(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体状態を示す有機性汚泥の処理方法において、（ｉ）該有機性汚泥を高温蒸気を用いて１５０〜２７５℃の反応温度に間接的に加熱するとともに、該反応温度における飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して液状化させる液状化工程、（ii）該液状化工程で得られた汚泥スラリー液からその固形分が１０〜４０重量％の濃縮液を得る濃縮工程、（iii）該濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を燃焼処理する燃焼工程、（iv）該燃焼工程で得られた高温燃焼排ガスを廃熱ボイラーに供給して、高温蒸気を発生させる高温蒸気発生工程、（ｖ）該高温蒸気発生工程で得られた高温蒸気を流量調節バルブを介して前記液状化工程に送って有機性汚泥の間接加熱用熱源として用いる高温蒸気供給工程、（vi）該流量調節バルブにより液状化工程に供給される高温蒸気量を前記液状化工程の反応温度との関連で調節して液状化工程の反応温度を常に１５０〜２７５℃の範囲に調節する高温蒸気量調節工程、からなり、かつ前記濃縮工程が、該液状化工程で得られた汚泥スラリー液をフラッシュタンク内に放出して該汚泥スラリー液に含まれている水分を蒸発させる第１濃縮工程と、該第１濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を、５０℃以下の温度及び５００Ｇ以下の遠心重力の条件下で遠心処理する第２濃縮工程からなり、さらに前記濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を、燃焼工程に供給するに先立ち、（ａ）スクリーンを用いて濾過して、粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキと、微細汚泥粒子を含む汚泥スラリー液からなる濾液とに分離する濾過工程、（ｂ）該濾過工程で得られた濾過ケーキをアルカリ及び／又は界面活性剤を添加した水性媒体中で微粒子化及び／又は溶解させる濾過ケーキの分散・溶解工程及び（ｃ）該分散・溶解工程で得られた汚泥の水性分散液又は溶液を前記濾過工程に供給する有機性汚泥スラリー液に添加するか又は前記濾液に添加する添加工程を経由させた後、該燃焼工程へ供給することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚泥の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
代表的な有機性汚泥である下水汚泥は、全国で年間約５０００万ｍ3（濃縮汚泥基準：含水率９８％）という莫大な量であり、年々増加の傾向にある。一般に下水汚泥等の有機性汚泥は、水分とともに蛋白質、脂肪及び炭水化物等の有機物を多量に含むため、腐敗しやすく、悪臭防止及び公衆衛生の観点より、安定化・無害化・減容化が必要とされている。大都市の多くの下水処理場においては、埋立地確保の困難性などの観点より、汚泥を燃焼処理することが行われている。
特開平７−３５３１８号公報によれば、有機性汚泥の燃焼処理に際し、有機性汚泥をあらかじめ高温高圧処理して有機性汚泥スラリー液となした後、この汚泥スラリー液を燃焼処理する方法が提案されている。この方法によれば、有機性汚泥は流動性の良い汚泥スラリー液として燃焼炉に供給されることから、その燃焼処理に際しては、燃焼効率の良い噴霧燃焼法を採用することができ、燃焼炉が小型化できるとともに運転操作が容易になるという利点がある。
この方法においては、通常、汚泥スラリー液は、燃焼に際しての火炎温度を高めるために、いったん低圧のフラッシュタンク内に放出して、ここで水蒸気を蒸発させて濃縮している。そして、得られた汚泥スラリー濃縮液を燃焼炉に供給し、噴霧燃焼させている。
【０００３】
しかしながら、この汚泥スラリー液には、通常、粗大粒子状の汚泥が含まれており、このため、汚泥スラリーの噴霧特性が悪く、これを噴霧燃焼する際に、その噴霧ノズルの閉塞の問題を生じる場合のあることが判明した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、噴霧特性にすぐれた有機性汚泥スラリー液を得るための有機性汚泥スラリー液の処理工程を含む有機性汚泥の処理方法を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、固体状態を示す有機性汚泥の処理方法において、（ｉ）該有機性汚泥を高温蒸気を用いて１５０〜２７５℃の反応温度に間接的に加熱するとともに、該反応温度における飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して液状化させる液状化工程、（ii）該液状化工程で得られた汚泥スラリー液からその固形分が１０〜４０重量％の濃縮液を得る濃縮工程、（iii）該濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を燃焼処理する燃焼工程、（iv）該燃焼工程で得られた高温燃焼排ガスを廃熱ボイラーに供給して、高温蒸気を発生させる高温蒸気発生工程、（ｖ）該高温蒸気発生工程で得られた高温蒸気を流量調節バルブを介して前記液状化工程に送って有機性汚泥の間接加熱用熱源として用いる高温蒸気供給工程、（vi）該流量調節バルブにより液状化工程に供給される高温蒸気量を前記液状化工程の反応温度との関連で調節して液状化工程の反応温度を常に１５０〜２７５℃の範囲に調節する高温蒸気量調節工程、からなり、かつ前記濃縮工程が、該液状化工程で得られた汚泥スラリー液をフラッシュタンク内に放出して該汚泥スラリー液に含まれている水分を蒸発させる第１濃縮工程と、該第１濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を、５０℃以下の温度及び５００Ｇ以下の遠心重力の条件下で遠心処理する第２濃縮工程からなり、さらに前記濃縮工程で得られた汚泥スラリー濃縮液を、燃焼工程に供給するに先立ち、（ａ）スクリーンを用いて濾過して、粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキと、微細汚泥粒子を含む汚泥スラリー液からなる濾液とに分離する濾過工程、（ｂ）該濾過工程で得られた濾過ケーキをアルカリ及び／又は界面活性剤を添加した水性媒体中で微粒子化及び／又は溶解させる濾過ケーキの分散・溶解工程及び（ｃ）該分散・溶解工程で得られた汚泥の水性分散液又は溶液を前記濾過工程に供給する有機性汚泥スラリー液に添加するか又は前記濾液に添加する添加工程を経由させた後、該燃焼工程へ供給することを特徴とする有機性汚泥の処理方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる有機性汚泥スラリー液としては、有機性汚泥液状化工程から得られる汚泥スラリー液又はその濃縮液である汚泥スラリー濃縮液が用いられる。この場合の汚泥スラリー液は、固形状態を示す有機性汚泥液を高温高圧条件に保持することによって得ることができる。以下において、この有機性汚泥液状化工程について詳述する。
有機性汚泥液状化工程において被処理原料として用いる固形状態を示す有機性汚泥には、通常の下水処理場から排出される下水汚泥や各種の有機性廃水の生物処理装置から排出される余剰汚泥等の各種有機性汚泥の脱水物や各種の製造工程から排出される固形状の有機性汚泥等が包含される。有機性汚泥の脱水には、通常、機械脱水（真空脱水、加圧脱水、スクリュウプレス脱水、ベルトプレス脱水及び遠心脱水等）が用いられるが、特に制約されない。ただし、脱水前の有機性汚泥には汚泥調質薬品の添加が望ましく、特に、高分子凝集剤の添加が有利である。従って、脱水方式に関しても、高分子凝集剤の添加に適しているベルトプレス脱水か遠心脱水が望ましい。この有機性汚泥の脱水は、得られる脱水汚泥の含水率が６０〜９０重量％、好ましくは６５〜７５重量％の範囲になるように行うのがよい。
【０００７】
固形状態を示す有機性汚泥を液状化するには、加熱媒体として高温蒸気を用い、有機性汚泥を１５０〜２７５℃、好ましくは２５０〜２７５℃の反応温度に間接加熱するとともに、該反応温度における飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持する。この液状化工程は、必要に応じ、液状化促進剤としてのアルカリ性物質の存在下で行うことができる。このアルカリ性物質は、有機性汚泥中の固形分に対して、０〜２０重量％、好ましくは０〜５重量％の割合で添加するのがよい。アルカリ性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム等のアルカリ金属化合物や、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物等があげられる。有機性汚泥を反応条件下に保持する時間は、対象となる汚泥の種類により異なるが、一般には１２０分以内、通常、０〜６０分である。液状化装置は、間接加熱方式の熱交換型反応装置であればよいが、固形状態を呈する汚泥を扱うことから、内部にスクレーパを有する掻面式熱交換型反応装置やヘリカル翼を有するスクリュウ型熱交換型反応装置の使用が望ましい。また、液状化反応における圧力は、下水汚泥からの水蒸気による自己発生圧を利用することができるが、必要に応じ、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を用いて加圧することもできる。
このようにして得られる汚泥スラリー液は、非常にすぐれた流動性を有し、ポンプ圧送が充分に可能なものである。
【０００８】
本発明の方法においては、前記有機性汚泥液状化工程から得られた汚泥スラリー液又はその濃縮液を、スクリーンを用いて濾過処理して、粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキと、微細汚泥粒子を含む汚泥スラリー液からなる濾液とに分離する。スクリーンの網目の寸法は、燃焼工程で用いる噴霧ノズルの細孔寸法よりも小さな寸法であり、通常、目開き０．２５〜２ｍｍ、好ましくは０．２５〜１ｍｍである。この濾過処理により、汚泥スラリー液中に含まれている汚泥粒子のうち、そのスクリーンの網目寸法よりも粒径の大きい粗大粒子はそのスクリーン上に分離され、スクリーン上にはその粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキが形成される。
【０００９】
本発明では、この濾過工程で得られた濾過ケーキを、アルカリ及び／又は界面活性剤を添加した水性媒体中で微粒化及び／又は溶解させて、汚泥を微粒子状及び／又は溶解状で含む水性媒体を得る。汚泥ケーキを水性媒体中に微粒子化及び／又は溶解させるには、水性媒体中に汚泥ケーキを投入し、撹拌すればよい。水性媒体の使用割合は、汚泥１００重量部（乾燥物基準）に対し、５０〜５００重量部、好ましくは１００〜３００重量部の割合である。この場合、水性媒体に添加するアルカリとしてはアルカリ金属化合物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等）やアルカリ土類金属化合物（水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等）、水酸化アンモニウム等を例示することができ、また、界面活性剤としてはノニオン系界面活性剤や、アニオン系界面活性剤等を例示することができる。
汚泥スラリー液に含まれていて、噴霧ノズルの閉塞を誘発させる粗大粒子状の汚泥は、多数の微細粒子が有機物によって粘着されているものとして形成されているものであるが、この粗大粒子状の汚泥は前記濾過工程によって濾過されて濾過ケーキとなり、この濾過ケーキをアルカリ及び／又は界面活性剤を添加した水性媒体に投入、撹拌することにより、微細粒子を粘着している有機物が溶解し、あるいはその粘着力が弱まり、そのため粗大粒子は多数の微細粒子に分散されるものと考えられる。
なお、アルカリあるいは界面活性剤を全く添加していない水性媒体、たとえば水を用いた場合は、上述したような粗大粒子の微細粒子化等の作用は達成されない。
本発明に用いる水性媒体は、通常、水に上述したアルカリを１〜１０重量％溶解させたもの、通常３重量％前後溶解させたもの、あるいは上述した界面活性剤を０．２５〜５重量％溶解させたもの、通常１重量％前後溶解させたものを用いる。なお、水にアルカリとともに界面活性剤を溶解させたものも水性媒体として用いてもさしつかえなく、アルコールなどの水溶性有機溶媒を混合することもできる。
このようにして得られる汚泥を微粒子状及び／又は溶解状で含む水性媒体は、前記濾過工程に送られる汚泥スラリー液に添加するか又は濾過工程で得られた濾液に添加される。本発明により、燃焼工程に送られる汚泥スラリー液は、粗大粒子を含まないことから、噴霧特性にすぐれたものであり、燃焼バーナの噴霧ノズルを閉塞させることはない。
【００１０】
本発明においては、濾過処理原料としては、有機性汚泥スラリー液の濃縮液の使用が好ましい。以下において、有機性汚泥液状化工程で得られる加圧状態にある高温の有機性汚泥スラリー液からその濃縮液を得るための濃縮方法について詳述する。
有機性汚泥液状化工程からの汚泥スラリー液を濃縮するには、この汚泥スラリー液をフラッシュタンク内に放出（フラッシュ）してそのスラリー液中に含まれる水分を蒸発させて濃縮液を得る。フラッシュタンク内の圧力は、５気圧以下、好ましくは常圧である。
図１に、汚泥スラリー液から、その濃縮液を得るためのフラッシュ工程の説明図を示す。
図１において、１はフラッシュタンクを示し、２は制御器を示し、３は液面検知器を示し、４は液面調節バルブを示し、Ｆは濃縮液を示し、Ｓは濃縮液の液面を示す。
汚泥スラリー液は、ライン５を通って、汚泥スラリー濃縮液が滞留している低圧のフラッシュタンク１内にフラッシュタンクの中間部からフラッシュされる。汚泥スラリー液の温度は高くとも１５０℃であり、また、その圧力は高くとも５気圧である。フラッシュタンク１内にフラッシュされたこの汚泥スラリー液は、フラッシュタンク内の圧力にまで減圧され、汚泥スラリー液中の水分の蒸発除去が起ると同時に、その圧力における水の沸点（例えば、タンク内が大気圧であれば１００℃）まで冷却される。この場合の汚泥スラリー液中からの水分の蒸発量は、フラッシュタンクに導入する前の汚泥スラリー液の顕熱量から、濃縮液の顕熱量を差引いた値に相当する量である。汚泥スラリー液から発生した水蒸気はフラッシュタンクの上部からライン６を通って排出される。
水分の蒸発除去された後の汚泥スラリー液は、濃縮液としてフラッシュタンクの下部に滞留し、フラッシュタンク下部側壁又は底部からライン７を通って排出される。濃縮液中の固形分濃度は、１０〜４０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。
【００１１】
本発明においては、フラッシュタンク内の濃縮液の液面Ｓは、液面検知器３、制御器２及び液面調節バルブ４の組合せにより、フラッシュタンクの濃縮液排出口よりも常に上方に位置させるのが好ましい。即ち、濃縮液の液面Ｓが所定の液面位より下降したときには、液面検知器３がこのことを検知し、この液面位情報は、電気信号として制御器２に送られ、ここで液面調節バルブ４を作動させる電気信号に変換されて液面調節バルブ４に送られ、その液面調節バルブを閉鎖又はその開度を減少させる。これによって濃縮液Ｆの液面位は所定の位置まで上昇する。液面位Ｓは、濃縮液排出口の上端から５〜１００ｃｍ、好ましくは１０〜５０ｃｍ上方に位置させるのがよい。
【００１２】
汚泥スラリー濃縮液をフラッシュタンクに配設された排出口から排出させる場合、この濃縮液は、高濃度の固形分を含み、しかも、この固形分は粘着性のもので、かつ乾燥により容易に固化する特性を有することから、フラッシュタンク内に濃縮液を滞留させずに汚泥スラリー液のタンク内への放出により生成した濃縮液を直ちにその排出口から排出させると、その排出口に連通する配管の閉塞トラブルが生じる。
即ち、タンク内に濃縮液を滞留させずに、タンク内に生じた濃縮液を直ちにその排出口から排出させようとすると、濃縮液の液体成分の方が排出されやすいため、固形分がその排出口近傍の配管内に残留し、時間が経過すると、当該配管に高濃度で堆積する。そして、この堆積物は濃縮液との接触がなくなると、乾燥固化して、配管を閉塞させるようになる。
これに対し、タンク内に濃縮液を常に滞留させるときには、この滞留濃縮液中の固形分の分散が均一になり、配管内への固形分の堆積がなく、かつ濃縮液中の固形分の乾燥固化が生じなく、濃縮液を円滑に排出口から排出させることができる。
本発明においては、フラッシュタンク内にスクレーパ８を設置し、モータ９でスクレーパ８を回転させ、フラッシュタンクの内壁面に付着する固形物を掻き取るようにすることが好ましい。
【００１３】
前記のようにしてフラッシュタンクから排出される濃縮液は、その液中に含まれている粗大粒子を微粒子化及び／又は溶解させるために、そのまま前記本発明による処理工程に送って処理することもできるが、鞄燭工程に送ってさらに濃縮率を高めた後、本発明による処理工程に送るのが好ましい。以下、この遠心工程について詳述する。
【００１４】
フラッシュ工程からの汚泥スラリー液を遠心処理するには、この汚泥スラリー液を遠心処理工程に導入し、遠心処理してさらに濃縮する。この場合の遠心工程は、５０℃以下の温度、好ましくは４０℃以下の温度及び５００Ｇ以下、好ましくは４００Ｇ以下、より好ましくは２５０Ｇ以下の条件下で実施される。遠心温度が５０℃より高くなると、被処理原料である汚泥スラリー液中の汚泥粒子の粘着性が増加するため、汚泥粒子同志が付着して塊状の固形物が生成し、配管等の閉塞トラブルを生じるようになる。また、遠心重量が５００Ｇよりも高くなると、汚泥粒子が圧密されるため、塊状の固形物が生成し、配管等の閉塞トラブルを生じるようになる。
前記遠心条件でフラッシュ工程からの汚泥スラリー液を遠心処理することにより、汚泥スラリー高濃縮液と、汚泥スラリーから分離された分離水とが得られる。この場合の汚泥スラリー高濃縮液は、液状化工程から得られる汚泥スラリー液と比較すると、高率で濃縮されたもので、その固形分濃度は、２０〜４０重量％、好ましくは３０〜４０重量％である。また、この汚泥スラリー高濃縮液は、遠心処理して得られたにもかかわらず、特定の条件で遠心されたものであることから、塊状固形物を含まないものである。一方、分離水は、前記のように比較的低遠心重力条件下の遠心処理で得られたものであることから、固形分を含み、その固形分濃度は、２０重量％以下、通常、３〜１０重量％である。
【００１５】
この分離水は、燃焼炉に導き、炉壁を介して炉内に噴出させる。これによって分離水中の有機性汚泥は容易に熱分解される。この場合、分離水を炉壁面に沿って噴出させることにより、分離水を蒸発させるとともに炉壁を冷却することができる。分離水の噴霧位置は、１個所に限らず、複数の位置から炉内に噴出させることができる。また、この分離水は、５００Ｇより高い遠心重力、好ましくは５５０〜１０００Ｇの遠心重力条件下で第２遠心処理することにより、分離水と、汚泥スラリー液とに分離することができる。この場合の分離水は、固形分濃度の低いもので、その固形分濃度は、１０重量％以下、通常、１〜５重量％である。一方、汚泥スラリー液は、固形分濃度の高いもので、その固形分濃度は４０重量％以上、通常、３０〜４０重量％である。
前記第２遠心処理により得られた分離水は、燃焼炉に導き、炉壁から炉内に噴出させることができる。一方、汚泥スラリー液は、固形分濃度が高く、燃焼性にもすぐれていることから、前記第１遠心処理で得られた汚泥スラリー高濃縮液に添加し、前記した本発明の処理工程に送って処理する。
【００１６】
前記本発明の処理工程で得られた粗大汚泥粒子を含まない汚泥スラリー液は、燃焼工程に送られ、ここで燃焼炉のバーナの噴霧ノズルから、燃焼用含酸素ガスとともに、微粒子状で炉内に噴出されて燃焼される。燃焼用含酸素ガスとしては、空気、酸素富化空気又は酸素ガスが使用される。バーナノズルから噴出させる濃縮液の噴出粒子径は、３００μｍ以下、好ましくは３０〜１５０μｍである。バーナ型式は特に制約されないが、外部あるいは内部混合式２流体噴霧式バーナや低圧空気噴霧式バーナ等の使用が好ましい。
【００１７】
燃焼工程で得られた高温燃焼排ガスは、高温蒸気発生工程において、これを廃熱ボイラーに供給して高温蒸気を発生させる。この場合の廃熱ボイラーとしては、従来公知の各種のものを用いることができる。この廃熱ボイラーにより発生させる蒸気の温度は、前記有機性汚泥を１５０〜２７５℃の範囲に加熱するのに必要な温度であり、通常、１９０〜３１５℃、好ましくは２９０〜３１５℃である。
【００１８】
前記のようにして得られた高温蒸気は、これを流量調節バルブを介して前記液状化工程に送って有機性汚泥の加熱用熱源として用いる。この場合の流量調節バルブは、液状化工程で用いる反応装置に付設された反応温度検知器と電気的に接続している温度制御器によりコントロールされる。
【００１９】
前記流量調節バルブにより、液状化工程に供給される高温蒸気量は、これを前記液状化工程の反応温度との関連で調節して、液状化工程の反応温度を常に１５０〜２７５℃の範囲に調節する。このようにして、液状化反応工程の反応温度を常に特定範囲内に保持することにより、液状化工程における有機性汚泥の炭素質化が回避され、汚泥液状化物中の固形分の高粘稠化現象の発生が防止される。その結果、高粘稠化固形分による配管やフラッシュタンクの出口の閉塞トラブルの発生や濃縮液輸送パイプの閉塞トラブルの発生が防止され、さらに、濃縮液を燃焼炉内に噴霧するための噴霧ノズルの閉塞トラブルの発生も防止される。
【００２０】
次に、本発明による有機性汚泥スラリー液の処理工程を含む有機性汚泥の処理方法について、そのフローシートを図２に示す。
図２において、１１は液状化工程、１２はフラッシュ工程、１３は燃焼工程、１４は高温蒸気発生工程、１５は固気分離工程、１６は高温蒸気流量調節バルブ、１７は濃縮液液面調節バルブ、１８は遠心工程、１９は濾過工程、２０は分散・溶解工程を各示す。
図２のフローシートに従って有機性汚泥の処理を行うには、原料有機性汚泥をライン２１を通して液状化工程１１に導入し、ここでライン２７及び流量調節バルブ１６を通って供給される高温蒸気により、１５０〜２７５℃の温度に間接的に加熱し、液状化させる。この液状化工程における圧力は、水の沸とうを防止するために、その反応温度における飽和水蒸気圧以上の圧力である。
【００２１】
液状化工程１１で得られた加圧状態にある高温の汚泥スラリー液は、これをライン２２を通ってフラッシュ工程１２に導入し、その汚泥スラリー液中に含まれる水分を蒸発させ、生成した水蒸気はライン２４を通って排出させる。汚泥スラリー液は、この水分の蒸発により濃縮され、濃縮液となる。このフラッシュ工程は、フラッシュタンクを用いて実施され、そのタンク内には濃縮液が滞留し、その滞留液の液面は、タンク内に配設された液面検知器と液面制御器ＳＩを介して電気的に接続する液面調節バルブ１７によってコントロールされる。
フラッシュ工程１２で得られた濃縮液は、これをライン２３を通って遠心工程１８に導入し、ここで遠心処理して、汚泥スラリー高濃縮液と分離水とに分離する。汚泥スラリー高濃縮液は、ライン３１を通って濾過工程１９に導入し、ここでスクリーン濾過する。このスクリーン濾過で得られた濾過ケーキはライン３４を通って分散・溶解工程２０に導入し、ここでライン３５を通って供給される水性媒体中に投入され、微粒子化及び／又は溶解される。得られた汚泥含有水性媒体はライン３６を通って、ライン３１を通る汚泥スラリー液に添加される。また、この汚泥含有水性媒体は、場合によっては、ライン３３を通る汚泥スラリー液に添加してもよい。
【００２２】
濾過工程１９からの汚泥スラリー液は、ライン３３を通って燃焼工程１３に導入し、ここでライン２５を通って供給される燃焼用空気により、図示しないバーナによって噴霧燃焼させる。この燃焼処理により９００℃以上の高温燃焼排ガスが生成する。この燃焼排ガスは微量の燃焼灰を含むが、このものは、これをライン２６を通して高温蒸気発生工程１４に導入し、ここで、熱媒を加熱し、蒸発させて高温蒸気を発生させる。
遠心工程１８で得られた分離水は、ライン３２を通って燃焼工程１３に送られ、ここで、炉壁を介して炉内に噴出される。
【００２３】
高温蒸気発生工程１４で発生した高温蒸気は、これをライン２７及び流量調節バルブ１６を通して液状化工程１１に供給する。液状化工程１１の反応温度は、反応器内に配設された温度検知器と温度制御器ＴＩを介して電気的に接続する流量調節バルブ１６によってコントロールされる。即ち、流量調節バルブ１６は、液状化工程１１の反応温度との関連で作動し、その反応温度を所定値に保持するように、反応温度が上昇すると、そのバルブの開度を縮小させて液状化工程へ供給される高温蒸気の流量を減少させ、一方、反応温度が低下すると、そのバルブの開度を拡大させて液状化工程へ供給される高温蒸気の流量を増加させる。
【００２４】
高温蒸気発生工程１４において、蒸気発生用熱源として使用された後の燃焼排ガスは、これをライン２８を通して固気分離工程１５に導入する。この固気分離工程１５は、燃焼排ガス中に含まれる微量の燃焼灰を除去する工程であり、このためには、湿式集塵機や乾式電気集塵機等の慣用の固気分離装置が用いられる。燃焼灰の除去された後の燃焼排ガスはライン２９を通して放出され、一方、燃焼灰はライン３０を通して排出される。
【００２５】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２６】
実施例１
有機性汚泥として下水汚泥を選択し、標準活性汚泥法の処理場から排出された混合生汚泥の脱水ケーキを試験に用いた。この汚泥は高分子凝集剤を添加した後、ベルトプレスにて脱水したものである。その代表的な性状は、含水率７９重量％、有機物比７８重量％及び低位発熱量３９４０ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００２７】
上記脱水汚泥を連続汚泥液状化設備（処理能力：２００ｋｇ／ｈｒ）を用いて液状化した。この設備は、圧入装置、反応器（掻面式熱交換器）、減圧バルブ及び蒸気ジャケットより構成されており、反応器への熱量は、反応器外周面に付設されている蒸気ジャケットへ高温蒸気を導入することにより供給した。
脱水汚泥を圧入装置で反応器に導入し、閉塞防止や伝熱促進のためにスクレーピングを実施しながら約２７０℃まで加熱した。反応温度における滞留時間は、約６０分とした。反応器出口で脱水汚泥は充分に液状となっている。
次に、この高温（２７０℃）の汚泥液状化物（汚泥スラリー液）を反応器に付設された減圧バルブを介して常圧のフラッシュタンク内にフラッシュさせた。このタンク内には、あらかじめ汚泥スラリー液の濃縮液（固形分濃度２９重量％）をその濃縮液排出口より３０ｃｍ上方の位置にまで貯留し、その上に汚泥スラリー液のフラッシュにより生成された濃縮液が流下するようにした。この濃縮液の液面位は、タンク内に配設した液面検知センサーに電気的に接続する制御系により濃縮液液面調節バルブを作動させ、そのバルブ開度を調節することにより、所定の高さの位置に保持した。
フラッシュタンク内での汚泥スラリー液からの水分の蒸発によって生成した濃縮液を前記のようにしてタンクから排出させることにより、タンクからの濃縮液の排出を円滑に行うことができた。この濃縮液の固形分濃度は２９重量％であった。また、その温度は１００℃であった。
【００２８】
この濃縮液を４０℃に冷却し、遠心分離装置（デカンタ型遠心分離装置）に送り、ここで、１５０Ｇの遠心重力で遠心処理した。得られた高濃縮液は、固形分濃度約３５重量％のもので、これを分散・溶解工程へ送った。
一方、前記遠心工程（第１遠心工程）で得られた分離水は、固形分濃度１１％を示し、これを第２遠心工程に送り、ここで５５０Ｇの遠心重力条件で遠心処理した。この第２遠心処理により、固形分濃度が３５重量％の濃縮液と、固形分濃度が５重量％の分離水を得た。この第２遠心工程で得た濃縮液は、これを前記第１遠心工程からの高濃縮液に添加し、分散・溶解工程へ送った。また、分離水は燃焼工程へ送り、炉壁を介して炉内に噴出させた。
【００２９】
溶解分散工程に送られた汚泥スラリー液は、ここで、目開き１ｍｍのスクリーンを用いて濾過し、粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキと、微粒子状汚泥粒子を含む汚泥スラリー液を得た。粗大汚泥粒子からなる濾過ケーキは、これを水酸化ナトリウムを濃度３重量％で含むアルカリ水に投入し、撹拌処理した。このアルカリ水中の撹拌処理により、粗大汚泥粒子は微粒子化され、その一部は水中に溶解した。このようにして、微粒子状の汚泥粒子を含む固形分濃度３０重量％の汚泥含有水性媒体を得た。このものは、濾過工程に供給する汚泥スラリー液に加えて濾過処理に付した。
【００３０】
前記濾過工程で得られた汚泥スラリー液は、燃焼工程に送り、ここでスネークポンプを用いて流量１５０ｋｇ／ｈで中間混合型の高圧２流体噴霧バーナへ送り、燃焼炉内に噴霧するとともに、これを燃焼させた。この時、燃焼用含酸素ガスとしては３０ｖｏｌ％の酸素を含有する酸素富化空気を使用した。この条件下において液状化物は火炎を形成して燃焼し、その燃焼を継続した。火炎燃焼を１時間以上継続したが、この時の燃焼火炎温度は１，２００℃以上を示した。
【００３１】
前記燃焼炉で得られた高温（温度９００℃）の燃焼排ガスは、これを廃熱ボイラーに導入して熱媒油を加熱して温度３１０℃及び圧力２．５気圧の高温蒸気を発生させた。この高温蒸気は、流量調節バルブを介して前記汚泥液状化装置のジャケット内に導入して、汚泥加熱用熱源として用いた。流量調節バルブは、汚泥液状化装置内に付設した温度検知器と電気的に接続し、そのバルブを流通する高温蒸気の流量を調節して、装置内温度を約２７０℃の温度に保持した。
【００３２】
廃熱ボイラーを通過した燃焼排ガスは、これを温度４００℃に冷却して乾式電気集塵機に導入し、ここで排ガス中に含まれる燃焼灰を除去した後、ミスト分離器を通して大気へ放出した。
【００３３】
実施例２
実施例１の分散・溶解工程において、水酸化ナトリウムの代りにノニオン系界面活性剤を水１リットル当り３０ｇの割合で加えた以外は同様にして実験を行った。この場合にも、粗大汚泥粒子は効果的に微粒子化された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により処理した有機性汚泥スラリー液中に含まれる汚泥は微粒子状のものである。従って、この汚泥スラリー液は、噴霧特性にすぐれ、噴霧ノズルを閉塞することなしに、円滑に噴霧燃焼させことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機性汚泥スラリー液からその濃縮液を得るためのフラッシュ工程の説明図を示す。
【図２】有機性汚泥を処理する場合のフローシートの一例を示す。
【符号の説明】
１  フラッシュタンク
２  制御器
３  液面検知器
４  濃縮液液面調節バルブ
１１  汚泥液状化工程
１２  汚泥スラリー液のフラッシュ工程
１３  濃縮液の噴霧燃焼工程
１４  高温蒸気発生工程
１５  固気分離工程
１６  蒸気流量調節バルブ
１７  濃縮液液面調節バルブ
１８  遠心工程
１９  濾過工程
２０  分散・溶解工程
【図１】
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【図２】
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