JP4526373B2 - 汚泥処理方法及び処理システム - Google Patents

Description

この発明は、生活廃水汚泥その他有害物を含んだ汚泥を処理することを目的とした汚泥処理方法及び処理システムに関する。

従来の一般的に採用されている汚泥処理は、汚泥を乾燥させ、含水率を下げた後、焼却している。

また、ダイオキシンで汚染された地盤の表層に対して、原位置で熱分解処理する技術が提案されている。

更に、廃棄物焼却炉にブラウンガスを導入して、廃棄物を高温燃焼する技術も開示されている。
特開２００４−２４３１５７号 特開２０００−３９１２３号

前記従来採用されている技術は、汚泥を乾燥させ然る後、焼却するので、処理工程が二段階となり、処理設備及びランニングコストが厖大となる問題点があった。

また引用文献１、２の発明は、共に水分含有量の少ない土壌については有効に機能する可能性があるが、例えば、水分９０％以上というような汚泥については、そのまま採用することはできない問題点があった。

更に、特許文献１においては、ブラウンガスバーナーの使用が記載されているが、水分の多い汚泥に使用した場合の処理技術が記載されていない。

この発明は、処理炉に収容した汚泥に、ゼットガスバーナーから、ゼットガス炎を吹きつけることにより、水分及び低融点物質を瞬時に気化することができるので、汚泥を連続的に処理することができる。

またゼットガス炎は、閉空間で発生するので、その熱量は全部有効に利用され、効率がきわめて良好である。前記ゼットガスは、水素ガスと酸素ガスの混合気体であるから、外部から酸素の給送がなくとも、自分の持っている酸素で十分目的を達成することができる。

またセラミックスなどの耐熱触媒を使用する場合には、水分の一部がゼットガスに変えられる。例えば、２０００℃〜３０００℃のセラミックス触媒に水を衝突させると、水は水蒸気になると共に、水蒸気の一部は水素ガスと酸素ガスに変化するが、この場合にも水素ガスと酸素ガスの割合は、燃焼に必要な割合を保っているので、過不足なく完全燃焼することになる。

即ち方法の発明は、処理炉中の汚泥水にゼットガスバーナーからゼットガス炎を吹きつけて、瞬時に超高温加熱し、水分及び低融点物質を気化させ、前記蒸発気体は、集塵機で気体と固体を分離し、分離気体は、分離膜を介して水素ガスと、未透過ガスとに分離し、未透過ガスを処理してクリーン気体を外界へ放出し、前記集塵機で分離した固体を集め、前記処理炉に残った未昇華金属その他の固形物を回収することを特徴とした汚泥処理方法であり、ゼットガスは、水を電気分解して生成した水素ガスと酸素ガスをそのまま混合して混合ガスとするものであり、分離膜は水素ガス透過膜であって、分離器内を二分するように張設してあり、透過膜の一側に排気を導き、他側に水素ガスの出口を設けたものである。

次にシステムの発明は、汚泥水にゼットガス炎を吹きつけて焼却処理する処理手段と、処理手段により生じた排気の集塵手段と、その気体の処理をする分離手段と、ガス処理器及び固形物処理手段とを組み合せたことを特徴とする汚泥処理システムであり、処理手段は、処理炉にゼットガスバーナーと、汚泥給送手段と、排気手段とを組み合せたものであり、分離手段は、槽内に分離膜を張設し、分離膜の一側に排気を供給し、他側に水素ガスの出口を設けたものであり、集塵手段は、サイクロンとしたものである。

更に、処理手段は、処理炉の下部に耐熱性触媒ロストルを設置し、該耐熱触媒ロストルの下面部へゼットガスバーナーからゼットガス炎を吹きつけ、前記処理炉の上部から前記ロストルの上面に向けて、加圧汚泥の噴射手段を設けたものであり、加圧汚泥の噴射手段は、ポンプ移送としたものである。

前記発明におけるゼットガスは、水を電気分解して生成した水素ガスと酸素ガスを、そのまま混合したガスであって、ブラウンガスの特性と近似している。

そこでゼットガスバーナーでゼットガスを汚泥に吹きつけると、火炎は瞬時に２０００℃〜４０００℃に昇温するので、水は勿論のこと、低融点物質は悉くガス化（昇華）し、重金属その他の未昇華物が残留するので、夫々分離処理し、有用物として再使用する。そこで排気中の固形物を分離し、ついで水素ガスを分離した後、残余のガスを処理して外界へ放出すれば、全処理を終了する。

この発明で使用するゼットガス炎を汚泥水に照射すると、超高温（１０００℃〜４０００℃）となり、総ての物を溶解するけれども、他物に移るおそれはない。またゼットガス自体が酸素を保有しているので、空気のない場所でも燃焼を継続する。更にゼットガスは表１のような特性を持っている。

前記のように、ゼットガスは、化石燃料又は化石ガスに比し特性を有するので、目的物を目的温度に加熱し、しかも公害物を出さないので、汚泥処理などに最適である。

この発明は、水を電気分解して生成したゼットガスを使用して汚泥を加熱蒸発させるので、加熱熱量はクリーンであって有害ガスの生成されるおそれはない効果がある。

また排気中に有毒ガスが含まれているとしても、分離後処理するので、外界へ有害ガスが放出されるおそれがないなどの効果がある。

またこの発明によれば、汚泥が完全に処理され、廃棄物は０に近くなる。

この発明は、処理炉中へ汚泥を供給し、汚泥の上部から、ゼットガス炎を吹きつけて、重金属などの比重の大きい物質以外は昇華させるので、容易に分離することができる。ついで固気分離し（例えばサイクロン使用）、ついで水素を分離した後、残余のガスを処理すれば、クリーン気体となるので、汚泥処理に関し、外界を汚染するおそれはない。また重金属などは分類して再使用することができる。

前記におけるゼットガスは、クリーンガスであるから、全体としてクリーンに処理されることになり、従来問題視されていたような環境破壊のおそれは皆無である。

この発明の実施例を図１について説明すると、処理炉へ汚泥水（例えば水分９０％以上の砂の混合した汚泥水）に給送すると共に、処理炉へ設置した複数のゼットガスバーナーからゼットガスに点火すると共に吹きつける。

この場合に汚泥は、瞬時に２５００℃位に昇温し、水及び低温気化物（例えば２０００℃以下で昇華する物）は悉く気化し、吸引器に吸引されて、集塵機に送られる。この集塵機は例えばサイクロンであって、気体と固形物を自動的に分離するものである。

前記のようにして、固気を分離したならば、分離膜によって水素を分離し、残余の排気は、ガス処理筒で処理し、無害化気体のみを外界へ放出する。

気体と分離した固形物は、例えば昇華しなかった金属類又はセラミックスその他の無機物であるが、金属類は夫々分別して再使用し、その他の無機物（例えば砂、石、その他のセラミックス類）は溶解後、水砕又は風砕により小粒化（例えば１ｍｍ〜５ｍｍ）し、建材などの骨材又はブロックの材料に使用する。

この発明のシステムの実施例を図２、３に基づいて説明すると、処理炉１へ、ゼットガスバーナー２、２と、汚泥水給送パイプ３及び吸引器４を連結する。前記吸引器４の吐出側を、集塵機５の入力側に接続し、集塵機５の吐出側を、膜分離器６の入力側に接続する。この膜分離器６は、分離膜７により水素のみを分離するのである。前記分離器６の排気をガス処理筒８で処理し、煙突９から矢示１６のように外界へ放出する。

またゼットガスは、ゼットガス発生器１０へ送電及び給水し、水を電気分解してゼットガスを発生させる。図中１１は分配器であって、ゼットガスを矢示１７のように必要な場所へ送る。

次に図３の実施例は、処理炉１の他の構造を示すものである。

図３の処理炉１ａの中央部に、セラミック製のロストル１２を設置し、ロストル１２の下部にゼットガスバーナー２、２を設置して、ロストル１２を加熱する。

前記ロストル１２の上方の側壁へ、汚泥水の送水筒１３端を固定してある。

前記において、送水筒１３から矢示１４のように汚泥水を処理炉１ａ内のロストル上へ送水すると共に、ゼットガスバーナー２、２を点火して、ロストル１２の下面を加熱すると、ロストル１２の下面は、例えば２０００℃に加熱される。

そこで、水及び低融点物は、昇華して、矢示１５のように上昇し、図２のように吸引器４に吸引される。一方昇華しない固形物１８（例えば金属など）となってロストル１２の下に溜まる。

前記において、セラミック製のロストル１２は、触媒作用があって、汚水の分解時に水素ガスと酸素ガスを生成するので、排気処理で水素ガスを分離することができる。

この発明で用いるゼットガス生成の為の水の電気分解を図４について説明すると、電解槽２０内に、多数の電極板２１、２１を縦に並列設置して、各電極板２１、２１は導板２２、２２ａにより夫々プラス極、マイナス極を形成している。前記電解槽２０の下部には、送水パイプ２３の一端が連結され、送水パイプ２３の他端は、電解水槽２４に連結してある。

また電解槽２０の上部は、排水パイプ２５の基端が連結され、排水パイプ２５の他端は、前記電解水槽２４の上部の分離匣２６に連結されている。前記電解水槽２４の上部は、混合ガスの排出パイプ２７に連結されている。そこで各電極板２１、２１に通電すると共に、送水パイプ２３のポンプ２８を始動すると、電気分解されて生成した水素ガスと酸素ガスと水を、排水パイプ２５から矢示２９のように取り出し、分離匣２６で分離して、排出パイプ２７から分配器１１に送り（図２）、分配器１１から必要個所に分配する。前記ゼットガスの発生器１０は一例であって、他の構造を採用することもできる。要は、水素ガスと酸素ガスを混合したゼットガスを生成すれば利用することができる。図中３０は電解水槽２４への送水パイプ、３１は水位計測室、３２は水位計、３３は電磁バルブ、３４は給排気パイプ、３５は連通孔、３６は電磁石、３７はスペーサー、４１はスペーサー３７の取付ピンである。

前記実施例において、各電極２１、２１及び電磁石３６に通電すると共に、ポンプ２８を始動すると、電解水は、矢示３８、３９、４０のように、電解水槽２４から電解槽２０に流入かつ上昇流動しつつ、電気分解され、多数の水素ガス及び酸素ガスを含んだ混合水として、排水パイプ２５から矢示２９のように流動して分離匣２６に入り、気液分離される。

前記において、水素ガスと酸素ガスは分解されるとすぐに流動水と共に上昇するので、電極面は常時清掃された状態となっており、分解効率が良好である。

また前記電磁石に通電すると、通過する水は磁化水となり、一層分離を良好にすることができる。更に電解槽内へ超音波発振器（洗浄用と同程度）を設置すれば、振動により分解効率を良好にすると共に、電極面の気泡を除去することができる。

この発明の実施例のブロック図。 同じく模式図。 同じく処理炉の一例を示す拡大断面図。 （ａ）同じくゼットガス発生器の実施例の概略図、（ｂ）同じく電極の一例を示す拡大斜視図。

符号の説明

１ 処理炉
２ ゼットガスバーナー
３ 汚泥水給送パイプ
４ 吸引器
５ 集塵機
６ 膜分離器
７ 分離膜
８ 処理筒
９ 煙突
１０ ゼットガス発生器

Claims (9)

1. 処理炉中の汚泥水にゼットガス（水素ガスと酸素ガスの混合気体）バーナーからゼットガス（水素ガスと酸素ガスの混合気体）炎を吹きつけて、瞬時に超高温加熱し、水分及び低融点物質を気化させ、
   これにより発生した蒸発気体を、集塵機で気体と固体に分離し、
   分離気体を、分離膜を介して水素ガスと、未透過ガスとに分離し、
   前記未透過ガスを処理してクリーン気体を外界へ放出し、
   前記集塵機で分離した前記固体を集め、
   前記処理炉に残った未昇華金属その他の固形物を回収することを特徴とした汚泥処理方法。
2. 前記ゼットガスは、水を電気分解して生成した水素ガスと酸素ガスをそのまま混合して混合ガスとすることを特徴とした請求項１に記載の汚泥処理方法。
3. 前記分離膜は水素ガス透過膜であって、分離器内を二分するように張設してあり、透過膜の一側に排気を導き、他側に水素ガスの出口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理方法。
4. 汚泥水にゼットガス（水素ガスと酸素ガスの混合気体）炎を吹きつけて焼却処理する処理手段と、
   前記処理手段により生じた排気を気体と固体に分離する集塵手段と、
   前記集塵手段で分離された前記気体を分離膜を介して水素ガス未透過ガスに分離する分離手段と、
   前記未透過ガスを処理してクリーン気体を外界へ放出するガス処理器と、
   前記集塵機で分離した前記固体を集め、前記処理炉に残った未昇華金属その他の固形物を回収する固形物処理手段とを有することを特徴とする汚泥処理システム。
5. 前記処理手段は、処理炉にゼットガス（水素ガスと酸素ガスの混合気体）バーナーと、汚泥給送手段と、排気手段とを組み合せた構成となっていることを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理システム。
6. 前記分離手段は、槽内に分離膜を張設し、分離膜の一側に排気を供給し、他側に水素ガスの出口を設けたことを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理システム。
7. 前記集塵手段は、サイクロンとしたことを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理システム。
8. 前記処理手段は、処理炉の下部に耐熱性触媒ロストルを設置し、該耐熱触媒ロストルの下面部へ前記ゼットガスバーナーから前記ゼットガス炎を吹きつけ、前記処理炉の上部から前記耐熱性触媒ロストルの上面に向けて加圧汚泥を噴射する噴射手段を設けた構成としたことを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理システム。
9. 前記加圧汚泥の前記噴射手段は、ポンプ移送手段としたことを特徴とする請求項８に記載の汚泥処理システム。

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