JPH06159640A - 塩基度調整装置及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、塩基度調整剤の必要量の変動に追
従して塩基度調整を行い、溶融炉内における融点を常に
低く維持する塩基度調整装置及びその調整方法を提供す
る。 【構成】 汚泥水分計測手段１４、汚泥重量計測手段１
６、燃焼空気量計測手段１９、２１、酸素濃度計測手段
２０、乾燥汚泥供給量計測手段１８から送られた計測デ
ータに基づいて演算手段１５は強熱減量、シリカ含有
量、塩基度を算出すると共に、脱水汚泥に添加すべき塩
基度調整剤添加量を算出する。調節手段５は演算手段１
５からの信号ｇによって塩基度調整剤の脱水汚泥への添
加量を調節する。各種計測手段の計測データに基づいて
塩基度調整が行われるので、脱水汚泥の組織が変化して
も、それに追従して常に適正な塩基度が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、乾燥させた下水汚泥
のような有機性可燃物を溶融炉内で燃焼溶融し、スラグ
として取り出す溶融処理システムにおいて、溶融炉内に
おける融点を調節するために添加される塩基度調整剤の
添加量が最適量となるように調整する塩基度調整装置及
びその調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水汚泥などに含まれる灰分即ち燃焼残
さの成分は、主として、土砂等に起因するシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂ ）やアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を主成分としている。
また、下水汚泥を真空脱水機やフィルタプレスで脱水す
る場合には、脱水助剤として、消石灰〔Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂ 〕を多量に添加するので、カルシウムの含有量が
高くなる。

【０００３】溶融炉の操業を円滑且つ省エネルギー的に
行うためには、灰分の融点が低くて且つスラグの粘性が
低いことが望ましい。なぜならば、灰分の融点が低けれ
ば、補助燃料の使用量が低減するからであり、また、ス
ラグの粘性が低ければ、スラグの流出を滞りなく行うこ
とができるからである。

【０００４】汚泥の融点はシリカ（ＳｉＯ₂ ）、アルミ
ナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、生石灰（ＣａＯ）の主要三成分の含
有比率によって変化することが知られている。従来より
特に（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ 重量比）で表される塩基度が溶
融温度低下改善の指標として用いられている。従来、こ
の値が０．４〜１．０程度であるとき、最も融点の低下
が顕著であるとされている。従って、この塩基度をパラ
メータとし塩基度がこの値より低い場合には、塩基度調
整剤として、消石灰等を添加して塩基度を上昇させ融点
を低下させる。また、塩基度が高い場合には、塩基度調
整剤として、ケイ砂などを添加して塩基度を下げ融点を
降下させるという操作が行われる。この塩基度調整剤を
添加するに当たって、従来は、事前に灰分の組成を分析
し、その分析結果に基づいて所定の塩基度となるように
脱水ケーキ或いは乾燥させた汚泥に対して一定比率で塩
基度調整剤を添加していた。

【０００５】上記の方法により塩基度を求め、特開平４
−２７８１１０号公報には、従来の指標の他、Ｎａ₂ Ｏ
／ＣａＯの重量比を一定の範囲（０．２〜０．４又は
０．７〜０．１）に調整し、更に効果的な溶融点の降下
をもたらす方法が示されている。しかしながら、ＣａＯ
／ＳｉＯ2 の重量比が適正範囲になければ、その後にＮ
ａ2 Ｏ／ＣａＯの重量比の調整を行っても効果が小さい
旨が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
汚泥の灰分の組成を事前に分析するという方法を採用し
ていたので、分析に長時間と人手を要していた。即ちサ
ンプルを採取し、その中のＣａ分、Ｓｉ分を分析した
後、酸化物換算し、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ の重量比を求め、
更に必要な塩基度調整剤の注入量を算出していた。ま
た、脱水ケーキ中の水分含有率や灰分の組成は実際には
時間と共に変動するため、それに伴って塩基度の値も変
動する。それにもかかわらず、従来は脱水ケーキ或いは
乾燥汚泥に対して一定比率で塩基度調整剤を添加してい
たので、融点を低下させる効果が期待したほどには得ら
れないばかりか、かえって逆効果になることさえあっ
た。

【０００７】そこで、この発明の目的は、直接測定可能
な因子をパラメータとして選び、測定した因子に基づい
て簡単な演算を行うことにより塩基度調整剤の必要量を
計算し、塩基度調整剤の必要量の変動に追従して塩基度
調整を行うことができるようにした塩基度調整装置及び
その調整方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る汚泥溶融
処理システムは、少なくとも処理すべき汚泥を必要によ
り脱水し脱水汚泥とする工程（装置）と該脱水汚泥（処
理すべき汚泥が脱水の必要がない場合は、処理すべき汚
泥即ち脱水汚泥である）を必要により乾燥し乾燥汚泥と
する工程（装置）と、該乾燥汚泥（処理すべき汚泥が脱
水及び乾燥の必要がない場合は、処理すべき汚泥であ
り、脱水汚泥が乾燥の必要がない場合は脱水汚泥が即ち
乾燥汚泥である）を燃焼溶融する溶融炉を有している。

【０００９】この発明は、上記の目的を達成するため、
以下のように構成されている。即ち、この発明は、溶融
炉を備え、汚泥を乾燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理シス
テムにおける汚泥の塩基度調整装置において、脱水汚泥
中の水分含有量を計測する脱水汚泥水分計測手段、乾燥
機に供給される脱水汚泥の供給の供給量を計測する脱水
汚泥供給量計測手段、前記溶融炉に送風する燃焼空気量
を計測する燃焼空気量計測手段、前記溶融炉から排出さ
れる燃焼排ガス中の酸素濃度を計測する酸素濃度計測手
段、前記各計測手段での計測値と、汚泥の高位発熱量、
強熱減量、シリカ含有量及び塩基度の関係に基づいて求
められる値とから汚泥に添加する塩基度調整剤の添加量
を加減する調節手段を有することを特徴とする塩基度調
整装置に関する。

【００１０】又は、この発明は、溶融炉を備え、汚泥を
乾燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理システムにおける乾燥
汚泥の塩基度調整装置において、溶融炉に送風する燃焼
空気量を計測する燃焼空気量計測手段、溶融炉から排出
される燃焼排ガス中の酸素濃度を計測する酸素濃度計測
手段、溶融炉に供給する乾燥汚泥の供給量を計測する乾
燥汚泥供給量計測手段、前記各計測手段での計測値と、
汚泥の高位発熱量、強熱減量、シリカ含有量及び塩基度
の関係に基づいて求められる値とから乾燥汚泥に添加す
る塩基度調整剤の添加量を加減する調節手段を有するこ
とを特徴とする塩基度調整装置に関する。

【００１１】或いは、この発明は、汚泥を溶融する溶融
炉を有し、汚泥を乾燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理シス
テムにおける汚泥の塩基度調整方法において、脱水汚泥
中の水分含有量、乾燥機に供給される脱水汚泥の供給
量、前記溶融炉に送風する燃焼空気量、及び前記溶融炉
から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度をそれぞれ計測
し、各計測値と、汚泥の高位発熱量、強熱減量、シリカ
含有量及び塩基度の関係に基づいて求められる値とから
相当する量の塩基度調整剤を前記乾燥汚泥に添加するこ
とを特徴とする塩基度調整方法に関する。

【００１２】又は、この発明は、汚泥を溶融する溶融炉
を有し、汚泥を乾燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理システ
ムにおける乾燥汚泥の塩基度調整方法において、前記溶
融炉に送風する燃焼空気量、前記溶融炉から排出される
燃焼排ガスの酸素濃度及び前記溶融炉に供給される前記
乾燥汚泥の供給量を計測し、各計測値と、汚泥の高位発
熱量、強熱減量、シリカ含有量及び塩基度の関係に基づ
いて求められる値とから乾燥汚泥に添加する塩基度調整
剤の添加量を算出し、前記乾燥汚泥に添加することを特
徴とする塩基度調整方法に関する。

【００１３】この発明による塩基度調整装置及びその調
整方法は、汚泥水分計測手段で汚泥中の水分含有量を計
測し、汚泥重量計測手段で脱水汚泥の重量を計測するこ
とによって、汚泥に塩基度調整剤を添加する場合、例え
ば、脱水機から排出された脱水汚泥に塩基度調整剤を添
加する場合に適用できるものである。勿論この発明は乾
燥汚泥に用いても良く、更に未脱水の例えば濃縮汚泥に
用いることを妨げないが、必ずしも経済的には好適とい
い難い。

【００１４】又は、この発明は、汚泥水分計測手段及び
汚泥重量計測手段を設けない場合には、特に乾燥機から
排出された乾燥汚泥に塩基度調整剤を添加する場合に適
用できるものである。一般に、溶融炉へ供給される乾燥
汚泥は水分含有率が非常に低く、ほぼ一定なので、乾燥
汚泥の水分については、無視して演算を行っても実用上
十分である。

【００１５】塩基度調整剤を乾燥汚泥に添加する場合
は、脱水ケーキに添加する場合に比較して材料の混合や
なじみが悪く、溶融せずに飛散してしまうことがあるた
め、必要に応じて混合機などを設置することが良い。こ
れに対して、脱水ケーキと塩基度調整剤との混合は、途
中の搬送経路や乾燥機内での機械的作用によってほとん
どの場合、十分な混合が得られる。

【００１６】脱水ケーキに塩基度調整剤を添加する場合
には、添加量は脱水ケーキに含まれる水分の変動に影響
されるので、汚泥水分計測手段及び汚泥重量計測手段
は、それぞれ速やかに脱水ケーキの水分含有量及び重量
を計測することのできる手段であることが必要である。
例えば、汚泥水分計測手段としては、随時自動でサンプ
リングし、乾燥、計重により水分を計測する装置や、吸
収スペクトルを利用して計測する装置などが実用化され
ているので、これを用いればよい。

【００１７】脱水ケーキの重量を計測する汚泥重量計測
手段や乾燥汚泥の供給量を計測する乾燥汚泥供給量計測
手段としてはベルトスケール、酸素濃度計測手段として
は磁気式分析計あるいはジルコニア式分析計、燃焼空気
量計測手段としてはオリフィス、ピトー管、ガラステー
パ管などが利用できる。なお、燃焼空気量は燃焼空気フ
ァンから供給される空気量と乾燥汚泥空気輸送用ブロア
から供給される空気量を合計したものである。

【００１８】塩基度調整剤としては、塩基度を増加させ
る作用のある増塩基度調整剤と、塩基度を減少させる作
用のある減塩基度調整剤とがある。前者の例としては、
例えば、石灰石、炭酸カルシウム、消石灰、生石灰、ガ
ラス、種々のホウ素化合物などが挙げられる。また、後
者の例としては、例えば、珪砂、シリカ粉、カオリン、
ハロイサイト、ベントナイト等、粘土類、建設残土など
が挙げられる。

【００１９】

【作用】この発明は、上記のように構成されており、次
のように作用する。前述のように汚泥の溶融温度は、Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ₂ 重量比で表される塩基度を適正範囲即ち
０．４〜１．０程度とすることで低下させることができ
る。この発明は、容易に自動計測できる測定値と、事前
の予備運転により得られる該測定値と高位発熱量、強熱
減量、シリカ含有量等のパラメータとの関係を基に簡単
な演算を行って塩基度を算出し、状態に応じて塩基度を
増大させる薬剤か、塩基度を減少させる薬剤の適正量
を、該薬剤の供給手段より対象汚泥に添加するものであ
る。ここで、塩基度調整剤を添加すべき汚泥には、乾燥
手段に供給される前の脱水汚泥と、乾燥手段により処理
された後の乾燥汚泥がある。各々の汚泥についての塩基
度調整は下記のようにして行われる。

【００２０】乾燥機で乾燥する前の脱水汚泥に塩基度調
整剤を添加する場合、即ち脱水機から排出された脱水ケ
ーキに塩基度調整剤を添加する場合には、演算手段は、
上記のようにして算出した強熱減量Ｉｇ、シリカ含有量
Ｃｓ、及び塩基度Ｂｃを、計測した汚泥の重量（脱水ケ
ーキの重量）Ｗｃ及び汚泥中の水分含有量（脱水ケーキ
水分）Ｍｃと共に（１）式に代入して、塩基度調整剤添
加量を求める。調節手段は演算手段による演算結果に従
って塩基度調整剤の添加量を調整し、汚泥へ添加する。

【００２１】例えば、汚泥脱水に消石灰を添加する場
合、目標とする塩基度を０．４とすると消石灰の添加量
を求める式は次のとおりである。 Ｌｍ＝（０．４−Ｂｃ）×Ｃｓ／１００×Ｗｃ×（１−Ｍｃ／１００） ×（１−Ｉｇ／１００）×１．３２ ──────（１）

【００２２】乾燥機から排出された乾燥汚泥に塩基度調
整剤を添加する場合には、演算手段は、上記のようにし
て算出した強熱減量Ｉｇ、シリカ含有量Ｃｓ、及び塩基
度Ｂｃを、計測した乾燥汚泥供給量Ｗｄと共に（２）式
に代入して、塩基度調整剤添加量を算出する。調節手段
は演算手段による演算結果に従って塩基度調整剤の添加
量を調整し、乾燥汚泥へ添加する。

【００２３】例えば、乾燥汚泥に前記と同様の処理を行
う場合の消石灰の添加量を求める式は次のとおりであ
る。 Ｌｍ＝（０．４−Ｂｃ）×Ｃｓ／１００ ×Ｗｄ×（１−Ｉｇ／１００）×１．３２ ────（２） 但し、Ｌｍ：消石灰添加量（ｋｇ／ｈ） Ｂｃ：塩基度（−） Ｃｓ：灰分中のＳｉＯ₂ 含有量（％） Ｗｄ：乾燥汚泥供給量（ｋｇ／ｈ） Ｗｃ：脱水ケーキ重量（ｋｇ／ｈ） Ｉｇ：強熱減量（％）（乾燥基準） Ｍｃ：脱水ケーキ水分（％）（湿基準） 上記パラメータの内で、直接計測されない項目について
は、事前に予備運転を行い、この発明の計測項目との関
係を把握し、各計測値より導き出す。

【００２４】図６は強熱減量Ｉｇとシリカ含有量Ｃｓの
関係を示す。また、図７は強熱減量Ｉｇと塩基度Ｂｃの
関係を示す。両者とも高い相関があるので、この関係を
利用することにより、汚泥灰分のシリカ含有量Ｃｓ、塩
基度Ｂｃを知り、ひいては、乾燥汚泥単位重量に対する
塩基度調整剤添加量を知ることができる。またＩｇは次
のようにして求めることができる。

【００２５】図５は汚泥の強熱減量Ｉｇと高位発熱量Ｈ
ｈの関係を示す。図５によると、両者の間には高い正の
相関があり、どちらか一方を知れば他方を推定すること
ができる。また、一般に燃料が必要とする燃焼空気量は
およそ次式のような関係がある。 Ａ₀ ＝Ｈｈ／１０００ ────── （３） 但し、Ａ₀ は理論燃焼空気量（Ｎｍ³ ／ｋｇ） Ｈｈは高位発熱量（ｋｃａｌ／ｋｇ）

【００２６】溶融炉の場合、空気比を約１．２で運転す
ると、溶融炉出口の酸素濃度は約３％となるが、汚泥の
性状変動の影響によって酸素濃度にも変動を生じる。し
かし、酸素濃度と乾燥汚泥の供給量及び総燃焼空気量を
計測することによって、以下のように計算することによ
って理論燃焼空気量Ａ₀ を求めることができる。 ｍ＝０．２１／（０．２１−Ｏ₂ ） ────── （４） Ａ₀ ＝Ｑ／ｍ／Ｗｄ ────── （５） ここで、ｍ：空気比（−） Ｏ₂ ：溶融炉出口酸素濃度（％） Ｗｄ：乾燥汚泥供給量（Ｋｇ／ｈ） Ｑ ：総燃焼空気量（Ｎｍ／ｈ）

【００２７】この理論燃焼空気量と上記（３）式を用い
て高位発熱量Ｈｈを求めることができ、図２の関係から
強熱減量Ａ₀ を求めることができる。

【００２８】酸素濃度計測手段は溶融炉から排出される
燃焼排ガスの酸素濃度（Ｏ₂ ）を計測して、計測データ
を演算手段に入力し、演算手段で（４）式から空気比ｍ
を算出する。また、燃焼空気量計測手段は溶融炉に送風
する総燃焼空気量Ｑを計測し、乾燥汚泥供給量計測手段
は溶融炉へ供給される乾燥汚泥供給量Ｗｄを計測し、こ
れらの計測データを演算手段に入力する。演算手段は、
これらの計測値即ち計測データと先に算出した空気比ｍ
を用いて（５）式から理論燃焼空気量Ａ₀ を求め、更に
（３）式から高位発熱量Ｈｈを求める。

【００２９】次に、演算手段は求めた高位発熱量Ｈｈに
対応する強熱減量Ｉｇを図５の関係から算出する。ま
た、算出した強熱減量Ｉｇに対応するシリカ含有量Ｃｓ
を図６の関係から算出し、塩基度Ｂｃを図７の関係から
算出する。

【００３０】上記関係式（１）〜式（５）、及び図５、
図６及び図７の関係が演算手段のメモリに記憶されてお
り、この塩基度調整装置は、具体的には、以下に説明す
る手順で塩基度調整剤の添加量を演算する。従って、対
照とする汚泥について、図２乃至図４の関係を運転以前
に予備的に確認することが重要である。演算手段は適正
な塩基度調整剤添加量を算出し、調節手段はこの場合消
石灰を相当量添加する。まず、汚泥重量計測手段は汚泥
の重量（脱水ケーキの重量）Ｗｃを計測し、汚泥水分計
測手段は汚泥中の水分含有量（脱水ケーキの水分含有
量）Ｍｃを計測し、これらの計測データは演算手段に入
力される。

【００３１】さて、例えば、図８はある下水処理場の汚
泥（脱水汚泥）の強熱減量の年間変動を示す。この下水
処理場は合流式であるために降雨の影響を強く受け、降
雨期に大きな強熱減量の低下が見られる。しかしなが
ら、このような変動があろうと、同じサンプルを分析す
ると、図５に示すように、ＩｇとＨｈには高い正の相関
があり、一度予備的に汚泥の性状を把握しておけば、こ
の発明の方法及び装置により容易且つ高精度の汚泥の溶
融処理が行える。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による塩基
度調整装置及びその調整方法の実施例について説明す
る。図１は脱水機から排出された脱水汚泥に塩基度調整
剤を添加するように構成したこの塩基度調整装置の一実
施例を示すブロック図である。被処理汚泥を脱水汚泥と
するにあたり、消石灰等の脱水助剤やポリマ、鉄塩等の
凝集剤の添加など脱水にかかる前の汚泥がどのように処
理されていても予め前記図５〜図７の関係が確認されて
いれば、この発明による塩基度調整装置及びその調整方
法の実施には、問題はない。

【００３３】下水汚泥等の汚泥は脱水機１によって脱水
ケーキになり、脱水ホッパ２に投入される。次いで脱水
ケーキは脱水ホッパ２から乾燥機３に送られ、乾燥機３
で乾燥されて乾燥汚泥になる。乾燥汚泥は乾燥汚泥ホッ
パ４を経て乾燥汚泥定量供給機７へ送られる。乾燥汚泥
定量供給機７は別途設定された制御規制に従って定量的
に乾燥汚泥を切り出し、次の燃焼溶融系へ供給する。切
り出された乾燥汚泥は、乾燥汚泥空気輸送用ブロア９か
ら吐き出される気流により溶融炉１０に導入され、溶融
炉１０内で燃焼溶融する。また、燃焼空気ファン８より
供給された空気は、空気予熱器等の熱交換器１１によっ
て加熱され、溶融炉１０へ供給される。そして、溶融炉
１０で発生した燃焼排ガスは、熱交換器１１によって熱
を奪われ、排ガス処理装置等の排気系を経て大気中に放
出される。

【００３４】脱水機１と脱水ホッパ２の間には、汚泥水
分計測手段としての水分計測装置１４が設置されてお
り、その水分計測装置１４で脱水汚泥中の水分含有量が
計測され、計測値が信号ａとして演算手段である演算制
御装置１５へ送られる。また、脱水機１と脱水ホッパ２
の間には、汚泥重量計測手段としての計重装置１６が設
置されており、その計重装置１６で脱水汚泥の重量が計
測され、計測値が信号ｂとして演算制御装置１５へ送ら
れる。乾燥汚泥定量供給機７と燃焼溶融系の間には、乾
燥汚泥供給量計測手段としての計重装置１８が設置され
ており、その計重装置１８によって乾燥汚泥の重量が計
測され、計測値が信号ｃとして演算制御装置１５へ送ら
れる。乾燥汚泥空気輸送用ブロア９と溶融炉１０の間に
は、燃焼空気量計測手段としての流速センサー１９が設
置されており、溶融炉１０へ送風される燃焼空気量がそ
の流速センサー１９によって計測され、計測値が信号ｄ
として演算制御装置１５へ送られる。また、燃焼空気フ
ァン８と熱交換器１１との間には、もう一つの燃焼空気
量計測手段である流速センサー２１が設置されており、
燃焼空気ファン８から熱交換器１１を経て溶融炉１０へ
供給される燃焼空気量がその流速センサー２１で計測さ
れ、計測値が信号ｆとして演算制御装置１５へ送られ
る。溶融炉１０と熱交換器１１との間には、酸素濃度計
測手段としての酸素濃度計測装置２０が設置されてお
り、溶融炉１０から排出される燃焼排ガスの酸素濃度が
酸素濃度計測装置２０によって計測され、計測値は信号
ｅとして演算制御装置１５へ送られる。

【００３５】演算制御装置１５はメモリを有しており、
そのメモリには、上記（１）式〜上記（５）式、及び当
該汚泥において事前に確認された脱水汚泥強熱減量Ｉｇ
と高位発熱量Ｈｈとの関係（図５参照）、シリカ含有量
Ｃｓと脱水汚泥強熱減量Ｉｇとの関係（図６参照）、脱
水汚泥強熱減量Ｉｇと塩基度との関係（図７参照）が予
め記憶されている。演算制御装置１５は送られてきた信
号ａ〜ｆに基づいて強熱減量、シリカ含有量、塩基度を
求めると共に、脱水汚泥に添加する塩基度調整剤添加量
を算出する。その算出の手順について図２に示すフロー
チャートを参照して説明する。

【００３６】まず、水分計測装置１４は脱水汚泥中の水
分含有量（脱水ケーキ水分）Ｍｃを計測して計測値を演
算制御装置１５に送る（ステップ３０）。計重装置１６
は脱水ケーキの重量Ｗｃを計測して演算制御装置１５に
計測値を送る（ステップ３１）。

【００３７】一方、酸素濃度計測装置２０は溶融炉１０
から排出される燃焼排ガスの酸素濃度（Ｏ₂ ）を計測し
て、計測値を演算制御装置１５に送り（ステップ３
２）、演算制御装置１５で式（４）から空気比ｍを算出
する（ステップ３３）。また、流速センサー１９と流速
センサー２１とで溶融炉１０に供給される総燃焼空気量
Ｑを計測し（ステップ３４）、計重装置１８は溶融炉１
０へ供給される乾燥汚泥供給量Ｗｄを計測し（ステップ
３５）、これらの計測値を演算制御装置１５に入力す
る。演算制御装置１５はこれらの計測値と先に算出した
空気比ｍを用いて（５）式から理論燃焼空気量Ａ₀ を求
め（ステップ３６）、更に（３）式から高位発熱量Ｈｈ
を求める（ステップ３７）。

【００３８】次に、演算制御装置１５は求めた高位発熱
量Ｈｈに対応する強熱減量Ｉｇを図５の関係から算出す
る（ステップ３８）。また、算出した強熱減量Ｉｇに対
応するシリカ含有量Ｃｓを図６の関係から算出し（ステ
ップ３９）、塩基度Ｂｃを図７の関係から算出する（ス
テップ４０）。

【００３９】演算制御装置１５は、上記のように算出し
た強熱減量Ｉｇ、シリカ含有量Ｃｓ、及び塩基度Ｂｃ
を、計測した汚泥の重量（脱水ケーキの重量）Ｗｃ及び
汚泥中の水分含有量（脱水ケーキ水分）Ｍｃと共に
（６）式に代入して、塩基度調整剤である消石灰の適正
な添加量を算出する（ステップ４１）。そして、演算制
御装置１５は調節手段としての塩基度調整剤供給機５に
信号ｇを送り、塩基度調整剤供給機５は塩基度調整剤ホ
ッパ６から適正な量の消石灰を切り出す。そして、消石
灰は塩基度調整剤導入経路２２を通って脱水ケーキに添
加される。切り出し量は計重装置１７によって測定さ
れ、信号ｈとして演算制御装置１５に送られ、確認され
る。ステップ３０〜ステップ４１は所定の時間間隔で繰
り返される。

【００４０】また、ステップ３０〜ステップ４１の順序
は、必ずしも図２に示す通りの順序である必要はない。
例えば、ステップ３０とステップ３１とは順序が逆であ
ってもよいし、また、ステップ３０及びステップ３１が
ステップ４０とステップ４１の間にあってもよい。図３
のフローチャートに示す順序の範囲内であれば、適当に
順序を入れ換えてもよい。

【００４１】次に、この発明による塩基度調整装置の別
の実施例について説明する。図４は乾燥機３から排出さ
れた乾燥汚泥に塩基度調整剤を添加するように構成した
塩基度調整装置を示すブロック図である。図１に示した
塩基度調整装置と対比すると、この実施例の塩基度調整
装置は、脱水機１から排出される脱水ケーキ中に含まれ
ている水分を計測するための水分計測装置１４、及び脱
水ケーキの重量を計測するための計重装置１６を有して
いない点、並びに塩基度調整剤である消石灰を乾燥機３
から排出された乾燥汚泥に塩基度調整剤導入経路２３を
経由して添加するように構成した点で相違し、その外の
点では両者は全く同一の構成を備えている。なお、演算
制御装置１５に送られてくる信号はｃ〜ｆであることは
当然であり、演算制御装置１５はこれらの信号ｃ〜ｆに
基づいて演算を行ない、強熱減量、シリカ含有量、塩基
度を求めると共に、乾燥汚泥に添加する消石灰の適正な
添加量を算出する。その算出の手順は、図２及び図３に
示すフローチャートにおいて、ステップ３０及びステッ
プ３１が省略される点、ステップ４１で強熱減量Ｉｇ、
シリカ含有量Ｃｓ、塩基度Ｂｃ、乾燥汚泥供給量Ｗｄを
（５）式に代入して塩基度調整剤添加量を算出する点以
外は、図１の実施例のものと同じであるので、説明は省
略する。

【００４２】実験例１ 実施例１に示した装置により下水汚泥を処理した。各測
定装置における測定結果は次のとおりである。なお、該
汚泥には予備調査により図５〜図７に示した関係が得ら
れている。 脱水汚泥水分Ｍｃ ： ７７％ 脱水汚泥重量Ｗｃ ： ６５０ｋｇ／ｈ 燃焼排ガスの濃度Ｏ₂ ： ３．０％ 総燃焼空気量Ｑ ： ６４０Ｎｍ³ ／ｈ（即ち、分
散供給された場合には燃焼空気量測定値の総和） 乾燥汚泥供給量Ｗｄ ： １５０ｋｇ／ｈ 以上の結果より算出されたパラメータは次のとおりであ
る。 空気比ｍ＝０．２１／（０．２１−０．０３）＝１．１
７ ──式（４） 理論燃焼空気量Ａ_o ＝６４０／（１．１７×１５０）＝
３．６５──式（５） 高位発熱量Ｈｈ＝３．６５×１０００＝３６５０ｋｃａ
ｌ──式（３） 強熱減量Ｉｇ＝６３％ ── Ｈｈと図５ シリカ含有量Ｃｓ＝４３％ ──Ｉｇと図６ 塩基度Ｂｃ＝０．１５ ──Ｉｇと図７ 然して、これらのデータに基づき、本実験例の下水汚泥
脱水汚泥への適正な消石灰添加量は式（１）により次の
ように求められる。即ち、目標塩基度が０．４の場合、 （０．４−０．１５）×０．４３×６５０×（１−０．
７７）×（１−０．６３）×１．３２＝７．８ｋｇ／ｈ
であった。

【００４３】実施例１の装置により塩基度調整剤ホッパ
より７．８ｋｇ／ｈの消石灰が切出され、脱水汚泥に添
加されたところ、ほぼ０．４の塩基度のスラグを得るこ
とができた。本発明により従来例より著しく早く、且つ
適正な塩基度調整が達成された。従来例では、分析に数
日を要するため、塩基度調整は勘に頼っていたが、この
発明については、汚泥を実用上、即時且つ正確に処理で
きる。

【００４４】実験例２ 実施例２に示した装置により、前記実験例１において用
いたものと同じ下水汚泥を処理した。なお、各パラメー
タの間には、図５〜図７に示す関係が予備調査により得
られている。各測定装置における測定結果は次のとおり
である。 燃焼排ガスのＯ₂ 濃度：３．０％ 総燃焼空気量Ｑ：６４０Ｎｍ³ ／ｈ 乾燥汚泥供給量Ｗｄ：１５０ｋｇ／ｈ 以上の結果より算出されたパラメータは次のとおりであ
る。 空気比ｍ＝０．２１／（０．２１−０．０３）＝１．１
７ ── 式（４） 理論燃焼空気量Ａ_o ＝６４０／（１．１７×１５０）＝
３．６５──式（５） 高位発熱量Ｈｈ＝３．６５×１０００＝３６５０ｋｃａ
ｌ──式（３） 強熱減量Ｉｇ＝６３％ ── Ｈｈと図５ シリカ含有量Ｃｓ＝４３％ ──Ｉｇと図６ 塩基度Ｂｃ＝０．１５ ──Ｉｇと図７ 然して、これらのデータに基づき、本実験例の下水汚泥
脱水汚泥への適正な消石灰添加量は式（２）により次の
ように求められる。即ち、目標塩基度が０．４の場合、 （０．４−０．１５）×０．４３×１５０×（１−０．
６３）×１．３２＝７．８ｋｇ／ｈとなる。 実験例２の装置により塩基度調整剤ホッパより７．８ｋ
ｇ／ｈの消石灰が切出され、脱水汚泥に添加されたとこ
ろ、ほぼ０．４の塩基度のスラグを得ることができた。

【００４５】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。即ち、この塩基度調
整装置は、計測手段で直接計測することのできる因子に
基づいて塩基度調整剤の添加量を算出するようにしたの
で、従来のように灰分の組成の分析に人手と時間をかけ
なくても、オンラインでリアルタイムに塩基度調整剤の
適正な添加量を算出することができる。このため、塩基
度調整剤の必要量の変動に追従して、効果的に塩基度調
整を行うことができる。従って、溶融炉内における融点
を常に低く維持することが可能となり、溶融炉の運転操
作が容易になると共に、補助燃料の消費がかなり減少す
るので省エネルギー化に多大な効果をもたらす。

【００４６】また、この塩基度調整装置は、従来から使
用されている下水汚泥等の溶融処理システムに対して市
販の各種の計測手段を設置すると共に、演算手段に簡単
なプログラムを組み込むだけで、簡単に適用することが
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による塩基度調整装置の一実施例を示
すブロック図であり、脱水機から排出された脱水汚泥に
塩基度調整剤を添加するように構成したものである。

【図２】図１の演算制御装置で行われる塩基度調整剤添
加量の算出手順を示すフローチャートである。

【図３】図２のフローチャートにおけるステップの順序
の入れ替え可能な範囲を示したフローチャートである。

【図４】この発明による塩基度調整装置の別の実施例を
示すブロック図であって、乾燥機から排出された乾燥汚
泥に塩基度調整剤を添加するように構成したものであ
る。

【図５】脱水汚泥強熱減量Ｉｇと高位発熱量Ｈｈとの関
係を示すグラフである。

【図６】シリカ含有量Ｃｓと脱水汚泥強熱減量Ｉｇと塩
基度との関係を示すグラフである。

【図７】脱水汚泥強熱減量Ｉｇと塩基度との関係を示す
グラフである。

【図８】脱水汚泥強熱減量の年間を通じての変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 脱水機 ３ 乾燥機 ５ 塩基度調整剤供給機（調節手段） １０ 溶融炉 １４ 水分計測装置（汚泥水分計測手段） １５ 演算制御装置（演算手段） １６ 計重装置（汚泥重量計測手段） １８ 計重装置（乾燥汚泥供給量計測手段） １９ 流速センサー（燃焼空気量計測手段） ２０ 酸素濃度計測装置（酸素濃度計測手段） ２１ 流速センサー（燃焼空気量計測手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融炉を備え、汚泥を乾燥し燃焼溶融す
   る汚泥溶融処理システムにおける汚泥の塩基度調整装置
   において、脱水汚泥中の水分含有量を計測する脱水汚泥
   水分計測手段、乾燥機に供給される脱水汚泥の供給の供
   給量を計測する脱水汚泥供給量計測手段、前記溶融炉に
   送風する燃焼空気量を計測する燃焼空気量計測手段、前
   記溶融炉から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度を計測
   する酸素濃度計測手段、前記各計測手段での計測値と、
   汚泥の高位発熱量、強熱減量、シリカ含有量及び塩基度
   の関係に基づいて求められる値とから汚泥に添加する塩
   基度調整剤の添加量を加減する調節手段を有することを
   特徴とする塩基度調整装置。
2. 【請求項２】 溶融炉を備え、汚泥を乾燥し燃焼溶融す
   る汚泥溶融処理システムにおける乾燥汚泥の塩基度調整
   装置において、溶融炉に送風する燃焼空気量を計測する
   燃焼空気量計測手段、溶融炉から排出される燃焼排ガス
   中の酸素濃度を計測する酸素濃度計測手段、溶融炉に供
   給する乾燥汚泥の供給量を計測する乾燥汚泥供給量計測
   手段、前記各計測手段での計測値と、汚泥の高位発熱
   量、強熱減量、シリカ含有量及び塩基度の関係に基づい
   て求められる値とから乾燥汚泥に添加する塩基度調整剤
   の添加量を加減する調節手段を有することを特徴とする
   塩基度調整装置。
3. 【請求項３】 汚泥を溶融する溶融炉を有し、汚泥を乾
   燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理システムにおける汚泥の
   塩基度調整方法において、脱水汚泥中の水分含有量、乾
   燥機に供給される脱水汚泥の供給量、前記溶融炉に送風
   する燃焼空気量、及び前記溶融炉から排出される燃焼排
   ガス中の酸素濃度をそれぞれ計測し、各計測値と、汚泥
   の高位発熱量、強熱減量、シリカ含有量及び塩基度の関
   係に基づいて求められる値とから相当する量の塩基度調
   整剤を前記乾燥汚泥に添加することを特徴とする塩基度
   調整方法。
4. 【請求項４】 汚泥を溶融する溶融炉を有し、汚泥を乾
   燥し燃焼溶融する汚泥溶融処理システムにおける乾燥汚
   泥の塩基度調整方法において、前記溶融炉に送風する燃
   焼空気量、前記溶融炉から排出される燃焼排ガスの酸素
   濃度及び前記溶融炉に供給される前記乾燥汚泥の供給量
   を計測し、各計測値と、汚泥の高位発熱量、強熱減量、
   シリカ含有量及び塩基度の関係に基づいて求められる値
   とから乾燥汚泥に添加する塩基度調整剤の添加量を算出
   し、前記乾燥汚泥に添加することを特徴とする塩基度調
   整方法。