JP2013072051A

JP2013072051A - 有機汚泥の燃料化方法

Info

Publication number: JP2013072051A
Application number: JP2011213667A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kotake; 将小竹; Yasuyuki Ishida; 泰之石田; Kazushi Izumi; 一志和泉; Yasunari Sugamoto; 康徳菅本
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-22

Abstract

【課題】セメント製造時等のエネルギー損失を低減すると共に、セメント生産効率等の低下を回避すると共に、有機汚泥の燃料としての利用範囲を拡大することもできる有機汚泥の燃料化方法を提供する。
【解決手段】有機汚泥Ｗを堆肥化し、該堆肥化した有機汚泥に発熱量調整材Ａを添加して発熱量を上昇させ、燃料として利用する有機汚泥の利用方法。有機汚泥Ｗの堆肥化において、発酵処理装置１２としてセメント原料用横型ミルを利用し、超好熱細菌により高温発酵させることもできる。発酵時に発生する臭気ガスＧを酸化触媒により脱臭処理することもできる。発熱量調整材Ａとして可燃性廃棄物／及び固形燃料を利用したり、堆肥Ｃを加圧成型して粒状化することもできる。燃料をペレット状等の所望の形状へ加圧成型することで運搬時等の取り扱いを容易とし、その利用範囲を拡大することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機汚泥を燃料として有効利用するための方法に関する。

従来、下水汚泥等の有機汚泥を燃料として有効利用する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１等には、下水汚泥等の含水汚泥を、含水スラリー状のまま、セメント製造設備のキルンの窯尻部や仮焼炉へ直接投入して燃料化する技術が開示されている。

また、特許文献２には、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気し、その燃焼ガスを用いて高含水有機廃棄物を直接乾燥させて燃料化する技術が開示されている。

特許第３９３３１９４号公報特開２００８−７３４７号公報

しかし、上記特許文献等に記載の燃料化方法は、有機汚泥の臭気分解のためにセメント原料の昇温、仮焼、焼成に直接関係する過程（以下、「燃焼プロセス」という）を通過させることが必須であり、その際、有機汚泥に含まれる水分により本来セメント製造に消費されるべきエネルギーが減少し、セメント生産効率の低下を招来する虞があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメント製造時等におけるエネルギー損失やセメント生産効率等の低下を回避すると共に、有機汚泥の燃料としての利用範囲を拡大することもできる有機汚泥の燃料化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥を堆肥化し、該堆肥化した有機汚泥に発熱量調整材を添加して発熱量を上昇させ、燃料として利用することを特徴とする。ここで、有機汚泥とは、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等をいう。また、発熱量調整材は、可燃性廃棄物や固形燃料とすることも可能である。

そして、本発明によれば、有機汚泥を直接堆肥化するため、従来の有機汚泥の燃料化に必須であった、有機汚泥に含まれる臭気分解処理が不要となり、燃焼プロセス通過に伴うセメント製造時等のエネルギー損失や、セメント生産効率等の低下を回避することができる。また、発熱量調整材として、可燃性廃棄物を利用し得るため、これらの廃棄物も併せて処理することが可能となる。

さらに、前記有機汚泥の堆肥化において、セメント原料用横型ミルを利用して該有機汚泥を発酵させることも可能である。これにより、従来の燃料化手段における、大掛かりな設備は不要となり、操業停止中の既存設備を有効活用して設備コストの低減が可能となる。

前記有機汚泥の堆肥化において、超好熱細菌により該有機汚泥を発酵させることも可能である。これにより、通常の発酵菌によっては昇温が期待できない高温の温度域（８５℃以上）において効率的に発酵が促進されるため、有機汚泥内に含有する水分を短期間で低減させることが可能となる。

前記堆肥化により発生した臭気ガスを、酸化触媒により脱臭することも可能である。これにより、セメント焼成プロセス等での臭気分解処理を経ることなく、環境に配慮した有機汚泥の燃料化ができる。

加えて、前記堆肥化された有機汚泥を加圧成型して粒状化することも可能である。これにより、燃料をペレット状等の所望の形状へ加圧成型可能となり、運搬時等の取り扱いを容易とし、その利用範囲を拡大することができる。

以上のように、本発明によれば、セメント製造時等におけるエネルギー損失やセメント生産効率等の低下を回避すると共に、有機汚泥の燃料としての利用範囲を拡大することもできる有機汚泥の燃料化方法を提供することができる。

本発明に係る有機汚泥の燃料化方法を適用した燃料化システムを示す概略構成図である。本発明に係る有機汚泥の燃料化方法を適用した燃料化システムの他の実施形態を示す概略構成図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る有機汚泥の燃料化方法を適用した燃料化システムを示したものであり、この燃料化システム１は、大別して、発酵処理装置２と、脱臭処理装置３と、加圧成型装置４により構成される。

発酵処理装置２は、有機汚泥Ｗの発酵処理を行うための装置であり、一般的な発酵処理装置の他、例えば、遊休のセメント原料用横型ミルを活用することができる。横型ミルの媒体は、ミル内に残存させてよく、媒体を取り出した状態で運転することもできる。ここで、有機汚泥Ｗの発酵を効率的に促進させるため、発酵菌として超好熱細菌を使用する。超好熱細菌とは、通常の発酵菌では昇温が期待できない高温の温度域（８５℃以上）においても、好気的に活動し、発酵し得る特徴を有するものである。

脱臭処理装置３は、発酵処理装置２内で有機汚泥Ｗの発酵処理時に発生する臭気ガスＧを脱臭処理するための装置であり、例えば、オゾンを酸化剤として用い、反応効率を改善するためにオゾンを吸着する高シリカ質のハニカム状触媒を組み合わせたものを使用し、アンモニアやアルデヒド等を脱臭処理して臭気ガスＧを清浄化する。

加圧成型装置４は、発酵処理装置２において発酵処理された堆肥Ｃをペレット状等の所望の形状へ加圧成型して粒状化燃料Ｐを製造するための装置である。堆肥Ｃはセメントキルンや仮焼炉の燃料として直接利用することも可能であるが、単体では発熱量がそれほど高くはないため、他の用途に利用する場合には、必要に応じて、加圧成型前に廃プラ類、塗料カス、廃油等の可燃性廃棄物や固形燃料等からなる発熱量調整材Ａを添加して熱量調整を行う。

次に、本発明に係る有機汚泥の燃料化方法を適用した燃料化システムのもう一つの実施形態について、図２を参照しながら説明する。この燃料化システム１１は、図１に示した燃料化システム１の構成に加え、加圧成型装置（ペレット化装置）４２の前段にバイオマス燃料製造設備１４（以下、「ＢＯＦ製造設備」という）を備えることを特徴とする。

発酵処理装置１２には、下水汚泥や蓄糞堆肥化物等の有機汚泥Ｗと共に、破砕機１５により破砕した廃畳粉砕品が可燃性廃棄物ＣＷとして投入され、高温発酵・高速乾燥されて堆肥化される。また、発酵処理時に発生した臭気ガスＧは、発酵処理装置１２から抽気され、脱臭処理装置１３において大気に放出可能な程度にまで脱臭処理が施されるが、これは先の実施形態と同様である。尚、発酵処理装置１２や脱臭処理装置１３の機能は、燃料化システム１の発酵処理装置２や脱臭処理装置３と同一であるため、その詳細については説明を割愛する。

発酵処理を施された堆肥Ｃは、セメント工場において、そのままセメントキルンや仮焼炉の燃料として利用したり、さらに高温発酵処理を施すことで、良質の肥料としても利用可能である。また、後述するように、処理困難な廃プラ類や塗料カス、廃油類等を発熱量調整材として添加することで、今後益々需要が高まると予想される、循環流動ボイラ（ＣＦＢ）等の燃料としての途も開かれる。

ＢＯＦ製造設備１４は、複数の破砕機１６等、スクリューコンベア１７等、バケットエレベータ１８等、バグフィルタ１９等及びロータリーフィーダ２０等、並びに磁力選鉱機３２、回転篩３３、貯蔵タンク３４、サークルフィーダ３５、計量フィーダ４１、ペレット化装置４２から構成される。

発酵処理装置１２からＢＯＦ製造設備１４へ供給された堆肥Ｃには、廃プラ類や塗料カス等が添加され、破砕機１６により適度の大きさに破砕されて、スクリューコンベア１７へ投入される。スクリューコンベア１７に投入された堆肥Ｃは、水分調整が必要であれば、ここでセメントキルンダスト（例えば、塩素バイパスシステムで発生した粗粉サイクロン（Ｃｙ）ダスト等）が適宜添加され、バケットエレベータ１８や複数のスクリューコンベア２３、２４を経て２軸混合機２５へ送られる。

ＢＯＦ製造設備１４の安定運転を維持するためには、ＢＯＦ製造設備１４系内で生じたダストを含む空気を集塵しながら排気する必要がある。そこで、破砕機１６や２軸スクリューコンベア２４から空気を抽気し、バグフィルタ１９へ導入して微粉を取り除いた後、系外へ排気している。一方、微粉は、バグフィルタ１９の下方に設置されたロータリーフィーダ２０及びスクリューコンベア２１を介してバケットエレベータ１８へ戻される。

２軸混合機２５へ送られた堆肥Ｃには、ドラムリフタ２８によって搬送された廃油類Ｏが添加・混合され、その後、解砕機２６を経て、複数のスクリューコンベア２７、３１やバケットエレベータ３０によって磁力選鉱機３２へ送られる。磁力選鉱機３２で鉄片等の金属片Ｉが除去された後、回転篩３３で所定の粒径以上の異物Ｆが除去され、貯蔵タンク３４へ貯蔵される。

次に、堆肥Ｃは、貯蔵タンク３４の下方に配設されたサークルフィーダ３５により、安定的にスクリューコンベアを介して計量フィーダ４１へと送られ、ペレット化装置４２で所望の寸法に加圧成型されて粒状化燃料Ｐとなる。ここでも、計量フィーダ４１から空気を抽気してバグフィルタ３６へ導入し、微粉を除去した上で大気へ放出する。また、除去された微粉は、バグフィルタ３６の下方に配設されたロータリーフィーダ３７で安定抽出が図られ、スクリューコンベア３８を介してバケットエレベータ３０へ戻される。

以上のように、本実施の形態によれば、下水汚泥や蓄糞堆肥化物等の有機汚泥Ｗと共に、可燃性廃棄物ＣＷとしての廃畳粉砕品を同時に燃料化することができると共に、ＢＯＦ製造設備１４を備えるため、廃プラ類や塗料カス、廃油類を燃料化処理し、バイオマス燃料を製造することができる。

１、１１燃料化システム
２、１２発酵処理装置（セメント原料用横型ミル）
３、１３脱臭処理装置
４加圧成型装置
１４バイオマス燃料製造設備（ＢＯＦ製造設備）
１５、１６破砕機
１７、２１、２３、２７、３１、３８、４０スクリューコンベア
１８、３０バケットエレベータ
１９、３６バグフィルタ
２０、３７ロータリーフィーダ
２４２軸スクリューコンベア
２５２軸混合機
２６解砕機
２８ドラムリフタ
３２磁力選鉱機
３３回転篩
３４貯蔵タンク
３５サークルフィーダ
４１計量フィーダ
４２ペレット化装置（加圧成型装置）
Ａ発熱量調整材（可燃性廃棄物及び固形燃料）
Ｃ堆肥
ＣＷ可燃性廃棄物
Ｆ異物
Ｇ臭気ガス
Ｉ金属片
Ｏ廃油類
Ｐ粒状化燃料
Ｗ有機汚泥

Claims

有機汚泥を堆肥化し、
該堆肥化した有機汚泥に発熱量調整材を添加して発熱量を上昇させ、燃料として利用することを特徴とする有機汚泥の利用方法。
前記有機汚泥の堆肥化において、セメント原料用横型ミルを利用して該有機汚泥を発酵させることを特徴とする請求項１に記載の有機汚泥の利用方法。
前記有機汚泥の堆肥化において、超好熱細菌により該有機汚泥を発酵させることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機汚泥の利用方法。
前記堆肥化により発生した臭気ガスを、酸化触媒により脱臭することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の有機汚泥の利用方法。
前記発熱量調整材は、可燃性廃棄物又は／及び固形燃料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機汚泥の利用方法。
前記堆肥化された有機汚泥を加圧成型して粒状化することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機汚泥の利用方法。