JP2008284531A - 高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高含水バイオマス資源を段階的に処理し排熱、廃液、排ガス、粉塵等を他の装置で再利用し、環境への影響がほとんど無くエネルギー消費量を低減でき、多用途に利用可能な乾燥ペレットの製造方法を提供する。
【解決手段】下水汚泥ＢＭ１を脱水設備１１により含水率８０％有機分１８％無機分２％の脱水汚泥１２を得た。脱水汚泥とリサイクルサイロ（７０＋ｎ）から送られた粒径１ｍｍの乾燥粒状物とを固形分重量比で２：１の割合で二軸ミキサーで混合造粒処理し両者の混合物からなる造粒汚泥２１を得、造粒汚泥を乾燥ドラムで乾燥処理５０により最高乾燥温度４５０℃で処理し、乾燥ペレットを分級し乾燥ペレットＲ１として利用する。乾燥ペレットは粒径が２〜３ｍｍ含水率８％無機分１２％有機分８０％であり発熱量は１６．７ＭＪ／ｋｇであった。石炭の発熱量は２６．６ＭＪ／ｋｇであるため乾燥ペレットは石炭の代替燃料として有効であると判断された。
【選択図】図１

Description

本発明は、高含水バイオマスから得られる乾燥ペレットの製造方法において、前記乾燥粒状物または前記乾燥ペレットを粉砕する粉砕装置を分級装置の後に設け、製品としての乾燥ペレットを級数別に貯留する貯留槽を設け、前記乾燥粒状物または前記ペレット粉砕物を級数別に貯留するリサイクルサイロを設けることを特徴とする、高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法に関するものである。

従来から、下水処理場から発生する下水汚泥、し尿処理を行う業者や団体から収集されるし尿汚泥、浄化槽の清掃を行う業者や団体から収集される浄化槽汚泥、農業集落廃水処理施設の清掃を行う業者や団体から収集される農集汚泥、畜産農家や畜産業者から発生する畜産糞尿、という高含水バイオマスを如何に処理するかが国家的な問題となっている。従来は、そのまま埋め立て投棄処理したり、主として無害化を目的として、汚泥を濃縮、脱水、焼却し、発生した焼却物を投棄処理したりしていた。
ところが、近年になって下水道の普及に伴い、国内で発生する下水汚泥の量は年々増加する傾向にあるが、従来は一部が資源として再利用されていたものの、残りは焼却処理を行った上で主に埋め立て処分がなされていたかそのまま廃棄されていた。しかし下水汚泥の処理費用は数千円〜数万円／トンにのぼるため、処分に関する国や地方自治体の経済的負担が大きく、またその廃棄による環境に対する負荷の影響も問題となっている。このため、環境への影響の少ない下水汚泥の処理方法、もしくは処理生成物を有効利用することにより、埋め立て処分量の低減化を図る開発が求められている。

また、１９９７年１２月に、地球温暖化の対策として国際連合枠組条約第３回締約国会議が開催され、日本を含めた先進国の温室効果ガス排出削減目標を具体的数値として約束した「京都議定書」が採択された。既に日本を始めとし、ＥＵ諸国等の多くの国々が批准をしてきて、ついに２００５年２月に発行し、企業にとって二酸化炭素削減が急務となっている。日本政府の計画では、産業界は２０１０年度に、生産活動による二酸化炭素排出量を１９９０年度比で８．６％減らさなければいけないことになっている。このような動きの中で、企業レベルでの二酸化炭素排出量削減対策の開発が進んでおり、その中の一つとして高含水バイオマスを燃料にしたり各種資源として再利用することを目的とした開発案件が増加してきた。

例えば、含水有機性汚泥を有効に再利用してなるセメント焼成用補助燃料及びこの燃料を簡単且つ安価に得ることができる製造方法の提供を課題とし、その解決手段として、下水汚泥、食品加工残渣汚泥、製紙汚泥等の含水有機性汚泥を造粒・乾燥してなる、セメント焼成用補助燃料であり、含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することにより製造する開発案件が知られている。（特開平１１−２１７５７６号公報を参照する）

また、例えば、生成物が環境へ与える負荷が小さく、また生成物を資源として再利用もできる下水汚泥の処理方法の提供を目的とし、その構成としては、下水汚泥を処理して得られる下水汚泥ケーキに、ゼオライトと乾燥モルトフィードまたはモミ殻を混合して加圧成型を行った後に焼成処理することで得た焼成タブレットは、ゼオライトを加えて焼成するため含有重金属の環境への溶出率が小さく、埋め立て処理の場合にも環境に与える安全性が高く、また土壌改良材として優れているほか、固形燃料としての用途もあり、資源としての再利用も可能である、ことを特徴とする開発案件が知られている。（特開２００４−３３７６５３号公報を参照する）

また、例えば、含水有機性汚泥を有効に再利用してなるバイオマス燃料を、簡単且つ安価に得ることができる製造方法の提供を課題とし、解決手段としては、含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することを特徴とする開発案件が知られている。（特開２００５−２２０１９４号公報を参照する）

また、例えば、山間・山村地区等に適用可能な、糞尿、家畜糞他畜産廃棄物、造林・製材廃棄物、食品製造廃棄物、生ゴミ及び下水汚泥などのバイオマスを処理し無公害化する、小規模バイオマス処理に最適の廃棄物処理システムの提供を課題とし、その解決手段としては、高水分含有糞尿等バイオマスを先ず乾燥し焼却可能状態とする真空乾燥装置と、該乾燥状糞尿等バイオマスと造林・製材業等で生じるバイオマスを共に焼却出来る発電装置付きガス化焼却炉より処理システムを構成させ、焼却によりバイオマス処理を完結させ、且つ該焼却装置で生成する電力・水蒸気を該真空乾燥装置稼働用ユーティリティとして活用せしめる自己完結型バイオマス処理システムを構成する、開発案件が知られている。（特開２００５−２５７２１１号公報を参照する）

ところが、上述した高含水バイオマスを燃料にしたり各種資源として再利用することを目的とした開発案件では、製造したバイオマス燃料の経済性や保存性や安全性に問題があったり、燃料以外のバイオマス資源の保存性や臭気や利便性に問題があるという指摘を受けている。
例えば、特開平１１−２１７５７６号公報の開発案件では、下水汚泥、食品加工残渣汚泥、製紙汚泥等の含水有機性汚泥を造粒・乾燥してなる、セメント焼成用補助燃料であり、含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することにより製造することを特徴とするが、環境に与える影響や経済性が課題の解決に至っていないという指摘を受けている。

また、例えば、特開２００４−３３７６５３号公報の下水汚泥を処理して得られる下水汚泥ケーキに、ゼオライトと乾燥モルトフィードまたはモミ殻を混合して加圧成型を行った後に焼成処理することで得た焼成タブレットは、ゼオライトを加えて焼成するため含有重金属の環境への溶出率が小さく、埋め立て処理の場合にも環境に与える安全性が高く、また土壌改良材として優れているほか、固形燃料としての用途もあり、資源としての再利用も可能であることを特徴とするが、土壌改良材に用いるには安全性に対する信頼度が確かでなく、固形燃料として用いると残滓が多く埋め立て処理問題の対策に沿っていない。

また、例えば、特開２００５−２２０１９４号公報の含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することを特徴とするが、環境に与える影響や経済性が課題の解決に至っていないという指摘を受けている。

また、例えば、特開２００５−２５７２１１号公報の高水分含有糞尿等バイオマスを先ず乾燥し焼却可能状態とする真空乾燥装置と、該乾燥状糞尿等バイオマスと造林・製材業等で生じるバイオマスを共に焼却出来る発電装置付きガス化焼却炉より処理システムを構成させ、焼却によりバイオマス処理を完結させ、且つ該焼却装置で生成する電力・水蒸気を該真空乾燥装置稼働用ユーティリティとして活用せしめる自己完結型バイオマス処理システムを構成するが、環境に与える影響や経済性が課題の解決に至っていないという指摘を受けている。

本発明は、上述した課題を解決するために成されたものであり、下水汚泥、し尿汚泥、浄化槽汚泥、農集汚泥、畜産糞尿などの高含水バイオマス資源を段階的に処理し、個々の装置で処理することによって生成する排熱、廃液、排ガス、粉塵等を他の装置で再利用できるようにすることで、環境に対する影響がほとんど無く、エネルギー消費量を低減でき、生成した乾燥ペレットが多用途に利用することが可能な、高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、高含水バイオマスを脱水設備により得た脱水汚泥と該脱水汚泥から乾燥ペレットになるまでの段階的製造工程内で発生する乾燥粒状物とを混合して二軸ミキサーに供給し混練・造粒工程の後に乾燥工程から得られる乾燥ペレットの製造方法において、前記乾燥粒状物または（及び）前記乾燥ペレットを粉砕する粉砕装置を分級装置の後に設け、製品としての乾燥ペレットを級数別に貯留する貯留槽を設け、前記乾燥粒状物または前記ペレット粉砕物を級数別に貯留するリサイクルサイロを設けることで、前記乾燥ペレットが多用途に利用可能であることを特徴としている。
なお、「バイオマス」とは、動植物に由来する有機物であってエネルギー源または有用な資源として利用することができるものをいう。

また、本発明での乾燥ペレットは、含水有機性汚泥が造粒且つ乾燥されてなる粒状物であって、含水率が６〜１０％であり、粒径が２〜８ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明で用いる二軸ミキサーに関しては、一般的に知られているタイプであればどんなタイプでも使用できる。
また、本発明で用いる乾燥ペレットを所定の粒径サイズ別に貯留する貯留槽に関しては、その内部には乾燥ペレットを所定の粒径サイズ別に貯留する空間が設けられており、さらに乾燥ペレットを所定の粒径サイズ別に入れたり出したりする構造になっていることを特徴とする。
また、本発明での乾燥粒状物またはペレット粉砕物を所定の粒径サイズ別に貯留するリサイクルサイロに関しては、その内部には乾燥ペレットを所定の粒径サイズ別に貯留する空間が設けられており、さらに乾燥ペレットを所定の粒径サイズ別に入れたり出したりする構造になっていることを特徴とする。

また、本発明での脱水汚泥から乾燥ペレットになるまでの段階的製造工程内で発生する乾燥粒状物に関しては、塵状、粉塵、各工程の途中で生じた乾燥ペレットの破損物、などがあり、夫々０．１μ〜２ｍｍまでの粒径であり、夫々が乾燥ペレットに再生されたり、乾燥工程で備えられている燃焼炉に燃料として利用できることを特徴とする。

また、本発明での乾燥工程で備えられているバイオマス燃料用の燃焼炉に関しては、何ら特別なものである必要はなく、公知・実稼動中の基本構成を有する燃焼装置であればよいが、バイオマス燃料が固体でも液体でも気体でも対応可能な燃料送入装置を備えてあるタイプが好ましい。
また、本発明での乾燥工程で備えられている少なくとも一台の熱交換器に関しては、何ら特別なものである必要はなく、公知・実稼動中の基本構成を有する高温ガスまたは高温気体を発生させる装置であればよい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明における高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での高含水バイオマスは下水汚泥、し尿汚泥、浄化槽汚泥、農集汚泥、畜産糞尿、の内の少なくとも１種であり、本発明での脱水汚泥は含水率６０％〜９０％の範囲で使用可能であることを特徴とする。

本発明での脱水汚泥は含水率６０％〜９０％の範囲で使用可能であることを特徴とするが、含水率６５％〜８５％の範囲で使用するのが好ましい。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明における高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での乾燥粒状物が発生し本発明での混練工程に送付手段を備える工程が造粒工程または乾燥工程または分級工程または粉砕工程または乾燥ペレット貯留工程または本発明でのリサイクルサイロであることを特徴とする。

本発明での乾燥粒状物を混練工程に送付する手段に関しては、送風手段または吸引手段に接続したパイプや、ベルトコンベアーなどが使用できる。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明における高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での製造工程の少なくとも一部が本発明での乾燥粒状物または本発明での乾燥ペレットまたは本発明でのペレット粉砕物に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とする。

本発明でいう閉回路系工程とは上述したように粉体物やペレット状に対して閉じられた系統であって、乾燥粒状物や乾燥ペレットやペレット粉砕物の循環使用による製造方法をさす。この製造工程の理想はプロセスやシステム外への粉塵量が零であり、粉塵が除去された気体のみが系外に出る製造プロセスや製造システムである。これに対して従来の製造方法は粉塵がプロセス外やシステム外に漏れ出る開回路系工程である。
熱分解後のガス中に含まれる塊状バイオマスが粉化したダストや、廃棄物が細粒化したダストを除じん器で捕集し、捕集した可燃性ダストを羽口から酸素若し
本発明の閉回路系工程を利用すると、本発明で生成された乾燥粒状物や乾燥ペレットやペレット粉砕物などの可燃性粉塵を直接、本発明での乾燥工程に備えられた燃焼炉に送付することでこららの粉塵の有効利用が可能になる。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明における高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での製造工程の少なくとも一部が乾燥ガスまたは高温蒸気に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とする。

本発明でいう乾燥ガスは、本発明での乾燥工程から生成される乾燥粒状物や乾燥ペレットやペレット粉砕物が除去された後の気体であり、臭気成分が含有されている可能性がある気体である。
本発明でいう高温蒸気は、本発明での乾燥工程における脱水汚泥や、乾燥粒状物や乾燥ペレットやペレット粉砕物と脱水汚泥との混練物から生成される約６０℃〜２００℃の蒸気であり、臭気成分が含有されている可能性がある。
本発明でいう閉回路系工程とは上述したような乾燥ガスや高温蒸気に対して閉じられた系統であって、乾燥ガスや高温蒸気の有効利用による製造方法をさす。これの理想は乾燥ガスや高温蒸気からの臭気が零であり、濃縮水のみが系外に出る製造プロセスや製造システムである。これに対して従来の製造方法は乾燥ガスや高温蒸気や臭気がプロセス外やシステム外に漏れ出る開回路系工程である。
本発明の閉回路系工程を利用すると、本発明で生成された乾燥ガスや高温蒸気の廃熱や蒸発潜熱を回収して再利用することが可能になる。

本発明では、燃焼炉や熱交換器や乾燥工程で得られた高温ガスや高温蒸気から発生した水蒸気を減圧手段と冷却手段を備えたコンデンサで凝縮させ回収することを特徴とするが、本発明で用いるコンデンサは一般的に知られたタイプのものを工夫応用して用いることができる。
また、本発明で用いるコンデンサには、水蒸気を凝縮させた濃縮水を所定の期間貯留する容器が接続されている。なお、この濃縮水は多目的に再利用されることを特徴とするが、例えばこの濃縮水は液肥としての利用が可能である。
また、本発明で用いるコンデンサの冷却手段としては、例えば、その内部に水噴霧機構を設け、所定の目標が達成できるように水噴霧量を調節する制御手段を設けることも可能である。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明における高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での乾燥工程で使用する乾燥ガスの温度を３００℃〜４５０℃としたことを特徴とする。

本発明では、乾燥工程で使用する乾燥ガスまたは高温ガスまたは高温気体の温度を３００℃〜４５０℃の範囲で用いることを特徴とするが、温度を調節する制御手段を設けることも可能である。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法であり、本発明での乾燥ペレットの燃焼時の発熱量が石炭の半分以上であることを特徴とする。

本発明での乾燥ペレットの燃焼時の発熱量が石炭の半分以上であることを特徴とするが、本発明で得られた標準的な乾燥ペレットと標準的な石炭の１ｋｇ当りの発熱量を比較すると、乾燥ペレットは１６．７ＭＪ／ｋｇであり、石炭は２６．６ＭＪ／ｋｇである。なお、本発明での乾燥ペレットの発熱量は、請求項１から請求項６に記載された条件を調節することで制御することが可能であることも本発明の特徴の一つである。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法によれば、以下の発明の効果が期待できる。
（１）含水率が１０％以下であるので、腐敗性が低く、臭気の発生がほとんど無いことで衛生的に長期保存が可能である。
（２）約３００℃〜４５０℃という高温で乾燥することで含有される有機物が濃縮され燃焼効率が高くなる。
（３）閉回路系工程で乾燥ペレットが製造されることで、粉塵や臭気がプロセス外やシステム外に漏出することがないので、環境問題が発生せず取り扱いが容易なプロセスやシステムが提供できる。
（４）閉回路系工程で乾燥ペレットが製造されることで、粉塵や水蒸気が有効に利用されることが可能になり経済的なプロセスやシステムが提供できる。
（５）化石燃料を利用する、発電所や発電装置を所有する事業者や個人、ボイラーを所有する物品または組成物などの製造工場またはサービスを提供する店舗を運営する事業者や個人、における化石燃料を節減でき、総合的に、エネルギー使用量や二酸化炭素排出量を低減できる。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、例えば乾燥ペレットを燃料として用いる場合、例えば、請求項４記載の閉回路系工程を制御することで、種々の燃焼特性即ち燃料特性を持たせることができる。
（１） 例えば、閉回路系工程内を循環する乾燥粒状物や乾燥ペレットやペレット粉砕物が核になり、その核に脱水汚泥の層が形成され、乾燥することで高熱量の乾燥ペレットになるので、核の寸法を制御することで乾燥ペレットの寸法を制御することができ、その結果、燃焼する目的や用途に応じて、乾燥ペレットの熱量を調節することが可能になる。
（２） 例えば、この乾燥ペレットは、本発明ではΦ２〜８ｍｍの範囲で粒径を制御することが可能なので、投入する燃焼炉の性能、寸法、形状、に合わせて製造できる。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、例えば乾燥ペレットを燃料として用いる場合、例えば、請求項５記載の閉回路系工程を制御することで、種々の燃焼特性即ち燃料特性を持たせることができる。
（１） 例えば、閉回路系工程内を循環する乾燥ガスまたは高温蒸気による割合に応じた、高熱量の乾燥ペレットになるので、乾燥ペレットの含水率を制御することで乾燥ペレットの熱量を制御することができ、その結果、燃焼する目的や用途に応じて、乾燥ペレットの熱量を調節することが可能になる。
（２） 例えば、この乾燥ペレットは、本発明では６〜１０％の範囲で含水率を制御することが可能なので、投入する燃焼炉の性能、寸法、形状、に合わせて製造できる。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、例えば本発明のプロセスやシステムの中から下記の燃料を製造することが可能になる。
（１）例えば、請求項５記載の閉回路系工程内を循環する乾燥ガスまたは高温蒸気から廃熱を回収して、高含水バイオマスを脱水処理前の工程で所定の温度で高含水バイオマスを加熱することで発生するメタンガスを加熱工程の燃焼炉で燃焼させることで本システムの経済効率が向上する。
（２）例えば、請求項５記載の閉回路系工程内を循環する乾燥ガスまたは高温蒸気の中に含有されているメタンガスを分離手段を用いて回収し加熱工程の燃焼炉で燃焼させることで本システムの経済効率が向上する。

また、請求項６の発明では、約３００℃〜４５０℃という高温で脱水汚泥を乾燥することで含有される重金属が固定化し、本発明の乾燥ペレットを肥料として用いたとしても重金属の溶出を低減させたことを特徴とする高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を提供できる。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、例えば乾燥ペレットを肥料として用いる場合、例えば、請求項５記載の閉回路系工程を制御することで、植物の特性に合わせた肥料を提供できる。
例えば、閉回路系工程内を循環する乾燥ガスまたは高温蒸気による割合に応じた、高有機物含有の乾燥ペレットになり、この乾燥ペレットの含水率を約６〜１０％の範囲で制御することで植物の種類や用途に応じた肥料の提供が可能になる。

請求項５記載の閉回路系工程に設けたコンデンサによって得られた水蒸気を凝縮させた液は所定の容器に貯蔵されるが、この濃縮液は有機物が水溶液に溶けた状態なので、液肥として利用できる。この液肥は濃縮されているので搬送コストも割安になるという特徴もある。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、本プロセスまたは本システムから生成する排熱、廃液、排ガス、残渣等を本プロセスまたは本システム内の手段または装置で利用することが可能なので、本発明は残渣等が全く生じない、いわゆるゼロエミッションを達成できるプロセスまたはシステムの提供が可能である。
しかも、この発明では、高含水バイオマス資源を段階的に適正に処理することにより、小規模設備で生成エネルギーまたは生成資源を比較的高効率で回収し、各装置内で有効利用することによって、低コストでの高含水バイオマス資源の処理を行うことができる。

請求項１から請求項７記載の発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法を種々組合わせることで、本プロセスまたは本システムから生成された、バイオマス燃料やバイオマス肥料を植物の育成に利用することで、我国の二酸化炭素排出量削減対策に貢献できる。
さらに、二酸化炭素排出量削減を義務付けられた企業が、本発明を導入することで、削減目標を達成することが可能になる。

次に本発明の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法の構成をより具体的・明確に開示するために、図１に本発明の実施の形態例を説明する工程図を示し、図２に本発明の実施の形態例を説明する工程図を示す。

図１より、ＢＭｎは高含水バイオマスの総称であり、本実施の形態例ではＢＭ１は下水汚泥を示し、ＢＭ２はし尿汚泥を示し、ＢＭ３は浄化槽汚泥を示し、ＢＭ４は農集汚泥を示し、ＢＭ５は畜産糞尿を示し、その他の高含水バイオマスＢＭｎとしては、ＢＭ６、ＢＭ７、ＢＭ〜などの高含水バイオマスも利用可能である。１１は高含水バイオマスＢＭｎを脱水処理する脱水設備であり、１２は脱水設備１１によって脱水処理された脱水汚泥であり、２０は脱水汚泥１２や本システムの各工程内から回収される乾燥粒状物（例えば粉塵）とを混練して本発明のバイオマスペレットの中間製品を製造するための二軸ミキサーで行う混練処理であり、２１は二軸ミキサーで混練処理２０により所定の寸法に造粒化された造粒汚泥である。５０は所望する寸法に造粒化された造粒汚泥２１を乾燥ドラム内で約３００℃〜４５０℃の乾燥ガスや高温気体で所定時間乾燥処理する工程であり、５１は乾燥ドラムで乾燥処理５０で生じた粉塵と高温蒸気を分離するバグフィルターであり、４０は主にバイオマス燃料を燃焼させる燃焼炉であり、４１は燃焼炉４０で生じた高温で空気を乾燥させ加熱する熱交換器であり、熱交換器４１で発生した高温乾燥ガスは乾燥ドラムで乾燥処理５０に送られ、燃焼炉４０で生じた燃焼排ガスは煙突４２より排気される。

Ｒｎ（ｎ＝自然数）は気体または液体または固体のバイオマス燃料であり、例えばＲ１とＲ２は所定寸法の燃料としての本発明の乾燥ペレットであり、例えばＲ３はバイオマス気体燃料であり、Ｒ４はバイオマス液体燃料であり、燃焼炉４０は乾燥ペレットＲ１，Ｒ２やバイオマス気体燃料Ｒ３やバイオマス液体燃料Ｒ４などが利用可能である。ＲＸは乾燥ペレットを燃料以外に用いる場合の所望する寸法で所望する含水率の多目的乾燥ペレットである。６０はバグフィルター５１で高温蒸気や粉塵と分離された、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２や多目的乾燥ペレットＲＸなどを寸法別に分別する分級装置である。６１は分級装置６０によって分級された乾燥ペレットＲ１や乾燥ペレットＲ２や多目的乾燥ペレットＲＸなどを分別して所定のストックスペースに入れたり出したりする手段を備えた乾燥ペレット貯留槽である。６２は分級装置６０によって分級された所定寸法または所望寸法以外の乾燥ペレットを粉砕する装置である。

（７０＋ｎ）は粉砕装置６２からの乾燥ペレット粉砕物を再利用するために寸法別に所定の期間貯留するリサイクルサイロであり、例えばリサイクルサイロ（７０＋ｎ）（ｎ＝自然数）は、例えばリサイクルサイロ７１の場合には粒径が約１〜３ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留するとか、例えばリサイクルサイロ７２には粒径が約２〜５ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留するとか、例えばリサイクルサイロ７３には粒径が約０．５〜１ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留する、というように利用方法が可能である。６３は、乾燥ペレット貯留槽６１で発生した粉塵やリサイクルサイロ（７０＋ｎ）で発生した粉塵を集塵手段によって捕集し二軸ミキサーで混練処理２０に送付する集塵バグフィルターである。

ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５などは工程内で発生した粉塵をプロセスやシステム外に漏れ出ないようにしかつ有効利用するためのリサイクルパイプであり、リサイクルパイプＲＰ１は分級装置６０と粉砕装置６２から発生する粉塵がリサイクルサイロ（７０＋ｎ）に送付されるように接続され、リサイクルパイプＲＰ２は、リサイクルサイロ（７０＋ｎ）からの粉塵を集塵バグフィルター６３に送付されるように接続され、リサイクルパイプＲＰ３は集塵バグフィルター６３からの粉塵を二軸ミキサーで混練処理２０に送付するように接続され、リサイクルパイプＲＰ４は、乾燥ペレット貯留槽６１で発生した粉塵を集塵バグフィルター６３に送付されるように接続され、リサイクルパイプＲＰ５は、リサイクルサイロ（７０＋ｎ）において、分別され所定の寸法で所定期間ストックされている乾燥ペレットやリサイクルサイロ内で発生する粉塵などを二軸ミキサーで混練処理２０に送付するように接続されている。

８０はコンデンサであり、バグフィルター５１や熱交換器４１からの高温蒸気を減圧させたり冷却水Ｗを噴霧することで凝縮水８１になり、所定または所望する容器に封入することで液肥８２として利用可能となる。

図２は、図１の実施の形態例よりもバイオマス資源の有効利用や、本発明のプロセスやシステム内の資源のリサイクル率や、経済効率を強化した場合の実施の形態例である。図２より、本実施の形態例では下水汚泥ＢＭ１、し尿汚泥ＢＭ２、浄化槽汚泥ＢＭ３、農集汚泥ＢＭ４、畜産糞尿ＢＭ５を高含水バイオマスＢＭｎとして示しているが、本発明の可能性としてその他の高含水バイオマスＢＭｎとして、高含水バイオマス資源ＢＭ６、高含水バイオマス資源ＢＭ７、なども利用可能である。

１０は高含水バイオマスＢＭｎを所定の温度で加温することでメタンガスＲ３が得られるようにした消化設備であり、消化設備１０からの残滓を脱水設備１１で脱水処理し脱水汚泥１２を得る。メタンガスＲ３はバイオマス燃料（Ｒｎ）として、または他のバイオマス燃料（Ｒｎ）と共に燃焼炉４０で燃焼される。１３はメタンガスＲ３を触媒などで改質してバイオマス液体燃料Ｒ４（例えばメチルアルコールや改質ガソリン）にするための手段であり、改質１３により得られたバイオマス液体燃料Ｒ４はバイオマス燃料（Ｒｎ）として、または他のバイオマス燃料（Ｒｎ）と共に燃焼炉４０で燃焼される。

脱水汚泥１２は、本システムの各工程内から回収される乾燥粒状物（例えば粉塵や粉体や粒体）とを二軸ミキサーで混練処理２０により混練して所定の寸法に造粒化された造粒汚泥２１に形成され、乾燥ドラムで乾燥処理５０での乾燥ドラム内で約３００℃〜４５０℃の乾燥ガスや高温気体で所定時間乾燥処理され、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２，や多目的乾燥ペレットＲＸと成っていく。この工程で使用される乾燥ガスや高温気体は燃焼炉４０で生じた高温で空気を乾燥させ加熱する熱交換器４１で作られ乾燥ドラムで乾燥処理５０に送られ、燃焼炉４０で生じた燃焼排ガスは煙突４２より排気される。

乾燥ドラムで乾燥処理５０で乾燥処理した造粒汚泥２１は、所望する条件によって乾燥ペレットＲ１になったり、乾燥ペレットＲ２になったり、多目的乾燥ペレットＲＸになったりするが、乾燥粒状物や高温蒸気も発生するので、夫々バグフィルター５１で分離され、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２，や多目的乾燥ペレットＲＸと粉塵は分級装置６０に送られ、高温蒸気は、コンデンサ８０に送られ、減圧され冷却水Ｗの噴霧により凝縮され濃縮水８１として所定の期間貯留されるが、凝縮されたばかりの濃縮水８１は約６０℃〜８０℃の高温水であり、この廃熱を利用するために熱交換器８３を設けることでこの廃熱を消化設備１０の加温に用いることができる。この廃熱を利用され冷却された濃縮水８１は液肥８２として利用されることで、このプロセスやシステムが臭気性蒸気または高温蒸気に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とし、その結果、システムの無駄が排除され経済的なシステムとなる。

乾燥ペレットＲ１，Ｒ２や多目的乾燥ペレットＲＸと乾燥粒状物は分級装置６０に送られ、夫々の寸法で分別処理されることで、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２、多目的乾燥ペレットＲＸは乾燥ペレット貯留槽６１で所定のストックスペースに入れたり出したりできるようにして貯留される。したがって、乾燥ペレットＲ１または（及び）乾燥ペレットＲ２または（及び）多目的乾燥ペレットＲＸは必要とするときに取り出され利用される。

分級装置６０は、また、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２や多目的乾燥ペレットＲＸ以外の乾燥粒状物は粉砕装置６２に送られ、粉砕処理が行われ、粉砕された乾燥粒状物はさらに分級装置６０に送られ、所定または所望の寸法になるまでこのプロセスが繰り替えされ、所定または所望の寸法の乾燥粒状物はリサイクルサイロ（７０＋ｎ）（ｎ＝自然数）に送られ、例えばリサイクルサイロ７１の場合には粒径が約１〜３ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留するとか、例えばリサイクルサイロ７２には粒径が約２〜５ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留するとか、例えばリサイクルサイロ７３には粒径が約０．５〜１ｍｍの乾燥ペレット粉砕物を貯留する、というように利用方法が可能である。

リサイクルサイロ（７０＋ｎ）や乾燥ペレット貯留槽６１で発生した粉塵は集塵バグフィルター６３に集塵手段によって捕集され、二軸ミキサーで混練処理２０に送付され、脱水汚泥１２と共に所定または所望の寸法の造粒汚泥２１に形成される。また、リサイクルサイロ（７０＋ｎ）で所定期間貯留されている、例えばリサイクルサイロ７１の場合の乾燥ペレット粉砕物やリサイクルサイロ７２の場合の乾燥ペレット粉砕物やリサイクルサイロ７３の場合の乾燥ペレット粉砕物も、脱水汚泥１２と共に所定または所望の寸法の造粒汚泥２１に形成される。

ＲＰ１０、ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ１３、ＲＰ１４、ＲＰ１５、ＲＰ１６、などはプロセスやシステムで発生した粉塵や乾燥粒状物や乾燥ペレット粉砕物をプロセスやシステム外に漏れ出ないようにしかつ有効利用するためのリサイクルパイプであり、リサイクルパイプＲＰ１０は分級装置６０と粉砕装置６２を接続し、リサイクルパイプＲＰ１１は粉砕装置６２と分級装置６０を接続し、リサイクルパイプＲＰ１２は分級装置６０とリサイクルサイロ（７０＋ｎ）を接続し、リサイクルパイプＲＰ１３はリサイクルサイロ（７０＋ｎ）と集塵バグフィルター６３を接続し、リサイクルパイプＲＰ１４は乾燥ペレット貯留槽６１と集塵バグフィルター６３を接続し、リサイクルパイプＲＰ１５は集塵バグフィルター６３と二軸ミキサーで混練処理２０を接続し、リサイクルパイプＲＰ１６はリサイクルサイロ（７０＋ｎ）と二軸ミキサーで混練処理２０を接続することで、このプロセスやシステムが粉塵や乾燥粒状物や乾燥ペレット粉砕物に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とし、その結果、システムの無駄が排除され経済的なシステムとなる。

（実施形態１）
図１と図２より、乾燥ドラムで乾燥処理５０における回転乾燥ドラムの乾燥ガス供給口での熱風の温度が４５０℃であると、排出口での混合ガスの温度は１２０℃になる。この乾燥ドラムに、二軸ミキサーで混練処理２０で得られた造粒汚泥２１を供給すると、造粒汚泥２１はドラム内で熱風に接触して乾燥される。これにより、乾燥ペレットＲ１，Ｒ２や多目的乾燥ペレットＲＸが得られる。

例えば、下水汚泥ＢＭ１を脱水設備１１により脱水処理して、含水率８０％、有機分１８％、無機分２％の、脱水汚泥１２を得た。
次に、脱水汚泥１２と、リサイクルサイロ（７０＋ｎ）から送られた粒径１ｍｍの乾燥粒状物とを、固形分重量比で２：１の割合で二軸ミキサーに供給して混合造粒処理した。これにより、両者の混合物からなる造粒汚泥２１を得た。次に、造粒汚泥２１を、乾燥ドラムで乾燥処理５０により乾燥処理した。被乾燥物の最高乾燥温度は４５０℃とした。そして、得られた乾燥ペレットを分級処理して乾燥ペレットＲ１として利用することにした。

この乾燥ペレットＲ１は、粒径が２〜３ｍｍ、成分が含水率８％、無機分１２％、有機分８０％であった。そして、乾燥ペレットＲ１の発熱量は１６．７ＭＪ／ｋｇであった。このこの乾燥ペレットＲ１は、石炭火力発電所で使用されている石炭と比較されたが、石炭の発熱量は２６．６ＭＪ／ｋｇであった。よって、この乾燥ペレットＲ１は石炭の代替燃料として充分に有効であると判断された。

本発明の利用可能性として、バイオマス資源を３０〜５０℃で加熱し、メタンガスを含む生成ガスおよび残渣を生成し、生成ガスを分離回収するメタン発酵装置を付加することで、本発明の利用可能性が向上する。

本発明の実施の形態例を説明する工程図である。 本発明の実施の形態例を説明する工程図である。

符号の説明

ＢＭｎ 高含水バイオマス
ＢＭ１ 下水汚泥
ＢＭ２ し尿汚泥
ＢＭ３ 浄化槽汚泥
ＢＭ４ 農集汚泥
ＢＭ５ 畜産糞尿
Ｒｎ バイオマス燃料
Ｒ１，Ｒ２ 乾燥ペレット
Ｒ３ バイオマス気体燃料
Ｒ４ バイオマス液体燃料
ＲＸ 多目的乾燥ペレット
ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３，ＲＰ４，ＲＰ５ リサイクルパイプ
ＲＰ１０，ＲＰ１１，ＲＰ１２，ＲＰ１３ リサイクルパイプ
ＲＰ１４，ＲＰ１５，ＲＰ１６ リサイクルパイプ
Ｗ 冷却水
１０ 消化設備
１１ 脱水設備
１２ 脱水汚泥
１３ 改質
２０ 二軸ミキサーで混練処理
２１ 造粒汚泥
４０ 燃焼炉
４１，８３ 熱交換器
４２ 煙突
５０ 乾燥ドラムで乾燥処理
５１ バグフィルター
６０ 分級装置
６１ 乾燥ペレット貯留槽
６２ 粉砕装置
６３ 集塵バグフィルター
（７０＋ｎ）リサイクルサイロ
８０ コンデンサ
８１ 凝縮水
８２ 液肥

Claims (7)

1. 高含水バイオマスを脱水設備により得た脱水汚泥と該脱水汚泥から乾燥ペレットになるまでの段階的製造工程内で発生する乾燥粒状物とを混合して二軸ミキサーに供給し混練・造粒工程の後に乾燥工程から得られる乾燥ペレットの製造方法において、前記乾燥粒状物または（及び）前記乾燥ペレットを粉砕する粉砕装置を分級装置の後に設け、製品としての乾燥ペレットを級数別に貯留する貯留槽を設け、前記乾燥粒状物または前記ペレット粉砕物を級数別に貯留するリサイクルサイロを設けることで、前記乾燥ペレットが多用途に利用可能であることを特徴とする、高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
2. 前記高含水バイオマスは下水汚泥、し尿汚泥、浄化槽汚泥、農集汚泥、畜産糞尿、の内の少なくとも１種であり、前記脱水汚泥は含水率６０％〜９０％の範囲で使用可能であることを特徴とする、請求項１に記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
3. 前記乾燥粒状物が発生し前記混練工程に送付手段を備える工程が造粒工程または乾燥工程または分級工程または粉砕工程または乾燥ペレット貯留工程または前記リサイクルサイロであることを特徴とする、請求項１に記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
4. 前記製造工程の少なくとも一部が前記乾燥粒状物または前記乾燥ペレットまたは前記ペレット粉砕物に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
5. 前記製造工程の少なくとも一部が乾燥ガスまたは高温蒸気に対して閉回路系工程で形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
6. 前記乾燥工程で使用する乾燥ガスの温度を３００℃〜４５０℃としたことを特徴とする、請求項１に記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。
7. 前記乾燥ペレットの燃焼時の発熱量が石炭の半分以上であることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の高含水バイオマスを有効利用する乾燥ペレットの製造方法。

Images