JP2006007082A - 有機廃棄物の再資源化システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力コストの大幅な低減を実現し、再資源化物の品質を向上させ、また、効率の良い発酵分解処理を行うことができる大規模な有機廃棄物の再資源化システムを提供する。
【解決手段】動植物性食品残渣等を発酵分解処理する有機廃棄物再資源化装置２と、廃タイヤ１５等を熱分解する乾留熱分解処理装置３と、この乾留熱分解処理装置３の余剰熱を有機廃棄物再資源化装置２に伝える熱交換機４とを備え、有機廃棄物再資源化装置２は、一次発酵槽５、二次発酵槽６、消臭装置７、空気供給装置８などで構成し、乾留熱分解処理装置３は、乾留器９、ガス液化用冷却器１０、過剰ガス燃焼炉１１などで構成し、発酵槽４、５の熱源に、乾留熱分解処理装置３で発生する余剰熱を利用し、この余剰熱を利用して、オイルジャケットで構成された発酵槽５、６を熱交換機４で加温し、中等度好熱菌を用いて有機性廃棄物の分解処理を促進する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機廃棄物分解処理装置や乾留熱分解処理装置などの有機廃棄物再資源化システムに関するものである。

持続可能な生活環境を維持していくための包括的な姿勢を示した循環型社会形成基本法の骨子として、食品循環資源の再利用を義務付けた「食品循環資源再利用等の促進に関する法律」（食品リサイクル法）が施工され、平成１８年からは一定以上の食品廃棄物排出業者に対して罰則が適用される。これを受けて、有機廃棄物である食品廃棄物の発生抑制や減量を含めた再生利用等の取り組みがなされており、各種各様の有機廃棄物再資源化装置が開発されている。この有機廃棄物再資源化装置としては、生ゴミ処理装置や廃タイヤ油化装置などが単独の装置として使用されている。例えば、生ゴミを処理して再資源化する生ゴミ処理装置又は生ゴミ処理システムとして、熱によって生ゴミを乾燥させ減量化する加熱減量方式や、微生物を利用して生ゴミを発酵させて減量化する発酵処理方式などがあり、具体的には、本願の発明者が発明した生ゴミ処理装置として、微生物と共に生ゴミを投入する処理槽と、該処理槽内に設けられた攪拌手段と、該攪拌手段を駆動する駆動装置とを備え、微生物により生ゴミを発酵処理する生ゴミ処理装置を横方向に複数個連結したものであって、前記攪拌手段は、前記処理槽内の天井部に略垂直に支持され軸心に沿って通気孔が穿設された回転軸と、該回転軸の下部に傾斜して取り付けられ前記通気孔と連通する通気管を背面に有する板状の攪拌羽根と、前記通気管に設けられ前記回転軸の回転方向と反対側に所定間隔をあけて配置された複数個の空気噴出口とから成り、前記処理槽に投入された生ゴミを前記回転軸でもって横方向（略水平方向）に回動攪拌し、前記処理槽底部に投入された生ゴミを前記攪拌羽根でもって上方にすくい上げて攪拌できるように構成し、すくい上げられた生ゴミを下方へ押し下げて生ゴミの表面を均し固めるための丸棒状の上下一対の均し羽根を、前記回転軸に該回転軸に対して傾斜（角度α、β）して取り付けたことを特徴とする生ゴミ処理システムがあり、また、この生ゴミ処理装置の連結部に開閉可能なシャッターを設け、前記生ゴミ処理装置の各処理槽の容積は互いに異なり、その連結配置は、各処理槽の容積が大きい順序となるように配置され、生ゴミを連続且つ段階的に発酵処理することを特徴とする生ゴミ処理システムがある。（特許文献１参照。）。

また、本願発明者が発明した廃タイヤ油化装置として、熱分解炉で廃タイヤを焼却し、焼却時に生ずるガスを冷却器で冷却して油を分離回収するようにした廃タイヤ油化装置において、前記熱分解炉に廃タイヤ投入用のカートリッジ容器を交換可能に装着すると共に、該カートリッジ容器に天蓋を着脱可能に被せ、該天蓋に、前記冷却器に接続される接続手段を設けたことを特徴とする廃タイヤ油化装置がある。（特許文献２参照。）。

特許第３０５７４８８号公報 特開平５−２２２３７７号公報

上記特許文献１では、実施例において、本願装置のタンク（生ゴミ処理槽）に好熱性細菌、好熱性放射菌などをブレンドした専用菌（微生物群）を、タンクの高さ３分の１程度のレベルまで入れ、野菜屑、残飯などの通常の生ゴミを投入し、タンク内の温度を約５０℃に保持し、回転軸の回転速度を１／３ｒｐｍ、通気管の噴出口からの通気量を１分間当り０．３立方メートルに設定して、２４時間運転を継続した結果、堆肥化した生ゴミの水分は３０％以下になり、さらっとした茶褐色の有機質肥料になることが開示されている。また、タンク内の温度を約５０℃に保持するための熱源は、上記特許文献１には記載されていないが、本願発明者は、パネルヒータを電気で加温する方式を使用している。

また、上記特許文献２は、廃タイヤを熱分解若しくは乾留処理して油分を回収するようにした油化装置であり、廃タイヤが投入される熱分解炉と、熱分解炉に接続された冷却器とを備えている。そして、油を回収する際は、熱分解炉に廃タイヤを投入して焼却し、焼却時に生ずるガスを冷却器で冷却した後、油液回収手段により油を分離回収するようにしている。回収後は、次の被処理物である廃タイヤを熱分解炉に投入し、投入作業を終えたのちに、再び廃タイヤを焼却して油を回収している。廃タイヤの熱分解、乾留は、３５０℃から５５０℃の間で行われ、熱分解処理は、通常２５０℃から４５０℃の間、好ましくは約４００℃で、又乾留処理は、３５０℃から５５０℃の間、好ましくは４００℃〜５００℃の間で行われている。

上記したように、生ゴミを微生物によって分解処理する際に、微生物の増加、活性化をより活発な状態にするために、温度管理された熱処理が必要であり、そのためには熱源が不可欠である。この熱源は、上記した熱によって生ゴミを乾燥させ減量化する加熱減量方式についても必要不可欠なものである。生ゴミ処理装置（システム）が大規模になると、熱源として使用する電力装置も大型化し、電力のコストアップが問題となる。

また、図２（ｂ）に示すように、発酵槽１００の側面にパネルヒータ１０１を散在させて取り付けられて加温されるパネルヒータ加温方式では、発酵槽１００内の温度分布が不均一になりやすく、このため発酵槽１００内の一部が局所的に高温になり、分解処理された生ゴミなどの有機廃棄物が一部焦げて褐変し、家畜の飼料用としては品質が適さないという問題があった。

さらに、上記特許文献１に記載された５０℃の温度では、大腸菌などの病原生物を死滅させることができない。このため、再資源化された動植物性食品廃棄物を飼料として家畜に与える場合、大腸菌混入により家畜が下痢するのを防止するため、飼料に大量の薬剤（抗生物質）を投与しなければならず、このことは、コスト面の増加だけでなく、家畜（特に畜産）製品への抗生物質の残留と土壌環境中への放出による抗生物質耐性菌の出現という問題がある。

一方、上記特許文献２の廃タイヤ油化装置では、２５０℃以上の高温で処理が行われるため、この熱処理に伴う排熱も非常に大きく、この排熱の有効利用が課題となっている。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、乾留熱分解処理装置の余剰熱を熱交換器を介して有機廃棄物分解処理装置の熱源に利用することにより、電力コストの大幅な低減を実現することができ、また、有機廃棄物分解処理装置の発酵槽をオイルジャケットで加温することにより発酵槽内の温度分布を安定にし、品質の良い再資源化物を作ることができ、また、中等度好熱菌により効率の良い発酵分解処理を行うことができる大規模な有機廃棄物の再資源化システムを提供することを目的とする。

このため、本発明は、有機廃棄物分解処理装置と乾留熱分解処理装置と熱交換機とを備え、前記有機廃棄物分解処理装置の発酵用熱源が、前記乾留熱分解処理装置で発生する余剰熱であり、前記有機廃棄物分解処理装置に設けられオイルジャケットで構成された発酵槽の加温を、前記熱交換機を介して前記乾留熱分解処理装置の余剰熱で行い、中等度好熱菌を用いて有機廃棄物分解処理を促進することを最も主要な特徴とする。

本発明に係る有機廃棄物の再資源化システムによれば、以下に示す優れた効果を有する。
（１）乾留熱分解処理装置の余剰熱を、熱交換器を介して有機廃棄物分解処理装置の発酵槽の熱源に利用することにより、電力コストの大幅な低減を実現することができる。
（２）有機廃棄物分解処理装置の発酵槽をオイルジャケット構成にして加温することにより発酵槽内の温度分布を安定にし、品質の良い再資源化物を作ることができる。
（３）中等度好熱菌の生育温度を約５５℃に保つことにより、効率の良い分解処理を行うことができると共に、大腸菌などの病原性物を死滅させ安全な再資源化物を生成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図１は、本発明に係る有機廃棄物の再資源化システムの一実施例を示す概要図である。図２は、発酵槽の加温方式の説明図である。

図１に示すように、本発明に係る有機廃棄物の再資源化システム１は、動植物性食品残渣（いわゆる、生ゴミ）等を発酵処理する有機廃棄物再資源化装置２と、廃プラスティックや廃タイヤ等を熱分解する乾留熱分解処理装置３と、この乾留熱分解処理装置３の余剰熱を有機廃棄物再資源化装置２に伝える熱交換機４とを備え、有機廃棄物再資源化装置２は、一次発酵槽５、二次発酵槽６、消臭装置７、空気供給装置８などで構成され、乾留熱分解処理装置３は、乾留器９、ガス液化用冷却器１０、ガス焼却器１１などで構成されている。

有機廃棄物再資源化装置２は、中等度好熱菌を利用して、動植物性食品有機廃棄物等を発酵・分解し、飼料又は肥料にする装置であり、大、小の異なる大きさの２台の発酵槽（一次発酵槽５、二次発酵槽６）を連結して構成されており、生ゴミなどを連続的且つ段階的に処理できるようにされている。一次発酵槽５、二次発酵槽６は、それぞれ熱交換器４、空気供給装置（図示せず）に連結されており、一次発酵槽５内及び二次発酵槽６内の温度管理と空気の供給が行われる。一次発酵槽５は、中等度好熱菌と共に生ゴミを投入する処理槽である円筒状タンク５ａの略中心に、鉛直方向に中空の回転軸５ｂが設けられ、この回転軸５ｂの上部には、生ゴミの表面を平らに均すための丸棒状の均し棒５ｃが設けられており、下部には投入された生ゴミを上方へすくい上げるための撹拌羽根５ｄが取り付けられている。この撹拌羽根５ｄの下部面には凹みが設けられており、さらにこの凹み部には空気供給孔５ｅが穿設されている。この空気供給孔５ｅは、回転軸５ａの中空部と連通しており、タンク５ａ外部に設けられた空気供給装置８から空気が供給されている。また、回転軸５ｂはモータ（図示せず）により回転駆動されている。同様に、二次発酵槽６は、円筒状タンク６ａの略中心に、鉛直方向に中空の回転軸６ｂが設けられ、この回転軸６ｂの上部には、生ゴミの表面を平らに均すための丸棒状の均し棒６ｃが設けられており、下部には投入された生ゴミを上方へすくい上げるための撹拌羽根６ｄが取り付けられている。この撹拌羽根６ｄの下部面には凹みが設けられており、さらにこの凹み部には空気供給孔６ｅが穿設されている。この空気供給孔６ｅは、回転軸６ａの中空部と連通しており、前記空気供給装置から空気が供給されている。また、回転軸６ｂはモータ（図示せず）により回転駆動されている。

一次発酵槽５には、発酵処理した生ゴミを次の処理装置（二次発酵槽６）へ排出するための排出口５ｆが設けられ、この排出口５ｆは二次発酵槽の投入口６ｇに連結されている。これら一次発酵槽５、二次発酵槽６の連結部には、図示しないが、それぞれ油圧シリンダーにより開閉するシャッターが設けられており、撹拌中にシャッターを任意に開くことにより、処理された生ゴミが自ずと次の処理装置へ搬送される。このため、一次発酵槽５内で生ゴミが充分に処理されたことを確認した上で、二次発酵槽６へ順次搬送することができる。二次発酵槽６では、完全に熟成された飼料や堆肥などの再資源化物を排出口６ｆから取り出すようにされている。このように、本発明に係る有機性廃棄物処理装置によれば、各処理槽内の底部に生ゴミが残留したり、充分に処理されないまま次の槽へ搬送されることがなく、また、発酵処理された生ごみが次第に減量して行く段階に応じて処理槽の容積を順次小さなものにすることができる。このため、システム装置全体の小型化が可能になる。

一次発酵槽４及び二次発酵槽５の加温方式は、オイルジャケット方式であり、図２（ａ）に示すように、発酵槽（例えば、一次発酵槽４）の側面及び底面を覆うように構成されている。このため、伝熱面積は従来機の３倍以上に広くなっており、伝熱効率が格段に向上している。オイル循環については、オイル劣化防止、生成カーボン除去のため、別体のタンクにシーズヒーターを取り付け、熱交換機４で加熱したオイル１４をポンプにより循環させている。また、オイル１４は、熱伝導性が高く、合成系熱媒体油である「アルファサーモ２２Ａ」を使用した。加温方式をこのように構成したので、発酵槽内の温度分布が均一になり、安定して高品質の再資源化処理物を得ることができる。

一次発酵槽４及び二次発酵槽５には、中等度好熱菌が生ゴミと一緒に投入される。一次発酵槽４及び二次発酵槽５の表面温度を１２０℃から１００℃未満に抑え、内部の菌育成温度は５５℃に保持されている。発酵槽４、５の加温方式がオイルジャケット方式であるため、発酵槽内の温度分布は均一であり、効率の良い発酵処理が行え、再資源化物の品質が安定して向上する。また、中等度好熱菌の育成温度が５５℃に保持されるため、大腸菌などの病原生物を死滅させることができる。

有機廃棄物再資源化装置２は、独立発酵槽連結方式であり、一次発酵槽４で動植物性食品廃棄物（生ゴミ）等と中等度好熱菌が投入され、空気の供給と温度管理を行いながら発酵を促進される。一定時間後、再資源化途中の動植物性食品廃棄物等は、一次発酵槽４から二次発酵槽５へ自動的に移され、二次発酵槽５において引き続き空気の供給と温度管理による発酵促進に加え、乾燥などの調整が行われた後、肥料又は飼料として排出される。動植物性食品廃棄物等の一次発酵槽４への投入から二次発酵槽５での排出までの処理時間は、約４８時間であり、減量効果は約７０〜９０％になる。

次に、乾留熱分解処理装置３と熱交換機４について説明する。
図１において、９は廃タイヤＷを加熱分解する縦形の乾留器で、この乾留器９には、上方からカートリッジ容器が交換可能に装着されるようになっている。乾留器９の下部にはバーナー９ａが設けられ、乾留器９の上部には煙道（図示せず）が形成されている。また、乾留器９の上部側面は配管２２でガス液化用冷却器１０と連結されている。

ガス液化用冷却器１０の上部には配管２５の一端が連結され、配管２５の他端は、液化ガスを油と水に分離する油水分離槽１３に連結されている。この油水分離槽１３で回収された重油は、前記バーナー９ａや、後述の過剰ガス燃焼炉１１のバーナー１１ａの燃料として使用される。

廃タイヤＷの焼却時に得られたガスの過剰分を焼却する過剰ガス燃焼炉１１の下部には配管３２の一端が接続され、配管３２の他端はガス液相安全器１２を介してガス液化用冷却器１０に配管３１で接続されている。

過剰ガス燃焼炉１１で過剰ガスを燃焼して生じた排気は、配管３３を通して熱交換器４に送出され、熱交換器４内部に設けらたヒートパイプ４ａを加熱する。ヒートパイプ４ａは一次発酵層５及び二次発酵層６のオイルジャケットに連結されており、加温されたヒートパイプ４ａ内のオイルは、ポンプ（図示せず）により循環される。

乾留熱分解処理装置３は、廃タイヤ１５などの高分子化合物を無酸素下で熱分解し、気化したものを冷却し油分を捕集するものである。燃焼とは異なり、ダイオキシンなどの有害物質の発生も無く、廃タイヤや廃プラスティックなどの廃ポリマーの有効な再資源化装置である。乾留熱分解処理装置３では、分解反応カプセルに充填された廃タイヤ１７を下部よりバーナー９ａで熱すると、廃タイヤ１５の乾留が始まり、乾留ガスが発生する。その乾留ガスをガス液化用冷却器１０に通してを液化し、液体油分として捕集する。液化できなかった余剰ガスは、過剰ガス燃焼炉１１により燃焼されて、排気される。この排気された高温のガスを熱交換器４に送出し、このガスの熱によって、熱交換器４内部に設けられているヒートパイプ４ａ内に充填されたオイルを加熱する。

尚、本実施例で説明した有機廃棄物再資源化装置は、生ゴミ処理装置とも称されており、また、乾留熱分解装置は廃タイヤ油化装置とも称されている。

本発明に係る有機廃棄物の再資源化システムの一実施例を示す概要図である。 発酵槽の加温方式の説明図である。

符号の説明

１ 有機廃棄物の再資源化システム
２ 有機廃棄物再資源化装置
３ 乾留熱分解処理装置
４ 熱交換機
４ａ ヒートパイプ
５ 一次発酵槽
６ 二次発酵槽
５ａ、６ａ 円筒状タンク
５ｂ、６ｂ 回転軸
５ｃ、６ｃ 均し棒
５ｄ、６ｄ 撹拌羽根
５ｅ、６ｅ 空気供給孔
５ｆ、６ｆ 排出口
６ｇ 投入口
７ 消臭装置
８ 空気供給装置
９ 乾留器
９ａ、１１ａ バーナー
１０ ガス液化用冷却器
１１ 過剰ガス燃焼炉
１２ ガス液相安全器
１３ 油水分離槽
１４ オイル
１５ 廃タイヤ
１００ 発酵槽
１０１ 電気パネル

Claims (1)

1. 有機廃棄物分解処理装置と乾留熱分解処理装置と熱交換機とを備え、
   前記有機廃棄物分解処理装置の発酵用熱源が、前記乾留熱分解処理装置で発生する余剰熱であり、
   前記有機廃棄物分解処理装置に設けられオイルジャケットで構成された発酵槽の加温を、前記熱交換機を介して前記乾留熱分解処理装置の余剰熱で行い、
   中等度好熱菌を用いて有機廃棄物分解処理を促進することを特徴とする有機廃棄物の再資源化システム。

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