有機性廃棄物の処理方法および処理装置
【課題】有機性廃棄物を水熱処理するに際し、有機物と水分とを効率的に分離し、燃料等として利用しやすい有機物を得ることのできる水熱処理装置および水熱処理方法を提供する。
【解決手段】密閉容器10の空間内に収容された有機性廃棄物Aを、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、水分排出手段30により、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【解決手段】密閉容器10の空間内に収容された有機性廃棄物Aを、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、水分排出手段30により、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
医療系廃棄物、家庭廃棄物、産業廃棄物などに含まれる有機性廃棄物の処理方法として、該有機性廃棄物を高温高圧の水蒸気中で処理(以下、単に「水熱処理」ともいう)する方法が知られている。高温高圧の水蒸気中で処理された有機物には、有害な窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれておらず、クリーンな燃料として再利用できるという利点があり、焼却等に代わる新たな有機性廃棄物の処理方法として期待されている。
【0003】
しかるに、上記のような水熱処理は、有機性廃棄物を圧力容器内に収容し、該圧力容器内へ高温高圧の蒸気を供給して処理するものであるため、処理後の圧力容器内には、該有機性廃棄物中に含まれていた水分や水熱処理の際に供給した水蒸気由来の水分等が残存し、処理後の有機物は、多量の水分を含んだ例えばスラリーのような状態となる。従って、得られた有機物を燃料として利用するには、有機物と混在する水分を有機物から分離する必要がある。
【0004】
有機物と水分とを分離する方法としては、例えば、フィルタープレス装置等のような従来公知の固液分離装置を採用する方法が考えられる。つまり、処理後の有機物と水分との混合物を水熱処理装置(圧力容器)から排出し、フィルタープレス装置等の固液分離装置へと移送し、該固液分離装置において固液分離処理を行い、含水量の少ない有機物を回収する、という方法である。
【0005】
しかしながら、このような従来の固液分離装置を採用する方法では、上述のように、水熱処理装置とは別に固液分離装置が必要となり、また、処理工程が煩雑となるために、処理コストが高くなるという問題がある。
【0006】
また、水分以外の問題点として、有機性廃棄物に含まれる塩類の問題がある。水熱処理においては、有機性廃棄物中に含まれる塩類は、水熱処理中に水分に溶解して一旦有機物から分離した状態となるが、水熱処理の終了時に有機物と水分とが混在した状態となることで再び有機物に付着あるいは含浸してしまうこととなる。したがって、上述のような固液分離装置を用いた脱水方法では、塩類が比較的多く付着した有機物が回収されることとなり、この有機物を燃料として使用する際に種々の問題を招くこととなる。
【0007】
例えば、水熱処理によって回収された有機物をセメントの熱源として使用する場合には、有機物に塩素が多量に含まれていると焼成されるセメントの組成に悪影響を及ぼすこととなるため、できる限り塩類を除去することが望まれる。
したがって、得られた有機物中の塩類含有量が多い場合には、該有機物から塩類を除去するべく有機物を水洗等しなければならず、再度、水と有機物とを固液分離処理する必要が生じ、極めて非効率となる。
【0008】
従来、水熱処理において生じた水分を有機物と分離する方法として、該下記特許文献1に記載されたような処理装置および処理方法も公知となっている。具体的には、該特許文献1には、有機性廃棄物を密閉収容する密閉容器と、該密閉容器に蒸気を供給する蒸気噴出手段と、前記密閉容器と同圧に保たれ且つ密閉容器内の有機性廃棄物から流下した液体を収容する回収部とを備えた有機性廃棄物の処理装置が開示されている。また、該特許文献1には、上記構成の装置を用いて有機性廃棄物を処理する方法が記載されており、有機性廃棄物を密閉容器内に収容するとともに蒸気噴出手段から蒸気を供給して密閉容器内を温度180〜250℃、圧力15〜35atmとし、30〜60分処理することにより廃棄物を炭化するとともに、有機性廃棄物から流下した液体を密閉容器と同圧に保持したまま回収部へと導いて分離する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】WO2006−126273号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、上記特許文献1記載の水熱処理装置では、液体を回収する回収部や、該回収部と密閉容器とをつなぐ配管等の全てを耐圧構造とする必要があり、水熱処理装置の構成が大掛かりになるという問題がある。
また、上記特許文献1記載の水熱処理方法では、重力の作用のみで有機物と水分とが分離されるため、水分の分離が不十分となり、得られた有機物はそのまま燃料としては使用しにくいという問題がある。
【0011】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、有機性廃棄物を水熱処理するに際し、有機物と水分とを効率的に分離し、燃料等として利用しやすい有機物を得ることのできる水熱処理装置および水熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決すべく、本発明は、密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法を提供する。
【0013】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へと排出するようにしたことにより、排出された水分が通過および貯留される機器を耐圧構造とする必要がなく、上記特許文献1記載の装置と比較して水熱処理装置の構成を簡素なものにしうるという効果がある。
また、密閉容器内の圧力を利用して有機性廃棄物と共存する水分が排出されるため、有機物と水分とが短時間で分離されるという効果がある。
さらに、密閉容器内の圧力が作用することにより、水分が自重によって有機性廃棄物から自然落下して分離する場合と比較して、有機性廃棄物に付着または含浸した水分が有機性廃棄物と分離されやすくなり、回収される有機物の含水量を低減させることができるという効果がある。
【0014】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする。
【0015】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水分排出工程と第二水分排出工程とを備えることにより、高温高圧下で塩類を多量に溶解した状態の水分が2回にわたって排出されることとなるため、処理後の有機物中に含まれる塩類の量を大幅に低減させることができるという効果がある。
【0016】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする。
【0017】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、有機物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【0018】
さらに、本発明は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置を提供する。
【0019】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことにより、従来の水熱処理装置よりも含水率の低い有機物を回収できるという効果がある。
【0020】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする。
【0021】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、有機性廃棄物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して水分を排出させることが可能となり、有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【発明の効果】
【0022】
以上のように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法および処理装置によれば、有機性廃棄物を水熱処理した際に、有機物と水分とを効率的に分離することが可能となり、例えば、セメント製造工程における燃料などのような、種々の用途に好適に使用しうる有機物を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図。
【図2】一実施形態の有機性廃棄物の処理装置において、水分排出口の近傍を拡大して示した概略断面図。
【図3】本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の一実施形態を示したフロー図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
先ず、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図である。図1に示したように、本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置1は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器10と、該密閉容器10に水蒸気Bを供給する蒸気供給手段20と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器10内の圧力により排出する水分排出手段30とを備え、さらに、密閉容器10内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌手段50と、水熱処理された後の有機物を排出するための有機物排出手段40とを備えて構成されている。
【0025】
密閉容器10は、有機性廃棄物を収容してこれを水熱処理しうるものであればよく、水熱処理の際の温度および圧力に耐えうるような耐熱性で且つ耐圧性の容器が用いられる。通常、該密閉容器10は円筒形状に構成され、該円筒の中心軸が概ね水平となるように設置される。該密閉容器10の大きさは特に限定されないが、通常、0.1〜18m3の有機性廃棄物を収容して水熱処理するべく、0.3〜20m3の内容積を有するように構成される。
【0026】
該密閉容器10の上部には蒸気供給口11が設けられており、蒸気供給手段20から送られる高温高圧の水蒸気Bは該蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給される。蒸気供給手段20は、蒸気発生装置21と、蒸気供給配管22と、蒸気供給弁23とを備えており、密閉容器10内を所定の温度および圧力となるまで水蒸気を供給しうるように構成されている。
【0027】
蒸気供給手段20から密閉容器10へと供給される高温高圧の蒸気は、温度が150℃以上、圧力が0.38MPa以上であり、好ましくは温度が180〜240℃、圧力が0.9〜3.2MPaである。
斯かる蒸気が供給されることにより、密閉容器10内も、温度が150℃以上、圧力が0.38MPa以上に設定され、好ましくは温度が180〜240℃、圧力が0.9〜3.2MPaとなるように設定される。
【0028】
また、密閉容器10の上部には、処理対象となる有機性廃棄物Aを容器内へと供給するための有機性廃棄物供給口12が設けられている。該有機性廃棄物供給口12には、有機性廃棄物供給弁13が備えられており、所定量の有機性廃棄物が供給された後、水熱処理の間は該有機性廃棄物供給弁13が閉じた状態とされ、密閉容器内の圧力が保持されるように構成されている。
【0029】
一方、該密閉容器10の下部には、水分排出手段30および有機物排出手段40が設けられている。図2は、本実施形態に係る水熱処理装置1において、密閉容器10の底部に設けられた水分排出手段30の一部を拡大して示した断面図である。図1および図2に示したように、該水分排出手段30は、容器の外方(下方)へ向かって内径が狭まるように構成された水分排出口32と、該水分排出口32を塞ぐように配置された固液分離フィルタ31と、該固液分離フィルタ31を透過した水分を排出するための配管34と、該配管34の途中に備えられた水分排出弁33とを備えている。
【0030】
該水分排出口32は、密閉容器10内の圧力を一部開放した際に、該密閉容器10の底に溜まった水分に対してその圧力が作用するように、水分が溜まる位置、すなわち該密閉容器10の底に設けられている。
【0031】
また、固液分離装置31は、有機物と水分との混合物から水分を透過させうるものであり、前記水分排出口32を塞ぐように、該水分排出口32の上端に配置されている。
該固液分離フィルタ31は、水熱処理された有機物と水分との混合物から、主として水分を透過させうるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、篩目が数十μm〜数mmの大きさの種々の濾過材を用いて構成されうる。該濾過材の具体的な例としては、セラミックフィルター、パンチングメタル、スリット、金網等が挙げられるが、中でも、耐圧性および耐熱性に優れ、しかもその内部に蓄積した有機物を焼成等により除去しやすいという観点から、セラミックフィルターが好適である。
【0032】
また、前記有機物排出手段40は、密閉容器10の底に設けられた有機物排出口14と、該有機物排出口14の下流側に設けられた有機物排出弁41とを備えて構成され、水熱処理後の有機物Dを密閉容器10の外部へと排出しうるように構成されている。
【0033】
さらに、前記攪拌手段50は、円筒形状の密閉容器10の中心軸と平行に配された回転軸51と、該回転軸51に備えられた撹拌翼52と、該回転軸51を回転させるための駆動装置53とを備えて構成されている。
【0034】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置を用いた本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理方法は、例えば図3にそのフロー図を示したように、以下のような工程、すなわち、有機性廃棄物供給工程、第一水熱処理工程、第一水分排出工程、第二水熱処理工程、第二水分排出工程および有機物排出工程が順に実施されるものである。
【0035】
先ず、有機性廃棄物供給工程においては、有機性廃棄物供給口12を介して有機性廃棄物Aが密閉容器10内へと供給され、さらに、撹拌手段50が起動されて、撹拌翼52によって有機性廃棄物Aが所望の撹拌状態とされる。有機性廃棄物Aとしては、例えば、一般都市ごみ、産業廃棄物などの有機物を主成分とする廃棄物などが挙げられる。有機性廃棄物Aの供給量は、特に限定されるものではないが、通常、密閉容器10の内容積に対して30〜90%の内容積を占めるように供給される。
【0036】
次に、有機性廃棄物供給弁13が閉じられ、また、水分排出弁33および有機物排出弁41も閉じられた後、蒸気供給手段20で発生させた高温高圧の水蒸気Bが、該蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給され、第一水熱処理工程が開始される。
【0037】
有機性廃棄物は、該密閉容器10内において、該有機性廃棄物を半炭化させうるような温度および圧力、すなわち、例えば、180〜240℃の温度、0.9〜3.2MPaの圧力にまで加熱加圧されるとともに、撹拌翼52による撹拌作用を受けて処理される。
【0038】
このような第一水熱処理工程は、例えば30分〜2時間にわたって実施され、有機性廃棄物の半炭化が進行する。斯かる第一水熱処理工程を実施すると、次第に水分排出口32には幾らかの水分が溜まった状態となる。そこで、続く第一水分排出工程が実施される。
【0039】
第一水分排出工程は、水分排出弁33を開き、密閉容器10内の圧力を一部開放することによって密閉容器10内に溜まった水分Cを排出する工程である。具体的には、前記第一水熱処理工程においては、密閉容器10内で蒸気の凝縮又は有機性廃棄物からの分離により生じた水分が密閉容器10の底に溜まり、水分排出口32へと流れ、さらに固液分離フィルタ31を透過して水分排出弁33まで到達した状態となっているため、斯かる状態において水分排出弁33を開くことにより、該密閉容器10内の圧力が溜まった水分Cに作用し、該水分Cは、水分排出口32から容器外部へと排出されることとなる。
【0040】
また、水分排出弁33を閉じた状態では、水分排出弁33の上流側、即ち、密閉容器10側には圧力を遮断するものが無いため、水分排出弁33の上流側に設けられた固液分離フィルタ31の上流側(密閉容器の内側)と下流側(密閉容器の外側)では、圧力が等しくなっており、水分はその自重によって該固液分離フィルタ31を透過し、有機物と分離されるだけである。
【0041】
しかし、上述のようにして水分排出弁33を開いた際には、水分排出弁33へ向かって容器内の気体や液体等が固液分離フィルタ31を通過し、その際の圧力損失によって該固液分離フィルタ31の上流側と下流側とでは圧力差が生じることとなる。つまり、該固液分離フィルタ31の上流側に位置する有機物と水分とに対しては、吸引濾過の如き作用が発揮され、該固液分離フィルタ31を透過しうる水分のみが効率的に水分排出弁33へと流下することとなる。
【0042】
斯かる第一水分排出工程は、水分排出弁33を再び閉じることで終了される。第一水分排出工程は、溜まった水分等が概ね排出された時点で終了することが好ましく、水分排出弁33の開口面積にもよるが、通常、数秒〜数分程度で終了させることが好ましい。
【0043】
第一水分排出工程の後、蒸気供給手段20で発生させた高温高圧の水蒸気Bが、再び蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給され、密閉容器10内は、所定の温度および圧力にまで加熱加圧され、第二水熱処理工程が実施される。
【0044】
第二水熱処理工程は、前記第一水熱処理工程と同じ水熱処理条件としてもよく、また、異なる水熱処理条件としてもよい。さらに、処理時間についても任意に設定することができる。
【0045】
その後、第二水分排出工程が実施される。第二水分排出工程は、第一水分排出工程と同様に、所定の時間だけ、水分排出弁33を開放することにより行われる。
【0046】
このようにして水熱処理工程と水分排出工程とが2回ずつ実施された後、有機物排出工程が実施される。有機物排出工程は、有機物排出弁41を開き、水熱処理が完了した密閉容器10内の有機物Dを該密閉容器10の外部へと排出させる工程である。
【0047】
本実施形態における有機性廃棄物の処理方法では、上記のような水分排出工程を実施することによって有機物と混在した状態にある水分を密閉容器内の圧力を利用して排出させることができるため、前述の特許文献1に記載の如き方法と比較し、より簡単な構成の水熱処理装置を用いてより効率的に水分の分離が行えるという効果がある。
【0048】
また、本実施形態における水分排出工程では、水分を含浸した有機物に対して、固液分離フィルタを介して吸引作用が発揮されることとなるため、自重のみでは分離しにくい水分についても、より効果的に分離されることとなり、水分分離効率が向上するという効果がある。
【0049】
さらに、本実施形態に係る水熱処理方法では、第一水熱処理工程および第二水熱処理工程では高温高圧状態にある有機物から水分が分離するため、有機物中に含まれる塩類が水分中へと溶解したまま容器外へと排出させることができ、処理後の有機物の塩類含有量を低減させうるという効果がある。
【0050】
尚、本発明に係る水熱処理装置および水熱処理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更することが可能である。例えば、前記実施形態では、蒸気供給口11を密閉容器10の上部に配置した水熱処理装置について説明したが、例えば、該蒸気供給口を固液分離フィルタ31の下流側に配置することも可能である。蒸気供給口を固液分離フィルタ31の下流側に配置することにより、蒸気供給の際に固液分離フィルタ31の下流側から上流側へと蒸気を通過させ、該固液分離フィルタ31の内部に溜まった有機物を洗浄して目詰まりを解消させうるという効果がある。
【0051】
また、前記実施形態では、密閉容器10の形状が円筒形状である場合について説明したが、水分あるいは水分を含浸した有機物が水分排出口32へと溜まりやすいように、該容器の底部に中央へ向かって低くなるような傾斜を設け、該傾斜の最下部に水分排出口32を設けるようにしても良い。
【0052】
また、前記実施形態に係る水熱処理方法では、水熱処理工程と水分排出工程とを2回ずつ実施する場合について説明したが、1回のみ実施してもよく、あるいは3回以上実施しても良い。
【符号の説明】
【0053】
1 水熱処理装置
10 密閉容器
11 蒸気供給口
12 有機性廃棄物投入口
20 蒸気供給手段
30 水分排出手段
31 固液分離フィルタ
32 水分排出口
33 水分排出弁
40 有機物排出手段
50 撹拌手段
51 回転軸
52 撹拌翼
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
医療系廃棄物、家庭廃棄物、産業廃棄物などに含まれる有機性廃棄物の処理方法として、該有機性廃棄物を高温高圧の水蒸気中で処理(以下、単に「水熱処理」ともいう)する方法が知られている。高温高圧の水蒸気中で処理された有機物には、有害な窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれておらず、クリーンな燃料として再利用できるという利点があり、焼却等に代わる新たな有機性廃棄物の処理方法として期待されている。
【0003】
しかるに、上記のような水熱処理は、有機性廃棄物を圧力容器内に収容し、該圧力容器内へ高温高圧の蒸気を供給して処理するものであるため、処理後の圧力容器内には、該有機性廃棄物中に含まれていた水分や水熱処理の際に供給した水蒸気由来の水分等が残存し、処理後の有機物は、多量の水分を含んだ例えばスラリーのような状態となる。従って、得られた有機物を燃料として利用するには、有機物と混在する水分を有機物から分離する必要がある。
【0004】
有機物と水分とを分離する方法としては、例えば、フィルタープレス装置等のような従来公知の固液分離装置を採用する方法が考えられる。つまり、処理後の有機物と水分との混合物を水熱処理装置(圧力容器)から排出し、フィルタープレス装置等の固液分離装置へと移送し、該固液分離装置において固液分離処理を行い、含水量の少ない有機物を回収する、という方法である。
【0005】
しかしながら、このような従来の固液分離装置を採用する方法では、上述のように、水熱処理装置とは別に固液分離装置が必要となり、また、処理工程が煩雑となるために、処理コストが高くなるという問題がある。
【0006】
また、水分以外の問題点として、有機性廃棄物に含まれる塩類の問題がある。水熱処理においては、有機性廃棄物中に含まれる塩類は、水熱処理中に水分に溶解して一旦有機物から分離した状態となるが、水熱処理の終了時に有機物と水分とが混在した状態となることで再び有機物に付着あるいは含浸してしまうこととなる。したがって、上述のような固液分離装置を用いた脱水方法では、塩類が比較的多く付着した有機物が回収されることとなり、この有機物を燃料として使用する際に種々の問題を招くこととなる。
【0007】
例えば、水熱処理によって回収された有機物をセメントの熱源として使用する場合には、有機物に塩素が多量に含まれていると焼成されるセメントの組成に悪影響を及ぼすこととなるため、できる限り塩類を除去することが望まれる。
したがって、得られた有機物中の塩類含有量が多い場合には、該有機物から塩類を除去するべく有機物を水洗等しなければならず、再度、水と有機物とを固液分離処理する必要が生じ、極めて非効率となる。
【0008】
従来、水熱処理において生じた水分を有機物と分離する方法として、該下記特許文献1に記載されたような処理装置および処理方法も公知となっている。具体的には、該特許文献1には、有機性廃棄物を密閉収容する密閉容器と、該密閉容器に蒸気を供給する蒸気噴出手段と、前記密閉容器と同圧に保たれ且つ密閉容器内の有機性廃棄物から流下した液体を収容する回収部とを備えた有機性廃棄物の処理装置が開示されている。また、該特許文献1には、上記構成の装置を用いて有機性廃棄物を処理する方法が記載されており、有機性廃棄物を密閉容器内に収容するとともに蒸気噴出手段から蒸気を供給して密閉容器内を温度180〜250℃、圧力15〜35atmとし、30〜60分処理することにより廃棄物を炭化するとともに、有機性廃棄物から流下した液体を密閉容器と同圧に保持したまま回収部へと導いて分離する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】WO2006−126273号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、上記特許文献1記載の水熱処理装置では、液体を回収する回収部や、該回収部と密閉容器とをつなぐ配管等の全てを耐圧構造とする必要があり、水熱処理装置の構成が大掛かりになるという問題がある。
また、上記特許文献1記載の水熱処理方法では、重力の作用のみで有機物と水分とが分離されるため、水分の分離が不十分となり、得られた有機物はそのまま燃料としては使用しにくいという問題がある。
【0011】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、有機性廃棄物を水熱処理するに際し、有機物と水分とを効率的に分離し、燃料等として利用しやすい有機物を得ることのできる水熱処理装置および水熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決すべく、本発明は、密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法を提供する。
【0013】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へと排出するようにしたことにより、排出された水分が通過および貯留される機器を耐圧構造とする必要がなく、上記特許文献1記載の装置と比較して水熱処理装置の構成を簡素なものにしうるという効果がある。
また、密閉容器内の圧力を利用して有機性廃棄物と共存する水分が排出されるため、有機物と水分とが短時間で分離されるという効果がある。
さらに、密閉容器内の圧力が作用することにより、水分が自重によって有機性廃棄物から自然落下して分離する場合と比較して、有機性廃棄物に付着または含浸した水分が有機性廃棄物と分離されやすくなり、回収される有機物の含水量を低減させることができるという効果がある。
【0014】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする。
【0015】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水分排出工程と第二水分排出工程とを備えることにより、高温高圧下で塩類を多量に溶解した状態の水分が2回にわたって排出されることとなるため、処理後の有機物中に含まれる塩類の量を大幅に低減させることができるという効果がある。
【0016】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする。
【0017】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、有機物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【0018】
さらに、本発明は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置を提供する。
【0019】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことにより、従来の水熱処理装置よりも含水率の低い有機物を回収できるという効果がある。
【0020】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする。
【0021】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、有機性廃棄物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して水分を排出させることが可能となり、有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【発明の効果】
【0022】
以上のように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法および処理装置によれば、有機性廃棄物を水熱処理した際に、有機物と水分とを効率的に分離することが可能となり、例えば、セメント製造工程における燃料などのような、種々の用途に好適に使用しうる有機物を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図。
【図2】一実施形態の有機性廃棄物の処理装置において、水分排出口の近傍を拡大して示した概略断面図。
【図3】本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の一実施形態を示したフロー図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
先ず、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図である。図1に示したように、本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置1は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器10と、該密閉容器10に水蒸気Bを供給する蒸気供給手段20と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器10内の圧力により排出する水分排出手段30とを備え、さらに、密閉容器10内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌手段50と、水熱処理された後の有機物を排出するための有機物排出手段40とを備えて構成されている。
【0025】
密閉容器10は、有機性廃棄物を収容してこれを水熱処理しうるものであればよく、水熱処理の際の温度および圧力に耐えうるような耐熱性で且つ耐圧性の容器が用いられる。通常、該密閉容器10は円筒形状に構成され、該円筒の中心軸が概ね水平となるように設置される。該密閉容器10の大きさは特に限定されないが、通常、0.1〜18m3の有機性廃棄物を収容して水熱処理するべく、0.3〜20m3の内容積を有するように構成される。
【0026】
該密閉容器10の上部には蒸気供給口11が設けられており、蒸気供給手段20から送られる高温高圧の水蒸気Bは該蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給される。蒸気供給手段20は、蒸気発生装置21と、蒸気供給配管22と、蒸気供給弁23とを備えており、密閉容器10内を所定の温度および圧力となるまで水蒸気を供給しうるように構成されている。
【0027】
蒸気供給手段20から密閉容器10へと供給される高温高圧の蒸気は、温度が150℃以上、圧力が0.38MPa以上であり、好ましくは温度が180〜240℃、圧力が0.9〜3.2MPaである。
斯かる蒸気が供給されることにより、密閉容器10内も、温度が150℃以上、圧力が0.38MPa以上に設定され、好ましくは温度が180〜240℃、圧力が0.9〜3.2MPaとなるように設定される。
【0028】
また、密閉容器10の上部には、処理対象となる有機性廃棄物Aを容器内へと供給するための有機性廃棄物供給口12が設けられている。該有機性廃棄物供給口12には、有機性廃棄物供給弁13が備えられており、所定量の有機性廃棄物が供給された後、水熱処理の間は該有機性廃棄物供給弁13が閉じた状態とされ、密閉容器内の圧力が保持されるように構成されている。
【0029】
一方、該密閉容器10の下部には、水分排出手段30および有機物排出手段40が設けられている。図2は、本実施形態に係る水熱処理装置1において、密閉容器10の底部に設けられた水分排出手段30の一部を拡大して示した断面図である。図1および図2に示したように、該水分排出手段30は、容器の外方(下方)へ向かって内径が狭まるように構成された水分排出口32と、該水分排出口32を塞ぐように配置された固液分離フィルタ31と、該固液分離フィルタ31を透過した水分を排出するための配管34と、該配管34の途中に備えられた水分排出弁33とを備えている。
【0030】
該水分排出口32は、密閉容器10内の圧力を一部開放した際に、該密閉容器10の底に溜まった水分に対してその圧力が作用するように、水分が溜まる位置、すなわち該密閉容器10の底に設けられている。
【0031】
また、固液分離装置31は、有機物と水分との混合物から水分を透過させうるものであり、前記水分排出口32を塞ぐように、該水分排出口32の上端に配置されている。
該固液分離フィルタ31は、水熱処理された有機物と水分との混合物から、主として水分を透過させうるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、篩目が数十μm〜数mmの大きさの種々の濾過材を用いて構成されうる。該濾過材の具体的な例としては、セラミックフィルター、パンチングメタル、スリット、金網等が挙げられるが、中でも、耐圧性および耐熱性に優れ、しかもその内部に蓄積した有機物を焼成等により除去しやすいという観点から、セラミックフィルターが好適である。
【0032】
また、前記有機物排出手段40は、密閉容器10の底に設けられた有機物排出口14と、該有機物排出口14の下流側に設けられた有機物排出弁41とを備えて構成され、水熱処理後の有機物Dを密閉容器10の外部へと排出しうるように構成されている。
【0033】
さらに、前記攪拌手段50は、円筒形状の密閉容器10の中心軸と平行に配された回転軸51と、該回転軸51に備えられた撹拌翼52と、該回転軸51を回転させるための駆動装置53とを備えて構成されている。
【0034】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置を用いた本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理方法は、例えば図3にそのフロー図を示したように、以下のような工程、すなわち、有機性廃棄物供給工程、第一水熱処理工程、第一水分排出工程、第二水熱処理工程、第二水分排出工程および有機物排出工程が順に実施されるものである。
【0035】
先ず、有機性廃棄物供給工程においては、有機性廃棄物供給口12を介して有機性廃棄物Aが密閉容器10内へと供給され、さらに、撹拌手段50が起動されて、撹拌翼52によって有機性廃棄物Aが所望の撹拌状態とされる。有機性廃棄物Aとしては、例えば、一般都市ごみ、産業廃棄物などの有機物を主成分とする廃棄物などが挙げられる。有機性廃棄物Aの供給量は、特に限定されるものではないが、通常、密閉容器10の内容積に対して30〜90%の内容積を占めるように供給される。
【0036】
次に、有機性廃棄物供給弁13が閉じられ、また、水分排出弁33および有機物排出弁41も閉じられた後、蒸気供給手段20で発生させた高温高圧の水蒸気Bが、該蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給され、第一水熱処理工程が開始される。
【0037】
有機性廃棄物は、該密閉容器10内において、該有機性廃棄物を半炭化させうるような温度および圧力、すなわち、例えば、180〜240℃の温度、0.9〜3.2MPaの圧力にまで加熱加圧されるとともに、撹拌翼52による撹拌作用を受けて処理される。
【0038】
このような第一水熱処理工程は、例えば30分〜2時間にわたって実施され、有機性廃棄物の半炭化が進行する。斯かる第一水熱処理工程を実施すると、次第に水分排出口32には幾らかの水分が溜まった状態となる。そこで、続く第一水分排出工程が実施される。
【0039】
第一水分排出工程は、水分排出弁33を開き、密閉容器10内の圧力を一部開放することによって密閉容器10内に溜まった水分Cを排出する工程である。具体的には、前記第一水熱処理工程においては、密閉容器10内で蒸気の凝縮又は有機性廃棄物からの分離により生じた水分が密閉容器10の底に溜まり、水分排出口32へと流れ、さらに固液分離フィルタ31を透過して水分排出弁33まで到達した状態となっているため、斯かる状態において水分排出弁33を開くことにより、該密閉容器10内の圧力が溜まった水分Cに作用し、該水分Cは、水分排出口32から容器外部へと排出されることとなる。
【0040】
また、水分排出弁33を閉じた状態では、水分排出弁33の上流側、即ち、密閉容器10側には圧力を遮断するものが無いため、水分排出弁33の上流側に設けられた固液分離フィルタ31の上流側(密閉容器の内側)と下流側(密閉容器の外側)では、圧力が等しくなっており、水分はその自重によって該固液分離フィルタ31を透過し、有機物と分離されるだけである。
【0041】
しかし、上述のようにして水分排出弁33を開いた際には、水分排出弁33へ向かって容器内の気体や液体等が固液分離フィルタ31を通過し、その際の圧力損失によって該固液分離フィルタ31の上流側と下流側とでは圧力差が生じることとなる。つまり、該固液分離フィルタ31の上流側に位置する有機物と水分とに対しては、吸引濾過の如き作用が発揮され、該固液分離フィルタ31を透過しうる水分のみが効率的に水分排出弁33へと流下することとなる。
【0042】
斯かる第一水分排出工程は、水分排出弁33を再び閉じることで終了される。第一水分排出工程は、溜まった水分等が概ね排出された時点で終了することが好ましく、水分排出弁33の開口面積にもよるが、通常、数秒〜数分程度で終了させることが好ましい。
【0043】
第一水分排出工程の後、蒸気供給手段20で発生させた高温高圧の水蒸気Bが、再び蒸気供給口11を介して該密閉容器10内へと供給され、密閉容器10内は、所定の温度および圧力にまで加熱加圧され、第二水熱処理工程が実施される。
【0044】
第二水熱処理工程は、前記第一水熱処理工程と同じ水熱処理条件としてもよく、また、異なる水熱処理条件としてもよい。さらに、処理時間についても任意に設定することができる。
【0045】
その後、第二水分排出工程が実施される。第二水分排出工程は、第一水分排出工程と同様に、所定の時間だけ、水分排出弁33を開放することにより行われる。
【0046】
このようにして水熱処理工程と水分排出工程とが2回ずつ実施された後、有機物排出工程が実施される。有機物排出工程は、有機物排出弁41を開き、水熱処理が完了した密閉容器10内の有機物Dを該密閉容器10の外部へと排出させる工程である。
【0047】
本実施形態における有機性廃棄物の処理方法では、上記のような水分排出工程を実施することによって有機物と混在した状態にある水分を密閉容器内の圧力を利用して排出させることができるため、前述の特許文献1に記載の如き方法と比較し、より簡単な構成の水熱処理装置を用いてより効率的に水分の分離が行えるという効果がある。
【0048】
また、本実施形態における水分排出工程では、水分を含浸した有機物に対して、固液分離フィルタを介して吸引作用が発揮されることとなるため、自重のみでは分離しにくい水分についても、より効果的に分離されることとなり、水分分離効率が向上するという効果がある。
【0049】
さらに、本実施形態に係る水熱処理方法では、第一水熱処理工程および第二水熱処理工程では高温高圧状態にある有機物から水分が分離するため、有機物中に含まれる塩類が水分中へと溶解したまま容器外へと排出させることができ、処理後の有機物の塩類含有量を低減させうるという効果がある。
【0050】
尚、本発明に係る水熱処理装置および水熱処理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更することが可能である。例えば、前記実施形態では、蒸気供給口11を密閉容器10の上部に配置した水熱処理装置について説明したが、例えば、該蒸気供給口を固液分離フィルタ31の下流側に配置することも可能である。蒸気供給口を固液分離フィルタ31の下流側に配置することにより、蒸気供給の際に固液分離フィルタ31の下流側から上流側へと蒸気を通過させ、該固液分離フィルタ31の内部に溜まった有機物を洗浄して目詰まりを解消させうるという効果がある。
【0051】
また、前記実施形態では、密閉容器10の形状が円筒形状である場合について説明したが、水分あるいは水分を含浸した有機物が水分排出口32へと溜まりやすいように、該容器の底部に中央へ向かって低くなるような傾斜を設け、該傾斜の最下部に水分排出口32を設けるようにしても良い。
【0052】
また、前記実施形態に係る水熱処理方法では、水熱処理工程と水分排出工程とを2回ずつ実施する場合について説明したが、1回のみ実施してもよく、あるいは3回以上実施しても良い。
【符号の説明】
【0053】
1 水熱処理装置
10 密閉容器
11 蒸気供給口
12 有機性廃棄物投入口
20 蒸気供給手段
30 水分排出手段
31 固液分離フィルタ
32 水分排出口
33 水分排出弁
40 有機物排出手段
50 撹拌手段
51 回転軸
52 撹拌翼
【特許請求の範囲】
【請求項1】
密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、
該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項2】
前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、
該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする請求項1記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項3】
前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする請求項1又は2記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項4】
有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、
該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項5】
前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする請求項4記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項6】
前記固液分離フィルタが、セラミックフィルターであることを特徴とする請求項4又は5記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項1】
密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、
該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項2】
前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、
該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする請求項1記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項3】
前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする請求項1又は2記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項4】
有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、
該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項5】
前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする請求項4記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項6】
前記固液分離フィルタが、セラミックフィルターであることを特徴とする請求項4又は5記載の有機性廃棄物の処理装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図2】
【図3】
【公開番号】特開2011−183244(P2011−183244A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−47809(P2010−47809)
【出願日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【出願人】(000183266)住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【出願人】(000183266)住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Fターム(参考)】
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