JP7489809B2 - 発酵乾燥物の製造方法、セメントクリンカーの製造方法、及び、発酵乾燥物の使用方法 - Google Patents
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Description
図1は、本開示の一実施形態に係る発酵乾燥物の製造に係る製造システムの概略構成図である。図1に示すように、製造システム1は、発酵槽2、送気ヒータ4、送気ブロア5、除塵塔6、排気ファン7、及び、洗浄脱臭塔8を含んで構成される。製造システム1において製造されるのは、下水汚泥を発酵すると共に乾燥させた発酵乾燥物(乾燥汚泥)である。また、下水汚泥の発酵に伴って発生する排気ガスについては所定の処理が行われる。
次に、発酵槽2について説明する。図2は、発酵槽2の概略構成図である。発酵槽2は密閉縦型発酵槽である。発酵槽2は、設置面に対して鉛直方向(図示A方向)に延びた容器21を有している。容器21の上方には、下水汚泥及び副原料等を投入する投入口22が設けられる。また、容器21の下方には、容器21内での処理後の発酵乾燥物を排出するための排出口23が設けられる。投入口22及び排出口23は、どちらも蓋などの開閉可能又は脱着可能な蓋状部材(図示せず)が設けられる。この蓋状部材を投入口22及び排出口23に装着することによって、発酵槽2における容器21を密閉可能に構成されている。このように、発酵槽2は密閉系での好気発酵を可能としている。発酵槽の効率をより向上させる観点から、発酵槽2は、例えば容器21の外周面に断熱材を配する等の方法によって、断熱構造を有していてもよい。
発酵槽2での発酵乾燥物の製造に用いられる発酵原料には、主原料である下水汚泥のほかに、鶏糞、副原料等が用いられる。以下、各原料の詳細について及びその混合比等について説明する。
下水汚泥は、下水の活性汚泥処理の過程で生じる余剰汚泥をフィルタープレス等の脱水機で脱水したものであり、有機物、無機物および水を含むスラッジ状又はペースト状の物質である。下水汚泥は、これをそのまま用いてもよく、或いは消化汚泥などの下水汚泥の自己発酵処理物を用いてもよい。下水汚泥の水分含有量は、特に限定されないが、例えば、70%~90%程度とされる。
鶏糞には生鶏糞、乾燥鶏糞、発酵鶏糞等が挙げられる。本発明で使用する鶏糞は水分量50重量%以下の鶏糞であり、乾燥鶏糞、発酵鶏糞を挙げることができる。なお、生鶏糞は水分含有量が65%以下の鶏糞であり、乾燥鶏糞及び発酵鶏糞は水分含有量が30%以下の鶏糞である。鶏糞はこれらを単独でまたは組み合わせて使用することができる。乾燥鶏糞は水分量の多い鶏糞を自然乾燥させたものでもよく、機械を用いて乾燥させたものでもよい。
発酵鶏糞は、鶏糞に好気発酵処理を施したものである。発酵鶏糞は、発酵処理により水分が減少しており、通常含水率が30%未満である。発酵槽2へ投入する発酵鶏糞の量は、発酵槽2へ投入する下水汚泥に対して3重量%~20重量%とすることができ、好ましくは5重量%~15重量%とすることができる。なお、上記の投入量は、発酵槽2へ発酵原料を投入する度に発酵鶏糞を添加する場合の投入量の一例である。例えば、発酵原料の投入の数回のうちに一度投入する(例えば、発酵原料の投入の3回に一度発酵鶏糞を混合する)場合には、投入量を変更してもよい。一例として、発酵原料を発酵槽2へ投入する度に発酵鶏糞を投入すると仮定して換算した結果上記の数値範囲となるように、1回当たりの発酵鶏糞の投入量を決定してもよい。
発酵原料は下水汚泥、鶏糞の他に副原料を含んでいてもよい。副原料は、下水汚泥ともに含有させることによって、下水汚泥発酵原料を発酵に供する際に、下水汚泥の安定的な好気発酵を促すための材料である。具体的には、副原料は、下水汚泥の含水率を低減させたり、下水汚泥と副原料とを含む下水汚泥発酵原料の通気性を高めたり、好気発酵に寄与する微生物の栄養源となる易分解性有機分を供給したり、好気発酵を効率良く進行させるための好気性微生物群を供給したりするために用いられる。
発酵原料には、含水率の低減や通気性の向上を目的として通気助材を含んでいてもよい。通気助材としては、例えば、稲わら、もみがら、おがくず、バーク、草木又はこれらの乾燥物若しくは破砕物などの有機系通気助材や、パーライト、ゼオライト、珪藻土、石炭灰などの無機系通気助材等が用いられる。通気助材を含むことによって、過度の圧密状態となることを抑制しつつ通気性を確保することができ、下水汚泥の好気性発酵を安定的かつ効果的に進行させることができる点で有利である。
下水汚泥の好気発酵を促進させる観点から、発酵原料は、栄養助材を更に含んでいてもよい。栄養助材は、好気発酵に寄与する微生物の栄養源となる易分解性有機分を供給するために用いられ得る副原料である。栄養助材としては、例えば、食品汚泥、酒粕及び焼酎粕等の食品加工残渣、廃白土、製紙スラッジ、廃食油、廃棄物固形燃料(RDF)、肉骨粉、生ごみ、し尿、畜糞、堆肥、活性汚泥、スカム等が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせて用いることができる。
発酵原料は、例えば、下水汚泥と副原料とを混合した混合物とすることができる。一例として、発酵槽2等の発酵のための装置へ供給する前に、下水汚泥と副原料とを予め混合して発酵原料の混合物を作成してもよい。また、屋内若しくは屋外で、下水汚泥及び副原料のうち一方の上に他方を堆積させた堆積物として発酵原料を調整してもよい。さらに、下水汚泥及び副原料のうち一方を発酵用の容器に供給し、次いで他方を容器内に供給して、容器内で各原材料を交互に堆積させた堆積物としてもよい。この場合、堆積物の状態から発酵を開始してもよいし、堆積物を容器内で混合して混合物した後に発酵を開始してもよい。
発酵槽2で発酵を継続している間に発酵状況が変化する場合がある。一例として、発熱が少なく発酵状況が悪い場合、通常より高水分の発酵原料を投入する場合、または、通常時より多くの発酵原料を投入する場合は、原料投入による容器21での水分の増加と、蒸発による容器21での水分の減少とのバランスが崩れる。容器内の原料の水分が徐々に増加し、緩やかに発酵状況が悪化する場合がある。水分バランスの悪循環から抜け出せなければ、通常は容器内の原料を抜き出し、再度発酵を立ち上げることが必要となる。
発酵原料の発酵の進行に伴い、発酵原料が含有する水分は徐々に減少していく。その結果、発酵乾燥物の状態では、含水率が10%~40%、好ましくは15%~35%程度となる。発酵乾燥物は、例えば肥料、土壌改良材、園芸用土壌などの緑農地材料、固形燃料、セメントクリンカー原料、熱エネルギー源等のセメント製造用途に用いることができる。さらに、熱エネルギー源として、例えば、セメント製造以外のプラントに使用してもよく、一例としては発電所等熱源が必要とされる各種プラント等が挙げられる。
以上のように、上記の実施形態で説明した発酵乾燥物の製造方法によれば、発酵乾燥装置(発酵槽2)内の処理物の全量に対して3重量%~30重量%の鶏糞が発酵乾燥装置内へ投入される。このような構成としたことで、鶏糞に含まれる好気性菌等が装置内での好気性発酵を促進することができるため、発酵乾燥物をより安定して短期間で製造可能となる。
上記実施形態で説明した発酵槽2と同形状の発酵槽(容量39m3、中部エコテック社製:C-40ET)に対して、下水汚泥Aを投入すると共に各種副原料を投入し、種汚泥を利用した発酵乾燥物の製造を行った。下水汚泥Aの成分は、フィルタープレスで脱水されたスラッジ状汚泥(水分量80%~85%)である。
実施例1と同様の発酵槽(容量39m3、中部エコテック社製:C-40ET)に対して、下水汚泥Aを投入すると共に各種副原料を投入し、種汚泥を利用した発酵乾燥物の製造を行った。
下水汚泥の種類を下水汚泥Aから下水汚泥Bへ変更した点以外は実施例2と同じ方法で、所定期間発酵処理を行った。下水汚泥Bの成分は、スクリュープレスで脱水されたペースト状汚泥(水分量85%)である。
下水汚泥Aの投入量に対する発酵鶏糞の投入量の目安を10%から5%へ変更した点以外は実施例2と同じ方法で、所定期間発酵処理を行った。
実施例1と同様の発酵槽(容量39m3、中部エコテック社製:C-40ET)に対して、下水汚泥Aを投入すると共に各種副原料を投入し、種汚泥として発酵乾燥物を継続投入して発酵乾燥物の製造を行った。
Claims (7)
- セメントの製造に使用される発酵乾燥物の製造方法であって、
密閉縦型発酵槽である発酵乾燥装置において一定時間サイクルで、前記発酵乾燥装置の上方からの下水汚泥を含む発酵原料の一部投入と、前記発酵乾燥装置の下方からの発酵乾燥物の一部取り出しと、を繰り返しながら、連続的に下水汚泥を好気性発酵することを含み、
前記好気性発酵することにおいて、取り出した前記発酵乾燥物を前記密閉縦型発酵槽に戻すことは行わず、前記発酵乾燥装置へ投入する前記下水汚泥に対して3重量%~20重量%の発酵鶏糞を、前記下水汚泥と共に投入し、
前記発酵乾燥物の含水率が15~35%であり、
前記発酵鶏糞は好気性微生物を含む、発酵乾燥物の製造方法。 - セメントの製造に使用される発酵乾燥物の製造方法であって、
密閉縦型発酵槽である発酵乾燥装置において一定時間サイクルで、前記発酵乾燥装置の上方からの下水汚泥を含む発酵原料の一部投入と、前記発酵乾燥装置の下方からの発酵乾燥物の一部取り出しと、を繰り返しながら、連続的に下水汚泥を好気性発酵することを含み、
前記好気性発酵することにおいて、発酵不良が発生した場合に、取り出した前記発酵乾燥物を前記密閉縦型発酵槽に戻すことは行わず、前記発酵乾燥装置内の処理物の全量に対して3重量%~30重量%の発酵鶏糞を投入し、
前記発酵乾燥物の含水率が15~35%であり、
前記発酵鶏糞は好気性微生物を含む、発酵乾燥物の製造方法。 - 前記好気性発酵することにおいて、前記発酵乾燥装置の内容物の撹拌を行いながら酸素含有気体を供給する、請求項1又は2に記載の発酵乾燥物の製造方法。
- 前記発酵乾燥物の含水率が15~27.1%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の発酵乾燥物の製造方法。
- 前記発酵原料の発酵乾燥装置内の滞留期間が3日~20日である、請求項1~4のいずれか一項に記載の発酵乾燥物の製造方法。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の方法で得られた発酵乾燥物を原料としてセメントクリンカーを製造する、セメントクリンカーの製造方法。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の方法で得られた発酵乾燥物をセメントプラントにおいて熱エネルギー源として用いる、発酵乾燥物の使用方法。
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