(57)【要約】【課題】発酵熱により有機汚泥を乾燥させて乾燥有機汚泥を製造する時間を短縮し得る乾燥有機汚泥の製造方法を提供する。【解決手段】有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する。有機汚泥の発酵室２０に対して工業炉の排熱を用いて発酵室２０の温度を上昇させる工程と、発酵室２０内の熱を工業炉に供給して発酵室２０の温度を低下させる工程とを行うことにより、発酵室２０の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する方法であって、
有機汚泥の発酵室に対して工業炉の排熱を用いて前記発酵室の温度を上昇させる工程と、前記発酵室内の熱を工業炉に供給して前記発酵室の温度を低下させる工程とを行うことにより、前記発酵室の温度を制御する、乾燥有機汚泥の製造方法。
【請求項２】
前記発酵室の内部及び外部の少なくとも一方に前記工業炉からの排気ガスが通過する配管を配し、当該配管を通過する排気ガスにより前記発酵室の温度を上昇させる、請求項１に記載の乾燥有機汚泥の製造方法。
【請求項３】
前記発酵室内の雰囲気ガスを吸引することにより前記発酵室の温度を低下させる、請求項１又は２に記載の乾燥有機汚泥の製造方法。
【請求項４】
前記発酵室内の雰囲気ガスをセメントキルンのプレヒータ、仮焼炉及びキルンの窯尻並びに発電所のボイラの少なくとも一カ所に投入する、請求項３に記載の乾燥有機汚泥の製造方法。
【請求項５】
前記工業炉が、セメントクリンカの焼成装置及び発電所のボイラの少なくとも一方である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の乾燥有機汚泥の製造方法。
【請求項６】
有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱により前記有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する発酵室と、
工業炉の排熱を用いて前記発酵室の温度を上昇させる加熱機構と、前記発酵室内の熱を工業炉に供給して前記発酵室の温度を低下させる排熱機構とを含む温度制御機構と、
を備える、乾燥有機汚泥の製造装置。
【請求項７】
前記加熱機構が、前記発酵室の内部及び外部の少なくとも一方に配されており、前記工業炉からの排気ガスが通過する加熱配管により構成されている、請求項６に記載の乾燥有機汚泥の製造装置。
【請求項８】
前記排熱機構が、前記発酵室内の雰囲気ガスを吸引し、排出する排熱配管により構成されている、請求項６又は７に記載の乾燥有機汚泥の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の乾燥有機汚泥の製造方法により前記有機汚泥を乾燥させて前記乾燥有機汚泥を得る工程と、
セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程と、
を備え、
前記乾燥有機汚泥を前記焼成工程に投入する、セメントクリンカの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、
前記セメントクリンカからセメントを製造する工程と、
を備える、セメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥有機汚泥の製造方法、乾燥有機汚泥の製造装置、セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機汚泥の処理方法が問題となっている。例えば、特許文献１には、有機汚泥を、好気性菌により発酵させ、その際に生じる発酵熱により有機汚泥を乾燥させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機汚泥の発酵効率を向上し、乾燥時間を短くしたいという要望がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、発酵熱により有機汚泥を乾燥させて乾燥有機汚泥を製造する時間を短縮し得る乾燥有機汚泥の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法は、有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する方法である。本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法では、有機汚泥の発酵室に対して工業炉の排熱を用いて発酵室の温度を上昇させる工程と、発酵室内の熱を工業炉に供給して発酵室の温度を低下させる工程とを行うことにより、発酵室の温度を制御する。このため、発酵室内の温度を、有機汚泥の発酵に好適な温度範囲内に維持することができる。従って、高い発酵効率を実現できるため、多くの発酵熱を得ることができる。その結果、有機汚泥を効率的に乾燥させることができる。
【０００７】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法では、発酵室の内部及び外部の少なくとも一方に工業炉からの排気ガスが通過する配管を配し、当該配管を通過する排気ガスにより発酵室の温度を上昇させてもよい。
【０００８】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法では、発酵室内の雰囲気ガスを吸引することにより発酵室の温度を低下させてもよい。
【０００９】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法では、発酵室内の雰囲気ガスをセメントキルンの焼成装置を構成しているプレヒータ、仮焼炉及びキルンの窯尻並びに発電所のボイラの少なくとも一カ所に投入することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法では、工業炉が、セメントクリンカの焼成装置及び発電所のボイラの少なくとも一方であってもよい。
【００１１】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造装置は、有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱により有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する発酵室と、工業炉の排熱を用いて発酵室の温度を上昇させる加熱機構と、発酵室内の熱を工業炉に供給して発酵室の温度を低下させる排熱機構とを含む温度制御機構とを備える。
【００１２】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造装置では、加熱機構が、発酵室の内部及び外部の少なくとも一方に配されており、工業炉からの排気ガスが通過する加熱配管により構成されていてもよい。
【００１３】
本発明に係る乾燥有機汚泥の製造装置では、排熱機構が、発酵室内の雰囲気ガスを吸引し、排出する排熱配管により構成されていてもよい。
【００１４】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法は、本発明に係る乾燥有機汚泥の製造方法により有機汚泥を乾燥させて乾燥有機汚泥を得る工程と、セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程とを備える。乾燥有機汚泥を焼成工程に投入する。
【００１５】
本発明に係るセメントの製造方法は、本発明に係るセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、セメントクリンカからセメントを製造する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発酵熱により有機汚泥を乾燥させて乾燥有機汚泥を製造する時間を短縮し得る乾燥有機汚泥の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。
【図２】第２の実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係るセメントの製造装置１の一部分の模式図である。具体的には、図１には、セメントの製造装置１のうち、セメントクリンカの焼成装置１０及び発酵室２０が記載されている。
【００２０】
発酵室２０は、有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥有機汚泥を製造する装置である。なお、発酵室２０においては、嫌気性発酵を行ってもよいし、好気性発酵を行ってもよいし、嫌気性発酵と好気性発酵との両方を順次行ってもよい。例えば、好気性発酵、嫌気性発酵及び好気性発酵をこの順番で行ってもよい。
【００２１】
発酵室２０には、有機汚泥が投入される。有機汚泥の具体例としては、例えば、下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥、食品加工残渣等が挙げられる。食品加工残渣の具体例としては、ビールかす、茶かす、畜産残渣等が挙げられる。後述の通り、本実施形態では、発酵乾燥を行うため、上記有機汚泥のなかでも、含水率が高い下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥等を発酵室２０に供給することが好ましい。有機汚泥は、１種類でも、複数種類でも使用することができる。
【００２２】
発酵室２０には、有機汚泥以外のものがさらに投入されてもよいし、有機汚泥を含む有機汚泥組成物が投入されてもよい。例えば、石膏ボード（廃石膏ボード）、建築混合廃棄物のふるい下残渣、酸性硫酸塩土壌、硫酸ピッチ、廃プラスチック、生ゴミ、プラスチック、木片等の少なくとも１種が有機汚泥と共に発酵室２０に投入されてもよい。
【００２３】
なお、有機汚泥に発酵に寄与する微生物が含まれている場合は、その微生物により有機汚泥を発酵させてもよい。有機汚泥に発酵に寄与する微生物が含まれていない場合は、有機汚泥に微生物を添加してもよい。
【００２４】
図１に示すように、焼成装置１０には、原料が投入される。焼成装置１０に投入される原料としては、例えば、石灰石、粘土、けい石、廃棄物系原料等が挙げられる。セメント焼成燃料は、仮焼炉１２、窯前１３ｂから投入される。セメント焼成燃料としては、例えば、有機汚泥等が挙げられる。
【００２５】
上記原料は、図示しない原料粉砕機（原料ミル）により粉砕、混合された後に、図１に示す焼成装置１０に投入される。具体的には、上記原料は、焼成装置１０のプレヒータ１１に投入される。上記原料は、プレヒータ１１により予熱される。なお、プレヒータ１１は、例えば、サスペンションプレヒーターにより構成されていることが好ましい。上記原料の予熱効率を向上できるためである。
【００２６】
プレヒータ１１には、さらに予熱効率を向上させるために仮焼炉１２が接続されている。プレヒータ１１において予熱された原料は、仮焼炉１２に移送される。予熱された原料中の石灰石は大部分が脱炭酸される。
【００２７】
仮焼炉１２は、ロータリーキルンなどのキルン１３に接続されている。仮焼炉１２において仮焼された原料は、キルン１３の窯尻１３ａに投入される。投入された原料は、キルン１３の窯前１３ｂに設けられたメインバーナー（図示せず）により加熱され、セメントクリンカが生成する。
【００２８】
キルン１３の窯前１３ｂは、クリンカクーラー１４に接続されている。キルン１３において生成したセメントクリンカは、クリンカクーラー１４において冷却され、冷却されたセメントクリンカがクリンカクーラー１４から排出される。
【００２９】
なお、本発明において、焼成工程に用いる焼成装置は、キルンを備えていればよく、プレヒータや仮焼炉を必ずしも備えている必要はない。
【００３０】
製造されたセメントクリンカは、図示しない仕上げミルに接続されている。この仕上げミルにおいて、セメントクリンカと、セメントの硬化速度を調整する役割を果たす石膏や高炉スラグやフライアッシュ等と共に粉砕され、混合されることによりセメントが製造される。
【００３１】
本実施形態では、有機汚泥の発酵室２０に対して工業炉の排熱を用いて発酵室２０の温度を上昇させる工程と、発酵室２０内の熱を工業炉に供給して発酵室２０の温度を低下させる工程とを行うことにより、発酵室２０の温度が予め定められた所定の温度範囲（例えば、３０℃〜６０℃）内となるように制御される。このため、発酵室２０内の温度を、有機汚泥の発酵に好適な温度範囲内に維持することができる。従って、高い発酵効率を実現できるため、多くの発酵熱を得ることができる。その結果、有機汚泥を効率的に乾燥させることができる。
【００３２】
具体的には、製造装置１には、発酵室２０の内部及び外部の少なくとも一方に工業炉からの排気ガスが通過する配管（加熱機構）２１が配されている。この配管２１を通過する排気ガスにより発酵室２０が加熱される。なお、工業炉から熱水が排出される場合は、その熱水を配管２１に供給してもよい。
【００３３】
また、製造装置１には、発酵室２０内の雰囲気ガスを吸引する配管（排熱機構）２２が配されている。この配管２２を経由して発酵室２０内の雰囲気ガスが吸引されることにより、発酵室２０内の温度が低下する。本実施形態では、加熱機構を構成している配管２１と、排熱機構を構成している配管２２とにより温度制御機構２３が構成されている。
【００３４】
有機汚泥をより効率的に乾燥させる観点から、有機汚泥又は発酵室２０の温度を測定する温度測定器と、配管２１，２２の流量を調整する調整弁と、温度測定器により測定された温度に基づいて調整弁を制御する制御部をさらに設けてもよい。
【００３５】
なお、本実施形態では、加熱配管２１が発酵室２０内を通過するように設けられており、排熱配管２２が発酵室２０外を通過するように設けられている例について説明する。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、加熱配管２１及び排熱配管２２の両方を発酵室２０内を通過するように設けてもよいし、発酵室２０内を通過しないように設けてもよい。図２に示す製造装置１ａでは、配管２１，２２の両方が、発酵室２０の下方を通過するように設けられている。具体的には、配管２１，２２は、発酵室２０の下の地面に埋め込まれている。地面の温度は、季節によって変動するが、配管２１，２２を地面に埋め込んでおくことにより、地面の温度変化に伴う発酵室２０の温度変化を抑制することができる。
【００３６】
本実施形態では、工業炉としてセメントクリンカの焼成装置１０を用いる例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、工業炉として、発電所のボイラを用いてもよい。
【００３７】
乾燥有機汚泥は、セメントキルンの焼成装置１０を構成しているプレヒータ１１、仮焼炉１２及びキルン１３の窯尻１３ａ並びに発電所のボイラの少なくとも一カ所に投入されることが好ましい。そうすることにより、乾燥有機汚泥を燃料として用いることができる。よって、例えば、セメントクリンカの製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、発酵室２０内の雰囲気ガスも、セメントキルンの焼成装置１０を構成しているプレヒータ１１、仮焼炉１２及びキルン１３の窯尻１３ａ並びに発電所のボイラの少なくとも一カ所に投入されることが好ましい。そうすることにより、雰囲気ガスを燃焼用空気として用いることができる。また、発酵室２０内の雰囲気ガスを燃焼ガスの加熱に利用することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１      ：製造装置
１０    ：焼成装置
１１    ：プレヒータ
１２    ：仮焼炉
１３    ：キルン
１３ａ  ：窯尻
１３ｂ  ：窯前
１４    ：クリンカクーラー
２０    ：発酵室
２１    ：加熱配管（加熱機構）
２２    ：排熱配管（排熱機構）
２３    ：温度制御機構
【図１】
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【図２】
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