JP2011020060A - Garbage disposal system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は生ごみの処理システムに係り、特に高いエネルギー効率で生ごみを乾燥処理するシステムに関する。 The present invention relates to a garbage processing system, and more particularly, to a system for drying garbage with high energy efficiency.
食品残渣を中心とする生ごみは環境汚染防止、衛生上の観点等から投棄、埋め立て等の安価な廃棄処分は事実上困難である。また含水量の多い生ごみを直接焼却する処分方法の場合には多量の燃料を必要とし、かつ低温燃焼による公害物質の発生等問題が多い。
このため生ごみの処理に当たっては熱回収、堆肥化等何らかの形で生ごみを有効利用(リサイクル)する処理方法が多く実施されようになってきている。
Garbage, mainly food residues, is practically difficult to dispose of at low cost such as dumping and landfilling from the viewpoints of environmental pollution prevention and hygiene. In addition, disposal methods that directly incinerate garbage with high water content require a large amount of fuel, and there are many problems such as generation of pollutants due to low-temperature combustion.
For this reason, in the treatment of garbage, many treatment methods for effectively using (recycling) the garbage in some form such as heat recovery and composting have been implemented.
生ごみのリサイクルとしては堆肥化・飼料化処理、乾燥処理、ガス化処理およびこれらの処理を組み合わせたシステムが提案されている。
ここで、先ず堆肥化・飼料化にあっては、生ごみの含水率が80%以上であるのに対して、堆肥化の前提としてこの含水率を60%程度に、また飼料化させるには含水量を20%以下にする必要がある。このため熱エネルギーを用いた乾燥、水分調整剤の添加等のために少なからぬ経費が必要となる。また、生ごみ自体は主として都市部で発生するのに対して、リサイクル品としての堆肥や飼料の消費は郊外の農家で行なわれるため、輸送コストも発生し、生ごみリサイクルシステムとしては不経済なものとならざるを得ない。
For recycling of garbage, composting / feeding treatment, drying treatment, gasification treatment, and a system combining these treatments have been proposed.
Here, in composting / feeding, the moisture content of raw garbage is 80% or more, whereas for the premise of composting, the moisture content is about 60% and it is necessary to make it into feed. The water content needs to be 20% or less. For this reason, a considerable expense is required for drying using heat energy, addition of a moisture adjusting agent, and the like. Also, while garbage is generated mainly in urban areas, compost and feed as recycled products are consumed by farmhouses in the suburbs, resulting in transportation costs and uneconomical as a garbage recycling system. It must be a thing.
何れにしても上記リサイクルシステムにおいては生ごみの含水量を、所定のリサイクルシステムに対応した値に低減する乾燥処理の実施が前提となる。
生ごみをリサイクルする場合には、その有用性を保持する必要上生ごみの有する成分を保持したまま水分を除去する必要がある。例えば揮発成分(可燃性ガス)が飛散してしまう炭化や、飼料としての栄養分が分解されてしまうバイオ処理による乾燥は不適格である。上記の点を考慮すれば生ごみリサイクルに適した乾燥方法として120℃以下の低温乾燥、或いは有機成分を分解してしまわない短時間のバイオ処理が考えられる。
In any case, the recycling system is premised on the implementation of a drying process that reduces the moisture content of the garbage to a value corresponding to a predetermined recycling system.
When recycling garbage, it is necessary to remove the moisture while retaining the components of the garbage in order to maintain its usefulness. For example, carbonization in which volatile components (flammable gas) are scattered and drying by bioprocessing in which nutrients as feed are decomposed are unsuitable. Considering the above points, as a drying method suitable for garbage recycling, low-temperature drying at 120 ° C. or lower, or short-time bioprocessing that does not decompose organic components can be considered.
低温乾燥としては真空乾燥や前記短時間のバイオ乾燥が考えらる。このうち真空乾燥は装置自体の価格、装置運転のランニングコストが高く不経済である。
またバイオ乾燥は菌の発熱作用を利用するため加熱用熱源の費用は大幅に低減できるが、菌が有効に働く環境を設定するため一定の含水率を維持する必要があって装置が大型化しかつ運転経費が高くなる。
As the low temperature drying, vacuum drying or the short-time bio-drying can be considered. Among these, vacuum drying is uneconomical because of the high cost of the device itself and the running cost of the device operation.
Biodrying uses the exothermic action of the bacteria, so the cost of the heat source for heating can be greatly reduced, but it is necessary to maintain a certain moisture content in order to set up an environment where the bacteria can work effectively, and the equipment becomes larger and Increases operating costs.
生ごみの処理に関しては上記方法の欠点、利点を踏まえて例えば以下のような発明が提案されている。
上記特許文献記載の発明によれば生ごみの乾燥を省エネ化できたり、乾燥の効率を高めることができる等、一定の効果が期待できる。 According to the invention described in the above-mentioned patent document, it is possible to expect certain effects such as saving energy in drying garbage and increasing the efficiency of drying.
上記特許文献含めて各システムにはそれぞれの長所があるが、共通する短所として処理過程で発生する悪臭の問題がある。
生ごみの乾燥過程で排出される排気は悪臭を帯びるため、排気を加熱して熱分解したり或いは脱臭剤等を用いて脱臭する等の脱臭対策が欠かせず、この脱臭対策が生ごみの乾燥システムの経済性を低下させる大きな原因となっている。また上記のような脱臭対策を行なっても臭気そのものを完全に除去できるものではなく、排気中の臭い成分が法定の値以下とすることを以て脱臭工程を終了しているに過ぎない。
Each system including the above-mentioned patent documents has respective advantages, but as a common disadvantage, there is a problem of malodor generated in the process.
Since the exhaust discharged during the drying process of kitchen waste has a bad odor, it is essential to take measures against deodorization such as heating and exhausting the exhaust and deodorizing with a deodorizer. This is a major cause of the low economics of the drying system. Further, even if the above deodorizing measures are taken, the odor itself cannot be completely removed, and the deodorization process is only completed when the odor component in the exhaust gas is set to a legal value or less.
本発明は上記の問題点に鑑み構成されたものであって、生ごみの乾燥を加熱空気等の加熱気体により行なうことを前提とし、かつこの加熱気体の流動経路を閉経路とすることによりこの加熱気体が系内を循環流動して、系外に排出することがないように構成しする。これにより基本的に脱臭手段を廃止して乾燥システムを小型簡素化する。また気体の流動経路にエンジン等から排出される廃熱と熱交換する手段、気液分離手段を配置して加熱気体の湿度を調整する。 The present invention is configured in view of the above-described problems, and is based on the premise that drying of garbage is performed by a heated gas such as heated air, and the flow path of the heated gas is a closed path. The heated gas circulates and flows in the system and is not discharged out of the system. This basically eliminates the deodorizing means and simplifies the drying system. Further, a means for exchanging heat with waste heat discharged from the engine or the like and a gas-liquid separation means are arranged in the gas flow path to adjust the humidity of the heated gas.
生ごみを乾燥する熱源として加熱空気等の加熱気体を用い、かつこの加熱気体は閉回路を循環流動して、基本的に系外に排出することがないので、臭気を熱分解したり吸着する脱臭手段を設ける必要がなく、本システムを構成する装置を小型かつ安価に提供することができる。 A heated gas such as heated air is used as a heat source for drying garbage, and this heated gas circulates and flows in a closed circuit, and basically does not discharge out of the system. There is no need to provide a deodorizing means, and the apparatus constituting this system can be provided in a small and inexpensive manner.
また乾燥した生ごみをガス化し、このガスを燃料とするエンジンにより発電を行ない、これによりこの電気を用いてシステムの制御を行なうことが可能であり、この点からも省エネルギー化を図ることができる。 In addition, it is possible to gasify dried garbage and generate power with an engine using this gas as fuel, thereby controlling the system using this electricity, and energy can be saved in this respect as well. .
以下本発明の実施例を図面を参考に説明する。
図1において1は本システムに至る前の生ごみの前処理工程を示し、本システムはこの前処理工程1に後続して設置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1,
まず前処理工程1の概略を説明し、続いて本発明に係るシステムについて説明する。
生ごみ2は微細化機構3により微細化されかつ脱水機(シリンダプレス機等)4により脱水される。例えば微細化機構3を、回転する刃により生ごみを剪断微細化する装置とし、かつ脱水機4をシリンダプレス機とした場合、これら微細化機構3と脱水機4が必要とする動力は1000kg/時間で10kw(8600kcal相当)程度である。
First, an outline of the
The
例えば生ごみ2の含水率が80%であり、かつこの含水率を微細化機構3と脱水機4を経由して70%に低下させたとすると、1000kgの生ごみ2の脱水量は330kgとなる。この場合生ごみ2を全く脱水せずに加熱により乾燥させると、乾燥に必要な熱量はほぼ620kcal/kgであるから、同量の水分330kgを脱水するのに必要な熱量は以下の式のとおりとなる。
330×620=204,600kcal
同量の水分の脱水を微細化機構3と脱水機4で行なう場合には前述のとおり8600kcalであるからその熱量の差は196,000kcalとなり、前処理工程1を設置することにより生ごみの乾燥において大幅な省エネを達成することができる。
For example, if the moisture content of
330 × 620 = 204,600 kcal
When dehydration of the same amount of water is performed by the
次に、前処理工程1において脱水機4に後続して排水処理装置5が設置されている。
この前処理工程1において脱水された排水は高濃度の汚染物質を含んでいるため、排水処理装置5において排水処理を行なう。排水の処理方法としては生物膜を用いた微生物による分解処理が安定的かつ低価格で実現可能であり、後述する生ごみの乾燥処理工程を含めて全処理工程のコストを低く押さえることができる。
Next, a waste
Since the wastewater dehydrated in the
前処理工程1において水分を低減した生ごみ(以下「脱水生ごみ」とする)Ga1は、キルン式の乾燥機6に投入され乾燥される。なお、この乾燥のための熱源は当該乾燥機6に供給される温風HAであるが、説明の都合上温風HAの生成工程は後述し、先ず温風HAにより脱水生ごみGa1が乾燥される状態から説明する。
The garbage (hereinafter referred to as “dehydrated garbage”) Ga1 whose moisture has been reduced in the
投入口6aを経て乾燥機6に投入された乾燥生ごみGa1は、この乾燥機6に供給される温風HAにより乾燥される。具体的には当該乾燥機6に供給された温風HAは乾燥機6内の脱水生ごみGa1から蒸発する蒸気を、飽和水蒸気量まで吸収すると共に温度低下し、排気LA1として乾燥機6から排出され、熱交換器7に至る。この排気LA1が後述するように閉回路を巡って再度温風HAとして乾燥機6に供給されることにより、この乾燥用の空気は閉回路を循環流動する構成となっている。また温風HAは120℃或いはそれ以下の温度の空気とする。
The dried garbage Ga1 introduced into the
上記閉回路で空気を加熱、冷却するとにより以下のように水分を除去する。
例えば加熱空気HAの温度を100℃とするとその飽和蒸気量は564.1g/m3であり、かつ30℃であればその飽和蒸気量は30.4g/m3であるから、気水分離しかつ100℃に加熱した温風HAを乾燥機6に供給し、かつ乾燥機6から排出された排気LA1を30℃に冷却すれば約534g/m3の水分を除去することができ、空気の加熱・冷却を順次行なうことにより閉回路を巡回する空気により生ごみの乾燥が可能となる。
When air is heated and cooled in the closed circuit, moisture is removed as follows.
For example, if the temperature of the heated air HA is 100 ° C., the saturated steam amount is 564.1 g / m 3 , and if it is 30 ° C., the saturated steam amount is 30.4 g / m 3. In addition, if hot air HA heated to 100 ° C. is supplied to the
乾燥され乾燥機6の排出口6aから排出された乾燥生ごみGa2はガス化炉8において揮発成分が燃料ガスとして回収される。即ち、本システムでは乾燥機6おいては生ごみは揮発成分を含有する状態で前述のように比較的低温で乾燥され、かつ後段のガス化炉8でこの揮発成分を燃料用のガスとして回収する構成となっている。
The dried garbage Ga2 which has been dried and discharged from the discharge port 6a of the
即ち、上記の方式によるガスの回収は乾燥生ごみを加熱して揮発成分を回収するものであるため、装置を小型かつ単純化することができる。
例えば微生物を用いたバイオガス化方式に比較すると装置を非常に小型に形成でき、かつ装置の運転に微妙な制御を必要としない。また炭化方式によるガス化は揮発成分を熱分解により放出させ、かつこのガスの燃焼を熱分解の熱源とするものであるが、熱分解により最終的に残る残渣は炭素分のみとなる。然し、生ごみ由来の炭素分は組成が粗く粉状となってしまうため一般的な燃料としては利用できない。
That is, the gas recovery by the above-mentioned method is to recover the volatile components by heating the dry garbage, so that the apparatus can be made small and simple.
For example, compared to a biogasification system using microorganisms, the apparatus can be formed in a very small size, and delicate control is not required for operation of the apparatus. In the gasification by carbonization, volatile components are released by pyrolysis, and combustion of this gas is used as a heat source for pyrolysis, but the residue remaining finally by pyrolysis is only carbon. However, the carbon content derived from garbage cannot be used as a general fuel because the composition is coarse and powdery.
次に、ガス化炉8から排出された生成ガスG´は改質装置9において燃料に適した改質ガスGとなってジーゼル方式等のガスエンジン10に供給され、ガスエンジン10は改質ガスGを燃料として運転され、発電機11を駆動して発電を行なう。
なお、ガス化炉8において揮発分が抽出された残渣Ga3は無臭でかつガス抽出過程の高温により事実上滅菌されているため、以後の取り扱いは容易かつ安全である。
Next, the produced gas G ′ discharged from the
Since the residue Ga3 from which volatile components have been extracted in the
ガスエンジン10から排出される高温の排気ガスWGは温風発生機12の一部を成すヒータ13に至り、後述する気液分離された空気を加熱した後排ガス処理手段14を経て系外に排出される。
The high-temperature exhaust gas WG discharged from the
一方乾燥機6の水分を吸収してほぼ飽和蒸気量に達した排気LA1は熱交換器7において後述する気液分離された空気(以下「乾燥空気」とする)LA3と熱交換する。熱交換器7を出た空気LA2は凝縮器15において冷却され、これにより飽和蒸気量が低下して含有する水分が凝結する。気液分離装置16において空気LAの水分が除去され乾燥空気LA3となり、この乾燥空気LA3は前述のとおり熱交換器7を経て温風発生機12に至り、前記高温の排気ガスWGと熱交換することにより例えば120℃程度の高温かつ乾燥した温風HAとなって再度乾燥機6に供給される。
On the other hand, the exhaust gas LA1 that has absorbed the moisture of the
上述のように生ごみを乾燥するための熱源としての温風HAを含めた空気は閉鎖された回路を循環流動し、系外に排出されることはない。
ここで、悪臭等の臭気成分は空気を媒体として拡散するため、悪臭を含む空気が外部に流出しなければシステム外部に悪臭が漏出するのをほぼ完全に防止することができる。
また循環流動する気体を空気に代えて窒素ガスなどの不活性ガスとすれば、気体の流動経路で万一異常な昇温があっも発火等の心配がない。窒素ガスは空気と相違して購入する必要があるが、一旦経路内に供給すれば事実上補給を必要としないので経済的な負担は小さいものである。
As described above, the air including the hot air HA as a heat source for drying the garbage circulates and flows in the closed circuit and is not discharged out of the system.
Here, since odor components such as bad odor diffuse using air as a medium, it is possible to almost completely prevent the bad odor from leaking outside the system unless the air containing the bad odor flows out to the outside.
In addition, if the gas that circulates and flows is replaced with air and an inert gas such as nitrogen gas, there is no fear of ignition even if an abnormal temperature rise occurs in the gas flow path. Nitrogen gas needs to be purchased differently from air, but once it is supplied into the route, virtually no replenishment is required, so the economic burden is small.
図2は第2の実施例を示す。
気液分離器16には水位センサ17が配置され、このセンサ17から出力された水位データは制御装置18に出力される。19は温風発生機12の温風排出部近傍に配置された温度センサであって、この温度センサ19により計測された空気温度データも前記制御装置18に出力される。
FIG. 2 shows a second embodiment.
A water level sensor 17 is disposed in the gas-
上記の構成において、制御装置18は、水位センサ17から、気液分離器16内の水位が所定値以上になった信号を受けた場合には排水管路に設けられた弁20を開として、前記排気LA2から気液分離された水分Wを排出する。排出された水分Wは前処理工程1の排水処理装置5に至り、この装置で無害化処理される。
In the above configuration, when the control device 18 receives a signal from the water level sensor 17 that the water level in the gas-
一方温度センサ19は温風発生機12から排出される温風HAの温度を常時監視し、計測温度が予め設定された温度以下となった場合には、発電機11と接続する電源回路に配置されたスイッチSWを閉として電力Eを補助熱源としての電気ヒータ21に供給し、温風HAの温度を設定値まで昇温させる。なお、これらの制御は比較的単純なものであるため、制御装置18としては通常のパーソナルコンピュータで充分である。 On the other hand, the temperature sensor 19 constantly monitors the temperature of the hot air HA discharged from the hot air generator 12 and is arranged in a power supply circuit connected to the generator 11 when the measured temperature is equal to or lower than a preset temperature. The switch SW thus closed is closed, and electric power E is supplied to the electric heater 21 as an auxiliary heat source to raise the temperature of the hot air HA to a set value. Since these controls are relatively simple, a normal personal computer is sufficient as the control device 18.
以上に説明したシステムは微生物バイオ方式、焼却方式等に比較してシステムを構成する要素の熱的な負荷が小さく、かつ微生物バイオ方式のような大型の施設を必要としないので、システム全体を運搬可能な一つの装置として構成することが可能となり、例えば冷凍食品、レトルト食品等の食品を製造する工場等、生ごみを排出する事業所毎に設置することが可能である。 The system described above has a smaller thermal load on the components that make up the system compared to the microbial bio system, incineration system, etc., and does not require a large facility like the microbial bio system. It can be configured as one possible device, and can be installed at each business establishment that discharges garbage, such as a factory that manufactures food such as frozen food and retort food.
上述のようにシステムを一つの装置としてコンパクトに形成することが可能である反面、各要素を大容量、大型化してプラントとして構成することも可能である。 As described above, the system can be compactly formed as one device, but each element can be configured as a plant with a large capacity and a large size.
1 前処理工程
2 生ごみ
3 微細化機構
4 脱水装置
5 排水処理装置
6 乾燥機
7 熱交換器
8 ガス化炉
9 ガス改質手段
10 ガスエンジン
11 発電機
12 温風発生機
13 (エンジン廃熱)ヒータ
14 排ガス処理手段
15 凝縮器
16 気液分離器
17 水位センサ
18 制御装置
19 温度センサ
20 弁
21 電気ヒータ
E 電気(電力)
G 改質済み燃料ガス
G´ 燃料ガス
Ga1 脱水生ごみ
Ga2 乾燥生ごみ
Ga3 (乾燥生ごみの)炭素分
HA 温風
LA1、LA2 排気
LA3 乾燥空気
WG (ガスエンジンの)排気
DESCRIPTION OF
G Reformed fuel gas G 'Fuel gas Ga1 Dehydrated garbage Ga2 Dry garbage Ga3 (Dry garbage) Carbon content HA Hot air LA1, LA2 Exhaust LA3 Dry air WG (Gas engine) Exhaust
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014200763A (en) * | 2013-04-08 | 2014-10-27 | 清水建設株式会社 | System and method for producing raw material using organic waste |
CN104368586A (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-25 | 刘建华 | Combustible waste curing molding |
CN105344692A (en) * | 2014-08-20 | 2016-02-24 | 福建正仁环保有限公司 | Process for preparing quick lime from garbage pyrolysis gas |
CN107144095A (en) * | 2017-03-16 | 2017-09-08 | 太仓澄天机械有限公司 | A kind of Full automatic drying box |
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