JP2006223972A - 有機廃棄物資源化装置、ガス洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼却処理とは全く有機廃棄物の処理類型の異なる低温熱分解装置に関し、特に煙道や消煙処理装置側の負担が小さくて済む有機廃棄物資源化装置を提供すること。
【解決手段】 有機廃棄物が投入される投入口１１、当該有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９、熱分解室１９で熱分解された当該有機廃棄物の灰分を取出す灰分排出口２３、熱分解室１９で熱分解された当該有機廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口２６、熱分解室１９に洗浄済みガスを供給するガス供給口２５を有する低温ガス化分解装置１０と、低温ガス化分解装置１０から排出される熱分解ガスに、ガス処理水を噴霧する水分噴霧塔と、水分噴霧塔で噴霧されたガス処理水を貯え、貯えられた液体をガス処理水として水分噴霧塔に供給する液体循環部と、水分噴霧塔でガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、熱分解室１９に供給するガス循環部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、家庭から排出される一般廃棄物、自動車や家庭用電化製品の廃棄やリサイクルに伴って生じるゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を処理するのに好適な有機廃棄物資源化装置に関し、特に焼却処理と比較して処理温度が低温度で済む熱分解型に属する有機廃棄物資源化装置に関する。また、本発明はゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を熱分解する際に発生する塩素ガス、亜硫酸ガス等を含有する酸性分解ガスに対する耐酸性の高いガス洗浄装置に関する。

家庭から排出される一般廃棄物は、廃棄物処理法や地方自治法等の法規制によって地方自治体が廃棄物処理を担当している。また自動車や家庭用電化製品等のリサイクル規制が賦課されている産業廃棄物においては、法規制によって定められる責任者がリサイクルに必要とされる設備負担を行っているが、全てがリサイクルできるものではなく、一定割合で最終処分を必要とする廃棄物が発生している。このような廃棄物において、収集されてから最終処分に至るまでの中間処理として、焼却処理が一般的に行われている。特に近年においては、最終処分場の廃棄物収容容量との関係で、産廃処分場やごみ処理場等において、廃棄物の減量処理が緊急性の高い課題となっている。

ところで、廃棄物の焼却は、当該廃棄物を焼却炉内で燃焼させることによって実施されるが、燃焼に伴う炭化水素や、窒素酸化物、ダイオキシン類等の有害物質の発生や、焼却に伴う悪臭の発生が、大きな環境問題となっている。そこで、このような問題に対処するための一つの方策として、例えば、廃棄物を高温で燃焼させることにより不完全燃焼を少なくさせて、該廃棄物に含まれる塩素ガス等の発生に伴うダイオキシン類の生成を抑制することが提案されている。

しかしながら、廃棄物、特に、廃プラスチック類等を含む産業廃棄物をダイオキシン類の発生を抑える程度の高温で焼却する際には、焼却炉内が著しく高温化することから、耐熱性に優れた特別な素材や構造からなる焼却炉が必要とされるのであり、焼却炉設備のために多大なコストが必要になるという問題があった。しかも、含水率の高い有機系廃棄物を熱処理する場合においては、廃棄物の表面のみが急速に炭化される傾向にあり、その結果、廃棄物の表面が炭化膜で覆われる一方、廃棄物の中心部分が十分に炭化されないことから、不完全燃焼に伴いダイオキシン類や悪臭を発生させるおそれがあった。

そこで、特許文献１では、ダイオキシン類等の発生を抑えつつ、廃棄物に炭化処理等を施すようにした焼却炉が提案されている。その構造の概略は、外部空間と略遮断された耐熱容器の壁部に空気取入口を設けると共に、該取入口から耐熱容器内部の処理室に燃焼用空気を導く通路上に磁石手段を設けて、該燃焼用空気を磁気処理する点にある。しかし、有機系廃棄物の燃焼処理後には、有機系廃棄物の殆どが炭化物となるにとどまることが多く、ダイオキシン類を含有しているおそれもあって再利用が難しい場合があった。

また、特許文献２では、有機系廃棄物の分解処理装置において、吸気通路を通じて磁気処理された外部の空気が熱処理用空気として熱処理室に及ぼされることにより、略閉状空間とされた熱処理室において、少量の熱処理用空気で廃棄物が、効率的に且つ緩やかに熱処理され得る装置が提案されている。

特開２００１−３０４５２０号公報 特開２００４−９１３６７号公報 ［００２９］、［００３８］

しかし、特許文献２の装置においては、有機廃棄物を３００℃程度の比較的低温度で熱分解しているので、非常に多量の熱分解ガスが生成する。そして、熱分解ガスには塵埃も含まれており、また廃プラスチックやゴムを廃棄物に含む場合には、塩素などのハロゲンや硫黄分が熱分解ガスに含まれるため、煙道や消煙処理装置側の負担が大きくなり、旨く処理できる有機廃棄物の範囲が限られているという課題があった。

また、有機廃棄物資源化装置を用いて、ゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を資源化する際に発生する塩素ガス、亜硫酸ガス等の酸性分解ガスの処理は、環境対策上不可欠である。この点、従来の焼却炉でゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を焼却処理する場合には、塩素ガス、亜硫酸ガス等の酸性分解ガスに対する耐腐蝕性の向上の為、ステンレス鋼のような耐熱性が高く、耐腐蝕性の高い材料がガス洗浄装置に用いられてきた。しかし、耐熱性の高い耐腐蝕性材料を用いて排煙処理装置を構成すると、材料自体が高価であると共に、加工性が悪いため、ガス洗浄装置の製造コストが嵩むという課題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、有機廃棄物の処理類型が焼却処理とは全く異なる低温熱分解装置に関し、特に煙道や消煙処理装置側の負担が小さくて済む有機廃棄物資源化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、比較的低温の酸性分解ガスに含まれる塵埃・タール分・酸性ガス成分を除去できると共に、加工性に優れた耐腐蝕性材料を用いたガス洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の有機廃棄物資源化装置は、例えば図１に示すように、有機廃棄物が投入される投入口１１、当該有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９、熱分解室１９で熱分解された当該有機廃棄物の灰分を取出す灰分排出口２３、熱分解室１９で熱分解された当該有機廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口２６、熱分解室１９に洗浄済みガスを供給するガス供給口２５を有する低温ガス化分解装置１０と、低温ガス化分解装置１０から排出される熱分解ガスに、ガス処理水を噴霧する水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）と、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）で噴霧されたガス処理水を貯える貯液タンク６０と、貯液タンク６０に貯えられた液体をガス処理水として水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）に供給する液体循環部（７０、４１）と、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）でガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、熱分解室１９に供給するガス循環部８０とを備える。

本発明の有機廃棄物資源化装置によれば、低温ガス化分解装置１０において、有機廃棄物は投入口１１に投入され、熱分解室１９にて有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される。灰分排出口２３では、有機廃棄物の灰分が取出される。有機廃棄物の熱分解ガスは熱分解ガス出口２６に排出されると共に、ガス供給口２５から熱分解室１９に洗浄済みガスが供給される。水分噴霧塔では、ガス化分解装置１０から排出される熱分解ガスに、ガス処理水が噴霧される。貯液タンク６０には、水分噴霧塔で噴霧されたガス処理水が貯えられる。液体循環部は、貯液タンク６０に貯えられた液体をガス処理水として水分噴霧塔に供給する。ガス循環部では、水分噴霧塔でガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、熱分解室１９に供給することで、熱分解ガスに代わる洗浄済みガスを帰還する。

本発明の有機廃棄物資源化装置において、好ましくは、熱分解室１９には、当該有機廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床が形成される構造とするとよい。低温熱分解温度で熱分解するため、ダイオキシンのような有毒物質が生成する温度（例えば７００℃）に到達せず、環境負荷が小さくてすむ。火床には、例えば保熱性材料２０やヒーターを用いると良い。

本発明の有機廃棄物資源化装置において、好ましくは、低温熱分解温度は、熱分解室１９内で熱分解する有機廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であり、水分噴霧塔は耐腐蝕性プラスチック材料で構成されるとよい。低温ガス化分解装置１０の炉内温度は大略３００℃以下と、比較的低温熱分解温度に維持されている。水分噴霧塔には、熱分解ガスが供給されるが、ガス処理水が噴霧されているため蒸気温度程度である。そこで、金属に比較して耐熱性に劣るが耐食性と加工性に優れた耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。

本発明の有機廃棄物資源化装置において、好ましくは、低温ガス化分解装置１０は、熱分解ガス出口２６から排出される熱分解ガスを気液分離する気液分離器３０を有し、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）は、気液分離器３０で分離された分離ガスを前記熱分解ガスとして、ガス処理水を噴霧する。貯液タンク６０は、気液分離器３０で分離された分離液体を、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）で噴霧されたガス処理水と共に、貯えるものである。気液分離器３０を設けると、熱分解ガスのうち沸点の低い液体成分が早期に貯液タンク６０に送られる。また、熱分解ガスのうち沸点の高い気体成分が水分噴霧塔に送られる。

本発明の有機廃棄物資源化装置において、好ましくは、ガス供給口２５は、ガス循環部８０により洗浄済みガス（未反応ガス）を帰還する通気通路（８４、２５）を有すると共に、前記通気通路を挟んで略対向するように配設された少なくとも一対の永久磁石８５とを有する構造とするとよい。

上記課題を解決する本発明のガス洗浄装置は、図１に示すように、低温ガス化分解炉から排出される熱分解ガスに、ガス処理水を噴霧する水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）と、熱分解ガスから分離された分離液体と、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）で噴霧されたガス処理水とを貯える貯液タンク６０と、貯液タンク６０に貯えられた液体をガス処理水として水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）に供給する液体循環部（７０、４１）と、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）でガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、前記低温ガス化分解炉に供給するガス循環部（５４ｂ、８０、２５）とを備えるものである。

本発明のガス洗浄装置において、好ましくは、水分噴霧塔（５０ａ、５０ｂ）は、塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂の少なくとも１種類を含む構造とするとよい。

本発明の有機廃棄物資源化装置によれば、有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解されるので、ダイオキシンのような有害物質が生成しない。また、有機廃棄物の熱分解ガスのうち、ガス成分はガス循環部により低温ガス化分解装置１０に帰還しているので、装置外に分離ガスが漏洩することがない。また、液体成分は貯液タンク６０に貯えられ、ガス処理水として水分噴霧塔に循環利用されている。

本発明のガス洗浄装置によれば、水分噴霧塔には、熱分解ガスが供給されるが、ガス処理水が噴霧されているため蒸気温度程度であり、耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。そこで、水分噴霧塔には、金属材料に比較して耐熱性に劣るが、耐食性と加工性に優れた耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。

以下、図面によって本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る有機廃棄物資源化装置の全体構成を説明する構成図である。図において、有機廃棄物資源化装置１は、低温ガス化分解装置１０、ガス洗浄装置２、並びに両者を接続する管路としての給水系統７０、ガス循環系統８０を備えている。低温ガス化分解装置１０側には、気液分離器３０を設置している。また、ガス洗浄装置２側には水分噴霧塔５０ａ、５０ｂと貯液タンク６０が設けてある。

低温ガス化分解装置１０は、有機廃棄物が投入される投入口１１、耐熱性材料よりなる側壁１２、地面に設置する為の基部１３を有する円筒状又は箱状の容器で、有機廃棄物の単位時間処理能力に応じた容積を有している。投入口１１は、低温ガス化分解装置１０の蓋部分に設けることによって、ストックヤード１４に有機廃棄物を投入する作業を容易にするものである。ストックヤード１４は、投入口１１側に設けられた第１層開閉蓋１５と、熱分解室１９側に設けられた第２層開閉蓋１６を有している。第１層開閉蓋１５と第２層開閉蓋１６は、水平方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に開閉動作を行うものである。第２層開閉蓋１６を閉じた状態では、第２層開閉蓋１６がストックヤード仕切板１７として作用する。

ストックヤード仕切板１７は、低温ガス化分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側にストックヤード１４が形成され、下側には熱分解室１９が形成されている。熱分解室１９の定常運転時の内部温度は最高で２００℃〜３００℃程度であるが、有機廃棄物に着火して焼却炉のような状態で燃焼する場合にも損壊しないように、投入口１１、側壁１２、ストックヤード仕切板１７には耐熱性鋼板等の耐熱性材料を用いると良い。また、側壁１２には耐火煉瓦を用いることも出来る。

火床保持部１８は、低温ガス化分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側に保熱性材料２０と、熱分解中の炉内有機廃棄物２１を保持し、下側には洗浄済みガスが通風するガス通風部２４が形成されている。保熱性材料２０は、低温熱分解温度（２００℃〜３００℃）程度に温度が維持されるもので、ゼオライト鉱石のような一定の粒子形状を有するものである。ゼオライト鉱石は、例えば粒子形状として数ｃｍ〜十数ｃｍ程度の大きさを有し、重量として数グラム〜数十グラム程度であり、好ましくは有機廃棄物の熱分解を促進する触媒作用を有するものを用いると良い。火床保持部１８は、保熱性材料２０と炉内有機廃棄物２１がガス通風部２４に落下しないように保持する程度の網状体、又は一定形状の開口部が多数形成されている。

熱分解室１９は、保熱性材料２０、炉内有機廃棄物２１並びにストックヤード１４から供給される有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解する空間で、火床保持部１８とストックヤード仕切板１７の中間に形成される。熱分解室１９に対する酸素の供給は、ガス供給口２５から供給される洗浄済みガスに限定される為、有機廃棄物の完全な酸化反応に必要とされる酸素量に比較して、極端な酸素欠乏状態にある。そこで、有機廃棄物は一酸化炭素や炭素鎖が一部分解された低級炭化水素化合物に熱分解されて、熱分解ガス出口２６より有機廃棄物の熱分解ガスとして排出される。

灰堆積層２２は、火床保持部１８の下側に形成されるもので、灰堆積層２２と火床保持部１８との間に位置するガス通風部２４を洗浄済みガスが通風する。灰堆積層２２には、熱分解室１９で熱分解された炉内有機廃棄物２１の灰分や、熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０が堆積する。この灰分の成分を熱分析したところ、石膏が主成分であることが判明した。詳細は、後で説明する。

灰分排出口２３は、灰堆積層２２に堆積した炉内有機廃棄物２１の灰分と熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０を取出す開口部である。ガス供給口２５は、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスが供給されるものである。熱分解ガス出口２６は、ストックヤード仕切板１７近傍の熱分解室１９に位置する側壁１２に設けられたもので、有機廃棄物の熱分解ガスを気液分離器３０に供給する。

気液分離器３０は、熱分解ガス出口２６から排出される熱分解ガスを気液分離する筒状の施設で、熱分解ガスの気流が直接当るコーン状の衝止板３１を有している。衝止板３１にて熱分解ガスが比重に応じてガス成分と液体・微粒子成分とに分離される。分離ガス排出口３２は、気液分離器３０の頂部に設けられたもので、熱分解ガスから液体や微粒子成分が除去された分離ガスを水分噴霧塔５０ａに送る。気液分離器底部３３には、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分が溜まる。分離液体排出口３４は、気液分離器３０の底に設けられたもので、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分を貯液タンク６０に送る分離液管路４０と接続されている。なお、液体は、凝縮した液化炭化水素や水分の混合物と考えられ、塵埃などの微粒子成分を含んだ状態となっている。また、衝止板３１は、コーン（円錐）状に限定されるものではなく、三角屋根のような平板を組合せたものでもよい。

水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、気液分離器３０で分離された分離ガスに、ガス処理水を噴霧するもので、ここでは大略同一形状の水分噴霧塔が２系列直列に設けられているものを図示している。なお、水分噴霧塔は３系列以上直列に設けることによって、分離ガスの洗浄を確実に行う構成としてもよく、また分離ガスの多寡に応じた処理能力の為に並列に増設しても良い。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、塔内でガス処理水が噴霧される関係で、内部温度が蒸気温度である１００℃乃至それより低い温度である。そこで、構造材料として塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂等の耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。耐腐蝕性プラスチック材料を用いると、分離ガスに塩素ガスや亜硫酸ガスのような腐蝕性ガスが含まれていても、腐食することがなく耐久性が高くなる。

まず、上流の水分噴霧塔５０ａにおいて、分離ガス導入路５１ａは、一端が分離ガス排出口３２と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、気液分離器３０から供給される分離ガスを水分噴霧塔５０ａ内部に導く。ガス処理水噴霧口５２ａは、一端がガス処理水供給管路７３と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、ガス処理水を分離ガスに噴霧する噴霧口を有する。ガス処理水噴霧口５２ａの噴霧口は、塔内上部５３ａと塔内下部５５ａにて霧状にガス処理水を噴霧した、分離ガスとの気液交換を効率的に行い、分離ガスに含まれる水溶性成分をガス処理水中に溶し込む。塔外排出管５４ａは、一端が塔内下部５５ａと接続され、他端が下流の分離ガス導入路５１ｂと接続されている。ガス処理水との気液交換の完了した分離ガスは、塔外排出管５４ａ経由で下流の分離ガス導入路５１ｂに送られる。分離ガスとの気液交換が完了したガス処理水は、ガス処理水排出路５６ａを経由して、ガス処理水管路４１を経て、貯液タンク６０に貯えられる。

下流の水分噴霧塔５０ｂにおいて、ガス処理水噴霧口５２ｂ、塔内上部５３ｂ、塔内下部５５ｂ、ガス処理水排出路５６ｂは、其々ガス処理水噴霧口５２ａ、塔内上部５３ａ、塔内下部５５ａ、ガス処理水排出路５６ａと同様の構造と機能を有している。分離ガス導入路５１ｂは、一端が塔外排出管５４ａと接続され、他端が塔内上部５３ａで開口したもので、上流の水分噴霧塔５０ａから送られる分離ガスを水分噴霧塔５０ｂ内部に導く。塔外排出管５４ｂは、一端が塔内下部５５ｂと接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２と接続されている。

貯液タンク６０は、気液分離器３０で分離された分離液体と、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水とを貯えるものである。貯液タンク６０に対する分離液体とガス処理水の輸送は、分離液管路４０とガス処理水管路４１を用いている。即ち、分離液管路４０は、分離液体排出口３４と接続されて、気液分離器３０で分離された分離液体を輸送するもので、ガス処理水管路４１と接続されている。分離液管路４０は、さらにガス洗浄装置２の筐体内部で、ガス処理水排出路５６ａ、５６ｂと接続されており、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水を輸送する。ガス処理水管路４１は、分離液管路４０と貯液タンク６０とを接続する縦管である。分離液管路４０は、満水状態で用いられることは稀で、通常は分離液体やガス処理水の上部には分離ガスが通過する構造となっている。

貯液タンク６０では、比重の重い水分を主成分とする重比重液体層６１と、各種液化炭化水素を主成分とする軽比重液体層６２に分離する。貯液タンク６０の上部は蓋部６４で覆われており、軽比重液体層６２と蓋部６４との間にガス滞留室６３が形成されている。ガス滞留室６３は、ガス処理水管路４１から重比重液体層６１をへて送りこまれた洗浄済みガスが滞留していると共に、洗浄ガス循環縦管８１の他端が接続されている。油分排出管６５は、軽比重液体層６２の比重の軽い油分について廃油タンク６６に送るものである。貯液タンク６０に貯蔵された分離液体とガス処理水の混合液体は、水分と油分を含む為、油分については廃油タンク６６に分離して貯える。

貯液タンク６０には、気泡生成装置（６７、６８）が設けられており、分離液体とガス処理水の混合液体に対して気泡を吹込むバブリング処理を行うことで、比重による分離を促進している。即ち、気泡生成装置は、空気を吹込むブロワーポンプ６７と、貯液タンク６０の底部に噴出し口を有するバブリング管６８を有している。ブロワーポンプ６７により吸込まれた空気は、バブリング管６８によって噴出し口より噴出して、分離液体とガス処理水の混合液体に対して比重による分離を促進している。

液体循環部としての給水系統７０は、貯液タンク６０に貯えられた重比重液体層６１の水分をガス処理水として水分噴霧塔５０ａ、５０ｂに供給するもので、ラインポンプ７１、ガス処理水供給管路７２、７３を有している。液体循環部のうち、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂからの回収管路は、分離液管路４０とガス処理水管路４１となっている。ラインポンプ７１は、貯液タンク６０に貯えられた液体のうち、比重の重い水分をガス処理水として利用できるように、貯液タンク６０の底に比較的近い位置に液体吸込み口７４を有している。液体吸込み口７４では、貯液タンク６０に沈殿している塵埃や固形分が吸込まれないように、適宜のフィルターが設置してある。

洗浄ガス循環系統８０は、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガス（未反応ガス）を、低温ガス化分解装置１０に帰還するもので、洗浄ガス循環縦管８１、８２、洗浄ガス循環横管８３、洗浄ガス循環管路８４とを備える。洗浄ガス循環横管８３は、最下流段に位置する水分噴霧塔５０ｂの近傍に設けられた洗浄ガス循環縦管８２と、低温ガス化分解装置１０の近傍に設けられた洗浄ガス循環管路８４との間を連結する管路で、概ね水平方向に位置している。洗浄ガス循環横管８３は、低温ガス化分解装置１０とガス洗浄装置筐体２の設置状態に応じて適宜に配置できる。洗浄ガス循環縦管８１は、一端がガス滞留室６３と接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２の端部と接続されている。塔外排出管５４ｂは、洗浄ガス循環縦管８１、８２の接続部に接続されている。

フィルター８６は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれる塵埃を除去して、洗浄ガス循環系統８０が塵埃で閉塞する事態を防止する。ブロワー８７は、洗浄ガス循環横管８３に装着される送風機で、洗浄ガス循環系統８０から洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍に、洗浄済みガス（未反応ガス）が流れ込むのに必要な気流を生成する。ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれる水分を除去して、洗浄ガス循環系統８０内で水分が凝縮することを防止する。なお、フィルター８６、ブロワー８７、ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に代えて、洗浄ガス循環縦管８２に装着しても良い。

永久磁石ユニット８５は、通気通路に設置されるもので、通気通路として洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍が用いられる。永久磁石ユニット８５は、通気通路を挟んで略対向するように配設された少なくとも一対の永久磁石を有する。永久磁石ユニット８５が装着されていると、ガス供給口２５からの洗浄済みガス吸入量が２０〜５０％程度増大することが経験的に知られている。永久磁石ユニット７５は、ガス処理水供給管路７２に装着されるもので、装着によりガス処理水供給管路７２の管路抵抗が減少して、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにおける液体循環が効率的に行える。永久磁石ユニット７５、８５の磁場の強さは、フェライト等の永久磁石として通常用いられる値であり、例えば０．１テスラ〜数テスラの範囲である。永久磁石ユニット７５、８５の着磁方向は、Ｎ極又はＳ極の一方が通気通路や給水管路７２を挟んで対向するようにするのが良いが、通気通路や給水管路７２の流れ方向に沿ってＮ極とＳ極が着磁されていてもよい。

このように構成された有機廃棄物資源化装置の動作を説明する。図２は、本発明の有機廃棄物資源化装置において、原材料から生成される固体成分、水分、油分の生成過程の概略を説明する図である。まず、低温ガス化分解炉としての低温ガス化分解装置１０に、予め無機物を除外した一般廃棄物、産業廃棄物を原材料として投入する。

図２と図１を参照して、具体的に説明する。有機廃棄物をストックヤード１４に投入するときは、第２層開閉蓋１６を閉じると共に第１層開閉蓋１５を開いて、投入口１１を開口させる。有機廃棄物の投入が完了すると、第１層開閉蓋１５を閉じて投入口１１を閉鎖して、低温ガス化分解装置１０の熱分解ガスが外部環境に漏れることを防止する。そして、第２層開閉蓋１６を開いて、ストックヤード１４に貯えられた有機廃棄物を熱分解室１９に落下させる。ストックヤード１４では、下側の熱分解室１９からの熱分解ガスに含まれる熱エネルギーによって、有機廃棄物が暖められる。

一般廃棄物、産業廃棄物は、木材、紙、プラスチック、ゴムなどの炭素化合物を含んでいる為、洗浄済みガスに僅かに含まれる酸素による酸化に伴って、酸化エネルギーを発生する。また、洗浄済みガスは永久磁石ユニット８５によって生成する磁場を通過する際に、磁気作用によって活性化されると考えられている。この磁気活性化処理により、低温ガス化分解炉における一般廃棄物、産業廃棄物の熱分解が促進され、例えば熱分解速度として数十％程度促進される。

低温ガス化分解装置１０では、原材料を燃焼として比較して各段に低温度の２００℃〜３００℃で熱分解させるもので、併せて熱分解生成物と洗浄済みガスとを反応させて、一酸化炭素を含む煙と水蒸気を生成する。この生成された煙と水蒸気は、ガス洗浄装置筐体２としての水分噴霧塔５０に送られ、シャワーリング処理（ガス処理水を分離ガスに噴霧すること）が行われる。そして、比重分離装置としての貯液タンク６０において、水分噴霧塔５０で噴霧されたガス処理水が貯えられる。比重分離装置では、ガス処理水をバブリング処理する。貯液タンク６０で生成する分離ガスは、低温ガス化分解装置１０に帰還されるが、その際に永久磁石ユニット８５による磁化処理を受ける。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガスは、低温ガス化分解装置１０で熱分解されなかった未反応成分を含む未反応ガスを含んでおり、洗浄ガス循環系統８０により低温ガス化分解装置１０に帰還される。

貯液タンク６０で比重分離された液体は、油分と水分に分離する。水分に関しては、ガス処理水として水分噴霧塔５０に帰還されるが、配管の途中で永久磁石ユニット７５により磁化処理される。ガス処理水に対する磁化処理も、液体循環部を構成する配管中の流体抵抗を減少させると考えられている。貯液タンク６０の水分は、ＣＯＤ（生物化学的酸素要求量）が高く、廃水処理が必要である。廃水処理では、例えば活性汚泥を用いる。活性汚泥とは、細菌類や菌類を主な構成生物とし、原生動物や小型の後生生物を従属生物群とした微生物の集まりのことで、活性汚泥は水中の有機物を取り込み（吸着）分解しながら呼吸・増殖を続ける。活性汚泥にはお互いに引き付けあって沈む性質（凝集性・沈降性）があるので、この性質を利用して活性汚泥を分離し、きれいな処理水を得る。この分離した活性汚泥は、有機廃棄物としてストックヤード１４に投入して熱分解処理できる。

貯液タンク６０で分離される液体のうち、油分については燃料や原料としての利用が可能であり、水分に関しては低温ガス化分解炉で分解した際に含まれる塩素や亜硫酸ガス等の酸性成分を含有しているので、木酢液の一般的な用途である防腐剤・防虫剤・活力剤としての利用が可能である。また、水分に含まれる酸性成分を中和する為、石灰石のようなアルカリ材料が用いられるが、その際に生成する塩の利用が可能である。更に、低温ガス化分解装置１０で排出される灰分は、石膏を主成分とするものであり、コンクリート硬化剤や土壌改良剤としての利用が考えられる。

図３は、熱分解容器から排出された灰分に対して、昇温過程における重量の減少経過を示す図で、熱重量／示差熱分析装置（ＴＧ／ＤＴＡ）を用いて分析したものである。試料である灰分は２５℃から９００℃まで、昇温速度１０［℃／分］で昇温させた。まず、１００℃付近で５％程度の重量減少が観測された。試料に含まれる水分が蒸発したものと考えられる。続いて、１００℃〜３４０℃付近までの区間は、目立った重量減少は観測されなかった。これは、低温ガス化分解炉としての低温ガス化分解装置１０において、３００℃程度の比較的低温での熱分解が行われている関係で、低温ガス化分解装置１０にて大部分が試料から離脱していることが考えられる。次に、３４０℃〜５７０℃付近までの区間は、７％程度の重量減少が観測された。この区間での重量減少割合が大きいことから、試料に含まれる未分離の炭素成分や他の低沸点温度材料が、試料から分離したものと考えられる。５７０℃〜９００℃付近までの区間は、さらに７％程度の重量減少が観測された。このうち、５７０℃〜６５０℃付近までの区間は、比較的重量減少率が少ないことから、試料に含まれる未分離の炭素成分等の揮発が完了したものと推測される。

ここで、熱重量分析（ＴＧ）は、温度を変化させながら，または一定温度にした状態で生じる試料の重量変化を、試料の温度，または時間に対して、熱天秤により連続的に検出記録する手法で、固体，液体のあらゆる物質が測定対象となり、試料の付着水や結晶水の定量、灰分量など様々な目的に用いる。示差熱分析（ＤＴＡ）と熱重量分析（ＴＧ）を組み合わせると、重量変化に伴う現象が吸熱又は発熱のいずれの反応であるか，またＤＴＡ曲線の変化が質量変化を伴うか否かの判別が可能となる。

図４は、熱分解容器から排出された灰分の、無機成分の分析説明図である。灰分には、カルシューム（Ｃａ）が約３９％、鉄（Ｆｅ）が１６％、硫黄（Ｓ）が１２％、ケイ素（Ｓｉ）が１０％含まれている。さらに、カリウム（Ｋ）５％、アルミ（Ａｌ）４％、リン（Ｐ）３％、チタン（Ｔｉ）３％が含まれているが、鉛（ｐｂ）は０．６％、カドミウム（Ｃｄ）は０．０４％含有するに過ぎない。

図５は、本発明に係る有機廃棄物資源化装置の第２の実施例を説明する構成図である。図１の装置では、分離液管路４０と洗浄ガス循環縦管８１とは直接接続されていない。そこで、洗浄ガス循環縦管８１を流れる洗浄済みガスは、ガス滞留室６３に滞留している洗浄済みガスと、塔外排出管５４ｂから送られる洗浄済みガスである。しかし、分離液管路４０と洗浄ガス循環縦管８１とを直接接続するバイパス管路４２を設けても良い。この場合、バイパス管路４２に開閉弁４３を設けて、通常運転時はバイパス管路４２を閉鎖し、保守作業時やガス処理水管路４１が詰まった場合にはバイパス管路４２を開放する構造とすると良い。すると、保守作業時にガス処理水管路４１に代えて洗浄ガス循環縦管８１を、分離液管路４０を流れる分離液体やガス処理水のバイパス流路として利用でき、上部に分離液体やガス処理水が貯液タンク６０に流れ落ちる。

また、図１の装置では、低温ガス化分解装置１０は保熱性材料２０と、熱分解中の炉内有機廃棄物２１によって、内部温度が一定に維持できるような設計となっている。しかし、有機廃棄物に残飯のような低カロリー物質が多量に混入している場合には、保熱性材料２０だけでは火種として不充分な場合がある。そこで、炉内温度計２７を熱分解室１９に設け、ヒーター２８を火床保持部１８や保熱性材料２０の近傍に設置するとよい。ヒーター２８は、低温熱分解温度である２００℃〜３００℃に維持するものであれば良いから、電熱を用いても良く、また内部に熱風や加熱液体媒体を通す伝熱管でもよい。温度調節計２９は、炉内温度計２７によって熱分解室１９の温度が低下して熱分解が旨く進行しない程度に低下したとき、ヒーター２８によって火床保持部１８や保熱性材料２０を加熱する。

なお、上記の本発明の実施の形態においては、具体的な実施例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明事項の範囲内で設計された態様も含むものである。例えば、低温ガス化分解装置１０のストックヤード１４の容量は、１日当りに処理すべき有機廃棄物の処理量に適した容積とする必要がある。この場合には、保熱性材料２０と熱分解中の炉内有機廃棄物２１は連続的に存在して、空隙が生じないように旨く圧縮したり、あるいは炉内有機廃棄物２１がアーチ状のブリッジを形成しても崩れるように、適宜に保熱性材料２０と熱分解中の炉内有機廃棄物２１を混合する混合機能を設けるとよい。混合機能は、例えば回転式の羽根板を用いると良いが、他に適宜の方式も採用できる。

本発明に係る有機廃棄物資源化装置の全体構成を説明する構成図である。 本発明の有機廃棄物資源化装置において、原材料から生成される固体成分、水分、油分の生成過程の概略を説明する図である。 熱分解容器から排出された灰分に対して、昇温過程における重量の減少経過を示す図である。 熱分解容器から排出された灰分の、無機成分の分析説明図である。 本発明に係る有機廃棄物資源化装置の第２の実施例を説明する構成図である。

符号の説明

１ 有機廃棄物資源化装置
２ ガス洗浄装置
１０ 熱分解容器（低温ガス化分解装置）
１１ 投入口
１９ 熱分解室
２３ 灰分排出口
２５ ガス供給口
２６ 熱分解ガス出口
３０ 気液分離器
５０ａ、５０ｂ 水分噴霧塔（ガス洗浄装置）
６０ 貯液タンク
７１、７２、７３ 液体循環部
８１、８２、８３、８４ ガス循環部

Claims (7)

1. 有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室、当該熱分解室で熱分解された当該有機廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口、当該熱分解室に洗浄済みガスを供給するガス供給口を有する低温ガス化分解装置と、
   前記低温ガス化分解装置から排出される熱分解ガスに、ガス処理水を噴霧する水分噴霧塔と、
   前記水分噴霧塔で噴霧されたガス処理水を貯える貯液タンクと、
   前記貯液タンクに貯えられた液体をガス処理水として前記水分噴霧塔に供給する液体循環部と、
   前記ガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、前記水分噴霧塔から前記熱分解室に供給するガス循環部と、
   を備える有機廃棄物資源化装置。
2. 前記熱分解室には、当該有機廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床が形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物資源化装置。
3. 低温熱分解温度は、前記熱分解室内で熱分解する有機廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であり、
   前記水分噴霧塔は耐腐蝕性プラスチック材料で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物資源化装置。
4. 前記低温ガス化分解装置は、前記熱分解ガス出口から排出される熱分解ガスを気液分離する気液分離器を有し、
   前記水分噴霧塔は、前記気液分離器で分離された分離ガスを前記熱分解ガスとして、ガス処理水を噴霧し、
   前記貯液タンクは、前記気液分離器で分離された分離液体を、前記水分噴霧塔で噴霧されたガス処理水と共に、貯えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の有機廃棄物資源化装置。
5. 前記ガス供給口は、前記ガス循環部により洗浄済みガスを帰還する通気通路を有すると共に、前記通気通路を挟んで略対向するように配設された少なくとも一対の永久磁石とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の有機廃棄物資源化装置。
6. 低温ガス化分解炉から排出される熱分解ガスに、ガス処理水を噴霧する水分噴霧塔と、
   前記熱分解ガスから分離される分離液体と、前記水分噴霧塔で噴霧されたガス処理水とを貯える貯液タンクと、
   前記貯液タンクに貯えられた液体をガス処理水として前記水分噴霧塔に供給する液体循環部と、
   前記ガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、前記水分噴霧塔から前記低温ガス化分解炉に供給するガス循環部と、
   を備えるガス洗浄装置。
7. 前記水分噴霧塔は、塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂の少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項６に記載のガス洗浄装置。
   

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