JPS6154129B2

JPS6154129B2 -

Info

Publication number: JPS6154129B2
Application number: JP2712280A
Authority: JP
Inventors: Shoji Mizutani; Kyoichi Okamoto; Hideaki Sekiguchi; Noboru Ishii
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1986-11-20
Also published as: JPS56124822A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、都市ごみと下水とを総合的に処理す
る処理方法及びその装置に関するものである。従来都市ごみ焼却炉および下水処理場が別々に
設置されており、両者を有機的に組み合せ合理的
なシステムを構成するということはなされなかつ
た。特に、下水余剰汚泥の処理については、脱水
性が悪く、熱処理あるいは凍結処理等多大の費用
およびエネルギを消費して脱水性を改善した後、
脱水ケーキ焼却のためにまた多大のエネルギを消
費して処理を行なつている。また近年、省エネル
ギの観点から、余剰汚泥の嫌気性消化処理が見直
され、消化ガスによる発電および汚泥の減容化が
なされている。しかし、消化作用により消化脱離
水、消化汚泥洗浄水および脱水液には多量のア
ンモニア性窒素が含まれている。従来、これらの
廃水は希釈後、活性汚泥処理がなされているが、
活性汚泥法では脱窒はなされないので放流水中に
含まれたままであり、富栄養化による赤潮の発
生、湖の汚濁等の問題が議論されている今日、好
ましいことではない。また通常の下水中に含まれる低濃度のアンモニ
ア性窒素の除去にアンモニアストリツピング法の
適用が可能であると議論されたが、この方法は廃
水のPHを11程度に高め常温で大量の空気と接触せ
しめ、空気中にアンモニアを移動させるという工
程であるため、下水処理場の近くに民家の多い日
本では二次公害の可能性もあり、またスケーリン
グ冬期の効率低下など問題が多い。一方、焼却炉にて発生する燃焼排ガス中には塩
化水素などの酸性ガスが含まれ、排ガス通路の機
器配管の腐蝕を招き、また除去されずに大気に放
出されると二次公害を招く危険性があつた。本発明は、これらの欠点を除去するために、都
市ごみ焼却システムと下水処理システムとを併設
し、都市ごみ焼却炉の廃熱を利用して、汚泥消化
による各種廃液よりアンモニアを除去し、高濃度
含アンモニア水を製造し、それにより焼却炉排ガ
ス中の酸性ガス（主に塩化水素）の中和除去を行
ない、両システムの間の物質及びエネルギバラン
スを良好となして省エネルギをはかり、かつ両シ
ステムに対して有害なる物質を除去することがで
きる都市ごみと下水の処理方法及びその装置を提
供することを目的とするものである。本発明は、焼却工程を有する都市ごみ焼却シス
テムと、嫌気性消化工程を有する下水処理システ
ムとを備え、前記焼却工程により生ずる廃熱の少
なくとも一部を利用して、前記嫌気性消化工程に
より生ずるアンモニア含有廃水よりアンモニアを
分離するアンモニア分離工程を有し、前記焼却工
程より生ずる排ガス中の酸性ガスを、前記分離し
たアンモニアを利用して除去する酸性ガス除去工
程を有することを特徴とする都市ごみと下水の処
理方法及びその装置である。本発明を実施例につき図面を用いて説明すれ
ば、図面に示す如く、都市ごみ焼却システム１と
下水処理システム２とが併設されている。都市ごみ焼却システム１においては、都市ごみ
源３（発生源である家庭、ごみ収集システム、ご
み一時貯留所など）より供給された都市ごみが焼
却炉４に投入され焼却される。焼却炉４は通常の
ストーカ炉でもよいが、流動層式である方が望ま
しい。５は燃焼用空気である。焼却炉４にて発生
した燃焼排ガスは廃熱ボイラ６に導かれ蒸気７を
発生せしめる。蒸気に熱を与えた排ガスはスタビ
ライザ８に導かれ、後述の如く下水処理システム
２において分離されたアンモニア水溶液９と接触
せしめられ、排ガス中の塩化水素などの酸性ガス
は中和されて除去される。排ガスはさらに集塵機
１０にて除塵され、熱交換器１１において後述の
如くアンモニア発生に用いる空気１２を予熱し、
煙突１３から大気に排出される。廃熱ボイラ６にて発生した蒸気はタービン１４
に導かれ発電機１５を駆動して発電を行なう。こ
の電力は、都市ごみ焼却システム１内の動力用な
どとして用いられるほか、下水処理システム２内
の動力用、加熱用などに用いられる。蒸気７の一
部は下水処理システム２に導かれ、加熱用などに
用いられる。下水処理システム２においては、下水源１６
（下水処理場にまで導かれて来た下水、など）か
らの下水は、フイルタ、沈砂池、沈殿池などを有
する分離設備１７により水１８と汚泥１９とに分
けられ、汚泥１９は嫌気性の消化槽２０に導かれ
て嫌気性消化発酵が行なわれる。２１は熱交換器
であり、蒸気７の一部を導いて加熱を行ない、消
化槽２０の中を50〜65℃、好ましくは55〜60℃程
度に保ち、高温発酵を行なうようにしたものであ
る。熱交換器２１は外部熱交換器としてもよい。消化槽２０においては、消化汚泥２２、消化ガ
ス２３及び脱離水２４が生成される。消化汚泥２
２は脱水装置２５により脱水され、脱水汚泥２６
は、都市ごみ源３からの都市ごみと共に焼却炉４
により燃焼される。消化ガス２３は焼却炉４に導
かれ補助燃料として用いられる。脱離水２４は熱交換器２７を経て放散塔２８に
導かれる。放散塔２８の下部には熱交換器１１に
て焼却炉４の排ガスにより加熱された空気１２が
導かれ脱離水を加熱し、脱離水中に含まれている
アンモニアを蒸発分離せしめる。脱離水の加熱は
熱交換器２９にて行なつてもよく、また両者を併
用してもよい。熱交換器２９には蒸気７の一部が
導かれるようになつている。アンモニアを分離せしめた脱離水は、熱交換器
２７に導かれ、放散塔２８に入る脱離水を予熱す
るようになつている。放散塔２８にて分離されたアンモニアガス３０
は冷却器３１に導かれ、冷却され、アンモニアガ
ス及び水蒸気は凝縮し、高濃度のアンモニア水溶
液となつて分岐タンク３２に流下する。空気は凝
縮しないのでそのまま燃焼用空気５と共に焼却炉
４に導かれる。アンモニア水溶液の一部は再び放
散塔２８に導かれて還流を形成するが、残部はク
ツシヨンタンク３３を経てスタビライザ８に供給
され、散布されて排ガスと接触し、前述の如く、
排ガス中の塩化水素などの酸性ガスを中和除去す
る。例えば10万人程度の都市にて、都市ごみ焼却シ
ステム１にて発生する塩化水素の量と、下水処理
システム２にて発生するアンモニアの量とを試算
してみると、ほぼ同モル量となり、物質バランス
が良好となり、しかも両システムにとつて有害な
物質を互に取り除くことができる。また、焼却炉４として流動層式のものを用いれ
ば次の如き利点がある。従来は、都市廃棄物は通常ストーカ炉で自燃焼
却されており、大容量の都市廃棄物は連続処理す
るには有効な方法である。一方下水汚泥脱水ケー
キは発熱量が低く自燃せず粘着性も高いことから
流動層炉で重油の助燃により焼却されて来た。ま
れには都市廃棄物と脱水ケーキを従来のストーカ
炉で焼却している例もみられるが、発熱量により
混焼比に限界があり脱水ケーキ混焼率は15重量％
以下である。従つてこれら従来技術を改善するには炉の形式
として都市廃棄物のように発熱量の高いものでも
脱水ケーキのように発熱量の低い粘着性のあるも
のでも焼却できる形式のものが必要である。また
下水汚泥あるいは廃棄物中に含まれる有機性窒素
化合物は焼却に際してNOx発生の原因となり、
下水汚泥あるいは廃棄物中にクロム化合物が含有
される場合、燃焼空気中の酸素や汚泥中のアルカ
リ土類金属により６価クロム化合物が生成される
などの問題点を有している。これらの問題点は流動層炉を使用することで抑
制できる。流動焼却方法で、汚泥および廃棄物の燃焼性の
違いを解決するため、汚泥と廃棄物を前処理で混
練して炉内に投入する方法もまれにはみられる
が、本実施例は前処理を必要とせず、従来の流動
層炉を使用することで焼却可能としたものであ
る。即ち、流動層焼却とすることで従来のストーカ
炉よりも空気過剰率を著しく低減でき、低酸素状
態の燃焼とすることによりNOxの発生を抑制で
きる。また、燃焼性の悪い脱水ケーキを流動層中
に入れることにより滞留時間を増し完全焼却が可
能となる。また、脱水ケーキ中の水分の蒸発潜熱
による流動媒体の温度低下を消化ガスを流動層下
部で助燃することにより妨ぐことができ、層内温
度を一様に保つことが可能である。さらに６価ク
ロムの生成も、酸素濃度が低いことから抑制が可
能である。従つて従来の流動層炉をそのまま本方
法に使用することが可能である。廃熱の主要な使用源である廃熱ボイラや蒸気タ
ービン発電施設は従来の一般的な装置を採用で
き、本発明に汎用性をもたせている。当システムにおいては、多量の廃熱利用が可能
のため消化槽を加熱して約55℃で発酵する。高温
発酵を行なえば、中温発酵（30〜35℃）に較べ約
３倍の汚泥負荷をかけることができるため、消化
日数を大巾に減らすことができ、消化槽は非常に
小型化する。又、発生ガスは前記流動層焼却炉の
助燃等に有効に使用することができる。なお、蒸気７はタービン１４、熱交換器２１，
２９の三者の何れか一つに用いるようにしてもよ
く、また何れか二つ、或いは三者全部に切り替
え、又は同時に用いるようにしてもよい。発電機
１５で発生した電力は両システムの動力、加熱、
照明その他の電力として広く利用できる。以上の如き物質、エネルギバランスを、例えば
人口10万人程度の都市を対象に試算をしてみる
と、次の一例に示す如く、良好なヒートバランス
を有する。熱量は１日当り、電力は１時間当たり
の数字を示す。

【表】本実施例は以上の如く構成され作用するもの
で、次の如き顕著な効果を有する。 (1) 都市ごみ焼却システムと下水処理システムを
併設し、焼却炉廃熱を利用し、下水汚泥の消化
廃液中のアンモニアを濃縮回収することによつ
て、焼却炉排ガス中の酸性ガスの除去用アルカ
リとして回収アンモニアを使用することがで
き、アルカリの節約および廃水の脱窒を同時に
行なう効果が生じた。 (2) 汚泥脱水ケーキと都市ごみとを混焼すること
によつて、汚泥焼却炉が不要となつた。 (3) 汚泥の消化を廃熱を利用することによつて、
高温消化とし消化槽を小型化できた。 (4) 消化ガスを焼却炉の昇温、助燃など有効に使
用でき重油等の節約ができた。 (5) 廃熱ボイラによる発電、消化槽の加温、アン
モニアのスチームストリツピングなど廃熱を有
効に利用することが可能となつた。本発明は、焼却工程を有する都市ごみ焼却シス
テムと、嫌気性消化工程を有する下水処理システ
ムとを備え、前詰焼却工程により生ずる廃熱の少
なくとも一部を利用して、前記嫌気性消化工程に
より生ずるアンモニア含有廃水よりアンモニアを
分離するアンモニア分離工程を有し、前記焼却工
程より生ずる排ガス中の酸性ガスを、前記分離し
たアンモニアを利用して除去する酸性ガス除去工
程を有することにより、両システム間の物質及び
エネルギバランスを良好となして省エネルギをは
かり、かつ両システムにとつて有害なる物質を互
に除去することができる都市ごみと下水の処理方
法を提供することができ、実用上、省エネルギ
上、公害防止上極めて大なる効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例のフロー図である。１……都市ごみ焼却システム、２……下水処理
システム、３……都市ごみ源、４……焼却炉、５
……燃焼用空気、６……廃熱ボイラ、７……蒸
気、８……スタビライザ、９……アンモニア水溶
液、１０……集塵機、１１……熱交換器、１２…
…空気、１３……煙突、１４……タービン、１５
……発電機、１６……下水源、１７……分離設
備、１８……水、１９……汚泥、２０……消化
槽、２１……熱交換器、２２……消化汚泥、２３
……消化ガス、２４……脱離水、２５……脱水装
置、２６……脱水汚泥、２７……熱交換器、２８
……放散塔、２９……熱交換器、３０……アンモ
ニアガス、３１……冷却器、３２……分岐タン
ク、３３……クツシヨンタンク。

Claims

【特許請求の範囲】１焼却工程を有する都市ごみ焼却システムと、
嫌気性消化工程を有する下水処理システムとを備
え、前記焼却工程により生ずる廃熱の少なくとも
一部を利用して、前記嫌気性消化工程により生ず
るアンモニア含有廃水よりアンモニアを分離する
アンモニア分離工程を有し、前記焼却工程より生
ずる排ガス中の酸性ガスを、前記分離したアンモ
ニアを利用して除去する酸性ガス除去工程を有す
ることを特徴とする都市ごみと下水の処理方法。２前記廃熱を利用したアンモニアの分離が、廃
熱ボイラにより蒸気を発生し、該発生した蒸気を
前記アンモニア分解工程における加熱に利用して
行われる特許請求の範囲第１項記載の方法。３都市ごみ焼却システムと下水処理システムと
を備え、前記都市ごみ焼却システムには、焼却炉
と該焼却炉の排ガスを利用した廃熱ボイラと、該
廃熱ボイラを経た排ガスが導かれるスタビライザ
が備えられ、前記下水処理システムには、消化槽
と、該消化槽にて発生せる脱離水が導かれる放散
塔と、該放散塔で蒸発するアンモニアガスを凝縮
せしめる冷却器とが備えられ、前記廃熱ボイラに
て発生した蒸気を前記放散塔に導く蒸気経路と、
前記凝縮したアンモニアを含むアンモニア水を前
記スタビライザに導くアンモニア水経路とが備え
られていることを特徴とする都市ごみと下水の処
理装置。