JP6047340B2 - 含水被処理物処理システムおよび含水被処理物処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、水処理施設で発生する余剰汚泥等、水を多く含む含水被処理物の水分を減らして含水量が小さい被処理物に処理する含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法及び余剰汚泥の水分を減らして乾燥汚泥燃料を製造する乾燥汚泥製造システム及び乾燥汚泥の製造方法に関する。

周知のように、水処理において発生する余剰汚泥や、有害物質を含む水分を多く含有する土壌等は、含水量が多いために取扱が容易ではなく、焼却処分や埋立て処分等が困難である。また、埋立て処分する場合には、スペース上の制約もあり、含水被処理物の容積の減容は不可欠である。そこで、例えば、余剰汚泥に関して乾燥させて取扱を容易にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５９−４８１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、大規模な施設を要するうえ熱媒体系統のメンテナンスが容易とはいえず、含水被処理物の処理が必ずしも効率的とはいえない。そこで、含水被処理物から含有している水分を容易かつ効率的に除去することが可能な含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法に対する技術的要請があり、ひいては余剰汚泥を燃料又は助燃材として使用可能な乾燥汚泥とする乾燥汚泥製造システム、乾燥汚泥の製造方法に対する技術的要請がある。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、余剰汚泥、有害物質を含む水分を多く含有する土壌等、水を多く含む含水被処理物の水分を減らして、含水量が小さい被処理物に処理する含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法及び余剰汚泥の水分を減らして、余剰汚泥から乾燥汚泥燃料を製造する乾燥汚泥製造システム及び乾燥汚泥の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様は、含水被処理物の水分を減量処理する含水被処理物処理システムであって、水を加熱して蒸気を発生する蒸気発生装置と、含水被処理物が投入される乾燥装置と、熱処理をした後に燃焼ガスを排出する熱処理装置と、を備え、前記乾燥装置は、間接加熱式のディスク方式であり、前記乾燥装置は、前記蒸気発生装置からの蒸気で前記含水被処理物を加熱して、前記含水被処理物の水分を除去、含有水分を減量し、前記熱処理装置は、セメント製造用ロータリーキルン、生石灰または軽量骨材の製造用ロータリーキルン、鉱石の焼成用ロータリーキルン、都市ごみの焼却炉、並びに家畜糞の炭化装置のうちから選ばれるいずれか一種であり、
前記蒸気発生装置は、前記熱処理装置から供給された排熱ガスにより蒸気発生装置で蒸気を発生させることを特徴とする含水被処理物処理システムである。

本発明の第二の態様は、含水被処理物の水分を減量処理する含水被処理物処理方法であって、蒸気発生装置で水を加熱して蒸気を発生し、乾燥装置に含水被処理物を投入し、熱処理装置で熱処理をした後に、排ガスを排出し、前記乾燥装置は、間接加熱式のディスク方式であり、前記乾燥装置において、前記蒸気発生装置からの蒸気で前記含水被処理物を加熱して、前記含水被処理物の水分を除去して、含有水分を減量させ、前記熱処理装置は、セメント製造用ロータリーキルン、生石灰または軽量骨材の製造用ロータリーキルン、鉱石の焼成用ロータリーキルン、都市ごみの焼却炉、並びに家畜糞の炭化装置のうちから選ばれるいずれか一種であり、前記蒸気発生装置に、熱処理装置で発生した排熱ガスを供給することを特徴とする含水被処理物処理方法である。

本発明の第一の態様の含水被処理物処理システム、および第二の態様の含水被処理物の処理方法によれば、蒸気発生装置が発生する蒸気を乾燥装置に供給して含水被処理物を加熱して、含水被処理物の水分を蒸発、除去して含水被処理物の水分を減量させている。そして、加熱媒体として蒸気を用いるので、蒸気を加圧することで多量の蒸気を容易かつ効率的に移動させることができ、しかも保有する顕熱及び潜熱が大きいことから含水被処理物を効率的に加熱し、含有する水分を効率的に減量することができる。
また、前記乾燥装置が間接加熱式のディスク方式であることにより、熱媒体が直接含水被処理物に接触することを防ぐことができる。
また、熱処理をした後に燃焼ガスを排出する熱処理装置を備え、前記熱処理装置は、セメント製造用ロータリーキルン、生石灰または軽量骨材の製造用ロータリーキルン、鉱石の焼成用ロータリーキルン、都市ごみの焼却炉、並びに家畜糞の炭化装置のうちから選ばれるいずれか一種であり、前記蒸気発生装置は、前記熱処理装置から供給された排熱ガスにより蒸気発生装置で蒸気を発生させであるので、蒸気製造コストを削減することができる。
また、水を蒸気に変換してから含水被処理物を加熱するため、排熱ガスで直接加熱する場合よりも多くの種類の乾燥装置を適用することができる。また、含水処理物である汚泥から、乾燥時に発生する臭気を伴う排ガス量を少なくできるため、排ガス処理装置を小型化することができる。

前記乾燥装置の一例は、チャンバーと、前記チャンバー内に含水被処理物を供給する供給機構と、前記チャンバー内に回転可能に配置されて回転につれて前記チャンバー内の前記含水被処理物を攪拌する複数のディスクと、前記ディスク内に形成された蒸気路に前記蒸気を供給して前記ディスクを蒸気の潜熱により加熱するための蒸気供給機構と、前記チャンバーから水分量の減少した含水被処理物を排出するための排出機構とを具備し、前記蒸気路は前記チャンバーの内部空間とは連通していない。この場合、前記ディスクを介して蒸気潜熱により前記含水被処理物を効率的に加熱できるうえ、蒸気がチャンバー内部の含水被処理物と直接接触することがないので、装置から排出される蒸気に臭気がつかない利点を有する。

本発明の第一の態様の含水被処理物処理システムは、蒸気タービンをさらに備え、前記蒸気タービンは、前記蒸気発生装置からの蒸気で回転されて発電機を運転してもよい。

本発明の第二の態様の含水被処理物処理方法では、前記蒸気発生装置で発生させた蒸気で蒸気タービンを回転させて発電機を運転してもよい。

上記の構成を有することにより、蒸気発生設備で発生した蒸気で蒸気タービンを回転させて発電機を運転することができる。その結果、第一の態様の含水被処理物処理システム、および第二の態様の含水被処理物の処理方法において、高温、高圧の蒸気を発電に適用することで大きな経済的効果を得ることができる。

本発明の第一の態様の含水被処理物処理システムは、前記乾燥装置における前記含水被処理物の加熱により生成された水蒸気を復水、回収する蒸気回収器をさらに備え、前記蒸気回収器で回収した水を水処理装置に排出、水処理してもよい。

本発明の第二の態様の含水被処理物処理方法では、前記乾燥装置において前記含水被処理物を加熱して生じた水蒸気を蒸気回収器により復水し、水処理装置に排出して水処理してもよい。

上記の構成を有することにより、含水被処理物を加熱することで、含水処理物から生じた蒸気を蒸気回収器により復水、回収し、水処理装置に排出して水処理することができる。その結果、第一の態様の含水被処理物処理システム、および第二の態様の含水被処理物の処理方法において、例えば、含水被処理物が有害物質（例えば、アンモニア、溶剤等に代表される、ＢＯＤとして測定される物質、ＣＯＤとして測定される物質等）を含有している場合でも、有害物質等が外部に排出されて環境に影響を与えるのを抑制し、安全に処理することができる。

本発明の第三の態様は乾燥汚泥製造システムであって、本発明の第一の態様の含水被処理物処理システムにおいて、前記含水被処理物として余剰汚泥を投入して、前記余剰汚泥の含有する水分を除去して乾燥汚泥とし、前記乾燥汚泥を貯留する貯留装置を備え、前記貯留装置に貯留された前記乾燥汚泥は、前記熱処理装置へ供給されることを特徴とする乾燥汚泥製造システムである。

本発明の第四の態様は乾燥汚泥製造方法であって、本発明の第二の態様の含水被処理物処理方法において、前記含水被処理物として余剰汚泥を投入して、前記余剰汚泥の含有する水分を除去して乾燥汚泥とし、貯留装置に前記乾燥汚泥を貯留し、前記貯留装置に貯留された前記乾燥汚泥を、前記熱処理装置へ供給することを特徴とする乾燥汚泥製造方法である。

この発明に係る含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法及び乾燥汚泥製造システム、乾燥汚泥の製造方法によれば、余剰汚泥を蒸気で加熱することで余剰汚泥の水分を容易かつ効率的に除去して、乾燥汚泥を製造することができる。
また、乾燥装置と熱処理装置とが、お互いに必要なもの（熱、又は物質）を供給し合うので、エネルギーおよび物質をより有効に利用することができる。

この発明に係る含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法及び乾燥汚泥製造システム、乾燥汚泥の製造方法によれば、蒸気発生装置が発生する蒸気により含水被処理物、余剰汚泥を効率的に加熱するので、含水被処理物の水分を容易かつ効率的に除去することができる。また、余剰汚泥の水分を容易かつ効率的に除去して乾燥汚泥を製造することができる。また、含水処理物である汚泥から、乾燥時に発生する臭気を伴うガスや水分を、環境中に未処理のまま放出することなく、容易に処理することができる。また、エネルギーおよび物質をより有効に利用することができる。

本発明の第一の実施形態に係る乾燥汚泥製造システムの概略構成を説明する図である。 第一の実施形態における汚泥乾燥装置の概略を説明する正面図である。 第一の実施形態における汚泥乾燥装置のディスクの正断面である。 第一の実施形態における汚泥乾燥装置のディスクの側断面図である。 第一の実施形態における汚泥乾燥装置の水分排水機構の断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る乾燥汚泥製造システムの概略構成を説明する図である。

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態として、廃熱を利用した乾燥汚泥製造システムを説明する図であり、符号１は乾燥汚泥製造システムを示している。

乾燥汚泥製造システム１は、図１に示すように、ロータリーキルン（熱処理装置）１０と、廃熱ボイラ（蒸気発生装置）１１と、汚泥乾燥装置１２と、蒸気タービン１３と、発電機（不図示）と、蒸気回収器１４と、水処理装置１５と、貯炭装置１６とを備える。この乾燥汚泥製造システム１は、例えば、汚水処理場における水処理で発生した余剰汚泥Ｔ１を汚泥乾燥装置１２に投入して、加熱して水分を蒸発させることで余剰汚泥が含んだ水分を除去、減量した乾燥汚泥燃料Ｔ２を製造する。なお、図１に示したＳ１〜Ｓ５は、蒸気Ｓ１〜Ｓ４および水５を表しており、これらはそれぞれ適した移送手段（例えば、配管、ホース、溝等）により移送先に移送される。

この明細書において、乾燥汚泥燃料Ｔ２とは、投入した余剰汚泥Ｔ１から水分が除去、減量されたもの（例えば、水分が４０％以下）を言い、余剰汚泥Ｔ１から水分を除去した状態で燃料として適さない場合であっても、さらに自然乾燥や他の乾燥手段等の水分除去を行うことにより燃料として好適な性状になる物も含む。

ロータリーキルン１０は、例えば、セメント工場で使用される周知のセメント製造用ロータリーキルンであり、予熱部１０Ａと、傾斜して配置された筒状のロータリーキルン本体１０Ｂと、冷却部１０Ｃとを備え、燃料（例えば、重油、ガス、セメント原料等）を燃焼させたロータリーキルン本体１０Ｂの内部で石灰石を含む原料Ｍ１をゆっくり回転させながら徐々に送りつつ加熱、焼成してセメントＭ２を製造する。

ロータリーキルン本体１０Ｂは、入口温度が、例えば、約９００℃、火炎が生じる部分の最高温度が約１４５０℃に達する。石灰石を含む原料Ｍ１はロータリーキルン本体１０Ｂ内に一定時間滞留する。滞留時間は限定されないが、例えば３０分である。

予熱部１０Ａは、ロータリーキルン本体１０Ｂの排熱ガスＧ１で石灰石を含む原料Ｍ１を予熱する。ロータリーキルン本体１０Ｂ内で石灰石を含む原料Ｍ１を加熱した後、排熱ガスＧ１は、石灰石を含む原料Ｍ１の投入口とは反対側に流れ、石灰石を含む原料Ｍ１がロータリーキルン本体１０Ｂに移動するまでの間、石灰石を含む原料Ｍ１を昇温する。

冷却部１０Ｃは、ロータリーキルン本体１０Ｂで製造された高温のセメントＭ２が投入されて冷却される部分であり、冷却されたセメントＭ２は製品として次工程に搬送される。

なお、熱処理装置としては、セメント製造用ロータリーキルンに限られず、生石灰、軽量骨材（特殊な鉱物を高温で発泡させた骨材）等の製造や鉱石の焼成等に用いるロータリーキルンを適用してもよい。また、可燃物を多く含む都市ごみの焼却炉や、家畜糞の炭化装置等、熱処理（製造を含む）した後に燃焼ガスを排出する種々の熱処理装置の排熱ガスＧ１を熱源として利用してもよい。

この実施形態においては、廃熱ボイラ１１の缶体内へ、ロータリーキルン１０の予熱部１０Ａで石灰石を含む原料Ｍ１を予熱した後の排熱ガスＧ１（例えば、２００〜４００℃）が導かれる。排熱ガスＧ１により缶体内の水が加熱されることで、廃熱ボイラ１１は水蒸気を発生させる。廃熱ボイラ１１で生成された水蒸気は、気水分離機を経て高温高圧の蒸気タービンの駆動に適した蒸気とされた後、蒸気タービン１３に供給され、図示しないブレードが回転され、図示しない発電機が駆動される。水蒸気の残余は汚泥乾燥装置１２に供給される。
なお、排熱ガスＧ１に代えて、乾燥汚泥製造システム１で製造した乾燥汚泥燃料Ｔ２を燃焼材又は助燃材として、又は他の燃料により水を加熱し蒸気を発生させるようにしてもよい。

汚泥乾燥装置１２としては、例えば図２から図５に示す汚泥乾燥装置を用いることができる。この汚泥乾燥装置は、含水被処理物を、蒸気によって間接的に乾燥する間接加熱型乾燥装置である。間接的に含水被処理物を加熱することにより、熱媒体として使用する水蒸気に、含水被処理物由来の臭気が取り込まれないという利点がある。
図２は、余剰汚泥Ｔ１の乾燥に適したディスク方式の汚泥乾燥装置１２の一例を示す図である。このディスク方式の汚泥乾燥装置１２は、基台１２１と、基台１２１の上部に配置された円筒状のドラム１２２と、このドラム１２２に配置され軸線周りに回転する攪拌機１２３と、攪拌機１２３を回転させる図示しない駆動部と、余剰汚泥Ｔ１をドラム１２２に投入するホッパ１２５とを備えている。

ドラム１２２は、余剰汚泥Ｔ１を投入する投入口１２２Ａと、ドラム１２２の側分に設けられ水分が除去されて水分含有量が減少した乾燥汚泥燃料Ｔ２がオーバーフローして排出される排出口１２２Ｂと、空気取入れ口１２２Ｃと、余剰汚泥Ｔ１から除去された蒸発蒸気を排出する排気口１２２Ｄとを備えている。
ドラム１２２は外壁と内壁とからなるジャケット構造を有している。この外壁と内壁とに囲まれた空間には、熱媒体である蒸気Ｓ３が送り込まれる。ジャケットに供給された蒸気Ｓ３は熱交換により水Ｓ５に変わる。
ドラム１２２の底部には、ドレンパイプが設けられている。水Ｓ５は、このドレンパイプを通り、ドラム１２２外に排出される。排出された水Ｓ５は、蒸気Ｓ２と共に排熱ボイラ（蒸気発生装置）１１に戻される。
攪拌機１２３は、回転軸１２３Ａと、回転軸１２３Ａの外周に設けられ軸線Ｏ方向に複数配置された円盤状のディスク１２３Ｂと、これらディスク１２３Ｂに蒸気Ｓ３を流入させる流入口１２３Ｃと、前記回転軸１２３Ａに固定されたギア１２３Ｄとを備えている。流入口１２３Ｃから流入させた蒸気Ｓ３は、各ディスク１２３Ｂ内部に形成された流路を通過し、水に変わるとともに潜熱でディスク１２３Ｂを加熱する。
以上で説明したように、ドラム１２２内の余剰汚泥Ｔ１は、ドラム１２２の内壁、および後述の攪拌機１２３のディスク１２３Ｂの両方から加熱される。

図３は、ディスク１２３Ｂと回転軸１２３Ａの断面図である。
回転軸１２３Ａは中空の筒形状をしており、回転軸１２３Ａの外径とほぼ同一形状の回転軸内部空間１３１を有する。この回転軸１２３Ａの外周面には、軸線Ｏに沿って、円盤形状のディスク１２３Ｂが間隔を開けて複数設けられている。図３に示した通り、このディスク１２３Ｂの厚みは、中心側で厚く、その外縁部に近づくにしたがい、薄くなっている。
ディスク１２３Ｂは、ステンレス等の金属で形成された中空構造であり、ディスク１２３Ｂの外形とほぼ同一形状のディスク内部空間１３２を有する。
回転軸内部空間１３１とディスク内部空間１３２との間の回転軸外壁には、回転軸内部空間１３１とディスク内部空間１３２とを連通するドレンパイプ１３３が設けられている。熱媒体として回転軸内部空間１３１に供給された蒸気Ｓ３は、ドレンパイプ１３３を介して、ディスク内部空間１３２へ供給される。蒸気Ｓ３はディスク１２３Ｂの内壁面で潜熱を放出して凝縮して水となる。
その結果、ディスク１２３Ｂの表面は加熱され、加熱されたディスク１２３Ｂ表面に接触した余剰汚泥Ｔ１が加熱される。
ドレンパイプ１３３は、一つのディスク１２３Ｂ毎に少なくとも一つ備えられる。ドレンパイプ１３３は、図４に示すように、回転軸１２３Ａ周りに同じ間隔を開けて複数箇所に設けられてもよい。このように均等に複数箇所にドレンパイプ１３３を設けることで、ディスク内部空間１３２内の複数箇所に熱媒体としての蒸気を均等に送り込むことができる。
図４は、ディスク１２３Ｂの側断面図である。
ディスク内部空間１３２内には、ディスク内部空間１３２を分割する長バッフル１３４と、ディスク内部空間１３２を部分的に分割する短バッフル１３５とからなる分割板の一組が設けられている。長バッフル１３４は、回転軸１２３Ａの外壁から、ディスク１２３Ｂの外縁部内壁まで、ほぼ半径方向に沿って延びている。短バッフル１３５は、回転軸１２３Ａの外壁から、ディスク１２３Ｂの外縁部側に向けて半径方向に延びているが、ディスク１２３Ｂの外縁部内壁までは届いていない。したがって、短バッフル１３５により部分的に分割されているディスク内部空間１３２は、短バッフルをまたいで連通している。
長バッフル１３４と短バッフル１３５の一組は、ドレインパイプ１３３を、回転軸軸周りで両側から囲んでいる。そして、ドレインパイプ１３３に対して、回転方向前側には、短バッフル１３５が設けられ、ディスク（軸）回転方向後ろ側には、長バッフル１３４が設けられている。
図４に示されるように、一つのディスク１２３Ｂは、そのディスク内部空間１３２内に二組以上の長バッフル１３４および短バッフル１３５からなる組を有してもよい。

ディスク内部空間１３２へ送り込まれてた蒸気Ｓ３は、ディスク１２３Ｂの外壁を介して余剰汚泥Ｔ１を加熱する。この余剰汚泥Ｔ１の加熱に伴う熱交換により、ディスク内部空間１３２へ送り込まれてた蒸気Ｓ３は冷却され、その一部は凝結し液体となる。この液体はディスク１２３Ｂの内壁に付着する。
図５に示されるように、この凝結した液体（水分）は重力及びディスク１２３Ｂにかかる遠心力により、ディスク１２３Ｂの外縁部内壁側に集積される。ディスクの回転に伴い、ディスク１２３Ｂの外縁部内壁側に集積された水分（Ｓ５）は、長バッフル１３４により受け止められる。ディスク１２３Ｂの回転に伴い、長バッフル１３４と短バッフル１３５の一組が、回転軸周方向の上方へ変位した場合、長バッフル１３４により受け止められ、ディスク１２３Ｂの外縁部内壁側に集積された水分（Ｓ５）は、反対側の短バッフル１３５と長バッフル１３４とに挟まれた形で保持される。この水分Ｓ５は、重力にしたがい、短バッフル１３５と長バッフル１３４との間に位置するドレインパイプ１３３から、回転軸内部空間１３１内へ落下する。

図５は、軸内部空間に貯まった水分Ｓ５を汚泥乾燥装置外部へ排出するための水分排出機構の断面図である。
この水分排出機構１４０は、回転軸１２３Ａの両端の内、蒸気Ｓ３が供給される端（前端）とは反対側の端（後端）に設けられている。上記の例では、水分排出機構１４０は、回転軸１２３Ａの後端側に設けられているが、本発明の第一の実施形態における汚泥乾燥装置では、上記水分排出機構１４０は、回転軸１２３Ａの上述の前端側（蒸気Ｓ３が供給される側）に設けられてもよい。
水分排出機構１４０は、サイフォン管１４１と、連結部１４２と、後端キャップ１４３と、回転シール機構１４５と、延長管１４４とを備える。
回転軸１２３Ａの後端は、後端キャップ１４３により塞がれている。後端キャップ１４３の中心には、穴が設けられており、延長管１４４が挿入されている。後端キャップ１４３の外側端部を形成する面には、回転シール機構１４５が取り付けられている。
延長管１４４は、軸内部空間１３１に貯まった水分Ｓ５を、汚泥乾燥装置の外部へ排出するための配管である。そして、その一部は回転軸１２３Ａの軸方向と平行に延び、軸中心を貫く形で回転軸１２３Ａの後端から、後端キャップ１４３の穴を通して回転軸１２３Ａへ挿入されている。
延長管１４４の回転軸１２３Ａへ挿入された側の端部は、軸内部空間１３１内で、連結部１４２を介して、サイフォン管１４１に連通されている。
サイフォン管１４１は、軸内部空間１３１内で下方（重力の働く方向）へ延びる配管である。サイフォン管１４１の両端の内、延長管１４４に連結されている側の端（後端）とは反対側の端（前端）は、回転軸１２３Ａの内周面近傍まで延びている。
水分排出機構１４０を構成する部材の内、後端キャップ１４３は、回転軸１２３Ａと共に回転する。サイフォン管１４１と、連結部１４２と、延長管１４４とは、固定されている。回転シール機構１４５により、回転軸内空間１３１の密閉が保たれている。
固定されているサイフォン管の前端が回転軸１２３Ａの回転の妨げとならないように、サイフォン管１４１の前端と、回転軸１２３Ａ内周面との間には、スペースが設けられている。
サイフォン管１４１の前端は、水平の断面形状を持つ開口部となっている。そして、この開口部は回転軸内空間１３１に貯まった水分Ｓ５の液面よりも下方に延びている。
回転軸内空間１３１には、高圧の蒸気Ｓ３が供給されるため、回転軸内空間１３１に貯まった水分Ｓ５は、圧力で押し出され、サイフォン管１４１を経由して、延長管１４４及び回転シール機構１４５を通って攪拌機１２３の外部に排出される。
含水被処理物の乾燥のために熱媒体として使用された蒸気Ｓ３は、含水被処理物に直接接触していないので、水分Ｓ５には、含水被処理物由来の臭気は取り込まれない。

次に、汚泥乾燥装置１２における余剰汚泥Ｔ１の乾燥手段について説明する。
ホッパ１２５に余剰汚泥Ｔ１を供給すると、余剰汚泥Ｔ１はスクリュー１２５Ａにより出口１２５Ｂ側に移送され、投入口１２２Ａを経由してドラム１２２内に投入される。
ドラム１２２に投入された余剰汚泥Ｔ１は、蒸気流入口１２３Ｃから流入した蒸気Ｓ３がディスク１２３Ｂ内を流通することにより加熱されたディスク１２３Ｂの表面と接して加熱される。その結果、余剰汚泥Ｔ１に含まれる水分は、蒸発蒸気となり除去される。乾燥装置１２において蒸気Ｓ３が凝縮してできた水Ｓ５は、タービン１３からの蒸気Ｓ２とともに廃熱ボイラ１１に戻される。
余剰汚泥Ｔ１から蒸発した蒸発蒸気は排気口１２２Ｄから排出される。また、乾燥汚泥燃料Ｔ２は、排出口１２２Ｂから排出される。このように、乾燥装置１２を用いることにより効率的に乾燥汚泥燃料を製造することができる。

蒸気タービン１３は、図示しない発電機に連結されていて、廃熱ボイラ１１から送られた水蒸気がタービン翼に衝突することで回転され、この蒸気タービン１３が発電機を運転することで電力を生み出す。
蒸気タービン１３に供給される蒸気Ｓ１は、例えば、２５０℃〜５００℃、圧力が５〜２５ＭＰａとされており、蒸気タービン１３において温度が低下して蒸気Ｓ２となり、蒸気Ｓ２は廃熱ボイラ１１の缶体に還流する。なお、蒸気タービン１３で使用した蒸気を系外に排出してもよい。

蒸気回収器１４は、汚泥乾燥装置１２で加熱された余剰汚泥Ｔ１から発生した蒸気(排ガス)Ｓ４（水蒸気を含む）を回収、凝縮して水分として回収するものであり、余剰汚泥Ｔ1が含む水分に有害物質（例えば、ＢＯＤとして測定される物質、ＣＯＤとして測定される物質等）が含まれている場合でも、有害物質が大気中にそのまま放出されるのを抑制する。

水処理装置１５は、例えば、生物式、化学式、物理式の周知の水処理装置を用いることができる。この水処理装置１５は、蒸気回収器１４で回収した水のＢＯＤ、ＣＯＤ、有害物等を効率的に環境基準に適合する範囲に調整して、乾燥汚泥燃焼製造システム１の外部に排出する。

貯炭装置１６は、製造された乾燥汚泥Ｔ２を貯留する装置であり、この実施形態では、製造した乾燥汚泥Ｔ２を一時的に貯留して、ロータリーキルン１０へセメント原料として供給する。乾燥汚泥Ｔ２は粉砕してセメント原料又は助燃剤として使用することができる。
なお、製造された乾燥汚泥Ｔ２は、ロータリーキルン１０で助燃材として燃焼させる他に、燃料として燃焼させてもよいし、ロータリーキルン１０以外で燃焼させてもよい。
また、製造された乾燥汚泥Ｔ２は、燃料としてではなく、埋立用資材、土嚢等、他の用途に用いてもよいし、乾燥された被処理物を最終処分場で処分する対象としてもよい。

次に、乾燥汚泥製造システム１の作用について説明する。
１）ロータリーキルン１０を運転する。定常状態では、予熱部１０Ａに投入された石灰石を含む原料Ｍ１がロータリーキルン本体１０Ｂに移送される。ロータリーキルン本体１０Ｂでは、燃料が燃焼されていて、予熱された石灰石を含む原料Ｍ１を加熱してセメントＭ２を製造し、製造されたセメントＭ２は冷却部１０Ｃに移送されて冷却され、製品として取出される。
２）ロータリーキルン本体１０Ｂにおいて石灰石を含む原料Ｍ１を加熱した後の燃焼ガス（例えば、６００〜１０００℃）は予熱部１０Ａに排出され、予熱部１０Ａで石灰石を含む原料Ｍ１を加熱した後に排熱ガスＧ１として予熱部１０Ａから排出される。
３）予熱部１０Ａから排出された排熱ガスＧ1は、廃熱ボイラ１１に送られて缶体内の水を加熱して蒸気を発生させる。
４）廃熱ボイラ１１で発生した蒸気は、例えば、気水分離されて高温、高圧の蒸気Ｓ１とされて蒸気タービン１３に送られ発電に供される。
一方、蒸気タービン１３に移送した残余の蒸気Ｓ３は冷却後（１５０℃〜２００℃の比較的温度が低いもの）に汚泥乾燥装置１２に移送される。
汚泥乾燥装置１２に蒸気Ｓ３が供給されたら、汚泥乾燥装置１２に余剰汚泥Ｔ１を投入し、投入された余剰汚泥Ｔ１は汚泥乾燥装置１２の内部で加熱されて余剰汚泥Ｔ１の水分が蒸発、除去され、乾燥汚泥燃料Ｔ２が製造される。

余剰汚泥Ｔ１の水分は、汚泥乾燥装置１２によって、例えば、含水量３０〜４０％まで除去、減量されて乾燥汚泥燃料Ｔ２が製造される。（修正指示がありましたが、「そのまま」とのメモが記されておりましたので修正しておりません）
汚泥乾燥装置１２において加熱された余剰汚泥Ｔ1からは、例えば、有害物質を含んだ水分が発生するが、この水蒸気を蒸気回収器により復水、回収して、水処理装置に移送して水処理する。水処理することにより、有害物質等を除去するとともに、ＢＯＤ，ＣＯＤを許容範囲内として系外に排出する。

以上、説明したように、汚泥乾燥燃料製造システム１によれば、廃熱ボイラ１１が発生する蒸気を汚泥乾燥装置１２に供給して余剰汚泥Ｔ１を加熱し、余剰汚泥Ｔ１の水分を蒸発、減量させることができる。

汚泥乾燥燃料製造システム１によれば、ロータリーキルン１０で発生した排熱ガスＧ１の熱で蒸気を発生させるので、蒸気発生コストを削減することができる。また、蒸気に変換してから余剰汚泥Ｔ１を加熱するため、余剰汚泥Ｔ１を排熱ガスＧ１で直接加熱する場合よりも多くの種類の汚泥乾燥装置を適用することが可能である。しかも、乾燥汚泥燃料Ｔ２を効率的に製造することができる。

汚泥乾燥燃料製造システム１によれば、廃熱ボイラ１１で発生させた蒸気で蒸気タービン１３を回転させ、発電機を運転するので、発電による経済的効果に加えて発電に適さない蒸気を有効利用することができる。

汚泥乾燥燃料製造システム１によれば、余剰汚泥Ｔ１を加熱して生じた蒸気を蒸気回収器により復水、回収し、水処理装置１５に排出して水処理するので、例えば、余剰汚泥Ｔ１が有害物質（例えば、アンモニア等）を含有している場合であっても、有害物質を外部に排出することなく、環境への影響を抑制して安全に処理することができる。

なお、上記の実施形態において記載した技術的事項については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、乾燥汚泥製造システム１が、廃熱ボイラ１１と、汚泥乾燥装置１２と、蒸気タービン１３と、発電機（不図示）と、蒸気回収器１４と、水処理装置１５と、貯炭装置１６とを備える場合について説明したが、例えば、蒸気タービン１３と、発電機（不図示）と、蒸気回収器１４と、水処理装置１５と、貯炭装置１６については必要に応じて設けてもよい。
また、上記実施の形態においては、汚泥乾燥装置１２として、ディスク方式汚泥乾燥装置を適用する場合について説明したが、その他の方式の乾燥装置を適用してもよい。

また、廃熱ボイラ１１に代えて、通常のボイラを用いてもよい。
上記実施の形態においては、余剰汚泥Ｔ１を乾燥して乾燥汚泥燃料を製造する場合について説明したが、土壌その他の含水被処理物に適用することもできる。
また、汚泥乾燥装置１２がドラム式乾燥装置であるある場合について説明したが、他の形式の乾燥装置を用いてもよい。
［第二実施形態］

以下、図６を参照し、この発明の第二の実施の形態について説明する。
図６は、本発明の第二の実施形態に係る廃熱を利用した乾燥汚泥製造システムを説明する図であり、符号２０１は乾燥汚泥製造システムを示している。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図６に示す本発明の第二の実施形態に係る乾燥汚泥製造システム２０１は、第一の実施形態に係る乾燥汚泥製造システム１と同様に、ロータリーキルン（熱処理装置）２１０と、廃熱ボイラ（蒸気発生装置）１１と、汚泥乾燥装置１２と、蒸気タービン１３と、発電機（不図示）と、蒸気回収器１４と、水処理装置１５と、貯炭装置１６とを備える。

第二の実施形態に係る乾燥汚泥製造システム２０１は、上記の構成要素に加えて以下の要素を含む。
第二の実施形態に係る乾燥汚泥製造システム２０１は、廃熱ボイラ１１から蒸気タービン１３へと蒸気を流すための第一の蒸気流路２２０、又は蒸気タービン１３から廃熱ボイラ１１へと蒸気を流すための第二の蒸気流路２２１に、蒸気の一部を汚泥乾燥装置１２へと抜き出すバルブ１７を有している。
また、バルブ１７は、第一の蒸気流路２２０および第二の蒸気流路２２１の両方に備えられてもよい。
バルブ１７の開度は、乾燥汚泥装置１２に必要とされる熱容量に応じて適宜調節される。汚泥乾燥装置１２に供給される余剰汚泥Ｔ１の量が多い場合、余剰汚泥Ｔ１に含まれる水分が多い場合、および必要とされる乾燥汚泥の乾燥度が高い場合、大きく設定される。また、逆の場合には、バルブ１７の開度は小さく設定され、蒸気タービン１３からの発電が優先される。
第二の蒸気流路２２１に備えられたバルブ１７は、廃熱ボイラ１１により発生された蒸気の内、蒸気タービン１３で発電に利用されなかった蒸気を、汚泥乾燥装置１２へ供給する。
第二の蒸気流路２２１を流れる蒸気は、一部のみを、汚泥乾燥装置２１２へ供給しても良いし、全てを供給しても良い。

上記バルブ１７と汚泥乾燥装置１２とを連結する上記流路には加湿器１８が設けられている。この加湿器１８により、汚泥乾燥装置１２へ供給される蒸気の飽和水蒸気量は、飽和状態まで高められる。飽和度の高い蒸気を汚泥乾燥装置１２へ供給することにより、伝熱効率(係数)を増加することができる。これにより、より効果的に、セメント製造施設で発生した排ガスに含まれる熱を余剰汚泥Ｔ１へ伝えることができるようになり、効率的な汚泥乾燥へとつながる。

本発明の第二の実施形態に係る乾燥汚泥製造システム２０１は、セメント製造施設の一部へ組み込まれている。セメント製造施設の一部とは、図６に示される原料供給部２３０及びロータリーキルン２１０を意味する。

ロータリーキルン２１０は、セメント工場で使用されるセメント製造用ロータリーキルンであり、予熱部２１０Ａと、ロータリーキルン本体２１０Ｂと、冷却部２１０Ｃとを備え、燃料（例えば、重油、ガス、セメント原料等）を燃焼させたロータリーキルン本体２１０Ｂの内部で石灰石を含む原料Ｍ１をゆっくり回転させながら徐々に送りつつ加熱、焼成してセメントＭ２を製造する。

ロータリーキルン本体２１０Ｂは、入口温度が、例えば、約９００℃、火炎が生じる部分の最高温度が約１４５０℃に達する。石灰石を含む原料Ｍ１はロータリーキルン本体２１０Ｂ内に一定時間滞留する。滞留時間は限定されないが例えば３０分である。

予熱部２１０Ａは、ロータリーキルン本体２１０Ｂの排熱ガスＧ１で石灰石を含む原料Ｍ１を予熱するものである。ロータリーキルン本体２１０Ｂ内で石灰石を含む原料Ｍ１を加熱した後、排熱ガスＧ１は、石灰石を含む原料Ｍ１の投入口とは反対側に流れ、石灰石を含む原料Ｍ１がロータリーキルン本体２１０Ｂに移動するまでの間、石灰石を含む原料Ｍ１を昇温する。

冷却部２１０Ｃは、ロータリーキルン本体２１０Ｂで製造された高温のセメントＭ２が投入されて冷却される部分であり、冷却されたセメントＭ２は製品として次工程に搬送される。

貯炭装置１６に貯留された乾燥汚泥Ｔ２は、燃料または原料としてセメント製造施設へ供給することができる。乾燥汚泥Ｔ２を、セメント製造施設へ、燃料として供給する場合は、ロータリーキルン本体２１０Ｂの加熱バーナーに設けられた入り口Ｅ３から、乾燥汚泥Ｔ２を供給する。乾燥汚泥Ｔ２を、セメント製造施設へ、原料として供給する場合は、原料供給部２３０上方に設けられた入り口Ｅ２、又はロータリーキルン本体２１０Ｂの上流側に設けられた入り口Ｅ１から、乾燥汚泥Ｔ２を供給する。

上記のように、本発明の第二の実施形態の乾燥汚泥製造装置は、セメント製造施設の一部に組み込まれている。そして、セメント製造施設で発生する廃熱処理ガスの熱が、乾燥汚泥製造装置で蒸気発生のために利用される。この蒸気は熱媒体として余剰汚泥Ｔ１の加熱および乾燥に使用される。そして、得られる乾燥汚泥Ｔ２は、セメント製造施設で燃料、又は原料として再利用される。このように、乾燥汚泥製造装置とセメント製造施設とが、お互いに必要なもの（熱、又は物質）を供給し合うので、本発明の第二の実施形態の乾燥汚泥製造装置では、エネルギーおよび物質をより有効に利用することができる。

本発明に係る含水被処理物処理システム、含水被処理物の処理方法及び乾燥汚泥製造システム、乾燥汚泥の製造方法によれば、含水被処理物の処理及び余剰汚泥から乾燥汚泥の製造を効率的に行うことができるので産業上利用可能である。

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 蒸気
Ｓ５ 水（水分）
Ｔ１ 余剰汚泥（含水被処理物）
Ｔ２ 乾燥汚泥
１、２０１ 乾燥汚泥製造システム（含水被処理物処理システム）
１０、２１０ ロータリーキルン（熱処理装置）
１１ ボイラ（蒸気発生装置）
１２ 汚泥乾燥装置（乾燥装置）
１３ 蒸気タービン
１４ 蒸気回収器
１５ 水処理装置
１６ 貯炭装置

Claims (10)

1. 含水被処理物の水分を減量処理する含水被処理物処理システムであって、
   水を加熱して蒸気を発生する蒸気発生装置と、
   含水被処理物が投入される乾燥装置と、
   熱処理をした後に燃焼ガスを排出する熱処理装置と、を備え、
   前記乾燥装置は、間接加熱式のディスク方式であり、
   前記乾燥装置は、前記蒸気発生装置からの蒸気で前記含水被処理物を加熱して、前記含水被処理物の水分を除去、含有水分を減量し、
   前記熱処理装置は、セメント製造用ロータリーキルン、生石灰または軽量骨材の製造用ロータリーキルン、鉱石の焼成用ロータリーキルン、都市ごみの焼却炉、並びに家畜糞の炭化装置のうちから選ばれるいずれか一種であり、
   前記蒸気発生装置は、前記熱処理装置から供給された排熱ガスにより蒸気発生装置で蒸気を発生させることを特徴とする含水被処理物処理システム。
2. 請求項１に記載の含水被処理物処理システムであって、
   蒸気タービンと、をさらに備え、
   前記蒸気タービンは、前記蒸気発生装置からの蒸気で回転されて発電機を運転する含水被処理物処理システム。
3. 請求項１に記載の含水被処理物処理システムであって、
   前記乾燥装置における前記含水被処理物の加熱により生成された水蒸気を復水、回収する蒸気回収器をさらに備え、
   前記蒸気回収器で回収した水を水処理装置に排出、水処理する含水被処理物処理システム。
4. 請求項２に記載の含水被処理物処理システムであって、
   前記乾燥装置における前記含水被処理物の加熱により生成された水蒸気を復水、回収する蒸気回収器をさらに備え、
   前記蒸気回収器で回収した水を水処理装置に排出、水処理する含水被処理物処理システム。
5. 請求項１に記載の含水被処理物処理システムにおいて、
   前記含水被処理物として余剰汚泥を投入して、前記余剰汚泥の含有する水分を除去して乾燥汚泥とし、
   前記乾燥汚泥を貯留する貯炭装置を備え、
   前記貯炭装置に貯留された前記乾燥汚泥は、前記熱処理装置へ供給されることを特徴とする乾燥汚泥製造システム。
6. 含水被処理物の水分を減量処理する含水被処理物処理方法であって、
   蒸気発生装置で水を加熱して蒸気を発生し、
   乾燥装置に含水被処理物を投入し、
   熱処理装置で熱処理をした後に、排ガスを排出し、
   前記乾燥装置は、間接加熱式のディスク方式であり、
   前記乾燥装置において、前記蒸気発生装置からの蒸気で前記含水被処理物を加熱して、前記含水被処理物の水分を除去して、含有水分を減量させ、
   前記熱処理装置は、セメント製造用ロータリーキルン、生石灰または軽量骨材の製造用ロータリーキルン、鉱石の焼成用ロータリーキルン、都市ごみの焼却炉、並びに家畜糞の炭化装置のうちから選ばれるいずれか一種であり、
   前記蒸気発生装置に、熱処理装置で発生した排熱ガスを供給することを特徴とする含水被処理物処理方法。
7. 請求項６に記載の含水被処理物処理方法であって、
   前記蒸気発生装置で発生させた蒸気で蒸気タービンを回転させて発電機を運転する含水被処理物処理方法。
8. 請求項６に記載の含水被処理物処理方法であって、
   前記乾燥装置において前記含水被処理物を加熱して生じた水蒸気を蒸気回収器により復水し、水処理装置に排出して水処理する含水被処理物処理方法。
9. 請求項７に記載の含水被処理物処理方法であって、
   前記乾燥装置において前記含水被処理物を加熱して生じた水蒸気を蒸気回収器により復水し、水処理装置に排出して水処理する含水被処理物処理方法。
10. 請求項６に記載の含水被処理物処理方法において、
    前記含水被処理物として余剰汚泥を投入して、前記余剰汚泥の含有する水分を除去して乾燥汚泥とし、
    貯炭装置に前記乾燥汚泥を貯留し、
    前記貯炭装置に貯留された前記乾燥汚泥を、前記熱処理装置へ供給することを特徴とする乾燥汚泥の製造方法。