(57)【要約】 【課題】下水汚泥を、補助燃料を使用しないで、灰分の溶融化処理で減容化を図ると共に、汚泥から有益な燃焼ガスを回収することが可能な可燃性ガスの回収方法を提供すること。 【解決手段】下水汚泥等を乾燥して、気流搬送で気流層溶融炉に吹き込んだ後、酸素で汚泥を部分燃焼して、溶融スラグ及び可燃性ガスを生成し、前記可燃性ガスを回収することを特徴とする汚泥からの可燃性ガスの回収方法。特に、前記汚泥から溶融スラグを生成する場合には、汚泥の酸素による部分燃焼熱を利用することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥等を乾燥して、気流搬送で気流層溶融炉に吹き込んだ後、酸素で汚泥を部分燃焼して、溶融スラグ及び可燃性ガスを生成し、前記可燃性ガスを回収することを特徴とする汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
【請求項２】
前記汚泥の酸素による部分燃焼熱により、前記汚泥から溶融スラグを生成することを特徴とする請求項１記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
【請求項３】
前記溶融炉の底部に前記溶融スラグの排出口を設け、更にその下部に水ポットを設けて、前記溶融スラグを落下させて冷却、固化して回収することを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。 
【請求項４】
前記生成した可燃性ガス中に含まれるスラグを、集塵して捕集した後、前記乾燥した汚泥に混合してリサイクルすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に下水処理で発生する汚泥を部分燃焼して可燃性ガスを回収する方法に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥は、脱水後、あるいはさらに乾燥処理して、汚泥中の有機物の燃焼熱を用い、不足する場合は補助燃料を用いて、流動層を用いて焼却して、汚泥中の灰分はフライアッシュ状の焼却灰を集塵機で捕集して処理しているのが一般的であるが、フライアッシュ状になった焼却灰の処理が輸送、利用面で困難な問題がある。 
【０００３】
焼却灰の処理を容易にするため、集塵機で捕集した焼却灰に補助燃料を用いて溶融炉で加熱してスラグ状に処理する方法が、特許文献１に提案されている。しかし、この方法では、焼却灰は土木建設資材として有効に利用出来るが、焼却炉の他に溶融炉が必要で、さらに補助燃料も必要になるという問題がある。焼却と溶融を１段で行う方法として、特許文献２では、汚泥を層状に供給して、汚泥の上面にバーナーを配置して汚泥を表面から燃焼して溶融する方法が提案されている。この方法は、焼却と溶融を同時に行える点は有利であるが、補助燃料が必要であり、灰分を溶融するため、１３００〜１５００℃の高温で燃焼することから、汚泥中に４〜６％含まれる窒素がＮＯｘに転化して排ガス中のＮＯｘが増加する問題がある。また、汚泥の燃焼反応は、表面でしか燃焼しないため、溶融炉が大きくなる欠点もある。 
【特許文献１】特開平１−８４０１４号公報
【特許文献２】特開平５−２９６４２５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、従来法で必須とされる補助燃料を使用しないで、１段の処理で汚泥の燃焼と溶融を行い、汚泥から有益な燃料ガスとして利用可能な可燃性ガスを、生成して回収することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための、本発明の手段は以下の通りである。
（１）下水汚泥等を乾燥して、気流搬送で気流層溶融炉に吹き込んだ後、酸素で汚泥を部分燃焼して、溶融スラグ及び可燃性ガスを生成し、前記可燃性ガスを回収することを特徴とする汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
（２）前記汚泥の酸素による部分燃焼熱により、前記汚泥から溶融スラグを生成することを特徴とする（１）記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
（３）前記溶融炉の底部に前記溶融スラグの排出口を設け、更にその下部に水ポットを設けて、前記溶融スラグを落下させて冷却、固化して回収することを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
（４）前記生成した可燃性ガス中に含まれるスラグを、集塵して捕集した後、前記乾燥した汚泥に混合してリサイクルすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
【０００６】
本発明においては、汚泥燃焼炉の熱バランスに着目して、燃焼排ガスによる出熱がほとんどを占めることから、酸素を用いて燃焼することで、燃焼排ガス量を減少することが可能になり、補助燃料を使用しないで、かつ、汚泥中の有機物を完全燃焼しなくても、汚泥中の灰分が溶融してスラグになる燃焼温度が得られる条件を見いだし、汚泥から有益な燃料ガスを回収することが可能になる。 
【０００７】
すなわち、汚泥のガス化したガスには、ＣＯ2 、Ｈ2Ｏの他にＣＯ、Ｈ2の可燃性成分を含んだガスが回収できることになる。酸素は、汚泥中の有機物をガス化するのに必要な量（汚泥中のＣをＣＯにする量）以上で、かつガス化ガス温度を汚泥中の灰分を溶融して溶融炉の下部から排出する温度（灰分の溶流点）以上になるように供給する。さらに、溶融炉の燃焼反応を促進するために、気流層でガス化することで微粉の汚泥が分散した状態で燃焼させることになり、表面溶融方式に比べ、反応面積が大きくなって短時間で反応することが可能になり、コンパクトな溶融炉で処理が可能になる。さらに、溶融したフライアッシュ状の灰分は、溶融炉内で旋回している燃焼ガスの力で側壁に衝突して、溶融炉の側壁を伝わってスラグを溶融炉の底部のスラグ排出口から排出することが可能になる。 
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、乾燥汚泥を酸素でガス化することで、補助燃料を使用しないで１段で焼却、スラグ化することが可能になり、さらに、燃料として有効利用出来るガスを回収することが可能になる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の方法を実施するための装置の一例である。本装置は、乾燥機１、供給装置２、溶融炉３、冷却炉４、サイクロン５、ボイラー６、集塵装置７を図示の如く関連させて配設し構成される。 
【００１０】
乾燥機１は、脱水した汚泥の水分を減少させる装置で、蒸気加熱式、気流乾燥式の乾燥機等が使用できる。供給装置２は、ホッパーと定量切り出し装置から構成され、ロックホッパーシステムで乾燥汚泥を加圧して気流搬送し、次の溶融炉３へ供給する。溶融炉３は、乾燥機１で乾燥した汚泥を燃焼ガス化すると同時に灰分を溶融する装置で、側壁に２本以上のバーナー８を有し、溶融炉３の上方には生成したガスを排出するスロート９が設けられる。溶融炉３の下部にはスラグ排出口１０が設けられ、さらに下方には水ポット１１を設置する。 
【００１１】
バーナー８は、図２に示す如く、燃焼ガスが溶融炉３で旋回するように炉壁に対し平面的に一定の角度をもって配置される。本実施例ではバーナー４本の例を示しているが、バーナー８は２本以上あれば旋回流が得られる。冷却炉４には、その側面に水等を吹き込む冷却ノズル１２が設けられ、冷却炉４の後段にサイクロン５、ボイラー６、集塵装置７が順に接続されている。 
【００１２】
脱水した汚泥は、乾燥機１で、流動性があり、気流搬送できる水分まで乾燥する。乾燥した汚泥は、供給装置２から定量切り出しされて、空気又は窒素ガスでバーナー８に気流搬送され、溶融炉３内に送られる。バーナー８において、乾燥汚泥と酸素を吹き込んで汚泥をガス化する。このガス化ガスは、溶融炉３の上部のスロート９から冷却炉４に入る。溶融した微粉のスラグは、バーナー８の旋回力で溶融炉３の側壁に衝突して液状になり、底部のスラグ排出口１０から水ポット１１に落下して、冷却、固化後排出される。冷却炉４では、冷却ノズル１２から水又は生成ガスを冷却後昇圧したガスを吹き込んで高温のガスを冷却して、溶融炉３からガスに同伴された溶融スラグを冷却、固化する。本実施例では、水スプレーノズルで冷却する方法を示しているが、冷却した生成ガスを循環して冷却する方法もあり、ボイラー６の熱回収量は増加するが、設備が複雑になる。冷却炉４は、輻射型のボイラーで冷却する方法も併用できる。 
【００１３】
冷却されたガスは、サイクロン５でスラグを除去して、ボイラー６で熱回収して集塵装置７でサイクロンで捕集できなかったスラグを除去する。サイクロン５、集塵装置７で除去したスラグは、微粉状なので、乾燥汚泥に混合して再度溶融処理して粒状のスラグで回収することが、灰分を全量粒状のスラグで回収出来る点から好ましい。サイクロン５は、省略することは可能であるが、ボイラー６の伝熱管の磨耗を考慮すると設置する方が好ましい。集塵装置７は、バグフィルター等の集塵効率の高い方式が好ましい。ボイラー６で回収した蒸気は、乾燥機の熱源として利用可能で、回収ガスはＣＯ、Ｈ2を主成分とする可燃性ガスで燃料として有効利用出来る。 
【００１４】
なお、溶融炉３に使用する酸化剤は、酸素ガスの他に、酸素富化空気を使用することも可能であるが、高カロリーのガスを回収でき、回収ガス量を減少できることで排ガス処理設備をコンパクトにできる酸素の使用が好ましい。 
【実施例】
【００１５】
次に、図１に示した本発明装置を用いて、下水汚泥を処理した実施例を示す。汚泥は、表１に示す組成を乾量で２０Ｔ／Ｄ処理した。含水率８０％の汚泥を乾燥機で含水率２０％まで乾燥したものを溶融炉でガス化した。溶融炉には純度９５％の酸素４５０Ｎｍ3／Ｈを使用して約１４００℃で汚泥をガス化して、灰分をスラグ化出来た。酸素は、汚泥中の有機物をガス化するのに必要な量は１８０Ｎｍ3／Ｈであるが、温度を約１４００℃にして灰分を溶融して排出するために４５０Ｎｍ3／Ｈを使用した。スラグは、溶融炉に投入した灰分の約９０％がスラグ排出口から回収でき、残りの約１０％がガスに同伴されたが、サイクロン、集塵装置で捕集してリサイクルすることで、ほぼ１００％をスラグの形で回収することが出来た。 
【００１６】
冷却炉では、水を５７５ｋｇ／Ｈ噴霧して８００℃に冷却後、ボイラーで蒸気１．２Ｔ／Ｈを回収できた。生成ガス量は、乾量で表２に示す組成のガス１１９５Ｎｍ3／Ｈを回収でき、汚泥発熱量の５９％を可燃ガスで回収することが出来た。回収ガスには、ＮＯｘは含まれず、ＮＯｘの原因になるアンモニアも約２０ｐｐｍで、汚泥に含まれている窒素のほとんどは窒素ガスに転化して無害化されている。 
【００１７】
【表１】
2007010309.tif 000003
【００１８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る汚泥からの可燃性ガス回収方法を実施するための装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る気流層溶融炉のバーナー配置の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ 乾燥機
２ 供給装置
３ 溶融炉
４ 冷却炉
５ サイクロン
６ ボイラー
７ 集塵装置
８ バーナー
９ スロート
１０ スラグ排出口
１１ 水ポット
１２ 冷却ノズル 
【図１】
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【図２】
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