JP2016010744A - 生ごみ等有機廃棄物低温触媒分解処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 有機廃棄物から有機ミネラル肥料として利用が可能であるが生成量はごくわずかである炭素化物を生成させるための、有機廃棄物の低温触媒分解処理装置および分解処理方法の提供。【解決手段】 外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を２４時間かけて蒸し焼きにし、有機廃棄物から発生する分解ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼させ、二次燃焼したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して輻射熱と遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにして減量させ、有機ミネラル肥料として利用が可能である炭素化物とすることを特徴とする有機廃棄物の低温触媒分解処理方法および装置。【選択図】 図７
Description
本発明は、生ごみ及び一般廃棄物を、低温触媒分解装置に保持された金属触媒を用いて、低温触媒分解処理する外気と遮断された低温触媒分解装置であって、廃棄物を蒸し焼きによって炭素化する装置およびその装置を使用する有機廃棄物低温触媒分解処理方法に関するものである。
ごみ処理の基本は、排出されたごみを可能なかぎり資源化し、再利用を行った後、衛生的な状態で処理・処分することにある。環境保全に対する住民の認識の高まり等に対処していくため、住民に不安を与えない適正なゴミ処理・計画を策定することが基本である。排出されたごみを資源化するためには、再資源化を考慮した分別収集が必要である。特に、生ごみは一般的に腐りやすく、激しい臭いを発生する。収集運搬時点で既に悪臭を発生するので、これらの対策も必要である。
生ごみを分析すると可燃分、灰分、水分の3成分に分けられる。化学組成としては炭素（C）,酸素（O）,水素（H）,窒素（N）,硫黄（S）,塩素（Cl）が主成分で、微量元素としてナトリウム（Na）、カリウム（K）、マグネシウム（Mg）カルシウム(Ca)などがある。物理組成として紙類、繊維類、草木類、プラスチック・ゴム類、ガラス・陶磁器類、土砂類がある。
生ごみは、処理方法としてリサイクル、焼却、埋立が考えられるが、焼却処理が主流である。焼却処理は伝染病の予防、有害物質の無害化、減溶化などメリットは大きい。反面、資本投下の増大、大気汚染、維持費の増大などデメリットも大きい。埋立処理は行き詰まりが必ずある。更に、地中で生ごみが嫌気性分解してメタンが発生する。メタンは、二酸化炭素と同様に地球の温暖化を促進するガスであるため、地球的規模での環境汚染の可能性がある。また、有機物の腐敗により、高濃度の汚濁物質が汚水として発生する。リサイクルは飼料や肥料として一部は再利用されているが、経済性に繋がらない。
本発明者らは、被処理物を脱水し燃え易くし、不燃物を取り除き、破砕して物質を崩し、触媒を使って熱風による部分熱分解を行い、低酸素雰囲気で乾留して、乾留物を活性炭や燃料に再生することができるごみの再資源化方法とその装置を別途特許出願し特許登録されている（特許文献１）。
ごみ問題は有害物質による環境汚染だけではない。経済的にも膨大な設備と過剰なエネルギーを必要とする。これらは主として焼却主義を主体とする考え方に立つことによる問題であり、資源として再利用できることを基本の考え方とするごみ処理法が求められている。今やごみ処理は、ごみの適正処理をベースに、ごみの減量化、資源化により埋立地の延命化や再生資源の有効利用を図るべく、循環型社会構築に向けて貢献しなければならない。各自治体においても条例化して排出抑制や減量化→再生利用→適正処理といった大きな流れにある。そのために適正なプロセスにおいて焼却灰を資源化し、再利用を有効にするべきであると思慮する。
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また、本発明者らは、焼却により中間処理された焼却灰を再生利用のためのリサイクル技術として実用化した、触媒金属活性炭の資源化方法を開発し、焼却灰を、還元雰囲気の乾留条件下で、有機質廃棄物を炭化した炭化物と混合接触させ、焼却灰含有金属を難溶性金属化合物に変化させ、触媒作用と吸着能を賦活して、活性炭に再加工することを特徴とする廃棄物から活性炭をつくる方法がすでに特許登録されている（特許文献２）。
本発明は、有機廃棄物から有機ミネラル肥料として利用が可能であるが生成量はごくわずかである炭素化物を生成させるため、焼却灰利用触媒メカニズムおよび有機廃棄物の分解ガスを熱源とする遠赤外線を利用する、有機廃棄物の低温触媒分解処理装置、ならびに、その装置を用いる有機廃棄物低温触媒分解処理方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の（１）ないし（３）の有機廃棄物の低温触媒分解処理方法を要旨とする。
（１）外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を２４時間かけて蒸し焼きにし、有機廃棄物から発生する分解ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼させ、二次燃焼したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して輻射熱と遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにして減量させ、有機ミネラル肥料として利用が可能である炭素化物とすることを特徴とする有機廃棄物の低温触媒分解処理方法。
（２）金属触媒層は、焼却灰を、還元雰囲気の乾留条件下で、有機質廃棄物を炭化した炭化物と混合接触させ、焼却灰含有金属を難溶性金属化合物に変化させ、触媒作用と吸着能を賦活した金属混合物を、固化剤とセメントで固化した固化生成物を破砕機で破砕して、平均粒径１５ｃｍに破砕したものを３０ｃｍの高さで熱分解槽下側に敷き詰めたものである、上記（１）に記載の処理方法。
（３）熱分解槽の上側に位置するストックヤードの有機廃棄物は下層の熱分解槽の空気調整によりバーナーで完全燃焼した二次燃焼したガスの熱量を熱源として、５％の乾燥状態になり、熱分解槽に移った有機廃棄物は点火と同時に着火し自燃させることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の処理方法。
（１）外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を２４時間かけて蒸し焼きにし、有機廃棄物から発生する分解ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼させ、二次燃焼したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して輻射熱と遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにして減量させ、有機ミネラル肥料として利用が可能である炭素化物とすることを特徴とする有機廃棄物の低温触媒分解処理方法。
（２）金属触媒層は、焼却灰を、還元雰囲気の乾留条件下で、有機質廃棄物を炭化した炭化物と混合接触させ、焼却灰含有金属を難溶性金属化合物に変化させ、触媒作用と吸着能を賦活した金属混合物を、固化剤とセメントで固化した固化生成物を破砕機で破砕して、平均粒径１５ｃｍに破砕したものを３０ｃｍの高さで熱分解槽下側に敷き詰めたものである、上記（１）に記載の処理方法。
（３）熱分解槽の上側に位置するストックヤードの有機廃棄物は下層の熱分解槽の空気調整によりバーナーで完全燃焼した二次燃焼したガスの熱量を熱源として、５％の乾燥状態になり、熱分解槽に移った有機廃棄物は点火と同時に着火し自燃させることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の処理方法。
また、本発明は以下の（４）ないし（７）の有機廃棄物の低温触媒分解装置を要旨とする。
（４）外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を蒸し焼きによって炭素化する低温触媒分解装置であって、ストックヤード、有機廃棄物である処理対象物の熱分解層およびその層と接触して底部に設けられた金属触媒層で構成される熱分解槽、熱風装置の３つの区分、ならびに、二次燃焼室を有し、上部のストックヤードはスライド式上蓋で開閉され、有機廃棄物がホッパーからストックヤードに投入されるようになっており、金属触媒層は熱風装置の上部にあり、熱風装置とは金属網で仕切られ、分解ガスを二次燃焼室に誘引するガス出口、二次燃焼したガスを熱風装置に供給するガス供給口を有し、排ガスは循環され外気に触れないようになっている、有機廃棄物の低温触媒分解装置。
（５）ストックヤードおよびその下部に位置する熱分解槽は、前処理された有機廃棄物が収納可能であり、ストックヤードと熱分解槽は回転式の開閉装置があり、回転は油圧駆動で行い、有機廃棄物の投入は最初にストックヤードを満杯にして、油圧駆動で熱分解槽に回転してそれを下部の熱分解槽に送り、次にストックヤードを有機廃棄物等で充満した後に、外気と密閉し、有機廃棄物に点火するようになっている上記（４）に記載の装置。
（６）ストックヤードが空になってスライド扉を開いたとき、排煙ブロワを稼働させ、前処理した有機廃棄物を投入する際に排ガスが外気に触れることはないようになっている、上記（４）または（５）に記載の装置。
（７）二次燃焼炉には送風装置と二次燃焼バーナー、熱交換器が設置され、送風ブロワにより排ガスにエアーを送り込むことで完全燃焼させ、燃焼ガスは熱風装置へ、エゼクターダクトで誘引し、二次燃焼のバーナーは温度調整の温度測定器とＯＮ・ＯＦＦの切り替え装置を具備する、上記（４）、（５）または（６）に記載の装置。
（４）外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を蒸し焼きによって炭素化する低温触媒分解装置であって、ストックヤード、有機廃棄物である処理対象物の熱分解層およびその層と接触して底部に設けられた金属触媒層で構成される熱分解槽、熱風装置の３つの区分、ならびに、二次燃焼室を有し、上部のストックヤードはスライド式上蓋で開閉され、有機廃棄物がホッパーからストックヤードに投入されるようになっており、金属触媒層は熱風装置の上部にあり、熱風装置とは金属網で仕切られ、分解ガスを二次燃焼室に誘引するガス出口、二次燃焼したガスを熱風装置に供給するガス供給口を有し、排ガスは循環され外気に触れないようになっている、有機廃棄物の低温触媒分解装置。
（５）ストックヤードおよびその下部に位置する熱分解槽は、前処理された有機廃棄物が収納可能であり、ストックヤードと熱分解槽は回転式の開閉装置があり、回転は油圧駆動で行い、有機廃棄物の投入は最初にストックヤードを満杯にして、油圧駆動で熱分解槽に回転してそれを下部の熱分解槽に送り、次にストックヤードを有機廃棄物等で充満した後に、外気と密閉し、有機廃棄物に点火するようになっている上記（４）に記載の装置。
（６）ストックヤードが空になってスライド扉を開いたとき、排煙ブロワを稼働させ、前処理した有機廃棄物を投入する際に排ガスが外気に触れることはないようになっている、上記（４）または（５）に記載の装置。
（７）二次燃焼炉には送風装置と二次燃焼バーナー、熱交換器が設置され、送風ブロワにより排ガスにエアーを送り込むことで完全燃焼させ、燃焼ガスは熱風装置へ、エゼクターダクトで誘引し、二次燃焼のバーナーは温度調整の温度測定器とＯＮ・ＯＦＦの切り替え装置を具備する、上記（４）、（５）または（６）に記載の装置。
本発明の低温触媒分解装置は、２００℃以下の減酸素雰囲気の低温触媒分解層に敷きこまれた金属触媒(セラミックス)から発生する輻射熱と遠赤外線により有機廃棄物を蒸し焼きにすることができる。
遠赤外線は電気極性をもつ分子(水分子など)に運動(振動)エネルギーを与え、分子を活性化させ、分子に自己発熱を与え、有機物に吸収されやすいので電磁波から熱に変化する。発生ガスは熱風発生炉（二次燃焼室）で完全燃焼させ金属触媒の熱源として利用する。この乾留ガスの熱利用によりランニングコストの低減が可能となる。また、自燃するので燃料エネルギーは必要としない。一番の利点は1日に１回の操作で人件費がかからないこと。熱分解槽で２４時間乾留するため熱分解槽の熱分でストックヤードの有機廃棄物も乾燥され、分解が早くなる。
炭素化物はゴミ容量の５００分の１になるので、ゴミの減容化からすると大きな効果がある。炭化物は利用範囲が広く、多種多様な使用が可能である。
炭化物は、触媒、土壌改良剤、肥料、燃料等として利用裾野が広い。 鶏糞、豚糞、牛糞などの脱臭剤として利用が可能である。脱水機能が高く、生ごみ、下水汚泥等含水率の高い物質に有効利用できる。
遠赤外線は電気極性をもつ分子(水分子など)に運動(振動)エネルギーを与え、分子を活性化させ、分子に自己発熱を与え、有機物に吸収されやすいので電磁波から熱に変化する。発生ガスは熱風発生炉（二次燃焼室）で完全燃焼させ金属触媒の熱源として利用する。この乾留ガスの熱利用によりランニングコストの低減が可能となる。また、自燃するので燃料エネルギーは必要としない。一番の利点は1日に１回の操作で人件費がかからないこと。熱分解槽で２４時間乾留するため熱分解槽の熱分でストックヤードの有機廃棄物も乾燥され、分解が早くなる。
炭素化物はゴミ容量の５００分の１になるので、ゴミの減容化からすると大きな効果がある。炭化物は利用範囲が広く、多種多様な使用が可能である。
炭化物は、触媒、土壌改良剤、肥料、燃料等として利用裾野が広い。 鶏糞、豚糞、牛糞などの脱臭剤として利用が可能である。脱水機能が高く、生ごみ、下水汚泥等含水率の高い物質に有効利用できる。
［処理方法］
有機廃棄物を装置に保持した金属触媒を用いて加熱処理するに際し、加熱された金属触媒の輻射熱と遠赤外線により２４時間をかけて蒸し焼きにし、発生する排ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼し、加熱したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにする。生成した炭素化物は有機ミネラル肥料として利用が可能であるが生成量はごく微量となる。
有機廃棄物を装置に保持した金属触媒を用いて加熱処理するに際し、加熱された金属触媒の輻射熱と遠赤外線により２４時間をかけて蒸し焼きにし、発生する排ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼し、加熱したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにする。生成した炭素化物は有機ミネラル肥料として利用が可能であるが生成量はごく微量となる。
装置はストックヤード、熱分解槽・金属触媒層、熱風装置の３つの層に区分され、金属触媒は有機廃棄物である処理対象物と接触して底部に設けられ、金属触媒層は熱風装置の上部にあり、熱分解槽と熱風装置は金属網で仕切られ、上部のストックヤードはスライド式上蓋で開閉され（図1参照）、ホッパーから投入される（図２参照）。
ストックヤードは、前処理された有機廃棄物が収納可能で、下部に位置する熱分解槽にも収納できる。ストックヤードと熱分解槽は回転式の開閉装置があり、回転は油圧駆動で行い、有機廃棄物の投入は最初にストックヤードを満杯にして、油圧駆動で熱分解槽に回転してそれを下部の熱分解槽に送り、次にストックヤードを有機廃棄物等で充満した後に、外気と遮断し、有機廃棄物に点火する（図３、図６参照）。
金属触媒は焼却灰から得られる。例えば、焼却灰を、還元雰囲気の乾留条件下で、有機質廃棄物を炭化した炭化物と混合接触させ、焼却灰含有金属を難溶性金属化合物に変化させ、触媒作用と吸着能を賦活して、活性炭に再加工する、特許文献２に記載の焼却灰の再資源化法、電着塗装工程から排出される廃液の処理により発生する重金属を含む廃棄物に、固化処理剤としてケイ酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）、硫化鉄（ＦｅＳ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）およびポルトランドセメントを添加、撹拌して固化する、特許文献３に記載の重金属系廃棄物の資源化法により生成した金属混合物を金属触媒とする。
上記の焼却灰から得られる金属混合物を、固化剤とセメントで固化した固化生成物を破砕機で破砕して、約１５ｃｍ程度に破砕したものを３０ｃｍの高さで熱分解槽に敷き詰め遠赤外線を発生する（図４参照）。
上記の焼却灰から得られる金属混合物を、固化剤とセメントで固化した固化生成物を破砕機で破砕して、約１５ｃｍ程度に破砕したものを３０ｃｍの高さで熱分解槽に敷き詰め遠赤外線を発生する（図４参照）。
上記金属触媒は焼却灰に含有する２５元素を含む金属元素をナノ分子の微粉末にして固化したもので、主元素はケイ素とアルミニウムであり、ゼオライトの主元素と類似しており、ゼオライトやセラミックス多孔体にチタンや多くの遷移金属を含み、有機廃棄物の熱分解反応を触媒する。有機廃棄物を空気を断ったまま加熱して熱分解する反応温度を下げて促進すると同時に、その分解生成物を揮発性有機化合物と不揮発性物質に分ける。熱分解の結果、水、二酸化炭素、可燃性ガス、揮発性有機化合物などが生成して留出し、炭素や炭酸塩が残る。
上記金属触媒は２００℃以下の温度とし、有機廃棄物は２４時間金属触媒に密着して、有機廃棄物（炭素化合物）は分解が生じ、その中から揮発性の低い固体の炭素分が比較的多く残る。この現象を一般的に炭化と呼ぶ。
有機廃棄物が、低温触媒分解装置で触媒分解される熱分解で発生する分解ガス（水、二酸化炭素、可燃性ガス、揮発性有機化合物など）を二次燃焼するために、分解ガスを二次燃焼室に誘引するガス出口、二次燃焼したガスを熱風装置に供給するガス供給口を有する低温触媒分解装置であって排ガスは循環され外気に触れることがないことを特徴とする。
本装置は有機廃棄物が温度２００℃以下の触媒層に密着している状態で２４時間維持されることによって、有機廃棄物（炭素化合物）の熱分解反応が触媒されることにより、有機廃棄物（炭素化合物）は分解が生じ、容量が５００分の1となり、灰分として残る。
熱分解槽に残った灰分は金属触媒の空隙部内に入り込むように混合され、その結果、熱分解槽内部は空洞となる。２４時間後に該空洞を確認の上、ストックヤード油圧駆動で回転させ、上蓋は閉鎖したまま熱分解槽に転下させ、排煙ブログ稼働して排煙を出しながら有機廃棄物を投入する（図５参照）。熱分解槽に転下させ、排煙ブログ稼働して排煙を出しながら有機廃棄物を投入する。
有機廃棄物は下層の熱分解槽の熱源により、５％の乾燥状態になり、転下と同時に着火して自燃するため、空気調整による排ガスの燃焼で熱量は十分である。
ストックヤードが空になってスライド扉を開いても排煙ブロワが稼働しているため、前処理した有機廃棄物を投入する際に排ガスが外気に触れることはない。
二次燃焼炉には送風装置と二次燃焼バーナー、熱交換器が設置され、送風ブロワにより排ガスにエアーを送り込むことで完全燃焼をする。燃焼ガスは熱風装置へ、エゼクターダクトで誘引する。二次燃焼のバーナーは温度調整の温度測定器とＯＮ・ＯＦＦの切り替え装置を付ける。
低温触媒分解装置の内壁に用いる煉瓦は耐火性を有し、熱に強く、触媒能を有する金属類を微粒子にして固化して固めた耐火煉瓦で、外気と密閉した触媒反応槽である。本発明の低温触媒分解装置は、図７に示されており、ごみストックヤードを正面から見て、上部にスライド式油圧駆動による開閉扉があり、外気へ悪臭や有害ガスが漏洩しないような密閉層であるが、排煙ブロワを取り付け、排煙は燃焼器へ吸引する。外壁は金属触媒を固化した煉瓦を積み重ねて、耐熱効果と遠赤外線を放射する。
本発明の処理法は、水分が７５％以上含まれている生ごみを炭素化する装置で、前処理の処理方法により、多量の一般可燃性廃棄物の処理が可能である。生ごみ前処理装置により悪臭と水分を、ニューハード（特許文献２、４〜７の焼却灰の安定固化方法に基づく焼却灰生成物）を添加剤として減少させる。
（１）生ごみの大きさを均一化（３ｃｍ）するための破砕機・粒度調整器にニューハードをごみ量の２０％添加する。
生ごみに含まれる８０〜９０％の水分は前処理装置により３０％に脱水され、悪臭も脱臭される。前処理装置（添加剤使用）。
（２）脱臭され水分３０％の生ごみは撹拌機・粒度調整器の振動で最下部に設置するメッシュ網を通して添加剤を振るい落とし、添加剤は再度乾燥して利用する。水分３０％に乾燥した生ごみ等はベルトコンベアで熱風室に投入する。
（３）熱風室は下層から吹き上げる熱風で完全に乾燥させ、乾燥したごみは室中を舞いあがり、未乾燥分は乾燥されるまで室内で乾燥され、吸引装置でホッパーとストックヤードに吸引される。
（４）スライド開閉式扉は油圧駆動により開く（図２参照）。
（５）ごみストックヤ−ド（図1参照）で満杯になると、油圧駆動により熱分解槽に回転して詰め込み、ごみストックヤードは空となる（図４参照）。
（６）再度、扉を開き前処理ゴミを投入、満杯にして扉を閉める。
（７）回転板は心棒が１０ｃｍの特殊鋼材を使用する（図5参照）。
（８）低温触媒分解装置を外気と密封して金属触媒の下層の点火を行い、生ごみ類は添加により排ガスを生成する。
（９）最下部に炭化物（焼却灰）が落下する。
（１０）熱分解槽は可燃有機廃棄物を金属触媒の輻射熱と遠赤外線で２４時間かけて分解する。
（１１）可燃有機廃棄物は熱分解槽で乾留されガス化するので加熱分解（乾留）で発生するガスは、吸引装置で二次燃焼により金属触媒を加温する。
（１２）低温触媒分解装置はゴミが熱分解層とストックヤードに満杯になった時点で密閉され、上蓋はスライドにより閉鎖される。
（１３）熱分解槽も回転板による中蓋となり、ストックヤードが満杯になって油圧駆動で回転する。
（１４）２４時間後に熱分解層は炭素化され、空間層になるので中蓋を回転し、ストックヤードは空になり、ストックヤードが満杯後に上蓋を閉鎖する。
（１５）２４時間経過すると、熱分解槽の熱量で有機廃棄物は乾燥され、着火温度に近くなる。
（１６）中蓋を閉鎖後にストックヤードには前処理後のごみを投入する。以上を繰り返すことにより、投入後のごみは外気に触れない状態で、炭素化物が生成する。
（１７）生ごみは前処理を行うので水分が７０％減少するため小型炉でも１日１００ｍ３の処理ができる。
（１）生ごみの大きさを均一化（３ｃｍ）するための破砕機・粒度調整器にニューハードをごみ量の２０％添加する。
生ごみに含まれる８０〜９０％の水分は前処理装置により３０％に脱水され、悪臭も脱臭される。前処理装置（添加剤使用）。
（２）脱臭され水分３０％の生ごみは撹拌機・粒度調整器の振動で最下部に設置するメッシュ網を通して添加剤を振るい落とし、添加剤は再度乾燥して利用する。水分３０％に乾燥した生ごみ等はベルトコンベアで熱風室に投入する。
（３）熱風室は下層から吹き上げる熱風で完全に乾燥させ、乾燥したごみは室中を舞いあがり、未乾燥分は乾燥されるまで室内で乾燥され、吸引装置でホッパーとストックヤードに吸引される。
（４）スライド開閉式扉は油圧駆動により開く（図２参照）。
（５）ごみストックヤ−ド（図1参照）で満杯になると、油圧駆動により熱分解槽に回転して詰め込み、ごみストックヤードは空となる（図４参照）。
（６）再度、扉を開き前処理ゴミを投入、満杯にして扉を閉める。
（７）回転板は心棒が１０ｃｍの特殊鋼材を使用する（図5参照）。
（８）低温触媒分解装置を外気と密封して金属触媒の下層の点火を行い、生ごみ類は添加により排ガスを生成する。
（９）最下部に炭化物（焼却灰）が落下する。
（１０）熱分解槽は可燃有機廃棄物を金属触媒の輻射熱と遠赤外線で２４時間かけて分解する。
（１１）可燃有機廃棄物は熱分解槽で乾留されガス化するので加熱分解（乾留）で発生するガスは、吸引装置で二次燃焼により金属触媒を加温する。
（１２）低温触媒分解装置はゴミが熱分解層とストックヤードに満杯になった時点で密閉され、上蓋はスライドにより閉鎖される。
（１３）熱分解槽も回転板による中蓋となり、ストックヤードが満杯になって油圧駆動で回転する。
（１４）２４時間後に熱分解層は炭素化され、空間層になるので中蓋を回転し、ストックヤードは空になり、ストックヤードが満杯後に上蓋を閉鎖する。
（１５）２４時間経過すると、熱分解槽の熱量で有機廃棄物は乾燥され、着火温度に近くなる。
（１６）中蓋を閉鎖後にストックヤードには前処理後のごみを投入する。以上を繰り返すことにより、投入後のごみは外気に触れない状態で、炭素化物が生成する。
（１７）生ごみは前処理を行うので水分が７０％減少するため小型炉でも１日１００ｍ３の処理ができる。
装置の内壁に積み重ねた耐火煉瓦について、熱伝導率（熱線法）および熱膨張率を測定した結果は以下のとおりである。
試料長８５．５４ｍｍ
熱伝導率（熱線法）：１１００℃
０．５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）
熱膨張率：１１８０℃
−０．４０％
試料長８５．５４ｍｍ
熱伝導率（熱線法）：１１００℃
０．５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）
熱膨張率：１１８０℃
−０．４０％
［低温触媒分解装置の構造］
厚さ１ｃｍの鉄板を外壁とし、１０ｍ×１０ｍ×６ｍの立方体を作り、内部は煉瓦を作り、縦幅１０ｃｍ、横幅２０ｃｍ、高さ１０ｃｍの煉瓦を内壁に積み重ねる。
上蓋はスライド式開閉扉で投入口は２ｍ正方形とする。
前処理工程：１２００ｍ３（約３６０ｔ）
破砕機工程―→乾燥工程により水分が蒸発し５００ｍ３に容積が減少する。
この破砕・乾燥工程は隔日に行う。
しかし、上記装置は陸上運搬に制限があり、現地組み立てになるため、下記による装置が最大の装置となる。
上記低温触媒分解装置は陸送運搬に制限があるため、縦７ｍ、横３ｍ、高さ３ｍ、ホッパー１ｍを１組にして、ごみストックヤード、熱分解槽、ホッパーの３つの部分に分け、現場に運搬して図1に組み立てる工法を図面化した。
現地組み立て処理能力
（能力）
装置の収容容積は５００ｍ３あるので、初日は１日１５００ｍ３の前処理をして水分３０％の処理物を５００ｍ３作る。
容積：縦１０ｍ×横１０ｍ×高さ６ｍ＝６００ｍ３
時間：１日目 ２５０ｍ３
２日目 ２５０ｍ３
３日目 ２５０ｍ３
４日目 ２５０ｍ３
５日目 ２５０ｍ３
６日目 ２５０ｍ３
７日目 ２５０ｍ３
８日目 ２５０ｍ３
９日目 ２５０ｍ３
10日目 ２５０ｍ ３
計 ２５００ｍ３
トン換算値：２５００ｍ３×０．３＝７５０ｔ
７５０ｔ÷１０日＝７５ｔ
１日に７５ｔの処理が可能である。
厚さ１ｃｍの鉄板を外壁とし、１０ｍ×１０ｍ×６ｍの立方体を作り、内部は煉瓦を作り、縦幅１０ｃｍ、横幅２０ｃｍ、高さ１０ｃｍの煉瓦を内壁に積み重ねる。
上蓋はスライド式開閉扉で投入口は２ｍ正方形とする。
前処理工程：１２００ｍ３（約３６０ｔ）
破砕機工程―→乾燥工程により水分が蒸発し５００ｍ３に容積が減少する。
この破砕・乾燥工程は隔日に行う。
しかし、上記装置は陸上運搬に制限があり、現地組み立てになるため、下記による装置が最大の装置となる。
上記低温触媒分解装置は陸送運搬に制限があるため、縦７ｍ、横３ｍ、高さ３ｍ、ホッパー１ｍを１組にして、ごみストックヤード、熱分解槽、ホッパーの３つの部分に分け、現場に運搬して図1に組み立てる工法を図面化した。
現地組み立て処理能力
（能力）
装置の収容容積は５００ｍ３あるので、初日は１日１５００ｍ３の前処理をして水分３０％の処理物を５００ｍ３作る。
容積：縦１０ｍ×横１０ｍ×高さ６ｍ＝６００ｍ３
時間：１日目 ２５０ｍ３
２日目 ２５０ｍ３
３日目 ２５０ｍ３
４日目 ２５０ｍ３
５日目 ２５０ｍ３
６日目 ２５０ｍ３
７日目 ２５０ｍ３
８日目 ２５０ｍ３
９日目 ２５０ｍ３
10日目 ２５０ｍ ３
計 ２５００ｍ３
トン換算値：２５００ｍ３×０．３＝７５０ｔ
７５０ｔ÷１０日＝７５ｔ
１日に７５ｔの処理が可能である。
［小型装置］
（能力）
容積：縦３ｍ×横７ｍ×高さ３ｍ＝６３ｍ３
６３×１０＝６３０ｍ３
トン換算値：６３０ｍ３×０．３＝１８９ｔ
１８９ｔ÷１０日≒２０ｔ 1日に２０ｔの処理が可能である。
（能力）
容積：縦３ｍ×横７ｍ×高さ３ｍ＝６３ｍ３
６３×１０＝６３０ｍ３
トン換算値：６３０ｍ３×０．３＝１８９ｔ
１８９ｔ÷１０日≒２０ｔ 1日に２０ｔの処理が可能である。
ごみの適正処理をベースに、ごみの減量化、資源化により埋立地の延命化や再生資源の有効利用を図るべく、循環型社会構築に向けて貢献することができる。適正なプロセスにおいて焼却灰を資源化し、再利用を有効にすることが期待される。低温触媒分解装置は２００℃以下の減酸素雰囲気の低温触媒分解層に敷きこまれた金属触媒(セラミックス)から発生する輻射熱と遠赤外線により蒸し焼きにする。生成物の炭化物は利用範囲が広く、多種多様な使用が可能である。
炭化物は、触媒、土壌改良剤、肥料、燃料等として利用裾野が広い。鶏糞、豚糞、牛糞などの脱臭剤として利用が可能である。脱水機能が高く、生ごみ、下水汚泥等含水率の高い物質に有効利用できる。
炭化物は、触媒、土壌改良剤、肥料、燃料等として利用裾野が広い。鶏糞、豚糞、牛糞などの脱臭剤として利用が可能である。脱水機能が高く、生ごみ、下水汚泥等含水率の高い物質に有効利用できる。
Claims (7)
- 外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を２４時間かけて蒸し焼きにし、有機廃棄物から発生する分解ガスを二次燃焼室に誘引しバーナーで完全燃焼させ、二次燃焼したガスを熱風装置に誘引し、金属触媒を加熱して輻射熱と遠赤外線を発生させ廃棄物を蒸し焼きにして減量させ、有機ミネラル肥料として利用が可能である炭素化物とすることを特徴とする有機廃棄物の低温触媒分解処理方法。
- 金属触媒層は、焼却灰を、還元雰囲気の乾留条件下で、有機質廃棄物を炭化した炭化物と混合接触させ、焼却灰含有金属を難溶性金属化合物に変化させ、触媒作用と吸着能を賦活した金属混合物を、固化剤とセメントで固化した固化生成物を破砕機で破砕して、平均粒径１５ｃｍに破砕したものを３０ｃｍの高さで熱分解槽下側に敷き詰めたものである、請求項１に記載の処理方法。
- 熱分解槽の上側に位置するストックヤードの有機廃棄物は下層の熱分解槽の空気調整によりバーナーで完全燃焼した二次燃焼したガスの熱量を熱源として、５％の乾燥状態になり、熱分解槽に移った有機廃棄物は点火と同時に着火し自燃させることを特徴とする、請求項１または２に記載の処理方法。
- 外気と遮断された装置に保持され金属触媒層の下側から二次燃焼したガスを通して輻射熱と遠赤外線を伴うガスを熱分解層に導入することにより、熱分解層の有機廃棄物を蒸し焼きによって炭素化する低温触媒分解装置であって、ストックヤード、有機廃棄物である処理対象物の熱分解層およびその層と接触して底部に設けられた金属触媒層で構成される熱分解槽、熱風装置の３つの区分、ならびに、二次燃焼室を有し、上部のストックヤードはスライド式上蓋で開閉され、有機廃棄物がホッパーからストックヤードに投入されるようになっており、金属触媒層は熱風装置の上部にあり、熱風装置とは金属網で仕切られ、分解ガスを二次燃焼室に誘引するガス出口、二次燃焼したガスを熱風装置に供給するガス供給口を有し、排ガスは循環され外気に触れないようになっている、低温触媒分解装置。
- ストックヤードおよびその下部に位置する熱分解槽は、前処理された有機廃棄物が収納可能であり、ストックヤードと熱分解槽は回転式の開閉装置があり、回転は油圧駆動で行い、有機廃棄物の投入は最初にストックヤードを満杯にして、油圧駆動で熱分解槽に回転してそれを下部の熱分解槽に送り、次にストックヤードを有機廃棄物等で充満した後に、外気と密閉し、有機廃棄物に点火するようになっている請求項４に記載の装置。
- ストックヤードが空になってスライド扉を開いたとき、排煙ブロワを稼働させ、前処理した有機廃棄物を投入する際に排ガスが外気に触れることはないようになっている、請求項４または５に記載の装置。
- 二次燃焼炉には送風装置と二次燃焼バーナー、熱交換器が設置され、送風ブロワにより排ガスにエアーを送り込むことで完全燃焼させ、燃焼ガスは熱風装置へ、エゼクターダクトで誘引し、二次燃焼のバーナーは温度調整の温度測定器とＯＮ・ＯＦＦの切り替え装置を具備する、請求項４、５または６に記載の装置。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014132586A Pending JP2016010744A (ja) | 2014-06-27 | 2014-06-27 | 生ごみ等有機廃棄物低温触媒分解処理方法及び装置 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109248904A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-22 | 天齐锂业（江苏）有限公司 | 一种金属锂废渣的无害化处理方法及系统 |
| CN109442390A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-08 | 望江县同心农业专业合作社 | 一种生物质肥料制作工艺 |
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| CN114074107A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-22 | 朱清华 | 废弃物的处理装置及其方法 |
-
2014
- 2014-06-27 JP JP2014132586A patent/JP2016010744A/ja active Pending
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