JPH05337497A - 有機性汚泥の効率的な輸送及び貯留方法と、効率的な焼却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固形状態を呈する有機性汚泥流動化させるこ
とで、有機性汚泥の効率的な輸送及び貯留方法と、効率
的な焼却方法を提供する。 【構成】 固形状態を呈する有機性汚泥を輸送及び貯留
するに先立ち、あらかじめ当該有機性汚泥を１５０℃以
上の温度及び該温度の飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持
して流動化し、この流動化物を貯留及び輸送することを
特徴とする有機性汚泥の輸送及び貯留方法。固形状態を
呈する有機性汚泥を焼却するに際し、該有機性汚泥を１
５０℃以上の温度及び該温度の飽和水蒸気圧以上の圧力
下に保持して流動化させ、この流動化物を焼却すること
を特徴とする有機性汚泥の焼却方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【技術分野】本発明は、固形状態を呈する有機性汚泥の
効率的な輸送及び貯留方法と、効率的な焼却方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】代表的な有機性汚泥である
下水汚泥は、全国で年間約５０００万ｍ³（含水率９８
％）という莫大な量であり、年々増加の傾向にある。近
年、大都市においては、汚泥の効率的な処理処分を行う
ために、複数の下水処理場から発生した汚泥を、専用の
汚泥処理場に集めて処理を行っている。この場合、汚泥
は、下水処理場から高含水率の濃縮汚泥の形態でパイプ
圧送されるか、あるいは、下水処理場で脱水処理を受
け、脱水汚泥の形態でダンプトラックで輸送される。前
者では、汚泥が高含水率であるために容量が大きく、大
能力のポンプを必要とする、すなわち、輸送コストが高
いという欠点を有している。さらに、この場合、汚泥処
理場にも脱水ろ液または消化脱離液等の生物処理施設の
設置が不可欠となる。一方、後者では、脱水汚泥の空隙
が多く、すなわち、みかけ密度が小さいために、効率的
な輸送ができないとともに、汚泥を入れるコンテナを密
閉構造としにくいために、悪臭、汚泥の落ちこぼれ等の
観点より環境上好ましくない。また、処理場内において
脱水汚泥を輸送させる場合には、主としてベルトコンベ
アが用いられるが、ベルトコンベアは設置に際して空間
的な制約を大きく受け、また、トラック輸送同様密閉構
造としにくいため、環境上の問題を生じる。最近では、
処理場内の脱水汚泥の輸送にパイプ圧送も使用されてい
るが、配管内の圧力損失が非常に大きく、短距離輸送に
限定されている。さらに、脱水汚泥は処理処分の前にタ
ンクあるいは、ホッパーに一時貯留されるが、前述した
ようにみかけ密度が小さいために、効率的な貯留ができ
ず、タンク容積等が大、すなわち設備費の増大につなが
っている。従って、脱水汚泥等の固形状態を呈する有機
性汚泥を輸送及び貯留する方法は実用上、多くの問題を
有している。

【０００３】一方、有機性汚泥の処理に関しては、従来
各種の方法が知られているが、その無害化及び減容化を
比較的簡単に行える点から、焼却法が広く行われてい
る。従来の焼却法は、有機性汚泥を脱水して得られるケ
ーキ状の脱水汚泥を焼却する方法が一般的であるが、こ
の場合、脱水汚泥は付着性が高く、流動性の悪いもので
あることや、脱水汚泥のケーキ性状が不均一であるこ
と、脱水汚泥が固形の塊であること等が原因となって、
以下に示すような種々の問題を生じている。 （１）脱水汚泥を原料ホッパーを介して焼却炉へ供給す
るに際し、脱水汚泥の流動性が悪いために、定量供給を
行うことが非常に困難である。 （２）脱水汚泥の性状が不均一であることと、定量供給
が困難であること等のために、炉内の温度の制御が非常
に難しい。 （３）脱水汚泥は、固形の塊であることのために、効率
的な燃焼を行うことが困難であり、また、完全燃焼でき
ない場合もある。

【０００４】脱水汚泥の焼却に見られる前記問題を解決
するために、脱水汚泥を直接焼却せずに、いったん乾燥
させた後、焼却処理する方法も提案されている。しか
し、この場合にも、脱水汚泥の持つ付着性の大きいこと
等が原因となって、（１）脱水汚泥を原料供給ホッパー
を介して乾燥器へ供給する際に、脱水汚泥の流動性が悪
く、定量供給を行うことが非常に困難である、（２）脱
水汚泥を乾燥器内で乾燥させるに際し、脱水汚泥の高い
付着性のために、脱水汚泥が器壁に付着乾燥して熱伝導
性の悪い固形物となり、乾燥器の乾燥効率を著しく悪化
させる等の問題を生じている。以上のように、従来の脱
水汚泥の焼却法は、実用上多くの問題を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の固形
状態を呈する有機性汚泥の輸送及び貯留に見られる前記
問題及び当該有機性汚泥の焼却に見られる前記問題を解
決することをその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、固形状態を呈する有
機性汚泥を輸送及び貯留するに先立ち、あらかじめ当該
有機性汚泥を１５０℃以上の温度及び該温度の飽和水蒸
気圧以上の圧力下に保持して流動化し、この流動化物を
貯留及び輸送することを特徴とする有機性汚泥の輸送及
び貯留方法が提供される。また、本発明によれば、固形
状態を呈する有機性汚泥を焼却するに際し、該有機性汚
泥を１５０℃以上の温度及び該温度の飽和水蒸気圧以上
の圧力下に保持して流動化させ、この流動化物を焼却す
ることを特徴とする有機性汚泥の焼却方法が提供され
る。

【０００７】本発明において被処理原料として用いる固
形状態を呈する有機性汚泥としては、通常の下水処理場
から排出される下水汚泥や各種の有機性廃水の生物処理
装置から排出される余剰汚泥等の各種有機性汚泥の脱水
物や各種の製造工程から排出される固形状の有機性汚泥
等が包含される。有機性汚泥の脱水方法としては、真空
脱水、ベルトプレス脱水、遠心脱水等の機械脱水法が採
用され、特に制約されない。この脱水を行うに際して
は、有機性汚泥には、汚泥の調質薬剤、特に好ましくは
高分子凝集剤の添加が好ましい。本発明で被処理原料と
する固形状態を呈する有機性汚泥中の水分量は、５０〜
９０重量％、好ましくは７０〜８０重量％である。以
下、本発明を各プロセスに対応して詳述する。

【０００８】（固形状態を呈する有機性汚泥の輸送及び
貯留方法）本発明の方法を実施するには、固形状態を呈
する有機性汚泥を高温高圧に保持して流動化物となし、
これを輸送及び貯留すればよい。この場合、有機性汚泥
のその流動化反応を促進させる為に、有機性汚泥をアル
カリ性条件とすることも可能である。この場合、アルカ
リ性条件の形成には、通常、アルカリ性物質が用いられ
るが、アルカリ性物質としては、例えば、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ギ酸ナト
リウム、ギ酸カリウム等のアルカリ金属化合物や、酸化
カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等
のアルカリ土類金属化合物等があげられる。

【０００９】本発明における流動化処理は高温高圧下で
実施されるが、この場合、反応温度は一般には１５０℃
以上、好ましくは２００〜２２５℃前後であり、反応圧
力は、その反応温度における飽和水蒸気圧以上、例え
ば、２００℃の場合、１６ｋｇ／ｃｍ²ａｂｓ以上であ
ればよい。この時、反応温度での保持時間（反応時間）
は、対象となる汚泥により異なるが、一般には６０分以
内で良い。流動性を向上させるには、温度をより高く、
あるいは保持時間をより長くすれば良いが、それにとも
なって固形物が沈降しやすくなる。従って、流動化後の
輸送及び貯留時における固形物の沈降を防止するために
は、適切な温度・保持時間の設定が必要である。本発明
の流動化装置は、間接加熱方式の熱交換器であればよい
が、固形状態を呈する汚泥を扱うことから、内部にスク
レーパを有する掻面式熱交換器やヘリカル翼を有するス
クリュウ型熱交換器の使用が望ましい。

【００１０】また、本発明において、圧力は、有機性汚
泥からの水蒸気による自己発生圧を利用することができ
るが、必要に応じ、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、アル
ゴンガス等を用いて加圧することもできる。

【００１１】本発明において、有機性汚泥を前記高温高
圧下に保持して得られた生成物は、流動性が著しく良好
となっており、輸送時にポンプ圧送が充分に可能であ
る。従って、その輸送に、トラックの代りにバキューム
カーやタンクローリが使用できることは言うまでもな
い。また、本発明で得られた生成物は、空隙がほとんど
ないために、流動化前の汚泥と比較し、みかけ密度が大
きくなっている。従って、効率的に貯留でき、必要なタ
ンクの容量等を減じることが可能である。流動化物中の
水分含量は、５０〜９０重量％、好ましくは７０〜８０
重量％である。

【００１２】次に、本発明の好ましい実施態様につい
て、図面にそのフローシートを示す。図面において、１
は脱水装置、２は流動化装置、３は冷却器、４は減圧装
置、５は貯留タンク、６は圧送ポンプを各示す。含水率
９８％前後の濃縮状態の有機性汚泥はライン７を通って
脱水装置１に導入される。分離されたろ液はライン８を
通って水処理施設に返送され、一方、脱水された汚泥は
ライン９により流動化装置２に導入される。この流動化
装置は熱交換型反応装置であり、加熱媒体がライン１５
から導入され、装置内の有機性汚泥を予熱する。ここで
使われる熱源は、後段の冷却器３で回収された回収熱を
用いることが望ましい。予熱汚泥はさらに、同装置内で
ライン１６により供給され、ライン２１から排出される
加熱媒体により反応温度まで加熱される。この時の条件
として、温度は、１５０℃以上、好ましくは、２００〜
２２５℃、反応圧力は、反応温度における飽和水蒸気圧
以上であればよい。反応時間は、通常６０分以内であ
る。ここで採用される流動化装置の形式は、掻面式熱交
換器あるいは、スクリュウ型熱交換器が好ましいが、特
に制約されない。図面においては、一体型の流動化装置
となっているが、２種以上の装置の組合せであってもよ
く、例えば、予熱器にスクリュウ型熱交換器を用い、流
動化装置に掻面式熱交換器を用いることも可能である。
流動化物はライン１０を通って冷却器３に導入され、ラ
イン２０から導入される熱媒体に熱を与えて１００℃以
下まで冷却され、その熱媒体はライン１５を通って流動
化装置２を加熱する。冷却器の形式は、掻面式熱交換器
または薄膜流下式熱交換器が好ましいが、特に制約され
ない。ここでは、流動化装置と冷却器とが分割されてい
るが、一体型とすることも可能である。冷却された流動
化物はライン１１を経て減圧装置４で大気圧まで減圧さ
れた後、ライン１２を通って、タンク５に貯留される。
さらに流動化物はライン１３を通って圧送ポンプ６に入
り、ライン１４により処理場内を移送されるか、あるい
は専用の汚泥処理場に長距離輸送される。

【００１３】以上説明したごとく本発明によれば、従
来、輸送及び貯留が困難であった脱水汚泥等の固形状態
を呈する有機性汚泥を、流動化物（液状物）として取扱
うことができる。従って、輸送には、ベルトコンベアや
トラックではなく、パイプ圧送やバキュームカーやタン
クローリによる輸送が可能となる。特に、脱水汚泥の輸
送をパイプ圧送により実施可能にすることは、設備費の
低減のみならず環境対策上からも好ましい技術と言え
る。また、汚泥の貯留に際しても、タンク容積を充分に
利用した効率的な貯留が可能となる。それ故、本発明の
固形状態を呈する有機性汚泥の流動化処理方法は、技術
的、経済的に非常に有利な方法であるということができ
る。

【００１４】（固形状態を呈する有機性汚泥の焼却方
法）本発明の方法を実施するには、固形状態を呈する有
機性汚泥を高温高圧に保持して流動化物となし、これを
焼却すればよい。有機性汚泥の流動化方法としては、前
記した方法が用いられる。有機性汚泥の流動化物は、前
記のように、流動性に非常に富むものであるため、流動
化装置又は流動化物貯留容器から焼却炉への輸送をポン
プ圧送等により容易に行うことができる上、焼却炉への
有機性汚泥の供給を噴霧ガン等を用いて微細粒子状で供
給し得ることから、その燃焼を効率的に行うことがで
き、かつその焼却炉への供給を定量的に行うことができ
る。また、流動化された有機性汚泥は、均一な性状を示
し、かつ前記のように定量供給し得ることから、空気量
の制御と組合せて、炉内温度のコントロールを容易に行
うことができる。

【００１５】次に、本発明の好ましい実施態様につい
て、図２にそのフローシートを示す。図２において、３
１は脱水装置、３２は流動化装置、３３はフラッシュタ
ンク、３４は圧送ポンプ、３５は凝縮装置、３６は焼却
炉、３７は廃熱ボイラを各示す。含水率９８％前後の濃
縮状態の有機性汚泥はライン３８を通って脱水装置３１
に導入される。分離されたろ液はライン３９を通って水
処理施設に返送され、脱水された汚泥はライン４０によ
り流動化装置３２に導入される。この流動化装置は熱交
換型反応装置であり、加熱媒体がライン４８から導入さ
れ、装置内の有機性汚泥を流動化温度まで加熱する。こ
こで使われる熱源としては、後段の廃熱ボイラ３７で回
収した水蒸気を用いることが望ましい。この時の条件と
して、温度は、１５０℃以上、好ましくは、２００〜２
２０℃、反応圧力は、反応温度における飽和水蒸気圧以
上であればよい。反応時間は、通常６０分以内である。
ここで採用される流動化装置の形式は、掻面式熱交換器
あるいは、スクリュウ型熱交換器が好ましいが、特に制
約されない。流動化物はライン４１を通ってフラッシュ
タンク３３に導入され、大気圧下或いは減圧下まで急激
に減圧される。このとき、流動化物の水分の一部（約１
０〜２０％）が蒸発するが、この水蒸気は、ライン４３
を通って凝縮装置３５に導入し液状物とする。この液状
物はライン４５により水処理施設に返送される。一方、
フラッシュタンク３３内で蒸発せずに残った流動化物
（蒸発残渣物）４２は圧送ポンプ３４に入り、ライン４
４を通って焼却炉３６まで配管内を圧送される。焼却炉
３６では、ライン４６より導入された燃焼用空気と流動
化物が混合され、燃焼状態が形成される。この時、必要
に応じて、重油等の補助燃料の投入が行われる。但し、
流動化物は、液状を呈しているため、微細粒径まで噴霧
が可能であり、かつ、固形物濃度が高いので、自燃する
場合もある。燃焼条件は、６００〜１０００℃、好まし
くは、７５０〜８００℃である。ここで採用されえる焼
却炉は、単なる噴霧焼却炉が好ましいが、他の形式、例
えば、流動層炉でも燃焼上は問題ない。燃焼後の高温排
ガスは、ライン４７を通って廃熱ボイラ３７に導入さ
れ、水蒸気の形で熱回収が行われる。ここで発生した水
蒸気はライン４８を通って流動化装置３２の加熱源とす
る。また発熱ボイラ３７における熱回収後の排ガスは、
ライン４９を通って排ガス処理装置（図示せず）を通
り、煙突へと導かれ大気に開放される。

【００１６】以上説明したごとく本発明によれば、脱水
汚泥等の固形状態を呈する有機性汚泥を液状物として取
扱うことができ、移送上・燃焼上大きなメリットが生ず
る。移送には、ベルトコンベアではなくポンプ圧送が可
能となり、燃焼には、噴霧焼却が採用できる。これらに
より、下記の利点が得られる。 （１）脱水ヤードと焼却ヤードがかなり離れていてもポ
ンプ圧送ができ、空間配置上の制約を受けずに自由に計
画が出来る。 （２）焼却炉までの汚泥の安定供給性、定量移送性及び
分配性が良い。 （３）臭気対策及びメンテナンスが容易。 （４）設置スペースが少ない。 （５）焼却炉が小型化できる。 （６）低空気比燃焼が可能であり、ＮＯxの低減化、排
気ファンの小型化が可能。 （７）汚泥流量の計測が可能であり、焼却量のコントロ
ールが容易。 （８）流動化汚泥は性状が均一であり、炉内温度のコン
トロールが容易。 （９）炉内に駆動部、流動媒体がなく、大型化容易。 以上のことから明らかなように、本発明の固体状態を呈
する有機性汚泥の流動化焼却処理方法は、技術的、経済
的に非常に有利な方法であるということができる。

【００１７】（固形状態を呈する有機性汚泥の乾燥方
法）本発明の方法を実施するには、固形状態を呈する有
機性汚泥を高温高圧に保持して流動化物となし、これを
乾燥すればよい。有機性汚泥の流動化方法としては、前
記した方法が用いられる。有機性汚泥の流動化物は、前
記のように、流動性に非常に富むものであるため、流動
化装置又は流動化物貯留容器から乾燥装置への輸送をポ
ンプ圧送等により容易に行うことができる。また、流動
化物は、その乾燥装置への定量供給ポンプにより確実に
行うことができる。乾燥装置への被処理原料の定量供給
は、乾燥器における乾燥効率を高く保持するのに不可欠
であるが、本発明では、この定量供給を確実に行うこと
ができるので、乾燥効率を高く保持することができる。
一方、従来の有機性汚泥の場合には、その定量供給装置
として特殊テーブルフィーダーや特殊チェーンフィーダ
ー等の複雑な機構のものが用いられ、かつその定量供給
性も悪いことから、乾燥効率及び装置運転性の点で未だ
不満足のものであるが、本発明で被処理原料として用い
る流動化物の場合は、このような問題はない。乾燥装置
としては、液状物を扱える乾燥装置であれば任意のもの
が使用されるが、噴霧ガンなどを用いることにより微細
な粒子状とすることが可能であるので、噴霧乾燥装置の
使用が好ましい。この場合、他の乾燥法では得ることの
できない球状粒子製品を製造できる利点を有している。

【００１８】次に、本発明の好ましい実施態様につい
て、図３にそのフローシートを示す。図３において、５
１は脱水装置、５２は流動化装置、５３は乾燥装置、５
４は除湿装置、５５は脱臭装置を示す。含水率９８％前
後の濃縮状態の有機性汚泥はライン５６を通って脱水装
置５１に導入される。分離されたろ液はライン５７を通
って水処理施設に返送され、脱水された汚泥はライン５
８により流動化装置５２に導入される。この流動化装置
は熱交換型反応装置であり、加熱媒体がライン５９から
導入され、装置内の有機性汚泥を流動化温度まで加熱す
る。この時の条件として、温度は、１５０℃以上、好ま
しくは、２００〜２２０℃、反応圧力は、反応温度にお
ける飽和水蒸気圧以上であればよい。反応時間は、通常
６０分以内である。ここで採用される流動化装置の形式
は、掻面式熱交換器あるいは、スクリュウ型熱交換器が
好ましいが、特に制約されない。流動化物はライン６０
を通って乾燥装置５３に導入され、ライン６２より導入
された加熱媒体により水蒸気が蒸発され、乾燥が行われ
る。ここで採用される乾燥装置の形式は、噴霧乾燥器が
好ましいが、特に制約されない。乾燥後の製品（乾燥汚
泥）は、ライン６１を通って排出され、焼却、溶融処理
されるか、或いは、肥料等に有効利用される。水蒸気を
含んだ乾燥排ガスは、ライン６３より除湿装置５４に導
入され、水分を除去される。除湿装置としては、スクラ
バーが一般的に採用されるが、特に限定されない。ここ
で凝縮した水分はライン６５より水処理装置に返送、処
理される。未凝縮の排ガスは、臭気があるのでライン６
４を通って脱臭装置５５に導入され、脱臭装置を受けた
後、ライン６６により大気に放出される。

【００１９】以上説明したごとく、本発明によれば、固
形状態を呈する有機性汚泥を液状物として取扱うことが
でき、移送上・乾燥上大きなメリットが生ずる。移送に
は、ベルトコンベアではなくポンプ圧送が可能となり、
乾燥には、噴霧乾燥が採用できる。これらにより、下記
に示す如き利点が得られる。 （１）脱水機と乾燥器がかなり離れていても、ポンプ圧
送ができ、空間配置上の制約を受けずに自由に計画が出
来る。 （２）臭気対策及びメンテナンスが容易。 （３）設置スペースが少ない。 （４）乾燥器への定量供給が容易である。 （５）乾燥製品が球形粒子状で得られる。 （６）乾燥が瞬時に起こるため、品質の劣化が少ない。 以上のことから、本発明の固体状態を呈する有機性汚泥
の流動化乾燥方法は、技術的、経済的に非常に有利な方
法であるということができる。

【００２０】本発明による固形状態を呈する有機性汚泥
の流動化物の処理は、前記のように、焼却法や乾燥法に
より行うことができる他、以下に示す消化法によっても
有利に行うことができる。

【００２１】（固形状態を呈する有機性汚泥の消化方
法）従来、有機性汚泥を消化するために、固形分濃度が
２〜５重量％程度の有機性汚泥を消化槽に導入し、ここ
で嫌気条件下で消化し、汚泥中の有機物のほぼ半分をメ
タンを主成分とする消化ガスに変換させる方法は知られ
ている。この方法は、通常、３０〜４０℃の加温条件で
行われるため、加温のための熱エネルギーが必要とされ
る。この熱エネルギーは、一般には、消化ガスの燃焼に
より補給しているが、冬季等の気温低下による加温のた
めの熱エネルギーが増大した場合や、有機性汚泥中の有
機成分の変動による消化ガス発生量の低下が起った場合
には、消化ガスのみによる熱エネルギー補給では不十分
で、燃料油等の補助エネルギーの投入が必要となり、消
化システムの維持管理費が増大するという問題を含む。
また、近年、大都市の有機性汚泥の処理場では、有機性
汚泥の消化を行う場合に、得られた消化ガスを発電用の
エネルギー源として利用することが行われている。しか
し、この場合にも、前記した理由により、生産されたエ
ネルギーよりも有機性汚泥の加温に要するエネルギーの
方が大きくなるという問題を含む。有機性汚泥の消化に
際して発生する消化ガス発生量は、有機性汚泥中の有機
成分の濃度が高くなるにつれて増大する。従って、消化
ガスから得られるエネルギー量も増大する。しかし、有
機性汚泥を固形状を呈する程度に高度に脱水すると、前
記したように、その消化槽までの輸送及び消化槽からの
消化汚泥の排出が困難になるとともに、消化槽内でのそ
の撹拌が困難になるという問題を生じる。これらの点か
ら、従来の消化法では、その原料として用いる有機性汚
泥中の固形分の濃度は５重量％程度が限界となってい
る。また、従来の消化法では、消化汚泥から脱離液が分
離されるが、この脱離液は、有機物濃度の高いものであ
るため、水処理系にそのまま返送すると、水処理系の効
率を低下させるという問題も生じる。

【００２２】これに対し、本発明により、前記のように
して得られた固形状態を呈する有機性汚泥の流動化物を
消化するときには、従来の消化法に見られたような前記
問題はいずれも解決される。即ち、有機性汚泥の流動化
物は、２０〜３０重量％という著しく高い固形分濃度を
有するにもかかわらず、流動性の非常に高いものである
ことから、消化槽までの輸送及び消化槽に対する定量供
給、さらに消化槽からの排出が非常に容易になるととも
に、消化槽で発生する消化ガスの発生量も著しく増大
し、その量は、消化槽を３０〜５５℃に加温しても未だ
余るものである。しかも、流動化物は、有機性汚泥の流
動化に際して２００℃前後の加温を受けて、有機成分は
低分子化されているため、消化性の向上したもので、高
い消化率を得ることができる。さらに、被処理物として
有機物濃度の非常に高い流動化物を用いることから、消
化槽をコンパクト化できる利点もある。

【００２３】次に、本発明の好ましい実施態様につい
て、図４にそのフローシートを示す。図４において、７
１は脱水装置、７２は流動化装置、７３は冷却器、７４
は減圧装置、７５はアンモニア除去装置、７６は消化
槽、７７は焼却炉を各示す。含水率９８％前後の濃縮状
態の有機性汚泥はライン７８を通って脱水装置７１に導
入される。分離されたろ液はライン７９を通って水処理
施設に返送され、脱水された汚泥はライン８０により流
動化装置７２に導入される。この流動化装置は熱交換型
反応装置であり、加熱媒体がライン８１から導入され、
装置内の有機性汚泥を予熱する。ここで使われる熱源と
しては、後段の冷却器での回収熱を用いることが望まし
い。予熱汚泥はさらに、同装置内でライン８２により供
給された加熱媒体により、流動化温度まで加熱される。
この時の条件として、温度は、１５０℃以上、好ましく
は、２００〜２２０℃、反応圧力は、反応温度における
飽和水蒸気圧以上であればよい。反応時間は、通常６０
分以内である。ここで採用される流動化装置の形式は、
掻面式熱交換器あるいは、スクリュウ型熱交換器が好ま
しいが、特に制約されない。図４においては、一体型の
流動化装置となっているが、予熱器にスクリュウ型熱交
換器、流動化装置に掻面式熱交換器等と分割することも
可能である。流動化物はライン８３を通って冷却器７３
に導入され、熱媒体に熱を与えて１００℃以下まで冷却
される。加熱された熱媒体はライン８１を通って流動化
装置７２を加熱する。冷却器の形式は、掻面式熱交換器
または薄膜流下式熱交換器が好ましいが、特に制約され
ない。ここでは、流動化装置と冷却器とが分割されてい
るが、一体型とすることも可能である。冷却された流動
化物はライン８４を経て減圧装置７４で大気圧まで減圧
された後、ライン８５を通って、アンモニア除去装置７
５に導入される。アンモニア除去装置としては、ストリ
ッピング法、蒸留法、吸着法等があり、特に制約されな
いが、エアーストリッピング法の採用が好ましい。この
場合必要に応じて水酸化ナトリウム等のアルカリを添加
し、流動化物のｐＨをアルカリ側に調整する。また、ラ
イン８３の高温高圧状態の流動化物を冷却器に導入せ
ず、フラッシュタンクにいっきに放出させることがで
き、これにより流動化物の一部を蒸発させることができ
る。この時、蒸発物側には、水蒸気とともにアンモニア
が多量に移行するため、冷却・減圧・アンモニア除去の
３つの効果を同時に行うことも可能である。アンモニア
除去後の流動化物は、ライン８６を通って消化槽７６に
導かれる。消化槽の形状は、特に制約されないが、超高
濃度状態での反応であることより、沈殿物の堆積が起り
にくい形状が好ましい。従って、一般的には、円筒型消
化槽より卵形消化槽などが望ましい。また、消化温度に
関しては、超高濃度状態での反応であることより、消化
速度の大きい５０〜５５℃の高温消化が好ましい。一般
的に高温消化法は、エネルギー消費量が大きいという欠
点を有すが、流動化物を消化させる本発明方法では、逆
に消化しうる温度域まで冷却を行うため、高温消化法の
採用は有利である。消化槽７６で生成されたメタンは、
ライン８７を通って脱硫装置へと導かれ、その後ガスタ
ンクに貯蔵される。ここで得られたメタンガスは、気体
燃料として、焼却炉の熱源やガス発電等に利用可能であ
る。一方、消化後の残留物（未消化物）は、ライン８８
を通って焼却炉７７に送られ、ライン８９より送入され
た空気とともに焼却される。焼却炉は、流動層炉や噴霧
炉が好ましいが、特に制約されない。燃焼温度は、脱臭
の観点より７５０〜８００℃が好ましく、この燃焼温度
を得るために、残留物の発熱量だけでは不足の場合、メ
タンガスを補助燃料として用いることが可能である。焼
却炉からは、ライン９０を通して焼却灰が、ライン９１
より焼却廃ガスが引抜かれる。流動化装置７２の加熱源
として、この焼却廃ガスの保有熱量やメタンのガス発電
装置からの廃熱等が利用可能である。

【００２４】以上説明したごとく、本発明によれば、従
来、消化処理の対象外であった脱水汚泥等の固形状態を
呈する有機性汚泥を、消化対象物として取扱うことがで
きる。しかも本発明によれば、消化に際して発生する消
化ガスの発生量が大きく、この消化ガスから得られるエ
ネルギーは、消化に際して必要とされるエネルギーより
もはるかに大きいものである。また、本発明では、従来
の消化処理と異なり、脱離液というものがなくなる。即
ち、消化残留物のすべてを焼却することが可能であり、
脱離液を水処理系へ返送する必要がなくなる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。なお、以下において示す％は重量基準である。

【００２６】実施例１ 有機性汚泥として下水汚泥を選択し、標準活性汚泥法の
処理場から排出された３種類の混合生汚泥の脱水ケーキ
を以下の試験に用いた。これらの汚泥は高分子凝集剤を
添加した後、ベルトプレスにて脱水したものである。そ
の代表的な性状は表１の通りである。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記脱水汚泥約８０ｇを、内容量３００ml
のオートクレープに充填・密閉し、Ｎ₂ガスで充分にバー
ジを行ない、３０ｋｇ／ｃｍ²Ｇまで加圧した。次い
で、電磁誘導式撹拌機を使用して撹拌を開始し、同時に
電気炉で加熱を始めた。オートクレーブ内の温度が所定
の反応温度（１５０〜２５０℃）に到達した後、その温
度を所定の時間保持し、その後送風機で冷却した。な
お、反応中のオートクレーブ内の圧力は、保圧弁によっ
て、反応温度における飽和水蒸気圧以上の圧力を維持し
た。オートクレーブ内の温度が室温まで下がった後、減
圧を行い、オートクレーブ内の反応物を採取した。回収
した反応物は、一昼夜静置させて固形物沈殿の様子を確
認した後、恒温槽付きの共軸二重円筒型粘度計で、２０
℃におけるみかけ粘度を測定した。

【００２９】表２に、反応物のみかけ粘度（ずり速度１
０s^-1)を示す。この表からわかるように、汚泥Ａは１７
５℃以上、汚泥Ｂは１５０℃以上、汚泥Ｃは２００℃以
上の反応温度で流動化が可能であった。また、反応温度
を高く、または保持時間を長くとることにより、みかけ
粘度が低下し、流動性が向上した。ちなみに、下水処理
場から、別に採取した濃縮汚泥（含水率９６．８％、有
機物比７８．４％）の同一の粘度測定条件でのみかけ粘
度は８０ｃＰであった。したがって、適当な反応条件を
設定すれば、脱水汚泥の粘性を濃縮汚泥並みに下げら
れ、ポンプによるパイプ輸送が充分に可能であると判断
された。一方、流動化した汚泥を一夜静置すると、２５
０℃で流動化した汚泥は固形物の沈殿が観察された。ま
た、流動化した汚泥は液状となっており、スポイトでの
吸引が可能であった。したがって、バキュームカー等へ
の積載、輸送が可能であるものと判断できる。さらに、
この反応物のみかけ密度は、１．０３〜１．１０ｇ／ｃ
ｍ³であり、反応前と比較し増大した。

【００３０】

【表２】 注）−＊は汚泥が流動化せず、粘度が測定不能であった
ことを示す。

【００３１】実施例２（流動化物の焼却） 有機性汚泥として、実施例１で使用した汚泥Ｃを用い、
２００℃で６０分の反応条件で流動化させた。具体的な
手順は実施例１と同様のため省略する。冷却、減圧後、
流動化汚泥を採取し、噴霧焼却テストを実施した。その
結果、流動化汚泥は効率的に焼却が可能であることを確
認した。

【００３２】実施例３（流動化物の乾燥） 有機性汚泥として、実施例１で使用した汚泥Ｃを用い、
２００℃で６０分の反応条件で流動化させた。冷却、減
圧後、流動化汚泥をノズルの先端より電気乾燥炉内に噴
霧し、乾燥テストを実施した。その結果、乾燥物は球形
粒子状で得られ、乾燥物中の有機物回収率も９０％とな
り、高い回収率が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機性汚泥を脱水し、流動化させる方法の一つ
の例についてのフローシートを示す。

【図２】有機性汚泥を脱水し、流動化させた後焼却する
方法の一つの例についてのフローシートを示す。

【図３】有機性汚泥を脱水し、流動化させた後乾燥する
方法の一つの例についてのフローシートを示す。

【図４】有機性汚泥を脱水し、流動化させた後消化する
方法の一つの例についてのフローシートを示す。

【符号の説明】

１、３１、５１、７１ 脱水装置 ２、３２、５２、７２ 流動化装置 ３、３７ 冷却器 ３３ フラッシュタンク ５３ 乾燥装置 ７６ 消化槽 ３６、７７ 焼却炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 5/02 ＺＡＢ Ｅ 7815−3Ｋ 7/00 ＺＡＢ 7815−3Ｋ １０４ Ａ 7815−3Ｋ (72)発明者 横山 伸也 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 小木 知子 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 土手 裕 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資 源環境技術総合研究所内 (72)発明者 美濃輪 智朗 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 安中 徳治 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省土木 研究所内 (72)発明者 佐藤 和明 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省土木 研究所内 (72)発明者 増田 隆司 東京都千代田区霞が関２丁目１番３号 建 設省都市局下水道部内 (72)発明者 中村 忠 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オルガ ノ株式会社内 (72)発明者 鈴木 明 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オルガ ノ株式会社 (72)発明者 伊藤 新治 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オルガ ノ株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形状態を呈する有機性汚泥を輸送及び
   貯留するに先立ち、該有機性汚泥を１５０℃以上の温度
   及び該温度の飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して流動
   化させ、この流動化物を貯留及び輸送することを特徴と
   する有機性汚泥の輸送及び貯留方法。
2. 【請求項２】 該有機性汚泥を高温高圧下で流動化する
   に際し、該高温流動化物を熱交換器を介して冷却すると
   ともに熱回収を行う請求項１の方法。
3. 【請求項３】 固形状態を呈する有機性汚泥を焼却する
   に際し、該有機性汚泥を１５０℃以上の温度及び該温度
   の飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して流動化させ、こ
   の流動化物を焼却することを特徴とする有機性汚泥の焼
   却方法。
4. 【請求項４】 該焼却を噴霧焼却炉で行う請求項３の方
   法。
5. 【請求項５】 該有機性汚泥の流動化に必要な熱量の少
   なくとも一部に、該流動化物の焼却廃熱を用いる請求項
   ３又は４の方法。
6. 【請求項６】 固形状態を呈する有機性汚泥を焼却する
   に際し、該有機性汚泥を１５０℃以上の温度及び該温度
   の飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して流動化させ、こ
   の高温高圧下の流動化物をフラッシュ減圧し、得られた
   フラッシュ減圧残渣物を焼却することを特徴とする有機
   性汚泥の焼却方法。
7. 【請求項７】 該有機性汚泥の流動化に必要な熱量の少
   なくとも一部として、該フラッシュ減圧残渣物の焼却廃
   熱を用いる請求項６の方法。