JP3821432B2 - 下水汚泥の焼却処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥の焼却処理装置に関するものであり、特に下水汚泥を流動炉で焼却するとともに、その焼却灰を造粒・焼結して骨材とする下水汚泥の焼却処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水汚泥の処理法としては焼却処理が一般的であり、中でもコンパクトな設備で能率的に焼却することができる流動炉による焼却処理が普及している。また焼却により発生する焼却灰は従来は埋め立て処分されていたのであるが、埋め立て処分場の不足が生じつつあるので、最近では焼却灰を造粒・焼結して強度のある骨材とし、道路の埋め戻し材やコンクリート用骨材などとして再利用する方法に移行している。
【０００３】
図２はこのための従来装置を示す図であり、下水汚泥は脱水されたうえで流動炉１に投入され８５０℃程度で焼却される。この流動炉１は例えば循環流動炉であり、排ガスはサイクロン２で流動媒体と分離され、流動媒体は流動炉１に返送される。高温の排ガスは熱交換器３と冷却塔４で降温されたうえでバグフィルタなどの焼却灰回収手段５に送られ、焼却灰を除去される。排ガスは更に排煙処理塔６で排煙処理され、煙突７から放出される。
【０００４】
一方、焼却灰回収手段５で排ガスから分離された焼却灰は造粒機８で造粒され、焼成炉９で１０００〜１１００℃程度の高温で焼結されて強度のある骨材（造粒焼結骨材）となる。なお焼成炉９は例えばロータリーキルンであり、その排ガス中に含まれる微粒子はサイクロン１０で回収され、造粒機８に返送されている。この図２に示す従来の下水汚泥の焼却処理装置によれば、下水汚泥を効率よく焼却するとともに、焼却灰を強度のある骨材とすることができる。
【０００５】
しかし、流動炉１は炉内の滞留時間を十分に取ることが難しいために、焼却温度を抑制すると排ガス中にＣＯ，Ｎ₂Ｏ，ＨＣＮなどの有害成分が含まれることがあった。またこれらの発生を防止するために焼却温度を高めると、炉体の耐火物が損傷し易くなるうえ、補助燃料使用量が増加するなどの問題があった。
【０００６】
一方、強度のある造粒物を得るためには焼結温度を１０００〜１１００℃程度の高温とする必要があり、焼成炉９に多くのエネルギーが必要であるという問題があるうえ、焼成炉９の排ガス中に含まれる微粒子を除去するサイクロン１０などの別の設備が必要となり、設備コストやランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、焼却炉の排ガスがクリーンとなり、しかも下水汚泥の焼却灰から従来よりも低コストで強固な骨材を製造することができる下水汚泥の焼却処理装置を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の下水汚泥の焼却処理装置は、下水汚泥を焼却する流動炉の排ガス出口に焼成炉を直結するとともに、この焼成炉の後段には排ガスからの焼却灰回収手段と、回収された焼却灰の造粒機とを設置し、この造粒機により得られた造粒物を前記の焼成炉に返送して焼成することを特徴とするものである。なお、流動炉を循環流動炉とし、焼成炉をロータリーキルンとすることができる。また、流動炉を空気比１以下で運転し、これにより発生した可燃性ガスを焼成炉で燃焼させることもできる。
【０００９】
本発明の下水汚泥の焼却処理装置は、流動炉の排ガス出口に焼成炉を直結し、後段の造粒機により得られた造粒物を焼結するようにしたので、流動炉の排ガス温度から焼結温度まで昇温するに要するエネルギーはわずかでよく、従来よりもエネルギーコストを低減できる。また焼成炉の排ガスは流動炉の排ガスとともに処理されるので特別な処理設備は不要となる。しかも流動炉の排ガス中に含まれるＣＯ，Ｎ₂Ｏ，ＨＣＮなどの有害成分は焼成炉で燃焼されるので、排ガスをクリーンにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の実施形態を示す図であり、１は従来と同様の流動炉である。流動炉１は好ましくはサイクロン２を備えた循環流動炉であり、投入された下水汚泥（脱水汚泥）は炉底から供給される高速の空気流により流動している流動媒体と接触し、瞬時に燃焼される。前記したように炉内温度は８５０℃前後に保たれるのが普通である。焼却灰と流動媒体とを含む排ガスはサイクロン２に送られ、流動媒体は回収されて流動炉１に循環される。循環流動炉は炉内の熱分布がよく設備のコンパクト化を図ることができる利点があるが、本発明において流動炉１は必ずしも循環流動炉である必要はなく、気泡流動炉であってもよい。
【００１１】
本発明では流動炉１の排ガス出口（循環流動炉の場合にはサイクロン２の出口）に、焼成炉９が直結されている。焼成炉９はこの実施形態ではロータリーキルンである。焼成炉９は後段の造粒機８により造粒された造粒物を焼結するためのものであり、図示しないバーナーにより１０００〜１１００℃の高温に保たれる。流動炉１の排ガス温度は８５０℃程度の高温であるから、これを１０００〜１１００℃に加熱するためのエネルギーは比較的少なくて済み、図２の従来技術に比較して経済的である。
【００１２】
なお焼成炉９の大きさは、造粒物が１５〜２０分程度滞留できる大きさとすることが好ましい。しかし排ガスの滞留時間は２秒程度で十分であり、排ガス中にＣＯ，Ｎ₂Ｏ，ＨＣＮなどの有害成分が含まれている場合にも、焼成炉９がアフターバーナーと同様に作用し、これらを完全燃焼させてＣＯ₂やＮＯ₂などとする。このため本発明によれば焼却炉排ガスのクリーン化を図ることができる。造粒物は焼成炉９内で１５〜２０分滞留する間に焼結され、強度のある骨材となる。なお、請求項３に示したように流動炉１を空気比１以下で運転すると、下水汚泥の熱分解により可燃性のガスが発生するので、この可燃性ガスを焼成炉９で燃焼させるようにすれば焼成炉９を加熱するための消費エネルギーを更に減少させることができる。
【００１３】
焼成炉９を通過した排ガスは、従来と同様に熱交換器３と冷却塔４で降温されたうえでバグフィルタなどの焼却灰回収手段５に送られ、焼却灰を除去される。排ガスは更に排煙処理塔６で排煙処理され、煙突７から放出される。なお熱交換器３で加熱された空気は流動炉１の流動用空気として利用される。焼却灰回収手段５で回収された焼却灰は造粒機８で適宜のサイズに造粒され、前記した焼成炉９に返送される。本発明では焼成炉９を流動炉１の排ガス出口に設けたので、焼成炉９の排ガスを処理するための特別な設備は不要である。
【００１４】
上記の実施形態の設備により本発明を実施した場合、流動炉１の下水汚泥処理量を１００トン/日とすると、約４トン/日の焼結骨材が製造されることとなる。規模を同一として比較すると、図２の従来技術では焼成炉９を加熱するためのエネルギーとして 約４４０l/日の重油を要していたが、本発明では焼成炉９を加熱するための重油使用量を約１００l/日にまで低下させることができた。
【００１５】
また、図２の従来技術では排ガス中に地球温暖化効果の大きいガスであるＮ₂Ｏが約１５０ＰＰＭ程度含まれていたが、図１に示す本発明によればＮ₂Ｏの含有率が７〜１２ＰＰＭにまで低下した。またCOの含有率も従来の２０〜５０ＰＰＭから３ＰＰＭ以下にまで低下した。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の下水汚泥の焼却処理装置は、流動炉の排ガス出口に直結した焼成炉により造粒物を焼結するようにしたので、流動炉の排ガス温度を有効に利用することができ、従来よりもエネルギーコストを低減できる。また焼成炉の排ガスは流動炉の排ガスとともに処理されるので特別な処理設備は不要となり、設備コストも削減できる。しかも流動炉の排ガス出口に直結した焼成炉がアフターバーナーと同様に作用し、流動炉の排ガス中に含まれるＣＯ，Ｎ₂Ｏ，ＨＣＮなどの有害成分を完全燃焼させるので、従来よりも排ガスをクリーンにすることができ、地球温暖化の防止にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】従来の下水汚泥の焼却処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 流動炉、２ サイクロン、３ 熱交換器、４ 冷却塔、５ 焼却灰回収手段、６ 排煙処理塔、７ 煙突、８ 造粒機、９ 焼成炉、１０ サイクロン

Claims (3)

1. 下水汚泥を焼却する流動炉の排ガス出口に焼成炉を直結するとともに、この焼成炉の後段には排ガスからの焼却灰回収手段と、回収された焼却灰の造粒機とを設置し、この造粒機により得られた造粒物を前記の焼成炉に返送して焼成することを特徴とする下水汚泥の焼却処理装置。
2. 流動炉が循環流動炉であり、焼成炉がロータリーキルンである請求項１記載の下水汚泥の焼却処理装置。
3. 流動炉が空気比１以下で運転され、これにより発生した可燃性ガスを焼成炉で燃焼させる請求項１記載の下水汚泥の焼却処理装置。

Images