JP2023073784A - 廃棄物処理装置及び廃棄物処理プラント - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物の投入量が比較的少量であっても、有用物を製造することができる廃棄物処理装置と、これを用いた廃棄物処理プラントを提供する。【解決手段】廃棄物処理装置１は、中心軸を水平に向けて回転駆動される概ね円筒形状の炉体２と、炉体２の一端側に形成され、開閉扉３によって開閉され、被処理物の投入と排出を行うための開口部２ａと、炉体２の他端側に設置され、過熱水蒸気を炉体２の内側に供給する過熱水蒸気供給開口６ａと、炉体２の他端側に設置され、炉体２内の気体と液体の少なくとも一方を排出する気液排出管７と、炉体２の回転に伴って被処理物を撹拌する撹拌羽根１２と、炉体２の外壁面を加熱するバーナ２２と、炉体２を回転駆動するモータ３２を備える。被処理物が過熱水蒸気に接触されて加熱されることにより、被処理物中の合成樹脂系廃棄物が融解又は気化して液体や気体が生成され、植物系廃棄物が炭化して炭が生成される。【選択図】図１

Description

本発明は、比較的少量の廃棄物を処理して有用物を製造する廃棄物処理装置と、これを用いた廃棄物処理プラントに関する。

従来より、家庭や各種産業から排出された廃棄物に対して、選別や加工等の処理を施すことで有用物を製造する様々な試みが行われている。このような試みの一つとして、出願人は、家庭や事業所から排出された廃棄物を処理して堆肥と固形化燃料を製造するリサイクルプラントを提案している（特許文献１参照）。

このリサイクルプラントは、収集された廃棄物の前処理を行う前処理ラインと、木質系廃棄物を処理する木質材製造ラインと、前処理ラインからの被処理物と木質製造ラインからの被処理物を混合する混合ラインと、混合ラインからの被処理物を醗酵させた後に乾燥させる醗酵乾燥ラインと、醗酵乾燥ラインからの被処理物を選別する選別ラインと、選別ラインからの被処理物を成形してＲＰＦ（Ｒｅｆｕｓｅ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｕｅｌ；廃紙及びプラスチック製燃料）を製造するＲＰＦ製造ラインを備える。

上記前処理ラインは、粗破砕機、揺動選別機、風力選別機及び磁選機等で構成され、上記木質材製造ラインは、粗破砕機と木片ヤードで構成され、醗酵乾燥ラインは、複数の醗酵建屋及び脱臭建屋で構成され、選別ラインは、ベルトフィーダ、揺動選別機、磁選機及び比重差選別機等で構成され、ＲＰＦ製造ラインは、スクリュー式成形機や脱臭装置等で構成されている。このリサイクルプラントは、廃棄物を前処理ラインで可燃物と不燃物に分別すると共に、木質系廃棄物を木質材製造ライン処理して木片を形成する。上記前処理ラインからの可燃物と木質製造ラインからの木片等の可燃物を混合ラインで混合した後、醗酵乾燥ラインで醗酵させ、乾燥させる。この醗酵及び乾燥処理がなされた被処理物を、選別ラインでＲＰＦの材料と堆肥に選別する。上記ＲＰＦの材料をＲＰＦ製造ラインで成形してＲＰＦを製造する。こうして、廃棄物から、ＲＰＦと堆肥を製造している。このリサイクルプラントは、ＲＰＦと堆肥を安定して製造するためには、所定量を超える廃棄物が安定して投入される必要があり、例えば、数万人規模の地方公共団体から排出される廃棄物の処理に適したものである。

特許第５６４９６９７号公報

ところで、最近、環境問題に対する意識の高まりに伴い、数千人以下の小規模の地方公共団体や、工場等の事業所においても、廃棄物の再資源化が求められ始めている。しかしながら、上記従来のリサイクルプラントは、ＲＰＦと堆肥を安定して製造するためには所定量の廃棄物を投入する必要があり、また、大規模であるため導入と運用に手間とコストがかかる。したがって、小規模の地方公共団体や事業所に導入することは現実的ではない。

そこで、本発明の課題は、廃棄物の投入量が比較的少量であっても、有用物を製造することができる廃棄物処理装置と、これを用いた廃棄物処理プラントを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の廃棄物処理装置は、
中心軸を水平に向けて回転駆動される概ね円筒形状の炉体と、
上記炉体の一端側に形成され、開閉扉によって開閉され、被処理物の投入と排出を行うための開口部と、
上記炉体の他端側に設置され、過熱水蒸気を上記炉体の内側に供給する過熱水蒸気供給部と、
上記炉体の他端側に設置され、上記炉体内の気体と液体の少なくとも一方を排出する気液排出部と、
上記炉体の内壁面に設置され、この炉体の回転に伴って上記被処理物を撹拌する撹拌羽根と、
上記炉体の外壁面を加熱する加熱装置と、
上記炉体を回転駆動する駆動装置と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、回転駆動される概ね円筒形状の炉体に、一端側に形成された開口部から、被処理物である廃棄物が投入される。被処理物が炉体内に投入されると、開口部が開閉扉によって閉じられ、炉体が駆動装置によって回転駆動される。炉体は、過熱水蒸気供給部から過熱水蒸気が内側に供給されると共に、加熱装置によって外壁面が加熱される。炉体内の被処理物は、炉体の回転に伴って撹拌羽根で撹拌される。このように、被処理物は、密閉された炉体内で酸素の供給が遮断された状態で、過熱水蒸気が供給され、かつ、加熱装置で加熱されて撹拌される。これにより、被処理物中のプラスチック等の合成樹脂系廃棄物が融解又は気化して液体や気体が生成され、さらに、廃木材や木屑等の植物系廃棄物が炭化して炭が生成される。こうして炉体内で生成された液体や気体が、気液排出部によって排出される。気液排出部によって排出された液体や気体から、合成樹脂の材料や燃料を抽出でき、再利用することができる。また、処理が終了して炉体から排出された被処理物の残渣のうち、炭を取り出すことにより、この炭を燃料等に再利用することができる。このように、本発明の廃棄物処理装置は、炉体内に、合成樹脂系廃棄物や植物系廃棄物が混在した廃棄物を被処理物として投入して動作することのみにより、複数の選別工程と処理工程を行うことなく、主に石油系物質である液体又は気体と、炭のような有用物を取り出すことができる。したがって、この廃棄物処理装置は、従来よりも小規模の装置構成により、廃棄物から有用物を製造することができる。また、この廃棄物処理装置は、炉内に投入する廃棄物が少量であっても、有用物を製造することができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記炉体の内側に、上記撹拌羽根が配置された撹拌室と、上記過熱水蒸気供給部及び気液排出部が設けられた気液流通室とが形成され、
上記撹拌室と気液流通室とを区画する区画壁に、上記過熱水蒸気と気体を上記気液流通室と撹拌室との間に流通させる気体流通孔と、上記液体を撹拌室から気液流通室へ流通させる液体流通孔を有する。

上記実施形態によれば、この廃棄物処理装置が作動すると、炉体の撹拌室で被処理物が撹拌羽根によって撹拌され、炉体の気液流通室に過熱水蒸気供給部から過熱水蒸気が導かれる。気液流通室の過熱水蒸気は、区画壁の気体流通孔を通して撹拌室に導かれる。撹拌室で撹拌され、過熱水蒸気に接触し、また、加熱装置による熱を受けた被処理物は、合成樹脂系廃棄物が融解又は気化して液体や気体が生じる。これらのうちの液体が、液体流通孔を通して気液流通室に導かれる。また、上記気体が、気体流通孔を通して気液流通室に導かれる。気液流通室に導かれた液体と気体が、気液排出部を通して排出される。このようにして、炉体内への過熱水蒸気の供給と、炉体内からの液体や気体の排出を、効果的に行うことができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記過熱水蒸気供給部で供給される過熱水蒸気と、上記気液排出部で排出される気体と液体が、上記炉体の端面の中心軸上に配置されたロータリージョイントを介して流通するように形成されている。

上記実施形態によれば、炉体の端面の中心軸上に配置されたロータリージョイントを介して、回転する炉体に安定して過熱水蒸気を供給することができると共に、回転する炉体から安定して気体と液体の排出を行うことができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記気液排出部が、上記ロータリージョイントから上記炉体の内側の下方に向かって延び、下端が上記炉体の内壁面に向かって開口した排出管を有する。

上記実施形態によれば、気液排出部の排出管により、炉体の下方の内壁面に対向する開口から、この炉体の下部に溜まった液体や、この炉体内の気体を吸入して外部へ排出する。この排出管は、ロータリージョイントに接続されているので、回転する炉体に対して安定して配置位置が保持され、下端の開口が炉体の下部に保持される。したがって、炉体の下部に溜まった液体を、安定して排出することができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記撹拌羽根が、上記炉体の中心軸方向において略中央に位置する第１撹拌羽根と、この第１撹拌羽根の両側に位置する第２撹拌羽根を有し、
上記第１撹拌羽根は、上記炉体の回転に伴って上記被処理物を上方に持ち上げ、所定の高さから落下させるように形成され、
上記第２撹拌羽根は、上記炉体の回転に伴って被処理物を上方に持ち上げ、所定の高さから落下させると共に、上記第１撹拌羽根に向かって移動させるように形成されている。

上記実施形態によれば、炉体が回転することにより、撹拌羽根の第１撹拌羽根によって被処理物が上方に持ち上げられ、所定の高さから炉体の内側の下部に落下させられる。また、撹拌羽根の第２撹拌羽根によって被処理物が上方に持ち上げられ、所定の高さから炉体の内側の下部に落下させられると共に、上記第１撹拌羽根に向かって移動させられる。これにより、被処理物が効果的に撹拌されて過熱水蒸気に接触し、融解、気化、炭化及び分解の少なくとも一つを促進することができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記第１撹拌羽根の上記炉体の内壁面への固定部分に、液体を流通させる液体流通孔が形成されている。

上記実施形態によれば、炉体が回転して撹拌羽根で被処理物を撹拌する際に、被処理物から生成された液体が、第１撹拌羽根の炉体の壁面への固定部分に形成された液体通過孔を流通し、上記炉体の内壁面に沿って炉体の下部に導かれる。したがって、炉体内から効率的に液体を排出することができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記加熱装置が、上記炉体の側面を取り囲む加熱室と、この加熱室内に火炎を放射するバーナとを有する。

上記実施形態によれば、炉体の側面を取り囲む加熱室内にバーナで火炎を放射することにより、回転する炉体の側面を効率的かつ安定して加熱できるので、炉体内の被処理物を効率的かつ安定して加熱することができる。

一実施形態の廃棄物処理装置は、上記炉体の一端側部分に、上記開口部に向かうにつれて内径が縮小するテーパ形状部が形成され、このテーパ形状部の内壁面に、この炉体が正回転するときに上記被処理物を上記炉体の開口部から軸方向の内側に向かって送る一方、この炉体が逆回転するときに上記被処理物を上記炉体の軸方向の内側から上記開口部に向かって送るように形成された螺旋羽根が設けられている。

上記実施形態によれば、炉体に被処理物を投入する場合、炉体の一端側の開口部を通してテーパ形状部に被処理物を投入すると共に、この炉体を正回転する。これにより、上記テーパ形状部に設けられた螺旋羽根によって被処理物が開口部から軸方向の内側に向かって送られる。一方、炉体の中の被処理物を排出する場合、炉体を逆回転することにより、上記テーパ形状部に設けられた螺旋羽根によって被処理物が軸方向の内側から開口部へ向かって送られ、開口部から排出される。このようにして、炉体の回転方向を切り替えることにより、被処理物の投入と排出を容易に行うことができる。

本発明の廃棄物処理プラントは、上記廃棄物処理装置と、
上記廃棄物処理装置の過熱水蒸気供給部に供給する過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気ボイラと、
上記廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体を冷却する冷却装置と、
上記冷却装置から導かれた液体を油と水に分離する油水分離装置と、
上記油水分離装置で分離された油を貯留する油タンクと
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、廃棄物処理装置の過熱水蒸気供給部に供給する過熱水蒸気を過熱水蒸気ボイラで生成し、廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体を冷却装置で冷却し、この冷却装置から導かれた液体を油水分離装置で油と水に分離し、この油水分離装置で分離された油を油タンクに貯留する。このような比較的少ない数の装置により、被処理物である廃棄物を処理して、有用物である油を抽出することができる。

一実施形態の廃棄物処理プラントは、上記冷却装置の上流に、上記廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体に含まれる塩素を除去する脱塩素装置を備える。

上記実施形態によれば、廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体に含まれる塩素を脱塩素装置で除去することにより、この下流側の冷却装置と油水分離装置を経て抽出された油に関して、この油を燃料に使用した場合にダイオキシンが生じる問題を防止できる。

一実施形態の廃棄物処理プラントは、上記油タンクの油を、上記過熱水蒸気ボイラの燃料に用いる。

上記実施形態によれば、廃棄物を処理して得た油を、過熱水蒸気を発生するためのボイラの燃料に用いることにより、廃棄物を資源として再生するために外部から投入する燃料を少なくできる。したがって、環境への負荷を効果的に軽減することができる。

本発明の実施形態の廃棄物処理装置を示す縦断面図である。 実施形態の廃棄物処理装置の正面図である。 実施形態の廃棄物処理装置のＡ－Ａ線横断面図である。 実施形態の廃棄物処理装置のＢ－Ｂ線横断面図である。 本発明の実施形態の廃棄プラントを示すブロック図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、実施形態の廃棄物処理装置を示す縦断面図であり、図２は、実施形態の廃棄物処理装置の正面図である。図３は、図１のＡ－Ａ線に沿った横断面図であり、図４は、図１のＢ－Ｂ線に沿った横断面図である。

本実施形態の廃棄物処理装置は、合成樹脂系廃棄物と植物系廃棄物が混在した廃棄物が被処理物として投入され、投入された被処理物を処理して融解、気化、分解、炭化又は乾留し、有用物である液体燃料と炭を製造するものである。

この廃棄物処理装置１は、中心軸Ｃを水平に向けて配置され、上記中心軸Ｃの回りに回転駆動される概ね円筒形状の炉体２を備える。この炉体２は、一端側に、被処理物の出し入れを行う開口部２ａが形成され、この開口部２ａを開閉する開閉扉３が設けられている。この開閉扉３と開口部２ａの間には耐熱パッキンが設置されており、開口部２ａの正面視において一方の縁部に取り付けられた蝶番により、開閉扉３が揺動して開口部２ａを開閉するように形成されている。開閉扉３は、開口部２ａを閉じると、この開閉扉３の縁に取り付けられる複数のボルトによって炉体２に固定され、開口部２ａを密閉するようになっている。この開口部２ａは、被処理物を投入するときと、被処理物が処理されてなる残渣を排出するときに開放される一方、被処理物を処理するときに密閉される。

上記炉体２は、一端側部分に、開口部２ａに向かうにつれて内径が縮小するテーパ形状部２ｂが形成されている。炉体２の上記テーパ形状部２ｂの他端側には、円筒形状の円筒部２ｃが形成されている。炉体２の内側の炉室１０は、炉体２のテーパ形状部２ｂの内側に位置する投入排出室１０ａと、円筒部２ｃの内側かつ一端側に位置する撹拌室１０ｂと、円筒部２ｃの内側かつ他端側に位置する気液流通室１０ｃを有する。上記投入排出室１０ａは、被処理物が投入され、又は、排出される際に被処理物が通過する。上記撹拌室１０ｂは、上記投入排出室１０ａの他端側に連通し、投入された被処理物を撹拌する。上記気液流通室１０ｃは、撹拌室１０ｂの他端側に位置し、外部から過熱水蒸気が供給されると共に、炉室１０内の液体と気体を外部に排出する。上記撹拌室１０ｂと気液流通室１０ｃは、後に詳述する区画壁１１によって区画されている。

上記炉体２のテーパ形状部２ｂの内壁面には、螺旋羽根１７が設けられている。この螺旋羽根１７は、被処理物を、炉体２の回転方向に応じて炉体２の一端から他端、又は、他端から一端に向かって移動させるように形成されている。詳しくは、炉体２が、矢印Ｒ１で示す方向に正回転するとき、被処理物を開口部２ａから軸方向の内側に向かって送る一方。一方、炉体２が、矢印Ｒ２で示す方向に逆回転するとき、被処理物を炉体２の軸方向の内側から開口部２ａに向かって送るように形成されている。これにより、炉体２の開口部２ａから被処理物が投入され、正回転されると、被処理物を投入排出室１０ａから撹拌室１０ｂに向かって送るようになっている。一方、被処理物の処理が終了し、炉体２が逆回転されると、被処理物を撹拌室１０ｂから投入排出室１０ａに向かって送り、開口部２ａから排出するようになっている。

上記炉体２の円筒部２ｃの内側の他端側に形成された気液流通室１０ｃには、過熱水蒸気を炉体２の内側に供給する過熱水蒸気供給部としての過熱水蒸気供給開口６ａが、炉体２の他端側に設けられている。また、この気液流通室１０ｃには、炉体２内の気体と液体の少なくとも一方を排出する気液排出部としての気液排出管７が、炉体２の他端側に設けられている。上記過熱水蒸気供給開口６ａは、炉体２の他端面に取り付けられたロータリージョイント５に形成されている。また、上記気液排出管７は、上記ロータリージョイント５に連結されている。上記気液排出管７は、ロータリージョイント５の連結部から中心軸Ｃに沿って延びる水平部と、この水平部に連なって下方に延びる鉛直部を有する。この気液排出管７の鉛直部の下端は、炉体２の下部の内壁面に対向して開口している。

上記ロータリージョイント５の炉体２の外側部分には、後に詳述する過熱水蒸気ボイラ５１から過熱水蒸気を導く過熱水蒸気管６が接続されている。この過熱水蒸気管６で導かれた過熱水蒸気が、ロータリージョイント５内を流れて、過熱水蒸気供給開口６ａから気液流通室１０ｃ内に吐出されるように形成されている。炉体２内に導入される過熱水蒸気は、廃棄物の種類に応じて、１００℃を超えて６００℃以下の範囲の温度に設定する。例えば、木屑や草等の植物系廃棄物については、過熱水蒸気の温度を２５０℃以上に設定することにより、植物系廃棄物の炭化を行うことができる。また、医療機関から排出される感染性廃棄物については、過熱水蒸気の温度を１６０℃以上に設定することにより、消毒殺菌効果を発揮し、無害化を行うことができる。また、廃プラスチック等の合成樹脂系廃棄物は、合成樹脂の種類に応じて、融点以上の温度に設定することにより、合成樹脂を融解して液化し、又は気化して、回収することができる。

また、上記ロータリージョイント５の炉体２の外側部分には、炉体２内から排出された気体と液体を、後述する触媒装置５７に導く気液導管８が接続されている。上記気液排出管７によって気液流通室１０ｃから吸入された気体や液体が、ロータリージョイント５内を流れて気液導管８に導かれるようになっている。

上記ロータリージョイント５は、炉体２の内側と外側に臨むように配置され、炉体２に固定されて炉体２と共に回転する回転部品と、上記過熱水蒸気管６、気液排出管７及び気液導管８が固定されて静止する静止部品とを有する。静止部品の気液流通室１０ｃに臨む面には、過熱水蒸気供給開口６ａが形成されている。ロータリージョイント５の回転部品と静止部品との間にはベアリングとシールが設けられており、炉体２をシールした状態で、この炉体２が回転可能になっている。

上記炉体２の円筒部２ｃの内側の一端側に形成された撹拌室１０ｂには、炉体２の内壁面に、被処理物を撹拌するための複数の撹拌羽根１２，１２，１２，・・・が固定されている。撹拌羽根１２は、縦断面視において炉体２の中心軸Ｃと略平行に延在すると共に、横断面視において炉体２の略径方向に延在するように形成されている。この撹拌羽根１２は、炉体２の中心軸方向において攪拌室１０ｂの略中央に位置する第１撹拌羽根１３と、この第１撹拌羽根１３の両側に位置する２つの第２撹拌羽根１４，１４を有する。

上記第１撹拌羽根１３は、図１に示すように、中心軸Ｃと平行方向に長い矩形状を有する。この第１撹拌羽根１３は、炉体２の内壁面への固定部分に、中心軸Ｃと平行に延びる複数のスリット状の流体流通孔１３ａ，１３ａ，１３ａが形成されている。この流体流通孔１３ａは、炉体２が回転して撹拌羽根１２で被処理物を撹拌する際に、被処理物から生成された液体を流通させて、炉体２の内壁面に沿って炉体２の下部に導くようになっている。第１撹拌羽根１３の中心軸Ｃ側の縁は、図３の横断面図に示すように、径方向に対して屈曲している。この第１撹拌羽根１３の縁の屈曲部が屈曲する方向は、図３に示すように、周方向に順次反対側を向くように形成されている。この第１撹拌羽根１３により、炉体２が回転するに伴い、被処理物を上方に持ち上げ、所定の高さから落下させるようになっている。また、第１攪拌羽根１３の縁の屈曲部が、周方向に順次反対側を向いているので、炉体２が正方向と逆方向のいずれの方向に回転しても、被処理物を効果的に持ち上げて落下させるようになっている。

上記第２撹拌羽根１４は、図１に示すように、中心軸Ｃ側の縁が傾斜した台形状に形成されている。第１攪拌羽根１３の両側に配置された２つの第２撹拌羽根１４は、図１に示すように、中心軸Ｃ側の縁が、第１攪拌羽根１３から遠ざかるにつれて中心軸Ｃに近づくように配置されている。すなわち、２つの第２撹拌羽根１４の径方向の寸法が、第１攪拌羽根１３から遠ざかるにつれて大きくなるように配置されている。これらの２つの第２撹拌羽根１４により、炉体２が回転するに伴い、被処理物を上方に持ち上げて、所定の高さから第１攪拌羽根１３の側に落下させるようになっている。これにより、攪拌室１０ｂ内の被処理物は、矢印Ｆで示すように、第２攪拌羽根１４から第１撹拌羽根１３に向かって移動する。こうして、上記第１撹拌羽根１３と第２撹拌羽根１４により、被処理物を効果的に撹拌すると共に、被処理物を攪拌室１０ｂの中央に向かって集めるようになっている。その結果、被処理物を、攪拌室１０ｂ内に導かれる過熱水蒸気を効率的に接触させ、また、攪拌室１０ｂの中央部を加熱するバーナ２２の熱を効率的に被処理物に与えるようになっている。

撹拌室１０ｂと気液流通室１０ｃを区画する区画壁１１は、図４の横断面図に示すように、炉体２の内壁面に沿って固定された環状の外径側隔壁板１５と、この外径側隔壁板１５の内径側に固定された円形の有孔板１６を有する。外径側隔壁板１５の攪拌室１０ｂ側の面には、第２撹拌羽根１４の径方向の寸法が大きく形成された側の端縁が固定されている。外径側隔壁板１５の炉体２の内壁面への固定部分には、複数の液体流通孔１５ａ，１５ａ，１５ａ，・・・が形成されている。この液体流通孔１５ａは、外径側隔壁板１５に、上記第２攪拌羽根１４の固定位置からＲ１の正回転方向に向かって円弧状に延びており、隣り合う第２攪拌羽根１４の間の円弧の６０～７０％に相当する長さに形成されている。これにより、撹拌羽根１２が被処理物を持ち上げる際に、この撹拌羽根１２と炉体２の内壁面の上に位置する被処理物から流れ出た液体を、液体流通孔１５ａを通して効果的に気液流通室１０ｃへ導くことができる。有孔板１６には、気体を流通させる複数の気体流通孔１６ａ，１６ａ，１６ａ，・・・が形成されている。この気体流通孔１６ａを通して、過熱水蒸気供給開口６ａから気液流通室１０ｃへ供給された過熱水蒸気を、気液流通室１０ｃから攪拌室１０ｂへ導くようになっている。また、上記気体流通孔１６ａを通して、被処理物の気化や乾留によって生じた気体を、攪拌室１０ｂから気液流通室１０ｃへ導くようになっている。

炉体２の外側かつ下方には、この炉体を加熱するバーナ２２が配置されている。バーナ２２は、燃料としての灯油を燃焼して火炎を放射するものであり、炉体２を取り囲むように形成された加熱室２１内に火炎を放射するように形成されている。加熱室２１は、炉体２の円筒部２ｃの略中央の部分を取り囲むように配置された断熱壁２０の内側に形成されている。この断熱壁２０は、少なくとも内壁面がキャスタブル耐火物で形成されている。上記断熱壁２０と加熱室２１とバーナ２２により、加熱装置を構成している。この加熱装置は、バーナ２２によって加熱室２１内の空気を約２００～５００℃に加熱し、これにより、炉体２の円筒部２ｃの略中央を加熱して、炉体２内の攪拌室１０ｂを効果的に昇温するようになっている。この加熱装置による炉体２の加熱により、攪拌室１０ｂで撹拌される被処理物の融解、気化、分解、炭化又は乾留を効果的に行うようにしている。

この廃棄物処理装置１は、上記炉体２を回転駆動する駆動装置を備える。この駆動装置は、炉体２の外側面に固定された２つのガイドレール２５，２５と、炉体２の下方に配置され、上記ガイドレール２５の周面に接して炉体２を回転可能に支持する複数の支持ローラ３４，３４，３４，３４と、ガイドレール２５を案内する複数の案内ローラ２６，２６，２６，２６を有する。支持ローラ３４は、図４に示すように、中心軸方向視においてガイドレール２５の最下端の両側に配置され、１つのガイドレール２５につき２個ずつ配置されている。ガイドレール２５の最下端には、ガイドレール２５の進行方向両側の側面に接するように配置された２つの案内ローラ２６，２６が配置されている。この案内ローラ２６，２６は、図１に示すように、ガイドレール２５の両側面を挟んで回転することにより、ガイドレール２５が固定された炉体２の中心軸Ｃ方向の移動を規制するようになっている。また、廃棄物処理装置１の駆動装置は、炉体２の他端側に中心軸Ｃと同心に固定されたスプロケット３０と、このスプロケット３０に巻回されたチェーン３１と、このチェーン３１が巻回されて出力軸に連結されたスプロケットを駆動するモータ３２を有する。モータ３２の回転力がチェーン３１を介してスプロケット３０に伝達され、炉体２を中心軸Ｃの周りに回転駆動するように構成されている。

図５は、この廃棄物処理装置１を用いて構成された廃棄物処理プラント５０を示すブロック図である。この廃棄物処理プラント５０は、上記廃棄物処理１と、この廃棄物処理１に供給する過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気発生装置５１と、この過熱水蒸気発生装置５１に供給する水蒸気を生成する水蒸気ボイラ５２を有する。水蒸気ボイラ５２は、水道水を軟化して軟水を供給する給水装置５３と、燃料としての灯油を貯留する灯油タンク５４と、燃料としての再生油を貯留する再生油タンク５５に接続されている。この水蒸気ボイラ５２は、給水装置５３から供給された軟水を、灯油タンク５４からの灯油と再生油タンク５５からの再生油を燃焼した熱で加熱して、水蒸気を生成する。水蒸気ボイラ５２で生成された水蒸気を、過熱水蒸気発生装置５１で更に加熱して、過熱水蒸気を生成するようになっている。このように、過熱水蒸気発生装置５１と水蒸気ボイラ５２で、本発明の過熱水蒸気ボイラを構成している。この廃棄物処理プラント５０は、過熱水蒸気ボイラを構成する水蒸気ボイラ５２が、この廃棄物処理プラント５０によって廃棄物から製造した再生油を一部の燃料として使用する。したがって、廃棄物を資源として再生するために外部から投入する燃料を少なくできる。これにより、環境への負荷を効果的に軽減することが可能になっている。上記灯油タンク５４の灯油は、水蒸気ボイラ５２に供給されると共に、矢印Ｋで示すように廃棄物処理装置１のバーナ２２に供給されるようになっている。

この廃棄物処理プラント５０は、上記廃棄物処理装置１から気液導管８を通して排出された液体と気体が導かれる触媒処理装置５７を備える。この触媒処理装置５７は、廃棄物処理装置１からの液体と気体に触媒を混合して脱塩素反応を行い、塩素を除去するものである。触媒としては、炭素やシリカ等に担持された白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウム等を用いることができる。このように、触媒処理装置５７は、脱塩素装置として機能する。なお、触媒処理装置５７に替えて、例えば温度制御や電子線照射等の他の方法により塩素を除去する脱塩素装置を設けてもよい。

触媒処理装置５７の下流側には、脱塩素が行われた液体と気体を冷却する冷却器５８に接続されている。この冷却器５８は、触媒処理装置５７からの液体と気体を冷却し、気体に含まれる油脂成分と水分を液化する。冷却器５８は、図示しないクーリングタワーによって冷却水が供給される。冷却器５８で冷却されて残った気体は、下流側に接続された活性炭吸着装置５９に導かれる。活性炭吸着装置５９は、気体を活性炭の間に流通させて、気体に含まれる粉塵や有害物質を活性炭に吸着させる。活性炭吸着装置５９で粉塵や有害物質が除去された気体は、大気中に放出されて排気される。

冷却器５８から導かれた液体は、廃棄物処理装置１で抽出された液体と、冷却器５８で液化された液体とが混合しており、油と水を含んでいる。この液体を、冷却器５８の下流側に接続された油水分離装置６０に導き、この油水分離装置６０で水と油に分離する。油水分離装置６０で分離された水は、下流側に接続された吸着装置６１に導かれる。油水分離装置６０で分離された油は、下流側に接続された油タンク６２に導かれる。吸着装置６１に導かれた水は、この水に残留する微量の油を吸着して除去する。油の吸着に用いた使用済みのフィルタや吸着材は、廃棄物処理装置１に投入して再生処理を行う。

油水分離装置６０の下流側には、油水分離装置６０で分離された油を貯留する油タンク６２が接続されている。この油タンク６２に貯留される油は、再生油として種々の用途に使用される。また、この油タンク６２に貯留される再生油は、ポンプＰによって一部が上記再生油タンク５５に供給され、水蒸気ボイラ５２の燃料の一部として使用される。

上記構成の廃棄物処理装置１及び廃棄物処理プラント５０は、次のように動作する。

まず、廃棄物処理装置１の開閉扉３が開かれて開口部２ａが開放され、この開口部２ａから、合成樹脂系廃棄物と植物系廃棄物が混在した廃棄物である被処理物が投入される。被処理物は、開口部２ａから投入排出室１０ａ内に先端部が挿入されたスクリューコンベヤ３９によって投入される。被処理物の投入が完了すると、開閉扉３が閉じられて開口部２ａが閉鎖される。開口部２ａが閉鎖されると、モータ３２が起動され、モータ３２の回転力がチェーン３１を介してスプロケット３０に伝達されて、炉体２の回転駆動が開始される。炉体２は、廃棄物の処理を行う処理時には、中心軸Ｃの回りを矢印Ｒ１で示すように正方向に回転駆動される。炉体２が正方向に回転駆動されると、投入された被処理物が、螺旋羽根１７の作用によって投入排出室１０ａから撹拌室１０ｂへ送られる。撹拌室１０ｂへ送られた被処理物は、炉体２の回転により、攪拌羽根１２によって撹拌される。被処理物は、撹拌羽根１２の第１撹拌羽根１３によって持ち上げられ、所定の高さから落下させられる。また、被処理物は、撹拌羽根１２の第２撹拌羽根１４によって持ち上げられ、所定の高さから、第１撹拌羽根１３の側に落下させられる。これにより、被処理物は、撹拌室１０ｂ内で撹拌が促進される。

廃棄物処理装置１の炉体２の回転を開始すると共に、水蒸気ボイラ５２と過熱水蒸気発生装置５１の動作が開始され、過熱水蒸気発生装置５１から過熱水蒸気が廃棄物処理装置１に導かれる。過熱水蒸気発生装置５１から導かれた過熱水蒸気は、過熱水蒸気管６を通ってロータリージョイント５内に導かれ、過熱水蒸気供給開口６ａから炉体２内の気液流通室１０ｃに吐出される。この気液流通室１０ｃの過熱水蒸気は、有孔板１６の気体流通孔１６ａ，１６ａ，１６ａ，・・・を通して攪拌室１０ｂに導かれ、この撹拌室１０ｂ内で撹拌される被処理物に接触する。

また、廃棄物処理装置１の炉体２の回転を開始すると共に、バーナ２２が点火され、加熱室２１内への火炎の放射が開始される。この加熱室２１の熱により、回転する炉体２の外壁面を加熱し、この炉体２の内側の撹拌室１０ｂを加熱する。

廃棄物処理装置１の炉体２内で撹拌羽根１２によって撹拌される被処理物は、酸素の供給が遮断された状態で過熱水蒸気に接触すると共に、バーナ２２で加熱されることにより、合成樹脂系廃棄物は融解と気化が促進され、また、植物系廃棄物は乾留と炭化が促進される。これに伴って被処理物から生じた液体が、第１攪拌羽根１３の流体流通孔１３ａを通って炉体２の下部に導かれ、また、外径側隔壁板１５の液体流通孔１５ａを通って気液流通室１０ｃに導かれる。これと共に、被処理物から生じた気体が、有孔板１６の気体流通孔１６ａ，１６ａ，１６ａ，・・・を通って気液流通室１０ｃに導かれる。気液流通室１０ｃに導かれた液体と気体は、過熱水蒸気の供給に伴って大気圧よりも上昇している炉体２内の気圧により、気液排出管７の下端の開口から吸引され、気液導管８から矢印Ｌで示すように排出される。

この廃棄物処理装置１は、被処理物を処理する際、撹拌羽根１２の回転方向を切り替えることができる。例えば、被処理物が投入され、炉体２を矢印Ｒ１の正回転方向に駆動して攪拌羽根１２で被処理物を撹拌し、所定時間が経過すると、炉体２の回転方向を、矢印Ｒ２の逆回転方向に変更する。この逆回転の運転を所定時間行った後、炉体２の回転方向を正回転に戻す。こうして、炉体２の回転方向を変更することにより、炉体２内で被処理物が滞る不都合や、撹拌の程度に偏りが生じる不都合を防止できる。これにより、被処理物を万遍無く加熱でき、効果的に被処理物の溶融、気化又は炭化を行うことができる。ここで、炉体２の逆回転を継続する期間は、正回転を継続する期間よりも短いのが好ましい。また、炉体２の逆回転は、全ての処理期間のうち、いずれの時期に行ってもよい。

炉体２内での被処理物の処理に伴い、上記気液導管８を通して廃棄物処理装置１から排出された液体と気体は、触媒処理装置５７に導かれて塩素が除去された後、冷却器５８に導かれて冷却される。冷却器５８で気体が冷却されて液化すると、他の液体と共に油水分離装置６０に導かれる。油水分離装置６０で水と分離された油は、油タンク６２に導かれ、再生油として貯留される。

上記冷却器５８で冷却された後に残留する気体は、活性炭吸着装置５９で粉塵や有害物質が除去され、大気中に排出される。

また、上記吸着装置６１で微量の油が除去された水は、外部に排出される。

上記廃棄物処理装置１による処理が終了すると、炉体２の回転を停止し、炉体２への過熱水蒸気の供給を停止すると共に、バーナ２２による炉体２の加熱を停止する。この後、炉体２の開閉扉３を開いて開口部２ａを開き、炉体２を、矢印Ｒ２で示す方向に逆回転する。これにより、被処理物を螺旋羽根１７によって撹拌室１０ｂから投入排出室１０ａに向かって送り、開口部２ａから排出する。開口部２ａの下方には、残渣回収容器３７を配置しておき、開口部２ａから排出された被処理物を、矢印Ｇで示すように残渣回収容器３７内に落下させる。残渣回収容器３７内に回収された被処理物は、廃棄物を廃棄物処理装置１で処理した後に残留した残渣であり、炭と不燃物で構成される。この残渣から不燃物を除去することにより、炭を抽出する。

このように、本実施形態の廃棄物処理プラント５０は、廃棄物処理装置１で過熱水蒸気を用いて被処理物を処理することにより、従来よりも小規模の装置構成により、廃棄物から有用物を取り出すことができる。したがって、従来よりも低コストで廃棄物処理プラントの設置と運営が可能となり、その結果、小規模の地方公共団体や事業所に導入することが可能となる。

また、本実施形態の廃棄物処理プラント５０は、比較的少ない装置で構成されるので、例えば、大型トレーラに搭載して移動式プラントを構成することができる。その結果、イベント会場に廃棄物処理プラント５０を設置して、イベントで発生した廃棄物を現地で処理することができる。また、廃プラスチックが大量に漂着した離島に廃棄物処理プラント５０を設置して、現地で廃プラスチックを処理することができる。

また、本実施形態の廃棄物処理装置１は、被処理物に適用する過熱水蒸気を１６０℃以上に設定することにより、医療系廃棄物の無害化を効果的かつ効率的に行うことができる。したがって、種々の医療機関に廃棄物処理装置１又は廃棄物処理プラント５０を設置することにより、現地で医療系廃棄物の無害化と、再資源化を行うことができる。

上記実施形態において、廃棄物処理装置１は、炉体２のテーパ形状部２ｂの内側に投入排出室１０ａを設け、このテーパ形状部２ｂの内壁面に螺旋羽根１７を設け、この螺旋羽根１７の作用により被処理物の排出を行ったが、テーパ形状部２ｂと投入排出室１０ａと螺旋羽根１７は、必ずしも設けなくてもよい。すなわち、炉体２内には撹拌室１０ｂと気液流通室１０ｃのみを設けてもよい。この場合、炉体２を円筒形状に形成し、この円筒形状の炉体２の一端側の端面に開口部２ａを設け、この開口部２ａから、スクリューコンベヤにより被処理物を投入と排出を行う。被処理物の排出を行う場合は、スクリューコンベヤの端部にホッパを設け、このホッパを炉体２内の撹拌室１０ｂまで挿入した状態で、炉体２を回転駆動する。炉体２の回転によって攪拌羽根１２で持ち上げられた被処理物を、ホッパで受け取ってスクリューコンベヤで排出すればよい。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、多くの変形が、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ 廃棄物処理装置
２ 炉体
２ａ 開口部
２ｂ テーパ形状部
２ｃ 円筒部
３ 開閉扉
５ ロータリージョイント
６ 過熱水蒸気管
６ａ 過熱水蒸気供給開口
７ 気液排出管
８ 気液導管
１０ 炉室
１０ａ 投入排出室
１０ｂ 撹拌室
１０ｃ気液流通室
１１ 区画壁
１２ 撹拌羽根
１３ 第１撹拌羽根
１３ａ 流体流通孔
１４ 第２撹拌羽根
１５ 外径側隔壁板
１５ａ 液体流通孔
１６ 有孔板
１６ａ 気体流通孔
１７ 螺旋羽根
２０ 断熱壁
２１ 加熱室
２２ バーナ
２５ ガイドレール
２６ 案内ローラ
３０ スプロケット
３１ チェーン
３２ モータ
３４ 支持ローラ
５０ 廃棄物処理プラント
５１ 過熱水蒸気発生装置
５２ 水蒸気ボイラ
５３ 給水装置
５４ 灯油タンク
５５ 再生油タンク
５７ 触媒処理装置
５８ 冷却器
５９ 活性炭吸着装置
６０ 油水分離装置
６１ 吸着装置
６２ 油タンク
Ｃ 中心軸

Claims (11)

1. 中心軸を水平に向けて回転駆動される概ね円筒形状の炉体と、
   上記炉体の一端側に形成され、開閉扉によって開閉され、被処理物の投入と排出を行うための開口部と、
   上記炉体の他端側に設置され、過熱水蒸気を上記炉体の内側に供給する過熱水蒸気供給部と、
   上記炉体の他端側に設置され、上記炉体内の気体と液体の少なくとも一方を排出する気液排出部と、
   上記炉体の内壁面に設置され、この炉体の回転に伴って上記被処理物を撹拌する撹拌羽根と、
   上記炉体の外壁面を加熱する加熱装置と、
   上記炉体を回転駆動する駆動装置と
   を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
   上記炉体の内側に、上記撹拌羽根が配置された撹拌室と、上記過熱水蒸気供給部及び気液排出部が設けられた気液流通室とが形成され、
   上記撹拌室と気液流通室とを区画する区画壁に、上記過熱水蒸気と気体を上記気液流通室と撹拌室との間に流通させる気体流通孔と、上記液体を撹拌室から気液流通室へ流通させる液体流通孔を有することを特徴とする廃棄物処理装置。
3. 請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
   上記過熱水蒸気供給部で供給される過熱水蒸気と、上記気液排出部で排出される気体と液体が、上記炉体の端面の中心軸上に配置されたロータリージョイントを介して流通するように形成されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
4. 請求項３に記載の廃棄物処理装置において、
   上記気液排出部が、上記ロータリージョイントから上記炉体の内側の下方に向かって延び、下端が上記炉体の内壁面に向かって開口した排出管を有すること特徴とする廃棄物処理装置。
5. 請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
   上記撹拌羽根が、上記炉体の中心軸方向において略中央に位置する第１撹拌羽根と、この第１撹拌羽根の両側に位置する第２撹拌羽根を有し、
   上記第１撹拌羽根は、上記炉体の回転に伴って上記被処理物を上方に持ち上げ、所定の高さから落下させるように形成され、
   上記第２撹拌羽根は、上記炉体の回転に伴って被処理物を上方に持ち上げ、所定の高さから落下させると共に、上記第１撹拌羽根に向かって移動させるように形成されていること特徴とする廃棄物処理装置。
6. 請求項５に記載の廃棄物処理装置において、
   上記第１撹拌羽根の上記炉体の内壁面への固定部分に、液体を流通させる液体流通孔が形成されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
7. 請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
   上記加熱装置が、上記炉体の側面を取り囲む加熱室と、この加熱室内に火炎を放射するバーナとを有することを特徴とする廃棄物処理装置。
8. 請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
   上記炉体の一端側部分に、上記開口部に向かうにつれて内径が縮小するテーパ形状部が形成され、このテーパ形状部の内壁面に、この炉体が正回転するときに上記被処理物を上記炉体の開口部から軸方向の内側に向かって送る一方、この炉体が逆回転するときに上記被処理物を上記炉体の軸方向の内側から上記開口部に向かって送るように形成された螺旋羽根が設けられていることを特徴とする廃棄物処理装置。
9. 請求項１に記載の廃棄物処理装置と、
   上記廃棄物処理装置の過熱水蒸気供給部に供給する過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気ボイラと、
   上記廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体を冷却する冷却装置と、
   上記冷却装置から導かれた液体を油と水に分離する油水分離装置と、
   上記油水分離装置で分離された油を貯留する油タンクと
   を備えることを特徴とする廃棄物処理プラント。
10. 請求項９に記載の廃棄物処理プラントにおいて、
    上記冷却装置の上流に、上記廃棄物処理装置の気液排出部から導かれた気体と液体に含まれる塩素を除去する脱塩素装置を備えることを特徴とする廃棄物処理プラント。
11. 請求項９に記載の廃棄物処理プラントにおいて、
    上記油タンクの油を、上記過熱水蒸気ボイラの燃料に用いることを特徴とする廃棄物処理プラント。

Images