JP6151147B2 - 含水有機廃棄物の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、下水汚泥等の含水有機廃棄物を乾燥させて有効利用するための装置及び方法に関する。
従来、下水汚泥等の含水有機廃棄物は、セメント焼成装置においてセメント原燃料として有効利用されている。例えば、特許文献１には、下水汚泥を仮焼炉等の８００℃以上９００℃以下の高温域に投入し、キルンの安定運転を確保しながら含水汚泥を焼却処理する方法が記載されている。
また、図３に示すように、従来の含水汚泥圧送システム３１では、受け入れた含水汚泥Ｓをホッパ３２に貯留した後、モーノポンプ等の圧送ポンプ３３を用い、圧送管３４を介してセメントキルン３５の窯尻３５ａに投入してセメント原燃料として有効利用している。この際、ホッパ３２等で発生した臭気Ｏも配管を通して窯尻３５ａに導入して処理される。
さらに、特許文献２には、乾燥装置等の爆発及び閉塞を確実に防止し、効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させるため、仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスを用い、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させる方法が記載されている。
上記特許文献１や図３に示した処理方法を実施するには、受け入れた含水有機廃棄物をセメント焼成装置に投入する際に圧送性を向上させるため、汚泥１ｔ当たり約２００ｋｇの工業用水等の滑剤を含水有機廃棄物に混合する必要がある。そのため、圧送のための装置及び運転コストが高くなると共に、セメント焼成装置において多量の熱損失が生ずるという問題があった。
また、特許文献２に記載の方法では、多大な装置コストを要すると共に、含水有機廃棄物の乾燥に多量の燃焼ガスを必要とし、仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスは、本来廃熱発電等に有効利用することができるものであるため、含水有機廃棄物の処理によって多量の熱損失が生ずることとなる。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら含水有機廃棄物を有効利用することを目的とする。
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セメントキルンに付設されている塩素バイパスシステムにおいて、塩素バイパスダストを回収する際に同時に分離され、セメント原料としてセメントキルン系に戻されている粗粉を含水有機廃棄物の乾燥熱源として利用し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、含水有機廃棄物の処理装置であって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、該プローブで抽気されたガスから粗粉を分離する分級装置と、該粗粉を、１０μｍ以上２０μｍ以下の分級点でさらに粗粉と微粉とに分離する第２の分級装置と、該第２の分級装置で分離された３００〜４００℃の粗粉を含水有機廃棄物に、該含水有機廃棄物の量に対する前記粗粉の量の比が０．５０〜１．００となるように混合する混合装置と、該混合装置による混合物をセメント焼成装置に供給する供給装置とを備えることを特徴とする。ここで、含水有機廃棄物とは、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等の含水有機汚泥、及び比較的含水率の高いその他の有機廃棄物である。
本発明によれば、含水有機廃棄物に粗粉を混合して得られた混合物は、ベルトコンベア等の汎用の機械式輸送機で扱える程度に乾燥しているため、従来のように滑剤を投入して圧送する必要がない。そのため、搬送に要する装置及び運転コストを低く抑えることができると共に、セメント焼成装置において多量の熱損失が生ずることを回避し、運転コストを大幅に低減することができる。また、塩素を多く含む微粉を塩素バイパスダストとして回収し、セメント焼成装置の安定運転等を維持しながら効率よく含水有機廃棄物を乾燥させることができる。
また、前記供給装置として機械式輸送機を用いることで、従来の圧送装置を用いる場合に比較して大幅な装置・運転コストの低減に繋がる。
さらに、本発明は、含水有機廃棄物の処理方法であって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから、１０μｍ以上２０μｍ以下の分級点で粗粉を分離し、該分離した３００〜４００℃の粗粉を含水有機廃棄物に、該含水有機廃棄物の量に対する前記粗粉の量の比が０．５０〜１．００となるように混合し、該混合物をセメント原料又は／及びセメント燃料として利用することを特徴とする。本発明によれば、含水有機廃棄物の処理コストを低下させることができる。また、前記抽気ガスから、１０μｍ以上２０μｍ以下の分級点で前記粗粉を分離することで、セメント焼成装置の安定運転等を維持しながら効率よく含水有機廃棄物を乾燥させることができる。
以上のように、本発明に係る含水有機廃棄物の処理装置等によれば、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら含水有機廃棄物を有効利用することができる。
図１は、本発明に係る含水有機廃棄物の処理装置（以下「処理装置」という。）の第１の実施形態を示し、この処理装置１は、塩素バイパスシステム６を備えたセメント焼成装置５に付設される。尚、以下の説明では、含水有機廃棄物として含水汚泥Ｓを乾燥させる場合を例示する。
塩素バイパスシステム６は、セメントキルン５ａの窯尻５ｂから最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Ｇ１を冷却しながら抽気するプローブ７と、該抽気ガスＧ１から粗粉Ｄ１を分離するサイクロン８と、サイクロン８からの排ガスＧ２を冷却する冷却器９と、冷却器９の排ガスＧ３に含まれる微粉ダストＤ４を回収するバグフィルタ１０等で構成される。
上記処理装置１は、受け入れた含水汚泥Ｓを貯留するホッパ２と、ホッパ２からの含水汚泥Ｓに対し、塩素バイパスシステム６のサイクロン８からの粗粉Ｄ１を混合する混合装置３と、混合装置３による混合物Ｍをセメントキルン５ａの窯尻５ｂに供給するベルトコンベア４とを備える。
サイクロン８の分級点は、５μｍ以上１０μｍ以下に設定する。抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に塩素化合物が偏在するため、この塩素化合物によってセメント焼成装置の安定運転が阻害されることなどを回避するためである。
次に、上記処理装置１を用いた本発明に係る含水有機廃棄物の処理方法について図１を参照しながら説明するが、その前に、塩素バイパスシステム６の動作について簡単に説明する。
燃焼ガスの一部Ｇ１をプローブ７によって冷却しながら抽気し、抽気ガスＧ１を塩素化合物の融点である６００℃以下、好ましくは４００℃以下にまで冷却する。抽気ガスＧ１をサイクロン８に導入し、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す一方で、抽気ガスＧ２を冷却器９で冷却する。
次に、冷却器９の排ガスＧ３をバグフィルタ１０で集塵し、排ガスＧ３に含まれる微粉Ｄ４を回収し、冷却器９から回収した微粉Ｄ３と共に塩素バイパスダストＤ５としてセメント粉砕工程でセメントクリンカと共に粉砕したり、水洗により塩素を除去した後、セメント原料等として利用する。一方、バグフィルタ１０の排ガスＧ４を排気ファン（不図示）によってセメントキルン系等へ戻す。
次に、処理装置１の動作について説明する。
受け入れた含水汚泥Ｓを一時的にホッパ２に貯留し、ホッパ２内の含水汚泥Ｓを混合装置３に供給する。混合装置３にはサイクロン８からの粗粉Ｄ１も供給し、含水汚泥Ｓと粗粉Ｄ１とを混合する。この粗粉Ｄ１は、通常数ｔ/ｈｒの発生量があり、その温度は３００〜４００℃程度であることから乾燥熱源として十分に機能する。粗粉Ｄ１の混合によって含水汚泥Ｓの乾燥が行われ、乾燥後の混合物Ｍは、ベルトコンベア４を介してセメント焼成装置５に供給し、セメント原料や燃料として利用する。混合装置３等で発生した臭気Ｏは、配管を通して窯尻５ｂに導入して処理する。
次に、本発明に係る処理装置の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。
この処理装置２１は、図１に示す処理装置１の構成に加え、サイクロン８の後段に、サイクロン８からの粗粉Ｄ１を、さらに粗粉Ｄ６と微粉Ｄ７とに分離する分級装置２２を備え、上記粗粉Ｄ１に代えて粗粉Ｄ６を混合装置３に供給し、微粉Ｄ７を微粉（第１の実施形態では塩素バイパスダスト）Ｄ５と共に処理する点で処理装置１と異なる。図２において、図１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
分級装置２２には、サイクロンやその他の遠心式の気流分級機等を用いることができ、分級点を１０μｍ以上２０μｍ以下に設定する。塩素バイパスシステム６のサイクロン８の分級点は、分級装置２２の分級点よりも細粒側に設定する。このように、分級装置を２段にわたって設けることで効率よく分級を行うことができ、塩素を多く含む微粉Ｄ５及び微粉Ｄ７を塩素バイパスダストとして回収し、セメント焼成装置５の安定運転等を維持しながら効率よく含水汚泥Ｓを乾燥させることができる。
以上のように、上記実施の形態によれば、抽気ガスＧ１から分離された粗粉Ｄ１を、含水汚泥Ｓの乾燥熱源として利用して物理的性状を変えてベルトコンベア４で輸送することにより、滑剤を投入せずに済むため熱量損失を最小限に抑えることができ、設備コスト及び運転コストの高い圧送システムを使用せずに済むため、含水汚泥Ｓの処理コストを大幅に低減することができる。また、従来熱源として利用されていなかった粗粉Ｄ１の有効利用を図ることができる。尚、本発明は、含水汚泥Ｓのみならず、様々な含水有機廃棄物の処理に利用することができる。
次に、本発明に係る含水有機廃棄物の処理方法の実施例について、表１を参照しながら説明する。
比較例として、下水汚泥に塩素バイパスの粗粉ダストを添加せずに滑剤として工業用水を混合した場合、実施例として、下水汚泥に塩素バイパスの粗粉ダストを混合し、滑剤を用いない場合について焼成系の石炭使用量を比較した。実施例では、粗粉量／汚泥量を０．５０、０．７５、１．００に変化させて３水準について試験を行った。
同表に示すように、実施例において、粗粉量／汚泥量を増加させるに従って含水汚泥からの蒸発水分量が増加し、汚泥の含水率が低下して焼成系の石炭使用量が徐々に低下し、石炭使用量を大幅に低下させることができる。
１ 処理装置
２ ホッパ
３ 混合装置
４ ベルトコンベア
５ セメント焼成装置
５ａ セメントキルン
５ｂ 窯尻
６ 塩素バイパスシステム
７ プローブ
８ サイクロン
９ 冷却器
１０ バグフィルタ
２１ 処理装置
２２ 分級装置
２ ホッパ
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Claims (3)
- セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、
該プローブで抽気されたガスから粗粉を分離する分級装置と、
該粗粉を、１０μｍ以上２０μｍ以下の分級点でさらに粗粉と微粉とに分離する第２の分級装置と、
該第２の分級装置で分離された３００〜４００℃の粗粉を含水有機廃棄物に、該含水有機廃棄物の量に対する前記粗粉の量の比が０．５０〜１．００となるように混合する混合装置と、
該混合装置による混合物をセメント焼成装置に供給する供給装置とを備えることを特徴とする含水有機廃棄物の処理装置。 - 前記供給装置は機械式輸送機であることを特徴とする請求項１に記載の含水有機廃棄物の処理装置。
- セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、
該抽気ガスから、１０μｍ以上２０μｍ以下の分級点で粗粉を分離し、
該分離した３００〜４００℃の粗粉を含水有機廃棄物に、該含水有機廃棄物の量に対する前記粗粉の量の比が０．５０〜１．００となるように混合し、
該混合物をセメント原料又は／及びセメント燃料として利用することを特徴とする含水有機廃棄物の処理方法。
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