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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162737
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】汚泥焼却設備および汚泥焼却方法
(51)【国際特許分類】
F23G 5/30 20060101AFI20241114BHJP
C02F 11/06 20060101ALI20241114BHJP
F23G 5/50 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
F23G5/30 J
C02F11/06 B ZAB
F23G5/30 D
F23G5/30 Q
F23G5/50 E
F23G5/50 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078592
(22)【出願日】2023-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】000001834
【氏名又は名称】三機工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504132881
【氏名又は名称】国立大学法人東京農工大学
(74)【代理人】
【識別番号】100090985
【弁理士】
【氏名又は名称】村田 幸雄
(74)【代理人】
【識別番号】100093388
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 喜三郎
(74)【代理人】
【識別番号】100206302
【弁理士】
【氏名又は名称】落志 雅美
(72)【発明者】
【氏名】伊東 賢洋
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 均
(72)【発明者】
【氏名】古閑 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】神谷 秀博
(72)【発明者】
【氏名】岡田 洋平
(72)【発明者】
【氏名】堀口 元規
【テーマコード（参考）】
3K062
4D059
【Ｆターム（参考）】
3K062AA11
3K062AC02
3K062DB02
4D059AA04
4D059AA05
4D059BB01
4D059BB13
4D059BD00
4D059BE00
4D059CA14
4D059DA03
4D059DA04
4D059DA05
4D059DA08
4D059DA15
4D059DA16
4D059DA22
4D059DA23
4D059EA06
4D059EA20
4D059EB06
4D059EB11
(57)【要約】
【課題】下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞を確実に防止するとともに、焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒することに起因する流動不良も確実に防止する。
【解決手段】本発明の汚泥焼却設備は、下水汚泥を焼却する焼却炉と、前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた灰の成分と引張強度を測定する薬剤種類・量決定プロセスと、前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への焼却灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、を有する。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明の汚泥焼却設備は、下水汚泥を焼却する焼却炉と、前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた灰の成分と引張強度を測定する薬剤種類・量決定プロセスと、前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への焼却灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、を有する。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項2】
下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の汚泥焼却設備において、
前記制御部は、前記高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置で測定した引張強度と予め設定した引張強度の目標値とを比較することで、前記指示を行うことを特徴とする汚泥焼却設備。
前記制御部は、前記高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置で測定した引張強度と予め設定した引張強度の目標値とを比較することで、前記指示を行うことを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の汚泥焼却設備において、
前記下水汚泥を焼却する焼却炉は、吹き込まれる空気により流動媒体による流動床を形成して、投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉であることを特徴とする汚泥焼却設備。
前記下水汚泥を焼却する焼却炉は、吹き込まれる空気により流動媒体による流動床を形成して、投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉であることを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記下水汚泥を焼却する前記焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記下水汚泥を焼却する前記焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項6】
請求項５に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前のいずれか１のタイミングで、前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前のいずれか１のタイミングで、前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項7】
下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示する工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示する工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項8】
下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う行程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う行程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項9】
請求項７又は請求項８に記載の汚泥焼却方法において、
前記指示を行う行程は、前記高温条件下での引張強度測定の結果と予め設定した引張強度の目標値とを比較する行程とを含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
前記指示を行う行程は、前記高温条件下での引張強度測定の結果と予め設定した引張強度の目標値とを比較する行程とを含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項10】
請求項７又は８項に記載の汚泥焼却方法において、
前記下水汚泥を焼却する行程は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、
前記流動焼却炉に投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する行程であることを、
特徴とする汚泥焼却方法。
前記下水汚泥を焼却する行程は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、
前記流動焼却炉に投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する行程であることを、
特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項11】
請求項７又は８項に記載の汚泥焼却方法において、
前記下水汚泥が前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入されるまでの間に、前記薬剤を供給する行程をさらに有することを、
特徴とする汚泥焼却方法。
前記下水汚泥が前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入されるまでの間に、前記薬剤を供給する行程をさらに有することを、
特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の汚泥焼却方法において、
前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングですることを特徴とする汚泥焼却方法。
前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングですることを特徴とする汚泥焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法に関するものである。
具体的には、下水汚泥を焼却する下水汚泥焼却炉で発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞、流動床式焼却炉での流動不良、空気予熱器等の熱交換器での伝熱効率低下、集塵装置でのフィルタ性能低下を抑制する焼却炉の不具合発生を防止する汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法に関するものである。
具体的には、下水汚泥を焼却する下水汚泥焼却炉で発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞、流動床式焼却炉での流動不良、空気予熱器等の熱交換器での伝熱効率低下、集塵装置でのフィルタ性能低下を抑制する焼却炉の不具合発生を防止する汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
下水処理場において下水を浄化する際に発生する下水汚泥は、脱水後、下水汚泥焼却炉で焼却処理される下水汚泥を焼却する焼却炉において、焼却炉の排気ガスダクトや熱交換器等に焼却灰が付着することがある。
また、流動焼却炉においては、焼却場の流動床をなす流動砂に焼却灰が付着する。
この焼却灰の付着により、排気ガスダクトや熱交換器等を閉塞させてしまったり、流動床の流動砂同士が固着して肥大化するクリンカに起因する流動不良現象による不完全燃焼を引き起こしてしまったりする場合があり、焼却炉の運転に大きな支障をきたすことがある。
また、流動焼却炉においては、焼却場の流動床をなす流動砂に焼却灰が付着する。
この焼却灰の付着により、排気ガスダクトや熱交換器等を閉塞させてしまったり、流動床の流動砂同士が固着して肥大化するクリンカに起因する流動不良現象による不完全燃焼を引き起こしてしまったりする場合があり、焼却炉の運転に大きな支障をきたすことがある。
【0003】
近年は、下水汚泥焼却炉において発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞や流動床における流動不良といった不具合（以下、不具合）の発生が多くなっている。
その原因として、下水の高度処理により汚泥に含まれるリンの濃度が高くなり、当該リンが焼却灰の付着性を助長したことが一因と考えられている。
その不具合対策として、汚泥中に無機系薬品（消石灰、炭酸カルシウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムなど）を添加して、焼却灰の付着性を抑制している下水汚泥焼却炉もある。
その原因として、下水の高度処理により汚泥に含まれるリンの濃度が高くなり、当該リンが焼却灰の付着性を助長したことが一因と考えられている。
その不具合対策として、汚泥中に無機系薬品（消石灰、炭酸カルシウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムなど）を添加して、焼却灰の付着性を抑制している下水汚泥焼却炉もある。
【0004】
前記不具合が発生するのは、灰が高温場で付着性が高まることが主要因である。これは、灰に含まれる成分が高温場において部分溶融して液相を生成し、それが灰粒子間で液架橋することで灰が付着性を増すためである。
したがって、高温場で付着性が増す灰は、不具合発生リスクも高いといえる。
したがって、高温場で付着性が増す灰は、不具合発生リスクも高いといえる。
【0005】
上記の不具合対策として、下水汚泥焼却炉における焼却灰の付着を予測する方法が開示されている。
例えば、特開２０１０－１２４２５号公報では、酸化雰囲気下で焼却して得られる焼却灰中のＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びＰ2Ｏ5の成分について、それぞれの含有量を特定し、特定された各焼却灰成分の元素組成に基づき、特定の式により指標を算出する技術が開示されている（特許文献１参照）。
また、特開２０１６－１９０２３８号公報では、焼却炉への灰付着を防止するための所定の金属元素を含む付着防止薬剤の添加が必要であると判断される閉塞抑制指標に対応する焼却灰の色を特定する基準色特定ステップと、色センサにより焼却炉から排出される焼却灰の色を検出する焼却灰色特定ステップと、基準色特定ステップにより予め特定されている基準色と、色センサから通知される焼却灰の色とを比較して、色センサから通知された色が基準色よりも、リン濃度の高い色であるか否か若しくは指標値が低い色であるか否かを判定する添加判定ステップと、添加判定ステップの判定結果に従がって、付着防止薬剤を下水汚泥に添加する添加ステップと、を有する技術が公開されている（特許文献２参照）。
例えば、特開２０１０－１２４２５号公報では、酸化雰囲気下で焼却して得られる焼却灰中のＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びＰ2Ｏ5の成分について、それぞれの含有量を特定し、特定された各焼却灰成分の元素組成に基づき、特定の式により指標を算出する技術が開示されている（特許文献１参照）。
また、特開２０１６－１９０２３８号公報では、焼却炉への灰付着を防止するための所定の金属元素を含む付着防止薬剤の添加が必要であると判断される閉塞抑制指標に対応する焼却灰の色を特定する基準色特定ステップと、色センサにより焼却炉から排出される焼却灰の色を検出する焼却灰色特定ステップと、基準色特定ステップにより予め特定されている基準色と、色センサから通知される焼却灰の色とを比較して、色センサから通知された色が基準色よりも、リン濃度の高い色であるか否か若しくは指標値が低い色であるか否かを判定する添加判定ステップと、添加判定ステップの判定結果に従がって、付着防止薬剤を下水汚泥に添加する添加ステップと、を有する技術が公開されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１０－１２４２５号公報
【特許文献2】特開２０１６－１９０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献１では算出される指標（数値）には明確な意味はなく、本発明のように明確な意味（単位）を持つ指標である付着力（引張強度／kPa）を用いて焼却灰の付着を予測する方法は開示されていない。更に焼却灰の粒子径を要因として付着性（付着力）を算出する技術は開示されていない。
特許文献１の技術の他に従来より粉体層の付着力を測定する装置はいくつかあるが、いずれも粉体サンプルを採取して室温環境下（１０～３０℃付近）において分析装置で測定する手法が採られ、焼却設備の排気ガスダクトや流動焼却炉の流動床等の高温場での粉体層の付着力を直接測定することはできなかった。
特許文献１の技術は、焼却灰の付着を予測する方法の１つに用いられる指標ではあるが、〔００２７〕に記述されているように、ブリケット試験は１１００度で行われ、ブリケットの灰表面の溶融軟化性を評価して灰付着性を評価している。通常８００度付近の温度域である下水汚泥焼却炉の灰付着性の環境とはかけ離れている。
特許文献２の技術では、指標とする値が経験に基づくものであった。また、灰の付着性に影響すると想定される指標から間接的に把握するものであって、実際の焼却炉の高温場の条件を直接的に再現して把握するものではないため、実際の焼却設備では必ずしも期待した効果が得られない場合もあった。
特許文献１の技術の他に従来より粉体層の付着力を測定する装置はいくつかあるが、いずれも粉体サンプルを採取して室温環境下（１０～３０℃付近）において分析装置で測定する手法が採られ、焼却設備の排気ガスダクトや流動焼却炉の流動床等の高温場での粉体層の付着力を直接測定することはできなかった。
特許文献１の技術は、焼却灰の付着を予測する方法の１つに用いられる指標ではあるが、〔００２７〕に記述されているように、ブリケット試験は１１００度で行われ、ブリケットの灰表面の溶融軟化性を評価して灰付着性を評価している。通常８００度付近の温度域である下水汚泥焼却炉の灰付着性の環境とはかけ離れている。
特許文献２の技術では、指標とする値が経験に基づくものであった。また、灰の付着性に影響すると想定される指標から間接的に把握するものであって、実際の焼却炉の高温場の条件を直接的に再現して把握するものではないため、実際の焼却設備では必ずしも期待した効果が得られない場合もあった。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、下水汚泥を焼却する下水汚泥焼却炉で発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞、流動床式焼却炉での流動不良、空気予熱器等の熱交換器での伝熱効率低下、集塵装置でのフィルタ性能低下を抑制する焼却炉の不具合発生を防止する汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法を提供することにある。
なお、本発明における排気ガスダクトは、燃焼ガス（排気ガス）が煙突から排出されるまでの通路を意味し、焼却設備中の熱交換器等、各種設備中の燃焼ガスの通路部分を含んでいる。
また、本発明の詳細な説明においては、灰の付着力と引張強度とは同じであり状況に応じて、「付着力」、「引張強度」、「引張強度（付着力）」を用いている。
なお、本発明における排気ガスダクトは、燃焼ガス（排気ガス）が煙突から排出されるまでの通路を意味し、焼却設備中の熱交換器等、各種設備中の燃焼ガスの通路部分を含んでいる。
また、本発明の詳細な説明においては、灰の付着力と引張強度とは同じであり状況に応じて、「付着力」、「引張強度」、「引張強度（付着力）」を用いている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的達成のため、 本発明者らは上記課題を下記の手段により解決した。
〔１〕下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
〔２〕下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
〔３〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において、
前記制御部は、前記高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置で測定した引張強度と予め設定した引張強度の目標値とを比較することで、前記指示を行うことを特徴とする汚泥焼却設備。
〔４〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において、
前記下水汚泥を焼却する焼却炉は、吹き込まれる空気により流動媒体による流動床を形成して、投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉であることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔５〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において
請求項１又は２に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記下水汚泥を焼却する前記焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔６〕前記〔５〕に記載の汚泥焼却設備において
前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前のいずれか１のタイミングで、前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔７〕下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示する工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
〔８〕下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う行程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
〔９〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において、
前記指示を行う行程は、前記高温条件下での引張強度測定の結果と予め設定した引張強度の目標値とを比較する行程とを含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
〔１０〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において
前記下水汚泥を焼却する行程は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、
前記流動焼却炉に投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する行程であることを、
特徴とする汚泥焼却方法。
〔１１〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において
前記下水汚泥が前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入されるまでの間に、前記薬剤を供給する行程をさらに有することを、
特徴とする汚泥焼却方法。
〔１２〕前記〔１１〕に記載の汚泥焼却方法において
前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングですることを特徴とする汚泥焼却方法。
〔１〕下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
〔２〕下水汚泥を焼却する焼却炉と、
前記下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
〔３〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において、
前記制御部は、前記高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置で測定した引張強度と予め設定した引張強度の目標値とを比較することで、前記指示を行うことを特徴とする汚泥焼却設備。
〔４〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において、
前記下水汚泥を焼却する焼却炉は、吹き込まれる空気により流動媒体による流動床を形成して、投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉であることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔５〕前記〔１〕又は〔２〕に記載の汚泥焼却設備において
請求項１又は２に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記下水汚泥を焼却する前記焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔６〕前記〔５〕に記載の汚泥焼却設備において
前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前のいずれか１のタイミングで、前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
〔７〕下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止をする指示する工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
〔８〕下水汚泥を焼却する焼却炉を用いて下水汚泥を焼却する工程と、
前記下水汚泥の焼却により得られる焼却灰を用いた高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定を行う行程と、
前記高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定の結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への灰の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する指示を行う行程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
〔９〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において、
前記指示を行う行程は、前記高温条件下での引張強度測定の結果と予め設定した引張強度の目標値とを比較する行程とを含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
〔１０〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において
前記下水汚泥を焼却する行程は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、
前記流動焼却炉に投入される前記下水汚泥を前記流動床中で焼却する行程であることを、
特徴とする汚泥焼却方法。
〔１１〕前記〔７〕又は〔８〕に記載の汚泥焼却方法において
前記下水汚泥が前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入されるまでの間に、前記薬剤を供給する行程をさらに有することを、
特徴とする汚泥焼却方法。
〔１２〕前記〔１１〕に記載の汚泥焼却方法において
前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングですることを特徴とする汚泥焼却方法。
【0010】
本発明によれば、実際に稼働している下水汚泥焼却炉において高温条件下で下水汚泥を焼却したときに生成される焼却灰を用いて灰の成分測定と引張強度測定を行うことで灰の付着性を直接的かつ定量的に評価することができるので、その値を指標として薬剤の供給、停止、供給量の調整を行うことができるので下水汚泥を焼却する際における下水汚泥焼却炉の排気ガスダクトの閉塞及び流動床の流動不良を有効に防止することができる
また、適量の薬剤を供給することができるので薬剤のコストを大幅に削減できる。
また、適量の薬剤を供給することができるので薬剤のコストを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】下水処理プロセスの一例を示す模式図である。
【図2】汚泥処理設備及び汚泥焼却設備の一例を示す模式図である。
【図3】高温条件下での灰の成分測定と引張強度測定に用いる高温粉体層強度測定装置の概要を示す模式図である。
【図4】灰の引張強度と薬剤添加量の関係を示す図である。
【図5】薬剤の種類と薬剤の供給量を決定するプロセスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
＜ 第１ 実施形態＞
図１は、下水処理プロセスの一例を示す模式図である。図１に示すように、下水処理プロセスを、例えば生活排水などの下水を浄化処理する下水処理プロセス１を用いて説明する。
下水処理プロセス１は、下水浄化設備２ 、汚泥処理設備３及び汚泥焼却設備４とからなる。
下水浄化設備２は、例えば活性汚泥法を用いて下水を浄化する設備である。詳細には、下水浄化設備２は、沈砂池５、最初沈殿池（第一沈殿池）６、反応タンク（曝気槽）７、最終沈殿池（第二沈殿池）８を含む。沈砂池５は、下水とともに流入する土砂や比較的大きなごみを除去する。最初沈殿池８は、沈砂池５から送り出される下水に含まれる汚れを沈殿させる。最初沈殿池６で沈殿した汚れは、生汚泥９ａとして回収される。反応タンク７は、最初沈殿池６からの下水と活性汚泥とを混合し、反応タンク７の内部を曝気・攪拌し、活性汚泥に含まれる微生物の働きによって下水に含まれる汚れ（有機物）を分解する。
図１は、下水処理プロセスの一例を示す模式図である。図１に示すように、下水処理プロセスを、例えば生活排水などの下水を浄化処理する下水処理プロセス１を用いて説明する。
下水処理プロセス１は、下水浄化設備２ 、汚泥処理設備３及び汚泥焼却設備４とからなる。
下水浄化設備２は、例えば活性汚泥法を用いて下水を浄化する設備である。詳細には、下水浄化設備２は、沈砂池５、最初沈殿池（第一沈殿池）６、反応タンク（曝気槽）７、最終沈殿池（第二沈殿池）８を含む。沈砂池５は、下水とともに流入する土砂や比較的大きなごみを除去する。最初沈殿池８は、沈砂池５から送り出される下水に含まれる汚れを沈殿させる。最初沈殿池６で沈殿した汚れは、生汚泥９ａとして回収される。反応タンク７は、最初沈殿池６からの下水と活性汚泥とを混合し、反応タンク７の内部を曝気・攪拌し、活性汚泥に含まれる微生物の働きによって下水に含まれる汚れ（有機物）を分解する。
【0014】
最終沈殿池８は、反応タンク７から送り出された下水に含まれる活性汚泥を沈殿させる。最終沈殿池８で沈殿した活性汚泥の一部は、反応タンク７に戻され、残りの活性汚泥は、余剰汚泥９ｂとして回収される。最終沈殿池８により活性汚泥が分離された下水は、塩素接触槽（図示しない）において塩素消毒された後、処理水として海や河川に放流される。
【0015】
図１に示す汚泥処理設備３は、下水浄化設備２において発生する下水汚泥９を濃縮、脱水、或いは、更に乾燥によって減量化する設備の例である。なお、下水汚泥９は被処理物の一例であり、下水汚泥９は、最初沈殿池６から取り除かれた生汚泥９ａと、最終沈殿池８で取り除かれた余剰汚泥９ｂと含むものである。汚泥処理設備３は、濃縮装置１０、脱水機１１、乾燥機１２を含む。
【0016】
濃縮装置１０は、下水汚泥９を上澄み水と汚泥成分とに分離、つまり下水汚泥９の固形分を濃縮する。脱水機１１は、濃縮された下水汚泥９を例えば含水率７５～８０％程度まで脱水する。乾燥機１２は、脱水機１１で脱水された下水汚泥９を例えば含水率２０～３０％程度まで乾燥させる。汚泥処理工程を経た下水汚泥９は、汚泥焼却設備４によって焼却される。汚泥焼却設備４によって下水汚泥９を焼却したときに発生する焼却灰は、埋め立て処分されるか、資源として再利用される。なお、図１においては、濃縮装置１０、脱水機１１、乾燥機１２を含む汚泥処理設備３としているが、必要に応じて改質等の、その他工程や機器を追加した汚泥処理設備としてもよい。
【0017】
図２は、汚泥処理設備３及び汚泥焼却設備４の一構成を模式的に示す図である。なお、図２中実線で示す矢印は、下水汚泥９や燃焼用空気等の供給路の他、焼却排ガスや焼却灰の排出路を示し、図２中一点鎖線で示す矢印は、焼却灰の設備機器や流動床などの要素への付着堆積を防止する前記薬剤の供給路を、図２中二点鎖線で示す矢印は信号を示す。
【0018】
汚泥焼却設備４は、流動焼却炉（流動床式焼却炉）２０、空気予熱器（熱交換器）２１、集じん装置２２、排煙処理装置２３及び制御装置５０を含む。周知のように、流動焼却炉２０は、炉内に吹き込んだ燃焼用空気により流動化した流動砂をバーナ等による昇温装置により加熱し、炉内に投入された下水汚泥９を高温加熱された流動砂により加熱焼却する設備である。なお、流動焼却炉９としては、気泡式流動焼却炉、循環式流動焼却炉及び過給式流動焼却炉などがあるが、いずれの流動焼却炉であってもよい。また、焼却炉として流動焼却炉を例に挙げているが、例えば階段式ストーカ炉（ストーカ末端の灰ホッパまたは煙道への飛灰などから灰を回収可能）や、立型多段焼却炉（各段からの飛灰を回収可能）など、炉内の燃焼により発生する高温条件下での灰の成分および引張強度を計測できれば、他の焼却炉であってもよい。図示は省略するが、流動焼却炉２０は、設備起動時に炉内を高温加熱する昇温バーナ、炉内を高温加熱する際や、汚泥を焼却する際に不足する熱力を補うために炉内に補助燃料を投入する補助燃料装置を有し、炉内に燃焼用空気を送り込む送風機２４を有する。なお、図２中符号２６は、流動焼却炉２０から排出される燃焼排ガスを空気予熱器２１に送り出す排出路である。
【0019】
流動焼却炉２０は、図示は省略するが、排出口を下部に有する。例えば流動焼却炉９に投入される下水汚泥９は不燃物を含んでいる。下水汚泥中の不燃物は焼却されずに流動焼却炉２０の下部に残留する。したがって、排出口から流動砂を排出することで、流動砂に含まれる不燃物をも回収する。なお、排出された流動砂は、不燃物が除去された後、流動焼却炉に再度送り込まれる。
【0020】
空気予熱器２１は、流動焼却炉２０から排出される燃焼排ガスと、送風機２４から流動焼却炉２０に向けて送り込まれる燃焼用空気との間で熱交換を行う。空気予熱器２１による熱交換により、燃焼用空気は、例えば６００～６５０℃に予熱される。流動焼却炉２０から排出される燃焼排ガスの温度は、例えば、８００～９００℃であり、空気予熱器２１から送り出される燃焼排ガスの温度は熱交換により５００～７００℃に低下する。ここで、図２中符号２８は空気予熱器２１にて熱交換された燃焼排ガスを集じん装置２２に排出する排出路（煙道）である。また、図２中符号３０は送風機２４から送り出された空気を空気予熱器２１に供給する供給路、図２中符号２７は予熱された燃焼用空気を流動焼却炉２０に供給する供給路である。
【0021】
集じん装置２２は、空気予熱器２１から排出される燃焼排ガスに含まれる焼却灰を分離・回収する装置である。集じん装置２２としては、電気集塵機、バグフィルタやセラミックフィルタを用いた集じん装置が挙げられる。集じん装置２２において分離・回収された焼却灰は、灰ホッパ２５に集積される。なお、図２中符号２９は、集じん装置２２により焼却灰が取り除かれた燃焼排ガスを排煙処理装置２３に送り出す排出路であり、符号３１は集じん装置２２により分離・回収された焼却灰を灰ホッパ２５に排出する排出路である。
このように、下水汚泥（生汚泥＋余剰汚泥）９は、汚泥処理設備３で濃縮され、脱水され、乾燥され汚泥焼却設備４に供給される。そして当該汚泥焼却設備４の焼却炉２０に供給された下水汚泥９は焼却炉２０で焼却され燃焼排ガスが空気予熱器２１に送られ、空気予熱器２１から集じん装置２２に送られるので灰の付着は、焼却炉２０、空気予熱器２１、集じん装置２２のそれぞれにおいて発生する。
このように、下水汚泥（生汚泥＋余剰汚泥）９は、汚泥処理設備３で濃縮され、脱水され、乾燥され汚泥焼却設備４に供給される。そして当該汚泥焼却設備４の焼却炉２０に供給された下水汚泥９は焼却炉２０で焼却され燃焼排ガスが空気予熱器２１に送られ、空気予熱器２１から集じん装置２２に送られるので灰の付着は、焼却炉２０、空気予熱器２１、集じん装置２２のそれぞれにおいて発生する。
【0022】
排煙処理装置２３は、例えば燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び塩化水素などの装置の腐食に対して害を及ぼす化合物を除去する。
【0023】
灰ホッパ２５は、集じん装置２２より集塵された焼却灰を集積し、例えば搬送トラックなどに排出するものである。
なお、前記流動焼却炉２０には図示しないが、流動焼却炉の内部温度を測定する温度センサが設けられる。温度センサは、測定した焼却炉内部の温度を示す信号を、制御装置５０に逐次送信する。
また、空気予熱器２１排出口近傍には、図示しないが、空気予熱器２１の排出口近傍の温度を測定する温度センサ が設けられる。温度センサは測定した空気予熱器２１の排出口近傍の温度を示す信号を、制御装置５０に逐次送信する。
なお、前記流動焼却炉２０には図示しないが、流動焼却炉の内部温度を測定する温度センサが設けられる。温度センサは、測定した焼却炉内部の温度を示す信号を、制御装置５０に逐次送信する。
また、空気予熱器２１排出口近傍には、図示しないが、空気予熱器２１の排出口近傍の温度を測定する温度センサ が設けられる。温度センサは測定した空気予熱器２１の排出口近傍の温度を示す信号を、制御装置５０に逐次送信する。
【0024】
制御装置５０は、例えば、ＰＬＣ（programmable logic controller）などから構成される。制御装置５０は、汚泥焼却設備４の各部を制御するのに使用する制御装置を兼用して使用してもよいし、本発明を実施するために専用の制御装置としてもよい。制御装置５０は、後述する供給装置５１により設備の機器や要素への焼却灰の付着堆積を防止する薬剤添加の開始や停止、薬剤添加量の調整などの制御を行う。
【0025】
制御装置５０には、後述する薬剤種類・量決定プロセス４０における焼却灰の成分測定を行う灰成分測定装置４０ａと高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置４０ｂによる測定結果を示す信号が入力され、この測定結果に基づいて下水汚泥に薬剤を添加するか否かの判定や、添加する薬剤の種類と供給量を求めそれを供給装置５１に送信する。
この送信を受け、供給装置５１は、添加する薬剤の種類と供給量に基づいて下水汚泥９に薬剤を供給する。
この薬剤を下水汚泥に添加するタイミングは、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングで供給する。
この送信を受け、供給装置５１は、添加する薬剤の種類と供給量に基づいて下水汚泥９に薬剤を供給する。
この薬剤を下水汚泥に添加するタイミングは、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、前記下水汚泥を焼却する前、又は前記下水汚泥を焼却する焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１のタイミングで供給する。
【0026】
供給装置５１は、設備の機器や要素への付着堆積を防止する薬剤を下水汚泥９に供給する装置である。一般的に、流動焼却炉で焼却する下水汚泥のリン含有率が高いほど、焼却灰が焼却炉の排出口以降の煙道や機器内部に付着、堆積して閉塞させたり、焼却灰が焼却炉の流動砂に付着したりする事象が生じやすい。
焼却灰中のリンやリンの化合物の含有率が高いほど、焼却灰が焼却炉の排出口以降の煙道や機器内部に付着し、焼却炉での流動砂粒子同士が結合、造粒し、適正な流動状態を維持できなくなる事象（流動不良）の発生しやすいことが経験的に知られている。その機構は、リンの揮散、凝縮によるとするものや、低融点のリン化合物が液状化することによるとするものなどがあるが、その機構の全てが明らかになっているわけではない。
焼却灰中のリンやリンの化合物の含有率が高いほど、焼却灰が焼却炉の排出口以降の煙道や機器内部に付着し、焼却炉での流動砂粒子同士が結合、造粒し、適正な流動状態を維持できなくなる事象（流動不良）の発生しやすいことが経験的に知られている。その機構は、リンの揮散、凝縮によるとするものや、低融点のリン化合物が液状化することによるとするものなどがあるが、その機構の全てが明らかになっているわけではない。
【0027】
したがって、供給装置５１により、例えば鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）の何れか１つを含む塩基系化合物を含む薬剤を下水汚泥９に添加することで、上記事象の発生を防止する。なお、Ｆｅを含む化合物としては、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられる。また、Ｃａを含む化合物としては、炭酸カルシウム、消石灰、生石灰などが挙げられる。また、Ａｌを含む化合物としては、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。また、Ｍｇを含む化合物としては、酸化マグネシウムなどが挙げられる。
【0028】
なお、薬剤が下水汚泥９に添加されるタイミングは、下水汚泥９を濃縮処理する前、濃縮処理された下水汚泥９を脱水処理する前、脱水処理された下水汚泥９を乾燥処理する前、又は乾燥処理された下水汚泥９を流動焼却炉２０に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミングが好ましいが、下水浄化設備のいずれかの箇所への供給や、図示しない汚泥処理設備や、汚泥焼却設備から下水浄化設備へ返送される返流水への供給でもよい。
【0029】
薬剤種類・量決定プロセス４０は、集じん装置２２ により集じんされた焼却灰の一部を取得し、取得した焼却灰を用いた灰成分測定装置４０ａと高温条件下での引張強度測定を行う高温粉体層強度測定装置４０ｂからなる。
灰成分測定装置４０ａにはエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置、原子吸光分光光度計、またはＩＣＰ発光分析装置等が使用される。
図３は、高温条件下での引張強度測定に用いる高温粉体層強度測定装置４０ｂの概要を示す模式図である。
該高温粉体層強度測定装置４０ｂは、集じん装置２２により集塵された焼却灰の一部を取得し、取得した焼却灰を用いた灰の引張強度測定を行う装置である
灰成分測定装置４０ａにはエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置、原子吸光分光光度計、またはＩＣＰ発光分析装置等が使用される。
図３は、高温条件下での引張強度測定に用いる高温粉体層強度測定装置４０ｂの概要を示す模式図である。
該高温粉体層強度測定装置４０ｂは、集じん装置２２により集塵された焼却灰の一部を取得し、取得した焼却灰を用いた灰の引張強度測定を行う装置である
【0030】
図３（ａ）は、高温粉体層強度測定装置４０ｂの概要を示す模式図、図３（ｂ）は、高温粉体層強度測定装置４０ｂの有底容器周辺の機構構成を示す分解図である。
図３（ａ）において、４０ｂは高温粉体層強度測定装置で、基台４１の横方向の左右端部には一対の門形支柱４２ａ、４２ｂが立設されている。また、該門形支柱４２ａ、４２ｂ間に支持台４３が、支持台４３にはスライド可能に稼働台４４が設けられている。４６ａ、４６ｂは、電気炉の一部をなす上下の半割体からなる断熱部材である。
電気炉は、実際の焼却炉の温度条件の８００～８５０℃の高温場の条件を再現でき、有底容器４５に圧密充填された焼却灰を加熱し焼却炉内の灰の状態を再現することができる。
バネ４７は、前記稼働台４４に接続されたバネ、４８は引張強度のセンサ測定部である。
図３（ａ）において、４０ｂは高温粉体層強度測定装置で、基台４１の横方向の左右端部には一対の門形支柱４２ａ、４２ｂが立設されている。また、該門形支柱４２ａ、４２ｂ間に支持台４３が、支持台４３にはスライド可能に稼働台４４が設けられている。４６ａ、４６ｂは、電気炉の一部をなす上下の半割体からなる断熱部材である。
電気炉は、実際の焼却炉の温度条件の８００～８５０℃の高温場の条件を再現でき、有底容器４５に圧密充填された焼却灰を加熱し焼却炉内の灰の状態を再現することができる。
バネ４７は、前記稼働台４４に接続されたバネ、４８は引張強度のセンサ測定部である。
【0031】
図３（ｂ）において、４５は焼却灰を圧密充填するための有底容器であり真中から分割されていて一方の分割容器部分４５ａを支持台４３の固定部４３ａに固定するとともに、他方の分割容器部分４５ｂを稼働台４４の固定部４４ａに固定してある。稼働台４４は支持台４３の上に接してスライド可能に設置され、稼働部４４に対して向かって左に接続されたバネ４７を左方向に引っ張るとスライドするようになっている。
【0032】
このように構成された高温粉体層強度測定装置４０ｂにおいて、焼却灰を有底容器４５内に圧密充填し断熱部材４６ａ、４６ｂで実際の燃焼温度まで加熱し焼却炉内の灰の状態を再現し、この状態でバネ４７を向かって左方向に引っ張り稼働台４４を左に引っ張ることで、固定部４４ａ上に固定された分割容器部分４５ｂと固定部４３ａ上に固定された分割容器部分４５ａが引っ張られ、有底容器４５に圧密充填された焼却灰の実際の燃焼温度での引張強度をセンサ測定部４８で測定し、その測定結果を制御装置５０へ送信する。
このような高温粉体層強度測定装置４０ｂにおいて灰の引張強度の測定は、例えば１２時間、１日、１週間など、所定の間隔を空けて実施される。
なお、本発明の実施態様においては、高温粉体層強度測定装置４０ｂとして高温吊り下げ式付着力測定装置（ホソカワミクロン株式会社製、ARF1110-300-特KHC）を用いて各試料の焼却灰の付着力を測定した。
このような高温粉体層強度測定装置４０ｂにおいて灰の引張強度の測定は、例えば１２時間、１日、１週間など、所定の間隔を空けて実施される。
なお、本発明の実施態様においては、高温粉体層強度測定装置４０ｂとして高温吊り下げ式付着力測定装置（ホソカワミクロン株式会社製、ARF1110-300-特KHC）を用いて各試料の焼却灰の付着力を測定した。
【0033】
図４は、下水汚泥に添加する薬剤の供給量と灰の付着力（引張強度）との関係を表す図である。
同図において、横軸が薬剤添加量Ｖ、縦軸が灰の引張強度σ(kPa)でこれにより灰の引張強度と薬剤添加量との関係を示している。
例えば、薬剤を添加しないとき（薬剤添加量が０のとき）には、引張強度がσ0、薬剤をＶ1（薬剤添加量）添加したときは、引張強度がσ1になることを表している。
このことから、例えば焼却炉から採取した灰の引張強度がσ0で引張強度が高くダクト等が閉塞する恐れがあると判断したときには、薬剤をＶ1（薬剤添加量）添加して引張強度をσ1に低下させることで焼却灰によるダクト等の閉塞を防止することができる。
同図において、横軸が薬剤添加量Ｖ、縦軸が灰の引張強度σ(kPa)でこれにより灰の引張強度と薬剤添加量との関係を示している。
例えば、薬剤を添加しないとき（薬剤添加量が０のとき）には、引張強度がσ0、薬剤をＶ1（薬剤添加量）添加したときは、引張強度がσ1になることを表している。
このことから、例えば焼却炉から採取した灰の引張強度がσ0で引張強度が高くダクト等が閉塞する恐れがあると判断したときには、薬剤をＶ1（薬剤添加量）添加して引張強度をσ1に低下させることで焼却灰によるダクト等の閉塞を防止することができる。
【0034】
図５は制御フローで、焼却炉で汚泥を焼却しているときに灰の付着によるトラブルが確認されたときの対処フローである。
以下同図のフローチャートを用いて、薬剤の選定、薬剤の添加量の決定、薬剤の添加の開始や停止を行う場合の処理の流れの一例について、説明する。
ステップＳ１：焼却炉で汚泥を焼却しているときに灰の付着によるトラブルの発生を確認した場合である。トラブルを事前に予防する場合は省略する。
ステップＳ２：上記ステップＳ１で灰の付着によるトラブルの発生を確認した場合には、灰ホッパ２５に堆積された焼却灰の試料を取出す。
以下同図のフローチャートを用いて、薬剤の選定、薬剤の添加量の決定、薬剤の添加の開始や停止を行う場合の処理の流れの一例について、説明する。
ステップＳ１：焼却炉で汚泥を焼却しているときに灰の付着によるトラブルの発生を確認した場合である。トラブルを事前に予防する場合は省略する。
ステップＳ２：上記ステップＳ１で灰の付着によるトラブルの発生を確認した場合には、灰ホッパ２５に堆積された焼却灰の試料を取出す。
【0035】
ステップＳ３：上記ステップＳ２で取出された焼却灰を、灰成分測定装置４０ａにおいて当該取出された焼却灰の成分を測定し、高温粉体層強度測定装置４０ｂにおいて当該取出された焼却灰の引張強度（σ0）を測定する。灰成分測定装置４０ａは灰の成分の測定値を制御装置５０の薬剤種類決定部５０ａ（図２）へ送信する。また、高温粉体層強度測定装置４０ｂは焼却灰の引張強度の測定値を制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂ（図２）へ送信する。なお、灰成分測定装置４０ａの測定結果については人が端末で入力し、制御装置５０の薬剤種類決定部５０ａへ送信してもよい。高温粉体層強度測定装置４０ｂの測定結果についても、人が端末で入力し、制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信してもよい。
ステップＳ４：灰成分測定装置４０ａの測定結果に基づいて、灰成分に応じて適切な薬剤種類を決定するルールを内部に組み込んだ制御装置５０内部の薬剤種類決定部５０ａ（図２）において、薬剤種類の選定を行う。または、灰成分測定装置４０ａの測定結果に基づいて、人の判断で適切と考えられる薬剤種類を決定し、端末で入力した薬剤種類の信号を制御装置５０へ送信してもよい。
ステップＳ４：灰成分測定装置４０ａの測定結果に基づいて、灰成分に応じて適切な薬剤種類を決定するルールを内部に組み込んだ制御装置５０内部の薬剤種類決定部５０ａ（図２）において、薬剤種類の選定を行う。または、灰成分測定装置４０ａの測定結果に基づいて、人の判断で適切と考えられる薬剤種類を決定し、端末で入力した薬剤種類の信号を制御装置５０へ送信してもよい。
【0036】
ステップＳ５：Ｓ４で選定した薬剤の適当な量を焼却灰の試料に添加し、引張強度σ1を測定する。高温粉体層強度測定装置４０ｂは焼却灰の引張強度の測定値を制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信する。なお、高温粉体層強度測定装置４０ｂの測定結果については、人が端末で入力し、制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信してもよい。
ステップＳ６：引張強度σ1が目標引張強度σT以下（Yes）であればＳ８へ進み、σTを上回るとき（No）はＳ７へ進む。
ステップＳ７：薬剤の添加量を変更してＳ５へ戻る。
ステップＳ８：前記ステップＳ４で選定した汚泥に添加する薬剤の種類と前記ステップＳ５で決定した薬剤添加量（Ｖ1）を、汚泥処理設備３や汚泥焼却設備４での汚泥への供給に実装する。
ステップＳ６：引張強度σ1が目標引張強度σT以下（Yes）であればＳ８へ進み、σTを上回るとき（No）はＳ７へ進む。
ステップＳ７：薬剤の添加量を変更してＳ５へ戻る。
ステップＳ８：前記ステップＳ４で選定した汚泥に添加する薬剤の種類と前記ステップＳ５で決定した薬剤添加量（Ｖ1）を、汚泥処理設備３や汚泥焼却設備４での汚泥への供給に実装する。
【0037】
ステップＳ９：汚泥に薬剤が供給された結果トラブルが抑制されとき（Yes）は、ステップＳ１０へ移る。汚泥に薬剤が供給された結果トラブルが抑制されないとき（No）は、ステップＳ４に戻り新たに薬剤の種類を選定する。
ステップＳ１０：再び灰試料を採取する。
ステップＳ１１：引張強度σ2を測定し、目標引張強度σT以下なら（Yes）ステップＳ１２へ移る。目標引張強度σTを上回れば（No）ENDへ移る。高温粉体層強度測定装置４０ｂは焼却灰の引張強度の測定値を制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信する。なお、高温粉体層強度測定装置４０ｂの測定結果については、人が端末で入力し、制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信してもよい。
ステップＳ１２：薬剤添加量を減少させて（Ｖ2）、汚泥処理設備３や汚泥焼却設備４での汚泥への供給に実装する。
ステップＳ１３：薬剤添加量Ｖが０となったら（Yes）ENDへ移る。薬剤添加量Ｖが０でなければ（No）ステップＳ１１へ移る。
ステップＳ１０：再び灰試料を採取する。
ステップＳ１１：引張強度σ2を測定し、目標引張強度σT以下なら（Yes）ステップＳ１２へ移る。目標引張強度σTを上回れば（No）ENDへ移る。高温粉体層強度測定装置４０ｂは焼却灰の引張強度の測定値を制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信する。なお、高温粉体層強度測定装置４０ｂの測定結果については、人が端末で入力し、制御装置５０の薬剤添加量決定部５０ｂへ送信してもよい。
ステップＳ１２：薬剤添加量を減少させて（Ｖ2）、汚泥処理設備３や汚泥焼却設備４での汚泥への供給に実装する。
ステップＳ１３：薬剤添加量Ｖが０となったら（Yes）ENDへ移る。薬剤添加量Ｖが０でなければ（No）ステップＳ１１へ移る。
【0038】
上記の例では、焼却炉で汚泥を焼却しているときに灰の付着によるトラブルが確認されたときのトラブル抑制で説明したが、焼却炉で汚泥を焼却しているときに、排気ガスダクトの圧力損失の増加、流動焼却炉内での圧力変動の増大、熱交換器での伝熱性低下、集塵装置での１次側圧力の増加等の事象が起きると付着が起き始めていることが分かるので、そのような症状の傾向が出たときに灰をサンプリングして灰の成分と引張強度を測定することでダクト等の閉塞を事前に防止することができる。
【0039】
本発明によれば、集塵装置２２から搬出排出され灰ホッパ２５に送られる灰の一部を採取して灰成分測定装置４０ａで灰の成分と高温粉体層強度測定装置４０ｂで灰の付着性（引張強度）を定量評価した結果を制御装置５０に送信し、当該制御装置５０はこの測定結果に基づいて下水汚泥に薬剤を添加するか否かの判定や、添加する薬剤の種類と供給量を求めそれを供給装置５１に送信する。
その結果、下水汚泥を焼却する下水汚泥焼却炉で発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞、流動床式焼却炉での流動不良、空気予熱器等の熱交換機での伝熱効率低下、集塵装置でのフィルタ性能低下を抑制する焼却炉の不具合発生を防止する汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法を提供することができる。
その結果、下水汚泥を焼却する下水汚泥焼却炉で発生する焼却灰の付着性に起因する排気ガスダクトの閉塞、流動床式焼却炉での流動不良、空気予熱器等の熱交換機での伝熱効率低下、集塵装置でのフィルタ性能低下を抑制する焼却炉の不具合発生を防止する汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法を提供することができる。
【符号の説明】
【0040】
１ 下水処理プロセス
２ 下水浄化設備
３ 汚泥処理設備
４ 汚泥焼却設備
１０ 濃縮装置
１１ 脱水機
１２ 乾燥機
２０ 流動焼却炉
２１ 空気予熱器
２２ 集じん装置
２３ 排煙処理装置
２５ 灰ホッパ
４０ａ 灰成分測定装置
４０ｂ 高温粉体層強度測定装置
５０ 制御装置
５０ａ 薬剤種類決定部
５０ｂ 薬剤添加量決定部
５１ 供給装置
２ 下水浄化設備
３ 汚泥処理設備
４ 汚泥焼却設備
１０ 濃縮装置
１１ 脱水機
１２ 乾燥機
２０ 流動焼却炉
２１ 空気予熱器
２２ 集じん装置
２３ 排煙処理装置
２５ 灰ホッパ
４０ａ 灰成分測定装置
４０ｂ 高温粉体層強度測定装置
５０ 制御装置
５０ａ 薬剤種類決定部
５０ｂ 薬剤添加量決定部
５１ 供給装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】