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JP4269525B2 - 汚泥処理設備及び汚泥処理方法 - Google Patents

汚泥処理設備及び汚泥処理方法 Download PDF

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JP4269525B2
JP4269525B2 JP2001024939A JP2001024939A JP4269525B2 JP 4269525 B2 JP4269525 B2 JP 4269525B2 JP 2001024939 A JP2001024939 A JP 2001024939A JP 2001024939 A JP2001024939 A JP 2001024939A JP 4269525 B2 JP4269525 B2 JP 4269525B2
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sludge
kiln
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inlet
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明寿 古賀
祐介 中井
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【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

Claims (4)

  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。
  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。
  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。
  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。
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