JP4810852B2 - 粉砕分別処理装置及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理装置に有機性廃棄物を供給するための粉砕分別処理装置及びその運転方法に関する。

生ゴミ等の有機性廃棄物のほとんどは、焼却や埋立処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋立処分地の逼迫、悪臭などの問題から、環境負荷の少ない処理方法が求められている。これらの問題を解決するために有機性廃棄物をメタン発酵処理し、発生したメタンガスを燃料電池やガスエンジンを用いて発電するシステムが研究、開発されている。

メタン発酵は、有機性廃棄物をスラリー化した後、このスラリーを発酵槽に投入し、嫌気性下でメタン菌により発酵処理することで、有機性廃棄物をメタンガスに転換するもので、投入原料の性状や運転条件などにより様々な処理方法、発酵槽が提案されている。

そして有機性廃棄物をスラリー化するにあたり、前処理として、有機性廃棄物中に混在する包装容器や紙類などの発酵不適物を分別しつつ、有機性廃棄物を適度な大きさに粉砕処理している。

このような有機性廃棄物の粉砕分別処理装置として、例えば下記特許文献１、２のような、横置き状態に配置した円筒状ドラム内に、回転軸に取付けられた羽根車を同軸状態に配置した形式の回転式粉砕分別処理装置が一般的に使用されている。

このドラムの外周面の下側半分は、メッシュ状のパンチングメタルからなる篩面とされており、ドラムの一端に形成されている投入口から、ドラム内に有機性廃棄物を投入すると、有機性廃棄物が粉砕されて、篩面から粉砕された有機性廃棄物が篩い落とされる。一方、ドラムの中に残った包装容器や紙類などの発酵不適物は、前記羽根車又は前記円筒ドラムの後端に設置された送風羽根の回転風力により、装置外へ排出される。
特開２００２−１７７８８８号公報 特開２００２−９５９９０号公報

粉砕処理する有機性廃棄物には生ゴミも含まれるが、なかでも、ご飯や餅などのような糊状の粘性を有するものは、粉砕処理時にドラム外周面に付着してしまい、粉砕した有機性廃棄物をふるい落とす篩面の貫通穴を閉塞してしまうことがあった。

そのため、このような事態が生じると、粉砕処理した有機性廃棄物を篩い落とすことができなくなってしまい、一旦装置を停止させたりして、篩面に付着した有機性廃棄物を除去したりする必要があり、有機性廃棄物の粉砕効率が悪く、また、装置のメンテナンス費用も要するものであった。

したがって本発明の目的は、有機性廃棄物の粉砕及び包装材などの発酵不適物の分別を効率よく行なうことのできる粉砕分別処理装置及びその運転方法を提案することにある。

上記目的を達成ため、本発明の粉砕分別処理装置の第１は、回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成されている粉砕分別処理装置において、
前記円筒ドラムの下側外周部に、前記篩面に向けて液体を吹きつけるためのノズルが設けられており、
前記ノズルは、前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷の増大量に応じて、液体の噴射量を増大するように制御されることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分別処理装置の第２は、回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成されている粉砕分別処理装置において、
前記円筒ドラムの下側外周部に、前記篩面に向けて液体を吹きつけるためのノズルが設けられており、
前記ノズルは、前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷が所定値を超えた時、液体を噴射する又は液体の噴射量を増大するように制御されることを特徴とする。

本発明の粉砕分別処理装置においては、前記円筒ドラムの上側内周面にも、前記ノズルが設けられていることが好ましい。

一方、本発明の粉砕分別処理装置の運転方法の第１は、回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成された粉砕分別処理装置の運転方法において、
前記円筒ドラムの下側外周部に前記篩面に向けて液体を吹きつけるノズルを配置し、
前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷を測定し、
前記駆動機構の負荷の増大に応じて、前記ノズルからの液体の噴射水量を増大させ、前記篩面の閉塞物を除去することを特徴とする。
また、本発明の粉砕分別処理装置の運転方法の第２は、回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成された粉砕分別処理装置の運転方法において、
前記円筒ドラムの下側外周部に前記篩面に向けて液体を吹きつけるノズルを配置し、
前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷を測定し、
前記駆動機構の負荷が所定値を超えた時、前記ノズルから液体を噴射する又は液体の噴射水量を増大させ、前記篩面の閉塞物を除去することを特徴とする。

本発明の粉砕分別処理装置の運転方法においては、前記円筒ドラムの上側内周面にも前記ノズルを配置して、該ノズルから液体を噴射することが好ましい。

本発明によれば、円筒ドラムの下側外周面に形成されている篩面に向けて液体を吹きつけることで、粉砕分別処理装置の篩面が目詰まりすることなく、有機性廃棄物中に混入している包装材などの発酵不適物を効率よく分別してメタン発酵に寄与する有機性廃棄物を効率良く取り出すことができると共に、粉砕された生ごみを次の工程へのポンプ移送が容易なほどに水分量を増してスラリー化できるので、有機性廃棄物からエネルギーを効率よく回収可能なメタン発酵処理装置へ、有機性廃棄物を一定量安定して供給できる。

そして、篩面への液体吹きつけは、円筒ドラム内に取付けられた駆動機構の負荷変動に応じて、液体の噴射量を制御することで、液体の噴射時期の最適化が図れ、有機性廃棄物の粉砕処理効率が向上し、粉砕分別処理装置の運転コスト及びメンテナンスコストを低減できる。

以下、本発明を、図面を用いて更に詳細に説明する。図１、２は、本発明の粉砕分別機の構成を示す一実施形態であって、図１は本発明の粉砕分別機の概略図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢印線に沿った粉砕分別機の断面図である。

この粉砕分別処理装置は、横置状態の円筒ドラム１と、この円筒ドラム１の内部において同軸状態で回転可能に配置された粉砕用の羽根車２と、この羽根車２を回転させる駆動モータ３とから主に構成されている。

円筒ドラム１の前端部分の上側位置には、当該円筒ドラム内に有機性廃棄物である生ごみ８を投入するための投入口１０が形成されている。円筒ドラム１の反対側の後端部分には、その上側位置に、当該円筒ドラム内から水平に延びて側方に開口している排出口１１が形成されている。この排出口１１は、有機性廃棄物から分別されて、円筒ドラム１内を後端部分まで搬送されてきたビニール袋等の発酵不適物９を排出するためのものである。

円筒ドラム１の下半部分は、粉砕処理した有機性廃棄物を篩い落とすために、メッシュ状のパンチングメタルから形成された篩面１２となっている。この篩面１２の直下の部分には、当該篩面を通って落下する有機性廃棄物を受けるためのホッパー１３が配置され、このホッパー１３の下端は、ペースト供給ポンプ４０と連結している。なお、篩面１２の貫通穴の口径を大きくすることで、粉砕した有機性廃棄物による閉塞が生じにくくなるが、それに伴って、粉砕されて篩い落とされた有機性廃棄物のサイズも大きくなるので、ペースト供給ポンプ４０での移送が出来ないなど他の問題が発生する。したがって、篩面１２のパンチングメタルの貫通穴の口径は、直径５〜２０ｍｍが好ましい。

そして、ホッパー１３内には、篩面１２に向かって伸びた液体を噴射するノズル５ａが複数設置されており、篩面１２に液体を吹きつけるように構成されている。

また、円筒ドラム１の上側位置には、篩面１２に向かって伸びた、液体を噴射するためのノズル５ｂが複数設置され、篩面１２に液体を吹きつけるように構成されていることが好ましい。なお、ノズル５ａ、５ｂは、図示しない貯水槽と連結しており、図示しない液体ポンプを稼動させることで、水圧をかけて高圧水を噴出する構成であっても良いし、加圧ポンプを必要とせず、貯水槽からの水圧、あるいは貯水槽が無く水道に直接接続して、スプレーするように構成するものであっても良い。さらに、ノズル５ａ、５ｂから噴出する液体は、水道水、雨水、再生水であっても、またメタン発酵廃液を固液分離した廃液であっても良く、この液体にメタン発酵に寄与する物質やメタン発酵の阻害物質では無く、その後の処理に寄与する物質が混入されたものであっても良い。

羽根車２は、円筒ドラム１の内部に同軸状態に配置されており、回転軸２１と、複数の羽根とを備えている。

羽根車２には、包装材などに詰め込まれた有機性廃棄物から、包装材を引裂き、有機性廃棄物を取り出すための破袋羽根２２がその前端部に取り付けられており、その後端部分には、有機性廃棄物を粉砕・破砕するための粉砕羽根２３が取り付けられている。そして、その最後端部には、円筒ドラム１の内部を後端部分まで送られてきた発酵不適物９を風力で排出口１１から排出するための送風羽根２４が取り付けられている。

また、円筒ドラム１の後端壁の外側には駆動モータ３が配置されており、この駆動モータ３の回転力が、ベルト、プーリからなる伝達機構を介して、回転軸２１に伝達される。

また、駆動モータ３には、駆動モータの負荷を測定するための測定器４が配置されている。篩面１２が閉塞され、ホッパー１３へ、粉砕した有機性廃棄物を供給できなくなると、円筒ドラム１内に有機性廃棄物の滞留量が多くなるので、羽根車２を駆動させるための駆動モータ３の負荷が大きくなる。よって、駆動モータ３の負荷変動を測定することで、篩面１２の閉塞状態を把握できる。ここで、測定器４としては、駆動モータの駆動源によって異なるが、電流計、電圧計、インバータ、過電流検出器などが挙げられる。

そして測定器４からの測定値は、演算器３０（３１）に入力されるように構成されており、測定値に応じて、ノズル５ａ、５ｂからの液体の噴射水量を調整できる。

測定器４で、駆動モータ３の負荷を測定した際における演算器３０（３１）による演算処理及び制御は、例えば、図３又は図４のフローチャートに示したような処理によって行なうことができる。

すなわち、図３に示すように、まず、ステップＳ１で、測定器４により測定された、駆動モータ３の負荷が、測定値として演算器３０に入力される。

そして、ステップＳ２へ進み、測定値が所定値以下であるかどうかの判断が行われ、所定値以下であれば、ステップＳ３へ進み、ノズル５ａ、５ｂからの液体の噴射を停止するか、あるいは設定量として有機性廃棄物の粉砕処理が行われる。

一方、測定値が所定値以上の場合、ステップＳ４へ進み、ノズル５ａ、５ｂから、篩面１２への液体の噴射水量を、負荷の増大に応じた量で増大させる。以上の処理を所定間隔で繰り返し、ステップＳ２での測定値が所定値以下となるように制御することができ、篩面１２の閉塞を防止できる。

このように、演算器３０では、負荷の測定値に応じて、篩面１２への液体の噴射水量を調整できるように構成されている。

また、演算器３１による演算処理及び制御は、図４に示すように、まず、ステップＳ１１で、測定器４により測定された、駆動モータ３の負荷が、測定値として演算器３１に入力される。

そして、ステップＳ１２へ進み、測定値が所定値以下であるかどうかの判断が行われ、所定値以下であれば、ステップＳ１３へ進み、ノズル５ａ、５ｂからの液体の噴射を停止するか、あるいは設定量として有機性廃棄物の粉砕処理が行われる。

一方、測定値が所定値以上の場合、ステップＳ１４へ進み、ノズル５ａ、５ｂから、篩面１２へ液体を所定量で噴射するか、あるいは、噴射水量を所定量で増加させる。以上の処理を所定間隔で繰り返し、ステップＳ１２での測定値が所定値以下となるように制御することができ、篩面１２の閉塞を防止できる。

このように、演算器３１では、負荷が所定値を超えたら、篩面１２への液体の噴射を開始する、あるいは、液体の噴射水量を増加させるように構成されている。

次に、この粉砕分別処理装置の運転方法について説明する。
有機性廃棄物を、投入口１０から円筒ドラム１内に投入すると、回転している羽根車２の破袋羽根２２によって、まず包装材などが引き裂かれ、包装材などに詰め込まれた有機性廃棄物が、包装材から取り出される。そして、有機性廃棄物は、粉砕羽根２３によっては粉砕され、また、各粉砕羽根２３の先端部分が有機性廃棄物を篩面１２に押し付ける状態で回転するので、粉砕された有機性廃棄物が、円筒ドラム１の下半部分に形成された篩面１２から篩い落とされる。

しかしながら、ご飯や餅などのように、磨り潰したときに糊状の粘性を持つものは、このように有機性廃棄物を篩面１２に押し付ける状態で回転させたとしても、篩面１２から振い落とすことはできず、篩面１２の貫通穴を塞いでしまう。

そこで、篩面１２へ向けてノズル５ａ及び５ｂから液体を噴射することで、篩面１２の貫通穴の閉塞物を除去させるとともに、有機性廃棄物の粘度を希釈して、篩面１２から篩い落とし易くする。

前述のように、篩面１２が閉塞され、ホッパー１３へ、粉砕した有機性廃棄物を供給できなくなると、円筒ドラム１内に有機性廃棄物の滞留量が多くなるので、羽根車２を駆動させるための駆動モータ３の負荷が大きくなる。しがたって、このノズル５ａ、５ｂからの液体の噴射水量を、駆動機構である駆動モータ３の負荷変動に応じて調整することで、篩面１２への液体の噴射時期及び噴射量を設定できる。

駆動モータ３での負荷値は、測定器４で観測され、測定値が演算器３０（３１）に入力される。そして、演算器３０（３１）においては、入力された測定値に基づき演算処理、制御が行なわれ、ノズル５ａ、５ｂから液体の噴射量を調整して、駆動モータ３の負荷が所定値以下となるように制御する。

そして、円筒ドラム１の最後端部分に取り付けられている送風羽根２４の回転によって生じる風力により、円筒ドラム１内を後端部分まで搬送された包装材などの発酵不適物９が、吹き上げられ、そこに形成されている排出口１１から外部に排出される。よって、装置を止めることなく、分別された発酵不適物９を取り出すことができる。

篩面１２を通過した粉砕生ゴミペースト４１は、ホッパー１３に一時的に貯蔵され、その後ペースト供給ポンプ４０にて、図示しないスラリー調整槽に配送されて、スラリー化される。そして、スラリー化された有機性廃棄物は、嫌気性微生物を有するメタン発酵処理槽に供給されて、メタン発酵処理に利用される。

このように、本発明によれば、篩面１２に向けて液体を吹きつけることで、篩面１２の貫通穴の閉塞を防止すると共に、粉砕処理している有機性廃棄物の粘度を低下させて、有機性廃棄物の粉砕処理効率を向上できる。

また、液体の噴射水量を、駆動機構である駆動モータ３の負荷の変動に応じて、ノズル５ａ、５ｂからの液体の噴射量を制御するように構成することで、篩面１２が閉塞し始めたタイミングで、液体を噴射させることができ、液体の噴射時期を最適化することができると共に、駆動モータ３の負荷が高くなりすぎないように制御できるので、粉砕処理装置の運転コスト及びメンテナンスコストの低減が図れる。

有機性廃棄物に混入している発酵不適物を、効率よく分別できると共に、ポンプ移送が可能となる程度まで有機性廃棄物を粉砕することができる粉砕処理装置の運転コスト及びメンテナンスコストの低減が図れる。

本発明に用いる粉砕分別処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。 同粉砕分別処理装置の図１のＡ−Ａ矢印線に沿った断面図である。 演算器による演算処理、制御方法を示すフローチャート図である。 演算器による演算処理、制御方法を示すフローチャート図の他の例である。

符号の説明

１：円筒ドラム
２：羽根車
３：駆動モータ
４：測定器
５ａ、５ｂ：ノズル
８：生ごみ
９：発酵不適物
１０：投入口
１１：排出口
１２：篩面
１３：ホッパー
２１：回転軸
２２：破袋羽根
２３：粉砕羽根
２４：送風羽根
３０、３１：演算器
４０：ペースト供給ポンプ
４１：粉砕生ゴミペースト

Claims (6)

1. 回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成されている粉砕分別処理装置において、
   前記円筒ドラムの下側外周部に、前記篩面に向けて液体を吹きつけるためのノズルが設けられており、
   前記ノズルは、前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷の増大量に応じて、液体の噴射量を増大するように制御されることを特徴とする粉砕分別処理装置。
2. 回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成されている粉砕分別処理装置において、
   前記円筒ドラムの下側外周部に、前記篩面に向けて液体を吹きつけるためのノズルが設けられており、
   前記ノズルは、前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷が所定値を超えた時、液体を噴射する又は液体の噴射量を増大するように制御されることを特徴とする粉砕分別処理装置。
3. 前記円筒ドラムの上側内周面にも、前記ノズルが設けられている請求項１又は２に記載の粉砕分別処理装置。
4. 回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成された粉砕分別処理装置の運転方法において、
   前記円筒ドラムの下側外周部に前記篩面に向けて液体を吹きつけるノズルを配置し、
   前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷を測定し、
   前記駆動機構の負荷の増大に応じて、前記ノズルからの液体の噴射水量を増大させ、前記篩面の閉塞物を除去することを特徴とする粉砕分別処理装置の運転方法。
5. 回転軸と、この回転軸の外周に放射状に取り付けられた複数の羽根とを有する羽根車が、横置き状態の円筒ドラムの中に配置され、前記円筒ドラムの下側外周面に篩面が形成された粉砕分別処理装置の運転方法において、
   前記円筒ドラムの下側外周部に前記篩面に向けて液体を吹きつけるノズルを配置し、
   前記粉砕用羽根車の駆動機構の負荷を測定し、
   前記駆動機構の負荷が所定値を超えた時、前記ノズルから液体を噴射する又は液体の噴射水量を増大させ、前記篩面の閉塞物を除去することを特徴とする粉砕分別処理装置の運転方法。
6. 前記円筒ドラムの上側内周面にも前記ノズルを配置して、該ノズルから液体を噴射する請求項４又は５に記載の粉砕分別処理装置の運転方法。