JP3811834B2 - 汚泥の炭化処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、汚泥の炭化処理方法および装置に関し、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、乾燥・炭化して土壌改良剤等として使用し得るようにする汚泥の炭化処理方法および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】
前記炭化処理装置で製造された炭化物は大きな塊となっており、これを例えば土壌改良剤として使用する場合には、得られた炭化物を破砕機等により細かく粉砕して土壌改良剤として好適な粒度とする必要がある。すなわち、従来の炭化処理装置のみでは土壌改良剤等として好適に使用し得る粒度の炭化物が得られず、付帯設備として破砕機が必要になるために設備コストが嵩む問題が指摘される。また、破砕機を付設するために設備全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となる難点もある。
【0004】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係る汚泥の炭化処理方法および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、後工程での破砕を行なうことなく、例えば土壌改良剤等として好適に使用し得る粒度の炭化物を得ることのできる汚泥の炭化処理方法および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、本発明に係る汚泥の炭化処理方法は、
乾燥炉における内壁面に複数の持上げ棧が配設された回転筒に含水率が約75〜85%の汚泥を供給し、この回転筒を回転して前記持上げ棧で回転筒の底部側から頂部側へ汚泥を持上げた後に落下させる工程を繰返しつつ、該回転筒に熱風発生炉から高温の乾燥用気体を供給することで汚泥を含水率が約50%以下となるまで乾燥すると共に、前記回転筒の内部に配設した破砕翼を回転して汚泥を破砕し、
前記乾燥炉で得られた乾燥汚泥を炭化炉の回転筒に供給し、この回転筒を回転しつつ加熱手段で加熱することで内部の乾燥汚泥を炭化するようにしたことを特徴とする。
【0006】
また本願の別の発明に係る汚泥の炭化処理装置は、
汚泥が供給される乾燥炉と、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、この乾燥汚泥を加熱して炭化させる炭化炉とから構成される炭化処理装置において、
前記乾燥炉は、前記汚泥が供給される回転筒と、この回転筒の内壁面に配設された複数の持上げ棧と、前記回転筒の内部に回転自在に配設された破砕翼とを備え、前記熱風発生炉から回転筒に乾燥用気体を供給しつつ回転筒および破砕翼を回転させることで汚泥を乾燥すると共に破砕するよう構成され、
前記炭化炉は、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給される回転筒と、この回転筒の内部に供給された乾燥汚泥を加熱する加熱手段とを備え、前記回転筒を回転させつつ乾燥汚泥を加熱することで該乾燥汚泥を炭化するよう構成したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る汚泥の炭化処理方法および装置につき、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。
【0008】
【第1実施例について】
図1は、第1実施例に係る炭化処理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75〜85%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ようになっている。なお、汚泥が底部に落下する過程で、後述する熱風発生炉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乾燥がなされる。
【0009】
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翼としての破砕撹拌翼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。
【0010】
前記乾燥炉12の吸気口12aには、熱風発生炉17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、前記熱風発生炉17の入口17bに接続する第2戻し管24が接続され、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熱風発生炉17に戻すよう構成される。
【0011】
前記第2戻し管24には、図1に示す如く、後述する炭化炉26で発生した高温の排気ガスが流通する排ガス管27が接続される第1熱交換器28と、前記供給管21から分岐するバイパス管29が接続される第2熱交換器30とが直列に介挿されている。バイパス管29における第2熱交換器30の出口側に排気用ブロワ31が介挿されると共に、第2熱交換器30と排気用ブロワ31との間に排ガス管27が接続されており、該ブロワ31を回転することで供給管21を流通する一部の乾燥用気体をバイパス管29に導入すると共に、炭化炉26で発生した排気ガスを排ガス管27に流通させ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、第1熱交換器28において排気ガスと熱交換すると共に第2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。
【0012】
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50%以下)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1次炉体34,34と2次炉体35とが配設され、1次炉体34,34と2次炉体35とは通孔36を介して連通するよう構成される。また炉本体33には、2基の1次炉体34,34に貫通された円筒状の回転筒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、1次炉体34の内部に画成された第1次燃焼室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第1次燃焼室34aに噴出するようになっている。また1次炉体34の内部に複数の助燃バーナ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から第1次燃焼室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、1次炉体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。
【0013】
前記2次炉体35の内部に第2次燃焼室35aが画成されると共に2次燃焼バーナ41が配設され、前記第1次燃焼室34aで燃焼しきれなかった未燃ガスが通孔36から第2次燃焼室35aに供給されて燃焼するよう構成される。なお、第2次燃焼室35aには、未燃ガスを完全に燃焼させ得る量の酸素(空気)が供給されるようになっている。そして、第2次燃焼室35aでの燃焼により生じた高温の排気ガスは、炉本体33に設けた排気口33aに接続する前記排ガス管27を介して第1熱交換器28に供給されるよう構成される。なお、炭化炉26の内部圧力は、前記排気用ブロワ31の回転制御および排ガス管27に介挿した調整弁49の調整により制御される。
【0014】
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。
【0015】
【第1実施例の作用について】
次に、前述した第1実施例に係る汚泥の炭化処理装置の作用につき、処理方法との関係において説明する。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75〜85%)は、回転筒13の回転(例えば8rpm)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。また、前記回転軸18の回転(例えば300〜380rpm)により一体的に回転する破砕撹拌翼20で汚泥が細かく破砕される。なお、破砕撹拌翼20によって破砕される汚泥の粒径は、該翼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任意に設定される。
【0016】
前記乾燥炉12で所要の含水率(例えば50%以下)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の内部は前記助燃バーナ40により乾留状態とされており、該回転筒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から第1次燃焼室34aに噴出される。そして、第1次燃焼室34aに噴出された乾留ガスを燃焼することにより、回転筒37の内部は乾留状態に保持されて、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。前記第1次燃焼室34aで燃焼しきれなかった未燃ガスは、前記通孔36から第2次燃焼室35aに供給されて燃焼し、この第2次燃焼室35aで発生した高温の排気ガスは前記排ガス管27を介して第1熱交換器28に供給される。また第1次燃焼室34aで燃焼しきれなかった未燃ガスを第2次燃焼室35aで完全に燃焼することで脱臭がなされる。
【0017】
すなわち、乾燥炉12において汚泥を、含水率が約75〜85%から約50%以下となるまで乾燥させつつ破砕すると共に、得られた乾燥汚泥を炭化炉26において回転筒37を回転させつつ加熱して炭化するよう構成したので、後工程で破砕することなく細かな炭化物を製造することができる。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ものである。なお、乾燥炉12における回転軸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も可能である。
【0018】
前記乾燥炉12から排気された降温された処理後気体は、前記集塵機23で塵埃が除去された後に第1熱交換器28を通過する過程で、前記第2次燃焼室35aで発生した高温の排気ガスとの間で熱交換され、この昇温された処理後気体が第2熱交換器30に供給される。この第2熱交換器30には、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が供給されているから、該第2熱交換器30を通過する処理後気体は乾燥用気体との間で更に熱交換が行なわれ、この昇温された処理後気体が前記熱風発生炉17に戻される。
【0019】
すなわち、乾燥用気体の一部および炭化炉26で発生した高温の排気ガス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。また乾燥炉12から排気される処理後気体には汚泥から生ずる臭気が混じっているが、熱風発生炉17で燃焼させることにより臭気は除去される。
【0020】
【第2実施例について】
図6は、第2実施例に係る炭化処理装置を示すものであって、前記炭化炉26で発生する排気ガスを乾燥炉12に直接供給することで、熱エネルギーを有効に利用するようにしたものである。なお、熱風発生炉17や乾燥炉12および炭化炉26等の基本的な構成は前述した第1実施例と同一であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【0021】
すなわち、前記炭化炉26の排気口33aに一端が接続する排ガス管27の他端は、図に示す如く、前記供給管21におけるバイパス管27と乾燥炉12との間に連通接続されている。従って、炭化炉26で発生した高温の排気ガスを乾燥炉12での汚泥の乾燥に利用することができ、熱エネルギー効率を向上させ得るものである。なお、前記第2戻し管24には、第2熱交換器30のみが介挿され、処理後気体はバイパス管29を流通する乾燥用気体との間で熱交換されるようになっている。
【0022】
【第3実施例について】
図7は、第3実施例に係る炭化処理装置を示すものであって、前記炭化炉26で発生する排気ガスを処理後気体と熱交換させることなく熱風発生炉17に供給することで、熱風発生炉17での更なる省エネルギーを図るようにしたものである。なお、熱風発生炉17や乾燥炉12および炭化炉26等の基本的な構成は前述した第1実施例と同一であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【0023】
すなわち、前記炭化炉26の排気口33aに一端が接続する排ガス管27の他端は、図に示す如く、前記第2戻し管24における第2熱交換器30と熱風発生炉17の入口17bとの間に連通接続されている。従って、炭化炉26で発生した高温の排気ガスを、熱風発生炉17に直接供給することができるので、熱風発生炉17での省エネルギーを達成し得る。なお、前記第2戻し管24には、前記第2実施例と同様に第2熱交換器30のみが介挿され、処理後気体はバイパス管29を流通する乾燥用気体との間で熱交換されるようになっている。
【0024】
前述した各実施例では、処理後気体を熱風発生炉に戻して脱臭するよう構成したが、本願はこれに限定されるものでなく、処理後気体を別に設けた脱臭装置に供給して脱臭させるよう構成してもよい。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1次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1次炉体を配設してもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る汚泥の炭化処理方法および装置は、乾燥炉において汚泥を、含水率が約75〜85%から約50%以下となるまで乾燥させつつ破砕すると共に、得られた乾燥汚泥を炭化炉の回転筒に供給して該回転筒を回転させつつ加熱して炭化するよう構成したので、後工程で破砕することなく細かな炭化物を製造することができる。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。すなわち、後工程で炭化物を破砕する必要はないので、破砕機を不要として設備コストを低減し得ると共に装置全体の小型化を図り得る。また汚泥の処理時間を短縮することができ、製造能力を向上し得る。更には、乾燥炉における回転軸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も可能となる。
【0026】
前記炭化炉から発生する高温の排気ガスを乾燥炉での汚泥の乾燥に使用したり、熱風発生炉に直接供給するよう構成することで、熱エネルギーの有効利用および省エネルギーを図り得、ランニングコストを低廉に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な第1実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図2】第1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】第1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】第1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】第1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。
【図6】本発明の好適な第2実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図7】本発明の好適な第3実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
12 乾燥炉
13 回転筒
16 持上げ棧
17 熱風発生炉
20 破砕撹拌翼(破砕翼)
26 炭化炉
34 1次炉体(加熱手段)
37 回転筒
42 持上げ棧
Claims (5)
- 乾燥炉(12)における内壁面に複数の持上げ棧(16)が配設された回転筒(13)に含水率が約75〜85%の汚泥を供給し、この回転筒(13)を回転して前記持上げ棧(16)で回転筒(13)の底部側から頂部側へ汚泥を持上げた後に落下させる工程を繰返しつつ、該回転筒(13)に熱風発生炉(17)から高温の乾燥用気体を供給することで汚泥を含水率が約50%以下となるまで乾燥すると共に、前記回転筒(13)の内部に配設した破砕翼(20)を回転して汚泥を破砕し、
前記乾燥炉(12)で得られた乾燥汚泥を炭化炉(26)の回転筒(37)に供給し、この回転筒(37)を回転しつつ加熱手段(34)で加熱することで内部の乾燥汚泥を炭化するようにした
ことを特徴とする汚泥の炭化処理方法。 - 汚泥が供給される乾燥炉(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、この乾燥汚泥を加熱して炭化させる炭化炉(26)とから構成される炭化処理装置において、
前記乾燥炉(12)は、前記汚泥が供給される回転筒(13)と、この回転筒(13)の内壁面に配設された複数の持上げ棧(16)と、前記回転筒(13)の内部に回転自在に配設された破砕翼(20)とを備え、前記熱風発生炉(17)から回転筒(13)に乾燥用気体を供給しつつ回転筒(13)および破砕翼(20)を回転させることで汚泥を乾燥すると共に破砕するよう構成され、
前記炭化炉(26)は、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給される回転筒(37)と、この回転筒(37)の内部に供給された乾燥汚泥を加熱する加熱手段(34)とを備え、前記回転筒(37)を回転させつつ乾燥汚泥を加熱することで該乾燥汚泥を炭化するよう構成した
ことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。 - 前記炭化炉(26)で発生した高温の排気ガスを、前記乾燥炉(12)に供給するよう構成した請求項2記載の汚泥の炭化処理装置。
- 前記炭化炉(26)で発生した高温の排気ガスを、前記熱風発生炉(17)に供給するよう構成した請求項2記載の汚泥の炭化処理装置。
- 前記炭化炉(26)における回転筒(37)の内壁面に複数の持上げ棧(42)が配設され、該回転筒(37)の回転により持上げ棧(42)で乾燥汚泥を底部側から頂部側に持上げた後に落下させるよう構成した請求項2,3または4の何れかに記載の汚泥の炭化処理装置。
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