JP2018102170A - 廃棄物処理システムおよびガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を有効利用することにより、処理に要するコストを削減し得る廃棄物処理システムおよびガス処理装置を提供する。【解決手段】本発明の廃棄物処理システム１は、水を含む廃棄物を乾燥する乾燥部２と、乾燥後の前記廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス化炉３と、ガスから有機物質を生成するガス発酵器６と、有機物質を蒸留（濃縮）する蒸留器７と、廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する熱交換器４と、を有し、熱交換器４で生成された過熱蒸気を使用して、乾燥部２において廃棄物を乾燥するとともに、廃棄物の乾燥に使用した後の過熱蒸気より温度の低い低温蒸気の熱を、ガス発酵器６および蒸留器７のうちの少なくとも一方において利用するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物処理システムおよびガス処理装置に関する。

現在、廃棄物を焼却炉で焼却してガスを生成し、生成したガスを微生物発酵させることにより有機物質を製造することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。なお、廃棄物は、通常、水（水分）を含んでいるため、焼却効率を向上させるために、焼却に先立って乾燥させることが行われる。

また、廃棄物の乾燥には、熱風（加熱した空気）を用いることができるが、過熱水蒸気を用いることも検討されている（例えば、非特許文献１参照）。過熱水蒸気は、乾燥時の伝熱性が高く、熱交換器等の表面腐食の原因となる塩化水素の発生を抑制することもできるためである。

ここで、過熱水蒸気を生成する際には、蒸気を得るために潜熱を投入する必要がある。したがって、この潜熱を回収することができなければ、過熱水蒸気による乾燥は、熱風による乾燥よりもコスト高となってしまう。しかしながら、非特許文献１では、潜熱の回収について何ら検討されておらず、また、過熱水蒸気を生成するための熱源についても検討されていない。

特開２０１５−０７７１２０号公報

長谷知哉、外３名、「過熱水蒸気による都市ごみの乾燥と有機塩素の熱分解挙動」、廃棄物資源循環学会論文誌、Ｖｏｌ. ２５、ｐｐ. １６−２４、２０１４

本発明の目的は、廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を有効利用することにより、処理に要するコストを削減し得る廃棄物処理システムおよびガス処理装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。

本発明の廃棄物処理システムは、
水を含む廃棄物を乾燥する乾燥部と、
乾燥後の前記廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部と、
前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記有機物質を濃縮する濃縮部と、
前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることを特徴とする。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記過熱蒸気を使用して、前記乾燥部において前記廃棄物を乾燥するとともに、前記廃棄物の乾燥に使用した後の前記過熱蒸気より温度の低い低温蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記濃縮部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、前記有機物質を蒸留する蒸留器を備えることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記有機物質の蒸留時における前記蒸留器内の温度は、１００℃以下であることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記有機物質の蒸留時における前記蒸留器内の圧力は、大気圧未満であることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、さらに、前記濃縮部から排出される廃ガスを気液分離する気液分離部を有することが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記廃棄物の乾燥に使用する前記過熱蒸気の温度は、１２０〜１０００℃であることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記低温蒸気の一部を、前記過熱蒸気生成部に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記有機物質生成部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから前記有機物質を生成する発酵器を備えることが好ましい。なお、前記有機物質生成部は、触媒反応により前記有機物質を合成する反応器で構成されていてもよい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記有機物質は、エタノールを含むことが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記濃縮部から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記ガス生成部に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記廃棄物の前記燃焼は、空気よりも酸素濃度が高いガスを供給しつつ行われることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記ガス生成部は、前記廃棄物から第１のガスを生成する第１の炉と、前記第１のガスを改質して第２のガスを生成する第２の炉とを備えることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記低温蒸気の一部を、前記第２の炉に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記有機物質生成部から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記第２の炉に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、さらに、前記濃縮部から排出される廃液を処理する廃液処理部を有し、
前記低温蒸気の前記熱を、前記廃液処理部、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも１つにおいて利用するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記廃液処理部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、メタン発酵細菌の発酵作用により、前記廃液を処理する発酵器を備えることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記濃縮部で利用した後の前記低温蒸気の残熱を、前記廃液処理部および前記有機物質生成部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、さらに、前記ガス生成部で生成された前記ガスを精製し、精製された前記ガスを前記有機物生成部に供給するガス精製部を有し、
前記過熱蒸気を前記ガス精製部における前記ガスの精製に使用するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、前記ガス精製部において前記ガスの精製に使用した後の前記過熱蒸気を前記乾燥部に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記ガス精製部は、温度スイング吸着方式の分離器を備えることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、
廃棄物を燃焼させて、第１のガスを生成する第１の炉と、
前記第１のガスを改質して第２のガスを生成する第２の炉と、
前記第２のガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記第２のガスを生成させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気を使用して、前記第１の炉において前記第１のガスを生成させるように構成されていることを特徴とする。

本発明の廃棄物処理システムでは、前記第１のガスの生成に使用した後の前記過熱蒸気より温度の低い低温蒸気を、少なくとも前記過熱蒸気生成部に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、さらに、前記有機物質を濃縮する濃縮部を有し、
前記低温蒸気を、前記過熱蒸気生成部に加え、前記第２の炉および前記濃縮部の少なくとも一方に供給するように構成されていることが好ましい。

本発明の廃棄物処理システムは、
廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部と、
前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
該有機物質生成部から排出される排ガスを燃焼させる排ガス燃焼部と、
前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱および前記排ガスを燃焼させる際に発生する熱の少なくとも一方を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有することを特徴とする。

また、本発明のガス処理装置は、水を含む廃棄物を乾燥する乾燥部と、乾燥後の前記廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部とを備える廃棄物処理装置に接続して使用され、
前記ガス生成部で得られた前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記有機物質を濃縮する濃縮部と、
前記ガス生成部において前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気を使用して、前記乾燥部において前記廃棄物を乾燥するとともに、前記廃棄物の乾燥に使用した後の前記過熱蒸気より温度の低い低温蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることを特徴とする。

本発明のガス処理装置は、廃棄物を燃焼させて、第１のガスを生成する第１の炉と、前記第１のガスを改質して第２のガスを生成する第２の炉とを備える廃棄物処理装置に接続して使用され、
前記第２のガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記第２のガスを生成させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気を使用して、前記第１の炉において前記第１のガスを生成させるように構成されていることを特徴とする。

本発明のガス処理装置は、廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部を備える廃棄物処理装置に接続して使用され、
前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
該有機物質生成部から排出される排ガスを燃焼させる排ガス燃焼部と、
前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱および前記排ガスを燃焼させる際に発生する熱の少なくとも一方を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単な構成で、廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を有効利用して、処理に要するコストを削減し得る。また、本発明によれば、廃棄物の乾燥に過熱蒸気を使用することで、系内に廃棄物に伴われて持ち込まれる空気（特に、窒素）の量を極めて少なくすることができる。このため、系内で窒素酸化物や窒素含有化合物が生成されるのを防止または抑制することができ、有機物質の生成にガス資化性細菌の発酵作用を利用する場合には、その培養に有利である。さらに、有機物質の生成に不要な窒素の量を少なくすれば、反応器（培養器）に供するガスの量を少なくすることができるため、反応器のサイズを小さく設計することが可能となる。

本発明の廃棄物処理システムの第１実施形態を示すブロック図である。 図１の廃棄物処理システムが有する乾燥部、ガス化炉、熱交換器および蒸留器の構成を模式的に示す図である。 低温蒸気の熱を利用可能なガス発酵器の構成を模式的に示す図である。 本発明の廃棄物処理システムの第２実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第３実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第４実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第５実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第６実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第７実施形態を示すブロック図である。 本発明の廃棄物処理システムの第８実施形態を示すブロック図である。

以下、本発明の廃棄物処理システムおよびガス処理装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず。本発明の廃棄物処理システムの第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の廃棄物処理システムの第１実施形態を示すブロック図であり、図２は、図１の廃棄物処理システムが有する乾燥部、ガス化炉、熱交換器および蒸留器の構成を模式的に示す図である。

図１に示す廃棄物処理システム１は、廃棄物処理装置と、この廃棄物処理装置に接続されたガス処理装置（本発明のガス処理装置）とを有している。本実施形態では、廃棄物処理装置は、乾燥部２と、ガス化炉３とを備えている。また、ガス処理装置は、熱交換器４と、ガス精製部５と、ガス発酵器６と、蒸留器７と、オフガス燃焼炉８と、廃液発酵器９とを備えている。

乾燥部２は、水を含む廃棄物（以下、「含水廃棄物」とも言う。）を乾燥する装置であり、図２に示すように、乾燥室２１と、乾燥室２１内に設けられ、含水廃棄物をガス化炉３に向けて搬送するコンベア（搬送機構）２２とを備えている。

ここで、廃棄物としては、例えば、プラスチック廃棄物、生ゴミ、都市廃棄物（ＭＳＷ）、廃棄タイヤ、バイオマス廃棄物、布団や紙などの家庭ごみ、建築部材等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

ガス化炉（ガス生成部）３は、乾燥部２において乾燥された後の廃棄物（以下、「乾燥廃棄物」とも言う。）を燃焼させる炉である。このガス化炉３において乾燥廃棄物を燃焼（不完全燃焼）させることにより熱処理して、一酸化炭素を主成分として含有するガス（合成ガス）が生成する。すなわち、乾燥廃棄物中に含まれる炭素源を部分酸化させることにより、一酸化炭素を主成分とするガスが生成する。

なお、生成されるガスは、一酸化炭素の他、例えば、水素、水蒸気、二酸化炭素、窒素、酸素のような他のガス成分を含有してもよい。このような組成のガスは、前述したような廃棄物を燃焼させることにより、容易に生成する。

また、ガス化炉３における乾燥廃棄物の燃焼は、空気を供給しつつ行われてもよいが、空気よりも酸素濃度が高いガス（高酸素濃度ガス）を供給しつつ行われることが好ましい。高酸素濃度ガスを用いることにより、乾燥廃棄物の燃焼により生成されるガスの温度をより高めることができ、熱交換器４でより高温の過熱蒸気を生成することができる。また、高酸素濃度ガスを用いると、空気中に大量に含まれる窒素を余分に加熱する必要がなく、乾燥廃棄物の燃焼効率が高まる。

この場合、高酸素濃度ガスは、後述する分岐ガスライン２０４ａに接続されたガスラインから供給してもよいし、分岐ガスライン２０４ａと異なるガス化炉３に直接接続された他のガスラインから供給するようにしてもよい。

熱交換器（過熱蒸気生成部）４は、ガス化炉３において廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する装置である。図２に示す熱交換器４は、ガス化炉３内に配置されたコイル状の配管４１で構成され、この配管４１を通過する蒸気がガス化炉３内の熱により加熱されて過熱蒸気となる。

かかる熱交換器４によれば、簡単な構成で過熱蒸気を容易かつ効率よく生成することが
できる。なお、過熱蒸気は、好ましくは水蒸気を主成分として含有する過熱水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）であるが、他のガス成分を含有していてもよい。

また、熱交換器４は、ガス化炉３から独立して設けられるタイプの熱交換器であってもよい。このタイプの熱交換器としては、例えば、ジャケット式熱交換器、侵漬コイル式熱交換器、二重管式熱交換器、トロンボン式熱交換器、シェル＆チューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、バヨネット式熱交換器等が挙げられる。

このような熱交換器４の蒸気排出口（配管４１の下端部（一端部））は、蒸気ライン１０１を介して、乾燥室２１の蒸気供給口に接続されている。熱交換器４で生成された過熱蒸気は、図示しないポンプにより、乾燥室２１内に供給され、コンベア２２で搬送される含水廃棄物に直接接触する。これにより、含水廃棄物に含まれる水（水分）が蒸発して、含水廃棄物が乾燥する。

ここで、過熱蒸気は、伝熱性が高いため、熱風（加熱した空気）を用いる場合と比べて、含水廃棄物を効率よく乾燥することができる。また、過熱蒸気を用いれば、含水廃棄物の乾燥時に塩化水素等の発生を抑制することができるため、過熱蒸気が通過する廃棄物処理システム１の各部に対する表面腐食等の悪影響を低減することもできる。

乾燥廃棄物中には、空気が存在する多くの隙間（空間）が存在するが、過熱蒸気を用いれば、こられの空間に存在する空気を追い出すことができる。このため、乾燥廃棄物中に存在する窒素の量を大幅に低減させることができる。すなわち、廃棄物処理システム１内に乾燥廃棄物に伴われて持ち込まれる窒素の量を極めて少なくすることができる。

したがって、かかる乾燥廃棄物をガス化炉３で燃焼させると、窒素酸化物、窒素含有化合物（例えば、シアン化水素）の含有量が少ないガスを生成させることができる。このようなガスは、後述するガス資化性細菌の培養に有利である。

また、含水廃棄物の乾燥に使用する過熱蒸気の温度は、特に限定されないが、１２０〜１０００℃程度であることが好ましく、１５０〜８００℃程度であることがより好ましく、２００〜４００℃程度であることがさらに好ましい。上記温度範囲の過熱蒸気を用いることにより、含水廃棄物の乾燥効率をより高めることができるとともに、廃棄物処理システム１の各部に悪影響を及ぼす塩化水素等の発生量をより低減することもできる。

なお、過熱蒸気の温度は、含水廃棄物の含水量等により前記温度範囲内で適宜設定することができる。すなわち、含水廃棄物の含水量が多い場合、過熱蒸気の温度は比較的高温に設定し、含水廃棄物の含水量が少ない場合、過熱蒸気の温度は比較的低温に設定することができる。

このとき、含水廃棄物の乾燥に使用された過熱蒸気は、温度が低下して、より温度の低い低温蒸気となる。また、低温蒸気は、含水廃棄物から除去された水（水蒸気）を含むようになり、過熱蒸気に比べて飽和状態に近くなる。なお、含水廃棄物の含水量が極めて多く、含水廃棄物を完全に乾燥させることなく、ガス化炉３に搬送する場合、低温蒸気は、ほぼ飽和状態になる。また、このときの低温蒸気の温度は、通常、１００〜２００℃程度である。

乾燥室２１の蒸気排出口は、蒸気ライン１０２を介して、蒸留器７の蒸気供給口に接続されている。また、蒸気ライン１０２の途中から分岐した蒸気ライン１０３は、熱交換器４の蒸気供給口（配管４１の上端部（他端部））に接続されている。これにより、低温蒸気の一部が蒸留器７に供給され、その熱が蒸留に利用される。一方、低温蒸気の残部は、
熱交換器４（配管４１）に供給され、過熱蒸気を生成するために再利用される。

なお、蒸気ライン１０２と蒸気ライン１０３との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、低温蒸気の蒸留器７および熱交換器４への供給量を調整し得るようになっている。

前述したガス化炉３のガス排出口は、ガスライン２０１を介して、ガス精製部５のガス供給口に接続され、さらに、ガス精製部５のガス排出口は、ガスライン２０２を介して、ガス発酵器６のガス供給口に接続されている。ガス化炉３で生成されたガスは、図示しないポンプにより、ガス精製部５を通過した後、ガス発酵器６に供給される。

このガス精製部５は、ガス化炉３から直接排出されるガスに対して、湿式または乾式での精製を行う。具体的には、湿式での精製では、酸性・アルカリ性溶液、油を用いたスクラバー方式のよる方法等が用いられる。一方、乾式での精製では、サイクロンやバグフィルターの使用、脱硫剤の添加による方法等が用いられる。なお、ガス精製部５には、乾式および湿式のいずれの方式の精製を採用してもよい。

かかる処理後のガスには、ガス発酵器６に供給（有機物質の生成に使用）する前に、さらに精製を行ってもよい。この精製には、例えば、低温分離方式（深冷方式）の分離器、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）方式の分離器、膜分離方式の分離器、温度スイング吸着（ＴＳＡ）方式の分離器等のうちの１種のみを単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

ガス発酵器（有機物質生成部）６は、ガス資化性細菌の発酵作用により、ガスから有機物質を生成する装置である。具体的には、まず、ガス発酵器６内に、図示しないラインを介して、培養液とガス資化性細菌とを供給して収容する。この状態で、培養液を撹拌しつつ、ガス発酵器６内にガスを供給する。これにより、培養液中でガス資化性細菌を培養して、その発酵作用によりガスから有機物質を生成する。

培養液は、主成分の水と、この水に溶解または分散された栄養分（例えば、ビタミン、リン酸等）とを含有する液体である。このような培養液の組成は、ガス資化性細菌が良好に発育し得るように調製される。

有機物質としては、例えば、エタノール、２，３−ブタンジオール、酢酸、乳酸、イソプレン等が挙げられるが、エタノールを含む有機物質が好ましい。高濃度（９９．５ｖｏｌ％以上）のエタノールは、燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料（ジェット燃料）等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。

ガス資化性細菌としては、例えば、クロストリジウム（Clostridium）属細菌、ムーレラ（Moorella）属細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属細菌、カルボキシドセラ（Carboxydocella）属細菌、ロドシュードモナス（Rhodopseudomonas）属細菌、ユーバクテリウム（Eubacterium）属細菌、ブチリバクテリウム（Butyribacterium）属細菌、オリゴトロファ（Oligotropha）属細菌、ブラディリゾビウム（Bradyrhizobium）属細菌、好気性水素酸化細菌であるラルソトニア（Ralsotonia）属細菌等が挙げられる。
以上のようなガス資化性細菌の中から、目的とする有機物質の生成能の高い細菌が選択されて用いられる。

例えば、エタノール生成能の高いガス資化性細菌としては、クロストリジウム・オートエタノゲナム（Clostridium autoethanogenum）、クロストリジウム・ユングダリイ（Clo
stridium ljungdahlii）、クロストリジウム・アセチクム（Clostridium aceticum）、クロストリジウム・カルボキシジボランス（Clostridium carboxidivorans）、ムーレラ・サーモアセチカ（Moorella thermoacetica）、アセトバクテリウム・ウッディイ（Acetobacterium woodii）等が挙げられる。

ガス発酵器６には、例えば、撹拌板で培養液を撹拌するタイプの発酵器、培養液自体を循環させることにより培養液を撹拌するタイプの発酵器、供給されるガスの通気で生じる気泡流に伴う水流により培養液を撹拌するタイプの発酵器等を用いることができる。

培養液の温度（培養温度）は、好ましくは３０〜４５℃程度、より好ましくは３３〜４２℃程度とすることができる。さらに好ましくは３６．５〜３７．５℃程度である。また、培養時間は、好ましくは連続培養で２４時間〜３００日程度、より好ましくは連続培養で５日〜３００日程度とすることができる。

また、ガス発酵器６内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは１０〜３００ｋＰａ（ゲージ圧）程度、より好ましくは２０〜２００ｋＰａ（ゲージ圧）程度とすることができる。ガス発酵器６内の圧力を上記範囲とすることにより、過剰圧力負荷による設備コストの増大を抑制しつつ、ガス資化性細菌の反応性をより高めることができる。

本実施形態では、ガス発酵器６の前段（上流側）にガス精製部５が設けられている。ガス精製部５は、ガス中に含まれるガス資化性細菌の発育に必要な成分の量を高める処理、ガス資化性細菌に悪影響を与える成分を除去する処理、加湿処理、乾燥処理等を行う装置である。
ガス発酵器６において、ガス精製部５を通過したガスを用いることにより、ガス資化性細菌による有機物質の生成効率をより向上させることができる。

なお、ガス精製部５は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。すなわち、ガス化炉３のガス排出口をガスライン２０１を介して、直接ガス発酵器６のガス供給口に接続するようにしてもよい。

また、ガス発酵器６の設置数は、１つに限定されることなく、２つ以上（多段（直列）または並列）であってもよい。２つ以上のガス発酵器６を多段（直列）に接続することにより、前段（上流側）のガス発酵器６で残存するガスを、さらに後段（下流側）のガス発酵器６で有機物質の生成に使用することができる。この場合、前段のガス発酵器６で生成される有機物質と後段のガス発酵器６で生成される有機物質とは、同一であっても異なっていてもよい。

ガス発酵器６のガス排出口は、ガスライン２０３を介して、オフガス燃焼炉８のガス供給口に接続されている。ガス発酵器６で残存する排ガス（主に、窒素）は、図示しないポンプまたは圧力勾配により、オフガス燃焼炉８に供給される。

オフガス燃焼炉８は、排ガスを燃焼させる装置である。オフガス燃焼炉８で燃焼された後の排ガスは、例えば、所定のフィルターを通過させた後、大気中に排出（放出）される。なお、オフガス燃焼炉８も、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。また、オフガス燃焼炉８の廃熱により、過熱蒸気を生成するようにしてもよい。

また、ガス発酵器６の液体排出口は、液体ライン３０１を介して、蒸留器（濃縮部）７の液体供給口に接続されている。ガス発酵器６では、ガスから有機物質が培養液中に生成されるが、この有機物質を含有する培養液が、図示しないポンプにより、蒸留器７に供給される。

なお、液体ライン３０１の途中には、例えば、培養液からガス資化性細菌を除去する固液分離部を設けるようにしてもよい。かかる固液分離部は、例えば、セラミック膜フィルター、多重板波動フィルターのようなフィルター、スクリュープレス機、ローラープレス機、ベルトスクリーン機、振動ふるい機、真空脱水機、加圧脱水機（フィルタープレス機）、ベルトプレス機、スクリュープレス機、遠心濃縮脱水機（スクリューデカンタ機）、多重円板脱水機等で構成することができる。

蒸留器７は、有機物質の沸点と他の成分の沸点との差を利用して、有機物質を蒸留して濃縮する装置である。本実施形態の蒸留器７は、図２に示すように、容器本体７１と、容器本体７１内に設けられた複数のトレイ（多孔板）７２およびコイル状の配管７３と、容器本体７１外に設けられたコンデンサ７４とを備えている。

容器本体７１の底部には、還流液７１０が収容され、この還流液７１０に浸るように配管７３が配置されている。また、配管７３の下端部（一端部）には、蒸気ライン１０２が接続されており、低温蒸気が配管７３に供給される。このとき、配管７３を通過する低温蒸気の熱を利用して還流液７１０を加熱する。これにより、還流液７１０が蒸発して蒸気となる。

また、配管７３の上端部（他端部）には、蒸気ライン１０４が接続されている。配管７３および蒸気ライン１０４を通過した低温蒸気は、例えば、所定のフィルターを通過させた後、大気中に排出（放出）される。
なお、還流液７１０には、有機物質の沸点より高い沸点の液体（例えば、水）を用いることができる。

複数のトレイ７２は、容器本体７１の高さ方向に沿って、ほぼ等間隔で配置されている。また、容器本体７１の高さ方向の途中に設けられた液体供給口には、液体ライン３０１が接続されており、ガス発酵器６から培養液が容器本体７１内に供給される。容器本体７１内に供給された培養液は、トレイ７２に沿って流下する際に、還流液７１０の蒸気と接触して、培養液中の有機物質を含む成分も蒸発するようになる。

容器本体７１の頂部に設けられた蒸気排出口は、回収ライン７４１を介して、コンデンサ７４に接続されている。コンデンサ７４は、容器本体７１内の蒸気（特に、有機物質の蒸気）を回収して冷却する装置である。コンデンサ７４により有機物質の蒸気が回収および冷却されて、有機物質の濃縮液が得られる。

この有機物質の蒸留時における蒸留器７（容器本体７１）内の温度は、特に限定されないが、１００℃以下であることが好ましく、７０〜９５℃程度であることがより好ましい。蒸留器７内の温度を前記範囲に設定することにより、必要な有機物質とその他の成分との分離、すなわち有機物質の蒸留をより確実に行うことができる。

また、有機物質の蒸留時における蒸留器７（容器本体７１）内の圧力は、常圧であってもよいが、大気圧未満であることが好ましく、６０〜９５ｋＰａ（ゲージ圧）程度であることがより好ましい。蒸留器７内の圧力を前記範囲に設定することにより、有機物質の分離効率を向上させること、ひいては有機物質の濃縮液の収率を向上させることができる。

また、コンデンサ７４の液体排出口は、還流ライン７４２を介して、容器本体７１の上部に設けられた液体供給口に接続されている。さらに、還流ライン７４２の途中には、還流ライン７４２から分岐する液体ライン３０２が接続されている。

かかる構成により、図示しないポンプにより、濃縮液の一部が容器本体７１内に戻され、濃縮液の残部が最終製品として回収される。濃縮液の一部を容器本体７１内に戻して、濃縮液も還流液７１０の一部として蒸留に使用することにより、濃縮液中の有機物質の濃度をより高めることができる。

なお、還流ライン７４２と液体ライン３０２との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、濃縮液の容器本体７１への戻し量と濃縮液の回収量とを調整し得るようになっている。

また、コンデンサ７４のガス排出口には、ガスライン２０４が接続されている。ガスライン２０４は、途中で２つの分岐ガスライン２０４ａ、２０４ｂに分岐し、一方の分岐ガスライン２０４ａは、ガス化炉３のガス供給口に接続され、他方の分岐ガスライン２０４ｂは、ガスライン２０３の途中に接続されている。

ここで、有機物質の蒸留時には、培養液中に溶存する酸素や空気等を含むガスが生成される。かかるガスを排ガスとしてガス化炉３およびオフガス燃焼炉８に供給することにより、蒸留器７で生成される排ガスを、廃棄物の燃焼およびガス発酵器６で生成される排ガスの燃焼に有効利用することができる。
また、蒸留器７内に残留する蒸留残渣（固形分）を含水廃棄物として乾燥部２に供給してもよい。

なお、本実施形態では、濃縮部は、蒸留器７で構成されているが、この蒸留器７に代えてまたは蒸留器７とともに、他の処理器を備えていてもよい。濃縮部が蒸留器７とともに他の処理器を備える場合、他の処理器は、例えば、蒸留器７の後段（下流側、すなわち液体ライン３０２の途中）に設けられる。蒸留器７とともに他の処理器を備える濃縮部を用いることにより、濃縮液中の有機物の濃度をさらに高めることができる。

かかる処理器としては、例えば、ゼオライト脱水膜を含む処理器、有機物質より沸点の低い低沸点物質を除去する処理器、有機物質より沸点の高い高沸点物質を除去する処理器、イオン交換膜を含む処理器等が挙げられ、これらのうちの１つを単独でまたは２つ以上を組み合わせて用いることができる。

また、容器本体７１の下部に設けられた液体排出口は、液体ライン３０３を介して、廃液発酵器９に接続されている。容器本体７１内の還流液７１０の一部は、図示しないポンプにより、廃液として廃液発酵器９に供給される。

廃液発酵器（廃液処理部）９は、メタン発酵細菌の発酵作用により、廃液を処理する装置である。具体的には、まず、廃液発酵器８内に、図示しないラインを介して、培養液とメタン発酵細菌とを供給して収容する。この状態で、培養液を撹拌しつつ、廃液発酵器９内に廃液を供給する。これにより、培養液中でメタン発酵細菌を培養して、その発酵作用により廃液中に含まれるガス資化性細菌の死骸やガス資化性細菌が生成した物質（例えば、炭水化物、タンパク質等）から、メタンおよびＣＯ_２を主成分として含有するガスを生成する。

この廃液発酵器９には、ガス発酵器６と同様の発酵器を用いることができる。
なお、廃液発酵器９で生成されたメタンおよびＣＯ_２を主成分として含有するガスは、所定の処理を施すことにより、ガス化炉３において乾燥廃棄物を燃焼させる際の燃料ガスとして用いることもできる。

また、廃液発酵器９から排出される処理濃縮液および／または前述した蒸留器７から排
出される廃液（還流液７１０）を、含水廃棄物とともに乾燥部２に供給してもよく、ガス発酵器６に供給してもよい。

なお、廃液発酵器９は、メタン発酵細菌の発酵作用により廃液を処理するメタン発酵器単独の構成に限らず、メタン発酵器の前段に設けられる酸発酵器等を備えてもよく、メタン発酵器（嫌気発酵部）の後段に設けられる空気爆気や酸素爆気による好気処理部、逆浸透膜による処理部等を備えてもよく、それらの組み合わせを備えてもよい。

また、本実施形態では、廃液処理部は、廃液発酵器９で構成されているが、この廃液発酵器９に代えて他の処理器を備えていてもよい。他の処理器としては、例えば、濾過器、蒸発法により大気中へ水分を放散する放散器、蒸発法により廃液を濃縮する濃縮器等が挙げられる。
さらに、廃液発酵器（廃液処理部）９は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。

以上説明したような廃棄物処理システム１によれば、ガス化炉３において乾燥廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気により乾燥部２において含水廃棄物を乾燥するとともに、含水廃棄物の乾燥に使用した後の低温蒸気の熱を、蒸留器７において有機物質の濃縮（蒸留）にも利用する。

すなわち、ガス化炉３で発生する熱を、含水廃棄物の乾燥と有機物質の濃縮との双方に利用するため、含水廃棄物の乾燥と有機物質の濃縮とに別の熱源を使用する場合に比べて、必要なエネルギー量を少なくすることができる。

また、含水廃棄物の乾燥に熱風（不凝縮ガス）を用いる場合、含水廃棄物から発生する水蒸気は、不凝縮ガスと混合されるので温度を下げても凝縮し難くなる。このため、蒸留器７の熱源として使用することが極めて困難である。これに対して、含水廃棄物の乾燥に過熱蒸気を用いると、含水廃棄物の乾燥に使用した後の低温蒸気は、ほぼ飽和状態となり、その凝縮熱を蒸留器７の熱源として有効利用することができる。

すなわち、過熱蒸気を生成する際に、蒸気を得るために投入した潜熱を無駄なく回収することができるため、熱風を用いて含水廃棄物を乾燥する場合と比べても、必要なエネルギー量が低くなる。

また、通常、含水廃棄物の乾燥は、乾燥室２１内を減圧することなく行われる。このため、含水廃棄物の乾燥を乾燥部２において連続して行うことができる。したがって、廃棄物処理システム１は、大量に発生する廃棄物の処理に、特に好ましく使用することができる。

なお、低温蒸気の熱は、蒸留器７で利用する他、ガス発酵器６で利用するようにしてもよい。図３は、低温蒸気の熱を利用可能なガス発酵器の構成を模式的に示す図である。
図３に示すガス発酵器６は、撹拌板で培養液を撹拌するタイプの発酵器であり、容器本体６１と、容器本体６１内に回転可能に設けられた撹拌板６２と、容器本体６１の胴部に螺旋状に巻回された配管６３とを備えている。なお、配管６３は、容器本体６１内に設け、培養液に浸かるような構成としてもよい。

容器本体６１の下部に設けられたガス供給口には、ガスライン２０２が接続され、容器本体６１の上部に設けられた液体排出口には、液体ライン３０１が接続されている。
また、配管６３の下端部（一端部）には、蒸気ライン１０２または蒸気ライン１０４が接続される。蒸気ライン１０２が接続される場合、配管６３には、乾燥部２を通過した後
の低温蒸気が供給され、その熱がガス資化性細菌の培養に利用される。また、蒸気ライン１０４が接続される場合、配管６３には、乾燥部２を通過し、さらに蒸留器７を通過した後の低温蒸気が供給され、その残熱がガス資化性細菌の培養に利用される。

なお、低温蒸気の熱は、廃液発酵器９で利用するようにしてもよい。この場合、廃液発酵器９は、図３に示すガス発酵器６と同様の構成とすることができる。さらに、低温蒸気の熱は、蒸留器７、ガス発酵器６および廃液発酵器９のうちの２つまたは３つにおいて利用するようにしてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の廃棄物処理システムの第２実施形態を示すブロック図である。

以下、第２実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の廃棄物処理システム１は、主に、ガス生成部の構成が異なるとともに、分岐ガスライン２０４ａが省略されていること以外は、前記第１実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

図４に示すガス生成部は、乾燥廃棄物を燃焼させることにより、第１のガスを生成する第１の炉３ａと、第１のガスを改質して第２のガスを生成する第２の炉（改質炉）３ｂとを備えている。

また、蒸気ライン１０３の途中から分岐した蒸気ライン１０５は、第２の炉３ｂの蒸気供給口に接続されている。なお、蒸気ライン１０５と蒸気ライン１０３との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、低温蒸気の第２の炉３ｂおよび熱交換器４への供給量を調整し得るようになっている。

第１の炉３ａは、例えば、流動床ガス化炉で構成されている。この第１の炉３ａでは、砂等で構成される流動床に空気（または酸素）および水蒸気を供給しつつ、乾燥廃棄物を燃焼（部分燃焼）させることにより熱処理して、メタンを主成分として含有する第１のガスを生成する。このとき、第１の炉３ａ内には、スス（チャー）として炭素も生成する。

この際の第１の炉３ａの温度（燃焼温度）は、特に限定されないが、４００〜７５０℃程度であることが好ましく、５００〜６５０℃程度であることがより好ましい。
第１の炉３ａのガス排出口は、ガスライン２００を介して、第２の炉３ｂのガス供給口に接続されている。第１のガスおよび炭素は、図示しないポンプにより、第２の炉３ｂに供給される。

この第２の炉３ｂでは、ガスライン２００を介して供給されたメタンおよび炭素と、蒸気ライン１０５を介して供給された低温蒸気（水蒸気）とが、次式に従って反応して、第１のガスが第２のガス（改質ガス）に変換（改質）される。
Ｃ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ_２
ＣＨ_４ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ_２

この際の第２の炉３ｂの温度（燃焼温度）は、特に限定されないが、９００〜１５００℃程度であることが好ましく、１０００〜１４００℃程度であることがより好ましい。
第２の炉３ｂのガス排出口は、ガスライン２０１を介して、ガス精製部５のガス供給口に接続されている。第２のガスは、図示しないポンプにより、ガス精製部５に供給される。

このような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。特に、第２実施形態によれば、第２のガス中における一酸化炭素の濃度がより高くなるため、有機物質の生成効率（収率）をより向上させることができる。

また、第２実施形態の廃棄物処理システム１では、第１の炉３ａおよび第２の炉３ｂのそれぞれに都市ガスを供給するためのガスラインが接続され、メタンの水蒸気改質を行い得るように構成されていることが好ましい。

かかる構成により、仮に、廃棄物の質が変動して（例えば、低品位な廃棄物が断続的に供給されて）、生成するガスの量や組成が不安定になることや、廃棄物の供給不能等の第１の炉３ａ（流動床ユニット）にトラブルが発生することがあっても、有機物質の生成を停止させることなく継続することが可能となる。

また、このような状況（炉のトラブル）を考慮した場合、第１の炉３ａと第２の炉３ｂとの組み合わせを１ユニットとして、２ユニット、３ユニット等の複数ユニットを設けることが好ましい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第３実施形態について説明する。
図５は、本発明の廃棄物処理システムの第３実施形態を示すブロック図である。

以下、第３実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１および第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態の廃棄物処理システム１は、ガスライン１０５が省略されるとともに、ガス発酵器６から排出される排ガスの一部が第２の炉３ｂに供給されるように構成されていること以外は、前記第２実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

図５に示すように、ガスライン２０３の途中から分岐したガスライン２０５は、第２の炉３ｂのガス供給口に接続されている。なお、ガスライン２０５とガスライン２０３との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、排ガスの第２の炉３ｂおよびオフガス燃焼炉８への供給量を調整し得るようになっている。

ここで、ガス発酵器６から排出される排ガスは、ガス資化性細菌の発酵作用により生成するガスであり、二酸化炭素を主成分として含有する。
かかる排ガスを第２の炉３ｂに供給することにより、第２の炉３ｂでは、二酸化炭素と、ガスライン２００を介して供給された炭素とが、次式に従って反応して、第１のガスが第２のガス（改質ガス）に変換（改質）される。
Ｃ ＋ CＯ_２ → ２ＣＯ
ＣＨ_４ ＋ CＯ_２ → ２ＣＯ ＋２Ｈ_２

このように、二酸化炭素を主成分とするガス（排ガス）を、第１のガスの改質に用いた場合、一酸化炭素を多く含む第２のガスが生成される。一方、前記第２実施形態のように、水蒸気を主成分とするガス（低温蒸気）を、第１のガスの改質に用いた場合、水素を多く含む第２のガスが生成される。一酸化炭素は、水素よりも常温常圧での化学ポテンシャルが高いため、ガス発酵器６でのガス資化性細菌の培養に有利であり、第１のガスの改質には、二酸化炭素を主成分とするガスを用いる方がより望ましい。

この場合、第２のガス中には、ガス資化性細菌の代謝反応等に起因して、硫黄成分が含まれることがあるため、ガスライン２０５の途中には、脱硫器を設けることが好ましい。
脱硫器により硫黄成分を除去することにより、硫化水素、硫酸等が第２のガス中に含まれるのを防止または抑制することができる。このような第２のガスは、ガス資化性細菌の培養に有利である。
このような第３実施形態においても、前記第１および第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第４実施形態について説明する。
図６は、本発明の廃棄物処理システムの第４実施形態を示すブロック図である。

以下、第４実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１〜第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態の廃棄物処理システム１は、第１の炉３ａと第２の炉３ｂとの間（すなわち、ガスライン２００の途中）に、固気分離部３１とフィルター装置３２とが設けられていること以外は、前記第３実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

固気分離部３１は、例えば、接線流入式反転型のサイクロン、軸流式反転型のサイクロン等で構成されている。固気分離部３１の固体排出口は、固体ライン４０１を介して、第２の炉３ｂの下部に設けられた固体供給口に接続されている。また、ガスライン２００は、第２の炉３ｂの上部に設けられたガス供給口に接続されている。

かかる構成により、固気分離部３１において分離されたガス成分（例えば、メタン）は、フィルター装置３２を通過した後、第２の炉３ｂの上部に供給され、固体成分（例えば、炭素）は、第２の炉３ｂの下部に供給される。

固気分離後のガス成分中に炭素（チャー）が含まれても、その大部分は、フィルター装置３２を通過する際に、フィルターによって除去される。このため、第２の炉３ｂにおいて、アセチレン、エチレン、ベンゼン等が生成するのを防止または抑制することができる。かかる成分を含有しない第２のガスは、ガス資化性細菌の培養に有利である。なお、フィルターは、例えば、バグフィルターで構成することができる。特に、高温での使用が可能なことから、フィルターとしては、セラミックバグフィルターが好適である。

この場合、第２のガスを第２の炉３ｂ内に滞留させる時間を十分に長くして、第２の炉３ｂ内の上部に炭素が存在しない状態で、第１のガスの改質を行うことが好ましい。これにより、前記効果をより向上させることができる。

具体的な滞留時間は、特に限定されないが、１０秒以上とすることが好ましく、３０秒以上とすることがより好ましい。
このような第４実施形態においても、前記第１〜第３実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第５実施形態について説明する。
図７は、本発明の廃棄物処理システムの第５実施形態を示すブロック図である。

以下、第５実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１〜第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態の廃棄物処理システム１は、主に、分岐ガスライン２０４ａが省略されるとともに、ガスライン２０４の途中に気液分離部１０が設けられていること以外は、前記第１実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

気液分離部１０は、例えば、凝縮器（コンデンサ）で構成することができる。蒸留器７から排出される排ガスは、前述したような酸素や空気の他、水蒸気を含むが、気液分離部１０を設けることにより、主に水を含む液体成分と、主に空気を含むガス成分とに分離することができる。

また、気液分離部１０の液体排出口は、液体ライン３０４を介して、廃液発酵器９の液体供給口に接続されており、液体成分は、廃液発酵器９に供給される。一方、ガス成分は、オフガス燃焼炉８に供給された後、大気中に放出される。したがって、本実施形態では、廃棄物処理システム１内の空気（特に、窒素）を排除（パージ）して、その廃棄物処理システム１内における濃度を低下させることができる。

このため、廃棄物処理システム１内において、窒素酸化物や窒素含有化合物（例えば、シアン化水素）が生成し難くなる。したがって、かかる構成は、ガス資化性細菌の培養に有利である。
このような第５実施形態においても、前記第１〜第４実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第６実施形態について説明する。
図８は、本発明の廃棄物処理システムの第６実施形態を示すブロック図である。

以下、第６実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１〜第５実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第６実施形態の廃棄物処理システム１は、過熱蒸気を第１の炉３ａに供給するように構成されていること以外は、前記第２実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

図８に示す廃棄物処理システム１では、蒸気ライン１０１が第１の炉３ａの蒸気供給口に接続され、蒸気ライン１０２が第１の炉３ａの蒸気排出口に接続されている。

このような第６実施形態においても、前記第１〜第５実施形態と同様の作用・効果が得られる。特に、第１の炉３ａに過熱蒸気を供給することにより、第１の炉３ａにおける燃焼に要するエネルギー量を大幅に低減することができる。
なお、低温蒸気を蒸留器７へ供給しない構成としてもよい。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第７実施形態について説明する。
図９は、本発明の廃棄物処理システムの第７実施形態を示すブロック図である。

以下、第７実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１〜第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第７実施形態の廃棄物処理システム１は、過熱蒸気を第１の炉３ａに供給するように構成されていること以外は、前記第３実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

図９に示す廃棄物処理システム１では、蒸気ライン１０１が第１の炉３ａの蒸気供給口に接続され、蒸気ライン１０２が第１の炉３ａの蒸気排出口に接続されている。

このような第７実施形態においても、前記第１〜第６実施形態と同様の作用・効果が得られる。特に、第１の炉３ａに過熱蒸気を供給することにより、第１の炉３ａにおける燃焼に要するエネルギー量を大幅に低減することができる。
なお、低温蒸気を蒸留器７へ供給しない構成としてもよい。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の廃棄物処理システムの第８実施形態について説明する。
図１０は、本発明の廃棄物処理システムの第８実施形態を示すブロック図である。

以下、第８実施形態の廃棄物処理システムについて、前記第１〜第７実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第８実施形態の廃棄物処理システム１は、過熱蒸気の乾燥部２への供給経路が異なっていること以外は、前記第１実施形態の廃棄物処理システム１と同様である。

図１０に示す廃棄物処理システム１では、蒸気ライン２０１の途中に、ガス精製部５が設けられている。したがって、熱交換器４で生成された過熱蒸気の少なくとも一部は、ガス精製部５を通過した後に、乾燥部２に供給される。

本実施形態では、ガス精製部５は、熱スイング吸着（ＴＳＡ）方式の分離器で構成されている。ガス精製部５では、ガス化炉３で生成されたガス中の不純物ガス成分を吸収剤に吸収させ、この吸収剤に吸着した不純物ガス成分を離脱させるために、過熱蒸気が使用される。過熱蒸気は、蒸気（水蒸気）を過熱しているために結露を生じることがなく、これにより、不純物ガス成分が吸着剤から離脱する。

なお、吸収剤に吸着した不純物ガス成分を離脱させるためのガス（離脱用ガス）には、過熱蒸気に代えて、あるいは過熱蒸気とともに、窒素、ガス発酵器６から排出される排ガス（培養オフガス）等を用いることもできる。ここで、窒素には、例えば、廃棄物を燃焼させるための酸素を空気から製造する際に、副産物として分離される窒素を用いることができる。

また、過熱蒸気、窒素、培養オフガス等は、任意に組み合わせて、離脱用ガスとして用いることができる。
さらに、離脱用ガスに含まれるＨ_２Ｓのような吸着性の高い不純物は適切に除去した後に、分離器に導入することが好ましい。

したがって、本実施形態では、ガス精製部５を通過した後の過熱蒸気は、ベンゼンのような芳香族成分（不純物ガス成分）を含む。かかる過熱蒸気中に含まれる不純物ガス成分は、乾燥廃棄物に吸着してガス化炉３に持ち込まれ、ガス化炉３でＣＯやＣＯ_２、Ｈ_２Ｏに変換される。また、ガス化炉３を通過した不純物ガス成分も、ガス精製部５およびガス発酵器６を通過した後、蒸留器７で凝縮されて気液分離される。その後、液体成分と分離されたガス成分（不純物ガス成分を含む）は、再度、ガス化炉３やオフガス燃焼炉８で処理される。

なお、吸着剤は、吸着すべき不純物ガス成分の種類に応じて適宜選択されるため、その種類は、特に限定されないが、例えば、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル、活性炭等が挙げられる。
このような第８実施形態においても、前記第１〜第７実施形態と同様の作用・効果が得られる。

以上、本発明の廃棄物処理システムおよびガス処理装置について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、本発明の廃棄物処理システムおよびガス処理装置は、それぞれ他の任意の構成を有していてもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。

また、廃棄物処理システムおよびガス処理装置は、前記第１〜第７実施形態のうちの任意の２以上の構成を組み合わせてもよい。
例えば、第１の炉３ａと第２の炉３ｂとを備える実施形態において、蒸気ライン１０５およびガスライン２０５の双方を第２の炉３ｂに接続し、必要に応じて、これらのラインを切り替え可能に構成することができる。

なお、各前記実施形態において、有機物質生成部は、ガス発酵器６で構成されていたが、本発明では、金属触媒のような触媒の作用によりガスから有機物質を生成するガス反応器で構成することもできる。この場合、低温蒸気の熱を触媒反応に利用することができる。

また、かかる構成（触媒の作用による有機物質の生成）は、前記第２実施形態の廃棄物処理システム１で採用することが好ましい。このような廃棄物処理システム１において、有機物質を生成（合成）する場合、ＣＯとＨ_２との比が特有の値であることがある。これは、この反応が高温高圧での反応のため、常温常圧の化学ポテンシャルに支配されないためであると考えられる。

例えば、有機物質としてエタノールをＣＯとＨ_２とから合成する場合、ＣＯとＨ_２との比は、２：４であることが好ましい。この合成反応は、２ＣＯ ＋ ４Ｈ_２ → Ｃ_２Ｈ_６０ ＋ Ｈ_２Ｏの式に従って進行し、ＣＯ_２を発生させないことを意味している。第２実施形態の第２の炉３ｂで生成される第２のガスは、ＣＯと多量のＨ_２とを含むため、上記の合成反応（特に、エタノールの合成反応）に有用である。

また、ガス精製部５から排出される排ガスは、二酸化炭素、ＢＴＥＸ等を含むことがあるが、この排ガスをガス化炉３（または第２ガス化炉３ｂ）およびオフガス燃焼炉８のうちの少なくとも一方に供給するようにしてもよい。この場合、供給に先立って、ＢＴＥＸ等を除去して、二酸化炭素を主成分とするガスとすることが好ましい。

二酸化炭素を含むガスを第１のガスの改質に用いた場合、一酸化炭素を多く含む第２のガスが得られる。前述したように、かかる第２のガスは、ガス発酵器６におけるガス資化性細菌の培養に有利である。

また、安定的な有機物質の生成を継続するために、廃棄物のカロリーに応じて、補助的に化石燃料（石炭、石油、天然ガス）をガス化炉３に供給して、生成されるガスの質を安定させてもよい。

また、ガス化炉３または第２の炉３ｂから排出されるガスの質や、ガス精製部５から排出されるガスの質に応じて、ガス化炉３または第１の炉３ａに供給する廃棄物の種類や量を調整してもよい。

また、ガス精製部５におけるガスの精製能力を高めるために、ガスをプラズマ処理してもよい。さらに、前記８実施形態において、ガス精製部５を温度スイング吸着（ＴＳＡ）方式の分離器および圧力スイング吸着（ＰＳＡ）方式の分離器から選択される分離器で構成し、不純物ガス成分を離脱させるための高温熱流体として、過熱蒸気を使用してもよいし、低温蒸気を電気式の加熱装置で再加熱することにより過熱蒸気にして使用してもよい。

なお、高温熱流体には、過熱蒸気に代えて、あるいは過熱蒸気とともに、窒素、ガス発酵器６から排出される排ガス（培養オフガス）等を用いることもできる。また、過熱蒸気
、窒素、培養オフガス等は、任意に組み合わせて、高温熱流体として用いることができる。さらに、高温熱流体は、分離器に収容される吸着剤に悪影響を及ぼす不純物ガス成分（Ｈ_２Ｓ等）を適宜除去して用いてもよい。

また、温度スイング吸着方式の分離器および圧力スイング吸着方式の分離器は、それらの吸着特性に応じて、いずれか一方のみを単独でまたは双方を組み合わせて用いるようにしてもよい。さらに、温度スイング吸着方式の分離機および圧力スイング吸着方式の分離器の双方を組み合わせて用いる場合、その順序は任意である。例えば、温度スイング吸着方式の分離器で不純物ガス成分を除去した後、圧力スイング吸着方式の分離器で有機物質の生成に不要なガス（特に、窒素）を除去するようにしてもよい。

以上のような廃棄物処理システム１において、ガス化炉３で乾燥廃棄物の燃焼に用いる酸素は、一般に空気から分離することにより生成されるため、深冷分離用の窒素と合わせて、廃棄物処理システム１内には大量の窒素が余る。したがって、この余剰の窒素を高温熱流体に用いて、温度スイング吸着方式または圧力スイング吸着方式の分離器における吸着剤の再生を行うことができる。

さらに、余剰の窒素は、例えば、ガス資化性細菌を培養するための培養液（培地）を保存するための培養液保存システム、触媒の作用により有機物質を生成するための反応システム、ガス化炉３に供給するガスを精製するための精製システム等における各ユニット用のパージガスとして用いることも可能である。

１ 廃棄物処理システム
２ 乾燥部
２１ 乾燥室
２２ コンベア
３ ガス化炉
３ａ 第１の炉
３ｂ 第２の炉
３１ 固液分離器
３２ フィルター装置
４ 熱交換器
４１ 配管
５ ガス精製部
６ ガス発酵器
６１ 容器本体
６２ 撹拌板
６３ 配管
７ 蒸留器
７１ 容器本体
７１０ 還流液
７２ トレイ
７３ 配管
７４ コンデンサ
７４１ 回収ライン
７４２ 還流ライン
８ オフガス燃焼炉
９ 廃液発酵器
１０ 気液分離部
１０１ 蒸気ライン
１０２ 蒸気ライン
１０３ 蒸気ライン
１０４ 蒸気ライン
１０５ 蒸気ライン
２００ ガスライン
２０１ ガスライン
２０２ ガスライン
２０３ ガスライン
２０４ ガスライン
２０４ａ 分岐ガスライン
２０４ｂ 分岐ガスライン
２０５ ガスライン
３０１ 液体ライン
３０２ 液体ライン
３０３ 液体ライン
４０１ 固体ライン

Claims (22)

1. 水を含む廃棄物を乾燥する乾燥部と、
   乾燥後の前記廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部と、
   前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
   前記有機物質を濃縮する濃縮部と、
   前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
   該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることを特徴とする廃棄物処理システム。
2. 前記過熱蒸気を使用して、前記乾燥部において前記廃棄物を乾燥するとともに、前記廃棄物の乾燥に使用した後の前記過熱蒸気より温度の低い低温蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されている請求項１に記載の廃棄物処理システム。
3. 前記濃縮部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、前記有機物質を蒸留する蒸留器を備える請求項１または２に記載の廃棄物処理システム。
4. 前記有機物質の蒸留時における前記蒸留器内の温度は、１００℃以下である請求項３に記載の廃棄物処理システム。
5. 前記有機物質の蒸留時における前記蒸留器内の圧力は、大気圧未満である請求項３または４に記載の廃棄物処理システム。
6. さらに、前記濃縮部から排出される廃ガスを気液分離する気液分離部を有する請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
7. 前記廃棄物の乾燥に使用する前記過熱蒸気の温度は、１２０〜１０００℃である請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
8. 前記低温蒸気の一部を、前記過熱蒸気生成部に供給するように構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
9. 前記有機物質生成部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから前記有機物質を生成する発酵器を備える請求項１〜８のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
10. 前記有機物質は、エタノールを含む請求項１〜９のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
11. 前記濃縮部から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記ガス生成部に供給するように構成されている請求項１〜１０のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
12. 前記廃棄物の前記燃焼は、空気よりも酸素濃度が高いガスを供給しつつ行われる請求項１〜１１のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
13. 前記ガス生成部は、前記廃棄物から第１のガスを生成する第１の炉と、前記第１のガスを改質して第２のガスを生成する第２の炉とを備える請求項１〜１２のいずれかに記載の
    廃棄物処理システム。
14. 前記低温蒸気の一部を、前記第２の炉に供給するように構成されている請求項１３に記載の廃棄物処理システム。
15. 前記有機物質生成部から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記第２の炉に供給するように構成されている請求項１３または１４に記載の廃棄物処理システム。
16. さらに、前記濃縮部から排出される廃液を処理する廃液処理部を有し、
    前記低温蒸気の前記熱を、前記廃液処理部、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも１つにおいて利用するように構成されている請求項１〜１５のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
17. 前記廃液処理部は、前記低温蒸気の前記熱を利用して、メタン発酵細菌の発酵作用により、前記廃液を処理する発酵器を備える請求項１６に記載の廃棄物処理システム。
18. 前記濃縮部で利用した後の前記低温蒸気の残熱を、前記廃液処理部および前記有機物質生成部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されている請求項１６または１７に記載の廃棄物処理システム。
19. さらに、前記ガス生成部で生成された前記ガスを精製し、精製された前記ガスを前記有機物生成部に供給するガス精製部を有し、
    前記過熱蒸気を前記ガス精製部における前記ガスの精製に使用するように構成されている請求項１〜１８のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
20. 前記ガス精製部において前記ガスの精製に使用した後の前記過熱蒸気を前記乾燥部に供給するように構成されている請求項１９に記載の廃棄物処理システム。
21. 前記ガス精製部は、温度スイング吸着方式の分離器を備える請求項１９または２０に記載の廃棄物処理システム。
22. 水を含む廃棄物を乾燥する乾燥部と、乾燥後の前記廃棄物を燃焼させて、ガスを生成するガス生成部とを備える廃棄物処理装置に接続して使用されるガス処理装置であって、
    前記ガス生成部で得られた前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
    前記有機物質を濃縮する濃縮部と、
    前記ガス生成部において前記廃棄物を燃焼させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部と、を有し、
    該過熱蒸気生成部で生成された前記過熱蒸気を使用して、前記乾燥部において前記廃棄物を乾燥するとともに、前記廃棄物の乾燥に使用した後の前記過熱蒸気より温度の低い低温蒸気の熱を、前記有機物質生成部および前記濃縮部のうちの少なくとも一方において利用するように構成されていることを特徴とするガス処理装置。
    

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