有機性廃棄物の減容・焼却システム
【課題】生ごみを減容（乾燥）と焼却の２段階で処理することにより、最小のエネルギーで完全燃焼を実現すると共に、燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を極限まで取り除き、クリーンで安全な排気を実現する。
【解決手段】水分を保有する有機性廃棄物ａを密閉容器１７に収容し、前記有機性廃棄物ａを微生物ｆを利用して分解すると共に、減圧下で５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物ａの水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物ｂを製造する。前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物ｂを焼却炉３２で焼却し、該焼却炉３２から排出された高温の燃焼排ガスｈに水性無機高分子液ｉを噴霧して前記燃焼排ガスｈを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液ｉによって燃焼排ガスｈ中の飛灰や有害物質を捕集する。
【解決手段】水分を保有する有機性廃棄物ａを密閉容器１７に収容し、前記有機性廃棄物ａを微生物ｆを利用して分解すると共に、減圧下で５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物ａの水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物ｂを製造する。前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物ｂを焼却炉３２で焼却し、該焼却炉３２から排出された高温の燃焼排ガスｈに水性無機高分子液ｉを噴霧して前記燃焼排ガスｈを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液ｉによって燃焼排ガスｈ中の飛灰や有害物質を捕集する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホテル、レストラン、料理店等から出る生ごみ、水産加工残渣、乳業廃液、或いは、家畜の糞尿などの所謂有機性廃棄物を減容して焼却処理する有機性廃棄物の減容・焼却システム関する。
【背景技術】
【０００２】
ホテル、レストラン、料理店等から出る生ごみの処理方法としては、従来、加熱乾燥処理方法と微生物利用処理方法の２通りの方法がある。しかしながら、加熱乾燥処理方法では、電気代が高額になる一方、乾燥した生ごみを廃棄物として廃棄物処理業者に有料で引き取って貰う必要があった。更に、悪臭の発生を抑制することが不可能であり、プラチナ脱臭装置や活性炭などの物理的処理、或いは、化学薬品や芳香剤などで悪臭の抑制を図っているのが現状である。
【０００３】
他方、微生物を利用した生ごみの処理方法では、発酵菌、酵母、乳酸菌、耐熱土壌菌等を生ごみに混ぜて発酵させることで生ごみの減容と悪臭の抑制を行っているが、通常、１〜３ヶ月、長いものでも６ヶ月を経過すると、空中浮遊菌や落下菌などの自然に存在する微生物の間で拮抗を起こし、投入した菌が死滅して腐敗に転じ、メタンガス等の有毒、引火性ガスが発生し、爆発、火災等の危険が生ずると共に、悪臭が発生するため、腐敗した生ごみを廃棄物処理業者に引き取って貰い、装置全体を洗浄して、再度、やり直すのが通例である。
【０００４】
ところで、近年、複合発酵法を用いた新しい生ごみ処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この生ごみ処理方法は、生ごみとＥＭＢＣ（複合発酵）固型バイオとを密閉容器に投入して発酵させた後、クラッシャー及びミルにかけて擂り潰し、それを生ごみ処理槽に投入して、予め、生ごみ処理槽内に投入しておいたＥＭＢＣ（複合発酵）菌床と混合し、更に、攪拌機の回転速度とエアレーションによるエアー発生量とをコントロールして嫌気発酵、固型発酵を起させ、分解菌並びに分解酵素を現生させて生ごみを加水分解し、水と炭素とガスに分解するものである。
【０００５】
しかしながら、この生ごみ処理方法は、上記のように、水と炭素とガスとが生ずるので、これらを処理する多くの設備、すなわち、生成水を処理する水処理設備、生成炭素及び生成ガスを焼却する焼却設備が必要であった。しかも、生成炭素と生成ガスとを焼却する２系統の燃焼設備が必要になるという問題があった。また、この生ごみ処理方法は、クラッシャー及びミルによって粉砕処理する前の発酵処理段階だけでも４８時間かかるため、１バッチの処理時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
一方、焼却炉における燃焼排ガス中の窒素酸化物や有機化合物を除去する燃焼排ガス処理方法としては、燃焼排ガスを温度降下させて除塵し、その後、温度上昇させて脱硝・脱臭および脱有機化合物を行う燃焼排ガス処理方法があるが（例えば、特許文献２参照。）、除塵のために、一旦、温度降下させた燃焼排ガスを脱硝等のために加熱炉等で再加熱する必要があり、不経済であった。
【特許文献１】特開２００５−３１９４３３号公報
【特許文献２】特開平９−７５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、生ごみを減容（乾燥）と焼却の２段階で処理することにより、最小のエネルギーで完全燃焼を実現すると共に、燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を極限まで取り除き、クリーンで安全な排気を実現する有機性廃棄物の減容・焼却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】
【０００８】
係の課題を解決するため、本発明の請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程と、からなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程により構成したので、生ごみ等の有機性廃棄物を、微生物を利用して短時間（例えば、２時間、長くても３〜４時間）で分解すると同時に、約１０％の水分含有率に乾燥させることができた。しかも、密閉容器に投入した生ごみ等の有機性廃棄物を大幅に減容（約１／５の重量に減量）することができた。このため、最小のエネルギーで完全燃焼を実現することが可能となり、ＣＯ2 の削減を実現することが可能となった。更に、上記の焼却工程により、燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を極限まで取り除き、クリーンで安全な排気を実現することが可能となった。
【００１３】
本発明の請求項２記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用するので、若し、微生物が施設外に漏洩したと仮定しても施設周辺の土壌を汚染することがない。
【００１４】
本発明の請求項３記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧するので、燃焼排ガス中にダイオキシン類が含まれていたとしても、ダイオキシン類の再合成を防止することができると共に、燃焼排ガス中の有害物質を水性無機高分子液によって捕集することができるようになった。
【００１５】
本発明の請求項４記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたので、焼却灰や水性無機高分子液によって捕集された飛灰等に含まれている重金属を種類毎に容易に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る有機性廃棄物の減容・焼却システムの概略構成図であり、減容設備１と、焼却設備３０と、重金属分離設備６０との三つの設備により構成され、システム全体の正常性確認や万が一のときの緊急停止等は、統括制御盤８０によって実施するようになっている。以下、理解し易いように各設備毎に説明する。
【００１８】
（１）減容設備
減容設備１は、図１に示すように、受入れホッパー２と、第１及び第２の破砕処理装置３，４と、磁選機５と、搬送コンベア６と、第１及び第２の貯留ホッパー７，８と、有機性廃棄物減容装置９により構成されている。
【００１９】
上記受入れホッパー２には、生ごみ等の有機性廃棄物ａを投下するようになっている。第１の破砕処理装置３は、有機性廃棄物ａを所定の大きさ（例えば、５ｃｍ〜１０ｃｍ）に破砕するようになっている。磁選機５は、磁力を利用して有機性廃棄物ａ内に含まれている鉄等の金属を除去するようになっている。第２の破砕処理装置４は、有機性廃棄物減容装置９によって処理された乾燥ごみｂを粉体状に破砕するようになっている。
【００２０】
有機性廃棄物減容装置９は、複数基（例えば、少なくとも２基）が並列に設けられ、交互に使用するようになっている。この有機性廃棄物減容装置９は、図２に示すように、蒸気発生ボイラー１１と、発酵乾燥処理装置（「高速発酵乾燥装置」とも称する。）１２と、熱交換器１３と、真空ポンプ１４と、冷却水ポンプ１５と、クーリングタワー１６により構成されている。上記発酵乾燥処理装置１２は、横置型の耐圧タンク１７と、耐圧タンク１７の軸心部に設けた攪拌軸１８と、耐圧タンク１７の外側に設けた加熱ジャケット１９と、耐圧タンク１７の上部に設けた原料投入部２０及び蒸気溜２１と、耐圧タンク１７の下部に設けた処理物排出部２２を備えている。
【００２１】
上記熱交換器１３は、その内部に一対のヘッド２４によって支持された水管群２５を有し、この水管群２５と、クーリングタワー１６と、冷却水ポンプ１５で構成される冷却水循環路２６を冷却水ｃが循環するようになっている。また、上記熱交換器１３には、真空ポンプ１４が接続され、耐圧タンク１７内を真空状態（例えば、約０．５気圧）に維持するようになっている。また、上記蒸気発生ボイラー１１から加熱ジャケット１９に蒸気ｄを供給して耐圧タンク１７内を所定の温度（例えば、６０℃、より好ましくは、５０℃〜７０℃程度）に加熱するようになっている。上記攪拌軸１８は、図示しないモーターによって所定の回転速度（原料によって異なるが、例えば、１０〜１３ｒｐｍ程度）に回転されるようになっている。攪拌軸１８は、回転軸２７に複数の攪拌翼２８を設けている。また、この攪拌軸１８は、時計方向と反時計方向に交互に回転するようになっている。
【００２２】
次に、上記減容設備の作用について説明する。
【００２３】
図１に示すように、受入れホッパー２に投入された生ごみ（有機性廃棄物）ａは、付随するコンベア２ａによって第１の破砕処理装置３に供給され、所定の大きさに破砕される。破砕された生ごみａは、搬送コンベア６によって第１の貯留ホッパー７に供給される。その間に磁選機５によって生ごみａに含まれている鉄等の金属ｅが除去される。第１の貯留ホッパー７に供給された生ごみａは、付随するコンベア７ａによって発酵乾燥処理装置１２の耐圧タンク１７（図２参照）に投入される。その時、生ごみａと一緒に所定量の微生物ｆが投入される。
【００２４】
図２に示すように、耐圧タンク１７の加熱ジャケット１９には、予め、蒸気発生ボイラー１１の蒸気ｄが供給され、耐圧タンク１７の内部が所定の温度（例えば、６０℃、より好ましくは、５０℃〜７０℃程度）に加熱されている。また、攪拌軸１８が所定の回転速度（例えば、１０〜１３ｒｐｍ程度）で回転している。生ごみ投入後、原料投入部２０の蓋（図示せず）を閉じて耐圧タンク１７を密閉すると共に、真空ポンプ１４を運転して耐圧タンク１７内を真空状態（例えば、約０．５気圧）に保持すると、耐圧タンク１７内の気圧と温湿度が微生物ｆの活性を促す最適状態に保たれ、高速で生ごみａの発酵分解が進行する。このような乾燥発酵分解により、生ごみａが燃え易い乾燥ごみに変化又は変質する。係る発酵分解中に、生ごみａの水が水蒸気となって蒸発し、蒸発した水蒸気ｇは、真空ポンプ１４を経てクーリングタワー１６内に排出される。
【００２５】
所定時間（例えば、２時間、より好ましくは３〜４時間）が経過した後、真空ポンプ１４の運転を停止すると共に、蒸気発生ボイラー１１からの蒸気を停止する。しかる後に、処理物排出部２２の蓋（図示せず）を開いて耐圧タンク１７内の乾燥ごみｂを外部に取り出す。この乾燥ごみｂは、水分含有率が約１０％であり、焼却可能に処理されている。また、この乾燥ごみの重量は、生ごみの約１／５に減量されている。なお、次回の生ごみ処理は、耐圧タンク１７内に微生物ｆが付着しているので、微生物ｆを新たに投入する必要がないが、耐圧タンク１７内に、若干、乾燥ごみｂを残すことにより、生ごみの発酵乾燥処理を継続することができる。
【００２６】
この乾燥ごみｂは、発酵乾燥処理装置１２に付随するコンベア１２ａよって第２の貯留ホッパー８に供給される。第２の貯留ホッパー８内の乾燥ごみｂは、第２の貯留ホッパー８に付随するコンベア８ａによって第２の破砕機４に供給され、粉体状に破砕される。粉体状に破砕された乾燥ごみｂは、後述する焼却設備３０に供給される。
【００２７】
上記微生物としては、地域に密着した「土着菌」をベースに培養した複合有効微生物群を使用する。この複合有効微生物群は、予め、「選択培養」と「拡大培養」の二つに工程を経て生産される。すなわち、自然界に存在する無数の微生物の中から、処理対象物の処理目的（この場合は、生ごみの微細乾燥）に適した微生物群を選択するのが「選択培養」であり、「処理対象物（生ごみ）」と「処理対象物（生ごみ）の近隣の特定条件を満たす場所から採取した微生物及びその棲息土壌」を当機（有機性廃棄物減容装置）に混合投入して作動させ、微生物の淘汰（不要微生物を消去、必要微生物を増強）を進める。どの微生物群を残るようにするかはバイオ技術の専門分野になるが、通称、SHIMOSE １／２／３群がコロニーの中心になる。
【００２８】
目的の微生物群の形が完了したところで、当機内で継続棲息を安定させるのに十分な量まで増やし、強くするのが「拡大培養」で、この時に一時的に、当該微生物群が増殖するために好むもの、例えば、糖分等を少し添加する場合もある。以上の作業は、現地でシステム設置後に行うか、場合によっては、事前に行ってからシステム設置という工程にすることも可能である。なお、通常の環境では、数年の期間を要する選択培養、拡大培養を、当機内では、２週間前後で行うことができるため、容易に培養を進めることができる。
【００２９】
ここで、SHIMOSE １は、FERM BP-7504 (経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター日本国茨城県つくば市東１丁目１−３に2003年3 月14日に国際寄託されたものである。また、SHIMOSE ２は、FERM BP-7505 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、塩に耐性を有するピチアファリノサ（Pichiafarinosa) に属する微生物である。更に、SHIMOSE ３は、FERM BP-7506 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、スタフィロコッカス（Staphylococcus) に属する微生物である。
【００３０】
（２）焼却設備
焼却設備３０は、図１に示すように、定量供給装置３１と、ロータリーキルン式の１次燃焼炉３２と、２次燃焼炉３３と、急冷集塵装置３４と、旋回分離装置３５と、除湿濾過装置３６と、誘引装置３７と、クーリングタワー３８と、燃料タンク３９と、水性無機高分子液貯留タンク４０と、コンプレッサ４１と、汚水浄化水槽４２とから構成されている。
【００３１】
上記急冷集塵装置３４は、図３に示すように、内筒４４と外筒４５により形成された二重構造の筒体４６と複数の噴霧ノズル４７により構成されている。更に詳しく説明すると、外筒４５は、円筒状の胴部４５ａと、円錐台状のヘッド部４５ｂと、逆円錐台状のボトム部４５ｃからなり、ヘッド部４５ｂが倒立Ｕ字形の燃焼排ガスダクト４８（図１参照）に接続している。また、ボトム部４５ｃの下部は、内筒４４に設けたフランジ４４ａによって密閉されている。
【００３２】
他方、内筒４４は、その頂部が閉塞され、その下部が上記旋回分離装置３５（図１参照。）に接続されている。また、内筒４４は、その側面にガス流入口群５０を多段に設けている。各ガス流入口群５０は、複数（例えば、４個）のガス流入口５１からなり、これらのガス流入口５１から内筒４４内に流入した燃焼排ガスｈが内筒４４内で激しく衝突して乱流を発生するようになっている。これらのガス流入口５１に対してそれぞれ噴霧ノズル４７が設けられ、この噴霧ノズル４７から内筒４４内に水性無機高分子液ｉを噴霧するようになっている。これらの噴霧ノズル４７は、外筒４５の胴部４５ａに取り付けられている。更に、外筒４５に設けた複数の半径方向の支持金具５２によって内筒４４の胴部を支持し、内筒４４の振動を防止するようになっている。また、上記噴霧ノズル４７としては、２流体ノズルが好ましく使用される。
【００３３】
上記噴霧ノズル４７は、コンプレッサ４１から供給される高圧空気などの高圧ガスｊによって水性無機高分子液ｉを霧状に噴霧するようになっている。ここで、水性無機高分子液（ＭＣ（ミストセラミック）溶液）ｉは、ｐＨが１２、固形分が４５％のセラミックアルカリ水溶液であり、ＭＣは、Ｓｉを主成分としたシラノール（ＳｉＨ4 ｎＯＨｎ）塩とシロキサン（Ｈ3 Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3 ）の化合物である。
【００３４】
他方、旋回分離装置３５は、図４に示すように、内部に螺旋形のノズル５４を有し、急冷集塵装置３４の内筒４４から排出された燃焼排ガスｈを旋回させるようになっている。また、第１，第２燃焼炉３２，３３に設けた燃焼バーナ５５，５６に燃料タンク３９の燃料を供給するようになっている。
【００３５】
次に、上記焼却設備の作用について説明する。
【００３６】
減容設備１から供給された乾燥ごみｂは、図１に示すように、定量供給装置３１によってロータリーキルン式の１次燃焼炉３２内に定量供給されて焼却される。１次燃焼炉３２から２次燃焼炉３３に流入した未燃焼分は、２次燃焼炉３３内において高温（約１０００℃）下でほぼ完全燃焼する。２次燃焼炉３３内の焼却灰ｍは、後述する重金属分離設備６０に供給される。驚くべきことに、この焼却灰ｍは、乾燥ごみｂの約１／１０の重量に減容されている。換言すれば、生ごみａの約１／６０の重量に減容されている。
【００３７】
２次燃焼炉３３から排出された燃焼排ガスｈは、倒立Ｕ字形の燃焼排ガスダクト４８を経て急冷集塵装置３４に流入する。この急冷集塵装置３４に流入した燃焼排ガスｈは、図３に示すように、内筒４４の側面に設けた多数のガス流入口５１から内筒４４内に流入して激しく衝突し、複雑に入り乱れた乱流ｎを惹起させる。そこへ、噴霧ノズル４７から水性無機高分子液ｉが噴霧されると、バブル化した水性無機高分子液（図示せず）が内筒４４内に充満し、高温（例えば、１０００℃程度）の燃焼排ガスｈが一気に約１００℃まで急冷される。また、噴霧ノズル４７から噴霧された水性無機高分子液ｉは、高温化で結晶化、石英化し、Ｏ−Ｓｉ−Ｏとなり、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｃｅ等の重金属をイオン結合し不溶化する。更に、黒煙、悪臭、ダイオキシン前駆体、飛灰などは、すべてバブル化した水性無機高分子液中に包含される。
【００３８】
ダイオキシンは、燃焼排ガスの冷却過程において生成されるが（２００〜４００℃）、燃焼排ガス中に揮発性塩酸や塩化物がなければ生成されない。また、水性無機高分子液ｉの（シラノール）Ｎｏ塩は、塩素とＮａＣｉとなり、シロキサンのＳｉＨ3 はダイオキシンになる前の高温中の塩素類を吸着する。
【００３９】
水性無機高分子液ｉの稀釈に使用された水は蒸発し、バブル化した水性無機高分子液は、水を蒸発してペースト化する。飛灰等を包含したペーストｋは、旋回分離装置３５内に集積される（図４参照。）。旋回分離装置３５内に集積されたペーストｋは、図１に示すように、後述する重金属分離装置６０に供給される。旋回分離装置３５から除湿濾過装置３６内に排出された汚水ｐは、汚水浄化水槽４２によって浄化される。他方、旋回分離装置３５から除湿濾過装置３６内に流入した蒸気ｓは、クーリングタワー３８を経て大気中に放出される。また、浄化された排気は、排気口５７から放出される。
【００４０】
（３）重金属分離設備
重金属分離設備６０は、図１に示すように、受入ホッパー６１と、灰溶着組成分解装置６２と、複数の重金属分離装置６３1 ，６３2 ，６３3 〜６３n と、脱水装置６４により構成されている。受入ホッパー６１は、焼却設備の２次燃焼炉３３から排出された燃焼灰ｍと旋回分離装置３５から排出されたペースト状の飛灰捕集液ｋを受入れるようになっている。灰溶着組成分解装置６２は、燃焼灰ｍやペースト状の飛灰捕集液ｋに含まれている各種重金属成分を水溶化し、分離しやすい物質状態に分解するようになっている。また、重金属分離装置６３1 ，６３2 ，６３3 〜６３n は、図５に示すように、それぞれ、特定の重金属を種類毎に抽出、分離回収するようになっている。更に、脱水装置６４は、分解、抽出、分離に用いた水分を回収するようになっている。
【００４１】
次に、上記重金属分離設備の作用について説明する。
【００４２】
受入ホッパー６１内の燃焼灰ｍと飛灰や有害物質を包含したペーストｋは、灰溶着組成分解装置６２に所定量供給される。この燃焼灰ｍやペーストｋに、０．１Ｍのカドミニウム水溶液と１Ｍのリン酸ジ（２−エチルヘキシル）（Ｄ２ＥＨＰＡ）を含む４−メチル−２−ペンタノン（ＭＩＢＫ）溶液を加える。ここでは、燃焼灰等の有機相への混入を避けるため、多孔性フィルタ（図示せず）を有機相と水相との間に挿入した。次に、マグネティックスタラーなどの間接攪拌機（図示せず）で攪拌後、上記フィルタを下げ、しかる後に、水酸化ナトリウム水溶液を加えて沈殿を生成させ、燃焼灰等の含まれているカドミニウムイオンを有機相に抽出する。この有機相を第１の重金属分離装置６３1 に移送し、カドミニウム（Ｃｄ）を分離回収する。
【００４３】
次に、上記灰溶着組成分解装置６２に０．１Ｍのコバルト水溶液と１ＭのＤ２ＥＨＰＡ−ＭＩＢＫ溶液を加える。その後、カドミニウム水溶液と同様の処理を行ってコバルトイオンを有機相に抽出する。この有機相を第２の重金属分離装置６３2 に移送し、コバルト（Ｃｏ）を分離回収する。
【００４４】
次に、上記灰溶着組成分解装置６２に０．１Ｍの銅水溶液と１ＭのＤ２ＥＨＰＡ−ＭＩＢＫ溶液を加える。その後、カドミニウム水溶液と同様の処理を行って銅イオンを有機相に抽出する。この有機相を第３の重金属分離装置６３3 に移送し、銅（Ｃｕ）を分離回収する。
【００４５】
同様にして、マンガン、ニッケル、鉛等を分離回収する。これらの重金属は、有機相の水分を蒸発させることにより個々に回収することができ、灰溶着組成分解装置６２内の残渣は、脱水装置６４によって脱水することによって砂ｔとして回収することができる。
【００４６】
ここで、抽出のための有機相におけるジアルキルリン酸としては、次式で表される各種のものであってよい。
【００４７】
【化１】
【００４８】
（Ｒ1 及びＲ2 は、各々、同一又は別異に、直鎖又は分枝状鎖のアルキル基を示している。）
Ｒ1 及びＲ2 のアルキル基としては、特に限定されないが、炭素数４以上、更には６〜１２の範囲のものが好適に考慮される。分枝状鎖であることも好適に考慮される。そして、このようなジアルキルリン酸は、非水溶性のケトンに溶解されているものとする。この場合のケトンとしては、次式で表される各種のものであってよい。
【００４９】
【化２】
【００５０】
（Ｒ3 及びＲ4 は、各々、同一又は別異に、直鎖又は分枝状鎖のアルキル基、若しくは相互に結合するアルキル鎖を示している。）
そして、この発明においては、金属イオン含有の水相に上記のジアルキルリン酸を溶解したケトン溶液を有機相として混合するが、その際に、通常、水中においては金属イオンの水酸化物沈殿を生成してしまうｐＨ値以上とする。このようなｐＨ値の調整は、アルカリ水溶液の添加、更には、酸水溶液の添加によって適宜に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の減容・焼却システムの概略構成図である。
【図２】発酵乾燥処理装置の概略構成図である。
【図３】急冷集塵装置の断面図である。
【図４】旋回分離装置の説明図である。
【図５】重金属分離設備の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
ａ 有機性廃棄物
ｂ 乾燥有機性廃棄物
ｆ 微生物
ｈ 燃焼排ガス
ｉ 水性無機高分子液
１７ 密閉容器
３２ 焼却炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホテル、レストラン、料理店等から出る生ごみ、水産加工残渣、乳業廃液、或いは、家畜の糞尿などの所謂有機性廃棄物を減容して焼却処理する有機性廃棄物の減容・焼却システム関する。
【背景技術】
【０００２】
ホテル、レストラン、料理店等から出る生ごみの処理方法としては、従来、加熱乾燥処理方法と微生物利用処理方法の２通りの方法がある。しかしながら、加熱乾燥処理方法では、電気代が高額になる一方、乾燥した生ごみを廃棄物として廃棄物処理業者に有料で引き取って貰う必要があった。更に、悪臭の発生を抑制することが不可能であり、プラチナ脱臭装置や活性炭などの物理的処理、或いは、化学薬品や芳香剤などで悪臭の抑制を図っているのが現状である。
【０００３】
他方、微生物を利用した生ごみの処理方法では、発酵菌、酵母、乳酸菌、耐熱土壌菌等を生ごみに混ぜて発酵させることで生ごみの減容と悪臭の抑制を行っているが、通常、１〜３ヶ月、長いものでも６ヶ月を経過すると、空中浮遊菌や落下菌などの自然に存在する微生物の間で拮抗を起こし、投入した菌が死滅して腐敗に転じ、メタンガス等の有毒、引火性ガスが発生し、爆発、火災等の危険が生ずると共に、悪臭が発生するため、腐敗した生ごみを廃棄物処理業者に引き取って貰い、装置全体を洗浄して、再度、やり直すのが通例である。
【０００４】
ところで、近年、複合発酵法を用いた新しい生ごみ処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この生ごみ処理方法は、生ごみとＥＭＢＣ（複合発酵）固型バイオとを密閉容器に投入して発酵させた後、クラッシャー及びミルにかけて擂り潰し、それを生ごみ処理槽に投入して、予め、生ごみ処理槽内に投入しておいたＥＭＢＣ（複合発酵）菌床と混合し、更に、攪拌機の回転速度とエアレーションによるエアー発生量とをコントロールして嫌気発酵、固型発酵を起させ、分解菌並びに分解酵素を現生させて生ごみを加水分解し、水と炭素とガスに分解するものである。
【０００５】
しかしながら、この生ごみ処理方法は、上記のように、水と炭素とガスとが生ずるので、これらを処理する多くの設備、すなわち、生成水を処理する水処理設備、生成炭素及び生成ガスを焼却する焼却設備が必要であった。しかも、生成炭素と生成ガスとを焼却する２系統の燃焼設備が必要になるという問題があった。また、この生ごみ処理方法は、クラッシャー及びミルによって粉砕処理する前の発酵処理段階だけでも４８時間かかるため、１バッチの処理時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
一方、焼却炉における燃焼排ガス中の窒素酸化物や有機化合物を除去する燃焼排ガス処理方法としては、燃焼排ガスを温度降下させて除塵し、その後、温度上昇させて脱硝・脱臭および脱有機化合物を行う燃焼排ガス処理方法があるが（例えば、特許文献２参照。）、除塵のために、一旦、温度降下させた燃焼排ガスを脱硝等のために加熱炉等で再加熱する必要があり、不経済であった。
【特許文献１】特開２００５−３１９４３３号公報
【特許文献２】特開平９−７５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、生ごみを減容（乾燥）と焼却の２段階で処理することにより、最小のエネルギーで完全燃焼を実現すると共に、燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を極限まで取り除き、クリーンで安全な排気を実現する有機性廃棄物の減容・焼却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】
【０００８】
係の課題を解決するため、本発明の請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程と、からなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程により構成したので、生ごみ等の有機性廃棄物を、微生物を利用して短時間（例えば、２時間、長くても３〜４時間）で分解すると同時に、約１０％の水分含有率に乾燥させることができた。しかも、密閉容器に投入した生ごみ等の有機性廃棄物を大幅に減容（約１／５の重量に減量）することができた。このため、最小のエネルギーで完全燃焼を実現することが可能となり、ＣＯ2 の削減を実現することが可能となった。更に、上記の焼却工程により、燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を極限まで取り除き、クリーンで安全な排気を実現することが可能となった。
【００１３】
本発明の請求項２記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用するので、若し、微生物が施設外に漏洩したと仮定しても施設周辺の土壌を汚染することがない。
【００１４】
本発明の請求項３記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧するので、燃焼排ガス中にダイオキシン類が含まれていたとしても、ダイオキシン類の再合成を防止することができると共に、燃焼排ガス中の有害物質を水性無機高分子液によって捕集することができるようになった。
【００１５】
本発明の請求項４記載の有機性廃棄物の減容・焼却システムは、前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたので、焼却灰や水性無機高分子液によって捕集された飛灰等に含まれている重金属を種類毎に容易に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る有機性廃棄物の減容・焼却システムの概略構成図であり、減容設備１と、焼却設備３０と、重金属分離設備６０との三つの設備により構成され、システム全体の正常性確認や万が一のときの緊急停止等は、統括制御盤８０によって実施するようになっている。以下、理解し易いように各設備毎に説明する。
【００１８】
（１）減容設備
減容設備１は、図１に示すように、受入れホッパー２と、第１及び第２の破砕処理装置３，４と、磁選機５と、搬送コンベア６と、第１及び第２の貯留ホッパー７，８と、有機性廃棄物減容装置９により構成されている。
【００１９】
上記受入れホッパー２には、生ごみ等の有機性廃棄物ａを投下するようになっている。第１の破砕処理装置３は、有機性廃棄物ａを所定の大きさ（例えば、５ｃｍ〜１０ｃｍ）に破砕するようになっている。磁選機５は、磁力を利用して有機性廃棄物ａ内に含まれている鉄等の金属を除去するようになっている。第２の破砕処理装置４は、有機性廃棄物減容装置９によって処理された乾燥ごみｂを粉体状に破砕するようになっている。
【００２０】
有機性廃棄物減容装置９は、複数基（例えば、少なくとも２基）が並列に設けられ、交互に使用するようになっている。この有機性廃棄物減容装置９は、図２に示すように、蒸気発生ボイラー１１と、発酵乾燥処理装置（「高速発酵乾燥装置」とも称する。）１２と、熱交換器１３と、真空ポンプ１４と、冷却水ポンプ１５と、クーリングタワー１６により構成されている。上記発酵乾燥処理装置１２は、横置型の耐圧タンク１７と、耐圧タンク１７の軸心部に設けた攪拌軸１８と、耐圧タンク１７の外側に設けた加熱ジャケット１９と、耐圧タンク１７の上部に設けた原料投入部２０及び蒸気溜２１と、耐圧タンク１７の下部に設けた処理物排出部２２を備えている。
【００２１】
上記熱交換器１３は、その内部に一対のヘッド２４によって支持された水管群２５を有し、この水管群２５と、クーリングタワー１６と、冷却水ポンプ１５で構成される冷却水循環路２６を冷却水ｃが循環するようになっている。また、上記熱交換器１３には、真空ポンプ１４が接続され、耐圧タンク１７内を真空状態（例えば、約０．５気圧）に維持するようになっている。また、上記蒸気発生ボイラー１１から加熱ジャケット１９に蒸気ｄを供給して耐圧タンク１７内を所定の温度（例えば、６０℃、より好ましくは、５０℃〜７０℃程度）に加熱するようになっている。上記攪拌軸１８は、図示しないモーターによって所定の回転速度（原料によって異なるが、例えば、１０〜１３ｒｐｍ程度）に回転されるようになっている。攪拌軸１８は、回転軸２７に複数の攪拌翼２８を設けている。また、この攪拌軸１８は、時計方向と反時計方向に交互に回転するようになっている。
【００２２】
次に、上記減容設備の作用について説明する。
【００２３】
図１に示すように、受入れホッパー２に投入された生ごみ（有機性廃棄物）ａは、付随するコンベア２ａによって第１の破砕処理装置３に供給され、所定の大きさに破砕される。破砕された生ごみａは、搬送コンベア６によって第１の貯留ホッパー７に供給される。その間に磁選機５によって生ごみａに含まれている鉄等の金属ｅが除去される。第１の貯留ホッパー７に供給された生ごみａは、付随するコンベア７ａによって発酵乾燥処理装置１２の耐圧タンク１７（図２参照）に投入される。その時、生ごみａと一緒に所定量の微生物ｆが投入される。
【００２４】
図２に示すように、耐圧タンク１７の加熱ジャケット１９には、予め、蒸気発生ボイラー１１の蒸気ｄが供給され、耐圧タンク１７の内部が所定の温度（例えば、６０℃、より好ましくは、５０℃〜７０℃程度）に加熱されている。また、攪拌軸１８が所定の回転速度（例えば、１０〜１３ｒｐｍ程度）で回転している。生ごみ投入後、原料投入部２０の蓋（図示せず）を閉じて耐圧タンク１７を密閉すると共に、真空ポンプ１４を運転して耐圧タンク１７内を真空状態（例えば、約０．５気圧）に保持すると、耐圧タンク１７内の気圧と温湿度が微生物ｆの活性を促す最適状態に保たれ、高速で生ごみａの発酵分解が進行する。このような乾燥発酵分解により、生ごみａが燃え易い乾燥ごみに変化又は変質する。係る発酵分解中に、生ごみａの水が水蒸気となって蒸発し、蒸発した水蒸気ｇは、真空ポンプ１４を経てクーリングタワー１６内に排出される。
【００２５】
所定時間（例えば、２時間、より好ましくは３〜４時間）が経過した後、真空ポンプ１４の運転を停止すると共に、蒸気発生ボイラー１１からの蒸気を停止する。しかる後に、処理物排出部２２の蓋（図示せず）を開いて耐圧タンク１７内の乾燥ごみｂを外部に取り出す。この乾燥ごみｂは、水分含有率が約１０％であり、焼却可能に処理されている。また、この乾燥ごみの重量は、生ごみの約１／５に減量されている。なお、次回の生ごみ処理は、耐圧タンク１７内に微生物ｆが付着しているので、微生物ｆを新たに投入する必要がないが、耐圧タンク１７内に、若干、乾燥ごみｂを残すことにより、生ごみの発酵乾燥処理を継続することができる。
【００２６】
この乾燥ごみｂは、発酵乾燥処理装置１２に付随するコンベア１２ａよって第２の貯留ホッパー８に供給される。第２の貯留ホッパー８内の乾燥ごみｂは、第２の貯留ホッパー８に付随するコンベア８ａによって第２の破砕機４に供給され、粉体状に破砕される。粉体状に破砕された乾燥ごみｂは、後述する焼却設備３０に供給される。
【００２７】
上記微生物としては、地域に密着した「土着菌」をベースに培養した複合有効微生物群を使用する。この複合有効微生物群は、予め、「選択培養」と「拡大培養」の二つに工程を経て生産される。すなわち、自然界に存在する無数の微生物の中から、処理対象物の処理目的（この場合は、生ごみの微細乾燥）に適した微生物群を選択するのが「選択培養」であり、「処理対象物（生ごみ）」と「処理対象物（生ごみ）の近隣の特定条件を満たす場所から採取した微生物及びその棲息土壌」を当機（有機性廃棄物減容装置）に混合投入して作動させ、微生物の淘汰（不要微生物を消去、必要微生物を増強）を進める。どの微生物群を残るようにするかはバイオ技術の専門分野になるが、通称、SHIMOSE １／２／３群がコロニーの中心になる。
【００２８】
目的の微生物群の形が完了したところで、当機内で継続棲息を安定させるのに十分な量まで増やし、強くするのが「拡大培養」で、この時に一時的に、当該微生物群が増殖するために好むもの、例えば、糖分等を少し添加する場合もある。以上の作業は、現地でシステム設置後に行うか、場合によっては、事前に行ってからシステム設置という工程にすることも可能である。なお、通常の環境では、数年の期間を要する選択培養、拡大培養を、当機内では、２週間前後で行うことができるため、容易に培養を進めることができる。
【００２９】
ここで、SHIMOSE １は、FERM BP-7504 (経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター日本国茨城県つくば市東１丁目１−３に2003年3 月14日に国際寄託されたものである。また、SHIMOSE ２は、FERM BP-7505 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、塩に耐性を有するピチアファリノサ（Pichiafarinosa) に属する微生物である。更に、SHIMOSE ３は、FERM BP-7506 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、スタフィロコッカス（Staphylococcus) に属する微生物である。
【００３０】
（２）焼却設備
焼却設備３０は、図１に示すように、定量供給装置３１と、ロータリーキルン式の１次燃焼炉３２と、２次燃焼炉３３と、急冷集塵装置３４と、旋回分離装置３５と、除湿濾過装置３６と、誘引装置３７と、クーリングタワー３８と、燃料タンク３９と、水性無機高分子液貯留タンク４０と、コンプレッサ４１と、汚水浄化水槽４２とから構成されている。
【００３１】
上記急冷集塵装置３４は、図３に示すように、内筒４４と外筒４５により形成された二重構造の筒体４６と複数の噴霧ノズル４７により構成されている。更に詳しく説明すると、外筒４５は、円筒状の胴部４５ａと、円錐台状のヘッド部４５ｂと、逆円錐台状のボトム部４５ｃからなり、ヘッド部４５ｂが倒立Ｕ字形の燃焼排ガスダクト４８（図１参照）に接続している。また、ボトム部４５ｃの下部は、内筒４４に設けたフランジ４４ａによって密閉されている。
【００３２】
他方、内筒４４は、その頂部が閉塞され、その下部が上記旋回分離装置３５（図１参照。）に接続されている。また、内筒４４は、その側面にガス流入口群５０を多段に設けている。各ガス流入口群５０は、複数（例えば、４個）のガス流入口５１からなり、これらのガス流入口５１から内筒４４内に流入した燃焼排ガスｈが内筒４４内で激しく衝突して乱流を発生するようになっている。これらのガス流入口５１に対してそれぞれ噴霧ノズル４７が設けられ、この噴霧ノズル４７から内筒４４内に水性無機高分子液ｉを噴霧するようになっている。これらの噴霧ノズル４７は、外筒４５の胴部４５ａに取り付けられている。更に、外筒４５に設けた複数の半径方向の支持金具５２によって内筒４４の胴部を支持し、内筒４４の振動を防止するようになっている。また、上記噴霧ノズル４７としては、２流体ノズルが好ましく使用される。
【００３３】
上記噴霧ノズル４７は、コンプレッサ４１から供給される高圧空気などの高圧ガスｊによって水性無機高分子液ｉを霧状に噴霧するようになっている。ここで、水性無機高分子液（ＭＣ（ミストセラミック）溶液）ｉは、ｐＨが１２、固形分が４５％のセラミックアルカリ水溶液であり、ＭＣは、Ｓｉを主成分としたシラノール（ＳｉＨ4 ｎＯＨｎ）塩とシロキサン（Ｈ3 Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3 ）の化合物である。
【００３４】
他方、旋回分離装置３５は、図４に示すように、内部に螺旋形のノズル５４を有し、急冷集塵装置３４の内筒４４から排出された燃焼排ガスｈを旋回させるようになっている。また、第１，第２燃焼炉３２，３３に設けた燃焼バーナ５５，５６に燃料タンク３９の燃料を供給するようになっている。
【００３５】
次に、上記焼却設備の作用について説明する。
【００３６】
減容設備１から供給された乾燥ごみｂは、図１に示すように、定量供給装置３１によってロータリーキルン式の１次燃焼炉３２内に定量供給されて焼却される。１次燃焼炉３２から２次燃焼炉３３に流入した未燃焼分は、２次燃焼炉３３内において高温（約１０００℃）下でほぼ完全燃焼する。２次燃焼炉３３内の焼却灰ｍは、後述する重金属分離設備６０に供給される。驚くべきことに、この焼却灰ｍは、乾燥ごみｂの約１／１０の重量に減容されている。換言すれば、生ごみａの約１／６０の重量に減容されている。
【００３７】
２次燃焼炉３３から排出された燃焼排ガスｈは、倒立Ｕ字形の燃焼排ガスダクト４８を経て急冷集塵装置３４に流入する。この急冷集塵装置３４に流入した燃焼排ガスｈは、図３に示すように、内筒４４の側面に設けた多数のガス流入口５１から内筒４４内に流入して激しく衝突し、複雑に入り乱れた乱流ｎを惹起させる。そこへ、噴霧ノズル４７から水性無機高分子液ｉが噴霧されると、バブル化した水性無機高分子液（図示せず）が内筒４４内に充満し、高温（例えば、１０００℃程度）の燃焼排ガスｈが一気に約１００℃まで急冷される。また、噴霧ノズル４７から噴霧された水性無機高分子液ｉは、高温化で結晶化、石英化し、Ｏ−Ｓｉ−Ｏとなり、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｃｅ等の重金属をイオン結合し不溶化する。更に、黒煙、悪臭、ダイオキシン前駆体、飛灰などは、すべてバブル化した水性無機高分子液中に包含される。
【００３８】
ダイオキシンは、燃焼排ガスの冷却過程において生成されるが（２００〜４００℃）、燃焼排ガス中に揮発性塩酸や塩化物がなければ生成されない。また、水性無機高分子液ｉの（シラノール）Ｎｏ塩は、塩素とＮａＣｉとなり、シロキサンのＳｉＨ3 はダイオキシンになる前の高温中の塩素類を吸着する。
【００３９】
水性無機高分子液ｉの稀釈に使用された水は蒸発し、バブル化した水性無機高分子液は、水を蒸発してペースト化する。飛灰等を包含したペーストｋは、旋回分離装置３５内に集積される（図４参照。）。旋回分離装置３５内に集積されたペーストｋは、図１に示すように、後述する重金属分離装置６０に供給される。旋回分離装置３５から除湿濾過装置３６内に排出された汚水ｐは、汚水浄化水槽４２によって浄化される。他方、旋回分離装置３５から除湿濾過装置３６内に流入した蒸気ｓは、クーリングタワー３８を経て大気中に放出される。また、浄化された排気は、排気口５７から放出される。
【００４０】
（３）重金属分離設備
重金属分離設備６０は、図１に示すように、受入ホッパー６１と、灰溶着組成分解装置６２と、複数の重金属分離装置６３1 ，６３2 ，６３3 〜６３n と、脱水装置６４により構成されている。受入ホッパー６１は、焼却設備の２次燃焼炉３３から排出された燃焼灰ｍと旋回分離装置３５から排出されたペースト状の飛灰捕集液ｋを受入れるようになっている。灰溶着組成分解装置６２は、燃焼灰ｍやペースト状の飛灰捕集液ｋに含まれている各種重金属成分を水溶化し、分離しやすい物質状態に分解するようになっている。また、重金属分離装置６３1 ，６３2 ，６３3 〜６３n は、図５に示すように、それぞれ、特定の重金属を種類毎に抽出、分離回収するようになっている。更に、脱水装置６４は、分解、抽出、分離に用いた水分を回収するようになっている。
【００４１】
次に、上記重金属分離設備の作用について説明する。
【００４２】
受入ホッパー６１内の燃焼灰ｍと飛灰や有害物質を包含したペーストｋは、灰溶着組成分解装置６２に所定量供給される。この燃焼灰ｍやペーストｋに、０．１Ｍのカドミニウム水溶液と１Ｍのリン酸ジ（２−エチルヘキシル）（Ｄ２ＥＨＰＡ）を含む４−メチル−２−ペンタノン（ＭＩＢＫ）溶液を加える。ここでは、燃焼灰等の有機相への混入を避けるため、多孔性フィルタ（図示せず）を有機相と水相との間に挿入した。次に、マグネティックスタラーなどの間接攪拌機（図示せず）で攪拌後、上記フィルタを下げ、しかる後に、水酸化ナトリウム水溶液を加えて沈殿を生成させ、燃焼灰等の含まれているカドミニウムイオンを有機相に抽出する。この有機相を第１の重金属分離装置６３1 に移送し、カドミニウム（Ｃｄ）を分離回収する。
【００４３】
次に、上記灰溶着組成分解装置６２に０．１Ｍのコバルト水溶液と１ＭのＤ２ＥＨＰＡ−ＭＩＢＫ溶液を加える。その後、カドミニウム水溶液と同様の処理を行ってコバルトイオンを有機相に抽出する。この有機相を第２の重金属分離装置６３2 に移送し、コバルト（Ｃｏ）を分離回収する。
【００４４】
次に、上記灰溶着組成分解装置６２に０．１Ｍの銅水溶液と１ＭのＤ２ＥＨＰＡ−ＭＩＢＫ溶液を加える。その後、カドミニウム水溶液と同様の処理を行って銅イオンを有機相に抽出する。この有機相を第３の重金属分離装置６３3 に移送し、銅（Ｃｕ）を分離回収する。
【００４５】
同様にして、マンガン、ニッケル、鉛等を分離回収する。これらの重金属は、有機相の水分を蒸発させることにより個々に回収することができ、灰溶着組成分解装置６２内の残渣は、脱水装置６４によって脱水することによって砂ｔとして回収することができる。
【００４６】
ここで、抽出のための有機相におけるジアルキルリン酸としては、次式で表される各種のものであってよい。
【００４７】
【化１】
【００４８】
（Ｒ1 及びＲ2 は、各々、同一又は別異に、直鎖又は分枝状鎖のアルキル基を示している。）
Ｒ1 及びＲ2 のアルキル基としては、特に限定されないが、炭素数４以上、更には６〜１２の範囲のものが好適に考慮される。分枝状鎖であることも好適に考慮される。そして、このようなジアルキルリン酸は、非水溶性のケトンに溶解されているものとする。この場合のケトンとしては、次式で表される各種のものであってよい。
【００４９】
【化２】
【００５０】
（Ｒ3 及びＲ4 は、各々、同一又は別異に、直鎖又は分枝状鎖のアルキル基、若しくは相互に結合するアルキル鎖を示している。）
そして、この発明においては、金属イオン含有の水相に上記のジアルキルリン酸を溶解したケトン溶液を有機相として混合するが、その際に、通常、水中においては金属イオンの水酸化物沈殿を生成してしまうｐＨ値以上とする。このようなｐＨ値の調整は、アルカリ水溶液の添加、更には、酸水溶液の添加によって適宜に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の減容・焼却システムの概略構成図である。
【図２】発酵乾燥処理装置の概略構成図である。
【図３】急冷集塵装置の断面図である。
【図４】旋回分離装置の説明図である。
【図５】重金属分離設備の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
ａ 有機性廃棄物
ｂ 乾燥有機性廃棄物
ｆ 微生物
ｈ 燃焼排ガス
ｉ 水性無機高分子液
１７ 密閉容器
３２ 焼却炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、
前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程と、からなることを特徴とする有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項２】
前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項３】
高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項４】
前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項１】
水分を保有する有機性廃棄物を密閉容器に収容し、前記有機性廃棄物を微生物を利用して分解すると共に、減圧下において５０℃〜７０℃に加熱しながら攪拌して有機性廃棄物の水分を除去し、減容した乾燥有機性廃棄物を製造する減容工程と、
前記減容工程で製造された乾燥有機性廃棄物を焼却炉で焼却し、該焼却炉から排出された高温の燃焼排ガスに水性無機高分子液を噴霧して前記燃焼排ガスを急冷すると同時に、前記水性無機高分子液によって燃焼排ガス中の飛灰や有害物質を捕集する焼却工程と、からなることを特徴とする有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項２】
前記微生物として、地域に密着した土着菌をベースに培養した複合有効微生物群を使用することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項３】
高温の燃焼排ガスを急冷するに際して、前記燃焼排ガスを排出するダクトの後端部に設けた外筒内に、頭部が閉塞されたドーム状の内筒を挿入した２重管状の筒体を適用し、前記内筒によって出口が閉止された前記外筒内の高温の燃焼排ガスを前記内筒の壁面に設けた多数のガス流入口から内筒内に導入して攪乱させ、この攪乱によって生じた高速乱流中に前記外筒に設けたノズルより水性無機高分子液を噴霧することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【請求項４】
前記焼却炉から排出された焼却灰及び水性無機高分子液によって捕集された有害物質に、水中で金属水酸化物の沈殿を生成するマトリックス金属のイオン水溶液と、ジアルキルリン酸を溶解した非水溶性のケトンの溶液を有機相として加え、前記焼却灰や有害物質中の金属イオンを前記有機相に抽出分離する重金属分離工程を、前記焼却工程の後段に設けたことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の減容・焼却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３１９７３８（Ｐ２００７−３１９７３８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５０２２６（Ｐ２００６−１５０２２６）
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（５９３０７１８０１）
【出願人】（５０２１５８１５１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（５９３０７１８０１）
【出願人】（５０２１５８１５１）
【Ｆターム（参考）】
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