(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率８０％の塊状態の含水汚泥を窯尻部側から投入して内部で焼却するキルンを有する汚泥処理設備であって、
前記含水汚泥を前記キルンの窯尻部側から投入する汚泥投入機構を備え、
前記キルンは、前記窯尻部にハウジングが接続され、
該ハウジングは、底面が前記キルン側に向けて下方に傾斜する斜面とされ、
前記汚泥投入機構は、前記含水汚泥を圧送する汚泥導入管と、該汚泥導入管の先端が前記ハウジングの底面から上方に離間した位置に接続されて設けられ該底面に向けて前記含水汚泥を落下させる汚泥投入口とを有し、
該汚泥投入口は、８００℃以上の温度となる位置に配されていることを特徴とする汚泥処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の汚泥処理設備において、前記汚泥投入口は、前記ハウジングの底面における前記含水汚泥の落下地点より３ｍ以上上方に配されていることを特徴とする汚泥処理設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の汚泥処理設備において、前記キルンは、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを製造する乾式キルンであることを特徴とする汚泥処理設備。
【請求項４】
含水率８０％の塊状態の含水汚泥をキルンの窯尻部側から投入してキルン内で焼却する汚泥処理方法であって、
前記キルンは、前記窯尻部にハウジングが接続され、
該ハウジングは、底面が前記キルン側に向けて下方に傾斜する斜面とされ、
前記ハウジングの底面から上方に離間した位置であって８００℃以上の温度となる位置に設けられた汚泥投入口に前記含水汚泥を圧送し、前記汚泥投入口から前記ハウジングの底面に向けて前記含水汚泥を落下させることを特徴とする汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水汚泥をキルンに投入して焼却する汚泥処理設備及び汚泥処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場から排出される下水汚泥等の汚泥処理として、近年、下水汚泥脱水ケーキのセメント焼成炉への直接吹き込みによるセメント原料化技術（直接燃焼方式）が提案され、実用化されている。この技術は、水分８０％程度に処理された下水脱水汚泥（以下、含水汚泥と称す）をトラック等で搬入し、圧送ポンプで直接セメント焼成炉であるロータリーキルンに投入し、超高温で加熱して水分及び可燃分は蒸発・燃焼させ、無機系成分の灰をセメント中間製品であるクリンカーとして焼結するものである。
【０００３】
このように、上記処理技術は、含水汚泥中の灰が、粘土原料の一部として代替されることによってセメント原料化され、副次的な廃棄物を一切出さない、環境を守る上で優れた処理方法である。
【０００４】
従来、含水汚泥をロータリーキルン内に投入するには、例えば特開平８−２７６１９９号公報等に記載されているように、キルンの窯尻部底面に汚泥投入口を設けて該汚泥投入口から含水汚泥を導入していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の汚泥処理技術には、以下の課題が残されている。すなわち、含水汚泥をロータリーキルン内に投入する際、含水汚泥は圧送ポンプにより汚泥投入口まで圧送されてくるため、ある程度の塊状態となって汚泥投入口から押し出されてキルン内に導入される。このため、含水汚泥は窯尻部内において投入直後は塊状態のままでしばらく加熱されることになり、内部まで十分に加熱・蒸発処理されるまで時間を要していた。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、投入される含水汚泥をより効率的に蒸発・燃焼等の加熱処理することができる汚泥処理設備及び汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の汚泥処理設備は、含水率８０％の塊状態の含水汚泥を窯尻部側から投入して内部で焼却するキルンを有する汚泥処理設備であって、前記含水汚泥を前記キルンの窯尻部側から投入する汚泥投入機構を備え、前記キルンは、前記窯尻部にハウジングが接続され、該ハウジングは、底面が前記キルン側に向けて下方に傾斜する斜面とされ、前記汚泥投入機構は、前記含水汚泥を圧送する汚泥導入管と、該汚泥導入管の先端が前記ハウジングの底面から上方に離間した位置に接続されて設けられ該底面に向けて前記含水汚泥を落下させる汚泥投入口とを有し、該汚泥投入口は、８００℃以上の温度となる位置に配されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の汚泥処理方法は、含水率８０％の塊状態の含水汚泥をキルンの窯尻部側から投入してキルン内で焼却する汚泥処理方法であって、前記キルンは、前記窯尻部にハウジングが接続され、該ハウジングは、底面が前記キルン側に向けて下方に傾斜する斜面とされ、
前記ハウジングの底面から上方に離間した位置であって８００℃以上の温度となる位置に設けられた汚泥投入口に前記含水汚泥を圧送し、前記汚泥投入口から前記ハウジングの底面に向けて前記含水汚泥を落下させることを特徴とする。
【０００９】
これらの汚泥処理設備及び汚泥処理方法では、ハウジングの底面から上方に離間した位置に設けられた汚泥投入口に含水汚泥を圧送し、汚泥投入口からハウジングの底面に向けて含水汚泥を落下させることにより、塊状態の含水汚泥が底面に衝突して分散すると共に水分等は蒸発し、残りの固形分等は斜面である底面上を粉々になった状態で滑り落ちてキルン本体内に導入される。また、汚泥投入口が８００℃以上の温度となる位置に配されていることにより、汚泥投入口から含水汚泥が投入された瞬間に含まれる水分が急激な加熱による水蒸気爆発を起こして、塊状態の含水汚泥が落下中にある程度分散され、底面衝突時に確実に分散させることができる。
【００１０】
また、本発明の汚泥処理設備は、前記汚泥投入口が、前記ハウジングの底面における前記含水汚泥の落下地点より３ｍ以上上方に配されていることが好ましい。すなわち、この汚泥処理設備では、汚泥投入口がハウジングの底面における含水汚泥の落下地点より３ｍ以上上方に配されていることにより、塊状態の含水汚泥が底面衝突時に十分に分散可能な落下速度を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の汚泥処理設備は、前記キルンが、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを製造する乾式キルンである技術が採用される。すなわち、この汚泥処理設備では、キルンが、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを製造する乾式キルンであるため、含水汚泥をセメント中間製品のクリンカーに焼結させることでセメント原料化して、含水汚泥を有効利用することができると共に、含水汚泥中のアンモニア成分によりセメント原料焼成時の排気ガスに含まれるＮＯｘを分解して削減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚泥処理設備及び汚泥処理方法の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の汚泥処理設備は、図１及び図２に示すように、乾式ロータリーキルン１内でセメント原料Ｃ０を焼成してセメントクリンカーＣ１を焼結し、製造するセメント焼成設備であると共に、含水率８０％程度の下水脱水汚泥である含水汚泥Ｇを窯尻部４ａ側から乾式ロータリーキルン１内に投入して焼却するものである。なお、本実施形態で投入される含水汚泥Ｇは、添加物添加等の前処理がなされていないものであるが、このような処理を行ったものでも構わない。
【００１５】
この汚泥処理設備には、原料ミル（図示略）で粉砕されシュートＳから送り込まれるセメント原料Ｃ０を予熱するプレヒータ３が、乾式ロータリーキルン１の窯尻部４ａにハウジング２を介して接続されており、該プレヒータ３及びハウジング２を介してセメント原料Ｃ０が窯尻部４ａに投入されるように構成されている。このプレヒータ３は、縦方向に複数段連設されたサイクロン３ａと、乾式ロータリーキルン１からの排ガスを上昇させるように各サイクロン３ａを接続するダクト３ｂとで主に構成されている。なお、符号Ｆは、誘引ファンであり、乾式ロータリーキルン１からの排ガスを各サイクロン３ａ及び各ダクト３ｂを介して上昇させて外部に排出させるものである。
【００１６】
上記乾式ロータリーキルン１は、ハウジング２に窯尻部４ａが接続され下流側へやや下方傾斜して周方向に回転駆動される円筒状のキルンシェル４と、キルンシェル４下流部側に設けられ重油や微粉石炭を燃料とするバーナー５と、キルンシェル４下流部の下方に設けられ製造されたセメントクリンカーＣ１を冷却するクリンカークーラー６とを備えている。
【００１７】
また、この汚泥処理設備は、含水汚泥Ｇを乾式ロータリーキルン１の窯尻部４ａ側から投入する汚泥投入機構７を備えている。
上記ハウジング２は、底面２ａが乾式ロータリーキルン１側に向けて下方に傾斜する斜面とされている。
上記汚泥投入機構７は、トラック等により搬送された含水汚泥Ｇを貯留する汚泥ホッパー８と、該汚泥ホッパー８に接続され圧送ポンプ９を介して含水汚泥Ｇを圧送する汚泥導入管１０と、該汚泥導入管１０の先端がハウジング２の底面２ａから上方に離間した位置に接続されて設けられ該底面２ａに向けて含水汚泥Ｇを落下させる汚泥投入口１１とを有している。すなわち、該汚泥投入口１１は、プレヒータ３と窯尻部４ａとの接続部であるハウジング２における内壁に設けられている。
【００１８】
該汚泥投入口１１は、ハウジング２の底面２ａにおける含水汚泥Ｇの落下地点より３ｍ以上上方の高さｈに配されていると共に、８００℃以上の温度となる位置に配されている。
なお、ハウジング２における内壁には、プレヒータ３のサイクロン３ａからのセメント原料Ｃ０をハウジング２を介して窯尻部４ａに投入する原料投入口１２が設けられている。
【００１９】
次に、本実施形態における汚泥処理方法について説明する。
なお、図１中の実線矢印は、セメント原料Ｃ０及び含水汚泥Ｇの移送方向を示すものであり、破線矢印は、ガスの流れ方向を示したものである。
【００２０】
まず、プレヒータ３から予熱されたセメント原料Ｃ０が、ハウジング２を介して窯尻部４ａ側から乾式ロータリーキルン１内に投下され、回転する乾式ロータリーキルン１内でバーナー５の加熱で焼成される。
一方、トラック等により下水処理場から搬送され汚泥ホッパー８に貯留された含水汚泥Ｇを圧送ポンプ９により汚泥導入管１０から汚泥投入口１１へと圧送する。
【００２１】
そして、圧送された含水汚泥Ｇを、汚泥投入口１１からハウジング２の底面２ａに向けて落下させる。このとき、塊状態の含水汚泥Ｇが底面２ａに衝突して分散すると共に水分等は蒸発し、図２に示すように、残りの固形分等は斜面である底面２ａ上を粉々になった状態で滑り落ちてキルンシェル４内に導入される。なお、ハウジング２では、キルンシェル４からプレヒータ３に向けて乾式ロータリーキルン１で最も速い気流が発生しており、含水汚泥Ｇから揮発したガスをプレヒータ３側へと効率的に流すことができる。
【００２２】
また、汚泥投入口１１がハウジング２の底面２ａにおける含水汚泥Ｇの落下地点より３ｍ以上上方に配されていることにより、塊状態の含水汚泥Ｇが十分に分散可能な落下速度を得ることができる。
さらに、汚泥投入口１１が８００℃以上の温度となる位置に配されていることにより、汚泥投入口１１から含水汚泥Ｇが投入された瞬間に含まれる水分が急激な加熱による水蒸気爆発を起こして、塊状態の含水汚泥Ｇが落下中にある程度分散され、底面２ａ衝突時に確実に分散させることができる。
【００２３】
このようにキルンシェル４内に投入された含水汚泥Ｇは、バーナー５の加熱により、セメント原料Ｃ０と共に焼成され、セメントクリンカーＣ１となり、キルンシェル４下流部でクリンカークーラー６により冷却された後に排出される。
このように本実施形態では、含水汚泥Ｇが落下の衝撃で粉々に分散されてキルンシェル４内に投入されて加熱されることになり、内部まで十分にかつ効率的に加熱・蒸発処理される。また、含水汚泥Ｇが分散投入されて効率的にアンモニア成分も蒸発するため、セメント原料焼成時に発生するＮＯｘがアンモニアによる脱硝作用で還元されて、より効果的に低減される。
【００２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、汚泥投入口は、一個所だけに限定するものではなく、高さを変えて複数個所に設けてもよく、圧送して落下させる量に応じて投入口を選択可能にしても構わない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の汚泥処理設備及び汚泥処理方法によれば、ハウジングの底面から上方に離間した位置に設けられた汚泥投入口に含水汚泥を圧送し、汚泥投入口からハウジングの底面に向けて含水汚泥を落下させることにより、塊状態の含水汚泥を底面に衝突させて分散させると共に水分等を蒸発させ、底面上を粉々になった状態で固形分等を滑り落としてキルン本体内に導入することができ、含水汚泥をより効率的に蒸発・燃焼等の加熱処理することができる。また、汚泥投入口が８００℃以上の温度となる位置に配されていることにより、汚泥投入口から含水汚泥が投入された瞬間に含まれる水分が急激な加熱による水蒸気爆発を起こして、塊状態の含水汚泥が落下中にある程度分散され、底面衝突時に確実に分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る汚泥処理設備及び汚泥処理方法の一実施形態における汚泥処理設備を示す全体構成図である。
【図２】  本発明に係る汚泥処理設備及び汚泥処理方法の一実施形態における窯尻部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  乾式ロータリーキルン
２  ハウジング
２ａ  ハウジングの底面
３  プレヒータ
４  キルンシェル
４ａ  窯尻部
７  汚泥投入機構
１０  汚泥導入管
１１  汚泥投入口
１２  原料投入口
Ｃ０  セメント原料
Ｃ１  セメントクリンカー
Ｇ  含水汚泥
【図１】
0004269525.tif 000002
【図２】
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