都市ごみ固形化プラント及び都市ごみ固形化方法
【課題】高含水物と低含水物とが混在するごみを適切に処理して高品質の固形化燃料を製造できる都市ごみ固形化プラントを提供すること。
【解決手段】生ごみ等の高含水物と、古紙やプラスチック等の低含水物とが混在するごみをスクリュークラッシャー２で破砕した後、トロンメルシフター３で基準寸法よりも大きい大寸法ごみと基準寸法よりも小さい小寸法ごみに選別する。水分量の多い小寸法ごみを減圧発酵乾燥機４で乾燥及び脱臭を行う。乾燥及び脱臭後の小寸法ごみを篩機１４で大粒子ごみと小粒子ごみに分別する。水分量の小さい大寸法ごみをスクリュークラッシャー５で２次破砕した後、熱風乾燥機６で熱風乾燥する。大粒子ごみ、小粒子ごみ及び２次破砕ごみを、風力選別機１５，１８，１１１、磁選機１６，１１２及び非鉄金属セパレータ１７，１１３で不燃物の選別除去を行った後、押出し成形機７で混練、圧縮及び押出し成形して固形化燃料を製造する。
【解決手段】生ごみ等の高含水物と、古紙やプラスチック等の低含水物とが混在するごみをスクリュークラッシャー２で破砕した後、トロンメルシフター３で基準寸法よりも大きい大寸法ごみと基準寸法よりも小さい小寸法ごみに選別する。水分量の多い小寸法ごみを減圧発酵乾燥機４で乾燥及び脱臭を行う。乾燥及び脱臭後の小寸法ごみを篩機１４で大粒子ごみと小粒子ごみに分別する。水分量の小さい大寸法ごみをスクリュークラッシャー５で２次破砕した後、熱風乾燥機６で熱風乾燥する。大粒子ごみ、小粒子ごみ及び２次破砕ごみを、風力選別機１５，１８，１１１、磁選機１６，１１２及び非鉄金属セパレータ１７，１１３で不燃物の選別除去を行った後、押出し成形機７で混練、圧縮及び押出し成形して固形化燃料を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみを破砕、乾燥、分別及び固形化処理して固形化物を製造する都市ごみ固形化プラント及び都市ごみ固形化方法に関し、例えば都市ごみを処理して固形化燃料を製造するのに好適な都市ごみ固形化プラント及び都市ごみ固形化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭や事業所等から排出される産業廃棄物以外のごみに関して、リサイクルを可能とするために分別収集が進みつつある。分別収集では、例えば生ごみ等の高含水物と、廃プラスチックや古紙等の低含水物とが分別されて収集される。
【０００３】
従来、分別収集されたごみを処理して固形化燃料を製造するごみ固形化プラントが提案されている。そのようなごみ固形化プラントとしては、生ごみを破砕する生ごみ破砕機と、破砕した生ごみを発酵させる発酵槽と、生ごみと分けて回収された廃プラスチックや古紙等の可燃物を破砕する可燃物破砕機と、発酵した生ごみと破砕された可燃物とを混合乾燥する混合乾燥機と、混合乾燥された被処理物を成形して固形化燃料を製造する成形機とを備えたものがある（例えば、特開平１１−３１０７８４号公報参照）。
【０００４】
上記従来のごみ固形化プラントは、発酵槽内で発生する発酵熱で生ごみの初期乾燥を行っている。また、混合乾燥機では、発酵槽での初期乾燥後の生ごみと破砕後の可燃物とを混合し、消石灰を添加した後、この混合物を燃焼バーナで加熱することにより、初期乾燥後に生ごみに残留していた水分を効果的に除去するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−３１０７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のごみ固形化プラントは、以下のような問題点がある。すなわち、ごみ固形化プラントの処理対象は、生ごみのような高含水物と、廃プラスチック等のような低含水物とが分別されていることが前提であり、高含水物と低含水物とが混在するごみを処理することは想定されていない。
【０００６】
最近、ごみの分別収集が進みつつあるものの、特に都市部で顕著であるように、分別収集が行われていない場合や、適切な分別が行われないでごみが排出される場合がある。具体的には、食品が残った状態の樹脂製の容器を、飲料用金属缶と共に樹脂製の袋に入れたごみのように、高含水物と低含水物が混在し、かつ、可燃物と不燃物が混在したごみが排出される。従来のごみ固形化プラントは、このようなごみを処理することは想定していないので、実際の収集事情に適応し難いという問題がある。
【０００７】
また、上記発酵槽は、生ごみの発酵熱で乾燥を行うので効率が比較的悪く、水分量の低減作用が不十分であるという問題がある。水分量の低減が不十分であるから、発酵後の生ごみを混合乾燥機で可燃物と混合した後、燃焼バーナで再度乾燥を行うことになる。このように、従来のごみ固形化プラントは、乾燥効率と、乾燥のための燃料効率が悪いという問題がある。
【０００８】
また、上記混合乾燥機は、生ごみを含む混合物を燃焼バーナで乾燥するので、排気に塵と臭気が混ざり、また、ダイオキシンの発生を招く虞がある。その結果、混合乾燥機からの排気に対して高度な脱臭と防塵が必要となり、設備コストの増大を招きやすいという問題がある。また、燃焼バーナで乾燥を行うと、ごみに含まれるプラスチック片が溶融し、このプラスチックの溶融物が乾燥機内に付着して、乾燥機の早期劣化を招いたり、メンテナンスの手間を増大するという問題がある。
【０００９】
また、上記発酵槽は生ごみの発酵が不十分になりやすいので、固形化燃料の成形後においても生ごみ成分の発酵や腐敗が続き、固形化燃料が温度上昇して発火する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、高含水物と低含水物とが混在するごみを適切に処理できて、現実に収集されたごみを適切に処理できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、生ごみのような高含水物を効率良く乾燥できて、乾燥効率と燃料効率を向上できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、大幅なコスト上昇を招くことなく、粉塵やダイオキシンの発生を効果的に防止できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、乾燥処理に伴う乾燥機の劣化やメンテナンスの増大を防止できる固形化プラントを提供することにある。また、成形後の固形化燃料が発火する不都合を確実に防止できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の都市ごみ固形化プラントは、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する１次破砕機と、
上記１次破砕機で破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する寸法選別機と、
所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で上記小寸法ごみを乾燥する第１乾燥機と、
上記大寸法ごみを破砕する２次破砕機と、
上記２次破砕機で破砕された２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機と、
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみが上記１次破砕機で破砕され、この１次破砕ごみは、上記寸法選別機によって、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別される。このように選別された上記大寸法ごみは水分量が小さく、上記小寸法ごみは水分量が大きい。すなわち、生ごみ等の高含水物と廃プラスチック等の低含水物とが混在して収集されても、１次破砕の後、上記基準寸法に基づいて分別することにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに選別することができる。
【００１３】
上記水分量が大きい小寸法ごみは、上記第１乾燥機によって、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で乾燥される。第１乾燥機では、減圧に伴って沸点が降下するので、小寸法ごみは水分量が大きいにもかかわらず、少ない熱量で効率良く乾燥する。また、小寸法ごみは、微生物によって分解されるので、臭気が効果的に除去される。このように、水分量の大きい小寸法ごみは、第１乾燥機のみによって効果的に乾燥するので、従来のように燃焼バーナを用いて再度乾燥する必要が無い。しがたって、燃焼バーナの使用に伴う塵やダイオキシンが生じないので、高度な防塵や脱臭が不要であり、設備コストの増大を防止できる。
【００１４】
従来、家庭や事業所からのごみを用いて固形化燃料を製造する際、水分量の大きい生ごみ等の乾燥が困難であったことから、水分を吸着するために生石灰を添加する固形化燃料の製造方法が提案されていた。しかしながら、生石灰が添加された固形化燃料は、残留する生石灰が水和反応によって発熱し、火災を招く虞が指摘されている。これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントが備える第１乾燥機は、従来乾燥が困難であった生ごみを含む小寸法ごみを効果的に乾燥できるので、生石灰を添加する必要が無い。したがって、残留した生石灰に起因する火災の不都合を確実に防止できる。
【００１５】
また、小寸法ごみは、上記微生物によって効率良く分解されるので、この小寸法ごみと２次破砕物とを混練成形してなる固形化物は、成形後に発酵や腐敗が進行することが効果的に防止される。したがって、固形化物の腐敗を防止するために消石灰を添加する必要が無いので、固形化物の燃焼によって生じる灰の量を削減できる。
【００１６】
ここで、第１乾燥機は、乾燥にかかる時間を短縮するために小寸法ごみを加熱するのが好ましい。この場合、第１乾燥機内は減圧されて沸点が降下しているので、加熱量を少なくできる。したがって、従来のように燃焼バーナで大量の熱を与える必要が無く、例えば水蒸気による熱交換等によって少ないエネルギーで高効率に乾燥を行うことができる。また、低温で乾燥を行うことができるので、高温による微生物の死滅を効果的に防止できる。また、低温で乾燥を行うことができるので、小寸法ごみにプラスチック片が混入していても、プラスチック片が溶融して第１乾燥機内に付着する等の不都合を防止できる。したがって、第１乾燥機の耐久性の低下を防止でき、また、メンテナンスの手間を削減できる。
【００１７】
また、第１乾燥機によって小寸法ごみを効果的に乾燥すると共に臭気を低減するので、乾燥後の小寸法ごみは、混入された金属等の再生資源を容易に分別することができる。従来は、生ごみが混入した高含水ごみは水分量の低減が困難であったので、再生資源の分別を行うことは実質的に不可能であった。これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントが備える第１乾燥機は、生ごみを含んで水分量の大きい小寸法ごみを十分に乾燥及び脱臭できるので、乾燥及び脱臭後の小寸法ごみから金属等の再生資源を容易に分別でき、再利用を図ることができる。また、乾燥及び脱臭後の小寸法ごみから金属等の重量物片を分別除去できるので、成形機の圧縮部品に重量物片が噛み込む等の不都合を防止できる。
【００１８】
詳しくは、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機によって小寸法ごみを効果的に乾燥できるので、乾燥後の小寸法ごみに対して、篩機を用いた更なる寸法選別や、風力選別機を用いた重量物と軽量物の分別を行うことが可能となる。従来のごみ固形化プラントでは、乾燥工程の後においても水分量が多かったので、篩機を用いて寸法選別を行ったり、風力選別機を用いて重量物等の分別を行うのは不可能であった。したがって、収集ごみに混入している土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等を確実に選別除去することができず、これらの重量物や高硬度物によって、成形機の圧縮部品の早期磨耗や破損を招く虞があった。
【００１９】
これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機により、減圧環境下で微生物を用いた発酵乾燥を行うことにより、低温で効果的に乾燥を行うことができる。例えば、水分量が８０〜９０ｗｔ％のごみを、１０〜１５ｗｔ％程度の低水分量にまで乾燥させることができる。したがって、乾燥後の小寸法ごみを、目詰まり等の問題が生じることなく篩機によって更に寸法選別を行うことができる。そして、篩機で選別を行った大粒子ごみと小粒子ごみを、夫々別個に風量選別機にかけて重量物と軽量物に分別することができる。その結果、小寸法ごみに混入した土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等を確実に分別除去できるので、成形機の圧縮部品、例えば、被処理物を圧縮する螺旋軸の磨耗や、この螺旋軸の先端に近接配置されて被処理物の押出し孔が形成された端面板の磨耗を、効果的に低減できる。しかも、小寸法ごみから分別された土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等から、金属を分別採取して再利用することにより、資源リサイクルを促進することができる。
【００２０】
このように、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機により、減圧環境下、微生物を用いて低温で効果的に乾燥及び有機物分解を行うので低水分かつ低臭気であり、しかも、不燃物が確実に除去されて高密度かつ高熱量であり、更に、生石灰や消石灰が添加されなくて燃焼後の灰分が少ない高品質の固形化燃料を、成形機の部品の磨耗や故障が低減された状態で、安定して製造することができるのである。
【００２１】
上記第１乾燥機内に添加される微生物は、海、山及び陸の夫々から採取された複数種類の土着菌であるのが好ましい。このような複数種類の土着菌を小寸法ごみに添加し、適切な温度環境で活性化させることにより、発酵菌が卓越して腐敗菌の繁殖が抑制されて、第１乾燥機内が発酵環境となる。その結果、主に有機物で構成された小寸法ごみが効率良く分解されて、腐敗臭が生じることなく脱臭が行われる。第１乾燥機内に添加される微生物としては、具体的には、下記のような酵素のうちの少なくとも１つを有する微生物が含まれているのが好ましい。なお、各酵素に続く括弧内に、各酵素が作用する物質を記している。アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）、ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）、グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）、アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）、Ｌ・アスパルテイト・ベーターセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）、グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸セミアルデヒド・デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、ＮＡＤＰＨ２チクトクロームＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）、グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）、トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）、ポリフォスヘエードキナーゼ（ＡＴＰ）、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ（ＣＴＰ）、トレハローズフォスファターゼ（糖質）、メタルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスファターゼ（グリセリン）、イヌラーゼ（イヌリン）、β−マンノシターゼ（糖質）、ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）、シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）、メチルシステインシンテターゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）、コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）、アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）、フマレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）、マレイトデハイドロゲナーゼ（マロン酸）、クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）、イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）、モノアミンオキシダクターゼ（アミン）、ヒスタミナーゼ（アミン）、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（オキソ酸）、ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）、ヌクレオチドピロフォスファターゼ（核酸）、エンドポリフォスファターゼ（ＡＴＰ）、ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）。これらのうちの複数の酵素を含む複数の微生物が小寸法ごみに添加されることにより、小寸法ごみに含まれる複数種類の物質に対応するいずれかの微生物が活性化して、小寸法ごみを適切に分解できる。また、微生物は、幅広い物質を分解するために、複数の異なる地域や場所から採取された土着菌を用いるのが好ましい。
【００２２】
一方、上記大寸法ごみは、２次破砕機によって破砕されて、小寸法ごみと同等の寸法の２次破砕ごみとなる。この２次破砕ごみは、第２乾燥機によって熱風で乾燥される。第２乾燥機が乾燥を行う２次破砕ごみは水分量が小さいので、比較的低温の熱風で迅速に乾燥を行うことができる。また、２次破砕ごみは、小寸法ごみと選別されて生ごみが含まれていないので、熱風乾燥の排気に塵や悪臭が生じることが殆ど無い。したがって、高度な防塵や脱臭が不要であり、設備コストの増大を防止できる。また、比較的低温の熱風で乾燥を行うことができるので、第２乾燥機内にプラスチック等が溶融して付着する不都合を防止できる。これにより、第２乾燥機のメンテナンスの手間を削減でき、寿命の延長を図ることができる。
【００２３】
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみは、成形機で混練、圧縮及び成形される。これによって得られた固形化物は燃料に用いることができる。燃料としての固形化物は、材料である小寸法ごみと大寸法ごみが水分量に応じて適切に乾燥されているので、水分量が従来よりも少ない。したがって、従来よりも着火しやすく、熱量の大きい燃料が得られる。
【００２４】
このように、本発明の都市ごみ固形化プラントによれば、高含水物と低含水物とが混在するごみから良好な品質の固形化物を製造できるので、高含水物と低含水物が混合して排出される場合の多い都市部においても、ごみの収集事情に良好に適応することができる。
【００２５】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記寸法選別機は、上記基準寸法に対応する寸法の網目が形成されて回転駆動される円筒形状の網かごを有する。
【００２６】
上記実施形態によれば、混在する高含水物と低含水物が破砕されてなる１次破砕ごみを、上記円筒形状の網かご内に投入して回転駆動することにより、この網かごの網目を通過する小寸法ごみと、網目を通過しないで残る大寸法ごみとに効率良く選別することができる。これにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに効率良く選別することができる。
【００２７】
なお、寸法選別機としては、円筒形状の網かごを回転駆動するものに限られず、例えば、一方端部又は中間部の上面に被処理物が供給される複数の短冊状の篩板と、各篩板を水平状又は傾斜状にクランクピンで支持して機台に回転可能に軸承されたクランク軸と、このクランク軸を駆動して篩板を上下かつ前後に揺動させて、この篩板の上面において一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる駆動部とを備えた揺動型選別機を用いることができる。この揺動型選別機により、上記篩板を通過する小寸法の重量物及び軽量物と、上記篩板の下端から排出される大寸法の重量物と、上記篩板の上端から排出される大寸法の軽量物とに選別できる。
【００２８】
あるいは、寸法選別機として、複数の大小の輪体が交互に軸方向に配列されたロータを軸直角方向に複数配列し、隣接する上記ロータの輪体間に篩目を形成したロータ型選別機であってもよい。このロータ型選別機は、被処理物を上記複数のロータの輪体上に載置してロータの配列方向の一端側から他端側へ向かって搬送するに伴って、上記被処理物を、上記篩目を通過する小寸法物と、上記ロータの配列方向の他端側から排出される大寸法物との少なくとも二つに選別することができる。また、このロータ型選別機としては、ロータの配列方向の他端側が一端側よりも上方に位置するように傾斜させ、この傾斜角度を調節可能にして、被処理物の選別の基準寸法を変更可能にしたものを用いることもできる。
【００２９】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下である。
【００３０】
上記実施形態によれば、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の範囲に含まれる基準寸法に基づくことにより、上記１次破砕ごみを、水分量が大きい小寸法ごみと、水分量が小さい大寸法ごみとに適切に選別することができる。好ましくは、上記基準寸法は概ね６０ｍｍである。基準寸法を概ね６０ｍｍにすることにより、小寸法ごみと大寸法ごみとを、水分量に応じて分別することができる。
【００３１】
なお、上記小寸法ごみに関して、大きい水分量とは、好ましくは８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の水分量である。また、上記大寸法ごみに関して、小さい水分量とは、好ましくは３０ｗｔ％以下の水分量である。
【００３２】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第１乾燥機は、上記小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行う。
【００３３】
上記実施形態によれば、第１乾燥機において、小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行うことにより、この小寸法ごみに含まれる微生物の死滅を防止することができるので、安定して小寸法ごみを分解できる。また、第１乾燥機の内部に小寸法ごみが焦げ付く不都合を防止できる。また、第１乾燥機内は減圧されて沸点が降下しているので、７０℃以下であっても水分量の大きいごみを効率良く乾燥することができる。特に、上記微生物として発酵菌を添加した場合、上記第１乾燥機による加熱温度を７０℃以下とすることにより、発酵菌の死滅を効果的に防止できる。
【００３４】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第１乾燥機は、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の圧力だけ低減した環境下で、上記小寸法ごみの乾燥を行う。
【００３５】
上記実施形態によれば、第１乾燥機内の沸点が適切な値に降下するので、比較的低い温度で水分を蒸発できて、第１乾燥機による乾燥効率を向上できる。また、第１乾燥機内の乾燥温度を、発酵菌の活性化に適した温度にして発酵環境を形成し、その結果、腐敗菌を減少させて悪臭を減少できる。ここで、減圧値が４００ｈＰａよりも少ないと、沸点の降下が不十分となり、加熱によって発酵菌が死滅する場合がある。一方、減圧値が８００ｈＰａよりも大きいと、沸点が大幅に降下して、乾燥効率が低下する場合がある。
【００３６】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第２乾燥機の熱風の温度は、２００℃以下である。
【００３７】
上記実施形態によれば、第２乾燥機には、水分量が小さい大寸法ごみが破砕されてなる２次破砕ごみが供給されるので、２００℃以下の温度の熱風によって効率良く乾燥できる。これにより、例えばプラスチックが溶融して第２乾燥機の内部に付着することが防止され、メンテナンスの手間を削減できると共に、寿命を延長することができる。また、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００３８】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記成形機は、上記小寸法ごみと２次破砕ごみとが投入される投入口が上面に形成されたケーシングと、このケーシングの端面に配置されて排出ノズルが設けられた端面板と、上記ケーシング内に収容され、軸方向に連結されていると共に上記端面板側ほど螺旋羽根の間隔が小さく形成された３つの螺旋軸とを有する。
【００３９】
上記実施形態によれば、上記投入口からケーシング内に投入された小寸法ごみと２次破砕ごみを、上記３つの螺旋軸によって順次混練及び圧縮し、上記端面板の排出ノズルから押出して成形する。上記３つの螺旋軸は、螺旋羽根の間隔が端面板側ほど小さく形成されていることにより、小寸法ごみと２次破砕ごみを比較的高い密度に圧縮することができる。また、上記小寸法ごみと２次破砕ごみを比較的高密度に圧縮することにより、比較的高い圧縮熱を生成できるので、２次破砕ごみとしての例えばプラスチック片を効果的に溶融して、小寸法ごみの粒子を効果的に結合することができる。具体的には、上記３つの螺旋軸は、カサ比重が０．０２５の被処理物を圧縮して、カサ比重が０．４５以上０．５以下の固形化物を生成するように構成されているのが好ましい。
【００４０】
また、本発明の都市ごみ固形化方法は、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する工程と、
上記破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する工程と、
上記小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥する工程と、
上記大寸法ごみを破砕して２次破砕ごみを得る工程と、
上記２次破砕ごみを熱風で乾燥する工程と、
上記乾燥した大寸法ごみを粉砕する工程と、
上記乾燥した小寸法ごみと、上記乾燥した２次破砕ごみとを混練、圧縮及び成形する工程とを備えることを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕し、これにより破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する。上記基準寸法に基づくことにより、水分量が大きい小寸法ごみと、水分量が小さい大寸法ごみとを選別できる。この基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であるのが好ましい。さらに好ましくは、上記基準寸法は概ね６０ｍｍである。
【００４２】
また、上記水分量が大きい小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥することにより、小寸法ごみを効果的に分解できると共に、比較的低温で乾燥することができる。また、乾燥温度が低温であるから、微生物の死滅を防止して安定した分解効果が得られる。ここで、小寸法ごみの温度を７０℃以下にして乾燥を行うのが好ましい。また、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の範囲内の値だけ減圧して乾燥を行うのが好ましい。
【００４３】
また、上記大寸法ごみを破砕してなる２次破砕ごみは水分量が小さいので、比較的低い温度の熱風で乾燥できる。この２次破砕ごみを乾燥する温度は、２００℃以下であるのが好ましい。このように、大寸法ごみを破砕した２次破砕ごみを、小寸法ごみと分けて比較的低い温度で乾燥できるので、小寸法ごみを高温熱風で乾燥する場合のような塵や臭気の発生や、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００４４】
上記乾燥した小寸法ごみと、上記２次破砕ごみとを混練、圧縮及び成形することにより、水分量が少なくて熱量が大きい固形化物を製造できる。また、微生物の存在下、減圧発酵乾燥を行うことにより小寸法ごみを十分に分解できるので、固形化物が、成形後に発酵や腐敗が進行して温度上昇して発火する等の不都合を防止できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕機で破砕し、この破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別機で選別することにより、水分量の小さいごみは上記大寸法ごみに、また、水分量の大きいごみは上記小寸法ごみに適切に選別できる。この水分量が大きい小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で第１乾燥機によって乾燥することにより、少ない熱量で効率良く乾燥でき、しかも、効果的に分解して臭気の除去を行うことができる。また、水分量が小さい大寸法ごみは、２次破砕機で破砕して２次破砕ごみにした後、第２乾燥機によって比較的低温の熱風で乾燥できる。このように、第１及び第２乾燥機のいずれにおいても、従来よりも低温で、しかも、効果的に乾燥を行うことができる。したがって、燥機機内に例えばプラスチック等が溶融して付着する不都合を防止でき、また、高温乾燥に伴うダイオキシンの発生や粉塵の発生を防止できる。また、生ごみを含む材料に、水分を吸着するために生石灰を添加したり、固形化燃料に残留する有機物の腐敗を防止するために消石灰を添加したりする必要が無い。さらに、乾燥後の小寸法ごみと２次破砕ごみとを成形機で混練、圧縮及び成形することにより、水分量が従来よりも少なくて熱量の大きい燃料が得られる。このように、本発明の都市ごみ固形化プラントは、ごみの高含水物と低含水物との分別収集が行われない場合においても、ごみ収集事情に良好に適応して、高い品質の固形化物を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の都市ごみ固形化プラントを図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４７】
図１は、本実施形態の都市ごみ固形化プラントの構成と、この固形化プラントで実行される工程を示す模式図であるである。この都市ごみ固形化プラントは、例えば都市のごみ収集施設に配備され、家庭や事業所から排出される産業廃棄物以外の廃棄物を処理して、固形化燃料を製造するものである。この都市ごみ固形化プラントは、収集されたごみが搬入されるピット１と、このピット１のごみを破砕する１次破砕機２と、所定の基準寸法に基づいて大寸法ごみと小寸法ごみとに選別する寸法選別機３と、減圧環境下で発酵乾燥を行う１次燥機４と、記大寸法ごみを破砕する２次破砕機５と、２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機６と、乾燥後の小寸法ごみと乾燥後の２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機７とで大略構成されている。以下、この都市ごみ固形化プラントにより、ごみを処理して固形化燃料を製造する方法を、工程に分けて詳細に説明する。
（搬入工程）
【００４８】
まず、都市ごみ固形化プラントに、家庭や事業所から排出された所謂一般ごみが搬入され、この一般ごみはピット１に配置される。一般ごみは、通常、３０〜６０リットルのごみ袋に詰められており、生ごみのような水分量の大きい可燃物や、古紙、布、あるいは、プラスチックのような水分量の小さい可燃物や、金属等の不燃物が混在したものが多く含まれている。また、一般ごみに分類されない電気製品や危険物等が混入している場合もある。
【００４９】
上記ピット１には、家具や家電製品等の粗大ごみを粗砕機１１で粗破砕して投入される。粗砕機１１としては、ハンマークラッシャーやスクリュークラッシャーなどを用いることができる。スクリュークラッシャーは２軸式及び１軸式のいずれでもよい。粗砕機１１によって粗破砕された粗破砕ごみは、ベルトコンベヤＣ１上に載置された状態で磁選機１２に送られ、この磁選機１２で鉄等の磁性物が選別除去され、非鉄金属セパレータ１３でアルミニウム等の非鉄金属が選別除去された後、ピット１に投入される。磁選機１２で選別された磁性物Ｍ１は磁性物貯留ホッパＨ１に送られ、また、非鉄金属セパレータ１３で選別された磁性物Ｍ１は磁性物貯留ホッパＨ２に送られる。粗砕機１１で粗破砕された粗破砕ごみは、ピット１に投入されて一般ごみと混ざり、一般ごみと同じ工程によって処理が施される。
【００５０】
なお、ピット１には、家具や家電製品等の粗大ごみを粗破砕して投入しなくてもよく、この場合、粗砕機１１、磁選機１２及び非鉄金属セパレータ１３は不要である。
（１次破砕工程）
【００５１】
ピット１内のごみは、バケットクレーンやコンベヤによって１次破砕機２に送られる。１次破砕機２では、寸法が比較的大きい古紙やプラスチックや木材等が破砕されて１５ｃｍ程度の寸法になる。また、複合材製品が破砕されて、プラスチックや木材等の可燃物や、金属等の不燃物が互いに分離することにより、後の工程における金属選別が容易になる。また、１次破砕機２によってごみ袋が破られて、中身のごみが解ぐされる。
【００５２】
１次破砕機２としては、図２の断面図に示すようなスクリュークラッシャー２を用いることができる。このスクリュークラッシャー２は、上部に投入開口２１を有するケーシング２０内に、平行な２本の回転軸２４，２４を備える。この回転軸２４，２４の周りに螺旋体２５，２５が固定され、この螺旋体２５，２５の外側縁に複数の回転刃２６が固定されている。この刃２６はケーシングに設けられた図示しない固定刃に近接して配置されている。ケーシング２０は、破砕された破片を搬出するベルトコンベヤＣ２を股ぐように脚台２８上に支持されており、下部に格子状のスクリーン２９が設けられている。
【００５３】
上記スクリュークラッシャー２が作動すると、図示しないモータによって回転軸２４，２４が矢印Ｒ１，Ｒ２で示すように互いに逆向きに回転駆動されて、螺旋体２５，２５が上方から下方に向かって互いに噛み合い動作すると共に、回転刃２６が固定刃に近接して回転する。これにより、投入された被処理物を砕き、また、切断して、１５ｃｍ程度以下の寸法にする。１５ｃｍ程度以下の寸法に破砕されたごみは、スクリーン２９を通過してベルトコンベヤＣ２上に落下して、寸法選別機に送られる。
【００５４】
なお、上記スクリュークラッシャー２は１軸構造であってもよく、また、１次破砕機としてハンマークラッシャーを用いてもよい。
【００５５】
また、ピット１から搬出したごみを、１次破砕機２に送る前に、破袋工程及び手選別工程を経由させてもよい。破袋工程では、ピット１からバケットクレーン等で送られたごみが破袋機に投入され、この破袋機によってごみ袋が破られて中身のごみが解ぐされる。破袋機としては、搬送面に複数の突起が設けられたベルトコンベヤと、このベルトコンベヤの搬送面に対向して配置され、外周面に破袋刃が設けられてベルトコンベヤの搬送方向と逆向きに回転駆動されるロールとを備えたものを用いることができる。手選別工程では、破袋機によって解ぐされたごみから、固形化燃料の製造に不適である不適物が人手によって除去される。不適物としては、農薬やガスボンベ等の危険物、鍋やフライパン等の調理器具、食器類、ガラス製品、掃除機や扇風機等の小型電気製品、壁掛け時計や体重計等の器具類等がある。手選別工程では、磁選機を用いて鉄等の磁性物を選別除去し、また、非鉄金属セパレータを用いてアルミニウム等の非鉄金属を選別除去してもよい。なお、破袋工程及び手選別工程は無くてもよい。
（寸法選別工程）
【００５６】
１次破砕が行われたごみは、寸法選別機３に導かれる。寸法選別機３は、破砕されたごみを、所定の基準寸法よりも大きい寸法の大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい寸法の小寸法ごみとに選別する。本実施形態の基準寸法は概ね６０ｍｍであるが、基準寸法は５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の範囲の他の値を用いてもよい。
【００５７】
寸法選別機としては、図３の断面図に示すようなトロンメルシフター３を用いることができる。このトロンメルシフター３は、ケーシング３１内に、水平面に対して１０℃程度傾斜して設置された円筒形状の網かご３２を収容している。この網かご３２の網目は、上記基準寸法に対応して６０ｍｍの寸法を有する。この円筒形状の網かご３２は、端部の環状フレームの外周を取り巻くようにスプロケット３３が形成されており、このスプロケット３３に巻き回されたチェーンを介して図示しないモータで回転駆動されるようになっている。ケーシング３１の一端面に隣接して投入ホッパ３５が設けられており、この投入ホッパ３５の下端の開口が網かご３２の一端側の開口に連なっている。ケーシング３１の下部には、網かご３２の全周面の下方に位置する第１排出口３６と、網かご３２の他端側の開口の下方に位置する第２排出口３７とが設けられている。網かご３２の内周面には、回転軸と平行に伸びると共に径方向内側に突出する４枚の羽根３９，３９・・・が、互いに９０度毎の角度をおいて固定されている。
【００５８】
上記トロンメルシフター３３が作動すると、網かご３２が回転駆動され、１次破砕されたごみが投入ホッパ３５を介して網かご３２内に投入される。投入されたごみは、傾斜状態で回転する網かご３２内を転がりつつ羽根３９，３９・・・で攪拌されながら、傾斜の下り側の端である他端に向かって移動する。このとき、寸法が６０ｍｍ以下の小寸法ごみは、網かご３２の網目を通過して下方に落下し、矢印Ｗ１で示すように第１排出口３６からケーシング３１外に排出される。一方、寸法が６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみは、網かご３２の網目を通過することなく他端側に達し、この他端側の開口から網かご３２外に排出され、矢印Ｗ２で示すように第２排出口３７からケーシング３１外に排出される。第１排出口３６から排出された小寸法ごみは第１の定量供給機Ｑ１に送られる。一方、第２排出口３７から排出された大寸法ごみは、ベルトコンベヤＣ４に受け取られて、後述する２次破砕機５に送られる。
【００５９】
上記トロンメルシフター３によって選別されたごみのうち、寸法が基準寸法の６０ｍｍよりも小さい小寸法ごみは、８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の水分量を有する。一方、寸法が基準寸法の６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみは、３０ｗｔ％以下の水分量を有する。上記小寸法ごみには、主に、生ごみ、金属、陶器片及びガラス片等が含まれる。上記大寸法ごみには、主に、紙、布及びプラスチック等が含まれる。
【００６０】
なお、寸法選別機としては、トロンメルシフターに限られず、例えば、短冊状の複数の篩板を揺動駆動させる揺動型選別機を用いることもできる。この揺動型選別機は、一方端部又は中間部の上面に被処理物が供給される複数の短冊状の篩板と、各篩板を水平状又は傾斜状にクランクピンで支持して機台に回転可能に軸承されたクランク軸と、このクランク軸を駆動して篩板を上下かつ前後に揺動させて、この篩板の上面において一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる駆動部とを備える。この揺動型選別機により、上記篩板を通過する小寸法の重量物及び軽量物と、上記篩板の下端から排出される大寸法の重量物と、上記篩板の上端から排出される大寸法の軽量物とに選別できる。
【００６１】
あるいは、寸法選別機として、隙間をおいて配列されて篩状をなす複数のロータで選別を行うロータ型選別機を用いることもできる。このロータ型選別機は、複数の大小の輪体が交互に軸方向に配列されたロータを軸直角方向に複数配列し、隣接する上記ロータの輪体間に篩目を形成する。上記複数のロータの輪体上に被処理物を載置し、ロータの配列方向の一端側から他端側へ向かって搬送するに伴って、上記被処理物を、上記篩目を通過する小寸法物と、上記ロータの配列方向の他端側から排出される大寸法物との少なくとも二つに選別することができる。また、このロータ型選別機としては、ロータの配列方向の他端側が一端側よりも上方に位置するように傾斜させ、この傾斜角度を調節可能にして、被処理物の選別の基準寸法を変更可能にしたものを用いることもできる。
（減圧発酵乾燥工程）
【００６２】
上記小寸法ごみは、定量供給機Ｑ１を経由して１次乾燥機４に送られて、減圧環境下で減圧発酵乾燥が行われる。図４Ａは、１次乾燥機としての減圧発酵乾燥機４を示す模式図であり、図４Ｂは、減圧発酵乾燥機４の横断面図である。
【００６３】
この減圧発酵乾燥機４は、被処理物である小寸法ごみが内部に供給され、内部気圧を大気圧以下に保持するように気密に形成された筒状のケーシング４０を備える。このケーシング４０の下部にヒータージャケット４１が設けられており、ボイラー４２から加熱蒸気が供給されて、ケーシング４０内の被処理物を加熱するようになっている。上記ケーシング４０内の上部には、被処理物からの水蒸気を凝縮する凝縮部４３が設けられている。また、上記ケーシング４０の内側には、回転駆動されて被処理物を攪拌する攪拌装置４４が配置されている。ケーシング４０内の被処理物は微生物が添加され、乾燥処理と共に、有機物の発酵及び分解を行うようになっている。
【００６４】
上記凝縮部４３は、図４Ｂに示されるように、ケーシング４０の上部の内側面に近接して配置され、このケーシング４０の長手方向に延在する複数の冷却管４３ａ，４３ａ・・・と、この冷却管４３ａ，４３ａ・・・の下側に形成されて凝縮水を集める集水部４３ｂとを有する。
【００６５】
上記攪拌装置４４は、ケーシング４０の外側に設けられたモータＭの出力軸に連結されて長手方向に延在する回転軸４４ａと、この回転軸４４ａに固定されて径方向に延在する板状の送り部４４ｂと、この送り部４４ｂの先端に固定されたブレード状の掻き取り部４４ｃとを有する。この攪拌装置の回転軸４４ａと送り部４４ｂの内部には中空室４４ｄが形成されており、この中空室４４ｄにボイラー４２から加熱蒸気が供給されて、被処理物を攪拌しつつ加熱するようになっている。
【００６６】
上記凝縮部の冷却管４３ａはクーリングタワー４５に接続されており、このクーリングタワー４５で冷却された冷却水が冷却水ポンプＰによって冷却管４３ａに供給される。冷却管４３ａに供給された冷却水は、被処理物からの水蒸気と熱交換を行って温度上昇した後、ケーシング４０外に排出されてクーリングタワー４５に戻されるようになっている。クーリングタワー４５は、冷却水を受ける受水槽４５ａと、この受水槽４５ａから冷却水を汲み上げる汲み上げポンプＷＰと、この汲み上げポンプＷＰで汲み上げられた冷却水を噴射するノズル４５ｂと、このノズル４５ｂから噴射された冷却水が流下する流下部４５ｃと、この流下部４５ｃを流れる冷却水に風を送るファン４５ｄとを有する。この流下部４５ｃには冷却水の蒸発を促進する充填材が設けられている。
【００６７】
凝縮部４３で凝縮されて集水部４３ｂに集められた凝縮水は、真空ポンプＶＰによってケーシング４０内の空気と共に排出されて、クーリングタワーの受水槽４５ａに導かれる。これにより、凝縮水が冷却水に混ざり、クーリングタワー４５と凝縮部４３との間を循環するようになっている。この冷却水には、ケーシング４０内の被処理物に添加されたものと同じ微生物が添加されており、冷却水に混ざった凝縮水に含まれる臭気成分等の分解を行うようにしている。この微生物の多くは、クーリングタワーの流下部４５ｃに設けられた充填材に担持される。
【００６８】
この減圧発酵乾燥機４によって、以下のように小寸法ごみの乾燥及び分解処理が行われる。被処理物としての小寸法ごみは、ケーシング４０の上部の投入口４０ａから投入される。ケーシング４０内の被処理物Ｗは、ジャケット４１と攪拌装置４４に供給される加熱蒸気によって加熱されながら、攪拌装置４４の送り部４４ｂによって回転軸４４ａと平行方向に送られつつ攪拌される。ボイラー４２からケーシングのヒータージャケット４１や、攪拌装置の中空室４４ｄに供給する加熱蒸気の温度は、約１２０℃程度であるのが好ましい。ジャケット４１が設けられた部分のケーシング４０の内側面に付着しようとする被処理物が、攪拌装置４４の掻き取り部４３ｃによって掻き取られる。
【００６９】
ケーシング４０内の空気が真空ポンプＶＰで吸引されて減圧が行われる。減圧は、ケーシング４０内部が大気圧（例えば１０１３ｈＰａ）よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の範囲内の値だけ低減するように行われる。これにより、ケーシング４０内の沸点が、６０℃程度から８０℃程度の間の温度に降下するので、被処理物Ｗが比較的低い温度で効率的に乾燥する。被処理物Ｗの乾燥に伴って生じた水蒸気は、ケーシング４０内の凝縮部４３によって効率的に凝縮され、真空ポンプＶＰによって速やかに排出される。このように、沸点降下と凝縮との相互作用により、迅速かつ効率的に被処理物Ｗを乾燥させることができる。なお、被処理物Ｗの重さや水分量等に応じて、ケーシング４０内部の減圧値やヒータージャケット４１等への加熱蒸気の温度等を調節することにより、被処理物Ｗの温度を７０℃以下にするのが好ましく、６５℃程度にするのが特に好ましい。
【００７０】
ケーシング４０内の被処理物Ｗは、乾燥処理に加えて、微生物による分解処理が行われる。被処理物に添加される微生物は、海、山及び陸の夫々から採取された複数種類の土着菌であるのが好ましい。例えば、海に由来する土着菌としては、魚の内臓に存在する菌を用いることができる。また、山に由来する土着菌としては、笹類あるいは果物等に存在する菌を用いることができる。また、陸に由来する土着菌としては、よもぎやハーブ等の草木に存在する菌や、乳酸菌等を用いることができる。これらの土着菌が存在する材料を、おがくず、米ぬか、籾殻あるいは稲殻等の培養床に混ぜて、栄養分を加えて培養することにより、被処理物Ｗを処理するのに十分な量の微生物が得られる。このように複数種類の土着菌を含む微生物を被処理物Ｗに添加し、適切な温度環境で活性化させることにより、発酵菌が卓越して腐敗菌の繁殖が抑制されて、ケーシング４０内が発酵環境となる。その結果、主に有機物で構成された被処理物Ｗが効率良く分解されて、腐敗臭が生じることなく脱臭が行われる。ケーシング４０に添加される微生物としては、好ましくは、下記のような酵素のうちの少なくとも１つを有する微生物が含まれている。なお、各酵素に続く括弧内に、各酵素が作用する物質を記している。アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）、ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）、グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）、アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）、Ｌ・アスパルテイト・ベーターセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）、グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸セミアルデヒド・デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、ＮＡＤＰＨ２チクトクロームＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）、グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）、トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）、ポリフォスヘエードキナーゼ（ＡＴＰ）、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ（ＣＴＰ）、トレハローズフォスファターゼ（糖質）、メタルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスファターゼ（グリセリン）、イヌラーゼ（イヌリン）、β−マンノシターゼ（糖質）、ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）、シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）、メチルシステインシンテターゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）、コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）、アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）、フマレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）、マレイトデハイドロゲナーゼ（マロン酸）、クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）、イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）、モノアミンオキシダクターゼ（アミン）、ヒスタミナーゼ（アミン）、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（オキソ酸）、ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）、ヌクレオチドピロフォスファターゼ（核酸）、エンドポリフォスファターゼ（ＡＴＰ）、ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）。これらのうちの複数の酵素を含む複数の微生物が被処理物Ｗに添加されているので、被処理物Ｗに含まれる複数種類の物質に対応するいずれかの微生物が活性化して、被処理物Ｗが適切に分解される。微生物は、幅広い物質を分解するために、複数の異なる地域や場所から採取するのが好ましい。
【００７１】
真空ポンプＶＰによってケーシング４０から排出された凝縮水は、クーリングタワー４５に導かれて冷却水に混ざり、クーリングタワー４５と凝縮部４３との間を循環する。凝縮水に含まれる臭気成分等が、冷却水に添加された微生物によって分解される。したがって、従来のように排気を脱臭するための脱臭装置は不要である。
【００７２】
ケーシング４０内で乾燥処理及び分解処理が行われた被処理物Ｗは、排出口４０ｂから排出され、後の第１選別工程に導かれる。
【００７３】
このように、本実施形態の都市ごみ固形化プラントの減圧発酵乾燥機４は、ケーシング４０内を減圧して沸点を降下することにより、７０℃以下の低い温度で効率良く乾燥を行うことができる。乾燥が完了したとき、被処理物としての小寸法ごみの水分量は、好ましくは１０ｗｔ％程度から１５ｗｔ％程度である。さらに、被処理物の乾燥温度を低くすることにより、微生物を活性化して被処理物の分解を促進することができる。また、沸点の降下によって凝縮部４３における熱交換温度が低くなるので、冷却水の温度上昇が少なくなり、冷却水に含まれる微生物が活性化して、凝縮水に起因する臭気の発生を防止できる。
【００７４】
また、この減圧発酵乾燥機４は、密閉したケーシング４０内で低温の減圧発酵乾燥を行い、さらに、ケーシング４０内からの凝縮水に微生物処理を行うので、従来のように、生ごみの発酵熱で乾燥を行うよりも大幅に乾燥効率を高めることができる。したがって、従来のように高温の熱風で再度乾燥を行う必要がないから、従来のような高度な脱臭設備や防塵設備が不要であり、設備コストを削減できる。また、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００７５】
本実施形態の都市ごみ固形化プラントに用いられる減圧発酵乾燥機４は、所定の処理量の被処理物が投入されて動作を開始し、処理完了後に動作が停止して被処理物が排出されるバッチ方式であるが、例えばスクリューコンベヤやロータリーシール弁等を用いて連続的に被処理物の投入及び排出を行ってもよい。
【００７６】
上記減圧発酵乾燥機４をバッチ方式とする場合、減圧発酵乾燥機４を２組設置し、この２組の減圧発酵乾燥機４を交互に運転して、処理後の小寸法ごみを貯留サイロに交互に供給して貯留するのが好ましい。これにより、貯留サイロから安定して後続工程に小寸法ごみを供給することができる。
（第１選別工程）
【００７７】
上記減圧発酵乾燥機４によって乾燥された小寸法ごみには、手選別工程で除去されなかった不適物の破片や、手選別工程が省略された場合は、不適物が破砕されてなる金属、陶器及びガラス等が混入している。これらの不燃性の小片は、固形化燃料の材料として不適切であるので、第１選別工程で選別除去する。
【００７８】
まず、減圧発酵乾燥機４で乾燥された小寸法ごみを、篩機１４によって２種類の寸法に選別する。この篩機１４は、傾斜して配置されて上方から小寸法ごみが供給される金属網と、この金属網を面内方向に揺動させる揺動駆動部とを備え、金属網を通過する小粒子ごみと、金属網上に残って傾斜方向の下端から排出される大粒子ごみとに選別する。
【００７９】
篩機１４で選別された小粒子ごみは、第１の風力選別機１５によって、金属やガラスや陶器等の重量物と、その他の軽量物とに選別する。図５は、風力選別機１５を示す正面図である。この風力選別機１５は、蛇行した通路を有する縦長の分離管５１と、この分離管５１の上端に接続されたサイクロンセパレータ５４とを備える。
【００８０】
分離管５１は、略垂直に立設され、例えば１４段の屈曲部を有した蛇行管５１ａを外部ケーシング内に収容して構成されており、上から５段目の屈曲部において被処理物が供給されるように斜め上から投入管５２ａが接続されている。この投入管５２ａには、投入ホッパ５２ｂに投入された被処理物が、スクリューコンベヤ５２ｃとロータリーシール弁５２ｄを介して導かれるようになっている。
【００８１】
分離管５１の下端部に、ブロワ５３の送風管５５が連結されている。このブロワ５３の吐出口には、サイクロンセパレータ５４の給気口５４ａに連なる分流管５６が接続されている。送風管５５と分流管５６との間には、バタフライ型の開度調節弁５7が設けられており、被処理物Ｗの供給量や材質等に応じて送風管５５と分流管５６への送風量を調節するようになっている。また、ブロワ５３を駆動するインバータモータＭの回転速度を調節してブロワ５３全体の送風量を調節するようになっている。サイクロンセパレータ５４の排気筒５４ｂは、排気管５８を介してブロワ５３の吸入口に接続されている。
【００８２】
この風力選別機１５は、以下のように動作する。すなわち、投入ホッパ５２ｂから被処理物としての小粒子ごみが投入され、スクリューコンベヤ５２ｃとロータリーシール弁５２ｄを介して分離管５１内に投入される。投入された被処理物は、分離管５１内の上向きの空気流によって、この空気流の強さに応じて軽量物ＬＷと重量物ＨＷとに分離される。なお、投入された被処理物が塊になっていても、分離管５１内を落下中に複数の屈曲部に当たって解ぐされ、空気流によって軽量物ＬＷと重量物ＨＷとに分離される。軽量物ＬＷは空気流によってサイクロンセパレータ５４に導かれる一方、重量物ＨＷは分離管５１内の下方に落下する。サイクロンセパレータ５４に軽量物ＬＷを導いた空気流は、分流管５６からの空気流と合流して、サイクロンセパレータ５４内の上部に旋回流を生成する。この旋回流によって生じる遠心力を受けた軽量物ＬＷは、旋回流の搬送空気から分離されて下方に落下する。軽量物ＬＷが分離した搬送空気は、サイクロンセパレータ５４の高さ方向の中央部で旋回の流れが衰え、サイクロンセパレータの中心軸近傍を上向きに流れて、排気筒５４ｂから排気管５８を通ってブロワ５３に吸入される。サイクロンセパレータ５４で分離された軽量物ＬＷは、ロータリーシール弁５４ｃを通って排出され、後述する２次破砕ごみから選別された軽量物と共に、サイロＳ１に貯留される。分離管５１で分離された重量物ＨＷは、ロータリーシール弁５１ａを通って排出され、ベルトコンベヤＣ３に載置されて、磁選機に送られる。上記軽量物ＬＷは、主に紙屑、廃プラスチック及び木屑を含み、上記重量物ＨＷは、主にガラス、石、陶器、乾電池及び金属片を含む。
【００８３】
なお、上記分離管５１は、被処理物の種類等に応じて、蛇行管の屈曲部の数や屈曲角度が異なる他種類の分離管と交換可能になっているのが好ましい。
【００８４】
小粒子ごみから風力選別機によって選別された重量物ＨＷは、ベルトコンベヤ上に載置された状態で磁選機１６に送られて、鉄等の磁性物を含む乾電池やスチール缶等が除去される。磁性物が除去された重力物ＨＷは、ベルトコンベヤの終端に設けられた非鉄金属セパレータ１７によって、非鉄金属が分別除去される。非鉄金属セパレータ１７は、永久磁石式ドラム回転型の非鉄金属セパレータであり、永久磁石を内蔵したドラムを備え、このドラムが高速回転することにより、ドラムに近接して投入された例えばアルミニウム片に電磁誘導現象によって渦電流を発生させる。この渦電流と、高速回転するドラムによって生成される交流磁界との間に反発力が生じることにより、上記アルミニウム片がドラムから弾き飛ばされる。この反発力によって弾き飛ばされる距離は、非鉄金属の種類によって異なるので、ドラムからの飛距離に応じて収集を行うことにより、非鉄金属を分別することができる。
【００８５】
磁選機１６及び非鉄金属セパレータ１７で金属が分別除去された重量物ＨＷは、ガラスや陶器等の非金属が残留する。このようにして重量物ＨＷから分別された金属は、磁性物貯留ホッパＨ１と非鉄金属貯留ホッパＨ２に一旦貯留された後、回収されて再生資源として利用される。一方、非金属の重量物は、不燃物貯留ホッパＨ３に一旦貯留された後、回収されて産業廃棄物として廃棄される。
【００８６】
上記篩機１４で選別された大粒子ごみは、既に述べた小粒子ごみと同様に、第２の風力選別機１８によって重量物と軽量物とに選別される。第２の風力選別機１８は、第１の風力選別機１５と同様の構造を有する。この風力選別機１８によって大粒子ごみから分離された重量物は不燃物貯留ホッパＨ３に送られる一方、軽量物はサイロＳ１に送られる。
【００８７】
このように、篩機１４によって大粒子ごみと小粒子ごみとに分別し、小粒子ごみと大粒子ごみとを互いに異なる風速で風力選別を行うことにより、高精度に不燃物と可燃物とに分別することができる。すなわち、比重の高い土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃの破片及び乾電池等を除去できる一方、比重の小さい紙屑、木屑及びプラスチック等のような固形化燃料の材料を回収することができる。ここで、小粒子ごみの分別を行う第１の風力選別機１５では、空気流の風速を５〜７ｍｍ／ｓｅｃとし、大粒子ごみの分別を行う第２の風力選別機１８では、空気流の風速を８〜１２ｍｍ／ｓｅｃとするのが好ましい。これにより、高精度に不燃物と可燃物とに分別することができる。
【００８８】
従来のごみ固形化プラントでは、乾燥工程の後においても水分量が多かったので、篩機を用いて寸法選別を行ったり、風力選別機により重量物等の分別を行うのは不可能であった。これに対して、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、減圧発酵乾燥機４により、減圧環境下で微生物を用いた発酵乾燥を行うことにより、低温で効果的に乾燥を行うことができるので、乾燥後の小寸法ごみを、目詰まり等が生じることなく篩機１４によって更に寸法選別を行うことが可能となっている。そして、篩機１４で選別を行った大粒子ごみと小粒子ごみを、上述のように、夫々別個に風量選別機１５，１８にかけて高精度に不燃物と可燃物に分別して、効果的に不燃物を除去することができるのである。こうして、小寸法ごみに混入した土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等のような高硬度の不燃物を確実に除去できるので、後述する成形機７の螺旋軸７２や端面板７３の磨耗を効果的に低減できる。さらに、小寸法ごみから分別された重量物のうち、さらに分別されて磁性物貯留ホッパＨ１と非鉄金属貯留ホッパＨ２に一旦貯留された金属は、再生資源として利用できるので、資源リサイクルを促進することができる。なお、風力選別機１８によって大粒子ごみから分離された重量物は、不燃物貯留ホッパＨ３に送ったが、不燃物貯留ホッパＨ３に送る前に磁選機で磁性物を選別すると共に非鉄金属セパレータで非鉄金属を選別してもよい。
（２次破砕工程）
【００８９】
上述の寸法選別工程において、トロンメルシフター３によって選別されたごみのうち、基準寸法の６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみを、２次破砕機としてのスクリュークラッシャー５によって破砕する。このスクリュークラッシャー５は、２軸の螺旋溝の間の離隔距離が小さい以外は、１次破砕機のスクリュークラッシャーと略同じ構成を有する。このスクリュークラッシャーにより、６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみを破砕して、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の寸法にする。これにより、固形化燃料の成形に適した寸法を有する２次破砕ごみが得られる。この２次破砕ごみは、第２の定量供給機Ｑ２に送られる。
【００９０】
なお、上記スクリュークラッシャーは１軸構造であってもよく、また、２次破砕機としてハンマークラッシャーを用いてもよい。
（熱風乾燥工程）
上記２次破砕ごみは、第２の定量供給機Ｑ２によって切り出され、第２乾燥機６に送られて乾燥処理が行われる。図６は、第２乾燥機としての熱風乾燥機６を示す横断面図である。
【００９１】
この熱風乾燥機６は、軸方向寸法が直径よりも長い筒状のケーシング６０を備え、この筒状ケーシング６０の一端部（図６において紙面の手前側の端部）に、被処理物の投入部６１が接続されている一方、他端部（図６において紙面の奥側の端部）に、筒状ケーシング６０内の空気を吸引して排気を行う排気管６２が接続されている。上記投入部６１は、被処理物が投入される投入口６１ａと、投入された被処理物を気密を保ちながら筒状ケーシング６０に送るロータリーシール弁６１ｂを有する。また、上記排気管６２の下流側はサイクロンセパレータ６３に接続されている。筒状ケーシング６０の他端部の底には、乾燥後の被処理物を排出する排出口６０ａが設けられている。また、筒状ケーシング６０の下部には、一端部から他端部に亘って設けられた開口から、バーナ６４ａで生成された加熱空気を筒状ケーシング６０の内周面の接線方向に向かって供給する熱風供給部６４が設けられている。熱風供給部６４から筒状ケーシング６０内に吹き出された熱風は、矢印で示すように、筒状ケーシング６０の長軸回りの回転流となる。筒状ケーシング６０の内部には、モータＭによって回転駆動される羽根付き軸６５が設けられており、この羽根付き軸６５は、被処理物を一端部から他端部に向って送りをかけるように回転軸に対して捩じれて固定された複数の羽根を有する。この羽根付き軸６５は、筒状ケーシング６０の横断面において熱風供給部６４側に片寄って配置されている。上記排出口６０ａにはスクリューコンベヤ６７が連結されており、このスクリューコンベヤ６７の排出側端部にロータリーシール弁６７ａが設けられている。
【００９２】
この熱風乾燥機６によって、２次破砕ごみの乾燥処理が行われる。すなわち、熱風供給部６４が作動し、矢印Ｗで示すように投入口６１ａに投入された２次破砕ごみがロータリーシール弁６１ｂを通ってケーシング６０内に投入される。ケーシング６０内に投入された２次破砕ごみは、回転駆動される羽根付き軸６５によって一端部から他端部に移動する。この移動の途中、バーナ６４ａで灯油の燃焼によって生成された２００℃の熱風を受けて、２次破砕ごみが乾燥する。これにより、２次破砕ごみの水分量が１０ｗｔ％以下になり、好ましくは、５ｗｔ％前後になる。なお、バーナ６４ａで生成して筒状ケーシング６０内に送る熱風は、乾燥効率と燃料効率の観点から、２次破砕ごみの水分量に応じて１５０℃以上２００℃以下の温度にするのが好ましい。乾燥した２次破砕ごみは、排出口６０ａを介して筒状ケーシング６０から排出され、スクリューコンベヤ６７とロータリーシール弁６７ａを経由して外部に排出される。また、２次破砕ごみを乾燥させた熱風は、筒状ケーシング６０から排気管６２を通ってサイクロンセパレータ６３に導かれ、塵が除去されて外部に排出される。
【００９３】
本実施形態の都市ごみ固形化プラントの熱風乾燥機６は、乾燥対象である２次破砕ごみが、トロンメルシフター３で選別されて水分量が３０ｗｔ％以下の状態の大寸法ごみが破砕されたものであるから、２００℃以下という従来よりも大幅に低い温度で、十分に乾燥を行うことができる。したがって、従来のように水分が残留している生ごみと可燃物とを混合して燃焼バーナで乾燥を行うよりも、大幅に低い温度で乾燥を行うことができるので、乾燥効率と燃料効率を向上できる。また、ダイオキシンの発生が報告されている２３０℃よりも低い温度で乾燥を行うので、第２破砕ゴミに塩素を含む物質が存在しても、ダイオキシンの発生を防止できる。したがって、ダイオキシンを熱分解するために８００℃以上の高温加熱を所定時間行う必要が無いので、高温に耐える断熱が不要であるから、熱風乾燥機６を簡易な構造にでき、また、燃料費の大幅な削減を図ることができる。また、熱風乾燥機６の乾燥対象である２次破砕ごみは、小寸法ごみと分離されているので、排気に含まれる塵や臭気成分が従来よりも少ない。したがって、高度な脱臭設備や防塵設備が不要であるので、従来よりも設備コストを削減できる。また、従来よりも大幅に低い温度で乾燥を行うことができるから、ケーシング６０の内面に溶融したプラスチックが付着してケーシング６０が劣化したり、メンテナンスの手間が増大したりする等といった不都合を防止できる。
（第２選別工程）
【００９４】
上記熱風乾燥機６によって乾燥された２次破砕ごみは、手選別工程で除去されなかった不適物の破片が混入している場合がある。また、手選別工程が省略された場合は、不適物が破砕されてなる金属、陶器及びガラス等が混入している場合がある。これらの不燃性の小片は、固形化燃料の材料として不適切であるので、小寸法ごみと同様に、第２選別工程で選別除去する。
【００９５】
第２選別工程では、第１選別工程と同様に、第３の風力選別機１１１によって軽量物と重量物とに選別し、軽量物をサイロＳ１に一旦貯留する。第３の風力選別機１１１は、第１の風力選別機１５と同様の構造を有する。第３の風力選別機１１１によって選別された重量物は、ベルトコンベヤＣ５に載置されて、磁選機１１２に送られる。磁選機１１２によって磁性物が選別除去された重量物は、ベルトコンベヤＣ５の終端に設けられた非鉄金属セパレータ１１３によって非鉄金属が選別除去される。磁選機１１２によって選別された磁性物は磁性物貯留ホッパＨ１に送られ、非鉄金属セパレータ１１３によって選別された非鉄金属は非鉄金属貯留ホッパＨ２に送られ、磁性物及び非鉄金属が除去された後の残留物は、不燃物貯留ホッパＨ３に送られる。
（成形工程）
【００９６】
成形工程では、小寸法ごみを乾燥及び選別して得られた軽量物と、大寸法ごみを２次破砕、乾燥及び選別して得られた軽量物とを原料として、成形機７で固形化燃料を製造する。図７Ａは、成形機としての押出し成形機７を示す平面図であり、図７Ｂは、押出し成形機７の処理部を示す縦断面図であり、図７Ｃは、処理部内に収容された螺旋軸を抜き出して示した断面図である。
【００９７】
この押出し成形機７は、被処理物の圧縮成形処理を行う処理部７０と、この処理部７０に駆動力を発生して伝達するモータＭ、伝動装置Ｔ、減速機Ｒ及びギヤボックスＧとで大略構成されている。
【００９８】
押出し成形機の処理部７０は、被処理物の投入口７１ａが上端に形成されたケーシング７１内に、被処理物を混練及び圧縮する１対の螺旋軸７２，７２を収容している。上記ケーシング７１のギヤボックスＧと反対側の端面にフランジ７１ｂを有し、このフランジ７１ｂに端面板７３がボルトで固定されている。この端面板７３には、混練及び圧縮された被処理物を排出する複数の成形ノズル７３ａが取り付けられている。この端面板７３には、被処理物の溶融物を溶融するためのヒータが内蔵されている。この端面板７３の側面と、フランジ７１ｂの縁部とがリンクヒンジ装置７１ｃで接続されており、上記ボルトを外した状態で、端面板７３がフランジ７１ｂに対して回動可能になっている。
【００９９】
ケーシング７１内には、ギヤボックスＧから延びる一対の回転軸７４，７４に連なる断面六角形の駆動軸７４ａ，７４ａが延在している。この一対の駆動軸７４ａ，７４ａに、上記螺旋軸７２，７２が取り付けられている。
【０１００】
螺旋軸７２は、上記駆動軸７４ａに取り付けられる軸部と、この軸部の周面に形成された螺旋羽根部とを有する。一対の駆動軸７４ａ，７４ａに取り付けられた一対の螺旋軸７２，７２は、螺旋羽根部が互いに逆回りに形成されており、軸部の延在方向から見て螺旋羽根部が重なり合うように配置されている。一対の回転軸７４，７４は、矢印Ａ１，Ａ２で示すように互いに逆向きに回転駆動される。これにより、螺旋軸７２は、螺旋羽根部が上から下に向かって重なり合うように回転駆動されて、ケーシング７１内に投入された被処理物を挟み込み、混練及び圧縮しながら端面板７３側に移送するように形成されている。
【０１０１】
ギヤボックスＧ内には、上記一対の回転軸７４，７４に各々設けられて互いに噛み合う平歯車７４ｂ，７４ｂが収容されている。一対の回転軸７４，７４のうちの一方は、ギヤボックスＧに隣接して設けられたカップリング７４ｃを介して減速機Ｒに接続されている。モータＭから伝動機Ｔを介して伝達された回転力が上記減速機Ｒで減速され、カップリング７４ｃを介して上記一方の回転軸７４に伝達される。この一方の回転軸７４から平歯車７４ｂを介して他方の回転軸７４に回転力が伝達されて、上記一対の回転軸７４，７４が互いに反対方向に等速で回転するように形成されている。
【０１０２】
ケーシング７１のフランジ７１ｂには、切断機７５が切断機ヒンジ７５ａを介して取り付けられており、この切断機７５によって、上記端面板７３の成形ノズル７３ａから吐出される処理後の被処理物を切断する。この切断機７５は、一端に連結された回転軸周りに回転して被処理物を切断する回転刃７５ｂ，７５ｂと、この回転刃７５ｂを駆動する回転刃モータ７５ｃを備える。上記切断機の切断機ヒンジ７５ａは、上記端面板７３のリンクヒンジ装置７１ｃが固定された縁と反対側の縁に固定されていて、端面板７３が回動する方向と逆方向に切断機７５が回動可能になっている。この切断機７５は、端面板７３がケーシングの端部を閉じた状態で、この端面板７３の外側面に配置される。
【０１０３】
上記螺旋軸７２，７２は、図７Ｂに示すように、ケーシング７１の投入口７１ａ側から端面板７３側に向かって、順に、第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３とで形成されている。各螺旋軸７２１，７２２，７２３は、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａと、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂとで形成されている。第１及び第２螺旋軸の軸部７２１ａ，７２２ａは、駆動軸７４ａに挿通される断面六角形の貫通孔７２１ｃ，７２２ｃが中心軸と同軸に形成されている。一方、第３螺旋軸の軸部７２３ａは、駆動軸７４ａの先端部に嵌合する断面六角形の有底孔７２３ｃが中心軸と同軸に形成されている。駆動軸７４ａに、上記貫通孔７２１ｃ，７２２ｃが挿通されて第１及び第２螺旋軸７２１，７２２が取り付けられると共に、駆動軸７４ａの端部に上記有底孔７２３が嵌合して第３螺旋軸７２３が取り付けられる。この第３螺旋軸７２３の端面から駆動軸７４ａに螺着されたボルト７２５によって、第１乃至第３螺旋軸７２１，７２２，７２３を駆動軸７４ａに固定している。
【０１０４】
図７Ｃに示すように、第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３は、この順に、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａの径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を大きく形成している。また、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂのピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３を、この順に小さく形成している。さらに、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの厚みＴ１，Ｔ２，Ｔ３を、この順に大きく形成している。これにより、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の表面と、ケーシング７１の内側の面との間に形成される処理室の容積を、上記第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３との順に小さくしている。したがって、第１螺旋軸７２１、第２螺旋軸７２２及び第３螺旋軸７２３は、被処理物を、噛み込み等の不都合を生じることなく確実に移送し、しかも、順次大きい圧縮力を被処理物に作用できる。上記処理室の第１螺旋軸７２１に面する部分の容積に対して、上記処理室の第３螺旋軸７２３に面する部分の容積を、１／２から１／３の間の比（以下、減容比という）となるように形成している。このような減容比を有する螺旋軸７２を用いることにより、投入時にカサ比重が０．０２５の被処理物を、端面板の成形ノズル７３ａの排出時には、カサ比重が概ね０．４５から０．５の間となる程度に圧縮できる。また、投入時にカサ比重が０．０２５の被処理物を、成形ノズル７３ａからの排出時には、真比重が概ね０．８から１の間となる程度に圧縮できる。
【０１０５】
上記第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３は、いずれも、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの巻き数を１巻きに形成している。すなわち、各螺旋軸の螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの一端が、軸方向から見て、その螺旋羽根７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの他端と略同じ周方向位置にある。これにより、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の製造を容易にし、また、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の修理及び交換等の保守作業を行い易くしている。
【０１０６】
ケーシング７１の内側には、第１螺旋軸７２１と第２螺旋軸７２２を取り囲む複数のライニング片７７，７７，・・・が配置されており、このライニング片７７，７７，・・・が、上記処理室のケーシング側の面を画定している。
【０１０７】
上記押出し成形機７は、以下のように動作する。すなわち、上記小寸法ごみから分離された軽量物と、大寸法ごみから分離された軽量物との混合物が、サイロＳ１から供給されてケーシング７１の投入口７１ａに投入される。投入された被処理物としての混合物を、一対の第１螺旋軸７２１が挟み込み、混練し、強力な挟み込み力によって第２螺旋軸７２２側に確実に移送する。第２螺旋軸７２２は、この第２螺旋軸７２２とライニング片７７との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、廃棄物の混練及び圧縮を行う。上記処理室内に導かれた廃棄物を、上記第２螺旋軸７２２の回転動作によって端面板７３側に送りながら混練及び圧縮するので、廃棄物の逆流を効果的に防止する。続いて、第３螺旋軸７２３が、この第３螺旋軸７２３とライニング片７７との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、更なる混練と圧縮を行う。第１、第２及び第３螺旋軸７２１，７２２，７２３は、この順に、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａの径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が大きく形成され、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂのピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３が大きく形成され、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの厚みＴ１，Ｔ２，Ｔ３が大きく形成されているので、廃棄物の噛み込みや密度の低下等の不都合なく、廃棄物を効果的に混練及び圧縮することができる。
【０１０８】
また、第１、第２及び第３螺旋軸７２１，７２２，７２３は、順次大きい圧縮力を廃棄物に与えて混練を行うことにより、廃棄物に圧縮熱と摩擦熱を効果的に生じさせることができる。これにより、廃棄物に含まれる例えばプラスチック等の溶融物を効果的に溶融させることができる。この圧縮熱や摩擦熱は、廃棄物に含まれる溶融物が４０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の間であり、かつ、非溶融物が３０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の場合に特に効果的に生成することができる。なお、端面板７３に内蔵されたヒータは、被処理物が１００℃以上１８０℃以下の範囲の温度となるように、被処理物を加熱するのが好ましい。被処理物を１００℃以上にすることにより、溶融物を十分に溶解することができる一方、被処理物を１８０℃以下にすることにより、塩素系ガスの発生を防止することができる。
【０１０９】
第３螺旋軸７２３に導かれて高圧力で圧縮された被処理物は、溶融物が溶融した状態で、端面板７３の成形ノズル７３ａから棒状に押し出される。押し出された棒状の被処理物は、切断機７５によって所定長さに切断され、下方に配置されたバケット内に落下して回収される。所定長さに切断された棒状の被処理物は、冷却機１１５で冷却され、サイロＳ２に保管されて、適宜トラックでバラ積載で出荷されたり、フレコンに詰められて出荷される。冷却機１１５から出る崩れ破片や粉体は、サイクロンセパレータ１１６に吸引されて回収され、サイロＳ１に戻される。
【０１１０】
上記押出し成形機７は、直径が３０ｍｍ程度の固形化燃料を製造するのに適しているが、直径が数ｍｍ程度の小径の固形化燃料を製造する場合は、ペレットミルを用いるのが好ましい。ペレットミルは、胴部に複数のダイ孔が形成されて水平回転軸周りに回転駆動される回転円筒体と、この回転円筒体の胴部の内側面に沿って転動し、この回転円筒体内に供給される被処理物を圧縮してダイ孔から押し出す転動輪とを備える。ダイ孔から押し出された被処理物は、回転円筒体の外周面から所定距離だけ離れた位置に配置されたカッターブレードによって、所定長さに切断される。切断された被処理物は、冷却されて固形化燃料となる。
【０１１１】
上記固形化燃料は、減圧発酵乾燥機４で効果的に乾燥された小寸法ごみと、熱風乾燥機６で効率的に乾燥された２次粉砕ごみとの混合物により製造されているので、水分量が少なくて熱量が大きい。例えば、上記固形化燃料は５０００〜６０００ｃａｌ／ｇの熱量を得ることができ、ボイラー等の燃料としての利用が可能である。また、減圧発酵乾燥時の微生物処理により、生ごみ等を含む小寸法ごみが十分に分解されているので、製造後に固形化燃料の発酵が進行して発熱や発火する等の不都合が無い。したがって、従来のように製造後の発酵を止めるための消石灰を添加する必要が無いので、燃焼後に生成される灰を少なくできる。
【０１１２】
このように、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、生ごみのような水分量の大きい可燃物や、古紙、布及びプラスチックのような水分量の小さい可燃物や、金属や陶器等の不燃物が混在する収集ごみを、所定の基準寸法に基づいて小寸法ごみと大寸法ごみとに選別することにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに効率的に分けることができる。この選別したごみのうち、水分量の大きい小寸法ごみは、微生物を添加して減圧発酵乾燥を行うことにより、比較的低い温度で十分に分解、脱臭及び乾燥を行うことができる。一方、水分量の小さい大寸法ごみは、２次破砕の後、比較的低い温度の熱風乾燥によって効率的に乾燥できる。すなわち、第１乾燥機と第２乾燥機との両方について、従来よりも低温で高効率に乾燥を行うことができる。このようにして得られた乾燥後の小寸法ごみと２次破砕ごみを用いて製造した固形化燃料は、水分量が少なくて熱量が大きく、また、製造後に発酵や腐敗が進行して変質や発火することが無い。すなわち、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、ごみの収集事情に適応することができ、しかも、良好な品質の固形化燃料を製造できるのである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態の都市ごみ固形化プラントの構成と、この固形化プラントで実行される工程を示す模式図である。
【図２】１次破砕機としてのスクリュークラッシャーを示す断面図である。
【図３】寸法選別機としてのトロンメルシフターを示す断面図である。
【図４Ａ】第１乾燥機としての減圧発酵乾燥機を示す模式図である。
【図４Ｂ】減圧発酵乾燥機の横断面図である。
【図５】風力選別機を示す正面図である。
【図６】第２乾燥機としての熱風乾燥機を示す横断面図である。
【図７Ａ】成形機としての押出し成形機を示す平面図である。
【図７Ｂ】押出し成形機の処理部を示す縦断面図である。
【図７Ｃ】処理部内の螺旋軸を抜き出して示した断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ピット
２ １次破砕機
３ 寸法選別機
４ 減圧発酵乾燥機
５ ２次破砕機
６ 熱風乾燥機
７ 成形機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみを破砕、乾燥、分別及び固形化処理して固形化物を製造する都市ごみ固形化プラント及び都市ごみ固形化方法に関し、例えば都市ごみを処理して固形化燃料を製造するのに好適な都市ごみ固形化プラント及び都市ごみ固形化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭や事業所等から排出される産業廃棄物以外のごみに関して、リサイクルを可能とするために分別収集が進みつつある。分別収集では、例えば生ごみ等の高含水物と、廃プラスチックや古紙等の低含水物とが分別されて収集される。
【０００３】
従来、分別収集されたごみを処理して固形化燃料を製造するごみ固形化プラントが提案されている。そのようなごみ固形化プラントとしては、生ごみを破砕する生ごみ破砕機と、破砕した生ごみを発酵させる発酵槽と、生ごみと分けて回収された廃プラスチックや古紙等の可燃物を破砕する可燃物破砕機と、発酵した生ごみと破砕された可燃物とを混合乾燥する混合乾燥機と、混合乾燥された被処理物を成形して固形化燃料を製造する成形機とを備えたものがある（例えば、特開平１１−３１０７８４号公報参照）。
【０００４】
上記従来のごみ固形化プラントは、発酵槽内で発生する発酵熱で生ごみの初期乾燥を行っている。また、混合乾燥機では、発酵槽での初期乾燥後の生ごみと破砕後の可燃物とを混合し、消石灰を添加した後、この混合物を燃焼バーナで加熱することにより、初期乾燥後に生ごみに残留していた水分を効果的に除去するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−３１０７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のごみ固形化プラントは、以下のような問題点がある。すなわち、ごみ固形化プラントの処理対象は、生ごみのような高含水物と、廃プラスチック等のような低含水物とが分別されていることが前提であり、高含水物と低含水物とが混在するごみを処理することは想定されていない。
【０００６】
最近、ごみの分別収集が進みつつあるものの、特に都市部で顕著であるように、分別収集が行われていない場合や、適切な分別が行われないでごみが排出される場合がある。具体的には、食品が残った状態の樹脂製の容器を、飲料用金属缶と共に樹脂製の袋に入れたごみのように、高含水物と低含水物が混在し、かつ、可燃物と不燃物が混在したごみが排出される。従来のごみ固形化プラントは、このようなごみを処理することは想定していないので、実際の収集事情に適応し難いという問題がある。
【０００７】
また、上記発酵槽は、生ごみの発酵熱で乾燥を行うので効率が比較的悪く、水分量の低減作用が不十分であるという問題がある。水分量の低減が不十分であるから、発酵後の生ごみを混合乾燥機で可燃物と混合した後、燃焼バーナで再度乾燥を行うことになる。このように、従来のごみ固形化プラントは、乾燥効率と、乾燥のための燃料効率が悪いという問題がある。
【０００８】
また、上記混合乾燥機は、生ごみを含む混合物を燃焼バーナで乾燥するので、排気に塵と臭気が混ざり、また、ダイオキシンの発生を招く虞がある。その結果、混合乾燥機からの排気に対して高度な脱臭と防塵が必要となり、設備コストの増大を招きやすいという問題がある。また、燃焼バーナで乾燥を行うと、ごみに含まれるプラスチック片が溶融し、このプラスチックの溶融物が乾燥機内に付着して、乾燥機の早期劣化を招いたり、メンテナンスの手間を増大するという問題がある。
【０００９】
また、上記発酵槽は生ごみの発酵が不十分になりやすいので、固形化燃料の成形後においても生ごみ成分の発酵や腐敗が続き、固形化燃料が温度上昇して発火する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、高含水物と低含水物とが混在するごみを適切に処理できて、現実に収集されたごみを適切に処理できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、生ごみのような高含水物を効率良く乾燥できて、乾燥効率と燃料効率を向上できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、大幅なコスト上昇を招くことなく、粉塵やダイオキシンの発生を効果的に防止できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。また、乾燥処理に伴う乾燥機の劣化やメンテナンスの増大を防止できる固形化プラントを提供することにある。また、成形後の固形化燃料が発火する不都合を確実に防止できる都市ごみ固形化プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の都市ごみ固形化プラントは、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する１次破砕機と、
上記１次破砕機で破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する寸法選別機と、
所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で上記小寸法ごみを乾燥する第１乾燥機と、
上記大寸法ごみを破砕する２次破砕機と、
上記２次破砕機で破砕された２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機と、
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみが上記１次破砕機で破砕され、この１次破砕ごみは、上記寸法選別機によって、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別される。このように選別された上記大寸法ごみは水分量が小さく、上記小寸法ごみは水分量が大きい。すなわち、生ごみ等の高含水物と廃プラスチック等の低含水物とが混在して収集されても、１次破砕の後、上記基準寸法に基づいて分別することにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに選別することができる。
【００１３】
上記水分量が大きい小寸法ごみは、上記第１乾燥機によって、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で乾燥される。第１乾燥機では、減圧に伴って沸点が降下するので、小寸法ごみは水分量が大きいにもかかわらず、少ない熱量で効率良く乾燥する。また、小寸法ごみは、微生物によって分解されるので、臭気が効果的に除去される。このように、水分量の大きい小寸法ごみは、第１乾燥機のみによって効果的に乾燥するので、従来のように燃焼バーナを用いて再度乾燥する必要が無い。しがたって、燃焼バーナの使用に伴う塵やダイオキシンが生じないので、高度な防塵や脱臭が不要であり、設備コストの増大を防止できる。
【００１４】
従来、家庭や事業所からのごみを用いて固形化燃料を製造する際、水分量の大きい生ごみ等の乾燥が困難であったことから、水分を吸着するために生石灰を添加する固形化燃料の製造方法が提案されていた。しかしながら、生石灰が添加された固形化燃料は、残留する生石灰が水和反応によって発熱し、火災を招く虞が指摘されている。これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントが備える第１乾燥機は、従来乾燥が困難であった生ごみを含む小寸法ごみを効果的に乾燥できるので、生石灰を添加する必要が無い。したがって、残留した生石灰に起因する火災の不都合を確実に防止できる。
【００１５】
また、小寸法ごみは、上記微生物によって効率良く分解されるので、この小寸法ごみと２次破砕物とを混練成形してなる固形化物は、成形後に発酵や腐敗が進行することが効果的に防止される。したがって、固形化物の腐敗を防止するために消石灰を添加する必要が無いので、固形化物の燃焼によって生じる灰の量を削減できる。
【００１６】
ここで、第１乾燥機は、乾燥にかかる時間を短縮するために小寸法ごみを加熱するのが好ましい。この場合、第１乾燥機内は減圧されて沸点が降下しているので、加熱量を少なくできる。したがって、従来のように燃焼バーナで大量の熱を与える必要が無く、例えば水蒸気による熱交換等によって少ないエネルギーで高効率に乾燥を行うことができる。また、低温で乾燥を行うことができるので、高温による微生物の死滅を効果的に防止できる。また、低温で乾燥を行うことができるので、小寸法ごみにプラスチック片が混入していても、プラスチック片が溶融して第１乾燥機内に付着する等の不都合を防止できる。したがって、第１乾燥機の耐久性の低下を防止でき、また、メンテナンスの手間を削減できる。
【００１７】
また、第１乾燥機によって小寸法ごみを効果的に乾燥すると共に臭気を低減するので、乾燥後の小寸法ごみは、混入された金属等の再生資源を容易に分別することができる。従来は、生ごみが混入した高含水ごみは水分量の低減が困難であったので、再生資源の分別を行うことは実質的に不可能であった。これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントが備える第１乾燥機は、生ごみを含んで水分量の大きい小寸法ごみを十分に乾燥及び脱臭できるので、乾燥及び脱臭後の小寸法ごみから金属等の再生資源を容易に分別でき、再利用を図ることができる。また、乾燥及び脱臭後の小寸法ごみから金属等の重量物片を分別除去できるので、成形機の圧縮部品に重量物片が噛み込む等の不都合を防止できる。
【００１８】
詳しくは、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機によって小寸法ごみを効果的に乾燥できるので、乾燥後の小寸法ごみに対して、篩機を用いた更なる寸法選別や、風力選別機を用いた重量物と軽量物の分別を行うことが可能となる。従来のごみ固形化プラントでは、乾燥工程の後においても水分量が多かったので、篩機を用いて寸法選別を行ったり、風力選別機を用いて重量物等の分別を行うのは不可能であった。したがって、収集ごみに混入している土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等を確実に選別除去することができず、これらの重量物や高硬度物によって、成形機の圧縮部品の早期磨耗や破損を招く虞があった。
【００１９】
これに対して、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機により、減圧環境下で微生物を用いた発酵乾燥を行うことにより、低温で効果的に乾燥を行うことができる。例えば、水分量が８０〜９０ｗｔ％のごみを、１０〜１５ｗｔ％程度の低水分量にまで乾燥させることができる。したがって、乾燥後の小寸法ごみを、目詰まり等の問題が生じることなく篩機によって更に寸法選別を行うことができる。そして、篩機で選別を行った大粒子ごみと小粒子ごみを、夫々別個に風量選別機にかけて重量物と軽量物に分別することができる。その結果、小寸法ごみに混入した土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等を確実に分別除去できるので、成形機の圧縮部品、例えば、被処理物を圧縮する螺旋軸の磨耗や、この螺旋軸の先端に近接配置されて被処理物の押出し孔が形成された端面板の磨耗を、効果的に低減できる。しかも、小寸法ごみから分別された土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等から、金属を分別採取して再利用することにより、資源リサイクルを促進することができる。
【００２０】
このように、本発明の都市ごみ固形化プラントは、第１乾燥機により、減圧環境下、微生物を用いて低温で効果的に乾燥及び有機物分解を行うので低水分かつ低臭気であり、しかも、不燃物が確実に除去されて高密度かつ高熱量であり、更に、生石灰や消石灰が添加されなくて燃焼後の灰分が少ない高品質の固形化燃料を、成形機の部品の磨耗や故障が低減された状態で、安定して製造することができるのである。
【００２１】
上記第１乾燥機内に添加される微生物は、海、山及び陸の夫々から採取された複数種類の土着菌であるのが好ましい。このような複数種類の土着菌を小寸法ごみに添加し、適切な温度環境で活性化させることにより、発酵菌が卓越して腐敗菌の繁殖が抑制されて、第１乾燥機内が発酵環境となる。その結果、主に有機物で構成された小寸法ごみが効率良く分解されて、腐敗臭が生じることなく脱臭が行われる。第１乾燥機内に添加される微生物としては、具体的には、下記のような酵素のうちの少なくとも１つを有する微生物が含まれているのが好ましい。なお、各酵素に続く括弧内に、各酵素が作用する物質を記している。アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）、ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）、グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）、アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）、Ｌ・アスパルテイト・ベーターセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）、グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸セミアルデヒド・デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、ＮＡＤＰＨ２チクトクロームＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）、グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）、トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）、ポリフォスヘエードキナーゼ（ＡＴＰ）、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ（ＣＴＰ）、トレハローズフォスファターゼ（糖質）、メタルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスファターゼ（グリセリン）、イヌラーゼ（イヌリン）、β−マンノシターゼ（糖質）、ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）、シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）、メチルシステインシンテターゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）、コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）、アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）、フマレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）、マレイトデハイドロゲナーゼ（マロン酸）、クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）、イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）、モノアミンオキシダクターゼ（アミン）、ヒスタミナーゼ（アミン）、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（オキソ酸）、ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）、ヌクレオチドピロフォスファターゼ（核酸）、エンドポリフォスファターゼ（ＡＴＰ）、ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）。これらのうちの複数の酵素を含む複数の微生物が小寸法ごみに添加されることにより、小寸法ごみに含まれる複数種類の物質に対応するいずれかの微生物が活性化して、小寸法ごみを適切に分解できる。また、微生物は、幅広い物質を分解するために、複数の異なる地域や場所から採取された土着菌を用いるのが好ましい。
【００２２】
一方、上記大寸法ごみは、２次破砕機によって破砕されて、小寸法ごみと同等の寸法の２次破砕ごみとなる。この２次破砕ごみは、第２乾燥機によって熱風で乾燥される。第２乾燥機が乾燥を行う２次破砕ごみは水分量が小さいので、比較的低温の熱風で迅速に乾燥を行うことができる。また、２次破砕ごみは、小寸法ごみと選別されて生ごみが含まれていないので、熱風乾燥の排気に塵や悪臭が生じることが殆ど無い。したがって、高度な防塵や脱臭が不要であり、設備コストの増大を防止できる。また、比較的低温の熱風で乾燥を行うことができるので、第２乾燥機内にプラスチック等が溶融して付着する不都合を防止できる。これにより、第２乾燥機のメンテナンスの手間を削減でき、寿命の延長を図ることができる。
【００２３】
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみは、成形機で混練、圧縮及び成形される。これによって得られた固形化物は燃料に用いることができる。燃料としての固形化物は、材料である小寸法ごみと大寸法ごみが水分量に応じて適切に乾燥されているので、水分量が従来よりも少ない。したがって、従来よりも着火しやすく、熱量の大きい燃料が得られる。
【００２４】
このように、本発明の都市ごみ固形化プラントによれば、高含水物と低含水物とが混在するごみから良好な品質の固形化物を製造できるので、高含水物と低含水物が混合して排出される場合の多い都市部においても、ごみの収集事情に良好に適応することができる。
【００２５】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記寸法選別機は、上記基準寸法に対応する寸法の網目が形成されて回転駆動される円筒形状の網かごを有する。
【００２６】
上記実施形態によれば、混在する高含水物と低含水物が破砕されてなる１次破砕ごみを、上記円筒形状の網かご内に投入して回転駆動することにより、この網かごの網目を通過する小寸法ごみと、網目を通過しないで残る大寸法ごみとに効率良く選別することができる。これにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに効率良く選別することができる。
【００２７】
なお、寸法選別機としては、円筒形状の網かごを回転駆動するものに限られず、例えば、一方端部又は中間部の上面に被処理物が供給される複数の短冊状の篩板と、各篩板を水平状又は傾斜状にクランクピンで支持して機台に回転可能に軸承されたクランク軸と、このクランク軸を駆動して篩板を上下かつ前後に揺動させて、この篩板の上面において一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる駆動部とを備えた揺動型選別機を用いることができる。この揺動型選別機により、上記篩板を通過する小寸法の重量物及び軽量物と、上記篩板の下端から排出される大寸法の重量物と、上記篩板の上端から排出される大寸法の軽量物とに選別できる。
【００２８】
あるいは、寸法選別機として、複数の大小の輪体が交互に軸方向に配列されたロータを軸直角方向に複数配列し、隣接する上記ロータの輪体間に篩目を形成したロータ型選別機であってもよい。このロータ型選別機は、被処理物を上記複数のロータの輪体上に載置してロータの配列方向の一端側から他端側へ向かって搬送するに伴って、上記被処理物を、上記篩目を通過する小寸法物と、上記ロータの配列方向の他端側から排出される大寸法物との少なくとも二つに選別することができる。また、このロータ型選別機としては、ロータの配列方向の他端側が一端側よりも上方に位置するように傾斜させ、この傾斜角度を調節可能にして、被処理物の選別の基準寸法を変更可能にしたものを用いることもできる。
【００２９】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下である。
【００３０】
上記実施形態によれば、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の範囲に含まれる基準寸法に基づくことにより、上記１次破砕ごみを、水分量が大きい小寸法ごみと、水分量が小さい大寸法ごみとに適切に選別することができる。好ましくは、上記基準寸法は概ね６０ｍｍである。基準寸法を概ね６０ｍｍにすることにより、小寸法ごみと大寸法ごみとを、水分量に応じて分別することができる。
【００３１】
なお、上記小寸法ごみに関して、大きい水分量とは、好ましくは８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の水分量である。また、上記大寸法ごみに関して、小さい水分量とは、好ましくは３０ｗｔ％以下の水分量である。
【００３２】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第１乾燥機は、上記小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行う。
【００３３】
上記実施形態によれば、第１乾燥機において、小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行うことにより、この小寸法ごみに含まれる微生物の死滅を防止することができるので、安定して小寸法ごみを分解できる。また、第１乾燥機の内部に小寸法ごみが焦げ付く不都合を防止できる。また、第１乾燥機内は減圧されて沸点が降下しているので、７０℃以下であっても水分量の大きいごみを効率良く乾燥することができる。特に、上記微生物として発酵菌を添加した場合、上記第１乾燥機による加熱温度を７０℃以下とすることにより、発酵菌の死滅を効果的に防止できる。
【００３４】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第１乾燥機は、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の圧力だけ低減した環境下で、上記小寸法ごみの乾燥を行う。
【００３５】
上記実施形態によれば、第１乾燥機内の沸点が適切な値に降下するので、比較的低い温度で水分を蒸発できて、第１乾燥機による乾燥効率を向上できる。また、第１乾燥機内の乾燥温度を、発酵菌の活性化に適した温度にして発酵環境を形成し、その結果、腐敗菌を減少させて悪臭を減少できる。ここで、減圧値が４００ｈＰａよりも少ないと、沸点の降下が不十分となり、加熱によって発酵菌が死滅する場合がある。一方、減圧値が８００ｈＰａよりも大きいと、沸点が大幅に降下して、乾燥効率が低下する場合がある。
【００３６】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記第２乾燥機の熱風の温度は、２００℃以下である。
【００３７】
上記実施形態によれば、第２乾燥機には、水分量が小さい大寸法ごみが破砕されてなる２次破砕ごみが供給されるので、２００℃以下の温度の熱風によって効率良く乾燥できる。これにより、例えばプラスチックが溶融して第２乾燥機の内部に付着することが防止され、メンテナンスの手間を削減できると共に、寿命を延長することができる。また、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００３８】
一実施形態の都市ごみ固形化プラントは、上記成形機は、上記小寸法ごみと２次破砕ごみとが投入される投入口が上面に形成されたケーシングと、このケーシングの端面に配置されて排出ノズルが設けられた端面板と、上記ケーシング内に収容され、軸方向に連結されていると共に上記端面板側ほど螺旋羽根の間隔が小さく形成された３つの螺旋軸とを有する。
【００３９】
上記実施形態によれば、上記投入口からケーシング内に投入された小寸法ごみと２次破砕ごみを、上記３つの螺旋軸によって順次混練及び圧縮し、上記端面板の排出ノズルから押出して成形する。上記３つの螺旋軸は、螺旋羽根の間隔が端面板側ほど小さく形成されていることにより、小寸法ごみと２次破砕ごみを比較的高い密度に圧縮することができる。また、上記小寸法ごみと２次破砕ごみを比較的高密度に圧縮することにより、比較的高い圧縮熱を生成できるので、２次破砕ごみとしての例えばプラスチック片を効果的に溶融して、小寸法ごみの粒子を効果的に結合することができる。具体的には、上記３つの螺旋軸は、カサ比重が０．０２５の被処理物を圧縮して、カサ比重が０．４５以上０．５以下の固形化物を生成するように構成されているのが好ましい。
【００４０】
また、本発明の都市ごみ固形化方法は、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する工程と、
上記破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する工程と、
上記小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥する工程と、
上記大寸法ごみを破砕して２次破砕ごみを得る工程と、
上記２次破砕ごみを熱風で乾燥する工程と、
上記乾燥した大寸法ごみを粉砕する工程と、
上記乾燥した小寸法ごみと、上記乾燥した２次破砕ごみとを混練、圧縮及び成形する工程とを備えることを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕し、これにより破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する。上記基準寸法に基づくことにより、水分量が大きい小寸法ごみと、水分量が小さい大寸法ごみとを選別できる。この基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であるのが好ましい。さらに好ましくは、上記基準寸法は概ね６０ｍｍである。
【００４２】
また、上記水分量が大きい小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥することにより、小寸法ごみを効果的に分解できると共に、比較的低温で乾燥することができる。また、乾燥温度が低温であるから、微生物の死滅を防止して安定した分解効果が得られる。ここで、小寸法ごみの温度を７０℃以下にして乾燥を行うのが好ましい。また、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の範囲内の値だけ減圧して乾燥を行うのが好ましい。
【００４３】
また、上記大寸法ごみを破砕してなる２次破砕ごみは水分量が小さいので、比較的低い温度の熱風で乾燥できる。この２次破砕ごみを乾燥する温度は、２００℃以下であるのが好ましい。このように、大寸法ごみを破砕した２次破砕ごみを、小寸法ごみと分けて比較的低い温度で乾燥できるので、小寸法ごみを高温熱風で乾燥する場合のような塵や臭気の発生や、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００４４】
上記乾燥した小寸法ごみと、上記２次破砕ごみとを混練、圧縮及び成形することにより、水分量が少なくて熱量が大きい固形化物を製造できる。また、微生物の存在下、減圧発酵乾燥を行うことにより小寸法ごみを十分に分解できるので、固形化物が、成形後に発酵や腐敗が進行して温度上昇して発火する等の不都合を防止できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕機で破砕し、この破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別機で選別することにより、水分量の小さいごみは上記大寸法ごみに、また、水分量の大きいごみは上記小寸法ごみに適切に選別できる。この水分量が大きい小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で第１乾燥機によって乾燥することにより、少ない熱量で効率良く乾燥でき、しかも、効果的に分解して臭気の除去を行うことができる。また、水分量が小さい大寸法ごみは、２次破砕機で破砕して２次破砕ごみにした後、第２乾燥機によって比較的低温の熱風で乾燥できる。このように、第１及び第２乾燥機のいずれにおいても、従来よりも低温で、しかも、効果的に乾燥を行うことができる。したがって、燥機機内に例えばプラスチック等が溶融して付着する不都合を防止でき、また、高温乾燥に伴うダイオキシンの発生や粉塵の発生を防止できる。また、生ごみを含む材料に、水分を吸着するために生石灰を添加したり、固形化燃料に残留する有機物の腐敗を防止するために消石灰を添加したりする必要が無い。さらに、乾燥後の小寸法ごみと２次破砕ごみとを成形機で混練、圧縮及び成形することにより、水分量が従来よりも少なくて熱量の大きい燃料が得られる。このように、本発明の都市ごみ固形化プラントは、ごみの高含水物と低含水物との分別収集が行われない場合においても、ごみ収集事情に良好に適応して、高い品質の固形化物を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の都市ごみ固形化プラントを図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４７】
図１は、本実施形態の都市ごみ固形化プラントの構成と、この固形化プラントで実行される工程を示す模式図であるである。この都市ごみ固形化プラントは、例えば都市のごみ収集施設に配備され、家庭や事業所から排出される産業廃棄物以外の廃棄物を処理して、固形化燃料を製造するものである。この都市ごみ固形化プラントは、収集されたごみが搬入されるピット１と、このピット１のごみを破砕する１次破砕機２と、所定の基準寸法に基づいて大寸法ごみと小寸法ごみとに選別する寸法選別機３と、減圧環境下で発酵乾燥を行う１次燥機４と、記大寸法ごみを破砕する２次破砕機５と、２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機６と、乾燥後の小寸法ごみと乾燥後の２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機７とで大略構成されている。以下、この都市ごみ固形化プラントにより、ごみを処理して固形化燃料を製造する方法を、工程に分けて詳細に説明する。
（搬入工程）
【００４８】
まず、都市ごみ固形化プラントに、家庭や事業所から排出された所謂一般ごみが搬入され、この一般ごみはピット１に配置される。一般ごみは、通常、３０〜６０リットルのごみ袋に詰められており、生ごみのような水分量の大きい可燃物や、古紙、布、あるいは、プラスチックのような水分量の小さい可燃物や、金属等の不燃物が混在したものが多く含まれている。また、一般ごみに分類されない電気製品や危険物等が混入している場合もある。
【００４９】
上記ピット１には、家具や家電製品等の粗大ごみを粗砕機１１で粗破砕して投入される。粗砕機１１としては、ハンマークラッシャーやスクリュークラッシャーなどを用いることができる。スクリュークラッシャーは２軸式及び１軸式のいずれでもよい。粗砕機１１によって粗破砕された粗破砕ごみは、ベルトコンベヤＣ１上に載置された状態で磁選機１２に送られ、この磁選機１２で鉄等の磁性物が選別除去され、非鉄金属セパレータ１３でアルミニウム等の非鉄金属が選別除去された後、ピット１に投入される。磁選機１２で選別された磁性物Ｍ１は磁性物貯留ホッパＨ１に送られ、また、非鉄金属セパレータ１３で選別された磁性物Ｍ１は磁性物貯留ホッパＨ２に送られる。粗砕機１１で粗破砕された粗破砕ごみは、ピット１に投入されて一般ごみと混ざり、一般ごみと同じ工程によって処理が施される。
【００５０】
なお、ピット１には、家具や家電製品等の粗大ごみを粗破砕して投入しなくてもよく、この場合、粗砕機１１、磁選機１２及び非鉄金属セパレータ１３は不要である。
（１次破砕工程）
【００５１】
ピット１内のごみは、バケットクレーンやコンベヤによって１次破砕機２に送られる。１次破砕機２では、寸法が比較的大きい古紙やプラスチックや木材等が破砕されて１５ｃｍ程度の寸法になる。また、複合材製品が破砕されて、プラスチックや木材等の可燃物や、金属等の不燃物が互いに分離することにより、後の工程における金属選別が容易になる。また、１次破砕機２によってごみ袋が破られて、中身のごみが解ぐされる。
【００５２】
１次破砕機２としては、図２の断面図に示すようなスクリュークラッシャー２を用いることができる。このスクリュークラッシャー２は、上部に投入開口２１を有するケーシング２０内に、平行な２本の回転軸２４，２４を備える。この回転軸２４，２４の周りに螺旋体２５，２５が固定され、この螺旋体２５，２５の外側縁に複数の回転刃２６が固定されている。この刃２６はケーシングに設けられた図示しない固定刃に近接して配置されている。ケーシング２０は、破砕された破片を搬出するベルトコンベヤＣ２を股ぐように脚台２８上に支持されており、下部に格子状のスクリーン２９が設けられている。
【００５３】
上記スクリュークラッシャー２が作動すると、図示しないモータによって回転軸２４，２４が矢印Ｒ１，Ｒ２で示すように互いに逆向きに回転駆動されて、螺旋体２５，２５が上方から下方に向かって互いに噛み合い動作すると共に、回転刃２６が固定刃に近接して回転する。これにより、投入された被処理物を砕き、また、切断して、１５ｃｍ程度以下の寸法にする。１５ｃｍ程度以下の寸法に破砕されたごみは、スクリーン２９を通過してベルトコンベヤＣ２上に落下して、寸法選別機に送られる。
【００５４】
なお、上記スクリュークラッシャー２は１軸構造であってもよく、また、１次破砕機としてハンマークラッシャーを用いてもよい。
【００５５】
また、ピット１から搬出したごみを、１次破砕機２に送る前に、破袋工程及び手選別工程を経由させてもよい。破袋工程では、ピット１からバケットクレーン等で送られたごみが破袋機に投入され、この破袋機によってごみ袋が破られて中身のごみが解ぐされる。破袋機としては、搬送面に複数の突起が設けられたベルトコンベヤと、このベルトコンベヤの搬送面に対向して配置され、外周面に破袋刃が設けられてベルトコンベヤの搬送方向と逆向きに回転駆動されるロールとを備えたものを用いることができる。手選別工程では、破袋機によって解ぐされたごみから、固形化燃料の製造に不適である不適物が人手によって除去される。不適物としては、農薬やガスボンベ等の危険物、鍋やフライパン等の調理器具、食器類、ガラス製品、掃除機や扇風機等の小型電気製品、壁掛け時計や体重計等の器具類等がある。手選別工程では、磁選機を用いて鉄等の磁性物を選別除去し、また、非鉄金属セパレータを用いてアルミニウム等の非鉄金属を選別除去してもよい。なお、破袋工程及び手選別工程は無くてもよい。
（寸法選別工程）
【００５６】
１次破砕が行われたごみは、寸法選別機３に導かれる。寸法選別機３は、破砕されたごみを、所定の基準寸法よりも大きい寸法の大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい寸法の小寸法ごみとに選別する。本実施形態の基準寸法は概ね６０ｍｍであるが、基準寸法は５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の範囲の他の値を用いてもよい。
【００５７】
寸法選別機としては、図３の断面図に示すようなトロンメルシフター３を用いることができる。このトロンメルシフター３は、ケーシング３１内に、水平面に対して１０℃程度傾斜して設置された円筒形状の網かご３２を収容している。この網かご３２の網目は、上記基準寸法に対応して６０ｍｍの寸法を有する。この円筒形状の網かご３２は、端部の環状フレームの外周を取り巻くようにスプロケット３３が形成されており、このスプロケット３３に巻き回されたチェーンを介して図示しないモータで回転駆動されるようになっている。ケーシング３１の一端面に隣接して投入ホッパ３５が設けられており、この投入ホッパ３５の下端の開口が網かご３２の一端側の開口に連なっている。ケーシング３１の下部には、網かご３２の全周面の下方に位置する第１排出口３６と、網かご３２の他端側の開口の下方に位置する第２排出口３７とが設けられている。網かご３２の内周面には、回転軸と平行に伸びると共に径方向内側に突出する４枚の羽根３９，３９・・・が、互いに９０度毎の角度をおいて固定されている。
【００５８】
上記トロンメルシフター３３が作動すると、網かご３２が回転駆動され、１次破砕されたごみが投入ホッパ３５を介して網かご３２内に投入される。投入されたごみは、傾斜状態で回転する網かご３２内を転がりつつ羽根３９，３９・・・で攪拌されながら、傾斜の下り側の端である他端に向かって移動する。このとき、寸法が６０ｍｍ以下の小寸法ごみは、網かご３２の網目を通過して下方に落下し、矢印Ｗ１で示すように第１排出口３６からケーシング３１外に排出される。一方、寸法が６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみは、網かご３２の網目を通過することなく他端側に達し、この他端側の開口から網かご３２外に排出され、矢印Ｗ２で示すように第２排出口３７からケーシング３１外に排出される。第１排出口３６から排出された小寸法ごみは第１の定量供給機Ｑ１に送られる。一方、第２排出口３７から排出された大寸法ごみは、ベルトコンベヤＣ４に受け取られて、後述する２次破砕機５に送られる。
【００５９】
上記トロンメルシフター３によって選別されたごみのうち、寸法が基準寸法の６０ｍｍよりも小さい小寸法ごみは、８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の水分量を有する。一方、寸法が基準寸法の６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみは、３０ｗｔ％以下の水分量を有する。上記小寸法ごみには、主に、生ごみ、金属、陶器片及びガラス片等が含まれる。上記大寸法ごみには、主に、紙、布及びプラスチック等が含まれる。
【００６０】
なお、寸法選別機としては、トロンメルシフターに限られず、例えば、短冊状の複数の篩板を揺動駆動させる揺動型選別機を用いることもできる。この揺動型選別機は、一方端部又は中間部の上面に被処理物が供給される複数の短冊状の篩板と、各篩板を水平状又は傾斜状にクランクピンで支持して機台に回転可能に軸承されたクランク軸と、このクランク軸を駆動して篩板を上下かつ前後に揺動させて、この篩板の上面において一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる駆動部とを備える。この揺動型選別機により、上記篩板を通過する小寸法の重量物及び軽量物と、上記篩板の下端から排出される大寸法の重量物と、上記篩板の上端から排出される大寸法の軽量物とに選別できる。
【００６１】
あるいは、寸法選別機として、隙間をおいて配列されて篩状をなす複数のロータで選別を行うロータ型選別機を用いることもできる。このロータ型選別機は、複数の大小の輪体が交互に軸方向に配列されたロータを軸直角方向に複数配列し、隣接する上記ロータの輪体間に篩目を形成する。上記複数のロータの輪体上に被処理物を載置し、ロータの配列方向の一端側から他端側へ向かって搬送するに伴って、上記被処理物を、上記篩目を通過する小寸法物と、上記ロータの配列方向の他端側から排出される大寸法物との少なくとも二つに選別することができる。また、このロータ型選別機としては、ロータの配列方向の他端側が一端側よりも上方に位置するように傾斜させ、この傾斜角度を調節可能にして、被処理物の選別の基準寸法を変更可能にしたものを用いることもできる。
（減圧発酵乾燥工程）
【００６２】
上記小寸法ごみは、定量供給機Ｑ１を経由して１次乾燥機４に送られて、減圧環境下で減圧発酵乾燥が行われる。図４Ａは、１次乾燥機としての減圧発酵乾燥機４を示す模式図であり、図４Ｂは、減圧発酵乾燥機４の横断面図である。
【００６３】
この減圧発酵乾燥機４は、被処理物である小寸法ごみが内部に供給され、内部気圧を大気圧以下に保持するように気密に形成された筒状のケーシング４０を備える。このケーシング４０の下部にヒータージャケット４１が設けられており、ボイラー４２から加熱蒸気が供給されて、ケーシング４０内の被処理物を加熱するようになっている。上記ケーシング４０内の上部には、被処理物からの水蒸気を凝縮する凝縮部４３が設けられている。また、上記ケーシング４０の内側には、回転駆動されて被処理物を攪拌する攪拌装置４４が配置されている。ケーシング４０内の被処理物は微生物が添加され、乾燥処理と共に、有機物の発酵及び分解を行うようになっている。
【００６４】
上記凝縮部４３は、図４Ｂに示されるように、ケーシング４０の上部の内側面に近接して配置され、このケーシング４０の長手方向に延在する複数の冷却管４３ａ，４３ａ・・・と、この冷却管４３ａ，４３ａ・・・の下側に形成されて凝縮水を集める集水部４３ｂとを有する。
【００６５】
上記攪拌装置４４は、ケーシング４０の外側に設けられたモータＭの出力軸に連結されて長手方向に延在する回転軸４４ａと、この回転軸４４ａに固定されて径方向に延在する板状の送り部４４ｂと、この送り部４４ｂの先端に固定されたブレード状の掻き取り部４４ｃとを有する。この攪拌装置の回転軸４４ａと送り部４４ｂの内部には中空室４４ｄが形成されており、この中空室４４ｄにボイラー４２から加熱蒸気が供給されて、被処理物を攪拌しつつ加熱するようになっている。
【００６６】
上記凝縮部の冷却管４３ａはクーリングタワー４５に接続されており、このクーリングタワー４５で冷却された冷却水が冷却水ポンプＰによって冷却管４３ａに供給される。冷却管４３ａに供給された冷却水は、被処理物からの水蒸気と熱交換を行って温度上昇した後、ケーシング４０外に排出されてクーリングタワー４５に戻されるようになっている。クーリングタワー４５は、冷却水を受ける受水槽４５ａと、この受水槽４５ａから冷却水を汲み上げる汲み上げポンプＷＰと、この汲み上げポンプＷＰで汲み上げられた冷却水を噴射するノズル４５ｂと、このノズル４５ｂから噴射された冷却水が流下する流下部４５ｃと、この流下部４５ｃを流れる冷却水に風を送るファン４５ｄとを有する。この流下部４５ｃには冷却水の蒸発を促進する充填材が設けられている。
【００６７】
凝縮部４３で凝縮されて集水部４３ｂに集められた凝縮水は、真空ポンプＶＰによってケーシング４０内の空気と共に排出されて、クーリングタワーの受水槽４５ａに導かれる。これにより、凝縮水が冷却水に混ざり、クーリングタワー４５と凝縮部４３との間を循環するようになっている。この冷却水には、ケーシング４０内の被処理物に添加されたものと同じ微生物が添加されており、冷却水に混ざった凝縮水に含まれる臭気成分等の分解を行うようにしている。この微生物の多くは、クーリングタワーの流下部４５ｃに設けられた充填材に担持される。
【００６８】
この減圧発酵乾燥機４によって、以下のように小寸法ごみの乾燥及び分解処理が行われる。被処理物としての小寸法ごみは、ケーシング４０の上部の投入口４０ａから投入される。ケーシング４０内の被処理物Ｗは、ジャケット４１と攪拌装置４４に供給される加熱蒸気によって加熱されながら、攪拌装置４４の送り部４４ｂによって回転軸４４ａと平行方向に送られつつ攪拌される。ボイラー４２からケーシングのヒータージャケット４１や、攪拌装置の中空室４４ｄに供給する加熱蒸気の温度は、約１２０℃程度であるのが好ましい。ジャケット４１が設けられた部分のケーシング４０の内側面に付着しようとする被処理物が、攪拌装置４４の掻き取り部４３ｃによって掻き取られる。
【００６９】
ケーシング４０内の空気が真空ポンプＶＰで吸引されて減圧が行われる。減圧は、ケーシング４０内部が大気圧（例えば１０１３ｈＰａ）よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の範囲内の値だけ低減するように行われる。これにより、ケーシング４０内の沸点が、６０℃程度から８０℃程度の間の温度に降下するので、被処理物Ｗが比較的低い温度で効率的に乾燥する。被処理物Ｗの乾燥に伴って生じた水蒸気は、ケーシング４０内の凝縮部４３によって効率的に凝縮され、真空ポンプＶＰによって速やかに排出される。このように、沸点降下と凝縮との相互作用により、迅速かつ効率的に被処理物Ｗを乾燥させることができる。なお、被処理物Ｗの重さや水分量等に応じて、ケーシング４０内部の減圧値やヒータージャケット４１等への加熱蒸気の温度等を調節することにより、被処理物Ｗの温度を７０℃以下にするのが好ましく、６５℃程度にするのが特に好ましい。
【００７０】
ケーシング４０内の被処理物Ｗは、乾燥処理に加えて、微生物による分解処理が行われる。被処理物に添加される微生物は、海、山及び陸の夫々から採取された複数種類の土着菌であるのが好ましい。例えば、海に由来する土着菌としては、魚の内臓に存在する菌を用いることができる。また、山に由来する土着菌としては、笹類あるいは果物等に存在する菌を用いることができる。また、陸に由来する土着菌としては、よもぎやハーブ等の草木に存在する菌や、乳酸菌等を用いることができる。これらの土着菌が存在する材料を、おがくず、米ぬか、籾殻あるいは稲殻等の培養床に混ぜて、栄養分を加えて培養することにより、被処理物Ｗを処理するのに十分な量の微生物が得られる。このように複数種類の土着菌を含む微生物を被処理物Ｗに添加し、適切な温度環境で活性化させることにより、発酵菌が卓越して腐敗菌の繁殖が抑制されて、ケーシング４０内が発酵環境となる。その結果、主に有機物で構成された被処理物Ｗが効率良く分解されて、腐敗臭が生じることなく脱臭が行われる。ケーシング４０に添加される微生物としては、好ましくは、下記のような酵素のうちの少なくとも１つを有する微生物が含まれている。なお、各酵素に続く括弧内に、各酵素が作用する物質を記している。アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）、ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）、グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）、アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）、Ｌ・アスパルテイト・ベーターセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）、グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸セミアルデヒド・デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、ＮＡＤＰＨ２チクトクロームＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）、グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）、トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）、ポリフォスヘエードキナーゼ（ＡＴＰ）、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ（ＣＴＰ）、トレハローズフォスファターゼ（糖質）、メタルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスファターゼ（グリセリン）、イヌラーゼ（イヌリン）、β−マンノシターゼ（糖質）、ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）、シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）、メチルシステインシンテターゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）、コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）、アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）、フマレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）、マレイトデハイドロゲナーゼ（マロン酸）、クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）、イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）、モノアミンオキシダクターゼ（アミン）、ヒスタミナーゼ（アミン）、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（オキソ酸）、ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）、ヌクレオチドピロフォスファターゼ（核酸）、エンドポリフォスファターゼ（ＡＴＰ）、ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）。これらのうちの複数の酵素を含む複数の微生物が被処理物Ｗに添加されているので、被処理物Ｗに含まれる複数種類の物質に対応するいずれかの微生物が活性化して、被処理物Ｗが適切に分解される。微生物は、幅広い物質を分解するために、複数の異なる地域や場所から採取するのが好ましい。
【００７１】
真空ポンプＶＰによってケーシング４０から排出された凝縮水は、クーリングタワー４５に導かれて冷却水に混ざり、クーリングタワー４５と凝縮部４３との間を循環する。凝縮水に含まれる臭気成分等が、冷却水に添加された微生物によって分解される。したがって、従来のように排気を脱臭するための脱臭装置は不要である。
【００７２】
ケーシング４０内で乾燥処理及び分解処理が行われた被処理物Ｗは、排出口４０ｂから排出され、後の第１選別工程に導かれる。
【００７３】
このように、本実施形態の都市ごみ固形化プラントの減圧発酵乾燥機４は、ケーシング４０内を減圧して沸点を降下することにより、７０℃以下の低い温度で効率良く乾燥を行うことができる。乾燥が完了したとき、被処理物としての小寸法ごみの水分量は、好ましくは１０ｗｔ％程度から１５ｗｔ％程度である。さらに、被処理物の乾燥温度を低くすることにより、微生物を活性化して被処理物の分解を促進することができる。また、沸点の降下によって凝縮部４３における熱交換温度が低くなるので、冷却水の温度上昇が少なくなり、冷却水に含まれる微生物が活性化して、凝縮水に起因する臭気の発生を防止できる。
【００７４】
また、この減圧発酵乾燥機４は、密閉したケーシング４０内で低温の減圧発酵乾燥を行い、さらに、ケーシング４０内からの凝縮水に微生物処理を行うので、従来のように、生ごみの発酵熱で乾燥を行うよりも大幅に乾燥効率を高めることができる。したがって、従来のように高温の熱風で再度乾燥を行う必要がないから、従来のような高度な脱臭設備や防塵設備が不要であり、設備コストを削減できる。また、ダイオキシンの発生を防止できる。
【００７５】
本実施形態の都市ごみ固形化プラントに用いられる減圧発酵乾燥機４は、所定の処理量の被処理物が投入されて動作を開始し、処理完了後に動作が停止して被処理物が排出されるバッチ方式であるが、例えばスクリューコンベヤやロータリーシール弁等を用いて連続的に被処理物の投入及び排出を行ってもよい。
【００７６】
上記減圧発酵乾燥機４をバッチ方式とする場合、減圧発酵乾燥機４を２組設置し、この２組の減圧発酵乾燥機４を交互に運転して、処理後の小寸法ごみを貯留サイロに交互に供給して貯留するのが好ましい。これにより、貯留サイロから安定して後続工程に小寸法ごみを供給することができる。
（第１選別工程）
【００７７】
上記減圧発酵乾燥機４によって乾燥された小寸法ごみには、手選別工程で除去されなかった不適物の破片や、手選別工程が省略された場合は、不適物が破砕されてなる金属、陶器及びガラス等が混入している。これらの不燃性の小片は、固形化燃料の材料として不適切であるので、第１選別工程で選別除去する。
【００７８】
まず、減圧発酵乾燥機４で乾燥された小寸法ごみを、篩機１４によって２種類の寸法に選別する。この篩機１４は、傾斜して配置されて上方から小寸法ごみが供給される金属網と、この金属網を面内方向に揺動させる揺動駆動部とを備え、金属網を通過する小粒子ごみと、金属網上に残って傾斜方向の下端から排出される大粒子ごみとに選別する。
【００７９】
篩機１４で選別された小粒子ごみは、第１の風力選別機１５によって、金属やガラスや陶器等の重量物と、その他の軽量物とに選別する。図５は、風力選別機１５を示す正面図である。この風力選別機１５は、蛇行した通路を有する縦長の分離管５１と、この分離管５１の上端に接続されたサイクロンセパレータ５４とを備える。
【００８０】
分離管５１は、略垂直に立設され、例えば１４段の屈曲部を有した蛇行管５１ａを外部ケーシング内に収容して構成されており、上から５段目の屈曲部において被処理物が供給されるように斜め上から投入管５２ａが接続されている。この投入管５２ａには、投入ホッパ５２ｂに投入された被処理物が、スクリューコンベヤ５２ｃとロータリーシール弁５２ｄを介して導かれるようになっている。
【００８１】
分離管５１の下端部に、ブロワ５３の送風管５５が連結されている。このブロワ５３の吐出口には、サイクロンセパレータ５４の給気口５４ａに連なる分流管５６が接続されている。送風管５５と分流管５６との間には、バタフライ型の開度調節弁５7が設けられており、被処理物Ｗの供給量や材質等に応じて送風管５５と分流管５６への送風量を調節するようになっている。また、ブロワ５３を駆動するインバータモータＭの回転速度を調節してブロワ５３全体の送風量を調節するようになっている。サイクロンセパレータ５４の排気筒５４ｂは、排気管５８を介してブロワ５３の吸入口に接続されている。
【００８２】
この風力選別機１５は、以下のように動作する。すなわち、投入ホッパ５２ｂから被処理物としての小粒子ごみが投入され、スクリューコンベヤ５２ｃとロータリーシール弁５２ｄを介して分離管５１内に投入される。投入された被処理物は、分離管５１内の上向きの空気流によって、この空気流の強さに応じて軽量物ＬＷと重量物ＨＷとに分離される。なお、投入された被処理物が塊になっていても、分離管５１内を落下中に複数の屈曲部に当たって解ぐされ、空気流によって軽量物ＬＷと重量物ＨＷとに分離される。軽量物ＬＷは空気流によってサイクロンセパレータ５４に導かれる一方、重量物ＨＷは分離管５１内の下方に落下する。サイクロンセパレータ５４に軽量物ＬＷを導いた空気流は、分流管５６からの空気流と合流して、サイクロンセパレータ５４内の上部に旋回流を生成する。この旋回流によって生じる遠心力を受けた軽量物ＬＷは、旋回流の搬送空気から分離されて下方に落下する。軽量物ＬＷが分離した搬送空気は、サイクロンセパレータ５４の高さ方向の中央部で旋回の流れが衰え、サイクロンセパレータの中心軸近傍を上向きに流れて、排気筒５４ｂから排気管５８を通ってブロワ５３に吸入される。サイクロンセパレータ５４で分離された軽量物ＬＷは、ロータリーシール弁５４ｃを通って排出され、後述する２次破砕ごみから選別された軽量物と共に、サイロＳ１に貯留される。分離管５１で分離された重量物ＨＷは、ロータリーシール弁５１ａを通って排出され、ベルトコンベヤＣ３に載置されて、磁選機に送られる。上記軽量物ＬＷは、主に紙屑、廃プラスチック及び木屑を含み、上記重量物ＨＷは、主にガラス、石、陶器、乾電池及び金属片を含む。
【００８３】
なお、上記分離管５１は、被処理物の種類等に応じて、蛇行管の屈曲部の数や屈曲角度が異なる他種類の分離管と交換可能になっているのが好ましい。
【００８４】
小粒子ごみから風力選別機によって選別された重量物ＨＷは、ベルトコンベヤ上に載置された状態で磁選機１６に送られて、鉄等の磁性物を含む乾電池やスチール缶等が除去される。磁性物が除去された重力物ＨＷは、ベルトコンベヤの終端に設けられた非鉄金属セパレータ１７によって、非鉄金属が分別除去される。非鉄金属セパレータ１７は、永久磁石式ドラム回転型の非鉄金属セパレータであり、永久磁石を内蔵したドラムを備え、このドラムが高速回転することにより、ドラムに近接して投入された例えばアルミニウム片に電磁誘導現象によって渦電流を発生させる。この渦電流と、高速回転するドラムによって生成される交流磁界との間に反発力が生じることにより、上記アルミニウム片がドラムから弾き飛ばされる。この反発力によって弾き飛ばされる距離は、非鉄金属の種類によって異なるので、ドラムからの飛距離に応じて収集を行うことにより、非鉄金属を分別することができる。
【００８５】
磁選機１６及び非鉄金属セパレータ１７で金属が分別除去された重量物ＨＷは、ガラスや陶器等の非金属が残留する。このようにして重量物ＨＷから分別された金属は、磁性物貯留ホッパＨ１と非鉄金属貯留ホッパＨ２に一旦貯留された後、回収されて再生資源として利用される。一方、非金属の重量物は、不燃物貯留ホッパＨ３に一旦貯留された後、回収されて産業廃棄物として廃棄される。
【００８６】
上記篩機１４で選別された大粒子ごみは、既に述べた小粒子ごみと同様に、第２の風力選別機１８によって重量物と軽量物とに選別される。第２の風力選別機１８は、第１の風力選別機１５と同様の構造を有する。この風力選別機１８によって大粒子ごみから分離された重量物は不燃物貯留ホッパＨ３に送られる一方、軽量物はサイロＳ１に送られる。
【００８７】
このように、篩機１４によって大粒子ごみと小粒子ごみとに分別し、小粒子ごみと大粒子ごみとを互いに異なる風速で風力選別を行うことにより、高精度に不燃物と可燃物とに分別することができる。すなわち、比重の高い土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃの破片及び乾電池等を除去できる一方、比重の小さい紙屑、木屑及びプラスチック等のような固形化燃料の材料を回収することができる。ここで、小粒子ごみの分別を行う第１の風力選別機１５では、空気流の風速を５〜７ｍｍ／ｓｅｃとし、大粒子ごみの分別を行う第２の風力選別機１８では、空気流の風速を８〜１２ｍｍ／ｓｅｃとするのが好ましい。これにより、高精度に不燃物と可燃物とに分別することができる。
【００８８】
従来のごみ固形化プラントでは、乾燥工程の後においても水分量が多かったので、篩機を用いて寸法選別を行ったり、風力選別機により重量物等の分別を行うのは不可能であった。これに対して、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、減圧発酵乾燥機４により、減圧環境下で微生物を用いた発酵乾燥を行うことにより、低温で効果的に乾燥を行うことができるので、乾燥後の小寸法ごみを、目詰まり等が生じることなく篩機１４によって更に寸法選別を行うことが可能となっている。そして、篩機１４で選別を行った大粒子ごみと小粒子ごみを、上述のように、夫々別個に風量選別機１５，１８にかけて高精度に不燃物と可燃物に分別して、効果的に不燃物を除去することができるのである。こうして、小寸法ごみに混入した土砂、ガラス、陶磁器、おもちゃ及び乾電池等のような高硬度の不燃物を確実に除去できるので、後述する成形機７の螺旋軸７２や端面板７３の磨耗を効果的に低減できる。さらに、小寸法ごみから分別された重量物のうち、さらに分別されて磁性物貯留ホッパＨ１と非鉄金属貯留ホッパＨ２に一旦貯留された金属は、再生資源として利用できるので、資源リサイクルを促進することができる。なお、風力選別機１８によって大粒子ごみから分離された重量物は、不燃物貯留ホッパＨ３に送ったが、不燃物貯留ホッパＨ３に送る前に磁選機で磁性物を選別すると共に非鉄金属セパレータで非鉄金属を選別してもよい。
（２次破砕工程）
【００８９】
上述の寸法選別工程において、トロンメルシフター３によって選別されたごみのうち、基準寸法の６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみを、２次破砕機としてのスクリュークラッシャー５によって破砕する。このスクリュークラッシャー５は、２軸の螺旋溝の間の離隔距離が小さい以外は、１次破砕機のスクリュークラッシャーと略同じ構成を有する。このスクリュークラッシャーにより、６０ｍｍよりも大きい大寸法ごみを破砕して、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の寸法にする。これにより、固形化燃料の成形に適した寸法を有する２次破砕ごみが得られる。この２次破砕ごみは、第２の定量供給機Ｑ２に送られる。
【００９０】
なお、上記スクリュークラッシャーは１軸構造であってもよく、また、２次破砕機としてハンマークラッシャーを用いてもよい。
（熱風乾燥工程）
上記２次破砕ごみは、第２の定量供給機Ｑ２によって切り出され、第２乾燥機６に送られて乾燥処理が行われる。図６は、第２乾燥機としての熱風乾燥機６を示す横断面図である。
【００９１】
この熱風乾燥機６は、軸方向寸法が直径よりも長い筒状のケーシング６０を備え、この筒状ケーシング６０の一端部（図６において紙面の手前側の端部）に、被処理物の投入部６１が接続されている一方、他端部（図６において紙面の奥側の端部）に、筒状ケーシング６０内の空気を吸引して排気を行う排気管６２が接続されている。上記投入部６１は、被処理物が投入される投入口６１ａと、投入された被処理物を気密を保ちながら筒状ケーシング６０に送るロータリーシール弁６１ｂを有する。また、上記排気管６２の下流側はサイクロンセパレータ６３に接続されている。筒状ケーシング６０の他端部の底には、乾燥後の被処理物を排出する排出口６０ａが設けられている。また、筒状ケーシング６０の下部には、一端部から他端部に亘って設けられた開口から、バーナ６４ａで生成された加熱空気を筒状ケーシング６０の内周面の接線方向に向かって供給する熱風供給部６４が設けられている。熱風供給部６４から筒状ケーシング６０内に吹き出された熱風は、矢印で示すように、筒状ケーシング６０の長軸回りの回転流となる。筒状ケーシング６０の内部には、モータＭによって回転駆動される羽根付き軸６５が設けられており、この羽根付き軸６５は、被処理物を一端部から他端部に向って送りをかけるように回転軸に対して捩じれて固定された複数の羽根を有する。この羽根付き軸６５は、筒状ケーシング６０の横断面において熱風供給部６４側に片寄って配置されている。上記排出口６０ａにはスクリューコンベヤ６７が連結されており、このスクリューコンベヤ６７の排出側端部にロータリーシール弁６７ａが設けられている。
【００９２】
この熱風乾燥機６によって、２次破砕ごみの乾燥処理が行われる。すなわち、熱風供給部６４が作動し、矢印Ｗで示すように投入口６１ａに投入された２次破砕ごみがロータリーシール弁６１ｂを通ってケーシング６０内に投入される。ケーシング６０内に投入された２次破砕ごみは、回転駆動される羽根付き軸６５によって一端部から他端部に移動する。この移動の途中、バーナ６４ａで灯油の燃焼によって生成された２００℃の熱風を受けて、２次破砕ごみが乾燥する。これにより、２次破砕ごみの水分量が１０ｗｔ％以下になり、好ましくは、５ｗｔ％前後になる。なお、バーナ６４ａで生成して筒状ケーシング６０内に送る熱風は、乾燥効率と燃料効率の観点から、２次破砕ごみの水分量に応じて１５０℃以上２００℃以下の温度にするのが好ましい。乾燥した２次破砕ごみは、排出口６０ａを介して筒状ケーシング６０から排出され、スクリューコンベヤ６７とロータリーシール弁６７ａを経由して外部に排出される。また、２次破砕ごみを乾燥させた熱風は、筒状ケーシング６０から排気管６２を通ってサイクロンセパレータ６３に導かれ、塵が除去されて外部に排出される。
【００９３】
本実施形態の都市ごみ固形化プラントの熱風乾燥機６は、乾燥対象である２次破砕ごみが、トロンメルシフター３で選別されて水分量が３０ｗｔ％以下の状態の大寸法ごみが破砕されたものであるから、２００℃以下という従来よりも大幅に低い温度で、十分に乾燥を行うことができる。したがって、従来のように水分が残留している生ごみと可燃物とを混合して燃焼バーナで乾燥を行うよりも、大幅に低い温度で乾燥を行うことができるので、乾燥効率と燃料効率を向上できる。また、ダイオキシンの発生が報告されている２３０℃よりも低い温度で乾燥を行うので、第２破砕ゴミに塩素を含む物質が存在しても、ダイオキシンの発生を防止できる。したがって、ダイオキシンを熱分解するために８００℃以上の高温加熱を所定時間行う必要が無いので、高温に耐える断熱が不要であるから、熱風乾燥機６を簡易な構造にでき、また、燃料費の大幅な削減を図ることができる。また、熱風乾燥機６の乾燥対象である２次破砕ごみは、小寸法ごみと分離されているので、排気に含まれる塵や臭気成分が従来よりも少ない。したがって、高度な脱臭設備や防塵設備が不要であるので、従来よりも設備コストを削減できる。また、従来よりも大幅に低い温度で乾燥を行うことができるから、ケーシング６０の内面に溶融したプラスチックが付着してケーシング６０が劣化したり、メンテナンスの手間が増大したりする等といった不都合を防止できる。
（第２選別工程）
【００９４】
上記熱風乾燥機６によって乾燥された２次破砕ごみは、手選別工程で除去されなかった不適物の破片が混入している場合がある。また、手選別工程が省略された場合は、不適物が破砕されてなる金属、陶器及びガラス等が混入している場合がある。これらの不燃性の小片は、固形化燃料の材料として不適切であるので、小寸法ごみと同様に、第２選別工程で選別除去する。
【００９５】
第２選別工程では、第１選別工程と同様に、第３の風力選別機１１１によって軽量物と重量物とに選別し、軽量物をサイロＳ１に一旦貯留する。第３の風力選別機１１１は、第１の風力選別機１５と同様の構造を有する。第３の風力選別機１１１によって選別された重量物は、ベルトコンベヤＣ５に載置されて、磁選機１１２に送られる。磁選機１１２によって磁性物が選別除去された重量物は、ベルトコンベヤＣ５の終端に設けられた非鉄金属セパレータ１１３によって非鉄金属が選別除去される。磁選機１１２によって選別された磁性物は磁性物貯留ホッパＨ１に送られ、非鉄金属セパレータ１１３によって選別された非鉄金属は非鉄金属貯留ホッパＨ２に送られ、磁性物及び非鉄金属が除去された後の残留物は、不燃物貯留ホッパＨ３に送られる。
（成形工程）
【００９６】
成形工程では、小寸法ごみを乾燥及び選別して得られた軽量物と、大寸法ごみを２次破砕、乾燥及び選別して得られた軽量物とを原料として、成形機７で固形化燃料を製造する。図７Ａは、成形機としての押出し成形機７を示す平面図であり、図７Ｂは、押出し成形機７の処理部を示す縦断面図であり、図７Ｃは、処理部内に収容された螺旋軸を抜き出して示した断面図である。
【００９７】
この押出し成形機７は、被処理物の圧縮成形処理を行う処理部７０と、この処理部７０に駆動力を発生して伝達するモータＭ、伝動装置Ｔ、減速機Ｒ及びギヤボックスＧとで大略構成されている。
【００９８】
押出し成形機の処理部７０は、被処理物の投入口７１ａが上端に形成されたケーシング７１内に、被処理物を混練及び圧縮する１対の螺旋軸７２，７２を収容している。上記ケーシング７１のギヤボックスＧと反対側の端面にフランジ７１ｂを有し、このフランジ７１ｂに端面板７３がボルトで固定されている。この端面板７３には、混練及び圧縮された被処理物を排出する複数の成形ノズル７３ａが取り付けられている。この端面板７３には、被処理物の溶融物を溶融するためのヒータが内蔵されている。この端面板７３の側面と、フランジ７１ｂの縁部とがリンクヒンジ装置７１ｃで接続されており、上記ボルトを外した状態で、端面板７３がフランジ７１ｂに対して回動可能になっている。
【００９９】
ケーシング７１内には、ギヤボックスＧから延びる一対の回転軸７４，７４に連なる断面六角形の駆動軸７４ａ，７４ａが延在している。この一対の駆動軸７４ａ，７４ａに、上記螺旋軸７２，７２が取り付けられている。
【０１００】
螺旋軸７２は、上記駆動軸７４ａに取り付けられる軸部と、この軸部の周面に形成された螺旋羽根部とを有する。一対の駆動軸７４ａ，７４ａに取り付けられた一対の螺旋軸７２，７２は、螺旋羽根部が互いに逆回りに形成されており、軸部の延在方向から見て螺旋羽根部が重なり合うように配置されている。一対の回転軸７４，７４は、矢印Ａ１，Ａ２で示すように互いに逆向きに回転駆動される。これにより、螺旋軸７２は、螺旋羽根部が上から下に向かって重なり合うように回転駆動されて、ケーシング７１内に投入された被処理物を挟み込み、混練及び圧縮しながら端面板７３側に移送するように形成されている。
【０１０１】
ギヤボックスＧ内には、上記一対の回転軸７４，７４に各々設けられて互いに噛み合う平歯車７４ｂ，７４ｂが収容されている。一対の回転軸７４，７４のうちの一方は、ギヤボックスＧに隣接して設けられたカップリング７４ｃを介して減速機Ｒに接続されている。モータＭから伝動機Ｔを介して伝達された回転力が上記減速機Ｒで減速され、カップリング７４ｃを介して上記一方の回転軸７４に伝達される。この一方の回転軸７４から平歯車７４ｂを介して他方の回転軸７４に回転力が伝達されて、上記一対の回転軸７４，７４が互いに反対方向に等速で回転するように形成されている。
【０１０２】
ケーシング７１のフランジ７１ｂには、切断機７５が切断機ヒンジ７５ａを介して取り付けられており、この切断機７５によって、上記端面板７３の成形ノズル７３ａから吐出される処理後の被処理物を切断する。この切断機７５は、一端に連結された回転軸周りに回転して被処理物を切断する回転刃７５ｂ，７５ｂと、この回転刃７５ｂを駆動する回転刃モータ７５ｃを備える。上記切断機の切断機ヒンジ７５ａは、上記端面板７３のリンクヒンジ装置７１ｃが固定された縁と反対側の縁に固定されていて、端面板７３が回動する方向と逆方向に切断機７５が回動可能になっている。この切断機７５は、端面板７３がケーシングの端部を閉じた状態で、この端面板７３の外側面に配置される。
【０１０３】
上記螺旋軸７２，７２は、図７Ｂに示すように、ケーシング７１の投入口７１ａ側から端面板７３側に向かって、順に、第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３とで形成されている。各螺旋軸７２１，７２２，７２３は、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａと、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂとで形成されている。第１及び第２螺旋軸の軸部７２１ａ，７２２ａは、駆動軸７４ａに挿通される断面六角形の貫通孔７２１ｃ，７２２ｃが中心軸と同軸に形成されている。一方、第３螺旋軸の軸部７２３ａは、駆動軸７４ａの先端部に嵌合する断面六角形の有底孔７２３ｃが中心軸と同軸に形成されている。駆動軸７４ａに、上記貫通孔７２１ｃ，７２２ｃが挿通されて第１及び第２螺旋軸７２１，７２２が取り付けられると共に、駆動軸７４ａの端部に上記有底孔７２３が嵌合して第３螺旋軸７２３が取り付けられる。この第３螺旋軸７２３の端面から駆動軸７４ａに螺着されたボルト７２５によって、第１乃至第３螺旋軸７２１，７２２，７２３を駆動軸７４ａに固定している。
【０１０４】
図７Ｃに示すように、第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３は、この順に、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａの径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を大きく形成している。また、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂのピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３を、この順に小さく形成している。さらに、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの厚みＴ１，Ｔ２，Ｔ３を、この順に大きく形成している。これにより、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の表面と、ケーシング７１の内側の面との間に形成される処理室の容積を、上記第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３との順に小さくしている。したがって、第１螺旋軸７２１、第２螺旋軸７２２及び第３螺旋軸７２３は、被処理物を、噛み込み等の不都合を生じることなく確実に移送し、しかも、順次大きい圧縮力を被処理物に作用できる。上記処理室の第１螺旋軸７２１に面する部分の容積に対して、上記処理室の第３螺旋軸７２３に面する部分の容積を、１／２から１／３の間の比（以下、減容比という）となるように形成している。このような減容比を有する螺旋軸７２を用いることにより、投入時にカサ比重が０．０２５の被処理物を、端面板の成形ノズル７３ａの排出時には、カサ比重が概ね０．４５から０．５の間となる程度に圧縮できる。また、投入時にカサ比重が０．０２５の被処理物を、成形ノズル７３ａからの排出時には、真比重が概ね０．８から１の間となる程度に圧縮できる。
【０１０５】
上記第１螺旋軸７２１と、第２螺旋軸７２２と、第３螺旋軸７２３は、いずれも、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの巻き数を１巻きに形成している。すなわち、各螺旋軸の螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの一端が、軸方向から見て、その螺旋羽根７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの他端と略同じ周方向位置にある。これにより、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の製造を容易にし、また、各螺旋軸７２１，７２２，７２３の修理及び交換等の保守作業を行い易くしている。
【０１０６】
ケーシング７１の内側には、第１螺旋軸７２１と第２螺旋軸７２２を取り囲む複数のライニング片７７，７７，・・・が配置されており、このライニング片７７，７７，・・・が、上記処理室のケーシング側の面を画定している。
【０１０７】
上記押出し成形機７は、以下のように動作する。すなわち、上記小寸法ごみから分離された軽量物と、大寸法ごみから分離された軽量物との混合物が、サイロＳ１から供給されてケーシング７１の投入口７１ａに投入される。投入された被処理物としての混合物を、一対の第１螺旋軸７２１が挟み込み、混練し、強力な挟み込み力によって第２螺旋軸７２２側に確実に移送する。第２螺旋軸７２２は、この第２螺旋軸７２２とライニング片７７との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、廃棄物の混練及び圧縮を行う。上記処理室内に導かれた廃棄物を、上記第２螺旋軸７２２の回転動作によって端面板７３側に送りながら混練及び圧縮するので、廃棄物の逆流を効果的に防止する。続いて、第３螺旋軸７２３が、この第３螺旋軸７２３とライニング片７７との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、更なる混練と圧縮を行う。第１、第２及び第３螺旋軸７２１，７２２，７２３は、この順に、軸部７２１ａ，７２２ａ，７２３ａの径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が大きく形成され、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂのピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３が大きく形成され、螺旋羽根部７２１ｂ，７２２ｂ，７２３ｂの厚みＴ１，Ｔ２，Ｔ３が大きく形成されているので、廃棄物の噛み込みや密度の低下等の不都合なく、廃棄物を効果的に混練及び圧縮することができる。
【０１０８】
また、第１、第２及び第３螺旋軸７２１，７２２，７２３は、順次大きい圧縮力を廃棄物に与えて混練を行うことにより、廃棄物に圧縮熱と摩擦熱を効果的に生じさせることができる。これにより、廃棄物に含まれる例えばプラスチック等の溶融物を効果的に溶融させることができる。この圧縮熱や摩擦熱は、廃棄物に含まれる溶融物が４０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の間であり、かつ、非溶融物が３０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の場合に特に効果的に生成することができる。なお、端面板７３に内蔵されたヒータは、被処理物が１００℃以上１８０℃以下の範囲の温度となるように、被処理物を加熱するのが好ましい。被処理物を１００℃以上にすることにより、溶融物を十分に溶解することができる一方、被処理物を１８０℃以下にすることにより、塩素系ガスの発生を防止することができる。
【０１０９】
第３螺旋軸７２３に導かれて高圧力で圧縮された被処理物は、溶融物が溶融した状態で、端面板７３の成形ノズル７３ａから棒状に押し出される。押し出された棒状の被処理物は、切断機７５によって所定長さに切断され、下方に配置されたバケット内に落下して回収される。所定長さに切断された棒状の被処理物は、冷却機１１５で冷却され、サイロＳ２に保管されて、適宜トラックでバラ積載で出荷されたり、フレコンに詰められて出荷される。冷却機１１５から出る崩れ破片や粉体は、サイクロンセパレータ１１６に吸引されて回収され、サイロＳ１に戻される。
【０１１０】
上記押出し成形機７は、直径が３０ｍｍ程度の固形化燃料を製造するのに適しているが、直径が数ｍｍ程度の小径の固形化燃料を製造する場合は、ペレットミルを用いるのが好ましい。ペレットミルは、胴部に複数のダイ孔が形成されて水平回転軸周りに回転駆動される回転円筒体と、この回転円筒体の胴部の内側面に沿って転動し、この回転円筒体内に供給される被処理物を圧縮してダイ孔から押し出す転動輪とを備える。ダイ孔から押し出された被処理物は、回転円筒体の外周面から所定距離だけ離れた位置に配置されたカッターブレードによって、所定長さに切断される。切断された被処理物は、冷却されて固形化燃料となる。
【０１１１】
上記固形化燃料は、減圧発酵乾燥機４で効果的に乾燥された小寸法ごみと、熱風乾燥機６で効率的に乾燥された２次粉砕ごみとの混合物により製造されているので、水分量が少なくて熱量が大きい。例えば、上記固形化燃料は５０００〜６０００ｃａｌ／ｇの熱量を得ることができ、ボイラー等の燃料としての利用が可能である。また、減圧発酵乾燥時の微生物処理により、生ごみ等を含む小寸法ごみが十分に分解されているので、製造後に固形化燃料の発酵が進行して発熱や発火する等の不都合が無い。したがって、従来のように製造後の発酵を止めるための消石灰を添加する必要が無いので、燃焼後に生成される灰を少なくできる。
【０１１２】
このように、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、生ごみのような水分量の大きい可燃物や、古紙、布及びプラスチックのような水分量の小さい可燃物や、金属や陶器等の不燃物が混在する収集ごみを、所定の基準寸法に基づいて小寸法ごみと大寸法ごみとに選別することにより、水分量の大きいごみと小さいごみとに効率的に分けることができる。この選別したごみのうち、水分量の大きい小寸法ごみは、微生物を添加して減圧発酵乾燥を行うことにより、比較的低い温度で十分に分解、脱臭及び乾燥を行うことができる。一方、水分量の小さい大寸法ごみは、２次破砕の後、比較的低い温度の熱風乾燥によって効率的に乾燥できる。すなわち、第１乾燥機と第２乾燥機との両方について、従来よりも低温で高効率に乾燥を行うことができる。このようにして得られた乾燥後の小寸法ごみと２次破砕ごみを用いて製造した固形化燃料は、水分量が少なくて熱量が大きく、また、製造後に発酵や腐敗が進行して変質や発火することが無い。すなわち、本実施形態の都市ごみ固形化プラントは、ごみの収集事情に適応することができ、しかも、良好な品質の固形化燃料を製造できるのである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態の都市ごみ固形化プラントの構成と、この固形化プラントで実行される工程を示す模式図である。
【図２】１次破砕機としてのスクリュークラッシャーを示す断面図である。
【図３】寸法選別機としてのトロンメルシフターを示す断面図である。
【図４Ａ】第１乾燥機としての減圧発酵乾燥機を示す模式図である。
【図４Ｂ】減圧発酵乾燥機の横断面図である。
【図５】風力選別機を示す正面図である。
【図６】第２乾燥機としての熱風乾燥機を示す横断面図である。
【図７Ａ】成形機としての押出し成形機を示す平面図である。
【図７Ｂ】押出し成形機の処理部を示す縦断面図である。
【図７Ｃ】処理部内の螺旋軸を抜き出して示した断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ピット
２ １次破砕機
３ 寸法選別機
４ 減圧発酵乾燥機
５ ２次破砕機
６ 熱風乾燥機
７ 成形機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する１次破砕機と、
上記１次破砕機で破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する寸法選別機と、
所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で上記小寸法ごみを乾燥する第１乾燥機と、
上記大寸法ごみを破砕する２次破砕機と、
上記２次破砕機で破砕された２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機と、
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機と
を備えることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記寸法選別機は、上記基準寸法に対応する寸法の網目が形成されて回転駆動される円筒形状の網かごを有することを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項３】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項４】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第１乾燥機は、上記小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行うことを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項５】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第１乾燥機は、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の圧力だけ低減した環境下で、上記小寸法ごみの乾燥を行うことを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項６】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第２乾燥機の熱風の温度は、２００℃以下であることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項７】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記成形機は、上記小寸法ごみと２次破砕ごみとが投入される投入口が上面に形成されたケーシングと、このケーシングの端面に配置されて排出ノズルが設けられた端面板と、上記ケーシング内に収容され、軸方向に連結されていると共に上記端面板側ほど螺旋羽根の間隔が小さく形成された３つの螺旋軸とを有することを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項８】
高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する工程と、
上記破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する工程と、
上記小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥する工程と、
上記大寸法ごみを破砕して２次破砕ごみを得る工程と、
上記２次破砕ごみを熱風で乾燥する工程と、
上記乾燥した小寸法ごみと、上記乾燥した２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する工程と
を備えることを特徴とする都市ごみ固形化方法。
【請求項１】
高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する１次破砕機と、
上記１次破砕機で破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する寸法選別機と、
所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧した環境下で上記小寸法ごみを乾燥する第１乾燥機と、
上記大寸法ごみを破砕する２次破砕機と、
上記２次破砕機で破砕された２次破砕ごみを熱風で乾燥する第２乾燥機と、
上記第１乾燥機で乾燥された小寸法ごみと、上記第２乾燥機で乾燥された２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する成形機と
を備えることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記寸法選別機は、上記基準寸法に対応する寸法の網目が形成されて回転駆動される円筒形状の網かごを有することを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項３】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記基準寸法は、５０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項４】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第１乾燥機は、上記小寸法ごみを７０℃以下の温度にして乾燥を行うことを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項５】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第１乾燥機は、大気圧よりも４００ｈＰａ以上８００ｈＰａ以下の圧力だけ低減した環境下で、上記小寸法ごみの乾燥を行うことを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項６】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記第２乾燥機の熱風の温度は、２００℃以下であることを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項７】
請求項１に記載の都市ごみ固形化プラントにおいて、
上記成形機は、上記小寸法ごみと２次破砕ごみとが投入される投入口が上面に形成されたケーシングと、このケーシングの端面に配置されて排出ノズルが設けられた端面板と、上記ケーシング内に収容され、軸方向に連結されていると共に上記端面板側ほど螺旋羽根の間隔が小さく形成された３つの螺旋軸とを有することを特徴とする都市ごみ固形化プラント。
【請求項８】
高含水物と低含水物とが混在するごみを破砕する工程と、
上記破砕された１次破砕ごみを、所定の基準寸法よりも大きい大寸法ごみと、上記基準寸法よりも小さい小寸法ごみとに選別する工程と、
上記小寸法ごみを、所定の酵素を有する微生物が添加され、かつ、大気圧よりも減圧された環境下で乾燥する工程と、
上記大寸法ごみを破砕して２次破砕ごみを得る工程と、
上記２次破砕ごみを熱風で乾燥する工程と、
上記乾燥した小寸法ごみと、上記乾燥した２次破砕ごみとを混錬、圧縮及び成形する工程と
を備えることを特徴とする都市ごみ固形化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【公開番号】特開２００８−１３２４０８（Ｐ２００８−１３２４０８Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８７６６（Ｐ２００６−３１８７６６）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
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