JP5108853B2 - 湿潤有機廃棄物の処理システム - Google Patents

Description

本発明は、食品残渣や下水汚泥等の湿潤有機廃棄物を処理する処理システムに関するものである。

昨今、食品残渣や下水汚泥等の湿潤有機廃棄物の処理量が増大しており、当該湿潤有機廃棄物を有効に処理し、処理時に生成したものを資源として利用することにより、湿潤有機廃棄物をリサイクルすることが注目されている。

例えば、下記の特許文献１・２に示されるように、発酵装置内で湿潤有機廃棄物を微生物発酵処理し、それにより得られる発酵物を堆肥として利用することにより湿潤有機廃棄物をリサイクルする装置や方法が提案されている。

特開２００１−１９２２８７号公報 特開２００２−３０８６８５号公報

上記のように、特許文献１・２は、湿潤有機廃棄物を微生物発酵処理し、それにより得られる発酵物を堆肥として利用する技術に係る。

他方、上記微生物発酵処理（好気性バクテリアによる発酵処理）の過程で空気と共に多量のアンモニアガスや水蒸気等の発酵気体が生成されるが、従来これら発酵気体は燃焼処理して脱臭し廃棄されているのが実状である。

しかしながら、上記燃焼処理においては、多量のＣＯ２、窒素酸化物を発生し、大気中のＣＯ２等を削減して地球温暖化を防止する問題に応えることができない。

本発明は、斯かる従来の湿潤有機廃棄物の処理システムが抱える課題を有効に解決し、ＣＯ２の削減目的に資する処理システムを提供するものである。

要述すると、湿潤有機廃棄物を発酵装置で微生物発酵処理し、該発酵装置から得られた発酵物を燃焼炉で燃焼処理すると共に、上記発酵装置における微生物発酵処理により発生した発酵気体を上記燃焼炉に供給し、上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガス中のＣＯ２を回収し固定化を図り、大気中にＣＯ２が再び出てこないようにするものである。

好ましくは、上記高温排気ガス中のＣＯ２を植物育成施設に供給して植物の光合成を促し上記固定化を図るものである。

又、上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガスをシャワーで洗浄処理し、該シャワー水と高温排気ガスの接触により得られた温水を植物育成施設に供給して同施設の暖房に使用する。

好ましくは、上記発酵装置における微生物発酵処理により発生した発酵気体と上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガスとの間で熱交換を行って、当該熱交換により加熱された発酵気体を上記燃焼炉に供給する。

又、上記発酵装置は既知のキルン型発酵装置を用い、該キルン型発酵装置の筒型キルンの前半側の内部に微生物発酵処理を行う発酵部を有すると共に、同後半側の内部に発酵部で微生物発酵処理された発酵物の乾燥処理を行う乾燥部を有して、上記発酵部から微生物発酵処理により発生した発酵気体を回収し燃焼炉に供給する。加えて筒型キルンの後端に支燃空気を送り込む送風口を設け、該送風口から上記乾燥部に積極的に支燃空気を供給し、該支燃空気を上記乾燥部で暖めながら上記発酵部へ通流して発酵処理を促進し、該支燃空気を上記発酵部から上記発酵気体と共に回収し上記燃焼炉に支燃ガスとして供給して、該燃焼炉における発酵物の燃焼処理を促進する。

依って、本発明に依れば、湿潤有機廃棄物を微生物発酵処理し、それにより得られた発酵物を燃焼処理しつつ、一方では同じく微生物発酵処理により得られる発酵気体を燃焼炉で燃焼処理又は加熱処理して、その高温排気ガス中のＣＯ２の固定化を図り、ＣＯ２の削減目的に資することができる。

例えば、ＣＯ２固定化手段として、燃焼炉で発生した高温排気ガス中のＣＯ２を植物育成施設に供給して植物の光合成を促し、確実にＣＯ２固定化を図る。

又、燃焼炉で発生した高温排気ガスをシャワーで洗浄処理し、燃焼灰を取り除くと共に、該シャワー水と高温排気ガスの接触により得られた温水を植物育成施設に供給して同施設の暖房に使用し、安定した植物の育成を図る。

又、発酵装置で発生した発酵気体と燃焼炉で発生した高温排気ガスとの間で熱交換を行って、当該熱交換により加熱された発酵気体を上記燃焼炉に供給し、発酵気体を有効に燃焼処理又は加熱処理することが可能となる。

又、発酵装置の筒型キルンの前半側の内部に微生物発酵処理を行う発酵部を有し、同後半側の内部に上記発酵部で発酵処理された発酵物の乾燥処理を行う乾燥部を有して、上記発酵部から微生物発酵処理により発生した発酵気体を回収し、熱を含んだ発酵気体を効率良く回収する。又、発酵装置の筒形キルンの後端に送風口を設け、該送風口から上記乾燥部に積極的に支燃空気を供給し、該支燃空気を微生物発酵処理により発生した発酵気体と共に回収し上記燃焼炉に支燃ガスとして供給し、燃焼炉における発酵物の燃焼処理を促進する。

本発明の実施例１に係る湿潤有機廃棄物の処理システムを概示するフローチャートである。 発酵装置の乾燥部の底面図である。 発酵装置の乾燥部を一部切欠して示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る燃焼炉とＣＯ２回収装置の内部構造を概示する説明図である。 本発明の実施例２に係る湿潤有機廃棄物の処理システムを概示するフローチャートである。 本発明の実施例２に係る燃焼炉とシャワー施設の内部構造を概示する説明図である。 本発明の実施例３に係る燃焼炉とシャワー施設の内部構造を概示する説明図である。

本発明は、湿潤有機廃棄物を発酵装置で微生物発酵処理し、該発酵装置から得られた発酵物を燃焼炉で燃焼すると共に、上記発酵装置における微生物発酵処理により発生した発酵気体を上記燃焼炉に供給し、上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガス中のＣＯ２を回収し固定化を図り、大気中にＣＯ２が再び出てこないようにするものである。

以下、本発明を図示する好適な実施例に基づいて詳述すれば、実施例１に係る湿潤有機廃棄物の処理システムは、図１に示す如く、湿潤有機廃棄物を発酵装置１で好気性バクテリアにより微生物発酵処理し、該発酵装置１から得られた発酵物を燃焼炉２で燃焼処理すると共に、上記発酵装置１における微生物発酵処理により発生した発酵気体を上記発酵装置１に供給された支燃空気と共に上記燃焼炉２に支燃ガスとして供給し、上記燃焼炉２における燃焼処理により発生した高温排気ガス中のＣＯ２を回収し植物育成施設３に供給して植物の光合成を促しＣＯ２の固定化を図る構成となっている。

ここで、発酵気体とは、上記微生物発酵処理により発生した炭酸ガス・アンモニア・水蒸気等を含む気体をいうものとする。

まず、発酵装置１について詳述すると、該発酵装置１は、好ましい例示として既知のキルン型発酵装置を用い、筒型キルン４の前端に湿潤有機廃棄物の投入口４ａを設ける一方、同後端に発酵物を取り出す取出口４ｂと支燃空気を送り込む送風口４ｃを設け、且つ、上記投入口４ａから続く前半側の内部に微生物発酵処理を行う発酵部５を設け、上記取出口４ｂ・送風口４ｃへと続く後半側の内部に発酵部５で微生物発酵処理された発酵物の乾燥処理を行う乾燥部６を設けて、上記乾燥部６で温められた支燃空気を上記発酵部５に通流し、上記取出口４ｂから発酵物を回収し燃焼炉２に供給すると共に、上記発酵部５で発生した発酵気体を上記支燃空気と共に回収し燃焼炉２に供給する構成となっている。

又、図２・図３に示す如く、乾燥部６の下側外周壁に温水管６ａを堰板６ｂを利用して蛇行して配管し、該温水管６ａに温水を流して乾燥処理に使用する。

尚、具体的には図示しないが、上記筒型キルン４の内方に、固定式の攪拌羽根を長手軸線方向に沿って設け、上記筒型キルン４の外方に、当該筒型キルン４自体をその長手中心軸を中心として回転させる回転装置を設けて、筒型キルン４の回転と上記攪拌羽根とにより、湿潤有機廃棄物や発酵物を攪拌したり、細かくしたりして、発酵処理や乾燥処理を促進させる構成となっている。

又、通常のキルン型発酵装置においては、筒型キルン４は、湿潤有機廃棄物や発酵物が前端側から後端側へ徐々に移動するように、前端側から後端側へ向かって下り傾斜して設置されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、筒型キルン４を水平に設置して、例えば、螺旋状の攪拌羽根を利用して湿潤有機廃棄物や発酵物を前端側から後端側に徐々に移動させることも実施に応じ任意である。

次に、燃焼炉２について詳述すると、燃焼炉２は、図４に示す如く、その前端に上記発酵装置１から得られた発酵物の供給口２ａを設け、該供給口２ａから続く内部に発酵物の燃焼処理を行う燃焼部７を設けると共に、該燃焼部７の後端に燃焼処理により発生した高温排気ガスを排出する排出口２ｂを設け、該排出口２ｂから排出された高温排気ガスをＣＯ２回収装置８へ供給する構成となっている。

実際の使用に際しては、まず、食品残渣や下水汚泥等の湿潤有機廃棄物を水分調整材（図示せず）と共に発酵装置１の筒型キルン４前端に設けられた投入口４ａから発酵部５内に投入して、湿潤有機廃棄物を好気性バクテリアにより微生物発酵処理することとなる。

そして、発酵部５での微生物発酵処理により得られた発酵物は、乾燥部６へと徐々に移動して、乾燥部６において乾燥処理が行われた後、取出口４ｂから取り出され、燃焼炉２へと供給されることとなる。

尚、本発明にあっては、発酵装置１から得られた発酵物を燃料として使用するものであるが、当該発酵物については、筒型キルン４の取出口４ｂから取り出した後、その一部を、燃焼炉２へ供給せずに、堆肥として植物の栽培に利用することも、実施に応じ任意である。

他方、同じく発酵部５での微生物発酵処理により熱を含んだ発酵気体が発生し、この発酵気体を発酵部５から回収し燃焼炉２へ供給する。

尚、本発明にあっては、特に、筒型キルン４の前半側の内部に微生物発酵処理を行う発酵部５を有し、同後半側の内部に上記発酵部５で発酵処理された発酵物の乾燥処理を行う乾燥部６を有して、上記発酵部５から発酵気体を回収し、熱を含んだ発酵気体を効率良く回収する。

これに加えて、発酵装置１の送風口４ｃから上記乾燥部６に積極的に支燃空気を供給し、該支燃空気を乾燥部６で暖めながら発酵部５へ通流して発酵処理を促進し、該支燃空気を発酵気体と共に回収し上記燃焼炉２に支燃ガスとして供給して、燃焼炉２における発酵物の燃焼処理を促進する。尚、この際には、乾燥部６における乾燥処理により発生した水蒸気も一緒に回収し燃焼炉２へ供給することとなる。

燃焼炉２へと供給された発酵物は、供給口２ａから投入されて燃焼部７において上記支燃空気に燃焼を促進されながら燃焼処理され、該燃焼処理により高温排気ガスが発生し、該高温排気ガスは、排出口２ｂからＣＯ２回収装置８へと供給されることとなる。

又、上記支燃空気と共に供給される発酵気体や乾燥処理時の水蒸気も燃焼部７において、燃焼処理又は加熱処理される。尚、上記の発酵気体や水蒸気は、燃焼処理又は加熱処理後、上記高温排気ガスに含まれて、排出口２ｂからＣＯ２回収装置８へと供給されることとなる。

そして、上記高温排気ガス中のＣＯ２をＣＯ２回収装置８で回収して植物育成施設３に供給すれば、植物の光合成を促してＣ０２の固定化を図ることとなり、大気中にＣＯ２が再び出てこないようにすることが可能となる。

実施例２に係る湿潤有機廃棄物の処理システムは、湿潤有機廃棄物を発酵装置１で好気性バクテリアにより微生物発酵処理し、該発酵装置１から得られた発酵物を燃焼炉２で燃焼処理すると共に、上記発酵装置１における微生物発酵処理により発生した発酵気体を支燃空気と共に上記燃焼炉２に支燃ガスとして供給し、上記燃焼炉２における燃焼処理により発生した高温排気ガス中のＣＯ２を植物育成施設３に供給して植物の光合成を促す基本構成は上記実施例１と同様の構成となっている。

実施例２で特徴とするのは、図５に示す如く、燃焼炉２における燃焼処理により発生した高温排気ガスをシャワーで洗浄処理するシャワー施設９を備え、シャワー水と高温排気ガスの接触により得られた温水を植物育成施設３に供給して同施設の暖房に使用するところにある。

そこで、シャワー施設９について詳述すると、シャワー施設９は、図６にも示す如く、燃焼炉２の排出口２ｂと下端側で連結しており、内部下方に設けられる第一多孔板１０と、該第一多孔板１０の上方に間隔を置いて設けられる第二多孔板１１とを有し、該第一・第二多孔板１０・１１により内部が上下方向に３つに区切られており、上記第二多孔板１１の下面に水を噴霧するシャワー１２を複数個設ける構成となっている。

そして、上記排出口２ｂから燃焼炉２で発生した高温排気ガスを取り入れて、上記第一多孔板１０を下から上へ通過した当該高温排気ガスをシャワー１２により洗浄処理した後、該洗浄処理後の温度の下がった排気ガスが上記第二多孔板１１を下から上へ通過する構成となっている。

又、上記シャワー水と高温排気ガスの接触により得られた温水が、シャワー施設９の下端側に溜まるので、該下端側から温水を回収し、他方、洗浄処理後の温度の下がった排気ガスが、最終的には、シャワー施設９の上端側へと上昇するので、該上端側からブロア８´により上記排気ガスを排出して回収する構成となっている。

実際の使用に際しては、発酵装置１及び燃焼炉２における処理については、上記実施例１と共通するが、実施例２にあっては、燃焼炉２の燃焼部７における燃焼処理により発生した高温排気ガスが排出口２ｂからシャワー施設９へと供給されることとなる。

そして、シャワー施設９へ供給された高温排気ガスは、排出口２ｂが連結しているシャワー施設９下端側から取り入れられて、上端側へと上昇することとなるが、まず、第一多孔板１０を下から上へ通過して、燃焼灰等を落とし、次いで、シャワー１２により水を噴霧されて洗浄処理されることとなる。

この際には、シャワー水と高温排気ガスの接触により熱交換も行われることとなって、シャワー水が温められると共に高温排気ガス中の水蒸気が液化して温水が生成されるので、上記高温排気ガスの熱エネルギー及び上記高温排気ガス中の水蒸気も無駄なく利用することが可能となる。

そして、上記温水が、第一多孔板１０を上から下へ通過して、シャワー施設９の下端側に溜まることとなるので、この下端側から上記温水を回収することとなる。

他方、シャワー１２により洗浄処理された高温排気ガスは、温度の下がった排気ガスとなって、更に上昇し、第二多孔板１１を下から上へ通過して、第一多孔板１０やシャワー水では落としきれない燃焼灰等を落とし、シャワー施設９の上端側へと上昇することとなるので、この上端側から上記排気ガス、即ちＣＯ２含有ガスをブロア８´により排出して回収することとなる。

最後に、シャワー施設９で回収した上記ＣＯ２含有ガス（排気ガス）を植物育成施設３に供給して、植物の光合成を促す一方、同じくシャワー施設９で回収した温水を植物育成施設３に供給して、同施設の暖房に使用することができるので、これにより、Ｃ０２の固定化と安定した植物の育成を図ることが可能となる。

尚、本発明にあっては、上記温水を植物育成施設３の暖房に使用した後、再度回収して発酵装置１の乾燥部６における温水管６ａに供給すれば、更に、相乗効果の高いシステムとなる。又、上記温水をシャワー施設９で回収した後、その一部又は全部を直接発酵装置１の乾燥部６における温水管６ａに供給することも排除しない。

実施例３に係る湿潤有機廃棄物の処理システムは、基本的には、上記実施例２と同様の構成となっているが、実施例３で特徴とするのは、図７に示す如く、燃焼炉２に発酵装置１の発酵部５から回収した発酵気体及び支燃空気と上記燃焼炉２における燃焼処理により発生した高温排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器１３を設け、当該熱交換器１３により加熱された発酵気体及び支燃空気を上記燃焼炉２に支燃ガスとして供給するところにある。

そこで、燃焼炉２について詳述すると、該燃焼炉２は、その前端に発酵装置１から得られた発酵物の供給口２ａを設け、該供給口２ａから続く内部に燃焼部７と熱交換器１３とを連続して設けると共に、該熱交換器１３の終端に排出口２ｂを設け、上記熱交換器１３は、その内部に発酵気体及び支燃空気を上記燃焼部７へ供給する供給パイプ１４を蛇行して配管し、上記発酵気体及び支燃空気が供給パイプ１４内を通過する際に、高温排気ガスと熱交換を行う構成となっている。

実際の使用に際しては、基本的な流れは、上記実施例２と共通するが、特に、実施例３にあっては、発酵装置１の発酵部５からから回収された発酵気体及び支燃空気が燃焼炉２に供給される際に、当該発酵気体及び支燃空気が燃焼炉２の熱交換器１３に配管された供給パイプ１４を通過して、燃焼部７における燃焼処理で発生した高温排気ガスと熱交換を行うこととなる。

依って、上記発酵気体及び支燃空気は、熱交換により加熱された後に燃焼炉２の燃焼部７へ供給されることとなり、上記発酵気体を有効に燃焼処理又は加熱処理することが可能となると共に、上記支燃空気が確実に燃焼処理を促進することが可能となる。

本発明に係る湿潤有機廃棄物の処理システムは、湿潤有機廃棄物を微生物発酵処理し、それにより得られた発酵物を燃焼処理しつつ、一方では同じく微生物発酵処理により得られる発酵気体を燃焼炉で燃焼処理又は加熱処理して、その高温排気ガス中のＣＯ２の固定化を図り、ＣＯ２の削減目的に資することができるので、これを処理量が増加している食品残渣や下水汚泥等の湿潤有機廃棄物の処理に利用すれば、頗る好都合なものとなる。

１ 発酵装置
２ 燃焼炉
２ａ 供給口
２ｂ 排出口
３ 植物育成施設
４ 筒型キルン
４ａ 投入口
４ｂ 取出口
４ｃ 送風口
５ 発酵部
６ 乾燥部
７ 燃焼部
８ ＣＯ２回収装置
８´ ブロア
９ シャワー施設
１０ 第一多孔板
１１ 第二多孔板
１２ シャワー
１３ 熱交換器
１４ 供給パイプ

Claims (4)

1. 湿潤有機廃棄物を発酵装置で微生物発酵処理し、該発酵装置から得られた発酵物を燃焼炉で燃焼処理すると共に、上記発酵装置における微生物発酵処理により発生した発酵気体を上記燃焼炉に供給し、上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガス中のＣＯ２を回収し固定化を図る処理システムであって、上記発酵装置は筒型キルンの前半側の内部に微生物発酵処理を行う発酵部を有すると共に同後半側の内部に発酵部で微生物発酵処理された発酵物の乾燥処理を行う乾燥部を有し、且つ同後端に支燃空気を送り込む送風口を設け、該送風口から上記乾燥部に積極的に支燃空気を供給し、該支燃空気を上記乾燥部で暖めながら上記発酵部へ通流して発酵処理を促進し、該支燃空気を上記発酵部から上記発酵気体と共に回収し上記燃焼炉に支燃ガスとして供給して、該燃焼炉における発酵物の燃焼処理を促進することを特徴とする湿潤有機廃棄物の処理システム。
2. 上記高温排気ガス中のＣＯ２を植物育成施設に供給して植物の光合成を促し上記固定化を図ることを特徴とする請求項１記載の湿潤有機廃棄物の処理システム。
3. 上記高温排気ガスをシャワーで洗浄処理し、該シャワー水と高温排気ガスの接触により得られた温水を植物育成施設に供給して同施設の暖房に使用することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の湿潤有機廃棄物の処理システム。
4. 上記発酵装置における微生物発酵処理により発生した発酵気体と上記燃焼炉における燃焼処理により発生した高温排気ガスとの間で熱交換を行って、当該熱交換により加熱された発酵気体を上記燃焼炉に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の湿潤有機廃棄物の処理システム。

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