JP2014200732A - 廃棄物処理装置及び処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理する。
【解決手段】廃棄物W1を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別手段2と、破砕分別手段により得られた発酵に適した有機物Oを発酵させる発酵手段4と、発酵手段により得られた発酵物F1をセメント原燃料としてセメント製造設備7に供給する供給手段とを備える廃棄物処理装置1。破砕分別手段は、投入口2aと、筒状の本体2b内に水平に配置された回転軸2jに装着され、投入口から本体内に投入された廃棄物を破砕する回転羽根2cと、回転軸に装着され、回転羽根によって破砕された廃棄物を排出口2kから排出する排出ロータ2hと、回転羽根の下方に配置された篩分装置2eとを備え、篩分装置の通過分を発酵手段で発酵させる。発酵手段は、好気性発酵装置とすることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物をセメント製造用原燃料として有効処理するための装置及び方法に関する。
従来、都市ごみ等の有機廃棄物の処理量が増大しているため、その有効な処理方法及び再利用方法に関して多くの提案、試みがなされている。本出願人は、セメントキルン等のセメント製造設備を廃棄物の処理に有効に活かすため、ロータリーキルン又はロータリードライヤーを用い、ごみ袋に収容された都市ごみ等の廃棄物をそのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入して発酵処理する方法を提案した(特許文献1及び2参照)。
特開2001−191059号公報 特開2001−191060号公報
上記特許文献に記載された発酵処理方法は、都市ごみ等の有機廃棄物の処理に有効であるが、処理設備が大規模となるため、設備コスト及び運転コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、廃棄物処理装置であって、廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別手段と、該破砕分別手段により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵手段と、該発酵手段により得られた発酵物をセメント原燃料としてセメント製造設備に供給する供給手段とを備えることを特徴とする。
ここで、廃棄物とは、一般家庭から回収された都市ごみ、事業系一般廃棄物として回収される都市ごみ、期限切れ弁当などの容器を含む食品残渣等をいう。
本発明によれば、廃棄物を破砕分別して得られた発酵に適した有機物のみを発酵させるため、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。
上記廃棄物処理装置において、前記破砕分別手段は、投入口と、筒状の本体内に水平に配置された回転軸に装着され、前記投入口から該本体内に投入された廃棄物を破砕する回転羽根と、前記回転軸に装着され、前記回転羽根によって破砕された廃棄物を排出口から排出する排出ロータと、前記回転羽根の下方に配置された篩分装置とを備え、該篩分装置の通過分を前記発酵手段で発酵させることができ、コンパクトな装置を用いて低コストで廃棄物を破砕分別することができる。
上記廃棄物処理装置において、前記発酵手段を好気性発酵装置とすることができ、好気性発酵装置として、内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤ、ロータリーファーメンター、スクープ式、オーガ式、パドル式の発酵装置、通気型堆肥舎等を用いることができる。
また、本発明は、廃棄物処理方法であって、廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別し、該破砕及び分別により得られた発酵に適した有機物を発酵させ、該発酵により得られた発酵物をセメント原燃料として利用することを特徴とする。本発明によれば、廃棄物を破砕分別して得られた発酵に適した有機物のみを発酵させるため、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。
以上のように、本発明によれば、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。
本発明に係る廃棄物処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る廃棄物処理装置の一実施の形態を示し、この廃棄物処理装置1は、大別して、受け入れた廃棄物W1を破砕しながら分別する破砕分別装置2と、破砕分別装置2から排出された廃棄物W2をさらに破砕する2次破砕機3と、破砕分別装置2から排出された発酵に適した有機物Oを発酵させる発酵処理設備4と、発酵処理設備4による発酵物F1を原燃料として利用するセメント製造設備7とで構成される。
破砕分別装置2は、投入口2aに投入された廃棄物W1を筒状の本体2bに押し込むスクリュー2gと、本体2bの内部に水平に配置された回転軸2jと、回転軸2jに装着されて廃棄物W1を破砕するため高速で回転する回転羽根2cと、回転軸2jに装着されて破砕された廃棄物W1を排出口2kから排出する排出ロータ2hと、篩分装置としてのスクリーン2e等で構成される。
この破砕分別装置2において、投入口2aに供給された廃棄物W1は、回転羽根2cにより廃棄物W1が破砕され、スクリーン2eの目開き以下になったものがスクリーン2eの下方へ落下し、有機物Oとして発酵処理設備4に供給される。一方、排出口2kから排出された残りの廃棄物W2が2次破砕機3に供給される。
2次破砕機3は、破砕分別装置2から供給される粗砕物W2を長軸径平均15mm以下に破砕して燃料F3を製造するために備えられ、(株)ホーライ製、A−561 J形等の一軸高速剪断式粉砕機等を用いることができる。この2次破砕機3は、本体3a内に回転刃3bと、一対の固定刃3cと、回転刃3bの下方に位置する半割筒状のスクリーン3d等からなる。
この2次破砕機3において、本体3aの上部から投入された粗砕物W2は、回転刃3bと固定刃3cとの間に作用する剪断力によって破砕される。この際、スクリーン3dの目開き以下の粒度に達したものは下部に排出され、目開き以上の破砕物は、回転刃3bによって持ち上げられ、繰り返し破砕される。
発酵処理設備4は、破砕分別装置2から供給された有機物Oの発酵処理を行うため、受入装置41と、発酵処理装置42と、貯蔵兼発酵処理用タンク53、54と、発酵処理品に含まれる異物の分離・除去装置44〜49等を備える。
受入装置41は、バケット41aと、バケットエレベータ41bと、バケット41cと、プッシャー41dとを備え、破砕分別装置2からの有機物Oをバケット41aで受け入れ、プッシャー41dで発酵処理装置42に供給する。
発酵処理装置42は、好気性発酵装置であって、例えば、内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤを用いることができる。
発酵処理装置42の入口部には、都市ごみ、戻し分の発酵処理品を投入する投入口及び発酵ガス引出口42aが設けられ、発酵ガス引出口42aには、換気用風車81が設けられる。一方、発酵処理装置42の出口部には、空気吹込口42bと、発酵品取出口42cとが設けられ、空気吹込口42bには、空気吹き込み風車80が接続される。尚、戻し分の発酵処理品の投入は必須ではなく、発酵処理装置42に都市ごみのみを投入することもできる。
貯蔵兼発酵処理用タンク53、54は、発酵処理装置42での発酵をさらに進めるとともに、発酵処理品を一時的に貯蔵するために備えられ、底部に定量引出機を備え、定量引出機からの発酵処理品は、セメント製造設備7への供給ライン58と、発酵処理装置42への戻しライン59との両方に供給可能である。
発酵処理装置42の後段に設けられた機器44〜49は、発酵処理品から異物を除去するためのものであって、ベルトコンベア43に付設された磁選機44と、1次破砕機45と、トロンメル46と、高ガウス選別機47と、アルミニウム選別機48と、2次破砕機49とで構成される。
セメント製造設備7は、バーナ76及び微粉炭を供給するブロア79等を備えてセメント原料を焼成するロータリーキルン75と、セメントクリンカを冷却用風車78によって冷却するクリンカクーラ77と、バーナ74等を備え、セメント原料を仮焼する仮焼炉73と、セメント原料を予熱するため、サイクロン72を多段に重ねたサスペンジョンプレヒータ71等で構成される。
次に、上記構成を備えた廃棄物処理装置1を用いた廃棄物処理方法について説明する。
廃棄物W1を破砕分別装置2の投入口2aに投入して破砕分別する。スクリーン2eの目開き以下になったものがスクリーン2eの下方へ落下し、有機物Oとして発酵処理設備4に供給される。一方、排出口2kから排出された残りの廃棄物W2を2次破砕機3に供給する。2次破砕機3に投入された粗砕物W2は、さらに破砕される。
破砕分別装置2から排出された有機物Oを発酵処理設備4の受入装置41に受け入れ、発酵処理装置42で発酵させる。また、貯蔵兼発酵用処理タンク53、54から発酵処理品の一部を戻しライン59を通じて発酵処理装置42に戻す。これは、発酵処理装置42内の菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させるなどの目的のためである。
有機物Oは、発酵処理装置42内を移動し、3日間経過後発酵品取出口42cから発酵処理品を取り出す。発酵中、入口部側では、自然界に生息する発酵菌により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵が進行する。発酵処理中、発酵ガス引出口42aからは、換気用風車81によって発酵処理装置42内の発酵ガスを引き出し、仮焼炉73等に導入し、発酵工程で発生するアンモニア等を分解し、排ガスの脱臭を行う。また、空気吹込口42bから空気吹き込み風車80によって給気し、発酵処理装置42内の好気条件を保ち、好気性菌による発酵を維持する。
以上のようにして得られた発酵処理品は、磁選機44、高ガウス選別機47、アルミニウム選別機48によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを各々除去し、これらの再資源化を図る。さらに、1次破砕機45と2次破砕機49とによって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。
発酵処理品は、セメント製造用原燃料としてバケットエレベータ50、51によって貯蔵兼発酵処理用タンク53、54に送られ、循環系統によって循環される。すなわち、タンク53、54の下にはベルトコンベア55、56が設けられており、これらに一部取り出された発酵処理品は、バケットエレベータ52で垂直輸送され、再度貯蔵兼発酵処理用タンク53、54に循環される。これによって、好気状態が維持される。発酵処理品は、ベルトコンベア57を経て、供給ライン58からセメント製造設備7にセメント製造用原燃料として供給され、あるいは一部戻しライン59を経て発酵処理装置42に戻される。
上記セメント製造設備7では、発酵処理設備4の運転と併行してセメントを製造する。サスペンジョンプレヒータ71における各サイクロン72でセメント原料の予熱、仮焼炉73で仮焼、ロータリーキルン75で焼成を行う。ロータリーキルン75における焼成のための燃料もしくは仮焼炉73における仮焼のための燃料として、発酵処理設備4によって得られたセメント製造用原燃料を、貯蔵兼発酵処理用タンク53、54から供給ライン58を通して、ロータリーキルン75の窯尻又は仮焼炉73に供給する。
一方、破砕分別装置2から排出された廃棄物W2は、熱量の高い紙や廃プラスチック等の可燃物を含むものであり、2次破砕機3でさらに破砕してセメント製造設備7のバーナ76からロータリーキルン75に吹き込み、石炭代替燃料として利用する。
尚、上記実施の形態においては、破砕分別装置2として高速で回転する回転羽根2cや排出ロータ2h、及びスクリーン2e等を備えたものを例示したが、その他の破砕分別装置を用いることができ、破砕と分別とを別々の装置で行うこともできる。
また、発酵処理装置42として好気性発酵を行う内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤを例示したが、ロータリーファーメンター、スクープ式、オーガ式、パドル式の発酵装置や通気型堆肥舎等を用いることができ、ロータリ式よりも設備コストを低減することができる。特に、通気型堆肥舎等は、発酵処理のために広いスペースを要するものの、設備コストや運転コストを大幅に低く抑えることができる。
次に、上記本発明に係る廃棄物処理装置1に用いた破砕分別装置2の試験例について説明する。この試験では、都市ごみを破砕分別装置2に投入し、スクリーン2eを通過して下方に排出された物(スクリーン下)と、排出口2kから排出された物(スクリーン上)とに分別した。スクリーン径16mm、30mm及び50mmの3水準について試験を行った。表1〜表3に試験結果を示す。
Figure 2014200732
Figure 2014200732
Figure 2014200732
表1に示すように、スクリーン径が大きくなるほどスクリーン下への分配率が大きくなり、表3に示すように、スクリーン下の有機物の含有率が低下する。また、好気性発酵では、C/Nが40以下であることが好ましいが、表3のNo.6のスクリーン径50mmの場合には、C/Nが41.2となっており、発酵処理上好ましくない。以上より、都市ごみを分別する際のスクリーン径は16mm程度が好ましい。
1 廃棄物処理装置
2 破砕分別装置
3 2次破砕機
4 発酵処理設備
7 セメント製造設備
41 受入装置
42 発酵処理装置
43 ベルトコンベア
44 磁選機
45 1次破砕機
46 トロンメル
47 高ガウス選別機
48 アルミニウム選別機
49 2次破砕機
50〜52 バケットエレベータ
53、54 貯蔵兼発酵処理用タンク
55、56 バケットエレベータ
57 ベルトコンベア
58 供給ライン
59 一部戻しライン
71 サスペンジョンプレヒータ
72 サイクロン
73 仮焼炉
74 バーナ
75 ロータリーキルン
76 バーナ
77 クリンカクーラ
78 冷却用風車
79 ブロア
80 空気吹き込み風車
81 換気用風車

Claims (4)

  1. 廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別手段と、
    該破砕分別手段により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵手段と、
    該発酵手段により得られた発酵物をセメント原燃料としてセメント製造設備に供給する供給手段とを備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
  2. 前記破砕分別手段は、
    投入口と、
    筒状の本体内に水平に配置された回転軸に装着され、前記投入口から該本体内に投入された廃棄物を破砕する回転羽根と、
    前記回転軸に装着され、前記回転羽根によって破砕された廃棄物を排出口から排出する排出ロータと、
    前記回転羽根の下方に配置された篩分装置とを備え、
    該篩分装置の通過分を前記発酵手段で発酵させることを特徴とする請求項1に記載の廃棄物処理装置。
  3. 前記発酵手段は、好気性発酵装置であることを特徴とする請求項1又は2に記載の廃棄物処理装置。
  4. 廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別し、
    該破砕及び分別により得られた発酵に適した有機物を発酵させ、
    該発酵により得られた発酵物をセメント原燃料として利用することを特徴とする廃棄物処理方法。
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