(57)【要約】【課題】            廃棄物をセメントの原料や燃料の一部に利用するにあたり、廃棄物を乾燥する際に発生する排ガスに含まれる臭気性化合物を無害化する。【解決手段】        廃棄物を乾燥する際に発生する臭気性化合物を含む排ガスをクリンカと接触させる。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱源により乾燥する際に発生する排ガスを、クリンカに接触させることを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項２】
クリンカは、クリンカクーラーのクリンカ層である請求項１記載の排ガスの処理方法。
【請求項３】
前記熱源が、セメントキルン排ガスおよび/またはクリンカクーラー排ガスである請求項１または２記載の排ガスの処理方法。
【請求項４】
廃棄物を熱源により乾燥する乾燥手段と、前記乾燥手段により発生する排ガスをクリンカに接触させる供給手段とを備える排ガスの処理装置。
【請求項５】
廃棄物を熱源により乾燥する乾燥手段と、前記乾燥手段により発生する排ガスをクリンカクーラーのクリンカ層に接触させる供給手段とを備える排ガスの処理装置。
【請求項６】
廃棄物を熱源により乾燥する際に発生する排ガスをクリンカに接触させるとともに、乾燥後の廃棄物はセメント製造設備に供することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項７】
クリンカは、クリンカクーラーのクリンカ層である請求項６記載の廃棄物の処理方法。
【請求項８】
セメント製造設備が、キルン窯尻、仮焼成炉およびセメント原料の粉砕装置から選ばれる少なくとも一つ以上である請求項６または７記載の廃棄物の処理方法。
【請求項９】
廃棄物を熱源により乾燥する乾燥手段と、前記乾燥手段により発生する排ガスをクリンカに接触させる供給手段と、乾燥手段により乾燥された廃棄物をセメント製造設備に供する供給手段とを備える廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
廃棄物を熱源により乾燥する乾燥手段と、前記乾燥手段により発生する排ガスをクリンカクーラーのクリンカ層に接触させる供給手段と、乾燥手段により乾燥された廃棄物をセメント製造設備に供する供給手段とを備える廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を乾燥した際に発生する排ガス中に含まれる臭気性化合物を、セメント製造設備を利用して無害化する方法および廃棄物の利用を促進するための廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年セメント工場は、プラスチック廃材や汚泥等の廃棄物をセメント製造の燃料や原料として有効利用するための重要な拠点の1つに数えられている。廃棄物の中で、汚泥は含水率が比較的高いためセメント製造設備に供給する前に予め乾燥することが考えられる。この場合、汚泥を乾燥した後に発生する排ガスには臭気性化合物が含まれるため、そのまま大気に放出することは避けなければならず、何らかの処理を施す必要がある。
【０００３】
下記に示す特許文献１によれば、有機汚泥を密閉状態でセメントキルンへ投入する方法が提案されている。この場合、汚泥の前処理が不要といった長所がある反面、前述のとおり汚泥は多くの水分を保有しているため、多量の汚泥をセメントキルンへ投入すると、多量の水蒸気が発生しキルン内のガス容量が増大するため、キルン誘引ファンの余力がない場合は生産量を減少せざるを得ない。また、水の蒸発でキルン内の熱量が奪われることにより、キルンの熱量原単位の悪化を余儀なくされるという問題がある。また、特許文献２によれば、汚泥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消臭処理し、副生したオゾンを活性炭分解又は熱分解する方法が開示されている。しかし、大掛かりな装置が必要であり、複雑な運転制御が必要である。
【特許文献１】特開平１０−１９２８９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、セメント製造設備の操業に支障をきたすことなく、また新たに大掛かりな消臭設備を設置することなく、既存のセメント製造設備を利用して汚泥等の廃棄物を乾燥する際に発生する排ガス中の臭気性化合物を処理するための処理方法および廃棄物をセメント製造の原料や燃料の一部に有効利用するための廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、臭気性化合物をクリンカと接触させると、消臭されることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、廃棄物を熱源により乾燥する際に発生する排ガスをクリンカに接触させることを特徴とする排ガスの処理方法および処理設備である。また別の発明としては、廃棄物を熱源により乾燥する際に発生する排ガスをクリンカに接触させるとともに、乾燥後の廃棄物はセメント製造設備に供することを特徴とする廃棄物の処理方法および処理設備である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大掛かりな消臭設備を設置することなく、既存のセメント製造設備を利用して簡便に臭気性化合物を無害化することが可能で、悪臭問題による環境への悪影響が解消される。また、廃棄物は乾燥が行なわれ水分が減少しているので、セメント製造にも支障をきたすことはなく、廃棄物をセメント製造の原料や燃料の一部に有効利用が可能である。さらに、廃棄物の乾燥には、セメント工場の排熱を利用することにより、排熱を冷却するための冷却装置の負荷を低減し、セメント製造プロセス全体の効率的な熱利用を促進することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明を実施するセメント製造設備の概略図である。汚泥等の廃棄物１８は乾燥機１４に供給され乾燥される。乾燥機１４から排出される臭気性化合物を含む排ガス１５は、クリンカクーラー９のクリンカ層に導入される。クリンカクーラー９において臭気性化合物は無害化され、クリンカ排ガス１６としてクリンカクーラー集塵機１０を経由して大気に放出される。
【０００８】
乾燥機１４で乾燥された汚泥等の廃棄物２１は、セメント調合原料２２共に、原料ミル６で粉砕され、粉体原料２０として、予熱装置４に投入する。該粉体原料は、予熱装置で８００〜９００℃に加熱される。仮焼成炉３には微粉炭１７が吹き込まれ、微粉炭の燃焼熱で粉体原料中の付着水分の蒸発や結晶水の分解を行い、さらに石灰石などの分解を行いロータリーキルン１に粉体原料が供給される。
【０００９】
粉体原料は、ロータリーキルンで約１４５０℃までに加熱され、クリンカ鉱物の一部が生成する。その後、該クリンカクーラー９に導入され、空気で急冷されて全てのクリンカ鉱物が生成される。
【００１０】
ここで、クリンカクーラーをクリンカの流れる方向に沿ってロータリーキルン側をクリンカクーラー入口、反キルン側をクーラー出口と定義する。
該セメントクーラーに導入される冷却空気量は、１ｋｇのクリンカに対し、２ないし２．５Ｎｍ３であり、その結果クリンカは約１４５０℃から約８０℃まで冷却される。クリンカクーラー入口に近づくほど、高温なクリンカ層を保有している。
【００１１】
本発明に用いられる廃棄物は、臭気性化合物を有する廃棄物を指し、例えば下水汚泥、し尿汚泥等の汚泥や、製紙スラッジ、コーヒー粕や茶殻等の食品廃棄物などが挙げられる。汚泥中の水分含有率は一般に総重量の２０〜９９重量％であるが、これら全てが使用可能である。
【００１２】
臭気性化合物とは人に不快感を与える化合物の総称であり、例えば炭化水素、ケトン、アルデヒド、低級アルコール、アミン、硫黄化合物等の低沸点化合物が挙げられる。その中で、本願発明は硫黄化合物に対して特に効果を奏する。
【００１３】
乾燥用熱源としては、スチーム、熱媒、電気ヒータ等特に制限されないが、排熱を有効利用する観点から、工場の排熱を利用することが好ましく、図２に示す３００℃ないし４００℃で酸素濃度が２ないし５容量％であるセメントキルン排ガス１９や、図３に示す２００℃ないし４００℃で酸素濃度が約２１容量％であるクリンカクーラー排ガス１６が更に好ましく、クリンカクーラー排ガス１６が特に好ましい。乾燥用熱源としてセメントキルン排ガスとクリンカクーラー排ガスを併用しても良い。廃棄物と工場の排熱の接触は、直接的でも間接的でも良い。乾燥後の廃棄物の水分濃度は必ずしもゼロ付近にする必要はなく、セメント製造プロセスの操業に悪影響を与えない範囲において水分濃度は適宜選択可能である。
【００１４】
臭気性化合物を含む排ガスをクリンカクーラーのクリンカ層と接触させる際は、排ガスをクリンカクーラーのクリンカ層に直接導入しても良いが、冷却用空気に排ガスを予備混合してから導入しても良い。導入手段としては、ブロアーが挙げられる。その際、臭気性化合物を含む排ガスはクリンカクーラーのクリンカ層に複数箇所から導入するほうがクリンカと臭気性化合物の接触面積を確保する観点から有利である。また、排ガスの臭気性化合物濃度に応じて、排ガスの導入位置を変えても良い。すなわち、臭気性化合物濃度が高い排ガスはクリンカクーラー入口に近いクリンカ層に、また臭気性化合物濃度が低い排ガスはクリンカクーラー出口に近いクリンカ層に導入すればよい。
【００１５】
クリンカの温度は通常８０℃から１４５０℃でありこの範囲において本発明を実施することに特に制限はないが、好ましくは３５０℃から１４５０℃、より好ましくは４００℃から６５０℃である。クリンカは公知の性状のものが全て使用可能である。
【００１６】
廃棄物を予備乾燥した後の廃棄物は、セメント製造設備においてキルン窯尻、仮焼成炉および原料粉砕装置のうち少なくとも一箇所に供給すればよい。供給手段としては、ベルトコンベア輸送が挙げられる。廃棄物が大きければ、原料粉砕装置に供給するのが、該廃棄物を所望の粒度に解砕できるので有利である。石灰石等のセメント調合原料と、乾燥された廃棄物の混合比は、セメント製造装置の稼動に支障をきたさない程度であれば適宜変更可能だが、例えばセメント調合原料１００重量％に対して、廃棄物は２０重量％、好ましくは１５重量％である。
【実施例】
【００１７】
以下では、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の設計変更が可能である。
【００１８】
[実施例１]
図４に示す実験設備を使用して上記発明の消臭効果を確認した。内径３３ｍｍのアルミナ管１０７（Ａｌ２Ｏ３：９９．６％）に、セメントクリンカ１０６を１５０グラム（長さ；２５０ｍｍ）充填した。充填したセメントクリンカ１０６の粒径は、３.３５ないし６．７０ｍｍの範囲である。
セメントクリンカ１０６を充填したアルミナ管１０７は、電気炉１０８を貫通してセメントクリンカ１０６が３５０℃になるように加熱した。セパラブルフラスコ１０５に下水汚泥１０１を３.５ｇ入れ、マントルヒーターで容器内温度を１００℃まで加熱し、乾燥用混合ガス１０２（Ｏ２：２容積％、Ｎ２：９８容積％）をセパラブルフラスコ１０５に１リットル毎分送入して、アルミナ管１０７入口ガス１０３と出口ガス１０４を採取しガス分析し消臭効果を確認した。ガス分析計は、サーマルディスオプションガスクロマトグラフ質量分析計（ＴＣＴ-ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｅｓ製）を使用した。結果を表１に示す。その結果、クリンカ層出口ガス中に臭気化合物は検出されなかった。尚、本実施例において下水汚泥の代わりに製紙スラッジを用い他の操作は同様に行った場合も、表１と同様な結果を得た。
【００１９】
【表１】
2006212594.tif 000002
【００２０】
[実施例２]
実施例１を基に、セメント工場での実用化実験を実施した。図２において、３９０℃、酸素濃度が５容量％のキルン排ガス１９の一部を乾燥機１４の乾燥熱源として直接導入し、下水汚泥を乾燥し、乾燥機排ガス１５をクリンカクーラー９のクリンカ温度が３５０乃至６５０℃を保有する場所に導入した。乾燥機排ガス１５とクーラー出口排ガス１６を採取しガス分析し消臭効果を確認した。ガス分析計は、サーマルディスオプションガスクロマトグラフ質量分析計（ＴＣＴ-ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｅｓ製）を使用した。結果を表２に示す。
その結果、クーラー出口排ガス中に臭気化合物は検出されなかった。
【００２１】
【表２】
2006212594.tif 000003
【００２２】
[実施例３]
図３において、２７０℃、酸素濃度が２１容量％のクリンカクーラー排ガス１６の一部を乾燥機１４の乾燥熱源として直接導入し、排ガスをクリンカクーラー９のクリンカ温度が３５０〜６５０℃を保有する場所に導入した。クリンカクーラーに入る乾燥機排ガス１５とクーラー出口排ガス１６を採取しガス分析し消臭効果を確認した。ガス分析計は、サーマルディスオプションガスクロマトグラフ質量分析計（ＴＣＴ-ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｅｓs製）を使用した。結果を表３に示す。
その結果、クーラー出口排ガス中に臭気化合物は検出されなかった。
【００２３】
【表３】
2006212594.tif 000004
【００２４】
[実施例４乃至６]
乾燥用混合ガス１０２を空気（酸素濃度２１容量％）、セメントクリンカ１０６の温度を４３０、４８０、５３０℃に変えた以外は、実施例１と同様に乾燥後の排ガスを処理した。処理後のカルモア値（Σ値）を表４に示す。
ここで、カルモア値（Σ値）とは、におい分子の測定値を表す指標であり、カルモア値の測定は、「携帯型におい測定装置ＫＡＬＭＯＡ−Σ（株式会社カルモア製）を使用した。その結果、排ガスをクリンカで処理する前（カルモア値；１２００）と比べて、カルモア値が大幅に低下した。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
[比較例１乃至４]
クリンカ処理を行なわなかった以外は、実施例４と同様に乾燥後の排ガスを処理した。クリンカ処理を行わず、かつ下水汚泥の乾燥用ガスが窒素の場合の結果（比較例４）を合わせて表５に示す。尚、処理前の排ガスのカルモア値は１２００であった。その結果、クリンカを通過させなかった場合は、カルモア値は微減に留まり（比較例１乃至３）、また単なる加熱のみではカルモア値の低下はほとんど認められなかった。
【００２７】
【表５】
2006212594.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、汚泥等の廃棄物に含まれる臭気性化合物を無害化するとともに、該廃棄物をセメント製造の原料や燃料の一部として使用する際に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を実施するセメント製造設備の概略図である。
【図２】本発明をキルン排ガスを利用して実施するセメント製造装置の概略図である。
【図３】本発明をクリンカクーラー排ガスを利用して実施するセメント製造装置の概略図である。
【図４】本発明の実施例１の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ロータリーキルン
２  キルン窯尻
３  仮焼炉
４  予熱装置
５  調湿塔
６  原料ミル
７  原料ミル集塵機
８  煙突
９  クリンカクーラー
１０  クリンカクーラー集塵機
１１  石炭ミル
１２  石炭ミル集塵機
１３  仕上ミル
１４  廃棄物乾燥機
１５  廃棄物乾燥後の排ガス
１６  クリンカクーラー排ガス
１７  微粉炭
１８  廃棄物
１９  キルン排ガス
２０  粉体原料
２１  乾燥された廃棄物
２２  セメント調合原料
１０１  下水汚泥
１０２  乾燥用混合ガス
１０３  アルミナ管入口ガス
１０４  アルミナ管出口ガス
１０５  セパラブルフラスコ
１０６  セメントクリンカ
１０７  アルミナ管
１０８  電気炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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