JPS5889998A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚泥特に下水汚泥に好適な処理方法に関し、
さらに詳細には、汚泥を脱水、乾燥の後熱分解に処し、
生成する可燃ガスによってガスエンジンを駆動し発電す
ることにより、汚泥の保有エネルギーを電気エネルギー
として回収することができる汚泥の処理方法に関する。

現在、汚泥特に下水汚泥は脱水処理の後そのまま埋立て
処分するか、衛生および減容化の観点から焼却を行った
後埋立てている。脱水汚泥を直接埋立て処分する場合に
は、汚泥中の有機物をできるだけ少なくするために、脱
水前の濃縮汚泥を嫌気性醗酵すなわち消化させてガス化
することも行わ扛ている。この場合に゛は、汚泥中の有
機物の約４０重量％から５０重量％がガス化し、このガ
スはメタンガスを５０容量係から６０容量多含有する消
化ガスとして取り出すことができるので、処理場内の燃
料として使用する場合もあるが、そのまま焼却廃棄さ扛
ることもある。最近では、この消化ガスを利用してガス
エンジンを駆動し、こ扛によって発電させ、一方エンジ
ンの排ガスのエネルギーを回収して消化槽の保温用熱源
として用いる消化ガス発電法が提案さｎるようになって
きた。しかし、この方法では、減容化処理を行ってはい
るものの減容化の程度が十分でなく、また残った汚泥（
消化汚泥）中にば発生汚泥の半分以上の有機物が含まｔ
ているため衛生上も問題がある。このため、最近では、
汚泥を脱水処理した後、衛生的でありかつ減容化効果も
大きい焼却処理を行うことが多くなってきている。

現在の焼却方法は、生成した汚泥（生汚泥）、消化汚泥
、およびこｎらが混合さｒた混合汚泥のいすｎの形態の
汚泥をも処理するものであるが、現在のところ脱水機に
よる汚泥の脱水は、最新式の高性能脱水機を用いて経済
的な脱水能力で脱水機を運転する場合で、汚泥中の水分
が７５重量％から８０重量％となる程度のものである。

このため、脱水汚泥を焼却す、るのに自己の保有するエ
ネルギーだけでは十分でなく、Ａ重油、灯油、都市ガス
などの燃料を補助燃料として用いている。−例を挙げ扛
ば、脱水汚泥を焼却するのに、水分が７５重量％程度の
脱水汚泥の場合には、汚泥１トン当り灯油を３５〜４５
１使用している。さらに、焼却設備で使用している電力
は脱水汚泥１トン当り５５〜５ＱＫＷである。このよう
に脱水汚泥を焼却処理するのに、多量のエネルギーを使
用しているのが現状であるＯ そこで、最近では、脱水汚泥の水分を自燃可能な程度（
約７０重量％以下）まで下げることができるよう脱水機
の性能向上の研究が行わｎている。脱水汚泥の水分が約
７０重量％まで下げらｎれば、第１図に示すようなシス
テムで汚泥を自燃させることができる。さらに汚泥の脱
水効率を上げ、脱水汚泥の水分を６０重量％程度まで下
げることができれば、第２図に示すようなシステムによ
り、汚泥の持つエネルギーをスチームとして回収するこ
とができる。このように現在では、脱水汚泥の水分をで
きるだけ減少させ汚泥を自燃させることができるように
焼却システムを改善することが主流になってきている。

しかし、このような方法では、汚泥の持っているエネル
ギーは、スチームの形でしか回収することができない。

一般に焼却設備の規模は比較的小さいため、スチームの
発生量も少ない。したがって、発生したスチームを用い
て発電を行うとしても、スチームタービンによる発電方
式は発電効率が悪く、設備費が割高になる欠点がある。

また、焼却設備の立地条件によっては、回収したスチー
ムを使用することができない所も多い。

そこで、本発明の目的は、汚泥の持っているエネルギー
を汚泥処理設備の立地条件とは関係なく、電気エネルギ
ーの形で、有効に回収し利用することができる汚泥の処
理方法を提供することＫある。

本発明の目的は、汚泥を系内で完全に熱バランスがとｎ
るまで機械的に脱水し、ガスエンジンの駆動に必要な発
熱量を持った可燃ガスをできるだけ多量に回収するため
に乾燥処理し、熱分解に処して可燃ガスを回収し、この
ガスを精製してガスエンジンに供給し、ガスエンジンを
駆動して発電することにより達成できる。

すなわち、本発明は、汚泥を機械的に脱水し、汚泥の水
分が３０重量％以下になるまで乾燥し、乾燥さｎた汚泥
を熱分解してガス中に含有される有害ガス、ダストおよ
び重質炭化水素類を除去して精製ガスとし、精製ガスを
燃料としてガスエンジンて供給することによりガスエン
ジンを駆動し、こｎによって発電することを特徴とする
ものである。

さらに本発明は、汚泥を嫌気性醗酵処理することにより
消化汚泥と消化ガスを生成し、消化汚泥を機械的に脱水
し、消化汚泥の水分が２５重量％以下になるまで乾燥し
、乾燥さ扛た汚泥を熱分解して可燃性ガスを発生させ、
発生したガスを洗浄してガス中に含有される有害ガス、
ダストおよび重質炭化水素類を除去し゛（精製ガスとし
、この精製ガスと上記嫌気性醗酵処理において発生した
消化ガスを混合し、この混合ガスを燃料としてガスエン
ジンに供給し、エンジンを駆動することによって発電す
ることを特徴とするものである。

次に、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す概要図である。この実
施例は、基本的には、汚泥の機械的な脱水処理、乾燥処
理、部分燃焼式熱分解炉による熱分解処理、生成可燃ガ
スの精製処理、ガスエンジンの駆動および発電、および
ガスエンジン排ガスからのスチーム回収の各工程から構
成さ扛る〇 各工程につき、さらに詳細に記載すると、濃縮槽で固形
物が３〜５重量％程度に濃縮さ扛た汚泥たとえば下水汚
泥１は、−次脱水機２で脱水さ扛、さらに二次脱水機３
で水分が約６０重量優になるまで脱水さ扛る。−次脱水
機は、できるだけ動力が少なくかつ脱水効率のよい脱水
機、たとえば、ベルトプレス式脱水機または加圧圧搾式
脱水機が好ましい。−次脱水さ扛る汚泥に使用するｒ過
動剤としては、高分子凝集剤が好ましい。高分子凝集剤
を使用する場合には、原汚泥中の可燃分と灰分の比率は
ほとんど変らないが、無機系凝集剤を使用する場合には
、原汚泥量に対し添加量が３０重量％から５０重量％と
多量であるため、脱水さ扛た汚泥中の可燃分と灰分の比
率が大巾に変わる。このため無機系凝集剤の場合には、
脱水さｎた汚泥の含有水分率は低下しても、含水分量は
多く、後記するように熱分解で重要な可燃分と水分の比
率が大巾に変わることになるので、無機系凝集剤の使用
は好ましくない。ところで下水処理で生成する汚泥には
２種類ある。すなわち、初沈槽で沈澱した汚泥と好気性
菌で処理した後終沈槽で沈澱した汚泥との混合汚泥、す
なわち、いわゆる生汚泥と、生汚泥をさらに嫌気性菌で
処理した汚泥、すなわち、いわゆる消化汚泥とである。

生汚泥には、一般に固形物中の可燃分が約６０重量％あ
り、灰分は約４０重量％であるが、消化汚泥では、固形
物中の可燃分は４０〜５０重量係であり、灰分は５０〜
６０重量係である。

−次脱水機で汚泥の水分は概ね７５重量％程度まで脱水
さ扛、この後汚泥は約１００％Ｇ程度の圧力をかけた圧
搾式の脱水機たとえばスクリュ一式脱水機により、水分
が６０重量％程度になるまでさらに゛脱水さｎる〇 また濃縮汚泥に薬液例えば過酸化水素と硫酸第一鉄に硫
酸を添加し、スラリーのＰＨを３〜４にした後、−次脱
水機で脱水すると、水分約６０重量％の脱水汚泥が得ら
ｎる。この脱水汚泥に中和用の消石灰（Ｃａ（ＯＨ）ｚ
　）を添加し、乾燥する。このような方法で脱水汚泥の
水分を約６０重量％以下にしてもよい。

二次脱水さ扛た汚泥４は、乾燥機６により、水分が約３
０重量％以下になるまで乾燥さ扛る。

乾燥さｎた汚泥１１の水分含有量は、後述するように、
生成する可燃ガスの発熱量および／または生成量に関係
し、その上限値は汚泥中の可燃分と灰分の比率によって
変わる。汚泥の熱分解を部分燃焼式熱分解法により行う
場合には、汚泥中の可燃分と水分の比率によって生成す
る可燃ガスの発熱量と生成量が変動する。ガスエンジン
を駆動するために必要な燃料ガスの最低発熱量は約７５
０１４／ｍであることがら、汚泥の固形分中の可燃分が
約６０重量％の生汚泥の場合には乾燥汚泥の水分の上限
値は３０重量％である。一方、間接、加熱式熱分解方式
、たとえば、特許第８７１９８２号（特公昭５１−３５
４６７号）に記載の２塔流動層炉式熱分解法の場合には
、炉に供、給さｎる汚泥中の水分によっては生成する可
燃性ガスの発熱量に変動はないが、エンジンに供給でき
るガス量が大巾に変わる。エンジンに供給できるガス量
を変動させないためには、分解炉に供給さｎる汚泥の水
分は、汚泥の固形分中の可燃分が約６０重量−のとき、
すなわち生汚泥の場合には、約３０重量％である。消化
汚泥の場合には、汚泥の固形分中の可燃分が約４０〜５
０重量％であるため、部分燃焼式熱分解法および間接加
熱式熱分解法のいす扛においても、乾燥汚泥の水分の上
限は２５重量％である０ 本実施例においては、乾燥機として、後述するスチーム
４１を熱源とする間接加熱式乾燥機６が用いらｎるが、
後に詳述する、熱風により直接乾燥を行う直接加熱式乾
燥機４４（第４回）を用いてもよい。直接加熱式乾燥機
４４では乾燥排ガスが多くしかもこのガスの脱臭処理に
多量のエネルギーを必要とする難点があり、一方、間接
加熱式乾燥機６では蒸発した水ペーパを機外へ排出する
キャリアガスも少量の空気５ですむので、こ扛らの点に
おいては、間接加熱式乾燥機６の方が好ましい。乾燥機
６から排出さｎるガス７の温度は７５〜８０℃で水蒸気
が飽和しているので、スクラバー８を用いてガスを洗浄
し、同時に、冷却してガス温度を下げる。このガスは臭
気があり直接大気へ放出することができないため、脱臭
設備９で脱臭処理した後、後述するガスエンジン３５の
熱回収後の排ガス３９と共に大気へ放出する。乾燥機排
ガス用スクラバー８から出る廃水１０は下水の原水へも
どさｒる。

乾燥さｎた汚泥１１は、空気を酸化剤とした部分燃焼方
式の熱分解炉１２に供給さｎる。熱分解炉１２の形式は
固定床式でも流動床式でもよいが、固定床式の場合には
、炉内のガス流に対する抵抗を少なくするための、熱分
解する汚泥をある程度の大きさ、たとえば１儂以上の大
きさ、好ましくは５ｃｒｒＬ程度に造粒または成型する
必要がある。このため、熱分解炉の好ましい形式として
は、ある程度多量にしかも連続的に処理でき、気体と固
体の混合接触のよい流動床炉がよい。炉内圧力は、外部
からの空気の流入を防ぐために加圧状態とする。分解炉
１２への乾燥汚泥の供給は、分解生成ガスの逆流を防ぐ
ために、ガスシール用パルプをつけた供給装置（図示せ
ず）により行う。乾燥汚泥１１は供給装置により定量的
に熱分解炉１２内に供給さｎ１熱分解炉１２内で供給さ
扛た汚泥の水分の蒸発、昇温および熱分解が行わ扛る。

炉１２内の温度は供給する空気１３の量によって調節さ
ｎる。

熱分解炉１２から出るガス１４は比較的粗大な流動砂粒
子やチャーを含んでいるので、こ扛らの粗大粒子をガス
から分離するためにサイクロンセパレータ１５を通す。

ガスから分離さ扛た粗大粒子１６は熱分解炉１２へもと
さｎる。粗大粒子１６が除去さ扛たガス１７は微粒の灰
、アンモニア、極微量の塩化水素、硫化水素、シアン化
水素などの有害ガス、重質炭化水素類（タール）を含ん
でいるので、ガス１７の冷却（約４０℃）を兼ねて、ガ
ス１７゛中に含ま扛ている上述のような有害物をガス洗
浄・冷却装置により処理、除去する。ガス洗浄・冷却装
置は、ガス洗浄塔１８と、洗浄液循環ポンプ１９と循環
液冷却器２０とから構成さ扛る。洗浄液２１゜は凝縮液
を循環して再使用するが、ガスの性状により必要に応じ
てアルカリあるいは酸２４を循環路中に送入する。凝縮
液は温度が高いため、循環系の途中に冷却器２０を設置
し冷却水２２を通すことにより、５０〜８０℃の温水２
３を回収することもできる。

洗浄さ扛約４０℃に冷却された可燃ガス２５は、水素、
−酸化炭素、メタンなどの炭化水素類の可燃ガスを約１
３容量チ含んだ窒素と炭酸ガスを主成分とするもので、
発熱量は約７５０ｋｃａｌ／Ｎｒｒｔ以上である。この
可燃ガス２５は、生成量と組成の瞬間的な変動を吸収す
るためのガスホルダー２６に一時貯留さｎる０ガスの洗
浄。

冷却装置から排出さ扛る廃水２９は下水の原水にもどさ
扛る。一方、熱分解炉１２内に蓄積した灰分は、炉底か
ら灰抜き出し装置２７を介して抜き出さ扛投棄さｎる２
８゜ ガスホルダー２６に貯留さｎｆｃガスは、ガスエンジン
に過給器がついている場合−は昇圧機３０で０．６〜４
１Ｇに昇圧し、過給機のついていない場合には水柱数百
朋に加圧する。昇圧されたガス３１はガス精製装置３２
で冷却し、凝縮したドレーンをガスから分離し、さらに
ミストおよびダストを０．０５　ｇｒ／Ｎｍ″以下の濃
度に除去し、精製ガス３４としてガスエンジン３５へ供
給する。ガスから除去されたミストおよびダスト３３は
熱分解炉１２へもどす。

ガスエンジン３５には発電機３６が連結さ【ており、汚
泥の保有するエネルギーを電気エネルギー３７として回
収する。燃焼用空気３８は過給器を通してエンジンのシ
リンダーに供給さｎる０エンジン３５の形式はデュアル
ツユエル方式の低発熱ガス燃料用のものが好適である。

エンジンの点火方式としては、電気点火方式でもよいが
、ガスの発熱量が低いこと、ガスの組成が変動すること
すなわち燃料ガスの発熱量が変動する可能性があるため
電気点火方式では安定した点火ができない場合があるの
で電気点火方式よりデュアルツユエル点火方式の方が好
ましい。デュアルツユエル点火方式では、燃料のガス量
や発熱量の変動に対して安定した点火ができ、こｎらの
変動に対して一定量９発電景が確保できる等の利点があ
る。ガスエンジンの熱的発電効率はエンジンの燃料入熱
に対して約３０チである。

ガスエンジンの排ガス３９の温度は４００〜５００℃あ
るので、これを前述の脱水汚泥の乾燥熱源として使用す
る０第３図に示す実施例のように、間接加熱式乾燥機６
を使用する場合には、排ガス３９の保鶴するエネルギー
を熱回収ボイラー４０によシスチーム４１として回収し
、このスチーム４１により間接的に汚泥の乾燥を行う０
ガスエンジンからの排ガス３９中の塩化水素、硫黄酸化
物等の凝縮性ガスの濃度は一般のボイラー排ガスと比較
して低く、ボイラー排ガス４２の温度は、排ガスが白煙
化せず煙道の腐食を生じさせない最低の温度である１５
０℃程度まで下げることができるｏしたがって、より多
くの熱回収を行うことができる。ボイラー４０を出た排
ガス４２は、脱臭処理さｎた乾燥機排ガス４３と共に大
気中に排出さ扛る０なお、熱回収ボイラー４０において
発生するスチーム４１は間接加熱式乾燥機で使用さ扛る
ものであるので、乾燥機の伝熱面への汚泥の付着を防ぐ
ために圧力は７に！ｇＧ程度の飽和温度のものが必要で
ある。

ガスエンジン３５からの排ガス３９をスチーム４１とし
て回収し、こｎを汚泥乾燥の熱源として使用する構成と
するかわりに、第４図に示す通り、直接加熱式乾燥機４
４を用いて、４００〜５００℃のガスエンジン排ガス３
９をそのまま乾燥機４４に送入することもできる。すな
わち、水分約６０重量％まで脱水された汚泥は、乾燥機
４４に供給され、゛ここでエンジン排ガス３９と直接接
触して水分が蒸発さｎて自ら乾燥する。乾燥さ扛た汚泥
の一部４８は乾燥機から直接排出さ扛る。残りの比較的
細かい乾燥汚泥は排ガス４５と共に飛ぶので、サイクロ
ンセパレータ４６で補集され４７、乾燥機４４から直接
排出さｎる上記乾燥汚泥４８と共に乾燥汚泥１１として
熱分解炉へ送ら扛る。乾燥機排ガス４５はサイクロンセ
パレータ４６で比較的粗大な粒子を除去した後、さらに
ガス中に含有さ扛る微粒子の除去と脱臭を行って大気に
放出する４９゜ 乾燥機排ガスの他の処理方法としては、第５図に示すよ
うに、直接加熱式乾燥機排ガスおよび間接加熱式乾燥機
排ガスのいす扛からも排熱を温水として回収する方法が
ある。さらに詳細に述べれば、間接加熱式乾燥機の排ガ
ス７あるいは直接加熱式乾燥機の排ガス４９をスクラバ
ー８ｆＣ，とえばスプレ一式洗浄・冷却塔に送入する。

凝縮液または水を洗浄液５２として使用する。排ガスの
性状により必要に応じ、水、酸またはアルカリ５３を添
加する。洗浄液５２は循環ポンプ５０により循環する。

循環系内に冷却器５１を設けて冷却水５４を通すことに
より、排ガス７または４９のエネルギーを温水５．５と
して回収する。洗浄・冷却さｎた排ガス５６は脱臭・再
加熱等の処理を受けた後大気へ放出さ扛、洗゛浄廃水１
０は下水原水へもどさｎる０間接加熱式乾燥機排ガスの
場合には、排ガス温度が８０〜９５℃であるので回収゛
できる温水Ｏ温度は約５０℃であるが、直接加熱式乾燥
機排ガスの場合には、排ガスの温度が１５０〜２５０℃
あるため、約８０℃と５０℃の２種類の温水を回収する
ことができる。

上記実施例は被処理物として生汚泥を使用する場合のも
のであるが、生汚泥を嫌気性醗酵処理して生成した消化
汚泥を熱分解処理し、可燃性ガスを得てガスエンジンを
駆動し、発電を行う場合の実施例を第６図に基いて説明
する。

消化汚泥を用いて、上記実施例と同様の方法で熱分解を
行い可燃性ガスを発生させ、このガスを洗浄・冷却後ガ
スホルダー２６に貯留させる。ガスホルダー２６に貯留
さ扛たガスは、ガスホルダー出口で、生汚泥の嫌気性醗
酵処理工程において消化槽で発生した消化ガス５７と混
合さｎ、混合ガス５８として昇圧機３０に供給さｎる。

昇圧さ扛たガス３１はガス精製装置３２において冷却さ
ｎ１凝縮したドレーン３３から分離され、さらにミスト
およびダストを０．０５　ｇｒ／’Ｎｍ以下の濃度まで
除去して、精製ガス３４としてガスエンジン３５へ供給
さｎる。ガスエンジン３５により発電機３６を駆動し、
電気エネルギー３７を回収する。ガスエンジン３５の排
ガス３９は熱回収ボイラー４０へ送入さｎ１スチーム４
１としてそのエネルギーを回収し、約１５０℃の温度で
排ガス４２として排出さｎる。発生したスチーム４１は
、一部は脱水汚泥の乾燥用熱源スチーム５９として利用
さ扛、残りのスチーム６０は消化槽の加熱用熱源スチー
ムとして利用される。

次に、熱分解方式として、特許第８７１９８２号（４！
公昭５１−３５４６７号）において開示さｎているよう
な２つの流動層炉を用いた間接加熱式熱分解方法を採用
する実施例を第７図に示す。

第３図に示す実施例と同様の方法で得た乾燥汚泥１１を
、ガスシール機構を備えた供給装置６１を介して定量的
に熱分解炉６２に供給する。

熱分解炉６２には燃焼炉６３から加熱さ扛た砂が循環し
て送給さｎるようになっており、汚泥は砂から分解熱を
得て熱分解されガスとチャーになる。生成さｎたチャー
は温度の下った砂と共に燃焼炉へ循環さ扛、空気７！５
により燃焼さｎて砂に熱を与える。分解生成さｆｌｆｃ
チャーの燃焼熱のみによって分解熱を補給できるように
するためには、分解炉に供給する乾燥汚泥の水分は、上
記したように、生汚泥の場合には約３０重量％、消化汚
泥の場合には約２５重量％以下でなけしばな・らない６
分解生成した可燃性ガス６４はガスに同伴する粗大粒子
を分離するためサイクロンセパレータ６５に通さｎる。

分離さ【た粒子６６は熱分解炉６２にもどし、サイクロ
ンセパレータ６５を出たガス６８はスチーム過熱器６７
で流動用スチーム７７を過熱し、約６００℃の温度でガ
ス洗浄・冷却塔１８に入り凝縮液により洗浄冷却さ扛る
。洗浄液２１は循環ポンプ１９で循環さ扛、循環系に設
けた冷却器２０によりガスの潜熱および顕熱を５０℃と
８０℃の温水２３として回収する。ガスの性状によって
は、洗浄液に酸またはアルカリ２４を送入する。洗浄・
冷却塔１８よシ出る廃水２９は下水の原水へもどさｎる
。洗浄さｎ約４０　’Ｃに冷却さｎたガス６９はガスホ
ルダー２６に貯留さｎ７）−０ 一方、燃焼炉６３から出る燃焼排ガス７０は、同伴する
粗大粒子を除去するためにサイクロンセパレータ７１に
通さ扛粒子を分離する。分離された粒子７２は炉６３に
もどす。サイクロンセパレータ７１を出たガス７３の温
度はｓｏｏ〜８５０℃あるので、燃焼炉６３へ供給する
空気７５を空気予熱器７４で約３００〜４００５℃に予
熱する。予熱器７４を通った燃焼排ガス７６は熱回収ボ
イラー４０へ送入さ扛、そのエネルギーは同時にボイラ
ー４０に送入さｎるガスエンジン排ガス３９のエネルギ
ーと共にスチーム４１として回収さ扛る。発生するスチ
ーム４１は、その一部７７を熱分解炉６２の流動用気体
として使用し、残＃）８５は乾燥機の熱源として利用す
る。熱回収ボイラー４０を出る排ガス７８の温度は、ガ
ス中に含有される塩化水素や硫黄酸化物の濃度が低いの
で１５０〜２００℃まで下げることかできる。熱回収ボ
イラー４０を出たガス７８は、ガス中のダストを除去す
るためにマルチサイクロン７９を通さｎｌさらに電気集
塵機８０に通さ扛る０除去さ扛たダスト８２は系外へ出
さ扛投棄さｎる０ダストが除去さｎた排友、ス８１は大
気中に放出さ扛る。熱分解炉６２および燃焼炉６３の炉
底からはガスで飛ばない粗大粒子８３．８４が各々取り
出さ扛て系外へ投棄さ扛る。

ガスホルダー２６に貯留さ扛た可燃性ガスは前述した方
法で昇圧さ扛、ガスエンジンの燃料に適するように精製
さｎた後、ガスエンジン３５に供給さ扛る０間接加熱力
式の熱分解では分解生成ガスの発熱量は４５０　（１〜
５０００　Ｋｍ／Ｎｍあり、またガスの発熱量および供
給量とも安定しているので、ガスエンジンの形式は補助
燃料を使用せずガス燃料だけの電気点火方式がよい。

ガスエンジンの排ガス３９は燃焼炉６３の排ガスと共に
熱回収ボイラー４０に送入さ扛る０場合によっては、燃
焼炉排ガスの熱回収ボイラーを設けてもよい。

次に、本発明の効果を実施例により説明する。

実施例１（生汚泥を部分燃焼式熱分解法で処理し発電し
た実施例） 固形分１０６．３ｋｇ／　ｈｒを４重量％含有した濃縮
汚泥に高分子凝集剤を固形分に対して０．５重量％の比
率で加えた後、プレスロール型脱水機で一次脱水して水
分７６重量％の脱水汚泥を得た。

さらに、この脱水汚泥を圧搾式加圧脱水機により１０（
ＩＧの圧力を加えて二次脱水し、水分６０重量％の脱水
汚泥を得た。脱水汚泥の量は２６５．６に９／ｈｒであ
った。組成は、可燃分２４．０重量％、灰分１６，０重
量％、水分６０，０重量％であり、この汚泥の低位発熱
量は９６０　Ｋａｔｌ／ｋｇであった。

この脱水汚泥をディスク型間接加熱乾燥機に供給して、
圧カフ％Ｇ、温度１７０℃のスチームで加熱し、水分が
３０重量％になるまで乾燥した。乾燥汚泥の量は、１５
１．８に９／ｈｒであり、その組成は可燃分４２．０重
量％、灰分２８．０重量％、水分３０重量％であり、低
位発熱量は２１３０Ｋｃａｔ／に９であった。所要熱量
は約９．０万Ｋｍ／ｈｒでおり、排ガス量は４１１．８
に９／　ｈｒであり、湿度は２７．６重量％であった０
この排ガスをスクラバーで洗浄し４０℃まで冷却した。

廃水は９９３ｋｇ／ｈｒ発生したが、こｔは下水の原水
へもどした０ 乾燥さｎた汚泥は供給ホッパーに貯留さｎｌ一定量づつ
切り出さｎて、ロータリーパルプ式ガスシール機構を備
えた二段スクリューコンベア式供給装置により流動床式
熱分解炉へ供給さｒｔ＊。熱分解炉は４号けい砂で流動
床が形成さ扛ており、流動床の温度は熱分解炉の下部か
ら送入する空気量を調節することにより７００°Ｃに維
持さｎた。流動床に送入した空気は分解生成ガスの熱で
約４００℃に予熱したものを用い、その量は３２６ｋｌ
？／ｈｒであった。熱分解炉から排出するガス温度は６
５０℃であり、ガスに同伴する比較的大きな粒子は炉出
ローでサイクロンセパレータにより捕集し熱分解炉にも
どした０粗粒子を除去した分解生成ガスは、燃焼空気を
予熱量、スクラバーで洗浄さｎ、ガス中に含有するアン
モニア、塩化水素、硫化水素、シアン化水素、ダスト、
タール等のガスエンジン燃料として不適当な物質を除去
し、４０℃に冷却された。冷却さｎたガス量は３４８ｋ
ｇ／　ｈｒ　（２９７，３Ｎｒｒｔ／ｈｒ　）であり、
発熱量は約７５０　ｍ／Ｎｄであった。

このガスはエンジンの燃料とするためガスホルダーに貯
留した。

このガスを過給器のないガスエンジンに燃料として使用
するため、６００１１１１１水柱の圧力に昇圧し、冷却
してガス中の凝縮物質を除去した後、さらにガス中のミ
ストを除去してエンジンに供給した。エンジンに供給し
たガスの温度は４０°Ｃであった。ガスの組成およびガ
ス中の可燃ガスの組成を第１および２表にそ扛ぞ扛示す
０第　　１　　表 第　　２　　表 ガスエンジンの形式はデュアルツユエル方式であり、ガ
ス燃料とは別にＡ重油を２．５１／ｈｒ供給した。ガス
エンジンに供給さ扛た全熱量は２４．５万Ｋｃ１１１．
／ｈｒであった。発電量ハ８５　Ｋｗ　テアリ、ガスエ
ンジン発電機としての熱効率は約３０チであった。エン
ジンの燃焼用空気の使用量は６４０ｋｌ？／ｈｒ　（４
９６Ｎｍ”／ｈｒ）であった。エンジンの排ガス温度は
５００　’Ｃ１排ガス量は約７５ＯＮｍ／ｈｒであった
。この排ガスを熱回収ボイラーに送入して排ガスの有す
るエネルギーを７ｋｇ／ｉＧ、１７０℃のスチームとし
て１６０ｋｇ／ｈｒ量回収した。このスチームは全て乾
燥機の熱源として用い、スチームドレーンは再び熱回収
ボイラーへもどさ扛た。

実施例２（消化汚泥を部分燃焼式熱分解法で処理し発電
した実施例） 固形酸１０６．３ｋｇ／ｈｒを４重量％含有した濃縮汚
泥を消化槽で処理して汚泥中の有機分の４０重量％を消
化した後、洗浄、濃縮し、実施例１と同様の条件で脱水
して２０２ｋｇ／ｈｒの脱水汚泥を得た。脱水汚泥の組
成は、可燃分１８．９重量％、灰分２１．１重量％、水
分６０．０重量％であり、発熱量は６８０　Ｋｃｔｄ／
ｋｇであった。この脱水汚泥をディスク型間接加熱式乾
燥機に供給し、圧カフｋｇ／ｄＧ、温度１７０℃のスチ
ームで加熱して水分が２５重量％になるまで乾燥した。

乾燥汚泥の量は１０７．７ｋｇ／ｈｒで、その組成は可
燃分３５，５重量％、水分２５．０重量％であり、発熱
量は１８０３Ｋｃａ１７ｋｇであった。乾燥機の所要熱
量は６．４万Ｋｍ／ｈｒ、排ガス量は２６７．２ｋｇ／
ｈ　ｒ　、湿度は３５．３重量％であった０この排ガス
をスクラバーで洗浄し、４０℃まで冷却した。廃水は８
５．９ｋｇ／ｈｒ発生し、こｎは下水の原水へもどさ扛
た。

乾燥さｎた汚泥は、実施例１と同様の設備によシ同様の
条件で熱分解さ扛た。生成したガスはスクラバーで洗浄
さｎ１４０℃まで冷却された。洗浄・冷却さ扛たガス量
は２０９ｋｌ？／ｈ　ｒ　（１７８，７Ｎｒｒｔ／ｈｒ
）であり、発熱量は約７５０　Ｋｍ／Ｎｍであった。こ
のガスばガスホルダーに貯留さｎ、ガスエンジンの燃料
として使用するため６００ｘｘ７に柱まで昇圧さ扛た後
、冷却によりガス中に含まｎている凝縮物質を除去し、
さらにガス中のミストを除去した。エンジンに供給した
ガスの組成は第１および２表に示すものと同様であう’
ｉ’ｃ。

ガスエンジンの形式はデュアルツユエル方式で、ガス燃
料の他にＡ重油を３゜０７／ｈｒ供給した０ガスエンジ
ンに供給さｎた熱量は１６．１万Ｋｃａｔ／ｈｒであり
、発電量は５６　ＫＷで、−ガスエンジン発電機として
の熱効率は約３（ｌであ、つた。

エンジンの排気温度は５００℃で、排気量は約４８ＯＮ
ｍ”／ｈｒであった０この排ガスを熱回収ボイラーに送
入して排ガスの持っているエネルギーを７ｋｇ／ｆｆ１
Ｇ、　１７０℃のスチームの形で１５１に９／ｈｒ回収
した。このスチームは全て乾燥機の熱源に用いら扛、ス
チームドレインは再び熱回収ボイラーへもどさｔ′した
。

実施例３（生汚泥を二基流動層式間接熱分解炉で処理し
発電した実施例） 実施例１において使用したものと同じ乾燥汚泥を、ガス
レール機構を備えた定量供給装置から二基流動層式間接
熱分解炉へ１５２ｋｇ／ｈｒの割合で供給した０熱分解
炉の流動層は４号けい砂で形成し、燃焼炉より７８５℃
の砂を熱分解炉の下部に循環し、炉下部に３ｋｌ？／ｃ
ｒｌＧ、　２００℃に過熱さ【たスチームを４０に９／
ｈｒの割合で送入した０熱分解は７００〜７１０℃の温
度で行った。熱分解生成ガスは４４　Ｎ　ｍ”７時の割
合で発生しｆｔｏこの熱分解生成ガスはサイクロン七ノ
（レータでダストを除去した後、二段の洗浄冷却塔で洗
浄、４０℃まで冷却さｎたＯ洗浄液のＰＨＵ９．２〜９
５であっｆｃ、ｏ洗浄後のガスの組成は第３表に示す通
りであり、ガスの発熱量は約５　、　ＯＯＯＫｍ／Ｎｍ
’であった０第　　３　　表 このガスはガスエンジンの燃料とするためガスホルダー
に貯留し７′ｃ。

一方、分解生成したチャーは熱分解炉の上部よシ砂と共
にオーバーフローして循環）（イブを通って燃焼炉の下
部へ移動し、下部より供給さｎる３００℃に予熱さｎた
空気４１Ｎηｈｒにより一部燃焼さｎながら炉の上部へ
流動状態で移動し、上部の燃焼部分に供給さ扛る３００
℃に予熱さｎた空気１２９　Ｎｍ／ｈ　ｒで完全に燃焼
し、砂の温度を７８５℃に上昇させた０燃焼ガスは８３
０℃で炉の上部から排出さ扛、サイクロン七）（レーダ
でダストを除去した後、空気予熱器を通さｎ、５５０℃
の温度で熱回収ボイラーに送入さｎた。熱回収ボイラー
にはガスエンジンからの排ガスをも加えて５２０℃８５
ＯＮηｈｒの割合で排ガスが送入さｎたｏ　７　ｋｇ／
ＣＩＩＧ　１１７０℃のスチームが１８０ｋｇ／ｈｒの
割合で発生した０このうち４０に９／ｈｒのスチームは
”熱分解炉へ供給し、１４０ｋｇ／ｈｒのスチームは乾
燥機へ供給した０ガスホルダーに貯留されたガスは６０
０ｍｍＡｇＧに加圧、冷却してドレーンとミストを分離
した後ガスエンジンに供給した。ガスエンジンに供給さ
扛たガスの温度は４０℃で、その組成は第４表に示す通
りであった。

第　　４　　表 比較例 実施例１において使用したものと同じ脱水汚泥（成分：
可燃４２４．ｏ重量％、灰分１６．０重量％、水分６０
．０重量％、発熱量：　９６０　Ｋ（ｉｌｔ／ｋｇ　）
を２６５．６ｋｇ／ｈ　ｒの割合で流動床焼却炉で焼却
した０炉からの燃焼排ガス温度は９００℃あり、この排
ガスのエネルギーを回収するため、排ガスを熱回収ボイ
ラーに送入した。ボイラーからの排ガ′スの温度を２５
０℃とした時、圧力１６ｋｆ？／ｄＧ。

温度２６０℃のスチームを２８０ｋｇ／ｈｒの割合で回
収できた。このスチームでタービンを駆動し発電したと
ころ、約３０ＫＷの電力を得た。

対象人口３０万人の下水汚泥を水分６０重量％まで脱水
し、熱分解処理した場合と焼却処理した場合の、共通部
分を除いた設備の消費電力、回収電力、補助燃料使用量
および設備費の比較を第５表に示す乃なお、消化汚泥の
場合は、消化槽および消化汚泥洗浄設備を含み、回収電
力には消化ガス発電量を含む。

第　　５　　表 第５表から明らかな通り、汚泥の処理方法としては、焼
却処理に依るよりも、熱分解により可燃性ガスを生成し
、生成ガスを燃料としてエンジンを駆動し発電させる方
法がエネルギーの回収の点で有利であり、本発明方法に
よ扛ば、ガスエンジンを安定に運転して汚泥の保有する
エネルギーを効率よく電気エネルギーとして回収するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は汚泥を自燃可能な水分まで脱水した場合の焼却
方法を示す概要図、第２図は汚泥の脱水をさらに進めて
汚泥の焼却によりエネルギーを回収する方法を示す概要
図、第３図は生汚泥を部分燃焼式熱分解法により処理し
発電する本発明による方法を示す概要図、第４図は本発
明に用いることができる直接加熱式乾燥機を示す概要図
、第５図は乾燥機排ガスの処理方法を示す概要図、第６
図は消化汚泥を熱分解処理する本発明による方法の一部
概要図、第７図は生汚泥を二基流動層炉式熱分解法によ
り処理する本発明による方法を示す概要図である０１・
・濃縮汚泥　　　　　２・・−次脱水機３・・二次脱水
機　　　　　６・・間接加熱式乾燥機８・・スクラバー
　　　　′１２・・部分燃焼式熱分解炉１８・・ガス洗
浄冷却塔　　　　２６・・ガスホルダー３０・・昇圧機
　　　　　　３２・・ガス精製装置３５・・ガスエンジ
ン　　　３６・・発電機４０・・熱回収ボイラー　　　
　４１・・スチーム４４・・直接加熱式乾燥機　　　　
５７・・消化ガス６２・・熱分解炉　　　　　６３・・
燃焼炉特許出願人　　月島機械株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）汚泥を機械的に脱水し、汚泥の水分が３０重量％
   以下になるまで乾燥し、乾燥された汚泥を熱分解して可
   燃性ガスを発生させ、発生したガスを洗浄してガス中に
   含有さ扛る有害ガス、ダストおよび重質炭化水素類を除
   去して精製ガスとし、精製ガスを燃料としてガスエンジ
   ンに供給することによりガスエンジンを駆動し、これに
   よって発電することを特徴とする汚泥の処理方法。 （２）上記汚泥乾燥の熱源として、ガスエンジンの排ガ
   スの保有熱を熱回収ボイラーによりスチームとして回収
   したものを使用する仁とを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の汚泥の処理方法。 （３）上記汚泥乾燥の熱源として、ガスエンジンからの
   排ガスを直接使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の汚泥の処理方法。 （４）汚泥を嫌気性醗酵処理することにより消化汚泥と
   消化ガスを生成し、消化汚泥を機械的に脱水し、消化汚
   泥の水分が２５重量％以下になるまで乾燥し、乾燥さ扛
   た汚泥を熱分解して可燃性ガスを発生させ、発生したガ
   スを洗浄してガス中に含有さ扛る有害ガス、ダストおよ
   び重炭化水素類を除去して精製ガスとし、この精製ガス
   と上記嫌気性醗酵処理において発生した消化ガスを混合
   し、ｍ この混合ガスを燃料としてガスエンジンに仲給し、エン
   ジンを駆動することによって発電することを特徴とする
   汚泥の処理方法０（５）上記消化汚泥乾燥の熱源として
   、ガスエンジンの排ガスの保有熱を熱回収ボイラーによ
   りスチームとして回収したものを使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の汚泥の処理方法０ （６）上記消化汚泥乾燥の熱源として、ガスエンジンか
   らの排ガスを直接使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の汚泥の処理方法。