JPS58145815A - 汚泥の流動焼成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、上水、下水、産業廃水処理等において生ずる
汚泥を焼成し、焼結物として処理スル方法に関するもの
である。

一般に、上水、下水、産業廃水処理等において生ずる汚
泥は、濃縮、脱水工程をへて埋立て等の処分がなされて
いることが多いが、大都市においては汚泥の発生量も多
く、埋立地を求めることさえ困難となってきており、こ
のため流動層などの焼却法が広く採用されてきている。

しかし従来の流動層式焼却法は、残灰の未燃分（熱灼減
量成分）が少なく装置の設置面積も少なく、臭気の排出
もない等、極めて優れた性質を持っているが、その焼却
灰は比較的低温で処理されるため、微粉末で、取扱し１
が厄介であり、運搬途中や埋立地におりＸて飛散、泥状
流出が著しく、さらに残渣に含まれている重金属の溶出
が生じて環境を阻害するなど、改善されなければならな
い点も多くあった。

前記残渣の取扱いを容易にし、重金属の溶出を防止する
ために、各種の固化技術が提案され、セメントやアスフ
ァルト等の固化剤に添加する方法や、加熱溶融したのち
放冷同化する方法などが知られている。これらのうち、
固化剤を添加する方法は、有害物質の封じ込め、埋立地
の土質の改善等に効果はあるが、固化剤の価格が＾く、
日々排出される上記残渣の全量を固化することは困難で
ある。また従来の溶融法は、溶融物の体積が著しく減少
し、粒状若しくは塊状になるために取扱ｖｓ　ｂ玉容易
で、重金属等の有害物質を封じ込めることもでき、すぐ
れた方法であるが、ランニングコストが高く、利用価値
が少な％Ｉ％。

決しなければならない問題がまだ数多くあり、省資源、
省エネルギーの観点から新しい技術を開発する必要にせ
まられているのが現状である。

一般に汚泥を焼成する場合、流動炉へ投入する前に、汚
泥を適宜分散、あるいは整形して、取り扱いおよび再利
用に便な形状としても、流動炉内において汚泥の焼結温
度の近くに達するや否や、汚泥は著しく発泡、膨張して
変形したり、クラツクを生ずるため、再利用に使な緻密
な焼結瞼を得ることができない。

また、汚泥がこのような著しい発泡、膨張を呈するとき
は、汚泥相互は順次融着して、いわゆる雷ダルｉ式に肥
大化して塊状となり、流動炉の円滑な作動を妨げると共
にその排出をも困難とし、さらに排出機構を損傷する等
の損害を生ずるに至る。さらにまた、このように塊状化
汚泥を再利用に便とするためには、事後処理として破砕
機構、篩分機構等を刺通に設けてこれら機構による再処
理を要するという不利益を生ずるため、焼成操作を断念
せざるを得ない。

すなわち、汚泥を流動焼成して焼結物を得るために、流
動層炉を汚泥の焼結温度に上昇保持すると、汚泥は著し
く発泡、膨張し、かつ融着塊化してしまい、従って汚泥
処理方法に於いて汚泥を焼結物とすることが有効である
ことが知られているにもかかわらず、緻密で再利用に便
利な焼結物を得ることができる諷度範ｍｌ（以下焼成温
度範囲と称す）が全くないか、あるいはきわめて狭少で
あることにより、実際上においてはこの方法を採用でき
ないという不便、不経済があった。

本発明は、かかる現状に対して、廃棄物の持っているエ
ネルギーを有効に利用することにより、無機物は焼成し
て取扱いを容易にし、かつ重金属等の有害物質の溶出を
防止し、あわせて再利用の道を拓くことを目的とするも
のである。

特に本発明では従来での汚泥処理の諸欠点を排除し、汚
泥の発泡、融着を防止し、緻密で強固な再利用に便利な
焼結物を容易に得る有効な九理方法を提供しようとする
ものである。

本発明は、上水、下水、産業廃水処理呼において生ずる
汚泥の焼成方法について ■　汚泥無機物中にＣａＯ成分が過剰（１０％以上）含
まれていると焼成温度は上昇し、かつ焼成温度近くで、
急激に低粘性の融液を生成し、焼成温度範囲を狭くする
こと。

■　これら汚泥中には、１０〜８ＯＮの灼熱減量成分（
強熱減量成分とも言われている。

以下灼熱減量成分と称す）が含まれており、この灼熱減
量成分が汚泥焼成の際、ＣＯ又はＣとして汚泥無機物中
に含まれている鉄分と反応し、低融点、低粘性の融液を
過゛剰に生成するために、焼成温度範囲が狭くなること
（俵記第１表参照） の００点に着目されてなされたものである。

本発明の特徴は、汚泥を無薬注又は有機凝集剤を用いて
、脱水後、造粒乾燥したものを灼熱減量成分５Ｘ以下、
好ましくは、２Ｘ以下になるまで６００℃〜９００℃の
温度で流動燃焼させたのち、験焼却灰をさらに第二段流
動層工程で１０００℃〜１２５０℃　の温度で焼成して
、焼結物とすることにある。

このように本発明によれば、焼成工程において汚泥の発
泡が抑制され、汚泥相互は融着塊化せず、かつ緻密で強
固な再利用に便利な焼結物を得ることができ、しかも焼
成温度範囲も広くなり、焼成炉の温度制御もきわめて容
易になるものであり、汚泥の処分或いは再利用するに便
利な状態に処理することが可能となるものである。

この場合比較的低い、均一な温度で有機物を効率よく燃
焼させるための第一段流動層社無機物をさらに昇温して
強固な焼結物とするための第２段流動層を適切な温度に
制御することが肝要であり、また、第二段流動層に導入
する汚泥は含水率４０Ｘ以下（このましくは２０％以下
）に乾燥されかつ径が２〜７■程度に造粒することによ
り、汚泥を効率よく流動焼却できると共に、無機物の焼
結も円滑に進行させることができるので乾燥造粒汚泥と
して処理するのがよい。

本発明に用いる流動媒体は、従来使用されているものを
用いてもよいが、流動１１戚炉からの焼成物を用いるこ
とにより、珪砂などの補給もなく、又焼成物の持つ顕熱
も有効に利用され省エネルギー的で経済的な処理ができ
る。第一段流動層に送られる汚泥は造粒されており、か
つ流動媒体は、その汚泥を焼成したものを用いており、
この流動層内で汚泥が微粉末化されることは少ない。し
かも高温流動炉に供給されると、急速に焼きしまり、供
給物と焼結完了物が適度に混合され、特殊な流動媒体は
必費がない。焼結が進むと、比重差により、下部より選
択的に排出され、また第二段流動層炉からの高温排ガス
は、第一段流動層炉の熱源とし、第一段流動層炉の排ガ
スは乾燥用に用いることにより、一般の流動層炉と同程
度の油消費量で焼成物を得ることができる。

本発明の実施例を図面を参照して詳述すると、まず沈殿
池Ａ等から得られた９５％程度の含水率を有し、有機物
を含む濃縮汚泥に有機凝集剤Ｃを添加して脱水機Ｂで脱
水し、７０〜８０％の含水率の脱水ケーキＤとする。

（脱水汚泥性状は第１表に示す） 次にこの脱水ケーキＤをベルトコンベア（１）で造粒乾
燥機（２）に導き、後述する第二段流動層炉からの燃焼
排ガスや廃熱ボイラ（１２）からの水蒸気を用いて造粒
乾燥する。そして含水率１０％以下で、粒径２〜７１１
１１程度に造粒乾燥した汚泥は一旦貯留槽（３）に貯留
する。

前記、造粒乾燥機ψ）から排出される含塵ダストＶはサ
イクロン（４）により集塵され、ダストαは乾燥機に付
いている造粒部に返送され、除塵された排ガスＧはスク
ラバー伜）及び脱臭装置（６）により脱臭後大気に放出
されるか又は熱交換器（１４）へ送られ、洗浄水Ｇ′は
沈殿池Ａ等に返送され再処理される。

この様にして造粒乾燥された乾燥汚泥Ｅはベルトコンベ
ア■′、スクリューフイ／　−Ｃｎで一定量づつ第一段
流動層炉９に供給される。

この場合、供給汚泥量は貯留槽（３）の下部に設置しで
ある計量機（８）によって所定量に制御されて搬送され
る。

この乾燥汚泥Ｅは第一段流動層炉ａ内に均一に分散供給
され、瞬間的に着火温度に達し、熱分解と一部酸化反応
を起こす。そして反応温度は供給量と送風量によって制
御され、滞留時間ｌＯ分程度で灼熱減量成分５％以下と
なった反応生成物（灰）となり、この反応生成物は第二
段流動層炉１２に供給される、該第二段流動層炉１２で
は燃焼する物はほとんど含まれていないので、炉内容物
を流動化させるだけの所定の熱風上送風すれば良いし、
第二段流動層炉には流動媒体を使用しないで処理すれば
装置も小さくすることができ、送風量も少なくてすむ。

第二段流動層炉排ガスは、高温で０２濃度も高いので、
一部は汚泥の乾燥用に、他部は第一段流動層炉１２の燃
焼用空気の酸素及び熱源として使用することができる。

（この場合熱回収しない時と　比較して燃費はｌ／２程
度とすることができる） 第一段流動層温度を４００〜８００℃とし、又滞留時間
を変化させることにより灼熱減量成分を揮発させて灼熱
減量成分がそれぞれ６０．５％　２５％　１０％５％４
％３％２％１％　の汚泥とし、これら灼熱減量成分含有
量の興なる各汚泥を第二段流動層炉で流動焼成したとこ
ろ、第２表のごとき結果を得た。

１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以下余
白第　　２　　表 これらのことから、汚泥上焼結温度に上昇保持する前に
、燃焼して灼熱減量成分を揮散させれば焼成温度範囲が
拡大されることが分る。すなわち、たとえ燃焼しても灼
熱減量成分が６Ｘ以上あると゛焼成は不可能であり、５
〜３％で３０℃巾、２Ｘ以下で１００℃巾の焼成温度範
囲が存在し、その範囲内で処理することできわめて易焼
結性になった。

前記第二段流動層炉１２からの焼成灰は排出ロックダン
パ１３より系外に排出されるが燃焼排ガスＦは誘引ファ
ン１９で煙突２０から大気に放出してもよいが、その一
部をバイパスして前記第一段流動層炉９へ循環させて熱
源又は燃焼空気の一部として用いである。

図中１５は熱風炉、１６は重油などの燃料ポンプ、１７
．１８は燃焼用の給気ファン、２１はバーナーである。

Ｈは給水を示す。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 脱水汚泥を含水率１０％以下、粒径３〜５−に造粒乾燥
し、１０ｉｌＰＤｓ／ｈの供給速度で、内径２００■ｆ
高さ３ｍの第一段流動層炉に、流動燃焼空気１．５〜々
ｉｎ反応温度７００℃で運転した。流動媒体としては、
汚泥焼成物（経径２〜４　ａｍ　）を静止層高さ４００
園になるように加えて使用した。流動媒体（焼成物）は
５００〜９００℃で、安定した燃焼状態を得、硅砂の代
りに使用でき、静止層の圧力損失も約／３以下にするこ
とができた。

第一段流動炉から排出される（灼熱減量２Ｘ以下）粒状
焼却物は、パケットコンベアにより第二段流動層炉に送
られる。第二段流動層１　　　−１ 炉は第一段の約／　　／４の断面積で良く、内径１００
ｆ、高さ３凱の流動層を使用し、流動媒体は用いずに、
粒状焼却物自身で流動層を形成した。流動層高は約８０
〜１ｏＯｏ＋＋に保ち流動空気量０．５　Ｎ、？／ｒｎ
ｉｎ　、流動層温度１０５０℃〜１１００℃で安定した
操業が可能であった。焼成物は粒径２〜４雪の固い焼結
物が得られ、また焼結物からの重金属の溶出は十分にお
さえられていることが判明した。

また比較のため、ｌ■以下の粉末を流動燃焼１〜１ させた所、約／　　／２が排ガスと共に持ち去られた。

又、この焼却灰Ｅ流動焼成炉で１０５０℃　で運転した
ところ、炉圧変動が激しく、安定した流動状態が得られ
なかった。

第一段を１０５０℃に制御して、造粒乾燥汚泥を供給し
た所、塊状物が生成し、運転が不可能となった。４゜ 焼成用流動層炉の排ガス（９００〜１０００℃）を燃焼
用に用い、燃焼用流動層炉の排ガス（６００〜８００℃
）を汚泥乾燥に用いることにより、焼却のみの場内の油
消費と同程度で焼結物が得られた。

本発明は、第一段流動層で、乾燥汚泥を６００〜９００
℃　で焼却（熱灼減量５Ｘ以下に）処理し、第２段流動
層で第一段の焼却灰を１０００〜１２５０℃で焼成する
ことにより、焼成工程において汚泥の発泡が抑制され、
汚泥相互は融着塊化せず、かつ数置で強固な再利用に便
利な焼結物を得ることができ、しかも焼成飄度範囲も広
くなり、焼成炉の温度制御もきわめて容易になるもので
あり、汚泥の処分或いは再利用するに便利な状態に処理
することが可能となり、二次公害を生じない処理物とし
て処分できライニングコストも節減でき処理操作も容易
であるなど従来法の問題点をことごとく解消することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明法の実施態様のフルーシートである。 Ａ・・・沈澱池　Ｂ・・・脱水機 ｌ−・・ベルトコンベア　２・・・造粒乾燥機　３・・
・貯留＠４・・・サイクロン　５・−・スクラツノ；−
６・−・脱臭装置　７・・・スクリューフィダー　　８
・−計量機　９・・・第一段流動層炉　１０・・・灰排
出ロックダンパー　　１１・・・ベルトコンベア　　１
２・・・第二段流動層炉　１３・−・焼成灰排出ロック
ダンパー１４・・・廃ガス熱交換器　１５・−・熱風炉
　１６・・・重油ポンプ　１７．１８・・・燃焼用ファ
ン　１９・・・誘引ファン　２０・・・煙突２１・・−
バーナー。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　乾燥汚泥を第一段流動層工程で６００〜９００℃
   で熱灼減量が５Ｘ以下になるように焼却したのち、腋焼
   却灰を第二段流動層工程で１０００〜１２５０℃で！１
   Ｍ成することを特徴とする汚泥の流動＊＊法。 ２、　前記乾燥汚泥が、含水率４０％以下まで乾燥造粒
   されて処理するものである特許請求の範Ｓ第１項記載の
   汚泥焼成法。 ３、　　＠記第一段流動層工程で使用する流動媒体が、
   第二段流動層工程で焼成された焼成物を用いて処理され
   るものである特許請求の範１１ｊ１１１項又は第２項記
   載の汚泥焼成法。 ４、　前記第一流動層工程が、前記第二段流動層工程の
   排ガスを熱源として処理されるものであって、験第一段
   流動層工程の排ガスを汚泥の乾燥用熱源として用いて処
   理するものである特許請求の範ＩＨＩＩＩ項、第２項又
   は第３項記載の汚泥焼成法。 ５、　前記第二段流動層工程が流動媒体を使用しないで
   処理されるものである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の汚泥焼成法。