汚泥炭化システム
【課題】 脱水汚泥等の含水率が変化しても、均質な炭化物を得ることができる汚泥炭化システムを提供すること。
【解決手段】 脱水汚泥Ａを乾燥機１１で乾燥し、この乾燥汚泥Ｂを造粒機１２で造粒した後、炭化炉１３で炭化処理する汚泥炭化システムであって、前記造粒機１２の駆動電流値を測定し、その測定値から含水率推定手段２６により前記乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この推定された乾燥汚泥Ｂの含水率に基き含水率制御手段２７より乾燥汚泥Ｂの含水率を所定範囲に維持することで均質な炭化物Ｄを得るようにした。
【解決手段】 脱水汚泥Ａを乾燥機１１で乾燥し、この乾燥汚泥Ｂを造粒機１２で造粒した後、炭化炉１３で炭化処理する汚泥炭化システムであって、前記造粒機１２の駆動電流値を測定し、その測定値から含水率推定手段２６により前記乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この推定された乾燥汚泥Ｂの含水率に基き含水率制御手段２７より乾燥汚泥Ｂの含水率を所定範囲に維持することで均質な炭化物Ｄを得るようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される汚泥を炭化処理する汚泥炭化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される汚泥のリサイクル手法の一つとして、遠心脱水機で濃縮・脱水後に遠心薄膜乾燥機等により乾燥し、コンポスト堆肥として農地還元する方法がある。しかし、コンポスト堆肥としての利用では使用時期が偏っている為に、季節的な需給のアンバランスにより余剰が発生し産廃処分を余儀なくされる場合がある。また、堆肥として全量使用される場合でも長期の貯蔵が必要となり、悪臭の発生や広い保管スペースの確保等の問題が発生する。
【０００３】
その解決手段として脱水汚泥を炭化して土壌改良材や肥料、吸着材などに再利用することが考えられているが、再利用時に常に一定の性能を発揮するためには均質な炭化物を製造する必要がある。そのため、下水処理やし尿処理等で発生した有機質汚泥の脱水汚泥を乾燥後に造粒、あるいは造粒後に乾燥させた造粒汚泥を炭化する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平７-２４２４０８号公報
【特許文献２】特開平１１-３１０７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、脱水汚泥の含水率が変化すると炭化炉に投入する造粒汚泥の含水率も変わるため、炭化時に汚泥の固形分に加わる総熱量が変化してしまう。たとえ炭化温度が一定であったとしても、汚泥の含水率が増加すると増加した水分を蒸発させるためにより多くのエネルギーが消費されるので、その分汚泥の固形分の熱分解に消費できるエネルギーは減少し、十分な炭化ができなくなる。すなわち、汚泥の含水率変化により炭化状態が変わり、炭化物の均質性が保たれなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、脱水汚泥等の含水率が変化しても、均質な炭化物を得ることができる汚泥炭化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の汚泥炭化システムは、脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率を所定範囲に維持する含水率制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、含水率制御手段として、乾燥機の乾燥温度を制御するものを用いるとよい。
【０００８】
また、本発明では、乾燥機への汚泥供給機を有し、含水率制御手段は、汚泥供給機による乾燥機への汚泥供給量を制御するように構成するとよい。
【０００９】
また、本発明では、脱水汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による脱水汚泥への水分調整剤供給量を制御するように構成してもよい。
【００１０】
また、本発明では、乾燥汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による乾燥汚泥への水分調整剤供給量を制御するように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明では、乾燥機への入口部分に脱水汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による脱水汚泥への予熱量を制御するように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明では、造粒機への入口部分に乾燥汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による乾燥汚泥への予熱量を制御するように構成してもよい。
【００１３】
これら予熱手段の熱源として、炭化炉からの排ガスを用い、含水率制御手段は、予熱手段に供給される排ガス量を制御するように構成してもよい。
【００１４】
さらに、本発明の汚泥炭化システムは、含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率に応じて炭化炉の加熱量を制御する加熱量制御手段を備えた構成でもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、炭化炉に投入される造粒汚泥の含水率を推定することにより、この含水率を一定に制御したり、もしくは炭化炉への加熱量を制御することにより、均質な汚泥炭化物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による汚泥炭化システムの一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係る汚泥炭化システムは、例えば、遠心薄膜乾燥機から排出した乾燥汚泥を造粒する際に、汚泥の含水率と造粒機の駆動電流値に比例関係があることを利用するものである。すなわち、運転中の造粒機の駆動電流値を計測して、得られた駆動電流値から炭化炉に投入される造粒汚泥の含水率を推定することにより、この含水率を一定に制御したり、もしくは炭化炉への加熱量を制御するなど、システムを制御する。この結果、脱水汚泥の含水率が変化しても均質な汚泥炭化物を得ることが可能となる。
【００１８】
図１は、本発明に係わる汚泥炭化システムの構成を示している。図1において、１１は遠心薄膜乾燥機などの汚泥乾燥機で、農業集落排水や下水などから生じる有機性排水汚泥を脱水後、脱水汚泥Ａとして受け入れ、水分６０%以下（望ましくは含水率５０％程度）に乾燥し、乾燥汚泥Ｂとする。１２は造粒機で、乾燥汚泥Ｂを、例えば、直径約５〜１０ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍ程度の円筒状に造粒し、造粒汚泥Ｃとして排出する。
【００１９】
１３は炭化炉で、内筒１３ａ及び外筒１３ｂからなる二重筒構造であり、造粒汚泥Ｃは造粒汚泥定量供給機１４により内筒１３ａ内に供給される。炭化炉１３では、造粒汚泥Ｃが入口側から出口側に向かって移動する約１５〜３０分の間に、後述する燃焼炉１５から外筒１３ｂとの間に供給される燃焼ガスにより加熱され、約５００〜７００℃で炭化される。炭化された炭化物Ｄは内筒１３ａから排出される。
【００２０】
ここで、造粒汚泥Ｃは圧縮作用を受けて造粒されているため、炭化物Ｄも適度な機械的強度を持っており、容易に壊れないため発塵が少なく取扱い易いという特徴がある。
【００２１】
前記燃焼炉１５には、燃焼用空気や灯油・プロパンガスのような補助燃料が供給されており、立上げ時などこれらを燃焼させて燃焼ガスを得ている。燃焼ガスは前述のように外筒１３ｂとの間に供給され、内筒１３ａ内の造粒汚泥を加熱し、炭化させる。
【００２２】
炭化炉１３の内筒１３ａ内において、汚泥の熱分解により乾留ガスが発生するが、この乾留ガスは燃焼炉１５に送られ、補助燃料と共に燃焼用空気と混合され燃焼する。燃焼炉１５では、乾留ガスの燃焼と悪臭物質の分解およびダイオキシン分解のため、８００℃以上で燃焼される。燃焼された高温の加熱ガスは炭化炉１３の外筒１３ｂと内筒１３ａの間を流れ、上述のように内筒１３ａ内を加熱後、排ガス処理装置１６で粉塵や有害成分を除去後に、排ガスとして排出される。
【００２３】
前記汚泥乾燥機１１に対しては、その入口側に汚泥供給機１８が設けられており、脱水汚泥Ａを、乾燥機１１に定量供給する。この乾燥機１１への汚泥供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２４】
また、この汚泥乾燥機１１の入口側には、水分調整剤供給装置１９が設けられており、脱水汚泥Ａへ水分調整剤を供給する。この脱水汚泥Ａへの水分調整剤供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２５】
さらに、汚泥乾燥機１１への入口部分には、脱水汚泥Ａに対する予熱手段（例えば、熱交換器）２０が設けられており、乾燥機１１へ供給される脱水汚泥Ａを予熱する。この予熱手段２０の熱源としては、例えば、図示のように炭化炉１３からの排ガスを、排ガス処理装置１６を介して導入する。この脱水汚泥Ａへの予熱量は、この実施の形態では、予熱手段２０に供給される排ガス量を制御することにより可変とすることができる。
【００２６】
汚泥乾燥機１１は、乾燥対象汚泥に対する乾燥温度を可変制御可能に構成されている。この乾燥温度は、例えば、乾燥機１１に対する加熱用の燃料調節弁２１の開度調整により可変制御される。
【００２７】
前記造粒機１２の入口側には、水分調整剤供給装置２３が設けられており、乾燥機１１により乾燥処理された乾燥汚泥Ｂへ水分調整剤を供給する。この乾燥汚泥Ｂへの水分調整剤供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２８】
また、この造粒機１２への入口部分には、乾燥汚泥Ｂに対する予熱手段（例えば、熱交換器）２４が設けられており、造粒機１２へ供給される乾燥汚泥Ｂを予熱する。この予熱手段２４の熱源としては、同様に、排ガス処理装置１６を介して導入される炭化炉１３からの排ガスを用いる。この乾燥汚泥Ｂへの予熱量も、予熱手段２４に供給される排ガス量を制御することにより可変とすることができる。
【００２９】
造粒機１２としては、例えば、スクリュー押し出し方式のものを用いる。この場合、造粒機１２内に供給された乾燥汚泥Ｂは、内蔵されたスクリューによって圧縮作用を受けながら前方（図示左方）に送られ、最前部に取り付けたプレ−ト盤の孔より乾燥汚泥Ｂを円柱状に押し出される。押し出された汚泥は、回転式のカッタ−で所定の長さに切断され、造粒汚泥Ｃとなる。造粒機１２の駆動電流値はスクリューが受ける負荷に比例するもので、乾燥汚泥Ｂの含水率が低いと押し出しに負荷が大きくなり、駆動電流値が上昇する。逆に含水率が高いと孔から容易に押し出されるため駆動電流値は低くなる。この関係から造粒機１２の駆動電流値を計測すれば乾燥汚泥Ｂの含水率の連続的な推測が可能である。
【００３０】
２６は乾燥汚泥Ｂの含水率を推定する含水率推定手段で、造粒機１４の駆動電流値を測定する計測装置２６ａと、その測定値から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定する演算装置２６ｂとで構成される。２７は含水率制御手段で、含水率推定手段２６により推定された乾燥汚泥Ｂの含水率が所定範囲に維持されるようにシステムを制御する。この実施の形態では、乾燥汚泥Ｂの含水率を所定範囲に維持するため、乾燥機１１の乾燥温度を制御しており、そのために乾燥機１１の燃料調整弁２１を開度制御している。
【００３１】
上記構成において、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される余剰汚泥（含水率約９８〜９９％）は、高分子凝集剤と混合した後、遠心脱水機あるいはベルトプレス、フィルタープレス等の図示しない脱水機により含水率が約８５％に脱水される。脱水された脱水汚泥Ａは、脱水汚泥供給機１８により、遠心薄膜乾燥機、真空乾燥機、熱風乾燥機等の汚泥乾燥機１１に定量供給される。そして、この乾燥機１１にて含水率が約５０％になるまで乾燥され、乾燥汚泥Ｂとして排出される。
【００３２】
乾燥汚泥Ｂは、造粒機１２で直径約５〜１０ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍの円筒状に造粒され、造粒汚泥Ｃとして排出される。造粒汚泥Ｃは造粒汚泥定量供給機１４により二重筒構造の炭化炉１３の内筒１３ａ内に供給される。炭化炉１３では、造流汚泥Ｃが入口側から出口側に向かって移動する約１５〜３０分の間に、燃焼炉１５からの燃焼熱により約５００〜７００℃で炭化され、炭化物Ｄは炭化炉１３の内筒１３ａから排出される。
【００３３】
炭化炉１３の内筒１３ａでは、汚泥の熱分解により乾留ガスが発生する。この乾留ガスは燃焼炉１５に送られ、燃焼用空気や補助燃料と混合して燃焼される。なお、立上げ時など乾留ガスが不足する場合は、補助燃料１１を主に燃焼させる。
【００３４】
燃焼された高温の加熱ガスは炭化炉１３の外筒１３ｂと内筒１３ａとの間を流れ、内筒１３ａを加熱する。加熱後のガスは排ガス処理装置１６で粉塵などを除去した後、排ガスとして排出される。この排ガスは高温であるため、脱水汚泥Ａや乾燥汚泥Ｂの予熱に利用し有効活用を図る。
【００３５】
また、乾燥機１１に投入される脱水汚泥Ａの含水率を調整するため、水分調整剤供給装置１９から水分調整剤を供給し、同様に、乾燥汚泥Ｂの含水率を調整するため、水分調整剤供給装置２３から水分調整剤を供給する。なお、造粒機１２で乾燥汚泥を造粒する際、造粒前後での含水率の変化は無視できる。
【００３６】
次に、乾燥汚泥Ｂの含水率を推測し、汚泥の固形分に加わる熱量が一定になるように制御する機能を説明する。造粒機１２の運転中における駆動電流値やその他各機器の供給量、温度、圧力等の計測データを計測装置２６ａで収集し、演算装置２６ｂにより含水率など制御に必要な値を演算する。そして、この演算装置２６ｂからのデータをもとに制御手段２７で各機器を制御する。
【００３７】
ここで、均質な炭化物Ｄを得るためには造粒汚泥Ｃが一定の含水率で供給されることが必要である。しかし、実際には脱水時に使用される高分子凝集剤の種類、使用量、汚泥の負荷量、季節変動などにより脱水汚泥Ａの含水率は大きく変化する。したがって、汚泥乾燥機１１の温度や供給量等の運転条件を変えない限り、脱水汚泥Ａの含水率変化に伴い造粒汚泥Ｃの含水率も変化してしまう。特に、数ヶ所の処理場の脱水汚泥を集積して処理する場合の含水率は、各処理場の水処理方式、汚泥処理方式、脱水方法によって大きく異なり、その混合割合の違いにより脱水汚泥Ａの含水率が大きく変わる恐れがあるため、粒汚泥Ｃの含水率は変化する。
【００３８】
造粒汚泥Ｃの含水率を一定にするためには、造粒前後での含水率変化は無視できるので、乾燥汚泥Ｂの含水率を簡単に連続計測しこれを一定に制御すればよい。乾燥汚泥Ｂの含水率の連続測定には、従来、一般に光ファイバー式赤外線センサが用いられている。しかし、この方式は汚泥表面の水分測定であり、表面状態や色の変化の影響を受けること、かつ測定範囲は狭く必ずしも全体を代表した値でないこと、などの理由により乾燥汚泥Ｂへの適用は困難であった。
【００３９】
簡単に連続的に乾燥汚泥Ｂの含水率を測定する方法について鋭意検討した結果、乾燥汚泥Ｂの含水率と押し出し式の造粒機１２の駆動電流値との間には、図２に示すような比例関係があることを見出した。すなわち、造粒機１２として、スクリュー押し出し方式のものを用いた場合、前述したように、乾燥汚泥Ｂの含水率が低いと押し出し負荷が大きくなり、駆動電流値が上昇する。逆に含水率が高いと孔から容易に押し出されるため、駆動電流値は低くなる。この関係から造粒機１２の駆動電流値を計測すれば乾燥汚泥Ｂの含水率の連続的な推測が可能である。
【００４０】
このように、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、この乾燥汚泥Ｂの含水率が所定の含水率になるように、この実施の形態では、乾燥機１１に加える燃料の量を調整して加熱温度を調整している。すなわち、脱水汚泥Ａを脱水汚泥供給機１８で乾燥機１１に定量供給しながら、その乾燥汚泥Ｂを造粒する造粒機１２の駆動電流値と、汚泥乾燥機１１の加熱温度を計測し、その計測データを計測装置２６ａで収集する。そして、演算装置２６ｂにより、図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から、乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この乾燥汚泥Ｂが所定の含水率になるように制御手段２７で汚泥乾燥機１１の加熱用燃料調節弁２１の開度を調節して乾燥温度を制御する。
【００４１】
この場合、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて汚泥乾燥機１１の乾燥温度設定値を変更する。これを繰り返して目標の含水率に一致させる。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００４２】
ここで、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃに加えられる熱量は、造粒汚泥Ｃ中の固形分を熱分解した際に発生した乾留ガスの発熱量と、補助燃料による発熱量の総和である。一方、消費されるエネルギーは、造粒汚泥Ｃ中の水分の蒸発潜熱によるエネルギー消費量と、造粒汚泥Ｃ中の固形分を熱分解するエネルギー消費量と、炭化炉の放熱によるエネルギー消費量の総和である。供給されるエネルギーは、炭化温度が一定になるように補助燃料で調整されるので一定である。従って、エネルギー消費量が一定であれば造粒汚泥Ｃ中の固形分の受熱量も一定になる。エネルギー消費量の内、炭化炉１３の放熱は一定であるが、造粒汚泥Ｃの含水率に変化があれば、水分の蒸発潜熱によるエネルギー消費量が変化するため、造粒汚泥Ｃ中の固形分が受取る熱量もそれに伴い変化する。このため、均質な炭化物Ｄを得るためには造粒汚泥Ｃの水分量を一定にする必要がある。
【００４３】
造粒汚泥Ｃ中の固形分を乾留するのに必要なエネルギー量は、固形分中の有機物量によるが、実験結果から造粒汚泥Ｃの固形物中の有機物量は約６０％とほほ一定であることが分かっている。以上のことから、造粒汚泥Ｃの固形分に加わる熱量を一定にするには造粒汚泥Ｃの水分量を一定にすれば良く、そのためには運転中の造粒機の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を推測し、乾燥汚泥Ｂと同じ含水率である造粒汚泥Ｃの含水率が一定になるように乾燥機の加熱温度を制御したので、造粒汚泥Ｃの固形分に加わる熱量を一定にでき、均質な炭化物Ｄを得ることができる。
【００４４】
次に、図３で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、乾燥汚泥Ｂの含水率を一定にするため、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、これが所定の含水率になるように、乾燥機１１に供給する脱水汚泥Ａの供給量を調整している。すなわち、脱水汚泥Ａは脱水汚泥供給機１８で汚泥乾燥機１１に供給され、乾燥汚泥Ｂとなるが、この乾燥汚泥Ｂを造粒する造粒機１２の駆動電流値を測定することにより、図２に示した関係から演算装置２６ｂが乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この含水率の増減に対応させて汚泥乾燥機１１に供給される脱水汚泥Ａの供給量を変化させる。つまり、制御手段２７は、演算装置２６ｂにより推定された乾燥汚泥Ｂの含水率が高くなると、脱水汚泥供給機１８を制御して、脱水汚泥Ａの供給量を減少させ、反対に、乾燥汚泥Ｂの含水率が低くなると脱水汚泥Ａの供給量を増加させる。この結果、乾燥汚泥Ｂの含水率は所定の含水率に調整される。
【００４５】
この場合、造粒機１２の駆動電流値は一定間隔ごとに収集し、目標の汚泥含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて脱水汚泥供給機１８の供給量を変更する。これを繰り返すことにより、目標の汚泥含水率に一致する。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり、均質な炭化物が得られる。
【００４６】
次に、図４で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、造粒汚泥Ｃが所定の含水率になるように水分調整剤の供給量を制御している。演算装置２６ｂにより、図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、その含水率が目標の含水率になるように水分調整剤供給装置１９または２３により、水分調整剤の供給量を制御し、図示しない混合装置により脱水汚泥Ａまたは乾燥汚泥Ｂと混合して乾燥汚泥Ｂが一定の含水率になるように調節する。
【００４７】
すなわち、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて水分調整剤の供給量の設定値を変更する。これを繰り返して目標の含水率に一致させる。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３おいて造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００４８】
次に、図５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、造粒汚泥Ｃが所定の含水率になるように、汚泥の予熱度合いを制御している。すなわち、排ガス処理装置１６から予熱手段２０，２４への排ガス供給路に調整弁３１，３２を設け、予熱手段２０，２４への排ガス供給量を調整している。
【００４９】
この場合、演算装置２６ｂにより図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、その含水率が目標の含水率になるように、脱水汚泥Ａの予熱手段（熱交換器）２０に加える排ガス供給量を調整弁３１により調整する。あるいは、乾燥汚泥Ｂの予熱手段（熱交換器）２４に加える排ガス供給量を調整弁３２により調整する。
【００５０】
すなわち、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて予熱手段２０あるいは２４に加える排ガス供給量の設定値を変更する。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉６において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００５１】
次に、図６で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、この含水率に応じて、加熱量制御手段３７により、後段の炭化炉１３への加熱エネルギー量を調整する。これにより、含水率の変化によるエネルギー変化を相殺し、受熱量が一定になるように制御するものである。
【００５２】
この実施の形態でも、含水率推定手段２６の計測装置２６ａで造粒機１２の運転中の駆動電流値が収集され、演算装置２６ｂにより図２の関係から乾燥汚泥Ａの含水率が推定される。この演算装置２６ｂでは、この推定含水率と乾燥汚泥定量供給機１４の供給量から、単位時間当たりに炭化炉２７に供給される水分量が算出できる。
【００５３】
加熱量制御手段３７は、含水率推定手段２６により推定された乾燥汚泥Ｂの含水率に応じて炭化炉１３の加熱量を制御する。すなわち、目標の水分量より多い場合は増加分の蒸発潜熱による消費エネルギーを計算し、そのエネルギーに相当する熱量を加えるべく、燃焼炉１５に対する補助燃料を追加する。反対に目標の水分量より少ない場合は減少分の蒸発潜熱による消費エネルギーを計算し、そのエネルギーに相当する熱量を減少させるべく燃焼炉１５への補助燃料を削減する。このように燃焼炉１５による燃焼量を制御し、炭化炉１３を加熱する。
【００５４】
この実施の形態では、上述のように、汚泥含水率の変動に伴う蒸発潜熱によるエネルギー消費量の変動量を事前に算出し、この変動量に対応する供給エネルギーを炭化炉１３に追加もしくは削減することにより、汚泥に加わる受熱量を一定にしたので、均質な炭化物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による汚泥炭化システムの一実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図２】同上一実施の形態における汚泥含水率と造粒機の駆動電流値との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の、駆動電流値により脱水汚泥の供給量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図４】本発明の、駆動電流値により水分調整剤の供給量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図５】本発明の、駆動電流値により脱水汚泥又は乾燥汚泥に対する予熱量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図６】本発明の、駆動電流値により炭化炉に対する加熱量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１ 汚泥乾燥機
１２ 造粒機
１３ 炭化炉
１５ 燃焼炉
１６ 排ガス処理装置
１８ 汚泥供給機
１９，２３ 水分調整剤供給装置
２０，２４ 予熱手段
２６ 含水率推定手段
２７ 含水率制御手段
３７ 熱量制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される汚泥を炭化処理する汚泥炭化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される汚泥のリサイクル手法の一つとして、遠心脱水機で濃縮・脱水後に遠心薄膜乾燥機等により乾燥し、コンポスト堆肥として農地還元する方法がある。しかし、コンポスト堆肥としての利用では使用時期が偏っている為に、季節的な需給のアンバランスにより余剰が発生し産廃処分を余儀なくされる場合がある。また、堆肥として全量使用される場合でも長期の貯蔵が必要となり、悪臭の発生や広い保管スペースの確保等の問題が発生する。
【０００３】
その解決手段として脱水汚泥を炭化して土壌改良材や肥料、吸着材などに再利用することが考えられているが、再利用時に常に一定の性能を発揮するためには均質な炭化物を製造する必要がある。そのため、下水処理やし尿処理等で発生した有機質汚泥の脱水汚泥を乾燥後に造粒、あるいは造粒後に乾燥させた造粒汚泥を炭化する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平７-２４２４０８号公報
【特許文献２】特開平１１-３１０７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、脱水汚泥の含水率が変化すると炭化炉に投入する造粒汚泥の含水率も変わるため、炭化時に汚泥の固形分に加わる総熱量が変化してしまう。たとえ炭化温度が一定であったとしても、汚泥の含水率が増加すると増加した水分を蒸発させるためにより多くのエネルギーが消費されるので、その分汚泥の固形分の熱分解に消費できるエネルギーは減少し、十分な炭化ができなくなる。すなわち、汚泥の含水率変化により炭化状態が変わり、炭化物の均質性が保たれなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、脱水汚泥等の含水率が変化しても、均質な炭化物を得ることができる汚泥炭化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の汚泥炭化システムは、脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率を所定範囲に維持する含水率制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、含水率制御手段として、乾燥機の乾燥温度を制御するものを用いるとよい。
【０００８】
また、本発明では、乾燥機への汚泥供給機を有し、含水率制御手段は、汚泥供給機による乾燥機への汚泥供給量を制御するように構成するとよい。
【０００９】
また、本発明では、脱水汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による脱水汚泥への水分調整剤供給量を制御するように構成してもよい。
【００１０】
また、本発明では、乾燥汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による乾燥汚泥への水分調整剤供給量を制御するように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明では、乾燥機への入口部分に脱水汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による脱水汚泥への予熱量を制御するように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明では、造粒機への入口部分に乾燥汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による乾燥汚泥への予熱量を制御するように構成してもよい。
【００１３】
これら予熱手段の熱源として、炭化炉からの排ガスを用い、含水率制御手段は、予熱手段に供給される排ガス量を制御するように構成してもよい。
【００１４】
さらに、本発明の汚泥炭化システムは、含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率に応じて炭化炉の加熱量を制御する加熱量制御手段を備えた構成でもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、炭化炉に投入される造粒汚泥の含水率を推定することにより、この含水率を一定に制御したり、もしくは炭化炉への加熱量を制御することにより、均質な汚泥炭化物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による汚泥炭化システムの一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係る汚泥炭化システムは、例えば、遠心薄膜乾燥機から排出した乾燥汚泥を造粒する際に、汚泥の含水率と造粒機の駆動電流値に比例関係があることを利用するものである。すなわち、運転中の造粒機の駆動電流値を計測して、得られた駆動電流値から炭化炉に投入される造粒汚泥の含水率を推定することにより、この含水率を一定に制御したり、もしくは炭化炉への加熱量を制御するなど、システムを制御する。この結果、脱水汚泥の含水率が変化しても均質な汚泥炭化物を得ることが可能となる。
【００１８】
図１は、本発明に係わる汚泥炭化システムの構成を示している。図1において、１１は遠心薄膜乾燥機などの汚泥乾燥機で、農業集落排水や下水などから生じる有機性排水汚泥を脱水後、脱水汚泥Ａとして受け入れ、水分６０%以下（望ましくは含水率５０％程度）に乾燥し、乾燥汚泥Ｂとする。１２は造粒機で、乾燥汚泥Ｂを、例えば、直径約５〜１０ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍ程度の円筒状に造粒し、造粒汚泥Ｃとして排出する。
【００１９】
１３は炭化炉で、内筒１３ａ及び外筒１３ｂからなる二重筒構造であり、造粒汚泥Ｃは造粒汚泥定量供給機１４により内筒１３ａ内に供給される。炭化炉１３では、造粒汚泥Ｃが入口側から出口側に向かって移動する約１５〜３０分の間に、後述する燃焼炉１５から外筒１３ｂとの間に供給される燃焼ガスにより加熱され、約５００〜７００℃で炭化される。炭化された炭化物Ｄは内筒１３ａから排出される。
【００２０】
ここで、造粒汚泥Ｃは圧縮作用を受けて造粒されているため、炭化物Ｄも適度な機械的強度を持っており、容易に壊れないため発塵が少なく取扱い易いという特徴がある。
【００２１】
前記燃焼炉１５には、燃焼用空気や灯油・プロパンガスのような補助燃料が供給されており、立上げ時などこれらを燃焼させて燃焼ガスを得ている。燃焼ガスは前述のように外筒１３ｂとの間に供給され、内筒１３ａ内の造粒汚泥を加熱し、炭化させる。
【００２２】
炭化炉１３の内筒１３ａ内において、汚泥の熱分解により乾留ガスが発生するが、この乾留ガスは燃焼炉１５に送られ、補助燃料と共に燃焼用空気と混合され燃焼する。燃焼炉１５では、乾留ガスの燃焼と悪臭物質の分解およびダイオキシン分解のため、８００℃以上で燃焼される。燃焼された高温の加熱ガスは炭化炉１３の外筒１３ｂと内筒１３ａの間を流れ、上述のように内筒１３ａ内を加熱後、排ガス処理装置１６で粉塵や有害成分を除去後に、排ガスとして排出される。
【００２３】
前記汚泥乾燥機１１に対しては、その入口側に汚泥供給機１８が設けられており、脱水汚泥Ａを、乾燥機１１に定量供給する。この乾燥機１１への汚泥供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２４】
また、この汚泥乾燥機１１の入口側には、水分調整剤供給装置１９が設けられており、脱水汚泥Ａへ水分調整剤を供給する。この脱水汚泥Ａへの水分調整剤供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２５】
さらに、汚泥乾燥機１１への入口部分には、脱水汚泥Ａに対する予熱手段（例えば、熱交換器）２０が設けられており、乾燥機１１へ供給される脱水汚泥Ａを予熱する。この予熱手段２０の熱源としては、例えば、図示のように炭化炉１３からの排ガスを、排ガス処理装置１６を介して導入する。この脱水汚泥Ａへの予熱量は、この実施の形態では、予熱手段２０に供給される排ガス量を制御することにより可変とすることができる。
【００２６】
汚泥乾燥機１１は、乾燥対象汚泥に対する乾燥温度を可変制御可能に構成されている。この乾燥温度は、例えば、乾燥機１１に対する加熱用の燃料調節弁２１の開度調整により可変制御される。
【００２７】
前記造粒機１２の入口側には、水分調整剤供給装置２３が設けられており、乾燥機１１により乾燥処理された乾燥汚泥Ｂへ水分調整剤を供給する。この乾燥汚泥Ｂへの水分調整剤供給量は後述するように可変制御することができる。
【００２８】
また、この造粒機１２への入口部分には、乾燥汚泥Ｂに対する予熱手段（例えば、熱交換器）２４が設けられており、造粒機１２へ供給される乾燥汚泥Ｂを予熱する。この予熱手段２４の熱源としては、同様に、排ガス処理装置１６を介して導入される炭化炉１３からの排ガスを用いる。この乾燥汚泥Ｂへの予熱量も、予熱手段２４に供給される排ガス量を制御することにより可変とすることができる。
【００２９】
造粒機１２としては、例えば、スクリュー押し出し方式のものを用いる。この場合、造粒機１２内に供給された乾燥汚泥Ｂは、内蔵されたスクリューによって圧縮作用を受けながら前方（図示左方）に送られ、最前部に取り付けたプレ−ト盤の孔より乾燥汚泥Ｂを円柱状に押し出される。押し出された汚泥は、回転式のカッタ−で所定の長さに切断され、造粒汚泥Ｃとなる。造粒機１２の駆動電流値はスクリューが受ける負荷に比例するもので、乾燥汚泥Ｂの含水率が低いと押し出しに負荷が大きくなり、駆動電流値が上昇する。逆に含水率が高いと孔から容易に押し出されるため駆動電流値は低くなる。この関係から造粒機１２の駆動電流値を計測すれば乾燥汚泥Ｂの含水率の連続的な推測が可能である。
【００３０】
２６は乾燥汚泥Ｂの含水率を推定する含水率推定手段で、造粒機１４の駆動電流値を測定する計測装置２６ａと、その測定値から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定する演算装置２６ｂとで構成される。２７は含水率制御手段で、含水率推定手段２６により推定された乾燥汚泥Ｂの含水率が所定範囲に維持されるようにシステムを制御する。この実施の形態では、乾燥汚泥Ｂの含水率を所定範囲に維持するため、乾燥機１１の乾燥温度を制御しており、そのために乾燥機１１の燃料調整弁２１を開度制御している。
【００３１】
上記構成において、農業集落排水処理施設、下水処理場、有機排水処理施設等から排出される余剰汚泥（含水率約９８〜９９％）は、高分子凝集剤と混合した後、遠心脱水機あるいはベルトプレス、フィルタープレス等の図示しない脱水機により含水率が約８５％に脱水される。脱水された脱水汚泥Ａは、脱水汚泥供給機１８により、遠心薄膜乾燥機、真空乾燥機、熱風乾燥機等の汚泥乾燥機１１に定量供給される。そして、この乾燥機１１にて含水率が約５０％になるまで乾燥され、乾燥汚泥Ｂとして排出される。
【００３２】
乾燥汚泥Ｂは、造粒機１２で直径約５〜１０ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍの円筒状に造粒され、造粒汚泥Ｃとして排出される。造粒汚泥Ｃは造粒汚泥定量供給機１４により二重筒構造の炭化炉１３の内筒１３ａ内に供給される。炭化炉１３では、造流汚泥Ｃが入口側から出口側に向かって移動する約１５〜３０分の間に、燃焼炉１５からの燃焼熱により約５００〜７００℃で炭化され、炭化物Ｄは炭化炉１３の内筒１３ａから排出される。
【００３３】
炭化炉１３の内筒１３ａでは、汚泥の熱分解により乾留ガスが発生する。この乾留ガスは燃焼炉１５に送られ、燃焼用空気や補助燃料と混合して燃焼される。なお、立上げ時など乾留ガスが不足する場合は、補助燃料１１を主に燃焼させる。
【００３４】
燃焼された高温の加熱ガスは炭化炉１３の外筒１３ｂと内筒１３ａとの間を流れ、内筒１３ａを加熱する。加熱後のガスは排ガス処理装置１６で粉塵などを除去した後、排ガスとして排出される。この排ガスは高温であるため、脱水汚泥Ａや乾燥汚泥Ｂの予熱に利用し有効活用を図る。
【００３５】
また、乾燥機１１に投入される脱水汚泥Ａの含水率を調整するため、水分調整剤供給装置１９から水分調整剤を供給し、同様に、乾燥汚泥Ｂの含水率を調整するため、水分調整剤供給装置２３から水分調整剤を供給する。なお、造粒機１２で乾燥汚泥を造粒する際、造粒前後での含水率の変化は無視できる。
【００３６】
次に、乾燥汚泥Ｂの含水率を推測し、汚泥の固形分に加わる熱量が一定になるように制御する機能を説明する。造粒機１２の運転中における駆動電流値やその他各機器の供給量、温度、圧力等の計測データを計測装置２６ａで収集し、演算装置２６ｂにより含水率など制御に必要な値を演算する。そして、この演算装置２６ｂからのデータをもとに制御手段２７で各機器を制御する。
【００３７】
ここで、均質な炭化物Ｄを得るためには造粒汚泥Ｃが一定の含水率で供給されることが必要である。しかし、実際には脱水時に使用される高分子凝集剤の種類、使用量、汚泥の負荷量、季節変動などにより脱水汚泥Ａの含水率は大きく変化する。したがって、汚泥乾燥機１１の温度や供給量等の運転条件を変えない限り、脱水汚泥Ａの含水率変化に伴い造粒汚泥Ｃの含水率も変化してしまう。特に、数ヶ所の処理場の脱水汚泥を集積して処理する場合の含水率は、各処理場の水処理方式、汚泥処理方式、脱水方法によって大きく異なり、その混合割合の違いにより脱水汚泥Ａの含水率が大きく変わる恐れがあるため、粒汚泥Ｃの含水率は変化する。
【００３８】
造粒汚泥Ｃの含水率を一定にするためには、造粒前後での含水率変化は無視できるので、乾燥汚泥Ｂの含水率を簡単に連続計測しこれを一定に制御すればよい。乾燥汚泥Ｂの含水率の連続測定には、従来、一般に光ファイバー式赤外線センサが用いられている。しかし、この方式は汚泥表面の水分測定であり、表面状態や色の変化の影響を受けること、かつ測定範囲は狭く必ずしも全体を代表した値でないこと、などの理由により乾燥汚泥Ｂへの適用は困難であった。
【００３９】
簡単に連続的に乾燥汚泥Ｂの含水率を測定する方法について鋭意検討した結果、乾燥汚泥Ｂの含水率と押し出し式の造粒機１２の駆動電流値との間には、図２に示すような比例関係があることを見出した。すなわち、造粒機１２として、スクリュー押し出し方式のものを用いた場合、前述したように、乾燥汚泥Ｂの含水率が低いと押し出し負荷が大きくなり、駆動電流値が上昇する。逆に含水率が高いと孔から容易に押し出されるため、駆動電流値は低くなる。この関係から造粒機１２の駆動電流値を計測すれば乾燥汚泥Ｂの含水率の連続的な推測が可能である。
【００４０】
このように、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、この乾燥汚泥Ｂの含水率が所定の含水率になるように、この実施の形態では、乾燥機１１に加える燃料の量を調整して加熱温度を調整している。すなわち、脱水汚泥Ａを脱水汚泥供給機１８で乾燥機１１に定量供給しながら、その乾燥汚泥Ｂを造粒する造粒機１２の駆動電流値と、汚泥乾燥機１１の加熱温度を計測し、その計測データを計測装置２６ａで収集する。そして、演算装置２６ｂにより、図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から、乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この乾燥汚泥Ｂが所定の含水率になるように制御手段２７で汚泥乾燥機１１の加熱用燃料調節弁２１の開度を調節して乾燥温度を制御する。
【００４１】
この場合、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて汚泥乾燥機１１の乾燥温度設定値を変更する。これを繰り返して目標の含水率に一致させる。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００４２】
ここで、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃに加えられる熱量は、造粒汚泥Ｃ中の固形分を熱分解した際に発生した乾留ガスの発熱量と、補助燃料による発熱量の総和である。一方、消費されるエネルギーは、造粒汚泥Ｃ中の水分の蒸発潜熱によるエネルギー消費量と、造粒汚泥Ｃ中の固形分を熱分解するエネルギー消費量と、炭化炉の放熱によるエネルギー消費量の総和である。供給されるエネルギーは、炭化温度が一定になるように補助燃料で調整されるので一定である。従って、エネルギー消費量が一定であれば造粒汚泥Ｃ中の固形分の受熱量も一定になる。エネルギー消費量の内、炭化炉１３の放熱は一定であるが、造粒汚泥Ｃの含水率に変化があれば、水分の蒸発潜熱によるエネルギー消費量が変化するため、造粒汚泥Ｃ中の固形分が受取る熱量もそれに伴い変化する。このため、均質な炭化物Ｄを得るためには造粒汚泥Ｃの水分量を一定にする必要がある。
【００４３】
造粒汚泥Ｃ中の固形分を乾留するのに必要なエネルギー量は、固形分中の有機物量によるが、実験結果から造粒汚泥Ｃの固形物中の有機物量は約６０％とほほ一定であることが分かっている。以上のことから、造粒汚泥Ｃの固形分に加わる熱量を一定にするには造粒汚泥Ｃの水分量を一定にすれば良く、そのためには運転中の造粒機の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を推測し、乾燥汚泥Ｂと同じ含水率である造粒汚泥Ｃの含水率が一定になるように乾燥機の加熱温度を制御したので、造粒汚泥Ｃの固形分に加わる熱量を一定にでき、均質な炭化物Ｄを得ることができる。
【００４４】
次に、図３で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、乾燥汚泥Ｂの含水率を一定にするため、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、これが所定の含水率になるように、乾燥機１１に供給する脱水汚泥Ａの供給量を調整している。すなわち、脱水汚泥Ａは脱水汚泥供給機１８で汚泥乾燥機１１に供給され、乾燥汚泥Ｂとなるが、この乾燥汚泥Ｂを造粒する造粒機１２の駆動電流値を測定することにより、図２に示した関係から演算装置２６ｂが乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、この含水率の増減に対応させて汚泥乾燥機１１に供給される脱水汚泥Ａの供給量を変化させる。つまり、制御手段２７は、演算装置２６ｂにより推定された乾燥汚泥Ｂの含水率が高くなると、脱水汚泥供給機１８を制御して、脱水汚泥Ａの供給量を減少させ、反対に、乾燥汚泥Ｂの含水率が低くなると脱水汚泥Ａの供給量を増加させる。この結果、乾燥汚泥Ｂの含水率は所定の含水率に調整される。
【００４５】
この場合、造粒機１２の駆動電流値は一定間隔ごとに収集し、目標の汚泥含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて脱水汚泥供給機１８の供給量を変更する。これを繰り返すことにより、目標の汚泥含水率に一致する。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり、均質な炭化物が得られる。
【００４６】
次に、図４で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、造粒汚泥Ｃが所定の含水率になるように水分調整剤の供給量を制御している。演算装置２６ｂにより、図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、その含水率が目標の含水率になるように水分調整剤供給装置１９または２３により、水分調整剤の供給量を制御し、図示しない混合装置により脱水汚泥Ａまたは乾燥汚泥Ｂと混合して乾燥汚泥Ｂが一定の含水率になるように調節する。
【００４７】
すなわち、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて水分調整剤の供給量の設定値を変更する。これを繰り返して目標の含水率に一致させる。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉１３おいて造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００４８】
次に、図５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、造粒汚泥Ｃが所定の含水率になるように、汚泥の予熱度合いを制御している。すなわち、排ガス処理装置１６から予熱手段２０，２４への排ガス供給路に調整弁３１，３２を設け、予熱手段２０，２４への排ガス供給量を調整している。
【００４９】
この場合、演算装置２６ｂにより図２に示す造粒機１２の駆動電流値と乾燥汚泥Ｂの含水率の関係から乾燥汚泥Ｂの含水率を推定し、その含水率が目標の含水率になるように、脱水汚泥Ａの予熱手段（熱交換器）２０に加える排ガス供給量を調整弁３１により調整する。あるいは、乾燥汚泥Ｂの予熱手段（熱交換器）２４に加える排ガス供給量を調整弁３２により調整する。
【００５０】
すなわち、一定間隔ごとに造粒機１２の駆動電流値を収集し、目標の含水率とずれている場合は、そのずれ幅に応じて予熱手段２０あるいは２４に加える排ガス供給量の設定値を変更する。このように乾燥汚泥Ｂの含水率を一定に制御することにより造粒汚泥Ｃの含水率も一定となり、炭化炉６において造粒汚泥Ｃの固形分に加わる受熱量が一定となり均質な炭化物が得られる。
【００５１】
次に、図６で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、造粒機１２の駆動電流値から乾燥汚泥Ｂの含水率を求め、この含水率に応じて、加熱量制御手段３７により、後段の炭化炉１３への加熱エネルギー量を調整する。これにより、含水率の変化によるエネルギー変化を相殺し、受熱量が一定になるように制御するものである。
【００５２】
この実施の形態でも、含水率推定手段２６の計測装置２６ａで造粒機１２の運転中の駆動電流値が収集され、演算装置２６ｂにより図２の関係から乾燥汚泥Ａの含水率が推定される。この演算装置２６ｂでは、この推定含水率と乾燥汚泥定量供給機１４の供給量から、単位時間当たりに炭化炉２７に供給される水分量が算出できる。
【００５３】
加熱量制御手段３７は、含水率推定手段２６により推定された乾燥汚泥Ｂの含水率に応じて炭化炉１３の加熱量を制御する。すなわち、目標の水分量より多い場合は増加分の蒸発潜熱による消費エネルギーを計算し、そのエネルギーに相当する熱量を加えるべく、燃焼炉１５に対する補助燃料を追加する。反対に目標の水分量より少ない場合は減少分の蒸発潜熱による消費エネルギーを計算し、そのエネルギーに相当する熱量を減少させるべく燃焼炉１５への補助燃料を削減する。このように燃焼炉１５による燃焼量を制御し、炭化炉１３を加熱する。
【００５４】
この実施の形態では、上述のように、汚泥含水率の変動に伴う蒸発潜熱によるエネルギー消費量の変動量を事前に算出し、この変動量に対応する供給エネルギーを炭化炉１３に追加もしくは削減することにより、汚泥に加わる受熱量を一定にしたので、均質な炭化物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による汚泥炭化システムの一実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図２】同上一実施の形態における汚泥含水率と造粒機の駆動電流値との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の、駆動電流値により脱水汚泥の供給量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図４】本発明の、駆動電流値により水分調整剤の供給量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図５】本発明の、駆動電流値により脱水汚泥又は乾燥汚泥に対する予熱量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図６】本発明の、駆動電流値により炭化炉に対する加熱量を調整する実施の形態を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１ 汚泥乾燥機
１２ 造粒機
１３ 炭化炉
１５ 燃焼炉
１６ 排ガス処理装置
１８ 汚泥供給機
１９，２３ 水分調整剤供給装置
２０，２４ 予熱手段
２６ 含水率推定手段
２７ 含水率制御手段
３７ 熱量制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、
前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、
この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率を所定範囲に維持する含水率制御手段と
を備えたことを特徴とする汚泥炭化システム。
【請求項２】
含水率制御手段として、乾燥機の乾燥温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項３】
乾燥機への汚泥供給機を有し、含水率制御手段は、汚泥供給機による乾燥機への汚泥供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項４】
脱水汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による脱水汚泥への水分調整剤供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項５】
乾燥汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による乾燥汚泥への水分調整剤供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項６】
乾燥機への入口部分に脱水汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による脱水汚泥への予熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項７】
造粒機への入口部分に乾燥汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による乾燥汚泥への予熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項８】
予熱手段の熱源として、炭化炉からの排ガスを用い、含水率制御手段は、予熱手段に供給される排ガス量を制御することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の汚泥炭化システム。
【請求項９】
脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、
前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、
この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率に応じて炭化炉の加熱量を制御する加熱量制御手段と、
を備えたことを特徴とする汚泥炭化システム。
【請求項１】
脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、
前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、
この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率を所定範囲に維持する含水率制御手段と
を備えたことを特徴とする汚泥炭化システム。
【請求項２】
含水率制御手段として、乾燥機の乾燥温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項３】
乾燥機への汚泥供給機を有し、含水率制御手段は、汚泥供給機による乾燥機への汚泥供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項４】
脱水汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による脱水汚泥への水分調整剤供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項５】
乾燥汚泥への水分調整剤供給装置を有し、含水率制御手段は、水分調整剤供給装置による乾燥汚泥への水分調整剤供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項６】
乾燥機への入口部分に脱水汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による脱水汚泥への予熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項７】
造粒機への入口部分に乾燥汚泥に対する予熱手段を設け、含水率制御手段は、予熱手段による乾燥汚泥への予熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥炭化システム。
【請求項８】
予熱手段の熱源として、炭化炉からの排ガスを用い、含水率制御手段は、予熱手段に供給される排ガス量を制御することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の汚泥炭化システム。
【請求項９】
脱水汚泥を乾燥機で乾燥し、この乾燥汚泥を造粒機で造粒し、この造粒汚泥を炭化炉で炭化処理する汚泥炭化システムであって、
前記造粒機の駆動電流値を測定し、その測定値から前記乾燥汚泥の含水率を推定する含水率推定手段と、
この含水率推定手段により推定された乾燥汚泥の含水率に応じて炭化炉の加熱量を制御する加熱量制御手段と、
を備えたことを特徴とする汚泥炭化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２６３６６２（Ｐ２００６−２６３６６２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８９０３８（Ｐ２００５−８９０３８）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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