JP2006272289A - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
生ゴミなどの有機性廃棄物をセメント製造プロセスで処理することができ、処理物の性状変化を抑制すると共に、処理時間を短縮した有機性廃棄物の処理方法を提供すること。
【解決手段】
有機性廃棄物から金属物質を除去する金属除去工程と、該金属除去工程で処理された有機性廃棄物に消石灰又は生石灰の少なくとも一方を添加する石灰添加工程と、該石灰添加工程で処理された有機性廃棄物を乾燥粉砕する乾燥粉砕工程とを有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法である。好ましくは、該乾燥粉砕工程では竪型粉砕ミルを用いることを特徴とする。さらに好ましくは、該乾燥粉砕工程で発生するガスをセメント焼成用ガスとして用いることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機性廃棄物の処理方法に関するものであり、特に、有機性廃棄物をセメント製造プロセスで処理するための有機性廃棄物の処理方法に関する。

有機性廃棄物には、家庭から出る生ゴミ、家畜糞尿、下水汚泥、農作物残渣、食品残渣などがあり、その量は、我が国において年間２億８千万トンにも達する。
その中で生ゴミは、これまで一般廃棄物として、他のゴミと共に焼却されてきたが、容器包装リサイクル法の施行により、高カロリーである紙、廃プラスチック類が分別回収されるため、残った生ゴミだけでは燃焼カロリーが不足し、焼却に必要な熱量が得がたい状況となっている。

これら有機性廃棄物は、その処理量が増大する一方であり、また含水率が５０％以上と高いためハンドリング性が悪く、その有効な処理方法及び再利用方法に関し、多くの試みがなされている。

他方、セメント業界では、既存の安定したセメント製造設備や焼却技術をベースに、多岐にわたる廃棄物、副産物のリサイクルを行っている。
セメント製造プロセスにおける有機性廃棄物の処理方法では、各種廃棄物の成分の全てを、セメント製造用の燃料、熱エネルギー源として使用し、二次廃棄物の発生が無く、しかもセメント原料と共に１４５０℃の高温で処理されるため、ダイオキシンの発生も無く無害化されるなどの大きな利点がある。

セメント製造設備を使用した有機性廃棄物の処理方法の一つとして、以下の特許文献１のように回転発酵槽を用いて、発酵処理する方法が提案されている。
これは、セメントキルン等のセメント工場に備え付けられている装置を利用し、有機性廃棄物を発酵処理し、セメント製造用燃料として利用することができる製造方法である。
生ゴミをそのままの形でキルンに投入し、通気することで好気性発酵と呼ばれる生分解反応を行うシステムであり、生分解反応により、乾燥、無害化された生ゴミは、そのままセメントの原燃料となる。
特開２００１−１９１０５９号公報

しかしながら、このようなキルン式の発酵装置では、セメント原料の圧密の観点からキルン径には上限があり、処理装置を大型化するには、キルンの長さを長くすることが必要となる。このようにキルンの全長が長くなることで、（１）キルンの断面積当りの通気空気量が増加し、排出口からのダストの飛散が生じる、（２）投入から排出までの距離が長く、発酵槽であるキルン内で発酵が段階的に行われることとなるが、各段階に適した必要空気量や温度の調整を行うことが困難である。

また、キルンを使用した発酵装置では、攪拌羽根がドラム内に固定されているため、ドラムの内壁や羽根に付着した原料が剥れず、攪拌や切り替えしが十分に行えなくなるなどの欠点を有し、処理物の性状が不安定になるという問題がある。
さらに、生分解反応を用いた処理方法であるため、発酵処理に時間を要し、十分な発酵には、２〜３日間、セメント製造用の原燃料として使用できる状態となるまで１〜２日間を要するため、生ゴミの処理量が急激に変動した場合には、対応が難しいという問題があった。

本発明は上述した種々の問題点を解決し、生ゴミなどの有機性廃棄物をセメント製造プロセスで処理することができ、処理物の性状変化を抑制すると共に、処理時間を短縮した有機性廃棄物の処理方法を提供することである。
また、本発明は、有機性廃棄物の処理中に発生する悪臭ガスなどもセメント製造プロセスで処理し、極めて環境に優しい有機性廃棄物の処理方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、有機性廃棄物から金属物質を除去する金属除去工程と、該金属除去工程で処理された有機性廃棄物に消石灰又は生石灰の少なくとも一方を添加する石灰添加工程と、該石灰添加工程で処理された有機性廃棄物を乾燥粉砕する乾燥粉砕工程とを有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法である。

請求項２に係る発明では、請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程では竪型粉砕ミルを用いることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程で発生するガスをセメント焼成用ガスとして用いることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程で処理された乾燥物は、セメント製造用の仮焼炉又はセメントキルンなどのセメント製造プロセスの焼成設備にて使用されることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、有機性廃棄物から金属物質を除去する金属除去工程と、該金属除去工程で処理された有機性廃棄物に消石灰及び／又は生石灰を添加する石灰添加工程と、該石灰添加工程で処理された有機性廃棄物を乾燥粉砕する乾燥粉砕工程とを有するため、セメント製造プロセスにおいて、処理物の性状変化を抑制すると共に、処理時間を短縮した有機性廃棄物の処理方法を提供することができる。

特に、金属除去工程により、製造されるセメントの品質に影響を与える金属成分を効果的に除去でき、石灰添加工程により、セメントの原料ともなる石灰を添加することで、生ゴミなどの有機性廃棄物に含まれる水分の含有率を低減することが可能となる。
さらに、水分の含有率が低減された有機性廃棄物は、従来の乾燥粉砕工程により効率的に処理することが可能となるため、結果として、有機性廃棄物の処理時間を短縮することが可能となる。
しかも、生分解反応などの複雑な制御を必要とする処理工程ではないことから、処理された処理物の性状が安定しており、その後のセメント製造プロセスにおいても、安定して使用することが可能となる。

請求項２に係る発明により、乾燥粉砕工程では竪型粉砕ミルを用いるため、石灰添加工程で処理された処理物を、連続的に乾燥及び粉砕処理することができるため、極めて、セメント製造プロセスでの使用に好適な状態に、有機性廃棄物を処理することが可能となる。

請求項３に係る発明により、乾燥粉砕工程で発生するガスをセメント焼成用ガスとして用いるため、乾燥粉砕工程で発生する悪臭ガスを、大気中に放出することが抑制され、環境に優しい有機性廃棄物の処理方法を提供することが可能となる。

請求項４に係る発明により、乾燥粉砕工程で処理された乾燥物は、セメント製造用の仮焼炉又はセメントキルンなどのセメント製造プロセスの焼成設備にて使用されるため、極めて効率よく有機性廃棄物を処理することが可能となる。
特に、乾燥物は、石灰添加工程により、セメント原料と同じ又は同等の材料が添加されているだけであり、しかも該乾燥物の水分含有率は、該石灰添加工程並びに乾燥粉砕工程により、セメント製造プロセスに適した状態とすることができると共に、アルカリ性になりｐＨが上昇することにより滅菌処理され、ハンドリング性が良好になり、より一層、セメント製造設備において有機性廃棄物を円滑に処理することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る有機性系廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物から金属物質を除去する金属除去工程と、該金属除去工程で処理された有機性廃棄物に消石灰又は生石灰の少なくとも一方を添加する石灰添加工程と、該石灰添加工程で処理された有機性廃棄物を乾燥粉砕する乾燥粉砕工程とを有することを特徴とする。

有機性廃棄物とは、生ゴミ（厨芥類、都市ゴミ、事業性生ゴミ等）、有機汚泥（下水汚泥、し尿汚泥、食品排水汚泥、食品残渣等）、畜産廃棄物（家畜糞尿、鶏糞等）、水産廃棄物（魚腸骨等）である。

金属除去工程においては、搬入された有機性廃棄物を一次破砕後、磁選機により鉄の分離を行い、その後ステンレス選別機、アルミ選別機などを通過させ、ステンレスやアルミなどの金属物質を除去する。
この金属除去工程においては、金属物質だけに限らず、最終的に有機性廃棄物をセメント製造プロセスに使用した場合に、製造されるセメントの品質に影響を与えるような物質であるなら、非金属物質であっても、この段階でできるだけ除去することが望ましい。

金属除去工程で使用される一次破砕機としては、ハンマ式シュレッタや、特許文献２に示すようなスイングハンマ式竪型破砕機などが利用できるが、これらに限定されるものではない。
特開平１０−５６０９号公報

石灰添加工程では、消石灰もしくは生石灰を添加し、有機性廃棄物の予備乾燥及び減菌処理を行う。例えば、生ゴミ中の水分は５０質量％程度の水分を含んでおり、これに数質量％の消石灰又は生石灰を添加し、攪拌混合しながら予備乾燥することにより、反応熱が発生するため含水率は３０〜４０質量％に減少する。
また、処理物のｐＨが上昇しアルカリ性をなるため減菌処理も行うこととなり、その後の取り扱い性を良好なものとすることが可能となる。

乾燥粉砕工程では、竪型粉砕ミルを使用し、２００〜４００℃のセメントキルン排ガスを利用する。
これにより、処理物の含水率は１０質量％以下に乾燥処理されると共に、有機性廃棄物中に存在する可能性のある、サルモネラ菌やコレラ菌などの病原菌や、クリプトスポリジウムなどの寄生虫を完全に死滅させることができる。

竪型粉砕ミルでは、石灰添加工程で処理された処理物を単体で処理するだけでなく、石炭等の従来のセメント燃料と混合粉砕することも可能である。
また、処理物中に混在するプラスチックや繊維屑等の軟らかい難粉砕物が、竪型粉砕ミルのテーブル上に堆積する場合には、特許文献３に示すように、ダムリングの高さを調整したり、特許文献４に示すように、テーブル上に堆積した異物を掻き取って再粉砕することも可能である。
特開平１１−２０７２００号公報 特開２００２−１０２７３０号公報

乾燥粉砕工程で微粉砕化された処理物は、セメント原燃料として使用することができる。このように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法では、生分解反応を利用しないため、反応条件の変化による処理物の性状変化が抑制されると共に、処理時間も短縮され、安定した有機性廃棄物の処理が可能となる。

また、乾燥粉砕工程で発生する悪臭ガスは、セメント焼成用ガスとしてセメント製造設備に導入することにより、燃焼脱臭処理を行うことができ、より環境に優しい有機性廃棄物の処理方法を提供することが可能となる。

収集した生ゴミを破砕機（ハンマ式シュレッタ）で３０ｍｍ以下の粉粒状に調整した後、磁選機及び目視による選別で、鉄、非鉄金属、ガラス、石等を除去した。
この時の有機性廃棄物の含水量は、４０〜６０質量％（有姿ベース）程度であった。
次に、この粉粒状の生ゴミに、消石灰を３質量％添加し、ホバートミキサで混合してから、１５分間静置した。その後、並行流式の棚式乾燥機内で２００℃で乾燥し、１時間乾燥したところ、水分含有量は５質量％になった。
これらを１０ｍｍの篩に通し、篩通過物の組成を確認したところ、可燃分４５％、灰分７％（ＪＩＳ−Ｍ−８８１２）で、発熱量は、２１００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース：ＪＩＳ−Ｍ−８８１４）と良好なセメント原燃料が得られることを確認した。

また、この乾燥物中の細菌状態を確認するため、消石灰を加えるまでの試料と、乾燥処理後の試料とについて、一般生菌数及び大腸菌群数を評価した。
一般生菌数は、検体重量に対し、９容量の減菌生理食塩水を加え懸濁し、減菌生理食塩水で１０^７倍まで１０段階希釈した。その後、原液及び各希釈液１ｍｌずつを２枚の減菌シャーレに分注し、約５０℃に保った標準寒天培地を適宜加え、３７℃で４８時間培養後、出現したコロニーを数え、生菌数を測定した。

大腸菌群数は、一般生菌数測定用に調整した希釈液及び原液を１ｍｌずつ２枚の減菌シャーレに分注し、デソキシコレイト寒天を適宜加え培養した。３７℃で４８時間培養後、赤色のコロニーを数え大腸菌群の数を推定した。

その結果、乾燥前の試料は、一般生菌数が２．７×１０^６ＣＦＵ／ｇ、大腸菌群数は１０^３ＣＦＵ／ｇであったのに対し、乾燥後の試料は、一般生菌数が１．１×１０^２ＣＦＵ／ｇ、大腸菌群数は１０ＣＦＵ／ｇ以下であり、ほぼ無菌状態になっていることが確認された。

以上のように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、生ゴミなどの有機性廃棄物をセメント製造プロセスで処理することができ、処理物の性状変化を抑制すると共に、処理時間を短縮した有機性廃棄物の処理方法を提供することが可能となる。
また、本発明により、有機性廃棄物の処理中に発生する悪臭ガスなどもセメント製造プロセスで処理し、極めて環境に優しい有機性廃棄物の処理方法を提供することができる。

Claims (4)

1. 有機性廃棄物から金属物質を除去する金属除去工程と、該金属除去工程で処理された有機性廃棄物に消石灰又は生石灰の少なくとも一方を添加する石灰添加工程と、該石灰添加工程で処理された有機性廃棄物を乾燥粉砕する乾燥粉砕工程とを有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
2. 請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程では竪型粉砕ミルを用いることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
3. 請求項１又は２に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程で発生するガスをセメント焼成用ガスとして用いることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、該乾燥粉砕工程で処理された乾燥物は、セメント製造用の仮焼炉又はセメントキルンなどのセメント製造プロセスの焼成設備にて使用されることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。