JP2002136953A - 有機廃棄物処理装置および有機廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大量の有機廃棄物を連続的に効率よく、発酵処
理、分解処理、乾燥処理等の処理を行い堆肥化するため
装置および処理方法を提供する。 【解決手段】有機廃棄物を処理するため流動層槽を有
し、廃棄物焼却炉の廃熱が流動層槽で行われる処理に用
いられるように構成されている有機廃棄物処理装置およ
びこの装置を用いた処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭、飲食店、ホ
テルなどから排出される生ごみなどの有機廃棄物を処理
する装置および方法に関し、詳しくは、該処理がごみ焼
却炉などの廃棄物焼却設備で発生する廃熱を利用して、
流動層槽で行われる有機廃棄物処理装置に関する。さら
に本発明は、上記装置を用いて有機廃棄物を処理する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭、飲食店、ホテルなどから排
出される生ごみを主体とする有機廃棄物の処理は、焼却
の外に、コンポスト化、ガス化などが実施されている。
その処理方法として発酵処理、分解処理、乾燥処理等の
処理は、固定層を用いた装置を用いバッチ方式で行われ
る。このような有機廃棄物のバッチ方式による処理法で
は、一般的には大量の有機廃棄物を連続的に処理するこ
とには適さない。すなわち、有機物廃棄物の投入、搬出
に手間と時間を要すこと、機械的な撹拌のため発酵促進
剤と有機廃棄物の接触がまだ十分でなく、処理槽の温度
が投入してから一定温度に達するまでにかなりの時間を
要すること、機械的撹拌のため電力が少なくないことな
ど実用上解決すべき課題を有している。

【０００３】また、近年、一般廃棄物の処理設備は大型
化と合わせて、立地上の制約などのため、種々の廃棄物
処理設備を一ヶ所に集中し、総合的に処理をする傾向に
ある。大型の焼却炉で発生した多量の熱はボイラーによ
りスチームを発生させ発電や動力として回収され、さら
に低温の廃熱は地域や病院の暖房などに利用されてはい
るがまだ限定的な利用にすぎず、その有効利用が求めら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生ご
み、紙、排水汚泥、家畜糞尿などからなる有機廃棄物を
連続的に効率よく、発酵処理、分解処理、乾燥処理等の
処理を行うための装置と有機廃棄物の処理方法を提供す
ることにある。特に、種々の廃棄物などの焼却設備の近
辺に本装置を設置し、焼却炉からの廃熱を有効利用をす
ることを合わせて行うことができる装置と有機廃棄物の
処理方法を提供することにある。

【０００５】本発明によれば、下記構成の有機廃棄物処
理装置及び方法が提供されて、本発明の上記目的が達成
される。 １．有機廃棄物を処理するための流動層槽を有し、廃棄
物焼却設備の廃熱が該流動層槽で行われる処理に用いら
れるように構成されていることを特徴とする有機廃棄物
処理装置。 ２．流動層槽で行われる処理が、発酵処理、分解処理、
及び乾燥 処理の少なくともいずれかの処理であること
を特徴とする上記１に記載の有機廃棄物処理装置。 ３．流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が発酵処理、
分解処理、および乾燥処理であり、そしてこれらの処理
により得られる取得物がコンポストであることを特徴と
する上記１または２のいずれかに記載の有機廃棄物処理
装置。 ４．流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が発酵処理及
び分解処理であり、そしてこれらの処理により該生ごみ
がガス化されることを特徴とする上記１〜３のいずれか
に記載の有機廃棄物処理装置。 ５．上記１〜４のいずれかの有機廃棄物処理装置を用い
て、ごみ焼却炉の廃熱を利用して有機物廃棄物を処理す
る方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機廃棄物処理装
置の実施の形態（態様）を、添付の図面に基づいて詳細
に説明する。しかしながら、本発明は下記の態様のみに
限定されて解釈されることはなく、数多くのバリエーシ
ョンをとることができる。

【０００７】図１には、有機廃棄物の処理装置（以下、
単に「処理装置」という。）の一例を示す概略フローシ
ートが示されている。処理装置１は、有機廃棄物中に含
まれる魚や肉類の骨や、貝殻などを所要の大きさに破砕
するための破砕手段２と、破砕された有機廃棄物を乾燥
および発酵・分解させてコンポストとするための流動層
槽３と、この流動層槽内に加熱気体を供給するための空
気あるいは酸素濃度を制御した混合気体などからなる気
体加熱機１１及び送風機１２を具備する。

【０００８】上記破砕手段２は、生ごみを投入するため
のホッパー（図示せず）と、投入された生ごみを所要の
大きさに破砕するための破砕機とから構成され、破砕さ
れた生ごみはダクト２ａを通じて流動層槽３に供給され
る。

【０００９】流動層槽３は、断面が円筒状の槽本体３ａ
の内底部に網目状の仕切り板４を配設するとともに、仕
切り板４上のほぼ中央部に隔壁５を設けて、上部が連通
する一次流動層３ｂと、二次流動層３ｃを形成し、さら
に二次流動層３ｃは、隔壁６によって下部が二次流動層
３ｃと連通する取出層３ｄを形成し、この取出層３ｄの
上部にコンポストを連続的に取り出すための取出口８が
設けられ、槽本体３ａの下部には、加熱、加圧された気
体（以下、単に「加熱気体」という。）を受け入れるた
めの供給口９が設けられている。取出口８からは、コン
ポスト取り出しライン２３を経由して、コンポストを貯
蔵するための貯蔵槽２４が設けられている。一方、一次
流動層３ｂの仕切り板４上部には、ダクト２ａから供給
される生ごみを受け入れるための投入口７が形成された
ものである。

【００１０】熱交換器である気体加熱機１１により加熱
された加熱気体は、ライン３１を通して供給口９から流
動層槽３内に供給される。本発明においては加熱源は近
接する廃棄物焼却設備５１の廃熱が利用され、かかる廃
熱により熱せられた気体媒体あるいは液体媒体は熱媒体
供給ライン３２を通して気体加熱機１１に供給される。
また、加熱気体の成分としては、空気、嫌気性菌を発酵
させる場合に好適なように酸素濃度を減らした空気、お
よび好気性発酵菌の発酵速度を上げるのに適するよう酸
素濃度を高めた空気等が挙げられ、これらのガスは処理
する有機廃棄物と発酵微生物の種類によって適切に選択
して使用することができる。廃棄物焼却設備の高温の排
ガスも温度、酸素濃度などを調整して使用される。

【００１１】なお、この図１の処理装置においては、流
動層槽３内に供給する加熱気体を効率的に使用するため
循環方式を採用しており、流動層槽３の上部に気体取出
口１３を設置し、取り出した気体をライン１４を介して
サイクロン１５内に導き、加熱気体中に含まれる微粒子
を除去したのち、その微粒子をライン１６を介して再び
流動層槽３内に還流させる一方、微粒子の除去された加
熱気体をライン１７を介して熱交換器１８に送り、熱交
換によって加熱気体を冷却し、加熱気体中に含まれる水
分を凝縮させるとともに、ライン１９を通じて凝縮させ
た水を分離ドラム２０に導き、この分離ドラム２０で水
分を分離したのち、ポンプ２１によって水を系外に排出
する。一方、分離ドラム２０によって凝縮させた水分を
分離したのちの加熱気体は、ライン２２を経由して必要
に応じてライン２５により空気、酸素あるいは窒素を流
量コントロールしながら補充することにより酸素濃度な
どを調節し、送風機１２によりライン３０通して気体加
熱機１１に送風される。気体加熱機１１で加熱された加
熱気体は再びライン３１を通って流動層槽３内に供給さ
れる。

【００１２】なお、流動層槽３内に設ける隔壁５は、槽
本体３ａの仕切り板４上に１枚を設け、一次流動層３ｂ
と二次流動層３ｃに区画しているが、最終的に得ようと
するコンポスト中に含まれる水分によっては、隔壁を適
宜増やして流動層をより多数に区画してもよく、その枚
数については特段の制限はない。

【００１３】また、図１の態様では、有機廃棄物をまず
最初に流動層槽３の一次流動層３ｂ内に供給し、乾燥、
発酵させ、順次投入される有機廃棄物によって上方に持
ち上げられ、隔壁５をオーバーフローして二次流動層３
ｃ内に移動させる方式としているが、噴流式のものであ
ってもよい。流動層槽３の底部は、供給される加熱気体
が槽内に均一に供給されるよう逆円錐状とすることが好
ましい。

【００１４】以上の構成からなる処理装置１を使用し
て、有機廃染物を処理する方法について説明する。ま
ず、コンポスト化しようとする有機廃棄物をホッパー
（図示せず）を介して破砕機内に投入し、有機廃棄物中
に含まれる比較的大きな固形物を流動に適した大きさに
破砕したのち、所要の大きさに破砕した有機廃棄物を、
ダクト２ａを介して流動層槽３に形成した投入口７から
仕切り板４上に形成された一次流動層３ｂ内に供給す
る。

【００１５】この流動層槽３では、発酵微生物を含むコ
ンポストの所定量をあらかじめ一次流動層３ｂ内に導入
しておくとともに、焼却炉の廃熱により加熱された加熱
気体を流動層槽３内に連続して供給し、流動層槽３内を
温度２５〜１２０℃、より好ましくは温度８０〜１００
℃程度に維持する。新しく投入された有機廃棄物は、一
次流動層３ｂ内において、既に投入されているコンポス
トと撹拌、混合され、加熱された気体によって乾燥が開
始されると同時に、コンポスト中に含まれる発酵微生物
によって発酵が始まる。

【００１６】一次流動層３ｂ内に投入される有機廃棄物
は、通常多くの水分を含んでいるものであるが、水分が
不足している場合には、冷却機からなる熱交換機１８の
温度を調整し、この熱交換機１８において凝縮させる水
分量を調整し、供給する加熱気体中に含まれる水分を制
御することができる。

【００１７】順次投入される有機廃棄物によって、当初
に投入さたコンポストは次第に上昇し、隔壁５を越えて
二次流動層３ｃに移動し、このコンポストに続いて供給
された有機廃棄物も加熱された気体によって乾燥、発酵
し、徐々に水分を減らして上昇し、同様に二次流動層３
ｃに移動したのち、さらに下方から供給される加熱気体
によって乾燥、発酵が進行する。

【００１８】二次流動層３ｃに移動した有機廃棄物は、
オーバーフローして一次流動層３ｂから順次移動する有
機廃棄物によって下方に押し下げられ、さらに乾燥と発
酵を行いながら、隔壁６の下方から取出層３ｄに移行
し、後続の有機廃棄物によって取出層３ｄの上方に押し
上げられ、コンポストとして取出口８から連続的にコン
ポスト取出ライン２３を経由して貯蔵槽２４に貯蔵され
る。

【００１９】その際、加熱気体の供給口９を通じて流動
層槽３内に供給された加熱気体は、流動層槽３内におい
て、有機廃棄物と接触し、有機廃棄物に含まれる水分を
蒸発、乾燥させながら、発酵微生物による発酵を促進さ
せ、上部の気体取出口１３を介してサイクロン１５に送
られ、このサイクロン１５内における遠心分離作用によ
って空気中に含まれる微粒子が除去される。

【００２０】かくして微粒子が除去された加熱気体は、
ライン１７を通じて熱交換機１８に送られ、この熱交換
機１８の作用によって加熱された気体中に含まれる水分
が凝縮され、ライン１９を通じて分離ドラム２０に送ら
れ、分離ドラム２０で加熱気体と水分に分離され、加熱
気体はさらにライン２２を介して、送風機１２、気体加
熱機１１に送られ、必要に応じて所定の温度に再加熱さ
れ、再び流動層槽３内に送られるが、分離ドラム２０で
分離された水分は、ポンプ２１を介して系外に排出され
る。

【００２１】なお、この態様においては、新しく投入さ
れる有機廃棄物の発酵微生物による発酵は、あらかじめ
一次流動層槽３ｂ内にあるコンポストに含まれる発酵微
生物によって行っているが、投入する有機微生物中に発
酵微生物の所要量を混入させることによっても行うこと
ができる。

【００２２】流動層槽３で処理する有機廃棄物は、生ご
みを主体とする家庭、飲食店、ホテル等から排出される
有機廃棄物であるが、有機廃棄物であれば、その種類は
問わず、紙、家畜の糞尿や排水汚泥であっても処理する
ことが可能である。なお、金属類、ガラスあるいはセメ
ントなどの異物の除去が必要な場合は、該処理前にある
いは処理後に、通常の種々のタイプの除去装置により取
り除くことができる。

【００２３】本発明では、加熱気体に供給される熱源と
しては、近接する廃棄物焼却設備から排出されるガス、
いわゆる廃熱を利用する。本態様の場合、図１に模式的
に示されるように、廃棄物焼却設備５１内に設置された
熱交換器１１ａで排気ガスにより加熱されたダウサム、
植物油、鉱物油、灯油あるいは温水などの液状熱媒体、
無水アンモニア、メタン、空気あるいはスチームなどの
気体熱媒体を熱媒体供給ライン３２を通して気体加熱機
１１に導き、そこで空気、酸素あるいは窒素含量を調整
した混合気体などを所定の温度に加熱し、加熱された気
体は図１に示される流動層槽底部の加熱気体供給口９か
ら処理槽３に均一に供給される。用いられた熱媒体は気
体加熱機１１から熱媒体循環ライン３３を通して熱交換
器１１ａへ循環されて加熱される。

【００２４】ここで使用される気体加熱機１１は、特に
限定されるものではなく、通常の熱交換器が使用でき
る。たとえば、多管式熱交換器、二重管式熱交換器、カ
スケード式熱交換器、ジャケット式熱交換器、液膜式熱
交換器、プレート式熱交換器あるいはブロック式熱交換
器などが例示される。これらの熱交換機のなかから、熱
供給側および熱受容側の媒体の性状、流量あるいは温度
に合わせて適宜選択することができる。なかでも、多管
式熱交換器あるいは二重管式熱交換器が好ましく使われ
る。また、向流接触タイプ、並流接触タイプのいずれも
使用される。

【００２５】図２に示される態様は、図１の場合と廃棄
物焼却設備の排ガスにより流動層形成のための気体を加
熱するための熱交換の装置および方法が異なるだけなの
で、その部分のみが図２に模式的に示されている。この
態様では、廃棄物焼却設備５１から排出される排ガス
（１５０〜２５０℃）を熱供給媒体とし、廃棄物焼却設
備内に設置された気体加熱器１１ｂへ気体をライン３０
を通して供給して、１００〜２００℃に加熱し、加熱気
体をライン３１を通して加熱気体供給口９に導く。必要
に応じてライン３１に気体加熱機１１’を設置して、こ
れにより温度調節をすることができる。図２に示される
態様は、上記以外図１の場合と同じである。

【００２６】図３に模式的に示される態様は、有機廃棄
物からコンポストを取得するかあるいは有機廃棄物をほ
とんど分解してガス化（主に水と炭酸ガス）するための
処理装置である。そして、本態様では、廃棄物焼却設備
５１においてボイラーなどで熱回収した後の焼却炉排気
ガスを、直接ライン３７を通して、流動層槽底部の加熱
気体供給口９から処理槽に均一に供給する。この時、必
要に応じて酸素あるいは窒素を濃度調整ライン２５を通
して添加して酸素濃度をコントロールすることができ
る。また、本態様の場合、図１の装置で用いられていた
冷却器１８、分離ドラム２０は不要となり、流動層槽３
で行われる処理のために用いられた焼却炉排気ガスおよ
び流動層槽３で有機廃棄物が分解して発生したガスはサ
イクロン１５に接続されたライン３９を通して、廃棄物
焼却設備５１に戻される。さらに、有機廃棄物を殆ど分
解してガス化する場合は、貯蔵槽２４、コンポストの取
出口８、貯蔵槽２４へのライン２３、流動層槽３内の取
出層３ｄは不要あるいは小さくできる。また、流動層槽
内に分解されない流動媒体、例えばバークやセラミック
スの菌床を加え、流動化させることが好ましい。この方
法により、有機廃棄物を効率良く分解させることができ
る。流動層槽３で発生したガスには、通常、水分、炭酸
ガスの外、メチルメルカプタン、アンモニア、硫化水素
などの悪臭を伴う有害ガスが含まれるが、これらのガス
をライン３９を通じて焼却設備５１に送り、焼却設備内
にある除去設備で燃焼排ガスと共に有害ガスを処理する
ことができ、経済的である。その他は、図１の処理装置
と同じ構成である。なお、流動層槽で発生したガスを直
接大気に放出することもできるが、この場合、除害装置
や脱臭装置を接続することが必要となる場合がある。

【００２７】

【実施例】図１で示される処理装置を使用した。用いた
流動層槽は断面積が０．５ｍ^２で高さ２ｍである。下記
の処理を行った流動層槽の一次流動層側に、あらかじめ
発酵微生物を含んだコンポストを５０ｋｇ投入し流動さ
せたのち、破砕機構において流動に適した大きさに破砕
し、含有水分が８０％の生ごみを主体とする有機廃棄物
を、１，０００ｋｇ／ｈの割合で流動層槽に連続的に供
給した。

【００２８】一方、近接して稼動中の一般廃棄物をごみ
焼却用のカレンダー炉から排出される高温の排ガスによ
りボイラーを用いてスチームを発生させ、さらに排ガス
を熱交換器１１ａに供給し、この熱交換器により熱交換
して得られた熱媒体（２００〜２５０℃）を熱媒体供給
ライン３２を通して気体加熱器１１に熱交換のために導
入した。一方、送風機１２により送られた空気をライン
３０を通して気体加熱器１１に導き、上記温水と向流接
触させて加熱し、１５０〜２００℃に調節した空気をラ
イン３１を通して、流動層槽内の底部にある気体供給口
９から、槽塔断面積当たり３０〜５０ｃｍ／ｓｅｃの量
で槽内に供給し、流動層槽内を温度約１００℃に保持
し、粉砕された生ごみを加熱空気によってあらかじめ投
入されたコンポストと撹拌、混合すると同時に加熱し、
生ゴミ中に含まれる水分を蒸発しながら、発酵処理を行
った。

【００２９】生ごみは、始めは水分が多く一次流動層内
の下部で流動していたが、発酵と乾燥が進行するにした
がって、水分が蒸発し、軽くなって流動層の上方に移動
し、順次隔壁をオーバーフローして二次流動層に移行
し、さらに水分の蒸発による乾燥と発酵が促進され、生
ごみ中に含まれる水分が２５％程度となると、流動層の
上部からコンポストとして貯蔵槽に連続的に取り出し
た。処理後の加熱気体は冷却後に分離カラム２０で水を
除き、濃度調整ガス供給ライン２５を通して酸素濃度を
空気中の濃度に調整し、送風機１２により気体加熱機１
１に導き、ごみ焼却炉の廃熱で加熱された温水で再び加
熱し、有機物処理層槽３に循環使用した。

【００３０】

【発明の効果】本発明による有機物廃棄物（生ごみ、
紙、排水汚泥、家畜糞尿など）の処理装置および方法
は、処理槽の底部から送入される空気または混合気体に
より発酵促進剤と廃棄物とを流動させながら混合・接触
させ、かつ容易に連続プロセスが採用できる密閉型の流
動層槽を処理槽として採用し、しかも処理の熱源として
廃棄物焼却設備の廃熱を利用しているので、（イ）処理
装置を機械的に開閉して原料、製品の出し入れを頻繁に
行うことなく連続的に流動層槽への原料の供給および該
流動層槽からの製品の排出が行え、いったん多量に有機
廃棄物をホッパーに投入しておけば、無人で連続運転を
続けることが出来、（ロ）処理容量に対して所要する動
力が少なくて済むので経済的であり、（ハ）流動層を形
成する気体として予め加熱した気体を送入することによ
り、処理を促進することができ、そして（ニ）上記気体
の加熱には近接する廃棄物焼却炉の廃熱との熱交換を行
わせることで、処理に必要な熱を利用することができ、
省エネルギープロセスが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機廃棄物処理装置の一態様を模式的
に示す概略説明図である。

【図２】本発明の有機廃棄物処理装置の別の一態様の
内、廃棄物焼却設備の排ガスと熱交換する部分の概略説
明図である。

【図３】本発明の有機廃棄物処理装置の他の一態様例を
模式的に示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 有機廃棄物の処理装置 ２ 破砕機構 ２’ 生ごみ投入口 ２ａ ダクト ３ 流動層槽 ３ａ 槽本体 ３ｂ 一次流動層 ３ｃ 二次流動層 ３ｄ 取出層 ４ 仕切り板 ５、６ 隔壁 ８ コンポストの取出口 ９ 加熱気体の供給口 １１ 気体加熱機 １１ａ 熱交換器 １１ｂ 気体加熱機 １１’ 熱交換器 １２、１２’ 送風機 １３ 気体取出口 １５ サイクロン １８ 熱交換器（冷却器） ２０ 分離ドラム ２１ 排水ポンプ ２２ 気体循環ライン ２３ コンポスト取出ライン ２４ コンポスト貯蔵槽 ２５ 濃度調整ガス供給ライン ２８ 廃棄物焼却設備へのライン ３０ 気体循環ライン ３１ 気体循環ライン ３２ 熱媒体供給ライン ３３ 熱媒体循環ライン ３５ 排気ガス送風機 ３７ 焼却炉排気ガス供給ライン ３８ 焼却炉への循環ライン ５１ ごみ焼却設備

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０５Ｆ 17/00 Ｆ２６Ｂ 17/10 Ｄ 17/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＤ // Ｆ２６Ｂ 17/10 ３０３Ｍ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機廃棄物を処理するための流動層槽を
   有し、廃棄物焼却設備の廃熱が該流動層槽で行われる処
   理に用いられるように構成されていることを特徴とする
   有機廃棄物処理装置。
2. 【請求項２】 流動層槽で行われる処理が、発酵処理、
   分解処理、及び乾燥処理の少なくともいずれかの処理で
   あることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物処理
   装置。
3. 【請求項３】 流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が
   発酵処理、分解処理、および乾燥処理であり、そしてこ
   れらの処理により得られる取得物がコンポストであるこ
   とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の有
   機廃棄物処理装置。
4. 【請求項４】 流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が
   発酵処理及び分解処理であり、そしてこれらの処理によ
   り該生ごみがガス化されることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの有機廃棄物処
   理装置を用いて、ごみ焼却炉の廃熱を利用して有機物廃
   棄物を処理する方法。