JPH1180763A - 下水汚泥から固形燃料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水汚泥が有する可燃成分である有機分のエ
ネルギー、及び廃プラスチックが有する高いエネルギー
を有効利用する下水汚泥からの固形燃料の製造方法を提
供する。 【解決手段】 下水汚泥１を乾燥３した後、生石灰を混
合してペレット状に成形４するか、又は生石灰を混合
し、さらに粉砕した廃プラスチックを混合した後に成形
することを特徴とする固形燃料６の製造方法としたもの
であり、前記下水汚泥の乾燥３は、熱源として自己製造
した固形燃料６を使用することができ、この場合、発生
する焼却灰を、製造する固形燃料に混合することがで
き、焼却灰残渣を発生させない方法とすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥の固形燃
料化に係り、特に、下水処理場で下水を処理した後発生
する下水汚泥を、全量固形化して燃料として有効利用す
るための固形燃料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水汚泥の処分は、通常、 そ
のまま埋立て処分、 焼却処理して灰は埋立て処分、
コンポスト処理して緑農地利用、が主なものである
が、年々下水道の普及率が高くなり発生汚泥量も急増す
る中で、都市化や地域開発などにより焼却炉の建設や処
分地確保が困難になっている状況にある。また、一般廃
棄物や産業廃棄物として大量に排出されている廃プラス
チックは、近年その処理処分が社会問題として取り上げ
られ排出が規制されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、下水
汚泥の持つ可燃成分である有機分の持つエネルギーを有
効利用することによって、化石燃料の使用量の削減と地
球温暖化主要因である二酸化炭素の排出量を削減するこ
とができると共に、廃プラスチックが持つ高いエネルギ
ーを有効利用することができる下水汚泥からの固形燃料
の製造方法を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、下水汚泥を乾燥した後、生石灰を混合
してペレット状に成形することを特徴とする固形燃料の
製造方法としたものであり、また、本発明では、下水汚
泥を乾燥した後に生石灰を混合し、さらに粉砕した廃プ
ラスチックを混合した後に成形することを特徴とする高
発熱量の固形燃料の製造方法としたものである。前記固
形燃料の製造方法において、下水汚泥の乾燥は、熱源と
して自己製造した固形燃料を使用することができ、この
場合、固形燃料の燃焼により発生する焼却灰を、製造す
る固形燃料に混合することができ、焼却灰残渣を発生さ
せない製造システムとすることができる。本発明の方法
で製造した固形燃料は、保存や運搬が容易なため、集中
的に大規模なエネルギー施設での利用も可能であり、そ
の結果、汚泥の最終処分問題をも解決することができ、
更に廃プラスチックを粉砕（３〜２０ｍｍ程度）して下
水汚泥に混合することによって高発熱量のより実用的な
固形燃料を製造方法することができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１は、本発明の固形燃料の製造方法の一
例を示す基本工程図である。図１において、下水は下水
処理場２にて処理され、浄化した水は川や海に放流され
る。処理過程で残った固形物は下水汚泥となり、通常脱
水された状態で約８０％の水分、約１４〜１６％の有機
分、約４〜６％の無機分から成り立っている。脱水され
た汚泥１は、本システムの乾燥設備３により大半の水分
を蒸発され、生石灰が添加（脱水汚泥に対して０．５％
程度）・混合されて、残留水分との水和反応による消石
灰の生成、また、反応熱による水分の蒸発が行われる。
これら一連の工程を経て適度の水分（２０％程度）を持
ち、消石灰を含んだ乾燥汚泥は、圧縮成形設備４により
ダイスより、射出されてペレット状（棒状）になる。ペ
レットの径は通常１０〜２０ｍｍ、長さは２０〜５０ｍ
ｍ程度である。これらのペレット状に成形された汚泥
は、さらに乾燥設備５で水分調整され、水分５％程度の
固形燃料６となる。なお、この固形燃料６の発熱量は、
３，０００〜３，５００ｋｃａｌ／ｋｇあり、石炭の約
半分程度の発熱量を有する固形燃料であり、乾燥と消石
灰処理により、殺菌、消臭、腐敗の防止効果を持ってい
る。

【０００６】図２は、本発明の固形燃料の製造方法の他
の例の基本工程図である。図２において、図１の工程図
に加えて、乾燥後の下水汚泥に破砕９（３〜２０ｍｍ程
度）した廃プラスチック８を混合１０するもので、その
後、圧縮成形４され廃プラスチック混合下水汚泥固形燃
料６となる。廃プラスチックの混合率は通常２０〜５０
％で、この時の発熱量は４，５００〜６，０００ｋｃａ
ｌ／ｋｇになり、石炭に近い発熱量を有する固形燃料と
なる。本発明に用いる廃プラスチックとしては、容器包
装用プラスチック、農業用プラスチック、廃家電品や廃
車からのプラスチック等であり、成分としては、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリウレタ
ン、ポリ塩化ビニル樹脂やＡＢＳ（アクリルニトリルブ
タジカンスチレン樹脂）等がある。

【０００７】図３は、本発明の固形燃料の製造方法を用
いる下水汚泥固形燃料化システムの全体工程図である。
図３において、下水処理場からの脱水汚泥１１は汚泥ホ
ッパ１２に受け入れられ、次に乾燥機１３に送られて含
水率２５％程度に乾燥される。この乾燥機１３は、供給
された脱水汚泥１１を粉砕しながら乾燥する特殊な構造
を持ったもので、出来上がった固形燃料を燃料としたボ
イラー２３から発生する高温蒸気２４を熱源にしてい
る。なお、下水処理場で発生する消化ガス、燃料油など
を燃料とすること及び近傍にあるごみ焼却場からの高温
蒸気を利用することもできる。高温蒸気２４は乾燥機１
３で汚泥加熱した後、冷えて凝縮水２５となり、ボイラ
ー２３へ戻されボイラー用水として再使用される。含水
率２５％程度に乾燥された汚泥１４は、混合機１７に送
られ、生石灰サイロ１５からの生石灰１６と混合され
る。

【０００８】乾燥汚泥１４と生石灰１６の混合重量比
は、乾燥汚泥中の水分と生石灰１６が消石灰となり、そ
の時の反応熱により乾燥汚泥中の水分が蒸発し、その結
果、出来た生石灰混合乾燥汚泥２２の残留水分が２０％
前後になるように設定されている。その時の乾燥汚泥１
４と生石灰１６の混合重量比は概ね２７：１であり、脱
水汚泥と生石灰１６の混合重量比に換算すると概ね１０
０：１である。混合された乾燥汚泥１４と生石灰１６は
熟成機１８に送られ、水和反応が完了するまで約１時間
程度攪拌滞留させる。反応が完了し、含水率が２０％前
後になった生石灰混合乾燥汚泥２２は、異物除去スクリ
ーン２０で粒径の大きな（５ｍｍ以上）石などを取り除
いた後、乾燥汚泥サイロ２１に貯蔵される。乾燥汚泥サ
イロ２１から切り出された生石灰混合乾燥汚泥２２は、
圧縮成形機４７でペレット径１０〜２０ｍｍ、長さ２０
〜５０ｍｍ程度に圧縮成形される。

【０００９】さらに出来上がったペレット４８の水分
を、保存性や臭気の低減など燃料として品質を向上させ
るために、水分調整用乾燥機５０で５％程度に乾燥す
る。この水分調整用乾燥機５０の熱源は、固形燃料ボイ
ラー２３からの高温蒸気２４による。高温蒸気２４は水
分調整用乾燥機５０でペレット４８を加熱した後、冷え
て凝縮水２５となり、ボイラー２３へ戻されボイラー用
水として再使用される。ペレット４８は乾燥されて固形
燃料５１となり、固形燃料サイロ５２に貯蔵される。固
形燃料サイロ５２からは、固形燃料ボイラー２３の燃料
として、その一部が切り出される。その他の固形燃料５
１は使用先へ輸送される。

【００１０】乾燥機１３からは脱水汚泥１１の乾燥によ
り、脱水汚泥重量の約７５％に相当する水分が臭気と共
に乾燥機排ガス２８として排気される。また、混合機１
７からは、反応機により乾燥汚泥１４中の水分が混合機
排ガス２９として、さらに、熟成機１８からも、反応熱
により乾燥汚泥１４中の水分が熟成機排ガス３０として
排気される。なお、熟成機排ガス３０中には混合粉末の
微粒子が同伴するため、熟成機１８の排気口にバグフィ
ルター１９を設置してそれを除去する構造になってい
る。同様に水分調整用乾燥機５０にわずかな水分（脱水
汚泥の４〜５％）が臭気と共に乾燥機排ガス４９として
排気される。乾燥機排ガス２８、４９、混合機排ガス２
９、及び熟成機排ガス３０は集められ、ベンチュリース
クラバー２６で、下水処理場からの処理水にて水洗・冷
却され、水蒸気の凝縮やアンモニアガスなどの水溶成分
の除去が行われる。ベンチュリースクラバー２６を出た
排ガスは、排ガスファン２７で昇圧し、一部は乾燥機用
送気３１として乾燥機１３に送られ、残りは排ガス３２
として脱臭洗浄塔３２へ送られる。

【００１１】脱臭洗浄塔３３では、薬液循環ポンプ３４
により酸性薬液が循環しており、排ガス３２の脱臭成分
を洗浄除去している。脱臭洗浄塔３３を出た排ガスは、
ミストセパレータ３５で飛沫ミストを除去した後、排気
ファン３６で昇圧され活性炭吸着塔３７で残留微量臭気
成分などを除去し、無公害なガスとして大気に排気３８
ささる。ベンチュリースクラバー排水４０、及び脱臭洗
浄塔排水４１は、排水タンク３９に集められ中和処理し
た後、その排水４２は下水処理場へ返送され、下水と共
に処理される。なお、脱臭洗浄塔３３を出た排ガス３２
を、触媒燃焼脱臭機５４を通して燃焼脱臭し、無公害な
ガスとして大気に排気する方法もある。

【００１２】図４は、本発明の別の固形燃料の製造方法
を用いる廃プラスチック混合下水汚泥固形燃料化システ
ムの全体工程図である。図４においては、図３の下水汚
泥固形燃料化システムの工程図に付け加え、出来上がっ
た固形燃料５１の発熱量を高めるために廃プラスチック
４３を破砕機４５で約５ｍｍ以下に破砕し、廃プラ混合
機５３で生石灰混合乾燥汚泥２２と混合する。この混合
比率により、また廃プラスチックの種類により出来上が
った固形燃料５１の発熱量は異なるが、概ね２０〜５０
％の混合比率で４，５００〜６，０００ｋｃａｌ／ｋｇ
となる。なお、廃プラスチック４３の混合比率の高い場
合は、必要に応じて圧縮成形機４７に高温蒸気２４を供
給して加熱することにより、緻密な固形燃料としての成
形が容易になる。

【００１３】なお、固形燃料ボイラー２３で燃焼した固
形燃料５１の焼却灰５５は、乾燥汚泥サイロ２１に戻さ
れる。戻された焼却灰５５は、固形燃料５１と適当に混
ざるが、廃プラ混合機５３にて破砕された廃プラスチッ
ク４３と均質に混合される。この様な方法により、本シ
ステムからは、残渣としての焼却灰５５は発生しないが
製造される固形燃料５１の発熱量はわずかに少なくな
る。その値は固形燃料５１の発熱量が高い場合は３％程
度、低い場合で１２％程度である。

【００１４】

【発明の効果】本発明は年々増え続ける下水汚泥を、乾
燥及び生石灰処理、及び廃プラスチックの混合により、
有効活用できる固形燃料を製造するためのシステムであ
り、次の効果を奏することができる。 下水汚泥を乾燥と生石灰処理により臭気や腐敗を防
止し、固形燃料として長期間貯蔵できる。 処理処分に苦慮している廃プラスチックを大量処理
でき、燃料として有効活用できる。 下水汚泥の焼却炉や埋立て処分地が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固形燃料の製造方法の一例を示す基本
工程図。

【図２】本発明の固形燃料の製造方法の他の例を示す基
本工程図。

【図３】本発明の製造方法を用いた下水汚泥固形燃料化
システムの全体工程図。

【図４】本発明の製造方法を用いた廃プラスチック混合
下水汚泥固形燃料化システムの全体工程図。

【符号の説明】

１：脱水下水汚泥、２：下水処理場、３：乾燥設備、
４：圧縮成形設備、５：乾燥設備、６：下水汚泥固形燃
料、７：排ガス・排水処理設備、８：廃プラスチック、
９：破砕設備、１０：混合設備、１１：脱水汚泥、１
２：汚泥ホッパ、１３：主乾燥機、１４：乾燥汚泥、１
５：生石灰サイロ、１６：生石灰、１７：混合機、１
８：熟成機、１９：バグフィルター、２０：異物除去ス
クリーン、２１：乾燥汚泥サイロ、２２：生石灰混合乾
燥汚泥、２３：固形燃料ボイラー、２４：高温蒸気、２
５：凝縮水、２６：ベンチュリースクラバー、２７：排
ガスファン、２８：乾燥排ガス、２９：混合機排ガス、
３０：熟成機排ガス、３１：乾燥機用送気、３２：排ガ
ス、３３：脱臭洗浄塔、３４：薬液循環ポンプ、３５：
ミストセパレータ、３６：排気ファン、３７：活性炭吸
着塔、３８：排気、３９：排水タンク、４０：ベンチュ
リースクラバー排水、４１：脱臭洗浄塔排水、４２：排
水、４３：廃プラスチック、４４：廃プラスチックサイ
ロ、４５：破砕機、４６：汚泥廃プラスチック混合機、
４７：圧縮成形機、４８：ペレット、４９：乾燥機排ガ
ス、５０：水分調整用乾燥機、５１：固形燃料、５２：
固形燃料サイロ、５３：廃プラ混合機、５４：触媒燃焼
脱臭機、５５：焼却灰、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横尾 道隆 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水汚泥を乾燥した後、生石灰を混合し
   てペレット状に成形することを特徴とする固形燃料の製
   造方法。
2. 【請求項２】 下水汚泥を乾燥した後に生石灰を混合
   し、さらに粉砕した廃プラスチックを混合した後に成形
   することを特徴とする高発熱量の固形燃料の製造方法。
3. 【請求項３】 前記下水汚泥の乾燥は、熱源として自己
   製造した固形燃料を使用することを特徴とする請求項１
   又は２記載の固形燃料の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の固形燃料の製造方法にお
   いて、自己製造した固形燃料を使用した時に発生する焼
   却灰を、製造する固形燃料に混合することを特徴とする
   固形燃料の製造方法。