(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造設備に受け入れ、
該受け入れた含水有機廃棄物を嫌気性発酵させ、
該発酵により得られたスラリーを脱水汚泥とリン成分含有水とに分離し、
該脱水汚泥を前記セメント製造設備に備えられるセメント製造装置に供給し、
前記リン成分含有水からリン成分含有固形物を回収し、
該回収したリン成分含有固形物を、前記セメント製造装置の排ガスで乾燥させ、
前記リン成分含有固形物を回収した後のリン成分除去水を、前記セメント製造装置の排ガスで中和することを特徴とするリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記発酵により発生したガスを用いて発電することを特徴とする請求項１に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記発電後の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の排ガスと共に、前記リン成分含有固形物の乾燥又は前記リン成分除去水の中和に用いることを特徴とする請求項２に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記発電後の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の予熱器又は仮焼炉に導入することを特徴とする請求項２又は３に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記発電により得られた電力を前記セメント製造設備で用いることを特徴とする請求項２、３又は４に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記発酵により発生したガスを、前記セメント製造装置において燃料として用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記中和後のリン成分除去水を固液分離して得られたケーキを前記セメント製造装置に供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記乾燥させたリン成分含有固形物を肥料又は肥料原料として利用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記リン成分含有水中のリン成分をケイ酸カルシウム系の材料からなるリン成分回収材に吸着させて前記リン成分含有固形物として回収することを特徴とする請求項８に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
リン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造設備に受け入れる受入装置と、
該受け入れた含水有機廃棄物を嫌気性発酵させる発酵槽と、
該発酵槽における嫌気性発酵により発生したスラリーを脱水汚泥とリン成分含有水とに分離する脱水装置と、
該脱水汚泥を前記セメント製造設備に備えられるセメント製造装置に供給する供給装置と、
前記リン成分含有水からリン成分含有固形物を回収する回収装置と、
該回収したリン成分含有固形物を、前記セメント製造装置の排ガスで乾燥させる乾燥装置と、
前記リン成分含有固形物を回収した後のリン成分除去水を、前記セメント製造装置の排ガスで中和する中和槽とを備えることを特徴とするリン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
前記発酵槽における発酵により発生したガスを用いて発電する発電装置と、
該発電装置の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の予熱器又は仮焼炉に導入する導入装置とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のリン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥等のリン成分を含む含水有機廃棄物を処理してセメント原燃料とする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道の普及や高度排水処理の実施等に伴い、下水処理施設で発生する汚泥の量は年々増加している。汚泥の大部分は埋立処理されるが、埋立処分場は逼迫しており、新たな処分地の確保も極めて困難な状況にあるため、近年では下水汚泥等の含水汚泥をセメント製造装置で処理することも行われている。この方法では、埋立場所の確保が不要となるだけでなく、多量の汚泥を処理することができる。
【０００３】
しかし、セメント製造装置で下水汚泥を処理する場合、下水汚泥に含まれる多量の水分により熱損失が生じ、セメント製造装置における燃料使用量が増加するという問題があった。また、下水汚泥にはリン成分が含まれており、多量の下水汚泥をセメント製造装置で処理すると、リン成分がセメントに含まれることでセメントの品質に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、含水汚泥からリン成分を除去する工程において含水汚泥を嫌気性発酵させ、リン成分が除去された含水汚泥をセメント製造装置に供給するか、又はリン成分を含む含水汚泥を脱水汚泥とリン成分含有水とに分離し、脱水汚泥をセメント製造装置に供給し、リン成分含有水からリン成分含有固形物を回収し、リン成分含有固形物を回収した後のリン成分除去水に薬剤を添加して中和する含水汚泥の処理方法が記載されている。この方法によれば、セメント製造装置における熱損失やセメント品質の悪化を抑えながら含水汚泥を処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０３６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、嫌気性発酵により発生するガス、含水汚泥を処理する工程で生成するリン成分含有水、リン成分含有固形物、リン成分除去水等を各々処理する必要があると共に、例えばリン成分除去水の中和に薬剤を用いているため、処理コストの面で改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメント製造装置における熱損失やセメント品質の悪化を抑えながら、リン成分を含む含水有機廃棄物を効率よく低コストで処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、リン成分を含む含水有機廃棄物の処理方法であって、リン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造設備に受け入れ、該受け入れた含水有機廃棄物を嫌気性発酵させ、該発酵により得られたスラリーを脱水汚泥とリン成分含有水とに分離し、該脱水汚泥を前記セメント製造設備に備えられるセメント製造装置に供給し、前記リン成分含有水からリン成分含有固形物を回収し、該回収したリン成分含有固形物を、前記セメント製造装置の排ガスで乾燥させ、前記リン成分含有固形物を回収した後のリン成分除去水を、前記セメント製造装置の排ガスで中和することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、下水汚泥、生ごみ等のバイオマス系資源に代表されるリン成分を含む含水有機廃棄物を処理する工程で生成する生成物を、セメント製造設備内のみで処理することができると共に、セメント製造装置の排ガスをリン成分除去水の中和に有効利用するため、効率よく低コストで含水有機廃棄物を処理することができる。
【００１０】
また、嫌気性発酵によって有機廃棄物の含水率を減少させると共に、嫌気性発酵によって含水有機廃棄物に含まれるリン成分の大部分は、発酵により得られたスラリーにおいて液体側に移行するため、効率よくリン成分を除去することができる。これにより、セメント製造装置における熱損失やセメント品質の悪化を抑えつつ脱水汚泥をセメント製造装置で処理することができる。
【００１１】
さらに、前記発酵により発生したガスを用いて発電することができ、前記発電後の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の排ガスと共に、前記リン成分含有固形物の乾燥又は前記リン成分除去水の中和に用いることができる。また、前記発電後の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の予熱器又は仮焼炉に導入して処理することもできる。さらに、発電により得られた電力を前記セメント製造設備で用いることができる。
【００１２】
また、前記発酵により発生したガスを、前記セメント製造装置において燃料として用いることができる。さらに、前記中和後のリン成分除去水を固液分離して得られたケーキを前記セメント製造装置に供給してセメント製造設備で有効利用することができる。また、上記処理方法において、前記乾燥させたリン成分含有固形物を肥料又は肥料原料として利用することができる。
【００１３】
さらに、前記リン成分含有水中のリン成分をケイ酸カルシウム系の材料からなるリン成分回収材に吸着させて前記リン成分含有固形物として回収することができる。ケイ酸カルシウム化合物はリン酸との親和性が高く、また高い比表面積を有するため、効率よくリン成分含有水中のリン成分を吸着して回収することができると共に、リン成分及びケイ酸カルシウム化合物は肥料成分であり、ケイ酸カルシウム化合物を含むリン成分含有固形物は高い肥効を有し、回収したリン成分含有固形物を肥料として有効利用することができる。
【００１４】
また、本発明は、リン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置であって、リン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造設備に受け入れる受入装置と、該受け入れた含水有機廃棄物を嫌気性発酵させる発酵槽と、該発酵槽における嫌気性発酵により発生したスラリーを脱水汚泥とリン成分含有水とに分離する脱水装置と、該脱水汚泥を前記セメント製造設備に備えられるセメント製造装置に供給する供給装置と、前記リン成分含有水からリン成分含有固形物を回収する回収装置と、該回収したリン成分含有固形物を、前記セメント製造装置の排ガスで乾燥させる乾燥装置と、前記リン成分含有固形物を回収した後のリン成分除去水を、前記セメント製造装置の排ガスで中和する中和槽とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、リン成分を含む含水有機廃棄物を処理する工程で生成する生成物をセメント製造設備内のみで処理することができると共に、セメント製造装置の排ガスをリン成分除去水の中和に有効利用するため、効率よく低コストで含水有機廃棄物を処理することができる。また、嫌気性発酵等によって効率よくリン成分を除去し、セメント製造装置における熱損失やセメント品質の悪化を抑えながらリン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造装置で処理することができる。
【００１６】
また、上記処理装置において、前記発酵槽における発酵により発生したガスを用いて発電する発電装置と、該発電装置の燃焼排ガスを、前記セメント製造装置の予熱器又は仮焼炉に導入する導入装置とを備えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、セメント製造装置における熱損失やセメント品質の悪化を抑えながら、リン成分を含む含水有機廃棄物を効率よく低コストで処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るリン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、リン成分を含む含水有機廃棄物として下水汚泥を処理する場合を例にとって説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るリン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置１の一実施の形態を示し、この処理装置１は、下水汚泥Ｓ１を貯留する貯留タンク２と、貯留タンク２から排出された下水汚泥Ｓ１を嫌気性発酵させるメタン発酵槽３と、メタン発酵槽３における嫌気性発酵により発生した発酵ガスＧ１を貯留するガスホルダ４と、ガスホルダ４からの発酵ガスＧ１を用いて発電する発電装置５と、メタン発酵槽３における嫌気性発酵により発生した発酵汚泥Ｓ２を脱水して脱水汚泥Ｃ１とリン成分含有水Ｗ１とに分離する脱水装置６とを備え、脱水汚泥Ｃ１がセメント原燃料としてセメント製造装置７に供給される。
【００２１】
また、処理装置１は、リン成分含有水Ｗ１にリン成分回収材Ａを添加する反応槽８と、反応槽８から排出されたスラリーＳ３からリン成分含有固形物Ｐ１を回収する回収槽（回収装置）９と、回収槽９から回収したリン成分含有固形物Ｐ１を脱水する脱水装置１０と、脱水装置１０から排出されたリン成分含有固形物Ｐ２を乾燥させる乾燥装置１１と、スラリーＳ３からリン成分含有固形物Ｐ１を回収した後のリン成分除去水Ｗ２を中和する中和槽１２と、中和槽１２から排出されるスラリーＳ４をケーキＣ２と排水Ｗ３とに固液分離する固液分離装置１３とを備える。
【００２２】
発電装置５には、主に、燃料として発酵ガスＧ１を燃焼させ、燃焼したガスを用いてタービンを回して電力を得るガスタービン方式が用いられる。
【００２３】
反応槽８においてリン成分含有水Ｗ１に添加するリン成分回収材Ａには、ケイ酸カルシウム系の材料を用いることができる。ケイ酸カルシウム化合物はリン酸との親和性が高く、かつ高い比表面積を有するため、効率よくリン成分含有水Ｗ１中のリン成分を吸着して回収することができる。さらに、リン成分及びケイ酸カルシウム化合物は肥料成分であり、ケイ酸カルシウム化合物を含むリン成分含有固形物Ｐ３は高い肥効を有し、回収したリン成分含有固形物Ｐ３を肥料や肥料原料として有効利用することができる。ケイ酸カルシウム系の材料からなるリン成分回収材Ａとしては、例えば、小野田化学工業株式会社製の「リントル（登録商標）」を用いることができる。
【００２４】
次に、上記構成を有する処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
下水汚泥Ｓ１を貯留タンク２に貯留した後にメタン発酵槽３に供給する。メタン発酵槽３において下水汚泥Ｓ１を嫌気性発酵させてメタン発酵槽３から発酵ガスＧ１と発酵汚泥Ｓ２とを別々に排出する。
【００２６】
発酵ガスＧ１をガスホルダ４で貯留した後、発電装置５に供給して発電する。発電装置５の燃焼排ガスＧ２は導入装置（不図示）を介してセメント製造装置７の予熱器又は仮焼炉に導入して処理する。また、発電装置５で得られた電力は、セメント製造装置７や、乾燥装置１１、固液分離装置１３等を備えるセメント製造設備で利用することができるが、セメント製造設備以外の設備で利用することもできる。
【００２７】
メタン発酵槽３から排出した発酵汚泥Ｓ２を脱水装置６に供給して脱水汚泥Ｃ１とリン成分含有水Ｗ１とに固液分離する。脱水汚泥Ｃ１を供給装置（不図示）を介してセメント製造装置７に供給してセメント原燃料として利用すると共に、リン成分含有水Ｗ１を反応槽８に供給する。
【００２８】
反応槽８にリン成分回収材Ａを添加し、リン成分含有水Ｗ１に含まれるリン成分を吸着する。リン成分を吸着したリン成分回収材Ａを含むスラリーＳ３を回収槽９に供給してリン成分含有固形物Ｐ１を回収し、回収した後のリン成分除去水Ｗ２を中和槽１２に供給する。
【００２９】
回収したリン成分含有固形物Ｐ１を脱水装置１０に供給して脱水し、脱水したリン成分含有固形物Ｐ２を、セメント製造装置７のセメントキルンの排ガスＧ３から分取した排ガスＧ４によって乾燥させる。乾燥装置１１で乾燥させたリン成分含有固形物Ｐ３は、必要に応じて造粒した後に肥料又は肥料原料として用いることができるが、これら以外の用途とすることもできる。
【００３０】
また、セメント製造装置７のセメントキルンの排ガスＧ３から分取した排ガスＧ５を用いてリン成分除去水Ｗ２を中和し、中和槽１２から排出されたスラリーＳ４を固液分離装置１３においてケーキＣ２と排水Ｗ３とに固液分離し、排水を放流すると共にケーキＣ２をセメント製造装置７に供給してセメント原燃料として利用する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態によれば、下水汚泥Ｓ１を処理する工程での生成物をセメント製造設備のみで処理することができると共に、二酸化炭素濃度が高いセメントキルンの排ガスＧ５をリン成分除去水Ｗ２の中和に用いるなどセメント製造設備の排ガスを有効利用することができるため、下水汚泥Ｓ１の処理に要するコストを低く抑え、効率よく下水汚泥Ｓ１を処理することができる。
【００３２】
また、メタン発酵槽３における嫌気性発酵によって下水汚泥Ｓ１の含水率を減少させることができ、嫌気性発酵によって下水汚泥Ｓ１に含まれるリン成分の大部分は、発酵汚泥Ｓ２において液体側に移行するため、脱水装置６で効率よくリン成分を除去することができる。これにより、セメント製造装置７における熱損失やセメント品質の悪化を抑えながら脱水汚泥Ｃ１をセメント製造装置７で処理することができる。
【００３３】
尚、上記実施の形態では、下水汚泥をセメント製造設備に受け入れて処理する場合について説明したが、生ごみなどの他のリン成分を含む含水有機廃棄物をセメント製造設備に受け入れて処理することもできる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、発酵ガスＧ１を発電装置５における発電に用いているが、セメント製造装置７における燃料として用いるなど発電以外に用いることもでき、排ガス処理を行った後に大気に放出することもできる。
【００３５】
また、上記実施の形態では、セメント製造装置７のセメントキルンの排ガスＧ４を乾燥装置１１で用いているが、セメントキルンの排ガスＧ４以外のセメント製造装置７の排ガスを用いることもでき、発電装置５の燃焼排ガスＧ２をセメント製造装置７の排ガスと併用することもできる。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、セメント製造装置７のセメントキルンの排ガスＧ５を中和槽１２における中和に用いているが、セメントキルンの排ガスＧ５以外のセメント製造装置７の排ガスを用いることもでき、発電装置５の燃焼排ガスＧ２をセメント製造装置７の排ガスと併用することもできる。
【００３７】
また、上記実施の形態では、発電装置５の燃焼排ガスＧ２をセメント製造装置７の予熱器又は仮焼炉で処理しているが、これら以外の装置で処理することもでき、処理せずに利用することもできる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、ケーキＣ２をセメント原燃料としてセメント製造装置７に供給しているが、セメント製造装置７以外の装置に供給したり、セメント原燃料以外の用途に利用することもできる。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、リン成分含有水Ｗ１からリン成分含有固形物Ｐ１を回収するため、ケイ酸カルシウム系の材料からなるリン成分回収材Ａを用いているが、ケイ酸カルシウム系の材料以外の材料からなるリン成分回収材を用いることもでき、リン成分回収材を使用せずにリン成分含有固形物Ｐ１を回収することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１  リン成分を含む含水有機廃棄物の処理装置
２  貯留タンク
３  メタン発酵槽
４  ガスホルダ
５  発電装置
６  脱水装置
７  セメント製造装置
８  反応槽
９  回収槽
１０  脱水装置
１１  乾燥装置
１２  中和槽
１３  固液分離装置
Ａ  リン成分回収材
Ｃ１  脱水汚泥
Ｃ２  ケーキ
Ｇ１  発酵ガス
Ｇ２  燃焼排ガス
Ｇ３〜Ｇ５  排ガス
Ｐ１〜Ｐ３  リン成分含有固形物
Ｓ１  下水汚泥
Ｓ２  発酵汚泥
Ｓ３、Ｓ４  スラリー
Ｗ１  リン成分含有水
Ｗ２  リン成分除去水
Ｗ３  排水
【図１】
0006351115.tif 000002