JPS6364689B2

JPS6364689B2 -

Info

Publication number: JPS6364689B2
Application number: JP7864380A
Authority: JP
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1988-12-13
Also published as: JPS576223A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、都市ゴミ、ヘドロ、その他、有機物
を含む各種の汚泥を脱水、乾燥、粉砕し、高温に
保たれた炉で有機物を燃焼させ、その発生熱（燃
焼熱）で、無機物は溶融し、その炉の下部で強制
的に熱を奪つて、無機物を固化して、粉末状で回
収する方法に関するものである。〔従来の技術〕従来、有機物含有の各種廃棄物の処理、処分方
法としては汚泥を脱水し、焼却し、直接埋立する
か海洋投棄するのが主流であつたが、この焼却灰
や集塵ダクト等は比較的低温で処理されるため、
微粉末で、取扱いが厄介であり、運搬途中や埋立
地においても飛散、泥状流出が著しく、さらに残
渣に含まれている重金属等の溶出が生じるなど、
改善されなければならない点も多くあつた。第１
表に下水汚泥の代表的な土木工学的な分析例を示
す。（以下％はすべて重量基準）

〔発明が解決しようとする課題〕

これら従来法のうち、固化剤を添加する方法
は、有害物質の封じ込めや埋立地の土質の改善等
に効果はあるが、固化剤の価格が高く、日々排出
される前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い
が容易で、重金属等の有害物質を封じ込めること
もできるので、すぐれた方法であるが、骨材とし
ての再利用を考えると、塊状では粉砕に多大な動
力を必要とし、粉塵、騒音公害などを起こす恐れ
がある粉砕機を使用しなければならず、また、水
砕により粒状にした製品は脆弱なため、骨材とし
ては利用価値が少ない。このように、従来の廃棄物固化技術には解決し
なければならない問題が数多くあり、省資源、省
エネルギ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。本発明は、かかる現状に対して、廃棄物の持つ
ているエネルギを有効に利用することにより、無
機物は溶融固化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。なお下水汚泥無機物は、ガラスに類似した物性
の物質であつて、金属のごとき画然とした融点は
存在しないが、本発明者等は、この無機物にCa
又はMgを主成分とする物質を添加すると比較
的、金属質に近づく事実を知つた。すなわち、 (1) 一旦溶融し球状化されても、粒子がまだ溶融
状態ないしは、軟化した状態にある間に相互接
触すると、粒子同士は容易に固着し、いわゆる
クリンカー状の粗大粒子が発生すること。 (2) 粒子が大きいと表面が固化しても内部が前記
状態であれば、固い表面と衝突すると容易に変
形し、更にその衝突した個所に付着するおそれ
があること。 (3) しかしながら、ある一定温度以下に表面を冷
却すれば、これらの現象は起こらないこと。 (4) この温度は、汚泥の種類や、添加フラツクス
量によつてもことなるが、ポリマー添加の下水
汚泥では850℃以下、カルシウム化合物添加の
汚泥においては950℃以下であること。〔課題を解決するための手段〕本発明は、前述のごとき知見に基づいてなされ
たもので、再利用可能な球形粒子を、下水汚泥等
から製造するため、炉内の上部を焼却灰の融点以
上に保たれた高温部とし、炉内の下部を焼却灰の
軟化点以下に保たれた低温部とした竪型炉に、有
機物を含む汚泥にポリマー及び／又はカルシウム
化合物を添加して脱水、乾燥、粉砕されたケーキ
を導入し、該ケーキを前記高温部において浮遊懸
垂状態で燃焼、溶融せしめると共に、発生する溶
融物粒子を前記低温部において冷却固化するこ
と、即ち粉砕したケーキを熱風又は富化空気など
で同伴させ、高温に保たれた竪型炉の中に吹込み
炉内で懸垂状態で瞬間的に有機物を燃焼させると
共に、無機物は溶融して炉下部で急冷し、強固な
球形粒子とすることを特徴とする汚泥の焼却処理
方法である。なお、本発明では汚泥にポリマー（高分子凝集
剤）を添加した下水汚泥も脱水ケーキとして処理
は可能であるが、このポリマー添加の汚泥は、燃
焼溶融するときガラスに類似しており、軟化点と
融点の幅が広く、粒子同士が付着しやすい。この
ため、過脱水助剤及び融点の降下剤として、カ
ルシウムやマグネシウムを主成分とする物質、例
えば生石灰、消石灰又は炭酸カルシウム等をケー
キの乾燥固形物あたり５〜15％（重量％）添加し
て脱水、燃焼、溶融することが好ましい。本発明では一つの竪型炉内に有機物を効率良く
燃焼させるための高温部と高温部で溶融した無機
物を冷却して強固な固化物とするために高温部及
び低温部の温度を適切な温度に制御することが大
切であるが、高温部はポリマー添加の場合の焼却
においては1100℃以上とすること、石灰などカル
シウム化合物添加の場合の焼却では1200℃以上と
するのがよく、また低温部の好ましい温度範囲は
前者では850℃以下、後者では950℃とするのがよ
い。また、汚泥にポリマー及び／又はカルシウム化
合物を添加して脱水、乾燥、粉砕されるケーキと
しては粒子径は250〜3000μｍとすることにより、
汚泥を効率良く焼却できると共に、無機物の溶融
も円滑に進行させることができる。なお、前記低温部の温度を前記の範囲に制御す
るためには、例えば竪型炉からの排ガス又は常温
の空気を低温部の炉壁に沿つて、下方向又は接線
方向に吹込むのが効果的である。また、低温部の
炉壁内に冷却水を通して間接的に冷却することも
できるし、あるいは低温部の炉壁を多孔質の耐火
物で構成すると共にこの耐火物の外側を密閉構造
とし、炉外から圧縮空気、圧縮ガス又は圧力水を
噴射するのもよい。さらに、高温部の温度制御については特別の配
慮は必要ないが、前記ケーキの焼却を促進するた
めに適宜に補助燃料を高温部に噴射することが望
ましい。本発明に用いる前記カルシウムを主成分とする
物質としては、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰
などのカルシウム化合物のほかに天然に存在する
石灰石等の鉱石や、カーバイド滓等の工業廃棄
物、貝殻、卵殻等の農水産廃棄物等も使用するこ
とができ、これらの物は反応性を増すためにある
程度微細化して用いる方が好ましい。〔作用〕本発明の一実施態様を図面を参照して詳述する
と、まず下水処理場の沈殿池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
カルシウム化合物などの脱水助剤を添加して機械
脱水機Ｂで過、脱水し、60〜70％の含水率の脱
水ケーキとする。次にこの脱水ケーキをベルトコ
ンベア１で乾燥機２に導き、後述する竪型炉Ｃか
らの燃焼排ガスや廃熱ボイラ１２からの水蒸気を
用いて含水率５％以下に乾燥して、この乾燥ケー
キを粉砕機１３により250〜3000μｍ程度に粉砕
したのち一旦貯留槽３に粉末ケーキとして貯留す
る。前記乾燥機２及び粉砕機１３から排出される含
塵排ガスはサイクロン４により集塵され、ダスト
は貯留槽３に送られ、除塵された排ガスはスクラ
バー５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、洗浄水は沈殿池Ａ等に返送さ
れる。この様にして脱水、乾燥、粉砕されたケーキは
ベルトコンベア６その他の運搬手段で一定量づつ
竪型炉Ｃに供給される。この場合供給汚泥量は貯
留槽３の下部に設置してある計量機７によつて制
御される。この竪型炉に供給されるケーキは熱交換器１４
からの熱風９の高速気流と共に、竪型炉Ｃの炉頂
の噴射バーナ８から炉内上部の高温部に均一に分
散され、炉内の高温雰囲気により瞬間的に着火温
度に達し、熱分解と一部酸化反応を起こし、その
発生熱で無機物は溶融し、炉下部の低温部に設け
てある冷却装置１０で、冷却、固化され、下部の
耐熱性のスクリユーコンベア１１等で炉外へ搬出
される。また微粉末で燃焼排ガスと共に竪型炉Ｃ
から排出される固化物は、廃熱ボイラ１２で一部
除塵され、次いで電気集塵機１５で除塵され、排
ガスは大気に放出される。また、この排ガスは必
要に応じてガス吸収装置により処理される場合も
ある。ここで除塵された固化物は、分級機１６で
分級され、セメント原料として使用することが出
来る。燃焼排ガスは高温なので乾燥機２の熱源として
利用するか或いは廃熱ボイラ１２で熱回収するこ
とができる。すなわち、廃熱ボイラ１２からの水
蒸気の一部は前記乾燥機２及び熱交換器１４へ送
られる。熱交換器１４ではスクラバー５を通り送
風機１９により供給されるガスが予熱されて熱風
９となり竪型炉Ｃへ噴射される。なお、竪型炉Ｃの前記冷却装置１０は水冷及び
空冷を併用したものとなつており、かつ、低温部
の温度は自動制御できるように構成されている。すなわち、竪型炉Ｃの下部が炉壁には常温の空
気２３を炉内に吹込むための冷却風噴射ノズル２
２と前記炉壁内に冷却水２４を通すための冷却管
２５が配備されており、さらに、これら空気２３
と冷却水２４の供給量は温度制御装置（TC）２
６により調節できるようになつている。前記冷却装置１０から排出される熱風及び温水
は乾燥機２、熱交換器１４などに供給して利用し
たのち、冷却装置１０に循環させることも可能で
ある。なお、図中１７は誘引フアン、１８は煙突、２
０は送風機、２１は冷却水ポンプである。〔実施例〕次に本発明の実施例を示す。実施例某都市下水処理場から排出された混合汚泥に消
石灰15％、FeCl₃3％を、乾燥固形物に対して添
加し、過、脱水を行い第２表に示す脱水ケーキ
を得た。

【表】この脱水ケーキを、熱回収で得られた水蒸気を
熱源とする水蒸気間接加熱式乾燥機２で含水率１
％まで乾燥し、ケージミル粉砕機１３で3000〜
250μｍ程度に粉砕し粉末ケーキとして貯路槽３
に貯える。乾燥機２の排ガスと粉砕機１３からの
排ガスは一つに集められサイクロン４で除塵後ス
ラバー５で除湿された大気に放出されるか又は竪
型炉Ｃの冷却用空気として使用される。次いで、
この粉末ケーキは貯留槽３の下部からロータリー
バルブ及び計量機７を経てベルトコンベア６によ
つて炉頂部にある噴射バーナー８へ供給され、熱
交換器１４より発生した約400℃の熱風によつて、
炉内に均一に噴射される。前記竪型炉Ｃとしては、内径800mm、高さ8000
mmで、内側がクロマグレンガ、断熱レンガにより
なり、外側は鋼板製からなる密閉式の、上部コニ
カル状の円筒炉を用いた。炉下部の多孔質レンガ
の外側も密閉構造とし、炉外から圧縮空気を供給
し炉下部を850℃以下とした。上記コニカル部の温度は1300℃に保ち、無機物
は溶融させ下部の冷却部で空冷、固化して、炉下
部のスクリユーコンベア１１により炉外へ排出し
た。生成物（細石）の粒径分布と重金属の溶出結果
は第３表に示すとおりであつた。

〔発明の効果〕

本発明は、廃棄物を焼却処理する炉の上部を高
温部、下部を低温部（冷却部）とし、焼却を脱
水、乾燥、粉砕したケーキを高温部に噴射して懸
垂燃焼溶融させ、当該炉内で溶融物を冷却するこ
とにより、球状の、強固で重金属溶出の問題のな
い固化物を得ることができ、また、一部排ガスと
同伴されたダストは集塵装置で除去することによ
りフライアシユセメントや細骨材としての利用が
可能となり、さらに、汚泥の乾燥に要する熱源と
して焼却処理工程から生じる熱や水蒸気を利用す
ることができ、省エネルギー、省資源的にも満足
しうるものであり、公害防止上極めて有用なる効
果を有するものであつて、廃棄物を著しく低コス
トで能率よく処理することを可能とし、処理操作
も簡易で従来の諸問題を解決できる利益なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示す系統説明図であ
る。１……ベルトコンベア、２……乾燥機、３……
貯留槽、４……サイクロン、５……スクラバー、
６……ベルトコンベア、７……計量機、８……噴
射バーナ、９……熱風、１０……冷却装置、１１
……スクリユーコンベア、１２……廃熱ボイラ、
１３……粉砕機、１４……熱交換器、１５……電
気集塵機、１６……分級機、１７……誘引フア
ン、１８……煙突、１９，２０……送風機、２１
……冷却水ポンプ、２２……冷却風噴射ノズル、
２３……空気、２４……冷却水、２５……冷却
管、２６……温度制御装置、Ａ……沈殿池、Ｂ…
…機械脱水機、Ｃ……竪型炉。

Claims

【特許請求の範囲】１炉内の上部を汚泥焼却灰の融点以上に保たれ
た高温部とし、炉内の下部を汚泥焼却灰の軟化点
以下に保たれた低温部とした竪型炉に、有機物を
含む汚泥にポリマー及び／又はカルシウム化合物
を添加して脱水、乾燥、粉砕されたケーキを導入
し、該ケーキを前記高温部において浮遊懸垂状態
で燃焼、溶融せしめると共に、発生する溶融物粒
子を前記低温部において冷却固化することを特徴
とする汚泥焼却処理法。２前記ケーキが、汚泥にポリマーを添加して処
理された場合には前記高温部を1100℃以上、前記
低温部を850℃以下に、前記ケーキが、汚泥にカ
ルシウム化合物を添加して処理された場合には前
記高温部を1200℃以上、前記低温部を950℃以下
に制御する特許請求の範囲第１項記載の汚泥焼却
処理法。３前記カルシウム化合物が、汚泥にポリマーを
添加して処理されケーキの乾燥固形物あたり５％
〜15％（重量）添加されたものである特許請求の
範囲第１項記載の汚泥焼却処理法。４前記ケーキが、粒子径250μｍ〜3000μｍに粉
砕されたものである特許請求の範囲第１〜３項の
いずれか一つの項記載の汚泥焼却処理法。５前記低温部が、前記竪型炉からの排ガスの排
熱を熱回収したのちの排ガス、又は常温空気を前
記竪型炉の前記冷却炉壁に沿つて下方向に吹込ん
で冷却される特許請求の範囲第１〜３項のいずれ
か一つの項記載の汚泥焼却処理法。６前記低温部が、前記竪型炉からの排ガスの排
熱を熱回収したのちの排ガス、又は常温空気を前
記竪型炉の前記冷却部炉壁に沿つて接線方向に吹
込んで冷却される特許請求の範囲第１〜３項のい
ずれか一つの項記載の汚泥焼却処理法。７前記竪型炉の前記低温部に多孔質の耐火物を
使用すると共に該耐火物の外側を密閉構造とし、
前記竪型炉外から圧縮空気、圧縮ガス又は圧力水
を前記耐火物を通して前記竪型炉内に圧入して前
記低温部を冷却する特許請求の範囲第１〜３項の
いずれか一つの項記載の汚泥焼却処理法。