JP4642196B2

JP4642196B2 - Fermentation processing method and cement manufacturing method

Info

Publication number: JP4642196B2
Application number: JP2000252044A
Authority: JP
Inventors: 正剛新井; 達朗渡部; 章斉藤; 幸男中崎; 俊久丸田; 博幸高野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2001191059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発酵処理方法およびセメント製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、厨芥等の有機廃棄物は、その処理量が増大する一方であり、その有効な処理方法および再利用方法に関して多くの試みがなされている。一つの方法として、回転発酵槽を用いて有機廃棄物を発酵処理（コンポスト化）することも提案されている。
一方、セメント製造工場は、セメントの需要に応じて操業状態が変動する。セメントの需要が少ない時期には、焼成装置等のうち一部の運転を停止することもあり、それらの活用が課題となっている。
このような状況のもと、有機廃棄物をセメント製造工場の保有するセメントキルンまたはセメント製造用ロータリードライヤーで処理することが考えられる。
この点、特開昭５２−９７２７０号公報には、有機廃棄物をセメントキルンで発酵処理させることが記載されており、さらに、それをセメント製造での燃料の一部として用いることも記載されている。しかし、この公報に記載されているようにセメントキルンを発酵処理装置として単に流用しても、有機廃棄物を安定してコンポスト化することは困難であった。また、セメント製造用の原燃料として発酵処理品を用いようとしても、質の高い発酵処理品を効率良く得ることが困難なことが判明した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対してなされたものであり、セメントキルン等のセメント製造工場に備えられている設備を、廃棄物の処理のために有効に活かす途を開くことのできる発酵処理方法およびセメント製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る発酵処理方法は、ロータリーキルン、あるいはロータリードライヤーを用いた廃棄物の発酵処理方法であって、発酵処理の対象となる廃棄物がゴミ袋に収容された都市ゴミまたは／および他の廃棄物を含み、上記ゴミ袋を破袋せず、廃棄物をそのまま上記ロータリーキルンあるいは上記ロータリードライヤーに投入し、発酵処理することを特徴とする。
本明細書中、「廃棄物」というときは、以下の処理対象物を含む概念である。
有機汚泥：下水汚泥、し尿系汚泥（浄化槽汚泥、農業集落排水汚泥）、食品産業排水汚泥、アオコ・底泥等がこの範疇に含まれる。
食品加工残さ：ビールかす、焼酎かす、おから（豆腐かす）、製糖残さ、果汁残さ、コーヒーかす、茶かす、畜産残さ等がこの範疇に含まれる。
林産残さ、植物残さ：パルプ廃液、バーク、おがくず、チップダスト、剪定枝葉、バガス、籾殻、わら類等がこの範疇に含まれる。
生活ゴミ：厨芥類（生ゴミ）、都市収集可燃ゴミ、事業系生ゴミ等がこの範疇に含まれる。
畜産廃棄物：家畜ふん尿、鳥糞等がこの範疇に含まれる。
水産廃棄物：魚腸骨、へい死魚等がこの範疇に含まれる。
以上に列記したもののうち二以上の混合物も廃棄物の概念に含まれる。後述するように発酵処理品を一部戻し、廃棄物に混合して処理する場合には、このような発酵処理品を混合した混合物も廃棄物という。
本発明では、内張り煉瓦を撤去したロータリーキルン、あるいはロータリードライヤーを用いることが好ましい。これによって、廃棄物の移動が容易となり、ロータリーキルンを回転させるための消費エネルギーを減少させる等の利点がある。本発明において、ロータリーキルンとしては、セメントキルンが好ましく、ロータリードライヤーとしてはセメント製造用ロータリードライヤーが好ましい。
【０００５】
そして、得られた発酵処理品の品質を向上させるために、その中の異物を分離・除去することが好ましい。異物の分離・除去を行うにあたり、少なくとも一段階の発酵処理品破砕工程（１次破砕、２次破砕）を行うことが好ましい。発酵処理品の粒度を適切に調整するためである。その後、貯蔵用タンク内に該発酵処理品を貯蔵することが好ましい。ここで、発酵処理品中の異物を分離・除去した後、貯蔵兼発酵処理用タンク内に該発酵処理品を貯蔵しつつ、好気性条件下の該タンク内でさらに発酵を進ませることができる。この場合、貯蔵用タンクの発酵処理品を循環し、該貯蔵用タンク内に循環することが好ましい。これによって、貯蔵用タンク内の好気条件を保つことができるとともに、発酵処理品の混合・均質化を図ることができる。この場合、発酵処理品を複数の貯蔵用タンクに分割して投入し、該複数の貯蔵用タンクからそれぞれ抽出した発酵処理品を合流させ、再度分割して上記複数の貯蔵用タンクに投入するようにして循環するようにすることが好ましい。これによって、セメント製造用原燃料の更なる均質化を図ることができるからである。
また、本発明に係る発酵処理方法では、得られた発酵処理品の一部を、上記ロータリーキルンあるいはロータリードライヤーに投入し、廃棄物を発酵処理することが好ましい。このように原料戻しを行うことによって、発酵処理品の品質を安定化する等の利点がある。
上記した本発明に係る発酵処理方法において、発酵処理に必要な空気を加熱するために、セメント製造で発生する廃熱を用いることが好ましい。消費エネルギーを減少させるためである。また、同様の趣旨から、発酵処理に必要な空気の一部として、あるいは発酵処理に必要な空気の予熱源として、セメント製造におけるクーラー排気の一部を用いることが好ましい。同様に、廃棄物、発酵処理中の廃棄物、または得られる発酵処理品中の有害な微生物を不活性化あるいは死滅させるために、セメント製造における廃熱を用いることが好ましい。この廃熱としては、キルン排ガス、クーラー排ガス等が挙げられる。
一方、本発明では、ゴミ袋に収容された都市ゴミ等の廃棄物を含む廃棄物の他に、廃棄物として下水汚泥を投入することが好ましい。廃棄物処理の効率化を図るとともに、下水汚泥の持つ水分により含水率を調整し、発酵状態を良好に保つためである。
【０００６】
さらに、本発明は、別の形態としてセメント製造方法であり、該セメント製造方法では、上記した発酵処理方法で得られた発酵処理品を、セメント製造における原燃料の一部として用いている。この場合、得られた発酵処理品をセメント製造の焼成工程で用いるプレヒータ設備およびセメントキルン等の焼成設備のいずれかの投入部位に、そのまま投入することが好ましい。特段の処理を行わず工程を短縮するためである。また、発酵処理方法で発生するガスをセメント製造の焼成工程で用いるプレヒータ設備およびセメントキルン等の焼成設備のいずれかの導入部位に導入することが好ましい。このような発酵ガスの脱臭を行い、かつこのような発酵ガスの脱硝効果を発揮させるためである。
【０００７】
なお、本発明でいう「セメント製造における原燃料」とは、セメント製造に用いる原料および燃料を含む概念である。ただし、「セメント製造用原燃料」の語を使用する場合に、原料または燃料のいずれか一方のみを指している場合もある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る発酵処理方法およびセメント製造方法の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る発酵処理方法およびセメント製造方法を実施するセメント製造工場の一実施の形態についてその概要を示す。
このセメント製造工場では、セメント製造設備１００に、セメント製造用原燃料製造設備２００を付設している。
セメント製造設備１００は、ロータリーキルン（セメントキルン）１０２、クリンカクーラ１０３、仮焼炉１０４、サスペンジョンプレヒータ１０６を主要な設備として含む。
【０００９】
ロータリーキルン１０２は、バーナ１０８を備える。該バーナ１０８は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１０および空気を供給するための図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。ロータリーキルン１０２は、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない電動モータ等の回転手段によって回転できる。そして、セメント原料（セメント調合原料ともいう）の送入部分からセメントクリンカの落口に向かって緩い勾配を持って傾斜して設置されている。セメント原料は、プレヒータ最下段のサイクロン１０７で捕集された後、投入され、ロータリーキルン１０２内壁の内張り煉瓦に付着したコーテイング上を回転しながら持ち上げられ、下降し、これを繰り返す。そして、バーナ１０８で形成される火焔の輻射熱によってセメント原料を焼成する。
【００１０】
クリンカクーラ１０３は、ロータリーキルン１０２から排出されたセメントクリンカを冷却するための手段である。クリンカクーラ１０３は、数室に区切られており、各室の下部エアー室に設置された冷却用風車１１２によって供給された空気によって冷却される。
【００１１】
仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うための装置であり、セメント原料の仮焼を行うためのバーナ１１４を備える。バーナ１１４は、後述する発酵処理品、微粉炭等の固体燃料を供給するための図示しない吹き込み風車、重油等の液体燃料を供給するための供給ポンプ１１６および図示しない空気吹き込み風車等の空気供給手段を備える。仮焼炉１０４は、セメント原料の仮焼を行うことによって、脱炭酸率を向上させ、ロータリーキルン１０２の熱負荷を下げることによって、焼成を確実にし、ロータリーキルン１０２自体の機械的保護に寄与する。また、これと同時に、ロータリーキルン１０２からの廃熱を有効に活用し、セメント製造工場全体の熱効率を向上させる。
【００１２】
サスペンジョンプレヒータ１０６は、セメント原料を予熱するための装置であり、サイクロン１０７を多段に重ねた構成となっている。各々のサイクロン１０７において、気体成分と固体成分の分離が行われ、セメント原料をダクト内で気流中にサスペンドしながらセメント原料と気体との間で熱交換を行い、セメント原料の予熱を行う。
【００１３】
一方、セメント製造用原燃料製造設備２００は、廃棄物をセメント製造用の原燃料として有効利用することを目的として廃棄物の発酵処理（コンポスト化）を行うための設備であり、発酵処理装置２０２、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６を含む。さらに、このセメント製造用原燃料製造設備２００は、発酵処理装置２０２の後段に、異物の分離・除去装置２０８〜２１８を備えている。
発酵処理装置２０２は、操業停止中のロータリーキルン（遊休キルン）を活用したものである。この発酵処理装置２０２も、前述したロータリーキルン１０２と同様、円筒型のドラムを図示しない支持ローラで支持し、図示しない回転手段によって回転するようにしたものである。
一般に、セメント製造に用いられるロータリーキルンは、セメント焼成の際の耐火性能を保つために、内張り煉瓦で内壁を保護している。しかし、本実施の形態に係る発酵処理装置２０２では、この内張り煉瓦を除去する。この内張り煉瓦を除去することによって、発酵処理装置２０２内に廃棄物を投入して処理した場合、廃棄物の移動が容易になるとともに消費エネルギーが大幅に減少する。また、攪拌設備、仕切板の取り付けが容易となる。
発酵処理装置２０２は、内張り煉瓦除去後のセメントキルンの内径が２〜７ｍであって、１．０〜６．０％好ましくは１．２〜１．６％の傾斜で設置することが好適である。
【００１４】
また、発酵処理装置２０２は、保温材でその周囲を被覆している。これは、発酵用原料を発酵させる際の保温を図り、発酵の促進、均一化を行うためである。被覆する部位としては、発酵処理装置２０２の外壁全長とするのが好適である。保温材は、ロックウールやグラスウール等の軽量で断熱性のあるものを使用し、発酵処理装置２０２の外壁を適当な厚みで被覆することが好適である。
【００１５】
本実施の形態で用いる発酵処理装置２０２の内部は、仕切り板によって４〜５室に仕切られている。通常の運転状態において、三日間、発酵処理装置２０２に滞留する。
上記仕切板は、被処理品である廃棄物を堰き止める一方、通風を確保できる構造、すなわちスリット状、穿孔板状等の通風可能な構造となっている。
以上の他、従来のロータリーキルン式発酵装置に内蔵されている攪拌設備、加熱設備、もしくは処理物の移動設備を必要に応じて適宜取り付けることができる。
【００１６】
発酵処理装置２０２の入口部は、既設のサスペンジョンプレヒータと切り離されている。そして、そこには、例えば、都市ゴミの投入口２２０、下水汚泥の投入口２２２、戻し分の発酵処理品を投入する投入口２２４および発酵ガス引出口２２６が設けられている。この発酵ガス引出口２２６に対しては、排気手段として換気用風車２１９が設けられ、これによって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、セメント製造設備１００に送ることができるようになっている。
発酵処理装置２０２の出口部は、既設のクリンカクーラと切り離し、発酵品の取出口２２８を設ける。また、空気吹込口２２７を設け、この空気吹込口２２７には、給気手段として空気吹き込み風車２２９を設け、これによって給気を行うことができる。空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラー１０３からのクーラー排気とを適宜混合できるように構成されている。
発酵処理装置２０２の入口部と出口部は、既設の状態と同じでも逆でも構わない。
なお、上記した発酵処理装置２０２の入口部の投入口２２０、２２２、２２４は、原料投入時以外密閉され、発酵ガス引出口２２６、空気吹込口２２７も通風を行う時以外は、密閉され、発酵処理装置２０２は、基本的に密閉構造とする。
【００１７】
上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、発酵処理装置２０２と同様の保温材でその周囲を被覆する。これは、発酵処理装置２０２での発酵をさらに進めるための保温を図り、発酵の促進を行うためである。被覆する部位としては、その外壁全長とするのが好適である。
【００１８】
さらに、この貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも図示しないエアー供給手段を設けている。好気条件を確保し、養生を促進するためである。発酵処理装置２０２における発酵は、コンポスト化という観点からは、いわゆる一次発酵と呼ばれる処理であり、必要に応じて発酵をさらに進めることにより、いわゆる二次発酵まで終了させれば、堆肥としての製品化も可能である。
貯蔵兼発酵処理用タンク２０６には定量引出機を設けている。定量引出機からの発酵処理品は、セメント製造設備１００への供給ライン２３０と、発酵処理装置２０２への戻しライン２３２のいずれにも供給可能となっている。
【００１９】
発酵処理装置２０２の後段に設けられた機器２０８〜２１８は、発酵処理品から金属等のコンポスト化せず、セメント製造用の原燃料としては無用な異物を除去するための異物の分離・除去装置である。
ベルトコンベア２０９に付設された磁選機２０８は、ベルトコンベア２３４、スキップコンベア２３６によって運ばれてくる発酵処理品から磁石によって主として鉄を除去するためのものである。なお、この磁選機２０８は、この実施の形態では一段のみ設けているが2以上の多段のものとしても設計できる。
一次破砕機２１０は、このような鉄を除いた発酵処理品を一次破砕し、後のトロンメル２１２における篩分けを効率的なものとするための装置である。
トロンメル２１２は、回転篩であり、発酵処理品として適度の粒度合いを備えた発酵処理品をセメント製造用原燃料として篩い分けるための装置である。発酵処理品は、ベルトコンベア２３８を介して２４０に送られる。
高ガウス選別機２１４は、トロンメル２１２からのステンレス、アルミニウム等を包含する部分を受ける装置である。この装置は、ステンレスとその他のものとに被処理品を分ける。その他のものとは、アルミニウムとセメント製造用原燃料とを包含する部分である。
アルミニウム選別機２１６は、ステンレスを除去した後の部分から、アルミニウムとセメント製造用原燃料として適する部分を分けるための装置である。トロンメル２１２で回収しきれなかったこのような部分をここで回収することができる。このセメント製造用原燃料として適合する部分は、二次破砕機２１８に送られる。
二次破砕機２１８は、一次破砕機２１０で破砕しきれなかったセメント製造用原燃料適合部分を好適な粒度に調整するための装置である。ここで得られたセメント製造用原燃料は、ベルトコンベア２３９を介してベルトコンベア２４０に送られる。
発酵処理装置２０２の後段のこれらの異物の分離・除去装置は、換気手段を設けた建屋の中に設置し、できるだけ外部に発酵処理品等からの臭気が漏れないようにする。
【００２０】
次に、以上の構成を備えたセメント製造工場を用い、本発明に係る発酵処理方法およびセメント製造方法を実施した場合の作用について説明する。
本実施の形態では、セメント製造工場内に設置された上記したセメント製造用原燃料製造設備２００で、セメント製造用原燃料を製造する。セメント製造用原燃料製造設備２００の発酵処理装置２０２には、都市ゴミの投入口２２０から都市ゴミを投入する。
投入する都市ゴミの成分は、水分１５〜６０重量％、可燃分３０〜６０重量％、灰分３〜３０重量％が好ましい。
投入する際、都市ゴミの破袋等の前処理は行わない。さらに、都市ゴミに加えて下水汚泥の投入口２２２から下水汚泥を投入する。
投入する下水汚泥の成分は、水分５０〜９０重量％、可燃分６〜３５重量％、灰分２〜１５重量％が好ましい。
都市ゴミと下水汚泥を同時に投入するのは、都市ゴミと下水汚泥を同時に処理することにより、廃棄物処理の効率化を図るとともに、下水汚泥の持つ水分によって発酵用原料としての含水率を適切に調整し、発酵状態を良好に保つためである。仮に、発酵適性含水率を４５〜６０重量％とした場合、混合物中の下水汚泥の比率は、重量比で０〜８５％が好適である。なお、混合物中の可燃分は、１０〜６０重量％、灰分は、２〜３０重量％が好ましい。
なお、必要に応じて、肥料（尿素、硫安、塩化アンモニウム等）、水、水分調整材（稲わら、もみがら、おがくず、紙、木片等）、空隙保持用の切断ゴムタイヤ等を添加する。発酵菌は、発酵処理品を原料戻しすることによっても供給することができる。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、貯蔵兼発酵用処理タンク２０６から発酵処理品の一部をライン２３２を通じて発酵処理装置２０２に戻す。これは、発酵処理装置２０２内の菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させる等の目的のためである。
【００２２】
廃棄物は、発酵処理装置２０２内の４〜５室のうち、まず最も入口部に近い部屋に投入される。各室の間には仕切りがあるが、廃棄物は、その仕切りに設けられた開口部を通して各部屋間を移動して行く。そして、三日間経過後取出口２２８から発酵処理品を取り出す。前述したように、発酵処理装置２０２は、１．０〜６．０％の傾斜を持って設置されており、その回転によって、発酵中の被処理物は容易に移動する。なお、発酵処理期間中、発酵処理装置２０２は、例えば内張り煉瓦を撤去した内径を４〜５ｍとして、０．５〜３．０ｒｐｍのスピードで回転させることが好ましい。
【００２３】
発酵中、入口部側の部屋では、自然界にどこにでも生息する発酵菌（好熱性細菌、一般細菌、放線菌類）により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵（コンポスト化）が進行し、２４時間以内に投入原料の温度が場合によって７０℃にまで達する。そして、発酵処理装置２０２内において、原料である廃棄物は、一般に一次発酵と呼ばれる発酵工程を完了する。すなわち、好気的条件下で不安定な有機物（炭水化物、タンパク質等）が悪臭の少ない貯蔵のきく安定な物質へと変換される。
なお、上記した部屋の温度は、適切な温度センサーでモニターする。そして、給気手段によって供給するエアーの温度、廃棄物の投入割合等をモニターされた温度に対応して制御することにより、発酵処理装置２０２内の温度を適切に調整することができる。
発酵処理中、発酵処理装置２０２が上記した回転速度で回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋し、発酵処理に支障を来すことはない。このようなゴミ袋等は、発酵処理装置２０２の回転によって掻き上げられ、落下し、落下を繰り返すことによって、ほとんどのものが最初の室で破袋する。
【００２４】
一方、発酵処理中、発酵ガス引出口２２６からは、換気用風車２１９によって発酵処理装置２０２内の発酵ガスを引き出し、配管を通じてセメント製造設備１００の仮焼炉１０４等に導入する。これによって、発酵工程で発生するアンモニア等が分解され、排ガスが脱臭される。また、発酵処理品の出口側に設けた空気吹込口２２７から空気吹き込み風車２２９によって給気を行ない、発酵処理装置２０２内の好気条件を保つ。これによって、好気性菌による発酵を維持することができる。ここで、前述したように空気吹き込み風車２２９は、大気とクリンカクーラ１０３からのクーラー排気とを適宜混合できるように構成されているので、給気の際の温度を適切に設定することができる。５０℃以上の温度で一日暴露すると、各種の有害菌は殺菌もしくは不活性化されて衛生的に安全である。一方、好気性菌の発酵速度は、６０℃程度で最も促進される。これらを勘案すると、温度を５５〜６０℃程度に制御することが好適といえる。そこで、大気の温度に応じて、適宜クーラー排気の添加割合で調整し、供給する空気の温度を適切に設定することができる。この他、上記給気における空気をセメント製造装置で発生する種々の廃熱で予熱しつつ給気を行っても良い。
【００２５】
以上のような三日間の発酵経過後、発酵処理品の好適な性状は、以下の通りである。
大腸菌群数（衛生指標微生物、ＪＩＳＫ０１０２−１９９３に規定される工場排水試験方法−細菌試験により定量する。）：１０³個／ｇ以下
この指標は、チフス菌、サルモネラ菌等の有害菌が存在しないことの指標であり、この値を満足することによってこのような有害菌の不存在を確認できる。
有機性廃棄物の粒度組成：２０ｍｍ以下のものが９０％（重量比）以上
セメント製造用原燃料として用いるためには、この程度の粒度組成を満たすことが好ましい。
発酵処理品の組成は、含水率４０〜６０重量％、可燃分１０〜５５重量％、灰分４〜２０重量％に調整することが好ましい。発熱量は、１，５００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）以上となることが好ましい。
このような仕様を満足する発酵処理品であれば、セメント製造用原燃料として特段さらなる処理を施さなくても、そのまま投入部位に投入することもできる。
【００２６】
以上のようにして得られた発酵処理品は、磁選機２０８、高ガウス選別機２１４、アルミニウム選別機２１６によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを除去し、これらの再資源化を図る。
さらに、一次破砕機２１０と二次破砕機２１８とによって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。このように多段に破砕装置を設けることによって、セメント製造用原燃料として用いる際の品質を好適なものとすることができる。また、本発明では、プラスチック廃棄物は除去していない。これは、プラスチック廃棄物をそのままセメント製造用原燃料の一部として利用する意図からである。これらの一、二次破砕機２１０、２１８を用いることによって、プラスチック廃棄物も適度の大きさに寸断される。
ベルトコンベア２４０で回収した発酵処理品は、セメント製造用原燃料として貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られる。
本実施の形態では、バケットエレベータ２４２、２４３によって寸胴型の貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に発酵処理品を送る。これらの貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に送られた発酵処理品は、循環系統によって循環される。
すなわち、タンク２０４、２０６の下にはベルトコンベア２４４、２４６が設けられており、これらに一部取り出された発酵処理品は、バケットエレベータ２４８で垂直輸送され、再度貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６に循環される。
これによって、好気状態が保たれ、このような混合処理により発酵処理品のセメント製造用原燃料としての均質化を図ることができる。
そして、発酵処理品は、ベルトコンベア２５０を経て、ライン２３０からセメント製造設備１００にセメント製造用原燃料として供給され、あるいは一部ライン２３２を経て発酵処理装置２０２に戻される。
【００２７】
一方、上記セメント製造設備１００では、セメント製造用原燃料製造設備２００の運転と併行してセメント原料の処理を行う。すなわち、サスペンションプレヒータ１０６における各サイクロン１０７でセメント原料の予熱、仮焼炉１０４で仮焼、ロータリーキルン１０２で焼成を行う。
本実施の形態では、ロータリーキルン１０２における焼成のための燃料もしくは仮焼炉１０４における仮焼のための燃料として、得られたセメント製造用原燃料を貯蔵兼発酵処理用タンク２０６からライン２３０を通して、ロータリーキルン１０２の窯尻または仮焼炉１０４に供給する。また、発酵処理装置２０２からの発酵ガスを仮焼炉１０４（ロータリーキルン１０２でも良い）に送り、高熱下で脱臭を行う。このような脱臭操作によって、脱硝の効果も得られる。なお、異物の分離・除去装置を囲む建屋からの空気も同様に脱臭することができる。
【００２８】
他の実施の形態
本発明に係る発酵処理方法およびセメント製造方法は、図１の実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明な修飾・変更・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、処理対象を都市ゴミとしたが、コンポスト化が可能な他の有機廃棄物であっても勿論本発明を実施することができる。
【００２９】
上記実施の形態では、ロータリーキルン（セメントキルン）を発酵処理装置として用いたが、セメント製造用ロータリードライヤーを用いることもできる。
このロータリードライヤーは、セメント製造では、原料の乾燥をするために使われているものである。
図２にロータリードライヤーを含むセメント製造工場の一実施の形態についてその一部を示す。
ロータリードライヤー３００は、石灰石、粘土類等のセメント原料を供給ライン３０２から供給され、その乾燥を行う。乾燥は、供給ライン３０４から供給されるロータリーキルン等からの排ガスの持つ廃熱で行う。ロータリードライヤー３００からの排ガスは、電気集塵機３０６で除塵され、煙突３０８から排出される。乾燥後の原料は、原料粉砕機３１０で粉砕した後、所定の粒度のものがセパレータ３１２で分離された後、ライン３１４を通して後段の均一化、予熱、仮焼、焼成の各工程に送られる。
このようなロータリードライヤー３００もセメントキルン（ロータリーキルン）と同様、遊休のものがあれば使用することができる。また、必要に応じて、これらを併用することも可能である。このロータリードライヤーも前記発酵処理装置２０２と同様の形態で使用することができる。
【００３０】
上記発酵処理装置２０２は、ロータリーキルンの入口／出口をセメント製造時と同一としているが、必ずしも同一でなくても良い。これを逆転して用いることもできる。そのような際は、ロータリーキルン又はロータリードライヤーの傾斜を逆転させて使用する必要がある。
【００３１】
上記発酵処理装置２０２は、４〜５室に区分し、発酵処理を三日間行うこととしている。しかし、区分の仕方はこれに限定されない。場合によって、３室以下のより少ない区分、または６室以上のより多い区分とすることもできる。また、発酵処理期間は、三日間に限らず、有害な微生物が死滅するのであれば、三日間未満のより少ない期間であっても良い。セメント製造用原燃料として使用する目的の場合、いわゆる一次発酵が終了していれば良く、完全な堆肥化までは必要がないからである。なお、完全な堆肥化を図る場合には、前述したように貯蔵兼発酵処理用タンクを利用して熟成することができる。
上記貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６は、二つを設けているが、さらに複数のものを設けるようにすることもできる。また、これらのタンク２０４、２０６は、内蔵物を取り出しやすくするため寸胴型のものとしたが、末広型のものとすることができる。より内蔵物を取り出しやすくするためである。貯蔵用タンクとしては、この他セメントキルンに併設されていたプレヒータ設備を用いることができる。プレヒータ設備としては、仮焼炉、サイクロン、ダクト部等を挙げることができる。このようなプレヒータ設備も、貯蔵用タンクとして用いる場合には、内張り煉瓦を撤去する等適切な変更を施すことが好適である。
発酵処理品は、図１について説明した実施の形態では、一部を発酵処理装置２０２に戻すこととしているが、場合によって必ずしも戻す必要はない。
図１について説明した実施の形態では実施されていないが、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６からの発酵ガスをセメント製造装置１００に戻し、脱硝剤として、発酵処理装置２０２からの発酵ガスと同様に活用することもできる。この場合、貯蔵兼発酵処理用タンク２０４、２０６にも排気手段を設ける。
図１について説明した実施の形態では実施されていないが、発酵処理品は、セメント調合原料の一部として、セメント調合原料の製造工程へ投入することも可能である。
得られた発酵処理品のセメント製造の焼成工程における投入部位は、上記した実施の形態に限ることなく、プレヒータ設備およびセメントキルン等の焼成設備の他のいずれかの投入部位に投入することができる。
発酵処理方法で発生するガスは、上記した導入部位だけでなく、セメント製造の焼成工程で用いるプレヒータ設備およびセメントキルン等の焼成設備の他のいずれかの導入部位に導入することができる。
【００３２】
【実施例】
図１に示した発酵処理装置を用いて、都市ゴミの発酵処理を行った。
都市ゴミは、含水率２１重量％、可燃分５２重量％、灰分２０重量％であった。この都市ゴミと、含水率８０％、可燃分１６重量％、灰分４重量％の下水汚泥とを発酵処理装置に投入した。都市ゴミと、下水汚泥とは、重量比で２：１となるように投入割合を設定した。都市ゴミは、破袋せず、そのまま投入した。
発酵処理は、三日間行った。発酵処理装置２０２は、内張り煉瓦を撤去した内径が５ｍであり、１．０ｒｐｍのスピードで回転させた。発酵処理中、発酵処理装置がこの回転速度で回転することによって、都市ゴミのゴミ袋等の袋は破袋し、発酵処理に支障を来すことはなかった。このようなゴミ袋等は、ほとんどのものが発酵処理装置の最初の室で破袋した。
発酵処理品は、大塊物を除去した後、孔径１０ｍｍの篩を通し、篩通過物を測定試料とした。
試料１０ｇを生理食塩水１００ｍLに懸濁し、スターラーで３０分間攪拌・分散し、試料中の微生物を生理食塩水中に遊離させた。大腸菌群数（衛生指標微生物、ＪＩＳＫ０１０２−１９９３に規定される工場排水試験方法−細菌試験により定量した。）は、１０³個／ｇ以下であった。
また、篩通過物および不通過物の重量（湿潤）を測定し、１０ｍｍ以下の生物分解性有機物の割合を重量％（湿潤重量）で算出した。その結果、１０ｍｍ以下のものが９０％（重量比）以上の割合であった。
発酵処理品の組成は、含水率５０重量％、可燃分４５重量％、灰分５重量％に調整することができた。発熱量は、３，０００ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥ベース）であった。
以上ような仕様を満足する発酵処理品を得ることができ、セメント製造用原燃料として良好な最終製品を得ることができることが判明した。
【００３３】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、セメントキルン等のセメント製造工場に備えられている遊休の装置を、廃棄物の処理のために有効に活かす途を開くことのできる発酵処理方法およびセメント製造と廃棄物のコンポスト化による処理を一環して行うことができるセメント製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発酵処理方法およびセメント製造方法を実施するためのセメント製造工場の一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】セメント製造用ロータリードライヤーを説明するセメント製造工場の一部を説明する概念図である。
【符号の説明】
１００セメント製造設備
１０２ロータリーキルン
１０３クリンカクーラ
１０４仮焼炉
１０６サスペンジョンプレヒータ
１０７サイクロン
１０８、１１４バーナ
１１０供給ポンプ
１１２冷却用風車
１１６供給ポンプ
２００セメント製造用原燃料製造設備
２０２発酵処理装置
２０４、２０６貯蔵兼発酵処理用タンク
２０８磁選機
２１０一次破砕機
２１２トロンメル
２１４高ガウス選別機
２１６アルミニウム選別機
２１８二次破砕機
２１９換気用風車
２２０都市ゴミの投入口
２２２下水汚泥の投入口
２２４戻し分の発酵処理品を投入する投入口
２２６発酵ガス引出口
２２８発酵品の取出口
２２７空気吹込口
２２９空気吹き込み風車
２３４、２０９、２３８、２３９ベルトコンベア
２３６スキップコンベア
２４０、２４４、２４６、２５０ベルトコンベア
２４２、２４３、２４８バケットエレベータ
３００ロータリードライヤー
３０６電気集塵機
３０８煙突
３１０原料粉砕機
３１２セパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fermentation treatment method and a cement production method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, organic waste such as soot is increasing in its processing amount, and many attempts have been made regarding its effective processing method and reuse method. As one method, it is also proposed to ferment (compost) organic waste using a rotary fermenter.
On the other hand, the operation state of a cement manufacturing plant fluctuates according to the demand for cement. When the demand for cement is low, some of the firing equipment and the like may be stopped, and their use is an issue.
Under such circumstances, it is conceivable to treat organic waste with a cement kiln owned by a cement manufacturing plant or a rotary dryer for cement manufacturing.
In this regard, JP-A-52-97270 describes that organic waste is fermented with a cement kiln, and further describes that it is used as a part of fuel in cement production. Yes. However, as described in this publication, it is difficult to stably compost organic waste even if the cement kiln is simply used as a fermentation treatment apparatus. Further, it has been found that it is difficult to efficiently obtain a high-quality fermented processed product even if the fermented processed product is used as a raw fuel for cement production.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a fermentation treatment method capable of opening the way to effectively utilize the facilities provided in a cement manufacturing plant such as a cement kiln for the treatment of waste and It aims at providing a cement manufacturing method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fermentation treatment method according to the present invention is a waste fermentation treatment method using a rotary kiln or a rotary dryer, and the waste to be subjected to fermentation treatment is contained in a garbage bag. It contains municipal waste and / or other waste, and the waste bag is not broken, and the waste is put into the rotary kiln or the rotary dryer as it is for fermentation treatment.
In this specification, the term “waste” is a concept including the following processing objects.
Organic sludge: Sewage sludge, human waste sludge (septic tank sludge, agricultural settlement wastewater sludge), food industry wastewater sludge, blue-green sludge, etc. are included in this category.
Food processing residue: Beer ground, shochu ground, okara (tofu ground), sugar residue, fruit juice residue, coffee grounds, tea grounds, livestock residue, etc. are included in this category.
Forest residue, plant residue: Pulp waste liquor, bark, sawdust, chip dust, pruned branches, bagasse, rice husk, straw, etc. are included in this category.
Domestic waste: This category includes food (food waste), city-collectable combustible waste, and business-related waste.
Livestock waste: Livestock manure, bird droppings, etc. are included in this category.
Marine waste: Fish iliac, dead fish, etc. are included in this category.
Mixtures of two or more of those listed above are also included in the concept of waste. As will be described later, when a part of the fermented processed product is returned and mixed with waste to be processed, the mixture obtained by mixing such fermented processed product is also called waste.
In this invention, it is preferable to use the rotary kiln which removed the lining brick, or a rotary dryer. This facilitates the movement of waste and has the advantage of reducing the energy consumption for rotating the rotary kiln. In the present invention, the rotary kiln is preferably a cement kiln, and the rotary dryer is preferably a cement production rotary dryer.
[0005]
And in order to improve the quality of the obtained fermentation processed goods, it is preferable to isolate | separate and remove the foreign material in it. In order to separate and remove foreign substances, it is preferable to perform at least one stage of fermentation-processed product crushing step (primary crushing, secondary crushing). This is for appropriately adjusting the particle size of the fermented product. Thereafter, it is preferable to store the fermented product in a storage tank. Here, after separating and removing foreign substances in the fermented processed product, the fermented product can be further advanced in the tank under aerobic conditions while storing the fermented processed product in the storage and fermentation processing tank. . In this case, it is preferable to circulate the fermented product in the storage tank and circulate it in the storage tank. As a result, the aerobic conditions in the storage tank can be maintained, and the fermentation processed product can be mixed and homogenized. In this case, the fermented processed product is divided into a plurality of storage tanks, and the fermented processed products extracted from the plurality of storage tanks are merged, divided again, and loaded into the plurality of storage tanks. It is preferable to make it circulate. This is because it is possible to further homogenize the raw material fuel for cement production.
Moreover, in the fermentation treatment method according to the present invention, it is preferable that a part of the obtained fermented product is put into the rotary kiln or the rotary dryer and the waste is fermented. Thus, there are advantages, such as stabilizing the quality of a fermentation processed product, by performing a raw material return | restoration.
In the fermentation treatment method according to the present invention described above, it is preferable to use waste heat generated in cement production in order to heat the air necessary for the fermentation treatment. This is to reduce energy consumption. For the same purpose, it is preferable to use a part of cooler exhaust in cement production as a part of air necessary for the fermentation process or as a preheating source of air necessary for the fermentation process. Similarly, it is preferable to use waste heat in cement production to inactivate or kill harmful microorganisms in waste, fermentation waste, or the resulting fermented product. Examples of the waste heat include kiln exhaust gas and cooler exhaust gas.
On the other hand, in the present invention, it is preferable to introduce sewage sludge as waste in addition to waste including waste such as municipal waste stored in a garbage bag. This is to improve the efficiency of waste treatment and to adjust the water content by the water content of the sewage sludge to keep the fermentation state good.
[0006]
Furthermore, this invention is a cement manufacturing method as another form, In this cement manufacturing method, the fermentation processing goods obtained by the above-mentioned fermentation processing method are used as some raw fuels in cement manufacture. In this case, it is preferable to add the obtained fermented product as it is to the input part of either the preheater equipment used in the baking process of cement production or the baking equipment such as cement kiln. This is to shorten the process without performing any special processing. Moreover, it is preferable to introduce | transduce the gas which generate | occur | produces with a fermentation processing method into any introduction site | parts of baking equipment, such as the preheater equipment used in the baking process of cement manufacture, and a cement kiln. This is for performing deodorization of such fermentation gas and exhibiting the denitration effect of such fermentation gas.
[0007]
The “raw fuel in cement production” in the present invention is a concept including raw materials and fuels used in cement production. However, when the term “raw fuel for cement production” is used, it may refer to only one of raw material and fuel.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a fermentation treatment method and a cement production method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1: shows the outline | summary about one Embodiment of the cement manufacturing factory which implements the fermentation processing method and cement manufacturing method which concern on this invention.
In the cement manufacturing plant, a cement manufacturing raw fuel manufacturing facility 200 is attached to the cement manufacturing facility 100.
The cement manufacturing facility 100 includes a rotary kiln (cement kiln) 102, a clinker cooler 103, a calcining furnace 104, and a suspension preheater 106 as main facilities.
[0009]
The rotary kiln 102 includes a burner 108. The burner 108 includes a fermented product to be described later, a blown wind turbine (not shown) for supplying solid fuel such as pulverized coal, a supply pump 110 for supplying liquid fuel such as heavy oil, and an air (not shown) for supplying air. Air supply means such as a blow-in windmill is provided. The rotary kiln 102 supports a cylindrical drum with a support roller (not shown) and can be rotated by a rotating means such as an electric motor (not shown). And it is inclined and installed with a gentle gradient from the feeding part of the cement raw material (also referred to as cement blending raw material) to the outlet of the cement clinker. The cement raw material is collected by the cyclone 107 at the lowermost stage of the preheater, then charged, lifted while rotating on the coating attached to the lining brick on the inner wall of the rotary kiln 102, lowered, and this is repeated. Then, the cement raw material is fired by the radiant heat of the flame formed by the burner 108.
[0010]
The clinker cooler 103 is a means for cooling the cement clinker discharged from the rotary kiln 102. The clinker cooler 103 is divided into several chambers, and is cooled by the air supplied by the cooling wind turbine 112 installed in the lower air chamber of each chamber.
[0011]
The calcining furnace 104 is an apparatus for calcining cement raw material, and includes a burner 114 for calcining cement raw material. The burner 114 includes an air supply means such as a fermented product to be described later, a blowing wind turbine (not shown) for supplying a solid fuel such as pulverized coal, a supply pump 116 for supplying liquid fuel such as heavy oil, and an air blowing wind turbine (not shown). Is provided. The calcination furnace 104 improves the decarboxylation rate by calcination of the cement raw material, and reduces the thermal load of the rotary kiln 102, thereby ensuring firing and contributing to mechanical protection of the rotary kiln 102 itself. At the same time, the waste heat from the rotary kiln 102 is effectively utilized to improve the thermal efficiency of the entire cement manufacturing plant.
[0012]
The suspension preheater 106 is a device for preheating cement raw material, and has a configuration in which cyclones 107 are stacked in multiple stages. In each cyclone 107, the gas component and the solid component are separated, and the cement raw material is preheated by exchanging heat between the cement raw material and the gas while suspending the cement raw material in the air flow in the duct.
[0013]
On the other hand, the raw material production facility 200 for cement production is a facility for fermenting waste (composting) for the purpose of effectively using waste as raw material fuel for cement production. And storage and fermentation processing tanks 204 and 206. Furthermore, the raw material production facility 200 for cement production includes foreign matter separation / removal devices 208 to 218 at the subsequent stage of the fermentation treatment device 202.
The fermentation treatment apparatus 202 utilizes a rotary kiln (idle kiln) that is not in operation. Similarly to the rotary kiln 102 described above, the fermentation treatment apparatus 202 also supports a cylindrical drum by a support roller (not shown) and is rotated by a rotation means (not shown).
Generally, the rotary kiln used for cement manufacture protects the inner wall with a lining brick in order to maintain the fire resistance when the cement is fired. However, in the fermentation processing apparatus 202 according to the present embodiment, this lining brick is removed. By removing this lining brick, when waste is put into the fermentation treatment apparatus 202 for processing, the movement of the waste is facilitated and the energy consumption is greatly reduced. Moreover, it becomes easy to attach the stirring equipment and the partition plate.
It is preferable that the fermentation processing apparatus 202 has an inner diameter of the cement kiln after removing the lining brick is 2 to 7 m, and is installed with an inclination of 1.0 to 6.0%, preferably 1.2 to 1.6%. is there.
[0014]
In addition, the fermentation processing apparatus 202 covers the periphery with a heat insulating material. This is for the purpose of maintaining the heat when fermenting the raw material for fermentation and promoting and homogenizing the fermentation. The part to be coated is preferably the entire outer wall of the fermentation treatment apparatus 202. As the heat insulating material, it is preferable to use a light and heat insulating material such as rock wool or glass wool and coat the outer wall of the fermentation treatment apparatus 202 with an appropriate thickness.
[0015]
The interior of the fermentation treatment apparatus 202 used in the present embodiment is partitioned into 4 to 5 chambers by a partition plate. It stays in the fermentation treatment apparatus 202 for three days in a normal operation state.
The partition plate has a structure capable of securing the ventilation while blocking the waste that is the object to be processed, that is, a slit-like, perforated plate-like structure or the like.
In addition to the above, an agitation facility, a heating facility, or a facility for moving a processed product built in a conventional rotary kiln-type fermentation apparatus can be appropriately attached as necessary.
[0016]
The entrance of the fermentation treatment apparatus 202 is separated from the existing suspension preheater. In addition, there are provided, for example, a municipal waste inlet 220, a sewage sludge inlet 222, an inlet 224 for feeding the returned fermented product, and a fermentation gas outlet 226. The fermentation gas outlet 226 is provided with a ventilation wind turbine 219 as an exhaust means, whereby the fermentation gas in the fermentation treatment apparatus 202 can be drawn out and sent to the cement manufacturing facility 100.
The exit part of the fermentation treatment apparatus 202 is separated from the existing clinker cooler, and a fermented product outlet 228 is provided. Further, an air blowing port 227 is provided, and the air blowing port 227 is provided with an air blowing windmill 229 as an air supply means, whereby air can be supplied. The air blowing windmill 229 is configured so that the atmosphere and the cooler exhaust from the clinker cooler 103 can be mixed as appropriate.
The entrance part and the exit part of the fermentation treatment apparatus 202 may be the same as or opposite to the existing state.
In addition, the inlets 220, 222, and 224 at the inlet of the fermentation treatment apparatus 202 are sealed except when the raw materials are charged, and the fermentation gas outlet 226 and the air inlet 227 are also sealed and fermented except when ventilation is performed. The processing device 202 basically has a sealed structure.
[0017]
The storage / fermentation processing tanks 204 and 206 cover the periphery thereof with the same heat insulating material as the fermentation processing apparatus 202. This is for the purpose of promoting the fermentation by maintaining the temperature for further proceeding the fermentation in the fermentation treatment apparatus 202. The part to be coated is preferably the entire outer wall.
[0018]
Further, the storage and fermentation processing tanks 204 and 206 are also provided with air supply means (not shown). This is to ensure aerobic conditions and promote curing. Fermentation in the fermentation treatment apparatus 202 is a process called so-called primary fermentation from the viewpoint of composting. If the fermentation is further advanced as necessary, so-called secondary fermentation is completed, and commercialization as compost is achieved. Is also possible.
The storage / fermentation processing tank 206 is provided with a quantitative drawer. The fermented processed product from the quantitative drawer can be supplied to both the supply line 230 to the cement manufacturing facility 100 and the return line 232 to the fermenting apparatus 202.
[0019]
The devices 208 to 218 provided at the subsequent stage of the fermentation processing apparatus 202 do not convert metal or the like from the fermented processed product, and a foreign matter separation / removal device for removing foreign matters that are unnecessary as raw fuel for cement production. It is.
The magnetic separator 208 attached to the belt conveyor 209 is for mainly removing iron from the fermented processed products carried by the belt conveyor 234 and the skip conveyor 236 by magnets. The magnetic separator 208 is provided with only one stage in this embodiment, but can be designed as a multi-stage having two or more stages.
The primary crusher 210 is a device for primarily crushing the fermented processed product excluding such iron and making the subsequent sieving in the trommel 212 efficient.
The trommel 212 is a rotary sieve and is a device for sieving a fermented processed product having an appropriate degree of grains as a fermented processed product as a raw material for producing cement. The fermented processed product is sent to 240 via the belt conveyor 238.
The high gauss sorter 214 is a device that receives a portion including stainless steel, aluminum, etc. from the trommel 212. This apparatus divides the workpieces into stainless steel and others. The other parts include aluminum and raw material for producing cement.
The aluminum sorter 216 is an apparatus for separating aluminum and a portion suitable as a raw material for cement production from the portion after the stainless steel is removed. Such a portion that could not be recovered by the trommel 212 can be recovered here. The portion suitable as the raw material for cement production is sent to the secondary crusher 218.
The secondary crusher 218 is an apparatus for adjusting the raw material compatible part for cement production that could not be crushed by the primary crusher 210 to a suitable particle size. The raw material fuel for cement production obtained here is sent to the belt conveyor 240 via the belt conveyor 239.
The apparatus for separating / removing these foreign substances after the fermentation treatment apparatus 202 is installed in a building provided with ventilation means so that odors from fermentation treatment products and the like are not leaked to the outside as much as possible.
[0020]
Next, the effect | action at the time of implementing the fermentation processing method and cement manufacturing method which concern on this invention using the cement manufacturing factory provided with the above structure is demonstrated.
In the present embodiment, the cement manufacturing raw fuel is manufactured by the cement manufacturing raw fuel manufacturing facility 200 installed in the cement manufacturing factory. Municipal waste is input from the municipal waste input port 220 into the fermentation treatment apparatus 202 of the raw fuel manufacturing facility 200 for cement production.
The components of municipal waste to be introduced are preferably 15 to 60% by weight of moisture, 30 to 60% by weight of combustibles, and 3 to 30% by weight of ash.
When throwing in, do not pre-treat city garbage bags. Further, sewage sludge is introduced from the sewage sludge inlet 222 in addition to the municipal waste.
The components of the sewage sludge to be added preferably have a water content of 50 to 90% by weight, a combustible content of 6 to 35% by weight, and an ash content of 2 to 15% by weight.
The introduction of municipal waste and sewage sludge at the same time improves the efficiency of waste treatment by simultaneously treating municipal waste and sewage sludge, and the moisture content of the sewage sludge is appropriately adjusted to the moisture content as a raw material for fermentation. It is for adjusting and keeping a fermentation state favorable. If the moisture content suitable for fermentation is 45 to 60% by weight, the ratio of sewage sludge in the mixture is preferably 0 to 85% by weight. The combustible content in the mixture is preferably 10 to 60% by weight, and the ash content is preferably 2 to 30% by weight.
If necessary, fertilizers (urea, ammonium sulfate, ammonium chloride, etc.), water, moisture conditioners (rice straw, rice bran, sawdust, paper, wood chips, etc.), cut rubber tires for maintaining voids, and the like are added. Fermentative bacteria can also be supplied by returning the fermented product to a raw material.
[0021]
Furthermore, in the present embodiment, a part of the fermented processed product is returned from the storage and fermentation processing tank 206 to the fermenting processing apparatus 202 through the line 232. This is for the purpose of stabilizing the cells in the fermentation treatment apparatus 202 and stabilizing the quality of the fermentation treatment product.
[0022]
Of the 4-5 rooms in the fermentation processing apparatus 202, the waste is first put into a room closest to the entrance. There is a partition between the rooms, but the waste moves between the rooms through an opening provided in the partition. Then, after three days, the fermented product is taken out from the outlet 228. As described above, the fermentation treatment apparatus 202 is installed with an inclination of 1.0 to 6.0%, and the workpieces being fermented easily move by the rotation. In addition, during the fermentation treatment period, the fermentation treatment apparatus 202 is preferably rotated at a speed of 0.5 to 3.0 rpm, for example, by setting the inner diameter from which the lining brick is removed to 4 to 5 m.
[0023]
During the fermentation, fermenting bacteria (thermophilic bacteria, general bacteria, actinomycetes) that inhabit everywhere in the natural environment are fermented (composted) by a mechanism such as aerobic degradation of readily degradable components. ) And the temperature of the feedstock reaches up to 70 ° C. within 24 hours. And in the fermentation processing apparatus 202, the waste which is a raw material completes the fermentation process generally called primary fermentation. That is, organic substances (carbohydrates, proteins, etc.) that are unstable under aerobic conditions are converted into stable substances that can be stored with little bad odor.
The room temperature is monitored by an appropriate temperature sensor. And the temperature in the fermentation processing apparatus 202 can be adjusted appropriately by controlling the temperature of the air supplied by the air supply means, the input rate of waste, and the like corresponding to the monitored temperature.
During the fermentation process, the fermentation processing apparatus 202 rotates at the above-described rotation speed, so that bags such as garbage bags of city garbage are broken and the fermentation process is not hindered. Such garbage bags and the like are scraped up by the rotation of the fermentation treatment apparatus 202, dropped, and repeatedly dropped, whereby most of the bags are broken in the first chamber.
[0024]
On the other hand, during the fermentation process, the fermentation gas in the fermentation processing apparatus 202 is drawn out from the fermentation gas outlet 226 by the ventilation windmill 219 and introduced into the calcining furnace 104 of the cement manufacturing facility 100 through a pipe. Thereby, ammonia etc. which generate | occur | produce in a fermentation process are decomposed | disassembled and waste gas is deodorized. In addition, air is supplied from the air blowing port 227 provided on the outlet side of the fermented product by the air blowing wind turbine 229, and the aerobic condition in the fermentation processing apparatus 202 is maintained. Thereby, fermentation by aerobic bacteria can be maintained. Here, as described above, the air blowing wind turbine 229 is configured to be able to appropriately mix the atmosphere and the cooler exhaust from the clinker cooler 103, so that the temperature at the time of supplying air can be set appropriately. When exposed to temperatures of 50 ° C. or more for a day, various harmful bacteria are sterilized or inactivated and are hygienic and safe. On the other hand, the fermentation rate of aerobic bacteria is most accelerated at about 60 ° C. Considering these, it can be said that it is preferable to control the temperature to about 55 to 60 ° C. Therefore, the temperature of the supplied air can be appropriately set by appropriately adjusting the ratio of the cooler exhaust added according to the temperature of the atmosphere. In addition, the air supply may be performed while preheating the air in the supply air with various waste heat generated by the cement manufacturing apparatus.
[0025]
After the above three days of fermentation, suitable properties of the fermented product are as follows.
E. coli group count (sanitary indicator microorganism, factory wastewater test method defined in JIS K0102-1993-quantified by bacterial test): 10 ^Three Pieces / g or less
This index is an index that no harmful bacteria such as Salmonella typhi and Salmonella are present, and the absence of such harmful bacteria can be confirmed by satisfying this value.
Organic waste particle size composition: 20% or less is 90% (weight ratio) or more
In order to use it as a raw material fuel for cement production, it is preferable to satisfy such a particle size composition.
The composition of the fermented product is preferably adjusted to a moisture content of 40 to 60% by weight, a combustible content of 10 to 55% by weight, and an ash content of 4 to 20% by weight. The calorific value is preferably 1,500 kcal / kg (dry basis) or more.
If it is a fermented processed product that satisfies such specifications, it can be directly input to the input site without any further processing as a raw material for cement production.
[0026]
The fermented processed product obtained as described above is subjected to removal of iron, stainless steel, and aluminum by the magnetic separator 208, the high Gaussian separator 214, and the aluminum separator 216, thereby recycling them.
Further, the fermented processed product is adjusted to an appropriate particle size by the primary crusher 210 and the secondary crusher 218. Thus, by providing the crushing apparatus in multiple stages, the quality when used as a raw material for cement production can be made suitable. In the present invention, plastic waste is not removed. This is because the plastic waste is used as it is as part of the raw material for cement production. By using these primary and secondary crushers 210 and 218, plastic waste is also shredded to an appropriate size.
The fermented processed products collected by the belt conveyor 240 are sent to the storage and fermenting processing tanks 204 and 206 as raw materials for cement production.
In the present embodiment, the fermented processed products are sent to the storage and fermenting processing tanks 204 and 206 by the bucket elevators 242 and 243. The fermented products sent to these storage and fermentation processing tanks 204 and 206 are circulated by a circulation system.
That is, belt conveyors 244 and 246 are provided under the tanks 204 and 206, and the fermentation processed products partially taken out from these are vertically transported by the bucket elevator 248, and again the storage and fermentation processing tank 204, Circulated to 206.
Thereby, an aerobic state is maintained, and homogenization as a raw material fuel for cement production of the fermented product can be achieved by such a mixing process.
Then, the fermented processed product is supplied as a raw material for cement manufacturing from the line 230 to the cement manufacturing facility 100 via the belt conveyor 250 or returned to the fermenting processing apparatus 202 via a part of the line 232.
[0027]
On the other hand, in the cement manufacturing facility 100, the cement raw material is processed in parallel with the operation of the cement manufacturing raw fuel manufacturing facility 200. That is, the cement raw material is preheated by each cyclone 107 in the suspension preheater 106, calcined by the calcining furnace 104, and calcined by the rotary kiln 102.
In the present embodiment, the raw material fuel for cement production obtained as a fuel for firing in the rotary kiln 102 or a fuel for calcining in the calcining furnace 104 is passed from the storage / fermentation tank 206 through the line 230 to the rotary kiln. 102 is supplied to the kiln bottom 102 or the calcining furnace 104. Moreover, the fermentation gas from the fermentation treatment apparatus 202 is sent to the calciner 104 (or the rotary kiln 102), and deodorization is performed under high heat. By such a deodorizing operation, a denitration effect can also be obtained. In addition, the air from the building surrounding the foreign matter separation / removal device can be similarly deodorized.
[0028]
Other embodiments
The fermentation treatment method and the cement production method according to the present invention have been described with respect to the embodiment of FIG. 1, but the present invention is not limited to such an embodiment, and modifications and changes obvious to those skilled in the art. All additions are included in the technical scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the object to be treated is municipal waste, but the present invention can of course be implemented even with other organic waste that can be composted.
[0029]
In the said embodiment, although the rotary kiln (cement kiln) was used as a fermentation processing apparatus, the rotary dryer for cement manufacture can also be used.
This rotary dryer is used for drying raw materials in cement production.
FIG. 2 shows a part of an embodiment of a cement manufacturing plant including a rotary dryer.
The rotary dryer 300 is supplied with cement raw materials such as limestone and clay from a supply line 302 and performs drying thereof. Drying is performed with waste heat of exhaust gas from a rotary kiln or the like supplied from a supply line 304. The exhaust gas from the rotary dryer 300 is removed by the electric dust collector 306 and discharged from the chimney 308. The dried raw material is pulverized by the raw material pulverizer 310 and then separated by the separator 312, and then sent to the subsequent steps of homogenization, preheating, calcination, and firing through the line 314.
As with the cement kiln (rotary kiln), such a rotary dryer 300 can be used if there is an idle one. Moreover, it is also possible to use these together as needed. This rotary dryer can also be used in the same form as the fermentation treatment apparatus 202.
[0030]
In the fermentation processing apparatus 202, the inlet / outlet of the rotary kiln is the same as that at the time of cement production, but it is not necessarily the same. This can be reversed and used. In such a case, it is necessary to reverse the inclination of the rotary kiln or rotary dryer.
[0031]
The fermentation treatment apparatus 202 is divided into 4 to 5 rooms, and the fermentation treatment is performed for three days. However, the way of classification is not limited to this. In some cases, there may be fewer sections with 3 or fewer rooms, or more sections with 6 or more rooms. Further, the fermentation treatment period is not limited to three days, and may be a shorter period of less than three days as long as harmful microorganisms are killed. This is because in the case of the purpose of using as a raw material for cement production, it is sufficient that so-called primary fermentation is completed, and it is not necessary to complete composting. In addition, when aiming at complete composting, it can age | cure | ripen using the tank for storage and fermentation processing as mentioned above.
Although two storage and fermentation tanks 204 and 206 are provided, a plurality of storage and fermentation treatment tanks 204 and 206 may be provided. In addition, these tanks 204 and 206 are of a size cylinder type in order to make it easy to take out the built-in items, but they can be of a divergent type. This is to make it easier to take out the built-in items. As the storage tank, a preheater facility provided in addition to the cement kiln can be used. Examples of the preheater equipment include a calcining furnace, a cyclone, a duct portion, and the like. When such a preheater facility is also used as a storage tank, it is preferable to make an appropriate change such as removing the lining brick.
In the embodiment described with reference to FIG. 1, part of the fermented processed product is returned to the fermenting apparatus 202, but it is not always necessary to return the fermented processed product.
Although not implemented in the embodiment described with reference to FIG. 1, the fermentation gas from the storage and fermentation processing tanks 204 and 206 is returned to the cement manufacturing apparatus 100 and is used as a denitration agent, similar to the fermentation gas from the fermentation processing apparatus 202. It can also be used. In this case, the storage and fermentation processing tanks 204 and 206 are also provided with exhaust means.
Although not implemented in the embodiment described with reference to FIG. 1, the fermented processed product can be input to the cement blending raw material manufacturing process as part of the cement blending raw material.
The input site in the firing process of cement production of the obtained fermented processed product is not limited to the above-described embodiment, and can be input to any other input site of the pre-heater equipment and the baking equipment such as cement kiln. .
The gas generated in the fermentation treatment method can be introduced not only into the introduction site described above, but also into any other introduction site of the preheater equipment used in the firing process of cement production and the firing equipment such as cement kiln.
[0032]
【Example】
Using the fermentation treatment apparatus shown in FIG. 1, the municipal waste was subjected to a fermentation treatment.
Municipal waste had a water content of 21% by weight, a combustible content of 52% by weight, and an ash content of 20% by weight. The municipal waste and sewage sludge with a water content of 80%, a combustible content of 16% by weight and an ash content of 4% by weight were put into a fermentation treatment apparatus. The input ratio was set so that the municipal waste and the sewage sludge were in a weight ratio of 2: 1. City trash was thrown in without breaking the bag.
The fermentation process was performed for 3 days. Fermentation processing apparatus 202 had an inner diameter of 5 m from which the lining brick was removed, and was rotated at a speed of 1.0 rpm. During the fermentation process, the fermenter was rotated at this rotational speed, so that bags such as garbage bags of city garbage were broken and the fermentation process was not hindered. Most of these garbage bags were broken in the first chamber of the fermentation treatment apparatus.
The fermented product was passed through a sieve having a pore diameter of 10 mm after removing large chunks, and the sieved product was used as a measurement sample.
10 g of the sample was suspended in 100 mL of physiological saline, and stirred and dispersed for 30 minutes with a stirrer to release the microorganisms in the sample into the physiological saline. The number of coliforms (sanitary indicator microorganisms, factory drainage test method defined in JIS K0102-1993-quantified by bacterial test) was 10 ^Three Pieces / g or less.
Moreover, the weight (wet) of the sieve passing material and the non-passing material was measured, and the ratio of the biodegradable organic material of 10 mm or less was calculated by weight% (wet weight). As a result, the ratio of 10 mm or less was 90% (weight ratio) or more.
The composition of the fermented product could be adjusted to a moisture content of 50% by weight, a combustible content of 45% by weight, and an ash content of 5% by weight. The calorific value was 3,000 kcal / kg (dry basis).
It was found that a fermented product satisfying the above specifications can be obtained, and a good final product can be obtained as a raw material for cement production.
[0033]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, according to the present invention, a fermentation process that can open the way to effectively utilize an idle apparatus provided in a cement manufacturing plant such as a cement kiln for the treatment of waste. A method and a cement manufacturing method capable of jointly performing cement manufacturing and waste composting are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a cement manufacturing factory for carrying out a fermentation treatment method and a cement manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a part of a cement manufacturing factory for explaining a rotary dryer for manufacturing cement.
[Explanation of symbols]
100 Cement production equipment
102 Rotary kiln
103 Clinka Cooler
104 calcining furnace
106 Suspension preheater
107 Cyclone
108, 114 Burner
110 Supply pump
112 Cooling windmill
116 Supply pump
200 Production facility for raw fuel for cement production
202 Fermentation processing equipment
204,206 Storage and fermentation tank
208 Magnetic separator
210 Primary crusher
212 Trommel
214 High Gauss sorter
216 Aluminum sorter
218 Secondary crusher
219 Windmill for ventilation
220 Trash input
222 Sewage sludge inlet
224 Input port for feeding fermented product for return
226 Fermentation gas outlet
228 Fermented product outlet
227 Air inlet
229 Air blown windmill
234, 209, 238, 239 belt conveyor
236 Skip conveyor
240, 244, 246, 250 Belt conveyor
242, 243, 248 Bucket elevator
300 Rotary dryer
306 Electric dust collector
308 Chimney
310 Raw material crusher
312 separator

Claims

A method for fermenting waste using a rotary kiln or rotary dryer, wherein the waste to be fermented includes waste contained in a garbage bag, and the waste is not broken and the waste is A fermentation treatment method in which the rotary kiln or the rotary dryer is used as it is, and the fermentation treatment is carried out by fermentation.

A method for fermenting waste using a cement kiln or a rotary dryer for manufacturing cement, wherein the waste to be fermented includes waste contained in a garbage bag, and does not break the garbage bag. A fermentation treatment method, wherein the waste is directly fed into the cement kiln or the rotary dryer for cement production and fermented.

The fermentation treatment method according to claim 2 , wherein a cement kiln from which the lining brick has been removed or a rotary dryer for producing cement is used.

The fermentation processing method characterized by isolate | separating and removing the foreign material in the fermentation processing product obtained by the fermentation processing method as described in any one of Claims 1-3 .

5. The fermentation treatment method according to claim 4 , wherein at least one stage of the fermentation treatment product crushing step is performed when separating and removing foreign substances.

Fermentation characterized by storing the fermented processed product in a storage tank after separating and removing foreign matter in the fermented processed product obtained by the fermentation processing method according to any one of claims 1 to 3. Processing method.

After separating and removing foreign substances in the fermented processed product obtained by the fermentation processing method according to any one of claims 1 to 3, the fermented processed product is stored in the storage and fermentation processing tank, A fermentation treatment method characterized by further allowing fermentation to proceed in the tank under tempering conditions.

The fermentation treatment method according to claim 6 or 7 , wherein the fermented product in the storage tank is circulated and circulated in the storage tank.

The fermented processed product transported from the foreign matter separation / removal device is divided into a plurality of storage tanks, and the fermented processed products respectively extracted from the plurality of storage tanks are merged, divided again, and divided into the plurality of The fermentation treatment method according to any one of claims 6 to 8 , wherein the fermentation method is circulated so as to be put into a storage tank.

Fermentation treatment method the fermentation process part of the obtained fermented product by the method of claim 1, was charged into a rotary kiln or rotary dryer, according to claim 1, characterized in that the waste is fermented .

Some of claims 2 or 3 fermentation treatment product obtained by the fermentation method according to, put into a cement kiln or rotary dryer for cement production, according to claim 2 or 3, and fermented waste A fermentation treatment method characterized by that.

The fermentation treatment method according to any one of claims 1 to 11 , wherein waste heat generated in cement production is used to heat air necessary for the fermentation treatment.

The fermentation treatment method according to any one of claims 1 to 11 , wherein a part of cooler exhaust in cement production is used as a part of air necessary for the fermentation process or as a preheating source of air necessary for the fermentation process. A fermentation treatment method characterized by that.

In order to inactivate or kill harmful microorganisms in wastes, wastes during fermentation treatment, or fermented products obtained by the fermentation treatment method according to any one of claims 1 to 11 , in cement production A fermentation treatment method characterized by using waste heat.

The fermentation treatment method according to any one of claims 1 to 11 , wherein sewage sludge is thrown in as waste, in addition to waste containing municipal waste contained in a garbage bag.

A method for producing cement, wherein the fermented product obtained by the fermentation method according to any one of claims 1 to 15 is used as a part of raw fuel in cement production.

A fermented product obtained by the fermenting method according to any one of claims 1 to 15 , wherein the fermented product is directly fed into any one of the preheater equipment for cement production and the firing equipment. Method.

A method for producing cement, comprising introducing the gas generated by the fermentation treatment method according to any one of claims 1 to 15 into any of the introduction sites of the preheater equipment for cement production and the firing equipment.