(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを活性炭分解又は熱分解により除去し、安全な排ガスとして排出し、これらの工程を一台の車両で行うことを特徴とする電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法。
【請求項２】
下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを前記発電機の排熱によって熱分解し、安全な排ガスとして排出し、これらの工程を一台の車両で行うことを特徴とする電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法。
【請求項３】
下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスを酸化処理を目的とする設備で使用することにより、電子線の照射により副生されたオゾンの酸化能力を利用し、これらの工程を一台の車両で行うことを特徴とする電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法。
【請求項４】
水飛沫を含む臭気ガスに対応可能である請求項１、２又は３記載の電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法。
【請求項５】
下水汚泥の乾燥設備、及び乾燥設備駆動用の発電機が車両に搭載された移動式乾燥装置と、
前記乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを導入して電子線照射により脱臭処理する電子線照射脱臭装置、及び脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを分解・除去するための活性炭分解装置が前記車両に搭載された移動式脱臭装置とからなり、電子線照射脱臭装置の電源が乾燥設備駆動用の発電機から供給されるようにしたことを特徴とする電子線照射による臭気ガスの脱臭装置を備えた下水汚泥の処理装置。
【請求項６】
下水汚泥の乾燥設備と、乾燥設備駆動用の発電機とが車両に搭載され、同じ１台の車両の余ったスペースに、前記乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを導入して電子線照射により脱臭処理する電子線照射脱臭装置が搭載され、電子線照射脱臭装置の電源が乾燥設備駆動用の発電機から供給されるようにし、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンが前記発電機の排熱によって熱分解され安全な排ガスとして排出されるようにしたことを特徴とする電子線照射による臭気ガスの脱臭装置を備えた下水汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置がコンパクトで、しかも、水蒸気濃度の高い臭気ガスも処理できる電子線照射による脱臭技術を、下水汚泥等の乾燥排ガスの脱臭に適用するものであり、限られたスペースで強力な脱臭能力を発揮することができる方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の循環型社会の構築、ダイオキシンに代表される燃焼時の有害物質の生成に対する嫌悪感などから、下水汚泥等の湿潤有機性廃棄物の有機分を有効利用しようと乾燥による減量化が多く行われるようになった。焼却処理では廃棄物由来の臭気は燃焼脱臭されるので問題無かったが、乾燥処理においては乾燥排ガスの臭気を無くすことが最大の懸案事項である。また、近年は地方にまで下水道が普及し、町、村単位に小規模の下水処理場が点在するようになり、移動式の汚泥乾燥設備を自治体が共有する例も多い。
【０００３】
悪臭など有害物質の除去方法としては従来から多種の方法があり、それぞれ長所と短所を持っている。例えば、脱臭方式としては、燃焼、活性炭吸着、薬液洗浄、生物脱臭、土壌脱臭、紫外線光触媒、プラズマ脱臭等があり、使用条件によって最適な設備が選定されている。設備のコンパクト性に関しては、プラズマ脱臭、紫外線光触媒以外は装置が大きいという欠点がある。また、水蒸気を多く含むガスに対しては、活性炭吸着法ではミストや結露水により吸着はおろか装置内の通ガスさえ不可能となってしまう。紫外線光触媒やプラズマ法では水蒸気、ミストにより脱臭能力が阻害される欠点を持っている。
【０００４】
また、例えば、特開平８−４７６１８号公報には、アンモニアを添加した窒素酸化物を含む排ガスに電子線を照射して処理する方法が記載されている。
特開平８−１０８０３７号公報には、排ガスにアンモニア添加と電子線照射を行うことにより、排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を除去する装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した移動式の汚泥乾燥設備のような装置から排出される乾燥排ガスを脱臭処理するためには、汚泥由来の臭気に適用できることは勿論、装置がコンパクトで、水蒸気、ミストに影響を受けずに処理できる脱臭方法が必要とされる。これらの使用条件を満足する脱臭方式が電子線照射による方法であり、電子線脱臭方法は電子線の強力な酸化能力により、汚泥の乾燥排ガスに含まれる殆ど全ての臭気成分を分解することが可能である。しかも、特徴的なことは装置の小型化が図れることと、水蒸気濃度の高い乾燥排ガスをそのまま処理できることであり、限られたスペースで強力な脱臭能力を発揮することができる。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、下水汚泥等の乾燥設備から排出される臭気ガスを電子線照射により脱臭処理する方法、及び、下水汚泥等の乾燥設備に電子線照射による強力、かつコンパクトな脱臭装置を付加した構成の装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、移動式の下水汚泥等の乾燥設備から排出される臭気ガスの脱臭装置を、乾燥設備とともに１台の車両に車載化することが可能となる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法は、下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを活性炭分解又は熱分解により除去し、安全な排ガスとして排出し、これらの工程を一台の車両で行うように構成されている。
【０００８】
また、本発明の方法は、下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを前記発電機の排熱によって熱分解し、安全な排ガスとして排出し、これらの工程を一台の車両で行うことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の方法は、下水汚泥の乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを、電源として乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力を用いた電子線脱臭装置に導入して電子線照射により脱臭処理し、脱臭処理後の排ガスを酸化処理を目的とする設備で使用することにより、電子線の照射により副生されたオゾンの酸化能力を利用し、これらの工程を一台の車両で行うことを特徴としている。
【００１０】
これらの方法においては、電子線の照射強度を変えることにより、広範な臭気物質濃度に対応でき、かつ、水飛沫を含む臭気ガスに対応できる。
【００１１】
本発明の電子線照射による臭気ガスの脱臭装置を備えた下水汚泥の処理装置は、汚泥の乾燥設備、及び乾燥設備駆動用の発電機が車両に搭載された移動式乾燥装置と、前記乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを導入して電子線照射により脱臭処理する電子線照射脱臭装置、及び脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンを分解・除去するための活性炭分解装置が前記車両に搭載された移動式脱臭装置とからなり、電子線照射脱臭装置の電源が乾燥設備駆動用の発電機から供給されるようにしたことを特徴としている。上記のように、電子線照射脱臭装置の電源は、乾燥設備駆動用の発電機から供給すればよい。また、移動式乾燥装置及び移動式脱臭装置のいずれかを車両に搭載せずに定置式の装置としてもよい。
【００１２】
また、本発明の装置は、下水汚泥の乾燥設備と、乾燥設備駆動用の発電機とが車両に搭載され、同じ１台の車両の余ったスペースに、前記乾燥設備から排出される水蒸気濃度の高い臭気ガスを導入して電子線照射により脱臭処理する電子線照射脱臭装置が搭載され、電子線照射脱臭装置の電源が乾燥設備駆動用の発電機から供給されるようにし、脱臭処理後の排ガスに含まれる電子線照射により副生したオゾンが前記発電機の排熱によって熱分解され安全な排ガスとして排出されるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１〜図３は、本発明の実施の第１形態による電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、下水汚泥の乾燥設備を搭載した汚泥乾燥車から排出される乾燥排ガスを、電子線脱臭装置を搭載した脱臭車で処理するものである。汚泥乾燥車１０からの乾燥排ガス（汚泥処理排ガス）はフレキシブルダクト１２を介して脱臭装置搭載車１４に導入される。乾燥排ガスはスクラバ１６で湿式洗浄が行われた後、電子線照射装置１８に導入され脱臭処理が行われる。２０はサンプル取出口、２２は温度計である。
【００１４】
電子線照射装置１８は電子線加速器２４と反応容器２６とからなり、高圧電源発生装置２８で発生させた熱電子を電子線加速器２４で一方向に加速させて、反応容器２６に導入した乾燥排ガスに衝突させエネルギーを与えることで、発生するラジカルの酸化作用と副生するオゾンの酸化作用、さらに電子が直接に衝突することにより、乾燥排ガス中の臭気成分が分解・除去される。３０は制御盤であり、電子線の照射強度（出力）などを変えることが可能である。３２は冷却水循環装置である。また、電子線照射用の電源、すなわち、高圧電源発生装置２８に必要な電力は、汚泥乾燥車１０に搭載された乾燥機駆動用のガスタービン発電機から供給される。このように、電子線照射用の電源は、乾燥車ガスタービン発電機の余剰電力で確保できる。
【００１５】
脱臭処理後の排ガスは、脱臭装置搭載車１４に搭載された活性炭分解塔３４に導入され、電子線の照射により副生したオゾンが分解・除去される。オゾンが除去された排ガスが大気放出される。３６は温度計、３８はサンプル取出口である。なお、脱臭処理後の排ガスを、活性炭分解する代わりに、フレキシブルダクトを介して汚泥乾燥車１０のガスタービン発電機の排気系統に導入し、オゾンを熱分解することも可能である。また、脱臭処理後の排ガスを殺菌など酸化処理を目的とする設備に導入して、オゾンの酸化作用を有効利用することも可能である。本実施の形態においては、乾燥、脱臭いずれかの設備を定置式にすることも可能である。
【００１６】
実際に脱臭効果を確認するため、汚泥乾燥車１０の煙突出口から排出される乾燥排ガスの脱臭試験を行い、主要な臭気成分が分解されることを確認した。試験に供したのは、乾燥車通常運転時（処理量４００kg／h、乾燥車出口温度４０℃）の乾燥車出口排ガスであり、サンプル取出口２０より一定流量をサンプリングした。また、電子線脱臭後の排ガスはサンプル取出口３８よりサンプリングした。表１に脱臭試験の結果を示す。表中の照射線量は電子線照射により排ガスに与えられるエネルギーを表しており、照射線量を増やすと臭気成分の分解は促進され、照射量を多くすると汚泥臭は感じられなくなった。仮に臭気の変動が起きた際は、上述したように、電子線の出力を変えることで対応可能である。実機の排ガス量２０００m3／hでは、発電機の余裕範囲で電力をまかなえると計算される。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図４〜図６は、本発明の実施の第２形態による電子線照射による臭気ガスの脱臭装置を備えた下水汚泥の処理装置を示している。本実施の形態は、下水汚泥の乾燥設備を搭載した汚泥乾燥車の余分なスペースを利用して、電子線脱臭に必要な機器を配置したものであり、乾燥車に電子線脱臭装置を直接搭載したタイプである。脱水汚泥（下水汚泥の脱水ケーキ）は混合機４０に供給され、後述のサイクロン４２で分離された乾燥汚泥（下水汚泥の循環乾燥粉体）が混合機４０内をスクリューフィーダ等の搬送手段により斜め上方に搬送されて、脱水汚泥と混合される。このとき、乾燥汚泥の一部は、混合機４０内を搬送される途中で乾燥汚泥ホッパ４４に貯留され、乾燥物として乾粉フィーダ４６より搬出される。
【００１９】
乾燥汚泥と混合された脱水汚泥は、混合機４０内で混合されながら斜め上方に搬送され、汚泥搬送管４８を介して解砕機（例えば、ケージミル）５０に導入される。解砕機５０にはガスタービン発電機５２から排出される燃焼排ガスの一部が導入され、これが乾燥用の熱源として用いられる。なお、ガスタービン排ガスに後述する汚泥乾燥排ガスの一部を混合して乾燥温度等を調整することが可能である。ガスタービン発電機５２で得られた電力は、車載設備の構成要素（解砕機、混合機、排ガスファン、電子線脱臭装置など）に供給されるようになっている。解砕機５０で機械的に細かく粉砕（解砕）され、ガスタービン排ガスにより乾燥された乾燥汚泥粉体は、気流乾燥管５４を気流搬送され、さらに熱風乾燥される。気流乾燥管５４からの乾燥汚泥粉体はサイクロン（例えば、接線流入式サイクロン）４２に導入される。サイクロン４２で固気分離された固体側の乾燥汚泥粉体は、サイクロン４２下部から抜き出され、前述の混合機４０に循環される。
【００２０】
一方、サイクロン４２で固気分離された気体側の乾燥排ガスは、サイクロン４２上部から抜き出され、排ガス導管５６を通って排ガスファン（例えば、ターボファン）５８に導入される。乾燥排ガスはスクラバ６０で湿式洗浄が行われた後、電子線照射装置６２に導入され脱臭処理が行われる。電子線照射装置６２は電子線加速器６４と反応容器６６とからなり、高圧電源発生装置６８で発生させた熱電子を電子線加速器６４で一方向に加速させて、反応容器６６に導入した乾燥排ガスに衝突させエネルギーを与えることで、発生するラジカルの酸化作用と副生するオゾンの酸化作用、さらに電子が直接に衝突することにより、乾燥排ガス中の臭気成分が分解・除去される。７０は制御盤であり、電子線の照射強度（出力）などを変えることが可能である。７２は冷却水循環装置である。上述したように、電子線照射用の電源、すなわち、高圧電源発生装置６８に必要な電力はガスタービン発電機５２から供給される。
【００２１】
脱臭処理後の排ガスは、ガスタービン発電機５２の排気系統に導入されて加熱され、電子線の照射により副生したオゾンが熱分解される。オゾンが除去された排ガスは、ガスタービン排ガスとともに煙突７４から大気放出される。なお、脱臭処理後の排ガスを活性炭分解塔に導入してオゾンを活性炭分解する構成とすることも可能である。また、脱臭処理後の排ガスを殺菌など酸化処理を目的とする設備に導入して、オゾンの酸化作用を有効利用することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  下水汚泥等の乾燥設備から排出される臭気ガスに電子線を照射することにより、電子線の強力な酸化作用ですべての臭気成分を分解することが可能である。また、電子線照射時に副生するオゾンにより２次的な脱臭効果が発揮される。
（２）  電子線照射による脱臭装置はコンパクトであるので、トラック等の車両に搭載可能であり、移動式脱臭装置が提供できる。この場合、電子線照射装置に必要な電力は、乾燥設備駆動用の発電機の余剰電力で賄えるので、電子線照射装置のための電源は不要である。
（３）  電子線照射による脱臭装置はコンパクトであるので、下水汚泥の乾燥設備、乾燥設備駆動用の発電機、及び電子線照射脱臭設備を１台のトラック又はトレーラー等に車載することが可能である。この場合、電子線照射時に副生するオゾンは、発電機排熱を利用して熱分解することができる。
（４）  電子線の照射強度を変えることにより、広範な臭気物質濃度に対応できる。また、水飛沫を含む臭気ガスに対応できる。
（５）  電子線照射による脱臭装置は、維持管理が容易、かつ安価であり、設備費、運転費を低く抑えることができる。また、電子線照射による方法は、特別な前処理や特殊な薬品が必要でなく、臭気ガスを装置に導入するだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による電子線照射による下水汚泥由来の臭気ガスの脱臭方法を実施する装置のフローシートである。
【図２】本発明の実施の第１形態による装置を示す系統的概略構成平面図である。
【図３】本発明の実施の第１形態による装置の要部を示す概略構成正面図である。
【図４】本発明の実施の第２形態による電子線照射による臭気ガスの脱臭装置を備えた上下水汚泥の処理装置のフローシートである。
【図５】本発明の実施の第２形態による装置を示す系統的概略構成正面図である。
【図６】本発明の実施の第２形態による装置の要部を示す概略構成平面図である。
【符号の説明】
１０  汚泥乾燥車
１２  フレキシブルダクト
１４  脱臭装置搭載車
１６、６０  スクラバ
１８、６２  電子線照射装置
２０、３８  サンプル取出口
２２、３６  温度計
２４、６４  電子線加速器
２６、６６  反応容器
２８、６８  高圧電源発生装置
３０、７０  制御盤
３２、７２  冷却水循環装置
３４  活性炭分解塔
４０  混合機
４２  サイクロン
４４  乾燥汚泥ホッパ
４６  乾粉フィーダ
４８  汚泥搬送管
５０  解砕機
５２  ガスタービン発電機
５４  気流乾燥管
５６  排ガス導管
５８  排ガスファン
７４  煙突
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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