JP2023012957A - 炭化製品の製造方法および炭化処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた硫化水素吸着性能を有する炭化製品を製造することが可能な炭化製品の製造方法を提供する。
【解決手段】有機物含有汚泥を脱水処理した脱水汚泥を乾燥機１６にて所定水分状態まで乾燥処理して乾燥汚泥とし、該乾燥汚泥を炭化炉２８にて無酸素もしくは低酸素条件で加熱し炭化処理して炭化製品を製造する。この炭化製品の製造方法において、前記乾燥汚泥を最終的に１０００℃以上の超高温で炭化処理する炭化処理工程と、前記炭化処理により得た炭化物を、所定の上限寸法以下に篩分けする篩分け工程と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は炭化製品の製造方法および炭化処理設備に関し、特に硫化水素の吸着性能に優れた炭化製品を製造するのに好適な炭化製品の製造方法および炭化処理設備に関する。

家庭等から排出される有機物含有の排水は、一般に下水処理施設で排水処理され、この排水処理に伴って有機物を含有した下水汚泥が発生する。下水汚泥を処分するに際し、その下水汚泥には多量の水が含有されていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり、溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。

しかしながら、下水汚泥を焼却する場合、無害・減容化するが、汚泥に含まれるエネルギーや有効成分を活かした再資源化が難しい。そこで生成物の多様な有効利用が期待できる下水汚泥の処理方法の１つとして、炭化処理が行われている。
この炭化処理は、下水汚泥が基質中に炭素分を４５質量％程度含んでいることから、焼却、溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解（炭化）することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物（炭化製品）として生成させるものである。

このような炭化物は、具体的には下記特許文献１等で示すような炭化処理設備を用いて、例えば数ｍｍ程度の大きさに造粒された炭化物として製造される。このようにして得られた炭化物は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在、燃料、肥料（土壌改良剤）、セメントの骨材といった用途に用いられている。そして、今後更にその利用を拡大させていくために、新たな機能・特性を備えた炭化製品が求められており、そのひとつとして硫化水素を吸着する脱臭材としての利用が検討されている。

尚、本発明の関連技術として下記特許文献２，３に記載されたものがある。これら特許文献では、有機物含有汚泥からなる脱水汚泥を所定水分状態まで乾燥処理して乾燥汚泥とし、この乾燥汚泥を１０００℃以上の温度で炭化処理する点が開示されている。しかしながら、このようにして得られた炭化製品にあっては、未だ十分な硫化水素吸着性能を安定して得ることは難しい。

特開２００６－０８９５６７号公報 特開２０１９－１５７０７６号公報 特開２０２０－１２２０７９号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、優れた硫化水素吸着性能を有する炭化製品を製造することが可能な炭化製品の製造方法及びこれに好適に用いられる炭化処理設備を提供することを目的としてなされたものである。

有機物含有汚泥を炭化処理して得た炭化製品は、表面に多数の細孔を有しており、不純物を吸着させる活性炭としての機能を有している。
本発明者らは従来の炭化製品よりも高い硫化水素吸着性能を追求するなかで、以下のような知見を得た。
（１）汚泥（有機物含有汚泥）の炭化処理は、一般的に、９００℃以下の温度で行われているが、炭化処理の温度を１０００～１２００℃にまで高めた超高温炭化処理を行うことで、炭化製品の比表面積が増大し、硫化水素吸着性能が高められる。
（２）但し、使用する汚泥中に、融点が炭化処理温度（例えば１１００℃）よりも低い成分が灰分として含まれていると、これが溶融しスラグが生成される。かかるスラグに硫化水素吸着能力はなく、スラグが混在すると炭化製品全体としての硫化水素吸着性能が低下してしまう。
（３）上記スラグは超高温炭化処理下で融着・粗大化するため、スラグを含む炭化物は通常のスラグが含まれていない炭化物よりも粒径が大きい。この性状を利用すれは炭化処理された炭化物の中から、スラグを含まない炭化物を分離することが可能である。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。

而して本発明の炭化製品の製造方法は、有機物含有汚泥を脱水処理した脱水汚泥を乾燥機に通して所定水分状態まで乾燥処理して乾燥汚泥とし、該乾燥汚泥を無酸素もしくは低酸素条件で加熱して炭化処理し炭化製品を製造するに際し、
前記乾燥汚泥を最終的に１０００℃以上の超高温で炭化処理する炭化処理工程と、
前記炭化処理により得た炭化物を、所定の上限寸法以下に篩分けする篩分け工程と、
を備えていることを特徴とする。

このように規定された炭化製品の製造方法によれば、１０００℃以上での超高温炭化処理を行うことによって炭化物の比表面積が高められ、その結果、硫化水素吸着性能を高めることができる。
また、上記超高温炭化処理によって汚泥中の低融点の灰分が溶融し、硫化水素吸着能を有しないスラグが生成された場合であっても、下流側に設けられた篩分け工程によって、炭化処理された炭化物の中からスラグを含まない（硫化水素吸着性能の高い）炭化物を分離・抽出することで、優れた硫化水素吸着性能を有する炭化製品を製造することができる。

また前記篩分け工程では、前記炭化物を更に所定の下限寸法以上に篩分けすることができる。超高温炭化処理によって得られる炭化物の粒径には、ばらつきがある。過度に粒径が小さい微粉末状の炭化物は、使用時に粉塵が舞ってしまうなどハンドリング性に問題が生じる。このため前記篩分け工程において、炭化物の上限寸法に加えて、炭化物の下限寸法を規定して篩分けを行い、過度に粒径が小さい微粉末状の炭化物を分離することで、優れた硫化水素吸着性能を有し且つハンドリング性にも優れた炭化製品を製造することができる。

また本発明の炭化製品の製造方法では、前記篩分けされた炭化物にリグニンを添加し、該リグニンを添加した炭化物を金型に形成された貫通孔から押し出し切断してペレットに成形するペレット成形工程を更に備えることができる。
このように炭化物をペレット化することで、炭化製品における寸法上のばらつきを小さくして更にハンドリング性を高めることができる。

本発明の炭化処理設備は、有機物含有汚泥を脱水処理した脱水汚泥を所定水分状態まで乾燥処理し乾燥汚泥とする乾燥機と、
炉体の内部に回転ドラムからなる乾留容器としてのレトルトを有し、該レトルトを回転させながら前記乾燥汚泥を軸方向に移動させて、その移動の過程で前記乾燥汚泥を炭化処理により炭化させる炭化炉であって、前記レトルトとして第１のレトルトと、該第１のレトルトの汚泥搬送方向下流側に位置しセラミックス材料を含んで構成された第２のレトルトとを備えた炭化炉と、
所定の目開きを有する篩を備え前記炭化炉から排出された炭化物をその粒径に応じて篩分けする篩分け装置と、
を備えていることを特徴とする。
このように規定された炭化処理設備によれば、上述の炭化製品の製造方法を好適に実施することが可能である。

また本発明の炭化処理設備では、前記炭化物にリグニンを添加する薬剤添加装置と、
前記リグニンを添加した炭化物を金型に形成された貫通孔から押し出し切断して円柱状のペレットに成形するペレット成形装置と、
を前記篩分け装置よりも炭化物搬送方向の下流側に備えておくことができる。

本発明の一実施形態の炭化処理設備の構成を示した図である。 図１における乾燥機の概略構成を示した図である。 図１における炭化炉の概略構成を示した図である。 （Ａ）は図３における炭化炉の第１の炭化処理室およびガス燃焼室を含む上半部を示した図である。（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ視図である。 図１に続く炭化物搬送方向の下流側の炭化処理設備の構成を示した図である。 図５の篩分け装置の概略構成を示した図である。 図５のペレット成形装置の概略構成を示した図である。 超高温炭化処理した炭化物を篩分けして得られた炭化物およびペレットにおける比表面積および硫化水素吸着量を示した図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態である炭化処理設備１の構成を示したものである。図中１０は受入ホッパ（脱水汚泥貯留槽）であり、有機物を含有した下水汚泥を含水率７０～８５％程度（通常は８０％程度）まで脱水した脱水汚泥が、この受入ホッパ１０に先ず受け入れられる。
ここに受け入れられた脱水汚泥は、中間貯留槽１２を経て定量供給装置１４，搬送装置１５により乾燥機１６へと送られ、そこで含水率３５～４５％程度（通常は４０％程度）まで乾燥処理される。

乾燥機１６は、図２に示しているように回転ドラム１８の内部に撹拌軸２０を有している。ここで撹拌軸２０は回転ドラム１８の中心から偏心した位置に設けられており、この撹拌軸２０からは複数の撹拌羽根２２が放射状に延び出している。

一方、回転ドラム１８の内周面には周方向に所定間隔で複数の板状のリフター２４が、回転ドラム１８と一体回転する状態で設けられている。その結果として、回転ドラム１８内部の汚泥（脱水汚泥）は、回転ドラム１８の回転に伴ってリフター２４により底部から上方に持ち上げられ、そしてその頂部近くで自重により落下する。落下した汚泥は、その下側に位置する撹拌羽根２２の高速回転により細かく粉砕され、回転ドラム１８の底部側へと落下する。

回転ドラム１８内部の汚泥はこのような撹拌作用を受けながら、その内部に導かれた乾燥用熱風にさらされて乾燥処理され、次第に水分が減少していく。尚、この乾燥機１６においては、回転ドラム１８の傾斜勾配により、更には撹拌羽根２２による粉砕及びその際の飛散作用によって、汚泥が回転ドラム１８内部を軸方向に漸次送られて行く。

図１で示すように、乾燥機１６で乾燥処理された後の乾燥汚泥は、続いて搬送装置２６により炭化炉２８へと搬送され、そこで炭化処理により汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉２８は、乾燥汚泥を無酸素若しくは低酸素雰囲気下で脱水及び熱分解する炉で、後に詳述するように、炉体３０の内部に乾留容器としての円筒形状のレトルト３２および３４が設けられており、第１のレトルト３２の内部に投入された汚泥は、第１のレトルト３２に続いて第２のレトルト３４の内部を漸次移動し、最終的に乾留残渣（炭化物）が第２のレトルト３４の図中左端の排出口３６、つまり炭化炉２８から排出される。このような炭化操作によって、乾燥汚泥は炭素が約３０～５０％、無機物が残りを占める成分の細孔を持つ炭化製品に変わる。

図１において、４０は熱風発生炉で、ここで発生した熱風が乾燥機１６へと供給される。乾燥機１６に供給された熱風は、これを通過して集塵機４２を通り、更に循環ファン４４にて炭化炉排ガス熱交換器４６，熱風炉排ガス熱交換器４７を経て熱風発生炉４０へと循環させられる。

この循環系では、熱風発生炉４０にて発生した熱風の一部が、熱風発生炉４０から延び出した分岐路４８を通じて抜き取られ、熱風炉排ガス熱交換器４７を経て熱風炉排ガスファン４９により煙突５０から外部に放出される。
他方、炭化炉２８の炉体３０の側方には排ガス処理室３１が設けられており、炭化炉２８からの排ガスはここに導かれ、排ガス中の未燃ガスが２次燃焼される。排ガス処理室３１からは排ガス路５２が延び出しており、炭化炉２８からの排ガスは、排ガス路５２を通じて炭化炉排ガスファン５４により炭化炉排ガス熱交換器４６を経て煙突５０から外部に放出される。

次に本実施形態の炭化炉２８について詳しく説明する。
炭化炉２８の前端側、即ち第１のレトルト３２の一端側（図中左側）には、スクリューコンベア６４ａおよびホッパ６４ｂを備えた汚泥供給装置６４が取り付けられており、ホッパ６４ｂ内に投入された乾燥汚泥は、スクリューコンベア６４ａにて第１のレトルト３２の内部に投入される。

図３に示すように、炭化炉２８は外熱式ロータリーキルン方式のもので、乾留容器としての第１のレトルト３２および第２のレトルト３４が設けられている。炉体３０の内部は、第１の炭化処理室５６と、第１の炭化処理室５６よりも高温の第２の炭化処理室５７とが形成され、第１の炭化処理室５６と第２の炭化処理室５７との間にはガス燃焼室５８が形成されている。

第１の炭化処理室５６では、乾燥汚泥を７００～９００℃に加熱して炭化処理が行なわれる。第１の炭化処理室５６を貫通して設けられた第１のレトルト３２は耐熱鋼で構成されている。第１のレトルト３２に使用できる耐熱鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼や合金鋼等が挙げられる。

第１のレトルト３２は、一端部と他端部の外周に設けられたリング体６０と６１がそれぞれ図示を省略するローラに支持され、また一端側の外周に設けられたスプロケット６３に駆動チェーンが懸架されて回転する。

第１のレトルト３２は図中右方向に向かって下向きに若干傾斜しており、乾燥機１６側から送られてきた乾燥汚泥は、第１のレトルト３２の回転を伴って右向きに送られて行き、図中右端部に形成された出口６６を通じて連結容器８０内に排出される。

図４（Ａ）は、炭化炉２８の第１の炭化処理室５６を含む上半部を示した図である。６８は第１の炭化処理室５６に設けられた助燃バーナである。助燃バーナ６８には燃料が燃焼空気とともに供給され、第１の炭化処理室５６の雰囲気が加熱される。第１の炭化処理室５６の雰囲気が加熱されると、乾燥汚泥中に含まれていた可燃ガスがレトルト３２に設けられた噴出しパイプ３３を通じて外熱室、詳しくは第１の炭化処理室５６に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼により第１のレトルト３２内部の汚泥の加熱が行われる。

また、第１の炭化処理室５６を囲む炉体３０には、第１の炭化処理室５６に燃焼用空気を導入するための空気導入口７０ａが形成されており、第１の炭化処理室５６の温度が予め設定された目標温度と一致するように、空気導入口７０ａを通じて導入される空気量と助燃バーナ６８の燃焼が適宜調整される。なお、図４（Ａ）において、７６は熱電対、７５は制御部、７７は空気供給路７２上に設けられた調節弁、７４は空気供給ファンである。
この結果、第１のレトルト３２の内部に供給された汚泥は、レトルト内の上流側にて水分が効率的に蒸発させられ、レトルト内の下流側に移行した後は第１の炭化処理室５６の雰囲気に近い温度に保たれて炭化処理される。

一方、所定の温度にまで加熱された第１の炭化処理室５６内の雰囲気のガスは、ガス燃焼室５８に送られる。本例では、第１の炭化処理室５６がガス流通方向の上流側、第２の炭化処理室５７がガス流通方向の下流側とされており、第１の炭化処理室５６にて燃焼させた高温のガスは、第１の炭化処理室５６と第２の炭化処理室５７との間に位置するガス燃焼室５８に送られ、１０００℃以上の温度（本例では１１００℃）にまで更に加熱される。

ガス燃焼室５８は、図４（Ａ）に示すように上仕切壁９０および下仕切壁９１により、それぞれ第１の炭化処理室５６および第２の炭化処理室５７と区画されている。図４（Ｂ）に示すように、上仕切壁９０には第１の炭化処理室５６内のガスを流入させるための上連通口９０ａが形成されている。上連通口９０ａは、直上に位置する第１のレトルト３２に対して軸直方向に離間し、第１のレトルト３２と対向しない位置に形成されている。

また、下仕切壁９１にはガス燃焼室５８内で加熱されたガスを第２の炭化処理室５７に流出させる下連通口９１ａが形成されている。図４（Ｂ）に示すように、下連通口９１ａは、上連通口９０ａとはガス燃焼室５８の幅方向反対側の位置に形成されており、上連通口９０ａを通じてガス燃焼室５８内に流入したガスは、ガス燃焼室５８内を幅方向に流通した後、下連通口９１ａより第２の炭化処理室５７に向けて流出するように構成されている。

ガス燃焼室５８には、燃焼用バーナ９２と、燃焼用空気を導入するための空気導入管９３が取り付けられている。空気導入管９３の先端開口（空気導入口）９３ａを通じてガス燃焼室５８内に導入した燃焼用空気により、ガス燃焼室５８内のガス中に含まれる未燃ガス成分を燃焼させることで、ガス燃焼室５８内のガスの温度を更に高めることができる。また、燃焼用バーナ９２を燃焼させることによっても、ガス燃焼室５８内のガスの温度を更に高めることができる。

図４（Ａ）において、９４は空気供給路７２上に設けられた調節弁、９５は燃料供給路９６上に設けられた調節弁、９７は制御部、である。また、第２の炭化処理室５７内の下連通口９１ａ近傍には、ガスの温度を測定する熱電対９８が設けられている。制御部９７は、熱電対９８にて測定されたガスの温度が予め設定された目標温度（１１００℃）と一致するように、空気導入口９３ａを通じて導入される空気量および燃焼用バーナ９２の燃焼を適宜調整する。尚、炉内温度を高めるための空気導入口や燃焼用バーナは、第２の炭化処理室５７に設けることも可能である。

図３に示すように、第１のレトルト３２の図中右側には、第１のレトルト３２の端部を囲むように連結容器８０が設けられている。連結容器８０は筒状の縦型の容器で、周壁８０ａの上部に形成された横向きの開口８１を通じて第１のレトルト３２の出口６６を含む図中右側の端部がその内部に収容されている。一方、連結容器８０の下端には下向きの開口８２が形成されており、第１のレトルト３２の出口６６より連結容器８０の内部に排出された汚泥は、周壁８０ａの内面にて案内されつつ自重により落下し、下端に形成された開口８２より下方に排出される。

連結容器８０は、第１のレトルト３２の回転を妨げることがないよう開口８１の縁部を耐熱性のシール布を介してレトルト３２の外面に摺接させるとともに、下向きの開口８２を、ロータリバルブ８３を介して、第２のレトルト３４側に設けられた開口８８ｃに接続させている。このように構成された連結容器８０では、内部への外気の侵入が抑制され、連結容器８０内の汚泥が外気に触れることで温度低下するのを防止している。

第２の炭化処理室５７は、第１の炭化処理室５６およびガス燃焼室５８の下方に設けられ、ガス燃焼室５８から供給された１１００℃のガスにより乾燥汚泥を加熱して超高温炭化処理を行なう。第２の炭化処理室５７を貫通して設けられた第２のレトルト３４は、セラミックス材料（本例では炭化ケイ素）で構成されており、第１のレトルト３２の軸方向に対して略並行に配置されている。

第２のレトルト３４は、一端部と他端部の外周に設けられたリング体８５と８６がそれぞれ図示を省略するローラに支持され、また他端側（図中左側）の外周に設けられたスプロケット８７に駆動チェーンが懸架されて回転する。第２のレトルト３４の一端側（図中右側）には、第１のレトルト３２を通過して所定の温度にまで加熱された汚泥を第２のレトルト３４に供給するための供給装置８８が設けられている。

供給装置８８は、スクリューコンベア８８ａおよびホッパ８８ｂを備えている。上述のようにホッパ８８ｂの上向きの開口８８ｃは、ロータリバルブ８３を介して連結容器８０の開口８２と接続されている。スクリューコンベア８８ａの排出側の端部は、第２のレトルト３４の内部に挿入されており、ホッパ８８ｂ内に一旦収容された汚泥は、スクリューコンベア８８ａにてレトルト３４の内部に投入される。

第２のレトルト３４は、図３中左方向に向かって下向きに若干傾斜しており、第１のレトルト３２側から送られてきた汚泥は、レトルト３４の回転を伴って図中左向きに送られて行き、図中左側の端部に形成された排出口３６から外部に排出される。この間に、第２のレトルト３４の内部に供給された汚泥は、第２の炭化処理室５７の雰囲気に近い温度、即ち略１１００℃に保たれ、炭化物の細孔面積（比表面積）が増大する。これにより高い硫化水素吸着性能を有する炭化物が炭化炉２８から排出されることとなる。

なお、図３に示すように、第２の炭化処理室５７を囲む炉体３０の、第２のレトルト３４の出口側近傍位置には、燃焼させたガスを排ガス処理室３１に向けて排出するガス排出口９９が形成され、炉体３０の内部のガスは排ガスファン５４（図１参照）の吸引作用によって順次排ガス処理室３１に送られるように構成されている。

そして、炭化処理が完了し炭化炉２８から排出された絶乾状態の炭化物は、高温のため、図示を省略する冷却機に送られ常温近くまで冷却された後、篩分けが行われる。

図５は、図１に続く炭化処理設備の構成を示した図である。炭化炉２８から排出され、常温近くまで冷却された炭化物は、図５で示すように、搬送装置１０１により篩分け装置１０２へと搬送される。

図６に、篩分け装置１０２の概略構成を示している。篩分け装置１０２は搬送されてきた炭化物を所定の粒径毎に篩分けるもので、炭化物が投入されるケーシング１０４と、ケーシング１０４の底面に設けられ、炭化物を振動搬送するトラフ１０５と、ケーシング１０４に固定されたリニアモータ１０６と、を備えている。

ケーシング１０４は、支持体本体部１０８の上端に設けられたローラ１０９により水平方向にスライド移動可能に支持された箱状の部材で、その長手方向の一端側（図中左側）の上面に炭化物が投入される投入口１１０が形成されている。
ケーシング１０４の内部空間は、篩としての第１のスクリーン１１５および第２のスクリーン１１６によって、上下方向に、第１のエリア１１２、第２のエリア１１３、第３のエリア１１４に３分割されている。各エリアの他端側（図中右側）には下向きに開放された排出口１１２ａ、１１３ａ、１１４ａがそれぞれ形成されている。

このように構成された篩分け装置１０２では、リニアモータ１０６を振動させるとケーシング１０４およびトラフ１０５に振動が与えられ、スクリーン１１５上の炭化物Ｃはスクリーンの目の大きさに応じて、粒度が小さい炭化物が下方のエリアへと落下し篩分けが行われる。このような構成の篩分け装置は、例えば特開２０１０―２７７８９５号公報等に記載されている。

炭化炉２８の下流側に篩分け装置１０２を設けた第１の理由は、超高温炭化処理された炭化物を、スラグを含む炭化物と、スラグを含まない（硫化水素吸着性能の高い）炭化物とに分離することである。使用する汚泥中に、融点が炭化処理温度（例えば１１００℃）よりも低い成分（例えば硫酸ナトリウムは融点が８８４℃である）が灰分として含まれていると、これが超高温炭化処理によって溶融しスラグが生成される。かかるスラグを含む炭化物は硫化水素吸着能力が無いか、硫化水素吸着能力が著しく低い。本発明者らの調査によれば、スラグは超高温下で融着・粗大化し１０ｍｍ以上の粒径となるものが大半であり、本例ではスラグを含む炭化物を分離するため、第１のスクリーン１１５の目開きが５ｍｍに設定されている。

篩分け装置１０２を設けた第２の理由は、超高温炭化処理された炭化物の中から使用時に粉塵が舞ってしまうような微粉末状の炭化物を分離することである。本例では微粉末状の炭化物を分離するため、第２のスクリーン１１６の目開きが１ｍｍに設定されている。

その結果、本例の篩分け装置１０２では、第１のスクリーン１１５を通過しなかった粒径大のスラグを含む炭化物は第１のエリア１１２の排出口１１２ａから排出され、また第１のスクリーン１１５を通過し且つ第２のスクリーン１１６を通過しなかった粒径中の炭化物（硫化水素吸着性能およびハンドリング性に優れた炭化物）は第２のエリア１１３の排出口１１３ａから排出され、また第１のスクリーン１１５および第２のスクリーン１１６を通過した粒径小の炭化物（ハンドリング性に問題がある炭化物）は第３のエリア１１４の排出口１１４ａから排出される。

そして、図５で示すように、篩分け装置１０２から排出された粒径小の炭化物は、搬送装置１２０により下水処理設備における沈砂池等の下水処理工程に戻され、粒径中の炭化物は、硫化水素吸着性およびハンドリング性がともに良好な炭化物として搬送装置１２１により袋詰機に送られる。また粒径大の炭化物は、搬送装置１２２により粒径中の炭化物とは別経路で回収される。回収された粒径大の炭化物はフコレン詰め等を行い廃棄されるほか、脱臭材以外の用途に使用されることも可能である。また、粒径小の炭化物は、下水処理工程に戻さずにフレコン詰め等を行い廃棄することも可能である。

ここで粒径中の炭化物については、更にペレット化することも可能である。ペレット化すれば形状のばらつきが少なくなりハンドリングを更に向上させることができる。
その場合、粒径中の炭化物は、図５で示す薬剤添加装置１２５を経てペレット成形装置１４０に送られる。また、ペレット化する場合、袋詰機に送る前にペレットに乾燥処理を行うことが好ましい。

薬剤添加装置１２５は、図５で示すように、スクリューコンベア１２６、スクリューコンベア１２６の投入口に設けられたホッパ１２７のほか、リグニンと水を混合させた混合液を貯留する混合タンク１２８、混合液をホッパ１２７内もしくはコンベア１２６内の炭化物に向けて噴霧する噴霧手段としての配管１２９、液送ポンプ１３０およびスプレーノズル１３１を備えている。そして、混合タンク１２８内のリグニンを含有する混合液は、液送ポンプ１３０によってホッパ１２７上部に取り付けられたスプレーノズル１３１に送られ、ホッパ１２７内に、詳しくはホッパ１２７内もしくはコンベア１２６内の炭化物に向けて噴霧される。これにより、ホッパ１２７内もしくはコンベア１２６内の炭化物に対して、リグニンが添加される。リグニンの添加により、炭化物をペレット化した際の強度が高められ、ペレット形状を崩れにくくすることができる。なおリグニンの添加量は、炭化物における固形物重量の０．５～２．０％の範囲が好ましい。

図７は、リグニンが添加された状態の炭化物が投入されるペレット成形装置１４０の概略構成を示す図である。同図で示すペレット成形装置１４０は、金型１４１と、回転軸１４３と、回転軸１４３に取り付けられた押込ローラ１４４およびカッタ１４５と、を備えている。
金型１４１は、全体形状が円板状をなしており、上下に貫通する多数の貫通孔１４２が形成されている。かかる金型１４１は、その外周縁部がフレーム１４６にて支持されている。
押込ローラ１４４は、金型１４１の上側に配設され、貫通孔１４２の上を転動して、金型１４１上の炭化物を各貫通孔１４２内に押し込む。
カッタ１４５は、金型１４１の下側に配設され回転軸１４３の軸周りに回転して、貫通孔１４２から下向きに押し出された成形体を所定長さで切断する。

このように構成されたペレット成形装置１４０では、上方の投入口１４８から投入された炭化物が、押込ローラ１４４によって各貫通孔１４２内に押し込まれ、圧縮された後、貫通孔１４２の下端から成形体として下向きに押し出される。そして連続的に延びた成形体はカッタ１４５によって切断され、所定長さの円柱状のペレットＰとされる（部分拡大図参照）。切断されたペレットＰは、カッタ１４５の下方において回転軸１４３とともに回転する排出円板１５０によって径方向外向きに飛ばされ、排出口１５２より排出される。また、排出されたペレットを乾燥させる乾燥装置を別途設けてもよい。

［実施例］
超高温炭化処理した炭化物を篩分けして得られた粒径の異なる炭化物およびペレットについて、比表面積および硫化水素吸着量を調査した。ここでは、（１）粒径中（粒径１ｍｍ～５ｍｍ）の炭化物、（２）粒径中の炭化物を成形して得たペレット、（３）粒径大（粒径５ｍｍ超）の炭化物、の３種について調査した。
なお炭化処理条件は、炭化温度１０００～１１００℃、滞留時間４５分以上、キルン（レトルト）内充填率３０％、である。
上記（２）のペレットの成形に際しては、リグニンを炭化物における固形物重量の１．５％添加し、Φ４×１０ｍｍのペレットを成形した。

そして、炭化物（もしくはペレット）の比表面積は、Ｎ２－ＢＥＴ法によって測定した。
硫化水素吸着量については、通気性の袋に試料０．２ｇを投入したものをウィットろ過器に装着し、１００ｐｐｍの硫化水素を封入する。２時間後にろ過器内のガスを２５ｍＬ取り出し、硫化水素濃度を測定し、測定結果から硫化水素吸着量を算出した。
また併せて比較対象として市販の活性炭ＰＧ－Ｓ（朝日ろ過材株式会社製）についても硫化水素吸着量を調査した。
これらの結果を図８に示す。

図８の結果から、以下のことが分かる。
超高温炭化処理の後、粒径１ｍｍ～５ｍｍに篩分けされた粒径中の炭化物については、市販されている活性炭に対し略１．５倍の硫化水素吸着量が得られており、脱臭材として好適に活用できる。
一方、粒径中の炭化物を成形して得たペレットは、粒径中の炭化物と比較すると若干硫化水素吸着量の低下が認められるも、市販されている活性炭と同等以上の硫化水素吸着量が得られており、ペレット化は炭化製品のハンドリング性を向上させたい場合に有効である。
他方、スラグが多く含まれている粒径５ｍｍ超に篩分けされた炭化物については、硫化水素吸着量が著しく低く、脱臭材としては不適である。

以上のように、本実施形態における炭化製品の製造方法によれば、１０００℃以上での超高温炭化処理を行うことによって炭化物の比表面積が高められ、その結果、硫化水素吸着性能を高めることができる。
また、上記超高温炭化処理によって汚泥中の低融点の灰分が溶融し、硫化水素吸着能力が無いスラグが生成された場合であっても、下流側に設けられた、炭化物を所定の上限寸法以下に篩分けする篩分け工程によって、炭化処理された炭化物の中から、スラグを含まない硫化水素吸着性能の高い炭化物を分離・抽出することで、優れた硫化水素吸着性能を有する炭化製品を製造することができる。

また篩分け工程では、炭化物の上限寸法に加えて、炭化物の下限寸法を規定して篩分けを行うことで、優れた硫化水素吸着性能を有し且つハンドリング性にも優れた炭化製品を製造することができる。

本実施形態における炭化製品の製造方法では、篩分けされた炭化物にリグニンを添加し、該リグニンを添加した炭化物を金型１４１に形成された貫通孔１４２から押し出し切断することで、炭化物を円柱状のペレットに成形することができる。このように炭化物をペレット化することで、炭化製品における寸法上のばらつきを小さくして更にハンドリング性を高めることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまでも一例示である。例えば上記実施形態では炭化処理により得た炭化物を、粒径大中小の３種類に篩分けているが、場合によってはスラグが含まれている炭化物（粒径大の炭化物）と、スラグが含まれていない炭化物（粒径小の炭化物）の２種類に篩分けてもよい。また炭化物を篩分けするスクリーン（篩）の目開きは、使用する汚泥の性状に応じて適宜変更可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で構成可能である。

１ 炭化処理設備
１６ 乾燥機
２８ 炭化炉
３２ 第１のレトルト
３４ 第２のレトルト
１０２ 篩分け装置
１１５ 第１のスクリーン（篩）
１１６ 第２のスクリーン（篩）
１２５ 薬剤添加装置
１４０ ペレット成形装置
１４１ 金型
１４２ 貫通孔

Claims (5)

1. 有機物含有汚泥を脱水処理した脱水汚泥を乾燥機に通して所定水分状態まで乾燥処理して乾燥汚泥とし、該乾燥汚泥を無酸素もしくは低酸素条件で加熱し炭化処理して炭化製品を製造するに際し、
   前記乾燥汚泥を最終的に１０００℃以上の超高温で炭化処理する炭化処理工程と、
   前記炭化処理により得た炭化物を、所定の上限寸法以下に篩分けする篩分け工程と、
   を備えていることを特徴とする炭化製品の製造方法。
2. 前記篩分け工程において、前記炭化物を更に所定の下限寸法以上に篩分けすることを特徴とする請求項１に記載の炭化製品の製造方法。
3. 前記篩分けされた前記炭化物にリグニンを添加し、該リグニンを添加した炭化物を金型に形成された貫通孔から押し出し切断してペレットに成形するペレット成形工程を更に備えていることを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の炭化製品の製造方法。
4. 有機物含有汚泥を脱水処理した脱水汚泥を所定水分状態まで乾燥処理し乾燥汚泥とする乾燥機と、
   炉体の内部に回転ドラムからなる乾留容器としてのレトルトを有し、該レトルトを回転させながら前記乾燥汚泥を軸方向に移動させて、その移動の過程で前記乾燥汚泥を炭化処理により炭化させる炭化炉であって、前記レトルトとして第１のレトルトと、該第１のレトルトの汚泥搬送方向下流側に位置しセラミックス材料を含んで構成された第２のレトルトとを備えた炭化炉と、
   所定の目開きを有する篩を備え前記炭化炉から排出された炭化物をその粒径に応じて篩分けする篩分け装置と、
   を備えていることを特徴とする炭化処理設備。
5. 前記炭化物にリグニンを添加する薬剤添加装置と、
   前記リグニンを添加した炭化物を金型に形成された貫通孔から押し出し切断してペレットに成形するペレット成形装置と、
   を前記篩分け装置よりも炭化物搬送方向の下流側に備えていることを特徴とする請求項４に記載の炭化処理設備。

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