廃棄物の処理方法
【課題】比較的低コストで異臭の問題を解消しながら廃棄物を処理するとともに、廃棄物を再資源化可能な処理方法を提供する。
【解決手段】廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、撹拌槽内の圧力を開放して廃棄物を爆砕する爆砕工程とを有し、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とする。加熱撹拌工程で、撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持する。
【解決手段】廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、撹拌槽内の圧力を開放して廃棄物を爆砕する爆砕工程とを有し、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とする。加熱撹拌工程で、撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理方法に関するものであり、特に、廃棄物を爆砕することにより効果的に資源化可能とした廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲食店や食品加工工場あるいは一般家庭などから出される生ゴミ、下水道などの汚泥、家畜残滓、植物残滓、あるいは刈り取った草木などの植物ゴミなどの廃棄物は、含水率が比較的高いために腐敗しやすく、腐敗にともなって発生する異臭が敬遠されるため、できるだけ速やかに処理して異臭の発生を抑制することが求められている。
【０００３】
このような廃棄物の処理方法として、各種の脱水手段によって含水率を低減させることにより腐敗を抑制することが行われており、脱水手段としては、遠心分離による脱水処理、あるいはヒータや乾燥空気による加熱乾燥による脱水処理が一般的によく用いられている。
【０００４】
さらには、加熱した油を貯留したクッカーと呼ばれる貯留槽に廃棄物を投入することにより、廃棄物中の水分を蒸発させる一方で、水を油に置換させて比較的低カロリーの廃棄物を高カロリー化し、脱水処理された廃棄物の燃料化を図る油温脱水と呼ばれる脱水方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この油温脱水による脱水方法において、廃棄物を鶏糞とした場合に、クッカーに鶏糞を投入し、加熱した油で鶏糞の脱水処理を行うとともに、鶏糞内に油を含浸させて高カロリー化することにより、廃棄物である鶏糞を肥料化できることも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、近年になって、廃棄物が投入された処理槽内に高圧蒸気を注入して、処理槽内を1.96MPa以上の圧力で、高温状態とすることにより、廃棄物に水熱反応を生じさせて臭気を抑制するとともに、廃棄物を燃料化する処理方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平０７−２７８５８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０６３２１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水熱反応を利用して廃棄物の臭気を低減させる場合に、廃棄物が投入された処理槽内に高圧蒸気を送給して処理槽内を高温高圧状態とすると、処理槽内の高圧化にともなって生じる蒸気の凝縮によって処理槽内の圧力の変動が生じやすく、さらに多くの蒸気の供給が必要となることにより、処理装置の稼働コストが増大するという問題があった。
【０００８】
このような現状に鑑み、本発明者は、比較的低コストで異臭の問題を解消しながら廃棄物を処理するとともに、廃棄物を再資源化可能とすべく研究開発を行って、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の廃棄物の処理方法では、廃棄物を資源化する処理方法において、廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、撹拌槽内の圧力を開放して廃棄物を爆砕する爆砕工程とを有し、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることとした。
【００１０】
さらに、本発明の廃棄物の処理方法では、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）加熱撹拌工程では、撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持すること。
（２）撹拌槽に投入する廃棄物を収容する投入用ホッパを有し、この投入用ホッパには廃棄物とともに含水率調整材を投入して、撹拌槽に投入する廃棄物の含水率を調整していること。
（３）爆砕工程で爆砕された廃棄物を収容する発酵槽を有し、この発酵槽で廃棄物を発酵させて所定の含水率に調整すること。
（４）爆砕工程で爆砕された撹拌槽内の廃棄物に油を噴霧して冷却する冷却工程を有し、油を３０〜５０℃としていること。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、加熱撹拌工程において廃棄物を収容した撹拌槽内を1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱する際に、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることによって、撹拌槽内の温度調整は蒸気の送給によって行う一方で、撹拌槽内の圧力調整は高圧空気の送給によって行うことができ、加熱撹拌工程の際に必要となる蒸気の量を抑制して、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
特に、撹拌槽内の圧力を蒸気ではなく高圧空気で調整することにより、蒸気の場合における凝縮の影響を受けにくくすることができ、所定の圧力状態を安定的に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の廃棄物の処理方法では、廃棄物を撹拌槽内で1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌した後、撹拌槽内を急激に減圧して廃棄物を爆砕しているものであり、特に、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して撹拌槽内を1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度としているものである。
【００１４】
具体的には、廃棄物処理装置は、図１に模式的に示すように、処理前の廃棄物を貯留する密閉型の投入用ホッパ10と、この投入用ホッパ10から投入された廃棄物を高圧状態下で加熱しながら撹拌する撹拌槽20と、この撹拌槽20で処理されて排出された廃棄物を貯留する密閉型の発酵槽30を有しており、臭気の漏れ出しを抑制している。
【００１５】
撹拌槽20は、ボイラ40から送給された蒸気を内部に導いて撹拌槽20内を加熱可能としている。図１中、41は蒸気供給管である。さらに、撹拌槽20には、高圧状態で空気を貯留した高圧エアータンク50から送気管51を介して高圧空気を送給して、撹拌槽20内の圧力を調整可能としている。
【００１６】
このように、撹拌槽20は、ボイラ40から送給された蒸気だけで高気圧化するのではなく、高圧エアータンク50から送給された高圧空気を利用して高気圧化可能としていることにより、蒸気の凝縮の影響を受けにくくして撹拌槽20内の圧力を制御しやすくすることができる。
【００１７】
高圧エアータンク50にはコンプレッサ52によって空気を送給し、高圧エアータンク50内を常に撹拌槽20内の圧力よりも高い圧力として、送気管51に設けた調整弁（図示せず）の開閉制御によって、撹拌槽20に高圧空気を送給可能としている。
【００１８】
撹拌槽20には、上部に廃棄物の投入口を設けており、投入用ホッパ10から送給された廃棄物を撹拌槽20内に投入可能としている。また、撹拌槽20には、下部に廃棄物の排出口を設けており、この排出口から排出した廃棄物を発酵槽30に送給している。
【００１９】
また、撹拌槽20には排気管21を連通連結しており、この排気管21で撹拌槽20内の気体をコンデンサ60に案内している。コンデンサ60では、撹拌槽20から排気された気体中の水分を凝縮させて凝縮水を生成している。凝縮水は、水処理設備61に送給して廃水処理を施している。
【００２０】
排気管21には開閉弁22を装着しており、撹拌槽20内を高温高圧とする加熱撹拌工程の際には、この開閉弁22を閉弁状態として撹拌槽20内に送給された蒸気及び高圧空気の漏れ出しを抑制し、加熱撹拌工程の後には、開閉弁22を開弁状態とすることにより撹拌槽20内の圧力を開放して廃棄物の爆砕を生じさせる爆砕工程に移行させている。
【００２１】
開閉弁22とコンデンサ60の間にはサイレンサ23を設けており、爆砕工程の際に撹拌槽20から排気管21を通って勢いよく放出される空気流によって生じる騒音を減殺している。
【００２２】
撹拌槽20の内部には、投入口から投入された廃棄物を撹拌するために、図２に示す撹拌翼24を設けている。なお、本実施形態では、撹拌槽20は水平方向に中心軸を有する横倒し状態の円筒体で構成し、この撹拌槽20の中心軸部分に回転軸25を回転自在に設けており、この回転軸25に撹拌翼24を装着して、回転軸25の回転にともなって撹拌翼24を回転させて廃棄物を撹拌している。回転軸25は駆動モータ26によって回転させている。
【００２３】
撹拌翼24は本実施形態では、回転軸25と直交させて設けた平板状の撹拌板24aと、この撹拌板24aの先端に撹拌板24aと直交させて設けた平板状の先端片24bとで構成している。特に、撹拌板24aは、基端部から先端部に向けて先細り状とし、幅方向の中央部分にリブ24cを設けている。リブ24cは、撹拌板24aの先端側において先端片24bにも接続し、撹拌板24aと先端片24bとを支持している。
【００２４】
撹拌翼24を平板状の撹拌板24aで構成することにより、撹拌翼24によって廃棄物を撹拌するだけでなく廃棄物を細切れにすることができ、加熱撹拌工程での廃棄物の水熱反応の効率を向上させることができる。特に、撹拌板24aは、基端部から先端部に向けて先細り状としているので、撹拌翼24の回転にともなって廃棄物に押し当てた撹拌板24aの端縁を廃棄物に対してスライドさせることができ、撹拌板24aで廃棄物を効果的に細切れにすることができる。
【００２５】
また、撹拌板24aの先端に撹拌槽20の周面と対向する先端片24bを設けたことにより、撹拌槽20の周面に廃棄物が被着することを防止して、廃棄物を均一に撹拌可能としている。
【００２６】
さらに、撹拌板24aにはリブ24cを設けたことにより、撹拌板24aが補強できるだけでなく、リブ24cで廃棄物を掻き上げて、より効果的に廃棄物を撹拌できる。
【００２７】
撹拌槽20の内部には、図１に示すように、油を貯留した貯油タンク29から送給された油を廃棄物に噴霧する複数の噴霧ノズルを備えた散油管27を設けている。図１中、28は貯油タンク29内の油を散油管27に送給するための送給ポンプである。
【００２８】
貯油タンク29にはヒータを装着し、貯油タンク29内の油を３０〜５０℃に加熱して、噴霧ノズルから噴霧される油をできるだけ微細な霧状として噴霧可能としている。
【００２９】
廃棄物への油の散布は、廃棄物を燃料や肥料とする場合に行っており、爆砕工程後の廃棄物に油を散布して含浸させることにより高カロリー化するだけでなく、高温となっている廃棄物を冷却して、できるだけ短時間で廃棄物を撹拌槽20から排出可能として、撹拌槽20での処理時間の短縮化を図っている。
【００３０】
なお、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミであって、これらの植物ゴミを飼料化する場合には、油分が少ない方が望ましいため、油の散布は行わない方が望ましい。特に、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミである場合、加熱撹拌工程及び爆砕工程によって香ばしい香りが発生するため、異臭が発生するおそれがなく、散油管27を介して空気を送気して廃棄物を冷却してもよい。
【００３１】
投入用ホッパ10は所定容積を有しており、内部には撹拌翼を設けて投入用ホッパ10に投入された廃棄物を撹拌可能としている。
【００３２】
特に、投入用ホッパ10では、撹拌翼を回転させている駆動モータの出力軸に作用するトルクを検出可能としており、この出力軸に作用するトルクの大きさから投入用ホッパ10内の廃棄物の含水率を判定可能としている。
【００３３】
さらに、投入用ホッパ10には、廃棄物の含水率を調整するために廃棄物に混合する含水率調整材の投入装置11を設けており、投入用ホッパ10内の廃棄物の含水率に応じて、投入用ホッパ10内に含水率調整材を投入可能としている。ここで、含水率調整材としては、好適には籾殻であるが、籾殻以外でもおがくずや木材チップなどを用いることもできる。
【００３４】
なお、駆動モータの出力軸に作用するトルクで含水率を判定する場合には、投入用ホッパ10内に投入されている廃棄物の量の影響を受けるため、当然ながら、廃棄物の含水率を調整する場合には、投入用ホッパ10内に所定量の廃棄物が投入された状態で行っている。あるいは、投入用ホッパ10を１台で構成するのではなく、廃棄物を単に貯留するだけの投入用ホッパと、廃棄物の含水率を調整する投入用ホッパの少なくとも２台の投入用ホッパによる二段構成として、含水率の調整を行ってもよい。
【００３５】
発酵槽30は所定容積を有しており、内部には撹拌翼を設けて撹拌槽20の排出口から排出されて、発酵槽30に投入された廃棄物を撹拌可能としている。
【００３６】
また、発酵槽30にはヒータを設けて発酵槽30内の廃棄物を加温可能としてもよく、廃棄物自体の発酵にともなう発熱や、ヒータによる加温によって、廃棄物の含水率を所定の含水率としている。
【００３７】
以下において、上記した廃棄物処理装置による廃棄物の処理方法について説明する。ここで、廃棄物は、食品工場から排出された生ゴミであり、これを肥料化するものとする。なお、廃棄物は生ゴミに限定するものではなく、下水道などの汚泥、家畜残滓、植物残滓などであってもよい。
【００３８】
廃棄物は投入用ホッパ10に収容しており、籾殻によって投入用ホッパ10内において含水率を調整し、含水率を約８０％程度としている。ちなみに、油分約２％、固形分約１８％となっている。
【００３９】
本実施形態では、撹拌槽20には、投入用ホッパ10から廃棄物を約3500kg投入している。
【００４０】
廃棄物の投入後、撹拌槽20を密封して、ボイラ40から撹拌槽20内に蒸気を送給して廃棄物を加熱するとともに、高圧エアータンク50から撹拌槽20内に高圧空気を送給して、撹拌槽20内を1.96MPa以上の圧力とし、200℃以上の温度としている。
【００４１】
この場合、撹拌槽20には、最初、蒸気だけを送給して撹拌槽20内を200℃以上の温度に加熱し、撹拌槽20内が200℃以上となったところで高圧空気の送給を開始して、撹拌槽20内を1.96MPa以上としている。高圧空気の送給時には蒸気の送給を停止してもよいし、撹拌槽20内の温度が低下しないように断続的に送給してもよい。
【００４２】
撹拌槽20内は、蒸気だけを送給して加圧するだけでなく、高圧空気を送給して加圧することにより、撹拌槽20内の昇圧にともなって生じる蒸気の凝縮によって撹拌槽20内の圧力が想定圧力よりも低くなることを抑制して、撹拌槽20内の圧力を安定化することができる。
【００４３】
なお、高圧空気と蒸気は、高圧空気を１とした場合に、蒸気が３〜８程度となる容積比率として送給することが望ましく、本実施形態では、蒸気を５としている。
【００４４】
撹拌槽20は、内部の圧力を1.96MPa以上、内部温度を200℃以上として６０分以上維持し、この間、撹拌槽20内に設けた撹拌翼24で廃棄物を撹拌している。これが加熱撹拌工程である。この撹拌翼24による撹拌によって、廃棄物の均質化を図るとともに、廃棄物中に十分な空気を含ませている。また、廃棄物が一般家庭の生ゴミの場合に混入されているビニール袋などのプラスチップ製品も撹拌翼24によって細切れとすることができ、ビニール袋などに廃棄物が包まれたままとなることを防止できる。
【００４５】
撹拌槽20内には温度センサ及び圧力センサを設けており、撹拌槽20内の温度が低下した場合には、撹拌槽20内に蒸気を送給して所定の温度を維持し、撹拌槽20内の圧力が低下した場合には、撹拌槽20内に高圧空気を送給して所定の圧力を維持している。
【００４６】
撹拌槽20内は、圧力が1.96MPa以上、温度が200℃以上となっているので、廃棄物に加水分解を生じさせることができ、例えば、廃棄物が塩分を含んでいる場合には塩分を加水分解するなど、比較的分解されにくい組成物の化学的な分解を促すことができる。
【００４７】
所定時間の経過後、撹拌槽20では撹拌を停止して、開閉弁22を開弁状態として撹拌槽20の圧力を低下させることにより、撹拌槽20内において廃棄物の爆砕を生じさせている。これが爆砕工程である。この爆砕の作用によって、廃棄物を細かく粉砕することができる。特に、加熱撹拌工程において、廃棄物中に十分な空気を含ませておくことにより、廃棄物を均質に粉砕することができる。
【００４８】
爆砕工程後、撹拌槽20では、送給ポンプ28を駆動させて撹拌槽20内に油を噴霧して廃棄物を冷却している。これが冷却工程である。本実施形態では、油には廃食用油を用いているが、廃棄物を燃料化する場合には、廃鉱物油を用いてもよい。
【００４９】
廃棄物に噴霧する油は、本実施形態では、貯油タンク29に設けたヒータで４０℃に加温して、できるだけ微細なミスト状として廃棄物に噴霧している。また、このとき、撹拌槽20では撹拌翼を回転させて、廃棄物を撹拌しながら油を噴霧して、廃棄物を効果的に冷却している。本実施形態では、冷却工程において、63kgの油を噴霧している。
【００５０】
廃棄物の温度が８０℃以下となったところで排出口から廃棄物を排出し、排出用ホッパを介して発酵槽30に廃棄物を移送している。なお、発酵槽30に投入した際の廃棄物は、油分が約133kgで、固形分が約630kgで、総量が約1393kgであったことから、約630kgの水分を含有していたこととなる。すなわち、含水率は約４５％である。
【００５１】
発酵槽30では、廃棄物自体の発酵にともなう発熱によって水分を蒸発させて、含水率が約２０％程度となったところで発酵槽30から取り出している。したがって、廃棄物は、最終的に、水分約２０％、油分約１４％、固形分約６６％となっている。発酵槽30から廃棄物を取り出す際に、廃棄物は適宜の篩いを通すことにより、ビニール袋の断片などのような肥料として適さない成分を除去している。なお、必要であれば篩いだけでなく、金属探知機を通して金属を除去してもよい。
【００５２】
発酵槽30から排出された廃棄物は粉末状となっており、その後、他の材料に混合して肥料としている。廃棄物を燃料とする場合には、加圧成形によってペレット状に押し固めている。
【００５３】
このように、加熱撹拌工程で廃棄物の化学的な分解を促し、爆砕工程で廃棄物を物理的に粉砕して廃棄物を均質化することにより廃棄物を均質化できる。
【００５４】
したがって、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミである場合には、良質な飼料原料あるいは肥料原料として廃棄物を資源化でき、あるいはその他の廃棄物の場合には、廃棄物に油を噴霧して冷却するとともに高カロリー化することにより燃料化あるいは肥料化して廃棄物を再資源化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の概略説明図である。
【図２】撹拌翼の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
10 投入用ホッパ
11 含水率調整材投入装置
20 撹拌槽
21 排気管
22 開閉弁
23 サイレンサ
24 撹拌翼
24a 撹拌板
24b 先端片
24c リブ
25 回転軸
26 駆動モータ
27 散油管
28 送給ポンプ
29 貯油タンク
30 発酵槽
40 ボイラ
41 蒸気供給管
50 高圧エアータンク
51 送気管
52 コンプレッサ
60 コンデンサ
61 水処理設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理方法に関するものであり、特に、廃棄物を爆砕することにより効果的に資源化可能とした廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲食店や食品加工工場あるいは一般家庭などから出される生ゴミ、下水道などの汚泥、家畜残滓、植物残滓、あるいは刈り取った草木などの植物ゴミなどの廃棄物は、含水率が比較的高いために腐敗しやすく、腐敗にともなって発生する異臭が敬遠されるため、できるだけ速やかに処理して異臭の発生を抑制することが求められている。
【０００３】
このような廃棄物の処理方法として、各種の脱水手段によって含水率を低減させることにより腐敗を抑制することが行われており、脱水手段としては、遠心分離による脱水処理、あるいはヒータや乾燥空気による加熱乾燥による脱水処理が一般的によく用いられている。
【０００４】
さらには、加熱した油を貯留したクッカーと呼ばれる貯留槽に廃棄物を投入することにより、廃棄物中の水分を蒸発させる一方で、水を油に置換させて比較的低カロリーの廃棄物を高カロリー化し、脱水処理された廃棄物の燃料化を図る油温脱水と呼ばれる脱水方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この油温脱水による脱水方法において、廃棄物を鶏糞とした場合に、クッカーに鶏糞を投入し、加熱した油で鶏糞の脱水処理を行うとともに、鶏糞内に油を含浸させて高カロリー化することにより、廃棄物である鶏糞を肥料化できることも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、近年になって、廃棄物が投入された処理槽内に高圧蒸気を注入して、処理槽内を1.96MPa以上の圧力で、高温状態とすることにより、廃棄物に水熱反応を生じさせて臭気を抑制するとともに、廃棄物を燃料化する処理方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平０７−２７８５８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０６３２１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水熱反応を利用して廃棄物の臭気を低減させる場合に、廃棄物が投入された処理槽内に高圧蒸気を送給して処理槽内を高温高圧状態とすると、処理槽内の高圧化にともなって生じる蒸気の凝縮によって処理槽内の圧力の変動が生じやすく、さらに多くの蒸気の供給が必要となることにより、処理装置の稼働コストが増大するという問題があった。
【０００８】
このような現状に鑑み、本発明者は、比較的低コストで異臭の問題を解消しながら廃棄物を処理するとともに、廃棄物を再資源化可能とすべく研究開発を行って、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の廃棄物の処理方法では、廃棄物を資源化する処理方法において、廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、撹拌槽内の圧力を開放して廃棄物を爆砕する爆砕工程とを有し、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることとした。
【００１０】
さらに、本発明の廃棄物の処理方法では、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）加熱撹拌工程では、撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持すること。
（２）撹拌槽に投入する廃棄物を収容する投入用ホッパを有し、この投入用ホッパには廃棄物とともに含水率調整材を投入して、撹拌槽に投入する廃棄物の含水率を調整していること。
（３）爆砕工程で爆砕された廃棄物を収容する発酵槽を有し、この発酵槽で廃棄物を発酵させて所定の含水率に調整すること。
（４）爆砕工程で爆砕された撹拌槽内の廃棄物に油を噴霧して冷却する冷却工程を有し、油を３０〜５０℃としていること。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、加熱撹拌工程において廃棄物を収容した撹拌槽内を1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱する際に、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることによって、撹拌槽内の温度調整は蒸気の送給によって行う一方で、撹拌槽内の圧力調整は高圧空気の送給によって行うことができ、加熱撹拌工程の際に必要となる蒸気の量を抑制して、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
特に、撹拌槽内の圧力を蒸気ではなく高圧空気で調整することにより、蒸気の場合における凝縮の影響を受けにくくすることができ、所定の圧力状態を安定的に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の廃棄物の処理方法では、廃棄物を撹拌槽内で1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌した後、撹拌槽内を急激に減圧して廃棄物を爆砕しているものであり、特に、撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して撹拌槽内を1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度としているものである。
【００１４】
具体的には、廃棄物処理装置は、図１に模式的に示すように、処理前の廃棄物を貯留する密閉型の投入用ホッパ10と、この投入用ホッパ10から投入された廃棄物を高圧状態下で加熱しながら撹拌する撹拌槽20と、この撹拌槽20で処理されて排出された廃棄物を貯留する密閉型の発酵槽30を有しており、臭気の漏れ出しを抑制している。
【００１５】
撹拌槽20は、ボイラ40から送給された蒸気を内部に導いて撹拌槽20内を加熱可能としている。図１中、41は蒸気供給管である。さらに、撹拌槽20には、高圧状態で空気を貯留した高圧エアータンク50から送気管51を介して高圧空気を送給して、撹拌槽20内の圧力を調整可能としている。
【００１６】
このように、撹拌槽20は、ボイラ40から送給された蒸気だけで高気圧化するのではなく、高圧エアータンク50から送給された高圧空気を利用して高気圧化可能としていることにより、蒸気の凝縮の影響を受けにくくして撹拌槽20内の圧力を制御しやすくすることができる。
【００１７】
高圧エアータンク50にはコンプレッサ52によって空気を送給し、高圧エアータンク50内を常に撹拌槽20内の圧力よりも高い圧力として、送気管51に設けた調整弁（図示せず）の開閉制御によって、撹拌槽20に高圧空気を送給可能としている。
【００１８】
撹拌槽20には、上部に廃棄物の投入口を設けており、投入用ホッパ10から送給された廃棄物を撹拌槽20内に投入可能としている。また、撹拌槽20には、下部に廃棄物の排出口を設けており、この排出口から排出した廃棄物を発酵槽30に送給している。
【００１９】
また、撹拌槽20には排気管21を連通連結しており、この排気管21で撹拌槽20内の気体をコンデンサ60に案内している。コンデンサ60では、撹拌槽20から排気された気体中の水分を凝縮させて凝縮水を生成している。凝縮水は、水処理設備61に送給して廃水処理を施している。
【００２０】
排気管21には開閉弁22を装着しており、撹拌槽20内を高温高圧とする加熱撹拌工程の際には、この開閉弁22を閉弁状態として撹拌槽20内に送給された蒸気及び高圧空気の漏れ出しを抑制し、加熱撹拌工程の後には、開閉弁22を開弁状態とすることにより撹拌槽20内の圧力を開放して廃棄物の爆砕を生じさせる爆砕工程に移行させている。
【００２１】
開閉弁22とコンデンサ60の間にはサイレンサ23を設けており、爆砕工程の際に撹拌槽20から排気管21を通って勢いよく放出される空気流によって生じる騒音を減殺している。
【００２２】
撹拌槽20の内部には、投入口から投入された廃棄物を撹拌するために、図２に示す撹拌翼24を設けている。なお、本実施形態では、撹拌槽20は水平方向に中心軸を有する横倒し状態の円筒体で構成し、この撹拌槽20の中心軸部分に回転軸25を回転自在に設けており、この回転軸25に撹拌翼24を装着して、回転軸25の回転にともなって撹拌翼24を回転させて廃棄物を撹拌している。回転軸25は駆動モータ26によって回転させている。
【００２３】
撹拌翼24は本実施形態では、回転軸25と直交させて設けた平板状の撹拌板24aと、この撹拌板24aの先端に撹拌板24aと直交させて設けた平板状の先端片24bとで構成している。特に、撹拌板24aは、基端部から先端部に向けて先細り状とし、幅方向の中央部分にリブ24cを設けている。リブ24cは、撹拌板24aの先端側において先端片24bにも接続し、撹拌板24aと先端片24bとを支持している。
【００２４】
撹拌翼24を平板状の撹拌板24aで構成することにより、撹拌翼24によって廃棄物を撹拌するだけでなく廃棄物を細切れにすることができ、加熱撹拌工程での廃棄物の水熱反応の効率を向上させることができる。特に、撹拌板24aは、基端部から先端部に向けて先細り状としているので、撹拌翼24の回転にともなって廃棄物に押し当てた撹拌板24aの端縁を廃棄物に対してスライドさせることができ、撹拌板24aで廃棄物を効果的に細切れにすることができる。
【００２５】
また、撹拌板24aの先端に撹拌槽20の周面と対向する先端片24bを設けたことにより、撹拌槽20の周面に廃棄物が被着することを防止して、廃棄物を均一に撹拌可能としている。
【００２６】
さらに、撹拌板24aにはリブ24cを設けたことにより、撹拌板24aが補強できるだけでなく、リブ24cで廃棄物を掻き上げて、より効果的に廃棄物を撹拌できる。
【００２７】
撹拌槽20の内部には、図１に示すように、油を貯留した貯油タンク29から送給された油を廃棄物に噴霧する複数の噴霧ノズルを備えた散油管27を設けている。図１中、28は貯油タンク29内の油を散油管27に送給するための送給ポンプである。
【００２８】
貯油タンク29にはヒータを装着し、貯油タンク29内の油を３０〜５０℃に加熱して、噴霧ノズルから噴霧される油をできるだけ微細な霧状として噴霧可能としている。
【００２９】
廃棄物への油の散布は、廃棄物を燃料や肥料とする場合に行っており、爆砕工程後の廃棄物に油を散布して含浸させることにより高カロリー化するだけでなく、高温となっている廃棄物を冷却して、できるだけ短時間で廃棄物を撹拌槽20から排出可能として、撹拌槽20での処理時間の短縮化を図っている。
【００３０】
なお、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミであって、これらの植物ゴミを飼料化する場合には、油分が少ない方が望ましいため、油の散布は行わない方が望ましい。特に、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミである場合、加熱撹拌工程及び爆砕工程によって香ばしい香りが発生するため、異臭が発生するおそれがなく、散油管27を介して空気を送気して廃棄物を冷却してもよい。
【００３１】
投入用ホッパ10は所定容積を有しており、内部には撹拌翼を設けて投入用ホッパ10に投入された廃棄物を撹拌可能としている。
【００３２】
特に、投入用ホッパ10では、撹拌翼を回転させている駆動モータの出力軸に作用するトルクを検出可能としており、この出力軸に作用するトルクの大きさから投入用ホッパ10内の廃棄物の含水率を判定可能としている。
【００３３】
さらに、投入用ホッパ10には、廃棄物の含水率を調整するために廃棄物に混合する含水率調整材の投入装置11を設けており、投入用ホッパ10内の廃棄物の含水率に応じて、投入用ホッパ10内に含水率調整材を投入可能としている。ここで、含水率調整材としては、好適には籾殻であるが、籾殻以外でもおがくずや木材チップなどを用いることもできる。
【００３４】
なお、駆動モータの出力軸に作用するトルクで含水率を判定する場合には、投入用ホッパ10内に投入されている廃棄物の量の影響を受けるため、当然ながら、廃棄物の含水率を調整する場合には、投入用ホッパ10内に所定量の廃棄物が投入された状態で行っている。あるいは、投入用ホッパ10を１台で構成するのではなく、廃棄物を単に貯留するだけの投入用ホッパと、廃棄物の含水率を調整する投入用ホッパの少なくとも２台の投入用ホッパによる二段構成として、含水率の調整を行ってもよい。
【００３５】
発酵槽30は所定容積を有しており、内部には撹拌翼を設けて撹拌槽20の排出口から排出されて、発酵槽30に投入された廃棄物を撹拌可能としている。
【００３６】
また、発酵槽30にはヒータを設けて発酵槽30内の廃棄物を加温可能としてもよく、廃棄物自体の発酵にともなう発熱や、ヒータによる加温によって、廃棄物の含水率を所定の含水率としている。
【００３７】
以下において、上記した廃棄物処理装置による廃棄物の処理方法について説明する。ここで、廃棄物は、食品工場から排出された生ゴミであり、これを肥料化するものとする。なお、廃棄物は生ゴミに限定するものではなく、下水道などの汚泥、家畜残滓、植物残滓などであってもよい。
【００３８】
廃棄物は投入用ホッパ10に収容しており、籾殻によって投入用ホッパ10内において含水率を調整し、含水率を約８０％程度としている。ちなみに、油分約２％、固形分約１８％となっている。
【００３９】
本実施形態では、撹拌槽20には、投入用ホッパ10から廃棄物を約3500kg投入している。
【００４０】
廃棄物の投入後、撹拌槽20を密封して、ボイラ40から撹拌槽20内に蒸気を送給して廃棄物を加熱するとともに、高圧エアータンク50から撹拌槽20内に高圧空気を送給して、撹拌槽20内を1.96MPa以上の圧力とし、200℃以上の温度としている。
【００４１】
この場合、撹拌槽20には、最初、蒸気だけを送給して撹拌槽20内を200℃以上の温度に加熱し、撹拌槽20内が200℃以上となったところで高圧空気の送給を開始して、撹拌槽20内を1.96MPa以上としている。高圧空気の送給時には蒸気の送給を停止してもよいし、撹拌槽20内の温度が低下しないように断続的に送給してもよい。
【００４２】
撹拌槽20内は、蒸気だけを送給して加圧するだけでなく、高圧空気を送給して加圧することにより、撹拌槽20内の昇圧にともなって生じる蒸気の凝縮によって撹拌槽20内の圧力が想定圧力よりも低くなることを抑制して、撹拌槽20内の圧力を安定化することができる。
【００４３】
なお、高圧空気と蒸気は、高圧空気を１とした場合に、蒸気が３〜８程度となる容積比率として送給することが望ましく、本実施形態では、蒸気を５としている。
【００４４】
撹拌槽20は、内部の圧力を1.96MPa以上、内部温度を200℃以上として６０分以上維持し、この間、撹拌槽20内に設けた撹拌翼24で廃棄物を撹拌している。これが加熱撹拌工程である。この撹拌翼24による撹拌によって、廃棄物の均質化を図るとともに、廃棄物中に十分な空気を含ませている。また、廃棄物が一般家庭の生ゴミの場合に混入されているビニール袋などのプラスチップ製品も撹拌翼24によって細切れとすることができ、ビニール袋などに廃棄物が包まれたままとなることを防止できる。
【００４５】
撹拌槽20内には温度センサ及び圧力センサを設けており、撹拌槽20内の温度が低下した場合には、撹拌槽20内に蒸気を送給して所定の温度を維持し、撹拌槽20内の圧力が低下した場合には、撹拌槽20内に高圧空気を送給して所定の圧力を維持している。
【００４６】
撹拌槽20内は、圧力が1.96MPa以上、温度が200℃以上となっているので、廃棄物に加水分解を生じさせることができ、例えば、廃棄物が塩分を含んでいる場合には塩分を加水分解するなど、比較的分解されにくい組成物の化学的な分解を促すことができる。
【００４７】
所定時間の経過後、撹拌槽20では撹拌を停止して、開閉弁22を開弁状態として撹拌槽20の圧力を低下させることにより、撹拌槽20内において廃棄物の爆砕を生じさせている。これが爆砕工程である。この爆砕の作用によって、廃棄物を細かく粉砕することができる。特に、加熱撹拌工程において、廃棄物中に十分な空気を含ませておくことにより、廃棄物を均質に粉砕することができる。
【００４８】
爆砕工程後、撹拌槽20では、送給ポンプ28を駆動させて撹拌槽20内に油を噴霧して廃棄物を冷却している。これが冷却工程である。本実施形態では、油には廃食用油を用いているが、廃棄物を燃料化する場合には、廃鉱物油を用いてもよい。
【００４９】
廃棄物に噴霧する油は、本実施形態では、貯油タンク29に設けたヒータで４０℃に加温して、できるだけ微細なミスト状として廃棄物に噴霧している。また、このとき、撹拌槽20では撹拌翼を回転させて、廃棄物を撹拌しながら油を噴霧して、廃棄物を効果的に冷却している。本実施形態では、冷却工程において、63kgの油を噴霧している。
【００５０】
廃棄物の温度が８０℃以下となったところで排出口から廃棄物を排出し、排出用ホッパを介して発酵槽30に廃棄物を移送している。なお、発酵槽30に投入した際の廃棄物は、油分が約133kgで、固形分が約630kgで、総量が約1393kgであったことから、約630kgの水分を含有していたこととなる。すなわち、含水率は約４５％である。
【００５１】
発酵槽30では、廃棄物自体の発酵にともなう発熱によって水分を蒸発させて、含水率が約２０％程度となったところで発酵槽30から取り出している。したがって、廃棄物は、最終的に、水分約２０％、油分約１４％、固形分約６６％となっている。発酵槽30から廃棄物を取り出す際に、廃棄物は適宜の篩いを通すことにより、ビニール袋の断片などのような肥料として適さない成分を除去している。なお、必要であれば篩いだけでなく、金属探知機を通して金属を除去してもよい。
【００５２】
発酵槽30から排出された廃棄物は粉末状となっており、その後、他の材料に混合して肥料としている。廃棄物を燃料とする場合には、加圧成形によってペレット状に押し固めている。
【００５３】
このように、加熱撹拌工程で廃棄物の化学的な分解を促し、爆砕工程で廃棄物を物理的に粉砕して廃棄物を均質化することにより廃棄物を均質化できる。
【００５４】
したがって、廃棄物が刈り取った草木などの植物ゴミである場合には、良質な飼料原料あるいは肥料原料として廃棄物を資源化でき、あるいはその他の廃棄物の場合には、廃棄物に油を噴霧して冷却するとともに高カロリー化することにより燃料化あるいは肥料化して廃棄物を再資源化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の概略説明図である。
【図２】撹拌翼の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
10 投入用ホッパ
11 含水率調整材投入装置
20 撹拌槽
21 排気管
22 開閉弁
23 サイレンサ
24 撹拌翼
24a 撹拌板
24b 先端片
24c リブ
25 回転軸
26 駆動モータ
27 散油管
28 送給ポンプ
29 貯油タンク
30 発酵槽
40 ボイラ
41 蒸気供給管
50 高圧エアータンク
51 送気管
52 コンプレッサ
60 コンデンサ
61 水処理設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を資源化する処理方法において、
廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、
前記撹拌槽内の圧力を開放して前記廃棄物を爆砕する爆砕工程と、
を有し、
前記撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記加熱撹拌工程では、前記撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記撹拌槽に投入する前記廃棄物を収容する投入用ホッパを有し、
この投入用ホッパには前記廃棄物とともに含水率調整材を投入して、前記撹拌槽に投入する前記廃棄物の含水率を調整していることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記爆砕工程で爆砕された前記廃棄物を収容する発酵槽を有し、
この発酵槽で前記廃棄物を発酵させて所定の含水率に調整することを特徴とする請求項３に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記爆砕工程で爆砕された前記撹拌槽内の前記廃棄物に油を噴霧して冷却する冷却工程を有し、前記油を３０〜５０℃としていることを特徴とする請求項３に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項１】
廃棄物を資源化する処理方法において、
廃棄物を撹拌槽に投入して1.96MPa以上の圧力下で、200℃以上の温度に加熱して撹拌する加熱撹拌工程と、
前記撹拌槽内の圧力を開放して前記廃棄物を爆砕する爆砕工程と、
を有し、
前記撹拌槽には、ボイラで生成した蒸気と、エアータンクに貯留した高圧空気を送給して所定の圧力以上とすることを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記加熱撹拌工程では、前記撹拌槽内を1.96MPa以上、かつ200℃以上として６０分以上維持することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記撹拌槽に投入する前記廃棄物を収容する投入用ホッパを有し、
この投入用ホッパには前記廃棄物とともに含水率調整材を投入して、前記撹拌槽に投入する前記廃棄物の含水率を調整していることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記爆砕工程で爆砕された前記廃棄物を収容する発酵槽を有し、
この発酵槽で前記廃棄物を発酵させて所定の含水率に調整することを特徴とする請求項３に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記爆砕工程で爆砕された前記撹拌槽内の前記廃棄物に油を噴霧して冷却する冷却工程を有し、前記油を３０〜５０℃としていることを特徴とする請求項３に記載の廃棄物の処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１１９３４４（Ｐ２００９−１１９３４４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４６８４（Ｐ２００７−２９４６８４）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（５９８０２１５８０）株式会社サンテック (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（５９８０２１５８０）株式会社サンテック (1)
【Ｆターム（参考）】
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