(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥の乾燥を行なう乾燥炉(12)と、前記乾燥炉(12)から供給された乾燥汚泥を炭化させる炭化炉(26)とから構成され、前記乾燥炉(12)の吸気口(12a)に炭化炉(26)の排気口(33a)を連通接続し、該炭化炉(26)で発生した高温の気体を前記乾燥炉(12)に供給して汚泥の乾燥を行なわせるようにした炭化処理装置において、
前記乾燥炉(12)の排気口(12b)を前記炭化炉(26)の吸気口(35b)に連通接続し、乾燥炉(12)で汚泥を乾燥した処理後気体を炭化炉(26)で加熱することで脱臭するようにした
ことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。
【請求項２】
汚泥の乾燥を行なう乾燥炉(12)と、前記乾燥炉(12)から供給された乾燥汚泥を炭化させる炭化炉(26)とから構成される炭化処理装置において、
前記炭化炉(26)に内挿され、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給される筒体(37)と、
前記筒体(37)の外部に連通するよう画成され、該筒体(37)の内部で発生した乾留ガスを燃焼させる第１燃焼室(34a)と、
前記炭化炉(26)の内部に第１燃焼室(34a)と連通するよう画成され、前記乾燥炉(12)の吸気口(12a)に排気口(33a)を介して連通する第２燃焼室(35a)とからなり、
前記第１燃焼室(34a)で燃焼しきれなかった未燃ガスを第２燃焼室(35a)で燃焼することで発生させた高温の気体を、前記乾燥炉(12)に供給して汚泥の乾燥を行なわせるよう構成した
ことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。
【請求項３】
前記乾燥炉(12)の排気口(12b)を前記第２燃焼室(35a)の吸気口(35b)に連通接続し、乾燥炉(12)で汚泥を乾燥した処理後気体を第２燃焼室(35a)で加熱することで脱臭するようにした請求項２記載の汚泥の炭化処理装置。
【請求項４】
前記炭化炉(26)の排気口(33a)および前記乾燥炉(12)の吸気口(12a)を連通接続する排ガス管(27)から分岐して、該排ガス管(27)を流通する炭化炉(26)で発生した高温の気体の一部を導入するバイパス管(29)を、前記乾燥炉(12)の排気口(12b)および炭化炉(26)の吸気口(35b)を連通接続する戻し管(22,24)に介挿した熱交換器(30)に接続し、前記処理後気体を、炭化炉(26)で発生した高温の気体と熱交換器(30)で熱交換して昇温して炭化炉(26)に戻すようにした請求項１または３記載の汚泥の炭化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、汚泥の炭化処理装置に関し、更に詳細には、例えば下水処理施設の汚水処理過程で発生する汚泥を、乾燥・炭化して土壌改良剤等として使用し得るようにする汚泥の炭化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭や事務所、デパート、レストラン等から出る家庭汚水は、下水処理施設で汚水処理され、その過程で有機物を多量に含む汚泥が発生する。この汚泥を乾燥した後に更に加熱して炭化し、得られた炭化物を土壌改良剤や融雪剤等として使用することが行なわれている。汚泥を炭化処理する装置では、乾燥炉に汚泥(所謂「脱水ケーキ」)を供給して所要の含水率まで乾燥した後、この乾燥汚泥を炭化炉に供給して加熱処理することにより、空隙・孔に富んだ炭化物を製造するよう構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記炭化処理装置は、空気を所要温度まで加熱する熱風発生炉を備え、該熱風発生炉で発生させた高温の乾燥用気体を乾燥炉に供給することで、乾燥炉に供給されている含水率の高い汚泥を乾燥させるよう構成している。すなわち、乾燥炉に付帯して熱風発生炉を設けなければならず、設備コストが嵩むと共に装置全体が大型化し、大きな設置スペースを必要とする難点がある。また、熱風発生炉で使用される燃料等の費用が嵩み、全体のランニングコストが高くなる欠点も指摘される。
【０００４】
ここで、前記乾燥炉から排出される処理後気体には汚泥から生ずる臭気が混じっているため、これを直に外部に排出すると周囲環境を汚染して問題となる。そのため、乾燥炉の排気側に脱臭炉を付設し、該乾燥炉から排出される処理後気体を脱臭炉で加熱することで脱臭した後に、外部に排出するよう構成していた。この場合は、付帯設備として脱臭炉が必要になるため、更に設備コストが嵩むと共に装置全体が大型化して大きな設置スペースを必要とする難点を招く。また、脱臭炉で使用される燃料等の費用が嵩み、全体のランニングコストが高騰する欠点も指摘される。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係る汚泥の炭化処理装置に内在している前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、装置の小型化を図ると共に設備コストおよびランニングコストを低減し得る汚泥の炭化処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る汚泥の炭化処理装置は、
汚泥の乾燥を行なう乾燥炉と、前記乾燥炉から供給された乾燥汚泥を炭化させる炭化炉とから構成され、前記乾燥炉の吸気口に炭化炉の排気口を連通接続し、該炭化炉で発生した高温の気体を前記乾燥炉に供給して汚泥の乾燥を行なわせるようにした炭化処理装置において、
前記乾燥炉の排気口を前記炭化炉の吸気口に連通接続し、乾燥炉で汚泥を乾燥した処理後気体を炭化炉で加熱することで脱臭するようにした
ことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本願の別の発明に係る汚泥の炭化処理装置は、
汚泥の乾燥を行なう乾燥炉と、前記乾燥炉から供給された乾燥汚泥を炭化させる炭化炉とから構成される炭化処理装置において、
前記炭化炉に内挿され、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給される筒体と、
前記筒体の外部に連通するよう画成され、該筒体の内部で発生した乾留ガスを燃焼させる第１燃焼室と、
前記炭化炉の内部に第１燃焼室と連通するよう画成され、前記乾燥炉の吸気口に排気口を介して連通する第２燃焼室とからなり、
前記第１燃焼室で燃焼しきれなかった未燃ガスを第２燃焼室で燃焼することで発生させた高温の気体を、前記乾燥炉に供給して汚泥の乾燥を行なわせるよう構成したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る汚泥の炭化処理装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施例に係る炭化処理装置の概略構成を示すものであって、下水処理施設からトラック等で運搬された汚泥(含水率が約８０％の脱水ケーキ)が貯留される受入ホッパ１０に、モーノポンプ(登録商標)等の定量供給装置１１が接続されている。この定量供給装置１１は、ロータリキルン型式の乾燥炉１２に接続され、定量供給装置１１から乾燥炉１２に所定量の汚泥を連続的に供給するよう構成される。乾燥炉１２は、図２および図３に示す如く、図示しない駆動手段により所定方向に回転される円筒状の回転筒１３の軸方向一端に、スクリューコンベヤ１４を内蔵した投入ホッパ１５が投入口１３ａを介して連通接続され、前記定量供給装置１１からの汚泥は投入ホッパ１５に供給された後にスクリューコンベヤ１４を介して回転筒１３の内部に供給されるようになっている。また回転筒１３の内壁面に、周方向に離間して複数の持上げ棧１６が配設され、回転筒１３に供給された汚泥は、該回転筒１３の回転に伴って持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口１３ｂに向けて移動される。なお、汚泥が底部に落下する過程で、後述の炭化炉２６から供給される高温(例えば７００℃程度)の乾燥用気体と接触して、該汚泥の乾燥がなされる。
【０００８】
前記回転筒１３の内部には、当該回転筒１３の軸中心から偏位した位置に回転軸１８が回転自在に配設され、該回転軸１８は駆動モータ１９によって所定方向に回転されるよう構成される。この回転軸１８には、図２に示す如く、軸方向に離間して複数の破砕撹拌翼２０が配設され、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する汚泥を細かく破砕するようになっている。なお、破砕撹拌翼２０の形状や配設数および回転軸１８の回転数を変更することにより、当該乾燥炉１２で得られる乾燥汚泥の粒度を任意に設定することができる。
【０００９】
前記乾燥炉１２の吸気口１２ａには、炭化炉２６における乾燥用気体の排気口３３ａに一端が接続する排ガス管２７の他端が接続され、この排ガス管２７に介挿した供給用ブロワ５０を回転することにより、炭化炉２６で発生した高温の乾燥用気体を乾燥炉１２に送込むよう構成される。また乾燥炉１２の排気口１２ｂに第１戻し管２２の一端が接続され、この第１戻し管２２の他端は集塵機２３の吸気口２３ａに接続されている。更に、集塵機２３の排気口２３ｂに一端が接続する第２戻し管２４の他端は、前記炭化炉２６における気体の吸気口３５ｂ(後述)に連通接続され、この第２戻し管２４に介挿した循環用ブロワ２５を回転することにより、前記乾燥炉１２で汚泥を乾燥すると共に集塵機２３で塵埃の除去された処理後気体を炭化炉２６に戻すよう構成される。
【００１０】
前記第２戻し管２４には、図１に示す如く、前記供給用ブロワ５０と乾燥炉１２との間の排ガス管２７から分岐するバイパス管２９が接続される熱交換器３０が介挿されている。またバイパス管２９における熱交換器３０の出口側に排気用ブロワ３１が介挿され、該ブロワ３１を回転することで排ガス管２７を流通する乾燥用気体の一部をバイパス管２９に導入するよう構成してある。すなわち、前記乾燥炉１２で熱交換を行なって降温された処理後気体は、熱交換器３０で乾燥用気体と熱交換して所要温度まで昇温された後に、前記炭化炉２６に戻されるようになっている。なお、乾燥炉１２に供給される乾燥用気体の風量は、前記供給用ブロワ５０および排気用ブロワ３１の回転を制御すると共に、第２戻し管２４に介挿した調整弁４７およびバイパス管２９に介挿した調整弁４８を調整することにより最適な状態に保持される。
【００１１】
前記乾燥炉１２の出口１３ｂに移送装置３２が接続され、乾燥炉１２で所要の含水率(約４０％)まで乾燥された乾燥汚泥を移送装置３２で炭化炉２６に供給するようになっている。この炭化炉２６は、図４に示す如く、炉本体３３の内部に２基の相互に連通する１次炉体３４,３４と２次炉体３５とが配設され、１次炉体３４,３４と２次炉体３５とは通孔３６を介して連通するよう構成される。また炉本体３３には、２基の１次炉体３４,３４に貫通された円筒状の回転筒(筒体)３７が回転自在に支持され、駆動モータ３８によって所定方向に回転するよう構成されると共に、前記移送装置３２で移送された乾燥汚泥が投入口３７ａを介して供給される。この回転筒３７には、１次炉体３４の内部に画成された第１次燃焼室３４ａに連通する複数の乾留ガス供給管３９が配設され、回転筒３７の内部で発生した乾留ガスが第１次燃焼室３４ａに噴出するようになっている。また１次炉体３４の内部に複数の助燃バーナ４０が配設され、該バーナ４０によって回転筒３７を加熱して、乾留ガスを発生させ得る状態(蒸し焼き状態)とするよう構成される。そして、乾留ガスが発生した以後においては、回転筒３７から第１次燃焼室３４ａに噴出した乾留ガスを燃焼させることで、回転筒３７の内部を乾留状態に保持するよう構成される。なお、１次炉体３４には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、助燃バーナ用の灯油が供給されると共に、回転筒３７には乾留状態を維持するに足るだけの酸素(空気)が供給されるようになっている。
【００１２】
前記２次炉体３５の内部に第２次燃焼室３５ａが画成されると共に２次燃焼バーナ４１が配設され、前記第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスが通孔３６から第２次燃焼室３５ａに供給されて燃焼するよう構成される。なお、第２次燃焼室３５ａには、未燃ガスを完全に燃焼させ得る量の酸素(空気)が供給されるようになっている。そして、第２次燃焼室３５ａでの燃焼により生じた高温の気体(乾燥用気体)は、炉本体３３に設けた排気口３３ａに接続する前記排ガス管２７を介して乾燥炉１２に供給されるよう構成される。また、第２次燃焼室３５ａの吸気口３５ｂには前記第２戻し管２４が接続され、乾燥炉１２から排出された処理後気体を第２次燃焼室３５ａで加熱することで臭気を除去(脱臭)するようにしてある。
【００１３】
前記炭化炉２６に配設される回転筒３７の内壁面には、図５に示す如く、周方向に離間して複数の持上げ棧４２が配設され、回転筒３７に供給された乾燥汚泥は、該回転筒３７の回転に伴って持上げ棧４２により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する工程を繰返しながら出口３７ｂに向けて移動されるようになっている。なお、前記持上げ棧４２は必須の要件ではなく、省略することも可能である。
【００１４】
【実施例の作用】
次に、前述した実施例に係る汚泥の炭化処理装置の作用につき説明する。炭化処理装置の運転初期においては、前記炭化炉２６の助熱バーナ４０および２次燃焼バーナ４１により第１次燃焼室３４ａおよび第２次燃焼室３５ａ内の空気を加熱して高温の乾燥用気体を発生させ、この気体を排ガス管２７を介して乾燥炉１２に供給する。また、前記定量供給装置１１から乾燥炉１２に連続的に供給される汚泥(例えば含水率８０％)は、回転筒１３の回転によって前記持上げ棧１６により底部側から頂部側へ持上げられた後に自重で底部へ落下する過程で、乾燥用気体に晒されつつ出口１３ｂに向けて移動されることで乾燥される。また、回転軸１８の回転により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で、汚泥は所定の大きさに破砕される。
【００１５】
前記乾燥炉１２で所要の含水率(例えば４０％)まで乾燥された乾燥汚泥は、移送装置３２を介して炭化炉２６の回転筒３７に供給される。この回転筒３７の内部は、前記助燃バーナ４０により加熱されて乾留状態とされており、従って回転筒３７に供給された乾燥汚泥からは乾留ガスが発生し、このガスが乾留ガス供給管３９から第１次燃焼室３４ａに噴出される。そして、第１次燃焼室３４ａに噴出された乾留ガスを燃焼することにより、回転筒３７の内部は乾留状態に保持されて、内部の乾燥汚泥は炭化される。なお、乾留ガスの燃焼により回転筒３７の内部が乾留状態に保持される状態となった以後は、前記助燃バーナ４０を消してもよい。
【００１６】
すなわち、乾燥炉１２において汚泥を含水率８０％から４０％まで乾燥させつつ破砕すると共に、炭化炉２６において回転筒３７を回転させつつ乾燥汚泥の炭化を行なうよう構成したので、細かな炭化物を製造することができる。また回転軸１８の回転数等を変更することにより、任意の粒径の炭化物を製造することが可能となる。例えば園芸等で用いられる土壌改良剤としては、５ｍｍ程度のものが好適であり、このような粒径の炭化物を後工程で破砕することなく得ることができる。
【００１７】
前記炭化炉２６の第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスは、前記通孔３６から第２次燃焼室３５ａに供給されて燃焼し、この第２次燃焼室３５ａで発生した高温の乾燥用気体は、前記排ガス管２７を介して乾燥炉１２に供給されて汚泥の乾燥に用いられる。また第１次燃焼室３４ａで燃焼しきれなかった未燃ガスを第２次燃焼室３５ａで完全に燃焼することで脱臭がなされる。
【００１８】
前記乾燥炉１２の内部で汚泥と熱交換して降温された処理後気体は、前記排気口１２ｂから排出されて第１戻し管２２を介して集塵機２３に導入され、ここで塵埃が除去される。また集塵機２３で塵埃が除去された処理後気体は、該集塵機２３の排気口２３ｂに接続する第２戻し管２４に排出される。第２戻し管２４に配設された熱交換器３０を処理後気体が通過する過程で、前記排ガス管２７から分岐したバイパス管２９を流通する高温の乾燥用気体との間で熱交換が行なわれ、この昇温された処理後気体が前記炭化炉２６の第２次燃焼室３５ａに戻される。そして、この第２次燃焼室３５ａに戻された処理後気体が加熱されることで、脱臭がなされた後に再び乾燥用気体として再利用される。なお、前記熱交換器３０で熱交換を行なった乾燥用気体はバイパス管２９を介して外部に排出されるが、この気体は、前述した如く第２次燃焼室３５ａでの燃焼により脱臭されているので外部環境を汚染することはない。
【００１９】
すなわち、炭化炉２６で発生した高温の気体を乾燥炉１２に供給して乾燥用として利用するよう構成したので、独立した熱風発生炉を設ける必要はなく、設備コストやランニングコストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。更には、乾燥炉１２から排出される処理後気体を炭化炉２６に戻して加熱することで脱臭するので、乾燥炉１２の排気側に別途脱臭炉を設ける必要もなく、設備コストを低減し得ると共に装置の小型化を更に図ることができる。
【００２０】
【変更例】
図６は、変更例に係る炭化処理装置の概略構成を示すものであって、汚泥が貯留される受入ホッパ１０に接続する定量供給装置１１は、造粒設備５１に接続され、定量供給装置１１から造粒設備５１に汚泥を連続的に供給するよう構成される。この造粒設備５１は、前記実施例で説明したものと同一構成の炭化炉２６に接続され、造粒設備５１で所要径に造粒された汚泥を炭化炉２６の回転筒３７に供給するようになっている。すなわち、図６に示す炭化処理装置では、汚泥の乾燥と炭化とを炭化炉２６で行なうものであって、これによって乾燥炉を省略することができ、装置の更なる小型化を達成し得る。なお、炭化炉２６に供給される汚泥を造粒設備５１で予め造粒して小さくすることで、炭化炉２６の内部での汚泥は内部まで熱が伝わって効率的な炭化が達成される。
【００２１】
また、前記炭化炉２６で発生した高温の気体を外部に排出する排ガス管５２に熱交換器５３が介挿され、該熱交換器５３により廃熱を利用して工場内で使用される別の燃焼空気等を加熱することが可能となっている。
【００２２】
ここで、前記定量供給装置１１により汚泥を乾燥炉１２や造粒設備５１に供給するに際し、その供給管路内で汚泥が圧縮されて分散し難くなり、乾燥炉１２や造粒設備５１で汚泥が分散せずに大きな塊として処理されるおそれがある。この場合は、汚泥の内部まで熱が伝わり難く、処理に時間が掛かったり内部未炭化の不良品が製造されてしまう。そこで、例えば図７に示す如く、定量供給装置１１における排出側の管体５４に十字形の分散部材５６を配設することが推奨される。この構成によれば、管体５４を移送される汚泥は分散部材５６により十字形に分散され、前記乾燥炉１２や造粒設備５１には容易に分散可能な状態で汚泥が供給される。なお、図８に示すように、半円径の支持部材５７の径方向にピアノ線５８を張設して構成した分散部材５９を管体５４に配設し、管体５４を移送される汚泥をピアノ線５８によって分散させるようにしてもよい。
【００２３】
なお、前述した実施例では乾燥炉および炭化炉をロータリキルン型式とした場合につき説明したが、本願はこれに限定されるものでなく、各種の型式のものを採用し得る。また、実施例では炭化炉における炉本体の内部に分割された２基の１次炉体を配設した場合につき説明したが、炉本体内の略全長に亘って１基の１次炉体を配設してもよい。更には、炭化炉は、乾留方式でなく直燃方式であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る汚泥の炭化処理装置は、炭化炉で発生する高温の気体を乾燥炉に供給して汚泥の乾燥に使用するよう構成したので、乾燥用気体を発生させる独立した熱風発生炉を設ける必要はなく、設備コストやランニングコストを低減し得ると共に装置の小型化を図り得る。また、乾燥炉から排出される気体を炭化炉に戻して加熱することで脱臭を行なうようにしたから、脱臭炉を設ける必要もなくなり、これによっても設備コストやランニングコストを低減し得ると共に装置の小型化を図ることが可能となる。更に、乾燥炉で汚泥を乾燥した処理後気体は熱交換器で熱交換されるので、炭化炉に昇温された処理後気体を戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図２】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図３】実施例に係る乾燥炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【図４】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断正面図である。
【図５】実施例に係る炭化炉の概略構成を示す縦断側面図である。
【図６】変形例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図７】実施例の定量供給装置に採用される分散部材を示す説明図である。
【図８】実施例の定量供給装置に採用される分散部材の別例を示す説明図である。
【符号の説明】
１２  乾燥炉              １２ａ  吸気口
１２ｂ  排気口            ２２  第１戻し管(戻し管)
２４  第２戻し管(戻し管)  ２６  炭化炉
２７  排ガス管 ２９  バイパス管
３０  熱交換器            ３３ａ  排気口
３４ａ  第１次燃焼室      ３５ａ  第２次燃焼室
３５ｂ  吸気口            ３７  回転筒(筒体)
【図１】
0003840584.tif 000002
【図２】
0003840584.tif 000003
【図３】
0003840584.tif 000004
【図５】
0003840584.tif 000005
【図４】
0003840584.tif 000006
【図６】
0003840584.tif 000007
【図７】
0003840584.tif 000008
【図８】
0003840584.tif 000009