JP2018143926A

JP2018143926A - 有機物分解装置

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Publication number: JP2018143926A
Application number: JP2017039278A
Authority: JP
Inventors: 壽幸三好; Hisayuki Miyoshi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】有機物を亜臨界状態で分解するについて、処理量が攪拌翼が挿通されたドラムの容量に限定されないで、かつ、被処理物がドラムの周壁にこぶり着くことがない。【解決手段】気密に保つことが可能で縦方向の軸を備えたホッパーの軸芯に沿って、抑揚管を配設しておき、当該抑揚管内に配設したスクリューで、下から上に向かってホッパーに投入された被処理物を搬送する。更に、前記ホッパー内では、当該ホッパーの周壁に沿って回転する攪拌ドラムに設けられた攪拌翼で前記抑揚管の上側からホッパー内に落ちる被処理物が攪拌される。ホッパーの外側にはヒータが備えられ、被処理物を乾燥するときには前記ヒータで加熱しながら減圧装置でホッパー内を減圧する。また、亜臨界処理をするときは、前記ヒータで加熱するとともに、加圧装置で必要な圧力にする。ホッパー底部にはハッチが設けられて、生成物を取り出す構成となっている。【選択図】図１

Description

本発明は有機物分解装置に関し、特に産業廃棄物等の有機物分解装置に関するものである。

産業廃棄物、家庭からの廃棄物等の多くは、焼却処理し、残りの灰を埋め立て処理すること、あるいは直接埋め立て処理等がなされている。近年のバイオ技術の発達で、食品廃棄物に関してはバイオ技術で分解処理される場合もある。すなわち、家庭やホテルから出る生ゴミあるいは、食品加工工場から出る食品廃棄物（例えば焼酎のしぼりカス、魚のあら）は発酵させて嵩を減らすことができ、また最終生成物は肥料として利用するようにしている。

ホタテ貝は、貝柱とひもとウロに分けられ、ウロには砒素が入っているとして出荷前に廃棄するのが一般的である。従って、ホタテ養殖地には大量のウロが廃棄されている。

さらに、上記大量のウロ等家庭生ゴミあるいは産業生ゴミを処理する方法として、本願出願人は特許５４９０８３２号でバチルス菌をシリカアルミナに担持させて、所定温度でアミノ酸を与えながら前記家庭ゴミ等を分解する方法を開示している。この方法は、家庭ゴミ等の有機物が、２酸化炭素と水に分解し、極めて少量の残渣しか残らない利点があり、残渣は肥料として利用できる利点もある。

有機物を処理する方法として、亜臨界水を用いる技術は、例えば特開２０１６−２２４６８号公報、特開２０１５−１２３０８０あるいは特開２００８−２０７１３３に開示されている。また、ここで有機物は、いわゆる生ごみ等ばかりでなくプラスチック等の合成有機物も含む。

特開２０１６−２２４６８号公報国際公開ＷＯ２００８／０３８３６１特開２００８−２０７１３３号公報特開２０１５−１２３０８０号公報

バイオ処理は、前記のように廃棄物の嵩を減らし、また生成物は肥料としての利用ができる点で優れている。しかしながら、バイオ処理後の残渣は、元になる生ごみの種類に対応して種々の組成を含み、肥料として利用するにしても、内容物が明らかでない限り、使用し辛い面がある。そのような事情から現状、残渣を肥料として利用する場合、生成される量程度、あるいはそれ以上の量の需要があるかといえばそうではないのが実情である。

前記ホタテのウロの処理方法として、焼却、バイオ処理による分解等が従前から採られている。ところが、ホタテのウロの焼却残渣（灰）には砒素が含有してるとされ、その廃棄が困難になる。また、バイオ処理で分解して肥料を得たとしても、上記一般の生ゴミ同様、供給に対して需要がそれ程でもない実情がある。

亜臨界による分解昨日を備えた前記特開２０１６−２２４６８号公報に開示されている構成は、円筒形の攪拌ドラムの軸を水平にし、攪拌装置としてスクリュー（図１）あるいは、攪拌羽根（図２）を使用している。

この構成では、１回の処理量は、スクリュー（攪拌羽根）が収容されたドラムの容量に限定されることになり、大きな処理容量を確保しようとすると、径の大きなドラムが必要となり、それだけ攪拌羽根も大きくなり、コスト上のデメリットが発生する。また、攪拌羽根とドラムの内周面との間は幾分かの隙間があり、この部分（特に下側）に溜まった被処理物は攪拌されないまま、周壁にへばり付いた状態となる。更に、攪拌羽根（図２）を使用する場合は、ドラムから生成物を取り出すための工夫が更に必要になる。

ＷＯ２００８／０３８３６１、特開２００８−２０７１３３、特開２０１５−１２３０８０等はいずれも、水平もしくはやや傾斜したドラムの中にスクリューを挿入して、被処理物を攪拌しようとしており、上記特開2016-22468号で述べた欠点と同じ欠点が生じることになる。

尚、この明細書で有機物は、いわゆる生ごみ等ばかりでなくプラスチック等の人工的な有機物も含む。

本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、ホタテのウロばかりでなく、一般の生ゴミ、プラスチックゴミ等の有機物を亜臨界状態で分解するについて、一回の処理量が、攪拌翼が挿通されたドラムの容量に限定されないで、かつ、被処理物がドラムの周壁にこぶり着くことなく、生成物の取り出しも容易な有機物分解装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するための、主として廃棄物処理等の有機物分解をする方法と装置に関し、ホッパー、と抑揚管と、スクリューと, 攪拌翼を備えた攪拌ドラムと、ヒータとよりなる。

気密に保つことが可能で縦方向の軸を備えたホッパーの軸芯に沿って、抑揚管を配設しておき、当該抑揚管内にスクリューを配設して、前記抑揚管の下から上に向かってホッパーに投入された被処理物を搬送する構成とする。更に、前記ホッパー内では、当該ホッパーの周壁に沿って回転する攪拌ドラムに設けられた攪拌翼で前記抑揚管の上側からホッパー内に落ちる被処理物が攪拌される。ホッパーの外側にはヒータが備えられ、被処理物は当該ヒータで加熱される構成となっている。被処理物を乾燥するときには前記ヒータで加熱しながら減圧装置でホッパー内を減圧することによって被処理物から発生する水分を抜く。また、亜臨界処理をするときは、前記ヒータで加熱するとともに、加圧装置で必要な圧力にすることによって亜臨界圧状態に保持し、被処理物を分解できる構成となっている。

ホッパー底部にはハッチが設けられて、生成物を取り出す構成となっている。

上記構成によってホッパーに投入された廃棄物は、ホッパー内をスクリューによって循環し、当該スクリューと攪拌翼で攪拌粉砕されるので、被処理物はむら無く攪拌かつ粉砕される。このときの処理能力はスクリューが挿通された抑揚管に限定されず、ホッパーの大きさに依存する。生成物の取り出しは、ホッパーの底部のハッチから、自重であるいはスクリューを逆回転することによって取り出すことができる。

減圧装置を付設することによって、発生した蒸気が減圧装置で吸引されるので、水分が抜け被処理物は乾燥し減容する。このように減容した状態で亜臨界状態を形成すると、被処理物は分解されて更に減容する。このように分解された被処理物はバイオ処理で更に分解すると、元の体積に対して１／１０以下に減容される。

本発明に使用する有機物分解装置の断面図図１の有機物分解装置の平面図有機分解工程とバイオ処理工程の関係を示す図有機物分解装置と加圧装置、減圧装置、亜臨界水生成装置との関係を示す図本発明の処理手順を示すフロー図

図１は本願発明が適用される廃棄物処理装置の概要を示す側断面図。図２は平面図であり、図３は有機分解工程とバイオ処理工程の関係を示す図、図４は、図１に示す装置と、亜臨界水生成装置、減圧装置、加圧装置との関係を示す図である。

上開きの漏斗型で縦軸を有するホッパー１０の内部に中心軸２０に沿って抑揚管１１が固定配設され、当該抑揚管１１を貫通してスクリュー１２が配設される。当該スクリュー１２の軸は、当然ホッパー１０の軸芯に沿って配設され、前記ホッパー１０の蓋上に配置した駆動モータ１３によって駆動される。

ホッパー１０の、底部には開閉ハッチ１５が設けられ、当該ハッチ１５を閉めたときに、ホッパー１０との機密性が保たれるようになっている。また、ホッパー１０の上端も、当該ホッパー１０との気密性を保って蓋体１６が設けられ、前記駆動モータ１３は当該蓋体１６の上に設置される。前記蓋体１６には、開閉可能に投入口１８が設けられ、被処理物が投入できるようになっている。また、蓋体１６には亜臨界水投入口６１が設けられ、後述するように亜臨界水生成装置３０側のバルブを開けると、亜臨界水が流れ込むようになっている。更に、蓋体１６には抜気口４１が設けられ、後述するように、発生する水蒸気を低圧装置４０によって抜く構成となっている。また、後述するように本発明では亜臨界状態で被処理物を分解するので、当該亜臨界状態を形成する必要上、加圧装置５０を備えて、加圧口５１を介して圧力を加えるようになっている。

前記スクリュー１２の下端は、前記抑揚管１１の下端より突出し、ホッパー１０の底部付近にまで延び、この部分のホッパー１０の径は、前記スクリュー１２よりやや大きい径となっており、後述するように、ホッパー１０の底部にまで落下した被処理物が、前記スクリュー１２で掻き揚げられ、抑揚管１１に引き込まれるようになっている。また前記抑揚管１１の上端部は、ホッパー１０の前記蓋体１６より下側の位置で開口しており、前記のように抑揚管１１に引き込まれ被処理物は、当該抑揚管１１の上端からホッパー１０（下記回転ドラム３０）内に落下するようになっている。従って、前記スクリュー１２は前記抑揚管１２の上端付近にまで延びていることになる。

ホッパー１０の内周に沿ってボールベアリング３２を介して回転可能な回転ドラム３０が配設され、当該回転ドラム３０から径方向内側に攪拌翼３１が複数本設けられている。尚、前記回転ドラム３０はスクリュー１２に連動して回転するようになっている。

これによって、スクリュー１２が回転すると、ホッパー１０に投入された処理物は抑揚管１１内を上昇し、その過程で攪拌粉砕されて抑揚管１１の上端に達し、上端から回転ドラム３０の壁面、あるいは抑揚管１１に沿って落下して前記攪拌翼３１によって更に攪拌粉砕されてホッパー１０の底部に達し、再びスクリュー１２で抑揚管１１内に掻き揚げられて、ホッパー１０内を循環することになる。すなわち、被処理物はホッパー１０内を上下に移動し、その間にスクリュー１２と攪拌翼３１で攪拌粉砕されることになるので、攪拌粉砕効果大きくなり、また、ホッパー内の部分的な温度変化、圧力変化の影響を均質化することになる。また、スクリュー１２が挿通された抑揚管１１は縦になっているので、この周壁に被処理物がへばり着くことはない。

ホッパー１０の外周には加熱ヒータ１７が貼り付けられ以下に説明するように、ホッパー１０内を所定温度に保つようになっている。

上記のように構成された有機物分解装置の運用について、図５に従って説明する。

まず、クレーン等で前記被処理の投入口１８から、被処理物を投入する（Ｓ１０）と、被処理物は回転ドラム３０内側（ホッパー１０の内側）に落下する。この状態で、投入口１８を閉めて前記スクリュー１２と回転ドラム３０を稼動させると、前記したように被処理物は抑揚管１１内を上昇して、当該抑揚管１１の上端から再び回転ドラム３０内側を経てホッパー１０の底部にまで至る循環を繰り返しながら、前記スクリュー１２と回転翼３１で攪拌粉砕されることになる。

上記スクリュー１２と回転ドラム３０の稼動と同時にヒータ１７をＯＮさせてホッパー１０内を１００〜１３０℃前後に加熱する。それと同時に、低圧装置４０を稼動させて、ホッパー１０の内部の圧力を下げ（たとえば十分の１〜五分の一気圧）、発生する蒸気を抜気口４１から抜くようにする（Ｓ１１）。

上記の状態を１時間程度継続すると、被処理物は乾燥した状態でもとの体積の４０％程度になる。この状態で低圧装置４０を止めて、亜臨界水生成装置６０から亜臨界水注入口６１を介して亜臨界水をホッパー容積の４０％程度を注入する（Ｓ１２）。注入といっても、ホッパー１０の内部は低圧であり、亜臨界水生成装置６０の内部圧は高い状態であるので、亜臨界水生成装置側のバルブを開けると、一気に亜臨界水はホッパー内に流れ込むことになる。この亜臨界水投入時は一時的に亜臨界状態は崩れることになるが、ホッパー１０を再び密閉状態にしてヒータ１７によって温度を上げ、加圧装置５０で加圧口５１を介して加圧して、水が亜臨界になる条件（２００℃前後、３Ｍｐ前後）を整え、この状態を１時間程度継続する。これによって被処理物は分解して、元の体積の２０％程度になる（Ｓ１３）。前記スクリュー１２、攪拌翼３１は前記亜臨界処理中も稼動させることはもちろんである。

この状態で、ホッパー１０の下側のハッチ１５を開けるとともに、スクリュー１２を前記攪拌時と逆方向に回転すると、前記減容した被処理物はハッチ１５から押しだされ、次工程のバイオ処理に回される（Ｓ１４）。

バイオ処理としては既存のバイオ処理装置を利用することで足りる。図３は本発明が適用されるシステムを示すものである。

上記した有機物分解装置２００の前段にはクレーン２０１が設けられ、前記したように投入口１８から被処理物が投入できるようになっている。一方亜臨界処理後の被処理物は前記したようにホッパー１０の下側の開閉ハッチ１５が開かれ、コンベア２０３ａと搬送籠２０３ｂを介してバイオ装置３００に投入される。

有機物分解装置２００での処理は２時間程度であるのに対して、バイオ装置３００での処理は数時間を越えるので、当該バイオ装置３００は１ラインに数台設置され、有機物分解が終わった被処理物を複数のバイオ処理装置３００に順次投入して、それぞれのバイオ処理装置での分解完了を待つことになる。ここで、この結果の減容残存率は、元の被処理物の種類あるいはバイオ装置の能力によっても異なるが、本願発明とバイオ処理装置（たとえば本願出願人が特許権者である特許５４９０８３２号公報に開示のバイオ処理装置）を併用すると概ね１０％以下となる。

上記したように本発明は、ホッパーに投入した被処理物をスクリューと、攪拌翼で攪拌しながら粉砕、乾燥、亜臨界処理をするようになっているので、処理能力がスクリューが挿通された抑揚管に限定されることがない。また、抑揚管が垂直に立っているので、その周壁に被処理物がへばり着くことがない。更に、ホッパーの下側に開閉ハッチを設けて生成物を取り出すことができるので、生成物の取り出しが円滑になる。更に、亜臨界生成装置と組合すことで、減容率の大きな装置とすることができる。

１０ホッパー
１１抑揚管
１２スクリュー
１３駆動モータ
１５ハッチ
１６蓋体
１７ヒータ
２０軸
４０低圧装置
４１抜気口
５０加圧装置
５１加圧口
６０亜臨界水生成装置
６１亜臨界水投入口

Claims

縦方向の軸を有し、内部を気密に保持できるホッパーと、
前記ホッパーの中心軸に沿って配置された抑揚管と、
前記ホッパーの底部から前記抑揚管の開口端に至る、前記抑揚管に挿通されたスクリューと、
前記ホッパーの内周面に沿って回転する攪拌翼と、
前記ホッパーを加熱するヒータと、
前記ホッパーの底部に開閉可能に設けられた生成物取り出し用のハッチと
を備えたことを特徴とする有機物分解装置。
更に、
前記ホッパー内を減圧するとともに、発生する水分を排出する減圧装置と、
前記ホッパーに亜臨界水を供給する亜臨界水生成装置と、
前記ヒータの加熱とともに、ホッパー内を亜臨界状態に維持する加圧装置と
を備えた請求項１に記載の有機物分解装置。