JP6003463B2 - 固形燃料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥を原料とする固形燃料の製造方法及びその製造装置に関する。

近年、廃棄物を含めた資源の有効活用の点から、汚泥を原料として用いた固形燃料の開発が進められている（特開２００７−３２６９１１号公報参照）。かかる固形燃料は、通常、取扱性等の点から粒状に成型される。この造粒には、例えば二軸ミキサー等が用いられる（特開２００５−２２０１９４号公報参照）。しかし、複数種の汚泥を用いた場合、成分が不均一になるためか、十分な粒径の粒状物を得ることができないといった不都合がある。

一方、２種の汚泥を用いて固形燃料を製造する技術として、余剰汚泥と油脂分を含む廃液とを混合して用いる方法が提案されている（特許第４５８８９８２号公報参照）。この方法によれば、油脂分を含むため、高い熱量の固形燃料が得られるとされている。しかしながら、この方法は、廃棄物をスライム状とした後にこれを固形化するものであり、得られる固形燃料の形状及び大きさが不均一となり取扱性がよくない。

特開２００７−３２６９１１号公報 特開２００５−２２０１９４号公報 特許第４５８８９８２号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、複数種の汚泥を原料とし、粒状の固形燃料を得ることができる固形燃料の製造方法、及びこのような固形燃料の製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、
複数種の汚泥を脱水する工程、及び
脱水された上記汚泥をスチームチューブドライヤにより乾燥させる工程
を有する固形燃料の製造方法である。

当該製造方法においては、スチームチューブドライヤを用いて複数種の汚泥（混合汚泥）を乾燥させている。このようにすることで、この乾燥工程において乾燥と同時に造粒が効率的に進み、複数種の汚泥を用いながらも粒状の固形燃料を得ることができる。また、複数種の汚泥を用いることで、これらの混合比等を調製することにより、所望する熱量、灰分、水分等を有する固形燃料の製造が容易になる。

脱水された上記汚泥として、低含水率の微粒子状物と、高含水率のスラリー状物とをスチームチューブドライヤ内に存在させることが好ましい。このようにすることで、低含水率の微粒子状物が核となり、これにスラリー状物が被覆するように造粒が進むため、適度なサイズの粒状な固形燃料を効果的に得ることができる。

上記複数種の汚泥が、活性汚泥と、この活性汚泥よりも乾燥状態での発熱量が高い高熱量汚泥とを含むとよい。このようにすることで、大量に発生する活性汚泥の処理を行いつつ、高熱量の固形燃料を得ることができる。

上記高熱量汚泥として、化学プラント排水由来の汚泥、又は食品由来の汚泥を用いるとよい。このような汚泥は熱量が高く、得られる固形燃料の熱量を高めつつ、廃棄物の有効利用を図ることができる。

上記高熱量汚泥として、ラテックスを含む汚泥用いることがさらに好ましい。ラテックスは樹脂等と界面活性剤とを含むため、この界面活性剤が活性汚泥、樹脂及び水分等他の成分を均一に混ぜることができ、粒径及び品質のムラが抑えられた固形燃料を得ることができる。また、樹脂等を含むため、高熱量の固形燃料を得ることができる。

当該製造方法は、上記乾燥工程において生じる臭気成分を燃焼させる工程をさらに有することが好ましい。このようにすることで、製造工程で生じる臭気を減少させ、また、その燃焼熱も有効活用することができる。

当該製造方法は、上記乾燥工程を経て得られる乾燥物を一時貯留する工程をさらに有するとよい。このようにすることで、乾燥工程後にも生じる臭気を抜き、臭気の低減された固形燃料を得ることができる。

上記脱水工程において、複数種の脱水手段を選択して行うことが好ましい。このようにすることで、例えば複数種の汚泥の種類や混合比等に応じて効率的な脱水を行うことができ、生産性を高めることができる。

当該製造方法は、上記乾燥工程を経て得られる乾燥物の熱量を測定する工程をさらに有することが好ましい。このように製造工程中に熱量測定工程を設けることにより、得られる乾燥物の熱量を測定しつつ、原料である複数種の汚泥の量比やその他の製造条件を制御することができる。従って、このようにすることで所望する熱量を有する固形燃料を効率的に得ることができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、
複数種の汚泥を脱水する脱水手段、及び脱水された上記汚泥を乾燥させるスチームチューブドライヤを備える固形燃料の製造装置である。

当該製造装置によれば、複数種の汚泥を原料として、粒状の固形燃料を効率的に得ることができる。

ここで、「汚泥」とは、下水処理や工場廃水処理などの過程で生じる沈殿物及び浮遊物をいう。

以上説明したように、本発明の固形燃料の製造方法及び製造装置は、複数種の汚泥を原料とし、粒状の固形燃料を得ることができる。従って、当該固形燃料の製造方法及び製造装置は廃棄物処理に有効に用いることができ、得られた固形燃料は例えば火力発電、セメント製造、ボイラーなどの燃料として好適に用いることができる。

本発明の固形燃料の製造工程の一例を示すフロー図 活性汚泥とラテックスとの混合比及び含水率と発熱量との関係を示すグラフ 本発明の固形燃料の製造方法に用いられるスチームチューブドライヤの一例を示す模式図

以下、本発明の固形燃料の製造方法及び製造装置の実施の形態を説明する。

＜固形燃料の製造方法＞
当該固形燃料の製造方法は、図１に示すように
複数種の汚泥を脱水する工程（１）、及び
脱水された上記汚泥を乾燥させる工程（２）
を有する。

当該製造方法は、好ましい工程として、
上記乾燥工程（２）を経て得られる乾燥物の熱量を測定する工程（３）、
上記乾燥工程（２）を経て得られる乾燥物を一時貯留する工程（４）、及び
上記乾燥工程（２）において生じる臭気成分を燃焼させる工程（５）
をさらに有することができる。

（汚泥）
まず、当該固形燃料の製造方法に用いられる原料、すなわち汚泥について説明する。この原料としての汚泥は、複数種の汚泥を用いるが、乾燥工程以前にこの複数種の汚泥を混合してもよいし、乾燥工程において混合してもよい。上記汚泥としては特に限定されないが、活性汚泥と、この活性汚泥よりも乾燥状態での発熱量が高い高熱量汚泥とを用いることが好ましい。このようにすることで、大量に発生する活性汚泥の処理を行いつつ、高熱量の固形燃料を得ることができる。すなわち、当該固形燃料の製造方法において、原料の汚泥として有機性の活性汚泥に加えて、高熱量汚泥を用い、これらの混合比を調整すること、及び含水率を調整することなどにより、例えば発熱量４，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の固形燃料を得ることができる。なお、図２は活性汚泥及び高熱量汚泥の一つであるラテックスの混合比、及び得られる固形燃料の含水率を変化させたときの固形燃料の発熱量を表したものである。この関係は実験又は推定計算により予め求めることができる。

上記高熱量汚泥は、この際に用いる活性汚泥よりも相対的に高熱量であるものである限り特に限定されない。この高熱量汚泥としては、化学プラント排水由来の汚泥、又は食品由来の汚泥が好ましい。このような汚泥は熱量が高く、得られる固形燃料の熱量を高めつつ、廃棄物の有効利用を図ることができる。上記高熱量汚泥の乾燥状態での発熱量の下限としては、５，０００ｋｃａｌ／ｋｇが好ましく、６，０００ｋｃａｌ／ｋｇがさらに好ましい。なお、この発熱量の上限としては、例えば１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇである。

上記化学プラント排水由来の汚泥としては、合成樹脂、ゴム、ラテックス、スカム、スラッジ等を含む汚泥を挙げることができる。また、食品由来の汚泥としては、水産排水、ビール粕、卵殻、食品加工廃液、食品残渣、オキソニア排水、生ゴミ等の汚泥を挙げることができる。

上記合成樹脂としては、特に限定されず、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができる。

上記ゴムとしては、天然ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソブチレンゴム等を挙げることができる。

上記ラテックスとは、水中に微粒子状の高分子が分散して存在する分散系をいう。上記高分子としては、合成樹脂、合成ゴム、天然の樹脂や油脂、天然ゴム等を挙げることができる。これらの中でも、工業廃水を有効に利用できる点や高い発熱量を有する点などから、合成樹脂又は合成ゴムが好ましい。

上記合成樹脂又は合成ゴムとしては、例えば、酢酸ビニル重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、（メタ）アクリル酸エステルの重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、イソプレン共重合体、クロロプレン共重合体、ウレタン系重合体、及びこれらの重合体を構成する単量体の２種以上を組み合わせた共重合体等を挙げることができる。上記共重合体としては、ランダム共重合、グラフト共重合及びブロック共重合したものを挙げることができる。

上記ラテックスは、通常、分散剤（乳化剤）としての界面活性剤を含有している。上記界面活性剤としては、特に限定されず、例えば脂肪族石鹸、ロジン酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩及びポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル及びポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤、その他、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等を挙げることができる。

上記ラテックスを含む排水には、その他の成分、例えば水溶性高分子や無機物等が含有されていてもよい。

上記スカムとは、活性汚泥法による排水処理の際に生じる曝気槽や沈殿槽中の浮遊物をいう。

上記スラッジとは、活性汚泥法による排水処理の際に生じる曝気槽や沈殿槽中の沈殿物をいい、例えば染色スラッジ等を挙げることができる。

上記水産排水とは、水産加工場等にて発生する水産物由来の排水をいう。

食品加工廃液とは、食品加工工場等にて発生する食品原料由来の排水、例えば調味廃液等をいう。

オキソニア排水とは、飲料工場におけるボトル洗浄等の際に生じる排水であり、過酢酸、酢酸及び過酸化水素を含有するものをいう。

これらの高熱量汚泥の中でも、特に高熱量を得られるという観点から、合成樹脂、ゴム及びラテックスを含む汚泥が好ましい。これらの中でも、ラテックスを含む汚泥がさらに好ましい。ラテックスは樹脂等と界面活性剤とを含むため、この界面活性剤が活性汚泥、樹脂及び水分等他の成分を均一に混ぜることができ、粒径及び品質のムラが抑えられた固形燃料を得ることができる。また、樹脂等を含むため、高熱量の固形燃料を得ることができる。

上記汚泥としては、上記高熱量汚泥と共に、これより熱量が低い低熱量汚泥を組み合わせて用いることができる。このように高熱量汚泥と低熱量汚泥とを組み合わせることで、この比等を調製することなどにより、所望する発熱量を有する固形燃料の製造が容易になる。上記低熱量汚泥の乾燥状態での発熱量としては、例えば１，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上５，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下であるが、２，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上４，５００ｋｃａｌ／ｋｇ以下が好ましく、３，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上４，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下がより好ましい。この低熱量汚泥としては、例えば熱量の低い原料に由来する活性汚泥等を挙げることができる。

これらの各汚泥は、通常、事前処理される。この事前処理としては、一般的な活性汚泥法による排水処理にて行うことができる。具体的には、曝気槽と沈殿槽とを備える処理設備を用いて処理し、処理された水を放出する。一方、沈殿槽に沈殿した活性汚泥の一部をポンプ等により曝気槽に送り、余剰の活性汚泥を余剰汚泥としてポンプ等により沈殿槽から排出する。なお、上記沈殿槽には公知の凝集剤を添加して効率的な沈殿を行う。この凝集剤はアルミニウム元素を含む凝集剤が好ましい。

また、活性汚泥法以外の方法として、凝集剤を用いた凝集沈殿法等を行ってもよい。この際の凝集剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、硫酸バンド、ポリ（メタ）アクリル酸アミノアルキルエステル、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物等のカチオン系の凝集剤、及びポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム等のアニオン系の凝集剤等を挙げることができる。これらの凝集剤を用いることで、得られる固形燃料の造粒性、低臭性、高発熱性等を高めることができる。

このように処理された汚泥の固形分濃度としては、例えば、１質量％以上１０質量％以下程度である。

活性汚泥と高熱量汚泥とを用いる場合、これらの混合比（活性汚泥／高熱量汚泥）としては、特に限定されないが、固形分換算の質量比で０．２５以上１未満が好ましく、０．３以上０．７以下がより好ましく、０．４以上０．５以下がさらに好ましい。このような比で混合することで、より発熱量が高く、蓄熱発火性及び粉塵爆発性の低い固形燃料を得ることができる。

脱水工程（１）
この工程（１）では、上記汚泥を脱水する。この脱水は公知の脱水機を用いて行うことができる。上記脱水機としては、スクリュープレス、ベルトプレス、遠心分離器等を挙げることができる。

この脱水工程においては、複数の脱水手段を選択して行うことが好ましい。例えば、混合汚泥を脱水に供する用いる場合、上記混合比（活性汚泥／高熱量汚泥）に応じて上記脱水機（スクリュープレス及びベルトプレス）を使い分けることが好ましい。例えば、上記高熱量汚泥がラテックスに由来する汚泥の場合などは、上記混合比が０．３３未満又は０．５超の場合はスクリュープレスを用い、０．３３以上０．５未満の場合はベルトプレスを用いることが好ましい。

この脱水工程を経た混合汚泥の固形分濃度としては、例えば１０質量％以上３０質量％以下程度である。この汚泥は、工程（２）に供する前に、貯留槽等に一時貯留しておくこともできる。

乾燥工程（２）
この工程（２）においては、脱水処理された上記複数種の汚泥（脱水汚泥ケーキ）を混合させて乾燥する。この乾燥を行う乾燥機としては、スチームチューブドライヤを用いる。このようにスチームチューブドライヤを用いることで、乾燥と造粒とが並行して進み、複数種の汚泥を用いながらも粒状の固形燃料を得ることができる。なお、１種類単体の汚泥においても造粒乾燥することができるが、任意の熱量を持つ燃料を得るには、高発熱量である複数種の汚泥を混合することが望ましい。

以下、図３を参照にスチームチューブドライヤ１を用いた混合汚泥の乾燥及び造粒方法について説明する。図３のスチームチューブドライヤ１は、機台２と、この機台２上に配設される本体シェル３と、本体シェル３内に配設される多管式加熱管４とを主に備えている。このスチームチューブドライヤ１においては、多管式加熱管４の内部に熱媒としての蒸気を流すと共に、この多管式加熱管４を回転させることで、被乾燥物を本体シェル３内に滞留させつつ多管式加熱管４と接触させて乾燥を行う。

本体シェル３は、略円筒形状を有する中空部材である。本体シェル３は、被乾燥物投入口５、乾燥物排出口６、キャリアガス供給口７及びキャリアガス排出口８を主に備える。本体シェル３及び多管式加熱管４は、被乾燥物投入口５側が乾燥物排出口６側より幾分か高くなるように傾斜して機台２に配設されている。

多管式加熱管４は、軸方向に配設された複数の管を有し、本体シェル３内で本体シェル３の軸中心に回転可能に設けられている。多管式加熱管４内を流通する蒸気は、蒸気供給口９から供給され、ドレン排出口１０から少なくとも一部が凝集液となって排出される。また、スチームチューブドライヤ１は、多管式加熱管４を回転させるモータ１１を備えている。

また、本体シェル３内には、複数のリフタ１２が、多管式加熱管４とともに回転可能に設けられている。このリフタ１２により、被乾燥物は掻き上げられて多管式加熱管４と接触すると共に被乾燥物投入口５から乾燥物排出口６側に進むこととなる。

このスチームチューブドライヤ１の使用の際は、キャリアガスがキャリアガス供給口７から本体シェル内に供給される。多管式加熱管４の加熱により被乾燥物から揮発する揮発成分は、キャリアガスと共にキャリアガス排出口８から排出される。排出されるキャリアガスには、揮発成分の他に被乾燥物から発生する微粉等も含まれるため、排出口８以降の経路上に除塵装置等を設置することができる。さらに、除塵されたキャリアガスは、コンデンサ等を用いて除湿され排気される。

このスチームチューブドライヤ１を用いて上記混合汚泥（汚泥）を乾燥させる場合、汚泥を被乾燥物投入口５から投入し、乾燥された汚泥は乾燥物排出口６から排出される。この際の汚泥の滞留時間としては、６時間以上３０時間以下が好ましく、１２時間以上２０時間以下がより好ましい。また、乾燥機内（本体シェル３内）の温度としては、６０℃以上１００℃以下が好ましく、７０℃以上９５℃以下がより好ましい。このように比較的低温で長時間乾燥させることで、使用エネルギー量を抑えつつ、十分に乾燥を行うことができる。また、このように、炭化処理を行わず、長時間かつ低温の乾燥を行うことで、汚泥を比較的強固な粒状物とすることができる。

乾燥の際の乾燥機内（本体シェル３内）の圧力としては、特に制限されず、大気圧下でよい。

なお、汚泥の乾燥機１への投入の際は、ある程度乾燥した汚泥（乾燥汚泥）を本体シェル３内へ存在させておいた状態で投入を行うとよい。すなわち、脱水された汚泥として、低含水率の微粒子状物と、高含水率のスラリー状物とをスチームチューブドライヤ内に存在させるとよい。単に汚泥を投入すると、汚泥が加熱管４に付着して、乾燥効率が低下したり、造粒がうまく行われなかったりする場合がある。そこで、このように予め乾燥汚泥をある程度本体シェル内に存在させておくことで、この乾燥汚泥が核となり造粒が効果的に行われる。

ここで、複数種の汚泥の混合操作を経ずに、別々に脱水させた複数種の汚泥をこの乾燥工程において混合させることもできる。この際、複数種の汚泥を同時にスチームチューブドライヤ１へ投入することもできるし、別々に投入することもできる。例えば、先にラテックス系汚泥等の高熱量汚泥を投入し、次に活性汚泥を投入することで、高熱量汚泥が核となり、これを活性汚泥で被覆した造粒物ができる。この場合、蓄熱発火性が高い高熱量汚泥が活性汚泥により被覆された状態となるため、蓄熱発火性を低減することができる。逆に、先に活性汚泥を投入し、次にラテックス系汚泥等の高熱量汚泥を投入することで、活性汚泥が核となり、これを他の汚泥で被覆した造粒物ができる。この場合、臭気の強い活性汚泥を他の汚泥で被覆することで、比較的臭気が抑えられた粒状物とすることができる。

熱量測定工程（３）
この工程（３）では、上記乾燥工程（２）を経て得られた乾燥物（造粒物）の熱量を測定する。この熱量の測定手段としては、特に限定されず公知の熱量測定装置等を用いて行うことができる。

このように製造工程中に熱量測定工程（３）を設けることにより、得られる乾燥物の熱量を測定しつつ、原料である複数種の汚泥（高熱量汚泥と低熱量汚泥）の量比やその他の製造条件を制御することができる。従って、このようにすることで所望する熱量を有する固形燃料を効率的に得ることができる。具体的には、例えば発熱量等が既知な複数の汚泥を分別して用意し、各汚泥の混合比を定めて乾燥工程を行って乾燥物を得、この乾燥物を一定時間ごとに熱量測定する。この測定値と、予め設定した発熱量との差が所定範囲内になるように各汚泥供給量を制御することができる。

この工程（３）において、又は別工程として、得られる乾燥物の熱量のほか、水分や灰分等を測定することもできる。この水分や灰分の測定方法も特に限定されず、公知の方法を用いればよい。このように、測定工程を設けることで、同様に原料である複数種の汚泥の量比やその他の製造条件を制御し、所望の燃焼時間や成分等を有する固形燃料を効率的に得ることができる。

なお、この熱量測定工程（３）は乾燥工程（２）以降であればどこに設けてもよいが、乾燥工程（２）と貯留工程（４）との間が好ましい。このように貯留工程（４）の前に設けることで、測定値に応じた汚泥（原料）供給量の制御等が効率的になる。

貯留工程（４）
この工程（４）では、上記乾燥工程（２）を経て得られた造粒物（乾燥物）を一時貯蔵する。この一時貯留は、公知のホッパー等の貯留装置を用いて行うことができる。このようにすることで、乾燥工程（２）後にも生じる臭気を抜き、臭気の低減された固形燃料を得ることができる。

この貯留工程における、造粒物の平均貯留時間としては、例えば、１２時間以上７日以下とすることができる。このような貯留時間とすることで、十分に臭気を低減することができる。

また、この貯留工程に供する造粒物の温度（貯留装置内部の温度）としては、０℃以上８０℃以下が好ましく、０℃以上２０℃以下がさらに好ましい。このような温度とすることで、より臭気が低減され、また十分に乾燥が進行した固形燃料を得ることができる。

燃焼工程（５）
この工程（５）では、上記乾燥工程（２）において生じる臭気成分を燃焼させる。このようにすることで、製造工程で生じる臭気を減少させ、また、その燃焼熱も有効活用することができる。

具体的には、スチームチューブドライヤ１のキャリアガス排出口８から排気されるキャリアガスを焼却炉、ボイラー等の酸素供給口に投入し、キャリアガスに含まれる臭気成分を燃焼させればよい。なお、上記ボイラーにより生じる蒸気を上記乾燥工程（２）において用いることなどができる。

なお、この燃焼工程（５）においては、上記貯留工程（４）において生じる臭気も同様にさらに燃焼させることもできる。このようにすることで、製造工程における臭気の発生をより低減させることができる。

（固形燃料）
当該製造方法により得られる固形燃料は、このように乾燥により得られる粒状物であるため、炭化処理されたもの等と比して脆さが低減され、粉塵爆発性が低い。また、当該固形燃料において、粒径１ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒子の割合は８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上が好ましい。なお、「粒径」とは、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい」に規定する金属製網ふるいを用い、ＪＩＳ Ａ１２０４（２００９）土の粒度試験方法「ふるい分析」に準じて求めた値をいう。当該固形燃料がこのような比較的小さいサイズの粒状物からなることで、取扱性に優れ、また、帯電しがたいため蓄熱発火性が低い。

当該固形燃料の含水率としては、３０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上２５質量％以下がより好ましく、１質量％以上２０質量％以下がさらに好ましい。当該固形燃料は、このような低含水率であることで高発熱量を有すると共に、帯電しがたく蓄熱発火性が低い。

当該固形燃料の発熱量は４，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上が好ましい。当該固形燃料は、このように汚泥から得られる乾燥物であるにもかかわらず、高い発熱量を有する。この発熱量としては、４，５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上７，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下がより好ましい。

当該固形燃料の爆発下限界濃度としては１００ｇ／ｍ^３以上が好ましく、１２０ｇ／ｍ^３以上２５０ｇ／ｍ^３以下がより好ましい。このような高い爆発限界濃度を有することで、当該固形燃料の粉塵爆発性を抑え、取扱性を高めることができる。

当該固形燃料の最小着火エネルギーとしては２００ｍＪ以上が好ましく、３００ｍJ以上がより好ましい。「最小着火エネルギー」とは、ＩＥＣ ６１２４１−２−３Ｓｅｃｔｉｏｎ３：粉じん／空気の混合物の最小着火エネルギー測定法に準じて測定した値をいう。このような高い最小着火エネルギーを有することによっても当該固形燃料の粉塵爆発性の低減や取扱性の向上を図ることができる。

当該固形燃料の灰分としては、５質量％以上４０質量％以下が好ましく、１２質量％以上３０質量％以下がより好ましい。

当該固形燃料の灰溶融温度は、１，５００℃を超えることが好ましい。このように灰融点温度が高いため、ボイラーで燃焼した際のスラッキングやファウリングの発生を抑制することができる。当該固形燃料は、上述のような製造方法で得られ、好ましくはラテックスと活性汚泥とを原料としていること等により、高い灰融点温度を有すると考えられる。なお、この灰溶融温度はＪＩＳ Ｍ８８０１「灰の溶融特性温度測定」に準拠して測定される値である。

当該固形燃料は、以上説明したように汚泥を原料としながら発熱量が高く、かつ蓄熱発火性及び粉塵爆発性が低い。従って、当該固形燃料は取扱性に優れ、例えば火力発電、セメント製造、ボイラーなどの燃料として好適に用いることができる。

＜固形燃料の製造装置＞
本発明の固形燃料の製造装置は、複数種の混合された汚泥を脱水する脱水手段、及び脱水された上記汚泥を乾燥させるスチームチューブドライヤを備える。当該製造装置によれば、複数種の汚泥を原料として、粒状の固形燃料を効率的に得ることができる。

上記脱水手段としては、上述した脱水機等を挙げることができる。なお、上述したように、この脱水手段は複数の脱水手段（脱水機）を備えることが好ましい。また、上記スチームチューブドライヤの詳細は上述したとおりである。

当該製造装置としては、さらに、複数種の汚泥をそれぞれ貯留し、各汚泥を所定量ずつ上記脱水手段又はスチームチューブドライヤに供給する供給手段、上記熱量測定工程を行う熱量測定手段（熱量測定装置）、上記貯留工程を行う貯留手段（例えば、ホッパー等）、上記燃焼工程を行う燃焼手段（例えば、焼却炉、ボイラー等）等を備えることが好ましい。これらの詳細は固形燃料の製造方法として上述したとおりである。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

なお、各測定は以下の方法にて行った。

［粒径］
ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい」に規定する金属製網ふるいを用い、ＪＩＳ Ａ１２０４（２００９）土の粒度試験方法「ふるい分析」に準じて求めた。

［含水率］
ＪＩＳ Ｋ２５８０「カールフィッシャー法」に準じ、京都電子工業社製のＭＫＡ−５２０型を使用して求めた。

［発熱量］
ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製のＣＡ−４ＡＪ 燃研式自動ボンベ熱量計を用いて測定した。

［爆発下限界濃度］
ＪＩＳ Ｚ８８１８（２２０２）可燃性粉じんの爆発下限濃度測定方法に準じて「吹上げ式試験装置」を用いて測定した。

［最小着火エネルギー］
ＩＥＣ ６１２４１−２−３Ｓｅｃｔｉｏｎ３：粉じん／空気の混合物の最小着火エネルギー測定法に準じて測定した。

［灰溶融温度］
ＪＩＳ Ｍ８８０１「灰の溶融特性温度測定」に準拠して測定した。

［実施例１］
ラテックスを含む排水を硫酸バンドを用いて凝集させて、高熱量汚泥（ラテックス系汚泥）を得た。また、その他の工場排水を既設の排水処理施設を用いた活性汚泥法により処理し、活性汚泥を得た。この活性汚泥法に用いた凝集剤も硫酸バンドを用いた。

上記活性汚泥と高熱量汚泥（ラテックス系汚泥）とを１／２．２（０．４５）の比で混合し、ベルトプレスを用いて固形分濃度２０質量％にまで脱水した。この脱水した混合汚泥を、大川原製作所社製の間接加熱式撹拌乾燥機（図１の形状のスチームチューブドライヤ）を用いて乾燥させ、実施例１の固形燃料を得た。熱媒として１５０℃の蒸気を用いた。乾燥機内の温度は８０〜９０℃の範囲内で制御し、約１６時間滞留させた。また、乾燥機内に汚泥を投入する前に、乾燥済みの汚泥を少量投入しておいた。

得られた固形燃料（乾燥物）は粒状であった。この粒径、含水率及び発熱量を測定したところ、粒径１ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒子の割合が９０質量％、含水率は１５質量％、発熱量は５，７００ｋｃａｌ／ｋｇであった。また、爆発下限界濃度は１６５ｇ／ｍ^３、最小着火エネルギーは３００ｍJを超えていた。

［実施例２〜４及び比較例１］
活性汚泥と高熱量汚泥（ラテックス系汚泥）との混合比、得られる固形燃料の含水率を表１のとおりとしたこと、及び実施例２〜４についてはベルトプレスの代わりにスクリュープレスを用いたこと以外は実施例１と同様にして実施例２〜４及び比較例１の各固形燃料を得た。含水率は乾燥機への滞留時間を変化させることで調整した。各固形燃料の発熱量、爆発下限界濃度及び最小着火エネルギーを表１に示す。なお、実施例２〜４及び比較例１の各固形燃料における粒径１ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒子の割合は、いずれも８０質量％を超えていた。

また、実施例１〜４及び比較例１で得られた固形燃料の灰融点温度を測定したところ、いずれも１，５００℃を超えていた。

［比較例２］
スチームチューブドライヤの代わりに熱風式乾燥機を用いたこと以外は実施例１と同様にして固形燃料を得た。固形燃料は粉末状となり、造粒できなかった。

［比較例３］
スチームチューブドライヤの代わりにスクリューコンベア式乾燥機を用いたこと以外は実施例１と同様にして固形燃料を得た。固形燃料は粉末を含む粒状となった。粒径を測定したところ、１ｍｍ未満の粒子の割合が約４０質量％であった。

本発明の固形燃料の製造方法及び製造装置は、汚泥を原料とした火力発電、セメント製造、ボイラーなどの燃料の製造に好適に用いることができる。

１ 間接加熱式撹拌乾燥機
２ 機台
３ 本体シェル
４ 多管式加熱管
５ 被乾燥物投入口
６ 乾燥物排出口
７ キャリアガス供給口
８ キャリアガス排出口
９ 蒸気供給口
１０ ドレン排出口
１１ モータ
１２ リフタ

Claims (5)

1. 複数種の汚泥を脱水する工程、及び
   脱水された上記汚泥をスチームチューブドライヤにより乾燥させる工程
   を有し、
   上記乾燥工程において、上記スチームチューブドライヤ内に乾燥した汚泥を存在させておき、このスチームチューブドライヤ内へ上記汚泥を投入し、
   上記複数種の汚泥として活性汚泥及びラテックスを含む汚泥のみを用い、
   上記活性汚泥とラテックスを含む汚泥との混合比（活性汚泥／ラテックスを含む汚泥）が０．２５以上１未満である固形燃料の製造方法。
2. 上記乾燥工程において生じる臭気成分を燃焼させる工程
   をさらに有する請求項１に記載の固形燃料の製造方法。
3. 上記乾燥工程を経て得られる乾燥物を一時貯留する工程
   をさらに有する請求項１又は請求項２に記載の固形燃料の製造方法。
4. 上記脱水工程において、複数種の脱水手段を選択して行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固形燃料の製造方法。
5. 上記乾燥工程を経て得られる乾燥物の熱量を測定する工程
   をさらに有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固形燃料の製造方法。

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