(57)【要約】【課題】従来、農水産物の加工時に発生する高含水の産業廃棄物、汚泥、家畜産業における家畜のふん、湖水、河川、下水道の浄化処理場から発生する有機質成分を多量に含む高含水汚泥類は、海洋に投棄していた。最近この海洋投棄は法律で禁止となったので、各地共処分が極めて困難となり、解決不能の状態となっている。本発明はこの困難な現状に鑑み、それぞれの廃棄物の特性を有効に活用し、付加価値の高い環境改善製品の製造装置を低コストで行う、新技術を独創的に開発し、安価に供給することを課題とする。【解決手段】食品残渣や水処理汚泥など高含水率であり、かつフミン質等の有機質物を含む高含水物８と乾燥された木チップ・モミガラ・紙類等の乾燥可燃物７とを耐熱メッシュベルト２上に積層して５００℃〜８００℃の強熱ゾーン５に於いて可燃物に着火させて、急速に水分を脱水させた後、汚泥中の有機質に着火させて、自己発熱用ゾーン６で燻焼炭化させる焼成炉１を創出したことにより以上の課題を解決した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火煉瓦により内張りされ、高含水汚泥類及び空気の入口と、燃焼廃ガスと被焼成物の出口を有する長形の焼成炉であって、該炉内に被焼成物の移動方向に無限軌道機構により、連続的水平に移行する耐熱メッシュベルトを設け、該メッシュベルト上の入口に近い部分に乾燥可燃物をホッパーより所定の厚さに敷き並べる第１の工程部を設け、次の中央寄り部分に該乾燥可燃物の上層に高含水物をホッパーより積層させる第２の工程部と、該被層物の下部可燃物に着火させるバーナー装置を設け、これにより該燃焼室内を５００℃以上、かつ還元雰囲気に加熱される強熱ゾーンにおいて含水率約１５重量％以下として該汚泥中の有機質物に着火した状態にまで加熱される第３の工程部を設け、更に引き続いて自己発熱により残存水分を蒸発させながら燻焼炭化させる第４の工程部を設け、前記各工程部が一連となって連続処理されることを特徴とする高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉。
【請求項２】
前記第１〜４の各工程部が、それらの副次的機構として、対称汚泥が流動体である処理物には可焼成分を予め混合して保形性を持たせた後、強熱ゾーンに入り、可燃物に一部を着火させた後メッシュベルト上に複数個設置された反転分散させる撹拌装置によって撹拌されながら加熱した後、含水率約１５重量％以下で自己発熱燃焼処理をさせるものである請求項１に記載の高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農水産物の加工時に発生する高含水の廃棄物、汚泥、家畜産業における家畜のふん乃至はコンポスト類、湖水、河川、下水道の浄化処理場から発生する有機質成分を多量に含み処理に困っていた高含水汚泥類を脱水及び燻焼することにより、炭化材料とする進歩的、効果大なる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来食品加工により発生する汚泥類は従来主として海洋投棄されていたが、近時これらは禁止された為、これらの処分やリサイクルについて研究開発が進められてきた。又、湖水や河川、下水道等に於いて発生した富栄養成分をもつ主として有機質を含む浄化汚泥は高額の処理費をかけて高温度の焼却炉で焼却されゴミ焼却灰として廃棄されている。一方、建築廃材として多量に処理される木材チップ類は一部製紙会社のリサイクル、或は畜舎の敷料などに使われているほか、燃料としても使用されるが発熱量が低く、かつ焼却灰分が多い為エネルギーコストの削減の上からは大きいデメリットとなっている。又、「殻物ガラ」の農産廃棄物は殆ど焼却処理をしないと廃棄できないものであり、何れも極めて低コストに入手出来る未利用の資源である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術には次のような問題点．欠点がある。即ち、含水率７０％以上の汚泥類は現状では廃棄物として焼却炉で焼却されたり、コンポスト処理をして推肥化されている。熱エネルギーを用いて脱水乾燥させる為にはこれら汚泥１，０００ｋｇ当り少なくとも５００，０００〜６００，０００ｋｃａｌの熱量が必要であり経済性の面で問題がある。本発明のようにこれら汚泥と木チップや紙類など可燃性物と混合して、従来方式のロタリーキルン等で乾燥する試みも本発明者によって実験されたが、初期の高含水状態では着火することなく大部分の水が脱水された時点で発熱する為に脱水という効果に寄与することは極めて少ないという欠点がある。本発明は、これら前記の諸欠点を除去し、以上の現状に於いてそれぞれの資源の特性を有効に活用した付加価値の高い環境改善製品の製造装置を低コストで行う技術を独創的に開発し、安価に供給することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は多量の水分を迅速、かつ経済的に脱水させる為に外部エネルギーと木チップ・モミガラ等の低コストの可燃物質の自己発熱エネルギー及び汚泥水に含まれる有機質物の燃焼エネルギーを加熱段階に応じて効果的に与える装置である。該装置について具体的に換言すれば、その第１の特徴は、耐火煉瓦により内張りされ、高含水汚泥類及び空気の入口と、燃焼廃ガスと被焼成物の出口を有する長形の焼成炉であって、該炉内に被焼成物の移動方向に無限軌道機構により、連続的水平に移行する耐熱メッシュベルトを設け、該メッシュベルト上の入口に近い部分に乾燥可燃物をホッパーより所定の厚さに敷き並べる第１の工程部を設け、次の中央寄り部分に該乾燥可燃物の上層に高含水物をホッパーより積層させる第２の工程部と、該被層物の下部可燃物に着火させるバーナー装置を設け、これにより該燃焼室内を５００℃以上、かつ還元雰囲気に加熱される強熱ゾーンにおいて含水率約１５重量％以下として該汚泥中の有機質物に着火した状態にまで加熱される第３の工程部を設け、更に引き続いて自己発熱により残存水分を蒸発させながら燻焼炭化させる第４の工程部を設け、前記各工程部が一連となって連続処理されるものである高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉である。
【０００５】
また、本発明の第２の特徴は、前記第１〜４の各工程部が、それらの副次的機構として、対称汚泥が流動体である処理物には可燃成分を予め混合して保形性を持たせた後、強熱ゾーンに入り、可燃物に一部を着火させた後メッシュベルト上に複数個設置された反転分散させる撹拌装置によって撹拌されながら加熱した後、含水率約１５重量％以下で自己発熱還元雰囲気中で燃焼処理をさせるものである請求項１に記載の高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉であることである。更に詳細には、可燃物の上に積層された高含水物は５００℃以上の強熱ゾーンに入って可燃物に着火させ水分の蒸発と平行的に熱量を供給する工程と含水率が約１５％以下となり、気化潜熱が可燃物の蓄熱量より小さくなった時点で自己発熱により残余の水分を脱水させながらも燻焼炭化するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
水の気化潜熱は理論的に５５０〜５７０ｋｃａｌ／ｋｇであるが一般の乾燥装置を用いて効果的な乾燥をしても少なくとも７００〜８００ｋｃａｌ／ｋｇの熱量を消費する。しかも大きい吸熱反応である為迅速に乾燥させるには加熱初期に於いて少なくとも５００℃以上の強熱された雰囲気に於いて加熱させることが必要となる。可燃性物は強熱によって容易に着火して直接積層されている汚泥に効率的に熱を伝達して蒸発を促進させると共に「置火」の状態で蓄熱された熱量を与える効果をもっている。更に水分が１５％程度以下になると汚泥中の有機質物に着火されて水分の蒸発は自発的に促進され、発火・燃焼させることなく燻焼状態の炭化物となる。
【０００７】
更に具体的に換言すれば、次のような要件により各工程が進むものである。
１）水分の気化潜熱は理論的には５５０〜５７０キロｋｃａｌ／ｋｇであるが極めて大きい吸熱反応であり、処理雰囲気の温度は少なくとも５００℃以上として迅速に脱水を計る必要がある。
２）メッシュベルト下層に可燃物を置いて強制的に着火させると、上層にある含水物へ直接効果的に熱が伝えられ、脱水速度は著しく促進される。
３）脱水させる水分と可燃物の熱量バランスは、水分量の１／２重量の可燃物であり、外部から加えられる熱エネルギーは処理空間の温度を５００℃以上に保持するに必要なものだけで可能であり大幅な省エネルギー効果となる。
４）有機質物は発火・焼却させることなく燃焼して炭材として回収する為には少なくとも１０％〜１５％の水を残したまま、自己発熱熱量によって脱水と燻焼化を行うことが必要である。
【０００８】
（実施例１）
１）図１に本発明に係る「高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉」（以下、単に焼成炉１という）の１つの実施の形態の概要構造を示す。この焼成炉１は大別して耐熱メッシュベルト２と、乾燥可燃物７を耐熱メッシュベルト２上に落下供給するための第１のホッパ３と、第１のホッパ３の下流側に配置され処理対象物である高含水物８を耐熱メッシュベルト２上に落下供給するための第２のホッパ４と、第２のホッパ４の下流側に配置され内部に加熱装置（例えば、バーナ装置９）を配置し室内温度を高温に保持する強熱ゾーン５と、この強熱ゾーン５に隣接しその下流側に配置される自己発熱用ゾーン６と、強熱ゾーン５や自己発熱用ゾーン６内に配置され、耐熱メッシュベルト２上の乾燥可燃物７及び高含水物８を撹拌混同させるための撹拌装置１０等とからなる。耐熱メッシュベルト２はローラ１１，１２等に案内され矢印Ａの上流側から矢印Ｂの下流側に向かって移動循環する。また、乾燥可燃物７は、例えば、木チップ、もみがら等の乾燥物からなり、第１のホッパ３から耐熱メッシュベルト２の表面上に積載されて下流側に運ばれる。また、高含水物８は、例えば、高含水の廃棄物、汚泥、家畜産業における家畜のふん乃至はコンポスト類、湖水、河川、下水道等の浄化処理場から発生する有機質成分を多量に含む高含水汚泥等からなり、第２のホッパ４から供給され乾燥可燃物７の積載されている上面に積載される。一方、強熱ゾーン５は燃焼室内を５００℃以上にし高含水物８の含水率を約１５重量％以下に加熱し得るものからなる。また、自己発熱用ゾーン６は特別の加熱装置を有するものでなく、着火して加熱されている高含水物８の自己発熱を生じさせて残存水分を蒸発させながら燻焼炭化させる機能を有するものからなる。また、撹拌装置１０は図２（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、回転軸１３の外周に羽根１４を固定したものからなり、図３に示すように回転軸１３及び羽根１４の回転により乾燥可燃物７や高含水物８を撹拌混同し加熱表面積を拡大して燻焼炭化率の向上を図るものである。
２）有効幅１，０００ｍ／ｍの耐熱メッシュベルト２上に乾燥可燃物７の１つの木チップを厚さ３０ｍ／ｍに敷き、更に上層に含水率８０％の高含水物８の１つである浄化汚泥を厚さ７０ｍ／ｍに重ねて６５０℃±２０℃のバーナ装置９によって加熱された長さ４ｍの強熱ゾーン５に入り、１０分間処理したときの平均含水率は１２〜１３％となった。強熱ゾーン５を出た状態の前記木チップは「置火」状態であり、汚泥中の有機質は着火されて水蒸気と共に少量の発煙を放出している状態であった。これらを自己発熱用ゾーン６で３０分間保持処理した後、取出したものは含水率がゼロの燻焼炭材となった。
３）実施例の効果
前記実施例の生産量はメッシュベルト４ｍ３に当り汚泥１１２ｋｇ、木チップ３６ｋｇであり１０分間の脱水量は９０ｋｇ−１７ｋｇ＝７３ｋｇ脱水量７３ｋｇに対する熱量は７３ｋｇ×５５０ｋｃａｌ／ｋｇであり外部加熱による熱量は１ｈｒ当り約２４万ｋｃａｌのバーナーが必要なものであるが、実測されたバーナーの熱量消費は１１３，０００ｋｃａｌ／ｋｇであり、理論値に対し約４７％の少ない熱量であった。木チップ３６ｋｇの発熱量がこの分補充したことになり木チップ１ｋｇ当り約６００ｋｃａｌ／ｈｒの発熱が脱水に与えられたことになる。
【０００９】
【発明の効果】
１）木チップ等の未利用の燃料資源を利用して約５０％の省エネルギー効果がある。
２）高含水状態の初期から有効に熱量が供給されて迅速な脱水が可能となった。
３）可燃質物は焼却して廃棄することなく燃焼炭として高付加価値の製品として環境改善材料となる。
４）汚泥等の廃棄物処理コストを大幅に削減して経済性の高いリサイクル事業とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の「高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉」の１つの実施の形態の全体構造を示す断面図。
【図２】本発明の「高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉」に使用される撹拌装置の概要構造を示す正面図（ａ）及び（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）。
【図３】図２に示す撹拌装置による高含水物等の撹拌状態を示す模式図。
【符号の説明】
１    高含水汚泥類を脱水し燻焼炭化させる焼成炉（焼成炉）
２    耐熱メッシュベルト
３    第１のホッパ
４    第２のホッパ
５    強熱ゾーン
６    自己発熱用ゾーン
７    乾燥可燃物
８    高含水物
９    バーナ装置
１０  撹拌装置
１１  ローラ
１２  ローラ
１３  回転軸
１４  羽根
【図１】
2004337806.tif 000003
【図２】
2004337806.tif 000004
【図３】
2004337806.tif 000005