JP4405239B2 - 有機系廃棄物処理装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機系廃棄物処理装置及び方法に関する。

例えば特開２００２−１１３４４４号公報には、食品廃棄物、農業・畜産廃棄物あるいは漁業廃棄物等の有機系廃棄物を蒸気分解する技術が開示されている。この従来技術は、ボイラで発生した水蒸気を反応器に供給することにより当該反応器内の有機系廃棄物を蒸気分解するものであり、当該蒸気分解によって生成された分解物に各種の処理を施すことにより、分解物中の液体成分から液体肥料を分離したり、分解物中の固形成分から肥料や固形燃料を生成するものである。このような従来技術では、蒸気分解の反応器において有機系廃棄物の蒸気分解と同時に減菌処理及び不稔化処理を行うので、上記各肥料や固形燃料に別途減菌処理及び不稔化処理を行う必要がなく、有機系廃棄物の処理工程が簡単化される。
特開２００２−１１３４４４号公報

ところで、上記従来の処理装置では、高温・高圧の水蒸気に対応する圧力容器としての反応器、水蒸気源としてのボイラ及び各種配管設備に数ＭＰａの圧力に耐え得るもの、かつ、２００°Ｃ以上の温度に耐え得るものを用いる必要があり、この結果処理装置が高価なものになるという問題点がある。また、安全性の面から処理装置における処理圧力や処理温度をより低圧、低温化したいという要望がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）有機系廃棄物処理装置をより低コスト化する。
（２）有機系廃棄物の処理における処理圧力及び処理温度をより低圧化、低温化する。

上記目的を達成するために、本発明では、所定の前処理によって分解容易化した有機系廃棄物を処理容器内で蒸気分解するという手段を採用する。

本発明によれば、前処理によって有機系廃棄物を分解容易化するので、前処理を行わない場合に比較して、蒸気分解する際の処理圧力を低圧化することが可能であると共に処理温度を低温化することが可能である。したがって、装置コストを低コスト化することができると共に、装置の安全性を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図1は、本発明の第１実施形態に係る有機系廃棄物処理装置の概略構成図である。この図において、符号Ｘは有機系廃棄物、１は処理容器、２はシャワー装置、３は蒸気ボイラ、４は給気弁、５は排気弁、６はドレイン排出弁、７は安全弁、８は圧力計、９は温度計である。

有機系廃棄物Ｘは、植物廃棄物、より具体的には刈草、伐採木、剪定枝等の草木あるいは農業廃棄物である。このような有機系廃棄物Ｘは、ウッドチッパ等によって予め細かく裁断されたものであり、例えば籠状の金属容器に収納された状態で処理容器１内に収容される。

処理容器１は、一種の圧力容器であり、給気弁４を介して蒸気ボイラ３から供給される水蒸気によって有機系廃棄物Ｘを蒸気分解する。この処理容器１は、側部が開閉ドアになっており、当該開閉ドアを介して内部に蒸気有機系廃棄物Ｘを収容する。シャワー装置２は、このような処理容器１内の上方に設けられており、下方に配置された有機系廃棄物Ｘに対して上方からアルカリ液を噴射する。蒸気ボイラ３は、水蒸気を発生させ、給気弁４を介して上記処理容器１に供給する。

給気弁４は、水蒸気の処理容器１への供給を制御する制御弁である。この給気弁４は、自らの開閉状態を変更することにより処理容器１内の温度及び圧力が所定値となるように、つまり処理容器１内における蒸気分解の処理条件を設定する。排気弁５は、蒸気分解後の排ガスを外部に排出するために処理容器１に付随して設けられた排出経路の途中部位に備えられている。この排気弁５は、有機系廃棄物Ｘの蒸気分解時には閉じられて排出経路を閉鎖する一方、蒸気分解が終了すると開放される。

ドレイン排出弁６は、処理容器１の低部に溜まる液体成分を外部に排出するために設けられている。この液体成分は、有機系廃棄物Ｘを蒸気分解することによって得られる有機系廃棄物Ｘの抽出液である。安全弁７は、処理容器１内が異常圧力となったときに開状態となって処理容器１を保護する。圧力計８は、処理容器１の内圧つまり処理容器１内における蒸気分解の分解圧力を計測する。温度計９は、処理容器１の内部温度つまり処理容器１内における蒸気分解の分解温度を計測する。

なお、図１では、本有機系廃棄物処理装置の制御構成については省略している。本有機系廃棄物処理装置には実際は制御装置が付随しており、この制御装置は、圧力計８及び温度計９の各測定値に基づいて処理容器１内で生じる蒸気分解の処理条件が所定条件となるように給気弁４を制御すると共に、蒸気分解の処理時間等に応じて排気弁５やドレイン排出弁６の開閉を制御する。

次に、本有機系廃棄物処理装置の要部動作について説明する。
本有機系廃棄物処理装置は、有機系廃棄物Ｘの処理容器１への収容が完了すると、前処理としての分解処理を開始する。すなわち、本有機系廃棄物処理装置は、シャワー装置２から有機系廃棄物Ｘに向けてアルカリ液を噴射することにより有機系廃棄物Ｘをアルカリ液で浸漬された状態とする。

このアルカリ液は、ｐＨ１０〜ｐＨ１２のアルカリ度に設定されている。そして、有機系廃棄物Ｘは、その種類に応じて所定期間放置される。この放置の間、有機系廃棄物Ｘはアルカリ液によって十分に分解されるが、この分解では有機系廃棄物Ｘつまり草木に含まれる繊維質の分解が促進される。ここで、アルカリ液のアルカリ度の上限をｐＨ１２としたのは、処理容器１や各種配管及び各種弁の腐食を防止するためである。

このようにして前処理が終了すると、本有機系廃棄物処理装置は、蒸気分解処理を開始する。すなわち、本有機系廃棄物処理装置は、排気弁５及びドレイン排出弁６を閉状態とする一方、給気弁４を開状態として処理容器１内に蒸気ボイラ３の水蒸気を供給させる。この蒸気分解処理における処理条件つまり処理圧力及び処理温度は、有機系廃棄物Ｘが前処理においてアルカリ液によって分解処理されているので、当該分解処理を行わない場合よりも低圧かつ低温である。

そして、本有機系廃棄物処理装置は、有機系廃棄物Ｘを所定の処理時間に亘って蒸気分解すると、蒸気分解処理によって有機系廃棄物Ｘから溶出した有機酸の酸性を中和するためにシャワー装置２からアルカリ液を再度噴射する。そして、本有機系廃棄物処理装置は、排気弁５及びドレイン排出弁６を開状態とし、処理容器１の低部に溜まる液体成分をドレイン排出弁６を介して外部に排出する一方、蒸気分解後の排ガスを排気弁５を介して大気に放出する。また、処理容器１内に残った固形物は、開閉ドアを介して外部に搬出される。

本有機系廃棄物処理装置によれば、有機系廃棄物Ｘが前処理においてアルカリ液によって分解処理されるので、蒸気分解処理における処理圧力及び処理温度をアルカリ液による分解処理を行わない場合よりも低圧かつ低温に設定することが可能であり、よって装置コストを低コスト化することができると共に装置の安全性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、シャワー装置２から有機系廃棄物Ｘに向けてアルカリ液を噴射することにより有機系廃棄物Ｘをアルカリ液で浸漬された状態とする、つまり処理容器１内でアルカリ液によって分解処理するが、有機系廃棄物Ｘを処理容器１に収容する前に有機系廃棄物Ｘをアルカリ液に浸漬させて分解処理を行うようにし、搬送装置を用いることにより分解処理が完了した有機系廃棄物Ｘを処理容器１内に収容するようにしても良い。この場合、アルカリ液による処理容器１や各種配管及び各種弁の腐食について配慮する必要がないので、アルカリ液のアルカリ度の上限をｐＨ１２よりさらに大きくすることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。
図２において、符号Ｘは有機系廃棄物、１は処理容器、３は蒸気ボイラ、４は給気弁、５は排気弁、６はドレイン排出弁、７は安全弁、８は圧力計、９は温度計、１０はチャンバ、１１は攪拌器、１２はオゾナイザである。なお、この図２では、上記第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。したがって、以下の説明では、このような同一の構成要素に対する重複説明を省略し、新たな構成要素のみについて説明する。

チャンバ１０は、前処理において有機系廃棄物Ｘを収容する容器であり、内部に攪拌器１１を備える一方、オゾナイザ１２によって外部からオゾンガスが供給される。攪拌器１１は、チャンバ１０内に収容された有機系廃棄物Ｘを攪拌するためのものである。オゾナイザ１２は、オゾンガスを発生してチャンバ１０に供給する。これらチャンバ１０、攪拌器１１及びオゾナイザ１２は、前処理装置を構成している。

本第２実施形態に係る有機系廃棄物処理装置では、最初に前処理装置によって有機系廃棄物Ｘが酸化剤としてのオゾンガスによって酸化分解処理される。すなわち、有機系廃棄物Ｘは、チャンバ１０内で攪拌器１１によって攪拌されながらオゾナイザ１２から供給されたオゾンガスが吹き付けられることによって酸化分解される。この酸化分解処理におけるオゾンガスは１０００ｐｐｍ以上の濃度に設定され、有機系廃棄物Ｘは、このようなオゾンガス中に例えば約１時間程度曝される。このような酸化分解処理では、有機系廃棄物Ｘ中のリグニンの分解が促進される。

そして、このような前処理が完了すると、有機系廃棄物Ｘはチャンバ１０から取り出されて処理容器１内に収容される。そして、有機系廃棄物Ｘは、排気弁５及びドレイン排出弁６が閉状態とされる一方、給気弁４が開状態となって蒸気ボイラ３の水蒸気が処理容器１内に供給されることによって蒸気分解処理される。

本有機系廃棄物処理装置によれば、有機系廃棄物Ｘがオゾンガスによって酸化分解処理（前処理）されるので、蒸気分解処理における処理圧力及び処理温度を上記酸化分解処理を行わない場合よりも低圧かつ低温に設定することが可能であり、よって装置コストを低コスト化することができると共に装置の安全性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では酸化剤としてオゾンガスを用いたが、酸化剤はこれに限定されるものではなく、例えばオゾン水や過酸化水素を用いても良い。

本発明の第１実施形態に係わる有機系廃棄物処理装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係わる有機系廃棄物処理装置の概略構成図である。

符号の説明

１…処理容器、２…シャワー装置、３…蒸気ボイラ、４…給気弁、５…排気弁、６…ドレイン排出弁、７…安全弁、８…圧力計、９…温度計、１０…チャンバ、１１…攪拌器、１２…オゾナイザ

Claims (4)

1. 有機系廃棄物を攪拌する攪拌手段を設け、攪拌手段で有機系廃棄物を攪拌しつつ濃度が１０００ｐｐｍ以上のオゾンガスを有機系廃棄物に吹き付けることにより有機系廃棄物を酸化分解する前処理によって分解容易化した有機系廃棄物を処理容器内で蒸気分解することを特徴とする有機系廃棄物処理装置。
2. 有機系廃棄物は植物廃棄物であることを特徴とする請求項１記載の有機系廃棄物処理装置。
3. 有機系廃棄物を攪拌しつつ濃度が１０００ｐｐｍ以上のオゾンガスを有機系廃棄物に吹き付けることにより有機系廃棄物を酸化分解する前処理によって分解容易化した有機系廃棄物を蒸気分解することを特徴とする有機系廃棄物処理方法。
4. 有機系廃棄物は植物廃棄物であることを特徴とする請求項３記載の有機系廃棄物処理方法。

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