JP2006152097A

JP2006152097A - 固形燃料の製造方法および製造設備

Info

Publication number: JP2006152097A
Application number: JP2004343416A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ueda; 厚志上田; Yoshiyuki Fukuzawa; 義之福沢; Hiroyuki Kogure; 宏幸小暮
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】下水汚泥水由来の臭気を低減する。
【解決手段】含水率を０〜５０％とした下水汚泥を、２５０〜５００℃で炭化処理し、その後に廃油、廃油残渣と混合せしめて造粒処理して固形燃料とすることにより解決される。
【選択図】なし

Description

本発明は、下水汚泥を原料とする固形燃料の製造方法および製造設備に関する。

下水汚泥を固形燃料として再利用する方法を開示した具体的な文献としては、特開平２０００−２６５１８６号公報（従来例１）と特許３５３７１２３号公報（従来例２）がある。従来例１は、下水汚泥を脱水・乾燥して造粒したのち３００〜６００℃で炭化処理して固形燃料を得る。一方、従来例２は、下水汚泥を脱水・乾燥処理したのち一部を炭化処理し、この炭化下水汚泥と未炭化処理の乾燥汚泥とを混合し、場合によって石灰等を添加し、そののち造粒して固形燃料を得る。
特開平２０００−２６５１８６号公報特許３５３７１２３号公報

しかし、下水汚泥を固形燃料製品にするにあたっては、１）高発熱量であること、２）下水汚泥由来の臭気がないこと、３）有機物含有に起因する自己発熱性がないこと、４）製品としてのハンドリング性が高いことが重要視されるところ、上記従来例１および２を１）〜４）の項目に照らしつつ詳細に検討するに、従来例１は、造粒後に炭化処理する方法であるため、得られる製品の表面はもろく粉化しやすくハンドリング性に優れない。また、炭化処理を低温の３００〜６００℃で行うこととしているため残留臭気や、有機物残留に起因する自然発火のおそれがある。他方、従来例２は、乾燥下水汚泥由来の臭気の問題がある。

このように従来例には、下水汚泥を固形燃料として再利用するにおいて改善すべき点がある。そこで、本発明の主たる課題は、上記従来例の有する欠点を改善した固形燃料の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
含水率が０〜５０％となるまで乾燥させた下水汚泥を２５０〜５００℃で炭化処理する炭化工程と、前記炭化処理によって得られた汚泥炭化物に対して、廃油および廃油残渣の少なくとも一方を混合して造粒処理する混合造粒工程と、を含むことを特徴とする固形燃料の製造方法。

＜請求項２記載の発明＞
前記汚泥炭化物に対して廃棄物系バイオマスを混合する請求項１記載の固形燃料の製造方法。

＜請求項３記載の発明＞
含水率が０〜５０％となるまで下水汚泥を乾燥させる乾燥機と、前記乾燥機によって乾燥された下水汚泥を２５０〜５００℃で炭化処理する炭化装置と、前記炭化装置によって炭化処理された汚泥炭化物に対して、廃油および廃油残渣の少なくとも一方を混合しつつ造粒する造粒装置と、を有することを特徴とする固形燃料の製造設備。

＜請求項４記載の発明＞
前記造粒装置が、汚泥炭化物に廃油および廃油残渣の少なくとも一方に混合する混合機と、混合後の下水汚泥を造粒する造粒機と、を備える請求項３記載の固形燃料の製造設備。

本発明は、炭化処理した下水汚泥にバインダー効果を奏する廃油等を含有せしめて造粒処理することとしたので、粉化あるいは粉落ちしにくく炭化物表面が被覆されることにより自己発熱性も抑制された固形燃料となる。さらに、バインダーとして混合される廃油等によって下水汚泥粒子表面が被覆されることにより下水汚泥が発する臭気が飛散しづらくなり、そのうえ廃油等の臭気によって下水汚泥臭気がマスキングされるので、極めて不快臭の少ない固形燃料が得られる。また、廃油等の混合により未混合と比較して高発熱量の固形燃料となる。

他方、炭化処理後の下水汚泥に廃棄物系バイオマスを混合せしめると、廃棄物系バイオマスに由来する臭気のマスキング効果、発熱量増加効果、自己発熱性抑制効果が得られる。

次いで、本発明の実施の形態を以下に詳述する。
本発明は、下水汚泥を乾燥させてその含水率を０〜５０％としたのち２５０〜５００℃で炭化処理して得られた汚泥炭化物に対して、廃油、廃油残渣を混合せしめて造粒処理することを特徴とする。

下水汚泥の含水率を０〜５０％に調整するにあたっては、既知の下水汚泥の脱水、乾燥処理方法に従って行うことができる。例えば、下水汚泥をフィルタープレスなどの脱水機により処理して脱水汚泥としたのちに、天日あるいは乾燥機等によって乾燥処理して含水率を０〜５０％に調整する。

このようにして含水率を調整した下水汚泥を炭化処理する。下水汚泥を炭化処理するにあたっては、従来既知の炭化処理方法により行うことができ、例えば、酸素遮断下で下水汚泥を加熱処理する方法などを採ることができる。用いる炭化処理装置としては、スクリュー炭化炉やロータリーキルン炭化炉などが使用可能である。炭化処理温度としては、２５０〜５００℃、好適には３００〜４００℃であり、この場合における炭化処理時間は概ね１５〜６０分である。なお、２５０℃未満での炭化処理は臭気成分が残存して悪臭が発生し、５００℃を越えると過度の炭化処理により得られる固形燃料の発熱量が低くなる。ここで含水率とは汚泥の総重量に対する水分重量の割合を示すものである。

炭化処理して得られた汚泥炭化物に対しては、鉱物系廃油、廃食油、廃食油残渣（以下、これらをまとめて廃油類という）を混合せしめる。これら廃油類の混合割合は、汚泥炭化物に対して、５〜１００重量％の割合で混合する。鉱物系廃油および廃食油の場合は、５〜５０重量％とするのがより好適である。本発明者らの研究では、このように廃油類を混合せしめて得られる固形燃料の発熱量は４５００〜６５００ｋｃａｌ／ｋｇであり、炭化下水汚泥のみを造粒して得られる固形燃料が概ね２０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇと比較して高発熱量化されていることが知見されている。汚泥炭化物と廃油類の混合方法は特に限定されず、例えばパドル式、スクリュー式等の混合機により混合することができる。汚泥炭化物に廃油類を加えて混合せしめてもよいし、廃油類に汚泥炭化物を加えて混合せしめてもよい。また廃油の代替品として廃プラスチックを混合することも可能である。

炭化処理した汚泥に対しては、廃油類に加えて廃棄物系バイオマスを混合することもできる。廃棄物系バイオマスとしては、バーク、おがくず、もみがら、コーヒー粕、茶粕、林地残材、製紙業系廃棄物などが挙げられ、これら廃棄物系バイオマスを混合せしめる場合には、汚泥炭化物に対して、５〜１００重量％、好適には１０〜５０重量％程度混合せしめる。廃棄物系バイオマスを混合せしめた場合には、例えば、バークを混合せしめた場合にはバーク臭による下水汚泥臭気のマスキング効果、おがくずを混合せしめた場合にはおがくず臭による下水汚泥臭気のマスキング効果、もみがらを混合せしめた場合にはおがくず臭による下水汚泥臭気のマスキング効果、コーヒー粕を混合せしめた場合にはコーヒー臭による下水汚泥臭気のマスキング効果、茶粕を混合せしめた場合には茶粕臭による下水汚泥臭気のマスキング効果がそれぞれ得られる。すなわち、廃油類による臭気低減効果と合わせてより不快臭の少ない固形燃料が得られる。なお、廃棄物系バイオマスと上述の廃油類と同時に混合せしめることにより、４５００〜６０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の発熱量の固形燃料を担保することが可能である。

汚泥炭化物と廃油類等とを混合したのちには造粒処理して固形燃料とする。なお、混合機を用いずに以下の造粒過程において汚泥炭化物と廃油類等とを混合しつつ造粒処理してもよい。造粒方法については特に限定されず従来既知の造粒方法を採ることができる。例えば、造粒方法としては、押出造粒、圧縮造粒（ブリケッティング，タブレッティング等）、転動造粒、攪拌造粒などが挙げられる。固形燃料製品の形状としては、前記各造粒方法により得られる、球状、円柱状などの適宜の形状とすることができる。固形燃料製品（造粒後の大きさ）は、使用目的に応じて適宜の大きさとすることができる。球状に造粒するのであれば好適な粒径は２〜５０ｍｍ程度である。

造粒処理され適宜の大きさとされた固形燃料製品として適宜包装等を施すことができる。かくして得られる固形燃料は、廃油類によるバインダー効果により崩れにくく粉化しにくくハンドリング性に優れ、また炭化物表面が被覆されることにより自己発熱性が抑制され、さらにマスキング効果によって下水汚泥に起因する悪臭の少ないものである。

上述の本発明にかかる製造方法により得られた固形燃料（実施例１および２）と従来例の固形燃料（従来例１および２）と他の製造方法にかかる固形燃料（比較例１）とについて比較試験を行ったので結果を示す。

実施例１にかかる固形燃料は、含水率２０％の下水汚泥を炭化炉にて３５０℃で６０分間、炭化処理して汚泥炭化物を得て、この炭化下水汚泥１０００ｇに廃油２００ｇを混合し圧縮造粒機にて粒径１０ｍｍの球状に造粒処理して得た。

実施例２にかかる固形燃料は、含水率２０％の下水汚泥を炭化炉にて３５０℃で６０分間、炭化処理して汚泥炭化物を得て、この炭化下水汚泥１０００ｇに廃油２００ｇおよびバーク３００ｇを混合し圧縮造粒機にて粒径１０ｍｍの球状に造粒処理して得た。

従来例１にかかる固形燃料は、含水率２０％の下水汚泥を、圧縮造粒機にて粒子径１０ｍｍの球状に造粒処理し、これを炭化炉にて３００〜６００℃で２０分間炭化処理して得た。

従来例２にかかる固形燃料は、含水率１０％の下水汚泥と炭化炉にて８００℃で２０分間炭化処理した汚泥炭化物とを５：１で混合し、これに石灰を１０重量％添加し、そののちに圧縮造粒機にて粒径１０ｍｍの球状に造粒処理して得た。

各例にかかる固形燃料の単位ｇあたりの発熱量を測定したところ、実施例１＞実施例２＞従来例２＞従来例１の順で高発熱量であった。

臭気については試験員による官能試験とした。結果は、実施例２が最も不快臭が少なく、以下、実施例１、従来例２、従来例１の順で臭気が強くなっていく結果となった。

自己発熱性については、国連勧告バケット法により測定した。結果は、実施例２が自己発熱性が最も弱く、以下、実施例１、従来例２、従来例１の順で自己発熱性が高まる結果が得られた。

ハンドリング性については、試験員が実際に固形燃料を手にしてもろさおよび粉っぽさを官能評価することで試験した。結果は、実施例１が最も表面がしっかりとしており高密度であった。以下、実施例２、従来例１、従来例２、の順でもろくなり、表面の粉っぽさが増していく結果であった。

以上の試験結果から明らかであるように、本発明の製造方法によれば、高発熱量であり、臭気が少なく、ハンドリング性に優れ、自己発熱性も少ない固形燃料が得られる。

本発明は、下水汚泥に類する廃棄物原料を固形燃料化する方法にも利用することが可能である。

Claims

含水率が０〜５０％となるまで乾燥させた下水汚泥を２５０〜５００℃で炭化処理する炭化工程と、前記炭化処理によって得られた汚泥炭化物に対して、廃油および廃油残渣の少なくとも一方を混合して造粒処理する混合造粒工程と、を含むことを特徴とする固形燃料の製造方法。
前記汚泥炭化物に対して廃棄物系バイオマスを混合する請求項１記載の固形燃料の製造方法。
含水率が０〜５０％となるまで下水汚泥を乾燥させる乾燥機と、前記乾燥機によって乾燥された下水汚泥を２５０〜５００℃で炭化処理する炭化装置と、前記炭化装置によって炭化処理された汚泥炭化物に対して、廃油および廃油残渣の少なくとも一方を混合しつつ造粒する造粒装置と、を有することを特徴とする固形燃料の製造設備。
前記造粒装置が、汚泥炭化物に廃油および廃油残渣の少なくとも一方を混合する混合機と、混合後の下水汚泥を造粒する造粒機と、を備える請求項３記載の固形燃料の製造設備。