、堆積による問題が発生する頻度が格段に高くなることが本発明者等の経験で明らかとなっている。しかしながら、前述のような従来の一般的な塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）による管理では、８４０〜９００℃程度以下の温度域での運転時における焼却灰の付着、堆積による詰りなどを確実かつ安定的に、しかも安価に防止することは困難であった。

そこで、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）に代わる指標を用い、その指標に基いて、８４０〜９００℃の温度域で流動層焼却炉を運転した場合の、流動層焼却炉における出口側での焼却灰の付着、堆積を確実かつ安定して防止するための方法として、本出願人等は、既に特許文献１に記載の方法を提案している。

すなわち特許文献１の方法は、下水汚泥の焼却処理方法として、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８４０〜９００℃の範囲内の温度で焼却処理するにあたり、流動層焼却炉に供給される脱水汚泥中の各成分のうちのＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅのそれぞれの含有量と、Ｐの含有量とから下記の（１）式によって求められるＸ１の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを特徴とするものである。
Ｘ１＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）｝／Ｐ（mol×３）・・・・・・（１）

なお特許文献１では、流動層焼却炉に供給される脱水汚泥中の各成分のうち、上記のＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅのほか、さらにＣｕ、Ｚｎ、Ｂａのそれぞれの含有量と、Ｐの含有量とから下記の（２）式によって求められるＸ２の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することをも提案している。
Ｘ２＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）＋Ｃｕ（mol）＋Ｚｎ（mol）＋Ｂａ（mol×２）｝／Ｐ（mol×３）・・・（２）

また特許文献１では、上記の流動層焼却炉に供給される脱水汚泥の成分調整に関して、流動層焼却炉に供給される脱水汚泥中のＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ（あるいはさらにＣｕ、Ｚｎ、Ｂａ）のそれぞれの含有量と、Ｐの含有量とを、脱水汚泥を流動層焼却炉に供給する前に分析して、前記（１）式もしくは（２）式によってＸ１もしくはX２の値を求め、そのＸ１もしくはX２の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを提案している。

さらに特許文献１では、前記Ｘ１もしくはＸ２の値が１．０未満である場合に、前記脱水汚泥を、少なくともＦｅイオン、Ａｌイオン、Ｃａイオンのうちのいずれか１種以上を含有する塩基物質の添加もしくは増量によって調整することを提案している。

なお脱水汚泥の成分調整のために添加する塩基物質、例えばＦｅイオンを含有する塩基物質(鉄塩)としては、ポリ硫酸第二鉄（以下「ポリ鉄」と記す）、硫酸第一鉄、塩化鉄のいずれかを用いることが望ましく、またＡｌイオンを含有する塩基物質(アルミニウム塩)としては、ポリ塩化アルミニウム（以下「ＰＡＣ」と記す）、塩化アルミニウムを用いることが望ましく、特にポリ鉄やＰＡＣが望ましいとされている。またＣａイオンを含有する塩基物質、例えばＣａ（０Ｈ）_２（水酸化カルシウム：消石灰）やＣａＣＯ_３（炭酸カルシウム）、ＣａＯ（酸化カルシウム：生石灰）などのカルシウム化合物を添加することも有効であるとされている。
また流動層焼却炉で焼却すべき脱水汚泥が、余剰汚泥と生汚泥とが混合されたもの（混合汚泥）であってもよいとされている。

特許文献１の方法を実施するためのプロセスフローの具体例を図８に示す。
図８において、図６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８の構成が、図６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もしくはＸ２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。

前記分析・評価工程７は、設備的には、脱水汚泥から分析用試料をサンプリングするサンプリング手段７１と、サンプリングされた試料の成分を分析する分析装置７２と、その分析装置７によって分析された各成分の量から、前記（１）式による評価値Ｘ１もしくはＸ２を算出する演算装置７３を備えている。そして演算装置７３により得られた評価値Ｘ１もしくはＸ２に応じて、その評価値Ｘ１もしくはＸ２が１．０未満の場合（あるいは１．０５未満の場合）には、添加ポイントＱ１〜Ｑ８のいずれか１以上のポイントにおいて、焼結抑制剤として塩基物質を添加することとされている。

ここで、添加ポイントＱ1〜Ｑ６においては、添加する塩基物質としてＰＡＣで代表されるアルミニウム塩や、ポリ鉄で代表される鉄塩等を用いることが望ましく、また添加ポイントＱ５〜Ｑ８においては、Ｃａイオンを含有する塩基性のカルシウム化合物を添加する塩基物質として用いることが望ましい。

このような特許文献１に記載の方法に従い、脱水汚泥を流動層焼却炉によって焼却するにあたり、リンなどの各成分の分析値から求められる指標値Ｘ１もしくはＸ２に応じて、塩基物質を焼結抑制剤として添加すれば、流動層焼却炉の排ガス出側経路において焼結が生じることを防止することが可能となる。

特開２０１５−１２０１０４号公報

特許文献１の技術では、生汚泥と余剰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、あるいはこれらに加えてＣｕ、Ｚｎ、Ｂａを分析し、その分析による各成分の含有量に基づいて、前記式（１）で示される指標値Ｘ１、あるいは式（２）で示される指標値Ｘ２を算出し、その指標値に応じてポリ鉄などの塩基物質（焼結抑制剤）の添加量を調整することとされている。

しかるに、ＰのほかＮａなどの多数の成分を分析するためには著しく長時間を要する。そのため、脱水ケーキのサンプルを採取してから、多数の成分の分析を経て、各成分量から指標値を算出し、さらに実際に指標値が１．０以上に維持されるように焼結抑制剤の添加量の調整を行うまでには長時間を要する。

そのため、脱水ケーキの比較的短時間の成分変化には、直ちに対応することができず、各成分の分析値に基づいて適切な指標値となるように焼結抑制剤の量を調整しても、サンプルを採取した時点以降に成分変動があった場合、とりわけ指標値が下がる方向に成分変動があった場合は、焼結抑制剤添加量調整時点での焼結抑制剤の添加量が不足し、焼結抑制の効果が十分に発揮されずに、焼結が生じてしまうおそれがあった。

したがって実際の運転においては、焼結を確実に抑制するためには、サンプル採取から成分分析を経て焼結抑制剤添加量調整までのタイミングの遅れを見込んで、過剰に焼結抑制剤を添加せざるを得なかった。すなわち、上記のタイミング遅れ期間中に焼却される脱水汚泥（脱水ケーキ）の指標値を確実に１．０以上、あるいは１．０５以上に維持して、その期間でも焼結を確実に抑制するために、前記分析値に基いて算出される焼結抑制剤添加量よりも、多量に焼結抑制剤を添加するのが通常であった。

しかしながらその場合、真に必要とされる量よりも焼結抑制剤を多量に消費せざるを得ないことから、汚泥焼却処理のランニングコストが高くならざるを得ないという問題があった。また多量の焼結抑制剤を添加するため、焼却炉から排ガスとともに排出されるダストの量も多くなり、そのためダスト処理にも高コストを要してしまうという問題もある。

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、リン含有量が多い下水の脱水汚泥を高度処理による水処理工程から排出された生汚泥と余剰汚泥を混合して脱水した脱水汚泥を流動層焼却炉によって８４０℃以上、９００℃以下の温度で焼却する場合において、排ガスに同伴されるダスト（焼結灰粒子）の、焼却炉出側の排ガス流路での焼結（付着、堆積）によって排ガス流路の詰りや損傷、折損等が生じることを防止するために、汚泥に添加する焼結抑制剤（塩基物質）の添加量を調整するにあたり、焼結抑制剤の添加量を過不足なく適切に調整することができるようにし、これにより過剰な量の焼結抑制剤を添加する必要をなくして、焼結抑制剤の消費量の低減、さらにはダスト量の低減を図り、もって汚泥焼却コストの低減を図ることを課題としている。

前述のような課題を解決するべく、本発明者等が種々実験・検討を重ねた結果、流動層焼却炉による焼却に付す脱水汚泥中における生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との比（固形物混合比）を把握し、その固形物混合比に応じて焼結抑制剤の添加量を調整することが、上記の課題の解決に有効であることを新規に知見した。
このような知見の概略について、次に説明する。

分流式の高度処理による水処理工程では、生汚泥と余剰汚泥とが別々に排出されるが、これらの汚泥を焼却する場合、図６あるいは図８に示したように、生汚泥と余剰汚泥とを混合し、その混合汚泥を脱水した後、焼却するのが一般的である。
このような分流式の高度処理による水処理では、流入する汚水中のリン濃度が高くなりやすいに加え、高度処理における反応槽中における嫌気下での反応によって余剰汚泥中のリン濃度も高くなり、その結果、生汚泥と余剰汚泥とを混合した混合汚泥中のリン濃度も高くなる傾向にあり、そのため焼却炉の排ガス経路で焼結が生じやすくなっていた。この問題に対しては、特許文献１の方法がかなり有効ではあったが、前述のような成分分析から実際の焼結抑制剤添加量の調整までの時間遅れのため、必ずしも確実に焼結を防止し得るとは限らず、過剰に焼結抑制剤を添加せざるを得なかった。

ところで、一般に晴天時においては、水処理工程からの生汚泥、余剰汚泥における固形分中のリンなどの各成分の含有量は、大きくは変化せず、通常は固定値に近いことが知られている。それにもかかわらず、焼却に付される脱水汚泥におけるリンなどの各成分の含有量が比較的短時間で変動する原因は、水処理工程から排出される生汚泥の固形物量と、余剰汚泥の固形物量との固形物混合比が変動することにあることを認識した。すなわち、水処理工程から排出される余剰汚泥の流量および濃度は、一般にさほど大きくは変動しないが、生汚泥の流量および濃度は、降雨の影響や時間帯、季節などによって、かなり大きく変動する。そのため、結果的に混合汚泥における生汚泥と余剰汚泥との混合割合が変動し、混合汚泥中に含まれるリンなどの各成分の含有量も変動することになる。その結果、特許文献１の方法に従って焼結抑制剤の添加量調整を行った場合、脱水汚泥のサンプル採取からその分析を経て指標値Ｘ１もしくはＸ２に応じて焼結抑制剤の添加量を実際に調整するまでの遅れ期間内に、生汚泥と余剰汚泥との混合比の変動が生じれば、焼結抑制剤の添加量を、その添加時点でのリンなどの各成分の含有量に応じた最適な量（過不足のない量）に的確に調整することができないことがあったと考えられる。

そこで本発明者等は、既に述べたように生汚泥、余剰汚泥のリンなどの各成分の含有量自体は大きくは変動しないことに着目した。そして、予め、標準的な状態での生汚泥中のリンなどの各成分の含有量と余剰汚泥中のリンなどの各成分の含有量とを分析して、それを基準濃度に設定しておくとともに、焼結抑制剤の添加量を調整すべき実際の運転中に、水処理工程から排出される生汚泥の固形物量と、余剰汚泥の固形物量との固形物混合比をリアルタイムに把握して、その固形物混合比と、前述の基準濃度とを用いて、前述の指標値Ｘ１もしくはＸ２を算出し、焼結抑制剤の添加量の調整を行えば、時間遅れを招くことなく、タイムリーに添加量調整を行うことができ、そのため混合比の変動があっても、焼結をほぼ確実に抑制し得ることを見出し、本発明をなすに至ったのである。

具体的には、本発明の基本的な態様（第１の態様）の下水汚泥の焼却処理方法は、
生汚泥と余剰汚泥と混合して混合汚泥とし、その混合汚泥を脱水した脱水汚泥を、流動層焼却炉により８４０〜９００℃の範囲内の温度で焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
あらかじめ、所定期間内における生汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を生汚泥中基準濃度と定めておくとともに、同じ所定期間内における余剰汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を余剰汚泥中基準濃度と定めておき、
下水汚泥の焼却処理を行うにあたって、混合汚泥における、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出し、
前記各成分についての生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度と、前記固形物混合比とを用いて、前記混合汚泥中の前記各成分の濃度を算出して、各成分の推定濃度を設定し、
前記各成分の推定濃度に基いて、下記の（１）式によって求められるＸ１の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを特徴とするものである。
Ｘ１＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）｝／Ｐ（mol×３）・・・（１）

また本発明の第２の態様の下水汚泥の焼却処理方法は、
生汚泥と余剰汚泥と混合して混合汚泥とし、その混合汚泥を脱水した脱水汚泥を、流動層焼却炉により８４０〜９００℃の範囲内の温度で焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
あらかじめ、所定期間内における生汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を生汚泥中基準濃度と定めておくとともに、同じ所定期間内における余剰汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を余剰汚泥中基準濃度と定めておき、
下水汚泥の焼却処理を行うにあたって、混合汚泥における、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出し、
前記各成分についての生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度と、前記固形物混合比とを用いて、前記混合汚泥中の前記各成分の濃度を算出して、各成分の推定濃度を設定し、
前記各成分の推定濃度に基いて、下記の（３）式によって求められるＸ２の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを特徴とするものである。
Ｘ２＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）＋Ｃｕ（mol×２）＋Ｚｎ（mol×２）＋Ｂａ（mol×２）｝／Ｐ（mol×３）・・・（３）

さらに本発明の第３の態様の下水汚泥の焼却処理方法は、前記第１もしくは第２の態様の下水汚泥の焼却処理方法において、
前記混合比を求めるにあたって、生汚泥と余剰汚泥を混合する以前の段階で、生汚泥の流量及び濃度と、余剰汚泥の流量及び濃度とを測定し、これらの流量及び濃度から、混合汚泥における生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出することを特徴とするものである。

さらに本発明の第4の態様の下水汚泥の焼却処理方法は、前記第1〜第３のいずれかの態様の下水汚泥の焼却処理方法において、
前記Ｘ１もしくはＸ２の値が１．０未満である場合に、前記脱水汚泥を、少なくともＦｅイオン、Ａｌイオン、Ｃａイオンのうちのいずれか１種以上を含有する塩基物質からなる焼結抑制剤の添加もしくは増量によって調整することを特徴とすることを特徴とするものである。

さらに本発明の第5の態様の下水汚泥の焼却処理方法は、前記第４の態様の下水汚泥の焼却処理方法において、
前記塩基物質が、ポリ塩化アルミニウムおよびポリ硫酸第２鉄のいずれか一方または双方であることを特徴とするものである。

本発明によれば、リン含有量が多い下水を高度水処理して得られた生汚泥と余剰汚泥を混合して脱水した脱水汚泥を、流動層焼却炉によって８４０℃以上、９００℃以下の温度で焼却処理するにあたって、排ガスに同伴されるダスト（焼却灰）の、焼却炉出側の排ガス流路での焼結（付着、堆積）によって排ガス流路の詰りや損傷、折損等が生じることを防止するために、汚泥に焼結抑制剤（塩基物質）を添加するにあたり、汚泥に含まれるリンなどの各成分の含有量に応じて、焼結抑制剤の添加量を過不足なく適切に調整することができるようにし、これにより過剰な量の焼結抑制剤を添加する必要をなくして、焼結抑制剤の消費量の低減、さらにはダスト量の低減を図り、もって汚泥焼却コストの低減を図ることができる。

本発明の下水汚泥の焼却処理方法の基本的なフローの概念を示すフロー図である。 本発明の焼却処理方法を組み込んだ下水処理方法の全体の概略的な構成の一例を示すフロー図である。 図２に示すフローを、より具体化したフローの一例を示すフロー図である。 本発明の下水汚泥の焼却処理方法を実施するにあたっての演算装置の演算過程の一例を示すフロー図である。 従来の一般的な下水処理方法の一例の概要を示すフロー図である。 従来の下水処理方法のより具体的な構成を模式的に示すフロー図である。 流動焼却炉からの排ガスを用いて、流動焼結に送り込む空気を予熱するための予熱炉の概略を示す縦断面図である。 特許文献１に示される下水汚泥の焼却処理方法についてのフロー図である。 実施例における、事前分析での生汚泥中の主要成分及びＶＴＳの含有量の時間的推移を示すグラフである。 実施例における、事前分析での余剰汚泥中の主要成分及びＶＴＳの含有量の時間的推移を示すグラフである。 実施例における、事前分析での混合汚泥中の主要成分及びＶＴＳの含有量の時間的推移を示すグラフである。

以下に、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の下水汚泥の焼却処理方法は、主として、雨水と生活排水などの汚水とを分流して、汚水を高度処理によって処理する水処理工程から排出される生汚泥と余剰汚泥を混合して脱水し、流動層焼却炉により焼却するプロセスを前提としている。なお流動層焼却炉の具体的な方式としては、一般に気泡式のほか、循環式があるが、本発明で適用される流動層焼却炉としては気泡式、循環式のいずれでもよい。

ここで、高度処理とは、反応槽において少なくとも嫌気反応処理を行う過程を含む処理であって、嫌気反応処理によって多量のリンが余剰汚泥中に含まれる処理である。既に述べたように、このような分流式の高度処理では、汚泥中に含まれるリンの含有量が高い傾向にあり、そのため焼却炉排ガス経路での焼結抑制を確実に図ることが望まれる。

図１に、本発明の下水汚泥の焼却処理方法の基本的なフローの概念を示す。
本発明の焼却処理方法においては、図１に示しているように、高度処理方式の水処理工程１から個別に排出される生汚泥１００及び余剰汚泥１０２について、予め、ある所定期間内において、定期的に、あるいは随時、生汚泥に含まれるＰ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分（あるいはそれらに加えてＣｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分）の濃度を分析して、各濃度分析値の平均値を生汚泥中基準濃度と定めておくとともに、同じ所定期間内における、余剰汚泥中のＰ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分（あるいはそれらに加えてＣｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分）の各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を余剰汚泥中基準濃度と定めておく（ステップＳ０）。これらの基準濃度としては、例えば数週間ないし数か月程度の期間における晴天時の平均の各成分の濃度を採用すればよい。

そして実際に焼結抑制剤（塩基物質）の添加量調整を行うにあたっては、水処理工程１から汚泥混合槽３３に導かれる生汚泥１００及び余剰汚泥１０２について、混合前の段階で、例えば常時連続的に、固形物混合比を測定する（ステップＳ１）。具体的には、後述するように汚泥混合槽３３に導かれる生汚泥１００及び余剰汚泥１０２の、それぞれの流量及び濃度（固形物濃度）を常時連続的に測定（例えば常時連続的に測定）し、それらの値から、生汚泥に含まれる固形物量（生汚泥固形物量）と余剰汚泥に含まれる固形物量（余剰汚泥固形物量）との固形物混合比を測定する。なおここで、固形物とは、焼却によって燃焼、分解もしくは気化して、焼却後は固体としては消失する可燃成分（ＶＴＳ；主に有機物）と、焼却後に灰分として残る成分（固形物として残る成分）との両者を意味する。但し、固形物中の可燃成分（ＶＴＳ）の割合は、生汚泥、余剰汚泥のいずれでもほぼ一定であり、通常は固形物全体量（ＴＳ：生汚泥固形物量と余剰汚泥固形物量との合計）に対して８０〜９０重量％程度である。

続いて、上記のステップＳ１で得られた固形物混合比の値と、ステップＳ１によって予め設定しておいた、生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度の値とを用いて演算し、ポリ鉄で代表される塩基物質からなる焼結抑制剤の適切な添加量を算出する（ステップＳ３）。具体的には、各成分についての前述の生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度と、前記混合比とを用いて、混合汚泥中の固形物における各成分の推定濃度を算出する。さらにその算出された推定濃度に基いて、下記（１）式によって求められるＸ１の値、もしくは下記（３）式によって求められるＸ２の値を算出して、そのＸ１の値もしくはＸ２の値が、特許文献１に記載したような基準指標値（通常は１．０、好ましくは１．０５）と比較し、焼結抑制剤の適切な添加量（もしくは過不足量）を求める。なおここで、各成分の推定濃度の算出にあたっては、本来は生汚泥と余剰汚泥のそれぞれの灰分量を用いる必要があるが、既に述べたように、生汚泥における固形物全体に対する灰分量の割合と余剰汚泥における固形物全体に対する灰分量の割合（灰分量比）は、いずれもほぼ一定で、固定値とみなすことができる。したがって、これらの固定値によってステップＳ１で求められた固形物混合比を補正することによって、実質的に灰分量の比で計算した結果と同等の結果を得ることができる。

Ｘ１＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）｝／Ｐ（mol×３）・・・（１）

Ｘ２＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）＋Ｃｕ（mol×２）＋Ｚｎ（mol×２）＋Ｂａ（mol×２）｝／Ｐ（mol×３）・・・（３）

続いて算出された焼結抑制剤の適切な添加量もしくは過不足量に応じて、添加する焼結抑制剤の添加量を制御する（ステップＳ４）。
焼結抑制剤の添加位置は、要は焼却以前であれば特に限定されないが、一般には、各槽のうち、攪拌効果がある槽、例えば後述する生汚泥受槽等おいて添加することが適切である。

以上のように、あらかじめ、所定期間内において生汚泥と余剰汚泥におけるリン等の各成分の濃度を分析して、その平均的な値を基準濃度と設定しておけば、実運転中に生汚泥と余剰汚泥の固形物混合比を監視して、その固形物混合比と上記の基準濃度から、その時点での焼結抑制剤の適切な添加量（もしくは過不足量）を求め、適切に焼結抑制剤の添加量を調整し、焼却炉排ガス経路での焼結の発生を防止することができる。すなわち、特許文献１の方法のような大幅な時間遅れを生じることなく、タイムリーに焼結抑制剤の添加量を適切に調整することができる。

次に本発明の焼却処理方法を組み込んだ下水処理方法の全体的な概略的な構成を図２に示す。なお図２において、図６、図８に示した工程と同一の工程には、図６、図８と同一の符号を付す。

図２に示すように、下水処理方法の全体としては、従来と同様に、下水を浄化処理するとともに、汚泥を下水から分離、取り出すための水処理工程１と、水処理工程１で分離、取り出された生汚泥１００と余剰汚泥１０２を混合して脱水し、脱水汚泥とする汚泥処理工程３と、脱水汚泥を流動層焼却炉により焼却する汚泥焼却工程５とを有している。

水処理工程１は、前述のように反応槽において少なくとも嫌気反応処理を行う過程を含む処理工程であり、水処理工程１からは、生汚泥１００及び余剰汚泥１０２が個別に排出され、汚泥処理工程３に与えられる。汚泥処理工程３における生汚泥１００の混合前の経路には濃度計１１０Ａ及び流量計１１２Ａが配設されており、余剰汚泥１０２の混合前の経路にも濃度計１１０Ｂ及び流量計１１２Ｂが配設されている。ここで、濃度計１１０Ａ、１１０Ｂは、それぞれ汚泥中の固形物の濃度を連続的に測定するためのものである。また流量計１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ汚泥混合槽３３に供給される各汚泥の流量を連続的に測定するためのものである。

生汚泥１００についての濃度計１１０Ａによる濃度測定値および流量計１１２Ａによる流量測定値は、演算装置２００内の生汚泥固形物量算出部２０２Ａに送られて、濃度と流量の掛け算によって、混合に付される生汚泥１００中に含まれる固形物量が算出される。また余剰汚泥１０２についての濃度計１１０Ｂによる濃度測定値および流量計１１２Ｂによる流量測定値は、演算装置２００内の余剰汚泥固形物量算出部２０２Ｂに送られて、濃度と流量の掛け算によって、混合に付される余剰汚泥１０２中に含まれる固形物量が算出される。

さらに生汚泥固形物量算出部２０２Ａの出力（生汚泥固形物量信号）及び余剰汚泥固形物量算出部２０２Ｂの出力（余剰汚泥固形物量信号）は、演算装置２００内の混合比算出部２０４に送られて、生汚泥固形物量と余剰汚泥固形物量の固形物混合比（汚泥混合槽３３において混合される生汚泥固形物量と余剰汚泥固形物量との比率）が算出される。

混合比算出部２０４の出力（混合比信号）は、演算装置２００内の推定濃度算出部２０６に送られ、その混合比の値と、予め事前に設定しておいた生汚泥中の各成分（Ｐ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、あるいはそれに加えてＣｕ、Ｚｎ、Ｂａ）の基準濃度、及び同じく予め設定しておいた余剰汚泥中の各成分（Ｐ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、あるいはそれに加えてＣｕ、Ｚｎ、Ｂａ）の基準濃度を用いて、汚泥混合槽３３において混合される上記各成分の濃度を推定する。すなわち混合汚泥における上記各成分の推定濃度を算出する。なお既に述べたように、実際上は、上記の混合比のもととなる固形物には、灰分となる成分の量と、灰分として残らない有機物などの可燃成分（ＶＴＳ）とが含まれているが、生汚泥中の固形物に含まれる灰分成分の割合、及び余剰汚泥中の固形物に含まれる灰分成分の割合は、いずれも固定値とみなすことができる。なお、推定濃度の算出のための各成分の含有量及び灰分量については、定期的に分析を行なって、季節変動などをふまえた補正を行うことが望ましい。

ここで、生汚泥の基準濃度、及び余剰汚泥の基準濃度は、例えば、水処理工程１から汚泥処理工程３に送られる生汚泥、余剰汚泥の経路に、それぞれ各成分を分析する事前分析部３００Ａ、３００Ｂを設けておき、定期的に各成分の分析を行い、所定期間における平均値を基準濃度としておけばよい。
但し、図２のフローでは、生汚泥、余剰汚泥の基準濃度及び余剰汚泥の基準濃度を設定するための事前分析部３００Ａ、３００Ｂを、水処理工程１から汚泥処理工程３に至る、生汚泥、余剰汚泥の経路に設けるように記載しているが、実際上は、このような事前分析部を固定的に設けておく必要はなく、適宜、水処理工程１から生汚泥、余剰汚泥をサンプリングして各成分の濃度分析を行い、それに基づいて各基準値を設定してもよい。

推定濃度算出部２０６の出力（各成分についての推定濃度信号）は、演算装置２００内の指標値算出部２０８に送られ、各成分の推定濃度から、前述の（１）式による指標値Ｘ１の値、もしくは（３）式による指標値Ｘ２の値が算出される。

指標値算出部２０８の出力（指標値Ｘ１の信号、もしくは指標値Ｘ２の信号）は、演算装置２００内の焼結抑制剤添加量算出部２１０に送られ、そのＸ１の値もしくはＸ２の値に応じて、焼結抑制に有効な焼結抑制剤添加量を算出する。具体的には、特許文献１に記載したと同様に、Ｘ１の値もしくはＸ２の値が１．０以上となるように、あるいは好ましくは１．０５以上となるような、焼結抑制剤の添加量（あるいは現在添加している量に対する過不足量）を算出する。

続いて、焼結抑制剤添加量算出部２１０の出力（焼結抑制剤の適切な添加量の信号もしくは過不足量の信号）は、焼結抑制剤添加量制御装置４００に送られ、その焼結抑制剤添加量制御装置４００は、汚泥処理工程３内における焼結抑制剤添加ポイントにおける添加装置からの添加量を制御する。ここで、汚泥処理工程３内における焼結抑制剤添加ポイントは、焼却工程５よりも上流であって、汚泥に対して添加した焼結抑制剤の撹拌効果が見込まれる個所であれば特に限定されないが、図２の例では生汚泥１００が汚泥混合槽３３に至る経路のポイントＱ２において添加することとしている。
このようにして、既に述べたように、タイムリーに焼結の抑制を図ることが可能となる。

さらに図３には、本発明の下水処理の焼却処理方法を組み込んだ下水処理法方法の全体的なフローについて、より具体化した例を示す。この図３は、図８に示したフロー（したがって特許文献１の図２に示したフロー）の一部を書き換えたものに相当し、そこで、図８に示される要素と同一の要素については図３でも同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３が図８と異なる主な点は、図８における脱水汚泥に対する分析・評価工程７が省かれていること、また生汚泥受槽３２と汚泥混合槽３３との間に、生汚泥に対する濃度計１１０Ａ、流量計１１２Ａが設けられるとともに、余剰汚泥貯留槽３４と遠心濃縮器３５との間に、余剰汚泥に対する濃度計１１０Ｂ、流量計１１２Ｂが設けられていること、さらに演算装置２００が設けられていることである。演算装置２００は、既に図２を引用して説明した演算装置と同様であればよい。

また図３の例では、焼結抑制剤は、生汚泥受槽３２において添加すること（すなわち添加ポイントＱ２において添加すること）としており、したがって焼結抑制剤添加量制御装置４００は、生汚泥受槽３２に設けられた焼結抑制剤添加装置（図示略）を制御することとすればよい。
ただし、実際上は、図３中にＱ１〜Ｑ８として示す添加ポイントのいずれか１または２以上のポイントにおいて焼結抑制剤を添加すればよい。

図４に、演算装置２００における演算手順の一例を示す。
なお演算装置２００としては、専用の装置を設けても、あるいはパーソナルコンピュータを含む汎用のコンピュータを用いても、さらには遠隔地のクラウドコンピュータを用いてもよく、特に限定されるものではない。

なお以上の実施形態では、生汚泥、余剰汚泥の流量、濃度について、連続的に測定して、常時監視するものとしているが、場合によっては、例えば１日に数回程度測定するという、間欠的な測定を行って、間欠的に焼結抑制剤の添加量調整を行ってもよい。

本発明の作用・効果を検証するため、以下のような実験を行った。

２０１３年１２月１６日〜２０１７年１１月１１日までの期間において、生汚泥中の代表的な成分（Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３）及びＶＴＳを分析した結果（生汚泥事前分析結果）を図９に示し、同期間内において余剰汚泥中の代表的な成分（Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３）及びＶＴＳを分析した結果（余剰汚泥事前分析結果）を、図１０に示し、同期間内において混合汚泥中の代表的な成分（Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３）及びVＴＳを分析した結果（混合汚泥事前分析結果）を、図１１に示す。なお実際には、生汚泥、余剰汚泥、混合汚泥中の成分のうち、上記のＡｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３以外の成分（Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＳＯ_３、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＴｉＯ_２、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ）についても分析を行ったが、これらは図９〜図１１では省略した。

図９に示す、生汚泥における各成分の含有量及びＶＴＳは、若干のばらつきはあるが、試験期間内において比較的安定に推移しており、また図１０に示す余剰汚泥における各成分の含有量及びＶＴＳは、試験期間内において、より一層安定に推移していることが分かる。なお図１１に示す混合汚泥は、全体的には安定に推移しているが、一部の期間では若干のばらつきが認められ、これは、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比の変化に起因するものと推測される。

ここで、生汚泥における上記の期間での平均の各成分の含有量（dry％）及びＶＴＳ（dry％）は、次の通りである。
Ａｌ_２Ｏ_３：１４．８％
Ｐ_２Ｏ_５：２５．５％
Ｆｅ_２Ｏ_３：１７．０％
Ｎａ_２Ｏ：１．８％
ＭｇＯ：２．３％
ＳｉＯ_２：２３．３％
ＳＯ_３：２．７％
Ｋ_２Ｏ：１．５％
ＣａＯ：６．７％
ＴｉＯ_２：１．２％
ＣｕＯ：０．１％
ＺｎＯ：０．５％
ＢａＯ：２．２％
ＶＴＳ：９１．４％

また余剰汚泥における上記の期間での平均の各成分の含有量（dry％）及びＶＴＳ（dry％）は、次の通りである。
Ａｌ_２Ｏ_３：５．６％
Ｐ_２Ｏ_５：４９．８％
Ｆｅ_２Ｏ_３：８．９％
Ｎａ_２Ｏ：１．６％
ＭｇＯ：８．６％
ＳｉＯ_２：６．９％
ＳＯ_３：０．４％
Ｋ_２Ｏ：８．３％
ＣａＯ：８．６％
ＴｉＯ_２：０．５％
ＣｕＯ：０．１％
ＺｎＯ：０．２％
ＢａＯ：０．６％
ＶＴＳ：８２．９％

また脱水ケーキにおける上記の期間での平均の各成分の含有量（dry％）及びＶＴＳ（dry％）は、次の通りである。
Ａｌ_２Ｏ_３：１０．１％
Ｐ_２Ｏ_５：４０．２％
Ｆｅ_２Ｏ_３：１３．８％
Ｎａ_２Ｏ：１．０％
ＭｇＯ：５．７％
ＳｉＯ_２：１４．７％
ＳＯ_３：０．５％
Ｋ_２Ｏ：３．６％
ＣａＯ：７．４％
ＴｉＯ_２：０．８％
ＣｕＯ：０．１％
ＺｎＯ：０．４％
ＢａＯ：１．４％
ＶＴＳ：８９．１％

そして本実験例では、上記の期間分析した生汚泥の各成分の含有量の平均値を生汚泥中基準濃度とし、同様に上記の期間分析した余剰汚泥の各成分の含有量の平均値を余剰汚泥中基準濃度とした、またＶＴＳについても、上記の期間分析した生汚泥、余剰汚泥のＶＴＳ含有量の平均値を基準ＶＴＳ濃度とした。一方、図３に示す設備において、実際の運転中に、生汚泥及び余剰汚泥の流量、濃度を連続測定した。そして、前述の生汚泥中基準濃度、余剰汚泥中基準濃度と、生汚泥及び余剰汚泥の流量、濃度とから、各成分の灰分中の量（推定値）を算出した。これらの結果を表１、表２に示す。

さらに、生汚泥中の各成分量（推定値）と余剰汚泥中の各成分量（推定値）とを合算し、混合汚泥中の各成分比率（推定値）を算出した。これらの結果を表３、表４に示す。

そして表４に示す混合汚泥の各成分の含有比率から、前記（１）もしくは（３）式にしたがって評価値Ｘ１もしくはＸ２を算出した。そしてその評価値Ｘ１もしくはＸ２が１．０〜１．０５の範囲となるように、焼結抑制剤としてのポリ鉄の添加必要量を算出し、図３における添加ポイントＱ２でのポリ鉄の添加量を制御した。

このような制御を、実験期間中連続して行ったところ、その間において焼却炉の排ガス経路で焼結が発生することは無かった。

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。

１ 水処理工程
３ 汚泥処理工程
５ 汚泥焼却工程
３３ 汚泥混合槽
３６ 脱水機
５１ 流動層焼却炉
１００ 生汚泥
１０３ 余剰汚泥
１０４ 混合汚泥
１０６ 脱水汚泥（脱水ケーキ）
１１０Ａ、１１０Ｂ 濃度計
１１２Ａ、１１２Ｂ 流量計
２００ 演算装置
Ｑ１〜Ｑ８ 焼結抑制剤の添加ポイント（塩基物質添加装置）

Claims (5)

1. 生汚泥と余剰汚泥と混合して混合汚泥とし、その混合汚泥を脱水した脱水汚泥を、流動層焼却炉により８４０〜９００℃の範囲内の温度で焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
   あらかじめ、所定期間内における生汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を生汚泥中基準濃度と定めておくとともに、同じ所定期間内における余剰汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を余剰汚泥中基準濃度と定めておき、
   下水汚泥の焼却処理を行うにあたって、混合汚泥における、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出し、
   前記各成分についての生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度と、前記固形物混合比とを用いて、前記混合汚泥中の前記各成分の濃度を算出して、各成分の推定濃度を設定し、
   前記各成分の推定濃度に基いて、下記の（１）式によって求められるＸ１の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを特徴とする下水汚泥の焼却処理方法。
   Ｘ１＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）｝／Ｐ（mol×３）・・・（１）
2. 生汚泥と余剰汚泥と混合して混合汚泥とし、その混合汚泥を脱水した脱水汚泥を、流動層焼却炉により８４０〜９００℃の範囲内の温度で焼却処理する下水汚泥の焼却処理方法において、
   あらかじめ、所定期間内における生汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を生汚泥中基準濃度と定めておくとともに、同じ所定期間内における余剰汚泥中のＰ、及びＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａの各成分の濃度を分析して、各濃度分析値を余剰汚泥中基準濃度と定めておき、
   下水汚泥の焼却処理を行うにあたって、混合汚泥における、生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出し、
   前記各成分についての生汚泥中基準濃度及び余剰汚泥中基準濃度と、前記固形物混合比とを用いて、前記混合汚泥中の前記各成分の濃度を算出して、各成分の推定濃度を設定し、
   前記各成分の推定濃度に基いて、下記の（３）式によって求められるＸ２の値が１．０以上となるように、流動層焼却炉で焼却される脱水汚泥の成分を調整することを特徴とする下水汚泥の焼却処理方法。
   Ｘ２＝｛Ｎａ（mol）＋Ｋ（mol）＋Ｃａ（mol×２）＋Ｍｇ（mol×２）＋Ａｌ（mol×３）＋Ｆｅ（mol×３）＋Ｃｕ（mol×２）＋Ｚｎ（mol×２）＋Ｂａ（mol×２）｝／Ｐ（mol×３）・・・（３）
3. 前記混合比を求めるにあたって、生汚泥と余剰汚泥を混合する以前の段階で、生汚泥の流量及び濃度と、余剰汚泥の流量及び濃度とを測定し、これらの流量及び濃度から、混合汚泥における生汚泥の固形物量と余剰汚泥の固形物量との固形物混合比を算出することを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載の下水汚泥の焼却処理方法。
4. 前記Ｘ１もしくはＸ２の値が１．０未満である場合に、前記脱水汚泥を、少なくともＦｅイオン、Ａｌイオン、Ｃａイオンのうちのいずれか１種以上を含有する塩基物質からなる焼結抑制剤の添加もしくは増量によって調整することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の下水汚泥の焼却処理方法。
5. 前記塩基物質が、ポリ塩化アルミニウムおよびポリ硫酸第２鉄のいずれか一方または双方であることを特徴とする請求項４に記載の下水汚泥の焼却処理方法。

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