JP3577223B2

JP3577223B2 - Activated carbon production method using sludge

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Publication number: JP3577223B2
Application number: JP24947898A
Authority: JP
Inventors: 正季五井; 猛志辻; 辰夫武智; 寧星野; 俊明局
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP2000072427A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、屎尿および食品工場配水処理等の水処理プロセスで発生する各種有機性汚泥から活性炭を製造する汚泥による活性炭製造方法に関し、詳しくは有機性汚泥から脱臭もしくは水処理用活性炭として利用可能な成形活性炭を製造することができる汚泥による活性炭製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水処理プロセスで発生する各種汚泥の処理技術としては、濃縮、脱水、乾燥、焼却、溶融等の技術が確立されており、これらの技術を適宜に組み合わせて処理することにより、各種汚泥を高度に減量化するという処理が実施されている。一例として、下水汚泥の場合について記すと、平成４年度の下水汚泥の発生量は汚泥濃度０．５〜１％のスラリー状で年間約３億トンも発生するが、最終処分量（有効利用も含む）は２３６万ｍ^３と減量化率は非常に高い。
【０００３】
これに比べて汚泥の再資源化技術としては、消化によるエネルギー回収、コンポス化による緑農地への利用、或いは焼却灰の建築資材への利用などに関する技術が一部実施されているものの、最終処分形態に占める有効利用率は他の産業廃棄物に比べて非常に低く、技術的に立ち後れており、汚泥の再資源化技術の開発が急がれるところである。下水汚泥の場合を例にして記すと、平成５年度の最終処分形態の内訳を発生固形物量基準で見た場合、緑農地および建築資材などへの有効利用率はわずか２３．４％であり、大半は埋め立て処分されている。近年、環境への負荷の少ない環境消費型社会を構築するための取り組みが急務となりつつあり、産業廃棄物の約４５％を占める汚泥を再資源化して有効利用するための技術を開発することは非常に重要な課題となっている。
【０００４】
このような背景に基づいて、近年、汚泥有効利用に関する様々な開発が試みられている。その一つとして、下水処理、屎尿処理および産業排水処理等の水処理プロセスで発生する有機性汚泥を炭化或いは炭化・賦活し、吸着剤を得る方法が着目されており、数々の技術が開示されている。例えば、従来技術としては、▲１▼特開平８−４０７１３号公報、▲２▼特開平７−２４２４０８号公報、▲３▼特開平７−２４２４０７号公報、▲４▼特開平６−６４９１２号公報が挙げられる。以下、従来技術▲１▼〜▲４▼の概略を説明する。
【０００５】
従来技術▲１▼は、発泡剤兼賦活剤としてアルカリ金属珪酸塩を加えた下水汚泥を炭化した後、酸で無機物を抽出し、引き続いて水酸化ナトリウムを賦活剤として使用して賦活処理することにより、活性炭を製造する製造方法である。
【０００６】
従来技術▲２▼は、水処理に伴って得られる汚泥を脱水した脱水汚泥を造粒乾燥して、水分が１０重量％以下の成形乾燥汚泥とし、この成形乾燥汚泥を加熱温度５００〜１０００℃で炭化した後、加熱温度を７００〜１２００℃にして、水蒸気を汚泥炭１Ｋｇ当たり、１０〜４０ｇ／分で吹き込み、汚泥炭の表面を改質し活性化する賦活化工程を行い、水処理汚泥から活性炭を製造する。
【０００７】
従来技術▲３▼は、汚泥を脱水乾燥して、得られた乾燥汚泥を５００〜７５０℃で炭化処理し、次いで５００〜７５０℃において水酸化アルカリ（ＫＯＨまたはＮａＯＨ）での賦活化処理と３０〜３６％ＨＣｌでの沸騰点における賦活化処理で汚泥中に含まれる珪素成分と重金属成分を除去することで、高吸着性の活性炭を製造する方法である。
【０００８】
従来技術▲４▼は、含水率６０〜９０％まで脱水処理された含水汚泥を原料として、空気を遮断した不活性雰囲気状態で４５０〜７５０℃の温度で加熱し、炭化および賦活化処理することにより、活性炭の製造方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の活性炭の製造方法は、充分な機械的強度を有していないために、脱臭や水処理などへ利用するために必ずしも適したものではなかった。すなわち、下水処理場などで発生する臭気含有ガスを除去する目的で使用される活性炭脱臭塔は、各層厚２０〜４０ｃｍ程度の活性炭充填層を数段積み重ねた構造のものである。活性炭脱臭塔で利用できる活性炭は、脱臭塔への充填作業で破砕しない程度の機械的強度を有することが必要であり、また、臭気含有ガス吸引用ブロワーの動力費が嵩まないように、４〜８メッシュ程度の比較的大きな粒径で、かつ粒度分布の狭いものであって、好ましくは、成型炭などのように製造工程で粒子径を揃えたものが必要である。
【００１０】
さらに、排水中の色度やＣＯＤ成分を除去する目的で、通常、水処理で使用される流動床方式あるいは固定床方式の活性炭吸着池に充填することを想定した場合、流動床方式においては通水時に絶えず、固定床方式においては逆洗浄時に、水流による攪拌作用によって活性炭の粒子同志が激しく衝突し合って摩擦するために、水処理用の活性炭は脱臭用の活性炭以上に高い機械的強度が必要とされている。しかし、従来技術▲１▼〜▲４▼の活性炭製造方法によって、製造した活性炭は、機械的強度が低く、摩耗が激しいという問題があり、改善の余地があった。
【００１１】
また、従来技術▲１▼，▲３▼の活性炭製造方法では、賦活化工程において、水酸化アルカリまたは水酸化アルカリと塩酸を使用しており、高温での耐アルカリ性もしくは耐酸性を有する賦活化設備が賦活化炉本体のみならず排ガス処理設備も含めて必要となり、設備費が嵩むとともに、設備の耐用年数が通常の機械設備と比較して非常に短いといった問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、水処理用に利用可能な機械的強度を有し、吸着能、粒度を有する活性炭であって、汚泥から活性炭を製造する汚泥による活性炭製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成したものであり、請求項１の発明は、水処理プロセスで発生する汚泥を脱水処理し、得られた脱水汚泥を含水率０〜１５％まで乾燥した後、この乾燥汚泥を１６メッシュ篩全通となるまで、破砕して乾燥汚泥粒子とする乾燥・破砕工程と、
前記乾燥・破砕工程による乾燥汚泥粒子を加圧成形し成形汚泥とするか、もしくは前記乾燥汚泥粒子に水を加えながら混練して、２０〜６０％の含水率となるように調整した混練汚泥を射出成形して、成型汚泥とする成形工程と、
前記成形工程で成形した成形汚泥を加熱温度４００〜８００℃で炭化汚泥とする炭化工程と、
前記炭化工程による炭化汚泥を加熱温度７００〜９００℃で加熱し、水蒸気分率２０〜８０％で水蒸気賦活処理して、成形活性炭とする賦活化処理工程とによって、汚泥から活性炭を製造方法することを特徴とする汚泥による活性炭製造方法である。
【００１４】
請求項１の発明では、脱水汚泥として、下水、屎尿および食品工場排水処理等の水処理プロセスで、排水に対して沈殿、ろ過、遠心分離等の固液分離処理を行った際に得られる汚泥、および嫌気性または好気性雰囲気で処理を行う生物学的処理に伴って発生する余剰汚泥を、ベルトプレス、遠心脱水、あるいはフィルタープレスなどにより、脱水処理して選べられる汚泥である。
【００１５】
前記乾燥・破砕工程では、このような脱水汚泥を含水率０〜１５％まで乾燥した後、１６メッシュ篩全通となるまで破砕し、好ましくは３２〜１００メッシュ篩全通まで破砕することが重要である。乾燥汚泥の粒子は、次の成型工程で得られる成型物の機械強度に大きく影響し、高い機械的強度を得るためには、乾燥汚泥粒子の粒子径をできるだけ小さくする必要がある。この乾燥には熱風乾燥機などを用いることができる。
【００１６】
前記成型工程では、乾燥汚泥粒子を加圧成形する場合には、通常の加圧成型機、例えば、ロール表面に成型物の母型が刻まれている２個の回転するローラの間で、原料を加圧成型するブリケッティングマシン等を用いることができる。また、乾燥汚泥粒子を射出成形する場合にも、通常の射出成形機を用いることができる。また、乾燥汚泥粒子を射出成形する場合にも、通常の射出成形機を用いることができるが、射出成形機によって、必要とされる原料の粘性が異なるため、乾燥汚泥粒子に水を加えて必要な粘性が得られるまで含水率を調整しながら混練する必要がある。混練は、ニーダ式あるいはロール式混練機などで行う。射出成形により得られた成型汚泥は、乾燥させて機械的強度を増しておくことが望ましい。乾燥は、自然乾燥でもよく、あるいは熱風乾燥機を用いて行ってもよい。成型汚泥の含水率が低いことは、次の炭化工程において熱回収を行う際にも有利となる。
【００１７】
前記炭化工程では、必要により窒素等の不活性ガスを吹き込んで、ロータリキルン型炉、流動炉もしくは縦形多段炉などを用いて、４００〜８００℃、好ましくは、４５０〜６００℃で処理することによって炭化させることができる。４００℃未満では、炭化工程の目的である低沸点有機物の脱着、熱分解生成物の脱離および重縮合などの反応の進行が不十分で、最終的賦活化処理して得られる活性炭も吸着効果の小さなものとなってしまう。また、８００℃を越えると、賦活化処理して得られる活性炭の吸着性能は向上せず、活性炭の製造歩留まりが低下してしまう。炭化に要する時間は、成型汚泥の大きさにもよるが、６０分から１５０分程度が好ましい。
【００１８】
前記賦活化工程では、炉内の水蒸気分率が２０〜８０％となるように水蒸気を吹き込んで、炭化と同様にロータリキルン型炉などを用いて、賦活化温度を、７００〜９００℃で処理し、好ましくは、７５０〜８５０℃で処理する。賦活化温度が７００℃未満では、酸化反応が不十分で活性炭の細孔構造が充分発達しないため、得られる活性炭の吸着効果が低減して、９００℃を越えると、酸化反応が過度となり活性炭の細孔の一部が減少してしまう。賦活化に要する時間は、炭化汚泥の大きさにもよるが６０分から１２０分程度が好ましい。また、水蒸気を吹き込む際に必要に応じて、キャリヤーガスとして窒素等の不活性ガスや空気あるいは炭酸ガス等を用いても良い。
【００１９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の汚泥による活性炭製造方法において、前記乾燥汚泥粒子に１６メッシュ篩全通まで破砕したピッチを、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して１〜４０重量部の範囲となるように添加混合した後、その混合物を加圧成形し成形汚泥とするか、もしくは前記乾燥汚泥粒子に、１６メッシュ篩全通まで破砕したピッチを乾燥汚泥粒子１００重量部に対して１〜４０重量部の範囲となるように添加混合し、この混合物に水を加えながら混練して２０〜６０％の含水率となるように調整した混練汚泥とし、該混練汚泥を射出成形し成形汚泥とする成形工程を含むことを特徴とする汚泥による活性炭製造方法である。
【００２０】
請求項２の発明において、ピッチとは石炭、木材その他の有機物の乾留によって得られるタールを蒸留して得られる黒色の炭素質固形残留物であり、軟化温度により、軟ピッチ、低軟化ピッチ、固形ピッチ、特殊ピッチ（高軟化ピッチ）に分類される。これらのピッチの内、何れのピッチをも用いることができるが、軟化温度が５０〜１００℃程度の低軟化ピッチ、もしくは軟化温度が９０〜１２０℃程度の固形ピッチが、取り扱いも容易で好ましい。このようなピッチを、１６メッシュ篩全通となるまで、好ましくは３２メッシュ〜１００メッシュ篩全通まで破砕することが重要である。このようにピッチの粒度を小さくして汚泥粒度とピッチとを均一に混合することにより、ピッチの粒度を小さくして汚泥粒子とピッチとを均一に混合することにより、ピッチのバインダーとしての効果を発揮させることができる。また、ピッチの添加量は、製造した活性炭を脱臭に用いるのか、水処理に用いるのかにより必要とされる機械的強度が異なるため、用途に応じて適宜決定すれば良く、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して１〜４０重量部の範囲、好ましくは、５〜３０重量部の範囲とする。
【００２１】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の汚泥による活性炭製造方法において、前記乾燥汚泥粒子に１６メッシュ篩全通まで破砕した大鋸屑、雪花菜、コーヒー滓の内何れか一種或いは二種類以上のものを任意の比率に混合したものを、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して０〜６０重量部の範囲となるように添加混合した後、この混合物を加圧成形して成形汚泥とするか、もしくは前記乾燥汚泥粒子に１６メッシュ篩全通まで破砕した大鋸屑、雪花菜、コーヒー滓の内、何れか一種或いは二種類以上のものを任意の比率に混合したものを、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して１〜６０重力部の範囲となるように添加混合し、これに水を加えながら混練して２０〜６０％の含水率となるように調整して混練汚泥とし、該混練汚泥を射出成形して成形汚泥とする成形工程を含むことを特徴とする汚泥による活性炭製造方法である。
【００２２】
請求項３の発明において、大鋸屑、雪花菜およびコーヒー滓は木材製造工場や食品工場などから排出される産業廃棄物である。このような大鋸屑、雪花菜、コーヒー滓の内何れか一種類を、あるいは、二種類以上を任意の比率に混合したものを副資材として乾燥汚泥粒子に添加する際、これらの副資材を１６メッシュ篩全通となるまで破砕し、好ましくは３２メッシュ〜１００メッシュ篩全通まで破砕することが重要である。このように副資材の粒子径は、汚泥粒子の粒子径と同様に、次の成型工程で得られる成型物の機械的強度に大きく影響し、高い機械的強度を得るためには乾燥汚泥粒子１００重量部に対して０〜６０重量部の範囲となるように添加混合することにより、最終的に得られる活性炭の固定炭素量を増大させて吸着効果を高めることができる。また、本発明において副資材に雪花菜を用いて製造した活性炭は、汚泥のみから製造した活性炭より高い機械強度が得られるため、雪花菜をピッチの代わりにバインダーとして使用することもできる。さらに、本発明で用いる副資材は、何れも現在無償あるいは低廉な価格で入手できる産業廃棄物であり、副資材を添加することによる製造コストの増加分はごく僅かである。
【００２３】
また、請求項４の発明は、請求項１，２，または３に記載の汚泥による活性炭製造方法において、前記炭化工程における加熱時間が６０〜１５０分であることを特徴とする汚泥による活性炭製造方法である。
この発明では、形成汚泥の含水量や汚泥の成分に応じて、加熱時間が調整することで、活性炭を製造するための最適な炭化状態とする。
【００２４】
また、請求項５の発明は、請求項１，２，または３に記載の汚泥による活性炭製造方法において、前記賦活化処理工程における加熱時間が６０〜１２０分であることを特徴とする汚泥による活性炭製造方法である。
この発明では、形成汚泥の含水量や汚泥の成分や炭化状態に応じて賦活処理工程における加熱時間を調整して、最適な賦活条件を設定し、所望の特性を有する活性炭とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚泥による活性炭製造方法の実施の形態について説明する。先ず、図１を参照して、本発明に係る汚泥による活性炭製造方法か適用されている下水処理設備について説明する。図１の下水処理設備に適用された活性炭製造設備の概略図を参照して説明する。図１において、下水は、下水中の土砂や細かい粒子を沈殿させるための最初沈殿池１と、下水中の有機性汚濁物質を嫌気性または好気性雰囲気で微生物によって生物学的に処理する生物処理槽２と、微生物汚泥を沈殿させて処理水を得るための最終沈殿池３とを備え、最初沈殿池１で発生した汚泥は、重力濃縮槽４で濃縮され、最終沈殿池３で発生した汚泥は、遠心濃縮機５に送られる。これらの固液分離処理の後、汚泥は消化槽６に送られる。消化槽６からの消化汚泥は、ベルトプレス式、遠心、あるいはフィルタープレス式等の脱水機７で脱水されて脱水汚泥（脱水ケーキ）となり、脱水ケーキは、乾燥・破砕機８に送られる。乾燥・破砕機８では、所定の含水率の乾燥ケーキが作られ、所定の粒子の乾燥汚泥とする。
【００２６】
乾燥汚泥は、破砕工程の後、加圧成形機９に送られ、ロータリキルン型炉１０に投入されて炭化処理・賦活処理されて活性炭が製造される。この製造過程では、ロール式混練機等を用いた混練工程を加えて、破砕された乾燥汚泥に、バインダーを混入してもよい。その詳細の製造条件等については、以下の実施形態１〜８で説明する。なお、射出成形機としては、ギヤ式射出成形機等が用いられている。この製造工程で得られた活性炭は、脱臭用活性炭として脱臭設備１１で利用されるとともに、水処理用活性炭として利用される。なお、本発明に係る汚泥による活性炭製造方法は、下水処理以外に、屎尿および食品工場排水処理等の水処理プロセスにおいても同様に、本発明に係る汚泥による活性炭製造方法によって、これらの処理設備から排出される汚泥を浄水場で利用可能な脱臭用活性炭と水処理用活性炭として利用可能な活性炭を製造することができる活性炭製造方法である。
【００２７】
（実施形態１）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態１について説明する。本実施形態の汚泥による活性炭製造方法では、その材料として、下水または排水を沈殿、ろ過、遠心分離等の固液分離処理を行った際に得られる汚泥、および嫌気性または好気性雰囲気で処理を行う生物学的処理に伴って発生する余剰汚泥が用いられる。これらの濃縮水処理して得られる汚泥は、主に活性汚泥処理設備から発生した有機性汚泥であり、この汚泥を、ベルトプレス式脱水機、遠心脱水機、あるいはフィルタープレス式脱水機などの脱水機によって、脱水して得られる脱水汚泥（脱水ケーキ）を対象とし、この脱水ケーキから活性炭を製造するものである。
【００２８】
実施形態１では、固液分離処理を行った汚泥をベルトプレス脱水して脱水ケーキを作る。脱水ケーキは、乾燥・破砕機に投入され、何れも熱風乾燥機で含水率５％以下に乾燥させた後、破砕機で１６メッシュ篩全通となるまで破砕する。その後、ブリケッティングマシン等の加圧成形機によって、破砕された乾燥ケーキを加圧形成して短径３ｍｍ、長径約５ｍｍ、長さ約７ｍｍのアーモンド状成形汚泥とする。この成形汚泥を、ロータリキルン型炉に投入して、活性炭が製造される。ロータリキルン型炉による炭化・賦活化処理工程での製造条件は、下記の表１に示した通りである。ロータリキルン型炉を用いて、炭化および賦活化処理して活性炭を得る。炭化および賦活化処理について、表１を参照して説明すると、炉内温度を５５０℃として炭化処理した後、炉内温度を８００℃として、水蒸気を炉内に吹き込み、賦活処理を行う。このようにして得られる活性炭は、脱臭に最適なサイズである４〜８メッシュであり、しかも脱臭塔への充填が可能な機械的強度を有する活性炭を得ることができる。
【００２９】
（実施形態２）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１と同様に固液分離処理された汚泥が用いられ、ベルトプレス脱水して脱水ケーキを得る。脱水ケーキは、熱風乾燥機で含水率５％以下に乾燥後、破砕機で１６メッシュ篩全通となるまで破砕した後、ブリケッティングマシンを用いて加圧形成して、短径３ｍｍ、長径約５ｍｍ、長さ約７ｍｍのアーモンド状成形汚泥とする。この加圧成形前には、乾燥汚泥粒子が１００重量部に対して８重量部の固形ピッチを乾燥汚泥粒子に添加混合する。この固形ピッチは、例えば３２メッシュ篩全通、軟化温度が約１１０℃のものである。このように固形ピッチを混合した成形汚泥を、ロータリキルン型の炉を用いて、下記の表１の製造条件で炭化および賦活化処理して活性炭を得る。この製造方法によれば、脱臭に最適なサイズである４〜８メッシュで、しかも脱臭塔への充填が可能な機械的強度を有する。
【００３０】
（実施形態３）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１と同様に固液分離処理された汚泥が用いられ、ベルトプレス脱水して脱水ケーキを得る。脱水ケーキは、何れも熱風乾燥機で含水率５％以下に乾燥後、破砕機で１６メッシュ篩全通となるまで破砕した後、含水率が２０％程度となるように水を加えながらニーダ式やロール式混練機を用いて混練した後、ギヤ式射出成形機を用いて射出成形して、径約３．５ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状成形汚泥を得る。この成形汚泥をロータリキルン型の炉を用いて下記の表１の条件で、炭化および賦活化処理して活性炭を得る。この製造方法によれば、脱臭に最適なサイズである４〜８メッシュで、しかも脱臭塔への充填が可能な機械的強度を有する。
【００３１】
（実施形態４）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１と同様に固液分離処理された汚泥が用いられ、ベルトプレス脱水して得られる脱水ケーキである。脱水ケーキは、熱風乾燥機で含水率５％以下に乾燥後、破砕機で１６メッシュ篩全通となるまで破砕した後、含水率が２０％程度となるように水を加えながらニーダ式やロール式混練機を用いて混練する。混練汚泥をギヤ式射出成形機を用いて射出成形して径約３．５ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状形成汚泥を得る。この射出成形前に、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して８重量部の固形ピッチ（３２メッシュ篩全通、軟化汚泥粒子約１１０℃）を添加混合する。このように固形ピッチを添加混合した成形汚泥をロータリキルン型炉を用いて下記の表１の製造条件で、炭化および賦活化処理して活性炭を得る。この製造方法によれば、この活性炭は、脱臭に最適なサイズである４〜８メッシュで、しかも脱臭塔への充填が可能な機械的強度を有する。
【００３２】
【表１】

【００３３】
（実施形態５〜７）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態５〜７について説明する。
実施形態５〜７の汚泥による活性炭製造方法では、製造設備として、実施形態１〜４で用いた製造設備が用いられる。これらの実施形態では、実施形態１と同様に固液分離処理された汚泥が用いられ、ベルトプレス脱水して得られる脱水ケーキが利用される。脱水ケーキは、熱風乾燥機で含水率５％以下に乾燥後、破砕機で１６メッシュ篩全通となるまで破砕する。脱水ケーキの破砕方法およびその製造条件は実施形態１と同様である。実施形態１と同様な製造方法で乾燥・破砕工程を経た後、実施形態５〜７では、加圧成形前に、破砕された粉末乾燥汚泥に、バインダーの副資材とし、３２メッシュ篩全通の粒子であって、軟化温度が１１０℃のピッチとともに、大鋸屑、雪花菜、コーヒー滓の何れかが混合される。これらの副資材は、乾燥後、１６メッシュ篩全通となるまで破砕したものが用いられる。副資材は、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して約５０重量部の割合で添加混合される。その後、これを加圧成形して、短径約３ｍｍ、長径約５ｍｍ、長さ約７ｍｍのアーモンド状成形汚泥とする。その後、この成形汚泥を、炭化・賦活化処理工程を経て、活性炭が製造されている。炭化・賦活化処理工程は、成形汚泥をロータリキルン型炉を用いて下記の表２に示した製造条件で、炭化および賦活化処理を行う。炭化および賦活化処理工程について、副資材として、大鋸屑を混入した実施形態５を参照して説明すると、ロータリキルン型炉内に投入された成形汚泥は、炉内温度を６００℃として炭化し、賦活温度を８００℃にして、水蒸気分率が４５％となるように、水蒸気を炉内に吹き込んで、賦活化処理して活性炭を製造する。この製造方法による活性炭は、脱臭に用いられるのに最適なサイズである４〜８メッシュの活性炭であって、水処理用活性炭と脱臭塔への充填が可能な機械的強度を有する活性炭を得ることができる。
【００３４】
【表２】

【００３５】
（実施形態８）
本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態８について説明する。実施形態８の汚泥による活性炭製造方法では、水処理用の活性炭に好適な汚泥から製造される活性炭について説明する。水処理用活性炭は、排水中の色度およびＣＯＤ成分を除去するための活性炭であり、機械強度が要求される。この活性炭の製造に用いた設備は、実施形態４と同様のものであり、脱水ケーキの破砕方法および条件、バインダーとして用いたピッチおよびピッチの添加の方法、その他製造に係る諸条件も実施形態４と同様である。ただし、ピッチの添加量を乾燥後、１６メッシュ篩全通となるまで破砕したものを、加圧成形前にピッチとともに乾燥汚泥粒子１００重量部に対して約５０重量部の割合で添加混合した後、これらを加圧成形し、短径約３ｍｍ、長径約５ｍｍ、長さ約７ｍｍのアーモンド状成型汚泥を得た。この成形汚泥をロータリキルン型炉を用いて、下記の表３の製造条件で炭化および賦活化処理をし、粒径が１０〜１６メッシュの水処理に最適なサイズの活性炭を製造した。本実施形態によれば、活性炭接触池で安定した運転を可能とするために必要とされる機械的強度を有する活性炭を得ることができた。
【００３６】
【表３】

【００３７】
なお、上記実施形態において、乾燥ケーキは破砕されて粉末乾燥汚泥とし、１６メッシュであっても可能であるが、粒子が細かい程効果的であり、好ましくは、３２〜１００メッシュの場合が活性炭の機械強度として良好な特性が得られる。また、副資材を添加する場合には、大鋸屑、雪花菜、コーヒー滓の何れか一種か、何れか二種以上を混合したものを用いればよいてもよい。無論、副資材として古紙等を混入させてもよい。
また、乾燥汚泥粒子を混練する際に、含水率は２０％を基準とするが、混練機の種類に応じて、水の含有量を２０〜６０％まで範囲で実施することが可能である。
【００３８】
また、成形汚泥の炭化温度は、形成汚泥の含有量等を考慮して、６００±２００℃の範囲内に設定し、賦活処理における炉内温度は、８００±１００℃の範囲内に設定する。炭化に要する時間は、成型汚泥の大きさにもよるが、６０分から１５０分程度が好ましい。賦活処理における水蒸気量は、２０〜８０％まで許容され、賦活処理時間は、６０〜１２０分程度が好ましい。また、賦活処理の際には、炉内に、キャリヤーガスとして、窒素等の不活性ガスや空気あるいは炭酸ガスを供給する。
また、ピッチは、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して、１〜４０重量部を混合してもよい。副資材を添加する場合には、乾燥汚泥粒子１００重量部に対して、１〜６０重量部の範囲で設定してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
上記記載のように、本発明の汚泥による活性炭製造方法によれば、従来の汚泥からの活性炭製造方法による活性炭に比べて機械的強度が優れており、下水処理場などの水処理場内で脱臭用活性炭あるいは水処理用活性炭として利用することができる利点がある。
【００４０】
また、本発明では、副資材を添加しない場合でも、脱臭用活性炭および水処理用活性炭として充分効果的であるが、ヨウ素吸着量が市販品活性炭の１２〜２０％程度である。これは、含有する固定炭素量が市販活性炭に比べて小さく、灰分が多いためであるが、廃棄物である副資材を含有する活性炭では、固定炭素量当たりのヨウ素吸着量で比較すると市販品の活性炭の６０〜９０％程度となり、廃棄焼却処分される副資材を利用して、汚泥からヨウ素吸着量が有効であって、脱臭用活性炭および水処理用活性炭としてより高い吸着性能を有する活性炭を製造することができる利点がある。すなわち、本発明の汚泥による活性炭製造方法によれば、原料に廃棄物である有機性汚泥を使用して、低廉に活性炭を製造できる利点があり、廃棄物の再資源化の観点からも、循環消費型社会の構築に貢献することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥による活性炭製造方法の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１最初沈殿池
２生物処理槽
３最終沈殿池
４重力濃縮槽
６消化槽
７脱水機
８乾燥・破砕機
９加圧成形機
１０ロータリキルン型炉
１１脱臭設備[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing activated carbon from sludge that produces activated carbon from various organic sludges generated in water treatment processes such as sewage, human waste and water distribution treatment in food factories, and more particularly, to use as activated carbon for deodorizing or treating water from organic sludge. The present invention relates to a method for producing activated carbon using sludge capable of producing a molded activated carbon.
[0002]
[Prior art]
As technologies for treating various types of sludge generated in the water treatment process, technologies such as concentration, dehydration, drying, incineration, and melting have been established, and by appropriately combining these technologies, various types of sludge can be advanced. A process of reducing the weight has been implemented. As an example, in the case of sewage sludge, the amount of sewage sludge generated in fiscal 1994 is about 300 million tons per year in the form of a slurry with a sludge concentration of 0.5 to 1%. 2.36 million m ³ And the weight loss rate is very high.
[0003]
On the other hand, as for sludge recycling technology, technologies related to energy recovery by digestion, utilization to green farmland by composting, or utilization of incinerated ash for building materials are partially implemented, but final disposal The effective utilization rate in the form is very low compared to other industrial wastes, and it is technically lagging behind, and the development of sludge recycling technology is urgent. Taking the case of sewage sludge as an example, looking at the breakdown of the final disposal form in 1993 based on the amount of generated solids, the effective utilization rate for green agricultural lands and building materials is only 23.4%. Most are landfilled. In recent years, there has been an urgent need to build an environmentally consuming society with less impact on the environment. To develop technology for recycling and effectively utilizing sludge, which accounts for about 45% of industrial waste, It is a very important issue.
[0004]
Based on such a background, various developments regarding sludge effective utilization have been attempted in recent years. As one of them, a method of carbonizing or activating organic sludge generated in a water treatment process such as sewage treatment, human waste treatment and industrial wastewater treatment to obtain an adsorbent has attracted attention, and various techniques have been disclosed. ing. For example, as prior art, (1) JP-A-8-40713, (2) JP-A-7-242408, (3) JP-A-7-242407, and (4) JP-A-6-64912. Is mentioned. The outline of the prior arts (1) to (4) will be described below.
[0005]
The prior art (1) involves carbonizing sewage sludge to which an alkali metal silicate has been added as a blowing agent and activator, extracting inorganic substances with an acid, and subsequently performing activation treatment using sodium hydroxide as an activator. Is a production method for producing activated carbon.
[0006]
In the prior art (2), dewatered sludge obtained by dewatering the sludge obtained by water treatment is granulated and dried to form molded dry sludge having a moisture content of 10% by weight or less. After heating at 700 to 1200 ° C., steam is blown at 10 to 40 g / min per 1 kg of sludge coal to perform an activation step of modifying and activating the surface of the sludge coal, and performing water treatment sludge. From activated carbon.
[0007]
The prior art (3) is that the sludge is dehydrated and dried, and the obtained dried sludge is carbonized at 500 to 750 ° C, and then activated at 500 to 750 ° C with an alkali hydroxide (KOH or NaOH). This is a method for producing highly adsorbed activated carbon by removing silicon components and heavy metal components contained in sludge by an activation treatment at a boiling point of up to 36% HCl.
[0008]
The prior art (4) is to perform a carbonization and activation treatment by using a water-containing sludge dehydrated to a water content of 60 to 90% as a raw material at a temperature of 450 to 750 ° C. in an inert atmosphere in which air is shut off. Is a method for producing activated carbon.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method for producing activated carbon is not necessarily suitable for use in deodorization, water treatment, and the like, because it does not have sufficient mechanical strength. That is, the activated carbon deodorizing tower used for the purpose of removing the odor-containing gas generated in a sewage treatment plant or the like has a structure in which several activated carbon packed beds having a thickness of about 20 to 40 cm are stacked. Activated carbon that can be used in the activated carbon deodorization tower must have mechanical strength that does not cause crushing during the filling operation of the deodorization tower. It is necessary to use a material having a relatively large particle size of about 8 mesh and a narrow particle size distribution, and preferably having a uniform particle size in the manufacturing process, such as molded charcoal.
[0010]
Furthermore, in order to remove the chromaticity and COD components in the wastewater, if it is assumed that the activated carbon adsorption pond of the fluidized bed type or the fixed bed type usually used for water treatment is filled, the fluidized bed type is usually used. Activated carbon for water treatment has a higher mechanical strength than activated carbon for deodorization because the particles of activated carbon violently collide and rub against each other due to the stirring action of the water flow during backwashing in the fixed bed method. is needed. However, the activated carbon produced by the activated carbon production methods of the prior arts (1) to (4) has a problem that mechanical strength is low and abrasion is severe, and there is room for improvement.
[0011]
In addition, in the activated carbon production methods of the prior arts (1) and (3), the activation step uses an alkali hydroxide or an alkali hydroxide and hydrochloric acid, and is an activation facility having alkali resistance or acid resistance at high temperatures. However, not only the activation furnace itself but also the exhaust gas treatment equipment is required, which increases the equipment cost and has a problem that the service life of the equipment is very short as compared with ordinary mechanical equipment.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, has activated carbon having mechanical strength usable for water treatment, adsorption capacity and particle size, and a method for producing activated carbon by sludge for producing activated carbon from sludge The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has achieved the above object, and the invention of claim 1 is to dewater sludge generated in a water treatment process, and to dry the obtained dehydrated sludge to a water content of 0 to 15%. A drying and crushing step of crushing the dried sludge into dry sludge particles until it passes through a 16-mesh sieve;
The dried sludge particles obtained by the drying / crushing step are pressure-formed to form molded sludge, or kneaded sludge adjusted to have a water content of 20 to 60% by kneading while adding water to the dried sludge particles. Injection molding to form molding sludge,
A carbonization step of forming the molded sludge formed in the molding step at a heating temperature of 400 to 800 ° C. to form carbonized sludge;
A method for producing activated carbon from sludge by heating the carbonized sludge from the carbonization step at a heating temperature of 700 to 900 ° C. and performing a steam activation treatment at a steam fraction of 20 to 80% to form a shaped activated carbon. This is a method for producing activated carbon using sludge.
[0014]
According to the first aspect of the present invention, sludge obtained by subjecting wastewater to solid-liquid separation such as sedimentation, filtration, and centrifugation in a water treatment process such as sewage, human waste, and wastewater treatment for food factories is used as dewatered sludge. And sludge that can be selected by subjecting excess sludge generated by biological treatment in an anaerobic or aerobic atmosphere to dehydration treatment by a belt press, centrifugal dehydration, or filter press.
[0015]
In the drying / crushing step, it is important that the dewatered sludge is dried to a moisture content of 0 to 15%, and then crushed until it passes through a 16-mesh sieve, and preferably crushed until it reaches a 32-100 mesh sieve. It is. Dry sludge particles greatly affect the mechanical strength of a molded product obtained in the next molding step, and in order to obtain high mechanical strength, it is necessary to reduce the particle size of the dry sludge particles as much as possible. For this drying, a hot air dryer or the like can be used.
[0016]
In the molding step, when the dry sludge particles are subjected to pressure molding, an ordinary pressure molding machine, for example, a raw material is placed between two rotating rollers having a mold formed on a roll surface. Can be used. Also, when injection molding dry sludge particles, an ordinary injection molding machine can be used. Also, when injection molding dry sludge particles, a normal injection molding machine can be used, but since the viscosity of the required raw material differs depending on the injection molding machine, it is necessary to add water to the dry sludge particles. It is necessary to knead while adjusting the water content until a high viscosity is obtained. The kneading is performed by a kneader type or a roll type kneader. It is desirable that the molded sludge obtained by injection molding be dried to increase its mechanical strength. Drying may be natural drying or may be performed using a hot air dryer. The low moisture content of the formed sludge is also advantageous when performing heat recovery in the next carbonization step.
[0017]
In the carbonization step, if necessary, by blowing an inert gas such as nitrogen, using a rotary kiln type furnace, a fluidized-bed furnace or a vertical multi-stage furnace or the like, by treating at 400 to 800 ° C, preferably 450 to 600 ° C. It can be carbonized. If the temperature is lower than 400 ° C., the progress of reactions such as desorption of low-boiling organic substances, desorption of pyrolysis products, and polycondensation, which are the objectives of the carbonization step, is insufficient. Will be small. On the other hand, when the temperature exceeds 800 ° C., the adsorption performance of activated carbon obtained by the activation treatment is not improved, and the production yield of activated carbon is reduced. The time required for carbonization depends on the size of the formed sludge, but is preferably about 60 to 150 minutes.
[0018]
In the activation step, steam is blown so that the steam fraction in the furnace is 20 to 80%, and the activation temperature is set to 700 to 900 ° C. using a rotary kiln-type furnace or the like as in the case of carbonization. And preferably at 750-850 ° C. If the activation temperature is lower than 700 ° C., the oxidation reaction is insufficient and the pore structure of the activated carbon is not sufficiently developed, so that the adsorption effect of the obtained activated carbon is reduced. Some of the pores are reduced. The time required for activation depends on the size of the carbonized sludge, but is preferably about 60 to 120 minutes. In addition, an inert gas such as nitrogen, air, carbon dioxide gas, or the like may be used as a carrier gas when blowing steam.
[0019]
Further, the invention of claim 2 is the method for producing activated carbon using sludge according to claim 1, wherein the pitch obtained by crushing the dried sludge particles through a 16-mesh sieve is 1 to 40 parts by weight per 100 parts by weight of the dried sludge particles. After adding and mixing so as to be in the range of parts by weight, the mixture is subjected to pressure molding to form molded sludge, or the dried sludge particles are crushed up to 16 mesh sieve through a pitch to 100 parts by weight of dried sludge particles. The mixture was kneaded while adding water so as to be in a range of 1 to 40 parts by weight, and kneaded while adding water to the mixture to obtain a kneaded sludge adjusted to have a water content of 20 to 60%. A method for producing activated carbon using sludge, comprising a forming step of forming sludge.
[0020]
In the invention of claim 2, pitch is a black carbonaceous solid residue obtained by distilling tar obtained by dry distillation of coal, wood and other organic substances, and depending on softening temperature, soft pitch, low softened pitch, solid It is classified into pitch and special pitch (high softening pitch). Any of these pitches can be used, but a low softening pitch having a softening temperature of about 50 to 100 ° C. or a solid pitch having a softening temperature of about 90 to 120 ° C. is preferable because of easy handling. It is important that such a pitch is crushed until it passes through a 16-mesh sieve, preferably through a 32-mesh to 100-mesh sieve. By thus reducing the pitch particle size and uniformly mixing the sludge particle size and the pitch, by reducing the pitch particle size and uniformly mixing the sludge particles and the pitch, the effect of the pitch as a binder is obtained. Can be demonstrated. In addition, the amount of pitch to be added may be appropriately determined depending on the application because the required mechanical strength is different depending on whether the produced activated carbon is used for deodorization or for water treatment. To 40 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight.
[0021]
The invention according to claim 3 is the method for producing activated carbon using sludge according to claim 1, wherein one or two or more of sawdust, snowy greens, and coffee grounds obtained by crushing the dried sludge particles up to 16 mesh sieves. Is mixed at an arbitrary ratio, and added and mixed so as to be in a range of 0 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry sludge particles. Or, a mixture of any one or two or more of sawdust, snowy greens, and coffee grounds crushed to the dry sludge particles up to a 16 mesh sieve through 100 mesh parts of dry sludge particles. The mixture is kneaded while adding water so as to be in the range of 1 to 60 gravitational parts, and is kneaded while adding water to adjust the kneaded sludge to have a water content of 20 to 60%. And Activated carbon manufacturing method according to the sludge, characterized in that it comprises a molding step of the molding sludge.
[0022]
In the invention according to claim 3, sawdust, snowy greens, and coffee grounds are industrial wastes discharged from a wood manufacturing factory, a food factory, and the like. When adding any one of such sawdust, snowy cabbage, and coffee grounds, or a mixture of two or more kinds in an arbitrary ratio to dry sludge particles as a sub-material, these sub-materials are screened with a 16 mesh sieve. It is important to pulverize the whole sieve, preferably 32 to 100 mesh sieve. As described above, the particle size of the auxiliary material greatly affects the mechanical strength of the molded product obtained in the next molding step, similarly to the particle size of the sludge particles. By adding and mixing so as to be in the range of 0 to 60 parts by weight with respect to parts by weight, the amount of fixed carbon in the finally obtained activated carbon can be increased to enhance the adsorption effect. Further, in the present invention, activated carbon produced using snow canola as an auxiliary material has higher mechanical strength than activated carbon produced only from sludge, so that snow canola can be used as a binder instead of pitch. Further, the auxiliary materials used in the present invention are all industrial wastes which can be obtained at no cost or at a low price at present, and the increase in the production cost due to the addition of the auxiliary materials is very small.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing activated carbon using sludge according to the first, second, or third aspect, the heating time in the carbonization step is 60 to 150 minutes. It is.
In the present invention, the heating time is adjusted in accordance with the water content of the formed sludge and the components of the sludge, so that the carbonization state is optimal for producing activated carbon.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for producing activated carbon using sludge according to the first, second or third aspect, the heating time in the activation treatment step is 60 to 120 minutes. It is a manufacturing method.
In the present invention, the heating time in the activation treatment step is adjusted in accordance with the water content of the formed sludge, the components of the sludge, and the carbonization state to set the optimum activation conditions to obtain activated carbon having desired characteristics.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for producing activated carbon using sludge according to the present invention will be described. First, a sewage treatment facility to which the method for producing activated carbon by sludge according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. A description will be given with reference to a schematic diagram of an activated carbon production facility applied to the sewage treatment facility in FIG. In FIG. 1, sewage is a first settling tank 1 for sedimentation of sediment and fine particles in the sewage, and a biological treatment for biologically treating organic pollutants in the sewage by microorganisms in an anaerobic or aerobic atmosphere. It comprises a tank 2 and a final sedimentation basin 3 for sedimenting microbial sludge to obtain treated water. Sludge generated in the first sedimentation basin 1 is concentrated in the gravity concentration tank 4 and sludge generated in the final sedimentation basin 3 Is sent to the centrifugal concentrator 5. After these solid-liquid separation treatments, the sludge is sent to the digestion tank 6. The digested sludge from the digestion tank 6 is dehydrated by a dehydrator 7 such as a belt press type, a centrifugal filter or a filter press type to become dehydrated sludge (dehydrated cake). The dehydrated cake is sent to a drying / crushing machine 8. In the drying and crushing machine 8, a dried cake having a predetermined moisture content is produced, and the dried cake is formed into dried sludge having predetermined particles.
[0026]
After the crushing step, the dried sludge is sent to the pressure molding machine 9 and is put into the rotary kiln type furnace 10 where it is carbonized and activated to produce activated carbon. In this production process, a binder may be mixed into the crushed dry sludge by adding a kneading step using a roll-type kneader or the like. Detailed manufacturing conditions and the like will be described in Embodiments 1 to 8 below. Note that a gear-type injection molding machine or the like is used as the injection molding machine. The activated carbon obtained in this manufacturing process is used as deodorizing activated carbon in the deodorizing equipment 11 and is also used as activated carbon for water treatment. In addition, the activated carbon production method using sludge according to the present invention, in addition to sewage treatment, in a water treatment process such as human waste and food factory wastewater treatment, similarly, from the activated carbon production method using sludge according to the present invention, from these treatment facilities This is an activated carbon production method capable of producing activated carbon that can be used as activated carbon for deodorization and activated carbon for water treatment that can use discharged sludge at a water purification plant.
[0027]
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described. In the activated carbon production method using sludge of the present embodiment, as the material, sludge obtained by performing solid-liquid separation treatment such as sedimentation of sewage or drainage, filtration, centrifugation, and treatment in an anaerobic or aerobic atmosphere. Surplus sludge generated by the biological treatment to be performed is used. The sludge obtained by treating these concentrated waters is mainly organic sludge generated from activated sludge treatment equipment, and the sludge is dewatered by a belt press dehydrator, a centrifugal dehydrator, or a filter press dehydrator. The activated carbon is produced from the dewatered sludge (dewatered cake) obtained by dewatering using a dewatering machine.
[0028]
In the first embodiment, the sludge that has been subjected to the solid-liquid separation treatment is subjected to belt press dewatering to produce a dewatered cake. The dehydrated cake is put into a drying / crushing machine, and after being dried by a hot air dryer to a moisture content of 5% or less, the cake is crushed by a crushing machine until the 16-mesh sieve is completely passed. Thereafter, the crushed dried cake is formed under pressure by a press forming machine such as a briquetting machine to obtain almond-shaped formed sludge having a short diameter of 3 mm, a long diameter of about 5 mm and a length of about 7 mm. The formed sludge is put into a rotary kiln type furnace to produce activated carbon. The production conditions in the carbonization and activation treatment step using a rotary kiln type furnace are as shown in Table 1 below. Using a rotary kiln type furnace, carbonization and activation treatment are performed to obtain activated carbon. The carbonization and activation treatment will be described with reference to Table 1. After the carbonization treatment with the furnace temperature set to 550 ° C., steam is blown into the furnace with the furnace temperature set to 800 ° C. to perform the activation treatment. The activated carbon thus obtained is 4 to 8 mesh, which is the optimal size for deodorization, and can obtain activated carbon having mechanical strength enough to be filled in a deodorization tower.
[0029]
(Embodiment 2)
An embodiment of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described. In the present embodiment, sludge subjected to solid-liquid separation treatment as in Embodiment 1 is used, and a dewatered cake is obtained by belt press dewatering. The dehydrated cake is dried to a moisture content of 5% or less by a hot air dryer, crushed by a crusher until the whole of the 16 mesh sieve is passed, and formed under pressure using a briquetting machine to form a short diameter of 3 mm and a long diameter of 3 mm. Almond-shaped molded sludge having a length of about 5 mm and a length of about 7 mm is used. Prior to the pressing, 8 parts by weight of solid pitch is added to and mixed with 100 parts by weight of the dry sludge particles. This solid pitch has a softening temperature of about 110 ° C., for example, through a 32 mesh sieve. The formed sludge mixed with the solid pitch is carbonized and activated using a rotary kiln-type furnace under the production conditions shown in Table 1 below to obtain activated carbon. According to this production method, the size is 4 to 8 mesh, which is the optimal size for deodorization, and has a mechanical strength that can be charged into the deodorization tower.
[0030]
(Embodiment 3)
An embodiment of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described. In the present embodiment, sludge subjected to solid-liquid separation treatment as in Embodiment 1 is used, and a dewatered cake is obtained by belt press dewatering. Each of the dehydrated cakes is dried with a hot air drier to a water content of 5% or less, crushed by a crusher until the whole of a 16 mesh sieve is passed, and then kneaded while adding water so that the water content is about 20%. After kneading using a roll-type kneader, the mixture is injection-molded using a gear-type injection molding machine to obtain columnar molded sludge having a diameter of about 3.5 mm and a length of 5 mm. The formed sludge is carbonized and activated using a rotary kiln-type furnace under the conditions shown in Table 1 below to obtain activated carbon. According to this production method, the size is 4 to 8 mesh, which is the optimal size for deodorization, and has a mechanical strength that can be charged into the deodorization tower.
[0031]
(Embodiment 4)
An embodiment of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described. In the present embodiment, sludge subjected to solid-liquid separation treatment as in Embodiment 1 is used, and is a dewatered cake obtained by belt press dewatering. The dewatered cake is dried to a moisture content of 5% or less by a hot air dryer, crushed by a crusher until the whole of the 16 mesh sieve is passed, and then kneaded or rolled while adding water so that the moisture content is about 20%. Kneading is carried out using a kneader. The kneaded sludge is injection-molded using a gear-type injection molding machine to obtain a columnar sludge having a diameter of about 3.5 mm and a length of 5 mm. Before this injection molding, 8 parts by weight of solid pitch (through a 32 mesh sieve, softened sludge particles at about 110 ° C.) are added and mixed with 100 parts by weight of dry sludge particles. The formed sludge to which the solid pitch is added and mixed is carbonized and activated using a rotary kiln-type furnace under the production conditions shown in Table 1 below to obtain activated carbon. According to this production method, the activated carbon has a size of 4 to 8 mesh, which is the optimum size for deodorization, and has mechanical strength that can be charged into a deodorization tower.
[0032]
[Table 1]

[0033]
(Embodiments 5 to 7)
Embodiments 5 to 7 of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described.
In the activated carbon production method using sludge in Embodiments 5 to 7, the production facilities used in Embodiments 1 to 4 are used as production facilities. In these embodiments, sludge subjected to solid-liquid separation treatment as in Embodiment 1 is used, and a dewatered cake obtained by belt press dewatering is used. The dehydrated cake is dried to a moisture content of 5% or less by a hot air drier, and then crushed by a crusher until the 16-mesh sieve passes through. The method of crushing the dehydrated cake and the manufacturing conditions are the same as in the first embodiment. After passing through the drying and crushing steps in the same manufacturing method as in Embodiment 1, in Embodiments 5 to 7, before pressing, the crushed powder dried sludge is used as a secondary material of a binder, and is passed through a 32 mesh sieve. Any of sawdust, snowy greens, and coffee grounds is mixed with the pitch of the particles having a softening temperature of 110 ° C. After drying, these secondary materials are used in a crushed state until the whole of the 16-mesh sieve is passed. The auxiliary material is added and mixed at a ratio of about 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry sludge particles. Thereafter, this is press-molded to form almond-shaped molded sludge having a minor diameter of about 3 mm, a major diameter of about 5 mm, and a length of about 7 mm. Thereafter, the formed sludge is subjected to a carbonization and activation treatment step to produce activated carbon. In the carbonization and activation treatment step, the formed sludge is subjected to carbonization and activation treatment using a rotary kiln type furnace under the production conditions shown in Table 2 below. The carbonization and activation treatment step will be described with reference to Embodiment 5 in which sawdust is mixed as an auxiliary material. Molded sludge introduced into a rotary kiln type furnace is carbonized at a furnace temperature of 600 ° C and activated. The temperature is set to 800 ° C., and steam is blown into the furnace so as to have a steam fraction of 45%, and activated to produce activated carbon. The activated carbon produced by this method is activated carbon of 4 to 8 mesh, which is the optimal size to be used for deodorization, to obtain activated carbon for water treatment and activated carbon having mechanical strength capable of being filled in a deodorization tower. Can be.
[0034]
[Table 2]

[0035]
(Embodiment 8)
Embodiment 8 of the activated carbon production method using sludge of the present invention will be described. In the method for producing activated carbon using sludge according to the eighth embodiment, activated carbon produced from sludge suitable for activated carbon for water treatment will be described. Activated carbon for water treatment is activated carbon for removing chromaticity and COD components in wastewater, and requires mechanical strength. The equipment used for the production of this activated carbon is the same as in the fourth embodiment, and the method and conditions for crushing the dehydrated cake, the pitch used as a binder and the method for adding the pitch, and other conditions relating to the production are also the same as those in the fourth embodiment. Is the same as However, after the addition amount of the pitch was dried, crushed until the whole mesh passed through a 16-mesh sieve, and then mixed with the pitch at a ratio of about 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry sludge particles before pressure molding. These were press-molded to obtain almond-shaped molded sludge having a short diameter of about 3 mm, a long diameter of about 5 mm, and a length of about 7 mm. The formed sludge was subjected to carbonization and activation treatment using a rotary kiln-type furnace under the production conditions shown in Table 3 below, to produce activated carbon having a particle size of 10 to 16 mesh and having an optimal size for water treatment. According to this embodiment, it was possible to obtain activated carbon having the mechanical strength required to enable stable operation in the activated carbon contact pond.
[0036]
[Table 3]

[0037]
In the above-described embodiment, the dried cake is crushed into powdery dry sludge, and it is possible to use 16 mesh. However, the finer the particles, the more effective it is. Good characteristics as mechanical strength are obtained. In addition, in the case of adding the auxiliary material, any one of sawdust, snowy cabbage, and coffee grounds, or a mixture of any two or more thereof may be used. Needless to say, waste paper or the like may be mixed as the auxiliary material.
Further, when kneading the dried sludge particles, the water content is based on 20%, but it is possible to carry out the water content in the range of 20 to 60% depending on the kind of the kneading machine.
[0038]
The carbonization temperature of the formed sludge is set within a range of 600 ± 200 ° C. in consideration of the content of the formed sludge and the like, and the furnace temperature in the activation treatment is set within a range of 800 ± 100 ° C. The time required for carbonization depends on the size of the formed sludge, but is preferably about 60 to 150 minutes. The amount of water vapor in the activation treatment is allowed up to 20 to 80%, and the activation treatment time is preferably about 60 to 120 minutes. At the time of the activation treatment, an inert gas such as nitrogen, air or carbon dioxide gas is supplied into the furnace as a carrier gas.
The pitch may be 1 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the dried sludge particles. When the auxiliary material is added, it may be set in the range of 1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry sludge particles.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the activated carbon production method using sludge of the present invention, the mechanical strength is superior to activated carbon produced by the conventional activated carbon production method from sludge, and it is used for deodorization in water treatment plants such as sewage treatment plants. There is an advantage that it can be used as activated carbon or activated carbon for water treatment.
[0040]
Further, in the present invention, even when no auxiliary material is added, the activated carbon for deodorization and activated carbon for water treatment is sufficiently effective, but the iodine adsorption amount is about 12 to 20% of the activated carbon on the market. This is because the amount of fixed carbon contained is smaller than that of commercially available activated carbon, and the amount of ash is large.However, when compared with the amount of iodine adsorbed per fixed carbon amount, activated carbon containing waste secondary materials Approximately 60% to 90% of activated carbon, producing activated carbon with an effective amount of iodine adsorption from sludge, using activated carbon for deodorization and activated carbon for water treatment, using auxiliary materials that are disposed of by incineration There are advantages that can be. That is, according to the activated carbon production method using sludge of the present invention, there is an advantage that activated carbon can be produced at low cost by using organic sludge which is a waste as a raw material. There is an advantage that can contribute to the construction of a consumption-type society.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a method for producing activated carbon using sludge of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First settling basin
2 biological treatment tank
3 Final sedimentation basin
4 Gravity concentration tank
6 digestion tank
7 Dehydrator
8 Drying and crushing machine
9 Press forming machine
10 Rotary kiln type furnace
11 Deodorizing equipment

Claims

After dewatering the sludge generated in the water treatment process and drying the obtained dewatered sludge to a water content of 0 to 15%, the dried sludge is crushed until it passes through a 16-mesh sieve to obtain dried sludge particles. Drying and crushing process,
The dried sludge particles obtained by the drying / crushing step are pressure-formed to form molded sludge, or kneaded sludge adjusted to have a water content of 20 to 60% by kneading while adding water to the dried sludge particles. Injection molding to form molding sludge,
A carbonization step of forming the molded sludge formed in the molding step at a heating temperature of 400 to 800 ° C. to form carbonized sludge;
A method for producing activated carbon from sludge by heating the carbonized sludge from the carbonization step at a heating temperature of 700 to 900 ° C. and performing a steam activation treatment at a steam fraction of 20 to 80% to form a shaped activated carbon. A method for producing activated carbon by using sludge.

A method for producing activated carbon using sludge according to claim 1,
The pitch obtained by crushing the dried sludge particles up to a 16-mesh sieve is added to and mixed with the dried sludge particles in an amount of 1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dried sludge particles. Or, to the dry sludge particles, a pitch crushed up to a 16 mesh sieve through the whole is added and mixed so as to be in a range of 1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry sludge particles, and water is added to the mixture. A method for producing activated carbon from sludge, comprising a kneading sludge adjusted to have a water content of 20 to 60% by kneading while adding the mixture, and a forming step of injection-molding the kneaded sludge to form formed sludge.

A method for producing activated carbon using sludge according to claim 1,
A mixture of any one or more of sawdust, snowy cabbage, and coffee grounds crushed to 16 mesh sieve through the dry sludge particles at an arbitrary ratio is mixed with 0 parts based on 100 parts by weight of dry sludge particles. After adding and mixing so as to be within the range of ６０60 parts by weight, the mixture is subjected to pressure molding to form molded sludge, or sawdust, snow flowering greens, and coffee grounds obtained by crushing the dried sludge particles up to 16 mesh sieves. Among them, a mixture of any one or two or more kinds in any ratio is added and mixed so as to be in a range of 1 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of dry sludge particles, and water is added thereto. A method for producing activated carbon using sludge, comprising a step of kneading while adjusting to a water content of 20 to 60% to form a kneaded sludge, and injection molding the kneaded sludge to form a formed sludge.

A method for producing activated carbon using sludge according to claim 1, 2, or 3.
A method for producing activated carbon using sludge, wherein the heating time in the carbonization step is 60 to 150 minutes.

A method for producing activated carbon using sludge according to claim 1, 2, or 3.
A method for producing activated carbon using sludge, wherein the heating time in the activation treatment step is 60 to 120 minutes.