JP2014050813A - 有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 炉内に有機性廃棄物の分解ガスが滞留することなく、安定した操業が行える低温熱分解減容化装置を提供すること。
【解決手段】 有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置を備え、さらに、熱分解室１９に、火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材（９２）を供給する手段と、熱分解室１９に、少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材（９９）を供給する手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、家庭から排出される一般廃棄物、事業活動に伴って生じる廃棄物を処理するのに好適な有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置に関し、特に焼却処理と比較して処理温度が低温度で済む熱分解型に属する有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置及びその使用方法に関する。

家庭から排出される一般廃棄物は、廃棄物処理法や地方自治法等の法規制によって地方自治体により処理されている。また事業活動に伴い生じる産業廃棄物においては、廃棄物処理法によって定められる排出事業者責任により、それを排出する者が処理することとされている。このような廃棄物において、収集されてから最終処分に至るまでの中間処理として、焼却処理が一般的に行われている。特に近年においては、最終処分場の残余容量との関係において、廃棄物の減容化が緊急性の高い課題となっている。

ところで、廃棄物の焼却は、当該廃棄物を焼却炉内で燃焼させることによって実施されるが、燃焼に伴う塩化水素や、窒素酸化物、ダイオキシン類等の有害物質の発生や、焼却に伴う悪臭の発生が、大きな環境問題となっている。そこで、このような問題に対処するための一つの方策として、例えば、廃棄物を高温で燃焼させることにより不完全燃焼を少なくして、当該廃棄物に含まれる塩分によるダイオキシン類の生成を抑制することが提案されている。

しかしながら、廃棄物、特に、廃プラスチック類等を含む産業廃棄物をダイオキシン類の発生を抑える程度の高温で焼却する際には、焼却炉内が著しく高温化することから、耐熱性に優れた特別な素材や構造からなる焼却炉が必要とされるのであり、焼却炉設備のために多大なコストが必要になるという問題があった。しかも、含水率の高い有機性廃棄物を焼却処理する場合においては、廃棄物の表面のみが急速に炭化される傾向にあり、その結果、廃棄物の表面が炭化膜で覆われる一方、廃棄物の中心部分が十分に炭化されないことから、不完全燃焼に伴いダイオキシン類や悪臭を発生させるおそれがあった。

そこで、特許文献１では、ダイオキシン類等の発生を抑えつつ、廃棄物に炭化処理等を施すようにした焼却炉が提案されている。その構造の概略は、外部空間と略遮断された耐熱容器の壁部に空気取入口を設けると共に、該取入口から耐熱容器内部の処理室に燃焼用空気を導く通路上に磁石手段を設けて、該燃焼用空気を磁気処理する点にある。そして、熱処理物の表面温度は７００℃以下であり、耐熱性や耐食性に優れた各種金属材料の鋼製品や鋳鉄製品で炉を構成できる利点がある。しかし、有機性廃棄物の燃焼排ガスの処理装置が設けられていないため、小型の焼却設備として利用できるに過ぎないという課題があった。

また、特許文献２では、有機性廃棄物の分解処理装置において、吸気通路を通じて磁気処理された外部の空気が熱処理用空気として熱処理室に及ぼされることにより、略閉状空間とされた熱処理室において、少量の熱処理用空気で廃棄物が、効率的に且つ緩やかに熱処理され得る装置が提案されている。この特許文献２の装置においては、排ガスを処理水で消煙処理すると共に、消臭殺菌されているので、大型の焼却設備とすることも可能である。しかし、有機性廃棄物を３００℃程度の比較的低温度で熱分解しているので、非常に多量の熱分解ガスが生成する。そして、熱分解ガスにはばいじんも含まれており、また廃プラスチックやゴムを廃棄物に含む場合には、塩素などのハロゲンや硫黄分が熱分解ガスに含まれるため、煙道や消煙処理装置側の負担が大きくなり、旨く処理できる有機性廃棄物の範囲が限られているという課題があった。

さらに、本出願人の提案に係る特許文献３では、有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置において、ガス洗浄装置と一体化することで、廃棄物を減容処理すると共に処理済みガスを無害化して、周辺環境に対する負荷が小さくて済むと共に、減容処理の温度を２００℃〜３００℃とすることで高価な耐熱性の高い部材を使用することなく、装置本体の製造価格が低廉で済む低温熱分解減容化装置を提案している。

他方で、特許文献４では、内部循環型流動床式低温接触ガス化炉装置とそれを用いた家畜排せつ物のガス化分解処理方法が提案されており、ニッケル系触媒を用いて畜産糞尿処理で発生するベンゼンやナフタレンなどの重質ガスの分解を行っている。そして、非特許文献１では、畜産バイオマスの高効率エネルギー利用、炭化・灰化利用による環境調和型畜産振興特区を目的とする地域活性化総合特別区域指定申請が群馬県前橋市周辺になされている。当該申請では特許文献４の発明を利用して畜産糞尿処理を行うことが予定されている。

特開２００３−１１７５３４号公報 特開２００４−９１３６７号公報 ［００２９］、［００３８］ 特許第３８７２０８３号公報 特開２００９−１３８１０７号公報

地域活性化総合特別区域指定申請書（http://www.kantei.go.jp/jp/singi/tiiki/sogotoc/sinsei/dai1/111014sinseisho/t18-2_gunma.pdf）

しかし、特許文献３の低温熱分解減容化装置は、通常の焼却炉と比較すると、有機性廃棄物の処理時間が１００倍から１０００倍程度を要するため、操業時の炉内温度を２００℃〜３００℃に均衡させるのが困難であるという課題があった。特に、炉内に電熱線等の補助熱源を敷設している場合には、有機性廃棄物の反応速度が速くなりすぎて、炉内に分解ガスが滞留してガス爆発の危険濃度に達する場合があった。
また、特許文献４の装置は、ニッケル系触媒を用いているが、ニッケルは価格変動が大きく、３年程度前には従前価格の３〜５倍に高騰している。さらに、特許文献４の装置は、非特許文献１には、水分率３０％に水分調整を行った家畜排せつ物１トンに対するガス化炉装置の製造価格の試算価格が掲載されている。しかし、畜産団地の近傍では地価が都市部に比較して安価であると共に、土地需要も少ない。例えば、前橋市近傍の農振地域における田畑の標準価格を基準とすると、家畜排せつ物１トンの処理能力があるガス化炉装置の製造価格は農振地域農地の１．５ｈａ〜３ｈａに相当するため、ガス化炉装置を設置するよりも、近隣の未耕作農地や原野を糞尿処理にあてるほうが農業経済として合理的な場合もある。昨今は廃業する畜産農家も多く、農村地域に住宅が多数建設されて混住化が進行し、悪臭対策などの環境対策が緊急の課題となっていた高度成長期とは、社会経済環境が大きく転換している。

本発明は上記課題を解決するもので、通常の焼却炉と比較すると、有機性廃棄物の処理時間が１００倍から１０００倍程度と遅い低温熱分解減容化装置であっても、炉内に分解ガスが滞留することなく、安定した操業が行える低温熱分解減容化装置及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置は、例えば図１に示すように、有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置を備え、さらに、熱分解室１９に火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材９２を供給する手段（９１、９４）と、熱分解室１９に少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材９９を供給する手段（９８、９４）とを備える。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置によれば、低温熱分解装置１０において、熱分解室１９にて有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される。火床保持部１８は、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する。熱分解温度保持材９２は、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成するのに用いる有機性乾燥多孔質材である。種火保持材９９は、少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態であり、熱分解温度保持材が充填された熱分解室１９に投入されて、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成する種火となる。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置において、好ましくは、熱分解室１９に投入する種火保持材を一時貯えるストックヤード１４と、熱分解室１９とストックヤード１４との間に設けられたストックヤード仕切板１７とを備えると共に、ストックヤード１４に貯蔵された種火保持材は熱分解室１９に収容された熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下する構造とするとよい。このように構成すると、ストックヤード１４は種火保持材を一時貯えるため、熱分解温度保持材が熱分解室１９に収容されている場合に、種火保持材を熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下することで、種火保持材を均一な厚さで熱分解温度保持材の表面に堆積させるのが容易になる。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置において、好ましくは、熱分解室１９で熱分解された当該有機性廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口２６と、熱分解室１９に熱分解ガスを気液分離した洗浄済みガスを帰還するガス供給口２５を備える構造とするとよい。このように構成すると、熱分解ガスは気液分離処理済みなので、有機性廃棄物の熱分解に付随する水分・炭化水素油・ばいじん等が除去されて、有機性廃棄物の熱分解に適する酸素含有率の少ない洗浄済みガスが供給される。そこで、種火保持材により熱分解温度保持材が低温熱分解温度で熱分解され、熱分解温度保持材が減容された段階で有機性廃棄物を熱分解室１９に投入できる空間が確保できる。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置において、好ましくは、低温熱分解温度は、熱分解室１９内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であるとよい。好ましくは、分解温度保持材９２は、大鋸屑、もみ殻、蕎麦殻、麦殻などの穀物殻、ひまわりなどの種子殻、トウモロコシの穂軸、綿花の種の少なくとも一種類を含むとよい。これらは、農山村地域で比較的容易に入手でき、低温熱分解減容化装置の操業開始に有用である。好ましくは、種火保持材９９は、種火状態の木炭、成形木炭、オガ炭、竹炭、活性炭、マングローブ炭、ヤシガラ炭の少なくとも一種類を含むとよい。これらは、農山村地域で比較的容易に入手でき、低温熱分解減容化装置の操業開始に有用である。

上記課題を解決する本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置は、例えば図４に示すように、有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置の使用方法であって、熱分解室１９に、火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材９２を供給するステップ(Ｓ１０４、Ｓ１０６)と、熱分解室１９に、少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材９９を供給するステップ(Ｓ１１０、Ｓ１１４)と、熱分解室１９で種火保持材９９によって、熱分解温度保持材９２の熱分解を安定的に維持するステップ(Ｓ１１８)と、熱分解温度保持材９２の熱分解安定化ステップの後に、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物を熱分解室１９に供給するステップ(Ｓ１２０、Ｓ１２４)とを備える。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置によれば、熱分解温度保持材と種火保持材を用いて、熱分解室が低温熱分解温度で安定化してから、処理対象となる有機性廃棄物を熱分解室に投入しているので、有機性廃棄物の反応速度が速くなりすぎることはなく、安定した操業が行える。また、炉内に電熱線等の補助熱源を敷設する必要がないので、炉内に分解ガスが滞留してガス爆発の危険濃度に達することもなく、安全である。

本発明に係る有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の全体構成を説明する構成図である。 本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の操業開始時を説明する図である。 本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の操業開始時を説明する図である。 本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の使用方法を説明する流れ図である。

以下、図面によって本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の全体構成を説明する構成図である。図において、有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置１は、低温熱分解装置１０、ガス洗浄装置２、並びに両者を接続する管路としての給水系統７０、ガス循環系統８０を備えている。低温熱分解装置１０側には、気液分離器３０を設置している。また、ガス洗浄装置２側には水分噴霧塔５０ａ、５０ｂと貯液タンク６０が設けてある。また、クレーン９４が設けてあり、有機性乾燥多孔質材９２と種火保持材９９を低温熱分解装置１０に投入する。

低温熱分解装置１０は、有機性廃棄物が投入される投入口１１、耐熱性材料よりなる側壁１２、地面に設置する為の基部１３を有する円筒状又は箱状の容器で、有機性廃棄物の単位時間処理能力に応じた容積を有している。投入口１１は、低温熱分解装置１０の蓋部分に設けることによって、ストックヤード１４に有機性廃棄物を投入する作業を容易にするものである。ストックヤード１４は、投入口１１側に設けられた第１層開閉蓋１５と、熱分解室１９側に設けられた第２層開閉蓋１６を有している。第１層開閉蓋１５と第２層開閉蓋１６は、水平方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に開閉動作を行うものである。第２層開閉蓋１６を閉じた状態では、第２層開閉蓋１６がストックヤード仕切板１７として作用する。

ストックヤード仕切板１７は、低温熱分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側にストックヤード１４が形成され、下側には熱分解室１９が形成されている。熱分解室１９の定常運転時の内部温度は最高で２００℃〜３００℃程度であるが、有機性廃棄物に着火して焼却炉のような状態で燃焼する場合にも損壊しないように、投入口１１、側壁１２、ストックヤード仕切板１７には耐熱性鋼板等の耐熱性材料を用いると良い。また、側壁１２には耐火煉瓦を用いることも出来る。

火床保持部１８は、低温熱分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側に保熱性材料２０と、熱分解中の炉内有機性廃棄物２１を保持し、下側には洗浄済みガスが通風するガス通風部２４が形成されている。保熱性材料２０は、低温熱分解温度（２００℃〜３００℃）程度に温度が維持されるもので、ゼオライト鉱石のような一定の粒子形状を有するものである。ゼオライト鉱石は、例えば比表面積が大きな粉末のものを用いるとよい。火床保持部１８は、保熱性材料２０と炉内有機性廃棄物２１がガス通風部２４に落下しないように保持する程度の網状体、又は一定形状の開口部が多数形成されている。

熱分解室１９は、保熱性材料２０、炉内有機性廃棄物２１並びにストックヤード１４から供給される有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解する空間で、火床保持部１８とストックヤード仕切板１７の中間に形成される。熱分解室１９に対する酸素の供給は、ガス供給口２５から供給される洗浄済みガスに限定される為、有機性廃棄物の完全な酸化反応に必要とされる酸素量に比較して、極端な酸素欠乏状態にある。そこで、有機性廃棄物は一酸化炭素や炭素鎖が一部分解された低級炭化水素化合物に熱分解されて、熱分解ガス出口２６より有機性廃棄物の熱分解ガスとして排出される。

残さ堆積層２２は、火床保持部１８の下側に形成されるもので、残さ堆積層２２と火床保持部１８との間に位置するガス通風部２４を洗浄済みガスが通風する。残さ堆積層２２には、熱分解室１９で熱分解された炉内有機性廃棄物２１の残さや、熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０が堆積する。この残さの成分を熱分析したところ、石膏が主成分であることが判明した。

残さ排出口２３は、残さ堆積層２２に堆積した炉内有機性廃棄物２１の残さと熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０を取出す開口部である。ガス供給口２５は、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスが供給されるものである。熱分解ガス出口２６は、ストックヤード仕切板１７近傍の熱分解室１９に位置する側壁１２に設けられたもので、有機性廃棄物の熱分解ガスを気液分離器３０に供給する。

気液分離器３０は、熱分解ガス出口２６から排出される熱分解ガスを気液分離する筒状の施設で、熱分解ガスの気流が直接当るコーン状の衝止板３１を有している。衝止板３１にて熱分解ガスが比重に応じてガス成分と液体・微粒子成分とに分離される。分離ガス排出口３２は、気液分離器３０の頂部に設けられたもので、熱分解ガスから液体や微粒子成分が除去された分離ガスを水分噴霧塔５０ａに送る。気液分離器底部３３には、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分が溜まる。分離液体排出口３４は、気液分離器３０の底に設けられたもので、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分を貯液タンク６０に送る分離液管路４０と接続されている。なお、液体は、凝縮した炭化水素油や水分の混合物と考えられ、ばいじんなどの微粒子成分を含んだ状態となっている。

水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、気液分離器３０で分離された分離ガスに、ガス処理水を噴霧するもので、ここでは大略同一形状の水分噴霧塔が２系列直列に設けられているものを図示している。なお、水分噴霧塔は３系列以上直列に設けることによって、分離ガスの洗浄を確実に行う構成としてもよく、また分離ガスの多寡に応じた処理能力の為に並列に増設しても良い。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、塔内でガス処理水が噴霧される関係で、内部温度が蒸気温度である１００℃乃至それより低い温度である。そこで、構造材料として塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂等の耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。耐腐蝕性プラスチック材料を用いると、分離ガスに塩化水素や亜硫酸ガスのような腐蝕性ガスが含まれていても、腐食することがなく耐久性が高くなる。

まず、上流の水分噴霧塔５０ａにおいて、分離ガス導入路５１ａは、一端が分離ガス排出口３２と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、気液分離器３０から供給される分離ガスを水分噴霧塔５０ａ内部に導く。ガス処理水噴霧塔５２ａは、一端がガス処理水供給管路７３と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、ガス処理水を分離ガスに噴霧する噴霧口を有する。ガス処理水噴霧塔５２ａの噴霧口は、塔内上部５３ａと塔内下部５５ａにて霧状にガス処理水を噴霧して、分離ガスとの気液交換を効率的に行い、分離ガスに含まれる水溶性成分をガス処理水中に溶し込む。塔外排出管５４ａは、一端が塔内下部５５ａと接続され、他端が下流の分離ガス導入路５１ｂと接続されている。ガス処理水との気液交換の完了した分離ガスは、塔外排出管５４ａ経由で下流の分離ガス導入路５１ｂに送られる。分離ガスとの気液交換が完了したガス処理水は、ガス処理水排出路５６ａを経由して、ガス処理水管路４１を経て、貯液タンク６０に貯えられる。

下流の水分噴霧塔５０ｂにおいて、ガス処理水噴霧塔５２ｂ、塔内上部５３ｂ、塔内下部５５ｂ、ガス処理水排出路５６ｂは、其々ガス処理水噴霧塔５２ａ、塔内上部５３ａ、塔内下部５５ａ、ガス処理水排出路５６ａと同様の構造と機能を有している。分離ガス導入路５１ｂは、一端が塔外排出管５４ａと接続され、他端が塔内上部５３ａで開口したもので、上流の水分噴霧塔５０ａから送られる分離ガスを水分噴霧塔５０ｂ内部に導く。塔外排出管５４ｂは、一端が塔内下部５５ｂと接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２と接続されている。

貯液タンク６０は、気液分離器３０で分離された分離液体と、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水とを貯えるものである。貯液タンク６０に対する分離液体とガス処理水の輸送は、分離液管路４０とガス処理水管路４１を用いている。即ち、分離液管路４０は、分離液体排出口３４と接続されて、気液分離器３０で分離された分離液体を輸送するもので、ガス処理水管路４１と接続されている。分離液管路４０は、さらにガス洗浄装置２の筐体内部で、ガス処理水排出路５６ａ、５６ｂと接続されており、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水を輸送する。ガス処理水管路４１は、分離液管路４０と貯液タンク６０とを接続する縦管である。分離液管路４０は、満水状態で用いられることは稀で、通常は分離液体やガス処理水の上部には分離ガスが通過する構造となっている。

貯液タンク６０では、比重の重い水分を主成分とする重比重液体層６１と、各種炭化水素油を主成分とする軽比重液体層６２に分離する。貯液タンク６０の上部は蓋部６４で覆われており、軽比重液体層６２と蓋部６４との間にガス滞留室６３が形成されている。ガス滞留室６３は、ガス処理水管路４１から重比重液体層６１をへて送りこまれた洗浄済みガスが滞留していると共に、洗浄ガス循環縦管８１の他端が接続されている。炭化水素油排出管６５は、軽比重液体層６２の比重の軽い炭化水素油について廃油タンク６６に送るものである。貯液タンク６０に貯蔵された分離液体とガス処理水の混合液体は、水分と炭化水素油を含む為、炭化水素油については廃油タンク６６に分離して貯える。

貯液タンク６０には、気泡生成装置（６７、６８）が設けられており、分離液体とガス処理水の混合液体に対して気泡を吹込むバブリング処理を行うことで、比重による分離を促進している。即ち、気泡生成装置は、空気を吹込むブロワーポンプ６７と、貯液タンク６０の底部に噴出し口を有するバブリング管６８を有している。ブロワーポンプ６７により吸込まれた空気は、バブリング管６８によって噴出し口より噴出して、分離液体とガス処理水の混合液体に対して比重による分離を促進している。

液体循環部としての給水系統７０は、貯液タンク６０に貯えられた重比重液体層６１の水分をガス処理水として水分噴霧塔５０ａ、５０ｂに供給するもので、ラインポンプ７１、ガス処理水供給管路７２、７３を有している。液体循環部のうち、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂからの回収管路は、分離液管路４０とガス処理水管路４１となっている。ラインポンプ７１は、貯液タンク６０に貯えられた液体のうち、比重の重い水分をガス処理水として利用できるように、貯液タンク６０の底に比較的近い位置に液体吸込み口７４を有している。液体吸込み口７４では、貯液タンク６０に沈殿しているばいじんや固形分が吸込まれないように、適宜のフィルターが設置してある。

洗浄ガス循環系統８０は、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガス（未反応ガス）を、低温熱分解装置１０に帰還するもので、洗浄ガス循環縦管８１、８２、洗浄ガス循環横管８３、洗浄ガス循環管路８４とを備える。洗浄ガス循環横管８３は、最下流段に位置する水分噴霧塔５０ｂの近傍に設けられた洗浄ガス循環縦管８２と、低温熱分解装置１０の近傍に設けられた洗浄ガス循環管路８４との間を連結する管路で、概ね水平方向に位置している。洗浄ガス循環横管８３は、低温熱分解装置１０とガス洗浄装置筐体２の設置状態に応じて適宜に配置できる。洗浄ガス循環縦管８１は、一端がガス滞留室６３と接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２の端部と接続されている。塔外排出管５４ｂは、洗浄ガス循環縦管８１、８２の接続部に接続されている。

フィルター８６は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれるばいじんを除去して、洗浄ガス循環系統８０がばいじんで閉塞する事態を防止する。ブロワー８７は、洗浄ガス循環横管８３に装着される送風機で、洗浄ガス循環系統８０から洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍に、洗浄済みガス（未反応ガス）が流れ込むのに必要な気流を生成する。ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれる水分を除去して、洗浄ガス循環系統８０内で水分が凝縮することを防止する。なお、フィルター８６、ブロワー８７、ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に代えて、洗浄ガス循環縦管８２に装着しても良い。

永久磁石ユニット８５は、通気通路に設置されるもので、通気通路として洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍が用いられる。永久磁石ユニット８５は、通気通路を挟んで略対向するように配設された少なくとも一対の永久磁石を有する。永久磁石ユニット８５が装着されていると、ガス供給口２５からの洗浄済みガス吸入量が２０〜５０％程度増大することが経験的に知られている。永久磁石ユニット７５は、ガス処理水供給管路７２に装着されるもので、装着によりガス処理水供給管路７２の管路抵抗が減少して、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにおける液体循環が効率的に行える。永久磁石ユニット７５、８５の磁場の強さは、フェライト等の永久磁石として通常用いられる値であり、例えば０．１テスラ〜数テスラの範囲である。永久磁石ユニット７５、８５の着磁方向は、Ｎ極又はＳ極の一方が通気通路や給水管路７２を挟んで対向するようにするのが良いが、通気通路や給水管路７２の流れ方向に沿ってＮ極とＳ極が着磁されていてもよい。

有機性乾燥多孔質材収容体９１は、熱分解温度保持材としての有機性乾燥多孔質材９２を収容するもので、例えば布袋や床板が開閉自在な運搬用の箱体が用いられる。有機性乾燥多孔質材９２には、大鋸屑やもみ殻、蕎麦殻、麦殻などの穀物殻を用いると良い。吊り紐９３は有機性乾燥多孔質材収容体９１を低温熱分解減容化装置の近傍から投入口１１に運搬するのに用いる。

クレーンレール９４は、動力をもって荷をつり上げ、荷を水平に運搬することを目的とする機械装置の水平材で、移動範囲を定める。トロリ９５は、クレーンレール９４に沿って走行する。クレーンロープ９６は、先端に設けたフック９７により吊り紐９３を吊って、有機性乾燥多孔質材収容体９１を目的場所に移動するのに用いる。クレーンは、巻上げ（図中矢印Ｖ方向）、横行、走行（図中矢印Ｈ方向）の３動作が可能である。なお、クレーンはクレーン車のように自走式でもよく、天井クレーンのように建屋に固定して設置してもよい。

種火保持材収容体９８は、種火保持材９９を収容するもので、例えば耐熱性の高い金網製袋や床板が開閉自在な運搬用の金属製箱体が用いられる。種火保持材９９は、種火状態の木炭、成形木炭、オガ炭、竹炭、活性炭、マングローブ炭、ヤシガラ炭の少なくとも一種類を用いるとよい。種火保持材９９は、例えば木炭の場合には、火熾しをして木炭を着火させて用いる。木炭の着火には、バーナーを使う方法、着火処理をした木炭を使う方法、チャコールスターターを使う方法等がある。木炭を着火することで、種火保持材９９は、低温熱分解減容化装置の熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態となり、熱分解温度保持材が充填された熱分解室１９に投入されて、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成する種火となる。

このように構成された有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の動作を説明する。図２と図３は、本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置の操業開始時を説明する図で、各々が有機性乾燥多孔質材を投入した状態と、種火保持材を投入した状態を示している。
ここでは、図４の流れ図に基づいて、本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置において、起動時と安定時の操業過程を説明する。まず、低温熱分解装置１０のストックヤード１４に、熱分解温度保持材としての有機性乾燥多孔質材を投入する（Ｓ１００）。起動時なので、熱分解室１９からは熱分解ガスの発生はなく、第１層開閉蓋１５は開放状態で差し支えない。また、保熱性材料２０は火床保持部１８に敷き詰められているが、起動時なので常温であり、低温熱分解温度には到達していない。次に、ストックヤード仕切板１７を開くと（Ｓ１０２）、有機性乾燥多孔質材９２が熱分解室１９に落下する（Ｓ１０４）。そこで、図２に示すように、熱分解室１９には、有機性乾燥多孔質材９２が充分に蓄えられる（Ｓ１０６）と共に、ストックヤード１４側の表面が平坦であるように有機性乾燥多孔質材９２を動かす。この場合、有機性乾燥多孔質材９２が熱分解ガス出口２６を塞がない程度の高さにする。

次に、種火保持材を投入する準備のため、ストックヤード仕切板１７を閉鎖する（Ｓ１０８）。そして、低温熱分解装置１０のストックヤード１４に、種火保持材９９を投入する（Ｓ１１０）。次に、ストックヤード仕切板１７を開くと（Ｓ１1２）、種火保持材９９が熱分解室１９に落下して有機性乾燥多孔質材９２を覆う状態となる（Ｓ１１４）。ここで、種火保持材９９が投入口１１の近くに集まるのを防止して、図３に示すように、種火保持材９９が均一な厚さで有機性乾燥多孔質材９２を覆う状態となるように、種火保持材９９の落下状態を少量ずつ小分けして調整する。

次に、ストックヤード仕切板１７を閉鎖して（Ｓ１１６）、種火保持材９９と有機性乾燥多孔質材９２から発生する熱分解ガスが周囲に漏れないようにする。熱分解室１９では、種火保持材９９によって有機性乾燥多孔質材９２の熱分解を安定的に維持する（Ｓ１１８）。すると、有機性乾燥多孔質材９２全体が熱分解状態となり、火床が形成されて、保熱性材料２０の全体が低温熱分解温度に到達する。

火床が形成されて、保熱性材料２０の全体が低温熱分解温度に到達すると共に、有機性乾燥多孔質材９２は、低温熱分解して徐々に減容されて、熱分解室１９に有機性廃棄物を投入するための空隙が形成される。この段階で、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物をストックヤード１４に供給する（Ｓ１２０）。そして、有機性廃棄物を暖めると共に、適正な水分率、例えば５％〜２５％となるように調整して、ストックヤード仕切板１７を開放する（Ｓ１２２）。適正な水分率は有機性廃棄物のカロリーによって変動するが、水分率の下限値は低温熱分解温度から過度に高温側になるのを防止するように定める。水分率の上限値は、水分を蒸発させるのにエネルギーが消費されても、低温熱分解温度を維持できるように定める。
すると、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物が、ストックヤード１４から熱分解室１９に落下する（Ｓ１２４）。落下した有機性廃棄物は、火床の上で均一な厚さとなるように拡散させるとよい。そして、ストックヤード仕切板１７を閉鎖して（Ｓ１２６）、有機性廃棄物から発生する熱分解ガスが周囲に漏れないようにする。

熱分解室１９内の有機性廃棄物は、低温熱分解減容化の進行に従って次第に少なくなり、例えば３日から７日程度経過すると、大部分が残さとなり、一般的な焼却の指標とされる十分の１程度に対して、百分の１から千分の１程度と大幅に減容化される。そこで、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物があるか判断し（Ｓ１２８）、ＹｅｓであればＳ１２０に戻り、有機性廃棄物をストックヤード１４に供給する。Ｎｏであれば低温熱分解減容化処理は終了する。この場合、火床が消えなければ、稼働の再開はＳ１２０から行えるが、火床が消えればＳ１００に戻って最初から行う。

なお、一般廃棄物、産業廃棄物は、木材、紙、プラスチック、ゴムなどの炭素化合物を含んでいる為、洗浄済みガスに僅かに含まれる酸素による酸化に伴って、酸化エネルギーを発生する。また、洗浄済みガスは永久磁石ユニット８５によって生成する磁場を通過する際に、磁気作用によって活性化されると考えられている。この磁気活性化処理により、低温熱分解装置における一般廃棄物、産業廃棄物の熱分解が促進され、例えば熱分解速度として数十％程度促進される。

低温熱分解装置１０では、原材料を燃焼として比較して各段に低温度の２００℃〜３００℃で熱分解させるもので、併せて熱分解生成物と洗浄済みガスとを反応させて、一酸化炭素を含む熱分解ガスと水蒸気を生成する。この生成された熱分解ガスと水蒸気は、ガス洗浄装置筐体２としての水分噴霧塔５０に送られ、シャワーリング処理（ガス処理水を分離ガスに噴霧すること）が行われる。そして、比重分離装置としての貯液タンク６０において、水分噴霧塔５０で噴霧されたガス処理水が貯えられる。比重分離装置では、ガス処理水をバブリング処理する。貯液タンク６０で生成する分離ガスは、低温熱分解装置１０に帰還されるが、その際に永久磁石ユニット８５による磁化処理を受ける。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガスは、低温熱分解装置１０で熱分解されなかった未反応成分を含む未反応ガスを含んでおり、洗浄ガス循環系統８０により低温熱分解装置１０に帰還される。

貯液タンク６０で比重分離された液体は、油分と水分に分離する。水分に関しては、ガス処理水として水分噴霧塔５０に帰還されるが、配管の途中で永久磁石ユニット７５により磁化処理される。ガス処理水に対する磁化処理も、液体循環部を構成する配管中の流体抵抗を減少させると考えられている。貯液タンク６０の水分は、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が高く、廃水処理が必要である。廃水処理では、例えば活性汚泥を用いる。活性汚泥とは、細菌類や菌類を主な構成生物とし、原生動物や小型の後生生物を従属生物群とした微生物の集まりのことで、活性汚泥は水中の有機物を取り込み（吸着）分解しながら呼吸・増殖を続ける。活性汚泥にはお互いに引き付けあって沈む性質（凝集性・沈降性）があるので、この性質を利用して活性汚泥を分離し、きれいな処理水を得る。この分離した活性汚泥は、有機性廃棄物としてストックヤード１４に投入して熱分解処理できる。

貯液タンク６０で分離される液体のうち、炭化水素油については燃料や原料としての利用が可能であり、水分に関しては低温熱分解装置で分解した際に含まれる塩化水素や亜硫酸ガス等の酸性成分を含有しているが、木酢液の一般的な用途である防腐剤・防虫剤・活力剤としての利用は難しい。また、水分に含まれる酸性成分は、石灰石のようなアルカリ材料により中和処理が可能である。更に、低温熱分解装置１０で排出される残さは、石膏を主成分とするものであり、コンクリート硬化剤や土壌改良剤としての利用が考えられる。

なお、上記の本発明の実施の形態においては、具体的な実施例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明事項の範囲内で設計された態様も含むものである。例えば、低温熱分解装置１０のストックヤード１４の容量は、１日当りに処理すべき有機性廃棄物の処理量に適した容積とする必要がある。この場合には、保熱性材料２０と熱分解中の炉内有機性廃棄物２１は連続的に存在して、空隙が生じないように旨く圧縮したり、あるいは炉内有機性廃棄物２１がアーチ状のブリッジを形成しても崩れるように、適宜に保熱性材料２０と熱分解中の炉内有機性廃棄物２１を混合する混合機能を設けるとよい。混合機能は、例えば回転式の羽根板を用いると良いが、他に適宜の方式も採用できる。

本発明の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置は、家庭から排出される一般廃棄物や、事業活動に伴い生じる廃棄物を減容処理するのに好適である。熱分解ガスは別途処理水で洗浄して低温熱分解減容化炉に帰還しているので、排ガス処理の問題もない。

１ 有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置
２ ガス洗浄装置
１０ 熱分解容器（低温熱分解装置）
１１ 投入口
１９ 熱分解室
２３ 残さ排出口
２５ ガス供給口
２６ 熱分解ガス出口
９２ 熱分解温度保持材
９４ クレーン
９９ 種火保持材

Claims (7)

1. 有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室と、前記有機性廃棄物を前記低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部を有する低温熱分解装置と、
   前記熱分解室に、前記火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材を供給する手段と、
   前記熱分解室に、少なくとも前記熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材を供給する手段と、
   を備える有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
2. 前記熱分解室に投入する前記種火保持材を一時貯えるストックヤードと、
   前記熱分解室と前記ストックヤードとの間に設けられたストックヤード仕切板と、
   を備えると共に、前記ストックヤードに貯蔵された前記種火保持材は前記熱分解室に収容された前記熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下する構造とすることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
3. 前記熱分解室で熱分解された前記有機性廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口と、前記熱分解室に前記熱分解ガスを気液分離した洗浄済みガスを帰還するガス供給口を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
4. 前記低温熱分解温度は、前記熱分解室内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
5. 前記熱分解温度保持材は、大鋸屑、もみ殻、蕎麦殻、麦殻などの穀物殻、ひまわりなどの種子殻、トウモロコシの穂軸、綿花の種の少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
6. 前記種火保持材は、種火状態の木炭、成形木炭、オガ炭、竹炭、活性炭、マングローブ炭、ヤシガラ炭の少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の有機性廃棄物の低温熱分解減容化装置。
7. 有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室、前記有機性廃棄物を前記低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部を有する低温熱分解装置の使用方法であって、
   前記熱分解室に、前記火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材を供給するステップと、
   前記熱分解室に、少なくとも前記熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材を供給するステップと、
   前記熱分解室で前記種火保持材によって、前記熱分解温度保持材の熱分解を安定的に維持するステップと、
   前記熱分解温度保持材の熱分解安定化ステップの後に、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物を前記熱分解室に供給するステップと、
   を備える低温熱分解減容化装置の使用方法。
   

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