JPH09206797A - 汚泥の溶融固化方法及び装置 - Google Patents
汚泥の溶融固化方法及び装置Info
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い範囲の処理量に対応することができ、特
に少量の場合も効率良く処理可能で、ヒートショックに
よる破損が少なく耐久性やメンテナンス等の作業性に優
れ、坩堝の炉壁の薄肉化が可能で、装置の小型化が可能
な汚泥の溶融固化方法及び装置を提供する。 【解決手段】 乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却し
た後に残る焼却灰を高強度で、耐食性を有する導電性セ
ラミックスからなる坩堝11に投入し、高周波加熱コイ
ル14により坩堝11を誘導加熱し、前記汚泥及び/又
は前記焼却灰を溶融し該汚泥又は該焼却灰中に含まれる
有害重金属をスラグ26中に封じ込める。
に少量の場合も効率良く処理可能で、ヒートショックに
よる破損が少なく耐久性やメンテナンス等の作業性に優
れ、坩堝の炉壁の薄肉化が可能で、装置の小型化が可能
な汚泥の溶融固化方法及び装置を提供する。 【解決手段】 乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却し
た後に残る焼却灰を高強度で、耐食性を有する導電性セ
ラミックスからなる坩堝11に投入し、高周波加熱コイ
ル14により坩堝11を誘導加熱し、前記汚泥及び/又
は前記焼却灰を溶融し該汚泥又は該焼却灰中に含まれる
有害重金属をスラグ26中に封じ込める。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥や食品汚
泥等の難燃性廃棄物を溶融して固化し減量化、無害化、
再資源化する汚泥の溶融固化方法及び装置、特に、中小
規模の処理能力を有し、メンテナンスが容易で作業性や
耐久性に優れる汚泥の溶融固化方法及び装置に関する。
泥等の難燃性廃棄物を溶融して固化し減量化、無害化、
再資源化する汚泥の溶融固化方法及び装置、特に、中小
規模の処理能力を有し、メンテナンスが容易で作業性や
耐久性に優れる汚泥の溶融固化方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、産業の発達や下水道等の普及によ
り汚泥の発生量は増加を続けており、その適切な処理、
処分は環境保全上重要課題の一つとされている。特に、
人口の少ない地方都市においては、今後中小規模の下水
道整備が推進されるに伴い、発生する汚泥も飛躍的に増
大すると考えられる。しかしその一方で、最終処分場の
能力が限界に近づいていることや廃棄物の県外処理禁
止、海洋投棄の禁止等と相まって、その減量化、無害
化、再資源化などに関する技術開発が急務となってい
る。
り汚泥の発生量は増加を続けており、その適切な処理、
処分は環境保全上重要課題の一つとされている。特に、
人口の少ない地方都市においては、今後中小規模の下水
道整備が推進されるに伴い、発生する汚泥も飛躍的に増
大すると考えられる。しかしその一方で、最終処分場の
能力が限界に近づいていることや廃棄物の県外処理禁
止、海洋投棄の禁止等と相まって、その減量化、無害
化、再資源化などに関する技術開発が急務となってい
る。
【0003】汚泥中には有害重金属が含まれており、汚
泥の可燃分を燃焼し焼却灰を溶融してスラグ化すること
によりこの有害重金属をSiO2 等のガラス質の中に封
じ込めることができる。この固化により有害重金属の溶
出が防止でき、汚泥を減量するとともに均質物質に変質
させ有効利用が容易となる。汚泥を溶融固化する方法と
しては、熱源を燃焼させその燃焼熱により汚泥を溶融す
る燃焼による方法と、電気を通電しそのジュール熱によ
り汚泥を溶融する電気を使用する方法が開発されてい
る。燃焼による方法としては、赤熱したコークス層の上
に汚泥や焼却灰を供給し、コークス層上で汚泥や焼却灰
を溶融して流下させるコークスベット法、反射炉内に蟻
地獄状の焼却灰層を形成し、油やガス等を燃焼し凹部を
強熱して溶融する表面溶融法、焼却灰と火炎を円筒内に
吹き出させ旋回させながら溶融し排ガスと分離する旋回
流溶融法等が挙げられる。電気を使用する方法として
は、焼却灰を入れた皿状の炉に黒鉛電極を立ててアーク
放電させ溶融させるアーク炉法、坩堝に焼却灰を入れ上
方からプラズマトーチでプラズマを照射し溶融するプラ
ズマ溶融法、黒鉛製の坩堝に汚泥や焼却灰を投入し、高
周波誘導加熱により黒鉛製の坩堝を加熱し汚泥や焼却灰
を溶融する誘導加熱炉法等が挙げられる。
泥の可燃分を燃焼し焼却灰を溶融してスラグ化すること
によりこの有害重金属をSiO2 等のガラス質の中に封
じ込めることができる。この固化により有害重金属の溶
出が防止でき、汚泥を減量するとともに均質物質に変質
させ有効利用が容易となる。汚泥を溶融固化する方法と
しては、熱源を燃焼させその燃焼熱により汚泥を溶融す
る燃焼による方法と、電気を通電しそのジュール熱によ
り汚泥を溶融する電気を使用する方法が開発されてい
る。燃焼による方法としては、赤熱したコークス層の上
に汚泥や焼却灰を供給し、コークス層上で汚泥や焼却灰
を溶融して流下させるコークスベット法、反射炉内に蟻
地獄状の焼却灰層を形成し、油やガス等を燃焼し凹部を
強熱して溶融する表面溶融法、焼却灰と火炎を円筒内に
吹き出させ旋回させながら溶融し排ガスと分離する旋回
流溶融法等が挙げられる。電気を使用する方法として
は、焼却灰を入れた皿状の炉に黒鉛電極を立ててアーク
放電させ溶融させるアーク炉法、坩堝に焼却灰を入れ上
方からプラズマトーチでプラズマを照射し溶融するプラ
ズマ溶融法、黒鉛製の坩堝に汚泥や焼却灰を投入し、高
周波誘導加熱により黒鉛製の坩堝を加熱し汚泥や焼却灰
を溶融する誘導加熱炉法等が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た汚泥の溶融固化方法では未だ、以下の解決すべき課題
を有していた。即ち、燃焼による方法では大量の汚泥や
焼却灰を処理する場合には適するが、処理量が比較的少
量の場合は装置の規模を縮小することが困難で作業規模
の自由度に乏しいという問題点がある。また、使用する
エネルギー量が多くエネルギー効率が低下するととも
に、CO2 やNOx等の排ガスが多量に発生し環境を悪
化させ、作業性に乏しいという問題点がある。電気を使
用する方法では上記の問題点は解決されるが、装置の構
造が複雑で、機器の維持保守や点検頻度が多くメンテナ
ンスに手間がかかり作業性に劣るという問題点がある。
誘導加熱炉法における黒鉛製の坩堝は、1350℃程度
の高温度域に作業の度に繰り返しさらされることによ
り、酸化、浸食作用が増進されることから、表面の黒鉛
が離散して肉厚が薄くなる。その結果、強度低下に基づ
く破損を生じることから耐久性や信頼性に乏しく坩堝の
交換や補修等のメンテナンス作業が多くなり作業性に劣
るという問題点がある。
た汚泥の溶融固化方法では未だ、以下の解決すべき課題
を有していた。即ち、燃焼による方法では大量の汚泥や
焼却灰を処理する場合には適するが、処理量が比較的少
量の場合は装置の規模を縮小することが困難で作業規模
の自由度に乏しいという問題点がある。また、使用する
エネルギー量が多くエネルギー効率が低下するととも
に、CO2 やNOx等の排ガスが多量に発生し環境を悪
化させ、作業性に乏しいという問題点がある。電気を使
用する方法では上記の問題点は解決されるが、装置の構
造が複雑で、機器の維持保守や点検頻度が多くメンテナ
ンスに手間がかかり作業性に劣るという問題点がある。
誘導加熱炉法における黒鉛製の坩堝は、1350℃程度
の高温度域に作業の度に繰り返しさらされることによ
り、酸化、浸食作用が増進されることから、表面の黒鉛
が離散して肉厚が薄くなる。その結果、強度低下に基づ
く破損を生じることから耐久性や信頼性に乏しく坩堝の
交換や補修等のメンテナンス作業が多くなり作業性に劣
るという問題点がある。
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、広い範囲の処理量に対応することができ、特に少量
の場合も効率良く処理可能で、ヒートショック等による
破損が少なく耐久性やメンテナンス等の作業性に優れ、
坩堝の炉壁の薄肉化が可能で、装置の小型化が可能な汚
泥の溶融固化方法及び装置を提供することを目的とす
る。
で、広い範囲の処理量に対応することができ、特に少量
の場合も効率良く処理可能で、ヒートショック等による
破損が少なく耐久性やメンテナンス等の作業性に優れ、
坩堝の炉壁の薄肉化が可能で、装置の小型化が可能な汚
泥の溶融固化方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の汚泥の溶融固化方法は、乾燥した汚泥及び/又は
該汚泥を焼却した後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性
を有する導電性セラミックスからなる坩堝に投入し、高
周波加熱コイルにより前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥
及び/又は前記焼却灰を溶融し、該汚泥及び/又は該焼
却灰中に含まれる有害重金属をスラグ中に封じ込める。
請求項2記載の汚泥の溶融固化方法は、請求項1記載の
汚泥の溶融固化方法において、前記導電性セラミックス
がホウ化ジルコニウムからなっている。請求項3記載の
汚泥の溶融固化方法は、請求項1又は2記載の汚泥の溶
融固化方法において、前記汚泥及び/又は前記焼却灰に
は、所定量の石灰が加えられて、前記スラグの塩基度が
0.6〜1.3である。請求項4記載の汚泥の溶融固化
装置は、乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却した後に
残る焼却灰を溶融固化する装置であって、前記汚泥及び
/又は焼却灰を投入する高強度で高耐蝕性を有する導電
性セラミックスからなる坩堝と、該坩堝の外側に配置さ
れた該坩堝を外側から誘導加熱する高周波加熱コイル
と、前記坩堝中に浸漬自在に投入されて、内部に誘導加
熱コイル及び冷却手段を備え、外側が高強度で高耐蝕性
を有する導電性セラミックスからなる補助加熱ヒータと
を備えている。
記載の汚泥の溶融固化方法は、乾燥した汚泥及び/又は
該汚泥を焼却した後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性
を有する導電性セラミックスからなる坩堝に投入し、高
周波加熱コイルにより前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥
及び/又は前記焼却灰を溶融し、該汚泥及び/又は該焼
却灰中に含まれる有害重金属をスラグ中に封じ込める。
請求項2記載の汚泥の溶融固化方法は、請求項1記載の
汚泥の溶融固化方法において、前記導電性セラミックス
がホウ化ジルコニウムからなっている。請求項3記載の
汚泥の溶融固化方法は、請求項1又は2記載の汚泥の溶
融固化方法において、前記汚泥及び/又は前記焼却灰に
は、所定量の石灰が加えられて、前記スラグの塩基度が
0.6〜1.3である。請求項4記載の汚泥の溶融固化
装置は、乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却した後に
残る焼却灰を溶融固化する装置であって、前記汚泥及び
/又は焼却灰を投入する高強度で高耐蝕性を有する導電
性セラミックスからなる坩堝と、該坩堝の外側に配置さ
れた該坩堝を外側から誘導加熱する高周波加熱コイル
と、前記坩堝中に浸漬自在に投入されて、内部に誘導加
熱コイル及び冷却手段を備え、外側が高強度で高耐蝕性
を有する導電性セラミックスからなる補助加熱ヒータと
を備えている。
【0007】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図1に示すように、本発明の第1の
実施の形態に係る汚泥の溶融固化装置Aは、坩堝11
と、断熱材12と、キャスタブル耐火物13と、高周波
加熱コイル14と、ケーブル15と、冷却管16と、ク
リート17と、反転台18と、減速機19と、反転用モ
ータ20と、蓋21と、排気管22と、脱臭機23と、
排気装置24と、台座25とからなる。なお、26はス
ラグである。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図1に示すように、本発明の第1の
実施の形態に係る汚泥の溶融固化装置Aは、坩堝11
と、断熱材12と、キャスタブル耐火物13と、高周波
加熱コイル14と、ケーブル15と、冷却管16と、ク
リート17と、反転台18と、減速機19と、反転用モ
ータ20と、蓋21と、排気管22と、脱臭機23と、
排気装置24と、台座25とからなる。なお、26はス
ラグである。
【0008】上記構成において、坩堝11は有底筒状で
上面が開口されて、乾燥した汚泥や該汚泥を焼却した後
に残る焼却灰が坩堝11の内部に投入され、坩堝11を
誘導加熱しその発熱によりこの汚泥や焼却灰が溶融され
る。坩堝11の材質は高強度で、高耐蝕性を有する導電
性セラミックスが用いられ、特に、ホウ化ジルコニウム
が好適に用いられる。ホウ化ジルコニウムの力学的性質
や電気的性質を表1に示す。
上面が開口されて、乾燥した汚泥や該汚泥を焼却した後
に残る焼却灰が坩堝11の内部に投入され、坩堝11を
誘導加熱しその発熱によりこの汚泥や焼却灰が溶融され
る。坩堝11の材質は高強度で、高耐蝕性を有する導電
性セラミックスが用いられ、特に、ホウ化ジルコニウム
が好適に用いられる。ホウ化ジルコニウムの力学的性質
や電気的性質を表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】表1に示すように、ホウ化ジルコニウムは
体積固有抵抗が1.0×10-5Ω・cm程度であり高周
波の磁場中に置くと誘導作用により電流が流れ、ジュー
ル熱による発熱が生じる。溶融温度は3060℃程度を
有し、極めて高い温度に保持されても力学的特性が劣化
せず耐熱性に優れる。曲げ強度は室温(RT)で35k
g/mm2 あり、1400℃においても18kg/mm
2 を維持し高い強度を保持している。また、ホウ化ジル
コニウムは広い範囲の塩基度(酸化カルシウム/二酸化
珪素)において高耐蝕性に優れ、スラグ26を高温に保
持しても溶損が少ない。
体積固有抵抗が1.0×10-5Ω・cm程度であり高周
波の磁場中に置くと誘導作用により電流が流れ、ジュー
ル熱による発熱が生じる。溶融温度は3060℃程度を
有し、極めて高い温度に保持されても力学的特性が劣化
せず耐熱性に優れる。曲げ強度は室温(RT)で35k
g/mm2 あり、1400℃においても18kg/mm
2 を維持し高い強度を保持している。また、ホウ化ジル
コニウムは広い範囲の塩基度(酸化カルシウム/二酸化
珪素)において高耐蝕性に優れ、スラグ26を高温に保
持しても溶損が少ない。
【0011】断熱材12は坩堝11の外表面を囲繞して
形成され、材質は石綿等が用いられる。断熱材12は発
熱した坩堝11及び汚泥や焼却灰の熱が外部に逃げ出さ
ないように保温するために設けられている。キャスタブ
ル耐火物13は断熱材12の外表面に吹き付けられ、断
熱材12を坩堝11の外表面に固定し、保護するために
設けられている。高周波加熱コイル14は、キャスタブ
ル耐火物13の外側面にコイル状に巻き付けられ、ケー
ブル15を介して高周波発生器(図示せず)と接続され
ている。高周波加熱コイル14は、高周波電流を流し内
部に高周波の磁場を形成することにより坩堝11を誘導
加熱するために設けたものである。汚泥や焼却灰も溶融
してスラグ状になるとうず電流が発生し自己発熱する。
冷却管16は、高周波加熱コイル14の外側に配置さ
れ、冷却水を循環することにより高周波加熱コイル14
を冷却し保護するために設けたものである。クリート1
7は、高周波加熱コイル14や冷却管16を固定するた
めに設けたものである。
形成され、材質は石綿等が用いられる。断熱材12は発
熱した坩堝11及び汚泥や焼却灰の熱が外部に逃げ出さ
ないように保温するために設けられている。キャスタブ
ル耐火物13は断熱材12の外表面に吹き付けられ、断
熱材12を坩堝11の外表面に固定し、保護するために
設けられている。高周波加熱コイル14は、キャスタブ
ル耐火物13の外側面にコイル状に巻き付けられ、ケー
ブル15を介して高周波発生器(図示せず)と接続され
ている。高周波加熱コイル14は、高周波電流を流し内
部に高周波の磁場を形成することにより坩堝11を誘導
加熱するために設けたものである。汚泥や焼却灰も溶融
してスラグ状になるとうず電流が発生し自己発熱する。
冷却管16は、高周波加熱コイル14の外側に配置さ
れ、冷却水を循環することにより高周波加熱コイル14
を冷却し保護するために設けたものである。クリート1
7は、高周波加熱コイル14や冷却管16を固定するた
めに設けたものである。
【0012】反転台18は、坩堝11や高周波加熱コイ
ル14等を載置し、傾動することにより坩堝11を傾斜
させ坩堝11中の溶融されたスラグ26を取り出すため
に設けたものである。減速機19は、反転用モータ20
の回転速度を低下させることにより、反転台18の傾斜
速度を適当なものにするとともに、回転トルクを増加さ
せ、より大きなトルクで反転台18を傾斜できるように
設けたものである。反転用モータ20は、反転台18を
傾動する駆動源となるために設けたものである。蓋21
は、坩堝11の上面に開閉自在に覆設され、ガスや悪臭
が装置の外部に漏れ出ることを防止するとともに、突沸
等の際作業者の安全を考慮して設けられたものである。
脱臭機23は、排気管22を介して排出される排気ガス
を脱臭するために設けたものである。排気装置24は、
脱臭機23で脱臭された排気ガスを装置の外部に排気す
るために設けたものである。台座25は各構成を支持し
固定するために設けたものである。
ル14等を載置し、傾動することにより坩堝11を傾斜
させ坩堝11中の溶融されたスラグ26を取り出すため
に設けたものである。減速機19は、反転用モータ20
の回転速度を低下させることにより、反転台18の傾斜
速度を適当なものにするとともに、回転トルクを増加さ
せ、より大きなトルクで反転台18を傾斜できるように
設けたものである。反転用モータ20は、反転台18を
傾動する駆動源となるために設けたものである。蓋21
は、坩堝11の上面に開閉自在に覆設され、ガスや悪臭
が装置の外部に漏れ出ることを防止するとともに、突沸
等の際作業者の安全を考慮して設けられたものである。
脱臭機23は、排気管22を介して排出される排気ガス
を脱臭するために設けたものである。排気装置24は、
脱臭機23で脱臭された排気ガスを装置の外部に排気す
るために設けたものである。台座25は各構成を支持し
固定するために設けたものである。
【0013】次に、上記した構成を有する汚泥の溶融固
化装置を用いて汚泥を溶融固化する方法について、図2
と図3及び表2〜表4を参照して説明する。図2に示す
ように、汚泥の処理工程は、脱水工程31と、焼却工程
32と、溶融固化工程33とからなる。まず、脱水工程
31においては、汚泥は脱水される。脱水は遠心式、真
空式、加圧式等の方式で行われる。脱水された汚泥の分
析値を表2に示す。
化装置を用いて汚泥を溶融固化する方法について、図2
と図3及び表2〜表4を参照して説明する。図2に示す
ように、汚泥の処理工程は、脱水工程31と、焼却工程
32と、溶融固化工程33とからなる。まず、脱水工程
31においては、汚泥は脱水される。脱水は遠心式、真
空式、加圧式等の方式で行われる。脱水された汚泥の分
析値を表2に示す。
【0014】
【表2】
【0015】表2に示すように、脱水された汚泥にはま
だ水分が79.7wt/wt%含有されている。また、
可燃分も61.07wt/wt%含有されており、燃焼
可能であることを示している。灰分は38.93wt/
wt%含有されている。焼却工程32においては、脱水
された汚泥は700〜800℃に加熱され、可燃分が燃
焼されると同時に水分が蒸発され、灰分を主成分とする
焼却灰が得られる。焼却灰の分析結果を表3に表示す
る。
だ水分が79.7wt/wt%含有されている。また、
可燃分も61.07wt/wt%含有されており、燃焼
可能であることを示している。灰分は38.93wt/
wt%含有されている。焼却工程32においては、脱水
された汚泥は700〜800℃に加熱され、可燃分が燃
焼されると同時に水分が蒸発され、灰分を主成分とする
焼却灰が得られる。焼却灰の分析結果を表3に表示す
る。
【0016】
【表3】
【0017】表3に示すように、焼却灰は二酸化珪素、
酸化アルミニウム、及び、五酸化リンを主成分とし、他
に酸化第二鉄、酸化カルシウム、及び、酸化マグネシウ
ムを含有している。又、微量成分として酸化カリウムや
酸化ナトリウムが含まれる。二酸化珪素を40wt/w
t%と酸化カルシウムを9.3wt/wt%有するの
で、塩基度(酸化カルシウム/二酸化珪素)は0.23
と極めて低い値である。よって、この焼却灰をこの成分
のまま溶解すると粘度が極めて高く、溶解温度が高くな
り全体が均一に溶解されるのに時間がかかり作業性が劣
化する。
酸化アルミニウム、及び、五酸化リンを主成分とし、他
に酸化第二鉄、酸化カルシウム、及び、酸化マグネシウ
ムを含有している。又、微量成分として酸化カリウムや
酸化ナトリウムが含まれる。二酸化珪素を40wt/w
t%と酸化カルシウムを9.3wt/wt%有するの
で、塩基度(酸化カルシウム/二酸化珪素)は0.23
と極めて低い値である。よって、この焼却灰をこの成分
のまま溶解すると粘度が極めて高く、溶解温度が高くな
り全体が均一に溶解されるのに時間がかかり作業性が劣
化する。
【0018】溶融固化工程33においては、第1の実施
の形態に係る汚泥の溶融固化装置Aを用いる。まず、脱
水工程31を施された汚泥又は焼却工程32を施された
焼却灰の内どちらか1種又は混合物を坩堝11内に投入
する。この汚泥や焼却灰の塩基度(酸化カルシウム/二
酸化珪素)を増加させるために石灰を添加する。石灰は
生石灰や消石灰等が使用される。図3に脱水工程31を
施された汚泥や焼却灰が溶融したスラグの塩基度と流動
化率との関係を示し、横軸が塩基度を表し縦軸が流動化
率を表す。図3に示すように、塩基度(酸化カルシウム
/二酸化珪素)が低下すると流動化率が減少し粘性が高
くなりスラグの移動や流動が困難となることが判明す
る。温度が上昇すると全体の流動化率が上昇し流動が容
易となる。溶融固化工程33においては、塩基度(酸化
カルシウム/二酸化珪素)は0.6〜1.3の範囲が好
適に用いられる。塩基度(酸化カルシウム/二酸化珪
素)が0.6未満になるにつれ、流動化率が低下しスラ
グを均一化するためには溶融温度を上昇せねばならず、
装置に負担をかけ作業性が劣るので好ましくない。塩基
度(酸化カルシウム/二酸化珪素)が1.3を越えるに
つれ、流動化率の向上が観察されず酸化カルシウムの添
加の意味がない傾向が生じ好ましくない。
の形態に係る汚泥の溶融固化装置Aを用いる。まず、脱
水工程31を施された汚泥又は焼却工程32を施された
焼却灰の内どちらか1種又は混合物を坩堝11内に投入
する。この汚泥や焼却灰の塩基度(酸化カルシウム/二
酸化珪素)を増加させるために石灰を添加する。石灰は
生石灰や消石灰等が使用される。図3に脱水工程31を
施された汚泥や焼却灰が溶融したスラグの塩基度と流動
化率との関係を示し、横軸が塩基度を表し縦軸が流動化
率を表す。図3に示すように、塩基度(酸化カルシウム
/二酸化珪素)が低下すると流動化率が減少し粘性が高
くなりスラグの移動や流動が困難となることが判明す
る。温度が上昇すると全体の流動化率が上昇し流動が容
易となる。溶融固化工程33においては、塩基度(酸化
カルシウム/二酸化珪素)は0.6〜1.3の範囲が好
適に用いられる。塩基度(酸化カルシウム/二酸化珪
素)が0.6未満になるにつれ、流動化率が低下しスラ
グを均一化するためには溶融温度を上昇せねばならず、
装置に負担をかけ作業性が劣るので好ましくない。塩基
度(酸化カルシウム/二酸化珪素)が1.3を越えるに
つれ、流動化率の向上が観察されず酸化カルシウムの添
加の意味がない傾向が生じ好ましくない。
【0019】次に、高周波加熱コイル14に8〜10K
Hzの高周波を印加すると坩堝11が誘導加熱により発
熱し昇温される。乾燥された汚泥や焼却灰は坩堝11の
発熱により加熱され溶融する。溶融温度は1300〜1
400℃の範囲が好適に用いられる。溶融温度が130
0℃未満になるにつれスラグ26の粘度が高くなり均一
な組成となり難い傾向が生じ好ましくない。溶融温度が
1400℃を越えるにつれ、ただいたずらに温度を上げ
ただけでスラグ26を流動化させ有害重金属を封じ込め
る作用には変化がない傾向となり好ましくない。この
際、冷却管16には冷却水が循環され高周波加熱コイル
14が冷却される。また、排気ガスは脱臭機23で脱臭
された後に排気装置24で装置の外部に排気される。溶
融されたスラグ26は成分が均一化されるとともに、有
害重金属がスラグ26内に固溶され封じ込まれる。溶融
されたスラグ26は坩堝11から鋳型に注入され成形さ
れる。注入の際は、反転用モータ20を作動させ、反転
台18を傾動させることにより坩堝11を傾斜させる。
Hzの高周波を印加すると坩堝11が誘導加熱により発
熱し昇温される。乾燥された汚泥や焼却灰は坩堝11の
発熱により加熱され溶融する。溶融温度は1300〜1
400℃の範囲が好適に用いられる。溶融温度が130
0℃未満になるにつれスラグ26の粘度が高くなり均一
な組成となり難い傾向が生じ好ましくない。溶融温度が
1400℃を越えるにつれ、ただいたずらに温度を上げ
ただけでスラグ26を流動化させ有害重金属を封じ込め
る作用には変化がない傾向となり好ましくない。この
際、冷却管16には冷却水が循環され高周波加熱コイル
14が冷却される。また、排気ガスは脱臭機23で脱臭
された後に排気装置24で装置の外部に排気される。溶
融されたスラグ26は成分が均一化されるとともに、有
害重金属がスラグ26内に固溶され封じ込まれる。溶融
されたスラグ26は坩堝11から鋳型に注入され成形さ
れる。注入の際は、反転用モータ20を作動させ、反転
台18を傾動させることにより坩堝11を傾斜させる。
【0020】乾燥させた汚泥や焼却灰を溶融し均一化し
たスラグ26の化学分析値を表3に表示する。表3に示
すように、スラグ26は酸化カルシウムの含有率が増加
している以外は焼却灰とほぼ同様な組成を有する。塩基
度(酸化カルシウム/二酸化珪素)は0.77と適当な
値を示している。また、焼却灰とスラグ26に対して溶
出試験を行い、溶出した有害重金属の量を表4に示す。
たスラグ26の化学分析値を表3に表示する。表3に示
すように、スラグ26は酸化カルシウムの含有率が増加
している以外は焼却灰とほぼ同様な組成を有する。塩基
度(酸化カルシウム/二酸化珪素)は0.77と適当な
値を示している。また、焼却灰とスラグ26に対して溶
出試験を行い、溶出した有害重金属の量を表4に示す。
【0021】
【表4】
【0022】表4に示すように、焼却灰からは砒素が
0.0072mg/リットル検出されたが、溶融固化し
たスラグ26からは砒素は全く検出されず溶出されてい
ないことが判明する。また、スラグ26からは鉛、カド
ミウム、水銀、クロム、シアン、PCB、有機リン等も
全く検出されない。
0.0072mg/リットル検出されたが、溶融固化し
たスラグ26からは砒素は全く検出されず溶出されてい
ないことが判明する。また、スラグ26からは鉛、カド
ミウム、水銀、クロム、シアン、PCB、有機リン等も
全く検出されない。
【0023】このように、本実施の形態にかかる汚泥の
溶融固化方法においては、乾燥した汚泥又は該汚泥を焼
却した後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性を有する導
電性セラミックスからなる坩堝に投入し、高周波加熱コ
イルにより前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥又は前記焼
却灰を溶融し、該汚泥又は該焼却灰中に含まれる有害重
金属をスラグ中に封じ込める。従って、坩堝の材質とし
て高強度で、高耐蝕性を有する導電性セラミックスを用
いたので、耐久性や信頼性に著しく優れ取扱いが容易で
また坩堝の取替や補修の手間が少なく作業性を向上させ
ることができる。また、強度が高いので坩堝の肉厚を薄
くでき装置を小型化することができる。
溶融固化方法においては、乾燥した汚泥又は該汚泥を焼
却した後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性を有する導
電性セラミックスからなる坩堝に投入し、高周波加熱コ
イルにより前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥又は前記焼
却灰を溶融し、該汚泥又は該焼却灰中に含まれる有害重
金属をスラグ中に封じ込める。従って、坩堝の材質とし
て高強度で、高耐蝕性を有する導電性セラミックスを用
いたので、耐久性や信頼性に著しく優れ取扱いが容易で
また坩堝の取替や補修の手間が少なく作業性を向上させ
ることができる。また、強度が高いので坩堝の肉厚を薄
くでき装置を小型化することができる。
【0024】次に、第2の実施の形態に係る汚泥の溶融
固化装置Bの構成について、図4を参照して説明する。
なお、第1の実施の形態と同一の構成要素については同
一の符号を付しその説明を省略する。図4に示すよう
に、汚泥の溶融固化装置Bは、図1を参照して説明した
汚泥の溶融固化装置Aに、坩堝11の略中央部に上下動
自在に垂設され、スラグ26を加熱する補助加熱ヒータ
Cを付加したことに特徴を有する。即ち、図4におい
て、汚泥の溶融固化装置Bは、坩堝11と、断熱材12
と、キャスタブル耐火物13と、高周波加熱コイル14
と、補助加熱ヒータCとからなる。前記補助加熱ヒータ
Cは、発熱層41と、断熱層42と、誘導加熱コイル4
3と、冷却手段の一例である冷却管44とからなる。
固化装置Bの構成について、図4を参照して説明する。
なお、第1の実施の形態と同一の構成要素については同
一の符号を付しその説明を省略する。図4に示すよう
に、汚泥の溶融固化装置Bは、図1を参照して説明した
汚泥の溶融固化装置Aに、坩堝11の略中央部に上下動
自在に垂設され、スラグ26を加熱する補助加熱ヒータ
Cを付加したことに特徴を有する。即ち、図4におい
て、汚泥の溶融固化装置Bは、坩堝11と、断熱材12
と、キャスタブル耐火物13と、高周波加熱コイル14
と、補助加熱ヒータCとからなる。前記補助加熱ヒータ
Cは、発熱層41と、断熱層42と、誘導加熱コイル4
3と、冷却手段の一例である冷却管44とからなる。
【0025】上記構成において、発熱層41は、外表面
に形成され、高強度で、高耐蝕性を有する導電性セラミ
ックからなる。特に、ホウ化ジルコニウムが好適に用い
られる。発熱層41は誘導加熱作用により発熱しスラグ
26を加熱する。発熱層41は導電性セラミックスで形
成されるのでサーマルショック等に強く、耐久性が著し
く高く補修等の必要性が少なく作業性に富む。断熱層4
2は、発熱層41と誘導加熱コイル43の間に介在し、
発熱層41の熱を遮断し誘導加熱コイル43を保護する
ために設けたものである。誘導加熱コイル43は、高周
波電流を通電し発熱層41に高周波の磁場を形成するた
めに設けたものである。冷却管44は、誘導加熱コイル
43の近傍に配置され、誘導加熱コイル43を冷却し保
護するために設けたものである。
に形成され、高強度で、高耐蝕性を有する導電性セラミ
ックからなる。特に、ホウ化ジルコニウムが好適に用い
られる。発熱層41は誘導加熱作用により発熱しスラグ
26を加熱する。発熱層41は導電性セラミックスで形
成されるのでサーマルショック等に強く、耐久性が著し
く高く補修等の必要性が少なく作業性に富む。断熱層4
2は、発熱層41と誘導加熱コイル43の間に介在し、
発熱層41の熱を遮断し誘導加熱コイル43を保護する
ために設けたものである。誘導加熱コイル43は、高周
波電流を通電し発熱層41に高周波の磁場を形成するた
めに設けたものである。冷却管44は、誘導加熱コイル
43の近傍に配置され、誘導加熱コイル43を冷却し保
護するために設けたものである。
【0026】このように、本実施の形態に係る汚泥の溶
融固化装置Bにおいては、乾燥した汚泥又は該汚泥を焼
却した後に残る焼却灰を溶融固化する装置であって、前
記汚泥又は焼却灰を投入する高強度で高耐蝕性を有する
導電性セラミックスからなる坩堝と、前記坩堝の外側に
配置された該坩堝を外側から誘導加熱する高周波加熱コ
イルと、前記坩堝中に浸漬自在に投入されて、内部に誘
導加熱コイル及び冷却手段を備え、外側が高強度で高耐
蝕性を有する導電性セラミックスからなる補助加熱ヒー
タCと有している。従って、坩堝内の乾燥した汚泥又は
焼却灰を外側と内側の両方向から加熱し加熱効率を高め
るとともに、昇温時間を短縮し作業時間を短くでき作業
性や量産性を向上できる。
融固化装置Bにおいては、乾燥した汚泥又は該汚泥を焼
却した後に残る焼却灰を溶融固化する装置であって、前
記汚泥又は焼却灰を投入する高強度で高耐蝕性を有する
導電性セラミックスからなる坩堝と、前記坩堝の外側に
配置された該坩堝を外側から誘導加熱する高周波加熱コ
イルと、前記坩堝中に浸漬自在に投入されて、内部に誘
導加熱コイル及び冷却手段を備え、外側が高強度で高耐
蝕性を有する導電性セラミックスからなる補助加熱ヒー
タCと有している。従って、坩堝内の乾燥した汚泥又は
焼却灰を外側と内側の両方向から加熱し加熱効率を高め
るとともに、昇温時間を短縮し作業時間を短くでき作業
性や量産性を向上できる。
【0027】以上、本発明は何ら上記した実施の形態に
記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実
施の形態や変容例を含むものである。例えば、上記した
実施の形態では、汚泥や焼却灰の投入後に石灰を投入し
たが、予め石灰を投入した後に汚泥や焼却灰を投入して
もよい。また、補助加熱ヒータを坩堝の略中央部に一本
垂設したが、2本以上を坩堝内に配置してもよい。
記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実
施の形態や変容例を含むものである。例えば、上記した
実施の形態では、汚泥や焼却灰の投入後に石灰を投入し
たが、予め石灰を投入した後に汚泥や焼却灰を投入して
もよい。また、補助加熱ヒータを坩堝の略中央部に一本
垂設したが、2本以上を坩堝内に配置してもよい。
【0028】
【発明の効果】請求項1〜3記載の汚泥の溶融固化方法
においては、乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却した
後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性を有する導電性セ
ラミックスからなる坩堝に投入し、高周波加熱コイルに
より前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥及び/又は前記焼
却灰を溶融し該汚泥及び/又は該焼却灰中に含まれる有
害重金属をスラグ中に封じ込めている。従って、坩堝は
導電性セラミックスを使用しているのでサーマルショッ
クや熱疲労に対して抵抗力が強く寿命が長く破損等が生
じ難い。よって、坩堝の取替や補修等のメンテナンスに
手間がかからず作業性が高い。また、強度が著しく高い
ので坩堝の肉厚を薄くでき小型化が可能であるとともに
高周波加熱コイルとの距離を短くでき、高い磁場中に坩
堝を配置することが可能で発熱効率を高くすることがで
きる。特に、請求項2記載の汚泥の溶融固化方法におい
ては、前記導電性セラミックスがホウ化ジルコニウムか
らなるようにしているので、誘導加熱が発生するに好適
な電気抵抗を備えるとともに、強度や高耐蝕性について
も高い特性を有しており、坩堝の耐久性や溶融固化処理
の作業性が向上される。また、請求項3記載の汚泥の溶
融固化方法においては、前記汚泥及び/又は前記焼却灰
には、所定量の石灰が加えられて、スラグの塩基度が
0.6〜1.3であるので、スラグの粘度が小さく流動
が容易で、均一化や有害重金属の固溶が確実に行われ、
信頼性を高めるとともに作業時間を短縮し作業性を向上
できる。さらに、請求項4記載の汚泥の溶融固化装置に
おいては、高強度で高耐蝕性を有する導電性セラミック
スからなる坩堝と、該坩堝を外側から誘導加熱する高周
波加熱コイルの他に、坩堝中に浸漬自在に投入される補
助加熱ヒータとを備えているので、汚泥及び/又は焼却
灰を坩堝と補助加熱ヒータの両方から加熱でき、加熱効
果を高めることが可能で作業時間を短縮できる。また、
スラグ全体の溶融温度を均一化することができ、スラグ
の成分の均一化や有害重金属の固溶をより確実に行うこ
とができる。
においては、乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却した
後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性を有する導電性セ
ラミックスからなる坩堝に投入し、高周波加熱コイルに
より前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥及び/又は前記焼
却灰を溶融し該汚泥及び/又は該焼却灰中に含まれる有
害重金属をスラグ中に封じ込めている。従って、坩堝は
導電性セラミックスを使用しているのでサーマルショッ
クや熱疲労に対して抵抗力が強く寿命が長く破損等が生
じ難い。よって、坩堝の取替や補修等のメンテナンスに
手間がかからず作業性が高い。また、強度が著しく高い
ので坩堝の肉厚を薄くでき小型化が可能であるとともに
高周波加熱コイルとの距離を短くでき、高い磁場中に坩
堝を配置することが可能で発熱効率を高くすることがで
きる。特に、請求項2記載の汚泥の溶融固化方法におい
ては、前記導電性セラミックスがホウ化ジルコニウムか
らなるようにしているので、誘導加熱が発生するに好適
な電気抵抗を備えるとともに、強度や高耐蝕性について
も高い特性を有しており、坩堝の耐久性や溶融固化処理
の作業性が向上される。また、請求項3記載の汚泥の溶
融固化方法においては、前記汚泥及び/又は前記焼却灰
には、所定量の石灰が加えられて、スラグの塩基度が
0.6〜1.3であるので、スラグの粘度が小さく流動
が容易で、均一化や有害重金属の固溶が確実に行われ、
信頼性を高めるとともに作業時間を短縮し作業性を向上
できる。さらに、請求項4記載の汚泥の溶融固化装置に
おいては、高強度で高耐蝕性を有する導電性セラミック
スからなる坩堝と、該坩堝を外側から誘導加熱する高周
波加熱コイルの他に、坩堝中に浸漬自在に投入される補
助加熱ヒータとを備えているので、汚泥及び/又は焼却
灰を坩堝と補助加熱ヒータの両方から加熱でき、加熱効
果を高めることが可能で作業時間を短縮できる。また、
スラグ全体の溶融温度を均一化することができ、スラグ
の成分の均一化や有害重金属の固溶をより確実に行うこ
とができる。
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る汚泥の溶融固
化装置の要部断面正面図である。
化装置の要部断面正面図である。
【図2】同汚泥の処理工程を示す工程ブロック図であ
る。
る。
【図3】スラグの塩基度と流動化率との関係図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る汚泥の溶融固
化装置の要部断面正面図である。
化装置の要部断面正面図である。
A 汚泥の溶融固化装置 B 汚泥の溶融
固化装置 C 補助加熱ヒータ 11 坩堝 12 断熱材 13 キャスタブル耐火物 14 高周波加
熱コイル 15 ケーブル 16 冷却管 17 クリート 18 反転台 19 減速機 20 反転用モ
ータ 21 蓋 22 排気管 23 脱臭機 24 排気装置 25 台座 26 スラグ 31 脱水工程 32 焼却工程 33 溶融固化工程 41 発熱層 42 断熱層 43 誘導加熱
コイル 44 冷却管
固化装置 C 補助加熱ヒータ 11 坩堝 12 断熱材 13 キャスタブル耐火物 14 高周波加
熱コイル 15 ケーブル 16 冷却管 17 クリート 18 反転台 19 減速機 20 反転用モ
ータ 21 蓋 22 排気管 23 脱臭機 24 排気装置 25 台座 26 スラグ 31 脱水工程 32 焼却工程 33 溶融固化工程 41 発熱層 42 断熱層 43 誘導加熱
コイル 44 冷却管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 豊満 福岡県北九州市八幡西区則松3丁目6−1 福岡県工業技術センター 機械電子研究 所内 (72)発明者 中村 裕章 福岡県北九州市八幡西区則松3丁目6−1 福岡県工業技術センター 機械電子研究 所内 (72)発明者 山本 博美 福岡県北九州市八幡西区則松3丁目6−1 福岡県工業技術センター 機械電子研究 所内 (72)発明者 内田 浩幸 福岡県北九州市八幡東区平野1丁目1−1 財団法人北九州国際技術協力協会 環境 協力センター内
Claims (4)
- 【請求項1】 乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却し
た後に残る焼却灰を高強度で、高耐蝕性を有する導電性
セラミックスからなる坩堝に投入し、高周波加熱コイル
により前記坩堝を誘導加熱し、前記汚泥及び/又は前記
焼却灰を溶融し、該汚泥及び/又は該焼却灰中に含まれ
る有害重金属をスラグ中に封じ込めることを特徴とする
汚泥の溶融固化方法。 - 【請求項2】 前記導電性セラミックスがホウ化ジルコ
ニウムからなることを特徴とする請求項1記載の汚泥の
溶融固化方法。 - 【請求項3】 前記汚泥及び/又は前記焼却灰には、所
定量の石灰が加えられて、前記スラグの塩基度が0.6
〜1.3であることを特徴とする請求項1又は2記載の
汚泥の溶融固化方法。 - 【請求項4】 乾燥した汚泥及び/又は該汚泥を焼却し
た後に残る焼却灰を溶融固化する装置であって、 前記汚泥及び/又は焼却灰を投入する高強度で高耐蝕性
を有する導電性セラミックスからなる坩堝と、 該坩堝の外側に配置された該坩堝を外側から誘導加熱す
る高周波加熱コイルと、 前記坩堝中に浸漬自在に投入されて、内部に誘導加熱コ
イル及び冷却手段を備え、外側が高強度で高耐蝕性を有
する導電性セラミックスからなる補助加熱ヒータとを備
えたことを特徴とする汚泥の溶融固化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725996A JPH09206797A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 汚泥の溶融固化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725996A JPH09206797A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 汚泥の溶融固化方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09206797A true JPH09206797A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12492668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3725996A Pending JPH09206797A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 汚泥の溶融固化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09206797A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015033691A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-02-19 | 株式会社クボタ | リン含有物質の溶融処理方法及び溶融炉の運転方法 |
| CN109809667A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-05-28 | 武汉理工大学 | 污泥脱除水净化装置 |
| CN116555571A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-08 | 上海开鸿环保科技有限公司 | 危废污泥电热熔融资源化处理装置 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3725996A patent/JPH09206797A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015033691A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-02-19 | 株式会社クボタ | リン含有物質の溶融処理方法及び溶融炉の運転方法 |
| CN109809667A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-05-28 | 武汉理工大学 | 污泥脱除水净化装置 |
| CN116555571A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-08 | 上海开鸿环保科技有限公司 | 危废污泥电热熔融资源化处理装置 |
| CN116555571B (zh) * | 2023-04-27 | 2024-05-10 | 上海开鸿环保科技有限公司 | 危废污泥电热熔融资源化处理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040908 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040921 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050208 |