(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場で発生する含水率７０〜９０重量％の脱水汚泥を、熱風若しくはスチームによる熱媒利用乾燥で予め水分量を２０〜５０重量％以下の汚泥にして生石灰類と混合し、水分量１５％以下のセメント製造用原料としてなることを特徴とする下水汚泥のセメント原料化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、下水汚泥のセメント原料化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、下水道網の整備拡大に伴い汚泥の発生量は増加の一途をたどっている。下水汚泥の処理方法としては、従来、重油のような助燃用燃料を加えて焼却し、焼却灰を埋立て処分するのが一般的であったが、最終処分先の埋立て地の確保が困難になりつつあり、下水処理産物の有効利用法の開発が望まれている。
【０００３】
このような中にあって、汚泥を生石灰等と混合し、生石灰の消和熱を利用して脱水した上でセメント原料または製鉄用焼結原料として利用する技術（特開平３−９８７００号、特開平３−２０７４９７号）が注目される。セメント製造工程または製鉄工程では１０００℃以上の炉を用いて原料を焼結しており、汚泥・石灰混合物をこれらの炉に投入すると、混合物中の有機物は燃料の一部として、また無機物は原料の一部として有効利用され、しかも既存のセメント製造設備や製鋼設備をそのまま利用できる利点があり、汚泥の大量処理が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記処理方法において、一般に汚泥は処理場で機械的な濃縮、脱水等の工程を経て汚泥ケーキとされるが、このように機械的に脱水された汚泥ケーキは、その性質上、含水率７０〜９０重量％程度までしか水分を低下することができない。従って、高含水率の汚泥ケーキに生石灰を添加し、その消和熱により汚泥を乾燥するためには、大量の生石灰を添加せざるを得ず、処理汚泥量に対し、生成処理物の重量が大幅に増大し、前述したセメント製造設備や製鋼設備をそのまま利用できるものの、汚泥の処理効率、使用効率が悪いほか、添加する生石灰自体のコストのみならず、生成した処理物の輸送コストも上昇し、全体の処理コストが高くなり、前記技術の普及を妨げる原因となっている。
【０００５】
この発明は、前記欠点を解消し、生石灰の使用量を大幅に減少させると共に、生成処理物の重量を減少させることにより、ランニングコストを大幅に低減し、汚泥を効果的、安定的に有効利用できる下水汚泥のセメント原料化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明の下水汚泥のセメント原料化方法によれば、下水処理場で発生する含水率７０〜９０重量％の脱水汚泥を、熱風若しくはスチームによる熱媒利用乾燥で予め水分量を２０〜５０重量％以下の汚泥にして生石灰類と混合し、水分量１５％以下のセメント製造用原料としてなることを特徴とする。以下、この発明を詳細に説明する。
【０００７】
この発明で処理する汚泥は、下水処理場で発生する汚泥であり、この汚泥は一般に処理場で含水率７０〜９０％程度まで脱水処理されており、本発明はこの下水汚泥を使用する。
【０００８】
前記下水汚泥を水分６０重量％以下、好ましくは、２０〜５０重量％の範囲まで乾燥する。乾燥は焼却炉の排ガスや消化ガス、燃焼排ガスを利用した熱風乾燥やスチーム等の熱媒を利用した乾燥が好適に用いられ、温度２００℃程度以下の熱媒使用すると共に、乾燥機内滞留時間を１時間程度以下とすることが望ましい。乾燥形式としては、間接スチーム加熱攪拌型、若しくは、直接熱風回転型のいずれもが適用できる。乾燥汚泥の水分量が６０重量％を超えると、後述する生石灰類の消和熱による汚泥の乾燥に大量の生石灰類を必要とし、また、水分量が２０重量％を下回るまで乾燥するには、乾燥機内での滞留時間を長くするか、さらに高温で乾燥する必要があり、生石灰類の使用量低減以上に不経済となり好ましくない。
【０００９】
次に前記乾燥した下水汚泥に生石灰類を添加混合する。生石灰類とは、ＣａＯを主成分とし、下水汚泥の水分を取り込んで消石灰類になるものを言い、具体的には、生石灰、仮焼ドロマイト、高炉スラグなどが含まれる。生石灰類の粒度は粒径７０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ程度以下であれば良い。生石灰類を前記乾燥汚泥中の水分量に対し、１００〜２００重量％混合することにより、ＣａＯと汚泥水分との水和反応及びその水和時に発生する熱により乾燥して水分量が１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下の処理物を得、好適なセメント製造用原料とすることができる。生石灰の添加量がこの範囲よりも少ないと汚泥の残留水分が多く、悪臭が残るほか、腐敗の可能性があり好ましくない。また、生石灰の添加量が多すぎると生成処理物の重量減少効果が薄れる点を含めてコスト高になるので好ましくない。
【００１０】
また、前記下水汚泥に生石灰類を添加混合するにあたり、予め乾燥された下水汚泥は、表面が乾燥して固く、内部に水分が残留しているので、単に生石灰と混合するだけでは、残留水分と生石灰の消和反応が十分でない。従って、好適には乾燥汚泥と生石灰の混合と共に粉砕を行い、生石灰と残留水分の接触を十分に行わしめ、粉粒体化させる。粉砕は、ボールミル、竪型ミル、媒体攪拌ミル等各種の粉砕機を使用することができる。
【００１１】
【作用】
予め乾燥して水分量を低減した汚泥中の水分と生石灰との水和反応及びその水和時に発生する熱により汚泥を処理することで、生石灰の添加率を大幅に下げ、これにより生成される処理汚泥の水分量も大幅に低減し、流動性の良い取り扱いに優れた粉粒体とすると共に、併せてランニングコストを大幅に低減することができる。
【００１２】
【実施例】
図１において、汚泥１は、下水処理場等で含水率７０〜９０％程度まで脱水処理された脱水ケーキであり、この汚泥１を乾燥手段２に投入し、水分量が６０重量％以下、好ましくは２０〜５０重量％の乾燥汚泥６を得る。乾燥手段２は、一例として、間接スチーム加熱攪拌型が用いられ、熱媒、例えば、スチーム３で間接的に汚泥１を加熱する。４は、熱媒３と汚泥１が熱交換されて凝縮したドレーンの排出を示し、また、５は、汚泥１が加熱されることにより発生する主として水蒸気からなる排ガスを示し、図示しない排ガス処理装置等により処理されて大気放出される。尚、乾燥手段２は、間接スチーム加熱攪拌型のほか、直接熱風回転型等各種のものが使用できる。
【００１３】
乾燥汚泥６は、ヘンシェルミキサー等の混合手段７で汚泥の水分量に対し、１００〜２００重量％の生石灰８と混合することにより、生石灰８は、乾燥汚泥６に残留している水分と消和反応を起こす。このときの発熱により更に乾燥された混合汚泥９とすることができるが、混合汚泥９は、乾燥手段２や生石灰８との反応により水分は低下しているものの、乾燥手段２での乾燥により乾燥汚泥６の表面が固くなっていることもあり、まだ内部には水分が残留している。
【００１４】
従って、好適には混合汚泥７を粉砕手段１０で粉砕すると共に、更に好適には分級手段１２で分級処理する。すなわち、混合汚泥９は、粉砕手段１０で粉砕されて内部の水分と生石灰８が十分に消和反応を起こし更に乾燥した粉砕汚泥１１とされる。粉砕汚泥１１は分級手段１２で粗粉と細粉に分級され、粗粉は戻り粉１３として粉砕手段１０で再度粉砕されると共に、細粉は処理汚泥１４として回収される。
【００１５】
このように処理された処理汚泥１４は、生石灰の添加率を大幅に下げ、充分に乾燥した流動性の良い取り扱いに優れた粉粒体であり、図示しないセメント原料の一部として有効利用される。
【００１６】
次に、高含水率の汚泥ケーキを乾燥することなく生石灰を添加して処理する従来例（比較例１）と、この発明に従った、汚泥ケーキを乾燥をして生石灰を添加混合した（実施例１）もの、及び、汚泥ケーキを乾燥をして生石灰を添加混合すると共に粉砕処理した（実施例２）ものの汚泥処理の一例を表１に示す。表１から明らかなように、この発明にあっては、添加生石灰量を大幅に低減できると共に、生成処理汚泥混合物の重量低減効果が著しく、効果的に汚泥処理できることが分かる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、以下に示す通り極めて優れた効果を有する。
（１）下水汚泥を生石灰と混合する前に熱媒で乾燥することにより、生石灰で乾燥すべき水分が大幅に低下して生石灰の使用量を大幅に低減することができ、処理コストも大幅に低減する。
（２）生石灰の混合量が低減できるために混合機の容積を小さくでき、攪拌所要動力も少なくて済む。
（３）生成した処理汚泥中の消石灰分が少なく、有機成分の含有割合が高くなるので発熱量が増加し、燃料としての価値が増加する。
（４）使用生石灰量が少なく、生成処理汚泥の量も少ないため、これらの輸送に要するコストや貯蔵コストを低減することができる。
（５）セメント製造工程では１０００℃以上の炉を用いて原料を焼成しており、汚泥・石灰混合物をセメント焼成炉に投入すると、混合物中の有機物は燃料の一部として、また無機物は原料の一部として有効利用され、しかも既存のセメント製造設備をそのまま利用できる利点があり、下水汚泥の大量処理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の汚泥処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  汚泥
２  乾燥手段
３  スチーム
４  ドレーン
５  排ガス
６  乾燥汚泥
７  混合手段
８  生石灰
９  混合汚泥
10  粉砕手段
11  粉砕汚泥
12  分級手段
13  戻り粉
14  処理汚泥
【図１】
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