JP2005081262A - 含水物処理装置及び含水物処理方法及び同方法で生成した燃料並びに同方法で生成した肥料 - Google Patents

Abstract

【課題】多種多様な含水物を再生処理することによって燃料あるいは肥料とすることができる含水物処理装置及び含水物処理方法及び同方法で生成した燃料並びに同方法で生成した肥料を提供する。
【解決手段】投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽からなる含水物処理装置。さらには、この脱水槽において所定の含水率にまで脱水した含水物を投入して発酵させることにより三次脱水を行う発酵槽とからなる含水物処理装置。この含水物処理装置による二段階または三段階の脱水処理によって含水物を燃料化あるいは肥料化する含水物処理方法。この含水物処理方法によって含水物から生成した燃料あるいは肥料。脱水槽には内部を減圧する減圧手段を設け、減圧状態下で一次脱水及び二次脱水を行う。二次脱水において投入する加熱油はシャワー状に噴霧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品残渣や下水汚泥等の含水率の高い廃棄物の脱水処理を行って再処理することにより燃料または肥料として再利用可能な被処理物を生成する含水物処理装置及び含水物処理方法及び同方法で生成した燃料並びに同方法で生成した肥料に関するものである。

従来、食品残渣や下水汚泥等の含水物を廃棄する場合には、含水率が高いためにそのままでは廃棄できないので、適宜の脱水処理装置で脱水処理を行うことにより含水率を低下させて廃棄している。

このような脱水処理において、脱水された被処理物は、場合によっては肥料として使用可能であったり、燃料として利用可能であったりする場合があり、肥料あるいは燃料として再利用可能なように脱水処理を行うための脱水処理装置及び脱水処理方法も提案されている。

特に、被処理物を燃料として使用するための方法としては、加熱油を貯留可能としたクッカーと、このクッカー内を減圧する減圧機構とから構成した脱水処理装置を用い、加熱油を貯留したクッカー内にパルプ製造工程中に発生した廃液を投入し、クッカー内を段階的に減圧しながら水分を蒸散させるとともに、被処理物中の水と加熱油との置換を生起して油を含有した被処理物を生成して燃料化する製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、被処理物を肥料として使用するための方法としては、生屎尿原料、下水道汚泥、厨芥廃棄物、食品工場廃棄物、動物魚介類の内臓、骨、血液等の廃棄物等の原料を加熱した油と減圧条件下で接触させて原料中の水分を蒸散させて脱水することにより肥料とする固型肥の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特公平４−５６８７４号公報 特開平９−３０８８０号公報

しかしながら、上記した脱水処理装置及び脱水処理方法では、脱水される含水物を加熱油に投入するために大量の油が必要であって、脱水処理後には脱油処理が必要となるために処理工程が長くなるという問題があった。特に、含水物を脱水処理することにより燃料化する場合には、燃料化できる原料が限られるという問題があった。

本発明者はこのような現状に鑑み、脱油処理を不要とすることによって処理工程を短縮化するとともに、多種多様な含水物を燃料あるいは肥料等に再処理する脱水処理装置を開発すべく研究を行い、本発明を成すに至ったものである。

本発明の含水物処理装置は、投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽で構成したものである。

また、本発明の含水物処理装置は、投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽と、この脱水槽において所定の含水率にまで脱水した含水物を投入して発酵させることにより三次脱水を行う発酵槽とから構成したものである。

さらに、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）脱水槽には内部を減圧する減圧手段を設け、減圧状態下で一次脱水及び二次脱水を行うこと。
（２）脱水槽には加熱した油をシャワー状に噴霧する噴霧手段を設けたこと。
（３）脱水槽内に投入する油の量は、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％としたこと。
（４）発酵槽は、脱水槽において蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として含水物を加温して発酵させること。

また、本発明の含水物処理方法は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップとからなるものである。

また、本発明の含水物処理方法は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップと、脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させることにより三次脱水を行うステップとからなるものである。

さらに、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）脱水槽内は減圧状態としていること。
（２）二次脱水では加熱した油を脱水槽内にシャワー状に噴霧すること。
（３）二次脱水では、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％の油を脱水槽内に投入すること。
（４）発酵槽は、脱水槽において蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として含水物を加温して発酵させること。

また、本発明の燃料は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成したものである。

また、本発明の燃料は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成したものである。

また、本発明の肥料は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成したものである。

また、本発明の肥料は、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成したものである。

請求項１記載の発明によれば、投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽で含水物処理装置を構成したことによって、一次脱水された含水物に所定量の油を加えて二次脱水を行うことにより、油の酸化による劣化を抑制しながら油による脱水を行うことができるとともに、比較的少量の油で十分な脱水効果を得ることができるので、脱油処理をすることなく被処理物を燃料あるいは肥料として使用することができる。しかも、多種多様な含水物を効率よく燃料化あるいは肥料化することができる。

請求項２記載の発明によれば、投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽と、この脱水槽において所定の含水率にまで脱水した含水物を投入して発酵させることにより三次脱水を行う発酵槽とから含水物処理装置を構成したことによって、比較的少量の油で十分な脱水効果を得ることができるので、脱油処理をすることなく被処理物を燃料あるいは肥料として使用することができる。しかも、多種多様な含水物を効率よく燃料化あるいは肥料化することができる。特に発酵槽において被処理物の含水率を厳密に調整することができ、極めて均質となった被処理物を生成することができる。

請求項３記載の発明によれば、脱水槽には内部を減圧する減圧手段を設け、減圧状態下で一次脱水及び二次脱水を行うことによって、一次脱水及び二次脱水での脱水効率を向上させることができ、脱水槽における処理時間を短縮させることができる。

請求項４記載の発明によれば、脱水槽には加熱した油をシャワー状に噴霧する噴霧手段を設けたことによって、一次脱水された含水物に対して略均等に油を供給することができるので、略均質な含油率となった被処理物を生成することができる。したがって、含水物を燃料化した場合には、生成した燃料において発熱量にバラツキを生じさせにくくすることができる。

請求項５記載の発明によれば、脱水槽内に投入する油の量を、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％としたことによって、燃焼効率の高い燃料を生成することができる。

請求項６記載の発明によれば、発酵槽は、脱水槽において蒸散させた蒸気を蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として含水物を加温して発酵させることによって、含水物処理装置の省エネルギー化を図ることができる。

請求項７記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップとからなる含水物処理方法としたことによって、請求項１記載の発明と同様に、比較的少量の油で十分な脱水効果を得ることができるので、脱油処理をすることなく被処理物を燃料あるいは肥料として使用することができる。しかも、多種多様な含水物を効率よく燃料化あるいは肥料化することができる。

請求項８記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップと、脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させることにより三次脱水を行うステップとからなる含水物処理方法としたことによって、請求項２記載の発明と同様に、比較的少量の油で十分な脱水効果を得ることができるので、脱油処理をすることなく被処理物を燃料あるいは肥料として使用することができる。しかも、多種多様な含水物を効率よく燃料化あるいは肥料化することができる。特に発酵槽において被処理物の含水率を厳密に調整することができ、極めて均質となった被処理物を生成することができる。

請求項９記載の発明によれば、脱水槽内を減圧状態としていることによって、請求項３記載の発明と同様に、一次脱水及び二次脱水での脱水効率を向上させることができ、脱水槽における処理時間を短縮させることができる。

請求項１０記載の発明によれば、二次脱水では加熱した油を脱水槽内にシャワー状に噴霧することによって、請求項４記載の発明と同様に、一次脱水された含水物に対して略均等に油を供給することができるので、略均質な含油率となった被処理物を生成することができる。したがって、含水物を燃料化した場合には、生成した燃料において発熱量にバラツキを生じさせにくくすることができる。

請求項１１記載の発明によれば、二次脱水では、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％の油を脱水槽内に投入することによって、請求項５の発明と同様に、燃焼効率の高い燃料を生成することができる。

請求項１２記載の発明によれば、発酵槽は、脱水槽において蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として含水物を加温して発酵させることによって、請求項６記載の発明と同様に、三次脱水に必要となるエネルギーを削減して、効率よく含水物から燃料あるいは肥料を生成することができる含水物処理方法とすることができる。

請求項１３記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成した燃料としたことによって、多種多様な含水物から燃料を生成することができ、従来であれば廃棄していた含水物の再資源化を図ることができる。

請求項１４記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成した燃料としたことによって、多種多様な含水物から燃料を生成することができ、従来であれば廃棄していた含水物の再資源化を図ることができる。特に、発酵槽において含水物を発酵させたことにより含水物中の水分の均一化を図ることができ、略均一に燃焼する燃料とすることができる。

請求項１５記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成した肥料としたことによって、多種多様な含水物から肥料を生成することができ、従来であれば廃棄していた含水物の再資源化を図ることができる。

請求項１６記載の発明によれば、脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成した肥料としたことによって、多種多様な含水物から肥料を生成することができ、従来であれば廃棄していた含水物の再資源化を図ることができる。特に、発酵槽において含水物を発酵させたことにより良質な肥料を生成することができる。

本発明の含水物処理装置及び含水物処理方法では、含水物を、一次脱水と二次脱水の二段階で脱水処理して含水率を低下させ、燃料化あるいは肥料化を行っているものであり、特に二次脱水では一次脱水においてある程度乾燥させた含水物に加熱油を投入して脱水を行うことにより、含水物に油を浸透させやすくして油と含水物中の水との置換を生起しやすくしている。

しかも、一次脱水によってあらかじめ脱水を行っていることにより投入した油の酸化による劣化を抑制でき、油の含水物への高い浸透力を維持して比較的少量の油で確実な二次脱水を行うことができる。したがって、二次脱水の終了後の被処理物に対して脱油処理の必要がなく、作業工程を短縮化できる。

さらには、含水物がパルプ製造工程中に発生した廃液の場合だけでなく、食品工場から廃棄される食品残渣や、焼酎カス、あるいは汚泥等の多種多様な含水物であっても燃料化あるいは肥料化することができる。このようにして生成した燃料あるいは肥料は、燃料あるいは肥料として極めて有効なものであり、従来では廃棄していた含水物を有効活用することができ、環境負荷の低減を図ることができる。

さらに、一次脱水と二次脱水とを行った含水物を、発酵槽による発酵処理によって脱水する三次脱水を行って三段階の脱水処理を行うようにした場合には、被処理物である含水物中の含水率を厳密に調整することができ、極めて均質となった被処理物を生成することができる。このように均質となった被処理物からなる燃料は燃焼バラツキを小さくすることができ、安定的に燃焼する燃料とすることができる。また、このように均質となった被処理物からなる肥料は極めて良質の肥料として施肥効果を生起することができる。

脱水槽には、同脱水槽内の空気を吸引することにより内部を減圧する減圧手段としての減圧装置を設け、減圧状態下で一次脱水及び二次脱水を行うようにしている。したがって、脱水槽内における被処理物からの水分の蒸散を促進させることができ、脱水槽における処理時間を短縮させることができる。特に、減圧状態下で二次脱水を行うことによって、被処理物に含浸させる油を被処理物の表面だけでなく内部にまで十分含浸させることができる。

さらに、脱水槽の内部には噴霧管を設け、この噴霧管に脱水槽の外部に設けた給油装置から加熱した油を供給してシャワー状に油を噴霧することにより脱水槽内に油を投入して二次脱水を行っている。したがって、一次脱水された含水物に対して略均等に油を供給することができるので、二次脱水を均質に行うことができるとともに、二次脱水された被処理物の含油率を全体的に略均一とすることができる。したがって、この被処理物を燃料として用いた場合には、発熱量に大きなバラツキが生じることを抑制できる。

二次脱水において脱水槽内に投入する油の量は、一次脱水終了時の脱水槽内の含水物の総量を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％としている。したがって、比較的少量の油の添加で含水物を燃料化あるいは肥料化することができるとともに、燃焼効率の高い燃料を生成することができる。

脱水槽に接続した減圧装置では脱水槽内の空気を吸引しており、吸引にともなって脱水槽内で蒸散した蒸気を一緒に吸引している。吸引した蒸気は凝縮器によって凝縮させているが、この凝縮器によって蒸気から凝縮して生成した凝縮水は所定の温度の温水となっており、この温水を用いて発酵槽を加温して、発酵槽内が所要の発酵処理温度となるようにしている。したがって、含水物処理装置の省エネルギー化を図ることができ、効率よく含水物から燃料あるいは肥料を生成することができる。

以下において、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに詳説する。図１は、本実施形態の含水物処理装置Ａを有する含水物再処理システムのシステム構成概略図である。ここで、本実施形態の含水物再処理システムでは、含水物から燃料を生成するものとして説明するが、燃料を生成する場合以外にも、肥料の生成に使用してもよいし、環境負荷の少ない廃棄物の生成に使用してもよい。

含水物再処理システムは、原料となる含水物を貯留する原料貯留槽１と、この原料貯留槽１内の含水物を脱水処理して燃料化する含水物処理装置Ａと、燃料化された含水物を一次貯留する貯蔵タンク２と、この貯蔵タンク２に貯留された含水物を所要の形態に成形加工する成形装置３とから構成している。

なお、貯蔵タンク２は必ずしも設ける必要はなく、含水物処理装置Ａによって燃料化された含水物を成形装置３に直接送給して、所定形状への成形加工を行ってもよい。ここで、成形装置３は具体的には造粒機やプレス成形機等であって、燃料化された含水物を取り扱いやすい塊状に成形しており、生成した燃料の使用形態あるいは使用用途に応じて適宜の成形装置３を用いて所望の形態の燃料を形成するようにしてよい。

原料貯留槽１は、搬送されてきた食品残渣あるいは汚泥等の含水物を一時的に貯留しているものである。原料貯留槽１には、必要に応じて貯留した含水物を攪拌する攪拌装置を設けて含水物を攪拌するとともに、含水物の均質化を図るようにしてもよい。特に、含水物処理装置Ａによって脱水処理される含水物はあらかじめ均質化しておくことによって、含水物処理装置Ａにおいて均質に脱水を行うことができるので、生成される燃料をより均質なものとすることができる。

図１中、1aは原料貯留槽１の台座であり、2aは貯蔵タンク２の台座であり、3aは成形装置３の台座である。

含水物処理装置Ａは、図１に示すように、脱水槽10と発酵槽40とから構成している。なお、場合によっては、脱水槽10と発酵槽40の２槽構造とするのではなく、脱水槽10を発酵条件で作動させることにより発酵槽として流用してもよい。後述するように、脱水槽10における処理時間と、発酵槽40における処理時間とはそれぞれ異なっており、しかも脱水槽10は内部を減圧するために減圧しやすいように比較的小容積とした方が望ましいことから、本実施形態では脱水槽10と発酵槽40との２槽を設けている。また、処理される含水物の種類によっては発酵槽40を設けずに脱水槽10だけを設けて、発酵処理を行うことなく脱水処理を終了してもよい。

脱水槽10は、一方向に伸延させた断面略円形状の筒状壁11と、同筒状壁11の前端及び後端をそれぞれ閉塞する前端壁12と、後端壁13とによって密閉可能な略円筒体としている。

そして、脱水槽10は、筒状壁11の伸延方向が水平方向と略平行としており、筒状壁11の最上部となる天井部には原料である含水物の投入口15を設け、この投入口15から脱水槽10内に含水物を投入するようにしている。

さらに、天井部には排気配管連結口16を設けており、この排気配管連結口16には一端を減圧装置17に接続した排気配管18を接続することにより排気配管18を介して脱水槽10と減圧装置17とを連通連結して、減圧装置17により脱水槽10内の空気を吸引して脱水槽10内を減圧可能としている。

減圧装置17には、脱水槽10から吸引した空気中に含まれる蒸気を凝縮させる凝縮器（図示せず）を設けている。この凝縮器により凝縮して生成した凝縮水は所定の温度となっており、この凝縮水は排水配管14を介して発酵槽40に送給可能としている。

筒状壁11の壁面には、内部に蒸気を送気することにより発熱体となって筒状壁11の内部を加熱するジャケットと呼ばれる加熱手段を設けている。特に、本実施形態では、このジャケットを筒状壁11の周面に配設して周面蒸気加熱部11hとしている。この周面蒸気加熱部11hには一端を蒸気発生器19に接続した蒸気供給配管20を接続して、蒸気発生器19で生成した蒸気を周面蒸気加熱部11hに送給し、筒状壁11の内部を加熱している。図１中、21は蒸気排気管であり、この蒸気排気管21から周面蒸気加熱部11h内の蒸気を排気することにより、周面蒸気加熱部11hの内部には常に高温の蒸気を供給可能として、筒状壁11の内部を所定の加熱温度に維持可能としている。

なお、図１では、蒸気供給配管20を筒状壁11の下方側に連通連結し、かつ、蒸気排気管21を筒状壁11の上方側に連通連結しているが、これは説明の便宜上このように描画しているものであり、この形態に限定するものではなく、適宜の連通連結形態としてよい。

ジャケット構造は筒状壁11だけでなく、前端壁12及び後端壁13にも設けて、筒状壁11の内部を略均一に加熱可能としてもよい。

前端壁12及び後端壁13にはそれぞれ、脱水槽10内を貫通する回転攪拌軸22を軸架するための軸受部23,24を設け、脱水槽10内に回転攪拌軸22を回転自在に軸架している。

回転攪拌軸22には適宜の形状の攪拌翼25を設け、図示していない駆動機構によって回転攪拌軸22を回転させることにより、脱水槽10内に投入された含水物を攪拌翼25で攪拌している。本実施形態では、攪拌翼25は回転攪拌軸22の周囲に回転攪拌軸22を中心として螺旋状に設けており、脱水槽10内の含水物を略均質に攪拌可能としている。

さらに、回転攪拌軸22及び攪拌翼25はそれぞれ中空状に形成し、中空部分に蒸気発生器19で生成した蒸気を送気して、回転攪拌軸22及び攪拌翼25によって含水物を攪拌するとともに加熱可能としている。

脱水槽10の内部の天井部近傍には、筒状壁11の伸延方向に沿って噴霧管26を設けている。なお、噴霧管26は、投入口15からの含水物の投入において、障害とならない位置に設けている。

この噴霧管26には所定間隔で噴霧用ノズルを複数設けており、さらに、噴霧管26には、一端を給油装置27に接続した給油管28を接続して、給油装置27から給油管28を介して送給された油を脱水槽10内に噴霧可能としている。給油装置27には、送給する油を加熱するヒータ等の加熱手段を設けており、噴霧用ノズルからは加熱した油を噴霧するようにしている。

後端壁13には排出口29を設け、脱水槽10内で処理した含水物をこの排出口29から排出するようにしている。本実施例では、排出口29は後端壁13に設けているが、後端壁13に限定するものではなく、前端壁12に設けてもよいし、筒状壁11に設けてもよい。

発酵槽40は、一方向に伸延させた断面略円形状の筒状壁41と、同筒状壁41の前端及び後端をそれぞれ閉塞する前端壁42と、後端壁43とによって密閉可能な略円筒体としている。

そして、発酵槽40は、筒状壁41の伸延方向が水平方向と略平行としており、筒状壁41の最上部となる天井部には原料である含水物の投入口45を設け、この投入口45から発酵槽40内に上記した脱水槽10で処理された含水物を投入するようにしている。

さらに、天井部には送気配管46を接続しており、この送気配管46を介して発酵槽40内に加温した空気を送気することにより、発酵槽40に収容した含水物の発酵を促すようにしている。本実施形態では、送気配管46を筒状壁41の天井部に設けているが、天井部に限定するものではなく、筒状壁41の底部あるいは側面部等に設けて筒状壁41内に加温した空気を送気可能としてもよい。

筒状壁41の壁面には、内部に所定温度のお湯を送給することにより発熱体となって筒状壁41の内部を加熱するジャケットを設けている発酵槽40においても、このジャケットを筒状壁41の周面に配設して周面加熱部41hとしている。

特に、周面加熱部41hには減圧装置17の凝縮器に接続した排水配管14を接続して、凝縮器から排出された所定の温度の凝縮水を周面加熱部41hに送給して筒状壁41の内部を加温している。このように、発酵槽40では、発酵に促す熱源として凝縮水を用いることによって、発酵槽40における脱水処理において必要となるエネルギーを削減して、効率よく含水物から燃料を生成することができる。

なお、後述するように、発酵槽40における処理時間は比較的長いため、凝縮水だけでは十分な温水を供給できない場合に、温水供給装置47から所定温度の温水を周面加熱部41hに送給可能としている。図１中、48は第１制御バルブ、49は第２制御バルブであり、この第１制御バルブ48と第２制御バルブ49とにより周面加熱部41hへの凝縮水の送給制御、及び温水供給装置47で生成した温水の送給制御を行っている。

ジャケット構造は筒状壁41だけでなく、前端壁42及び後端壁43にも設けて、筒状壁41の内部を略均一に加熱可能としてもよい。

前端壁42及び後端壁43にはそれぞれ、発酵槽40内を貫通する回転攪拌軸50を軸架するための軸受部51,52を設け、発酵槽40内に回転攪拌軸50を回転自在に軸架している。

回転攪拌軸50には適宜の形状の攪拌翼53を設け、図示していない駆動機構によって回転攪拌軸50を回転させることにより、発酵槽40内に投入された含水物を攪拌翼53で攪拌している。本実施形態では、攪拌翼53は回転攪拌軸50の周囲に突設した棒状体としている。

さらに、回転攪拌軸50及び攪拌翼53はそれぞれ中空状に形成し、中空部分に排水配管14を介して送給された凝縮水、あるいは温水供給装置47から送給された温水を送給して、回転攪拌軸50及び攪拌翼53によって含水物を攪拌するとともに加熱可能としてもよい。

後端壁43には排出口54を設け、発酵槽40内で処理した含水物をこの排出口54から排出するようにしている。本実施例では、排出口54は後端壁43に設けているが、後端壁43に限定するものではなく、前端壁42に設けてもよいし、筒状壁41に設けてもよい。

以下において、上記した含水物処理装置Ａによる含水物の燃料化について説明する。燃料化する含水物は、食品工場等から廃棄された食品残渣や下水汚泥等、何であってもよい。ただし、各種の含水物が混在していると均質な脱水が困難となることが多いので、１回の処理において脱水槽10に投入する含水物は同種の含水物を投入する方が望ましい。

脱水槽10に投入する含水物は原料貯留槽１に貯留しており、必要に応じて原料貯留槽１に設けた攪拌装置で含水物を攪拌している。

脱水槽10は、周面蒸気加熱部11hによって内部を６０〜８０℃に加温しておいて、原料貯留槽１から脱水槽10に適宜の搬送装置で含水物を搬送し、投入口15から脱水槽10内に含水物を投入している。脱水槽10への含水物の投入の際には、図示しない制御装置によって含水物の投入量を計測しており、この計測値に基づいて、後述する一次脱水及び二次脱水の終了のタイミングを決定している。

本実施形態では、含水物を投入口15から投入しているが、後述するように脱水槽10の内部を減圧することを利用して、サイフォンの原理によって原料貯留槽１から脱水槽10に含水物を吸引してもよい。

脱水槽10に含水物を所定量投入した後、投入口15を閉塞して減圧装置17を作動させることにより、脱水槽10の内部を減圧する。また、減圧の開始にともなって、脱水槽10の内部の温度を１２０〜１４０℃程度として、含水物の脱水を行う。これが一次脱水である。

脱水槽10の内部はできるだけ低い圧力とすることが望ましく、少なくとも蒸気圧よりも３００mmHg以上圧力を低下させるようにしている。このように脱水槽10の内部を減圧状態とすることによって、含水物中の水分の気化を促進させて短時間で一次脱水を行うことができる。

減圧装置17では、脱水槽10から吸引した蒸気を凝縮器で凝縮させており、制御装置は凝縮によって生成された凝縮水の総量を計測し、所定量に達したところで一次脱水を終了して二次脱水を開始する。ここで、本実施形態では、凝縮水の総量が、脱水槽10に投入した含水物に含まれる水分の５０％に達したところで一次脱水を終了している。なお、一次脱水の終了のタイミングは、含水物の種類によって異なっており、多くの場合、脱水槽10に投入した含水物に含まれる水分の４０〜６０％に達したところで一次脱水を終了している。

二次脱水では、脱水槽10の内部の温度を１２０〜１４０℃程度としながら、減圧装置17による脱水槽10内の減圧を継続するとともに、給油装置27を作動させて８０〜１４０℃に加熱した油を噴霧管26に送給し、噴霧管26から加熱された油をシャワー状に噴霧している。なお、油の温度は、できるだけ脱水槽10の内部の温度と略等しくしている方が望ましい。

二次脱水において含水物に油を噴霧して混合することにより、含水物中の水分と油との置換を生起して脱水を促進させることができるとともに、含水物の芯にまで油を浸透させることができるので、含水物を良質の燃料へと改質することができる。特に、二次脱水は減圧状態で行っていることにより、含水物中の水分と油との置換を速やかに生起して、短時間で脱水を行うことができるとともに、含水物の芯にまで確実に油を浸透させることができる。

しかも、脱水槽10に投入する油を噴霧管26からシャワー状に噴霧しながら投入することによって、一次脱水された含水物に対して略均等に油を供給することができるので、略均質な含油率となった被処理物を生成することができる。

脱水槽10内への油の噴霧は、油投入前における脱水槽10内の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％に達したところで終了し、その後は油を噴霧することなく攪拌翼25によって含水物を攪拌して、含水物中の水分と油との置換を促進させている。このように、油投入前における脱水槽10内の含水物を１００wt％とした場合に、油を５〜３０wt％投入することによって、必要最小限の油で燃焼効率の高い燃料を生成することができる。

なお、含水物に投入する油の量は、含水物の種類に応じて適宜の量とすればよく、油分の少ない含水物の場合には比較的大量に油を投入し、油分の少ない含水物の場合には比較的少量の投入としている。また、投入する油の種類としては、動物油あるいは植物油であればよく、動物廃油あるいは植物廃油であってもよい。

二次脱水は少なくとも３０分以上行って、投入した油と含水部とを十分に馴染ませている。そして、二次脱水においても制御装置は凝縮によって生成された凝縮水の総量を計測し、総量が所定量に達したところで二次脱水を終了している。ここで、本実施形態では、凝縮水の総量が、脱水槽10に投入した含水物に含まれる水分の８０％に達したところで終了している。なお、二次脱水の終了のタイミングは、含水物の種類によって異なっており、多くの場合、脱水槽10に投入した含水物に含まれる水分の７０〜９０％に達したところで二次脱水を終了している。

二次脱水の終了後、脱水槽10の内部の圧力を常圧として含水物を排出口29から取り出して、発酵槽40に投入している。

発酵槽40内は常圧とするとともに、周面加熱部41hによって５０〜７０℃に加温している。さらに、送気配管46から発酵槽40内に５０〜７０℃に加温した空気を送気しながら攪拌翼53で含水物を攪拌して、含水物を発酵させることによって脱水を行っている。これが三次脱水である。

本実施形態では、発酵槽40は温水を送給した周面加熱部41hによって加温しているが、場合によっては電気ヒータによって加温してもよい。

三次脱水では、含水物の含水率が５〜２０％となるまで行っており、発酵槽40から採取したサンプルの含水物の含水率を水分計で計測して、所定の含水率となったところで三次脱水を終了している。したがって、三次脱水の処理時間は含水物の種類によって大きくことなる。

このように、含水物の含水率が所定の値に達したところで三次脱水を終了し、排出口54から処理済みの含水物を取り出して貯蔵タンク２に貯留している。そして、このようにして燃料化された含水物を成形装置３において所定形状に成形して最終製品形態としている。このようにして生成した含水物からなる燃料は石炭と略同等の発熱量を有しており、各種の燃料として利用可能となっている。

本発明にかかる含水物処理装置の概略説明図である。

符号の説明

Ａ 含水物処理装置
１ 原料貯留槽
２ 貯蔵タンク
３ 成形装置
10 脱水槽
40 発酵槽
11,41 筒状壁
11h 周面蒸気加熱部
12,42 前端壁
13,43 後端壁
14 排水配管
15,45 投入口
16 排気配管連結口
17 減圧装置
18 排気配管
19 蒸気発生器
20 蒸気供給配管
21 蒸気排気管
22,50 回転攪拌軸
23,51 軸受部
24,52 軸受部
25,53 攪拌翼
26 噴霧管
27 給油装置
28 給油管
29,54 排出口
41h 周面加熱部
46 送気配管
47 温水供給装置
48 第１制御バルブ

Claims (16)

1. 投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽からなる含水物処理装置。
2. 投入された含水物を加温して一次脱水を行った後に、加熱した油を投入して二次脱水を行う脱水槽と、
   この脱水槽において所定の含水率にまで脱水した含水物を投入して発酵させることにより三次脱水を行う発酵槽とからなる含水物処理装置。
3. 前記脱水槽には内部を減圧する減圧手段を設け、減圧状態下で前記一次脱水及び前記二次脱水を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の含水物処理装置。
4. 前記脱水槽には、加熱した油をシャワー状に噴霧する噴霧手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の含水物処理装置。
5. 前記脱水槽内に投入する油の量は、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の含水物処理装置。
6. 前記発酵槽は、前記脱水槽において蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として、前記含水物を加温して発酵させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の含水物処理装置。
7. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、
   前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップと、
   からなる含水物処理方法。
8. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水を行うステップと、
   前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物の二次脱水を行うステップと、
   前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させることにより三次脱水を行うステップと
   からなる含水物処理方法。
9. 前記脱水槽内は減圧状態としていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の含水物処理方法。
10. 前記二次脱水では、加熱した油を前記脱水槽内にシャワー状に噴霧することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の含水物処理方法。
11. 前記二次脱水では、一次脱水終了時の含水物を１００wt％とした場合に、５〜３０wt％の油を前記脱水槽内に投入することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の含水物処理方法。
12. 前記発酵槽は、前記脱水槽において蒸散させた蒸気を凝縮させて生成した凝縮水を熱源として、前記含水物を加温して発酵させることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の含水物処理方法。
13. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成した燃料。
14. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成した燃料。
15. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して、一次脱水された含水物を二次脱水することにより含水物から生成した肥料。
16. 脱水槽に投入した含水物を加温して一次脱水し、次いで前記脱水槽内に加熱した油を投入して一次脱水された含水物を二次脱水し、次いで前記脱水槽において脱水された含水物を発酵槽に投入して発酵させて三次脱水することにより含水物から生成した肥料。

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