JP2017018903A

JP2017018903A - 廃活性炭の再生処理方法及び加炭材の製造方法

Info

Publication number: JP2017018903A
Application number: JP2015139292A
Authority: JP
Inventors: 田中　宜久; Nobuhisa Tanaka; 宜久田中; 智典竹本; Tomonori Takemoto; 泰之石田; Yasuyuki Ishida
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-26

Abstract

【課題】浄水処理施設等から回収された廃活性炭を再生処理して加炭材等を製造する際の処理時間の短縮及び処理コストの低減を図る。【解決手段】内熱式のロータリーキルン２２に、ロータリーキルン内で高温ガスと廃活性炭の流れが互いに向かい合うように廃活性炭を投入して加熱処理する。向流方式を採用した内熱式のロータリーキルンを用いて廃活性炭を加熱処理するため、廃活性炭の昇温速度を早めることができる。そのため、処理時間を大幅に短縮することができ、加熱処理に要するコストを低減することができる。ロータリーキルン内の廃活性炭の最高温度を４００℃以上６００℃以下に調整し、廃活性炭のロータリーキルン内での滞留時間を３分以上２０分以下に調整し、加熱処理された廃活性炭を冷却することができる。廃活性炭は、浄水処理施設から回収されたものとすることができ、廃活性炭から加炭材を製造することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、浄水処理施設等から回収された廃活性炭を処理して加炭材等として再生させる方法に関する。

従来、気体や水に含まれる不純物を吸着浄化するために活性炭が用いられている。例えば国内の上水道は河川や湖沼等を水源とするため、通常の処理では飲用に適さない藻臭や汚染物質を含むことがあり、これを吸着するために粉末又は粒状の活性炭が用いられている。上記吸着浄化に用いられた廃活性炭を含む汚泥等は、産業廃棄物として処理される他、経済性や環境保護の観点から再生される。

上記吸着処理に用いられた粒状の廃活性炭は、新炭の製造と同様にガス賦活や薬品賦活を行うことで吸着能力を再生させて再利用している。近年では、高温熱分解と酸化性ガス（水蒸気やＣＯ₂）によるガス賦活が主流である。具体的には、キルンの一端から廃活性炭を投入し、他端から熱風及び水蒸気を送り込み、炉内温度を８００〜１０００℃に保持しながら、炉内に数時間〜数十時間滞留させて再生させる。

一方、本出願人は、廃活性炭の用途拡大を図り、廃活性炭の有効利用を促進するため、浄水処理施設等で発生した廃活性炭を回収して乾燥させ、乾燥後の廃活性炭を加炭材として製鉄又は製鋼プロセスに投入する廃活性炭の利用方法等を提案している（特許文献１）。

また、特許文献２には、外熱式ロータリーキルンを用いて炉内に導入された７５０〜８３０℃の水分を含む燃焼ガスにより廃活性炭を再生し、被吸着物質の炭化によって生じた不活性炭素を除去する活性炭再生装置が開示される。

さらに、特許文献３には、水分を約３０％以上含有する状態のコーヒー粕を、水平に対し小さな角度で傾斜させた内熱式のロータリーキルンを用い、高温ガスと原料であるコーヒー粕の流れる方向を同一にした並流方式でコーヒー粕から活性炭を製造する方法等が開示される。

特開２０１５−５９２５７号公報特開平１１−１８８２５９号公報特開２００７−２２８３１号公報

しかし、上記従来の技術では、廃活性炭を炉内で加熱処理する際の滞留時間が数時間〜数十時間に及ぶため、処理時間が長く、生産効率が悪いという問題があった。また、加熱処理に要するコストの低減も求められていた。

そこで、本発明は、浄水処理施設等から回収された廃活性炭を再生処理して加炭材等を製造する際の処理時間の短縮及び処理コストの低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る廃活性炭の再生処理方法は、内熱式のロータリーキルンに、該ロータリーキルン内で高温ガスと廃活性炭の流れが互いに向かい合うように廃活性炭を投入して該廃活性炭を加熱処理することを特徴とする。

本発明によれば、向流方式を採用した内熱式のロータリーキルンを用いて廃活性炭を加熱処理するため、廃活性炭の昇温速度を早めることができる。そのため、処理時間を大幅に短縮することができ、加熱処理に要するコストを低減することができる。

上記廃活性炭の再生処理方法において、前記ロータリーキルン内の廃活性炭の最高温度を４００℃以上６００℃以下に調整することができる。廃活性炭の最高温度が４００℃未満では、水分を除去することはできるものの揮発分の処理が不十分となり、最高温度が６００℃を超えると、廃活性炭の灰化が進んで固定炭素量が減少するので好ましくない。

前記廃活性炭の前記ロータリーキルン内の滞留時間を３分以上２０分以下とすることができる。滞留時間が３分未満では、再生品に水分が残留したり固定炭素及び揮発分の量に変化が見られない可能性があり、滞留時間が２０分を超えると、灰化が進む虞がある。

また、加熱処理された廃活性炭を冷却することで、キルンから排出された加熱処理後の廃活性炭の灰化を防止することができる。

前記廃活性炭として、浄水処理施設から回収したものを処理することができ、浄水処理施設で発生した廃活性炭を有効利用することができる。

また、上記の方法によって廃活性炭から加炭材を製造し、有効利用することができる。

以上のように、本発明によれば、浄水処理施設等から回収された廃活性炭を再生処理して加炭材等を製造する際の処理時間の短縮及び処理コストの低減を図ることができる。

本発明に係る廃活性炭の再生処理方法を実施するための処理装置の一例を示す概略図である。

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、本発明に係る廃活性炭の再生処理方法を実施するための廃活性炭の再生処理装置の一例を示し、この再生処理装置１は、廃活性炭Ｗを加熱処理する加熱処理部２と、加熱処理された廃活性炭Ｗ１を冷却処理する冷却処理部３と、加熱処理部２から排出された排ガスＧを処理する排ガス処理部４とで構成される。

加熱処理部２は、浄水処理施設等から回収した粉末又は粒状の廃活性炭Ｗを加熱処理するために備えられ、ベルトフィーダ等の定量供給機２１と、ロータリーキルン２２とで構成される。

ロータリーキルン２２は、燃焼ガスと廃活性炭Ｗの流れが互いに向かい合う向流式であって、窯尻にキルン内部へ廃活性炭Ｗを供給するための投入口２２ａと、窯前に燃料（重油、微粉炭、都市ガス等）を噴出し、廃活性炭Ｗを加熱処理するためのバーナー２２ｂとを備える内熱式である。

冷却処理部３は、加熱後の廃活性炭Ｗ１を冷却するためのスクリューコンベア式水冷ジャケット３１と、冷却後の再生品Ｒを貯蔵するための再生品貯蔵タンク３２とで構成される。

スクリューコンベア式水冷ジャケット３１は、加熱処理後の廃活性炭Ｗ１を撹拌しながら搬送するスクリューコンベア３１ｂを有する内筒３１ａと、冷却水Ｃの導入口及び排出口を有し、冷却水Ｃにより廃活性炭Ｗ１を冷却処理する外筒３１ｃとを備える。尚、スクリューコンベア式水冷ジャケット３１に代えて、ロータリークーラーや、他の冷却装置を用いてもよい。尚、スクリューコンベア式水冷ジャケット３１は冷却能力が高く、ロータリークーラーは経済的に安価で済む。ロータリークーラーの外周を散水することで冷却能力を上げることもできる。

排ガス処理部４は、ロータリーキルン２２からの排ガスＧをバーナー４１ａを用いて高温処理する２次燃焼炉４１と、２次燃焼炉４１から排出された高温排ガスＧ１を用いて熱交換する熱交換器４２と、熱交換器４２からの排ガスＧ２に含まれる灰分等を捕集する集塵機４３と、集塵機４３からの排ガスＧ３をファン４４を介して大気へ放出する煙突４５とで構成される。尚、熱交換器４３に代えて冷却塔を設けることもできる。

次に、上記構成を有する廃活性炭の再生処理装置１の動作について説明する。

まず、加熱処理部２において、定量供給機２１によって廃活性炭Ｗをロータリーキルン２２の投入口２２ａからキルン内部へ供給し、バーナー２２ｂから燃料を噴出し、燃焼ガスと廃活性炭Ｗの流れが互いに向かい合うようにして廃活性炭Ｗを最高温度が４００℃以上６００℃以下となるように加熱する。

次に、冷却処理部３のスクリューコンベア式水冷ジャケット３１において、加熱後の廃活性炭Ｗ１を１００℃以下、好ましくは５０℃以下に急冷する。冷却後の再生品Ｒを再生品貯蔵タンク３２に一時的に貯蔵した後、製鉄又は製鋼プロセスに投入する加炭材として利用したり、コークス代替、その他各種の燃料代替や還元材代替に利用する。

一方、ロータリーキルン２２からの排ガスＧを２次燃焼炉４１においてバーナー４１ａから燃料を噴出して高温処理し、熱交換器４２において２次燃焼炉４１から排出された高温排ガスＧ１と周囲の空気等との間で熱交換し、熱交換によって温度が低下した排ガスＧ２中に含まれる灰分等を集塵機４３で捕集し、排ガス（清浄ガス）Ｇ３をファン４４を介して煙突４５から大気へ放出する。

次に、本発明に係る廃活性炭の再生処理方法の実施例について説明する。

浄化処理施設から回収された廃活性炭（水分５０％）をφ１．２ｍ×９ｍＬのロータリーキルンに５００ｋｇ／ｈで投入し、キルン内の廃活性炭の最高温度が所定温度になるように燃料（都市ガス）の供給量を調整した。キルンから排出された加熱処理後の廃活性炭の工業分析値を表１に示す。尚、上記実施の形態の温度範囲に含まれる廃活性炭の最高温度４２０〜４５０℃を実施例１、５００℃を実施例２とし、その他を比較例１〜３とした。

同表より、実施例１及び２では固定炭素量の増加並びに揮発分の減少が確認されたが、比較例１ではそれほど顕著な効果は確認されなかった。また、比較例２、３では高温になり過ぎたために灰化が進み、固定炭素量が減少した。これにより、廃活性炭の最高温度を４００〜６００℃に調整することで、加熱処理後の廃活性炭の固定炭素含有率を高く維持できることが判る。

１廃活性炭の再生処理装置
２加熱処理部
２１定量供給機
２２ロータリーキルン
２２ａ投入口
２２ｂバーナー
３冷却処理部
３１スクリューコンベア式水冷ジャケット
３１ａ内筒
３１ｂスクリューコンベア
３１ｃ外筒
３２再生品貯蔵タンク
４排ガス処理部
４１２次燃焼炉
４１ａバーナー
４２熱交換器
４３集塵機
４４ファン
４５煙突
Ｃ冷却水
Ｇキルン排ガス
Ｇ１２次燃焼ガス
Ｇ２、Ｇ３排ガス
Ｒ再生品
Ｗ、Ｗ１廃活性炭

Claims

内熱式のロータリーキルンに、該ロータリーキルン内で高温ガスと廃活性炭の流れが互いに向かい合うように廃活性炭を投入して該廃活性炭を加熱処理することを特徴とする廃活性炭の再生処理方法。
前記ロータリーキルン内の廃活性炭の最高温度を４００℃以上６００℃以下に調整することを特徴とする請求項１に記載の廃活性炭の再生処理方法。
前記廃活性炭の前記ロータリーキルン内での滞留時間を３分以上２０分以下に調整することを特徴とする請求項２に記載の廃活性炭の再生処理方法。
前記加熱処理された廃活性炭を冷却することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の廃活性炭の再生処理方法。
前記廃活性炭は、浄水処理施設から回収されたもの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廃活性炭の再生処理方法。
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法によって廃活性炭から加炭材を製造することを特徴とする加炭材の製造方法。