JP3768365B2 - 汚泥熱処理装置および生成油の改質方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば下水汚泥からなる乾燥汚泥に対して熱処理を行ってディーゼルエンジン燃料などの生成油を得る汚泥熱処理装置に関するものであり、また生成油の改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃油の一種である廃食用油をリサイクルする技術として、苛性ソーダを加えて石鹸に生成する方法や、ディーゼルエンジンの燃料となる軽油状物質に変換する方法がある。軽油状物質に変換する原理は、廃食用油から固形物質を除去した後、アルコールと触媒を加えて加温し、エステルに変換するというものである。
これらの方法は、リサイクル技術としては有効であるが、前者は、石鹸の需要開拓が必要であり、後者は専用の設備、アルコールおよび触媒を必要とする。また、副生成物としてグリセリンが副生される。
【０００３】
一方、下水汚泥など有機成分を比較的多く含む汚泥を熱処理して油を生成する技術がある。このような技術を用いて、下水汚泥から熱処理で生成された油は、おおよそ図１２に示すような元素組成を持ち、有機成分の２５〜３５％が油に変換され、高位発熱量（総発熱量に相当する。）は７０００〜９５００kcal/kg である。図１２には、石灰凝集剤使用の下水汚泥と高分子凝集剤使用の下水汚泥を用いて得た生成油の元素組成と高位発熱量をそれぞれ示している。
一方、軽油の高位発熱量は１１５００kcal/kg であるので、熱量から見ると、汚泥から得られた生成油は、やや低い値となっていることが分かる。
【０００４】
次に、従来技術の一例として、図１３を用いて特公平４−６６９１７号公報に開示された有機質汚泥状物質のエネルギー化方法について簡単に説明する。
図１３に示すように、まず脱水した汚泥を脱水汚泥貯槽１０１から乾燥機１０２に送って十分に乾燥させて乾燥汚泥を得る。次に、乾燥汚泥を熱分解炉１０３に導入し、１５０〜４５０℃の温度で熱分解し、少量の不燃性ガスと多量のオイルと、残査とを得る。ここで得られた不燃性ガスは廃ガス処理工程１０４に送られ、オイルはオイル貯槽１０５に貯蔵してエネルギーとして回収し、さらにオイルの一部はオイル貯槽１０５から乾燥汚泥に送られて混合含浸され、汚泥とともに再び熱分解炉１０３に導入される。残査については乾燥機１０２および熱分解炉１０３の熱源として利用するために焼却炉１０６に導入され、燃焼されて灰となる。
【０００５】
上記のような技術によれば、汚泥の熱分解時の処理温度を比較的低温の１５０〜４５０℃に調整することによってオイルの収率を向上させることができ、また生成されたオイルを乾燥汚泥に混合して熱伝導媒体として利用することで、熱分解に要する時間を短縮できるという利点があった。
【０００６】
しかし、生成したオイルを乾燥汚泥に添加する方法では、熱分解時間を短縮できるという効果は得られるものの、熱処理の過程において、乾燥汚泥に添加した生成油の一部が熱分解され、また残査との触媒反応などにより非凝縮ガスになるなどして、最終的に得られる生成油の量が減少してしまうという問題があった。
【０００７】
また、乾燥汚泥として、石灰凝集剤を使用した汚泥、消化汚泥など、汚泥中の有機物成分の含有率が７０％以下程度に近い場合には、高位発熱量が８０００kcal/kg を超える生成油の収率は２０％（重量％）以下にとどまっていた。
さらに、乾燥汚泥の成分、熱処理条件によっても違いが生じるが、従来の方法によって汚泥から得られる生成油の高位発熱量は７０００〜９５００kcal/kg の範囲であり、重油などと比べるとその値は低く、エネルギーの向上が望まれるところであった。
一方、廃食用油、廃潤滑油などの廃油は、現在のところ、コストをかけて処理している廃棄物であり、この低コスト処理あるいはリサイクル（再生）も望まれるところであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、汚泥の処理過程において廃油を添加することで、熱処理によって得られる生成油の質を向上させ、また生成油の量も増大させることが可能な技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による汚泥熱処理装置は、乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物を、油状物質および上記油状物質以外の物質からなる第二のガス状生成物に分別するガス分別部と、上記第一の残査と上記油状物質とを導入して熱処理を施し、第三のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部を備え、上記油状物質に廃油を添加するものである。
【００１０】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質（液体あるいは気体）と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記気液分離器によって分離された上記油状物質に廃油を添加するものである。
【００１１】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記ヒータによって気化された上記油状物質に対して、気化した廃油を添加するものである。
【００１２】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを導入して熱処理を施し、第四のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第四のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部とを備え、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加するものである。
【００１３】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、乾燥汚泥に対して、廃油を添加するものである。
【００１４】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、油状物質に廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加するものである。
【００１５】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、第一のガス状生成物に気化した廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加するものである。
【００１６】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物はガス分別部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されるものである。
【００１７】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物は上記反応部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されるものである。
【００１８】
また、この発明による生成油の改質方法は、汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物をガス分別部に導入し、油状物質と、その他の物質からなる第二のガス状生成物に分別する工程、上記油状物質に廃油を添加して気化させる工程、上記油状物質と廃油との気化混合ガスと上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第三のガス状生成物と第二の残査に変換する工程、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物とを凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むものである。
【００１９】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、上記のような方法において、反応部に導入される油状物質は、ガス分別部を構成する凝縮器に第一のガス状生成物を導入して凝縮し、油状物質からなる液体を得た後、上記ガス分別部を構成する気液分離器において分離した上記液体に対し廃油を添加し、上記ガス分別部を構成するヒータを用いて加熱することで気化して得るものである。
【００２０】
また、この発明による生成油の改質方法は、汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加する工程、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第四のガス状生成物と第二の残査を得る工程、上記第四のガス状生成物を凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むものである。
【００２１】
また、この発明による生成油の改質方法は、上記のような方法において、油状物質、油状物質からなる液体、第一のガス状生成物のいずれかに廃油を添加する工程に代えて、反応部において、熱処理中に処理室に上記廃油を添加する工程を含むものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
本発明は、下水汚泥などを乾燥させた乾燥汚泥に対して熱処理を施して生成油を得る汚泥熱処理装置および、この汚泥熱処理装置を用いた生成油の改質方法を提供するものであり、汚泥の処理過程において廃油を添加することで、廃油を添加しない場合よりも大きな高位発熱量を持つ生成油を得られることを見出したことに基づくものであり、汚泥熱処理装置において、廃油の添加位置を選択することにより、エネルギー効率、生成油の収率が高くなることを見出したことに基づいている。
【００２３】
図1 は、この発明の実施の形態１の汚泥熱処理装置の概念図を示している。この図において符号１ａは汚泥熱処理装置であり、この汚泥熱処理装置１ａは次のような構成となっている。まず、符号２で示す汚泥供給機により乾燥汚泥１１を供給し、所定の反応温度に設定した気化部３に導入する。気化部３において生じた第一のガス生成物に相当するガス状生成物１２を凝縮器４、気液分離器５、ヒータ６からなるガス分別部７に導入し、気化部３において生じた第一の残査に相当する残査１６は反応部８に導入する。ガス分別部７内では、ガス状生成物１２は油状物質が凝縮器４による処理で液体１３となり、さらに気液分離器５において分離された液体１３はヒータ６によって気化され、油状物質からなるガス状生成物１５となり、反応部８に導入される。
【００２４】
所定の温度に設定された反応部８において熱処理することで残査１６と油状物質が気化したガス状生成物１５を反応させ、第三のガス状生成物に相当するガス状生成物１８ａと第二の残査に相当する残査１７に変換する。気液分離器５において分別された油状物質以外の物質からなる第二のガス生成物に相当するガス状生成物１４と、反応部８において生じたガス状生成物１８ａは凝縮分離部９に導入され、生成油１９、反応水２０、非凝縮ガス２１に凝縮、分離される。さらに、符号１０で示す矢印は廃油添加位置を示すものであり、ガス分別部７の気液分離器５によって分離された液体１３に対して廃油を添加することを示している。なお、この図１には図示しないが、例えば廃油供給機によって廃油が供給されるものとする。
【００２５】
この図１を用いて、汚泥から生成油を得る方法について、さらに詳細に説明する。まず、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１は、固形分８０％以上の十分に乾燥された汚泥を使用する。この汚泥は、常圧、低酸素雰囲気で２５０〜５００℃の温度に加熱された気化部３に投入され、加熱されて、汚泥中の有機物成分および水分が気化したガス状生成物１２と、汚泥の残査１６とに変換されて排出される。
【００２６】
ガス状生成物１２は、ガス分別部７の凝縮器４に導入されて、凝縮可能成分である油状物質がこの凝縮器４内で凝縮して液体１３となり、油状物質以外の物質からなるガス状生成物１４と混合された状態となる。その後、気液分離器５において液体１３とガス状生成物１４とは分別され、次に、この気液分離器５において分離された液体１３に対して（廃油添加位置１０において）、図示しない廃油供給機から廃油として例えば廃食用油を添加して混合した後、ヒータ６で加熱して気化し、廃油成分を含むガス状生成物１５を得る。
【００２７】
次に、ガス分別部７において得られたガス状生成物１５と、気化部３で得られた残査１６とを、常圧、低酸素雰囲気で２５０〜５００℃に設定された反応部８に導入する。この熱処理によって脱アミンなどの反応が進行し、双方共に気体分子が低分子化され、低沸点で低粘度の油状物質となる。反応部８では、これら低分子化された油状物質を含んだガス状生成物１８ａと残査１７が生成され、残査１７は外部に排出される。
【００２８】
低分子化された油状物質を含むガス状生成物１８ａと、ガス分別部７の気液分離器５で分離したガス状生成物１４とは、凝縮分離部９に導入され、ここで凝縮、分離処理が施され、ディーゼルエンジン燃料として利用できる生成油１９が得られ、その他、有機酸を含んだ水溶液である反応水２０と、炭酸ガスを主成分とする可燃性ガスである非凝縮ガス２１が排出される。
【００２９】
次に、廃油を添加して得た生成油１９と、廃油を添加することなく得た生成油との品質を比較した表を図２に示す。この表に示すように、汚泥の種類としては共通の石灰凝集剤使用乾燥汚泥を用い、乾燥汚泥の含水率は廃油添加のものは２. ０％、廃油を添加しないものは０. ４％である。また、乾燥汚泥量は、廃油添加のものは１０. １ｋｇ、廃油を添加しないものは１０. ７ｋｇであった。さらに、添加する廃油には廃食用油を用い、汚泥熱処理温度は４００〜４５０℃とした。
【００３０】
すでに説明したような方法によって汚泥熱処理を行い、ガス分別部７の気液分離器５において分離した液体１３に廃油を添加し、最終的に得られた生成油量は、投入した廃油量０．５ｋｇを含めて１. ８１ｋｇとなり（図２には＊を付し、投入廃油量０．５Ｋｇを含むことを示す。）、生成油収率は１２. ２％となった。これに対して廃油を添加しない場合では、得られた生成油量は１. ２ｋｇで、生成油収率は１１. ４％となった。また、廃油添加して得られた生成油１９の高位発熱量は９２４０kcal/kg であるのに対し、廃油を添加しないものは８９５０kcal/kg となった。
以上の結果から、廃油を添加することによって、少なくとも添加した廃油の重量だけ多くの生成油を回収することが可能であり、さらに、得られる生成油の高位発熱量もより大きな値とすることができ、生成油の改質が可能であることが分かった。
【００３１】
このように、廃油添加位置１０において、廃油を添加するだけで、生成油量を多くでき、また廃油を添加しない場合の生成油よりも品質の良い、すなわち高位発熱量の高い生成油に変換することが可能となる。
なお、上記の例では、廃油として廃食用油を用いる場合について示したが、その他、廃潤滑油などの工業用の廃油を用いることも可能である。
【００３２】
この発明によれば、廃油がディーゼルエンジン燃料として使える油質に変換されており、汚泥の処理コストを増やすことなく、言い換えれば、廃油の処理コストをほとんどかけずに廃油処理をすることができ、しかも廃油をディーゼルエンジン燃料として再生できるという効果を得ることが可能である。
【００３３】
参考例１.
次に、この発明の参考例１について説明する。
実施の形態１ではガス分別部７の気液分離器５において分離した液体１３に液体の状態の廃油を添加する場合について示したが、廃油添加位置については別の箇所とすることも可能である。この参考例１では、別の廃油添加位置とした場合について説明する。
【００３４】
図３は、この参考例１による汚泥熱処理の概念図であり、符号２２は廃油添加位置を示し、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
廃油添加位置２２は、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１が気化部３に導入されるまでの間に位置している。
【００３５】
乾燥汚泥１１に廃油を添加し、その後、気化部３、ガス分別部７、反応部８、分離凝縮部９において、それぞれ実施の形態１において示した処理と同様の処理を施すことで、廃油を添加しない場合よりも生成油量を多くすることが可能となり、また得られる生成油の改質も可能となる。
【００３６】
実施の形態２.
次に、この発明の実施の形態２について図４を用いて説明する。
図４に示すように、廃油添加位置２３はガス分別部７によって油状物質からなるガス状生成物１５を得た後、反応部８に導入されるまでの間に位置するものとする。
廃油添加位置２３において、廃油添加を行うためには、廃油を加熱して気化しておかなくてはならないため、廃油供給機（図示せず。）には廃油加熱気化機能が必要となる。この実施の形態２の場合においても、実施の形態１、参考例１の場合と同様に、生成油量を多くすることが可能であり、得られる生成油の改質も可能となる。
【００３７】
実施の形態３.
次に、この発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。
この実施の形態３は、さらに別の廃油添加位置を示すものであり、図５に示すように廃油添加位置２４は反応部８の処理室内に直接廃油を添加する場合を示している。
この場合においても、既に説明した実施の形態１、参考例１、実施の形態２の場合と同様に、生成油量を廃油を添加していない場合よりも多くすることが可能であり、得られる生成油の改質も可能である。
また、図６に示すように、符号２５で示す廃油添加位置において残査１６に対して廃油を添加することでも同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
実施の形態４.
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
上述の実施の形態１、参考例１、実施の形態２〜３において示した汚泥熱処理装置１ａは、ガス分別部７を備えていたが、この実施の形態４において説明する汚泥熱処理装置１ｂは図７に示すようにガス分別部７を備えておらず、気化部３において気化したガス状生成物１２は、分別されることなく反応部８に導入される構造となっている。
その他、図７において、符号２６は廃油添加位置を示すものであり、この場合は、気化部３において得たガス状生成物１２に廃油を添加することを示している。また、符号１８ａは、反応部８において生じるガス状生成物に第四のガス状生成物に相当するガス状生成物を示している。ただし、この場合はガス状生成物１２に廃油を添加するため、廃油は加熱するなどして気化しておく必要があり、液体のままでの廃油を直接添加することは困難である。
【００３９】
このように、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂに対しても、汚泥の処理過程において廃食用油または廃潤滑油などの廃油を添加することによって、最終的に得られる生成油１９の量を増大させるとともに、生成油１９の品質を向上させることが可能となる。
【００４０】
参考例２.
次に、この発明の参考例２について図８を用いて説明する。この図８において符号２７は廃油添加位置を示すものである。
ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂを用いて生成油１９を得る場合、図８に示すように、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１に廃油を添加しても、実施の形態４の場合と同様に、最終的に得られる生成油１９の量を増大させ、さらに生成油１９の改質も行うことが可能である。
【００４１】
実施の形態５.
次に、この発明の実施の形態５について図９、図１０を用いて説明する。この図９、図１０において、符号２８、２９はそれぞれ廃油添加位置を示すものである。
図９に示すように、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂの反応部８の処理室内に直接廃油を添加することによっても、最終的に得られる生成油１９の量を多くすることが可能であり、また生成油１９の改質も行うことが可能である。
また、図１０に示すように、気化部３において生じた残査１６に対して、反応部８において熱処理を行うまでの間に廃油を添加することでも、同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
実施の形態６.
次に、この発明の実施の形態６について図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）は、実施の形態１、参考例１、実施の形態２〜３において示したガス分別部７を備えた汚泥熱処理装置１ａを構成する気化部３と反応部８との関係を示す概念図である。
この図において、符号３０はロータリーバルブを示しており、気化部３と反応部８との間にロータリーバルブ３０を配置することによって、気化部３において生じた残査１６を反応部８側に、逆流させることなく導入することができる。また、気化部３において生じたガス状生成物１２は、ガス分別部７側に導入される。処理室間にロータリーバルブ３０を介在させることでガスが反応部８から気化部３に移動することがなく、ガス分別部７において分別されたガス状生成物１５は、残査１６とは別の経路で反応部８側に導入される。
【００４３】
また、実施の形態４、参考例２、実施の形態５において示した、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂの場合は、図１１（ｂ）に示すように、気化部３において生じた残査１６がロータリーバルブ３０を介して反応部８側に導入され、ガス状生成物１２は、反応部８側に別の経路で導入される。なお、上記の場合と同様に、反応部８から気化部３にガスが逆流しないように、ガスの流れは常時一方向となるように調整する。
【００４４】
このように、気化部３と反応部８との処理室を不連続な状態とし、ガスが順方向（気化部３側から反応部８側に向かう方向）のみに流れるように調整することで、効率の良い処理が可能となり、処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
なお、ロータリーバルブ以外のバルブを用いた場合においても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において分別した油状物質に廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４６】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において凝縮された油状物質に廃油を添加するように構成されているため、液体の油状物質に液体の廃油を添加することができ、スムーズに廃油の添加を行うことが可能となり、最終的に得られる生成油の量を、少なくとも添加した廃油の量だけ増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４７】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において凝縮された油状物質を気化した後で、気化した廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４８】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、気化部において生じる第一のガス状生成物に気化した廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４９】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、乾燥汚泥に廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５０】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、反応部において、熱処理中に処理室に直接廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置を構成する気化部と反応部が不連続な処理室によって構成され、バルブを介して気化部において生じた第一の残査を反応部に排出し、気化部において生じた第一のガス状生成物がガス分別部に排出されるようにし、気化部側に第一の残査、第一のガス状生成物が逆流しないように調整されているため、効率良く熱処理を行うことが可能であり、熱処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
【００５２】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置を構成する気化部と反応部が不連続な処理室によって構成され、バルブを介して気化部において生じた第一の残査を反応部に排出し、さらに気化部において生じた第一のガス状生成物を反応部に排出するようにし、気化部側に第一の残査、第一のガス状生成物が逆流しないように調整されているため、効率良く熱処理を行うことが可能であり、熱処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
【００５３】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置において、添加する廃油として廃食用油または廃潤滑油を用いることが可能であり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。また、コストをかけて廃棄処理するような廃食用油または廃潤滑油を、有用なディーゼルエンジンの燃料に変換することが可能となる。
【００５４】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、第一のガス状生成物をガス分別部において分別して油状物質を得た後、この油状物質に廃油を添加する工程を含んでおり、汚泥の熱処理過程において廃油を添加することによって、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５５】
また、この発明による生成油の改質方法は、ガス分別部において第一のガス状生成物の油状物質を凝縮し、気液分離によって液体の油状物質を分別した段階で液体の廃油を添加する工程を含んでおり、廃油の添加をスムーズに行うことが可能となる。また、最終的に得られる生成油の量を、少なくとも添加した廃油の量だけ増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５６】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、気化部において生じた第一のガス状生成物に対して、気化した廃油を添加する工程を含んでおり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５７】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、反応部の処理室に直接廃油を添加する工程を含んでおり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の説明に必要な図である。
【図３】 この発明の参考例１による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図８】 この発明の参考例２による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６による汚泥熱処理装置の一部を示す概念図である。
【図１２】 従来の技術の説明に必要な図である。
【図１３】 従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 汚泥熱処理装置、 ２ 汚泥供給機、 ３ 気化部、
４ 凝縮器、 ５ 気液分離器、 ６ ヒータ、 ７ ガス分別部、
８ 反応部、 ９ 凝縮分離部、 １０ 廃油添加位置、 １１ 乾燥汚泥、
１２、１４、１５、１８ａ、１８ｂ ガス状生成物、 １３ 液体、
１６、１７ 残査、 １９ 生成油、 ２０ 反応水、 ２１ 非凝縮ガス、
２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９ 廃油添加位置、
３０ ロータリーバルブ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば下水汚泥からなる乾燥汚泥に対して熱処理を行ってディーゼルエンジン燃料などの生成油を得る汚泥熱処理装置に関するものであり、また生成油の改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃油の一種である廃食用油をリサイクルする技術として、苛性ソーダを加えて石鹸に生成する方法や、ディーゼルエンジンの燃料となる軽油状物質に変換する方法がある。軽油状物質に変換する原理は、廃食用油から固形物質を除去した後、アルコールと触媒を加えて加温し、エステルに変換するというものである。
これらの方法は、リサイクル技術としては有効であるが、前者は、石鹸の需要開拓が必要であり、後者は専用の設備、アルコールおよび触媒を必要とする。また、副生成物としてグリセリンが副生される。
【０００３】
一方、下水汚泥など有機成分を比較的多く含む汚泥を熱処理して油を生成する技術がある。このような技術を用いて、下水汚泥から熱処理で生成された油は、おおよそ図１２に示すような元素組成を持ち、有機成分の２５〜３５％が油に変換され、高位発熱量（総発熱量に相当する。）は７０００〜９５００kcal/kg である。図１２には、石灰凝集剤使用の下水汚泥と高分子凝集剤使用の下水汚泥を用いて得た生成油の元素組成と高位発熱量をそれぞれ示している。
一方、軽油の高位発熱量は１１５００kcal/kg であるので、熱量から見ると、汚泥から得られた生成油は、やや低い値となっていることが分かる。
【０００４】
次に、従来技術の一例として、図１３を用いて特公平４−６６９１７号公報に開示された有機質汚泥状物質のエネルギー化方法について簡単に説明する。
図１３に示すように、まず脱水した汚泥を脱水汚泥貯槽１０１から乾燥機１０２に送って十分に乾燥させて乾燥汚泥を得る。次に、乾燥汚泥を熱分解炉１０３に導入し、１５０〜４５０℃の温度で熱分解し、少量の不燃性ガスと多量のオイルと、残査とを得る。ここで得られた不燃性ガスは廃ガス処理工程１０４に送られ、オイルはオイル貯槽１０５に貯蔵してエネルギーとして回収し、さらにオイルの一部はオイル貯槽１０５から乾燥汚泥に送られて混合含浸され、汚泥とともに再び熱分解炉１０３に導入される。残査については乾燥機１０２および熱分解炉１０３の熱源として利用するために焼却炉１０６に導入され、燃焼されて灰となる。
【０００５】
上記のような技術によれば、汚泥の熱分解時の処理温度を比較的低温の１５０〜４５０℃に調整することによってオイルの収率を向上させることができ、また生成されたオイルを乾燥汚泥に混合して熱伝導媒体として利用することで、熱分解に要する時間を短縮できるという利点があった。
【０００６】
しかし、生成したオイルを乾燥汚泥に添加する方法では、熱分解時間を短縮できるという効果は得られるものの、熱処理の過程において、乾燥汚泥に添加した生成油の一部が熱分解され、また残査との触媒反応などにより非凝縮ガスになるなどして、最終的に得られる生成油の量が減少してしまうという問題があった。
【０００７】
また、乾燥汚泥として、石灰凝集剤を使用した汚泥、消化汚泥など、汚泥中の有機物成分の含有率が７０％以下程度に近い場合には、高位発熱量が８０００kcal/kg を超える生成油の収率は２０％（重量％）以下にとどまっていた。
さらに、乾燥汚泥の成分、熱処理条件によっても違いが生じるが、従来の方法によって汚泥から得られる生成油の高位発熱量は７０００〜９５００kcal/kg の範囲であり、重油などと比べるとその値は低く、エネルギーの向上が望まれるところであった。
一方、廃食用油、廃潤滑油などの廃油は、現在のところ、コストをかけて処理している廃棄物であり、この低コスト処理あるいはリサイクル（再生）も望まれるところであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、汚泥の処理過程において廃油を添加することで、熱処理によって得られる生成油の質を向上させ、また生成油の量も増大させることが可能な技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による汚泥熱処理装置は、乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物を、油状物質および上記油状物質以外の物質からなる第二のガス状生成物に分別するガス分別部と、上記第一の残査と上記油状物質とを導入して熱処理を施し、第三のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部を備え、上記油状物質に廃油を添加するものである。
【００１０】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質（液体あるいは気体）と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記気液分離器によって分離された上記油状物質に廃油を添加するものである。
【００１１】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記ヒータによって気化された上記油状物質に対して、気化した廃油を添加するものである。
【００１２】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを導入して熱処理を施し、第四のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第四のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部とを備え、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加するものである。
【００１３】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、乾燥汚泥に対して、廃油を添加するものである。
【００１４】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、油状物質に廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加するものである。
【００１５】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、第一のガス状生成物に気化した廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加するものである。
【００１６】
さらに、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物はガス分別部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されるものである。
【００１７】
また、この発明による汚泥熱処理装置は、上記のような構成において、気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物は上記反応部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されるものである。
【００１８】
また、この発明による生成油の改質方法は、汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物をガス分別部に導入し、油状物質と、その他の物質からなる第二のガス状生成物に分別する工程、上記油状物質に廃油を添加して気化させる工程、上記油状物質と廃油との気化混合ガスと上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第三のガス状生成物と第二の残査に変換する工程、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物とを凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むものである。
【００１９】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、上記のような方法において、反応部に導入される油状物質は、ガス分別部を構成する凝縮器に第一のガス状生成物を導入して凝縮し、油状物質からなる液体を得た後、上記ガス分別部を構成する気液分離器において分離した上記液体に対し廃油を添加し、上記ガス分別部を構成するヒータを用いて加熱することで気化して得るものである。
【００２０】
また、この発明による生成油の改質方法は、汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加する工程、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第四のガス状生成物と第二の残査を得る工程、上記第四のガス状生成物を凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むものである。
【００２１】
また、この発明による生成油の改質方法は、上記のような方法において、油状物質、油状物質からなる液体、第一のガス状生成物のいずれかに廃油を添加する工程に代えて、反応部において、熱処理中に処理室に上記廃油を添加する工程を含むものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
本発明は、下水汚泥などを乾燥させた乾燥汚泥に対して熱処理を施して生成油を得る汚泥熱処理装置および、この汚泥熱処理装置を用いた生成油の改質方法を提供するものであり、汚泥の処理過程において廃油を添加することで、廃油を添加しない場合よりも大きな高位発熱量を持つ生成油を得られることを見出したことに基づくものであり、汚泥熱処理装置において、廃油の添加位置を選択することにより、エネルギー効率、生成油の収率が高くなることを見出したことに基づいている。
【００２３】
図1 は、この発明の実施の形態１の汚泥熱処理装置の概念図を示している。この図において符号１ａは汚泥熱処理装置であり、この汚泥熱処理装置１ａは次のような構成となっている。まず、符号２で示す汚泥供給機により乾燥汚泥１１を供給し、所定の反応温度に設定した気化部３に導入する。気化部３において生じた第一のガス生成物に相当するガス状生成物１２を凝縮器４、気液分離器５、ヒータ６からなるガス分別部７に導入し、気化部３において生じた第一の残査に相当する残査１６は反応部８に導入する。ガス分別部７内では、ガス状生成物１２は油状物質が凝縮器４による処理で液体１３となり、さらに気液分離器５において分離された液体１３はヒータ６によって気化され、油状物質からなるガス状生成物１５となり、反応部８に導入される。
【００２４】
所定の温度に設定された反応部８において熱処理することで残査１６と油状物質が気化したガス状生成物１５を反応させ、第三のガス状生成物に相当するガス状生成物１８ａと第二の残査に相当する残査１７に変換する。気液分離器５において分別された油状物質以外の物質からなる第二のガス生成物に相当するガス状生成物１４と、反応部８において生じたガス状生成物１８ａは凝縮分離部９に導入され、生成油１９、反応水２０、非凝縮ガス２１に凝縮、分離される。さらに、符号１０で示す矢印は廃油添加位置を示すものであり、ガス分別部７の気液分離器５によって分離された液体１３に対して廃油を添加することを示している。なお、この図１には図示しないが、例えば廃油供給機によって廃油が供給されるものとする。
【００２５】
この図１を用いて、汚泥から生成油を得る方法について、さらに詳細に説明する。まず、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１は、固形分８０％以上の十分に乾燥された汚泥を使用する。この汚泥は、常圧、低酸素雰囲気で２５０〜５００℃の温度に加熱された気化部３に投入され、加熱されて、汚泥中の有機物成分および水分が気化したガス状生成物１２と、汚泥の残査１６とに変換されて排出される。
【００２６】
ガス状生成物１２は、ガス分別部７の凝縮器４に導入されて、凝縮可能成分である油状物質がこの凝縮器４内で凝縮して液体１３となり、油状物質以外の物質からなるガス状生成物１４と混合された状態となる。その後、気液分離器５において液体１３とガス状生成物１４とは分別され、次に、この気液分離器５において分離された液体１３に対して（廃油添加位置１０において）、図示しない廃油供給機から廃油として例えば廃食用油を添加して混合した後、ヒータ６で加熱して気化し、廃油成分を含むガス状生成物１５を得る。
【００２７】
次に、ガス分別部７において得られたガス状生成物１５と、気化部３で得られた残査１６とを、常圧、低酸素雰囲気で２５０〜５００℃に設定された反応部８に導入する。この熱処理によって脱アミンなどの反応が進行し、双方共に気体分子が低分子化され、低沸点で低粘度の油状物質となる。反応部８では、これら低分子化された油状物質を含んだガス状生成物１８ａと残査１７が生成され、残査１７は外部に排出される。
【００２８】
低分子化された油状物質を含むガス状生成物１８ａと、ガス分別部７の気液分離器５で分離したガス状生成物１４とは、凝縮分離部９に導入され、ここで凝縮、分離処理が施され、ディーゼルエンジン燃料として利用できる生成油１９が得られ、その他、有機酸を含んだ水溶液である反応水２０と、炭酸ガスを主成分とする可燃性ガスである非凝縮ガス２１が排出される。
【００２９】
次に、廃油を添加して得た生成油１９と、廃油を添加することなく得た生成油との品質を比較した表を図２に示す。この表に示すように、汚泥の種類としては共通の石灰凝集剤使用乾燥汚泥を用い、乾燥汚泥の含水率は廃油添加のものは２. ０％、廃油を添加しないものは０. ４％である。また、乾燥汚泥量は、廃油添加のものは１０. １ｋｇ、廃油を添加しないものは１０. ７ｋｇであった。さらに、添加する廃油には廃食用油を用い、汚泥熱処理温度は４００〜４５０℃とした。
【００３０】
すでに説明したような方法によって汚泥熱処理を行い、ガス分別部７の気液分離器５において分離した液体１３に廃油を添加し、最終的に得られた生成油量は、投入した廃油量０．５ｋｇを含めて１. ８１ｋｇとなり（図２には＊を付し、投入廃油量０．５Ｋｇを含むことを示す。）、生成油収率は１２. ２％となった。これに対して廃油を添加しない場合では、得られた生成油量は１. ２ｋｇで、生成油収率は１１. ４％となった。また、廃油添加して得られた生成油１９の高位発熱量は９２４０kcal/kg であるのに対し、廃油を添加しないものは８９５０kcal/kg となった。
以上の結果から、廃油を添加することによって、少なくとも添加した廃油の重量だけ多くの生成油を回収することが可能であり、さらに、得られる生成油の高位発熱量もより大きな値とすることができ、生成油の改質が可能であることが分かった。
【００３１】
このように、廃油添加位置１０において、廃油を添加するだけで、生成油量を多くでき、また廃油を添加しない場合の生成油よりも品質の良い、すなわち高位発熱量の高い生成油に変換することが可能となる。
なお、上記の例では、廃油として廃食用油を用いる場合について示したが、その他、廃潤滑油などの工業用の廃油を用いることも可能である。
【００３２】
この発明によれば、廃油がディーゼルエンジン燃料として使える油質に変換されており、汚泥の処理コストを増やすことなく、言い換えれば、廃油の処理コストをほとんどかけずに廃油処理をすることができ、しかも廃油をディーゼルエンジン燃料として再生できるという効果を得ることが可能である。
【００３３】
参考例１.
次に、この発明の参考例１について説明する。
実施の形態１ではガス分別部７の気液分離器５において分離した液体１３に液体の状態の廃油を添加する場合について示したが、廃油添加位置については別の箇所とすることも可能である。この参考例１では、別の廃油添加位置とした場合について説明する。
【００３４】
図３は、この参考例１による汚泥熱処理の概念図であり、符号２２は廃油添加位置を示し、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
廃油添加位置２２は、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１が気化部３に導入されるまでの間に位置している。
【００３５】
乾燥汚泥１１に廃油を添加し、その後、気化部３、ガス分別部７、反応部８、分離凝縮部９において、それぞれ実施の形態１において示した処理と同様の処理を施すことで、廃油を添加しない場合よりも生成油量を多くすることが可能となり、また得られる生成油の改質も可能となる。
【００３６】
実施の形態２.
次に、この発明の実施の形態２について図４を用いて説明する。
図４に示すように、廃油添加位置２３はガス分別部７によって油状物質からなるガス状生成物１５を得た後、反応部８に導入されるまでの間に位置するものとする。
廃油添加位置２３において、廃油添加を行うためには、廃油を加熱して気化しておかなくてはならないため、廃油供給機（図示せず。）には廃油加熱気化機能が必要となる。この実施の形態２の場合においても、実施の形態１、参考例１の場合と同様に、生成油量を多くすることが可能であり、得られる生成油の改質も可能となる。
【００３７】
実施の形態３.
次に、この発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。
この実施の形態３は、さらに別の廃油添加位置を示すものであり、図５に示すように廃油添加位置２４は反応部８の処理室内に直接廃油を添加する場合を示している。
この場合においても、既に説明した実施の形態１、参考例１、実施の形態２の場合と同様に、生成油量を廃油を添加していない場合よりも多くすることが可能であり、得られる生成油の改質も可能である。
また、図６に示すように、符号２５で示す廃油添加位置において残査１６に対して廃油を添加することでも同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
実施の形態４.
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
上述の実施の形態１、参考例１、実施の形態２〜３において示した汚泥熱処理装置１ａは、ガス分別部７を備えていたが、この実施の形態４において説明する汚泥熱処理装置１ｂは図７に示すようにガス分別部７を備えておらず、気化部３において気化したガス状生成物１２は、分別されることなく反応部８に導入される構造となっている。
その他、図７において、符号２６は廃油添加位置を示すものであり、この場合は、気化部３において得たガス状生成物１２に廃油を添加することを示している。また、符号１８ａは、反応部８において生じるガス状生成物に第四のガス状生成物に相当するガス状生成物を示している。ただし、この場合はガス状生成物１２に廃油を添加するため、廃油は加熱するなどして気化しておく必要があり、液体のままでの廃油を直接添加することは困難である。
【００３９】
このように、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂに対しても、汚泥の処理過程において廃食用油または廃潤滑油などの廃油を添加することによって、最終的に得られる生成油１９の量を増大させるとともに、生成油１９の品質を向上させることが可能となる。
【００４０】
参考例２.
次に、この発明の参考例２について図８を用いて説明する。この図８において符号２７は廃油添加位置を示すものである。
ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂを用いて生成油１９を得る場合、図８に示すように、汚泥供給機２から供給される乾燥汚泥１１に廃油を添加しても、実施の形態４の場合と同様に、最終的に得られる生成油１９の量を増大させ、さらに生成油１９の改質も行うことが可能である。
【００４１】
実施の形態５.
次に、この発明の実施の形態５について図９、図１０を用いて説明する。この図９、図１０において、符号２８、２９はそれぞれ廃油添加位置を示すものである。
図９に示すように、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂの反応部８の処理室内に直接廃油を添加することによっても、最終的に得られる生成油１９の量を多くすることが可能であり、また生成油１９の改質も行うことが可能である。
また、図１０に示すように、気化部３において生じた残査１６に対して、反応部８において熱処理を行うまでの間に廃油を添加することでも、同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
実施の形態６.
次に、この発明の実施の形態６について図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）は、実施の形態１、参考例１、実施の形態２〜３において示したガス分別部７を備えた汚泥熱処理装置１ａを構成する気化部３と反応部８との関係を示す概念図である。
この図において、符号３０はロータリーバルブを示しており、気化部３と反応部８との間にロータリーバルブ３０を配置することによって、気化部３において生じた残査１６を反応部８側に、逆流させることなく導入することができる。また、気化部３において生じたガス状生成物１２は、ガス分別部７側に導入される。処理室間にロータリーバルブ３０を介在させることでガスが反応部８から気化部３に移動することがなく、ガス分別部７において分別されたガス状生成物１５は、残査１６とは別の経路で反応部８側に導入される。
【００４３】
また、実施の形態４、参考例２、実施の形態５において示した、ガス分別部７を備えていない汚泥熱処理装置１ｂの場合は、図１１（ｂ）に示すように、気化部３において生じた残査１６がロータリーバルブ３０を介して反応部８側に導入され、ガス状生成物１２は、反応部８側に別の経路で導入される。なお、上記の場合と同様に、反応部８から気化部３にガスが逆流しないように、ガスの流れは常時一方向となるように調整する。
【００４４】
このように、気化部３と反応部８との処理室を不連続な状態とし、ガスが順方向（気化部３側から反応部８側に向かう方向）のみに流れるように調整することで、効率の良い処理が可能となり、処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
なお、ロータリーバルブ以外のバルブを用いた場合においても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において分別した油状物質に廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４６】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において凝縮された油状物質に廃油を添加するように構成されているため、液体の油状物質に液体の廃油を添加することができ、スムーズに廃油の添加を行うことが可能となり、最終的に得られる生成油の量を、少なくとも添加した廃油の量だけ増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４７】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、ガス分別部において凝縮された油状物質を気化した後で、気化した廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４８】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、気化部において生じる第一のガス状生成物に気化した廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００４９】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、乾燥汚泥に廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５０】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置が、反応部において、熱処理中に処理室に直接廃油を添加するように構成されているため、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置を構成する気化部と反応部が不連続な処理室によって構成され、バルブを介して気化部において生じた第一の残査を反応部に排出し、気化部において生じた第一のガス状生成物がガス分別部に排出されるようにし、気化部側に第一の残査、第一のガス状生成物が逆流しないように調整されているため、効率良く熱処理を行うことが可能であり、熱処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
【００５２】
さらに、この発明によれば、汚泥熱処理装置を構成する気化部と反応部が不連続な処理室によって構成され、バルブを介して気化部において生じた第一の残査を反応部に排出し、さらに気化部において生じた第一のガス状生成物を反応部に排出するようにし、気化部側に第一の残査、第一のガス状生成物が逆流しないように調整されているため、効率良く熱処理を行うことが可能であり、熱処理に必要となるエネルギーを小さく抑制することが可能となる。
【００５３】
また、この発明によれば、汚泥熱処理装置において、添加する廃油として廃食用油または廃潤滑油を用いることが可能であり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。また、コストをかけて廃棄処理するような廃食用油または廃潤滑油を、有用なディーゼルエンジンの燃料に変換することが可能となる。
【００５４】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、第一のガス状生成物をガス分別部において分別して油状物質を得た後、この油状物質に廃油を添加する工程を含んでおり、汚泥の熱処理過程において廃油を添加することによって、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５５】
また、この発明による生成油の改質方法は、ガス分別部において第一のガス状生成物の油状物質を凝縮し、気液分離によって液体の油状物質を分別した段階で液体の廃油を添加する工程を含んでおり、廃油の添加をスムーズに行うことが可能となる。また、最終的に得られる生成油の量を、少なくとも添加した廃油の量だけ増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５６】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、気化部において生じた第一のガス状生成物に対して、気化した廃油を添加する工程を含んでおり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【００５７】
さらに、この発明による生成油の改質方法は、反応部の処理室に直接廃油を添加する工程を含んでおり、最終的に得られる生成油の量を増大させることが可能であり、さらに生成油の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の説明に必要な図である。
【図３】 この発明の参考例１による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図８】 この発明の参考例２による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５による汚泥熱処理装置の概念図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６による汚泥熱処理装置の一部を示す概念図である。
【図１２】 従来の技術の説明に必要な図である。
【図１３】 従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 汚泥熱処理装置、 ２ 汚泥供給機、 ３ 気化部、
４ 凝縮器、 ５ 気液分離器、 ６ ヒータ、 ７ ガス分別部、
８ 反応部、 ９ 凝縮分離部、 １０ 廃油添加位置、 １１ 乾燥汚泥、
１２、１４、１５、１８ａ、１８ｂ ガス状生成物、 １３ 液体、
１６、１７ 残査、 １９ 生成油、 ２０ 反応水、 ２１ 非凝縮ガス、
２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９ 廃油添加位置、
３０ ロータリーバルブ。
Claims (13)
- 乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物を、油状物質および上記油状物質以外の物質からなる第二のガス状生成物に分別するガス分別部と、上記第一の残査と上記油状物質（液体あるいは気体）とを導入して熱処理を施し、第三のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部を備え、上記油状物質に廃油を添加することを特徴とする汚泥熱処理装置。
- ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記気液分離器によって分離された上記油状物質に廃油を添加することを特徴とする請求項１記載の汚泥熱処理装置。
- ガス分別部は、第一のガス状生成物の油状物質を凝縮する凝縮器と、上記凝縮器において凝縮された上記油状物質と、凝縮されずに残った第二のガス状生成物を分離する気液分離器と、上記気液分離器によって分離された上記油状物質を加熱することで気化するヒータとを有し、上記ヒータによって気化された上記油状物質に対して、気化した廃油を添加することを特徴とする請求項１記載の汚泥熱処理装置。
- 乾燥汚泥を供給する汚泥供給機と、上記乾燥汚泥を導入して熱処理を施し、第一のガス状生成物と第一の残査に変換する気化部と、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを導入して熱処理を施し、第四のガス状生成物と第二の残査に変換する反応部と、上記第四のガス状生成物を導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る凝縮分離部とを備え、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加することを特徴とする汚泥熱処理装置。
- 乾燥汚泥に対して、廃油を添加することを特徴とする請求項１または請求項４記載の汚泥熱処理装置。
- 油状物質に廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加することを特徴とする請求項１項記載の汚泥熱処理装置。
- 第一のガス状生成物に気化した廃油を添加することに代えて、反応部において、熱処理中に処理室に廃油を添加することを特徴とする請求項４記載の汚泥熱処理装置。
- 気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物はガス分別部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されることを特徴とする請求項１記載の汚泥熱処理装置。
- 気化部と反応部とは不連続な処理室によって構成され、第一のガス状生成物は上記反応部に排気され、第一の残査は上記気化部と上記反応部の間に設けられたバルブを介して上記反応部に排出され、上記ガス分別部若しくは上記反応部から上記気化部への処理物質の逆流が抑制されることを特徴とする請求項４記載の汚泥熱処理装置。
- 汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物をガス分別部に導入し、油状物質と、その他の物質からなる第二のガス状生成物に分別する工程、上記油状物質に廃油を添加して気化させる工程、上記油状物質と廃油との気化混合ガスと上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第三のガス状生成物と第二の残査に変換する工程、上記第二のガス状生成物と上記第三のガス状生成物とを凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むことを特徴とする生成油の改質方法。
- 反応部に導入される油状物質は、ガス分別部を構成する凝縮器に第一のガス状生成物を導入して凝縮し、油状物質からなる液体を得た後、上記ガス分別部を構成する気液分離器において分離した上記液体に対し廃油を添加し、上記ガス分別部を構成するヒータを用いて加熱することで気化して得ることを特徴とする請求項１０記載の生成油の改質方法。
- 汚泥供給機から乾燥汚泥を気化部に導入する工程、上記気化部において熱処理を施すことで上記乾燥汚泥を第一のガス状生成物と第一の残査に変換する工程、上記第一のガス状生成物に気化した廃油を添加する工程、上記第一のガス状生成物と上記第一の残査とを反応部に導入し、熱処理を施すことで第四のガス状生成物と第二の残査を得る工程、上記第四のガス状生成物を凝縮分離部に導入し、凝縮、分離処理を施すことで生成油を得る工程を含むことを特徴とする生成油の改質方法。
- 油状物質、油状物質からなる液体、第一のガス状生成物のいずれかに廃油を添加する工程に代えて、反応部において、熱処理中に処理室に上記廃油を添加する工程を含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項記載の生成油の改質方法。
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