液体廃棄物の炭化装置及びこの炭化装置を用いた液体廃棄物の処理システム
【課題】 液体廃棄物を固体廃棄物と混在させることなく単一でも炭化することができる液体廃棄物の炭化装置を提供する。
【解決手段】 液体廃棄物の炭化装置は、液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽８と、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室５と、廃液貯留槽８から炭化室５に液体廃棄物を供給し、二次燃焼室６内を通過する廃液加熱導入管９と、炭化室５内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室６と、を備える。
【解決手段】 液体廃棄物の炭化装置は、液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽８と、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室５と、廃液貯留槽８から炭化室５に液体廃棄物を供給し、二次燃焼室６内を通過する廃液加熱導入管９と、炭化室５内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体廃棄物の炭化装置及び方法に関し、特に蒸留酒(黒糖、麦、芋などの焼酎類、リキュール類など)の製造過程で発生する蒸留廃液、又はその蒸留廃液を再蒸留することによって得られた濃縮液もしくは凝縮液に代表される液体廃棄物の炭化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミ、汚泥、使用済紙おむつ等の固体廃棄物を炭化する炭化装置が知られている。図６は従来の固体廃棄物を対象とした炭化装置を示す。この種の炭化装置は、固体廃棄物を炭化室１で炭化し、固体廃棄物を炭化する際に発生する可燃性ガスを二次燃焼室２で燃焼する。炭化処理して炭化物を回収すると、炭化物を資源として有効利用できるという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固体廃棄物を炭化する炭化装置は従来から存在するが、液体廃棄物専用の炭化装置は存在しない。液体廃棄物は性状が比較的均一であるものの、水分を例えば９０％以上含むため、その炭化方法にはいくつかの制約がある。炭化方式で考えると、水分が多いことによる熱量不足で自燃が期待できないことから、直接加熱して部分燃焼させる方式の炭化装置は適さない。また処理方式で考えると、流体特有の流動性があることから連続的に処理せずにバッチ式に処理する方が滞留時間すなわち炭化時間を確保できるので、均一な炭化物を得ることができる。
【０００４】
炭化装置を用いて液体廃棄物を処理する場合、液体廃棄物を単一ではなく固体廃棄物と混在させ、流体の特性を回避しながら使用しているのが現状である。
【０００５】
そこで本発明は、液体廃棄物を固体廃棄物と混在させることなく単一でも炭化することができる液体廃棄物の炭化装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
ところで、蒸留酒の製造過程で発生する蒸留廃液はかつて海洋投棄されていたものの、ロンドン条約により２００１年４月から海洋投棄できなくなっている。今なお畑へ散布する農地還元も行われているが、地下水への窒素汚染等の問題や社会的な環境負荷低減の高まりによって禁止となる動きが出始めている。このような背景からプラントによる処理が必要とされており、一部で実施化されつつある。その内容としては、廃液固形分は飼料化／肥料化して再利用し、液体分はメタン発酵法でメタンガスを回収した後活性汚泥法で処理した廃液を再利用せずに放流する方法が主流である。廃液を放流する方法では、廃液がリサイクルされず最終的には捨てられていることになり、さらなる資源循環が求められている。
【０００７】
本出願人は蒸留酒で発生する蒸留廃液のうち、プラント処理後にリサイクルされず最終的に捨てられていた蒸留酒廃液について、蒸留酒廃液を再蒸留することにより濃縮液と、透明度と酸性に富む凝縮液とに分離し、これらを回収する方法を提案している。
【０００８】
本発明の他の目的は、蒸留酒の蒸留酒廃液を再蒸留することによって得られる濃縮液の新たな処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下本発明を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、液体廃棄物の炭化装置であって、液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽（８）と、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室（５）と、前記炭化室（５）内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室（６）と、前記廃液貯留槽（８）から前記炭化室（５）に液体廃棄物を供給する廃液加熱導入部（９）と、を備え、前記廃液加熱導入部（９）が、前記二次燃焼室（６）内を通過することを特徴とする液体廃棄物の炭化装置により、上述した課題を解決する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記廃液加熱導入部（９）は螺旋形状の管からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記炭化室（５）での液体廃棄物を乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に液体廃棄物を前記廃液貯留槽（８）から前記廃液加熱導入部（９）に注入する廃液仕切装置（１０）を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物を貯留する高含水率廃液貯留槽（１１）と、前記高含水率廃液貯留槽（１１）から前記廃液加熱導入部（９）に高含水率液体廃棄物を注入する廃液切替装置（１２）と、を備え、前記廃液切替装置（１２）は、前記炭化室（５）での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を前記廃液加熱導入部（９）に注入することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化室（５）内には、液体廃棄物を撹拌する撹拌機（１８）が設けられ、前記撹拌機（１８）は、撹拌軸（２５）と、撹拌軸（２５）の側面に接合され、網目状の隙間を有する撹拌羽根（２６）とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記炭化室（５）内で炭化された炭化物を貯留する炭化物貯留槽（２２）と、前記炭化室（５）内の炭化物を吸引し、前記炭化物貯留槽（２２）へ排出する炭化物吸引装置（２１）と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項４ないし６いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置（３１）と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置（３２）とが組み合わされ、前記蒸留装置（３２）で分離された濃縮液が、前記廃液貯留槽（８）に貯留され、前記蒸留装置（３２）で分離される前の液体又は凝縮液が、前記高含水率廃液貯留槽（１１）に貯留されることを特徴とする液体廃棄物の処理システム。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、廃液加熱導入部内を流れる液体廃棄物が二次燃焼排ガス雰囲気より廃液加熱導入部の壁を通じて熱を受けるので、液体廃棄物が熱ロスを少なくして有効に加熱される。炭化室に送られた二次燃焼排ガスで炭化室内の液体廃棄物を加熱する場合と比較すれば、例えば２００℃の温度差分の熱量が有効に利用できることになる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、廃液加熱導入部の伝熱面積を大きくすることができるので、液体廃棄物を加熱し易くなる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、炭化室での液体廃棄物の乾燥中に、水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に液体廃棄物を廃液加熱導入部に容易に注入できるので、小さい炭化室容積でも処理量を確保できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、液体廃棄物が乾燥後に炭化へと移行し、二次燃焼室の温度が例えば１０００℃以上に上昇した際に、高含水率液体廃棄物を廃液加熱導入部に注入するので、例えば１０００℃以上の燃焼排ガス温度を廃液加熱導入部に注入した高含水率液体廃棄物で冷却し、例えば８００〜９００℃になるように制御でき、液体廃棄物の処理を有効に行える。さらに注入された高含水液体廃棄物が例えば８００℃以上の過熱蒸気にまで昇温されるので、その過熱蒸気を温度降下させずに炭化室へ導入すれば、炭化物を賦活することもでき、したがって炭化物の比表面積を高め吸着性能を高めることもできる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、撹拌機の接触面積が増して炭化室の壁面に液体廃棄物を積極的に接触させることができ、効率的な熱の伝達による加熱が成し遂げられる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、液体廃棄物から生成される粒と粉末の混在した炭化物を、炭化物吸引装置で炭化物貯留槽へ吸引排出することで、飛散しない状態すなわち衛生上問題ない状態で炭化物を排出できる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、炭化装置と蒸留装置と組み合わせることで、蒸留酒廃液を連続処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下添付図面に基づいて、本発明の一実施形態における液体廃棄物の炭化装置を説明する。図１は炭化装置の正面模式図を示し、図２は側面模式図を示す。炭化装置は、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室５と、炭化室５内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室６と、を備える。炭化室５と二次燃焼室６とは二次燃焼室接続管７で接続される。
【００２５】
液体廃棄物は廃液貯留槽８に貯留され、廃液貯留槽８から廃液加熱導入部としての廃液加熱導入管９を介して炭化室５に供給される。この廃液加熱導入管９は、その上端の廃液貯留槽８に接続される部分からその下端の炭化室５に接続される部分までに至る経路の途中が二次燃焼室６内を通過する。二次燃焼室６内での伝熱面積を大きくできるように、廃液加熱導入管９は螺旋状に形成される。
【００２６】
廃液貯留槽８から二次燃焼室６内を通過する前の廃液加熱導入管９には、炭化室５に供給される液体廃棄物の量を調整するボールバルブ等からなる廃液仕切装置１０が設けられる。この廃液仕切装置１０は、炭化室５での液体廃棄物の乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に廃液貯留槽８から廃液加熱導入管９に液体廃棄物を注入する。
【００２７】
廃液貯留槽８の液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物は、高含水率廃液貯留槽１１に貯えられる。廃液加熱導入管９は二次燃焼室６の上方で分岐し、分岐管９ａが高含水率廃液貯留槽１１に接続される。分岐管９ａにはボールバルブ等からなる廃液切替装置１２が設けられる。この廃液切替装置１２は、炭化室５での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を廃液加熱導入管９に注入する。
【００２８】
炭化室５はその周囲が炭化室加熱室１３で覆われる。なおこれとは逆に、炭化室加熱室１３を炭化室５の内部に設けた形式のものでもよい。例えばロータリキルンの内部に加熱管を複数本装備し、キルン内に液体廃棄物を、加熱管内に加熱源を通す方式が考えられる。炭化室５の加熱は、炭化室加熱室１３に備えられたバーナ等からなる炭化室加熱装置１４と、二次燃焼室６から炭化室加熱室１３に導かれた燃焼排ガスで行われる。炭化室５内部の液体廃棄物は、貧酸素状態で炭化室５の壁を通じて間接加熱される。炭化室５を加熱し終えた燃焼排ガスは、排気ガス排出装置１６で吸引され、排気筒１７を通過して大気へ放出される。炭化室５内には、液体廃棄物の乾燥を促進するためとそれに続く炭化工程での効率的な加熱のために、特徴のある形状の撹拌機１８が設けられる。撹拌機１８は回転させるための駆動装置１９に接続されている。撹拌装置の構造については後述する。炭化室５の側面には炭化物を排出するためのボールバルブ等からなる仕切装置２０が設けられる。炭化物は真空ポンプ又は掃除機からなる炭化物吸引装置２１によって吸引され、炭化物貯留槽２２へ移送される。
【００２９】
二次燃焼室６には液体廃棄物から発生する水蒸気や熱分解ガスを８００℃以上、滞留時間２秒以上で加熱・燃焼するために、二次燃焼室燃焼装置２３と二次燃焼用送風機２４が装備される。
【００３０】
炭化装置は、以上のような設備構成および構造を有する。本発明の炭化装置の特徴を以下に説明する。
【００３１】
特徴の一つ目は、多大な熱量を要する水分蒸発への熱的な工夫、に対して考慮されたものであり、二次燃焼室６内に廃液加熱導入管９を設置していることである。二次燃焼室６は、炭化室５内の液体廃棄物から発生した水蒸気や熱分解ガスを、二次燃焼室燃焼装置２３により加熱・燃焼し無害化するための部屋であり、通常８００℃以上で滞留時間２秒以上の条件で加熱もしくは燃焼されている。従来、この８００℃以上の熱は炭化室加熱室１３へ送られて炭化室５の加熱に利用されるか、もしくはそのまま大気へ廃棄されている。炭化室加熱室１３へ送られて炭化室５の加熱に利用される場合でも、比較的経路の長い排ガス循環ダクト２３を通過することになり、放熱等により排ガス温度が８００℃よりも低い５００〜６００℃程度まで下回り、この温度ロスが十分に熱回収できていない要因となっている。
【００３２】
しかし、二次燃焼室６内へ廃液加熱導入管９を設置する方法では、保温性のよい８００℃以上の二次燃焼室６の中で常時廃液加熱導入管９が加熱されており、管の中を流れる廃液には常に８００℃の排ガス雰囲気より管壁に熱が伝えられるため、熱ロスがひじように少なく有効に廃液が加熱されることになる。廃液はその９０％以上が水分であるため、廃液を蒸発するためには顕熱と潜熱を必要とする。例えば廃液の温度が２０℃であれば廃液中の水分1kgあたり、顕熱で(100-20)×1=80kcal、潜熱で539kcal、合計で80+539=619kcalを必要とする。もし灯油バーナだけでこの熱を補うとなれば、灯油1ｋｇあたりの低位発熱量9000Kcalとすると廃液中の水分1kgあたり約0.07kg(=619÷9000)の灯油を必要とする。また炭化室加熱室１３に送られた二次燃焼排ガスで補うとすれば、排ガス循環ダクト２３を通過した後の６００℃程度の排ガスが熱源となる。これに対して二次燃焼室６の中の廃液加熱導入管９で廃液が加熱される場合は、８００℃の排ガスが熱源になり、炭化室加熱室１３に送られた二次燃焼排ガスでの加熱と比較すれば、２００℃の温度差分の熱量が有効に利用できることになる。
【００３３】
炭化装置の運転方法としては、二次燃焼室燃焼装置２３により二次燃焼室６を８００℃に加熱した後、廃液貯留槽８に入れた液体廃棄物を廃液仕切装置１０で廃液加熱導入管９に注入する。廃液加熱導入管９では液体廃棄物が予備的に加熱され、あわよくばその水分が蒸発される。廃液加熱導入管９で加熱された液体廃棄物は炭化室５に注入されて乾燥・炭化が進められる。
【００３４】
廃液加熱導入管９は二次燃焼室６の二次燃焼排ガスで加熱されるため、その材料には熱の伝わり易くかつ耐熱性のある金属たとえばクロム・ニッケル・鉄系合金もしくはＮｉ系合金あるいはコバルト系合金が望ましく、また できるだけ熱の伝わる表面積が大きいことが望ましい。そのため廃液加熱導入管９は例えば螺旋形状に形成される。なお、粘度の高い液体廃棄物を注入する場合、螺旋形状の管では圧力損失の影響で円滑に注入されないため、廃液貯留槽８と廃液仕切装置１０の間に廃液注入用のポンプもしくは増圧機を設置し、廃液を押し込む方式をとってもよい。
【００３５】
特徴の二つ目は、液体廃棄物の最適注入方法の考案である。液体廃棄物は廃液仕切装置１０で廃液加熱導入管９に注入され加熱された後、炭化室５に注入されて乾燥し、それに引き続いて炭化される。液体廃棄物は９０％以上が水分であるため、たとえ初期状態に炭化室が液体廃棄物で充満されていても、水分の蒸発で１０％の残渣しか残らない。したがって、乾燥中は炭化室５内の液体廃棄物の水分の蒸発量を炭化室５の重量などで確認しながら、減った分だけ連続的もしくは間欠的に液体廃棄物を廃液仕切装置１０にて廃液加熱導入管９へ注入する方法を採るのがよい。乾燥工程では液体廃棄物中の水分が蒸発するため、二次燃焼室６内の温度は比較的安定している。
【００３６】
乾燥工程の完了後、熱分解ガスが発生する炭化工程へと移行すると、熱分解ガス中の一酸化炭素、水素、メタンなどの可燃ガスが二次燃焼室６で二次燃焼室燃焼装置２３と二次燃焼用送風機２４により燃焼するため、二次燃焼室６の温度が１０００℃以上に上昇する。これを防ぐために通常、 二次燃焼用送風機２４の風量を増して温度が８００℃〜９００℃になるように制御している。しかしながら、外から取り入れた空気によって二次燃焼室６の温度を下げるのでは効率が悪い。そこでこれを解決するために、最初に投入された液体廃棄物が乾燥後に炭化工程へと移行し二次燃焼室６の温度が１０００℃以上に上昇した際に、高含水率廃液貯留槽１１に入れた液体廃棄物もしくは汚水などの高含水率廃液を廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて、廃液加熱導入管９へ連続的もしくは間欠的に注入することで、１０００℃以上の燃焼排ガス温度を廃液加熱導入管９に注入した廃液で冷却し、８００℃〜９００℃になるように制御する。水分１ｋｇあたりの潜熱５３９ｋｃａｌを有効に使用することを考慮すると、高含水率廃液貯留槽１１に入れる液体廃棄物もしくは汚水などの水分は１００％に近い高含水率の廃液が望ましい。廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて廃液加熱導入管９へ注入され加熱された廃液は、炭化室５に注入され、最初に投入された液体廃棄物と混在して炭化工程へと移行するので最終的に炭化物として回収される。また、廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて１０００℃以上の二次燃焼室６内の廃液加熱導入管９へ注入された廃液が、８００℃以上の過熱蒸気にまで昇温され、その過熱蒸気を温度降下せずに炭化室５へ導入すれば、炭化物を賦活する役目も演じることができ、炭化物の比表面積を高め吸着性能を高める効果をもたらすことも可能である。
【００３７】
特徴の三つ目は、炭化室５内の液体を撹拌する構造の改善である。従来のバッチ式の間接加熱型炭化装置に装備されている撹拌機は、生ゴミや使用済紙おむつ等の固体廃棄物をいち早く破砕し、かっ廃棄物の邪魔にならないように中心軸のないケージ型のもの、または中心軸があってもケージの隙聞がごみと干渉しないように広くとってあるものが主流である。しかしながら、液体廃棄物の場合はできるだけ撹拌機の接触面積を増やして炭化室５の壁面に液体廃棄物を積極的に接触させることが熱の伝達を促進し、効率的な加熱ができる。そこで、図３及び図４に示すような撹拌機１８を工夫した。金属製の撹拌機１８の軸２５の円周の一側面に撹拌羽根２６としてエキスパンドメタルを一直線上に接合させた構造である。エキスパンドメタルであるため、網目状の隙間があり撹拌抵抗を軽減できると共に、液体廃棄物との接触面積が大きくとれる利点がある。また市販のエキスパンドメタルが使えるため、安価で製作が可能である。撹拌羽根２６は平板状に形成され、液体廃棄物を撹拌する機能を有するが、液体廃棄物を軸方向に移動させる機能を有さない。炭化物はあくまで炭化物吸引装置２１によって軸方向に移動される。なお、金属製の撹拌機１８の軸の円周に一直線上に接合させたエキスパンドメタルは、炭化室内の清掃のし易さより、図４（ａ）に示すように一列のみ、（ｂ）に示すように１８０度間隔を開けた２列、または（ｃ）に示されるように１２０度間隔を開けた３列が望ましい。
【００３８】
特徴の四つ目は、炭化物の排出機構の改善である。炭化物は上記撹拌機１８の形状から、粒と粉末の混在した状態になる。固体廃棄物から生成される炭化物を排出する場合には、撹拌機１８に送り羽根のような送り機構を設けたり、あるいは掻き出し棒にて掻き出したりするのが主流である。しかしながら、上記のように液体廃棄物から生成される炭化物は粒と粉末の混在した状態であるため、撹拌機１８に送り機構を設けたり、あるいは掻き出し棒にて掻き出したりすると、炭化物の飛散が回避できず衛生上好ましくない。そこで、炭化物吸引装置２１で炭化物貯留槽２２へ吸引排出する方法を考案した。この方法であれば、密閉した状態で炭化物を排出でき、衛生上問題はない。
【００３９】
図５は、液体廃棄物の炭化装置３１と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置３２とを組み合わせた液体廃棄物の処理システムを示す。蒸留装置３２は炭化装置３１の上流側に設置され、蒸留酒の製造過程で発生する蒸留酒廃液を再蒸留することによって、濃縮液及び凝縮液を生成する。ここでは、蒸留酒廃液として黒糖焼酎廃液を使用するので、濃縮液は透明ではなく色のついたドロドロとした有機物の多い液体である。上記炭化装置を用いて黒糖焼酎廃液を間接加熱して乾燥・炭化させることで、有機物が濃縮される濃縮液から炭化物を効率的に回収することができる。また濃縮液に色成分が濃縮されていても、当該色成分を炭化物として容易に回収することができるので、本発明の液体廃棄物として黒糖焼酎廃液の濃縮液は好適である。これと比較して、中和処理等の水処理では、濃縮液を中和することはできても、色成分を除去することは極めて困難である。
【００４０】
蒸留装置３２の構成について説明する。黒糖焼酎廃液は、蒸留廃液貯留槽３３に貯留された後、蒸留廃液供給装置３４によって蒸留装置本体３５に供給される。蒸留装置本体３５は、黒糖焼酎廃液を蒸留／凝縮処理し、凝縮液（水分９９％以上）と濃縮液（水分６０％）とに分離・回収する。凝縮液は透明度と酸性に富む性質を有し、アルカリ性廃棄物の中和剤として再利用の可能性があることから、凝縮液排出装置３６によって排出され、凝縮液貯留槽３７に貯留される。
【００４１】
炭化処理の主体となる濃縮液は、濃縮液排出装置３８によって炭化装置３１の廃液貯留槽８に注入される。二次燃焼室の温度制御用に、濃縮液よりも水分の多い黒糖焼酎廃液（水分９６％）が炭化装置の高含水率廃液貯留槽１１に注入される。炭化装置３１は上記実施形態の炭化装置と同一の構造であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。炭化装置３１は濃縮液を炭化室５で間接加熱して乾燥・炭化し、二次燃焼室６で濃縮液から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する。二次燃焼室６が高温になったら、高含水率廃液貯留槽１1から黒糖焼酎廃液を廃液加熱導入管９に供給し、二次燃焼室６の温度を低減する。蒸留装置本体３５からは濃縮液が連続的に排出されるため、炭化装置３１も炭化室５が充満されるまでの期間限定した連続処理が可能になる。
【実施例１】
【００４２】
実施例として、廃液貯留槽８に黒糖焼酎廃液を再蒸留することで得られる濃縮液（水分６０％）を入れ、高含水率廃液貯留槽１１に黒糖焼酎廃液（水分９６％）を入れ、廃液加熱導入管９をらせん状のステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）とし、撹拌機１８は図３に示すようなエキスパンドメタルを軸に取り付けて図４（Ｃ）で示すような３列の羽根配置とし、二次燃焼室燃焼装置２３と炭化室加熱装置１４は灯油バーナとし、廃液仕切装置１０と廃液切替装置１２はボールバルブとし、炭化物吸引装置２１は真空ポンプとして、連続的に濃縮液の炭化処理を行った。比較のため、図６に示されるバッチ式間接加熱型炭化装置による上述の濃縮液の炭化処理を行った。またその炭化装置で 二次燃焼排ガスを炭化室の加熱に使用せずに炭化室バーナだけで、炭化室を加熱する上述の濃縮液の炭化処理をそれぞれ行った。その結果を表１に示す。本実施形態では、他の２つの炭化装置に比較して著しく灯油消費量が改善された。また、炭化物は真空ポンプにより飛散することなく９８％以上回収された。
【００４３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態における炭化装置の正面模式図。
【図２】炭化装置の側面模式図。
【図３】撹拌機の一例を示す図。
【図４】軸線方向からみた撹拌羽根の配列を示す図（図中（ａ）は一列を示し、（ｂ）は２列を示し、（ｃ）は３列を示す）。
【図５】炭化装置と蒸留装置とが組み合わされた液体廃棄物の処理システムを示す図
【図６】従来の炭化装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
５…炭化室
６…二次燃焼室
８…廃液貯留槽
９…廃液加熱導入管（廃液加熱導入部）
１０…廃液仕切装置
１１…高含水率廃液貯留槽
１２…廃液切替装置
１８…撹拌機
２１…炭化物吸引装置
２２…炭化物貯留槽
２５…撹拌軸
２６…撹拌羽根
３１…炭化装置
３２…蒸留装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体廃棄物の炭化装置及び方法に関し、特に蒸留酒(黒糖、麦、芋などの焼酎類、リキュール類など)の製造過程で発生する蒸留廃液、又はその蒸留廃液を再蒸留することによって得られた濃縮液もしくは凝縮液に代表される液体廃棄物の炭化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミ、汚泥、使用済紙おむつ等の固体廃棄物を炭化する炭化装置が知られている。図６は従来の固体廃棄物を対象とした炭化装置を示す。この種の炭化装置は、固体廃棄物を炭化室１で炭化し、固体廃棄物を炭化する際に発生する可燃性ガスを二次燃焼室２で燃焼する。炭化処理して炭化物を回収すると、炭化物を資源として有効利用できるという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固体廃棄物を炭化する炭化装置は従来から存在するが、液体廃棄物専用の炭化装置は存在しない。液体廃棄物は性状が比較的均一であるものの、水分を例えば９０％以上含むため、その炭化方法にはいくつかの制約がある。炭化方式で考えると、水分が多いことによる熱量不足で自燃が期待できないことから、直接加熱して部分燃焼させる方式の炭化装置は適さない。また処理方式で考えると、流体特有の流動性があることから連続的に処理せずにバッチ式に処理する方が滞留時間すなわち炭化時間を確保できるので、均一な炭化物を得ることができる。
【０００４】
炭化装置を用いて液体廃棄物を処理する場合、液体廃棄物を単一ではなく固体廃棄物と混在させ、流体の特性を回避しながら使用しているのが現状である。
【０００５】
そこで本発明は、液体廃棄物を固体廃棄物と混在させることなく単一でも炭化することができる液体廃棄物の炭化装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
ところで、蒸留酒の製造過程で発生する蒸留廃液はかつて海洋投棄されていたものの、ロンドン条約により２００１年４月から海洋投棄できなくなっている。今なお畑へ散布する農地還元も行われているが、地下水への窒素汚染等の問題や社会的な環境負荷低減の高まりによって禁止となる動きが出始めている。このような背景からプラントによる処理が必要とされており、一部で実施化されつつある。その内容としては、廃液固形分は飼料化／肥料化して再利用し、液体分はメタン発酵法でメタンガスを回収した後活性汚泥法で処理した廃液を再利用せずに放流する方法が主流である。廃液を放流する方法では、廃液がリサイクルされず最終的には捨てられていることになり、さらなる資源循環が求められている。
【０００７】
本出願人は蒸留酒で発生する蒸留廃液のうち、プラント処理後にリサイクルされず最終的に捨てられていた蒸留酒廃液について、蒸留酒廃液を再蒸留することにより濃縮液と、透明度と酸性に富む凝縮液とに分離し、これらを回収する方法を提案している。
【０００８】
本発明の他の目的は、蒸留酒の蒸留酒廃液を再蒸留することによって得られる濃縮液の新たな処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下本発明を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、液体廃棄物の炭化装置であって、液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽（８）と、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室（５）と、前記炭化室（５）内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室（６）と、前記廃液貯留槽（８）から前記炭化室（５）に液体廃棄物を供給する廃液加熱導入部（９）と、を備え、前記廃液加熱導入部（９）が、前記二次燃焼室（６）内を通過することを特徴とする液体廃棄物の炭化装置により、上述した課題を解決する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記廃液加熱導入部（９）は螺旋形状の管からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記炭化室（５）での液体廃棄物を乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に液体廃棄物を前記廃液貯留槽（８）から前記廃液加熱導入部（９）に注入する廃液仕切装置（１０）を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物を貯留する高含水率廃液貯留槽（１１）と、前記高含水率廃液貯留槽（１１）から前記廃液加熱導入部（９）に高含水率液体廃棄物を注入する廃液切替装置（１２）と、を備え、前記廃液切替装置（１２）は、前記炭化室（５）での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を前記廃液加熱導入部（９）に注入することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化室（５）内には、液体廃棄物を撹拌する撹拌機（１８）が設けられ、前記撹拌機（１８）は、撹拌軸（２５）と、撹拌軸（２５）の側面に接合され、網目状の隙間を有する撹拌羽根（２６）とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置において、前記炭化装置はさらに、前記炭化室（５）内で炭化された炭化物を貯留する炭化物貯留槽（２２）と、前記炭化室（５）内の炭化物を吸引し、前記炭化物貯留槽（２２）へ排出する炭化物吸引装置（２１）と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項４ないし６いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置（３１）と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置（３２）とが組み合わされ、前記蒸留装置（３２）で分離された濃縮液が、前記廃液貯留槽（８）に貯留され、前記蒸留装置（３２）で分離される前の液体又は凝縮液が、前記高含水率廃液貯留槽（１１）に貯留されることを特徴とする液体廃棄物の処理システム。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、廃液加熱導入部内を流れる液体廃棄物が二次燃焼排ガス雰囲気より廃液加熱導入部の壁を通じて熱を受けるので、液体廃棄物が熱ロスを少なくして有効に加熱される。炭化室に送られた二次燃焼排ガスで炭化室内の液体廃棄物を加熱する場合と比較すれば、例えば２００℃の温度差分の熱量が有効に利用できることになる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、廃液加熱導入部の伝熱面積を大きくすることができるので、液体廃棄物を加熱し易くなる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、炭化室での液体廃棄物の乾燥中に、水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に液体廃棄物を廃液加熱導入部に容易に注入できるので、小さい炭化室容積でも処理量を確保できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、液体廃棄物が乾燥後に炭化へと移行し、二次燃焼室の温度が例えば１０００℃以上に上昇した際に、高含水率液体廃棄物を廃液加熱導入部に注入するので、例えば１０００℃以上の燃焼排ガス温度を廃液加熱導入部に注入した高含水率液体廃棄物で冷却し、例えば８００〜９００℃になるように制御でき、液体廃棄物の処理を有効に行える。さらに注入された高含水液体廃棄物が例えば８００℃以上の過熱蒸気にまで昇温されるので、その過熱蒸気を温度降下させずに炭化室へ導入すれば、炭化物を賦活することもでき、したがって炭化物の比表面積を高め吸着性能を高めることもできる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、撹拌機の接触面積が増して炭化室の壁面に液体廃棄物を積極的に接触させることができ、効率的な熱の伝達による加熱が成し遂げられる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、液体廃棄物から生成される粒と粉末の混在した炭化物を、炭化物吸引装置で炭化物貯留槽へ吸引排出することで、飛散しない状態すなわち衛生上問題ない状態で炭化物を排出できる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、炭化装置と蒸留装置と組み合わせることで、蒸留酒廃液を連続処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下添付図面に基づいて、本発明の一実施形態における液体廃棄物の炭化装置を説明する。図１は炭化装置の正面模式図を示し、図２は側面模式図を示す。炭化装置は、液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室５と、炭化室５内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室６と、を備える。炭化室５と二次燃焼室６とは二次燃焼室接続管７で接続される。
【００２５】
液体廃棄物は廃液貯留槽８に貯留され、廃液貯留槽８から廃液加熱導入部としての廃液加熱導入管９を介して炭化室５に供給される。この廃液加熱導入管９は、その上端の廃液貯留槽８に接続される部分からその下端の炭化室５に接続される部分までに至る経路の途中が二次燃焼室６内を通過する。二次燃焼室６内での伝熱面積を大きくできるように、廃液加熱導入管９は螺旋状に形成される。
【００２６】
廃液貯留槽８から二次燃焼室６内を通過する前の廃液加熱導入管９には、炭化室５に供給される液体廃棄物の量を調整するボールバルブ等からなる廃液仕切装置１０が設けられる。この廃液仕切装置１０は、炭化室５での液体廃棄物の乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に廃液貯留槽８から廃液加熱導入管９に液体廃棄物を注入する。
【００２７】
廃液貯留槽８の液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物は、高含水率廃液貯留槽１１に貯えられる。廃液加熱導入管９は二次燃焼室６の上方で分岐し、分岐管９ａが高含水率廃液貯留槽１１に接続される。分岐管９ａにはボールバルブ等からなる廃液切替装置１２が設けられる。この廃液切替装置１２は、炭化室５での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を廃液加熱導入管９に注入する。
【００２８】
炭化室５はその周囲が炭化室加熱室１３で覆われる。なおこれとは逆に、炭化室加熱室１３を炭化室５の内部に設けた形式のものでもよい。例えばロータリキルンの内部に加熱管を複数本装備し、キルン内に液体廃棄物を、加熱管内に加熱源を通す方式が考えられる。炭化室５の加熱は、炭化室加熱室１３に備えられたバーナ等からなる炭化室加熱装置１４と、二次燃焼室６から炭化室加熱室１３に導かれた燃焼排ガスで行われる。炭化室５内部の液体廃棄物は、貧酸素状態で炭化室５の壁を通じて間接加熱される。炭化室５を加熱し終えた燃焼排ガスは、排気ガス排出装置１６で吸引され、排気筒１７を通過して大気へ放出される。炭化室５内には、液体廃棄物の乾燥を促進するためとそれに続く炭化工程での効率的な加熱のために、特徴のある形状の撹拌機１８が設けられる。撹拌機１８は回転させるための駆動装置１９に接続されている。撹拌装置の構造については後述する。炭化室５の側面には炭化物を排出するためのボールバルブ等からなる仕切装置２０が設けられる。炭化物は真空ポンプ又は掃除機からなる炭化物吸引装置２１によって吸引され、炭化物貯留槽２２へ移送される。
【００２９】
二次燃焼室６には液体廃棄物から発生する水蒸気や熱分解ガスを８００℃以上、滞留時間２秒以上で加熱・燃焼するために、二次燃焼室燃焼装置２３と二次燃焼用送風機２４が装備される。
【００３０】
炭化装置は、以上のような設備構成および構造を有する。本発明の炭化装置の特徴を以下に説明する。
【００３１】
特徴の一つ目は、多大な熱量を要する水分蒸発への熱的な工夫、に対して考慮されたものであり、二次燃焼室６内に廃液加熱導入管９を設置していることである。二次燃焼室６は、炭化室５内の液体廃棄物から発生した水蒸気や熱分解ガスを、二次燃焼室燃焼装置２３により加熱・燃焼し無害化するための部屋であり、通常８００℃以上で滞留時間２秒以上の条件で加熱もしくは燃焼されている。従来、この８００℃以上の熱は炭化室加熱室１３へ送られて炭化室５の加熱に利用されるか、もしくはそのまま大気へ廃棄されている。炭化室加熱室１３へ送られて炭化室５の加熱に利用される場合でも、比較的経路の長い排ガス循環ダクト２３を通過することになり、放熱等により排ガス温度が８００℃よりも低い５００〜６００℃程度まで下回り、この温度ロスが十分に熱回収できていない要因となっている。
【００３２】
しかし、二次燃焼室６内へ廃液加熱導入管９を設置する方法では、保温性のよい８００℃以上の二次燃焼室６の中で常時廃液加熱導入管９が加熱されており、管の中を流れる廃液には常に８００℃の排ガス雰囲気より管壁に熱が伝えられるため、熱ロスがひじように少なく有効に廃液が加熱されることになる。廃液はその９０％以上が水分であるため、廃液を蒸発するためには顕熱と潜熱を必要とする。例えば廃液の温度が２０℃であれば廃液中の水分1kgあたり、顕熱で(100-20)×1=80kcal、潜熱で539kcal、合計で80+539=619kcalを必要とする。もし灯油バーナだけでこの熱を補うとなれば、灯油1ｋｇあたりの低位発熱量9000Kcalとすると廃液中の水分1kgあたり約0.07kg(=619÷9000)の灯油を必要とする。また炭化室加熱室１３に送られた二次燃焼排ガスで補うとすれば、排ガス循環ダクト２３を通過した後の６００℃程度の排ガスが熱源となる。これに対して二次燃焼室６の中の廃液加熱導入管９で廃液が加熱される場合は、８００℃の排ガスが熱源になり、炭化室加熱室１３に送られた二次燃焼排ガスでの加熱と比較すれば、２００℃の温度差分の熱量が有効に利用できることになる。
【００３３】
炭化装置の運転方法としては、二次燃焼室燃焼装置２３により二次燃焼室６を８００℃に加熱した後、廃液貯留槽８に入れた液体廃棄物を廃液仕切装置１０で廃液加熱導入管９に注入する。廃液加熱導入管９では液体廃棄物が予備的に加熱され、あわよくばその水分が蒸発される。廃液加熱導入管９で加熱された液体廃棄物は炭化室５に注入されて乾燥・炭化が進められる。
【００３４】
廃液加熱導入管９は二次燃焼室６の二次燃焼排ガスで加熱されるため、その材料には熱の伝わり易くかつ耐熱性のある金属たとえばクロム・ニッケル・鉄系合金もしくはＮｉ系合金あるいはコバルト系合金が望ましく、また できるだけ熱の伝わる表面積が大きいことが望ましい。そのため廃液加熱導入管９は例えば螺旋形状に形成される。なお、粘度の高い液体廃棄物を注入する場合、螺旋形状の管では圧力損失の影響で円滑に注入されないため、廃液貯留槽８と廃液仕切装置１０の間に廃液注入用のポンプもしくは増圧機を設置し、廃液を押し込む方式をとってもよい。
【００３５】
特徴の二つ目は、液体廃棄物の最適注入方法の考案である。液体廃棄物は廃液仕切装置１０で廃液加熱導入管９に注入され加熱された後、炭化室５に注入されて乾燥し、それに引き続いて炭化される。液体廃棄物は９０％以上が水分であるため、たとえ初期状態に炭化室が液体廃棄物で充満されていても、水分の蒸発で１０％の残渣しか残らない。したがって、乾燥中は炭化室５内の液体廃棄物の水分の蒸発量を炭化室５の重量などで確認しながら、減った分だけ連続的もしくは間欠的に液体廃棄物を廃液仕切装置１０にて廃液加熱導入管９へ注入する方法を採るのがよい。乾燥工程では液体廃棄物中の水分が蒸発するため、二次燃焼室６内の温度は比較的安定している。
【００３６】
乾燥工程の完了後、熱分解ガスが発生する炭化工程へと移行すると、熱分解ガス中の一酸化炭素、水素、メタンなどの可燃ガスが二次燃焼室６で二次燃焼室燃焼装置２３と二次燃焼用送風機２４により燃焼するため、二次燃焼室６の温度が１０００℃以上に上昇する。これを防ぐために通常、 二次燃焼用送風機２４の風量を増して温度が８００℃〜９００℃になるように制御している。しかしながら、外から取り入れた空気によって二次燃焼室６の温度を下げるのでは効率が悪い。そこでこれを解決するために、最初に投入された液体廃棄物が乾燥後に炭化工程へと移行し二次燃焼室６の温度が１０００℃以上に上昇した際に、高含水率廃液貯留槽１１に入れた液体廃棄物もしくは汚水などの高含水率廃液を廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて、廃液加熱導入管９へ連続的もしくは間欠的に注入することで、１０００℃以上の燃焼排ガス温度を廃液加熱導入管９に注入した廃液で冷却し、８００℃〜９００℃になるように制御する。水分１ｋｇあたりの潜熱５３９ｋｃａｌを有効に使用することを考慮すると、高含水率廃液貯留槽１１に入れる液体廃棄物もしくは汚水などの水分は１００％に近い高含水率の廃液が望ましい。廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて廃液加熱導入管９へ注入され加熱された廃液は、炭化室５に注入され、最初に投入された液体廃棄物と混在して炭化工程へと移行するので最終的に炭化物として回収される。また、廃液切替装置１２と廃液仕切装置１０にて１０００℃以上の二次燃焼室６内の廃液加熱導入管９へ注入された廃液が、８００℃以上の過熱蒸気にまで昇温され、その過熱蒸気を温度降下せずに炭化室５へ導入すれば、炭化物を賦活する役目も演じることができ、炭化物の比表面積を高め吸着性能を高める効果をもたらすことも可能である。
【００３７】
特徴の三つ目は、炭化室５内の液体を撹拌する構造の改善である。従来のバッチ式の間接加熱型炭化装置に装備されている撹拌機は、生ゴミや使用済紙おむつ等の固体廃棄物をいち早く破砕し、かっ廃棄物の邪魔にならないように中心軸のないケージ型のもの、または中心軸があってもケージの隙聞がごみと干渉しないように広くとってあるものが主流である。しかしながら、液体廃棄物の場合はできるだけ撹拌機の接触面積を増やして炭化室５の壁面に液体廃棄物を積極的に接触させることが熱の伝達を促進し、効率的な加熱ができる。そこで、図３及び図４に示すような撹拌機１８を工夫した。金属製の撹拌機１８の軸２５の円周の一側面に撹拌羽根２６としてエキスパンドメタルを一直線上に接合させた構造である。エキスパンドメタルであるため、網目状の隙間があり撹拌抵抗を軽減できると共に、液体廃棄物との接触面積が大きくとれる利点がある。また市販のエキスパンドメタルが使えるため、安価で製作が可能である。撹拌羽根２６は平板状に形成され、液体廃棄物を撹拌する機能を有するが、液体廃棄物を軸方向に移動させる機能を有さない。炭化物はあくまで炭化物吸引装置２１によって軸方向に移動される。なお、金属製の撹拌機１８の軸の円周に一直線上に接合させたエキスパンドメタルは、炭化室内の清掃のし易さより、図４（ａ）に示すように一列のみ、（ｂ）に示すように１８０度間隔を開けた２列、または（ｃ）に示されるように１２０度間隔を開けた３列が望ましい。
【００３８】
特徴の四つ目は、炭化物の排出機構の改善である。炭化物は上記撹拌機１８の形状から、粒と粉末の混在した状態になる。固体廃棄物から生成される炭化物を排出する場合には、撹拌機１８に送り羽根のような送り機構を設けたり、あるいは掻き出し棒にて掻き出したりするのが主流である。しかしながら、上記のように液体廃棄物から生成される炭化物は粒と粉末の混在した状態であるため、撹拌機１８に送り機構を設けたり、あるいは掻き出し棒にて掻き出したりすると、炭化物の飛散が回避できず衛生上好ましくない。そこで、炭化物吸引装置２１で炭化物貯留槽２２へ吸引排出する方法を考案した。この方法であれば、密閉した状態で炭化物を排出でき、衛生上問題はない。
【００３９】
図５は、液体廃棄物の炭化装置３１と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置３２とを組み合わせた液体廃棄物の処理システムを示す。蒸留装置３２は炭化装置３１の上流側に設置され、蒸留酒の製造過程で発生する蒸留酒廃液を再蒸留することによって、濃縮液及び凝縮液を生成する。ここでは、蒸留酒廃液として黒糖焼酎廃液を使用するので、濃縮液は透明ではなく色のついたドロドロとした有機物の多い液体である。上記炭化装置を用いて黒糖焼酎廃液を間接加熱して乾燥・炭化させることで、有機物が濃縮される濃縮液から炭化物を効率的に回収することができる。また濃縮液に色成分が濃縮されていても、当該色成分を炭化物として容易に回収することができるので、本発明の液体廃棄物として黒糖焼酎廃液の濃縮液は好適である。これと比較して、中和処理等の水処理では、濃縮液を中和することはできても、色成分を除去することは極めて困難である。
【００４０】
蒸留装置３２の構成について説明する。黒糖焼酎廃液は、蒸留廃液貯留槽３３に貯留された後、蒸留廃液供給装置３４によって蒸留装置本体３５に供給される。蒸留装置本体３５は、黒糖焼酎廃液を蒸留／凝縮処理し、凝縮液（水分９９％以上）と濃縮液（水分６０％）とに分離・回収する。凝縮液は透明度と酸性に富む性質を有し、アルカリ性廃棄物の中和剤として再利用の可能性があることから、凝縮液排出装置３６によって排出され、凝縮液貯留槽３７に貯留される。
【００４１】
炭化処理の主体となる濃縮液は、濃縮液排出装置３８によって炭化装置３１の廃液貯留槽８に注入される。二次燃焼室の温度制御用に、濃縮液よりも水分の多い黒糖焼酎廃液（水分９６％）が炭化装置の高含水率廃液貯留槽１１に注入される。炭化装置３１は上記実施形態の炭化装置と同一の構造であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。炭化装置３１は濃縮液を炭化室５で間接加熱して乾燥・炭化し、二次燃焼室６で濃縮液から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する。二次燃焼室６が高温になったら、高含水率廃液貯留槽１1から黒糖焼酎廃液を廃液加熱導入管９に供給し、二次燃焼室６の温度を低減する。蒸留装置本体３５からは濃縮液が連続的に排出されるため、炭化装置３１も炭化室５が充満されるまでの期間限定した連続処理が可能になる。
【実施例１】
【００４２】
実施例として、廃液貯留槽８に黒糖焼酎廃液を再蒸留することで得られる濃縮液（水分６０％）を入れ、高含水率廃液貯留槽１１に黒糖焼酎廃液（水分９６％）を入れ、廃液加熱導入管９をらせん状のステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）とし、撹拌機１８は図３に示すようなエキスパンドメタルを軸に取り付けて図４（Ｃ）で示すような３列の羽根配置とし、二次燃焼室燃焼装置２３と炭化室加熱装置１４は灯油バーナとし、廃液仕切装置１０と廃液切替装置１２はボールバルブとし、炭化物吸引装置２１は真空ポンプとして、連続的に濃縮液の炭化処理を行った。比較のため、図６に示されるバッチ式間接加熱型炭化装置による上述の濃縮液の炭化処理を行った。またその炭化装置で 二次燃焼排ガスを炭化室の加熱に使用せずに炭化室バーナだけで、炭化室を加熱する上述の濃縮液の炭化処理をそれぞれ行った。その結果を表１に示す。本実施形態では、他の２つの炭化装置に比較して著しく灯油消費量が改善された。また、炭化物は真空ポンプにより飛散することなく９８％以上回収された。
【００４３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態における炭化装置の正面模式図。
【図２】炭化装置の側面模式図。
【図３】撹拌機の一例を示す図。
【図４】軸線方向からみた撹拌羽根の配列を示す図（図中（ａ）は一列を示し、（ｂ）は２列を示し、（ｃ）は３列を示す）。
【図５】炭化装置と蒸留装置とが組み合わされた液体廃棄物の処理システムを示す図
【図６】従来の炭化装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
５…炭化室
６…二次燃焼室
８…廃液貯留槽
９…廃液加熱導入管（廃液加熱導入部）
１０…廃液仕切装置
１１…高含水率廃液貯留槽
１２…廃液切替装置
１８…撹拌機
２１…炭化物吸引装置
２２…炭化物貯留槽
２５…撹拌軸
２６…撹拌羽根
３１…炭化装置
３２…蒸留装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体廃棄物の炭化装置であって、
液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽と、
液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室と、
前記炭化室内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室と、
前記廃液貯留槽から前記炭化室に液体廃棄物を供給する廃液加熱導入部と、を備え、
前記廃液加熱導入部が、前記二次燃焼室内を通過することを特徴とする液体廃棄物の炭化装置。
【請求項２】
前記廃液加熱導入部は、螺旋形状の管からなることを特徴とする請求項１に記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項３】
前記炭化装置はさらに、
前記炭化室での液体廃棄物を乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に、液体廃棄物を前記廃液貯留槽から前記廃液加熱導入部に注入する廃液仕切装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記炭化装置はさらに、
前記液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物を貯留する高含水率廃液貯留槽と、
前記高含水率廃液貯留槽から前記廃液加熱導入部に高含水率液体廃棄物を注入する廃液切替装置と、を備え、
前記廃液切替装置は、前記炭化室での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を前記廃液加熱導入部に注入することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項５】
前記炭化室内には、液体廃棄物を撹拌する撹拌機が設けられ、
前記撹拌機は、撹拌軸と、撹拌軸の側面に接合され、網目状の隙間を有する撹拌羽根とを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項６】
前記炭化装置はさらに、
前記炭化室内で炭化された炭化物を貯留する炭化物貯留槽と、
前記炭化室内の炭化物を吸引し、前記炭化物貯留槽へ排出する炭化物吸引装置と、を備えることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項７】
請求項４ないし６いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置とが組み合わされ、
前記蒸留装置で分離された濃縮液が、前記廃液貯留槽に貯留され、
前記蒸留装置で分離される前の液体又は凝縮液が、前記高含水率廃液貯留槽に貯留されることを特徴とする液体廃棄物の処理システム。
【請求項１】
液体廃棄物の炭化装置であって、
液体廃棄物を貯留する廃液貯留槽と、
液体廃棄物を間接加熱して乾燥・炭化させる炭化室と、
前記炭化室内の液体廃棄物から生成される熱分解ガスを加熱・燃焼する二次燃焼室と、
前記廃液貯留槽から前記炭化室に液体廃棄物を供給する廃液加熱導入部と、を備え、
前記廃液加熱導入部が、前記二次燃焼室内を通過することを特徴とする液体廃棄物の炭化装置。
【請求項２】
前記廃液加熱導入部は、螺旋形状の管からなることを特徴とする請求項１に記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項３】
前記炭化装置はさらに、
前記炭化室での液体廃棄物を乾燥中に、液体廃棄物の水分が蒸発した分だけ連続的にもしくは間欠的に、液体廃棄物を前記廃液貯留槽から前記廃液加熱導入部に注入する廃液仕切装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記炭化装置はさらに、
前記液体廃棄物よりも含水率の高い液体廃棄物を貯留する高含水率廃液貯留槽と、
前記高含水率廃液貯留槽から前記廃液加熱導入部に高含水率液体廃棄物を注入する廃液切替装置と、を備え、
前記廃液切替装置は、前記炭化室での乾燥後の液体廃棄物を炭化中に、連続的にもしくは間欠的に高含水率液体廃棄物を前記廃液加熱導入部に注入することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項５】
前記炭化室内には、液体廃棄物を撹拌する撹拌機が設けられ、
前記撹拌機は、撹拌軸と、撹拌軸の側面に接合され、網目状の隙間を有する撹拌羽根とを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項６】
前記炭化装置はさらに、
前記炭化室内で炭化された炭化物を貯留する炭化物貯留槽と、
前記炭化室内の炭化物を吸引し、前記炭化物貯留槽へ排出する炭化物吸引装置と、を備えることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置。
【請求項７】
請求項４ないし６いずれかに記載の液体廃棄物の炭化装置と、液体廃棄物として濃縮液及び凝縮液を発生する蒸留装置とが組み合わされ、
前記蒸留装置で分離された濃縮液が、前記廃液貯留槽に貯留され、
前記蒸留装置で分離される前の液体又は凝縮液が、前記高含水率廃液貯留槽に貯留されることを特徴とする液体廃棄物の処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−４３５４４（Ｐ２００６−４３５４４Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２６０７０（Ｐ２００４−２２６０７０）
【出願日】平成１６年８月２日（２００４．８．２）
【出願人】（５９３１４１４８１）ＪＦＥプラント＆サービス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２日（２００４．８．２）
【出願人】（５９３１４１４８１）ＪＦＥプラント＆サービス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]