(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥炉(12)における内壁面に複数の持上げ棧(16)が配設された回転筒(13)に含水率が約７５〜８５％の汚泥を供給し、この回転筒(13)を回転して前記持上げ棧(16)で回転筒(13)の底部側から頂部側へ汚泥を持上げた後に落下させる工程を繰返しつつ、該回転筒(13)に熱風発生炉(17)から高温の乾燥用気体を供給することで汚泥を含水率が約５０％以下となるまで乾燥すると共に、前記回転筒(13)の内部に配設した破砕翼(20)を回転して汚泥を破砕し、
前記乾燥炉(12)で得られた乾燥汚泥を炭化炉(26)の回転筒(37)に供給し、この回転筒(37)を回転しつつ加熱手段(34)で加熱することで内部の乾燥汚泥を炭化するようにした
ことを特徴とする汚泥の炭化処理方法。
【請求項２】
汚泥が供給される乾燥炉(12)と、この乾燥炉(12)に高温の乾燥用気体を供給する熱風発生炉(17)と、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給され、この乾燥汚泥を加熱して炭化させる炭化炉(26)とから構成される炭化処理装置において、
前記乾燥炉(12)は、前記汚泥が供給される回転筒(13)と、この回転筒(13)の内壁面に配設された複数の持上げ棧(16)と、前記回転筒(13)の内部に回転自在に配設された破砕翼(20)とを備え、前記熱風発生炉(17)から回転筒(13)に乾燥用気体を供給しつつ回転筒(13)および破砕翼(20)を回転させることで汚泥を乾燥すると共に破砕するよう構成され、
前記炭化炉(26)は、前記乾燥炉(12)で乾燥された乾燥汚泥が供給される回転筒(37)と、この回転筒(37)の内部に供給された乾燥汚泥を加熱する加熱手段(34)とを備え、前記回転筒(37)を回転させつつ乾燥汚泥を加熱することで該乾燥汚泥を炭化するよう構成した
ことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。
【請求項３】
前記炭化炉(26)で発生した高温の排気ガスを、前記乾燥炉(12)に供給するよう構成した請求項２記載の汚泥の炭化処理装置。
【請求項４】
前記炭化炉(26)で発生した高温の排気ガスを、前記熱風発生炉(17)に供給するよう構成した請求項２記載の汚泥の炭化処理装置。
【請求項５】
前記炭化炉(26)における回転筒(37)の内壁面に複数の持上げ棧(42)が配設され、該回転筒(37)の回転により持上げ棧(42)で乾燥汚泥を底部側から頂部側に持上げた後に落下させるよう構成した請求項２,３または４の何れかに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、汚泥の炭化処理方法および装置に関し、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方法および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】
前記炭化処理装置で製造された炭化物は大きな塊となっており、これを例えば土壌改良剤として使用する場合には、得られた炭化物を破砕機等により細かく粉砕して土壌改良剤として好適な粒度とする必要がある。すなわち、従来の炭化処理装置のみでは土壌改良剤等として好適に使用し得る粒度の炭化物が得られず、付帯設備として破砕機が必要になるために設備コストが嵩む問題が指摘される。また、破砕機を付設するために設備全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となる難点もある。
【０００４】
【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方法および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、後工程での破砕を行なうことなく、例えば土壌改良剤等として好適に使用し得る粒度の炭化物を得ることのできる汚泥の炭化処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、初期の目的を達成するため、本発明に係る汚泥の炭化処理方法は、
乾燥炉における内壁面に複数の持上げ棧が配設された回転筒に含水率が約７５〜８５％の汚泥を供給し、この回転筒を回転して前記持上げ棧で回転筒の底部側から頂部側へ汚泥を持上げた後に落下させる工程を繰返しつつ、該回転筒に熱風発生炉から高温の乾燥用気体を供給することで汚泥を含水率が約５０％以下となるまで乾燥すると共に、前記回転筒の内部に配設した破砕翼を回転して汚泥を破砕し、
前記乾燥炉で得られた乾燥汚泥を炭化炉の回転筒に供給し、この回転筒を回転しつつ加熱手段で加熱することで内部の乾燥汚泥を炭化するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また本願の別の発明に係る汚泥の炭化処理装置は、
汚泥が供給される乾燥炉と、この乾燥炉に高温の乾燥用気体を供給する熱風発生炉と、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給され、この乾燥汚泥を加熱して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、
前記乾燥炉は、前記汚泥が供給される回転筒と、この回転筒の内壁面に配設された複数の持上げ棧と、前記回転筒の内部に回転自在に配設された破砕翼とを備え、前記熱風発生炉から回転筒に乾燥用気体を供給しつつ回転筒および破砕翼を回転させることで汚泥を乾燥すると共に破砕するよう構成され、
前記炭化炉は、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給される回転筒と、この回転筒の内部に供給された乾燥汚泥を加熱する加熱手段とを備え、前記回転筒を回転させつつ乾燥汚泥を加熱することで該乾燥汚泥を炭化す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方法および装置につき、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。
【０００８】
【第１実施例について】
図１は、第１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７５〜８５％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ようになっている。なお、汚泥が底部に落下する過程で、後述する熱風発生炉１７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乾燥がなされる。
【０００９】
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翼としての破砕撹拌翼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。
【００１０】
前記乾燥炉１２の吸気口１２ａには、熱風発生炉１７の出口１７ａに一端が接続する供給管２１の他端が接続されている。この熱風発生炉１７には、パイロットバーナ用のＬＰＧ、加熱バーナ用の灯油および燃焼空気が供給され、気体を所定温度まで加熱して乾燥用気体を発生させ、この高温の乾燥用気体を供給管２１を介して乾燥炉１２に供給するよう構成してある。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、前記熱風発生炉１７の入口１７ｂに接続する第２戻し管２４が接続され、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、熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体を乾燥炉１２に引込むと共に前記集塵機２３で塵埃の除去された処理後気体を熱風発生炉１７に戻すよう構成される。
【００１１】
前記第２戻し管２４には、図１に示す如く、後述する炭化炉２６で発生した高温の排気ガスが流通する排ガス管２７が接続される第１熱交換器２８と、前記供給管２１から分岐するバイパス管２９が接続される第２熱交換器３０とが直列に介挿されている。バイパス管２９における第２熱交換器３０の出口側に排気用ブロワ３１が介挿されると共に、第２熱交換器３０と排気用ブロワ３１との間に排ガス管２７が接続されており、該ブロワ３１を回転することで供給管２１を流通する一部の乾燥用気体をバイパス管２９に導入すると共に、炭化炉２６で発生した排気ガスを排ガス管２７に流通させ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、第１熱交換器２８において排気ガスと熱交換すると共に第２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、前記熱風発生炉１７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、前記循環用ブロワ２５および排気用ブロワ３１の回転を制御すると共に、供給管２１に介挿した調整弁４６、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。
【００１２】
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５０％以下)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に噴出させ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。
【００１３】
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排気ガスは、炉本体３３に設けた排気口３３ａに接続する前記排ガス管２７を介して第１熱交換器２８に供給されるよう構成される。なお、炭化炉２６の内部圧力は、前記排気用ブロワ３１の回転制御および排ガス管２７に介挿した調整弁４９の調整により制御される。
【００１４】
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。
【００１５】
【第１実施例の作用について】
次に、前述した第１実施例に係る汚泥の炭化処理装置の作用につき、処理方法との関係において説明する。前記熱風発生炉１７で発生した高温の乾燥用気体は、前記循環用ブロワ２５の運転によって乾燥炉１２に吸引される。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７５〜８５％)は、回転筒１３の回転(例えば８rpm)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。また、前記回転軸１８の回転(例えば３００〜３８０rpm)により一体的に回転する破砕撹拌翼２０で汚泥が細かく破砕される。なお、破砕撹拌翼２０によって破砕される汚泥の粒径は、該翼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任意に設定される。
【００１６】
前記乾燥炉１２で所要の含水率(例えば５０％以下)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により乾留状態とされており、該回転筒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。前記第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で発生した高温の排気ガスは前記排ガス管２７を介して第１熱交換器２８に供給される。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。
【００１７】
すなわち、乾燥炉１２において汚泥を、含水率が約７５〜８５％から約５０％以下となるまで乾燥させつつ破砕すると共に、得られた乾燥汚泥を炭化炉２６において回転筒３７を回転させつつ加熱して炭化するよう構成したので、後工程で破砕することなく細かな炭化物を製造することができる。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ものである。なお、乾燥炉１２における回転軸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も可能である。
【００１８】
前記乾燥炉１２から排気された降温された処理後気体は、前記集塵機２３で塵埃が除去された後に第１熱交換器２８を通過する過程で、前記第２次燃焼室３５ａで発生した高温の排気ガスとの間で熱交換され、この昇温された処理後気体が第２熱交換器３０に供給される。この第２熱交換器３０には、前記供給管２１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が供給されているから、該第２熱交換器３０を通過する処理後気体は乾燥用気体との間で更に熱交換が行なわれ、この昇温された処理後気体が前記熱風発生炉１７に戻される。
【００１９】
すなわち、乾燥用気体の一部および炭化炉２６で発生した高温の排気ガスを利用して昇温させた処理後気体を熱風発生炉１７に戻すよう構成したことで、該熱風発生炉１７での省エネルギーを達成し得る。また乾燥炉１２から排気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が、熱風発生炉１７で燃焼させることにより臭気は除去される。
【００２０】
【第２実施例について】
図６は、第２実施例に係る炭化処理装置を示すものであって、前記炭化炉２６で発生する排気ガスを乾燥炉１２に直接供給することで、熱エネルギーを有効に利用するようにしたものである。なお、熱風発生炉１７や乾燥炉１２および炭化炉２６等の基本的な構成は前述した第１実施例と同一であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【００２１】
すなわち、前記炭化炉２６の排気口３３ａに一端が接続する排ガス管２７の他端は、図に示す如く、前記供給管２１におけるバイパス管２７と乾燥炉１２との間に連通接続されている。従って、炭化炉２６で発生した高温の排気ガスを乾燥炉１２での汚泥の乾燥に利用することができ、熱エネルギー効率を向上させ得るものである。なお、前記第２戻し管２４には、第２熱交換器３０のみが介挿され、処理後気体はバイパス管２９を流通する乾燥用気体との間で熱交換されるようになっている。
【００２２】
【第３実施例について】
図７は、第３実施例に係る炭化処理装置を示すものであって、前記炭化炉２６で発生する排気ガスを処理後気体と熱交換させることなく熱風発生炉１７に供給することで、熱風発生炉１７での更なる省エネルギーを図るようにしたものである。なお、熱風発生炉１７や乾燥炉１２および炭化炉２６等の基本的な構成は前述した第１実施例と同一であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【００２３】
すなわち、前記炭化炉２６の排気口３３ａに一端が接続する排ガス管２７の他端は、図に示す如く、前記第２戻し管２４における第２熱交換器３０と熱風発生炉１７の入口１７ｂとの間に連通接続されている。従って、炭化炉２６で発生した高温の排気ガスを、熱風発生炉１７に直接供給することができるので、熱風発生炉１７での省エネルギーを達成し得る。なお、前記第２戻し管２４には、前記第２実施例と同様に第２熱交換器３０のみが介挿され、処理後気体はバイパス管２９を流通する乾燥用気体との間で熱交換されるようになっている。
【００２４】
前述した各実施例では、処理後気体を熱風発生炉に戻して脱臭するよう構成したが、本願はこれに限定されるものでなく、処理後気体を別に設けた脱臭装置に供給して脱臭させるよう構成してもよい。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。
【００２５】
【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方法および装置は、乾燥炉において汚泥を、含水率が約７５〜８５％から約５０％以下となるまで乾燥させつつ破砕すると共に、得られた乾燥汚泥を炭化炉の回転筒に供給して該回転筒を回転させつつ加熱して炭化するよう構成したので、後工程で破砕することなく細かな炭化物を製造することができる。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。すなわち、後工程で炭化物を破砕する必要はないので、破砕機を不要として設備コストを低減し得ると共に装置全体の小型化を図り得る。また汚泥の処理時間を短縮することができ、製造能力を向上し得る。更には、乾燥炉における回転軸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も可能となる。
【００２６】
前記炭化炉から発生する高温の排気ガスを乾燥炉での汚泥の乾燥に使用したり、熱風発生炉に直接供給するよう構成することで、熱エネルギーの有効利用および省エネルギーを図り得、ランニングコストを低廉に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な第１実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図２】第１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】第１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】第１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】第１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】本発明の好適な第２実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【図７】本発明の好適な第３実施例に係る炭化処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１２  乾燥炉
１３  回転筒
１６  持上げ棧
１７  熱風発生炉
２０  破砕撹拌翼(破砕翼)
２６  炭化炉
３４  １次炉体(加熱手段)
３７  回転筒
４２  持上げ棧
【図１】
0003811834.tif 000002
【図２】
0003811834.tif 000003
【図３】
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【図５】
0003811834.tif 000005
【図４】
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【図６】
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【図７】
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