(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙スラッジを焼成した焼成灰を、上部内壁に排出孔が開口するとともにこの排出孔に対向して仕切り壁が設けられた分離水槽内において、この仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給して、
平均粒径が３００〜２０００μｍで上記分離水槽底部に沈降する大粒子と、平均粒径が１０〜１００μｍで上記分離水槽上部に浮上する小粒子と、これら大粒子と小粒子との間の１００〜３００μｍの平均粒径で上記分離水槽中部に浮遊する中粒子とに分離し、
このうち上記中粒子を上記分離水槽から抜き出して粉砕した後に、平均粒径が１０〜１００μｍの粉砕小粒子と、これより粒径の大きな粉砕大粒子とに分級し、
上記粉砕大粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する一方、上記粉砕小粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に供給し、
この粉砕小粒子と上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に浮上した上記小粒子とを該排出孔から排出して板紙の原料とすることを特徴とする製紙スラッジの処理方法。
【請求項２】
上記製紙スラッジを焼成した際の排ガスから捕集された焼成灰を、上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給することを特徴とする請求項１に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項３】
上記排ガスから捕集された焼成灰を回収水が保持された回収水槽に供給して、この焼成灰が分散した上記回収水を上記分離水槽に供給することを特徴とする請求項２に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項４】
上記製紙スラッジを焼成した際の排ガス中の焼成灰を、それぞれ上記回収水槽を備えた複数段の上記捕集手段によって捕集するとともに、このうち少なくとも一つの捕集手段の上記回収水を他の一つの捕集手段の上記回収水槽に供給し、この他の一つの捕集手段の上記回収水を上記分離水槽に供給することを特徴とする請求項３に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項５】
上記製紙スラッジを、横置きされた軸線回りに回転するロータリーキルンの一端側から供給して他端側に送り出しつつ、乾燥工程、熱分解・ガス化工程、および焼成工程を経て焼成するとともに、これら乾燥工程、熱分解・ガス化工程、および焼成工程のそれぞれにおいて上記製紙スラッジに独立して燃焼用空気を供給することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項６】
製紙スラッジを焼成する焼成手段と、
上部内壁に排出孔が開口するとともにこの排出孔に対向して仕切り壁が設けられ、上記焼成手段により焼成された焼成灰が上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給されて、この焼成灰を、平均粒径が３００〜２０００μｍで底部に沈降する大粒子と、平均粒径が１０〜１００μｍで上部に浮上する小粒子と、これら大粒子と小粒子との間の１００〜３００μｍの平均粒径で中部に浮遊する中粒子とに分離する分離水槽と、
このうち上記中粒子を上記分離水槽から抜き出して粉砕する粉砕手段と、
この粉砕手段によって粉砕された上記中粒子を、平均粒径が１０〜１００μｍの粉砕小粒子と、これより粒径の大きな粉砕大粒子とに分級して、上記粉砕大粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する一方、上記粉砕小粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に供給する分級手段と、
この粉砕小粒子と上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に浮上した上記小粒子とを該排出孔から排出して板紙の原料とする排出手段とを備えること特徴とする製紙スラッジの処理装置。
【請求項７】
上記焼成手段には、該焼成手段から排出された排ガスから焼成灰を捕集して、上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する捕集手段が備えられていることを特徴とする請求項６に記載の製紙スラッジの処理装置。
【請求項８】
上記捕集手段には、回収水を保持して上記排ガスから捕集された焼成灰が供給される回収水槽と、この回収水槽の焼成灰が分散した上記回収水を上記分離水槽に供給する回収水供給手段とが備えられていることを特徴とする請求項７に記載の製紙スラッジの処理装置。
【請求項９】
それぞれに上記回収水槽と回収水供給手段とを備えた複数段の上記捕集手段を備え、少なくともこのうち一つの捕集手段の上記回収水供給手段は他の一つの捕集手段の上記回収水槽に接続されるとともに、この他の一つの捕集手段の上記回収水供給手段が上記分離水槽に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の製紙スラッジの処理装置。
【請求項１０】
上記粉砕手段が粉砕ポンプであることを特徴とする請求項６から請求項９のうちいずれか一項に記載の製紙スラッジの処理装置。
【請求項１１】
上記焼成手段は、横置きされた軸線回りに回転するロータリーキルンであって、上記製紙スラッジが供給される一端側から他端側に向けて順に乾燥部、熱分解・ガス化部、および焼成部が形成されるとともに、これら乾燥部、熱分解・ガス化部、および焼成部のそれぞれには上記製紙スラッジに独立して燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段が備えられていることを特徴とする請求項６から請求項１０のうちいずれか一項に記載の製紙スラッジの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製紙工程において発生する製紙スラッジを、段ボール等に用いられる板紙の原料の一部として再利用するための製紙スラッジの処理方法および処理装置に開するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は廃棄物として処理されていた製紙スラッジを、このように再利用して処理する方法および装置としては、例えば特許文献１〜５に、製紙スラッジをロータリーキルンや流動炉等によって焼成した焼成灰を白色顔料や填料として製紙原料に混合して白色度の高い紙を製造することが提案されている。また、特許文献６には、このような製紙スラッジの焼成灰を破砕して分級し、板紙の製造に用いるパルプ原料に嵩密度を上げるためにやはり填料として混合したり、抄紙した複数の紙の間に塗工して積層したりすることが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１１３３７号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１６７５２３号公報
【特許文献４】特開２００４−１７６２０８号公報
【特許文献５】特許第３７２９４５３号公報
【特許文献６】特開２００６−３２８５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このうち特許文献１〜５に記載のように製紙スラッジの焼成灰を白色顔料や填料として用いる場合には、その焼成物に一定以上の白色度やより微細な粒径分布が要求されるため、焼成の際の温度等の管理が煩雑となったり、ボールミルのような高価な機器によって焼成物をより細かく粉砕しなければならなくなったりして、製紙工程で発生した製紙スラッジの多くを再利用するのは困難となったり、高コストとなったりするおそれがある。
【０００４】
一方、特許文献６に記載のように上記焼成物を段ボール等に用いられる板紙に添加したり、多層の紙の間に塗工したりする場合には、焼成物に必要以上の白色度が求められることがなく、また粒径の分布も比較的大きな範囲でよい。しかしながら、このように焼成灰を段ボール等の板紙の填料として再利用する場合でも、この特許文献６に記載されているように適切な粒径の範囲があり、特に所定の平均粒径よりも大きいと、抄紙された板紙に穴が空いたり強度が低下したりして、段ボール等の板紙として用いるには不適合なものとなる。従って、工業上実用的により多くの製紙スラッジを再利用するには、製紙スラッジを焼成した焼成灰からこのような適切な粒径の粒子を効率よく分離して板紙の原料と混合する必要がある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、多くの製紙スラッジの焼成灰を再利用して段ボール等に用いられる板紙を製造するに際し、このような板紙に添加するのに適切な粒径の粒子をより効率的に分離することが可能な製紙スラッジの処理方法、および該処理方法に用いる処理装置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】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の製紙スラッジの処理方法は、製紙スラッジを焼成した焼成灰を、上部内壁に排出孔が開口するとともにこの排出孔に対向して仕切り壁が設けられた分離水槽内において、この仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給して、平均粒径が３００〜２０００μｍで上記分離水槽底部に沈降する大粒子と、平均粒径が１０〜１００μｍで上記分離水槽上部に浮上する小粒子と、これら大粒子と小粒子との間の１００〜３００μｍの平均粒径で上記分離水槽中部に浮遊する中粒子とに分離し、このうち上記中粒子を上記分離水槽から抜き出して粉砕した後に、平均粒径が１０〜１００μｍの粉砕小粒子と、これより粒径の大きな粉砕大粒子とに分級し、上記粉砕大粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する一方、上記粉砕小粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に供給し、この粉砕小粒子と上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に浮上した上記小粒子とを該排出孔から排出して板紙の原料とすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の製紙スラッジの処理装置は、製紙スラッジを焼成する焼成手段と、上部内壁に排出孔が開口するとともにこの排出孔に対向して仕切り壁が設けられ、上記焼成手段により焼成された焼成灰が上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給されて、この焼成灰を、平均粒径が３００〜２０００μｍで底部に沈降する大粒子と、平均粒径が１０〜１００μｍで上部に浮上する小粒子と、これら大粒子と小粒子との間の１００〜３００μｍの平均粒径で中部に浮遊する中粒子とに分離する分離水槽と、このうち上記中粒子を上記分離水槽から抜き出して粉砕する粉砕手段と、この粉砕手段によって粉砕された上記中粒子を、平均粒径が１０〜１００μｍの粉砕小粒子と、これより粒径の大きな粉砕大粒子とに分級して、上記粉砕大粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する一方、上記粉砕小粒子は上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に供給する分級手段と、この粉砕小粒子と上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔側に浮上した上記小粒子とを該排出孔から排出して板紙の原料とする排出手段とを備えること特徴とする。
【０００８】
このように構成された製紙スラッジの処理方法および処理装置において、分離水槽内に供給された製紙スラッジの焼成灰は、板紙の原料と混合したりすることによりその一部として再利用するのに適した粒径の小さな小粒子が分離水槽上部に浮上して上記仕切り壁の下から排出孔が開口した側へと流入する一方、混合するのに適さない粒径の大きな大粒子は分離水槽底部に沈降するため、かかる大粒子が排出孔から排出されることはない。そして、これら大粒子と小粒子との間の粒径の中粒子は分離水槽中部を浮遊しているところから抜き出されて粉砕された後に分級され、そのうちでも粒径の小さな粉砕小粒子は分離水槽内の仕切り壁の排出孔側に供給されて上記小粒子とともに排出孔から排出され、板紙の原料として再利用される。
【０００９】
一方、こうして分級されたうち粒径の大きな粉砕大粒子は、分離水槽内の仕切り壁を挟んで排出孔とは反対側に戻されて分離水槽中部を浮遊し、さらに上記中粒子とともに抜き出されて粉砕され、粉砕小粒子と粉砕大粒子としてそれぞれ再び分離水槽の仕切り壁を挟んで排出孔側とその反対側とに供給される。従って、こうして焼成灰の粒子を粉砕、分級して分離水槽に循環させることにより、再利用するのに適した粒径の比較的小さな小粒子や粉砕小粒子を効率的に分離して板紙原料とすることができ、また残りのうち中粒子や粉砕大粒子も粉砕されてその一部が粉砕小粒子として分離水槽から排出されるので、より多くの製紙スラッジを再利用することが可能となる。
【００１０】
また、このような製紙スラッジの処理装置において、上記焼成手段に、該焼成手段から排出された排ガスから焼成灰を捕集して、上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給する捕集手段を備えるなどして、上記処理方法において、製紙スラッジを焼成した際の排ガスから捕集された焼成灰を、上記分離水槽内において上記仕切り壁の上記排出孔とは反対側に供給することにより、こうして排ガスから捕集された焼成灰の小粒子をも、板紙原料の一部として効率的に再利用することができる。
【００１１】
ここで、このような捕集手段において捕集された排ガス中の焼成灰の小粒子は、例えば空気輸送装置などによって圧送されて上記分離水槽に供給されてもよいが、上記処理装置においては、この捕集手段に、回収水を保持して上記排ガスから捕集された焼成灰が供給される回収水槽と、この回収水槽の焼成灰が分散した上記回収水を上記分離水槽に供給する回収水供給手段とを備えて、上記処理方法においては、排ガスから捕集された焼成灰を回収水が保持された回収水槽に供給して、この焼成灰が分散した上記回収水を上記分離水槽に供給することにより、この捕集手段によって捕集した焼成灰を飛散させたりすることなく効率的に分離水槽に供給して再利用することが可能となる。
【００１２】
また、特にこのような場合、上記処理装置にあっては、それぞれに上記回収水槽と回収水供給手段とを備えた複数段の上記捕集手段を備えて、少なくともこのうち一つの捕集手段の上記回収水供給手段は他の一つの捕集手段の上記回収水槽に接続するとともに、この他の一つの捕集手段の上記回収水供給手段は上記分離水槽に接続し、上記処理方法にあっては、上記製紙スラッジを焼成した際の排ガス中の焼成灰を、それぞれ上記回収水槽を備えた複数段の上記捕集手段によって捕集するとともに、このうち少なくとも一つの捕集手段の上記回収水を他の一つの捕集手段の上記回収水槽に供給し、この他の一つの捕集手段の上記回収水を上記分離水槽に供給することにより、後段の捕集手段ほど分散した焼成灰の小粒子が増大して分離水槽に供給されるので、一層効率的な製紙スラッジ焼成灰の再利用を図ることができる。
【００１３】
一方、上記処理装置における焼成手段を、横置きされた軸線回りに回転するロータリーキルンとして、上記製紙スラッジが供給される一端側から他端側に向けて順に乾燥部、熱分解・ガス化部、および焼成部を形成するとともに、これら乾燥部、熱分解・ガス化部、および焼成部のそれぞれに上記製紙スラッジに独立して燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段を備えて、上記処理方法においては、上記製紙スラッジを、この横置きされた軸線回りに回転するロータリーキルンの一端側から供給して他端側に送り出しつつ、乾燥工程、熱分解・ガス化工程、および焼成工程を経て焼成するとともに、これら乾燥工程、熱分解・ガス化工程、および焼成工程のそれぞれにおいて上記製紙スラッジに独立して燃焼用空気を供給することにより、乾燥部における乾燥工程、熱分解・ガス化部における熱分解・ガス化工程、および焼成部における焼成工程のそれぞれにおいて炉内温度を独立して制御することが可能となり、板紙原料の一部として再利用するのにより適した嵩密度、粒度、白色度を有する焼成灰を生成することが可能となる。
【００１４】
また、上記粉砕手段としては、パイプラインホモミキサーに代表される粉砕ポンプや、ローラミル、ビーズミル、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、カッター式ミル、およびセラミックスボール等の媒体攪拌式粉砕機などのような粉砕機を採用するのが望ましい。このような粉砕ポンプまたは粉砕機によれば、分離水槽の中粒子を抜き出して粉砕するとともにポンプによって上記分級手段に圧送することができるので、効率的である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の製紙スラッジの処理方法および処理装置によれば、製紙スラッジの焼成灰から、段ボール等に用いられる板紙の原料として好適な粒径の粒子を効率的に分離することができ、これによって工業上実用的により多くの製紙スラッジを再利用して処理することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１および図２に基づいて本発明の製紙スラッジの処理装置の第１の実施形態を説明するとともに、これに合わせて本発明の製紙スラッジの処理方法の一実施形態についても説明する。図１において符号１で示すのは、本実施形態における焼成手段としてのロータリーキルンであり、このロータリーキルン１では、横置きされた軸線回りに回転する円筒状のキルン本体２の一端側（図１において左側）から被処理物である製紙スラッジＰがスクリューコンベア等の供給機３により供給されて、他端側（図１において右側）に送り出されるうちに、このキルン本体２の一端側に設けられた図示されない熱風発生炉から吹き込まれた熱風により加熱されて焼成され、他端側の排出部２ＡからＣａ、Ａｌ、およびＳｉＯ２等の無機物を主とする焼成灰Ｑとして排出される。なお、このロータリーキリン１に供給する披処理物については、製紙スラッジＰだけではなく、パルパー、スクリーン粕および活性汚泥や余剰汚泥についてもこれと混合して焼成するようにしてもよい。
【００１７】
ここで、このキルン本体１の外周には、炉内に燃焼用空気を吹き込む３つのブロア４Ａ〜４Ｃが、その炉内への燃焼用空気の吹き込み口を上記軸線の方向に間隔をあけるようにして一端側から他端側に順に配設されていて、これらのブロア４Ａ〜４Ｃはそれぞれの燃焼用空気の吹き込みによる供給量が互いに独立して制御可能とされている。そして、こうして互いに独立した供給量で燃焼用空気が供給されることにより、炉内には一端側から他端側に向けて順に、供給された製紙スラッジＰを乾燥する乾燥工程を行う乾燥部１Ａと、この乾燥した製紙スラッジＰを還元燃焼させて熱分解・ガス化する熱分解・ガス化工程を行う熱分解・ガス化部１Ｂと、こうして熱分解・ガス化した製紙スラッジＰを焼成して上記焼成灰Ｑを生成する焼成工程を行う焼成部１Ｃとが形成される。
【００１８】
ここで、本実施形態の処理方法では、上記乾燥工程、熱分解・ガス化工程、焼成工程の順に燃焼用空気の供給量が多くなるようにされており、これにより炉内温度は、乾燥部１Ａでは２００〜４００℃の範囲とされ、熱分解・ガス化部１Ｂでは４００〜８００℃の範囲とされ、焼成部１Ｃでは８００〜１０００℃の範囲とされるように制御させられている。また、特にこの焼成部１Ｃにおいては、このような温度で炉内の気体が２秒以上滞留した後に、排出部２Ａから排ガスＲとして排出されるようになされており、こうして排出させられた排ガスＲは、図示されない廃熱ボイラやスクラバー等を経て、図２に示す本実施形態の捕集手段としてのバグフィルタ５に給送されるようになされている。
【００１９】
一方、ロータリーキルン１の上記排出部２Ａは、図２に示すように冷却水が満たされた冷却水槽６内に気密に連結されており、焼成灰Ｑはこの冷却水槽６で冷却された後、冷却水を含んだままのスラリー状で該冷却水槽６内に敷設された傾斜コンベア７によって上方に搬送され、ロータリー式の解砕機８によって粗破砕されて水平コンベア９上に供給される。そして、この水平コンベア９上で焼成灰Ｑはさらに水分が付与されるとともに磁選機１０によって鉄類が除去され、分離水槽１１内に落下させられて供給される。
【００２０】
この分離水槽１１は、上部が縦方向に延びる中心線を有する円筒状で、中部から底部にかけてはこの円筒と同軸で底部側に向かうに従い漸次縮径する円錐状とされたものであり、上部の開口部は蓋体１１Ａにより覆われるとともに、この蓋体１１Ａには上記中心線上の位置に攪拌機１１Ｂが設けられている。また、分離水槽１１の底部下端にはバルブを有する排出管１１Ｃが設けられている。
【００２１】
さらに、この分離水槽１１の上記上部の内壁には、この分離水槽１１内に保持される分離水Ｓの水位と略等しい高さの位置に排出孔１１Ｄが設けられるとともに、この排出孔１１Ｄが設けられた内壁部分には該内壁と間隔をあけるようにして排出孔１１Ｄと対向する仕切り壁１１Ｅが、この排出孔１１Ｄを取り囲んで縦方向に延びるように設けられている。ここで、この仕切り壁１１Ｅと内壁との下側の開口部は分離水槽１１の上部の略下端縁の位置にあって分離水Ｓ中に開放されるとともに、上側の開口部は上記蓋体１１Ａの直下にあって、排出孔１１Ｄや分離水Ｓの水位よりも高い位置に開放されている。
【００２２】
そして、上記焼成灰Ｑは、蓋体１１Ａの中央部近傍において攪拌機１１Ｂを避けた位置から、この仕切り壁１１Ｅによって仕切られた分離水槽１１上部の上記排出孔１１Ｄとは反対側の分離水Ｓ中に供給される。また、本実施形態では、上記捕集手段としてのバグフィルタ５に、給送された排ガスＲ中から捕集された焼成灰Ｑを収容するホッパー５Ａが備えられており、このホッパー５Ａもロータリーバルブ５Ｂを介して分離水槽１１に接続されていて、収容した焼成灰Ｑが分離水槽１１の上部から仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄとは反対側に供給可能とされている。
【００２３】
このように分離水槽１１内に供給された焼成灰Ｑは、上記攪拌機１１Ｂによって攪拌されつつ分離水Ｓ中に分散し、その粒子の大きさに応じて作用する浮力により、粒径の大きな大粒子は分離水槽１１内の底部に沈降して上記排出管１１Ｃから適宜排出される一方、逆に粒径の小さな小粒子は分離水槽１１内上部の分離水Ｓ中に浮上して浮遊し、この小粒子の一部は上記仕切り壁１１Ｅと内壁との下側の開口部からこの仕切り壁１１Ｅと排出孔１１Ｄが開口した側の内壁との間に流入する。さらに、これら大粒子と小粒子との間の粒径の中粒子は分離水槽１１内の中部に浮遊することになる。なお、これらの粒子の平均粒径は、大粒子が３００〜２０００μｍ、中粒子が１００〜３００μｍ、小粒子が１０〜１００μｍの範囲とされる。
【００２４】
さらに、分離水槽１１内の中部には抜き出し管１１Ｆが挿入されており、この抜き出し管１１Ｆの先端は上記中心線上で下向きに開口させられているとともに、後端は本実施形態における粉砕手段としての粉砕ポンプ１２に接続されている。この粉砕ポンプ１２は、内部に収容されたスクリューを回転させることにより、抜き出し管１１Ｆから分離水槽１１内の中部に浮遊する焼成灰Ｑの中粒子を分離水Ｓごと吸引して抜き出し、この中粒子をより小さな粒径へと粉砕するとともに分離水Ｓとともに加圧して排出するものであり、好ましくは、タービン羽根とステーターによる２段破砕方式で、回転はインバーター制御による変速運転とされ、密閉方式はダブルメカニカルシールとされた、パイプラインホモミキサー型式のものが採用される。そして、こうして粉砕されて排出された粉砕粒子は、必要に応じて一部がバルブ１１Ｇを介して分離水槽１１の仕切り壁１１Ｅを挟んで上記排出孔１１Ｄとは反対側に戻される。
【００２５】
一方、この粉砕粒子の残りあるいは全部は、本実施形態における分級手段としての振動篩１３に送られて、そのうちでも十分に粉砕されなかった比較的粒径の大きな粉砕大粒子と、これよりも粒径の小さな粉砕小粒子とに分級される。すなわち、この振動篩１３は、内部に所定の目開き量の傾斜した篩１３Ａが配置された容器１３Ｂが振動モータ等の加振手段１３Ｃによって振動可能とされたものであって、上部から上記粉砕粒子が供給されたこの容器１３Ｂに振動を加えることにより、上記目開き量よりも大きな粒径の粉砕大粒子は篩１３Ａ上に残り傾斜に沿って移動して回収される一方、この目開き量より小さな粒径の粉砕小粒子は篩１３Ａ下に落ちて、この篩１３Ａ下に配置されたさらに目開き量の極小さい篩１３Ｄ上を移動し、回収される。
【００２６】
そして、こうして回収された粉砕小粒子は、上記分離水槽１１の上部のうち仕切り壁１１Ｅによって仕切られた排出孔１１Ｄ側に蓋体１１Ａを通して供給される一方、粉砕中粒子はこの排出孔１１Ｄとは反対側にやはり蓋体１１Ａを通して供給される。なお、この粉砕小粒子の平均粒径は分離水槽１１内で上部に浮上する小粒子と同程度の１０〜１００μｍとされ、中粒子を粉砕したうちでもこれより粒径の大きなものが粉砕大粒子として回収される。
【００２７】
さらに、このように仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄ側に供給された粉砕小粒子と、上述のように仕切り壁１１Ｅ下側の開口部からこの仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄ側に流入した上記小粒子とは、この排出孔１１Ｄから排出されて攪拌機１４Ａを備えた調整槽１４に供給され、さらに水分含有量が調整されたスラリーＴとしてスラリーポンプ１５により板紙の製造工程に供給され、この板紙の原料と混合されて抄紙されるなどして、板紙原料の一部とされる，一方、仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄとは反対側に供給された粉砕大粒子は分離水槽１１中部に浮遊し、上記中粒子とともに再び抜き出し管１１Ｆから抜き出されて粉砕ポンプ１２により粉砕され、振動篩１３によって分級される。
【００２８】
このように、上記構成の製紙スラッジＰの処理装置、および該処理装置による上記構成の処理方法においては、焼成手段としてのロータリーキルン１から排出されて分離水槽１１に供給された製紙スラッジＰの焼成灰Ｑのうち、粒径の小さな小粒子と、中粒子が粉砕、分級された粉砕小粒子とが排出孔１１Ｄから排出されて板紙の原料の一部として再利用される。従って、焼成灰Ｑのうちの大粒子は勿論、中粒子やこれを粉砕したうちでも粒径の大きな粉砕大粒子がそのまま板紙原料と混合されたりするようなことがなく、すなわち上述のような適正な粒径の範囲よりも大きな粒子が混合されるのを防ぐことができるので、このような粒子によって板紙に穴が空いたり強度が低下したりすることもない。
【００２９】
なお、分離水槽１１に供給された焼成灰Ｑのうち、上記小粒子よりもさらに粒径の小さい微小粒子は、これが小粒子や粉砕小粒子とともに板紙原料と混合されたりしても、その混合量が極端に多すぎなければ上述の板紙に穴が空いたり強度が低下したりするような問題が生じることは少ない。しかも、このような微小粒子は分離水槽１１内の分離水Ｓの水面に浮遊することになるのに対し、本実施形態の処理装置では上記仕切り壁１１Ｅの上側の開口部はこの分離水Ｓの水位よりも高い位置にあるので、このような微小粒子が仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄ側に流入するのを抑えることができる。
【００３０】
また、中粒子を粉砕して分級した粒子においても、上記粉砕小粒子よりさらに粒径の小さい微小粒子は振動篩１３の２段目の篩１３Ｄ下にふるい落とされるので、これが分離水槽１１に戻されるのも防ぐことができる。従って、本実施形態によれば、板紙の原料に混合するのに適した範囲の粒径の小粒子や粉砕小粒子のみを分離することができて、粒径が小さすぎる粒子が混合されることも防ぎ、一層確実な製紙スラッジＰの再利用を図ることが可能となる。
【００３１】
一方、振動篩１３において粉砕小粒子と分級された粉砕大粒子は、分離水槽１１に戻された後に抜き出し管１１Ｆから抜き出されて粉砕ポンプ１２により粉砕され、再び振動篩１３において粉砕小粒子が分級されるので、このように焼成灰Ｑの粒子を循環させながら上述のような適当な粒径の小粒子を分離することによって、より多くの製紙スラッジＰの焼成灰Ｑを再利用することが可能となり、廃棄物の減量を図ることができる。なお、分離水槽１１底部の排出管１１Ｃから排出した大粒子も、適宜粉砕するなどした後に分離水槽１１に戻すようにしてもよい。
【００３２】
しかも、この分離水槽１１における小粒子の分離は、供給された焼成灰Ｑの粒子の粒径に応じた浮力の差によるものであって、大きな動力等を要することなく多量の焼成灰Ｑを効率的に分離することができる。従って、上記構成の処理方法および処理装置によれば、製紙スラッジＰを段ボール等に用いられる板紙の填料などとして工業上実用的に十分に再利用して処理することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態の処理方法および処理装置では、こうして焼成灰Ｑの粒子が分離水槽１１において分離水Ｓにより分離されるのに加え、この製紙スラッジＰの焼成灰Ｑがロータリーキルン１の排出部２Ａから排出されると直ぐに冷却水槽６に供給されて冷却水により冷却され、以降の工程では水分を伴ったスラリーとして処理される。このため、コンベア７，９による搬送の際などにも乾燥した状態の焼成灰Ｑが飛散したりすることがなく、特に分離水槽１１に供給された後はポンプ１２，１５による搬送が可能なので、ハンドリングが容易であるという利点も得られる。
【００３４】
さらに、本実施形態では、このロータリーキルン１から排出される排ガスＲ中の焼成灰Ｑも、捕集手段としてのバグフィルタ５により捕集されてホッパー５Ａから分離水槽１１の仕切り壁１１Ｅの排出孔１１Ｄとは反対側に供給可能とされており、この排ガスＲ中の焼成灰Ｑからも適当な粒径の小粒子を分離して再利用を図ることができる。しかも、この排ガスＲ中の焼成灰Ｑも、バグフィルタ５で捕集された後はこうして分離水槽１１に供給されるので、飛散を生じたりすることがない。
【００３５】
一方、本実施形態においては、製紙スラッジＰを焼成する焼成手段がロータリーキルン１であって、そのキルン本体２には３つのブロア４Ａ〜４Ｃが燃焼用空気の供給量を互いに独立して制御可能に備えられており、これにより炉内には製紙スラッジＰの乾燥工程を行う乾燥部１Ａと、熱分解・ガス化工程を行う熱分解・ガス化部１Ｂと、焼成工程を行う焼成部１Ｃとが形成されるようになされている。従って、このように各工程で燃焼用空気を独立して供給することにより、乾燥部１Ａ、熱分解・ガス化部１Ｂ、および焼成部１Ｃのそれぞれにおいて上述のような好適な炉内温度を維持することができ、これによって上記段ボール等の板紙として適した嵩密度、粒度、白色度、あるいは強度等を有する焼成灰Ｑを確実に生成することが可能となる。
【００３６】
特に、本実施形態では、排ガスＲが排出される排出部１Ａ側の焼成部１Ｃにおいて炉内温度が８００〜９００℃の範囲とされるように制御させられており、炉内気体がこの焼成部１Ｃで２秒以上滞留した後に上記排ガスＲとして排出されるので、乾燥工程から熱分解・ガス化工程でダイオキシン類が発生しても、これを確実に分解することができ、例えばロータリーキルン１の後段に２次燃焼炉等を備える必要がなくなる。また、このような温度範囲で焼成灰Ｑが十分に焼成されることにより、熱分解・ガス化工程で炭化した製紙スラッジの炭素分がそのまま残ることがなく、填料としての白色度が著しく損なわれるようなこともない。その一方で、焼成された焼成灰Ｑが結晶化を起こして必要以上に高硬度となるようなこともなく、ワイヤー摩耗度等が必要以上に高くなったりするのも防ぐことができる。
【００３７】
なお、本実施形態ではこうしてロータリーキルン１のキルン本体２外周に３つのブロア４Ａ〜４Ｃを設けて、乾燥部１Ａ、熱分解・ガス化部ＩＢ、および焼成部１Ｃへの燃焼用空気の供給量を独立して制御しているが、例えばブロアは１つでも各部１Ａ〜１Ｃに燃焼用空気を供給する供給路にそれぞれダンパを設けて供給量を制御したりしてもよい。
【００３８】
次に、図３は本発明の処理装置の第２の実施形態を示すものであり、図１および図２に示した第１の実施形態の処理装置と共通する部分については同一の符号を配して説明を簡略化する。すなわち、この第１の実施形態では、ロータリーキルン１から排出された排ガスＲ中の焼成灰Ｑを捕集する捕集手段としてバグフィルタ５しか図示されておらず、このバグフィルタ５で捕集した焼成灰Ｑがホッパー５Ａからロータリーバルブ５Ｂを介して分離水槽１１に供給されるように構成されていたのに対し、第２の実施形態では、ロータリーキルン１から順に、廃熱ボイラ２１と、この廃熱ボイラ２１との間に冷却器２２を介してスクラバー２３と、そしてバグフィルタ２４との複数の捕集手段が備えられて排ガスＲの処理設備が構成されている。
【００３９】
ここで、この第２実施形態における捕集手段としてのこれら廃熱ボイラ２１、スクラバー２３、およびバグフィルタ２４にはそれぞれ、回収水Ｕを保持して捕集した焼成灰Ｑが供給される回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａと、各回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａに接続されて、焼成灰Ｑが供給された回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａ内の回収水Ｕを上記分離水槽１１に向けて供給する回収水供給手段としての供給管２１Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂが備えられている。なお、各回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａ内には、該回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａ内に保持された回収水Ｕを攪拌する攪拌羽根２１Ｃ，２３Ｃ，２４Ｃ等の攪拌手段が備えられている。
【００４０】
このうち廃熱ボイラ２１は、ロータリーキルン１から排出された高温の排ガスＲによって図示されないボイラ水を加熱するものであり、その下部にはダブルダンバ２１Ｄを介して上記回収水槽２１Ａが接続されている。そして、この回収水槽２１Ａから延びる上記供給管２１Ｂは、給送ポンプ２１Ｅを介して本実施形態では分離水槽１１の上記仕切り壁１１Ｅに対して排出孔１１Ｄとは反対側に接続されていて、ダブルダンパ２１Ｄから回収水槽２１Ａに供給されて分散した焼成灰Ｑの粒子を回収水Ｕごと、この分離水槽１１の仕切り壁１１Ｅに対して排出孔１１Ｄとは反対側の部分に供給するようになされている。
【００４１】
なお、図示の廃熱ボイラ２１の下部には複数（２つ）のダブルダンパ２１Ｄが横並びに配設されていて、図３において左側の一方のダブルダンパ２１Ｄは直接回収水槽２１Ａの上部に連結されるとともに、図３において右側の他方のダブルダンパ２１Ｄはこの回収水槽２１Ａの上部にシュート２１Ｆを介して連結されるようになされており、このシュート２１Ｆの上端部からは回収水Ｕが流下させられている。また、この回収水槽２１Ａ内の上下方向中央部には開孔があけられた仕切り板２１Ｇが配設されていて、上記攪拌手段の攪拌羽根２１Ｃはこの仕切り板２１Ｇの下方に配設されるとともに、上記供給管２１Ｂもこの仕切り板２１Ｇより下方に接続されている。さらに、両ダブルダンパ２１Ｄの下段には図示されない希釈ファンからパージエアＶが供給されている。
【００４２】
一方、スクラバー２３の下端からは、捕集した焼成灰Ｑの供給管２３Ｄが下向きに延びて、回収水槽２３Ａに保持された回収水Ｕ中に挿入されている。また、この回収水槽２３Ａにもその上部から回収水Ｕが供給される一方、この回収水槽２３Ａから分離水槽１１に向けて焼成灰Ｑが分散した回収水Ｕを供給する供給管２３Ｂは、その供給先が上記バグフィルタ２４に備えられた回収水槽２４Ａとされている。
【００４３】
本実施形態におけるバグフィルタ２４内の下部には、捕集した焼成灰Ｑを搬送するスクリューフィーダ２４Ｄが横置き配置されるとともに、このスクリューフィーダ２４Ｄの搬送側端部には搬送された焼成灰Ｑを、ロータリーバルブ２４Ｅを介してその直下の上記回収水槽２４Ａに供給する供給部２４Ｆが設けられている。さらに、この回収水槽２４Ａから分離水槽１１に向けて焼成灰Ｑが分散した回収水Ｕを供給する供給管２４Ｂは、本実施形態では給送ポンプ２４Ｇを介して、廃熱ボイラ２１の上記他方のダブルダンパ２１Ｄに連結されたシュート２１Ｆの上端部に接続されている。
【００４４】
なお、この供給管２４Ｂは途中で分岐して上記スクラバー２３の回収水槽２３Ａにも接続されており、該回収水槽２４Ａ内の回収水Ｕの一部がこの回収水槽２３Ａに返送可能とされている。また、廃熱ボイラ２１の回収水槽２１Ａから分離水槽１１に延びる供給管２１Ｂも途中で分岐して、分離水槽１１に向かう回収水Ｕの一部が上記冷却水槽６に供給可能とされている。さらに、この冷却水槽６に保持された冷却水も、その上澄み部分がポンプ６Ａを介して分離水槽１１に供給可能とされている。
【００４５】
このような第２の実施形態において、ロータリーキルン１から焼成灰Ｑを伴って排出された高温の排ガスＲは、廃熱ボイラ２１においてボイラ水を加熱することにより熱回収されるとともに焼成灰Ｑが捕集された後、冷却器２２により冷却され、次いで廃熱ボイラ２１により捕集されなかった焼成灰Ｑがスクラバー２３によってさらに捕集され、次いで大気Ｗが導入されることによりさらに冷却されてから、残存する焼成灰Ｑがバグフィルタ２４によって集塵されて十分に除去された後に、誘引ファン２５を介して大気Ｗ中に放出されて処理される。従って、排ガスＲに含まれる焼成灰Ｑをも余すことなく確実に捕集して回収し、板紙の填料等として再利用することが可能となる。
【００４６】
そして、これら廃熱ボイラ２１、スクラバー２３、およびバグフィルタ２４において捕集された焼成灰Ｑは、それぞれに備えられた回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａに供給されて回収水Ｕに分散させられ、この回収水Ｕごと最終的には分離水槽１１に供給されるので、比較的小径で比重の小さな粒子となりがちなこの排ガスＲ中の焼成灰Ｑを周囲に飛散させたりすることがない。しかも、給送ポンプ２１Ｅ，２４Ｇによる効率的な分離水槽１１への供給が可能であるので、一層円滑な製紙スラッジＰの焼成灰Ｑの回収、再利用を促すことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、このように焼成灰Ｑの捕集手段として、それぞれ回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａを備えた廃熱ボイラ２１、スクラバー２３、およびバグフィルタ２４の３つの捕集手段が設けられているものの、これらの回収水槽２１Ａ，２３Ａ，２４Ａから分離水槽１１に向けて焼成灰Ｑが分散した回収水Ｕを供給する供給管２１Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂは、スクラバー２３の供給管２３Ｂがバグフィルタ２４の回収水槽２４Ａに接続され、このバグフィルタ２４の供給管２４Ｂは廃熱ボイラ２１の回収水槽２１Ａに接続され、この廃熱ボイラ２１の供給管２１Ｂが最終的に分離水槽１１に接続されている。
【００４８】
すなわち、一の捕集手段（スクラバー２３）の供給管２３Ｂは他の一の捕集手段（バグフィルタ２４）の回収水槽２４Ａに接続されてその回収水Ｕが供給され、本実施形態ではこの他の一の捕集手段の供給管２４Ｂがさらにその他の一の捕集手段（廃熱ボイラ２１）の回収水槽２１Ａに接続されて、一の捕集手段と他の一の捕集手段とによって捕集された焼成灰Ｑがこのその他の一の捕集手段の回収水槽２１Ａに供給され、このその他の一の捕集手段の供給菅２１Ｂが分離水槽１１に接続されることにより、すべての捕集手段によって捕集された焼成灰Ｑが最終的に分離水槽１１の排出孔１１Ｄに対して仕切り壁１１Ｅの反対側に供給されるようになされている。
【００４９】
このため、本実施形態においては、供給管２１Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂをそれぞれ個別に分離水槽１１に接続するのに比べて供給管２１Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂの総延長を短く抑えることができて経済的であるとともに、後段の捕集手段の回収水Ｕほど分散した焼成灰Ｑの粒子量を多くすることができて、より焼成灰Ｑの含有量の多い回収水Ｕを分離水槽１１に供給することが可能となるので、さらに効率的な製紙スラッジＰの焼成灰Ｑの再利用を図ることが可能となる。
【００５０】
なお、上記第１の実施形態においては、上述のように捕集手段としてバグフィルタ５しか図示されていないが、焼成手段としてのロータリーキルン１からこのバグフィルタ５に至るまでの図示されていない廃熱ボイラやスクラバを捕集手段として捕集した焼成灰Ｑを分離水槽１１に供給するようにしても、勿論構わない。この場合において、これらの捕集手段に回収水槽と回収水供給手段（供給管）とを備えて、焼成灰Ｑが分散した回収水Ｕを分離水槽１１に供給するようにしたのが第２の実施形態であるが、このような回収水を保持した回収水槽を設けずに、捕集された焼成灰Ｑを、空気等による圧送管を通しての圧送やコンベア等による搬送などにより分離水槽１１に供給してもよい。
【００５１】
また、こうして圧送や搬送により回収焼成灰Ｑを分離水槽１１に供給する場合においても、廃熱ボイラやスクラバ、バグフィルタ５などの複数の捕集手段における圧送管やコンベアを順次連結して最終的に分離水槽１１に接続されるようにすれば、これら圧送管やコンベアの総延長を短縮できるとともに、多量の焼成灰Ｑの粒子をまとめて分離水槽１１に供給することができて効率的である。すなわち、本発明の製紙スラッジの処理方法においては、製紙スラッジを焼成した際の排ガス中の焼成灰を、それぞれ複数段の捕集手段によって捕集するとともに、このうち少なくとも一つの捕集手段によって捕集された焼却灰を他の一つの捕集手段側に供給して、この他の一つの捕集手段により捕集された焼却灰とともに上記分離水槽に供給するようにしてもよく、また本発明の製紙スラッジの処理装置においては、それぞれに捕集した焼却灰を上記分離水槽側に供給する上記圧送管やコンベア等の供給手段を備えた複数段の捕集手段を備えて、少なくともこのうち一つの捕集手段の上記供給手段は他の一つの捕集手段の上記供給手段に接続されるとともに、この他の一つの捕集手段の上記供給手段が上記分離水槽に接続されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の製紙スラッジの処理装置の第１の実施形態を示す、ロータリーキルン１周辺の概略図である。
【図２】図１に示す実施形態の分離水槽１１周辺の概略図である。
【図３】本発明の製紙スラッジの処理装置の第２の実施形態を示す、排ガスＲの処理設備の概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ロータリーキルン（焼成手段）
１Ａ  乾燥部
１Ｂ  熱分解・ガス化部
１Ｃ  焼成部
４Ａ〜４Ｃ  ブロア
５，２４  バグフィルタ（捕集手段）
１１  分離水槽
１１Ｄ  排出孔
１１Ｅ  仕切り壁
１１Ｆ  抜き出し管
１２  粉砕ポンプ（粉砕手段）
１３  振動篩（分級手段）
２１  廃熱ボイラ（捕集手段）
２３  スクラバー（捕集手段）
２１Ａ，２３Ａ，２４Ａ  回収水槽
２１Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ  回収水Ｕの供給管（回収水供給手段）
Ｐ  製紙スラッジ
Ｑ  焼成灰
Ｒ  排ガス
Ｓ  分離水
Ｔ  スラリー
Ｕ  回収水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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