JP2015120105A

JP2015120105A - 汚泥処理システム

Info

Publication number: JP2015120105A
Application number: JP2013264647A
Authority: JP
Inventors: 宏勝嶋田; Hirokatsu Shimada; ▲龍▼浩黄; long hao Huang
Original assignee: IKEDA KOGYO KK
Current assignee: IKEDA KOGYO KK
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CN104728849A

Abstract

【課題】最終処分場の減少や降雨による有害物質の流出などについての問題を解決すべく有機物を含む汚泥の新規処理システムを提供する。
【解決手段】本発明の有機物を含む汚泥の処理システムは、有機物を含む汚泥を燃焼させ炭化物を得る炭化工程と、前記炭化物を、有機物の含有量を基準として分別する分別工程と、前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より大きい炭化物を焼却炉の燃料として利用する燃料利用工程と、前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より小さい炭化物にゼオライトを添加して混練して混練組成物を得る、原料混練工程と、前記混練組成物を圧縮乾燥し成型品を得る成型品製造工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥をリサイクルするための、汚泥処理システムに関する。

下水処理場等で生ずる有機物を含む汚泥は、従来埋設処分されている。近年では、これらを焼成して、セメント原料としてリサイクルすることも行われている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１９５８８６号公報

しかしながら、従来の汚泥の処理システムでは、最終処分場の減少や降雨による有害物質の流出などについて課題が残されていた。

本発明は上記課題を解決するべく、有機物を含む汚泥の新規処理システムを提供することを課題とする。

本発明者らは、このような状況において、汚泥の新規な処理システムを開発し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
有機物を含む汚泥の処理システムであって、
有機物を含む汚泥を燃焼させ炭化物を得る炭化工程と、
前記炭化物を、有機物の含有量を基準として分別する分別工程と、
前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より大きい炭化物を焼却炉の燃料として利用する燃料利用工程と、
前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より小さい炭化物にゼオライトを添加して混練して混練組成物を得る、原料混練工程と、
前記混練組成物を圧縮乾燥し成型品を得る成型品製造工程と、を有する汚泥処理システムである。

本発明の汚泥処理システムは、汚泥をリサイクルして成型品とし、さらに成型品からの有害物質の流出なども抑制することができるものである。
また、本発明の汚泥処理システムは、発生するエネルギーを有効に活用するものであり、環境負荷が極めて小さい。

本発明の好ましい形態では、前記ゼオライトは、陽イオン交換容量が２５０ｃｍｏｌ／ｋｇ以上の低温焼成ゼオライトである。
本発明において、低温焼成ゼオライトは、２００℃以下、好ましくは５０〜１５０℃、さらに好ましくは７０〜１００℃の低温で焼成したゼオライトを意味する。
このような組成のゼオライトは、有害物質の吸着能に優れるものであり、成型品に対して降雨等が生じた場合にも、成型品から有害物質の流出を抑制することが可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記焼却炉で、廃材を燃焼させ灰化物を得る灰化工程を含み、
前記原料混練工程では、さらに前記灰化物を前記炭化物に添加して混練する。
これにより、前記焼却炉で排出された灰化物までもリサイクルすることが可能となる。

また、本発明の好ましい形態では、前記焼却炉で発生する熱を利用し発電を行う発電工程を含む。
これにより、前記焼却炉で発熱する熱を有効利用することができ、さらに環境負荷のない汚泥処理システムを実現することが可能となる。

また、本発明の好ましい形態では、前記ゼオライトは、以下の組成を有する。
二酸化ケイ素５５〜７０質量％、酸化アルミニウム７〜１３質量％、酸化カルシウム１〜３質量％、酸化マグネシウム０．５〜１．５質量％、酸化第二鉄０．８〜１．８質量％、酸化カリウム１．０〜２．０質量％、酸化ナトリウム０．１〜０．８質量％、強熱減量１０〜２５質量％
このような組成のゼオライトは、有害物質の吸着能に優れるものであり、成型品に対して降雨等が生じた場合にも、成型品から有害物質の流出を抑制することが可能となる。

また、本発明の好ましい形態では、前記ゼオライトが、天然ゼオライトを、１０^−５〜１０^−７Ｔｏｒｒの減圧下で、７０〜１００℃で焼成して得られたものであることを特徴とする。
このような組成のゼオライトは、有害物質の吸着能に優れるものであり、成型品に対して降雨等が生じた場合にも、成型品から有害物質の流出を抑制することが可能となる。

本発明によれば、有機物を含む汚泥を、安全に処理し、リサイクルすることができる。また、生成された成型品は、建築材料等として用いることができ、その場合でも有害物質の流出が抑制される。また、本発明の汚泥処理システムは、環境負荷が小さい。

本発明の実施形態である汚泥処理システムを説明する概略図である。

以下、本発明の処理システムの実施形態について図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の汚泥処理システムを説明する概略図である。図１に示すように、汚泥処理システム１は、有機物を含む汚泥を燃焼させ炭化物を得る炭化工程２と、前記炭化物を有機物の含有量を基準として分別する分別工程３と、前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より大きい炭化物を焼却炉の燃料として利用する燃料利用工程４と、前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より小さい炭化物にゼオライトを添加して混練して混練組成物を得る、原料混練工程５と、前記混練組成物を圧縮乾燥し成型品を得る成型品製造工程６と、を有する。

以下各工程について説明する。
（１）炭化工程
炭化工程では、有機物を含む汚泥を燃焼させ、炭化する。このような炭化工程では、公知の炭化方法、炭化装置を用いることができる。
当該工程において特に好ましく用いられる方法は、原料（有機物を含む汚泥）の燃焼と、鎮火及び冷却を連続的に実施する連続炭化方法であり、このような装置は、例えば、特開平１０−２７９９４９号公報に記載されている。

（２）分別工程
分別工程では、前記の炭化工程で得られた炭化物を有機物の含有量を基準として分別する。
有機物の含有量の基準として、例えば、有機物の含有量が５０〜７０質量％を設定することが可能である。好ましくは、有機物の含有量が６０質量％以上であるか否かで分別することが好ましい。
有機物の含有量の測定は、公知の方法で行うことが可能である。

（３）燃料利用工程
続いて、上記で分別した炭化物のうち、有機物の含有量が基準より大きいものについては、固形燃料とすることができる。これは、木材などの廃材を焼却するための焼却炉の燃料として利用することができる。本発明において用いる焼却炉として、補助燃料として蒸気を用い、水性ガスを発生させることにより燃焼をさせる方式のものを用いることが好ましい。
本発明においては、未燃物を捕集し、燃焼室に繰り返し還流させて再燃焼させる機構を有する焼却炉を使用することが好ましい。
ここで焼却する廃材としては、木くず（チップ）や古タイヤなどが挙げられる。
当該焼却炉の燃料として、上記炭化物を用いることで、灰化物を得ることができる。
得られた灰化物は、後述する原料混練工程において、炭化物と混合することが好ましい。これにより、有機物を含む汚泥を完全にリサイクルすることが可能となる。
また、当該燃料利用工程で発生する熱を利用し発電を行うことが好ましい。発電した電気は売電することが可能である。

（４）原料混練工程
一方、上記で分別した炭化物のうち、有機物の含有量が基準より小さい炭化物については、ここにゼオライトを添加して混練して混練組成物を得ることで、後述する成型品を製造するための原料とする。
上記炭化物の含有量は、最終成型品に対して、３０〜７０質量％程度となる量を目安とする。
以下、本発明に用いるゼオライトについて詳細に説明する。
本発明で用いるゼオライトは、ゼオライトを粉砕、及び焼成して得られるものである。
本発明に用いられるゼオライトは、好ましくは、平均粒子径が１〜１０μｍである。さらに好ましくは３〜１０μｍ、さらに好ましくは５〜１０μｍである。本発明において、平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用い、体積基準の粒度累積線図に基づいて、粒度累積率５０％における粒子径を測定することにより算出する。
このような平均粒子径のゼオライトを用いることで、後述する成型品において、均一にゼオライトが分散し、有毒物質などの吸着効果を十分に得ることができる。
また、前記ゼオライトは、陽イオン交換容量が２５０ｃｍｏｌ／ｋｇ以上、好ましくは２７０ｃｍｏｌ／ｋｇ以上、特に好ましくは２７０〜３００ｃｍｏｌ／ｋｇである。本発明において、陽イオン交換容量は、ＪＩＳＺ００００（２００５）人工ゼオライトの陽イオン交換容量測定方法により測定される値である。
本発明において、ゼオライトの添加量は、最終成型品に対し、好ましくは１０〜７０質量％、さらに好ましくは３０〜５０質量％となるような量とすることが好ましい。
また、前記ゼオライトは、以下の組成を有することが好ましい。
好ましくは、二酸化ケイ素４５〜７０質量％、酸化アルミニウム５〜１５質量％、酸化カルシウム０．５〜５質量％、酸化マグネシウム０．５〜２．０質量％、酸化第二鉄０．５〜２．０質量％、酸化カリウム１．０〜２．０質量％、酸化ナトリウム０．１〜０．８質量％、強熱減量１０〜２５質量％
より好ましくは、二酸化ケイ素５０〜６５質量％、酸化アルミニウム７〜１３質量％、酸化カルシウム１〜４質量％、酸化マグネシウム０．７〜１．５質量％、酸化第二鉄０．７〜１．５質量％、酸化カリウム１．３〜２．０質量％、酸化ナトリウム０．１〜０．７質量％、強熱減量１０〜２５質量％
さらに好ましくは、二酸化ケイ素５５〜６０質量％、酸化アルミニウム８〜１２質量％、酸化カルシウム２〜３質量％、酸化マグネシウム０．８〜１．４質量％、酸化第二鉄０．８〜１．４質量％、酸化カリウム１．４〜１．８質量％、酸化ナトリウム０．２〜０．６質量％、強熱減量１３〜２２質量％
また、本発明に用いられるゼオライトは、天然ゼオライトを減圧下で焼成して得られたものであることを特徴とする（低温焼成ゼオライト）。特に、１０^−５〜１０^−７Ｔｏｒｒの減圧下、好ましくは１０^−６Ｔｏｒｒの減圧下で、好ましくは５０〜１００℃、さらに好ましくは７０〜１００℃、より好ましくは８０〜９０℃で焼成して得られたものであることが好ましい。
このような方法で焼成ゼオライトを製造することにより、陽イオン交換容量が大きい焼成ゼオライトを、品質のばらつきがない状態で得ることが可能となる。

以下に、本発明で用いられる低温焼成ゼオライトの一例を記載する。
低温焼成ゼオライト（商品名：イケライト（登録商標）池田工業株式会社製）は、天然ゼオライトを、１０^−６Ｔｏｒｒの減圧下で、８０〜９０℃で焼成し、粉砕して得られたものである。粉砕して得られた低温焼成ゼオライトの平均粒子径（測定方法は上述した通り。）は、８μｍであった。

さらに、本発明においては、成型品を製造するためのバインダーを添加することが好ましい。バインダーとしては、接着性のある樹脂を用いることが好ましい。当該樹脂として、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、その他の酢酸ビニル系共重合樹脂、アクリル樹脂、アクリル系共重合樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲなどのエマルジョンやラテックスなどを利用することができる。また、バインダーとして、プラスチック廃棄物を用いることが環境負荷の低減の目的からさらに好ましい。
バインダーの添加量としては、最終成型品に対して３〜１５質量％程度となるような量を目安とすることができる。

また、混練組成物は、混練のために水を含有する。水の含有量としては、組成物全量に対して２０〜８０質量％、好ましくは４０〜６０質量％を目安とすることができる。
混練は混練機によって原料をさらに破砕しながら行われる。さらに、ロールクラッシャ等を使用して練り込むことが好ましい。
また、顔料や軽量骨材などの添加剤を適宜混入しても良い。

（５）成型品製造工程
得られた混練組成物は、型に注入し成型し、乾燥させることで、成型品とすることができる。

以下、具体的な成型方法の例を説明する。
混練組成物は、真空押出機に導入され、ここで真空吸引により脱気しつつ押出成型され、カットあるいはプレス等によって所定形状のブロック状成型物とされる。このような成型装置として、例えば、タイル成型用の真空押出機（例えば高浜工業株式会社の商品名「カジセキ
ＳＳＥ−３３０」）を用いることができる。

押出し成型された混合物は、焼成することなく、乾燥することで成型品とすることができる。乾燥方法は、常温による自然乾燥が好ましく、あるいは、４０℃〜１００℃程度の加温乾燥でもよい。また、検査により不良品とされたものは、再び粉砕され混練組成物に利用することができる。
なお、成型品製造工程に関しては、特開２００９−１９００１７号公報に記載の方法を参照することが可能である。

成型品としては、煉瓦状のブロック体などが好ましく挙げられる。このようなブロック体は、建物、歩道、公園等の屋外の構造物として有用である。また、本発明においては、上述したゼオライトを成型品に含んでいることから、屋外で使用した場合に、構造物中の有害物質が上記ゼオライトに効率よく吸着される。そのため、降雨により有害物質が流出することを抑制することができ、環境負荷が極めて小さいものである。特に、本発明のシステムにより得られる成型品は、重金属を吸着し閉じ込める作用があり、環境負荷が極めて小さい。

このように、本発明の汚泥処理システムは、環境負荷をかけずに汚泥をリサイクルするものである。

本発明は、有機物を含む汚泥の処理に利用できる。

Claims

有機物を含む汚泥の処理システムであって、
有機物を含む汚泥を燃焼させ炭化物を得る炭化工程と、
前記炭化物を、有機物の含有量を基準として分別する分別工程と、
前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より大きい炭化物を焼却炉の燃料として利用する燃料利用工程と、
前記炭化物のうち、有機物の含有量が基準より小さい炭化物にゼオライトを添加して混練して混練組成物を得る、原料混練工程と、
前記混練組成物を圧縮乾燥し成型品を得る成型品製造工程と、を有する、
汚泥処理システム。
前記ゼオライトは、陽イオン交換容量が２５０ｃｍｏｌ／ｋｇ以上の低温焼成ゼオライトである、請求項１に記載の汚泥処理システム。
前記焼却炉で、廃材を燃焼させ灰化物を得る灰化工程を含み、
前記原料混練工程では、さらに前記灰化物を前記炭化物に添加して混練する、請求項１又は２に記載の汚泥処理システム。
前記焼却炉で発生する熱を利用し発電を行う発電工程を含む、請求項１〜３の何れかに記載の汚泥処理システム。
前記ゼオライトが、以下の組成を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の汚泥処理システム。
二酸化ケイ素５５〜７０質量％、酸化アルミニウム７〜１３質量％、酸化カルシウム１〜３質量％、酸化マグネシウム０．５〜１．５質量％、酸化第二鉄０．８〜１．８質量％、酸化カリウム１．０〜２．０質量％、酸化ナトリウム０．１〜０．８質量％、強熱減量１０〜２５質量％
前記ゼオライトが、天然ゼオライトを、１０^−５〜１０^−７Ｔｏｒｒの減圧下で、７０〜１００℃で焼成して得られたものであることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の汚泥処理システム。