JP2024520746A - 高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム及び滅菌乾燥方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、畜産糞尿滅菌乾燥システムにおいて、畜産糞尿の乾燥効率を高めるために粉砕する粉砕機１０と、粉砕された畜産糞尿を移送させる移送部２０と、移送部２０によって移送された畜産糞尿が投入された状態で回転され、畜産糞尿を乾燥させる乾燥チャンバ３０と、乾燥チャンバ３０内の投入された畜産糞尿を乾燥させるために、乾燥チャンバ３０内に、燃焼装置４２の燃焼ガスが供給されうるようにする燃焼部４０と、燃焼装置４２の燃焼ガスによって乾燥され、体積が低減された畜産糞尿が排出される乾燥糞尿排出部５０と、畜産糞尿の乾燥過程で生じた排気ガスを大気に排出するためにフィルタリングする排気ガス処理部６０と、によって構成され、乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼装置の燃焼によって生じる高温の燃焼ガスを利用し、畜産糞尿を乾燥させることができる畜産糞尿滅菌乾燥システム及び乾燥方法に関する。

畜産業の発達により、糞尿の俳出量が増大しており、糞尿には、飼料、及び飼育舎を掃除するための水などがさらに含まれるので、廃棄物の発生量が増大している。

畜産廃棄物は、有機質肥料としての性質を有しているが、その形態が、固体と液体との混合物であり、悪臭が発生するだけではなく、大量に発生するので、それをそのまま全量を肥料として活用することができないために、放置されている実情である。

畜産廃棄物が放置される場合、浸出水により、土壌及び河川などが汚染され、害虫の棲息などにより、生活環境が害されることになり、最近、飲食物廃棄物や畜産廃棄物の処理は、大きい社会問題として取り上げられている。

それを解決するために、飲食物や畜産糞尿を、微生物処理方式、間接熱活用乾燥方式、押出方式、沈澱方式のような多様な形態で処理しているが、完全な処理がなされず、処理過程時間に長くかかり、臭いや細菌のような問題がある。

本発明の目的は、畜産糞尿を乾燥させて処理するにおいて、短時間内に処理が可能でありつつ、畜産糞尿から発生する悪臭や細菌も共に処理することができる高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム及び乾燥方法を提供するところにある。本願発明の目的は、畜産糞尿が燃焼されずに、乾燥（水分低減）及び悪臭除去だけが乾燥チャンバでなされることにより、乾燥チャンバから排出される畜産糞尿を、木材パレット（wood pallet）を代替することができる燃料に転換させ、新規化石燃料を使用せず、熱併合発電所、産業用ボイラー、農家ハウス施設などに直接使用することができる再生エネルギー源の燃料を供給するところにある。

前述目的による本発明は、畜産糞尿滅菌乾燥システムにおいて、畜産糞尿の乾燥効率を高めるために粉砕する粉砕機１０と、粉砕された畜産糞尿を移送させる移送部２０と、移送部２０によって移送された畜産糞尿が投入された状態で回転され、畜産糞尿を乾燥させる乾燥チャンバ３０と、乾燥チャンバ３０内の投入された畜産糞尿を乾燥させるために、乾燥チャンバ３０内に、燃焼装置４２の燃焼ガスが供給されうるようにする燃焼部４０と、燃焼装置４２の燃焼ガスによって乾燥され、体積が低減された畜産糞尿が排出される乾燥糞尿排出部５０と、畜産糞尿の乾燥過程で生じた排気ガスを大気に排出するためにフィルタリングする排気ガス処理部６０と、によって構成され、
前記乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする。

本発明は、燃焼装置の燃焼によって生じる高温の燃焼ガスを利用し、直接畜産糞尿を乾燥させることにより、短時間内に乾燥がなされうる効果があり、高温の燃焼ガスによって乾燥がなされることにより、畜産糞尿から発生する悪臭や細菌も共に除去することができるという効果がある。すなわち、本願発明は、畜産糞尿成分が含まれていない純粋な燃料の燃焼によって生じた高温の燃焼ガスが、他の媒介体なしに、直接乾燥チャンバに供給され、該乾燥チャンバで乾燥される畜産糞尿は、燃焼されずに水分が低減されて乾燥されると共に、細菌及び悪臭成分のみ燃焼ガスによって選択的に燃焼されることにより、該乾燥チャンバから排出される結果物は、再生エネルギー用燃料として使用されるように、十分な熱エネルギーを含んでいることにより、従来の畜産糞尿処理システムが、単に肥料の生産や、燃焼された廃棄物を生産することに比べ、本願発明は、アップサイクリングが可能な再生エネルギー用燃料を提供することができる。

本発明の実施形態による高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システムの全体構成を示す図である。 図１の構成を概略的に図示したブロック図である。 本発明の燃焼部の詳細構成について説明するブロック図である。 本発明の排気ガス処理部の詳細構成について説明するブロック図である。 本発明の実施形態による高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥方法の乾燥過程について説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照し、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態による高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システムの構成について説明する図面であり、図２は、その構成について概略的に説明するブロック図である。

本発明の畜産糞尿滅菌システムは、畜産糞尿の乾燥効率を高めるために粉砕する粉砕機１０と、粉砕された畜産糞尿を移送させる移送部２０と、移送部２０によって移送された畜産糞尿が投入された状態で回転され、畜産糞尿を乾燥させる乾燥チャンバ３０と、乾燥チャンバ３０内の投入された畜産糞尿を乾燥させるために、乾燥チャンバ３０内に、燃焼装置４２の燃焼ガスが供給されうるようにする燃焼部４０と、燃焼装置４２の燃焼ガスによって乾燥され、体積が低減された畜産糞尿が排出される乾燥糞尿排出部５０と、畜産糞尿の乾燥過程で生じた排気ガスを大気に排出するためにフィルタリングする排気ガス処理部６０と、によって構成される。

前記粉砕機１０は、畜産糞尿の乾燥が効率的になされるように細かく粉砕することになり、粉砕された畜産糞尿は、下部に設けられた移送部２０によって移送される。

一実施形態として、前記移送部２０は、コンベヤ形態で設けられ、粉砕された畜産糞尿を乾燥チャンバ３０に移送することになる。

移送部２０によって移送される畜産糞尿が乾燥チャンバ３０に投入され、乾燥がなされ、乾燥燃焼室は、ロータリーキルン形態の乾燥器が設けられうる。

前記乾燥チャンバ３０は、粉砕された畜産糞尿が連続して投入される過程において、乾燥されたものと、未乾燥の畜産糞尿とが一定に混合されるようにし、水分により、畜産糞尿が塊になったり、練り状になったりすることを防止することができ、内側に、多数の羽が設けられており、畜産糞尿が効果的に混合され、乾燥性能が高くなるのである。

さらには、本発明においては、乾燥チャンバ３０による畜産糞尿の乾燥時、燃焼装置４２の燃焼による高温の燃焼ガスを、乾燥チャンバ３０内に供給することにより、畜産糞尿が早く乾燥されるようにすると共に、畜産糞尿の乾燥時に発生することになる悪臭と細菌とが、高温の燃焼ガスによって燃焼されて除去されるようにする燃焼部４０が構成されるのである。

図３は、本発明の燃焼部４０の詳細構成について説明するブロック図である。

燃焼装置４２の燃焼のための燃料が供給される燃料タンク４１と、燃料タンク４１の燃料を燃焼させる燃焼装置４２と、燃焼装置４２による、燃焼時に生じる燃焼ガスが生じる燃焼室４３と、燃焼装置４２による燃焼時、燃焼ガス量、燃焼ガスの流速、燃焼ガスの温度が一定になるようにしながら、燃焼管で生じた燃焼ガスが乾燥チャンバ３０に供給されるようにする送風機４４と、によって構成される。

前記燃料タンク４１は、ＬＰＧ（liquefied petroleum gas）を使用することができ、液体状態の燃料を蒸発させ、ＬＰＧガスを供給して燃焼されるようにする蒸気発生器（vaporizer）が設けられうる。

前記燃焼装置４２は、燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガスが発生するようにし、燃焼室４３における燃焼によって生じる燃焼ガスが直接乾燥チャンバ３０に供給され、畜産糞尿の乾燥が効率的になされることになる。

このとき、燃焼室４３内の燃焼が効率的になされるようにし、最適化された状態で畜産糞尿が乾燥されるように送風機４４が設けられ、燃焼室４３における燃焼速度、燃料と空気との最適燃焼比率、燃焼ガス量、燃焼ガスの流速、燃焼ガスの温度条件を最適化させうる。

一実施形態として、燃焼室４３内で生じる燃焼ガスの温度は、送風機４４によって調節され、畜産糞尿の乾燥時に発生する悪臭が除去されるように、８００～１５５０℃温度の燃焼ガスが生じるようにする。

一般的に、悪臭のような臭いは、８００℃以上で２～３秒間燃焼されれば、消えることにより、本発明においては、燃焼室４３で生じる燃焼ガスの温度が８００℃以上になるように、送風機４４によって温度を調節することになる。

また、前述の温度でもって、悪臭だけではなく、細菌も共に除去されうる。すなわち、本発明の核心的な特徴は、前記乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されるのである。さらに具体的には、乾燥チャンバ３０に投入される畜産糞尿が、乾燥チャンバ３０において、高温の燃焼ガスと直接接触しながら乾燥される過程において、該畜産糞尿が燃焼されずに、乾燥（水分低減）及び悪臭除去だけなされるように構成されることにより、乾燥チャンバ３０から排出される畜産糞尿に別途の添加物を混合せず、直接、発電所、産業用ボイラー、農家ハウス施設などで使用することができる再生原料として使用されうるという長所がある。すなわち、本願発明の核心的な構成は、畜産糞尿が、燃焼ガスと直接接触して熱交換が行われるにもかかわらず、畜産糞尿が燃焼されずに、乾燥と悪臭除去だけがなされるように、乾燥チャンバ３０の温度が制御されうるように構成された点にある。

再び図２を参照すれば、乾燥チャンバ３０によって乾燥が完了した畜産糞尿は、乾燥糞尿排出部５０を介して排出されて別途に廃棄し、乾燥中に生じた排気ガスは、排気ガス処理部６０を介してフィルタリングし、大気中に排出することになる。

図４は、排気ガス処理部６０の詳細構成について説明するブロック図である。

本発明の排気ガス処理部６０は、乾燥時に生じた排気ガスから、排出される前に排気ガスに含まれた粉塵のような異物を除去する集塵機６１と、乾燥チャンバ３０で乾燥される過程で除去されえなかった悪臭が、排気ガスと共に排出されえないようにフィルタリングする吸着フィルタ６２と、畜産糞尿が燃焼ガスと接触して乾燥がなされるように、乾燥チャンバ３０内部の圧力が負圧に維持されるようにし、乾燥時に生じる熱気、粉塵、臭いが外部に放出されないようにする排風機６３と、吸着フィルタ６２を通過した排気ガスが大気に排出される前、一部を燃焼室４３に再循環させ、乾燥効率を上昇させるための排気ガス循環炉６５と、臭いと異物との除去が完了した排気ガスを大気に排出する排出口６４と、によって構成される。

前記集塵機６１は、畜産糞尿の乾燥後、排風機６３を介して吸入されて排出される排気ガスに含まれた粉塵や灰のような異物を除去するために設けられ、凝縮された水分も除去されうる。

集塵機６１によって異物が除去された排気ガスは、乾燥チャンバ３０における乾燥過程において、高温の燃焼ガスによって除去されえなかった悪臭を最終的に除去するために、吸着フィルタ６２を通過することになる。

畜産糞尿の乾燥過程で発生する悪臭は、燃焼ガスによってほとんど除去されるのであるが、一部残余臭が、排気ガスを介して排出されうることにより、吸着フィルタ６２によってさらに１回フィルタリングし、有害物質がいずれも除去された排気ガスが排出されるようにする。

前記排風機６３は、吸着フィルタ６２の後端に設けられ、乾燥チャンバ３０内の圧力が負圧に維持されるようにし、乾燥時に生じる熱気、粉塵、臭いが外部に放出されないようにしながら、排気ガスが排出されて循環されるようにする。

集塵機６１と吸着フィルタ６２とを介し、異物と臭いとが除去された排気ガスは、排出口６４を介して大気に排出され、排出される排気ガスには、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯｘなどが含まれず、環境汚染が発生しないのである。

このとき、排出される一部排気ガスは、排気ガス循環炉６５を介し、再び燃焼室４３に循環されるようにして再使用することにより、乾燥効率を高めることになる。排気ガス循環炉６５を介し、燃焼室４３に循環される排気ガスは、乾燥チャンバ３０に供給される燃焼ガスの温度を調節すると共に、燃焼ガスと接触される部位の酸素（Ｏ２）の濃度を調節することにより、乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿が燃焼されない状態でもって、乾燥を可能にする。排出される排気ガスは、熱気を有している状態であることにより、捨てられる熱源を再使用することにより、熱エネルギーの消費を減らすことができるのである。

以下においては、図５を参照し、高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥方法について説明する。

まず、乾燥させようとする畜産糞尿を、乾燥が容易になされるように、粉砕機１０によって細かく粉砕することになる。

粉砕された畜産糞尿は、移送部２０によって移送され、移送された畜産糞尿は、粉砕された畜産糞尿を乾燥させるための乾燥チャンバ３０に供給される。

乾燥チャンバ３０内に供給される畜産糞尿が供給されながら、乾燥チャンバ３０は、回転されながら、内部に投入された畜産糞尿を混合しながら乾燥させることになり、燃焼装置４２の燃焼によって生じる高温の燃焼ガスが、乾燥チャンバ３０内に供給されるようにし、短時間内に乾燥がなされるようにしながら、乾燥時に発生する悪臭と細菌とが除去されるようにする。さらに具体的には、前述の乾燥させる段階において、燃焼ガスは、前記燃焼装置４２に直接供給され、乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去される。

乾燥チャンバ３０によって乾燥が完了した畜産糞尿は、乾燥糞尿排出部５０を介して別途に排出されて処理され、乾燥時に生じる排気ガスは、設けられた排風機６３を介して誘導されて排出される。

排出される排気ガスは、集塵機６１を介し、排気ガスに含まれた粉塵のような異物を除去することになり、異物が除去された後、吸着フィルタ６２を介し、さらに１回排気ガスの臭いを除去するようにフィルタリングする。

集塵機６１と吸着フィルタ６２とによって異物と臭いとが除去され、無害な排気ガスは、排出口６４を介して大気に排出されることになり、このとき、排出される排気ガスの一部は、排気ガス循環炉６５を介し、燃焼室４３に循環させ、再使用されるようにする。

前述の本発明の説明においては、具体的な実施形態について説明されたが、さまざまな変形が、本発明の範囲から外れずに実施されうる。従って、本発明の範囲は、説明された実施形態よって定められるものではなく、特許請求の範囲、及び該特許請求の範囲と均等なところによってさだめられるのである。

本発明は、畜産糞尿滅菌乾燥システムにおいて、畜産糞尿の乾燥効率を高めるために粉砕する粉砕機１０と、粉砕された畜産糞尿を移送させる移送部２０と、移送部２０によって移送された畜産糞尿が投入された状態で回転され、畜産糞尿を乾燥させる乾燥チャンバ３０と、乾燥チャンバ３０内の投入された畜産糞尿を乾燥させるために、乾燥チャンバ３０内に、燃焼装置４２の燃焼ガスが供給されうるようにする燃焼部４０と、燃焼装置４２の燃焼ガスによって乾燥され、体積が低減された畜産糞尿が排出される乾燥糞尿排出部５０と、畜産糞尿の乾燥過程で生じた排気ガスを大気に排出するためにフィルタリングする排気ガス処理部６０と、によって構成され、
前記乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする。

また、燃焼部４０は、燃焼装置４２の燃焼のための燃料が供給される燃料タンク４１と、燃料タンク４１の燃料を燃焼させる燃焼装置４２と、燃焼装置４２による燃焼時に生じる燃焼ガスが生じる燃焼室４３と、燃焼装置４２による燃焼の時、燃焼ガス量、燃焼ガスの流速、燃焼ガスの温度が一定になるようにしながら、燃焼管で生じた燃焼ガスを乾燥チャンバ３０に供給されるようにする送風機４４と、によって構成されることが望ましい。

また、燃焼部４０で生じる燃焼ガスの温度は、８００～１５５０℃であることが望ましい。

また、排気ガス処理部６０は、乾燥時に生じた排気ガスから、排出される前に排気ガスに含まれた粉塵のような異物を除去する集塵機６１と、乾燥チャンバ３０で乾燥される過程で除去されえなかった悪臭が排気ガスと共に排出されえないようにフィルタリングする吸着フィルタ６２と、畜産糞尿が燃焼ガスと接触して乾燥がなされるように、乾燥チャンバ３０内部の圧力が負圧に維持されるようにし、乾燥時に生じる熱気、粉塵、臭いが外部に放出されないようにする排風機６３と、臭いと異物との除去が完了した排気ガスを大気に排出する排出口６４と、によって構成されることが望ましい。

本発明は、畜産糞尿滅菌乾燥方法において、乾燥させようとする畜産糞尿を、乾燥が容易にくなされるように、粉砕機１０によって粉砕する段階と、粉砕された畜産糞尿を、移送部２０によって移送する段階と、粉砕された畜産糞尿を乾燥させるための乾燥チャンバ３０に供給する段階と、畜産糞尿が供給される乾燥チャンバ３０が回転されながら、内部に投入された畜産糞尿を混合して乾燥させながら、燃焼装置４２の燃焼によって生じる高温の燃焼ガスが、乾燥チャンバ３０内に供給されるようにして乾燥させる段階と、乾燥チャンバ３０によって乾燥が完了した畜産糞尿を、乾燥糞尿排出部５０を介して排出する段階と、乾燥時に生じて排出される排気ガスが、排風機６３によって排出されるように誘導し、集塵機６１を介して排気ガスに含まれた異物を除去する段階と、異物が除去された排気ガスを、吸着フィルタ６２を介して臭いが除去されるようにフィルタリングする段階と、集塵機６１と吸着フィルタ６２とによって異物と臭いが除去され、無害な排気ガスを、排出口６４を介して大気に排出する段階と、によってなり、
前述の乾燥させる段階において、燃焼ガスは、前記燃焼装置４２に直接供給され、乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする。

Claims (5)

1. 畜産糞尿滅菌乾燥システムにおいて、
   畜産糞尿の乾燥効率を高めるために粉砕する粉砕機１０と、
   粉砕された畜産糞尿を移送させる移送部２０と、
   移送部２０によって移送された畜産糞尿が投入された状態で回転され、畜産糞尿を乾燥させる乾燥チャンバ３０と、
   乾燥チャンバ３０内の投入された畜産糞尿を乾燥させるために、乾燥チャンバ３０内に、燃焼装置４２の燃焼ガスが供給されうるようにする燃焼部４０と、
   燃焼装置４２の燃焼ガスによって乾燥され、体積が低減された畜産糞尿が排出される乾燥糞尿排出部５０と、
   畜産糞尿の乾燥過程で生じた排気ガスを大気に排出するためにフィルタリングする排気ガス処理部６０と、によって構成され、
   前記乾燥チャンバ３０で乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム。
2. 燃焼部４０は、
   燃焼装置４２の燃焼のための燃料が供給される燃料タンク４１と、
   燃料タンク４１の燃料を燃焼させる燃焼装置４２と、
   燃焼装置４２による燃焼時に生じる燃焼ガスが生じる燃焼室４３と、
   燃焼装置４２による燃焼時、燃焼ガス量、燃焼ガスの流速、燃焼ガスの温度が一定になるようにしながら、燃焼管で生じた燃焼ガスが乾燥チャンバ３０に供給されるようにする送風機４４と、によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム。
3. 燃焼部４０で生じる燃焼ガスの温度は、８００～１５５０℃であることを特徴とする請求項２に記載の高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム。
4. 排気ガス処理部６０は、乾燥時に生じた排気ガスから、排出される前に排気ガスに含まれた粉塵のような異物を除去する集塵機６１と、
   乾燥チャンバ３０で乾燥される過程で除去されえなかった悪臭が、排気ガスと共に排出されえないようにフィルタリングする吸着フィルタ６２と、
   畜産糞尿が燃焼ガスと接触して乾燥がなされるように、乾燥チャンバ３０内部の圧力が負圧に維持されるようにし、乾燥時に生じる熱気、粉塵、臭いが外部に放出されないようにする排風機６３と、
   臭いと異物との除去が完了した排気ガスを大気に排出する排出口６４と、によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥システム。
5. 畜産糞尿滅菌乾燥方法において、
   乾燥させようとする畜産糞尿を、乾燥が容易になされるように、粉砕機１０によって粉砕する段階と、
   粉砕された畜産糞尿を移送部２０によって移送する段階と、
   粉砕された畜産糞尿を乾燥させるための乾燥チャンバ３０に供給する段階と、
   畜産糞尿が供給される乾燥チャンバ３０が回転されながら、内部に投入された畜産糞尿を混合して乾燥させながら、燃焼装置４２の燃焼によって生じる高温の燃焼ガスが乾燥チャンバ３０内に供給されるようにして乾燥させる段階と、
   乾燥チャンバ３０によって乾燥が完了した畜産糞尿を、乾燥糞尿排出部５０を介して排出する段階と、
   乾燥時に生じて排出される排気ガスを、排風機６３によって排出されるように誘導し、集塵機６１を介して排気ガスに含まれた異物を除去する段階と、
   異物が除去された排気ガスを、吸着フィルタ６２を介して臭いが除去されるように、フィルタリングする段階と、
   集塵機６１と吸着フィルタ６２とによって異物と臭いが除去され、無害な排気ガスを排出口６４を介して大気に排出する段階と、によってなり、
   前記乾燥させる段階において、燃焼ガスは、前記燃焼装置４２に直接供給され、乾燥される畜産糞尿は、燃焼ガスと熱交換される過程において燃焼されず、水分が低減され、微生物及び悪臭だけ除去されることを特徴とする高温の燃焼ガスを利用した畜産糞尿滅菌乾燥方法。

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