(57)【要約】【課題】  汚泥焼却施設の建設およびこの焼却施設への脱水汚泥の搬送という大きな問題を解消する汚泥処理船を提供すること。【解決手段】  脱水汚泥を乾燥する乾燥装置５と、乾燥装置５によって乾燥された乾燥汚泥Ｄを焼却する焼却炉１１と、焼却炉１１によって加熱される廃熱ボイラ１２と、廃熱ボイラからの蒸気によって動作する蒸気タービンとを船体１Ａ内に備えており、前記焼却炉１１が流動砂を含んだ流動床炉から構成され、前記乾燥装置５が回転槽６を有する回転式乾燥装置から構成され、回転槽６内に脱水汚泥を粒状化して吹き込むための圧縮空気の噴射装置８をさらに備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収された脱水汚泥を燃焼させて蒸気タービンを駆動する設備を備え、それにより推進する汚泥処理船。
【請求項２】
脱水汚泥を乾燥するための乾燥装置と、
該乾燥装置によって乾燥された乾燥汚泥を焼却する焼却炉と、
該焼却炉によって加熱されるボイラと、
該ボイラから発生する蒸気によって動作する蒸気タービンと
を船体内に備えてなる請求項１記載の汚泥処理船。
【請求項３】
前記タービンに連結された発電機をさらに備えてなる請求項２記載の汚泥処理船。
【請求項４】
前記乾燥装置が回転槽を有する回転式乾燥装置から構成されており、該回転槽内に脱水汚泥を粒状化して吹き込むための圧縮空気の噴射装置をさらに備えてなる請求項２記載の汚泥処理船。
【請求項５】
前記焼却炉が流動砂を含んだ流動床炉から構成されており、流動砂内へ乾燥汚泥の粒体を混入する供給混入装置を備えてなる請求項３記載の汚泥処理船。
【請求項６】
前記焼却炉で発生した排ガスの一部を加熱媒体として前記乾燥装置の回転槽内に導いて、該排ガスによって脱水汚泥を乾燥させるように構成されてなる請求項５記載の汚泥処理船。
【請求項７】
船体内に搬入した脱水汚泥を貯留する槽と、該槽内の脱水汚泥を混練する混練装置とを備えてなる請求項２記載の汚泥処理船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば下水等の処理工程において発生する脱水汚泥の処理に関し、その脱水汚泥からのエネルギ等の回収に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水汚泥は、地方自治体が単独または広域行政事業組合となって下水処理場および焼却場において処理し、建設資材や肥料等として有効利用の促進を図っている。また、発生汚泥の約４０％は埋め立て処分等されている。図３に示すとおり、下水処理場６１は下水道６２の下流端である沿岸地域６３に設置されていることが多い。また、地方自治体における焼却施設６４は下水処理場６１に比べるとその設置数は少ない。埋立地６５は海岸線６６より外方に設定されている。
【０００３】
自治体内に点在する前記下水処理場６１においては、下水中の汚泥は沈殿させられ、この初沈汚泥はプレスや遠心分離によって脱水され、下水は浄化処理される。ここで発生した脱水汚泥は含水率が一般に７０〜８０％である。この脱水汚泥は各下水処理場６１から運搬車両６７によって焼却施設６４へ搬送されて集積され、そこで焼却される。焼却灰は、有害なものについては無害化処理されたうえで、無害なものはそのまま、運搬車両６７によって埋立地６５へ搬送される。
【０００４】
下水処理、下水汚泥の処理、脱水汚泥の処理に関しては、たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に開示された技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、焼却施設を設置する場合には、環境影響評価、用地の取得、近隣住民への情報開示等の工程を含み、建設の着手までにも長期間を要する。さらに、建設後は前述したように、陸中にあるこの焼却施設まで、各地の下水処理場から含水率７０〜８０％の脱水汚泥を特別の運搬車両によって搬送する必要がある。さらに、焼却施設における副産物である焼却灰を埋立地まで陸上搬送する必要がある。このように、設備の完成までに長期間を有し、設備コストのみならず運転コストも高いものとなる。さらに、車両による脱水汚泥や焼却灰の運搬には化石燃料が消費され、二酸化炭素、酸化窒素、酸化硫黄等を発生させることにもなる。
【特許文献１】特開２００４−６６０９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７５５号公報
【特許文献３】特開平１０−７８２０９号公報
【特許文献４】特開平８−１２１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、前述した焼却施設の建設を不要とし、それに伴う問題を解消するとともに、この焼却施設への脱水汚泥の陸上搬送および焼却灰の埋立地への陸上搬送をも省略し、それにより、陸上搬送に伴う排気ガスの発生という問題をも解消した汚泥処理船を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の汚泥処理船は、回収された脱水汚泥を燃焼させて蒸気タービンを駆動する設備を備え、それを主機関として推進する。この場合、蒸気タービンの回転力を船体の推進力とすることはもとより、蒸気タービンの回転力によって発電し、その電力を利用して推進することも含んでいる。
【０００８】
前記汚泥処理船は、その船体内に、
脱水汚泥を乾燥するための乾燥装置と、
この乾燥装置によって乾燥された乾燥汚泥を焼却する焼却炉と、
この焼却炉によって加熱されるボイラと、
このボイラから発生する水蒸気によって動作する蒸気タービンとを備えている。
【０００９】
かかる構成の汚泥処理船によれば、一般に海岸線近くにある下水処理場を巡回することによって脱水汚泥を回収して回ることができる。さらに、船体内に脱水汚泥の乾燥および焼却の設備を備えているので、回収した汚泥を焼却することができ、この焼却によって発生する熱エネルギを船体の推進等の種々の駆動力として利用することができる。さらに、焼却灰等を埋立地へ直接搬送することも可能である。
【００１０】
前記蒸気タービンに連結された発電機をさらに備えることができ、これによって発生する電力を推進力を含めて船内の様々な用途に利用することができる。
【００１１】
前記乾燥装置を、回転槽が具備された回転式乾燥装置から構成し、この回転槽内に脱水汚泥を粒状化して吹き込むための圧縮空気の噴射装置をさらに備えることができる。脱水汚泥を粒状化して吹き込むため、乾燥効率および搬送効率が向上する。
【００１２】
前記焼却炉を、流動砂を含んだ流動床炉から構成し、この流動砂内へ乾燥汚泥の粒体を混入するための供給混入装置を備えることができる。これにより、乾燥汚泥の粒体を流動砂内へ混入することができるので、この粒体が上方へ霧散することが防止され、燃焼ムラの発生を抑制することができる。
【００１３】
この回転式乾燥装置を備えた汚泥処理船において、前記焼却炉で発生した排ガスの一部を加熱媒体として前記乾燥装置の回転槽内に導いて、この排ガスによって脱水汚泥を乾燥させるように構成することができる。熱エネルギの有効利用である。
【００１４】
船体内に搬入した脱水汚泥を貯留する槽と、この槽内の脱水汚泥を混練する混練装置とをさらに備えることができる。回収先の下水処理場によって脱水汚泥の含有成分が異なることが多いが、これらを蓄積して混練することによって含有成分を均一化し、安定した乾燥焼却を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の汚泥処理船は、航行することによって海岸線近くに点在する下水処理場から脱水汚泥を回収して回ることができ、さらに、船内で発生した焼却灰を海岸線沿いの埋立地まで搬送することもできる。これにより、下水処理場から焼却施設への脱水汚泥の陸上搬送、および、焼却施設から埋立地への焼却灰の陸上搬送という作業を省略することができる。その結果、陸上搬送に伴う内燃機関の排気ガス（二酸化炭素、酸化窒素、酸化硫黄等）の発生を防止することができる。また、船体内の設備によって脱水汚泥を焼却して発生する熱エネルギを、船体の推進力等として有効に利用することができる。その結果、前記焼却施設の建設という大きな問題を解消したうえで、設備コストおよび運転コストの低廉な汚泥処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の図面を参照しながら本発明にかかる汚泥処理船の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の汚泥処理船の一実施形態を概略的に示す縦断面図である。図２は図１の汚泥処理船の汚泥処理に携わる主な設備およびその機能を示すブロック図である。
【００１８】
図示のごとく、汚泥処理船１はその船体１Ａ内に、下水処理場等の船外から搬入した脱水汚泥Ｍを貯留しておく脱水汚泥貯留槽２を備えている。また、脱水汚泥Ｍを船内に搬入するには、下水処理場等から船内まで配管を敷設し、これに図示しないスラッジポンプ等を設置して粘性流体たる脱水汚泥Ｍを脱水汚泥貯留槽２まで圧送すればよい。この場合、下水処理場等から船着き場まで配管を敷設し、この汚泥処理船１には取扱いの容易なたとえばホース等の可撓性を有する輸送管３を装備しておく。そして、脱水汚泥Ｍの搬入時には可撓性輸送管３を船外に延ばして前記敷設配管に接続すればよい。かかる配管３に代えて、図示しないクレーン等の搬入装置、または、ベルトコンベア等の各種コンベアを採用することもできる。
【００１９】
複数の下水処理場から回収した脱水汚泥Ｍを前記脱水汚泥貯留槽２に貯留するだけである程度混合されるが、下水処理場によって含有成分が異なる脱水汚泥Ｍをさらに混合するのが含有成分を均一化する観点から好ましい。そのために、前記脱水汚泥貯留槽２には混練装置（撹拌装置でもよい）４が装備されている。この混練装置（撹拌装置）４としては、槽内に回転する撹拌翼を備えたもの、プロペラ式、パドル式、スクリュー押し出し機のようなコニーダ、ニーダ、パッグミル、ロールミル等、いかなる好適な装置をも採用することができる。
【００２０】
また、脱水汚泥Ｍを乾燥するための乾燥装置５が設置されている。これは、脱水汚泥を直接燃焼させる場合、含水率が高く発熱量が低いので、補助燃料による助燃が必要となってエネルギ回収効率が低下するからである。本実施形態ではこの乾燥装置５としてロータリーキルンタイプのものが採用されている。この乾燥装置５は中心軸回りに回転する円筒状の回転槽６を備えており、この回転槽６の内周面には背の低い螺旋状の突条（雌ねじに似たもの）６Ａが形成されている。この突条６Ａ間に堆積した汚泥が回転槽６の回転によって上昇落下を繰り返しつつ入口６Ｂから出口６Ｃへと搬送される。回転槽６内の中央空洞には後述する高温のガスが出口側６Ｃから流入し、突条６Ａ間の汚泥を乾燥する。同じロータリーキルンであっても、前記の構成に限定されず、突条を備えていなくてもよい。その場合、汚泥を搬送するために回転槽を出口が低くなるように傾斜させればよい。また、ロータリーキルンに限定されることはなく、これ以外の形式の好適な乾燥装置を採用することも可能である。
【００２１】
前記脱水汚泥貯留槽２からこの乾燥装置５に脱水汚泥Ｍを搬送するために、スクリューコンベア（ベルトコンベア等であってもよい）からなる搬送装置７が設置されている。この搬送装置７がホッパ等を介して乾燥装置５の入口６Ｂに接続されるところに、圧縮空気の噴射装置８が配設されている。この噴射装置８には空気を圧送するコンプレッサ９が接続されている。噴射装置８の噴射ノズル１０は乾燥装置５の回転槽６の入口６Ｂから内部に向けて加熱空気を吹き込むように向けられている。そして、入口６Ｂに搬送されてきた粘性粒体状の汚泥は、この圧縮空気のジェットによって粒状化されて回転槽６の内部に吹き込まれる。粒状化することにより同一体積での受熱面積が増大して乾燥効率が向上する。さらに、乾燥された汚泥（乾燥汚泥Ｄ）が粒状であると燃焼効率も向上する。
【００２２】
この乾燥装置５によって乾燥された粒状の乾燥汚泥Ｄは焼却炉１１によって燃焼され、その熱エネルギは廃熱ボイラ１２によって回収される。すなわち、船内では乾燥汚泥Ｄは廃熱ボイラ１２を焚くための燃料として利用される。
【００２３】
焼却炉１１としては、ストーカ炉、ロータリーキルン（この場合には乾燥と焼却とを一つの炉で行ってもよい）、多段炉等を採用することができる。本実施形態では、乾燥汚泥Ｄを連続して焼却するために流動床炉が採用されている。混練されてその含有成分が均一化され且つ粒状化された乾燥汚泥Ｄの焼却にも流動床炉が好適である。燃焼効率のよい粒状化汚泥を有効に燃焼させるために流動床炉が選択されているのである。
【００２４】
流動床炉の炉内下部の火床には流動用の砂（流動砂という）Ｓが堆積しており、床下からは流動化気体が供給される。本実施形態では供給された粒状乾燥汚泥Ｄを高温の流動砂中で燃焼させるようにしている。
【００２５】
この実施形態の特徴は、焼却すべき粒状乾燥汚泥Ｄを流動砂の上に落下させるのではなく、供給混入装置１３によって流動砂中に混合する点である。本実施形態では供給混入装置１３としてスクリューコンベアを採用しており、このスクリューコンベアは、その出口側が流動砂Ｓの中に挿入した状態で設置されている。したがって、粒状乾燥汚泥Ｄは供給混入装置１３によって流動砂Ｓの中に送り込まれて回転させられながら流動砂Ｓと混合される。こうすることにより、この粒状乾燥汚泥Ｄが上方へ霧散することが防止され、燃焼ムラの発生を抑制することができる。しかも、流動砂Ｓ中で砂Ｓから乾燥汚泥Ｄへ効果的に熱伝達が行われる。供給混入装置１３としてはスクリューコンベアに限定されない。粒状乾燥汚泥Ｄを流動砂Ｓ内へ混入するために好適ないかなる装置をも採用することができる。
【００２６】
なお、前記流動床炉からなる焼却炉１１とボイラ１２の組み合わせに代えて、流動層中に伝熱管を埋設して（層内伝熱管）、この槽内伝熱管によって蒸気を発生させる、いわゆる流動層ボイラを用いてもよい。
【００２７】
船内には、廃熱ボイラ１２で発生した水蒸気によって駆動される蒸気タービン１４が設置されている。この蒸気タービン１４は本汚泥処理船１の主機関（推進機関）として直接用いることもできる。また、図示のごとく発電機１５を接続してその電力を電動モータを使用した推進機関に使用したり、艤装品の駆動や居住区の照明やユーティリティ等の設備に使用することもできる。複数の蒸気タービンを設置し、推進機関と発電とに用途を分けて使用することも可能である。
【００２８】
前記焼却炉１１から出る排ガスは廃熱ボイラ１２を通過したあと、エコノマイザ１６によって給水を予熱する。そして、フィルタ（集塵機）１７によって除塵されたあと、誘引送風機１８によって引かれて煙突１９を通して排出される。前記焼却炉１１における熱は廃熱ボイラ１２に使用するほか、前述した乾燥装置５の熱源としても利用される。本実施形態ではエコノマイザ１６から乾燥装置５の出口６Ｃに排ガス供給配管５Ａが接続されており、エコノマイザ１６から排ガスの一部を乾燥装置５の加熱媒体として供給している。
この排ガス供給配管５Ａに除塵フィルタを設置してもよい。もちろん、排ガスはエコノマイザ１６から供給することに限定されない。乾燥装置５に設定される加熱媒体の温度に適合するように、たとえばエコノマイザ１６の下流側から排ガスの一部を供給してもよく、焼却炉１１から直接に排ガスの一部を乾燥装置５に送ってもよい。すなわち、任意の部位から排ガスを抽気して乾燥装置５に送ることができる。
【００２９】
また、焼却炉１１の排ガスはさらに、乾燥装置５に吹き込む圧縮空気を加熱したり、焼却炉１１の流動床に吹き込む空気を加熱するためにも使用される。排ガスをこのような空気予熱に用いる場合には、たとえば、図示するように、焼却炉１１の煙道の適切な位置に空気予熱器（熱交換器）２０を配設し、この空気予熱器２０で予熱した空気を乾燥装置５や焼却炉１１に供給すればよい。
【００３０】
以上のごとく、ロータリーキルン式の乾燥装置５によれば脱水汚泥をバッチ式ではなく連続して乾燥することができ、また、流動床炉からなる焼却炉１１を用いることによって乾燥汚泥をバッチ式ではなく連続して燃焼させることができる。その結果、熱エネルギを長時間連続して得ることができるので、この汚泥処理船１は脱水汚泥を回収するための航海が可能となる。回収した汚泥を燃料として新たな汚泥を回収するために航行することができるのである。
【００３１】
この汚泥処理船１には、乾燥装置５によって乾燥させた乾燥汚泥Ｄの一部を貯留しておく乾燥汚泥貯留槽２１が配設されている。これは、ボイラに課せられた定期検査のためである。ボイラの定期検査の期間中はボイラの運転を中止する必要がある。その最中にも脱水汚泥が乾燥されている場合に、この乾燥汚泥Ｄをストックするために前記乾燥汚泥貯留槽２１を備えている。乾燥汚泥Ｄは乾燥装置５の出口６Ｃからコンベアや配管２６Ａ等を通して乾燥汚泥貯留槽２１に送られる。また、この乾燥汚泥貯留槽２１内の乾燥汚泥Ｄを燃料として使用するときのために、乾燥汚泥貯留槽２１から供給混入装置１３の入口までコンベアや配管２６Ｂ等が配設されている。
【００３２】
もちろん、複数缶のボイラを設置してもよい、この場合にはいずれか一方の運転を停止していても航行は可能である。
【００３３】
この汚泥処理船１には海水から淡水を製造するための造水装置２２が搭載されている。この造水装置２２によって製造された淡水の一部がボイラ１２に給水される。図１における符号２３は給水器であり、符号２４は復水器である。
【００３４】
乾燥汚泥を焼却することによって残る焼却灰Ａはたとえば焼却炉１１やフィルタ１７から回収される。この焼却灰Ａを有効利用したり埋め立て処分するのにふさわしい形態にするための焼却灰処理設備２５が配設されている。この設備２５においては、焼却灰Ａのうち飛灰は無害化処理されて処分され、主灰はたとえばカルシウム等を加えて固化する。固化されたものは耐火物材料として有効利用されるので、この汚泥処理船１によって製造工場まで海上輸送する。または、この汚泥処理船１によって埋立地へ搬送して埋め立て処理する。
【００３５】
以上説明した汚泥処理船１は新規に建造する場合のほか、既設の適当排水量のタンカー等の船体１Ａに必要設備を設置することによっても実現することができる。たとえば、蒸気タービンや発電機は既設のものを使用することができる場合、脱水汚泥貯留槽２、乾燥装置５、噴射装置８、焼却炉１１、ボイラ１２および焼却灰処理設備２５を設置すればよい。既設ボイラのチューブ（伝熱管）部分を流用できるなら、新設装置の範囲はさらに減少する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の汚泥処理船は、海岸線近くに点在する下水処理場から脱水汚泥を回収して回り、船体内の設備によって脱水汚泥を焼却して発生する熱エネルギを有効に利用することができる。したがって、各自治体等において効果的且つ経済的な下水汚泥処理を行う上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の汚泥処理船の一実施形態を概略的に示す正面図である。
【図２】図１の汚泥処理船の汚泥処理に携わる主な設備およびその機能を示すブロック図である。
【図３】従来の下水汚泥処理施設の配置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・汚泥処理船
２・・・・脱水汚泥貯留槽
３・・・・可撓性輸送管
４・・・・混練装置
５・・・・乾燥装置
６・・・・回転槽
７・・・・搬送装置
８・・・・噴射装置
９・・・・コンプレッサ
１０・・・・ノズル
１１・・・・焼却炉
１２・・・・廃熱ボイラ
１３・・・・供給混入装置
１４・・・・蒸気タービン
１５・・・・発電機
１６・・・・エコノマイザ
１７・・・・フィルタ
１８・・・・誘引送風機
１９・・・・煙突
２０・・・・空気予熱器
２１・・・・乾燥汚泥貯留槽
２２・・・・造水装置
２３・・・・給水器
２４・・・・復水器
２５・・・・焼却灰処理設備
２６Ａ、２６Ｂ・・・・配管
Ａ・・・・焼却灰
Ｄ・・・・乾燥汚泥
Ｍ・・・・脱水汚泥
Ｓ・・・・流動砂
【図１】
2007196931.tif 000003
【図２】
2007196931.tif 000004
【図３】
2007196931.tif 000005