セメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法
【課題】本発明は、設備のメンテナンスを容易に行うことができ、かつ、作業効率を改善できるセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法を提供する。
【解決手段】廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備を提供する。また、廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法を提供する。
【解決手段】廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備を提供する。また、廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、厨芥等の有機廃棄物の処理量が増大しているため、その有効な処理方法及び再利用方法に関して多くの提案、試みがなされている。一つの方法として、回転発酵槽を用いて有機廃棄物を発酵処理（コンポスト化）することが提案されている。
【０００３】
例えば、セメントキルン等のセメント製造設備を、廃棄物の処理に有効に活かすため、ロータリーキルン又はロータリードライヤーを用い、ゴミ袋に収容された都市ゴミ等の廃棄物をそのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入し、発酵処理する方法等が提案されている（特許文献１〜３）。
【０００４】
従来、この方法を実施するためのセメント製造工場は、例えば、図３に示すように、セメント製造設備３００に、セメント製造用原燃料製造設備４００を付設している。
【０００５】
この形態では、セメント製造用原燃料製造設備４００の発酵処理装置４０２に、都市ゴミの投入口４２０から都市ゴミを、都市ゴミに加えて下水汚泥の投入口４２２から下水汚泥を投入する。さらに、貯蔵兼発酵用処理タンク４０６から発酵処理品の一部をライン４３２を通じて発酵処理装置４０２に戻す。
【０００６】
廃棄物は、発酵処理装置４０２内を移動し、三日間経過後取出口４２８から発酵処理品を取り出す。発酵中、入口部側では、自然界に生息する発酵菌により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵が進行する。
【０００７】
得られた発酵処理品は、磁選機４０８、高ガウス選別機４１４、アルミニウム選別機４１６によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを各々除去し、これらの再資源化を図る。さらに、一次破砕機４１０、トロンメル４１２、二次破砕機４１８によって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。
【０００８】
一方、上記セメント製造設備３００では、セメント製造用原燃料製造設備４００の運転を併行してセメントを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９１０５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１０６０号公報
【特許文献３】特許第３８０４０４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来、発酵処理装置４０２内への都市ゴミ等の投入は、ゴミ収集車から都市ゴミ等をバケットに投棄し、バケットをスキップコンベヤによって移動し、移動したバケットを発酵処理装置４０２側に傾倒することによって行われている。しかし、都市ゴミ等が投棄されたバケットがスキップコンベヤによって移動している間、他のゴミ収集車はバケットに投棄することができないので、バケットが戻ってくるまで待たされてしまう。また、都市ゴミ等は酸性が強いため、設備が腐食しやすく、設備のメンテナンスに手間がかかる。
【００１１】
発酵処理品から金属等のコンポスト化せず、セメント製造用の原燃料としては無用な異物を除去するための異物の分離、除去装置の一つであるトロンメル４１２は、回転篩であり、発酵処理品として適度の粒度合いを備えた発酵処理品をセメント製造用原燃料として篩い分けるための装置である。しかし、トロンメル４１２のスリットを通る生ゴミ、紙ゴミ等がウェットな状態であるため、スリットが目詰まりしやすく、メンテナンスが非常に大変である。また、設備周辺の温度が高く、作業環境が非常に悪い。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、設備のメンテナンスを容易に行うことができ、かつ、作業効率を改善できるセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明においては、廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備を提供する。
本発明においては、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入するために、スロープを備えることが好適である。
本発明においては、廃棄物中又は発酵処理品中の異物を除去するための異物の分離、除去装置をさらに含み、前記分離、除去装置がトロンメルを含まないことが好適である。
また、廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法により、設備のメンテナンスを容易に行うことができ、かつ、作業効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。
【図２】本発明に係る廃棄物を直接投入することができるセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。
【図３】従来のセメント製造用原燃料製造設備を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法について図１を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。このセメント製造用原燃料製造設備２００に、セメント製造設備１００を付設している。セメント製造設備１００は、ロータリーキルン（セメントキルン）１０２、クリンカクーラ１０３、仮焼炉１０４、サスペンジョンプレヒータ１０６を主要な設備として含む。
【００１７】
ロータリーキルン１０２は、バーナ１０８を備える。該バーナ１０８は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１０および空気を供給するための図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。ロータリーキルン１０２は、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない電動モータ等の回転手段によって回転できる。そして、セメント原料（セメント調合原料ともいう）の送入部分からセメントクリンカの落口に向かって緩い勾配を持って傾斜して設置されている。セメント原料は、プレヒータ最下段のサイクロン１０７で捕集された後、投入され、ロータリーキルン１０２内壁の内張り煉瓦に付着したコーテイング上を回転しながら持ち上げられ、下降し、これを繰り返す。そして、バーナ１０８で形成される火焔の輻射熱によってセメント原料を焼成する。
【００１８】
クリンカクーラ１０３は、ロータリーキルン１０２から排出されたセメントクリンカを冷却するための手段である。クリンカクーラ１０３は、数室に区切られており、各室の下部エアー室に設置された冷却用風車１１２によって供給された空気によって冷却される。
【００１９】
仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うための装置であり、セメント原料の仮焼を行うためのバーナ１１４を備える。バーナ１１４は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１６および図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うことによって、脱炭酸率を向上させ、ロータリーキルン１０２の熱負荷を下げることによって、焼成を確実にし、ロータリーキルン１０２自体の機械的保護に寄与する。また、これと同時に、ロータリーキルン１０２からの排熱を有効に活用し、セメント製造工場全体の熱効率を向上させる。
【００２０】
サスペンジョンプレヒータ１０６は、セメント原料を予熱するための装置であり、サイクロン１０７を多段に重ねた構成となっている。各々のサイクロン１０７において、気体成分と固体成分の分離が行われ、セメント原料をダクト内で気流中にサスペンドしながらセメント原料と気体との間で熱交換を行い、セメント原料の予熱を行う。
【００２１】
一方、セメント製造用原燃料製造設備２００は、廃棄物をセメント製造用の原燃料として有効利用することを目的として廃棄物の発酵処理（コンポスト化）を行うための設備であり、発酵処理装置２０２、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６を含む。さらに、このセメント製造用原燃料製造設備２００は、発酵処理装置２０２の後段に、異物の分離、除去装置２０８〜２１８を備えている。この発酵処理装置２０２も、前述したロータリーキルン１０２と同様、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない回転手段によって回転するようにしたものである。一般に、セメント製造に用いられるロータリーキルンは、セメント焼成の際の耐火性能を保つために、内張り煉瓦で内壁を保護している。しかし、発酵処理装置２０２では、この内張り煉瓦を除去する。この内張り煉瓦を除去することによって、発酵処理装置２０２内に廃棄物を投入して処理した場合、廃棄物の移動が容易になるとともにロータリーキルンを回転させるための消費エネルギーが大幅に減少する。また、攪拌設備、仕切板の取り付けが容易となる。発酵処理装置２０２は、内張り煉瓦除去後のロータリーキルンの内径が２〜７ｍであって、１．０〜６．０％好ましくは１．２〜１．６％の傾斜で設置することが好適である。
【００２２】
また、発酵処理装置２０２は、保温材でその周囲を被覆している。これは、発酵用原料を発酵させる際の保温を図り、発酵の促進、均一化を行うためである。被覆する部位としては、発酵処理装置２０２の外壁全長とするのが好適である。保温材は、ロックウールやグラスウール等の軽量で断熱性のあるものを使用し、発酵処理装置２０２の外壁を適当な厚みで被覆することが好適である。
【００２３】
発酵処理装置２０２の内部は、仕切り板によって４〜５室に仕切られている。通常の運転状態において、三日間、発酵処理装置２０２に滞留する。上記仕切板は、被処理品である廃棄物を堰き止める一方、通風を確保できる構造、すなわちスリット状、穿孔板状等の通風可能な構造となっている。以上の他、従来のロータリーキルン式発酵装置に内蔵されている攪拌設備、加熱設備、もしくは処理物の移動設備を必要に応じて適宜取り付けることができる。
【００２４】
発酵処理装置２０２の入口部は、既設のサスペンジョンプレヒータと切り離されている。そして、そこには、例えば、都市ゴミの投入口２２０、下水汚泥の投入口２２２、戻し分の発酵処理品を投入する投入口２２４および発酵ガス引出口２２６が設けられている。この発酵ガス引出口２２６に対しては、排気手段として換気用風車２１９が設けられ、これによって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、セメント製造設備１００に送ることができるようになっている。発酵処理装置２０２の出口部は、既設のクリンカクーラと切り離し、発酵品の取出口２２８を設ける。また、空気吹込口２２７を設け、この空気吹込口２２７には、給気手段として空気吹き込み風車２２９を設け、これによって給気を行うことができる。空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラ１０３からのクーラー排気とを適宜混合できるように構成されている。発酵処理装置２０２の入口部と出口部は既設の状態と同じでも逆でも構わない。なお、上記した発酵処理装置２０２の入口部の投入口２２０、２２２、２２４は、原料投入時以外密閉され、発酵ガス引出口２２６、空気吹込口２２７も通風を行う時以外は、密閉され、発酵処理装置２０２は、基本的に密閉構造とする。
【００２５】
図２は本発明に係る廃棄物を直接投入することができるセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。発酵処理装置２０２の都市ゴミの投入口２２０には、ホッパー２６２と原料押込みプッシャー２６３が設けられている。ゴミ収集車２６０からホッパー２６２へ廃棄物を直接投入できるように、スロープ２６１が設けられている。廃棄物はホッパー２６２へ直接投入され、原料押込みプッシャー２６３によって発酵処理装置２０２内に投入される。廃棄物を直接投入することができるため、ゴミ収集車が待たされることなく、円滑に投入することができる。また、設備が腐食することもなく、設備のメンテナンスにかかる負担を軽減することができる。
ホッパー２６２は、ゴミ収集車２６０から廃棄物を投入する際に、廃棄物がこぼれない程度の十分な開口を有することが必要である。例えば、大型車である４ｔ車タイプのゴミ収集車の投入口（廃棄物を排出する際には排出口）の寸法は、一般的に、幅１７００ｍｍ、高さ９５０ｍｍ程度であることから、ホッパー２６２開口径は、それ以上の寸法が必要である。ホッパー２６２の容積は、ゴミ収集車２６０一台分の積載容積の複数台分とする。例えば、前述した４ｔ車タイプのゴミ収集車の積載容積は、約８ｍ３程度であることから、ホッパー２６２の容積は、例えば、３０〜５０ｍ３程度とする。
スロープ２６１の傾斜角度は、設置面積を小さくする観点から、より高角度であることが望ましく、ゴミ収集車２６０が安全に走行することができる最大の角度とすることが望ましい。例えば、１２〜１４°程度とする。
【００２６】
上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、発酵処理装置２０２と同様の保温材でその周囲を被覆する。これは、発酵処理装置２０２での発酵をさらに進めるための保温を図り、発酵の促進を行うためである。被覆する部位としては、その外壁全長とするのが好適である。
【００２７】
さらに、この貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも図示しないエアー供給手段を設けている。好気条件を確保し、養生を促進するためである。発酵処理装置２０２における発酵は、コンポスト化という観点からは、いわゆる一次発酵と呼ばれる処理であり、必要に応じて発酵をさらに進めることにより、いわゆる二次発酵まで終了させれば、堆肥としての製品化も可能である。貯蔵兼発酵処理用タンク２０６には定量引出機を設けている。定量引出機からの発酵処理品は、セメント製造設備１００への供給ライン２３０と、発酵処理装置２０２への戻しライン２３２のいずれにも供給可能となっている。
【００２８】
発酵処理装置２０２の後段に設けられた機器２０８〜２１８は、発酵処理品から金属等のコンポスト化せず、セメント製造用の原燃料としては無用な異物を除去するための異物の分離、除去装置である。分離、除去装置は、トロンメルを含まないことが好ましい。トロンメルが設けられると、トロンメルのスリットを通る生ゴミ、紙ゴミ等がウェットな状態であるため、スリットが目詰まりしやすく、メンテナンスが非常に大変である。また、設備周辺の温度が高く、作業環境が非常に悪いためである。従来、トロンメルは分離、除去装置として必要であったが、破砕機等をスケールアップすることで補うことができるため、必ずしも必要ではない。
ベルトコンベア２０９に付設された磁選機２０８は、ベルトコンベア２３４、スキップコンベア２３６によって運ばれてくる発酵処理品から磁石によって主として鉄を除去するためのものである。なお、この磁選機２０８は、この実施の形態では一段のみ設けているが２以上の多段のものとしても設計できる。一次破砕機２１０は、このような鉄を除いた発酵処理品を一次破砕する。高ガウス選別機２１４は、一次破砕機２１０からのステンレス、アルミニウム等を包含する部分を受ける装置である。この装置は、ステンレスとその他のものとに被処理品を分ける。その他のものとは、アルミニウムとセメント製造用原燃料とを包含する部分である。アルミニウム選別機２１６は、ステンレスを除去した後の部分から、アルミニウムとセメント製造用原燃料として適する部分を分けるための装置である。このセメント製造用原燃料として適合する部分は、二次破砕機２１８に送られる。二次破砕機２１８は、一次破砕機２１０で破砕しきれなかったセメント製造用原燃料適合部分を好適な粒度に調整するための装置である。ここで得られたセメント製造用原燃料は、ベルトコンベア２３９を介してベルトコンベア２４０に送られる。発酵処理装置２０２の後段のこれらの異物の分離、除去装置は、換気手段を設けた建屋の中に設置し、できるだけ外部に発酵処理品等からの臭気が漏れないようにする。
【００２９】
次に、以上の構成を備えたセメント製造工場の作用について説明する。本実施の形態では、セメント製造工場内に設置された上記したセメント製造用原燃料製造設備２００で、セメント製造用原燃料を製造する。セメント製造用原燃料製造設備２００の発酵処理装置２０２には、都市ゴミの投入口２２０から都市ゴミを投入する。投入する都市ゴミの成分は、水分１５〜６０重量％、可燃分３０〜６０重量％、灰分３〜３０重量％が好ましい。投入する際、都市ゴミの破袋等の前処理は行わない。さらに、都市ゴミに加えて下水汚泥の投入口２２２から下水汚泥を投入する。投入する下水汚泥の成分は、水分５０〜９０重量％、可燃分６〜３５重量％、灰分２〜１５重量％が好ましい。都市ゴミと下水汚泥を同時に投入するのは、都市ゴミと下水汚泥を同時に処理することにより、廃棄物処理の効率化を図るとともに、下水汚泥の持つ水分によって発酵用原料としての含水率を適切に調整し、発酵状態を良好に保つためである。仮に、発酵適性含水率を４５〜６０重量％とした場合、混合物中の下水汚泥の比率は、重量比で０〜８５％が好適である。なお、混合物中の可燃分は、１０〜６０重量％、灰分は、２〜３０重量％が好ましい。なお、必要に応じて、肥料（尿素、硫安、塩化アンモニウム等）、水、水分調整材（稲わら、もみがら、おがくず、紙、木片等）、空隙保持用の切断ゴムタイヤ等を添加する。発酵菌は、発酵処理品を原料戻しすることによっても供給することができる。
【００３０】
さらに、貯蔵兼発酵用処理タンク２０６から発酵処理品の一部をライン２３２を通じて発酵処理装置２０２に戻す。これは、発酵処理装置２０２内の菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させる等の目的のためである。
【００３１】
廃棄物は、発酵処理装置２０２内の４〜５室のうち、まず最も入口部に近い部屋に投入される。各室の間には仕切りがあるが、廃棄物は、その仕切りに設けられた開口部を通して各部屋間を移動して行く。そして、三日間経過後取出口２２８から発酵処理品を取り出す。前述したように、発酵処理装置２０２は、１．０〜６．０％の傾斜を持って設置されており、その回転によって、発酵中の被処理物は容易に移動する。なお、発酵処理期間中、発酵処理装置２０２は、例えば内張り煉瓦を撤去した内径を４〜５ｍとして、０．５〜３．０ｒｐｍのスピードで回転させることが好ましい。
【００３２】
発酵中、入口部側の部屋では、自然界にどこにでも生息する発酵菌（好熱性細菌、一般細菌、放線菌類）により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵（コンポスト化）が進行し、２４時間以内に投入原料の温度が場合によって７０℃にまで達する。そして、発酵処理装置２０２内において、原料である廃棄物は、一般に一次発酵と呼ばれる発酵工程を完了する。すなわち、好気的条件下で不安定な有機物（炭水化物、タンパク質等）が悪臭の少ない貯蔵のきく安定な物質へと変換される。なお、上記した部屋の温度は、適切な温度センサーでモニターする。そして、給気手段によって供給するエアーの温度、廃棄物の投入割合等をモニターされた温度に対応して制御することにより、発酵処理装置２０２内の温度を適切に調整することができる。発酵処理中、発酵処理装置２０２が上記した回転速度で回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋し、発酵処理に支障を来すことはない。このようなゴミ袋等は、発酵処理装置２０２の回転によって掻き上げられ、落下し、落下を繰り返すことによって、ほとんどのものが最初の室で破袋する。
【００３３】
一方、発酵処理中、発酵ガス引出口２２６からは、換気用風車２１９によって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、配管を通じてセメント製造設備１００の仮焼炉１０４等に送る。これによって、発酵工程で発生するアンモニア等が分解され、排ガスが脱臭される。また、発酵処理品の出口側に設けた空気吹込口２２７から空気吹き込み風車２２９によって給気を行ない、発酵処理装置２０２内の好気条件を保つ。これによって、好気性菌による発酵を維持することができる。ここで、前述したように空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラ１０３のクーラー排気とを適宜混合できるように構成されているので、給気の際の温度を適切に設定することができる。５０℃以上の温度で一日暴露すると、各種の有害菌は殺菌もしくは不活性化されて衛生的に安全である。一方、好気性菌の発酵速度は、６０℃程度で最も促進される。これらを勘案すると、温度を５５〜６０℃程度に制御することが好適といえる。そこで、大気の温度に応じて、適宜クーラー排気の添加割合で調整し、供給する空気の温度を適切に設定することができる。この他、上記給気における空気をセメント製造装置で発生する種々の廃熱で予熱しつつ給気を行っても良い。
【００３４】
以上のような三日間の発酵経過後、発酵処理品の好適な性状は、以下の通りである。大腸菌群数（衛生指標微生物、ＪＩＳＫ０１０２−１９９３に規定される工場排水試験方法−細菌試験により定量する。）：１０3個／ｇ以下この指標は、チフス菌、サルモネラ菌等の有害菌が存在しないことの指標であり、この値を満足することによってこのような有害菌の不存在を確認できる。有機性廃棄物の粒度組成：２０ｍｍ以下のものが９０％（重量比）以上セメント製造用原燃料として用いるためには、この程度の粒度組成を満たすことが好ましい。発酵処理品の組成は、含水率４０〜６０重量％、可燃分１０〜５５重量％、灰分４〜２０重量％に調整することが好ましい。発熱量は、１５００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）以上となることが好ましい。このような仕様を満足する発酵処理品であれば、セメント製造用原燃料として特段さらなる処理を施さなくても、投入位置に投入することもできる。
【００３５】
以上のようにして得られた発酵処理品は、磁選機２０８、高ガウス選別機２１４、アルミニウム選別機２１６によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを除去し、これらの再資源化を図る。さらに、一次破砕機２１０と二次破砕機２１８とによって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。このように破砕装置を多段に設けることによって、セメント製造用原燃料として用いる際の品質を好適なものとすることができる。また、本発明では、プラスチック廃棄物は除去していない。これは、プラスチック廃棄物をそのままセメント製造用原燃料の一部として利用する意図からである。これらの一、二次破砕機２１０、２１８を用いることによって、プラスチック廃棄物も適度の大きさに寸断される。ベルトコンベア２４０で回収した発酵処理品は、セメント製造用原燃料として貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られる。本実施の形態では、バケットエレベータ２４２、２４３によって寸胴型の貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に発酵処理品を送る。これらの貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られた発酵処理品は、循環系統によって循環される。すなわち、タンク２０４、２０６の下にはベルトコンベア２４４、２４６が設けられており、これらに一部取り出された発酵処理品は、バケットエレベータ２４８で垂直輸送され、再度貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に循環される。これによって、好気状態が保たれ、このような混合処理により発酵処理品のセメント製造用原燃料としての均質化を図ることができる。そして、発酵処理品は、ベルトコンベア２５０を経て、ライン２３０からセメント製造設備１００にセメント製造用原燃料として供給され、あるいは一部ライン２３２を経て発酵処理装置２０２に戻される。
【００３６】
一方、上記セメント製造設備１００では、セメント製造用原燃料製造設備２００の運転と併行してセメント原料の処理を行う。すなわち、サスペンションプレヒータ１０６における各サイクロン１０７でセメント原料の予熱、仮焼炉１０４で仮焼、ロータリーキルン１０２で焼成を行う。本実施の形態では、ロータリーキルン１０２における焼成のための燃料もしくは仮焼炉１０４における仮焼のための燃料として、得られたセメント製造用原燃料を貯蔵兼発酵処理用タンク２０６からライン２３０を通して、ロータリーキルン１０２の窯尻または仮焼炉１０４に供給する。また、発酵処理装置２０２からの発酵ガスを仮焼炉１０４（ロータリーキルン１０２でも良い）に送り、高熱下で脱臭を行う。このような脱臭操作によって、脱硝の効果も得られる。なお、異物の分離、除去装置を囲む建屋からの空気も同様に脱臭することができる。
【００３７】
一方、本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法は、図１の実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明な修飾、変更、付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上記実施の形態では、処理対象を都市ゴミとしたが、コンポスト化が可能な他の有機廃棄物であっても勿論本発明を実施することができる。
【００３８】
上記発酵処理装置２０２は、ロータリーキルンの入口／出口をセメント製造時と同一としているが、必ずしも同一でなくても良い。これを逆転して用いることもできる。そのような際は、ロータリーキルンの傾斜を逆転させて使用する必要がある。
【００３９】
上記発酵処理装置２０２は、４〜５に区分し、発酵処理を三日間行うこととしている。しかし、区分の仕方はこれに限定されない。場合によって、３室以下のより少ない区分、または６室以上のより多い区分とすることもできる。また、発酵処理期間は、三日間に限らず、有害な微生物が死滅するのであれば、三日間未満のより少ない期間であっても良い。セメント製造用原燃料として使用する目的の場合、いわゆる一次発酵が終了していれば良く、完全な堆肥化までは必要がないからである。なお、完全な堆肥化を図る場合には、前述したように貯蔵兼発酵処理用タンクを利用して熟成することができる。上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、二つを設けているが、さらに複数のものを設けるようにすることもできる。また、これらのタンク２０４、２０６は、内蔵物を取り出しやすくするため寸胴型のものとしたが、末広型のものとすることができる。より内蔵物を取り出しやすくするためである。貯蔵用タンクとしては、その他セメントキルンに併設されていたプレヒータ設備を用いることができる。プレヒータ設備としては、仮焼炉、サイクロン、ダクト部等を挙げることができる。このようなプレヒータ設備も、貯蔵用タンクとして用いる場合には、内張り煉瓦を撤去する等適切な変更を施すことが好適である。発酵処理品は、図１の実施の形態では、一部を発酵処理装置２０２に戻すこととしているが、場合によって必ずしも戻す必要はない。図１の実施の形態では実施されていないが、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６からの発酵ガスをセメント製造装置１００に戻し、脱硝剤として、発酵処理装置２０２からの発酵ガスと同様に活用することもできる。この場合、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも排気手段を設ける。図１の実施の形態では実施されていないが、発酵処理品は、セメント調合原料の一部として、セメント調合原料の製造工程へ投入することも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例等を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いて、都市ゴミの発酵処理を行い、得られた発酵処理品について評価を行った。
ゴミ収集車から直接投入することができるホッパーが設けられた発酵処理装置に、都市ゴミを投入した。ゴミ収集車はホッパーへ都市ゴミを（最大２分間程度）投入した後、ホッパーの投入口から離れ、次のゴミ収集車がホッパーへ向かうようにした。発酵処理装置に投入された都市ゴミは、三日間の発酵処理を行った。発酵処理装置は、内張り煉瓦を撤去した内径が５ｍであり、１．０ｒｐｍの回転速度で回転させた。発酵処理中、この回転速度で発酵処理装置が回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋されたが、発酵処理装置に支障をきたすことはなかった。このようなゴミ袋等は発酵処理装置の最初の室においてほぼ破袋された。この発酵処理により、都市ゴミ中の生ゴミ、紙類等は細片化され、土状の処理物となった。しかし、ゴミ袋等のプラスチック類、鉄類は細片化されなかった。その後、磁選機で鉄を除去し、プラスチック類等の細片化を目的として破砕処理を行った。
【００４２】
本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いたことにより、ゴミ収集車の待機時間（ゴミを投入する作業を開始するまでの待ち時間）を大幅に短縮することができ、次のゴミ収集車からのゴミの投入を速やかに開始することができた。また、トロンメルを含まない分離、除去装置を用いたことにより、円滑な分離除去処理を行うことができた。
【００４３】
得られた発酵処理品の組成は、含水率５０重量％、可燃分４５重量％、灰分５重量％であった。発熱量は、３０００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）であった。このことから、本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いることにより、セメント製造用原燃料として良好な最終製品を得ることができることが実証された。
【符号の説明】
【００４４】
１００ セメント製造設備
１０２ ロータリーキルン
１０３ クリンカクーラ
１０４ 仮焼炉
１０６ サスペンジョンプレヒータ
１０７ サイクロン
１０８、１１４ バーナ
１１０ 供給ポンプ
１１２ 冷却用風車
１１６ 供給ポンプ
２００ セメント製造用原燃料製造設備
２０２ 発酵処理装置
２０４、２０６ 貯蔵兼発酵処理用タンク
２０８ 磁選機
２１０ 一次破砕機
２１４ 高ガウス選別機
２１６ アルミニウム選別機
２１８ 二次破砕機
２１９ 換気用風車
２２０ 都市ゴミの投入口
２２２ 下水汚泥の投入口
２２４ 戻し分の発酵処理品を投入する投入口
２２６ 発酵ガス引出口
２２８ 発酵品の取出口
２２７ 空気吹込口
２２９ 空気吹き込み風車
２３４、２０９、２３９ ベルトコンベア
２３６ スキップコンベア
２４０、２４４、２４６、２５０ ベルトコンベア
２４２、２４３、２４８ バケットエレベータ
２６０ ゴミ収集車
２６１ スロープ
２６２ ホッパー
２６３ 原料押込みプッシャー
３００ セメント製造設備
４００ セメント製造用原燃料製造設備
４０２ 発酵処理装置
４０６ 貯蔵兼発酵処理用タンク
４０８ 磁選機
４１０ 一次破砕機
４１２ トロンメル
４１４ 高ガウス選別機
４１６ アルミニウム選別機
４１８ 二次破砕機
４２０ 都市ゴミの投入口
４２２ 下水汚泥の投入口
４２８ 発酵品の取出口
４３２ ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、厨芥等の有機廃棄物の処理量が増大しているため、その有効な処理方法及び再利用方法に関して多くの提案、試みがなされている。一つの方法として、回転発酵槽を用いて有機廃棄物を発酵処理（コンポスト化）することが提案されている。
【０００３】
例えば、セメントキルン等のセメント製造設備を、廃棄物の処理に有効に活かすため、ロータリーキルン又はロータリードライヤーを用い、ゴミ袋に収容された都市ゴミ等の廃棄物をそのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入し、発酵処理する方法等が提案されている（特許文献１〜３）。
【０００４】
従来、この方法を実施するためのセメント製造工場は、例えば、図３に示すように、セメント製造設備３００に、セメント製造用原燃料製造設備４００を付設している。
【０００５】
この形態では、セメント製造用原燃料製造設備４００の発酵処理装置４０２に、都市ゴミの投入口４２０から都市ゴミを、都市ゴミに加えて下水汚泥の投入口４２２から下水汚泥を投入する。さらに、貯蔵兼発酵用処理タンク４０６から発酵処理品の一部をライン４３２を通じて発酵処理装置４０２に戻す。
【０００６】
廃棄物は、発酵処理装置４０２内を移動し、三日間経過後取出口４２８から発酵処理品を取り出す。発酵中、入口部側では、自然界に生息する発酵菌により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵が進行する。
【０００７】
得られた発酵処理品は、磁選機４０８、高ガウス選別機４１４、アルミニウム選別機４１６によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを各々除去し、これらの再資源化を図る。さらに、一次破砕機４１０、トロンメル４１２、二次破砕機４１８によって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。
【０００８】
一方、上記セメント製造設備３００では、セメント製造用原燃料製造設備４００の運転を併行してセメントを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９１０５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１０６０号公報
【特許文献３】特許第３８０４０４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来、発酵処理装置４０２内への都市ゴミ等の投入は、ゴミ収集車から都市ゴミ等をバケットに投棄し、バケットをスキップコンベヤによって移動し、移動したバケットを発酵処理装置４０２側に傾倒することによって行われている。しかし、都市ゴミ等が投棄されたバケットがスキップコンベヤによって移動している間、他のゴミ収集車はバケットに投棄することができないので、バケットが戻ってくるまで待たされてしまう。また、都市ゴミ等は酸性が強いため、設備が腐食しやすく、設備のメンテナンスに手間がかかる。
【００１１】
発酵処理品から金属等のコンポスト化せず、セメント製造用の原燃料としては無用な異物を除去するための異物の分離、除去装置の一つであるトロンメル４１２は、回転篩であり、発酵処理品として適度の粒度合いを備えた発酵処理品をセメント製造用原燃料として篩い分けるための装置である。しかし、トロンメル４１２のスリットを通る生ゴミ、紙ゴミ等がウェットな状態であるため、スリットが目詰まりしやすく、メンテナンスが非常に大変である。また、設備周辺の温度が高く、作業環境が非常に悪い。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、設備のメンテナンスを容易に行うことができ、かつ、作業効率を改善できるセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明においては、廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備を提供する。
本発明においては、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入するために、スロープを備えることが好適である。
本発明においては、廃棄物中又は発酵処理品中の異物を除去するための異物の分離、除去装置をさらに含み、前記分離、除去装置がトロンメルを含まないことが好適である。
また、廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法により、設備のメンテナンスを容易に行うことができ、かつ、作業効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。
【図２】本発明に係る廃棄物を直接投入することができるセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。
【図３】従来のセメント製造用原燃料製造設備を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法について図１を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。このセメント製造用原燃料製造設備２００に、セメント製造設備１００を付設している。セメント製造設備１００は、ロータリーキルン（セメントキルン）１０２、クリンカクーラ１０３、仮焼炉１０４、サスペンジョンプレヒータ１０６を主要な設備として含む。
【００１７】
ロータリーキルン１０２は、バーナ１０８を備える。該バーナ１０８は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１０および空気を供給するための図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。ロータリーキルン１０２は、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない電動モータ等の回転手段によって回転できる。そして、セメント原料（セメント調合原料ともいう）の送入部分からセメントクリンカの落口に向かって緩い勾配を持って傾斜して設置されている。セメント原料は、プレヒータ最下段のサイクロン１０７で捕集された後、投入され、ロータリーキルン１０２内壁の内張り煉瓦に付着したコーテイング上を回転しながら持ち上げられ、下降し、これを繰り返す。そして、バーナ１０８で形成される火焔の輻射熱によってセメント原料を焼成する。
【００１８】
クリンカクーラ１０３は、ロータリーキルン１０２から排出されたセメントクリンカを冷却するための手段である。クリンカクーラ１０３は、数室に区切られており、各室の下部エアー室に設置された冷却用風車１１２によって供給された空気によって冷却される。
【００１９】
仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うための装置であり、セメント原料の仮焼を行うためのバーナ１１４を備える。バーナ１１４は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１６および図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うことによって、脱炭酸率を向上させ、ロータリーキルン１０２の熱負荷を下げることによって、焼成を確実にし、ロータリーキルン１０２自体の機械的保護に寄与する。また、これと同時に、ロータリーキルン１０２からの排熱を有効に活用し、セメント製造工場全体の熱効率を向上させる。
【００２０】
サスペンジョンプレヒータ１０６は、セメント原料を予熱するための装置であり、サイクロン１０７を多段に重ねた構成となっている。各々のサイクロン１０７において、気体成分と固体成分の分離が行われ、セメント原料をダクト内で気流中にサスペンドしながらセメント原料と気体との間で熱交換を行い、セメント原料の予熱を行う。
【００２１】
一方、セメント製造用原燃料製造設備２００は、廃棄物をセメント製造用の原燃料として有効利用することを目的として廃棄物の発酵処理（コンポスト化）を行うための設備であり、発酵処理装置２０２、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６を含む。さらに、このセメント製造用原燃料製造設備２００は、発酵処理装置２０２の後段に、異物の分離、除去装置２０８〜２１８を備えている。この発酵処理装置２０２も、前述したロータリーキルン１０２と同様、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない回転手段によって回転するようにしたものである。一般に、セメント製造に用いられるロータリーキルンは、セメント焼成の際の耐火性能を保つために、内張り煉瓦で内壁を保護している。しかし、発酵処理装置２０２では、この内張り煉瓦を除去する。この内張り煉瓦を除去することによって、発酵処理装置２０２内に廃棄物を投入して処理した場合、廃棄物の移動が容易になるとともにロータリーキルンを回転させるための消費エネルギーが大幅に減少する。また、攪拌設備、仕切板の取り付けが容易となる。発酵処理装置２０２は、内張り煉瓦除去後のロータリーキルンの内径が２〜７ｍであって、１．０〜６．０％好ましくは１．２〜１．６％の傾斜で設置することが好適である。
【００２２】
また、発酵処理装置２０２は、保温材でその周囲を被覆している。これは、発酵用原料を発酵させる際の保温を図り、発酵の促進、均一化を行うためである。被覆する部位としては、発酵処理装置２０２の外壁全長とするのが好適である。保温材は、ロックウールやグラスウール等の軽量で断熱性のあるものを使用し、発酵処理装置２０２の外壁を適当な厚みで被覆することが好適である。
【００２３】
発酵処理装置２０２の内部は、仕切り板によって４〜５室に仕切られている。通常の運転状態において、三日間、発酵処理装置２０２に滞留する。上記仕切板は、被処理品である廃棄物を堰き止める一方、通風を確保できる構造、すなわちスリット状、穿孔板状等の通風可能な構造となっている。以上の他、従来のロータリーキルン式発酵装置に内蔵されている攪拌設備、加熱設備、もしくは処理物の移動設備を必要に応じて適宜取り付けることができる。
【００２４】
発酵処理装置２０２の入口部は、既設のサスペンジョンプレヒータと切り離されている。そして、そこには、例えば、都市ゴミの投入口２２０、下水汚泥の投入口２２２、戻し分の発酵処理品を投入する投入口２２４および発酵ガス引出口２２６が設けられている。この発酵ガス引出口２２６に対しては、排気手段として換気用風車２１９が設けられ、これによって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、セメント製造設備１００に送ることができるようになっている。発酵処理装置２０２の出口部は、既設のクリンカクーラと切り離し、発酵品の取出口２２８を設ける。また、空気吹込口２２７を設け、この空気吹込口２２７には、給気手段として空気吹き込み風車２２９を設け、これによって給気を行うことができる。空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラ１０３からのクーラー排気とを適宜混合できるように構成されている。発酵処理装置２０２の入口部と出口部は既設の状態と同じでも逆でも構わない。なお、上記した発酵処理装置２０２の入口部の投入口２２０、２２２、２２４は、原料投入時以外密閉され、発酵ガス引出口２２６、空気吹込口２２７も通風を行う時以外は、密閉され、発酵処理装置２０２は、基本的に密閉構造とする。
【００２５】
図２は本発明に係る廃棄物を直接投入することができるセメント製造用原燃料製造設備の一実施の形態を示す概念図である。発酵処理装置２０２の都市ゴミの投入口２２０には、ホッパー２６２と原料押込みプッシャー２６３が設けられている。ゴミ収集車２６０からホッパー２６２へ廃棄物を直接投入できるように、スロープ２６１が設けられている。廃棄物はホッパー２６２へ直接投入され、原料押込みプッシャー２６３によって発酵処理装置２０２内に投入される。廃棄物を直接投入することができるため、ゴミ収集車が待たされることなく、円滑に投入することができる。また、設備が腐食することもなく、設備のメンテナンスにかかる負担を軽減することができる。
ホッパー２６２は、ゴミ収集車２６０から廃棄物を投入する際に、廃棄物がこぼれない程度の十分な開口を有することが必要である。例えば、大型車である４ｔ車タイプのゴミ収集車の投入口（廃棄物を排出する際には排出口）の寸法は、一般的に、幅１７００ｍｍ、高さ９５０ｍｍ程度であることから、ホッパー２６２開口径は、それ以上の寸法が必要である。ホッパー２６２の容積は、ゴミ収集車２６０一台分の積載容積の複数台分とする。例えば、前述した４ｔ車タイプのゴミ収集車の積載容積は、約８ｍ３程度であることから、ホッパー２６２の容積は、例えば、３０〜５０ｍ３程度とする。
スロープ２６１の傾斜角度は、設置面積を小さくする観点から、より高角度であることが望ましく、ゴミ収集車２６０が安全に走行することができる最大の角度とすることが望ましい。例えば、１２〜１４°程度とする。
【００２６】
上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、発酵処理装置２０２と同様の保温材でその周囲を被覆する。これは、発酵処理装置２０２での発酵をさらに進めるための保温を図り、発酵の促進を行うためである。被覆する部位としては、その外壁全長とするのが好適である。
【００２７】
さらに、この貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも図示しないエアー供給手段を設けている。好気条件を確保し、養生を促進するためである。発酵処理装置２０２における発酵は、コンポスト化という観点からは、いわゆる一次発酵と呼ばれる処理であり、必要に応じて発酵をさらに進めることにより、いわゆる二次発酵まで終了させれば、堆肥としての製品化も可能である。貯蔵兼発酵処理用タンク２０６には定量引出機を設けている。定量引出機からの発酵処理品は、セメント製造設備１００への供給ライン２３０と、発酵処理装置２０２への戻しライン２３２のいずれにも供給可能となっている。
【００２８】
発酵処理装置２０２の後段に設けられた機器２０８〜２１８は、発酵処理品から金属等のコンポスト化せず、セメント製造用の原燃料としては無用な異物を除去するための異物の分離、除去装置である。分離、除去装置は、トロンメルを含まないことが好ましい。トロンメルが設けられると、トロンメルのスリットを通る生ゴミ、紙ゴミ等がウェットな状態であるため、スリットが目詰まりしやすく、メンテナンスが非常に大変である。また、設備周辺の温度が高く、作業環境が非常に悪いためである。従来、トロンメルは分離、除去装置として必要であったが、破砕機等をスケールアップすることで補うことができるため、必ずしも必要ではない。
ベルトコンベア２０９に付設された磁選機２０８は、ベルトコンベア２３４、スキップコンベア２３６によって運ばれてくる発酵処理品から磁石によって主として鉄を除去するためのものである。なお、この磁選機２０８は、この実施の形態では一段のみ設けているが２以上の多段のものとしても設計できる。一次破砕機２１０は、このような鉄を除いた発酵処理品を一次破砕する。高ガウス選別機２１４は、一次破砕機２１０からのステンレス、アルミニウム等を包含する部分を受ける装置である。この装置は、ステンレスとその他のものとに被処理品を分ける。その他のものとは、アルミニウムとセメント製造用原燃料とを包含する部分である。アルミニウム選別機２１６は、ステンレスを除去した後の部分から、アルミニウムとセメント製造用原燃料として適する部分を分けるための装置である。このセメント製造用原燃料として適合する部分は、二次破砕機２１８に送られる。二次破砕機２１８は、一次破砕機２１０で破砕しきれなかったセメント製造用原燃料適合部分を好適な粒度に調整するための装置である。ここで得られたセメント製造用原燃料は、ベルトコンベア２３９を介してベルトコンベア２４０に送られる。発酵処理装置２０２の後段のこれらの異物の分離、除去装置は、換気手段を設けた建屋の中に設置し、できるだけ外部に発酵処理品等からの臭気が漏れないようにする。
【００２９】
次に、以上の構成を備えたセメント製造工場の作用について説明する。本実施の形態では、セメント製造工場内に設置された上記したセメント製造用原燃料製造設備２００で、セメント製造用原燃料を製造する。セメント製造用原燃料製造設備２００の発酵処理装置２０２には、都市ゴミの投入口２２０から都市ゴミを投入する。投入する都市ゴミの成分は、水分１５〜６０重量％、可燃分３０〜６０重量％、灰分３〜３０重量％が好ましい。投入する際、都市ゴミの破袋等の前処理は行わない。さらに、都市ゴミに加えて下水汚泥の投入口２２２から下水汚泥を投入する。投入する下水汚泥の成分は、水分５０〜９０重量％、可燃分６〜３５重量％、灰分２〜１５重量％が好ましい。都市ゴミと下水汚泥を同時に投入するのは、都市ゴミと下水汚泥を同時に処理することにより、廃棄物処理の効率化を図るとともに、下水汚泥の持つ水分によって発酵用原料としての含水率を適切に調整し、発酵状態を良好に保つためである。仮に、発酵適性含水率を４５〜６０重量％とした場合、混合物中の下水汚泥の比率は、重量比で０〜８５％が好適である。なお、混合物中の可燃分は、１０〜６０重量％、灰分は、２〜３０重量％が好ましい。なお、必要に応じて、肥料（尿素、硫安、塩化アンモニウム等）、水、水分調整材（稲わら、もみがら、おがくず、紙、木片等）、空隙保持用の切断ゴムタイヤ等を添加する。発酵菌は、発酵処理品を原料戻しすることによっても供給することができる。
【００３０】
さらに、貯蔵兼発酵用処理タンク２０６から発酵処理品の一部をライン２３２を通じて発酵処理装置２０２に戻す。これは、発酵処理装置２０２内の菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させる等の目的のためである。
【００３１】
廃棄物は、発酵処理装置２０２内の４〜５室のうち、まず最も入口部に近い部屋に投入される。各室の間には仕切りがあるが、廃棄物は、その仕切りに設けられた開口部を通して各部屋間を移動して行く。そして、三日間経過後取出口２２８から発酵処理品を取り出す。前述したように、発酵処理装置２０２は、１．０〜６．０％の傾斜を持って設置されており、その回転によって、発酵中の被処理物は容易に移動する。なお、発酵処理期間中、発酵処理装置２０２は、例えば内張り煉瓦を撤去した内径を４〜５ｍとして、０．５〜３．０ｒｐｍのスピードで回転させることが好ましい。
【００３２】
発酵中、入口部側の部屋では、自然界にどこにでも生息する発酵菌（好熱性細菌、一般細菌、放線菌類）により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵（コンポスト化）が進行し、２４時間以内に投入原料の温度が場合によって７０℃にまで達する。そして、発酵処理装置２０２内において、原料である廃棄物は、一般に一次発酵と呼ばれる発酵工程を完了する。すなわち、好気的条件下で不安定な有機物（炭水化物、タンパク質等）が悪臭の少ない貯蔵のきく安定な物質へと変換される。なお、上記した部屋の温度は、適切な温度センサーでモニターする。そして、給気手段によって供給するエアーの温度、廃棄物の投入割合等をモニターされた温度に対応して制御することにより、発酵処理装置２０２内の温度を適切に調整することができる。発酵処理中、発酵処理装置２０２が上記した回転速度で回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋し、発酵処理に支障を来すことはない。このようなゴミ袋等は、発酵処理装置２０２の回転によって掻き上げられ、落下し、落下を繰り返すことによって、ほとんどのものが最初の室で破袋する。
【００３３】
一方、発酵処理中、発酵ガス引出口２２６からは、換気用風車２１９によって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、配管を通じてセメント製造設備１００の仮焼炉１０４等に送る。これによって、発酵工程で発生するアンモニア等が分解され、排ガスが脱臭される。また、発酵処理品の出口側に設けた空気吹込口２２７から空気吹き込み風車２２９によって給気を行ない、発酵処理装置２０２内の好気条件を保つ。これによって、好気性菌による発酵を維持することができる。ここで、前述したように空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラ１０３のクーラー排気とを適宜混合できるように構成されているので、給気の際の温度を適切に設定することができる。５０℃以上の温度で一日暴露すると、各種の有害菌は殺菌もしくは不活性化されて衛生的に安全である。一方、好気性菌の発酵速度は、６０℃程度で最も促進される。これらを勘案すると、温度を５５〜６０℃程度に制御することが好適といえる。そこで、大気の温度に応じて、適宜クーラー排気の添加割合で調整し、供給する空気の温度を適切に設定することができる。この他、上記給気における空気をセメント製造装置で発生する種々の廃熱で予熱しつつ給気を行っても良い。
【００３４】
以上のような三日間の発酵経過後、発酵処理品の好適な性状は、以下の通りである。大腸菌群数（衛生指標微生物、ＪＩＳＫ０１０２−１９９３に規定される工場排水試験方法−細菌試験により定量する。）：１０3個／ｇ以下この指標は、チフス菌、サルモネラ菌等の有害菌が存在しないことの指標であり、この値を満足することによってこのような有害菌の不存在を確認できる。有機性廃棄物の粒度組成：２０ｍｍ以下のものが９０％（重量比）以上セメント製造用原燃料として用いるためには、この程度の粒度組成を満たすことが好ましい。発酵処理品の組成は、含水率４０〜６０重量％、可燃分１０〜５５重量％、灰分４〜２０重量％に調整することが好ましい。発熱量は、１５００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）以上となることが好ましい。このような仕様を満足する発酵処理品であれば、セメント製造用原燃料として特段さらなる処理を施さなくても、投入位置に投入することもできる。
【００３５】
以上のようにして得られた発酵処理品は、磁選機２０８、高ガウス選別機２１４、アルミニウム選別機２１６によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを除去し、これらの再資源化を図る。さらに、一次破砕機２１０と二次破砕機２１８とによって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。このように破砕装置を多段に設けることによって、セメント製造用原燃料として用いる際の品質を好適なものとすることができる。また、本発明では、プラスチック廃棄物は除去していない。これは、プラスチック廃棄物をそのままセメント製造用原燃料の一部として利用する意図からである。これらの一、二次破砕機２１０、２１８を用いることによって、プラスチック廃棄物も適度の大きさに寸断される。ベルトコンベア２４０で回収した発酵処理品は、セメント製造用原燃料として貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られる。本実施の形態では、バケットエレベータ２４２、２４３によって寸胴型の貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に発酵処理品を送る。これらの貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られた発酵処理品は、循環系統によって循環される。すなわち、タンク２０４、２０６の下にはベルトコンベア２４４、２４６が設けられており、これらに一部取り出された発酵処理品は、バケットエレベータ２４８で垂直輸送され、再度貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に循環される。これによって、好気状態が保たれ、このような混合処理により発酵処理品のセメント製造用原燃料としての均質化を図ることができる。そして、発酵処理品は、ベルトコンベア２５０を経て、ライン２３０からセメント製造設備１００にセメント製造用原燃料として供給され、あるいは一部ライン２３２を経て発酵処理装置２０２に戻される。
【００３６】
一方、上記セメント製造設備１００では、セメント製造用原燃料製造設備２００の運転と併行してセメント原料の処理を行う。すなわち、サスペンションプレヒータ１０６における各サイクロン１０７でセメント原料の予熱、仮焼炉１０４で仮焼、ロータリーキルン１０２で焼成を行う。本実施の形態では、ロータリーキルン１０２における焼成のための燃料もしくは仮焼炉１０４における仮焼のための燃料として、得られたセメント製造用原燃料を貯蔵兼発酵処理用タンク２０６からライン２３０を通して、ロータリーキルン１０２の窯尻または仮焼炉１０４に供給する。また、発酵処理装置２０２からの発酵ガスを仮焼炉１０４（ロータリーキルン１０２でも良い）に送り、高熱下で脱臭を行う。このような脱臭操作によって、脱硝の効果も得られる。なお、異物の分離、除去装置を囲む建屋からの空気も同様に脱臭することができる。
【００３７】
一方、本発明に係るセメント製造用原燃料製造設備及びセメント製造用原燃料の製造方法は、図１の実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明な修飾、変更、付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上記実施の形態では、処理対象を都市ゴミとしたが、コンポスト化が可能な他の有機廃棄物であっても勿論本発明を実施することができる。
【００３８】
上記発酵処理装置２０２は、ロータリーキルンの入口／出口をセメント製造時と同一としているが、必ずしも同一でなくても良い。これを逆転して用いることもできる。そのような際は、ロータリーキルンの傾斜を逆転させて使用する必要がある。
【００３９】
上記発酵処理装置２０２は、４〜５に区分し、発酵処理を三日間行うこととしている。しかし、区分の仕方はこれに限定されない。場合によって、３室以下のより少ない区分、または６室以上のより多い区分とすることもできる。また、発酵処理期間は、三日間に限らず、有害な微生物が死滅するのであれば、三日間未満のより少ない期間であっても良い。セメント製造用原燃料として使用する目的の場合、いわゆる一次発酵が終了していれば良く、完全な堆肥化までは必要がないからである。なお、完全な堆肥化を図る場合には、前述したように貯蔵兼発酵処理用タンクを利用して熟成することができる。上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、二つを設けているが、さらに複数のものを設けるようにすることもできる。また、これらのタンク２０４、２０６は、内蔵物を取り出しやすくするため寸胴型のものとしたが、末広型のものとすることができる。より内蔵物を取り出しやすくするためである。貯蔵用タンクとしては、その他セメントキルンに併設されていたプレヒータ設備を用いることができる。プレヒータ設備としては、仮焼炉、サイクロン、ダクト部等を挙げることができる。このようなプレヒータ設備も、貯蔵用タンクとして用いる場合には、内張り煉瓦を撤去する等適切な変更を施すことが好適である。発酵処理品は、図１の実施の形態では、一部を発酵処理装置２０２に戻すこととしているが、場合によって必ずしも戻す必要はない。図１の実施の形態では実施されていないが、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６からの発酵ガスをセメント製造装置１００に戻し、脱硝剤として、発酵処理装置２０２からの発酵ガスと同様に活用することもできる。この場合、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも排気手段を設ける。図１の実施の形態では実施されていないが、発酵処理品は、セメント調合原料の一部として、セメント調合原料の製造工程へ投入することも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例等を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いて、都市ゴミの発酵処理を行い、得られた発酵処理品について評価を行った。
ゴミ収集車から直接投入することができるホッパーが設けられた発酵処理装置に、都市ゴミを投入した。ゴミ収集車はホッパーへ都市ゴミを（最大２分間程度）投入した後、ホッパーの投入口から離れ、次のゴミ収集車がホッパーへ向かうようにした。発酵処理装置に投入された都市ゴミは、三日間の発酵処理を行った。発酵処理装置は、内張り煉瓦を撤去した内径が５ｍであり、１．０ｒｐｍの回転速度で回転させた。発酵処理中、この回転速度で発酵処理装置が回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋されたが、発酵処理装置に支障をきたすことはなかった。このようなゴミ袋等は発酵処理装置の最初の室においてほぼ破袋された。この発酵処理により、都市ゴミ中の生ゴミ、紙類等は細片化され、土状の処理物となった。しかし、ゴミ袋等のプラスチック類、鉄類は細片化されなかった。その後、磁選機で鉄を除去し、プラスチック類等の細片化を目的として破砕処理を行った。
【００４２】
本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いたことにより、ゴミ収集車の待機時間（ゴミを投入する作業を開始するまでの待ち時間）を大幅に短縮することができ、次のゴミ収集車からのゴミの投入を速やかに開始することができた。また、トロンメルを含まない分離、除去装置を用いたことにより、円滑な分離除去処理を行うことができた。
【００４３】
得られた発酵処理品の組成は、含水率５０重量％、可燃分４５重量％、灰分５重量％であった。発熱量は、３０００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）であった。このことから、本発明に係る、廃棄物をゴミ収集車からホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えたセメント製造用原燃料製造設備を用いることにより、セメント製造用原燃料として良好な最終製品を得ることができることが実証された。
【符号の説明】
【００４４】
１００ セメント製造設備
１０２ ロータリーキルン
１０３ クリンカクーラ
１０４ 仮焼炉
１０６ サスペンジョンプレヒータ
１０７ サイクロン
１０８、１１４ バーナ
１１０ 供給ポンプ
１１２ 冷却用風車
１１６ 供給ポンプ
２００ セメント製造用原燃料製造設備
２０２ 発酵処理装置
２０４、２０６ 貯蔵兼発酵処理用タンク
２０８ 磁選機
２１０ 一次破砕機
２１４ 高ガウス選別機
２１６ アルミニウム選別機
２１８ 二次破砕機
２１９ 換気用風車
２２０ 都市ゴミの投入口
２２２ 下水汚泥の投入口
２２４ 戻し分の発酵処理品を投入する投入口
２２６ 発酵ガス引出口
２２８ 発酵品の取出口
２２７ 空気吹込口
２２９ 空気吹き込み風車
２３４、２０９、２３９ ベルトコンベア
２３６ スキップコンベア
２４０、２４４、２４６、２５０ ベルトコンベア
２４２、２４３、２４８ バケットエレベータ
２６０ ゴミ収集車
２６１ スロープ
２６２ ホッパー
２６３ 原料押込みプッシャー
３００ セメント製造設備
４００ セメント製造用原燃料製造設備
４０２ 発酵処理装置
４０６ 貯蔵兼発酵処理用タンク
４０８ 磁選機
４１０ 一次破砕機
４１２ トロンメル
４１４ 高ガウス選別機
４１６ アルミニウム選別機
４１８ 二次破砕機
４２０ 都市ゴミの投入口
４２２ 下水汚泥の投入口
４２８ 発酵品の取出口
４３２ ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項２】
廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入するために、スロープを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項３】
廃棄物中又は発酵処理品中の異物を除去するための異物の分離、除去装置をさらに含み、前記分離、除去装置がトロンメルを含まないことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項４】
廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、
前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、
前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、
前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、
前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法。
【請求項１】
廃棄物の投入口にホッパーが設けられており、廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入することができる発酵処理装置を備えることを特徴とするセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項２】
廃棄物をゴミ収集車から前記ホッパーへ直接投入するために、スロープを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項３】
廃棄物中又は発酵処理品中の異物を除去するための異物の分離、除去装置をさらに含み、前記分離、除去装置がトロンメルを含まないことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント製造用原燃料製造設備。
【請求項４】
廃棄物を発酵処理装置へ直接投入し、
前記発酵処理装置にて前記投入された廃棄物を発酵処理し、
前記発酵処理した発酵処理品を貯蔵倉庫に貯蔵し、
前記貯蔵品をセメント製造設備に搬入し、
前記セメント製造設備に搬入された発酵処理品をセメント製造用原燃料として使用することを特徴とするセメント製造用原燃料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２００８２４（Ｐ２０１１−２００８２４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２１８９（Ｐ２０１０−７２１８９）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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