JP2009172546A - 有機廃棄物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な設備により悪臭を除去しつつ低エネルギー量で含水性の有機廃棄物の炭化を可能とした有機廃棄物の処理装置を提供する。
【解決手段】有機廃棄物と気体とを接触させることで該有機廃棄物に乾燥処理を施す乾燥炉１０と、乾燥処理が施された有機廃棄物に炭化処理を施す炭化炉２０と、乾燥炉１０から排出された気体に無害化処理を施す排ガス処理部３０とを備える有機廃棄物の処理装置１であって、排ガス処理部３０が、区画された分離室を有する処理塔と、処理液を貯留する処理液貯留槽と、排ガス噴出機構とを備え、排ガス噴出機構が、処理液と気体とを混合して混合気体を生成するとともに該混合気体を処理塔内に流通させることで気体の無害化処理を行うことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機廃棄物の処理装置に関する。

近時、環境保護等の観点から、食品残渣物や家畜排泄物等の含水性の有機廃棄物について、炭化処理を施すことにより、燃料として有効利用することが望まれている。
そして、従来、多数の有機廃棄物の炭化処理方法が開示されており、実用化に至っている。

このような有機廃棄物の炭化処理方法として、例えば特許文献１には、図３（ａ）に示す炭化処理装置１００ように、乾燥炉１１０により有機廃棄物の水分量を高温ガスによる加熱によって減少させた後、炭化炉１２０において高温雰囲気下において炭化させる方法が開示されている。そして、乾燥炉１１０で発生する蒸発ガスは送気管１２１を介して燃焼炉１３０に送られて、燃焼処理が施されている。

また、特許文献２には、図３（ｂ）に示すように、有機廃棄物の乾燥処理を施す乾燥炉２１０と、乾燥炉２１０により乾燥処理が施された有機廃棄物に炭化処理を施す炭化炉２２０と、を上下方向に並設して配置することで炭化処理装置２００のコンパクト化を図るとともに、炭化炉２２０の高温ガスを乾燥炉２１０の熱源として有効利用する炭化処理装置２００が開示されている。そして、乾燥炉２１０内の熱風は、二次燃焼炉２３０において燃焼処理が施される。

特開２００３−１８１４９６号公報 特開２００２−１９２１０７号公報

ところが、前記従来の有機廃棄物の炭化処理装置１００，２００は、炭化炉１２０，２２０の熱エネルギーを乾燥炉１１０，２１０に利用して有機廃棄物に乾燥処理を施すことで、炭化処理時のエネルギー量の低下を図っているが、効率的な乾燥処理のためには乾燥炉１１０，２１０を高温雰囲気下に維持するために加熱する必要があることや、乾燥炉１１０，２１０で発生した蒸発ガスＧの燃焼処理を高温下で行うことなど、乾燥炉１１０，２１０と炭化炉１２０，２２０と燃焼炉１３０，２３０とにそれぞれ加熱手段を備える必要があり、使用エネルギーの省力化に限界があった。

また、排気ガスＧに対する燃焼処理は、一定の時間を要するため、乾燥炉１１０，２１０および炭化炉１２０，２２０の処理能力に応じて大規模な燃焼炉１３０，２３０が必要となる場合があり、炭化処理装置１００，２００全体のコンパクト化に限界があった。
また、乾燥炉１１０，２１０による有機廃棄物の乾燥には、大量の高温ガスを必要とするが、燃焼炉１３０，２３０による燃焼処理に一定時間を要するため、大量の高温ガスを連続して排出することができず、有機廃棄物の乾燥に時間を要していた。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易な設備により低エネルギー量で含水性の有機廃棄物の炭化を可能とした有機廃棄物の処理装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の有機廃棄物の処理装置は、有機廃棄物と気体とを接触させることで該有機廃棄物に乾燥処理を施す乾燥炉と、乾燥処理が施された前記有機廃棄物に炭化処理を施す炭化炉と、前記乾燥炉から排出された前記気体に無害化処理を施す排ガス処理部と、を備えており、前記排ガス処理部が、区画された分離室を有する処理塔と、処理液を貯留する処理液貯留槽と、排ガス噴出機構と、を備え、前記排ガス噴出機構が、前記処理液と前記気体とを混合して混合気体を生成するとともに該混合気体を前記処理塔内に流通させることで前記気体の無害化処理を行うことを特徴としている。

かかる乾燥炉から排出された気体（排ガス）について、燃焼処理を施すことなく、処理を行うため、使用エネルギーの省力化が可能となる。また、気体は、処理液内へ噴射や処理液とともに噴射されること等により、接触面積が大きな状態で処理液と接触する（混合される）ため、処理塔内での無害化反応（悪臭除去）が促進される。そのため、比較的簡易な設備により排ガス処理部を構成することが可能となり、装置全体のコンパクト化が可能となる。

また、排ガス処理部は、気体を瞬時に処理することを可能としているため、処理能力が高く、乾燥炉において使用する大容量の気体の流れを止めることなく処理することを可能としている。そのため、乾燥炉において有機廃棄物の含水比を、短時間で１０〜２０％の範囲内にまで低下させることを可能としている。さらに、乾燥処理が施された有機廃棄物は、含水比が低いため、炭化炉における炭化処理時の温度を低い温度で行うことが可能となる。

また、加熱手段としては炭化炉にのみ配置すればいいため、装置のコンパクト化およびランニングコストの低減化を可能としている。

また、前記有機廃棄物の処理装置において、前記気体が、前記炭化炉から排出された熱風であれば、乾燥処理をより効率的に行うことが可能となるため、好適である。

また、前記有機廃棄物の処理装置において、前記炭化炉で使用する燃料が、該炭化炉により炭化処理が施された有機廃棄物であれば、処理装置のランニングコストの低減化が可能となるため、好適である。

本発明の有機廃棄物の処理装置によれば、簡易な設備により悪臭を除去しつつ低エネルギー量で含水性の有機廃棄物の炭化が可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本実施形態に係る有機廃棄物の処理装置の全体構成を説明するための模式図である。図２は本実施形態に係る排ガス処理部の構成を示す断面図である。

本実施形態に係る有機廃棄物の処理装置１は、図１に示すように、有機廃棄物と気体とを接触させることで該有機廃棄物に乾燥処理を施す乾燥炉１０と、乾燥処理が施された有機廃棄物に炭化処理を施す炭化炉２０と、乾燥炉から排出された気体に無害化処理（本実施形態では脱臭処理）を施す排ガス処理部３０と、を備えている。

乾燥炉１０は、原料投入口１１から投入された有機廃棄物である処理原料Ｔ１を、乾燥させる装置であって、本実施形態では、水分が５０％程度の処理原料Ｔ１を約１５％にまで乾燥させる。なお、乾燥炉１０による乾燥処理が施された処理原料Ｔ１の水分は１５％に限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、２０％程度以下まで低下させるのが望ましい。

乾燥炉１０の構成は限定されるものではないが、本実施形態では、内部に処理原料Ｔ１の撹拌と輸送を行うリフタを備えた、いわゆるロータリードライヤを採用するものとし、投入口１１から内部に投入された処理原料Ｔ１を、撹拌しながら排出口１２へと輸送する。本実施形態では、乾燥炉１０として、ドラムの内壁面にリフタが形成されているとともにドラムの内部に破砕撹拌翼を備えたものを使用するが、乾燥炉（ロータリードライヤ）１０の構成は限定されるものではなく、適宜公知のロータリードライヤの中から選定して使用すればよい。また、乾燥炉１０はロータリードライヤに限定されるものではなく、適宜公知の乾燥炉の中から選定して採用すればよい。

本実施形態にかかる乾燥炉１０には、熱風発生炉１３が接続されており、熱風発生炉１３から送風されて排出口１２側から流入した熱風（気体）Ａ１が、投入口１１側へと乾燥炉１０内を通過することで、乾燥炉１０内の処理原料と接触し、処理原料Ｔ１の水分を蒸発させる。

本実施形態では、熱風発生炉１３に、炭化炉２０から発生した排ガスＧ３を取り入れるものとする。高温の排ガスＧ３を利用することにより、熱風発生炉１３の省力化を図るものとする。なお、熱風発生炉１３は、必ずしも排ガスＧ３を利用していなくてもよい。また、排ガスＧ３を熱風発生炉１３を介することなく直接乾燥炉１０に送気してもよい。

乾燥炉１０には、送気管１４が接続されており、乾燥炉１０を通過した熱風Ａ１（排ガスＧ１）が排ガス処理部３０へと送気されることが可能となるように構成されている。

なお、本実施形態では、乾燥炉１０に送気される気体として、熱風Ａ１を使用するものとしたが、必ずしも熱風Ａ１である必要はない。
また、熱風発生炉１３は必要に応じて配設すればよく、必ずしも使用する必要はない。また、熱風発生炉１３の構成は限定されるものではなく、適宜公知の熱風発生炉の中から選定して使用することが可能である。さらに熱風発生炉１３の燃料も限定されるものではない。

乾燥炉１０から発生した排ガスＧ１は、集塵設備（本実施形態ではバグフィルター）４０を通過して塵等の不純物が取り除かれた後、排ガス処理部３０により無害化処理が施される。

炭化炉２０は、乾燥炉１０により水分が約１５％にまで落とされた処理原料Ｔ２に熱処理を施して、処理原料Ｔ２を炭化炭Ｔ３にする装置である。
本実施形態では、炭化炉２０として、外熱式ロータリーキルンを使用するものとするが、炭化炉の構成は限定されるものではなく、公知の炭化炉の中から適宜選定して使用すればよい。

炭化炉２０に使用する燃料も限定されるものではなく、重油やプロパンガスや炭化炭等適宜公知の燃料の中から選定して使用するものとする。
炭化炉２０により炭化処理が施された処理原料Ｔ２である炭化炭Ｔ３は、ロータリークーラ等の冷却機２１により冷却処理が施された後、炭化物貯蔵槽２２に貯蔵させる。

冷却機２１を構成するロータリークーラの構成は限定されるものではなく、適宜公知のロータリークーラが採用可能である。また、冷却機２１はロータリークーラに限定されるものではなく、適宜公知の冷却機に中から選定して採用することが可能である。

排ガス処理部３０は、乾燥炉１０から発生した排ガスＧ１の無害化処理（悪臭除去）を行う装置であって、図２に示すように、区画された分離室を有する処理塔３１と、処理液Ｗを貯留する処理液貯留槽３２と、排ガス噴出機構３３とを備えている。

処理塔３１は、円筒状のケーシングからなり、その内部には、最下部において仕切板３４ａによって仕切られた処理液貯留槽３２と、処理液貯留槽３２の上部において仕切板３４ｂによって仕切られた第一水分分離室３５ａと、第一水分分離室３５ａの上部において仕切板３４ｃによって仕切られた第二水分分離室３５ｂと、第二水分分離室３５ｂの上部において仕切板３４ｄによって仕切られた第三水分分離室３５ｃと、第三水分分離室３５ｃの上部において仕切板３４ｅによって仕切られた第四水分分離室３５ｄと、仕切板３４ｅの上側の第五水分分離室３５ｅと、を備えて構成されている。

また、処理塔３１は、一端（導入口３３ｂ）が処理塔３１の周壁から突出し、他端が処理液貯留槽３２内に配置された管体である排ガス噴出機構３３を内部に備えている。

本実施形態に係る排ガス噴出機構３３は、処理塔３１の周壁から第四水分分離室３５ｄ内にほぼ水平に進入し、処理塔３１の略中央で下方に向かってＬ字状に屈折し、仕切板３４ａ，ｂ，ｃ，ｄの中心を通って垂下されている。

排ガス噴出機構３３の導入口３３ｂには、乾燥炉１０に接続する送気管１４（図１参照）が連結されており、乾燥炉１０から排出された排ガスＧ１（気体）の流入が可能に構成されている。
排ガス噴出機構３３の他端には、管内を通過した気体（排ガスＧ１）を水平方向に噴出できるように噴出孔３３ａが多数形成されている。

また、各仕切り板３４ａ、３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅには、それぞれ排ガス噴出機構３３から噴射された排ガスの通気が可能となるように、通気孔ｈが形成されている。

乾燥炉１０から排出された排ガスＧ１は、送気管１４を介して排ガス噴出機構３３に送気された後、排ガス噴出機構３３の噴出孔３３ａから処理液貯留槽３２の処理液Ｗ中にジェット噴射されることで、霧状であって接触面が大きくなった状態の処理液Ｗとともに処理塔３１内を上昇する。

本実施形態では、処理液Ｗとして、多種類の糖類、アミノ酸、ビタミン、カンボン酸、鉄、カルシウム等を含む調合物を醸成後に強制酸化して加工した有機性処理液を使用する。なお、処理液Ｗは、用途（例えば脱臭等）に応じて適宜選定すればよく、前記のものに限定されるものではない。

処理液Ｗ内に排ガスＧ１をジェット噴射することにより排ガスＧ１は霧状の処理液Ｗとともに混合気体として、仕切板３４ａの通気孔ｈを通過して第一水分分離室３５ａに送り込まれる。排ガスＧ１および霧状の処理液Ｗの混合気体は、第一水分分離室３５ａ内において、内壁面に繰り返し衝突することで反応を促進させつつ上昇し、仕切板３４ｂの通気孔ｈを通過して第二水分分離室３５ｂ内に送り込まれる。第二水分分離室３５ｂに送り込まれた排ガスＧ１および霧状の処理液Ｗの混合気体は、第二水分分離室３５ｂ内において内壁面に繰り返し衝突することで反応を促進させつつ上昇し、仕切板３４ｃの通気孔ｈを通過して第三水分分離室３５ｃ内に送り込まれる。同様に排ガスＧ１及び霧状の処理液Ｗの混合気体が反応を促進させながら上昇することで、第五水分分離室３５ｅまで送り込まれる。

このように、第五水分分離室３５ｅに送り込まれた排ガスＧ１は、第一水分分離室３５ａ〜第五水分分離室３５ｅにおいて、有害物質と処理液Ｗとを繰り返し反応させることで無害化処理が施された処理ガスＧ２として、処理塔３１の上部に形成された排気孔３１ａから排出される。
なお、各水分分離室３５ａ〜３５ｅにおいて混合気体から分離された処理液Ｗは、パイプ３６を介して処理液貯留槽３２へ返送される。

図１に示すように、排気孔３１ａから排気された処理ガスＧ２は、煙突４１から排気される。

このように排ガス処理部３０は、排ガスＧ１について、一定時間熱処理を施す等、処理の所定の時間を要することなく、乾燥炉１０において発生した排ガスＧ１を、即座に処理して処理ガスＧ２として排出することを可能としているため、乾燥炉１０において使用する熱風Ａ１の流量が制限されることがない。

以上、本実施形態の有機廃棄物の処理装置によれば、排ガス処理を迅速に行うことを可能としているため、乾燥炉１０による乾燥処理時について、大量の熱風を送ることが可能となる。そのため、有機廃棄物の乾燥を早期に行うことが可能であるとともに、含水比を１５％程度以下にすることが可能となる。

また、乾燥炉１０において、１５％程度にまで乾燥させることにより、炭化炉２０による炭化処理を従来５００℃以上の温度で行っていたものを、それよりも低い温度（本実施形態では２００℃〜３００℃程度）で行うことが可能となる。したがって、炭化処理に使用する燃料の削減することでランニングコストを低下させることが可能となるため好適である。

また、乾燥炉１０において、大量の送気を行っても処理することが可能なため、乾燥処理時の温度が低くても、有機廃棄物の水分を低下させることが可能となる。そのため、乾燥炉１０で使用する燃料の従来の処理装置よりも削減することが可能となるため好適である。

また、乾燥炉１０および炭化炉２０に使用する燃料として、本処理装置１により生産された炭化炭を利用すれば、新たな資源を利用する必要がないため、安価であるとともに、限られた資源を消耗することがなく好適である。

処理装置１による有機廃棄物の炭化処理に伴い発生する悪臭は、排ガス処理部３０により脱臭されるため、周辺環境に悪影響を及ぼすことがなく、好適である。
したがって、本実施形態係る処理装置１によれば、例えば酪農等に伴い発生する有機廃棄物を、炭化処理することで有効利用することが可能となる。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、本発明の有機廃棄物の処理装置に適用可能な処理原料は限定されるものではなく、例えば、家畜排泄物や食品残渣物等、あらゆる有機廃棄物に適用可能である。

また、本発明の有機廃棄物の処理装置により生産された炭化物の使用用途は燃料に限定されるものではなく、例えば、肥料、土壌改良材、有機性脱臭剤等に使用することが可能である。

また、排ガス処理部の構成も前記のものに限定されるものではなく、例えば水分分離室の数を変化させる等、適宜設定することが可能である。

また、前記実施形態では、処理液内に排ガスを噴射させることにより排ガスと処理液との混合を行うものとしたが、排ガス中に処理液を噴射することにより混合し、この混合気体を処理塔内に噴射する構成としてもよく、処理液と排ガスの混合方法は限定されるものではない。

本実施形態に係る有機廃棄物の処理装置の全体構成を説明するための模式図である。 本実施形態に係る排ガス処理部の構成を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は従来の有機廃棄物の炭化処理方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 処理装置
１０ 乾燥炉
２０ 炭化炉
３０ 排ガス処理部
３１ 処理塔
３２ 処理液貯留槽
３３ 排ガス噴出機構
Ａ１ 熱風（気体）
Ｇ１ 排ガス（気体）
Ｗ 処理液

Claims (3)

1. 有機廃棄物と気体とを接触させることで該有機廃棄物に乾燥処理を施す乾燥炉と、
   乾燥処理が施された前記有機廃棄物に炭化処理を施す炭化炉と、
   前記乾燥炉から排出された前記気体に無害化処理を施す排ガス処理部と、を備える有機廃棄物の処理装置であって、
   前記排ガス処理部が、区画された分離室を有する処理塔と、処理液を貯留する処理液貯留槽と、排ガス噴出機構と、を備え、
   前記排ガス噴出機構が、前記処理液と前記気体とを混合して混合気体を生成するとともに該混合気体を前記処理塔内に流通させることで前記気体の無害化処理を行うことを特徴とする、有機廃棄物の処理装置。
2. 前記気体が、前記炭化炉から排出された熱風であることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物の処理装置。
3. 前記炭化炉で使用する燃料が、該炭化炉により炭化処理が施された有機廃棄物であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の有機廃棄物の処理装置。

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