JPH1057990A - 汚泥の焼結処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料汚泥の性状に対応して好適な焼結処理条
件下で汚泥の焼結処理を行なうことができる装置を提供
すること。 【解決手段】 本発明の汚泥の焼結処理装置１は、汚泥
を乾燥および焼結させるための強制燃焼炉２であって外
部から酸素ガスを供給するための酸素ガス供給機構を有
しており、供給された酸素ガスによって燃焼室１１の温
度の調整がなされることを特徴とする強制燃焼炉２と、
外部から不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機
構を有しており、前記強制燃焼炉２の燃焼室１１から排
出された汚泥処理物を該不活性ガス雰囲気において冷却
し得ることを特徴とする冷却室３とを備えていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥を処理するた
めの装置に関し、詳しくは、汚泥を所望の性状に焼結処
理するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物として生じた汚泥は、産業
廃棄物の中で最も再生利用率が低い（４％程度）もので
あり、一般的には、水分を除去するためにセメント等を
混合して固めた後に埋め立て等によって処理されるか、
或いは焼却処理後に廃棄されている。

【０００３】近年、汚泥をクリーン処理および／または
リサイクル資源として再利用するための方策として、高
温下で汚泥を焼結させて固形化する処理方法が注目され
ている。しかしながら、汚泥の焼結処理においては原料
である汚泥に含まれる無機分や有機分の組成および／ま
たは水分含量に応じて好適な焼結条件（焼結温度、焼結
に要する時間等）は変動するものであり、また、焼結条
件の違いによって形成された焼結体の性質が異なり得る
にもかかわらず、従来の汚泥処理設備によっては種々雑
多な原料汚泥の性状に対応して柔軟に焼結処理条件を変
更設定することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するものであり、その目的とするところは
原料汚泥の性状に対応して好適な焼結処理条件下で汚泥
の焼結処理を行なうことができる装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、汚泥を乾燥および焼結させるた
めの強制燃焼炉であって外部から酸素ガスを供給するた
めの酸素ガス供給機構を有しており、供給された酸素ガ
スによって燃焼室内温度の調整がなされることを特徴と
する強制燃焼炉と、外部から不活性ガスを供給するため
の不活性ガス供給機構を有しており、前記強制燃焼炉の
燃焼室から排出された汚泥処理物を該不活性ガス雰囲気
において冷却し得ることを特徴とする冷却室とを備えて
いる汚泥の焼結処理装置（以下、本発明の焼結処理装置
という。）を提供する。

【０００６】本明細書において「汚泥」とは、一般的な
産業廃棄物の含水残渣物の総称であり、特定の下・廃水
処理によって生じる特定の性状の残渣に限定することを
意図したものではない。従って、例えば家畜糞尿、廃プ
ラスチック、廃油等を含む不純物は、本明細書における
汚泥に包含される。

【０００７】本発明の焼結処理装置においては、強制燃
焼炉に備えられた酸素ガス供給機構によって当該強制燃
焼炉の燃焼室内へ酸素を随意に補給し得るので当該燃焼
室内ガス温度を当該酸素補給量に応じて調整することが
できると共に、上記強制燃焼炉の燃焼室から排出された
汚泥処理物（焼結体）を上記不活性ガス供給機構を備え
た冷却室において不活性ガス雰囲気下で冷却し得るので
焼結体の炉外における成分酸化を防止することができ
る。従って、本発明の焼結処理装置によれば、原料汚泥
の性状に応じて焼結処理温度条件を設定することによっ
て種々の性状の汚泥から所望の焼結体を得ることができ
る。

【０００８】本発明の焼結処理装置の好ましい一態様
は、上記燃焼室がリフターを設けた向流式ロータリーキ
ルンであって該燃焼室の汚泥入口側付近の区域がテーパ
ー状円筒形状であることを特徴とする向流式ロータリー
キルンで構成されていることを特徴とする。

【０００９】本態様の焼結処理装置においては、上記燃
焼室がリフターを設けた向流式ロータリーキルンで構成
されるため、室内ガス温度に応じて原料汚泥入り口側の
乾燥区域と焼結処理品出口側（すなわちバーナー設置
側）の燃焼・焼結区域とに区分されると共に、当該汚泥
入口側付近の区域がテーパー状円筒形状である（乾燥区
域の内径と燃焼・焼結区域の内径とが異なる）ため、両
区域におけるキルン内壁の回転速度が異なる。従って、
本態様の焼結処理装置によれば、燃焼室に投入された原
料汚泥の上記乾燥域における転回、攪拌を早く、他方、
燃焼・焼結区域における転回は相対的に穏やかにできる
ため、原料汚泥の速やかな乾燥処理とムラのない均一な
焼結処理とを同時に達成することができる。

【００１０】本発明の焼結処理装置のさらに好ましい一
態様は、上記ロータリーキルンの傾斜角度を可逆的に異
ならせるための可動機構を備えていることを特徴とす
る。本態様の焼結処理装置においては、上記ロータリー
キルンの傾斜角度を変更することができるので上記燃焼
室における汚泥の滞留時間が調整される。従って、本態
様の焼結処理装置によれば、上記ロータリーキルンの傾
斜角度を可逆的に異ならせることで汚泥の焼結処理時間
を調節することができる。

【００１１】本発明の焼結処理装置の好ましい他の態様
は、上記強制燃焼炉の上流側において当該強制燃焼炉に
連通して設けられ、かつ、不活性ガス供給機構を装備し
た乾燥器を備えていることを特徴とする。本態様の焼結
処理装置によれば、焼結処理前に原料汚泥を不活性ガス
雰囲気下において乾燥することができる。従って、本態
様の焼結処理装置によれば、原料汚泥の不測の酸化およ
び／または燃焼を引き起こすことなく、高温かつ迅速に
原料汚泥の焼結処理前乾燥を行なうことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、以下のように実施され
得る。

【００１３】図１は、本発明の焼結処理装置の好ましい
一形態を示す断面図である。本図に示すように、本形態
の焼結処理装置１は、向流式ロータリーキルン１０で構
成される燃焼室１１を有する強制燃焼炉２と、外部から
不活性ガスとして窒素を供給する機構を有する冷却室３
とを備えたものである。

【００１４】本焼結処理装置１におけるロータリーキル
ン１０は、上記燃焼室１１の汚泥入口４側付近（乾燥区
域）の内壁がテーパー状円筒形状であることを一つの特
徴とするものであり、汚泥の焼結処理品出口５側（燃焼
・焼結区域）とは内径サイズが異なっている。本ロータ
リーキルン１０の焼結処理品出口５側には、重油を燃料
とするロータリーバーナー１３が、ＬＰＧを用いるパイ
ロットバーナー（図示せず）と共に設置されており、燃
焼室内に高温燃焼ガスを発生させる。さらに、本ロータ
リーバーナー１３の設置箇所近傍には外部に設置した酸
素ガス供給源（図示せず）から燃焼室１１内へ酸素を供
給するためのダクト１４が接続されており、当該ダクト
１４から酸素を供給することによって燃焼効率を高め室
内温度を最高でおよそ１４００℃程度にまで高めること
ができるとともに、この酸素供給量および供給のタイミ
ングを変えることで室内燃焼温度をコントロールするこ
とができる（好ましくは約１０００〜１４００℃）。

【００１５】一方、図１に示すように、本焼結処理装置
１における冷却室３の内部には、ベルトコンベアー１６
が備えられており、上記燃焼室１１から排出されたペレ
ット状汚泥Ｓの処理物（焼結体）を当該コンベアー上で
自然冷却することができる。さらに、本冷却室３には、
外部に設置した窒素ガス供給源（図示せず）から冷却室
３内へ窒素を供給するためのダクト１５が接続されてお
り、当該ダクト１５から窒素を供給することによって、
上記焼結体の自然冷却を不活性ガスである窒素ガス雰囲
気下で行なうことができる。なお、上記酸素ガス供給源
および窒素ガス供給源は特に限定されるものではなく、
種々の態様のものが使用され得る。例えば、液体空気の
蒸留若しくは空気の分別液化または水の電解によっても
よい。あるいは高圧酸素ガスボンベや液体窒素タンクを
用いてもよい。

【００１６】次に、図１に基づき、本形態の焼結処理装
置１におけるペレット状汚泥Ｓの焼結処理プロセスを説
明する。なお、図示しないが、浚渫汚泥や焼却場で発生
した灰の他、廃棄ガラス、紙屑等の種々の廃棄物を含有
し得る原料汚泥は、あらかじめ濾過・脱水装置によって
水分をおよそ２５〜３０％程度（以下、脱水汚泥とい
う。）にまで減じておき、好ましくは、押出し造粒機等
でペレット状に成形しておいたもの（以下、ペレット状
汚泥という。）を使用する。このペレット状汚泥Ｓは、
上記強制燃焼炉２に投入する前に種々の乾燥器（図示せ
ず）で水分を約５％若しくはそれ以下にまで減じてお
く。

【００１７】上述のように調製したペレット状汚泥Ｓ
は、図１に示すように、強制燃焼炉２の原料汚泥入り口
４から投入され、スクリューフィーダー（図示せず）に
よって燃焼室１１内に搬送される。この燃焼室を構成し
ている上記ロータリーキルン１０の緩速回転（好ましく
は約１〜１５ｒｐｍ）およびロータリーキルン１０内壁
に設けられたリフター（掻上翼）１２によって、ペレッ
ト状汚泥Ｓは攪拌・転回されつつ、焼結処理品出口５方
向に移送される。この移送の間にペレット状汚泥Ｓは上
記燃焼領域において発生した向流高温燃焼ガスによって
乾燥され（上記乾燥区域、好ましくはおよそ２００〜６
００℃）、次いで、着火して燃焼および焼結する（上記
燃焼・焼結区域、好ましくはおよそ１０００〜１４００
℃）。このとき、本形態の焼結処理装置１においては、
上述のとおり燃焼室１１の乾燥区域内径が大きく、燃焼
・焼結区域の内径が相対的に小さいため、ペレット状汚
泥Ｓは速やかに乾燥し、かつ、ムラのない均一な焼結体
が得られる。

【００１８】次いで、焼結処理品出口５から排出された
ペレット状汚泥Ｓの処理物（焼結体）は、冷却室３に送
られて上記のとおりベルトコンベアー１６上で窒素ガス
雰囲気において自然冷却されて回収される。従って、本
焼結処理装置１によれば、得られた焼結体の冷却過程時
における不測の成分酸化を防止することができる。

【００１９】次に、図２に基づいて、本発明の焼結処理
装置１に好適に用いられる、上記可動機構２１を備えた
強制燃焼炉２０を詳細に説明する。図２に示すように、
本強制燃焼炉２０は、燃焼室２２がリフター３１を設け
た直火向流式ロータリーキルン２３で構成されている。
このロータリーキルン２３は、ペレット状汚泥投入用ホ
ッパー２４およびスクリューフィーダー２５を備えた入
り口フード部２６と、図１に示した上述の強制燃焼炉２
と同様のロータリーバーナー２８を設置した出口フード
部２７との間に回転可能に橋設されている。このロータ
リーキルン２３は、入り口フード部２６下方に設置した
駆動モーター２９およびそれに連動可能に接続されたサ
イドローラー部３０によって、一般的なロータリーキル
ン従来品同様に緩速回転させることができる。なお、本
ロータリーキルン２３の内壁構造および機能は、上述の
ロータリーキルン１０と同様である。

【００２０】一方、図２に示すように、本強制燃焼炉２
０は、油圧式ジャッキ３２ａを備えた可動設置台３２上
に固設されており、この油圧式ジャッキ３２ａを作動さ
せることによって本強制燃焼炉２０（すなわちロータリ
ーキルン２３）の傾斜角度を可逆的に異ならせることが
できる（水平〜５／１００若しくはそれ以上）。従っ
て、本形態の強制燃焼炉２０を本発明の焼結処理装置１
における強制燃焼炉として適用することによって、上記
傾斜角度の調節により原料汚泥の燃焼室内滞留時間を変
動させることが可能となる。

【００２１】次に、上記強制燃焼炉２の上流側に当該強
制燃焼炉２に連通して設けられ、かつ、窒素ガス供給機
構を装備した乾燥器４０を設置した場合における本発明
の焼結処理装置１の一例を、図３に基づいて説明する。
予めペレット状に成形された脱水汚泥（図示せず）は、
図３に示すネットコンベアー４１を備えた乾燥器４０に
搬入され（図中の矢印方向）、次いで当該ネットコンベ
アー４１上で移送されつつ乾燥器４０に装備された助燃
バーナー（図示せず）によっておよそ２００〜３００℃
に高められた乾燥器内で水分が約５％若しくはそれ以下
となるように迅速に乾燥される。このとき、図３に示す
ように、本乾燥器４０には外部の窒素ガス供給源に連通
したダクト４２が接続されており、このダクト４２を介
して不活性ガスである窒素ガスが乾燥器４０内に供給さ
れる。これにより、本乾燥器４０内での高温乾燥過程に
おいてのペレット状汚泥の不測の酸化および発火燃焼を
防止することができる。

【００２２】以上、本発明の焼結処理装置として特に好
適なものを図面を参照しつつ説明したがこれらは例示に
すぎず、本発明をこれら例示した実施形態に限定するこ
とを意図したものではない。本明細書および図面におい
て開示した本発明に関する情報と当該分野における従来
技術とに基づく上記強制燃焼炉や上記燃焼室の構造ある
いは上記可動機構の変更や置換は、いわゆる当業者の設
計事項にすぎないものであり、本願特許請求の範囲から
逸脱するものではない。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の焼結処理装置を組み入れた汚
泥処理プロセスの一例を、フローシート（図４）を参照
しつつ説明する。

【００２４】図４に示すように、本発明の焼結処理装置
１００を組み入れた汚泥処理プロセスは、水分の多い汚
泥を廃タイヤの焼却によって得られた高温排ガスによっ
て乾燥させ、さらに約１３００℃の高温で汚泥を焼結さ
せることによって、汚泥を無害化処理するものである。
図中の細い矢印線は種々のガス生産・処理工程のライン
を示し、太線は汚泥の処理工程のラインを示す。以下、
さらに詳細に説明する。

【００２５】図４に示すように、均一に攪拌された原料
汚泥（水分含量約６０％）は、前後にスクリューフィー
ダーを備える回転式ドライヤー１０１ａ、１０１ｂに送
られ、水分含量が約３０％となるまで廃タイヤ燃焼炉１
０２から送風された高温排ガスにより乾燥される。

【００２６】この乾燥処理後、不定型金属物等の不純物
を除去された原料汚泥は、造粒装置１０３によって３０
〜６０ｍｍ程度のペレット状に造粒される。得られたペ
レット状汚泥は本発明の焼結処理装置１００における乾
燥器（ネットコンベアー）１０４に搬送される。この乾
燥器１０４には、上記のとおり、助燃バーナーとガス供
給機構とが備えられており、外部のガス供給源１０５か
ら供給された窒素ガスの雰囲気のもとでペレット状汚泥
を高温乾燥処理し、水分をさらに除去する（好ましくは
水分含量が５％もしくはそれ以下になるまでである）。

【００２７】次いで、乾燥したペレット状汚泥は、搬送
コンベアーによって強制燃焼炉１０６へ搬送され、この
強制燃焼炉１０６に接続されているガス供給源１０５か
ら送りこまれる酸素ガスの供給量および時期を汚泥の性
状に応じてコントロールして（すなわち、燃焼室内温度
を供給酸素ガスで調整して）、１０００℃〜１４００℃
の温度でペレット状汚泥を所望の状態に至るまで焼結処
理する。

【００２８】汚泥焼結体（処理物）は、次いで冷却室１
０７へ搬入され、冷却室１０７内のベルトコンベアー上
において外部のガス供給源１０５から供給された窒素ガ
ス雰囲気下で冷却される。これによって、得られた焼結
体の不測な成分酸化を防止することができる。なお、原
料汚泥の各乾燥工程において生じる排ガスは、多量の有
害物質（硫黄酸化物、塩化水素等）を含み得るため、大
気に放出する前に排ガス処理を要す。このため、上記排
ガスは排ガス送量を制御するダンパー１１０を備えたダ
クトを経て、バグフィルター１１１および煙突兼用湿式
スクラバー１１２に導入され、上記有害物質の中和除去
処理が行なわれた後に放出される。

【００２９】

【発明の効果】本発明の焼結処理装置によれば、上記強
制燃焼炉の燃焼室内へ酸素を随意に補給し得るので当該
燃焼室内ガス温度を当該酸素補給量に応じて調整するこ
とができる。さらに本発明の焼結処理装置によれば、上
記強制燃焼炉の燃焼室から排出された汚泥処理物（焼結
体）を不活性ガス供給機構を備えた冷却室において不活
性ガス雰囲気下で冷却し得るので焼結体の炉外における
成分酸化を防止することができる。

【００３０】従って、本発明の焼結処理装置によれば、
原料汚泥の性状に応じて焼結条件を変えて焼結処理を行
なうことができるので、種々の汚泥から所望する焼結体
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結処理装置の一実施形態を示す断面
図である。

【図２】本発明の焼結処理装置の一実施形態における可
動機構付き強制燃焼炉を示す断面図である。

【図３】不活性ガス供給機構を装備した乾燥器を備えて
いる本発明の焼結処理装置の概要を示す平面図である。

【図４】本発明の焼結処理装置を組み込んだ汚泥処理プ
ロセスの一例を示すフローシートである。

【符号の説明】

１、１００ 焼結処理装置 ２、２０、１０６ 強制燃焼炉 ３、１０７ 冷却室 １０、２３ ロータリーキルン １１、２２ 燃焼室 ２１ 可動機構 ２６ 入り口フード部 ２７ 出口フード部 ３２ａ 油圧式ジャッキ ４０、１０４ 乾燥器 １０５ ガス供給源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥を焼結処理するための装置におい
   て、 汚泥を乾燥および焼結させるための強制燃焼炉であって
   外部から酸素ガスを供給するための酸素ガス供給機構を
   有しており、供給された酸素ガスによって燃焼室内温度
   の調整がなされることを特徴とする強制燃焼炉と、 外部から不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機
   構を有しており、前記強制燃焼炉の燃焼室から排出され
   た汚泥処理物を該不活性ガス雰囲気において冷却し得る
   ことを特徴とする冷却室と、を備えている汚泥の焼結処
   理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の汚泥の焼結処理装置に
   おいて、 前記燃焼室が、リフターを設けた向流式ロータリーキル
   ンであって該燃焼室の汚泥入口側付近の区域がテーパー
   状円筒形状であることを特徴とする向流式ロータリーキ
   ルンで構成されていることを特徴とする汚泥の焼結処理
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の汚泥の焼結処理装置に
   おいて、 前記ロータリーキルンの傾斜角度を可逆的に異ならせる
   ための可動機構を備えており、該ロータリーキルンの傾
   斜角度の変更によって前記燃焼室における汚泥の滞留時
   間が調整されることを特徴とする汚泥の焼結処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の汚泥
   の焼結処理装置において、 前記強制燃焼炉の上流側において該強制燃焼炉に連通し
   て設けられ、かつ、不活性ガス供給機構を装備した乾燥
   器を備えていることを特徴とする汚泥の焼結処理装置。