JPH0794040B2

JPH0794040B2 - 汚泥の連続油化方法

Info

Publication number: JPH0794040B2
Application number: JP1082332A
Authority: JP
Inventors: 伸也横山; 知子小木; 智朗美濃輪; 忠中村; 昭雄浦田; 明鈴木
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH02261597A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、有機性廃水の生物処理装置等から発生する余
剰汚泥等の有機性汚泥を、高温高圧の条件下で熱化学的
に反応させて処理する汚泥の連続油化方法に関するもの
である。

〔従来技術〕

代表的な有機性汚泥である下水汚泥は、全国で年間約50
00万m³（含水率98％）という膨大な量であり、年々増加
の傾向にある。従来、このような下水汚泥の処理に関し
ては、その80％前後が脱水後、埋立処分されているが、
しかし、この場合には埋立地確保の問題があり、都市化
の発展により、その埋立地確保は年々困難になってきて
いる。また、下水汚泥は焼却処理することも可能であ
り、この方法は、その処理生成物が被処理原料である下
水汚泥の量に比して著しく減容化された焼却灰であり、
被処理原料の減容化という点からは非常に有効な方法で
ある。しかしながら、この方法の場合、下水汚泥中の水
分の蒸発に多大の熱エネルギーを要するために、ランニ
ングコストが高く、経済的でないという問題を有してい
る。このような現状に対し、本発明者らは、例えば、特
開昭62−136299号公報において、下水汚泥の液化処理方
法を提案している。この方法は、下水汚泥中の有機物を
アルカリ性条件下、高められた反応温度において、該反
応温度の飽和水蒸気圧以上の加圧下で反応処理した後、
得られた反応生成物を冷却処理するというものである。

この方法で得られる反応生成物は、水相と固形物相との
分離性が良好となり、固形物が沈殿しやすいものとな
る。本発明者らの研究によれば、被処理原料を縦型の反
応塔の下方部から連続的に供給して、反応塔内で反応さ
せ、反応生成物を上方部から取り出すようにした場合
に、反応生成物中の沈降速度の大きな固形物が反応塔内
部で沈殿し、回収率が低下するばかりでなく、伝熱効率
が低下したり、また閉塞により圧力が上昇する等の問題
があることが判明した。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の下水汚泥等の有機性汚泥処理に見られ
る前記問題を解決することをその課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、有機性汚泥を縦型の反応塔の下方部か
ら連続的に供給して、反応塔内の下方から上方に移動さ
せる間に、該反応塔内を250〜350℃の反応温度及びその
反応温度における飽和水蒸気圧以上の反応圧力に保持す
ることにより、有機性汚泥を油状物質に変化させ、該油
状物質を反応塔の上方部から取り出すようにした汚泥の
連続油化方法において、該有機性汚泥反応生成物を0.4m
m/sec以上の上昇線流速で該反応塔上方に移動させ、そ
の反応塔上方部から有機性汚泥反応生成物中に含まれる
固形物の実質的全量を回収することを特徴とする汚泥の
連続油化方法が提供される。

本発明において被処理原料として用いる有機性汚泥とし
ては、通常の下水処理場から排出される下水汚泥や各種
の有機性廃水の生物処理装置から排出される余剰汚泥等
が包含されるが、有機性の汚泥であれば特に制約されな
い。

本発明の方法を実施するには、有機性汚泥を高温高圧に
保持する。この場合、有機性汚泥にあまり多量の水分が
含まれていると、熱化学反応に必要な温度の形成までに
多量の熱エネルギーを消費するの、含水率85重量％以下
にまで脱水することが望ましい。さらに、必要に応じて
熱化学的反応を促進させるために、有機性汚泥をアルカ
リ性条件とすることも可能であるが、このことは必須で
はない。アルカリ性条件の形成には、通常、アルカリ性
物質が用いられるが、アルカリ性物質としては、例え
ば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリ
ウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリリウム等のアルカリ金
属化合物や、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、水酸
化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物等があげら
れる。

本発明における反応処理は高温高圧下で実施されるが、
この場合、反応温度は一般には250〜350℃、好ましくは
300〜320℃であり、反応圧力は、その反応温度における
飽和水蒸気圧以上、例えば、250℃の場合、40kg/cm²以
上、300℃の場合、90kg/cm²以上であればよい。この
時、反応温度の保持時間は、250℃の場合、60分以上、3
00℃の場合、５分以上であればよいが、水相に移行する
有機物量を減らすためには、なるべく高い温度で長時間
反応させることが望ましい。ただし、反応温度を高くす
ることや、保持時間を長くすることは、イニシャルコス
トの増大をまねくので、反応温度は、300℃以下、保持
時間は60分以下が適当である。

本発明において、圧力は、下水汚泥からの水蒸気による
自己発生圧を利用することができるが、必要に応じ、例
えば、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を用いて加
圧することもできる。

本発明における反応では、反応生成物は水相と固形物相
との分離性が良好となり、固形物が沈殿しやすくなる。
被処理原料を縦型の反応塔の下方部から連続的に供給し
て、反応塔内で反応させ、反応生成物を上方部から取り
出すようにした場合に、反応塔内での反応生成物の上昇
線流速が小さい条件では、反応生成物中の沈降速度の大
きな固形物が反応塔内部で沈殿するという問題がある。
この問題に対処するため、本発明は、被処理原料を縦型
の反応塔の下方部から連続的に供給して、反応塔内で反
応させ、反応生成物を上方部から取り出す際に、反応生
成物の上昇線流速を0.4mm/sec以上に保持し、固形物の
沈殿を防止する。上昇線流速の設定値については、後記
参考例に示したように、0.3mm/sec以下で行なった実験
においては固形物が全量回収できず、実施例に示したよ
うに、0.4mm/secで行なった実験においては固形物が全
量回収できたため、0.4mm/sec以上が適当である。この
反応生成物の上昇線流速は、反応塔に圧入供給する被処
理原料の供給量により調節することができる。さらに、
実際の装置設計においては、被処理原料の処理量に応じ
て、反応生成物の上昇線流速が0.4mm/sec以上となるよ
うに反応塔内部の断面積を設定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来産業廃棄物として取扱われていた
有機性汚泥を、液体燃料として有用な油状物質に変換す
ることができる。この場合の油状物質への転換率は、乾
燥有機物基準で約40〜50％と大変高い。しかも、反応塔
内で固形物の沈殿が起こらないために、高い回収率を維
持できるばかりでなく、伝熱効率の低下や閉塞等の問題
を防止することもできる。したがって、本発明は経済的
でありかつ安全面からも優れた有機性汚泥の処理方法で
ある。

〔実施例〕次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

参考例１有機性汚泥として下水汚泥を選択し、標準活性汚泥法の
処理場から排出された混合生汚泥の脱水汚泥Ａを実験に
使用した。この汚泥は高分子凝集剤を添加した後、ベル
トプレスにて脱水されたものであり、代表的な性状とし
ては、含水率80.0％、有機物比81.8％であった。汚泥連
続油化実験装置のフローシートを第１図に示す。第１図
において、１は汚泥圧入装置、２は反応装置、３は冷却
装置、４は減圧装置、５は電気ボイラーを各示す。上記
脱水汚泥を、汚泥圧入装置１に充填した後、汚泥圧入装
置１を使用してライン６を介して反応装置２に120kg/cm
²の圧力で圧入した。反応装置２は、熱交換型反応装置
であり、電気ボイラーで加熱された熱媒がライン７から
導入されライン８から排出されて電気ボイラーに戻り、
その間に反応装置２内の脱水汚泥は300℃まで加熱さ
れ、反応処理を受け、油状物質に変換された。その際、
反応装置２内での反応生成物の上昇線流速は、脱水汚泥
Ａの反応装置２への供給量を調節して0.2mm/secとし
た。ライン９を介して取り出された反応生成物は、これ
を冷却装置３で100℃以下にまで冷却し、さらにライン1
0を介して減圧装置４に導入し、ここで反応ガスを分離
し、ライン11を介して取り出した後、大気圧にまで減圧
した。減圧後反応生成物（プロダクト）はライン12を介
して取り出され、ジクロロメタンを用いた抽出法によ
り、油状物質、残渣固形物、水性相の３相に分離した。

また、対照実験として、オートクレーブを使用したバッ
チ実験を行なった。具体的には、前記の脱水汚泥Ａをオ
ートクレーブ（容量300ml）に充填し、電気炉で300℃ま
で加熱し、その温度を60分間保持した。その際、圧力は
あらかじめ窒素ガスで120kg/cm²まで加圧しておき、温
度上昇にともなう圧力増加を圧力調整弁を用いて120kg/
cm²に制御した。温度保持後、送風機を用いて室温附近
まで急冷し、反応ガス及びプロダクトを回収した。得ら
れたプロダクトはジクロロメタンを用いた抽出法によ
り、油状物質、残渣固形物、水性相の３相に分離した。

表−１にそれぞれの実験のプロダクト各相の有機物回収
率を、表−２に同様に無機物回収率を各示す。表−１よ
り、連続実験とバッチ実験の回収率に差が認められ、特
に残渣固形物については連続実験での回収率（3.2％）
はバッチ実験（9.9％）の約1/3であった。また、表−２
より、バッチ実験ではほぼ100％の無機物が回収され、
そのほとんどが残渣固形物として回収されているのに対
し、連続実験では無機物の全回収率は46.6％であった。
これは、沈降速度の大きな固形物（主に残渣固形物）が
装置内で沈殿したことが原因であろうと推測された。

実施例２参考例１と同一の下水処理場から脱水汚泥Ｂを採取し、
実験に使用した。この脱水汚泥Ｂの代表的な性状として
は、含水率78.1％、有機物比72.2％であった。実験方法
は参考例１とほぼ同様である。ただし、連続実験におい
て、反応装置２内での反応生成物の上昇線流速は、脱水
汚泥Ｂの反応装置２への供給量を調節して0.3mm/secと
した。また、バッチ実験において保持時間を30分とし
た。

表−３にそれぞれの実験のプロダクト各相の有機物回収
率を、表−４に同様に無機物回収率を各示す。表−３、
表−４より、連続実験での残渣固形物の回収率は向上し
たものの、未だ低く、依然として装置内での固形物の沈
殿が起きているものと推測された。

実施例１参考例１と同一の下水処理場から脱水汚泥Ｃを採取し、
実験に使用した。この脱水汚泥Ｃの代表的な性状として
は、含水率80.3％、有機物比79.5％であった。実験方法
は参考例１とほぼ同様である。ただし、反応装置２内で
の反応生成物の上昇線流速は、脱水汚泥Ｃの反応装置２
への供給量を調節して0.4mm/secとした。また、バッチ
実験において保持時間を０分とした。

表−５にそれぞれの実験のプロダクト各相の有機物回収
率を、表−６に同様に無機物回収率を各示す。表−５よ
り、連続実験においてバッチ実験とほぼ同程度の有機物
回収率が得られ、この時、乾燥有機物基準で51.6％の油
状物質が回収された。また、表−６より、連続実験での
無機物の全回収率は116.3％であり、バッチ実験の無機
物の全回収率は114.5％と同程度の無機物が回収され
た。したがって、装置内で固形物を沈殿させることな
く、汚泥連続油化装置を運転することができたと判断さ
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は汚泥連続油化実験装置のフローシートを示す。１……汚泥圧入装置、２……反応装置、３……冷却装
置、４……減圧装置、５……電気ボイラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村忠東京都調布市入間町１―20―17 (72)発明者浦田昭雄埼玉県所沢市上新井890―22 (72)発明者鈴木明埼玉県川越市寿町１―2419―５審判の合議体審判長吉村康男審判官蓑輪安夫審判官原健司 (56)参考文献特開昭62−136299（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性汚泥を縦型の反応塔の下方部から連
続的に供給して、反応塔内の下方から上方に移動させる
間に、該反応塔内を250〜350℃の反応温度及びその反応
温度における飽和水蒸気圧以上の反応圧力に保持するこ
とにより、有機性汚泥を油状物質に変化させ、該油状物
質を反応塔の上方部から取り出すようにした汚泥の連続
油化方法において、該有機性汚泥反応生成物を0.4mm/se
c以上の上昇線流速で該反応塔上方に移動させ、その反
応塔上方部から有機性汚泥反応生成物中に含まれる固形
物の実質的全量を回収することを特徴とする汚泥の連続
油化方法。