WO2010150412A1 - 有機汚泥の処理装置 - Google Patents

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泰行 清水
良三 若宮
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株式会社 Ｍ＆Ｗ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G5/165—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber arranged at a different level

Definitions

  • the present invention relates to a technique for continuously incinerating organic sludge such as sewage sludge.
  • sewage sludge is partly reused as fertilizer, but most of it is dehydrated to dehydrated sludge and incinerated.
  • Incineration disposal is an excellent treatment method because it has a short processing time and is harmless ash with a small volume, so there are no problems later.
  • the moisture content of dewatered sludge is high (80 to 85%).
  • fossil fuels such as heavy oil are required, and the incineration costs increase. Therefore, a system has been developed in which dehydrated sludge is dried to a self-combustible water content with a dryer and then incinerated. The boiler is operated using this incineration heat and the generated steam is supplied to the dryer. (For example, Patent Document 1).
  • a stair-type stoker furnace or a fluidized bed furnace is used as an incinerator, and dehydrated sludge is dried with a disk dryer to a moisture content of 35 to 40%.
  • this system can incinerate a large amount of sewage sludge, it not only increases the construction cost, but also requires a large installation space and further requires auxiliary fuel (fossil fuel).
  • the inventors firstly attached a dehydrated sludge to a heating drum to dry the moisture content to 40 to 20%, and the dried sludge has a heat exchanger in the furnace and is in an oxygen-deficient state.
  • Patent Document 2 A pyrolysis furnace for non-flammable combustion was provided, and the steam obtained from the heat exchanger was used as a heat source for the drum dryer (Patent Document 2). Although this system does not discharge harmful substances, the installation space is small, and the construction cost is low, but it cannot be operated continuously and requires more time for incineration compared to a combustion furnace. If there are many, it cannot be adopted. JP 2004-278950 A Utility Model Registration No. 3318784
  • the problem to be solved is to obtain an organic sludge treatment apparatus that is compact and capable of continuously incinerating organic sludge and that does not create harmful substances such as dioxins.
  • organic sludge treatment apparatus of the invention of claim 1 employs the following means in order to achieve the above-mentioned problems. That is, according to the present invention, organic sludge is dried sludge having a moisture content of 40 to 5% that can be self-combusted by a drum dryer, and this is used as fuel for a boiler that produces steam as a heat source of the drum dryer. In the processing apparatus, the boiler combusts the dried sludge by increasing the air supply, and reducing the air supply 15 immediately above the first combustion chamber to reduce the first combustion.
  • a combustion furnace having a second combustion chamber for burning the combustion gas in the chamber at a high temperature, and a conveying means for continuously taking in the dry sludge from below in the lower portion of the first combustion chamber. It is characterized in that an ash recovery tower that takes in the generated exhaust gas and recovers ash is provided in the vicinity of the boiler.
  • Organic sludge includes sewage sludge and waste sludge discharged from food processing plants. The organic sludge is preferably subjected to treatment such as dehydration to a moisture content of 75 to 85% and sent to a drum dryer.
  • the drum dryer is a type of organic sludge that adheres in the form of a sheet to a heating drum heated with steam and dries it to a moisture content of 40-5% to form dry sludge.
  • the moisture content of the dried sludge can be adjusted by the interval between the heating drums and the rotation speed of the heating drum, but may be determined by comprehensively judging the properties of the organic sludge, the economic efficiency as fuel, and the like.
  • the water content is preferably 15 to 10%.
  • organic sludge lump is broken or a certain amount is supplied to the drum dryer.
  • the boiler incinerates the dried sludge dried by the drum dryer as fuel, creates steam with a heat exchanger, and supplies it to the heating drum as a heat source of the drum dryer.
  • the combustion furnace of the boiler has a high temperature (800 ° C.) by reducing the supply of air to the first combustion chamber for burning dry sludge at a relatively low temperature by increasing the supply of air and the combustion gas from the first combustion chamber.
  • a second combustion chamber that combusts at C or higher), and can prevent clinker and incineration ash to be fine, and prevent generation of harmful substances such as dioxins.
  • the dried sludge is continuously sent from the drum dryer to the first combustion chamber, and the incinerated ash that has been incinerated at a high temperature in the second combustion chamber is continuously recovered in the ash recovery tower.
  • the conveying means to the combustion furnace is not particularly limited as long as it can convey organic sludge continuously, but it is desirable to use a screw conveyor as described in claim 4.
  • the dry sludge from a drum dryer is bulky, once it is pelletized, it becomes easy to handle.
  • a pelletizing production means is provided between the drum dryer and the boiler, the dried sludge is pushed into a mold to form pellets of 0.5 to 3 cubic centimeters. Good.
  • the shape of the pellet is not particularly limited, such as a cylinder or a prism. Moreover, you may use the fuel of a boiler mixed with the dry sludge from a drum dryer and the pellet form.
  • the shape of the boiler is not particularly limited, such as a rectangular parallelepiped.
  • a cylindrical combustion furnace is integrated directly below a cylindrical heat exchanger, and the first combustion chamber and the second combustion chamber are integrated.
  • the chambers are preferably concentric vertical double cylinders so that combustion air is fed into the furnace from above.
  • the invention according to claim 3 employs the following means.
  • organic sludge is treated as a sludge having a moisture content of 40 to 5% that can be self-combusted in a drum dryer, and this is used as fuel for a boiler that produces steam as a heat source of the drum dryer.
  • the boiler is an apparatus in which a cylindrical combustion furnace is integrated directly under a cylindrical heat exchanger, and dry sludge is continuously applied from below to the center of a grate provided at the lower part of the combustion furnace. A carry-in entrance is provided, and a turntable for taking out the incinerated ash is provided on the outer periphery of the grate.
  • This organic sludge treatment apparatus differs from the invention of claim 1 in the configuration of the combustion furnace of the boiler.
  • This combustion furnace burns at a high temperature on the grate, and the incineration ash is pushed from the grate to the outer periphery thereof and collected.
  • unburned fuel dried sludge
  • a steam generator that generates power by taking in steam produced by the boiler, or a Stirling engine generator that generates power by exhaust heat gas is provided. It is desirable to cover the electricity used in the processing apparatus.
  • the organic sludge treatment apparatus uses organic sludge as dry sludge with a drum dryer, and the boiler using this as fuel, burns the dried sludge with an increased air supply.
  • a combustion furnace having a first combustion chamber to be burned, and a second combustion chamber for burning the combustion gas in the first combustion chamber at a high temperature by reducing the supply of air immediately above the first combustion chamber. Because it is equipped with a conveying means for continuously taking in the dry sludge from below in the lower part of the combustion chamber, and an ash recovery tower that takes in the exhaust gas generated in the second combustion chamber and recovers ash is provided in the vicinity of the boiler Incineration can be continuously performed with a compact device, and ash can be continuously taken out.
  • the combustion furnace is a vertical double cylindrical shape as described in claim 2, since the furnace wall becomes a double wall through which air is interposed, the heat insulation effect is large. There is no need to use refractory materials.
  • the conveying means from the drum dryer to the boiler is a screw conveyor as described in claim 4, it is possible to carry in the dried sludge easily and continuously in a sealed state.
  • the pelletized manufacturing means is formed into pellets by pressing the dried sludge into a mold and the pelletized fuel is used as the boiler fuel, the volume of the dried sludge is compressed.
  • the apparatus for treating organic sludge according to the invention of claim 3 uses an organic sludge as a dry sludge with a drum dryer, and a boiler using this as a fuel integrally has a cylindrical combustion furnace directly under a cylindrical heat exchanger. As it was equipped with a carry-in entrance for continuously taking in dry sludge from below in the center of the grate provided at the bottom of the combustion furnace, and equipped with a turntable for taking out incineration ash on the outer periphery of the grate, Dry sludge can be carried in and incineration ash can be taken out continuously with a compact device.
  • FIG. 1 is an overall explanatory view showing an embodiment of an organic sludge treatment apparatus according to the invention of claim 1.
  • FIG. 2 is a front view showing the entirety of the drum dryer 10.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing the boiler 20 and the ash recovery tower 30.
  • FIG. 4 is an overall explanatory view showing an embodiment of the boiler 40 in the organic sludge treatment apparatus of the invention of claim 3.
  • FIG. 5 is a front view showing the pelletizing apparatus according to claim 5.
  • FIG. 1 is an overall explanatory view showing an embodiment of the present invention, and an organic sludge treatment apparatus includes a drum dryer 10, a boiler 20, and an ash recovery tower 30.
  • the organic sludge is sewage sludge here.
  • the drum dryer 10 has a slot 14 in the upper part of the frame, takes in steam from the boiler 20 and heats the surface to 100 to 120 degrees Celsius to rotate.
  • a heating drum 11 and a scraping blade 12 for scraping dry sludge adhered to the surface and drying are provided.
  • Reference numeral 13 is a sludge overflow stopper, and 15 is a dry sludge discharge port.
  • the supply hopper 1 is provided in the upper part of the inlet 14 of the drum dryer 10, and the crushing means 2 is provided in the lower part of the inside. And the crushing fixed quantity supply means 3 is provided in the lower part.
  • a separate conveyor (not shown) is attached so that the organic sludge is continuously supplied in accordance with the processing capacity of the drum dryer 10.
  • the crushing means 2 is for breaking a lump contained in the sludge.
  • a hemispherical shape in which a large number of holes are formed is provided on the lower side surface in the supply hopper 1, and compressed air is intermittently supplied. The one that is blown out from the hole in all directions is used.
  • the crushing quantitative supply means 3 is a device for crushing small lump sludge that was not crushed by the lump crushing means 2 and always supplying a certain amount of sludge to the heating drum 11, A plurality of rotary blades 3a that rotate continuously in a constant volume are provided in parallel so that when the rotary blade 3a makes one rotation, a predetermined amount of crushed dry sludge is discharged.
  • the boiler 20 includes a columnar heat exchanger 26 and a first combustion chamber 22 and a second combustion chamber 23 that are concentric vertical double cylinders fixed immediately below the columnar heat exchanger 26. And a combustion furnace 21.
  • the first combustion chamber 22 is connected to a conveying means 16 for taking dry sludge in the center of the lower part, and an air pipe 24 for supplying combustion air is arranged on the wall portion.
  • the upper part communicates with the second combustion chamber 23.
  • the conveying means 16 uses a screw conveyor.
  • the second combustion chamber 23 is concentrically provided immediately above the first combustion chamber 22, and an air pipe 25 for feeding combustion air and a combustion gas pipe for sending the combustion gas to the ash recovery tower 30 are provided on the wall. 28 is disposed.
  • a gas inlet 26 a is provided in the upper part and communicates with the heat exchanger 26.
  • the heat exchanger 26 is provided with a water pipe 26b spirally near a wall, and an exhaust pipe 27 is provided at the upper part.
  • steam produced with this boiler 20 is sent to the heating drum 11 of the drum dryer 10 by the piping 18 (refer FIG. 1). Since the boiler 20 is configured as described above, the dried sludge having a moisture content of 15 to 10% by the drum dryer 10 is continuously fed into the first combustion chamber 22 by the conveying means 16 and self-combusts. . Here, a large amount of combustion air is sent from the air pipe 24 to the outside of the furnace wall. Combustion air rises in the introduction chamber 22a and is blown downward from above to burn dry sludge at 400 to 600 degrees C. The combustion gas in the first combustion chamber 22 is sent to the upper second combustion chamber 23 and undergoes secondary combustion.
  • the combustion air from the air pipe 25 is reduced and combustion is performed at a high temperature of 800 ° C. or more.
  • the combustion air rises up the introduction chamber 23a and is blown downward from above.
  • a harmful substance such as dioxin is decomposed and turned into a low-molecular high-temperature gas and sent to the heat exchanger 26.
  • the gas containing ash is sent to the ash recovery tower 30 via the combustion gas pipe 28.
  • the ash recovery tower 30 is an inverted conical cyclone 31 having an ash receiver 32 in the lower part, and an exhaust pipe 33 is provided in the upper part.
  • the combustion gas of the boiler 20 is sent to the upper part of the cyclone 31 through the combustion gas pipe 28 and moves downward while swirling along the wall.
  • the ash is separated from the gas and collected in the ash receiver 32.
  • the gas which does not contain ash is discharged
  • FIG. Note that the ash in the ash receiver 32 is automated so that the ash is taken out when a predetermined amount is reached.
  • This organic sludge treatment apparatus is obtained by replacing the boiler 20 and the ash recovery tower 30 with a boiler 40 shown in FIG. 4 in the overall configuration of the present invention (FIG. 1).
  • the boiler 40 has a cylindrical shape, and a combustion furnace 41 is integrally provided immediately below the heat exchanger 47.
  • the combustion furnace 41 is connected to a conveying means 16 for taking in the dry sludge at the center of the bottom, and a grate 42 is connected to the center so that the dry sludge can flow into the center.
  • the grate 42 has a large number of small holes 42a and is configured such that combustion air is blown from the lower surface.
  • a turntable 43 for taking out incinerated ash is provided on the outer periphery of the grate 42.
  • the turntable 43 is rotatably provided on the grate 42 via a bearing 44, and a sprocket 45 connected to a motor by a chain is provided at the lower part.
  • a scraper 43a is attached to the upper surface of the turntable 43 so that the incinerated ash on the turntable 43 falls at a predetermined rotational position.
  • the incinerated ash which fell from the turntable 43 is comprised so that it may be carried out of a furnace with the conveyor provided in the bottom part.
  • the heat exchanger 47 is the same as the heat exchanger 26 of the first aspect described above, has a combustion gas inlet 46 in the lower part, and a water pipe 47a is spirally arranged near the wall.
  • An exhaust cylinder 48 is provided at the top.
  • the dried sludge is continuously fed onto the grate 42 of the combustion chamber 41 by the conveying means 16 and burned at a high temperature (800 degrees C or higher).
  • a high temperature 800 degrees C or higher.
  • the combustion temperature is made appropriate by adjusting the amount of combustion air blown from the lower surface of the grate 42.
  • the dried sludge is continuously raised from the central portion of the grate 42 and sent in, and the incinerated ash is sequentially pushed outward and moved, falls on the turntable 43, falls to a predetermined position by the scraper 43a, and is out of the furnace. It is carried out to.
  • the high temperature gas resulting from the combustion is sent to the heat exchanger 47.
  • the pelletizing apparatus 50 is connected to a transport conveyor 16 for dry sludge connected to the discharge port 15 of the drum dryer 10.
  • a roller 54 rotating around a vertical shaft 55 and a pellet mold 52 are accommodated in a case 51.
  • the case 51 is divided into a supply chamber 51a, a discharge chamber 51b, and a power chamber 51c.
  • the supply chamber 51a is provided with two rollers 54 connected by a connecting shaft 53.
  • the roller 54 is rotatably attached to the connecting shaft 53 via a bearing.
  • the connecting shaft 53 is connected to the vertical shaft 55, and a large bevel gear 56 is fixed to the vertical shaft 55 in the power chamber 51 c and meshes with a small bevel gear 57 connected to a motor 58. Therefore, the roller 54 rolls by the rotation of the vertical shaft 55.
  • a mold 52 having many mold holes 52a is fixed at the boundary between the supply chamber 51a and the discharge chamber 51b, and the roller 54 is provided so as to roll on the mold 52 (the mold hole 52a portion).
  • a large number of mold holes 52a are provided on the circumference around which the roller 54 rolls, and have a diameter of 10 mm and a depth of 20 mm.
  • the dried sludge sent to the supply chamber 51a of the pelletizing apparatus 50 is first pushed into a large-diameter portion on the upper end side of the mold hole 52a and then placed on it.
  • the roller 54 rolls the dried sludge it is sent to the lower narrow mold hole 52a, compacted, sent to the discharge chamber 51b in a pellet state, and discharged from the discharge port 59.
  • the discharge port 59 is connected to a transfer means 16 for transferring to the boiler 20.

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Abstract

　コンパクトで有機汚泥を連続して焼却処理でき、しかも、ダイオキシンなど有害物質が創出されることのない経済的な有機汚泥の処理装置を得る。 有機汚泥をドラム乾燥機１０で乾燥汚泥とし、これをボイラ２０の燃料とする。ボイラ２０は、円柱状の熱交換器２６の直下に同芯の縦型二重円筒状の燃焼炉２１を一体にしたものである。燃焼炉２１は、空気の供給を大きくして燃焼させる第１燃焼室２２と、空気の供給を小さくすることにより第１燃焼室２２の燃焼ガスを高温で燃焼させる第２燃焼室２３とを有している。そして、第１燃焼室２２の下部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬送手段１６を備えるとともに、第２燃焼室２３で生成した排ガスを取り込んで灰を回収する灰回収塔３０をボイラ２０の近傍に備えている。

Description

有機汚泥の処理装置
　本発明は、下水汚泥などの有機汚泥を連続して焼却処理する技術に関する。
　例えば、下水汚泥は、一部は肥料などに再利用されているが、ほとんどは、脱水して脱水汚泥にして焼却処分されている。焼却処分は処理する時間が短く、しかも体積の小さい無害な灰になるので後の問題がない点で優れた処理方法といえるが、脱水汚泥の含水率が高く（８０~８５％）、このため、重油などの化石燃料を必要とし焼却費用が嵩むという難点がある。
　そこで、脱水汚泥を乾燥機で自己燃焼可能な含水率まで乾燥してから焼却し、この焼却熱を利用してボイラを稼働させ、発生した蒸気を乾燥機へ供給するようにしたシステムが開発されている（例えば、特許文献１）。このシステムでは、焼却炉に階段式のストーカ炉または流動層炉を使用し、脱水汚泥をディスク式ドライヤーで３５~４０％の含水率に乾燥している。このシステムでは、大量に下水汚泥を焼却処理できるが、建設費が嵩むばかりでなく、大きな設置スペースが必要であり、さらに、補助燃料（化石燃料）を必要とする。
　一方、発明者等は、先に、脱水汚泥を加熱ドラムへ付着させて含水率を４０~２０％に乾燥するドラム乾燥機と、この乾燥汚泥を炉内に熱交換器を備え酸素不足の状態で無火炎燃焼させる熱分解炉を設け、熱交換器で得た蒸気をドラム乾燥機の熱源としたものを開発した（特許文献２）。このシステムは、有害物質が排出されず設置スペースも小さく建設費も安価であるが、連続運転ができず燃焼炉に比べて焼却処理に時間を要するので、下水汚泥のように処理量が非常に多い場合には、採用できない。
特開２００４−２７８９５０号公報 実用新案登録第３１２８７８４号公報
　解決すべき課題は、コンパクトで有機汚泥を連続して焼却処理でき、しかも、ダイオキシンなど有害物質が創出されることのない経済的な有機汚泥の処理装置を得ることである。
　請求の範囲１の発明の有機汚泥の処理装置は、上記の課題を達成するため、次の手段を採った。すなわち、この発明では、有機汚泥をドラム乾燥機で自己燃焼可能な４０~５％の含水率の乾燥汚泥とし、これを該ドラム乾燥機の熱源である蒸気を造るボイラの燃料とした有機汚泥の処理装置であって、該ボイラは、該乾燥汚泥を空気の供給を大きくして燃焼させる第１燃焼室と、第１燃焼室の直上で、空気の供給１５を小さくすることにより該第１燃焼室の燃焼ガスを高温で燃焼させる第２燃焼室とを有する燃焼炉を備え、該第１燃焼室の下部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬送手段を備えるとともに、該第２燃焼室で生成した排ガスを取り込んで灰を回収する灰回収塔をボイラの近傍に備えたことを特徴としている。
　有機汚泥には、下水汚泥のほか、食品加工工場で排出される廃棄汚泥などが含まれる。有機汚泥は脱水などの処理を行い含水率を７５~８５％にしてドラム乾燥機へ送り込むとよい。
　ドラム乾燥機は、有機汚泥を、蒸気で加熱された加熱ドラムへシート状に付着させて含水率を４０~５％に乾燥させて乾燥汚泥とするもので、互いに内側へ回転する２個の加熱ドラムを平行に設けたものを使用する。乾燥汚泥の含水率は、加熱ドラムの間隔と加熱ドラムの回転速度によって調整可能であるが、有機汚泥の性状や燃料としての経済性などを総合的に判断して決めればよい。下水汚泥の場合においては、含水率を１５~１０％にするのが望ましい。なお、有機汚泥が一定の液状のものでなく、塊状のものが混合しているような場合は、ドラム乾燥機へ適量ずつ供給されるようにするため、有機汚泥の塊を壊したり、一定量を供給するような装置を付設するのが望ましい。
　ボイラは、ドラム乾燥機で乾燥させた乾燥汚泥を燃料として焼却するとともに、熱交換器で蒸気を造り、ドラム乾燥機の熱源として加熱ドラムへ供給する。熱交換器の形式や、水管の配置などについては特に限定しない。
　ボイラの燃焼炉は、空気の供給を大きくして比較的低い温度で乾燥汚泥を燃焼させる第１燃焼室と、第１燃焼室からの燃焼ガスを空気の供給を小さくすることにより高温（８００度Ｃ以上）で燃焼させる第２燃焼室とを備えており、クリンカの防止と焼却灰を微細なものにするとともに、ダイオキシンなど有害物質の発生を防止できる。乾燥汚泥は第１燃焼室へドラム乾燥機から連続して送られ、第２燃焼室で高温焼却された焼却灰は灰回収塔で連続的に回収される。
　燃焼炉への搬送手段は有機汚泥を連続して搬送できるものであれば特に限定しないが、請求の範囲４に記載のように、スクリュコンベアとするのが望ましい。なお、ドラム乾燥機からの乾燥汚泥は嵩張るので、一旦これをペレットにすれば扱いやすいものになる。
　ペレットにする場合は、請求の範囲５に記載のように、ドラム乾燥機とボイラの間に、乾燥汚泥を型に押し込んで０．５~３立方センチメートルのペレット状にするペレット化製造手段を設けるとよい。ペレットの形状については、円柱、角柱など特に問わない。また、ボイラの燃料をドラム乾燥機からの乾燥汚泥とペレット状としたものを混合して使用してもよい。
　ボイラの形状は直方体など特に限定しないが、請求の範囲２に記載のように、円柱状の熱交換器の直下に円柱状の燃焼炉を一体にしたものとし、第１燃焼室および第２燃焼室は、同芯の縦型二重円筒状として燃焼用空気をそれぞれ上方から炉内へ送り込むようにするのが望ましい。
　請求の範囲３の発明では、次の手段を採った。すなわち、有機汚泥をドラム乾燥機で自己燃焼可能な４０~５％の含水率の乾燥汚泥とし、これを該ドラム乾燥機の熱源である蒸気を造るボイラの燃料とするようにした有機汚泥の処理装置であって、該ボイラは円柱状の熱交換器の直下に円柱状の燃焼炉を一体にしたものとし、燃焼炉の下部に設けた火格子の中央部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬入口を設け、該火格子の外周に焼却灰を取り出すためのターンテーブルを備えたことを特徴としている。
　この有機汚泥の処理装置は、請求の範囲１の発明とは、ボイラの燃焼炉の構成が異なる。
　この燃焼炉は、火格子の上で高温で燃焼させるもので、焼却灰は火格子の上からその外周部へ押しやって回収するようにしている。なお、回収した焼却灰に未燃の燃料（乾燥汚泥）が混ざる場合には、未燃のものを回収する分離装置を設けて、未燃のものは再度火格子へ送り込むようにするとよい。
　なお、請求の範囲１および３の発明において、ボイラに余力が有る場合には、ボイラで造られた蒸気を取り入れて発電する蒸気発電機や、排熱ガスにより発電するスターリングエンジン発電機を設けて、本処理装置において使用される電気をまかなうようにするのが望ましい。
　上記のように、請求の範囲１の発明の有機汚泥の処理装置は、有機汚泥をドラム乾燥機で乾燥汚泥とし、これを燃料とするボイラを、該乾燥汚泥を空気の供給を大きくして燃焼させる第１燃焼室と、第１燃焼室の直上で空気の供給を小さくすることにより該第１燃焼室の燃焼ガスを高温で燃焼させる第２燃焼室とを有する燃焼炉を備え、該第１燃焼室の下部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬送手段を備えるとともに、該第２燃焼室で生成した排ガスを取り込んで灰を回収する灰回収塔をボイラの近傍に備えたものとしたので、コンパクトな装置で連続して焼却し、灰の取出しを連続して行うことができる。しかも、ダイオキシンなど有害物質が創出されることもない。
　また、燃焼炉を、請求の範囲２に記載のように、縦型二重円筒状とすれば、炉壁が空気を介在する二重壁となるので、断熱効果が大きく、したがって、煉瓦などの耐火材を用いる必要がない。
また、ドラム乾燥機からボイラへの搬送手段を請求の範囲４に記載のように、スクリュコンベアとすれば、乾燥汚泥を密閉した状態で簡便に連続して搬入できる。
　さらに、請求の範囲５に記載のように、乾燥汚泥を型に押し込んでペレットにするペレット化製造手段を設けて、ペレット状にしたものをボイラの燃料とすれば、乾燥汚泥の体積が圧縮され使用や運搬について取り扱い易いものとなり、また、固形化燃料や肥料など、ボイラ用の燃料以外での使用も可能である。
　請求の範囲３の発明の有機汚泥の処理装置は、有機汚泥をドラム乾燥機で乾燥汚泥とし、これを燃料とするボイラは、円柱状の熱交換器の直下に円柱状の燃焼炉を一体にしたものとし、燃焼炉の下部に設けた火格子の中央部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬入口を設け、該火格子の外周に焼却灰を取り出すためのターンテーブルを備えたので、乾燥汚泥の搬入および焼却灰の取出しをコンパクトな装置で連続して行うことができる。
　図１は、請求の範囲１の発明の有機汚泥の処理装置における実施の形態を示す全体説明図である。
　図２は、ドラム乾燥機１０の全体を示す正面図である。
　図３は、ボイラ２０および灰回収塔３０を示す説明図である。
　図４は、請求の範囲３の発明の有機汚泥の処理装置におけるボイラ４０の実施の形態を示す全体説明図である。
　図５は、請求の範囲５のペレット化装置を示す正面図である。
　１　供給ホッパー
　２　塊砕手段
　３　破砕定量供給手段
　３ａ　回転刃
１０　ドラム乾燥機
１１　加熱ドラム
１２　掻取刃
１３　溢れ止め
１４　投入口
１５　排出口
１６　搬送手段
２０　ボイラ
２１　燃焼炉
２２　第１燃焼室
２２ａ　空気導入室
２３　第２燃焼室
２３ａ　空気導入室
２４　空気配管
２５　空気配管
２６　熱交換器
２６ａ　ガス流入口
２６ｂ　水管
２７　排気筒
２８　燃焼ガス管
３０　灰回収塔
３１　サイクロン
３２　灰受け
３３　排気筒
４０　ボイラ
４１　燃焼炉
４２　火格子
４２ａ　小孔
４３　ターンテーブル
４３ａ　スクレーパ
４４　軸受け
４５　スプロケット
４６　燃焼ガス流入口
４７　熱交換器
４７ａ　水管
４８　排気筒
５０　ペレット化装置
５１　ケース
５１ａ　供給室
５１ｂ　排出室
５１ｃ　動力室
５２　型
５２ａ　型孔
５３　連結軸
５４　ローラ
５５　垂直軸
５６　大傘歯車
５７　小傘歯車
５８　モータ
５９　排出口
　請求の範囲１の発明の有機汚泥の処理装置の実施の形態を、図１~図３に基づいて以下に具体的に説明する。
　図１は、この発明の実施の形態を示す全体説明図であり、有機汚泥の処理装置は、ドラム乾燥機１０とボイラ２０と灰回収塔３０とから構成されている。なお、有機汚泥は、ここでは下水汚泥としている。
　ドラム乾燥機１０は、図２に示すように、枠体の上部に投入口１４を備え、ボイラ２０からの蒸気を内部に取り入れて表面が摂氏１００~１２０度に加熱されて回転する２本の加熱ドラム１１と、この表面に付着して乾燥した乾燥汚泥を掻き取る掻取刃１２を備えている。なお、１３は汚泥の溢れ止めであり、１５は乾燥汚泥の排出口である。
　この実施の形態では、ドラム乾燥機１０の投入口１４の上部に、供給ホッパー１が設けられており、その内部の下部に塊砕手段２を備えている。そして、その下部には破砕定量供給手段３が設けられている。なお、有機汚泥がドラム乾燥機１０の処理能力に合わせて連続して供給されるように別途コンベア（図示してない）が付設されている。
　塊砕手段２は、汚泥に含まれる塊状のものを壊すためのもので、ここでは、多数の孔が形成された半球状のものを供給ホッパー１内の下部側面に設け、圧縮空気を間欠的に孔から八方へ向けて吹出すようにしたものを使用している。
　また、破砕定量供給手段３は、塊砕手段２によっては砕かれなかった小型の塊状の汚泥もバラバラに砕くとともに、加熱ドラム１１へ常に汚泥を一定量供給するための装置であり、ここでは、一定容積内に連続して回転する回転刃３ａを多数平行に設けて、回転刃３ａが一回転すると粉砕された所定の量の乾燥汚泥が吐出されるようにしたものを使用している。
　ボイラ２０は、図３に示すように、円柱状の熱交換器２６と、その直下に固設された同芯の縦型二重円筒状とした第１燃焼室２２および第２燃焼室２３からなる燃焼炉２１と、から構成されている。
第１燃焼室２２は、下部中央に乾燥汚泥を取り入れる搬送手段１６が連結され、壁部には、燃焼空気を送給する空気配管２４が配設されている。そして、上部は第２燃焼室２３に連通している。なお、搬送手段１６はここではスクリュコンベアを用いている。
　第２燃焼室２３は、第１燃焼室２２の真上に同芯に設けられ、壁部には、燃焼空気を送給する空気配管２５と、燃焼ガスを灰回収塔３０へ送り出す燃焼ガス管２８が配設されている。そして、上部にはガス流入口２６ａが設けられ、熱交換器２６と連通している。
　熱交換器２６は、壁の近くに螺旋状に水管２６ｂを設けたもので、上部には排気筒２７が設けられている。なお、図示してないが、このボイラ２０で造られた蒸気は、配管１８（図１参照）によってドラム乾燥機１０の加熱ドラム１１へ送られる。
　ボイラ２０は、このように構成されているので、ドラム乾燥機１０で１５~１０％の含水率とした乾燥汚泥は、搬送手段１６によって連続して第１燃焼室２２へ投入され、自己燃焼する。ここでは、燃焼空気を、炉壁の外側へ空気配管２４から多量に送り込む。
　燃焼空気は、導入室２２ａ内を上昇して上方から下向きに吹き込まれ、乾燥汚泥を４００~６００度Ｃで燃焼させる。第１燃焼室２２の燃焼ガスは、上方の第２燃焼室２３へ送られ２次燃焼する。ここでは、空気配管２５からの燃焼空気を少なくして、８００度Ｃ以上の高温で燃焼させる。なお、燃焼空気は上記第１燃焼室２２の場合と同じく、導入室２３ａを上昇して上方から下向きに吹き込まれる。
　第２燃焼室２３では、ダイオキシンなどの有害物質が分解され、低分子の高温ガスになったものが熱交換器２６へ送られる。そして、灰を含むガスは燃焼ガス管２８を介して灰回収塔３０へ送られる。
　灰回収塔３０は、下部に灰受け３２を備えた逆円錐状のサイクロン３１であり、上部には排気筒３３が設けられている。ボイラ２０の燃焼ガスは、燃焼ガス管２８を介してサイクロン３１の上部へ送り込まれ、壁に沿って旋回しながら、下方へ移動し、灰はガスと分離して灰受け３２に回収される。そして、灰の含まないガスが、排気筒３３から排出される。なお、灰受け３２の灰は、所定の量になると取り出されるように自動化されている。
　次に、請求の範囲３の発明の実施の形態について説明する。
この有機汚泥の処理装置は、上記の発明の全体構成（図１）において、ボイラ２０および灰回収塔３０が、図４に示すボイラ４０に置き換えられたものである。
　このボイラ４０は、円柱状であり、熱交換器４７の直下に燃焼炉４１が一体に設けられている。
　燃焼炉４１は、底部中央に乾燥汚泥を取り入れる搬送手段１６が連結されており、これと連結して中央部を乾燥汚泥が流入できるようにした火格子４２が固設されている。
　この火格子４２は多数の小孔４２ａを有しており、下面から燃焼空気が吹き込まれるように構成されている。そして、火格子４２の外周には焼却灰を取り出すためのターンテーブル４３が設けられている。
　このターンテーブル４３は火格子４２に軸受け４４を介して回転自在に設けられ、下部にモータにチェンで連結されるスプロケット４５が設けられている。そして、ターンテーブル４３の上面には所定の回転位置においてターンテーブル４３上の焼却灰が落下するようにスクレーパ４３ａが付設されている。なお、図示してないが、ターンテーブル４３から落下した焼却灰は、底部に設けたコンベアで炉外へ搬出されるように構成されている。
　熱交換器４７は、上記の請求項１の熱交換器２６と同様であり、下部に燃焼ガス流入口４６を有し、水管４７ａが壁近傍に螺旋状に配置されている。また、上部には排気筒４８が設けられている。
　ボイラ４０は、このように構成されているので、乾燥汚泥は、搬送手段１６によって連続して燃焼室４１の火格子４２上へ送り込まれ、高温（８００度Ｃ以上）で燃焼する。なお、燃焼温度は、火格子４２の下面から吹き込まれる燃焼空気の量を調節することによって適宜なものとなるようにしている。
　乾燥汚泥は、火格子４２の中央部から連続して隆出して送り込まれ、焼却灰は外側へ順次押されて移動し、ターンテーブル４３に載り、スクレーパ４３ａによって所定の位置に落下して炉外へ搬出される。一方、燃焼による高温ガスは熱交換器４７へ送られる。
　図１には取り入れられてないが、ペレット化装置の実施の形態について、図５に基づいて説明する。
　ペレット化装置５０は、ドラム乾燥機１０の排出口１５に連結された乾燥汚泥の搬送コンベア１６と連結されている。
　ペレット化装置５０は、ケース５１内に垂直軸５５で回転するローラ５４とペレットの型５２が収納されている。
　ケース５１は、供給室５１ａと、排出室５１ｂと、動力室５１ｃとに分割され、供給室５１ａには連結軸５３で連結された２個のローラ５４が設けられている。なお、ローラ５４は連結軸５３に対して軸受けを介して回転自在に取付けられている。
　また、連結軸５３は、垂直軸５５と連結され、垂直軸５５には動力室５１ｃ内で大傘歯車５６が固設されており、モータ５８に連結された小傘歯車５７に噛み合っている。したがって、ローラ５４は垂直軸５５の回転によって転動する。
　供給室５１ａと排出室５１ｂの境には型孔５２ａを多数有する型５２が固設され、ローラ５４は型５２上（型孔５２ａ部）を転動するように設けられている。
型孔５２ａは、ローラ５４が転動する周上に多数設けられ、直径１０ｍｍ、深さ２０ｍｍで、上端は直径１２ｍｍ、深さ４ｍｍの一段大きな孔になっている。
このように構成されているので、ペレット化装置５０の供給室５１ａへ送られた乾燥汚泥は、まず、型孔５２ａの上端側の径の大きな所へ押し込められ、続いて、その上に載った乾燥汚泥をローラ５４が転動することにより、下の細い型孔５２ａへ送り込まれ、締め固められてペレットの状態で排出室５１ｂへ送出され、排出口５９から放出される。なお、排出口５９には、ボイラ２０へ搬送するための搬送手段１６が連結されている。

Claims (5)

  1. 有機汚泥をドラム乾燥機で自己燃焼可能な４０~５％の含水率の乾燥汚泥とし、これを該ドラム乾燥機の熱源である蒸気を造るボイラの燃料とした有機汚泥の処理装置であって、該ボイラは、該乾燥汚泥を空気の供給を大きくして燃焼させる第１燃焼室と、第１燃焼室の直上で、空気の供給を小さくすることにより該第１燃焼室の燃焼ガスを高温で燃焼させる第２燃焼室とを有する燃焼炉を備え、該第１燃焼室の下部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬送手段を備えるとともに、該第２燃焼室で生成した排ガスを取り込んで灰を回収する灰回収塔をボイラの近傍に備えたことを特徴とする有機汚泥の処理装置。
  2. 前記ボイラは、円柱状の熱交換器の直下に円柱状の燃焼炉を一体にしたものとし、第１燃焼室および第２燃焼室は、同芯の縦型二重円筒状として燃焼用空気をそれぞれ上方から炉内へ送り込むようにしたことを特徴とする請求の範囲１記載の有機汚泥の処理装置。
  3. 有機汚泥をドラム乾燥機で自己燃焼可能な４０~５％の含水率の乾燥汚泥とし、これを該ドラム乾燥機の熱源である蒸気を造るボイラの燃料とするようにした有機汚泥の処理装置であって、該ボイラは円柱状の熱交換器の直下に円柱状の燃焼炉を一体にしたものとし、燃焼炉の下部に設けた火格子の中央部に乾燥汚泥を下方から連続して取り入れる搬入口を設け、該火格子の外周に焼却灰を取り出すためのターンテーブルを備えたことを特徴とする有機汚泥の処理装置。
  4. 前記乾燥汚泥の搬送手段を、スクリュコンベアとしたことを特徴とする請求の範囲１~３のいずれかに記載の有機汚泥の処理装置。
  5. 前記ドラム乾燥機で得られた乾燥汚泥を、型に押し込んで０．５~３立方センチメートルのペレット状にするペレット化製造手段を設け、このペレット状の乾燥汚泥を前記ボイラの燃料としたことを特徴とする請求の範囲１~４のいずれかに記載の有機汚泥の処理装置。
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