(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型に形成された溶融炉にコークス充填層を形成し、前記コークス充填層内に開口する羽口からコークス燃焼用の酸素含有ガスを供給して前記コークス充填層に充填されたコークスを燃焼させ、前記コークスの燃焼熱により前記溶融炉内に投入された汚泥を前記溶融炉内で溶融する汚泥溶融方法であって、
前記汚泥を前記溶融炉に投入するに先立ち、水分を含有する状態の前記汚泥に３価金属からなる燐固定物質を添加し、前記コークス充填層内で前記燐固定物質中の３価金属を前記汚泥中の燐成分と反応させて、前記汚泥中に含まれていた燐成分を、炉内で生成するスラグ中に金属燐化合物として固定する汚泥溶融方法。
【請求項２】
前記燐固定物質として３価鉄化合物を用いる請求項１に記載の汚泥溶融方法。
【請求項３】
前記燐固定物質を、前記汚泥中に含まれる燐の量に対して、前記３価鉄化合物中の鉄の添加比率がモル比率で１〜３倍となるように添加する請求項２に記載の汚泥溶融方法。
【請求項４】
前記燐固定物質としてアルミニウム化合物を用いる請求項１に記載の汚泥溶融方法。
【請求項５】
前記燐固定物質を、前記汚泥中に含まれる燐の量に対して、前記アルミニウム化合物中のアルミニウムの添加比率がモル比率で１．５倍以上５倍以下となるように添加する請求項４に記載の汚泥溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温に維持された溶融炉内に汚泥を投入し、前記投入された汚泥を前記溶融炉内で溶融する汚泥溶融方法に関し、とりわけ、竪型に形成された溶融炉にコークス充填層を形成し、前記コークス充填層内に開口する羽口からコークス燃焼用の酸素含有ガスを供給して前記コークス充填層に充填されたコークスを燃焼させ、前記コークスの燃焼熱により前記溶融炉内に投入された汚泥を溶融するに好適な汚泥溶融方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コークス充填層を有する竪型溶融炉における汚泥溶融方法においては、図７に示すように、竪型に形成された溶融炉８内にコークス充填層１０を形成し、前記コークス充填層１０の下部に前記溶融炉８の羽口９を開口させておいて、その羽口９から酸素含有ガスＧを前記コークス充填層１０内に吹き込み、前記コークス充填層１０を構成するコークスを燃焼させて高温炉床を形成させ、その高温炉床に乾燥汚泥１Ｃを投入して、前記高温炉床内の高温下で投入した乾燥汚泥１Ｃを溶融することが行われている。前記コークス充填層１０には、生成する溶融汚泥スラグの粘度を調整するために、前記コークスと共に石灰石等の石灰が塩基度調整剤として投入される。
【０００３】
前記乾燥汚泥１Ｃは、回収された余剰汚泥１Ａに凝集剤３を添加して凝集させたものを汚泥脱水機４で脱水し、含水量が８０％程度になるまで脱水された脱水汚泥１Ｂを汚泥乾燥機５で含水量が４０％程度になるまで乾燥したものであり、前記溶融炉８には前記乾燥汚泥１Ｃが投入される。前記凝集剤３としては、ポリアクリルアマイド、メタクリル酸エステル等の有機系凝集剤や、塩化第二鉄等の無機系凝集剤が用いられる。前記塩化第二鉄を凝集剤３として用いる場合には、凝集助剤として消石灰が共に投入される。前記塩基度調整剤としては、消石灰や生石灰が一般に用いられるが、上記凝集助剤として消石灰を汚泥と共に投入する場合には、酸性材として砕石を添加する。因みに、他方式の溶融炉の場合には、投入される汚泥は、その含有水分量が約５％或いは約２０％になるまで乾燥される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年下水処理後の排水の富栄養化を防止するために、下水処理においても脱燐工程が導入され、廃水処理設備からの余剰汚泥１Ａに含まれる燐の濃度が上昇してきている。この燐含有汚泥中の燐の濃度は、時として１５％に至る場合がある。例えば、汚泥１を焼却した灰分中に、燐が五酸化燐換算で２０〜３５％含まれているものが珍しくなくなっている。この汚泥１の強熱減量が８０％の場合に、含水量を４０％まで乾燥させれば、乾燥汚泥１Ｃ中には３〜４％の五酸化燐が含有されていることになる。こうした燐濃度の高い乾燥汚泥１Ｃを高温のコークス充填層１０に投入すると、大半の燐はスラグに移行せず、蒸発してダストと共に排ガス路に飛散する。このために、排ガス路を構成するダクトの閉塞や、排ガス処理設備の腐食が起こり、さらに、スクラバや湿式電気集塵機で捕集されるダストからの燐が水処理系に濃縮するといった問題が生じている。前記汚泥中に含有される燐の存在状態は詳しく解明していないが、おそらく、汚泥１中の水分に主として燐酸として含まれているものと推察される。
【０００５】
そこで、本発明に係る汚泥溶融方法の目的は、上記問題を解決して、炉内からの燐の飛散を抑制して、できるだけ多くの燐を生成する汚泥中に固定する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔本発明の特徴手段〕
請求項１に係る本発明の汚泥溶融方法の第１特徴手段は、竪型に形成された溶融炉にコークス充填層を形成し、前記コークス充填層内に開口する羽口からコークス燃焼用の酸素含有ガスを供給して前記コークス充填層に充填されたコークスを燃焼させ、前記コークスの燃焼熱により前記溶融炉内に投入された汚泥を前記溶融炉内で溶融する汚泥溶融方法において、前記汚泥を前記溶融炉に投入するに先立ち、水分を含有する状態の前記汚泥に３価金属からなる燐固定物質を添加し、前記コークス充填層内で前記燐固定物質中の３価金属を前記汚泥中の燐成分と反応させて、前記汚泥中に含まれていた燐成分を、炉内で生成するスラグ中に金属燐化合物として固定する点にある。
請求項２に係る本発明の汚泥溶融方法の第２特徴手段は、上記第１特徴手段における燐固定物質として３価鉄化合物を用いる点にある。この３価鉄化合物としては、酸化第二鉄、水酸化第二鉄、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等が挙げられる。
請求項３に係わる本発明の汚泥溶融方法の第３特徴手段は、上記第２特徴手段における燐固定物質を、汚泥中に含まれる燐の量に対して、３価鉄化合物中の鉄の添加比率がモル比率で１〜３倍となるように添加する点にある。
請求項４に係る本発明の汚泥溶融方法の第４特徴手段は、上記第１特徴手段における燐固定物質としてアルミニウム化合物を用いる点にある。このアルミニウム化合物としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。
請求項５に係る本発明の汚泥溶融方法の第５特徴手段は、上記第４特徴手段における燐固定物質を、汚泥中に含まれる燐の量に対して、前記アルミニウム化合物中のアルミニウムの添加比率がモル比率で１．５倍以上５倍以下となるように添加する点にある。
【０００７】
〔特徴手段の作用及び効果〕
上記本発明に係る汚泥溶融方法の第１特徴手段によれば、排ガス路に飛散する汚泥中の燐をスラグ中に固定することができる。つまり、燐が５価の元素であることから、３価の金属とは結合しやすい。従って、汚泥の含有する燐成分を高温の炉内で３価金属と反応させ、金属燐化合物或いは金属燐酸化合物に変化させることで、反応後の化合物が容易に蒸散しなくなるから、炉内から排ガス路への燐の飛散を抑制し、且つ、前記コークス充填層内で前記汚泥が溶融して生成するスラグ中に前記燐を固定することが容易になる。上記３価金属化合物としては、酸化第二鉄、水酸化第二鉄、硫酸第二鉄等の第二鉄化合物や、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニウム化合物が挙げられる。
上記本発明に係る汚泥溶融方法の第２特徴手段によれば、上記第１特徴手段において、燐のスラグへの移行率を高めることができる。つまり、３価金属の中でも酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、水酸化第二鉄（Ｆｅ(ＯＨ)3）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、硫酸第二鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）等の３価鉄化合物は、燐と結合しやすく、上記第１特徴手段にも有効である。何れも燐と反応して蒸発しにくい第二鉄燐化物を生成するから、コークス充填層内で燐をスラグ中に移行させることが可能になる。ここに、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）のように３価の鉄である第二鉄を含むものであれば効果を有することは当然で、この場合には２価の鉄である第一鉄も第二鉄には劣るが、燐の固定にある程度は寄与するようである。尚、上記第３特徴手段のように、第二鉄化合物中の鉄の汚泥に対する添加割合を、前記汚泥中の燐に対して、モル比率で１〜３とすれば、効果的に燐をスラグ中に固定できる。殊に、第二鉄化合物においては、モル比率１程度の微量添加で燐のスラグへの移行率を高めることが出来るから、生成スラグの量を抑制しながら、炉内から排ガス路への燐の飛散を抑制できる。
上記本発明に係る汚泥溶融方法の第４特徴手段によっても、上記第２特徴手段と同様に、上記第１特徴手段において、燐のスラグへの移行率を高めることができる。つまり、３価金属の中でも酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)3）、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3）等のアルミニウム化合物は、燐と結合しやすく、上記第１特徴手段にも有効である。何れも燐と反応して融点の高いアルミニウム燐化物を生成するから、排ガス路に蒸散することを抑制して、コークス充填層内で燐をスラグ中に移行させることが可能になる。尚、上記第５特徴構成のように、アルミニウム化合物中のアルミニウムの添加率が、汚泥中の燐に対して、モル比率で１．５倍以上５倍以下となるように添加することで、燐のスラグへの移行率を高く維持できるようになる。つまり、燐固定物質を汚泥中の燐に対してモル比率で１．５倍以上添加することで、燐のスラグへの移行率を高めることが出来るが、モル比率を３倍以上にすることで、汚泥中の燐の６０％以上をスラグ中に固定できるようになる。また、モル比率を５以上に高めても燐のスラグへの移行率は高まらず、融点が上昇するので、好ましくない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚泥溶融方法について説明する。図１は本発明に係る汚泥溶融方法の第一の例を説明する流れ図であり、図２は本発明に係る汚泥溶融方法の第二の例を説明する流れ図であり、図３は本発明に係る汚泥溶融方法の第三の例を説明する流れ図であり、図４は余剰汚泥から乾燥汚泥を形成して溶融炉に投入する汚泥供給設備の一例を示す構成説明図である。尚、上記従来の技術に用いた図７における要素と同一の要素乃至同様の機能を果たす要素については、先の図７に付した符号と同一の、或いは関連する符号を用いて説明し、詳細の説明の上記従来の説明と重複する部分については一部省略する。
【０００９】
〔第一の実施の形態〕
図１に示すように、溶融炉８に汚泥１を投入するに先立ち、約４０％にまで乾燥した乾燥処理後の乾燥汚泥１Ｃに３価金属からなる燐固定物質２を添加し汚泥成形機６により押し出し成形してペレット状の成形体とする。この成形に際して、前記乾燥汚泥１Ｃ中に保有する水分を利用して、前記乾燥汚泥１Ｃと前記燐固定物質２とを十分に混和させる。乾燥後の前記乾燥汚泥１Ｃを、前記溶融炉８のコークス充填層１０に形成される高温炉床に投入し（図４参照）、汚泥１の灼熱残さとして炉内で生成するスラグ中に、前記汚泥１中に含まれていた前記燐分を前記燐固定物質２を構成する３価金属との化合物として固定する。前記燐固定物質２としては、例えば第二鉄、アルミニウムで代表される３価金属の化合物を用いる。この燐固定物質２は、微粒であれば効果的で、水分を含有する脱水汚泥１Ｂの汚泥粒子間に存在する水分中に、粒径が小さければ確実に分散させることが出来る。図４に示した例においては、余剰汚泥１Ａを脱水処理する汚泥脱水機４には遠心型脱水機を用いて、脱水汚泥１Ｂを脱水ケーキとして取り出し、取り出した脱水ケーキを汚泥乾燥機５に送り込む。この汚泥乾燥機５としては、回転筒内で汚泥と水分とを分離しながら、前記回転筒を外部から加熱して乾燥する遠心薄膜乾燥機を用いており、乾燥汚泥１Ｃは薄片状で取り出される。取り出された薄片状の乾燥汚泥１Ｃは、燐固定物質２を添加混合した上で汚泥成形機６に送り込まれる。この汚泥成形機６は、スクリュー押出機構により、角形断面の成形口から乾燥汚泥１Ｃを押し出すように構成されており、内部で混練されるので、前記燐固定物質２は汚泥１とよく混和される。ペレット状の成形体として押し出された前記乾燥汚泥１Ｃを前記溶融炉８に投入するのである。
【００１０】
前記第二鉄化合物としては、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、水酸化第二鉄(Ｆｅ(ＯＨ)3）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、硫酸第二鉄（Ｆｅ2(ＳＯ4)3）等が挙げられる。その添加量は、前記汚泥中に含まれる前記燐分の量に対して、等モル比以上添加する。尚、この添加量は、前記モル比率で３倍以下にすることが好ましく、それ以上添加しても、燐のスラグへの移行率に大きな変化がない。これは、第二鉄化合物の添加量が増大するに伴って、第二鉄から第一鉄への還元が進行することが一つの原因として考えられる。しかも、前記第二鉄化合物を過剰に添加すれば、添加された第二鉄化合物はスラグを生成する物質であるから、排出スラグの処理量の増大を招き、過剰添加は好ましくなく、前記燐のスラグへの移行率が前記モル比率で２倍までは良好に増加することから、前記第二鉄化合物の添加量は、前記モル比率で２倍程度までにとどめることが望ましい。前記塩化第二鉄は水溶性であり、前記汚泥中の水分に容易に溶解するから、前記燐固定物質として汚泥に混和するのに好適である。尚、塩化第二鉄は、無機系凝集剤としても使用されるものであって、同時に燐固定物質２としても機能するが、凝集助剤として消石灰が添加される場合があり、前記消石灰が添加された場合には、塩基度調整のために、必要に応じて砕石等の酸性剤を添加する場合もある。上述の微粒である燐固定物質としては、溶鉄・溶鋼用の電気炉から飛散する鉄粉塵や、転炉から飛散する粉塵等が好適であって、再粉砕を必要としない上に、製鉄・製鋼工場から廃棄物として大量に排出されるものであるから、産業廃棄物の有効利用の観点からも推奨できる。しかも、これら粉塵は、主として第二酸化鉄からなっており、効果的な燐固定物質として機能する。
【００１１】
前記アルミニウム化合物としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)3）、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3）等が挙げられる。また、市販されているポリ塩化アルミニウムも液状で入手できるから効果的である。そのアルミニウム化合物は、前記脱水汚泥１Ｂ中に含まれる前記燐分の量に対して、モル比率で１．５倍以上のアルミニウム量に相当する量を添加する。尚、この添加量は、前記モル比率で５倍以下にすることが好ましく、それ以上添加すれば、スラグの流動化温度及び溶融温度を上昇させるから、溶融スラグの流動性を阻害する場合があり、溶融スラグ回収の障害となりやすい点からも好ましくない。これらの点を勘案すれば、前記アルミニウム化合物の添加量は、汚泥１中の燐分に対してモル比率で４倍以下とすることが好ましい。尚、上述のように、微粒である燐固定物質としては、水酸化アルミニウムが好適であって、一般に入手しやすく、また、酸化アルミニウム等に比して安価であり、入手可能な水酸化アルミニウムは非常に微細な粉体状であるから、細粉化の処理を必要とせず、処理コストを抑制できる上に、乾燥汚泥に混和させるのに好適である。さらに、水酸化アルミニウムは重量比率でアルミニウムの占める割合が高く、水酸化アルミニウムとして添加する実量を少なくでき、スラグ生成量を抑制できる。
【００１２】
〔第二の実施の形態〕
図２に示すように、溶融炉８に汚泥１を投入するに先立ち、４０％を超える水分（通常は水分量８０％）を含有する脱水処理後の脱水汚泥１Ｂに３価金属からなる燐固定物質２を添加混合する。この混合に際して、前記脱水汚泥１Ｂ中に保有する水分を利用して、前記脱水汚泥１Ｂと前記燐固定物質２とを十分に混和させる。前記脱水汚泥１Ｂを乾燥処理して乾燥汚泥１Ｃとして水分を約４０％まで減少させる。脱水後の前記燐固定物質２を混合した乾燥汚泥１Ｃを前記溶融炉８に投入する。前記燐固定物質２は上記第一の実施の形態に説明したと同様であるが、前記燐固定物質２が前記コークス充填層１０内で投入された乾燥汚泥１Ｃから簡単に離散しなければよく、必ずしも微粒でなくても十分に前記脱水汚泥１Ｂ中に分散させることが出来るものであればよい。例えば前記燐固定物質２が水溶性であって、液状で添加できれば前記脱水汚泥１Ｂ中に容易に分散させることが出来る。この例として、例えば前記第二鉄化合物としては、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等が挙げられる。また、前記アルミニウム化合物としては硫酸アルミニウムが挙げられる。さらに、市販されているポリ塩化アルミニウムも液状で入手でき、水溶性であるから効果的である。但し、前記硫酸アルミニウム及びポリ塩化アルミニウムは、金属アルミニウムの含有率が低く、添加総量は多くなる。
【００１３】
〔第三の実施の形態〕
図３に示すように、脱水処理する前の、水分量が８０％を超える余剰汚泥１Ａに３価金属からなる燐固定物質２を添加し、前記燐固定物質２を添加した余剰汚泥１Ａを汚泥脱水機４により脱水して、水分約８０％を保有する脱水汚泥１Ｂとして脱水ケーキを形成し、脱水ケーキを汚泥乾燥機５に投入して乾燥し、含水量約４０％の乾燥汚泥１Ｃとして溶融炉８に投入する。前記燐固定物質２は、前記汚泥脱水機４内で脱水の際に汚泥１とよく混和される。前記燐固定物質２を添加してある乾燥汚泥１Ｃを前記溶融炉８内のコークス充填層１０に形成される高温炉床に投入し、前記溶融炉８のコークス充填層１０に形成される高温炉床内で、前記燐固定物質２を前記乾燥汚泥１Ｃ中に存在する燐分と反応させ、前記乾燥汚泥１Ｃから生成する溶融スラグ中に、前記乾燥汚泥１Ｃ中に含まれていた燐及び燐酸を固定する。前記燐固定物質２に関しては、上記第一の実施の形態と同様である。尚、無機系凝集剤として塩化第二鉄を使用する場合には、前記燐固定物質２としても機能するが、脱水の際に分離した水にも含有されるから、歩留まりを考えれば添加量を確定しにくいという問題を有している。
【００１４】
〔参考例〕
〈１〉上記第各実施の形態においては、脱水処理後の脱水汚泥１Ｂの水分を約８０％とし、乾燥汚泥１Ｃの水分を約４０％として説明したが、前記脱水汚泥１Ｂ及び前記乾燥汚泥１Ｃの含水率は一例を示したものであって、前記脱水汚泥１Ｂの含水量は、汚泥乾燥機５の仕様に応じて設定すればよく、前記乾燥汚泥１Ｃの含水量は、溶融炉８の仕様に応じて設定すればよい。
〈２〉上記各実施の形態においては、燐固定物質を添加してある乾燥汚泥１Ｃを、溶融炉８のコークス充填層１０に形成される高温炉床に投入する例について説明したが、前記溶融炉８は、上記コークス充填層１０を備えるものに限らず、旋回流を形成する可燃ガスを高温で燃焼させる旋回燃焼室の中に被処理汚泥１を投入して溶融処理する旋回溶融炉であってもよい。この場合には、図５に示すように、脱水汚泥１Ｂに前記燐固定物質２を添加して混練機７により混練し、その後、例えば含水量が約５％になるまで乾燥した乾燥汚泥１Ｃを前記旋回溶融炉に投入するようにすればよい。
〈３〉上記各実施の形態においては、燐固定物質２を添加してある乾燥汚泥１Ｃを、溶融炉８のコークス充填層１０に形成される高温炉床に投入する例について説明したが、前記溶融炉８は、上記コークス充填層１０を備えるものに限らず、炉内に被処理汚泥１の堆積層を形成して、その堆積層表面を加熱溶融させる表面溶融炉であってもよい。この場合には、例えば図６（イ）に示すように、脱水汚泥１Ｂに前記燐固定物質２を添加して混練機７により混練し、その後、例えば含水量が約２０％になるまで乾燥した乾燥汚泥１Ｃを前記表面溶融炉に投入するようにしてもよく、また、図６（ロ）に示すように、脱水汚泥１Ｂを乾燥し、その乾燥汚泥１Ｃに前記燐固定物質２を添加して混練機７により混練し、例えば含水量が約２０％になるまで乾燥した乾燥汚泥１Ｃを前記表面溶融炉に投入するようにしてもよい。
〈４〉上記実施の形態においては、汚泥脱水機４として遠心型脱水機を用いる例について説明したが、前記汚泥脱水機４の形式はこれに限られるものではなく、真空脱水機、圧搾脱水機その他任意の脱水機がしよう可能である。
〈５〉上記実施の形態においては、汚泥乾燥機５として、回転筒内で汚泥と水分とを分離しながら、前記回転筒を外部から加熱して乾燥する遠心薄膜乾燥機を用いる例について説明したが、前記汚泥乾燥機５の形式はこれに限られるものではなく、コンベア状で搬送しながら乾燥する通常の乾燥機であってもよく、その他の形式の乾燥機を任意に選択できる。
〈６〉上記実施の形態においては、汚泥成形機６として、スクリュー押出機構により成形口から乾燥汚泥１Ｃを押し出すように構成された押出成形機を用いる例について説明したが、前記汚泥成形機６の形式はこれに限られるものではなく、プレス成形機その他任意の成形機が選択できる。尚、乾燥汚泥の性状によっては、成型することなく溶融炉８内に投入することも可能であり、また、溶融炉８の形式によって、成型することなく乾燥汚泥を投入できる場合もある。
【００１５】
【実施例】
〔第一実施例〕
上記第一の実施の形態に対応する燐固定物質として３価鉄化合物を用いて実験を行った。実験は、水分約８０％の脱水汚泥に３価鉄化合物を添加して、乾燥（１０５℃），灰化（６００℃）処理を行った汚泥灰を黒鉛ルツボの中に入れ、電気炉内で１６００℃の雰囲気下で溶融して、生成した溶融スラグの分析を行って、前記溶融スラグの重量と燐の含有率とから、燐のスラグ移行率を調べた。実験試料として、乾燥汚泥に対して、第二鉄化合物として酸化第二鉄を、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、第二鉄のモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例１）と、従来通り燐固定物質を添加しない汚泥灰（比較例１−１）とを用意した。また、塩基度調整剤として用いられる消石灰を、同様に対象汚泥中の燐分の含有量に対して、カルシウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（比較例１−２）を用意した。実験の結果は表１に示す。尚、各脱水汚泥の含水率は８０％であった。
【００１６】
【表１】
0004033585.tif 000002
注．１．燐固定物質添加率：汚泥灰中の燐分重量に対する燐固定物質の添加重量の比率を示す。
２．溶融前重量：汚泥灰の重量を示す。
３．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
５．塩基度：スラグ中の酸化カルシウム含有量の酸化珪素含有量に対する重量比で示す。
【００１７】
上記実験の結果、スラグ中の燐の存在形態は、燐化鉄(Ｆｅ2Ｐ）であることが判った。そして、消石灰の添加は、燐のスラグへの固定には効果が乏しく、無添加の場合とほぼ同等であり、酸化鉄を添加することにより、４倍以上の燐がスラグ中に移行することが判った。
【００１８】
〔第二実施例〕
上記第一実施例の結果を踏まえて、上記第一の実施の形態に対応する燐固定物質として酸化第二鉄を用いてさらに実験を行った。実験は、水分約８０％の脱水汚泥に酸化第二鉄を添加し、乾燥（１０５℃），灰化（６００℃）処理を行った汚泥灰を黒鉛ルツボの中に入れ、電気炉内で１６００℃の雰囲気下で溶融して、生成した溶融スラグの分析を行って、前記溶融スラグの重量と燐の含有率とから、燐のスラグ移行率を調べた。実験試料として、酸化第二鉄を、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、第二鉄のモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例２−１）と、前記第二鉄のモル比率で２倍添加した汚泥灰（実施例２−２）と、前記第二鉄のモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例２−３）とを用意し、従来との比較のために、従来通り燐固定物質を添加しない汚泥灰（比較例２）を用意した。実験の結果は表２に示す。尚、各脱水汚泥の含水率は８０％であった。溶融に供した汚泥灰は、何れも重量５ｇである。
【００１９】
【表２】
0004033585.tif 000003
注．１．燐固定物質添加率：汚泥灰中の燐分重量に対する燐固定物質の添加重量の比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００２０】
実験の結果は、酸化第二鉄の添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を約４６％まで高め得るが、汚泥スラグ化率は、添加しない場合と大差ないものの、僅かながら次第に低下することが判った。従って、僅かの燐固定物質の添加により燐のスラグ中への固定だけを図る場合には、第二鉄酸化物の添加が有効である。
【００２１】
〔第三実施例〕
上記第一実施例の結果を踏まえて、上記第一の実施の形態に対応する燐固定物質として酸化アルミニウムを用いてさらに実験を行った。実験は、水分約８０％の脱水汚泥に酸化アルミニウムを添加し、乾燥（１０５℃），灰化（６００℃）処理を行った汚泥灰を黒鉛ルツボの中に入れ、電気炉内で１６００℃の雰囲気下で溶融して、生成した溶融スラグの分析を行って、前記溶融スラグの重量と燐の含有率とから、燐のスラグ移行率を調べた。実験試料として、酸化アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例３−１）と、アルミニウムのモル比率で２倍添加した汚泥灰（実施例３−２）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例３−３）とを用意し、従来との比較のために、従来通り燐固定物質を添加しない上記第二実施例と同じ汚泥灰（比較例３）を用意した。実験の結果は表３に示す。尚、各汚泥の含水率は８０％であった。実験に供した汚泥灰は、何れも重量５ｇである。
【００２２】
【表３】
0004033585.tif 000004
注．１．燐固定物質添加率：汚泥灰中の燐分重量に対する燐固定物質の添加重量の比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００２３】
実験の結果は、酸化アルミニウムの添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を約７０％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大９０％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するにはアルミニウム化合物を添加することが有効である。
【００２４】
〔第四実施例〕
上記第三実施例の結果を踏まえて、アルミニウム化合物の効果をさらに確かめるために燐固定物質としてアルミニウム化合物としてポリ塩化アルミニウムを用いてさらに実験を行った。実験は、水分約８０％の脱水汚泥にポリ塩化アルミニウムを添加し、乾燥（１０５℃），灰化（６００℃）処理を行った汚泥灰を黒鉛ルツボの中に入れ、電気炉内で１６００℃の雰囲気下で溶融して、生成した溶融スラグの分析を行って、前記溶融スラグの重量と燐の含有率とから、燐のスラグ移行率を調べた。ポリ塩化アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例４−１）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例４−２）と、アルミニウムのモル比率で５倍添加した汚泥灰（実施例４−３）とを夫々用意し、従来通り燐固定物質を添加しない汚泥灰（比較例４）を用意した。実験の結果は表４に示す。尚、脱水汚泥の含水率は８０％であった。実験に供した汚泥灰は、何れも重量５ｇである。
【００２５】
【表４】
0004033585.tif 000005
注．１．燐固定物質添加モル比：汚泥灰中の燐に対する添加した燐固定物質中のアルミニウムのモル比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．汚泥スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００２６】
実験の結果は、ポリ塩化アルミニウムの添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を最大約７０％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大７８％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するにはポリ塩化アルミニウムを添加することは有効である。殊に、少量添加で燐固定の効果を示しており、スラグ生成量の抑制には効果的であることが判った。
【００２７】
〔第五実施例〕
上記第三実施例の結果を踏まえて、アルミニウム化合物の効果をさらに確かめるために燐固定物質として上記第四実施例と同様にアルミニウム化合物として水酸化アルミニウムを用いてさらに実験を行った。実験は、ポリ塩化アルミニウムに代えて水酸化アルミニウムを添加した他は上記第四実施例と同一条件で行った。水酸化アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例５−１）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例５−２）と、アルミニウムのモル比率で５倍添加した汚泥灰（実施例５−３）とを夫々用意し、さらに、上記第四実施例における比較例４と同じ汚泥灰（比較例５）を用意した。
【００２８】
【表５】
0004033585.tif 000006
注．１．燐固定物質添加モル比：汚泥灰中の燐に対する添加した燐固定物質中のアルミニウムのモル比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．汚泥スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００２９】
実験の結果は、水酸化アルミニウムの添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を最大約６８％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大８８％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するにはアルミニウム化合物を添加することが有効である。
【００３０】
〔第六実施例〕
上記第三実施例の結果を踏まえて、アルミニウム化合物の効果をさらに確かめるために燐固定物質として上記第四実施例と同様にアルミニウム化合物として硫酸アルミニウム（１８水和物）を用いてさらに実験を行った。実験は、ポリ塩化アルミニウムに代えて硫酸アルミニウムを添加した他は上記第四実施例と同一条件で行った。硫酸アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例６−１）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例６−２）と、アルミニウムのモル比率で５倍添加した汚泥灰（実施例６−３）とを夫々用意し、さらに、上記第四実施例における比較例４と同じ汚泥灰（比較例６）を用意した。
【００３１】
【表６】
0004033585.tif 000007
注．１．燐固定物質添加モル比：汚泥灰中の燐に対する添加した燐固定物質中のアルミニウムのモル比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．汚泥スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００３２】
実験の結果は、硫酸アルミニウムの添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を最大約７８％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大８２％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するにはアルミニウム化合物を添加することが有効である。尚、硫酸アルミニウムは、他の実施例に比較して燐固定に最も効果的であることが判った。
【００３３】
〔第七実施例〕
上記第三実施例の結果を踏まえて、アルミニウム化合物の効果をさらに確かめるために燐固定物質として上記第四実施例と同様にアルミニウム化合物として酸化アルミニウムを用いてさらに実験を行った。実験は、ポリ塩化アルミニウムに代えて酸化アルミニウムを添加した他は上記第四実施例と同一条件で行った。酸化アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例７−１）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例７−２）と、アルミニウムのモル比率で５倍添加した汚泥灰（実施例７−３）とを夫々用意し、さらに、上記第四実施例における比較例４と同じ汚泥灰（比較例７）を用意した。
【００３４】
【表７】
0004033585.tif 000008
注．１．燐固定物質添加モル比：汚泥灰中の燐に対する添加した燐固定物質中のアルミニウムのモル比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．汚泥スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００３５】
実験の結果は、アルミニウム化合物の添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を最大約６３％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大９２％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するにはアルミニウム化合物を添加することが有効である。尚、酸化アルミニウムは、少量添加では燐固定の効果があまり芳しくないが、汚泥のスラグ化に最も効果を有することが判った。
【００３６】
〔第八実施例〕
以上各実施例に加えて、燐固定物質としてのアルミニウム化合物として水酸化アルミニウムを用いて、乾燥汚泥に加える場合についてさらに実験を行った。実験は、水分約４０％の乾燥汚泥に水酸化アルミニウムを添加した他は上記各実施例と同様の条件で汚泥灰を溶融して溶融スラグを用いて試験を行った。水酸化アルミニウムを、対象汚泥中の燐分の含有量に対して、アルミニウムのモル比率で１．５倍添加した汚泥灰（実施例８−１）と、アルミニウムのモル比率で２．３８倍添加した汚泥灰（実施例８−２）と、アルミニウムのモル比率で３倍添加した汚泥灰（実施例８−３）とを夫々用意し、さらに、水酸化アルミニウムを添加しない汚泥灰（比較例８）を用意した。
【００３７】
【表８】
0004033585.tif 000009
注．１．燐固定物質添加モル比：汚泥灰中の燐に対する添加した燐固定物質中のアルミニウムのモル比率を示す。
２．燐含有率：汚泥灰中の燐の重量割合を示す。
３．汚泥スラグ化率：汚泥灰中の無機物の重量に対する溶融スラグの重量比を示す。
４．燐のスラグ移行率：溶融前燐含有率に相当する燐重量に対する溶融スラグ中の燐含有率に相当する燐重量の比率を示す。
【００３８】
実験の結果は、水酸化アルミニウムの添加量を増加することにより、燐のスラグ移行率を最大約６９％まで高めることができ、汚泥スラグ化率も、添加しない場合に対して上昇し、実験範囲内では最大８６％に達することが判った。従って、排気路への燐の飛散に伴うダクトの腐食や閉塞といった事故を防止するには水酸化アルミニウムを乾燥汚泥に添加することも有効であることが判った。尚、水酸化アルミニウムも、少量添加では燐固定の効果があまり芳しくないが、汚泥のスラグ化には効果を有することが判った。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る汚泥溶融方法の一例を説明する流れ図
【図２】  本発明に係る汚泥溶融方法の他の例を説明する流れ図
【図３】  本発明に係る汚泥溶融方法の他の例を説明する流れ図
【図４】  溶融炉のへの汚泥供給設備の一例を示す構成説明図
【図５】  汚泥溶融方法の参考例を説明する流れ図
【図６】  汚泥溶融方法の参考例を説明する流れ図
【図７】  溶融炉の一例について構成を示す縦断面図
【符号の説明】
１      汚泥
２      燐固定物質
８      溶融炉
９      羽口
１０    コークス充填層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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