JP3787690B2 - 炭化汚泥製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炭化汚泥製造装置に関し、更に詳細には、例えば下水処理施設の汚水処理過程で発生する汚泥を、乾留により炭化して土壌改良剤等として使用し得るようにする炭化汚泥製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭や事務所、デパート、レストラン等から出る家庭汚水は、下水処理施設で汚水処理され、その過程で有機物を多量に含む汚泥が発生する。この汚泥を乾燥した後に更に加熱して炭化し、得られた炭化物を土壌改良剤や融雪剤等として使用することが行なわれている。汚泥を炭化処理する装置では、乾燥炉に汚泥(所謂「脱水ケーキ」)を供給して所要の含水率まで乾燥した後、この乾燥汚泥を炭化炉に供給して加熱処理することにより、空隙・孔に富んだ炭化物を製造するよう構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記乾燥汚泥を炭化する炭化炉では、該乾燥汚泥を蒸し焼き状態とする乾留を行ない、燃焼成分を揮発させて乾留ガスを発生させ、この乾留ガスを燃焼させることで炭化炉の内部を乾留状態に保持する構成が採用されている。この場合に、乾留ガスは炭化炉では完全に燃焼しないため、その燃焼しきれなかった未燃ガスを含む排気ガスには臭気が混じっており、これを直に外部に排出すると周囲環境を汚染して問題となる。そこで、炭化炉における排気ガスの排気側に脱臭炉を付設し、該炭化炉から排出される排気ガスに含まれる未燃ガスを脱臭炉で完全に燃焼することで脱臭した後に、外部に排出するよう構成していた。しかるにこの場合は、付帯設備として脱臭炉が必要になるために設備コストが嵩むと共に装置全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となる難点がある。また、脱臭炉で使用される燃料等の費用が嵩み、全体のランニングコストが高くなる欠点も指摘される。
【０００４】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係る炭化汚泥製造装置に内在している前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、装置の小型化を図ると共に設備コストおよびランニングコストを低減し得る炭化汚泥製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、初期の目的を達成するため、本発明に係る炭化汚泥製造装置は、
汚泥が供給されるロータリキルン型式の乾燥炉と、この乾燥炉に高温の乾燥用気体を供給する熱風発生炉と、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給され、この乾燥汚泥を炭化させる炭化炉とから構成される炭化汚泥製造装置において、
前記炭化炉の内部に画成した燃焼室に、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給される筒体を連通状態で配設し、該筒体の内部で発生させた乾留ガスを燃焼室で燃焼させるようにし、
前記炭化炉の燃焼室と前記熱風発生炉とを連通接続し、該燃焼室で燃焼しきれなかった未燃ガスを含む排気ガスを前記熱風発生炉に供給して燃焼させるようにし、
前記乾燥炉の排気口と前記熱風発生炉とを熱交換器を介して連通接続すると共に、該熱交換器に熱風発生炉から排気される乾燥用気体の一部を供給するよう構成し、乾燥炉で汚泥との熱交換により降温して排気口から排気される処理後気体の全量を、前記熱交換器において熱風発生炉から排気される乾燥用気体の一部と熱交換させることにより昇温させた後、前記熱風発生炉に戻して昇温させ、乾燥用気体として再利用するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る炭化汚泥製造装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施例に係る炭化汚泥製造装置の概略構成を示すものであって、下水処理施設からトラック等で運搬された汚泥(含水率が約８０％の脱水ケーキ)が貯留される受入ホッパ１０に、モーノポンプ(登録商標)等の定量供給装置１１が接続されている。この定量供給装置１１は、ロータリキルン型式の乾燥炉１２に接続され、定量供給装置１１から乾燥炉１２に所定量の汚泥を連続的に供給するよう構成される。乾燥炉１２は、図２および図３に示す如く、図示しない駆動手段により所定方向に回転される円筒状の回転筒１３の軸方向一端に、スクリューコンベヤ１４を内蔵した投入ホッパ１５が投入口１３ａを介して連通接続され、前記定量供給装置１１からの汚泥は投入ホッパ１５に供給された後にスクリューコンベヤ１４を介して回転筒１３の内部に供給されるようになっている。また回転筒１３の内壁面に、周方向に離間して複数の持上げ棧１６が配設され、回転筒１３に供給された汚泥は、該回転筒１３の回転に伴って持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口１３ｂに向けて移動される。なお、汚泥が底部に落下する過程で、後述の熱風発生炉１７から供給される高温(例えば７００℃程度)の乾燥用気体と接触して、該汚泥の乾燥がなされる。
【０００７】
前記回転筒１３の内部には、当該回転筒１３の軸中心から偏位した位置に回転軸１８が回転自在に配設され、該回転軸１８は駆動モータ１９によって所定方向に回転されるよう構成される。この回転軸１８には、図２に示す如く、軸方向に離間して複数の破砕撹拌翼２０が配設され、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を細かく破砕するようになっている。なお、破砕撹拌翼２０の形状や配設数および回転軸１８の回転数を変更することにより、当該乾燥炉１２で得られる乾燥汚泥の粒度を任意に設定することができる。
【０００８】
前記乾燥炉１２の吸気口１２ａには、熱風発生炉１７における乾燥用気体の出口１７ａに一端が接続する供給管２１の他端が接続されている。この熱風発生炉１７には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、加熱バーナ用の灯油および燃焼空気が供給され、気体を所定温度まで加熱して乾燥用気体を発生させ、この高温の乾燥用気体を供給管２１を介して乾燥炉１２に供給するよう構成してある。また乾燥炉１２の排気口１２ｂに第１戻し管２２の一端が接続され、この第１戻し管２２の他端は集塵機２３の吸気口２３ａに接続されている。更に、集塵機２３の排気口２３ｂに一端が接続する第２戻し管２４は、前記熱風発生炉１７における気体の入口１７ｂに接続する後述の排ガス管２７に接続され、この第２戻し管２４に介挿した循環用ブロワ２５を回転することにより、熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体を乾燥炉１２に引込むと共に、前記集塵機２３で塵埃の除去された処理後気体を排ガス管２７および入口１７ｂを介して熱風発生炉１７に戻すよう構成される。
【０００９】
前記第２戻し管２４には、図１に示す如く、前記供給管２１から分岐するバイパス管２９が接続される熱交換器３０が介挿されている。またバイパス管２９における熱交換器３０の出口側に排気用ブロワ３１が介挿され、該ブロワ３１を回転することで供給管２１を流通する乾燥用気体の一部をバイパス管２９に導入するよう構成してある。すなわち、前記乾燥炉１２で熱交換を行なって降温された処理後気体は、熱交換器３０で乾燥用気体と熱交換して所要温度まで昇温された後に、前記熱風発生炉１７に戻されるようになっている。なお、乾燥炉１２に供給される乾燥用気体の風量は、前記循環用ブロワ２５および排気用ブロワ３１の回転を制御すると共に、供給管２１に介挿した調整弁４６、第２戻し管２４に介挿した調整弁４７およびバイパス管２９に介挿した調整弁４８を調整することにより最適な状態に保持される。
【００１０】
前記乾燥炉１２の出口１３ｂに移送装置３２が接続され、乾燥炉１２で所要の含水率(約４０％)まで乾燥された乾燥汚泥を移送装置３２で炭化炉２６に供給するようになっている。この炭化炉２６は、図４に示す如く、炉本体３３の内部に２基の相互に連通する炉体３４,３４を備えている。また炭化炉２６には、２基の炉体３４,３４に貫通された円筒状の回転筒(筒体)３７が回転自在に支持され、駆動モータ３８によって所定方向に回転するよう構成されると共に、前記移送装置３２で移送された乾燥汚泥が投入口３７ａを介して供給される。この回転筒３７には、炉体３４の内部に画成された燃焼室３４ａに連通する複数の乾留ガス供給管３９が配設され、回転筒３７の内部で発生した乾留ガスが燃焼室３４ａに噴出するようになっている。また炉体３４の内部に、複数の加熱源としての助燃バーナ４０が配設され、該バーナ４０によって回転筒３７を加熱して、乾留ガスを発生させ得る状態(蒸し焼き状態)とするよう構成される。そして、乾留ガスが発生した以後においては、回転筒３７から燃焼室３４ａに噴出させた乾留ガスを燃焼させることで、回転筒３７の内部を乾留状態に保持するよう構成される。なお、炉体３４には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、助燃バーナ用の灯油が供給されると共に、回転筒３７には乾留状態を維持するに足るだけの酸素(空気)が供給されるようになっている。
【００１１】
前記炉本体３３に設けた排気口３３ａに一端が接続された排ガス管２７の他端は、前記熱風発生炉１７の入口１７ｂに接続され、前記炉体３４における燃焼室３４ａでの燃焼により生じた高温の排気ガスは、排ガス管２７を介して熱風発生炉１７に供給されるよう構成される。すなわち、燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスを含む排気ガスを熱風発生炉１７に供給し、該未燃ガスを完全に燃焼させることで臭気を除去(脱臭)するようにしてある。また、排ガス管２７に供給用ブロワ５０が介挿され、該ブロワ５０を回転制御することにより、排気ガスの熱風発生炉１７への供給量および炭化炉２６の内部圧力を調整するよう構成される。
【００１２】
前記炭化炉２６に配設される回転筒３７の内壁面には、図５に示す如く、周方向に離間して複数の持上げ棧４２が配設され、回転筒３７に供給された乾燥汚泥は、該回転筒３７の回転に伴って持上げ棧４２により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口３７ｂに向けて移動されるようになっている。なお、前記持上げ棧４２は必須の要件ではなく、省略することも可能である。
【００１３】
【実施例の作用】
次に、前述した実施例に係る炭化汚泥製造装置の作用につき説明する。前記熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体は、前記循環用ブロワ２５の運転によって出口１７ａ、供給管２１および吸気口１２ａを介して乾燥炉１２に吸引される。また、前記定量供給装置１１から乾燥炉１２に連続的に供給される汚泥(例えば含水率８０％)は、回転筒１３の回転によって前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する過程で、乾燥用気体に晒されつつ出口１３ｂに向けて移動されることで乾燥される。また、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、汚泥は所定の大きさに破砕される。
【００１４】
前記乾燥炉１２で所要の含水率(例えば４０％)まで乾燥された乾燥汚泥は、移送装置３２を介して炭化炉２６の回転筒３７に供給される。この回転筒３７の内部は、運転の初期には前記助燃バーナ４０により加熱されて乾留状態とされており、従って回転筒３７に供給された乾燥汚泥からは乾留ガスが発生し、このガスが乾留ガス供給管３９から燃焼室３４ａに噴出する。そして、燃焼室３４ａに乾留ガスが安定的に噴出されるようになった後は、該乾留ガスを燃焼室３４ａで燃焼させることで回転筒３７の内部を乾留状態に保持し、これにより内部の乾燥汚泥は炭化される。なお、乾留ガスの燃焼により回転筒３７の内部が乾留状態に保持される状態となった以後は、前記助燃バーナ４０を消してもよい。
【００１５】
すなわち、乾燥炉１２において汚泥を含水率８０％から４０％まで乾燥させつつ破砕すると共に、炭化炉２６において回転筒３７を回転させつつ乾燥汚泥の炭化を行なうよう構成したので、細かな炭化物を製造することができる。また回転軸１８の回転数等を変更することにより、任意の粒径の炭化物を製造することが可能となる。例えば園芸等で用いられる土壌改良剤としては、５ｍｍ程度のものが好適であり、このような粒径の炭化物を後工程で破砕することなく得ることができる。
【００１６】
前記乾燥炉１２の内部で汚泥と熱交換して降温された処理後気体は、前記排気口１２ｂから排出されて第１戻し管２２を介して集塵機２３に導入され、ここで塵埃が除去される。また集塵機２３で塵埃が除去された処理後気体は、該集塵機２３の排気口２３ｂに接続する第２戻し管２４に排出される。第２戻し管２４に配設された熱交換器３０を処理後気体が通過する過程で、前記供給管２１から分岐したバイパス管２９を流通する高温の乾燥用気体との間で熱交換が行なわれ、この昇温された処理後気体が前記熱風発生炉１７に入口１７ｂを介して戻される。そして、この熱風発生炉１７に戻された処理後気体が燃焼されて所要温度まで昇温されることで、乾燥用気体として再利用される。また、前記炭化炉２６から排出される高温の排気ガスは、前記排ガス管２７を介して熱風発生炉１７に供給され、ここで燃焼されることで脱臭がなされる。
【００１７】
すなわち、乾燥用気体の一部を利用して昇温させた処理後気体を熱風発生炉１７に戻すと共に、炭化炉２６で発生した高温の排気ガスを熱風発生炉１７に供給するよう構成したことで、該熱風発生炉１７での省エネルギーを達成し得る。また、炭化炉２６の燃焼室３４ａでは乾留ガスを完全に燃焼できないため、該炭化炉２６から排出される燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスを含む排気ガスには臭気が含まれているが、該排気ガスを熱風発生炉１７に供給して未燃ガスを完全に燃焼させることで脱臭が行なわれる。従って、炭化炉２６の排気側に別途脱臭炉を設ける必要はなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。更には、熱風発生炉１７で乾燥用気体の発生と排気ガスの脱臭とを兼用させることにより、燃料費を低減することができ、ランニングコストを低く抑えることも可能となる。また実施例の装置では、乾燥炉１２から排出される処理後気体の脱臭も熱風発生炉１７で行なわれる。
【００１８】
なお、実施例では炭化炉をロータリキルン型式とした場合につき説明したが、本願はこれに限定されるものでなく、各種の型式のものを採用し得る。また、実施例では炭化炉における炉本体の内部に分割された２基の炉体を配設した場合につき説明したが、炉本体内の略全長に亘って１基の炉体を配設してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明した如く、請求項１の発明に係る炭化汚泥製造装置は、炭化炉から排出される未燃ガスを含む排気ガスを熱風発生炉に供給し、該未燃ガスを完全に燃焼させるよう構成したので、排気ガスの脱臭を独立した脱臭炉を設けることなく行ない得る。すなわち、炭化炉の排気側に別途脱臭炉を設ける必要はなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。また、熱風発生炉で乾燥用気体の発生と排気ガスの脱臭とを兼用させることにより、燃料費を低減することができ、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００２０】
更には、炭化炉から排出される高温の排気ガスを熱風発生炉に供給することで、当該熱風発生炉で常に常温の空気を加熱して乾燥用気体を発生させるのに比べて省エネルギーを図り得る。また、乾燥炉で汚泥との熱交換により降温した処理後気体の全量を熱風発生炉に戻すよう構成したから、乾燥炉の排気側に脱臭炉を設ける必要はなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。しかも処理後気体を、熱風発生炉から排気される乾燥用気体の一部と熱交換させて昇温するよう構成したから、熱風発生炉での省エネルギーが達成される。
なお、請求項２の発明によれば、持上げ桟により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を、破砕撹拌翼で細かく破砕するよう構成したから、乾燥炉での汚泥の乾燥を効率的に行ない得ると共に、細かな炭化物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る炭化汚泥製造装置の概略構成図である。
【図２】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図３】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【図４】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図５】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１２ 乾燥炉
１２ｂ 排気口
１３ 回転筒
１６ 持上げ桟
１７ 熱風発生炉
１８ 回転軸
２０ 破砕撹拌翼
２６ 炭化炉
３０ 熱交換器
３４ａ 燃焼室
３７ 回転筒(筒体)
４０ 助燃バーナ(加熱源)

Claims (2)

1. 汚泥が供給されるロータリキルン型式の乾燥炉(12)と、この乾燥炉(12)に高温の乾燥用気体を供給する熱風発生炉(17)と、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給され、この乾燥汚泥を炭化させる炭化炉(26)とから構成される炭化汚泥製造装置において、
   前記炭化炉(26)の内部に画成した燃焼室(34a)に、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給される筒体(37)を連通状態で配設し、該筒体(37)の内部で発生させた乾留ガスを燃焼室(34a)で燃焼させるようにし、
   前記炭化炉(26)の燃焼室(34a)と前記熱風発生炉(17)とを連通接続し、該燃焼室(34a)で燃焼しきれなかった未燃ガスを含む排気ガスを前記熱風発生炉(17)に供給して燃焼させるようにし、
   前記乾燥炉 (12) の排気口 (12b) と前記熱風発生炉 (17) とを熱交換器 (30) を介して連通接続すると共に、該熱交換器 (30) に熱風発生炉 (17) から排気される乾燥用気体の一部を供給するよう構成し、乾燥炉 (12) で汚泥との熱交換により降温して排気口 (12b) から排気される処理後気体の全量を、前記熱交換器 (30) において熱風発生炉 (17) から排気される乾燥用気体の一部と熱交換させることにより昇温させた後、前記熱風発生炉 (17) に戻して昇温させ、乾燥用気体として再利用するようにした
   ことを特徴とする炭化汚泥製造装置。
2. 前記乾燥炉 (12) は、周方向に離間して複数の持上げ桟 (16) が内壁面に配設されて所定方向に回転する回転筒 (13) と、該回転筒 (13) の内部に回転自在に配設され、軸方向に離間して複数の破砕撹拌翼 (20) が配設された回転軸 (18) とを有し、前記回転筒 (13) の回転に伴って持上げ桟 (16) により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を、前記回転軸 (18) の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼 (20) で細かく破砕するよう構成した請求項１記載の炭化汚泥製造装置。

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