JP2007145968A - 廃棄物利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、廃棄物をそのまま筐体に投入し、間接的に筐体内の廃棄物を加熱することで安定して良質な炭を安価に生成することができ、その炭を再利用物として処理することで、廃棄物を有効に利用することができる廃棄物利用システムを提供することにある。
【解決手段】
本発明は、廃棄物のみを炭にするため、安価に炭が生成する。そして、廃棄物は、筐体に投入されて、筐体外部で発生した熱を投入するという間接的な加熱を行う。そのため、廃棄物の加熱温度が一定となり、均一な構造を有する良質な炭を効率的に生成することができる。この安価で、良質な炭を再利用物として利用することができる。したがって、廃棄物を安価で良質な炭にすることで、廃棄物をより有効に利用することができる。
【選択図】
図１

Description

本発明は、物の生産によって排出される廃棄物から炭を生成し、生成した炭を再利用物として処理する廃棄物利用システムに関するものである。

これまで、工場や所定の地域から排出される廃棄物等は、焼却処理されていた。しかしながら、廃棄物の低減、二酸化炭素の排出、エネルギーの有効利用の観点からこれら廃棄物の再利用が検討されている。

そのような中で、従来、廃液の再利用方法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法は、廃液に木材などのチップを投入し、乾燥してペレット状とした後、そのペレットを直接的に燃焼させて、得られたガス及び炭を燃料として使用する方法である。

特開２００３−０５５６６６号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、まず、廃液を木材などの廃棄されるものではないものを投入し、乾燥する必要がある。これにより、生成する炭は高価になってしまう。また、ペレットは、直接的に加熱されることで不均一な加熱となり、良質な炭が生成しないという問題点を有している。

そのため、本発明は、上記実情に鑑み、廃棄物をそのまま筐体に投入し、間接的に筐体内の廃棄物を加熱することで安定して良質な炭を安価に生成させることができ、その炭を再利用物として処理することで、廃棄物を有効に利用することができる廃棄物利用システムを提供することを目的とする。

そこで、本発明の廃棄物利用システムは、含水率が８８％以下、及び、比熱が１０００ｋｃａｌ／ｇ・Ｋ以上の有機性の廃棄物が投入される筐体と、前記筐体内の前記廃棄物から炭を生成させるように貧酸素状態で間接的に加熱する加熱部と、前記加熱部の加熱によって生成した前記炭を再利用物として処理する処理部とを有することを特徴とする。

本発明の廃棄物利用システムによれば、廃棄物のみを炭にするため、安価に炭が生成する。そして、廃棄物は、筐体に投入されて、筐体外部で発生した熱を投入するという間接的な加熱を行う。そのため、廃棄物の加熱温度が一定となり、均一な構造を有する良質な炭を効率的に生成することができる。この安価で、良質な炭を再利用物として利用することができる。したがって、廃棄物を安価で良質な炭にすることで、廃棄物をより有効に利用することができる。

また本発明の廃棄物利用システムにおいて、前記処理部は、前記炭を燃焼させる燃焼部であり、前記炭を前記燃焼部で燃焼させて熱を発生させることで、前記炭を再利用物として処理することを特徴とする。これにより、安価で良質な炭は、燃焼させることで高カロリーで安定的に熱を発生させることができる。したがって、安価で安定的に効率的に熱を発生させ、その熱を利用することができる。

さらに、本発明の廃棄物利用システムにおいて、前記処理部は、前記炭を加工する加工部であり、前記炭を前記加工部で加工して所定の炭製品を製造することで、前記炭を再利用物として処理することを特徴とする。これにより、安価で良質な炭は、均一な構造を有していることで物質を吸着させる効果が高い。したがって、安価で高機能の製品を製造することができる。

本発明の廃棄物利用システムは、廃棄物のみを炭にするため、安価に炭が生成する。そして、廃棄物は、筐体に投入されて、筐体外部で発生した熱を投入するという間接的な加熱を行う。そのため、廃棄物の加熱温度が一定となり、均一な構造を有する良質な炭を効率的に生成することができる。この安価で、良質な炭を再利用物として利用することができる。したがって、廃棄物を安価で良質な炭にすることで、廃棄物をより有効に利用することができる。

以下、本発明の廃棄物利用システムについて図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の廃棄物利用システムを説明するブロック図である。図１のように、本発明の廃棄物利用システムは、炭化部１と、形成部２と、燃焼部３とを有している。

炭化部１は、図２のように、筐体１０と、加熱部１１と、排ガス処理部１２とを有している。この筐体１０は、外部からの空気を流入しない構造となっており、下記で説明する加熱部１１によって貧酸素状態で加熱することができる。この筐体１０は、廃棄物から炭を生成するために必要な熱を加えても耐えうる材質で形成され、発生した排ガスが外部に排出されるようになっている。この筐体１０には、廃棄物が投入され、ケーシング１５に備えられる。

加熱部１１は、バーナーＢＮなどで発生させた熱をケーシング１５に供給できるように、配管等でケーシング１５に接続されている。加熱部１１は、例えば軽油などの化石燃料を燃焼させて乾燥した熱を発生させ、発生した熱をケーシング１５に導入する。そして、ケーシング１５に備えられた筐体１０を間接的に加熱し、効率的に炭にすることができる。

排ガス処理部１２は、排気管を通じてケーシング１５と接続され、筐体１０での炭の生成の際に発生する排ガスが供給されるように、ブロアなどによって気流が制御されている。炭の生成によって発生した排ガスには、例えばメタンといった可燃性のガスが含まれており、この排ガス処理部１２では、その排ガスを触媒によって燃焼して処理することができる。また、排ガス中の臭気物質を処理することができる図示されない脱臭部を備えていてもよい。これにより、炭化部１からの排気ガスをより無害なものとすることができる。

また、処理した排ガスを燃焼によって発生する熱を利用するため、筐体１０を備えたケーシング１５に導入するようにしてもよい。これにより、発生する熱を無駄なく使用することができ、より効率的に炭を生成することができる。このとき、排ガスの燃焼によって発生する熱を廃棄物の炭化に利用し、その熱で廃棄物の炭化が十分に行える場合、バーナーＢＮで発生させる熱の導入を停止することも可能である。これにより、炭化部１で使用するエネルギーを減少させることができ、より二酸化炭素の排出を抑制することができる。

この炭化部１は、乾燥した熱で筐体１０を間接的に加熱することで、廃棄物を均一加熱することができる。この廃棄物は、含水率を８８％以下、比熱を１０００ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋの廃棄される有機性の物で、そのほとんどを水とした廃液は含まれない。廃棄物の含水率が８８％より多いの場合、廃棄物は多量の水分を含んでおり、均一な加熱を行うことが難しくなる。さらに、均一な加熱をするためには、木材といったものを加えることになるため、安価な炭を得ることができない。また、比熱が１０００ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋより小さい場合も、燃焼時に構造が均一で高いカロリーで燃焼する良質な炭を得ることができない。廃棄物の多くは、生物資源を有するものが含まれている。バイオマスニッポン総合戦略の記載に基づくと、生物資源は、二酸化炭素を吸収して生育したものであるため、燃焼させても、二酸化炭素の排出量として計算されない。この廃棄物を炭として燃焼させることで、発生した熱を熱エネルギーとして使用することで有効利用が可能となるだけでなく、熱エネルギーを得るために化石燃料を使用する場合に比べ、二酸化炭素の排出量を削減することができる。

このような廃棄物としては、例えば、民家などから生活によって排出される種々のゴミが混合した一般ゴミ、オフィスなどから業務によって排出される種々のゴミの中でも紙を多く含んだオフィスゴミ、畑等の農家から作物の栽培によって排出される不要となった籾殻や草といった作物の一部を含んだゴミや、牧場などの酪農によって排出される家畜の糞などを含んだゴミといった農業系ゴミ、工場から製品の製造によって排出される工場系ゴミなどが挙げられる。この工場は、製紙工場や食品工場といったようなものだけではなく、下水処理場や建設現場といったものの生産及び処理を行うような場所も含まれ、特に限定するものではない。これら工場から排出される廃棄物の例としては、製紙工場では紙を製造する際に排出されるペーパースラッジ、建設現場や建材製造工場などでは木材を加工する際に排出される木屑、大鋸屑といった廃材、食品工場では食品を加工する際に排出される野菜や肉、コーヒー豆のかすや使用済茶葉、下水処理場などでは下水から取り除かれた汚泥などが挙げられるが、これに限定するものではない。

この廃棄物は、本来廃棄される物であるため、廃棄物の入手に費用はほとんど必要せず、安価に炭を製造することができる。さらに、上述の炭化部１により効率的に良質な炭を生成させることができ、より安価な炭となる。

このように、炭化部１は、廃棄物を筐体１０に投入した後、貧酸素状態で、バーナーＢＮで発生させた熱をケーシング１５に導入する。これにより、直接的に加熱するよりも、均一な温度で廃棄物を加熱することができる。さらに、廃棄物の加熱によって排出される水蒸気を多量に含む排ガスを排ガス処理部１２に排出することで、効率的な加熱が可能となり、筐体１０内を例えば８５０℃以上といった高い温度にすることが可能である。

すなわち、この炭化部１によって均一で高い温度で炭が生成するため、炭の構造が均一化する。さらに、均一な加熱が行われるため、燃焼時に常に一定で、高いカロリーで発熱することができる炭となる。さらに、この炭化部１の筐体１０内の温度は、非常に高温であるため、ダイオキシンなどの有害物質の発生を抑制する。したがって、より安全に炭を生成することができる。

なお、この炭化部１は、バッチ式の装置として説明したが、フロー式であってもよい。フロー式の場合、まず、廃棄物を順次筐体１０に投入し、所定時間筐体１０内を出口に向かって移動させながら加熱し、生成した炭を自動的に出口から排出するようにすることで、連続的に炭を生成させることができる。例えば、スクリューコンベアなどを利用することで、廃棄物を筐体１０内に順次投入することができる。

形成部２は、炭化部１で生成した炭を略均一な大きさを有するように形成する。この形成部２は、炭化部１で得られた塊状の炭を粉砕し、粉状の炭とすることができる。このように、炭の形状を略均一の大きさとすることで、下記で説明する燃焼部３で安定的な燃焼が可能となる。すなわち、安定した熱を発生させることができ、効率的に熱を利用することができる。

また、形成部２で形成される炭の形状は、粉状に限らず、所定の大きさのペレット状としてもよい。この場合、形成部２は、炭を粉砕し、粉状の炭に炭を燃焼させる際に発生させる熱量を著しく低下させない材料を混合し、均一な大きさのペレット状の炭を形成する。このように、炭を所定の大きさのペレット状とすることで、粉状と同様に、燃焼部３で安定的な燃焼が可能となる。すなわち、均一で安定した熱を発生させることができ、効率的に熱を利用することができる。また、このとき、ペレット状の炭の含水率を均一とすることで、より、燃焼時により均一で安定した熱を発生させることができる。このペレットの大きさは、特に限定するものではないが、直径を約３ｍｍから１０ｍｍ程度の大きさとすることが好ましい。

処理部である燃焼部３は、形成部２で略均一な大きさとした炭を燃焼させて発生した熱を利用する。例えば、この燃焼部３としては、ボイラーやストーブが挙げられる。

例えば、ボイラーの場合、燃焼部３は、燃焼室を有しており、その燃焼室内を挿通するように耐熱性のパイプを有している。このパイプには、水が流入し、燃焼室で発生した熱により水を加温又は蒸発させて、お湯又は水蒸気を発生させることができる。この燃焼室には、形成部２で略均一な大きさとした炭が使用される。この炭は、再利用物として燃焼により処理され、水の加熱に利用される。

燃料として使用する炭は、構造が均一で燃焼によって高カロリーな熱を安定的に発生させることができる。すなわち、この炭を利用することで、高カロリーで安定的に熱が発生するため、安定的に水を加熱することができる。したがって、発生するお湯や水蒸気の生成量も安定する。このお湯や水蒸気は、周囲を加熱や冷却をすることができる。すなわち、温度制御をすることができる。また、発電にも利用することができる。したがって、この炭を利用することで、効果的な温度制御や発電が可能となり、利用効率が向上する。例えば、ビニールハウス等に用いれば、安定的な温度制御を効率よく行うことができる。また、オフィスなどに用いれば、電気代の削減になるだけではなく、エネルギー使用量を削減でき、火力発電所からの二酸化炭素の排出を抑制することができる。

例えば、ストーブの場合、燃焼部３は、燃焼室を有している。この燃焼室には、形成部２で略均一な大きさとした炭が投入され、その炭を燃焼する。炭は、再利用物として燃焼により処理され、周囲の加温に利用される。

燃料として使用する炭は、構造が均一で燃焼によって高カロリーな熱を安定的に発生させることができる。すなわち、この炭を利用することで、高カロリーで安定的に熱が発生するため、従来のものよりも比較的広範囲に発生した熱を伝達することができる。すなわち、より広範囲を加温することができる。逆に、従来と同じ範囲を加温する場合、小さいストーブを用いることができる。このように、従来に比べ、効率的な加温が可能となる。

このように構成される本発明の廃棄物利用システムは、まず、廃棄物を炭化部１に投入し、間接的に加熱する。これにより、発生した炭を形成部２によって略均一な大きさの炭とする。その炭を燃焼部３で燃焼させて熱を発生させ、この発生した熱を利用する。このように、本来廃棄される廃棄物を利用することで、安価で良質な炭が生成し、その炭を燃料として利用することで、効率的で安定した熱を発生させることができる。

形成部２は、炭化部１で生成する炭のほとんどが粉状である場合、この形成部２を設けなくてもよい。その場合、炭化部１で生成した粉状の炭をそのまま燃焼部３で燃料として利用することができる。これにより、燃焼部３で安定した熱を発生させることができ、効率的に熱を利用することができる。したがって、廃棄物をより有効に効率的に利用することができる。

以下、本発明の廃棄物利用システムを適用した例を示す。例えば、図３のように、本発明の廃棄物利用システムは、上述で説明したように所定の製品を製造する際に廃棄物を排出する工場や自治体などの所定の地域に適用することができる。

例えば、図３のような地域には、工場、オフィス、民家、畑などがあり、民家からは生活によって生活ごみが廃棄物として排出され、オフィスでは業務によって紙やその他のゴミが廃棄物として排出され、畑では栽培によって不要となった作物の一部などが廃棄物として排出される。また、工場から上述で説明したように所定の製品を製造する際にその製品に対応する廃棄物が排出される。

まず、工場の焦点を当てて説明をする。工場には、炭化部１、形成部２、燃焼部３が備えられている。排出された廃棄物は、工場に備えられた炭化部１によって炭化され、安価で良質な炭となる。この炭は、形成部２で均一な大きさに形成され、燃焼部３に投入される。この燃焼部３で高カロリーな熱を安定的に発生させる炭を燃焼させることで、上述のような安定的な熱を利用することができる。例えば発電ボイラーである場合、その熱によって電気を発生させることができ、発電した電気は、この工場で製造される所定の製品を生み出すためのエネルギーとして利用することができる。すなわち、炭を燃焼部３で燃焼させることで発生する熱を利用して、新たな製品を生み出すことができる。したがって、安価で良質な炭を使用することで、この工場の廃棄物の削減につながるとともに、二酸化炭素の排出を抑制でき、エネルギーの有効利用となる。究極的には、廃棄物をゼロにすることもできる。

次に、地域全体での本発明の廃棄物利用システムを説明する。この地域には、上述で説明したように、廃棄物を排出した場所に炭化部１、形成部２、燃焼部３が備えられている工場の他に、民家や畑やオフィスのように、燃焼部３のみが備えられているところもある。そして、所定の地域には、一般に備えられているごみ焼却場に代わって炭化部１と形成部２が設けられている。

民家やオフィスや畑から排出される廃棄物は、収集され、所定の地域に備えられた炭化部１と形成部２によって安価で良質な炭を形成する。この炭は、民家やオフィスや畑などに運搬され、それぞれに備えられた燃焼部３に投入される。この燃焼部３で高カロリーな熱を安定的に発生させる炭を燃焼させることで、上述のような安定的な熱を利用することができる。例えば民家やオフィスでは燃焼部３としてボイラーやストーブに炭を投入して燃焼させることで、暖房や発電や給湯などに利用できる。また、畑では燃焼部としてボイラーに炭を投入して燃焼させることで、ビニールハウスの温度制御などに利用することができる。

また、工場でも廃棄物から形成した炭を燃焼部３で全て使用しない場合、この炭を民家やオフィスや畑などに運搬し、上述のように利用してもよい。さらに、図３においては、民家、畑、オフィス、工場を例に挙げたが、そのほかにも、役所、学校、牧場などの酪農場、商店、港、駅などでも同様に、排出される廃棄物を炭化し、炭化した炭を燃焼させて発生した熱を利用することができる。

したがって、安価で良質な炭を使用することで、この地域の廃棄物の削減につながるとともに、二酸化炭素の排出を抑制でき、エネルギーの有効利用となる。究極的には、廃棄物をゼロにすることもできる。

この場合、炭の原料となった廃棄物はもともと廃棄される物で、価格はゼロに限りなく近い。これに収集や運搬に係るコストや地域に備えられた炭化部１や形成部２を運転するコストを加えても、従来の炭や軽油等の化石燃料よりも安い炭となる。さらに、上述のように、炭化部１で生成した炭は、良質なものであるため、燃焼時に高カロリーな熱を安定的に発生させることができる。すなわち、効率的に利用することができる。

本発明の廃棄物利用システムは、適用地域を限定するものではない。例えば、１つの工場内に、これらを備えたものであっても、所定の地域にこれらを備えたものであってもよい。すなわち、局所的に一箇所に炭化部１、形成部２、燃焼部３を備えても良いが、広域に備えていても良い。

［実施の形態２］
炭化部１で生成した炭は、良質であり、均一な構造を有している。したがって、炭化部１で生成した炭は所定の物質を吸着させる効果も高くなる。そこで、実施の形態２で説明する廃棄物利用システムは、上述の燃焼部３を加工部４に変更し、燃料として使用するだけではなく、機能的に向上した炭を利用するシステムとしたものである。図４は、本発明の廃棄物利用システムの別の一例を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同じ部材は、同じ番号を付して説明を省略する。

加工部４は、この炭を例えば砕くなどによって、所定の大きさ及び形状とし、土壌改質剤や水処理剤や脱臭処理剤等などの炭製品に利用できるように加工する。これにより、吸着効果の高い再利用物である炭を所定の製品として利用することができる。例えば、土壌改質財の場合、加工部４で粉砕した炭を土壌に混ぜることで、土壌中の有害物質を吸着することとができる。すなわち、効果の高い土壌改質剤として利用することができる。また、加工部４で粉砕した炭を排水中に混入させることで、水中の有害物質等を吸着し、水を浄化することができる。すなわち、水処理剤として利用することができる。さらに、同様に、脱臭処理剤としても利用でき、加工部４で加工した炭は、高い脱臭効果を有する。

実施の形態２で説明する廃棄物利用システムは、実施の形態１と同様に工場にも利用することができる。この場合、図３の形成部２及び燃焼部３に代わって、図５のように、加工部４を備える。

炭化部１で生成した安価で良質な炭を加工部４で上述のような炭製品とする。この炭製品を運搬し、工場での製品の製造、民家での生活、オフィスでの業務、畑での作物の栽培に利用することができる。この炭製品は、上述のように良質な炭からなるため、物質を吸着する機能が高い。したがって、この炭製品は、工場では排水や排気の処理に、民家やオフィスでは排水や臭気の処理に、畑では排水や臭気の処理の他に土壌改質に利用することができ、従来製品よりも高い効果が期待できる。さらに、この炭は、もともと廃棄物であるため、加工部４で非常に安価な炭製品となる。したがって、実施の形態２で説明した本発明の廃棄物利用システムは、廃棄物をより有効に効率的に利用することができるとともに安価で高機能の炭製品を提供することができる。さらに、図５においては、民家、畑、オフィス、工場を例に挙げたが、そのほかにも、役所、学校、牧場などの酪農場、商店、港、駅などでも同様に、排出される廃棄物を炭化し、炭化した炭を加工した炭製品を利用することができる。

本発明は、実施の形態１及び実施の形態２で説明したシステムを組み合わせることも可能である。この場合、炭を燃焼という処理、加工という処理によって再利用物としてどのように処理するかを需要に応じて適宜選択し、その炭を必要なところに必要な量を提供することで、より有効にこのシステムが機能する。すなわち、より効率的に炭を利用することができる。

本発明の廃棄物利用システムでは、廃棄物を有効に利用することで、廃棄物削減の効果を有する。そして、このシステムを所定の工場や所定の地域に導入することで、究極的には、廃棄物を限りなくゼロに近づけることも可能である。

本発明の廃棄物利用システムの一例を示すブロック図である。 本発明の廃棄物利用システムの炭化部を説明する図である。 本発明の廃棄物利用システムの利用形態の一例を説明する図である。 本発明の廃棄物の利用システムの別の一例を示すブロック図である。 本発明の廃棄物利用システムの利用形態の別の一例を説明する図である。

符号の説明

１ 炭化部
２ 形成部
３ 燃焼部
４ 加工部

Claims (7)

1. 含水率が８８％以下、及び、比熱が１０００ｋｃａｌ／ｇ・Ｋ以上の有機性の廃棄物が投入される筐体と、
   前記筐体内の前記廃棄物から炭を生成させるように貧酸素状態で間接的に加熱する加熱部と、
   前記加熱部の加熱によって生成した前記炭を再利用物として処理する処理部とを有することを特徴とする廃棄物利用システム。
2. 前記処理部は、前記炭を燃焼させる燃焼部であり、
   前記炭を前記燃焼部で燃焼させて熱を発生させることで、前記炭を再利用物として処理することを特徴とする請求項１記載の廃棄物利用システム。
3. 前記筐体内で生成した炭を略均一な大きさを有する粉状又はペレット状に形成する形成部を備えることを特徴とする請求項２記載の廃棄物利用システム。
4. 前記燃焼部は、前記筐体内で生成した粉状の炭をそのまま燃焼し、発生した熱を利用することを特徴とする請求項２記載の廃棄物利用システム。
5. 前記燃焼部は、前記炭を利用するボイラー又はストーブであることを特徴とする請求項２記載の廃棄物利用システム。
6. 前記処理部は、前記炭を加工する加工部であり、
   前記炭を前記加工部で加工して所定の炭製品を製造することで、前記炭を再利用物として処理することを特徴とする請求項１記載の廃棄物利用システム。
7. 前記炭を所定の炭製品に加工する加工部を備える請求項２記載の廃棄物利用システム。