JP4157478B2 - 汚泥と廃棄物の処理システム - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭から排出される汚水を下水処理し汚泥処理するシステムと廃棄物等の被処理物を熱分解により処理する廃棄物熱分解処理システムとを組み合わせた汚泥と廃棄物の処理システムに関する。

従来から、様々な汚染物質を含む未分別でかつ未処理の廃棄物を処理して使用可能な物質に変質させる廃棄物処理システムとして、廃棄物を熱分解により処理する熱分解システムが知られている（例えば特許文献１−２参照）。
特公平８−２４９０４号公報 特開平１０−２３６８１号公報 一方、一般家庭から排水される汚水は下水処理場で高度処理され放流水と汚泥とに分離される。その後、汚泥は汚泥処理場に圧送され、汚泥処理場では更に濃縮・脱水を施し脱水ケーキとして固形物を回収する。この回収された脱水ケーキは焼却炉で焼却または溶融処分される。

このような従来技術においては、熱分解システムでは、熱分解処理して得られる残さと可燃性ガスの有効利用が課題となっている。

一方、汚泥処理では、汚泥焼却において汚泥のみの自燃だけでは炉の温度が上がらずダイオキシンの発生が危惧されるため、焼却炉の燃焼温度を高温に保つため化石燃料の助燃エネルギーが必要になる。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、熱分解処理して得られる残さの有効利用を図ることができるとともに、汚泥処理するためのエネルギー（化石燃料消費量）を低減することができる汚泥と廃棄物の処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、汚泥から脱水ケーキを生成する汚泥処理設備と、廃棄物を熱分解することにより熱分解ガスと熱分解残さを生成する熱分解炉と、熱分解炉の下流側に接続され、熱分解炉からの熱分解ガスからカーボンを回収する集塵装置と、汚泥処理設備、熱分解炉および集塵装置の下流側に接続され、汚泥処理設備からの脱水ケーキと、熱分解炉からの熱分解残さと、集塵装置からのカーボンとを混合して造粒物を生成する造粒装置と、造粒装置からの造粒物を焼却する焼却装置と、を備えたことを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

本発明は、汚泥から脱水ケーキを生成する汚泥処理設備と、廃棄物を熱分解することにより熱分解ガスと熱分解残さを生成する熱分解炉と、熱分解炉の下流側に接続され、熱分解炉からの熱分解ガスからカーボンを回収する集塵装置と、汚泥処理設備、熱分解炉および集塵装置の下流側に接続され、汚泥処理設備からの脱水ケーキと、熱分解炉からの熱分解残さと、集塵装置からのカーボンとを混合して造粒物を生成する造粒装置と、造粒装置からの造粒物を溶融する溶融装置と、を備えたことを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

本発明は、熱分解炉に、熱分解残さ中の銅を分離する残さ分別装置を接続したことを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。
本発明は、熱分解炉からの熱分解ガスを焼却装置に導いて燃料として用いることを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

本発明は、熱分解炉からの熱分解ガスを溶融装置に導いて燃料として用いることを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

本発明は、汚泥処理設備からの脱水ケーキを一部乾燥して乾燥汚泥を生成する乾燥機を更に備え、溶融装置に造粒装置から造粒物と、乾燥機からの乾燥汚泥を投入して溶融させることを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

本発明は、乾燥機は遠心薄膜乾燥機からなることを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システムである。

以上のように本発明によれば、熱分解処理により得られる熱分解残さの有効利用を図ることができる。また、汚泥処理を行なうための燃料消費量を低減することができる。

第１の実施の形態
以下、本発明による汚泥と廃棄物の処理システムの実施の形態について、図面を用いて説明する。ここで図１は汚泥と廃棄物の処理システムの第１の実施の形態を示す図である。

図１において、車を解体して発生するカーシュレッダーダスト（廃棄物）と汚泥の処理形態について説明する。

使用済みの車を解体選別したのち廃車ガラ（再使用部品と再資源化部品を取り除いた残り）として残ったものをカーシュレッダーダストと呼ぶ。

本発明による汚泥と廃棄物の処理システムは、概略するとカーシュレッダーダストを熱分解処理する熱分解炉１を含む熱分解システムと、汚水から汚泥を生成する下水処理場１２と汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する汚泥処理場（汚泥処理設備）１３を含む汚泥処理システムとを備えている。

カーシュレッダーダストは、プラスチックやウレタン、繊維、ゴム、鉄、銅電線、非鉄金属、ガラスを含んでいる。カーシュレッダーダストはその中の鉄を取り除き、熱分解炉１に投入されるが、この熱分解炉１としては、例えば回転ドラムを外部から加熱する外熱式回転キルンを用いている。

熱分解炉１において、カーシュレッダーダストを熱分解して得られた有機性の熱分解ガス（高分子ガス）はガス改質器２により１０００℃近くに保たれ、ガス改質器２において熱分解ガスは水素や一酸化炭素などの有用な改質ガスに化学変化する。

さらに、ガス改質器２において生成した改質ガスは、ガス冷却ボイラ３により２００℃近くに急冷却され、集塵装置４に送られ、この集塵装置４内でガス中のカーボンが分離回収される。

集塵装置４でカーボンが回収されたガスは、ガス洗浄装置５に送られ、ガス中の有害成分（ダスト、塩素分、フッ素分、アンモニア分、硫黄分）が除去されて、クリーンな可燃性ガスとなる。ガス洗浄浄化装置６は、ガス洗浄装置５で排出される洗水を中和処理し、固形分を分離したうえでガス洗浄装置５に浄水として循環供給する。

なお、熱分解炉１、ガス改質器２、ガス冷却ボイラ３、集塵装置４、ガス洗浄装置５は共通に設けられた誘引ブロワ（図示せず）によって若干負圧の状態で制御されており、外部より空気が過剰に入らないように、要部にシール構成が施されている。

一方、熱分解炉１から排出される熱分解残さは、残さ分別装置７に送られる。この残さ分別装置７において、高価値をもつ銅含有物が熱分解残さから分別回収され、主成分としてカーボン分を含む熱分解残さは残さ破砕装置８で砕かれ、残さ分別装置９に送られる。次にこの残さ分別装置９において、熱分解残さは銅含有物が分別回収され、主成分としてカーボン分を含む熱分解残さは残さ貯留サイロ１０に送られて貯留される。また、集塵装置４で回収されたカーボンは、カーボン貯留サイロ１１に送られて貯留される。

一方、汚水は下水処理場１２で汚水と放流水とに分けられるが、この下水処理場１２は、沈砂池、沈殿池、エアレーション、消毒槽を有している。下水処理場１２で発生した汚泥はポンプ圧送等で汚泥処理場１３に送られる。汚泥処理場１３は、汚泥濃縮槽、高分子注入装置、脱水装置により構成され、汚泥処理場１３へ送られた汚泥は含水率８０％程度の脱水ケーキと水分ほぼ１００％の脱離水とに分離される。脱離水は下水処理場に戻され、脱水ケーキは汚泥焼却装置１４に送られ、この汚泥焼却装置１４において焼却処理される。

残さ貯留サイロ１０に貯留され主成分をカーボンとする熱分解残さと、カーボン貯留サイロ１１に貯留されたカーボンと、汚泥処理場１３で生成された脱水ケーキは、それぞれ定量切り出し装置１５、１６、１７へ送られる。熱分解残さと、カーボンと、脱水ケーキはこの定量切り出し装置１５、１６、１７において定量に切り出され、混錬装置１８に送られて均一に混合された後、造粒装置１９へ混合物として送られる。その後、混合物は造粒装置１９において粒状の造粒物となる。

造粒装置１９において生成された造粒物は汚泥焼却装置１４に送られ、汚泥処理場１３で生成された脱水ケーキと同時に汚泥焼却装置１４に投入されて焼却される。

この汚泥焼却装置１４には、炉温を一定に保つために化石燃料と燃焼空気が調整されて供給される。

また、熱分解システムの熱分解炉１で生成した熱分解ガスはガス改質器２、ガス冷却ボイラ３、集塵装置４およびガス洗浄装置５を経て浄化されて可燃性ガスとなり、熱分解炉１の燃料に用いられる。また残りの可燃性ガスは汚泥焼却装置１４に送られ、助燃用燃料となる。

汚泥焼却装置１４で発生した焼却排ガスと、熱分解炉１を外熱過熱した燃焼排ガスは廃ガス処理装置２０に送られ、この廃ガス処理装置２０において吸収冷却作用、集塵作用、脱臭を受けて排気塔２１により大気放出される。また、廃ガス処理装置２０からの排ガスを排ガス回収して発電に利用してもよい。

図１に示すように、カーシュレッダーダストの処理において、熱分解炉１と、ガス改質器２と、ガス冷却ボイラ３と、集塵装置４と、ガス洗浄装置５とを有する熱分解システムを利用したことにより、熱分解炉１とガス改質器２における低酸素域での熱分解処理、ガス冷却ボイラ３での急冷却によりダイオキシンの発生を抑制しながら、再資源可能な可燃性ガスと、熱分解残さと、カーボンを得ることができる。ここで熱分解残さとカーボンは炭素分が主で脱水ケーキと比べると高カロリーを有する。

一方、汚泥処理場１３においては多量の脱水ケーキが発生するが、その脱水ケーキの一部と、熱分解システムで発生したあらかじめ銅含有物を除去した熱分解残さと、集塵装置４で回収したカーボンとが混錬装置１８において混ざり合い、造粒装置１９において高カロリーの造粒物を生成することができる。造粒装置１９において熱分解残さとカーボンを造粒する場合、脱水ケーキの水分と粘着性が造粒しやすくなり、汚泥焼却装置１４への搬送および投入、燃焼状態が優れている。

一方、熱分解処理システムのガス洗浄装置５において生成した可燃性ガスも汚泥焼却装置１４に送られるため、汚泥焼却に必要な化石燃料の使用量を低減できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、熱分解処理残さの有効利用を図ることができ、かつ汚泥処理するためのエネルギー（化石燃料消費量）を低減することができる。

第２の実施の形態
次に図２により本発明の第２の実施の形態について説明する。図２に示す第２の実施の形態は、汚泥焼却装置１４の代わりに溶融装置２３を設けるとともに、汚泥処理場１３と溶融装置２３との間に乾燥機２２を設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２において、汚泥処理場１３から発生した汚泥は、乾燥機２２において蒸気により乾燥し、乾燥汚泥（乾燥ケーキ）となる。乾燥汚泥を生成する乾燥機２２は、例えば遠心薄膜乾燥機からなっている。

乾燥機２２の熱源は、焼却排ガスや燃焼排ガスからボイラ（図示せず）により熱回収して得られた蒸気を利用している。

次に乾燥機２２で得られた乾燥汚泥は、溶融装置２３に送られ、造粒装置１９で生成された造粒物と、化石燃料および燃焼酸素とともにこの溶融装置２３において高温で処理され、スラグとして回収される。また溶融装置２３にはガス洗浄装置５から可燃性ガスが送られるとともに、溶融装置２３からの焼却排ガスは廃ガス処理装置２０へ送られる。

図２に示すように、カーシュレッダーダストの処理において、熱分解炉１と、ガス改質器２と、ガス冷却ボイラ３と、集塵装置４と、ガス洗浄装置５とを有する熱分解システムを利用したことにより、熱分解炉１とガス改質器２における低酸素域での熱分解処理、ガス冷却ボイラ３での急冷却によりダイオキシンの発生を抑制しながら、再資源可能な可燃性ガスと、熱分解残さと、カーボンを得ることができる。ここで熱分解残さとカーボンは、炭素分が主で脱水ケーキと比べると高カロリーを有する。

一方、汚泥処理においては多量の脱水ケーキが発生するが、その脱水ケーキの一部と、熱分解システムで発生したあらかじめ銅含有物を除去した熱分解残さと、集塵装置４で回収したカーボンとが混合装置１８において混ざり合い、造粒装置１９において高カロリーの造粒物を生成することができる。

また、一方、遠心薄膜乾燥機２２で脱水ケーキ（含水率８０％程度）を乾燥させ乾燥汚泥（含水率４０％程度）にすることによって、溶融装置２３における溶融エネルギーが低減できる。しかも、熱分解処理システムで生成した可燃性ガスも溶融装置２３において利用することができるので、溶融装置２３における汚泥溶融に必要な化石燃料の使用量を低減できる。

本発明による汚泥と廃棄物の処理システムの第１の実施の形態を示す構成図。 本発明による汚泥と廃棄物の処理システムの第２の実施の形態を示す構成図。

符号の説明

１ 熱分解炉
２ ガス改質器
３ ガス冷却ボイラ
４ 集塵装置
５ ガス洗浄装置
６ ガス洗浄浄化装置
７ 残さ分別装置
８ 残さ破砕装置
９ 残さ分別装置
１０ 残さ貯留サイロ
１１ カーボン貯留サイロ
１２ 下水処理場
１３ 汚泥処理場
１４ 汚泥焼却装置
１５ 定量切り出し装置
１６ 定量切り出し装置
１７ 定量切り出し装置
１８ 混錬装置
１９ 造粒装置
２０ 廃ガス処理装置
２１ 排気塔
２２ 乾燥機
２３ 溶融装置

Claims (7)

1. 汚泥から脱水ケーキを生成する汚泥処理設備と、
   廃棄物を熱分解することにより熱分解ガスと熱分解残さを生成する熱分解炉と、
   熱分解炉の下流側に接続され、熱分解炉からの熱分解ガスからカーボンを回収する集塵装置と、
   汚泥処理設備、熱分解炉および集塵装置の下流側に接続され、汚泥処理設備からの脱水ケーキと、熱分解炉からの熱分解残さと、集塵装置からのカーボンとを混合して造粒物を生成する造粒装置と、
   造粒装置からの造粒物を焼却する焼却装置と、
   を備えたことを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システム。
2. 汚泥から脱水ケーキを生成する汚泥処理設備と、
   廃棄物を熱分解することにより熱分解ガスと熱分解残さを生成する熱分解炉と、
   熱分解炉の下流側に接続され、熱分解炉からの熱分解ガスからカーボンを回収する集塵装置と、
   汚泥処理設備、熱分解炉および集塵装置の下流側に接続され、汚泥処理設備からの脱水ケーキと、熱分解炉からの熱分解残さと、集塵装置からのカーボンとを混合して造粒物を生成する造粒装置と、
   造粒装置からの造粒物を溶融する溶融装置と、
   を備えたことを特徴とする汚泥と廃棄物の処理システム。
3. 熱分解炉に、熱分解残さ中の銅を分離する残さ分別装置を接続したことを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の汚泥と廃棄物の処理システム。
4. 熱分解炉からの熱分解ガスを焼却装置に導いて燃料として用いることを特徴とする請求項１記載の汚泥と廃棄物の処理システム。
5. 熱分解炉からの熱分解ガスを溶融装置に導いて燃料として用いることを特徴とする請求項２記載の汚泥と廃棄物の処理システム。
6. 汚泥処理設備からの脱水ケーキを一部乾燥して乾燥汚泥を生成する乾燥機を更に備え、 溶融装置に造粒装置から造粒物と、乾燥機からの乾燥汚泥を投入して溶融させることを特徴とする請求項２記載の汚泥と廃棄物の処理システム。
7. 乾燥機は遠心薄膜乾燥機からなることを特徴とする請求項６記載の汚泥と廃棄物の処理システム。

Images