JPH0615297A - 汚泥の脱水乾燥焼却システム - Google Patents

汚泥の脱水乾燥焼却システム

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JPH0615297A
JPH0615297A JP17562092A JP17562092A JPH0615297A JP H0615297 A JPH0615297 A JP H0615297A JP 17562092 A JP17562092 A JP 17562092A JP 17562092 A JP17562092 A JP 17562092A JP H0615297 A JPH0615297 A JP H0615297A
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大量に発生する脱水汚泥ケーキを経済的に乾燥
焼却するとともに焼却により再生した生石灰類を、当該
脱水乾燥に再利用したり、セメント原料あるいは土質改
良剤として利用する。 【構成】脱水乾燥工程において汚泥ＤＭと生石灰類Ｓと
を混合して該汚泥の脱水及び乾燥を行い、焼却再生工程
において前記工程で生成した固形分を加熱して有機物を
焼却するとともに該有機物の燃焼熱により消石灰を焼成
して生石灰ＳＳに再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、下水汚泥及び一般産
業排水処理から発生する汚泥の脱水乾燥焼却システムに
関するものである。
【従来の技術】
【０００２】下水汚泥や一般産業排水処理から発生する
汚泥（以下単に汚泥という）は無機系あるいは有機系の
脱水助剤を添加し遠心脱水機、真空脱水機、フィルタプ
レス、ベルトプレス、スクリュプレス等により機械的に
脱水され、水分約６０〜８０％の流動性のまったくない
汚泥ケーキに形成される。そして、該ケーキはその後次
の方法により処理されている。
【０００３】下水汚泥にモミガラ、オガクズ等の発酵助
剤を加えて当該汚泥を発酵させ、コンポスト（堆肥）と
する方法がある。このコンポストは農地に利用すること
になるが、その消費量には限りがあり、大量のコンポス
トを消費・還元することができないという問題がある。
下水汚泥をそのまま農地に散布して肥料効果を期待する
という方法がある。しかし、この方法では、大量の汚泥
を処理することはできない。
【０００４】大規模な処理場では当該汚泥ケーキは後述
の方法で焼却されているが、小規模な処理場では乾燥設
備や焼却炉の運転がエネルギ的に有利でないなどの理由
により水分を含んだまま埋立処分されている。この場合
ケーキ輸送時に汚泥の飛散や悪臭が発散するなどの二次
公害の発生、埋め立て地での浸出液による水源や海洋汚
濁や二次公害の発生、埋立適地の減少など多くの問題を
かかえている。又、下水汚泥をそのまま海洋投棄すると
いう方法があるが、法規制が徐々に厳しくなってきてお
り、なによりも環境保護の面からも好ましい方法ではな
い。
【０００５】これを解決する方法として、汚泥に生石灰
類を添加して脱水するとともに乾燥して肥料やセメント
原料として利用することが行われている。しかし、この
場合二次公害発生の恐れのある方法で６０〜８０％が水
である脱水ケーキを石灰石鉱山の近くにあるセメント工
場まで運ぶか、石灰石鉱山の近くにある生石灰工場より
生石灰類を汚泥脱水処理場まで輸送し、混合して脱水乾
燥され量の増加した汚泥をセメント工場まで輸送しなけ
ればならい。セメント工場が定期点検等で運転を休止し
ている場合には、その大量の混合固形分の貯蔵が問題と
なる。
【０００６】汚泥の脱水に塩素系脱水助剤を用いた場合
や下水処理場が海洋に近接して立地している場合等に
は、該汚泥に大量の塩素が含まれており、生石灰類と混
合したからといって塩素を除去することが出来ず、セメ
ントの原料として利用することが非常に困難である。
又、肥料として使用するにしても量的に限界がある。な
によりも生石灰をワンパスで使用するため大量の生石灰
を必要とし資源の無駄使いになるとともに、生石灰焼成
時に大量の炭酸ガスを大気中に放散し地球温暖化防止上
大きな問題となることが危惧されている。
【０００７】一方、上記脱水ケーキの焼却は主として、
流動層式、多段炉式、階段式焼却炉にて行われており、
焼却時の熱効率をあげるため、又、汚泥の取扱いを容易
にするため焼却時に発生する熱を回収して脱水ケーキの
乾燥が行われている。この熱回収の媒体としては蒸気、
熱媒油、熱風が用いられている。
【０００８】蒸気で熱回収する場合には焼却炉のガス出
口に廃熱ボイラを設置しているが、純水製造設備を含む
ボイラ給水設備が必要であり、又ボイラ技術士の資格を
持った運転員が必要であり、ボイラの定期点検のため焼
却炉を含めた長期にわたる設備停止が必要である。ま
た、蒸気発生設備なので、設備が複雑となり設備費用が
高くつき、かつ、広い設置面積も必要である。
【０００９】当該乾燥設備は、間接加熱型乾燥機である
ので伝熱面へのスケールが付着して伝熱効果が低下する
ことを考慮して設備を大型としているため、又、スケー
ルの付着防止のためいったん乾燥した脱水ケーキの一部
を乾燥機入口に戻すなど複雑な方法をとっており、さら
に伝熱面の材質もステンレス製でなければならず、又、
上記排熱ボイラからのスチームを用いる場合には第二種
圧力容器となるため、設備費用がたかくなっている。
【００１０】この蒸気ボイラーの欠点を補う方法とし
て、熱媒油を用いた方法が一部用いられているが、熱媒
油は蒸気に比べて伝熱効率が劣り、更に熱回収設備や乾
燥設備が大型になる欠点があるばかりでなく乾燥機の型
式は蒸気の場合と同様なため、この型式に起因するトラ
ブルの解消はまったく行われていない。更に、熱媒油交
換時には使用済み油の処理も問題である。
【００１１】これらの欠点を補う方法として熱風を用い
て脱水ケーキを乾燥する方法がとられているが、この方
法では乾燥設備と乾燥排ガスの処理設備が大型になり蒸
気による場合よりも熱効率が悪くなり大型の排ガス処理
設備も必要である。又、蒸気焼却設備から熱回収をして
乾燥したと言ってもその水分はおおむね５０％程度であ
り、取り扱いが完全に容易という訳でなく乾燥設備と焼
却設備との配置関係に不自由さがある。
【００１２】上記方法による乾燥設備の運転は、立ち上
がり及び停止時の熱損失やその所要時間が長いことか
ら、エネルギ的には連続運転しか考えられなかった。
又、これらの方法では回収した熱エネルギはスチーム、
熱媒または熱風であるため、これを保存したり輸送した
りすることができず、乾燥設備と焼却設備の立地は同一
場所に限定されていた。従って、規模が小さいなどの理
由で焼却設備の運転がエネルギ的に問題であるところに
は乾燥設備も設置することが出来なかった。
【００１３】多くの場合、焼却設備として流動層式が採
用されているが、この場合流動用また伝熱媒体として硅
砂が用いられている。しかし、この硅砂は比重が大きい
ので流動用空気の圧力を高くしなければならない、とい
う問題があり、また、流動用硅砂の補給も問題である。
【００１４】下水汚泥を焼却する場合、汚泥そのものか
らと補助燃料からと発生する硫黄酸化物の除去をおこな
わなければならないが、多くの場合発生する排ガスと苛
性ソーダを接触させ硫黄酸化物を吸収させて亜硫酸ソー
ダ又はボウ硝にして廃水として排出している。これは、
大気汚染を水質汚染に変換しているだけなので、有効な
公害防止対策とは言えない。この対策としては湿式の排
煙脱硫設備を設置する必要がある。
【００１５】ほとんどの場合上記排煙脱硫は湿式で行わ
れるため、煙突から排出されるガスに含まれる水蒸気が
特に冬季の場合凝縮して白煙を生じるため、それを防止
するための白煙防止設備が設置されている。この設備に
おいては、いったん排煙の温度を下げて水蒸気の量を減
少させる排ガス冷却装置と、冷却された排ガスの温度を
再度白煙の発生しない温度まで上昇させる装置と、が設
置されており、設備が複雑になり、ときには昇温用に灯
油が焚かれるなど省エネルギにまったく反することが行
われている。
【００１６】本発明は、このような事情に鑑み、大量に
発生する脱水汚泥ケーキを経済的に乾燥焼却することを
目的としている。又、分散して小規模に発生する脱水汚
泥ケーキを保管輸送の出来ないスチームなどの熱源を使
用することなく脱水乾燥させ、二次公害を発生させるこ
となく輸送して集合させて経済的に焼却することが出来
ることを目的としている。更には、焼却により再生した
生石灰類を、当該脱水乾燥に再利用し、セメント原料あ
るいは土質改良剤として利用できるシステムを提供する
ことを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明は、汚泥と生石
灰類とを混合して該汚泥の脱水及び乾燥を行う脱水乾燥
工程と；前記工程で生成した固形分を加熱して有機物を
焼却するとともに該有機物の燃焼熱により消石灰を焼成
して生石灰に再生する焼却再生工程と；からなることを
特徴とする汚泥の脱水乾燥焼却システム、により前記目
的を達成しようとするものである。
【００１８】
【作用】
「脱水・乾燥工程」本発明でいう上記汚泥の含水率は一
般に６０％以上である。本発明において汚泥と混合され
る生石灰類とは、ＣａＯを主成分とし、汚泥中の水分と
反応して消石灰等を生成するものをいい、具体的には、
生石灰、仮焼ドロマイト、水滓、高炉スラグなどを挙げ
ることが出来る。生石灰類は、ＣａＯを３０％以上、好
ましくは７０％以上含有するものがよく粒径７０ｍｍ以
下、好ましくは３０ｍｍ以下であればよい。
【００１９】本発明において汚泥と生石灰類との混合割
合は特に限定されないが、一般に生石灰／汚泥が１．５
〜０．５、好ましくは１〜０．７とすればよい。又、こ
の混合は、パドルミキサ、パグミル等の機械攪拌による
のがよい。このように汚泥と生石灰類とを混合すると、
汚泥中の水分と生石灰類が反応して消石灰が生成する。
従って、かかる脱水工程で生成する固形分は、消石灰と
汚泥中の固形成分からなるものである。
【００２０】又、この工程は発熱反応であり、発生した
熱量は汚泥中の水分に直接伝わるため、本工程は効率の
良い乾燥工程としても作用とする。即ち、装置も上記の
通り簡単な熱源不用の乾燥機として作用とする。熱源不
用なため乾燥機、補機の起動・停止に時間がかからず、
熱損失もない。又、乾燥時に温度が１００℃以上の高温
となるとともに、生成した消石灰の示す高いＰＨにより
汚泥中の菌類は殺菌され衛生的かつ取り扱いの容易な粉
体となる。従って、タンクローリ車のような密閉した車
両で輸送することが出来るので、輸送途中の二次公害の
発生がないなど環境への悪影響は全くない。
【００２１】上記のように設備が簡単なため、小規模に
汚泥の発生する事業場にも運転員の増員を考慮すること
なくこの設備を設置することができる。又、輸送による
二次公害の発生の恐れがないため、生成した固形分を容
易に輸送して集中して焼却することが出来る。
【００２２】「焼却再生工程」汚泥には、一般的に大量
の有機物が含まれており、これを燃料として上記固形分
を焼却し、又同時に生成された消石灰を焼成して生石灰
類に再生する。この焼却再生の方法としては、流動層型
又は気流型焼却仮焼設備（インシネレータ兼カルサイ
ナ）がよい。有機物が少ない場合は、補助燃料を使用し
て必要な熱量を確保する。焼却仮焼温度は６００〜１０
００℃、好ましくは６５０〜８００℃がよい。消石灰を
脱水するのに要した熱量は生石灰類のカタチで回収保存
されているので、廃熱ボイラのような別の熱回収設備が
不用である。
【００２３】汚泥中の塩素含有量が多く、再生した生石
灰をセメント原料として利用したい場合には、本焼却工
程中にセメント製造で広く行われている塩素バイパスを
設置することにより脱塩素を行い、塩素含有量の高い汚
泥もセメント原料として利用することができる。微粉炭
ボイラで石灰を燃焼する時に生石灰を混焼させ排ガスの
同時脱硫を行っているのと同様、汚泥焼却を生石灰類と
行っているため発生する硫黄酸化物は石灰に吸収され固
定されて石膏類となる。従って、本焼却炉には別途排煙
脱硫設備を設置する必要はなく苛性ソーダのような硫黄
酸化物吸収剤を供給する設備や、発生する排水を処理す
る設備、排ガスの白煙防止設備を設ける必要がない。
【００２４】「乾燥冷却工程」当該焼却再生工程に投入
される脱水乾燥された汚泥に水分がまだ残っている場合
には、焼却再生工程からの排ガスによって乾燥でき、更
に必要とする温度まで昇温することができる。又、焼却
再生された生石灰類の温度は高いが、流動用又は燃焼用
空気と熱交換することが出来る。
【００２５】「リサイクル・利用」上記工程にて再生さ
れた焼却灰を含む生石灰類は、再び上記の汚泥の脱水乾
燥工程に用いてリサイクルすることができる。この場合
汚泥に含まれる無機質（灰分）が系内に蓄積してくるた
め、焼却灰を含む再生された生石灰類或いは焼却再生す
る前の固形分をセメント原料又は土質改良剤として利用
することができる。又、不足分については新しい生石灰
類を補うこととなる。
【００２６】このように生石灰類をリサイクルすること
により生石灰鉱山の近傍に位置する生石灰焼成炉から大
量の生石灰を輸送する必要がなく、セメント用原料とし
て利用する場合でも汚泥と生石灰類の混合物の輸送量を
大幅に減少する事が出来る。即ち、リサイクルにより使
用する石灰石の量が減少するので貴重な石灰質資源を保
護出来る、というよりも石灰石を生石灰に焼成するとき
の炭酸ガス発生量をすくなくして地球温暖化を防止する
ことが出来る。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１に汚泥脱水乾燥設備Ａ、Ｂ、及び汚泥焼
却設備Ｃを示す。汚泥脱水乾燥設備Ａは汚泥焼却設備Ｃ
と同一事業場イ内に立地され、汚泥脱水乾燥設備Ｂは異
なる事業場ロに立地された。下水汚泥ホッパ１ａ、１ｂ
にはそれぞれ下水汚泥ＤＭが供給され一時的に貯えられ
た。生石灰ホッパ３ａには汚泥焼却設備Ｃで再生された
生石灰、即ち、再生生石灰ＳＳが直接貯えられるように
なっており、又、補給用の新しい生石灰Ｓがタンクロー
リ車ＴＣからも受け入れられるようになっている。一
方、生石灰ホッパ３ｂは新しい又は再生された生石灰
Ｓ、ＳＳ、をタンクローリー車ＴＣから受け入れられる
ようになっている。
【００２８】下水汚泥ＤＭは汚泥供給ポンプ２ａ、２ｂ
によって、生石灰Ｓ、ＳＳは生石灰供給コンベア４ａ、
４ｂによってそれぞれパドルミキサである混合機５ａ、
５ｂに導入され反応させた。脱水乾燥され生成された固
形分Ｋは更に熟成機６ａ、６ｂで脱水乾燥が完全に行わ
れる。生成した乾燥粉ＤＫは乾粉コンベア９ａ、９ｂに
よって運ばれ乾粉ホッパ１０ａ、１０ｂに貯蔵される。
汚泥脱水乾燥設備Ｂにおいて、乾粉ホッパ１０ｂに貯え
られた乾燥粉ＤＫはタンクローリー車Ｔによって汚泥脱
水乾燥設備Ａまで輸送され乾粉ホッパ１０ａに貯えられ
た。
【００２９】汚泥脱水乾燥設備Ｂにおいて、熟成機６ｂ
から発生する蒸気をバッグフィルタ７ｂに通過させ、こ
れにより消石灰等の粉塵を回収した後、残りの蒸気は熟
成機排気ファン８ｂによって吸収塔１１ｂに導入され
る。この吸収塔１１ｂにおいて、水蒸気とアンモニア等
悪臭成分が同時に除去されるようになっている。アンモ
ニア等悪臭成分の吸収率をよくするため、又、これらを
吸収した液のＰＨを中和するため、硫酸Ｒが添加され
る。このＰＨ調整された吸収液は排水として放流される
か、必要ある時は、もとの廃水（下水）処理設備に戻さ
れる。
【００３０】汚泥脱水乾燥設備Ａにおいては該設備Ｂと
同様に熟成機６ａから発生する蒸気をバッグフィルタ７
ａに通過させ、これにより消石灰等の粉塵が回収される
が、残りの蒸気は熟成機排気ファン８ａによって汚泥焼
却設備Ｃに送られ、そこでアンモニアガスなどの悪臭成
分は燃焼されて無害化される。
【００３１】汚泥焼却設備Ｃにおいては、汚泥脱水乾燥
設備Ａ、Ｂから乾粉ホッパ１０ａに貯えられた乾燥粉Ｄ
Ｋが焼却再生炉２４から排ガスによって空気輸送されな
がら昇温され、乾粉サイクロン２１によって捕集され
る。乾粉サイクロン２１の出口ガスは排気ファン２２に
よって吸収され乾粉バグフィルタ２３にて微粉を除去さ
れた後大気に放出される。乾粉バグフィルタ２３にて捕
集された微粉ＭＫは、乾粉サイクロン２１によって捕集
された乾燥粉ＤＫとともに焼却再生炉２４の上段に供給
された。
【００３２】焼却再生炉２４は三段の流動層タイプで、
流動用空気はファン２７によって炉の最下段に吹き込ま
れ、粉体は最上段Ｔに供給され乾燥脱水されて自然に落
下し、中段Ｍで焼却再生され、下段Ｌで冷却されて排出
される。この時発生したり熱風発生炉からの硫黄酸化物
は、ここで石灰と反応して石膏となる。中段Ｍにおいて
熱量が不足した場合には熱風発生炉２５から熱風が供給
され焼却再生を促進させる。熱風発生炉２５には燃料タ
ンク３３の重油が燃料ポンプ３２によって供給され、燃
焼用空気は一次空気ファン２６によって供給される。
【００３３】焼却再生され焼却灰を含む生石灰は、空気
コンベアによって運ばれ生石灰サイクロンの微粉ととも
に生石灰ホッパ３ａに貯蔵された後、再び汚泥脱水乾燥
設備Ａで再使用された。空気コンベア用空気は生石灰フ
ァン２９によって吸収され生石灰バグフィルタ３０を通
って熱風発生炉２５の二次空気として利用された。又、
これらは生石灰ホッパ３１にも貯蔵され、タンクローリ
−車ＴＣによって汚泥脱水乾燥設備Ｂで再利用されたほ
か、セメント原料や土質改良剤としても利用された。
【００３４】この実施例における利点は次の通りであ
る。 （１）生石灰類を熱媒として使用するため、ａ；乾燥設
備に熱源が不用、かつ、簡単であり、ｂ；乾燥設備に伝
熱面がなく、従って、スケール付着の恐れがなく、ｃ；
乾燥設備の材質が高級ステンレスでなくても良い。又、
ｄ；小規模に汚泥が発生する事業場でも簡便に、かつ、
効率的に脱水乾燥する事ができ、ｅ；脱水乾燥された固
形分を二次公害の恐れなく輸送できる。ｆ；脱水乾燥さ
れた固形分を他の事業場のものと合流させて規模の大き
な設備で効率的に焼却再生でき、又、ｇ；焼却再生設備
に廃熱回収ボイラが不用なので、有資格者が不要である
とともに、定期点検に伴う運転休止がない。
【００３５】（２）焼却を石灰と同時に行うので、排煙
脱硫設備、白煙防止設備が不要であり、又、再生した生
石灰類を脱水乾燥に再利用できるとともに、生石灰類を
遠距離輸送する必要がない。 （３）セメントの原料として利用する場合でも、ａ；セ
メント工場まで遠距離輸送する量が減少し、又、ｂ；セ
メント工場の休転時に貯蔵する量が減少する。更に、
ｃ；塩素含有量の高い汚泥も塩素バイパスを焼却工程に
設ける事によりセメントの原料として利用することが出
来る。 （４）生石灰をリサイクルとして使用するので、石灰質
資源を保護することが出来る。従って、炭酸ガスの発生
量が減少して地球温暖化を防止できる。
【００３６】
【発明の効果】この発明は、以上の様な脱水乾燥工程と
焼却再生工程とを備えているので、汚泥は生石灰類と混
合されて脱水乾燥され固形分となり、更に、該固形分の
有機物は加熱により焼却されるとともに該有機物の燃焼
熱により生石灰に再生される。そのため、効率的に汚泥
の処理を行うことができるとともに、再生された生石灰
を脱水乾燥工程の生石灰類として利用したり、又は、セ
メント原料あるいは土質改良剤等として利用できるので
経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＤＭ 汚泥 Ｓ 生石灰 ＳＳ 再生された生石灰
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 Ｃ０４Ｂ 7/34 (72)発明者 安田 浩 東京都江東区南砂２−７−５ 小野田エン ジニアリング株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】汚泥と生石灰類とを混合して該汚泥の脱水
    及び乾燥を行う脱水乾燥工程と；前記工程で生成した固
    形分を加熱して有機物を焼却するとともに該有機物の燃
    焼熱により消石灰を焼成して生石灰に再生する焼却再生
    工程と；からなることを特徴とする汚泥の脱水乾燥焼却
    システム。
  2. 【請求項２】焼却再生工程が、脱塩素手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１記載の汚泥の脱水乾燥焼却シ
    ステム。
  3. 【請求項３】脱塩素手段が、塩素バイパスであることを
    特徴とする請求項２記載の汚泥の脱水乾燥焼却システ
    ム。
  4. 【請求項４】生石灰類が、焼却再生工程で再生された生
    石灰であることを特徴とする請求項１記載の汚泥の脱水
    乾燥焼却システム。
JP17562092A 1992-07-02 1992-07-02 汚泥の脱水乾燥焼却システム Expired - Lifetime JP3225372B2 (ja)

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