JP2004024976A

JP2004024976A - ごみの処理方法及びその装置

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Publication number: JP2004024976A
Application number: JP2002182916A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Yamaguchi; 山口　安幸; Shigeyo Watanabe; 渡辺　重世; Ryoichi Nagata; 永田　良一
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ごみ処理において、特に選別工程で生じる問題を解決する。
【解決手段】ごみを破砕し、その破砕物から異物を除去して乾燥した後、さらに風力選別にて異物と可燃側分別物とを分離し、該可燃側分別物を固形燃料の原料に供するとともに、前記分離された分別異物に乾留を加え、得られた乾留物に対して篩選別を加えて篩上に残った異物を最終分別異物として廃棄処分にする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみを典型例とするごみから主に固形燃料を製造するごみの処理方法およびその装置、あるいは、さらに乾留にて所謂ごみ固形燃料から炭化物を得るごみの処理方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、欧米で開発されたゴミを固形燃料化するシステムは、都市ごみをバケットクレーン等で破砕機に投入して破砕し、例えばトロンメルと呼ばれる回転選別機で回転ドラムの穴から土砂を除去するか、或は風力選別機中に破砕されたごみを落下させると共に、風を投入口より吹込み、重い不燃物と軽い可燃物とを異なる出口によって分離し、選別された可燃物は成形機によって成形され、乾燥炉によって乾燥されて固形燃料としていた。
【０００３】
しかし、この方式は日本のゴミに対しては、いくつかの問題点を有している。すなわち、欧米では生ゴミは流しに設置されたディスポーザと呼ばれる小さな破砕機で破砕され、下水と共に流されて下水処理場の汚泥として処理されるため、自治体が集めるごみの中の水分が一般に２０〜４０ｍａｓｓ％と少ないことから、このようなシステムが用いられる。
【０００４】
しかし、日本ではごみと一緒に生ごみも回収されるため、ごみの水分が５０〜７０ｍａｓｓ％と多くなっている。このため、トロンメル方式の選別機では、分別する穴に、濡れた紙や生ごみが付着して穴を閉塞するので選別不能となる。また、風力選別機を使用する場合、上述のシステムでは乾燥工程が成形工程の下流にあって、選別工程においては可燃物である紙や布が濡れているため、塊状となって付着し、さらに比重が大きいために、風で飛ばずに不燃物の方へ分別されることになる。一般に、家庭ごみの中の紙や布は濡れると非常に重くなるため、これが致命的な欠点となる。
【０００５】
また、ごみを成形する場合には、水分を少なくとも３０ｍａｓｓ％以下にしないと、成形時の８０〜１００℃の発熱によって、成形孔を出て大気圧になった時点で水分が爆発的に水蒸気となり、成形した固形燃料が崩れるという、問題が生じる。すなわち、固形燃料は、水分が多いほど崩れやすいという問題があった。また、固形燃料を保存する場合、水分を１０ｍａｓｓ％以下にしないと、表面にカビがはえたり、不快臭が発生する。
【０００６】
ここで、薬品添加剤を加えて、カビや臭いを抑えることはできるが、可燃物の分別率の向上や成形時の崩壊防止を図るには、日本のような水分の多いゴミの場合、成形に必要な適正水分まで乾燥させる設備が必要となる。また、風力選別機から悪臭のある空気が多量に漏洩するため、その脱臭装置として高価な設備が必要になるという問題もあった。
【０００７】
これら上述の諸問題を解決して、不燃物と可燃物との分離が容易であり、しかも悪臭の発生がなく設備が低廉でかつ短時間で固形燃料を製造できる、ごみ中の可燃物選別成形方法及びその装置として、特開平７−１５０１５８号公報に掲げる技術が提案されている。
【０００８】
この技術では以下の方法が採用された。すなわち、磁性体金属を除去する磁選工程を通したごみ廃棄物を、一次破砕し、該廃棄物を乾燥させる乾燥工程を加えた後、垂直上昇気流を形成する密閉容器内に装入し、重い不燃物は沈降させると共に軽い可燃物は該上昇気流に同伴させて回収して可燃物を選別し、さらに二次破砕した後成形するものであり、特に前記乾燥の工程において、該破砕物の水分含有率を２０％以下とすると共に、該上昇気流速度を１０〜１８ｍ／ｓとして、該廃薬物から風力により可燃物・不燃物を選別するものである。
【０００９】
また、ごみを比重差や磁気により分別するのが一般的であったが、ごみの乾燥が十分でなかったり、紙やプラスチックス等が混在する場合には、風力や磁力による精密な選別は容易でなかった。また、風力選別装置でごみを分別する場合、臭気のある風が発生することから、これを脱臭するために、高価な装置が必要であった。また、トロンメルと称する円筒又は円錐状の横形回転スクリーンは、湿った紙やプラスチックフィルムがスクリーンの孔を塞ぐため、安定した利用ができなかった。乾燥したごみに対しては比重選別装置も有効であるが、従来の１段の選別では不燃物に付着して混入する可燃物の分別が完全ではなく、軽いアルミニウム片等は風力のみでは分離することが困難であった。
【００１０】
かような背景の下、特開平９−１９４８６３号公報では、前記選別を二段に分けて行うことが提案され、一次風力選別して一次可燃分別物を分離し、分離された異物分別物を２次風力選別して精密に異物を除去し、分離した２次可燃側分別物を前記一次可燃側分別物に合流させ、ついで渦電流により非鉄金属を分離し、固形燃料の原料を調製することを特徴とする、ごみからの固形燃料製造方法が提案された。
【００１１】
この技術では、以下の各工程を通してごみからの固形燃料製造が行われる。
（１）破袋及び異物除去工程及び装置
まず、大きな鉄や石の塊りを検出して除去する。
（２）乾燥工程
磁気選別機や風力選別機において、例えば濡れた新聞紙が異物の上にあると、充分な分別ができないので、ごみを水分２０％以下に乾燥する。
（３）磁気選別
乾燥したごみを磁気選別機にかけて、磁性のある鉄を除去する。
（４）１次風力選別
風力選別を効率よく行うには、風の通る断面にいかにごみを均一に分散させるかにかかっている。従って、１次風力選別機の前に回転羽根式などの分配機を設けて、風力選別機の風が吹き上げるスリットに均一に分散させるようにする。これで可燃物の約９４％は分別可能となる。
（５）２次風力選別
１次風力選別工程で粗く可燃物を分離したあとの「不燃物側のごみ」の中には、まだ可燃物が混在している。これは、数ｔ／ｈと処理量が多くなると、風力選別機の風速がごみにさえぎられて低下すること、果物や野菜は、比較的重くて風力選別機で飛ばすには風速１５ｍ／ｓ以上の強い風が必要なためである。これに対し、より大きな断面の大型風力選別機はコスト的にも、スペース的にも割高となる。実際的には、この「不燃物側のごみ」は、元の約６ｍａｓｓ％に減少しているので、処理量がそれだけ減じた２次風力選別機を設置する方が設備も簡単ですむ。この２次風力選別機に「不燃物側のごみ」を通過させて風速を１５ｍ／ｓ以上にあげると、真の異物の混合割合に近い０．４％〜０．６ｍａｓｓ％程度に異物を減少させることが可能であった。
（６）軽い非磁性金属片の分離
アルミ缶やアルミ箔を内張りしたスナック菓子袋などは、磁性を帯びず、軽いために、これまでのいずれの分別機でも分別できない。一方これらのアルミ類は、量が多いと、流動床ボイラー等では、燃焼時に気化して煙道に蒸着して煙道を閉塞させることがあり、除去することが望ましい。そこで円形磁石を高速回転させる回転磁石式選別機を最後に用いて、これらのアルミに渦電流を発生させ、磁界変化によりコリオリの力で吹き飛ばす装置を設置する。これにより全ての異物を可燃物と確実に分別することが可能となった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ごみの乾燥はごみ中の水分の含有差が大きく、乾燥のためには、過剰なエネルギーを必要とし、この乾燥を単に乾燥用高温気体を循環させて行っても、例えば、紙、野菜屑、人参、大根等の混在割合およびその大小で、乾燥が均一とならない結果、ごみの乾燥が十分でなかったり、さらに、紙やプラスチックス等が混在する場合には、乾燥後の風力や磁力による精密な選別は容易でなかった。
【００１３】
また、ごみを分別した後、ごみ固形燃料用として不適な物は、廃棄物として埋め立て処分するしかないものであった他、不適物として廃棄処分されるものの中には、選別できなかった野菜屑や、人参または大根の切れ端等が混在し、これが臭気を発生して、前記した選別時の臭気の問題が発生する他、廃棄物を埋め立て処分とするまで保管する保管上の問題もあった。
【００１４】
このごみ固形燃料用として不適物とされたものの中身は、約５０％が本来使用可能な適合物であり、そのため近年では、比重分離として風力選別に代え水中での分離を行う所もあるが、水処理の問題も新たに発生して大幅なコスト増加につながっている。
【００１５】
本発明は、前記ごみ処理において、特に選別工程で生じる問題を解決するものであり、
（１）選別工程における厳密な選別を不要にすること、
（２）いわゆる不適物取扱いからくる、汚染および、臭気の問題を解決すること、
（３）ごみ処理時の不適物からさらに廃棄物として埋め立て処分する不適物を精度良く分離すること、
ができる、都市ごみなどから固形燃料を製造するごみの処理方法および装置、あるいは、乾留して所謂ごみ固形燃料から炭化物を製造するごみの処理方法及びその装置について提供することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ごみを破砕し、その破砕物から異物を除去して乾燥した後、さらに風力選別にて異物と可燃側分別物とを分離し、該可燃側分別物を固形燃料の原料に供するとともに、前記分離された分別異物に乾留を加え、得られた乾留物に対して篩選別を加えて篩上に残った異物を最終分別異物として廃棄処分にすることを特徴とするごみの処理方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記した固形燃料に乾留を加えて炭化処理を施す一方、分別異物に乾留を加えて炭化処理を施し、該乾留物に対し篩選別を加えて、篩下の炭化物を前記固体燃料に乾留を加え炭化処理を施した乾留物に加えて利用し、篩上の異物を最終分別異物として廃棄処分することを特徴とするごみ固形燃料からの炭化物製造方法である。
【００１８】
さらに、ごみ破砕装置と、大きな異物を除去する異物除去装置と、乾燥装置と、鉄片を除去する磁気選別装置と、ごみの風力選別装置と、選別されたごみを破砕した後成形するごみ固形燃料成形装置と、前記風力選別装置で分離されたごみを貯蔵する貯蔵装置と、成形された固形燃料を炭化するとともに、固形燃料炭化処理とは別に前記風力選別装置で分離され貯蔵装置に貯蔵されたごみを炭化する乾留装置と、からなることを特徴とするごみの処理装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に従うごみの処理工程図を示す。まず、袋に収容して出されたごみは、収集車（パッカー車）で集められ、トラックスケールで重量計量の後、ごみピットに投入される（図示していない）。ピット内のごみは、パケットクレーンによりごみ投入ホッパに投入される。図中、破袋工程として示しているように、ここで破袋機を通過したごみは、ベルトコンバヤ上で手作業により危険物や異物を除去し、磁選工程で、磁選機やアルミニウム選別機（図示していない）で鉄やアルミニウムを除去した後、一次破砕工程に供給される。
【００２０】
この一次破砕工程では、一次破砕機（例えば四軸式特殊カッタ）により、ごみが５０〜１００ｍｍに破砕される。破砕されたごみは、乾燥工程に送給され、スクリューフィーダで定量ずつ特殊ロータリ式乾燥機により最適の水分状態まで乾燥される。乾燥されたごみは、比重選別として、風力選別工程で風力選別機に送られ、今までの工程で除去できなかった不燃物（ガラス、石くず、非鉄くずなど）を風力により自動選別し、可燃物のみが取出される。この選別された可燃側分別物は二次破砕工程として、二次破砕機（例えばスクリュー式カッタ）に送られ、成形に最も適した粒度、例えば２０〜３０ｍｍに破砕される。
【００２１】
このように破砕された後、混合機（図示せず）に送られ、混合機では固形燃料利用時（燃焼時）に有害ガスの発生を押えるための石灰を加えごみ質を均質化する。かくして、最適条件に混合されたごみは、スクリューフィーダで連続的に定量ずつ成形機に供給され、成形機では低速で回転するローラと固定された円盤状のダイスの間にごみを挟込み、最高２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧力と摩擦による反応熱との作用によって、クレヨン状の固形燃料が押出される。ここまでは、従来と同じである。
【００２２】
従来は、この各工程を通ることにより、ごみから固形燃料が製造されていた。ごみをホッパに投入してから、固形燃料として成形機から出てくるまでの時間は約２０〜３０分である。すなわち、乾燥工程で乾燥のために加えられている乾燥時間も比較的短く、従来技術の問題点で指摘したように、ごみ中の水分の含有差が大きく、乾燥のためには、過剰なエネルギーを必要とし、この乾燥を単に乾燥用高温気体を循環させて行っても、例えば、紙、野菜屑や、人参または大根の切れ端等の混在およびその大小に起因して、乾燥が均一とならず、ごみの乾燥が十分でなかったり、さらに、紙やプラスチックス等が混在する場合には、乾燥後の風力や磁力による精密な選別は容易でなかった。
【００２３】
したがって、この後に来る風力選別工程では、ごみの大小、および水分差の大きな野菜屑、人参、大根等の混在（表面積の差により乾燥工程を通過後の含水量に差が発生）により、選別能力が変化して、含水量の大きな例えば塊状の人参、大根等がごみ固形燃料用として不適な不適物として選別されていた。
【００２４】
また、ごみを選別した後の、ごみ固形燃料用として不適な不適物は、廃棄物として埋め立て処分するしかないものであり、これらの混在により不適物である廃棄物量が多くなり、また、選別できなかった野菜屑、人参、大根等が廃棄物処理までの期間に腐敗し、これが臭気を発生して、廃棄物を埋め立て処分まで保管する保管上の衛生・臭気の問題が残っていたものであった。
【００２５】
本発明では、図１に示す乾留の工程を加えることにより、風力選別工程、さらには上流の磁選工程において、不適物と選別された異物を一旦乾留する。この乾留工程では、上記２工程で分別された異物（分別異物）を全量乾留処理に通すことにより、不適物である異物を炭化する。当然、本来の不適物も存在するが、この乾留の工程を加えることにより、以下の利点を生じる。
【００２６】
（１）誤って不適物と判別されたものは、乾留を加えることにより、炭化を生じるため、分別可能になること、
（２）本来の不適物に付着していたごみ燃料として利用できるもの（有機物）が、この工程で炭化して、本来の不適物と分離できるようになること、
また、この不適物の乾留工程を例えば一日に一度行うことにより、腐敗の進行を進ませることなく処理が可能となって、臭気発生を抑止できること、
の環境上の問題が併せて解決される。
【００２７】
ここで、図１では、分別異物のみを、乾留工程に供しているが、図２に示すように、ごみを成形して得たごみ固形燃料を乾留工程に通し、ごみ固形燃料の炭化処理を行う一方、このごみ固形燃料の炭化処理の合間に、前記分別異物の乾留を行う。ここで得られた炭化物は、前記ごみ固形燃料の炭化処理で得られた炭化物と同等品であり、篩工程を経て図示しているように固形燃料からの炭化物と合流させて回収する。とくに、分別異物の乾留は、ごみ固形燃料の乾留が中断した合間、または適宜の時間間隔で行えばよく、ごみ搬入から、ごみの腐敗が進行しない期間の間に乾留を施すことによって、悪臭を防止できる。例えば、ごみ搬入の当日中に分別異物の乾留までを行うことが有利である。
【００２８】
なお、乾留後に加えられる篩工程は、図３に示すように、炭化炉１からの炭化物を、コンベア２および切替えダンパー３を介して、篩４まで搬送し、ここで篩にかける。篩でふるうことにより、炭化物中に含まれる本来の不適物５を篩４上の回収品として回収することができる。この段階では、前記したごとく本来の不適物に付着していたごみ燃料として利用できるもの（有機物）が、この工程で炭化物６して回収され、本来の不適物５のみが分離される。なお、図において符号７は、必要に応じて使用する風力選別機および８はシュートである。
【００２９】
ここで、乾留後に炭化物と廃棄物とに分ける篩４には、約１０ｍｍ四方程度の網目を有するスクリーンを使用することが好ましく、このスクリーン下で回収されるものが炭化物（炭）であり、一方スクリーン上には本来の不適物である無機質の異物が残る。
【００３０】
また、乾留を行う上記炭化炉１としては、内燃揺動式キルン等の加熱炉を用いることが好ましいが、特に形式は制限されない。
【００３１】
【実施例】
図１に示した上一列の工程、すなわち都市ごみ→破袋→磁選→一次破砕→乾燥→風力選別→二次破砕→成形の工程を経て、１日に３０ｔの都市ごみを固形燃料とするプラントでは、分別異物として全処理ごみ量の約２ｍａｓｓ％を廃棄処分としていた。
【００３２】
かようなごみ処理プラントにおいて、図１に示した下側の工程、すなわち分別異物を乾留してから篩分けを行う工程を適用したところ、篩上に残った最終分別異物は全処理ごみ量の約０．４〜０．５ｍａｓｓ％までも低減することができた。
【００３３】
ここで、従来は、３０ｔ／日のプラントで６００ｋｇ／日の廃棄物が発生し、この廃棄物は嵩があるためコンテナ２／３〜１台／日が廃棄物収納用容器として必要であった。一方、この発明の適用によって、上記したように最終処分とする廃棄物の量を、従来の１／４〜１／５に減らすことができ、その量は１２０ｋｇ〜１５０ｋｇ／日であり、かつ全て無機質のものであるから、長期保存を行っても悪臭の心配がなくなり、廃棄物処分をまとめて行うことができるようになった。
【００３４】
その際、選別した異物に混在・付着している本来は利用可能な有機物（悪臭の発生源）を完全に炭化できるため、臭気発生が防止できた。さらに、ごみの腐敗が進行しない期間の間に乾留を施したため、処理プラント全体の悪臭を防止できた。
【００３５】
また、鉄、アルミニウムなどの磁選工程および風力選別工程で分離可能であるもの以外、例えば銅などの混入があっても、乾留工程で分離することができ、磁選など厳密に行わずとも、この乾留工程を経て小銭などの回収を行うことができた。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、特にごみの選別に起因した諸問題、とりわけごみ処理施設における汚染および臭気という、ごみ処理に当たり不可避の問題が解消されるため、極めて効率的なごみ処理を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の処理手順を示す工程図である。
【図２】この発明の別の処理手順を示す工程図である。
【図３】篩工程の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１　炭化炉
４　篩
５　不適物
６　炭化物

Claims

ごみを破砕し、その破砕物から異物を除去して乾燥した後、さらに風力選別にて異物と可燃側分別物とを分離し、該可燃側分別物を固形燃料の原料に供するとともに、前記分離された分別異物に乾留を加え、得られた乾留物に対して篩選別を加えて篩上に残った異物を最終分別異物として廃棄処分にすることを特徴とするごみの処理方法。
請求項１に記載した固形燃料に乾留を加えて炭化処理を施す一方、分別異物に乾留を加えて炭化処理を施し、該乾留物に対し篩選別を加えて、篩下の炭化物を前記固体燃料に乾留を加え炭化処理を施した乾留物に加えて利用し、篩上の異物を最終分別異物として廃棄処分することを特徴とするごみ固形燃料からの炭化物製造方法。
ごみ破砕装置と、大きな異物を除去する異物除去装置と、乾燥装置と、鉄片を除去する磁気選別装置と、ごみの風力選別装置と、選別されたごみを破砕した後成形するごみ固形燃料成形装置と、前記風力選別装置で分離されたごみを貯蔵する貯蔵装置と、成形された固形燃料を炭化するとともに、固形燃料炭化処理とは別に前記風力選別装置で分離され貯蔵装置に貯蔵されたごみを炭化する乾留装置と、からなることを特徴とするごみの処理装置。