JP5182887B2

JP5182887B2 - 都市型廃棄物の資源化処理システム

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Publication number: JP5182887B2
Application number: JP2009076655A
Authority: JP
Inventors: 由和小林; 秀匡小林; 弘希長江
Original assignee: Miike Tekkou KK
Current assignee: Miike Tekkou KK
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010227779A

Description

本発明は、都市型廃棄物を処理して資源を作成する資源化処理システムに関する。

従来、家庭等から排出される一般廃棄物の多くは、焼却炉で焼却された後、残留した灰や不燃物が最終処分場に埋め立て処理されている。このような処理方法では、一般廃棄物に含まれる塩化ビニル等の塩素を含む物質に起因して、ダイオキシンが発生する問題がある。

そこで、一般廃棄物を焼却するため、２０〜４０気圧の高圧下で１５０〜３５０℃の温度に加熱することにより、ダイオキシンの発生を防止して焼却する焼却装置が提案されている（特許文献１参照）。この焼却装置には、収集された一般廃棄物が、手作業によりガラスや陶器等の不燃物が除去され、続いて磁石により金属が除去され、風力により重量物が除去された後に、投入される。この焼却装置は、廃棄物を高圧高温下で焼却して炭素化することにより、ダイオキシンの発生を防止している。

ところで、最近、一般廃棄物をリサイクル資源として活用するため、可燃物や不燃物やプラスチック類等に分別して排出する分別排出が奨励されている。

特開２００５−０２８３４０

しかしながら、上記従来の焼却装置は、一般廃棄物から手作業により不燃物を除去するので、手間がかかるという問題がある。また、高温高圧に耐える焼却炉が必要であり、廃棄物を焼却するための燃料費がかかるので、設備と運営にかかる費用が大きいという問題がある。また、廃棄物を焼却により処分するので、ダイオキシン以外の有害物質の発生や、温室効果の原因と考えられる二酸化炭素の発生により、環境への負荷が大きいという問題がある。

また、一般廃棄物の分別排出が奨励されているにもかかわらず、実際に市中で回収されて処理施設に収集された廃棄物には、分別が徹底されずに排出された廃棄物が混入し、可燃物に不燃物やプラスチックが混入している場合が多い。この場合、リサイクル資源として活用するためには、可燃物から不燃物やプラスチックを除去する必要があり、処理にかかる手間と費用が大きいという問題がある。

さらに、分別収集されたプラスチックには、ダイオキシンの発生源である塩化ビニルが含まれるので、燃料への再利用は困難であるという問題がある。

さらに、可燃物やプラスチックに生ごみが混入する場合、生ごみは水分の含有割合が９０％程度と高いため、他の可燃物やプラスチックとの分別が困難であるという問題がある。また、分別後のプラスチックに生ごみの有機成分が付着して再利用が困難であるという問題がある。

これらの問題により、一般廃棄物の分別収集が行われても、分別や再利用が困難であることから、多くは焼却処分に付されるのが現状である。したがって、焼却設備と燃料にかかる費用の問題や、環境への負荷の問題は解決が進んでいない。また、一般廃棄物から有効なリサイクル資源を作成する有効なシステムの実現には至っていない。

一方、一般廃棄物の処理のほか、下水汚泥やし尿等の有機汚泥の処理が問題となっている。従来、有機汚泥は、一般廃棄物とは別個に焼却処分や埋め立て処理に付されており、焼却処分のための設備や燃料の費用が嵩み、また、埋め立てによる環境汚染の問題がある。

そこで、一般廃棄物に加えて有機汚泥を含む都市型廃棄物を一括して処理することができ、しかも、廃棄物から有価物を作成できて、廃棄物を有効にリサイクル資源として活用できる資源化処理システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の都市型廃棄物の資源化処理システムは、
可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックが混在する混合廃棄物を処理して可燃廃棄物と廃プラスチックを抽出する混合廃棄物処理ラインと、
高水分の有機廃棄物を乾燥処理して低水分の乾燥有機物を抽出する高水分廃棄物処理ラインと、
上記混合廃棄物処理ラインで抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、上記高水分廃棄物処理ラインで抽出された乾燥有機物とを用いて固形燃料を製造する固形燃料製造ラインを備え、
上記固形燃料製造ラインで製造された固形燃料の一部を、上記高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いることを特徴としている。

上記構成によれば、混合廃棄物処理ラインで、混合廃棄物が処理されて可燃廃棄物と廃プラスチックが抽出される。一方、高水分廃棄物処理ラインで、高水分の有機廃棄物が乾燥処理されて低水分の乾燥有機物が抽出される。上記混合廃棄物処理ラインで抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、上記高水分廃棄物処理ラインで抽出された乾燥有機物とを用いて、固形燃料製造ラインで固形燃料が製造される。このように、混合廃棄物から抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、高水分の有機廃棄物から生成された低水分の乾燥有機物とを用いて、有価物である固形燃料を製造するので、廃棄物を有効に資源化することができる。また、固形燃料を販売することにより、設備費用やランニング費用を補うことができるので、運営主体の負担を軽減して実効性のある資源化処理システムを提供することができる。

また、混合廃棄物処理ラインで、混合廃棄物が処理されて可燃廃棄物と廃プラスチックが抽出されるので、混合廃棄物処理ラインに投入される廃棄物は、可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックとに分別されていなくてもよい。したがって、廃棄物の分別にかかる手間と費用を削減することができる。

また、上記固形燃料製造ラインで製造された固形燃料の一部が、上記高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いられるので、高水分の有機廃棄物を乾燥処理する際に必要な燃料費を削減することができる。さらに、資源化処理システムに投入された廃棄物から、資源化処理システムで消費する燃料を製造するので、全体として、二酸化炭素排出量の増大を効果的に削減することができる。

ここで、高水分の有機廃棄物とは、水分量が重量比で概ね８０％以上であって有機質を主体とする廃棄物をいい、例えば、下水処理により生成された下水汚泥やし尿等の有機汚泥や、生ごみが該当する。また、低水分とは、水分量が重量比で概ね２０％以下であることをいう。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記高水分廃棄物処理ラインは、低水分の乾燥有機物を抽出して肥料を生成する。

上記実施形態によれば、高水分の有機廃棄物から生成された低水分の乾燥有機物を用いて、有価物である肥料を製造するので、廃棄物を有効に資源化することができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記高水分廃棄物処理ラインは、有機汚泥を処理する。

上記実施形態によれば、高水分廃棄物処理ラインで有機汚泥を処理することにより、一般廃棄物を処理する混合廃棄物処理ラインと共に、地域で排出される廃棄物を一括して処理することができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、木質廃棄物を処理して木質屑を生成する木質廃棄物処理ラインを備え、この木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、上記高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いる。

上記実施形態によれば、木質廃棄物処理ラインで木質廃棄物を処理して木質屑を生成することにより、例えば廃木材や間伐材等を一般廃棄物とあわせて処理することができる。また、木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いることにより、資源化処理システムの全体として、二酸化炭素排出量の増大を効果的に削減することができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、木質廃棄物を処理して木質屑を生成する木質廃棄物処理ラインを備え、この木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、上記固形燃料製造ラインで製造する固形燃料の材料に用いる。

上記実施形態によれば、木質廃棄物処理ラインで木質廃棄物を処理して木質屑を生成することにより、例えば廃木材や間伐材等を一般廃棄物とあわせて処理することができる。また、木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、固形燃料製造ラインで製造する固形燃料の材料に用いることにより、二酸化炭素排出量の少ない固形燃料を製造できる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、木質廃棄物を処理して木質屑を生成する木質廃棄物処理ラインを備え、この木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、上記高水分廃棄物処理ラインで処理する被処理物に添加する。

上記実施形態によれば、木質廃棄物処理ラインで木質廃棄物を処理して木質屑を生成することにより、例えば廃木材や間伐材等の産業廃棄物を一般廃棄物とあわせて処理することができる。また、木質廃棄物処理ラインで生成された木質屑の少なくとも一部を、高水分廃棄物処理ラインで処理する被処理物に添加することにより、被処理物の乾燥効率を高めることができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記混合廃棄物処理ラインは、比重型分別機と、遠心型洗浄乾燥選別機と、塩化ビニル分別機を有する。

上記実施形態によれば、可燃廃棄物に不燃廃棄物と廃プラスチックが混合した混合廃棄物を、比重型分別機によって精度良く、かつ、効率的に、可燃廃棄物及び廃プラスチックと、不燃廃棄物に分別できる。さらに、比重型分別機で分別した可燃廃棄物及び廃プラスチックを、遠心型選別乾燥機により、効果的に洗浄及び乾燥することができ、しかも、金属や土砂等の小粒子を効果的に除去できる。さらに、塩化ビニル分別機により、遠心型選別乾燥機で洗浄及び乾燥して小粒子を除去した可燃廃棄物及び廃プラスチックから、塩化ビニルを除去することができる。したがって、生ごみや土砂等が付着した混合廃棄物から、清浄な可燃廃棄物と廃プラスチックを高精度に抽出することができ、しかも、ダイオキシンの発生原因である塩化ビニルを除去できるので、発熱量が高くて有害物質の発生が少ない良質な固形燃料を製造することができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記高水分廃棄物処理ラインは、減圧乾燥機を備える。

上記実施形態によれば、減圧乾燥機により、水の沸点を降下させた状態で高水分廃棄物を乾燥するので、少ない熱量により効果的に高水分廃棄物を乾燥させることができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記減圧乾燥機は、熱媒体が内部に流通して回転駆動されるコイル型の攪拌部材を有する。

上記実施形態によれば、コイル型の攪拌部材が、内部に熱媒体が流通した状態で回転して高水分廃棄物を攪拌することにより、高水分廃棄物を良好な効率で乾燥させることができる。

一実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムは、上記減圧乾燥機は、被処理物からの蒸気を冷熱媒体によって凝縮する凝縮部と、この凝縮部で凝縮された凝縮水を減圧乾燥機内の空気と共に吸引し、吸引した凝縮水及び空気を上記冷熱媒体と混合して冷却と脱臭を行う冷却脱臭装置とを有する。

上記実施形態によれば、減圧乾燥機内で乾燥する際に生じた高水分廃棄物からの蒸気を凝縮し、この凝縮水を減圧乾燥機内の空気と共に吸引して、冷却脱臭装置で冷熱媒体と混合して冷却と脱臭を行うことにより、減圧乾燥機内で高水分廃棄物から生じた臭気を効率的に低減でき、また、減圧乾燥機内の高水分廃棄物の乾燥を促進することができる。なお、冷熱媒体に臭気分解酵素を添加することにより、効果的に臭気を低減することができる。

実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムの構成を示すブロック図である。混合廃棄物処理ラインの構成を示す模式図である。揺動分別機の主要部を示す模式図である。風力選別機の主要部を示す模式図である。洗浄脱水分別機を示す模式図である。汚泥処理ラインの構成を示す模式図である。生ごみ処理ラインの構成を示す模式図である。減圧乾燥機を示す図である。練砕機を示す図である。木質廃棄物処理ラインの構成を示す模式図である。固形燃料製造ラインの構成を示す模式図である。

以下、本発明の都市型廃棄物の資源化処理システムを図示の実施形態により詳細に説明する。

図１は、本実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、都市型廃棄物の資源化処理システム１は、可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックを処理する混合廃棄物処理ライン２と、高水分の有機廃棄物を処理する高水分廃棄物処理ライン３と、木質廃棄物を処理する木質廃棄物処理ライン４と、固形燃料を製造する固形燃料製造ライン５と、高水分廃棄物処理ライン３の熱源として機能する熱源装置６を備える。

混合廃棄物処理ライン２は、主に家庭から排出された一般廃棄物を処理するものであり、例えば古紙や布等の可燃廃棄物と、例えば金属製品や陶器やガラス瓶等の不燃廃棄物と、例えば食品トレーやビニル袋や玩具等の廃プラスチックとが混在した状態で投入される。なお、可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックは、分別収集された状態で投入されてもよく、或いは、混合した状態で投入されてもよい。この混合廃棄物処理ライン２は、投入された可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックを分別し、可燃廃棄物と廃プラスチックを清浄及び乾燥して抽出する。混合廃棄物処理ライン２で抽出された可燃廃棄物と廃プラスチックは、固形燃料製造ライン５で製造する固形燃料の材料に用いられる。

高水分廃棄物処理ライン３は、水分量が重量比で概ね８０％以上の高水分の有機廃棄物を処理するものであり、下水処理場で生成された下水汚泥やし尿等の有機汚泥と、生ごみが投入される。この高水分廃棄物処理ライン３は、有機汚泥や生ごみを減圧環境下で乾燥させて、水分量が重量比で概ね２０％以下の乾燥有機物を抽出する。高水分廃棄物処理ライン３で抽出された乾燥有機物は、固形燃料製造ライン５で製造する固形燃料の材料に用いられると共に、肥料として用いられる。

木質廃棄物処理ライン４は、木質廃棄物を処理するものであり、建築物の解体によって生じた廃木材や、間伐材や、材木端材等が投入される。この木質廃棄物処理ライン４は、廃木材及び間伐材等を破砕して、木質屑としての木質チップと木屑を形成する。木質廃棄物処理ライン４で形成された木屑は、高水分廃棄物処理ライン３で処理される有機汚泥に、乾燥を促進するために混合される。また木質廃棄物処理ライン４で形成された木質チップは、固形燃料製造ライン５で製造する固形燃料の材料に用いられると共に、熱源装置６の燃料に用いられる。

固形燃料製造ライン５は、混合廃棄物処理ライン２で抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、高水分廃棄物処理ライン３で抽出された乾燥有機物と、木質廃棄物処理ライン４で形成された木質チップを材料に用いて固形燃料を製造するものであり、固形燃料としてのＲＰＦ（廃紙廃プラスチック燃料）を製造する。固形燃料製造ライン５で製造されたＲＰＦは、一部が熱源装置６の燃料として用いられる。

熱源装置６は、高水分廃棄物処理ライン３で有機廃棄物を乾燥させるための加熱媒体としての蒸気を生成するものであり、固形燃料製造ライン５で製造されたＲＰＦと、木質廃棄物処理ライン４で形成された木質チップを燃料として用いる。

以下、各ラインの構成と、各ラインで行われる処理の詳細を、ライン毎に説明する。

図２は、混合廃棄物処理ライン２の構成を示す模式図である。可燃廃棄物処理ライン２には、主に家庭から排出された一般廃棄物が、まず、粗砕機２１に受け入れられる。粗砕機２１は、廃棄物の粗破砕を行うものであり、廃棄物が袋や容器等に包まれている場合、破袋機能を発揮する。粗砕機２１は、下方に狭くなった処理空間を形成する傾斜側板付きホッパを有したケーシング内に、回転駆動されるロータを収容している。ロータは、長手方向に複数組配列されたなぎなた状の破袋刃を有し、破袋刃の間に横断方向に配置された上仕切り板の中央部の上部に軸受で軸承されている。上仕切り板の下には、円弧面上に固定刃の縦通材が複数固定されて粗いスクリーンを形成した下仕切り板が設けられている。なお、粗砕機２１として、公知のハンマークラッシャーやロータリスクリュークラッシャーを用いてもよい。スクリュークラッシャーは、二軸型と一軸型のいずれでもよい。

粗砕機２１によって粗破砕された廃棄物は、コンベヤで搬送される途中で、磁選機２２によって鉄等の磁性物が除去される。磁性物が除去された廃棄物は、１軸型の破砕機２３に供給され、約１５０ｍｍ程度の大きさに破砕される。破砕機２３で破砕された廃棄物は、比重型分別機としての揺動分別機２４に供給される。

揺動分別機２４では、軽量物と、重量物と、小粒物に分別される。軽量物は、主に、可燃の固形物である紙やプラスチックのシート又は板状体や、布や繊維屑等である。重量物は、木片等の可燃固形物と、主に金属物や瓶等の転がり易い物等である。小粒物は、土砂等である。

揺動分別機２４は、図３に主要部を示すように、長手方向に傾斜して設置され、下から上に向かって廃棄物に送りを掛けるように揺動する複数の短冊状篩板２４１と、モータ２４２の回転力がチェーン２４３を介して入力されて、短冊状篩板２４１を揺動駆動するクランク機構２４４を備える。短冊状篩板２４１上には、送りを掛ける突起２４５が複数設けられている。揺動分別機２４の分別室内に、矢印Ｗ１で示すように上方から投入された廃棄物は、短冊状篩板２４１の揺動によって、軽量物が矢印Ｗ２で示すように上方に送られる一方、重量物は自重によって矢印Ｗ３で示すように短冊状篩板２４１の下方端に移動し、小粒物は短冊状篩板２４１の篩目から矢印Ｗ４で示すように下方に落下する。こうして、廃棄物が、軽量物と、重量物と、小粒物に分別される。小粒物は、トレイに貯留された後、廃棄される。

揺動分別機２４で分別された重量物は、１軸型破砕機２５で破砕された後、スクリューコンベヤ２６で搬送される。スクリューコンベヤ２６の終端には、風力選別機２７が設けられており、破砕物が、木屑等の軽量物と、陶器片やガラス片や金属片等の重量物とに分別される。風力選別機２７は、図４に主要部を示すように、竪形のジグザグ管路２７１の下部の供給口２７１ａから矢印Ｗ５で示すように破砕物が連続的に供給され、ブロワー２７２によって下から上に流れる空気により、木屑等の軽量の可燃物と、陶器片等の重量の不燃物とに選別する。空気流は、ジグザグ管路２７１の下端部に供給され、上端部からサイクロンセパレータ２７３まで軽量可燃物を搬送し、サイクロンセパレータ２７３で軽量可燃物が分離された後にブロワ２７２によって吸引される。軽量可燃物は、矢印Ｗ６で示すように、ロータリーシール弁を介して、サイクロンセパレータ２７３の下端から排出され、貯蔵サイロと一体に形成された定量供給機５０に貯蔵される。重量不燃物は、矢印Ｗ７で示すように、ロータリーシール弁を経てベルトコンベヤ２８に送られる。

重量不燃物は、ベルトコンベヤ２８で搬送される途中で、磁選機２９によって鉄等の磁性物が除去される。磁性物は、図示しないホッパに貯留されて再生資源として利用される一方、磁性物が除去された重量不燃物は、トレイに貯留された後、廃棄される。

一方、揺動分別機２４で分別された軽量物は、遠心型洗浄乾燥選別機としての洗浄脱水分別機３０に送られる。洗浄脱水分別機３０は、図５に模式図を示すように、ケーシング３０１の一端に形成された投入口３０１ａに、矢印Ｗ８で示すように、軽量物が、水及び空気と共に投入される。水には、オゾンや脱臭酵素等の脱臭剤が添加される。ケーシング３０１内には、回転軸３０２に取り付けられて、軽量物に送りをかけるように回転駆動される複数のパドル３０３が配置されている。また、ケーシング３０１内には、パドル３０３を取り囲むように多孔筒３０４が配置されている。軽量物は、パドル３０３によって多孔筒３０４内を他端側に送られるに伴い、汚れが水分と共に除去されて洗浄され、乾燥する。軽量物から汚れと共に分離した水分は、多孔筒３０４の外側に排出され、ケーシング３０１の下部に集められて、このケーシング３０１の下部に配置された排出コンベヤ３０５により、矢印Ｗ９で示すようにケーシング３０１外に排出される。洗浄されて乾燥した軽量物は、ケーシング３０１の他端に形成された排出口３０１ｂから、この排出口３０１ｂに接続された取り出しコンベヤ３０６によって排出される。取り出しコンベヤ３０６の終端には、上下に延びる縦管３０７が取り付けられており、縦管３０７の取り出しコンベヤ３０６の接続位置よりも下方から上に向かって、ブロワ３０８による空気流が形成される。縦管３０７内を下から上に流れる空気により、取り出しコンベヤ３０６から排出された軽量物が、紙やプラスチックや布や繊維屑等の可燃物と、軽量物に混入していた金属粒等の不燃物とに選別される。空気流は、矢印Ｗ１０で示すように、可燃物を縦管３０７からサイクロンセパレータ３１まで搬送し、サイクロンセパレータ３１で可燃物が分離された後にブロワ３０８によって吸引される。一方、不燃物が、矢印Ｗ１１で示すように、縦管３０７の下端から自重によって排出される。

サイクロンセパレータ３１で分離された紙やプラスチック等の可燃物は、定量供給機３２に送られて一時貯留される。可燃物は、定量供給機３２から振動スクリーン３３に供給され、振動スクリーン３３からベルトコンベヤ３４上に分散されて、塩化ビニル分別機としての塩ビソータ３５に送られる。

塩ビソータ３５は、ベルトコンベヤ３４の上部に配置された識別装置３５１から、ベルトコンベヤ３４上の可燃物に近赤外線を照射し、可燃物で反射した光を近赤外線センサで受け、近赤外線センサで受けた光の波長に基づいて可燃物の材質を識別する。識別装置３５１は、近赤外線センサで受けた光の画像解析によって可燃物の位置を検出し、可燃物のうちの塩化ビニルに、エアガン装置３５２のノズルから圧縮空気を吹きつける。圧縮空気が吹きつけられた塩化ビニルは、塩ビホッパ３５３に吹き飛ばされてトレイに収集される。ベルトコンベヤ３４に残留した塩化ビニル以外の可燃物は、可燃物ホッパ３５４に落下してスクリューコンベヤ３６に送られる。

塩化ビニル以外の可燃物は、スクリューコンベヤ３６で搬送され、風力選別機３７に送られて、異物が回収される。異物が回収された可燃物は、プッシャ付破砕機３８に送られる。

プッシャ付き破砕機３８は、ケーシング内に、回転刃が周面に固定された１軸の回転軸を有し、油圧シリンダで駆動されるプッシャにより、可燃物が回転軸に向かって押圧される。プッシャで押圧された可燃物は、回転軸の回転刃と、回転軸の下部に回転刃と相対して配置された固定刃とのせん断作用で破砕され、５０〜８０ｍｍの寸法の破砕片となって排出される。プッシャ付き破砕機３８で破砕された破砕片は、スクリューコンベヤ３９で搬送され、スクリューコンベヤ３９の終端に設置された風力選別機４０で異物が除去される。風力選別機４０は、竪形のジグザグ管路４０１内をブロワ４０２によって下から上に流れる空気により、可燃物と異物に選別し、空気流によって可燃物をサイクロンセパレータ４０３まで搬送する。サイクロンセパレータ４０３で分離された可燃物は、ロータリーシール弁を介して、貯蔵サイロと一体に形成された定量供給機５０に貯蔵される。

図６Ａ及び６Ｂは、高水分廃棄物処理ライン３の構成を示す模式図である。高水分廃棄物処理ライン３は、下水処理場で生成された下水汚泥やし尿等の有機汚泥を処理する図６Ａの汚泥処理ライン３Ａと、主に家庭から排出された生ごみを処理する図６Ｂの生ごみ処理ライン３Ｂを有する。

有機汚泥は、概ね８５％程度の水分量を有し、汚泥処理ライン３Ａの受入ホッパ４１に受け入れられ、受入ホッパ４１の下部の切り出し装置で搬送コンベヤ４２に排出される。搬送コンベヤ４２で搬送される有機汚泥には、搬送コンベヤ４２の途中に設置された木屑供給装置４３によって木屑が添加される。木屑供給装置４３が供給する木屑は、木質廃棄物処理ライン４で生成されたものである。木屑が添加された有機汚泥は、減圧乾燥機４４に送られる。

減圧乾燥機４４は、図７に示すように、有機汚泥が内部に供給され、内部気圧を大気圧以下に保持して減圧乾燥を行う筒状のケーシング４４１と、ケーシング４４１の下部に設けられたヒータージャケット４４２と、ケーシング４４１の上部に設けられて有機汚泥から蒸発した水蒸気を凝縮させる凝縮部４４３と、ケーシング４４１内に配置されたコイル型攪拌部材４４４を有する。

コイル型攪拌部材４４４は、回転軸４４４ａと、攪拌コイル４４４ｂと、攪拌コイル４４４ｂの外周側に配置されてケーシング４４１の内周面の付着物を掻き取る掻き取り板４４４ｃを有する。回転軸４４４ａ及び攪拌コイル４４４ｂの内部には、熱源装置６から供給された加熱媒体としての蒸気が流通するように形成されている。また、ヒータージャケット４４２に、熱源装置６から蒸気が供給され、有機汚泥をケーシング４４１の壁面側から加熱するように形成されている。

ケーシング４４１の上部の一端側の投入口４４１ａから投入された有機汚泥を、コイル型攪拌部材４４４で攪拌しながら他端側に送りをかけると共に、コイル型攪拌部材４４４とヒータージャケット４４２に供給される蒸気の熱で加熱して乾燥させる。このとき、ケーシング４４１内は、真空ポンプＶＰで室内空気を吸引して大気圧以下とすることにより、水の沸点を降下させて、比較的低温の加熱温度で有機汚泥を乾燥させる。例えば、ケーシング４４１内の気圧を大気圧よりも０．０３ＭＰａ減圧すると水の沸点が約９０℃に降下し、大気圧よりも０．０７ＭＰａ減圧すると水の沸点が約６８℃に降下する。ヒータージャケット４４２とコイル型攪拌部材４４４には、ケーシング４４１内の気圧に応じた温度の蒸気が供給される。

凝縮部４４３は、冷熱媒体としての冷却水が内部に流通して表面に凝縮水を析出させる冷却管と、冷却管から滴下した凝縮水を受ける受水樋と、受水樋の凝縮水を吸引する吸引口を有する。凝縮部４４３で生成された凝縮水は、真空ポンプＶＰにより、吸引口からケーシング４４１内の空気と共に吸引されて、冷却脱臭装置としてのクーリングタワー４４５に送られる。クーリングタワー４４５と凝縮部４４３との間は、ポンプＰによって冷却水の循環流が形成されている。冷却水には脱水酵素が添加されており、クーリングタワー４４５の下部に設けられた水槽４４６に冷却水と凝縮水とが合流して流入する一方、水槽４４６の水がポンプＰで凝縮部４４３に戻される。水槽４４６の水は、散水ポンプＳＰで吸引され、クーリングタワー４４５の上部のノズル４４７から流下部４４８に向けて噴射される。流下部４４８は、樹脂で形成された多孔性の充填材が配置され、脱臭酵素の担体となっている。ノズル４４７から噴射されて流下部４４８を流れる水は、脱臭酵素によって臭気が分解されると共に、上部のファン４４９によって下から上に流れる空気で冷却され、水槽４４６に流入する。このように、クーリングタワー４４５は、冷却水の冷却機能と、凝縮水の脱臭機能を有する。

また、ケーシング４４１内に脱臭酵素を添加し、有機汚泥の臭気を低減する。

クーリングタワー４４５の冷却水と、ケーシング４４１内の有機汚泥に添加する脱臭酵素は、以下のような酵素のうちの少なくとも１つを用いることができる。以下の酵素の少なくとも１つを有する微生物を添加することにより、冷却水及び有機汚泥に存在する臭気に対応する微生物が活性化し、冷却水及び有機汚泥の臭気が減少する。各酵素に続く括弧内に、各酵素が作用する物質を記している。アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）、ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）、グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）、アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）、Ｌ・アスパルテイト・ベーターセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）、グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸セミアルデヒド・デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）、ＮＡＤＰＨ２チクトクロームＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）、グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）、トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）、ポリフォスヘエードキナーゼ（ＡＴＰ）、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ（ＣＴＰ）、トレハローズフォスファターゼ（糖質）、メタルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスファターゼ（グリセリン）、イヌラーゼ（イヌリン）、β−マンノシターゼ（糖質）、ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）、シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）、メチルシステインシンテターゼ（アミノ酸）、アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）、コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）、アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）、フマレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）、マレイトデハイドロゲナーゼ（マロン酸）、クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）、イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）、モノアミンオキシダクターゼ（アミン）、ヒスタミナーゼ（アミン）、ピルビン酸デカルボキシラーゼ（オキソ酸）、ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）、ヌクレオチドピロフォスファターゼ（核酸）、エンドポリフォスファターゼ（ＡＴＰ）、ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）。これらの酵素の作用によって、冷却水及び有機汚泥の臭気を低減するので、し尿等の臭気の強い有機汚泥を乾燥処理しても、周囲に与える影響を少なくできる。

減圧乾燥機４４は、水分量が重量比で８０％の有機汚泥を、大気圧からの減圧値が０．０３〜０．０７ＭＰａ、加熱媒体の温度が６０〜８０℃の条件で、１〜３時間にわたって攪拌し、酵素の作用を促す脱臭運転を行うのが好ましい。引き続いて、大気圧からの減圧値が０．０５〜０．０９ＭＰａ、加熱媒体の温度が８０〜１２０℃の条件で、３０分〜１時間にわたって攪拌し、水蒸気の蒸発を促す乾燥運転を行うのが好ましい。

脱臭運転と乾燥運転を行うことにより、水分量が重量比で約２０％以下であって臭気が殆ど無い粉状の乾燥有機物が得られる。

減圧乾燥機４４で乾燥されて脱臭された乾燥有機物は、ケーシング４４１の下部の他端側の排出口４４１ｂから排出され、減圧乾燥機４４内の低圧を保持するためのダンパー４５を介して、貯蔵サイロと一体に形成された定量供給機４６に送られる。乾燥有機物は、定量供給機４６により、固形燃料製造ライン５に送られる。

生ごみは、汚泥処理ライン３Ａの減圧乾燥機４４と同様の減圧乾燥機５５を有する生ごみ処理ライン３Ｂに投入される。

生ごみは、概ね９０％程度の水分量を有し、生ごみ処理ライン３Ｂの受入ホッパ５１に受け入れられ、受入ホッパ５１の下部の切り出し装置で搬送コンベヤ５２に排出される。搬送コンベヤ５２で搬送された生ごみは、練砕機５３に投入されて破砕される。

練砕機５３は、図８に示すように、円筒形状のケーシング５３１が、傾斜架台５３２によって傾斜した状態で支持されている。ケーシング５３１は、中心軸が水平面に対して約３０°の角度で傾斜して支持されている。ケーシング５３１には、上部に被処理物の投入口５３１ａが設けられていると共に、下部に被処理物の排出口５３１ｂが設けられている。

ケーシング５３１内には、ケーシング５３１の中心軸に沿って配置され、ケーシング５３１の両端面５３１ａ，５３１ｂに設けられたベアリング５３４ａ，５３４ｂで回転自在に支持された回転軸５３３を有する。回転軸５３３には、投入口５３１ａ側に粗破砕羽根５３５が固定されていると共に、排出口５３１ｂ側に、複数の揺動ハンマーを有するハンマー破砕部５３６が設けられている。ケーシング５３１の内側面には、上記粗破砕羽根５３５とハンマー破砕部５３６を取り囲むように、ケーシング５３１の中心軸と平行に延びる複数の固定ブレード５４０が固定されている。

粗破砕羽根５３５は、ケーシング５３１内の固定ブレード５４０に外縁が近接して形成され、回転軸５３３に対して傾斜して取り付けられている。回転軸５３３がモータＭに回転駆動されるに伴い、外縁が固定ブレード５４０に近接した状態で粗破砕羽根５３５が回転して、固定ブレード５４０との間のせん断作用によって被処理物の粗破砕を行うと共に、粗破砕をした被処理物にハンマー破砕部５３６側に向かって送りをかけるようになっている。

ハンマー破砕部５３６は、回転軸５３３に同軸に固定された複数の支持円盤５３７，５３７，・・・と、支持円盤５３７の縁部に揺動自在に支持された複数の揺動ハンマー５３８，５３８，・・・を有する。揺動ハンマー５３８は、支持円盤５３７，５３７，・・・の縁部を貫通して設けられた複数の支持軸５３９，５３９，・・・に、端部に形成された挿通孔が挿通されて装着されている。回転軸５３３がモータＭに回転駆動されるに伴い、揺動ハンマー５３８，５３８，・・・が揺動しながら公転し、揺動ハンマー５３８，５３８，・・・からの衝撃作用と、揺動ハンマー５３８と固定ブレード５４０との間のせん断作用により、被処理物を破砕するようになっている。ハンマー破砕部５３６で破砕された被処理物は、排出口５３１ｂからケーシング５３１の外部に排出される。

この練砕機５３は、傾斜架台５３２によって傾斜した状態で支持されているので、上部の投入口５３１ａから投入されて粗破砕羽根５３５で粗破砕された被処理物を、容易にハンマー破砕部５３６に送ると共に、下部の排出口５３１ａから容易に排出することができる。また、この練砕機５３は、鉛直向きに支持された場合と比較して、被処理物から分離した液体が回転軸５３３を伝ってベアリング５３４ａに浸入しにくくできる。被処理物である生ゴミは食品油を含み、分離した液体に含まれる食品油がベアリングに浸入すると、ベアリングのシールが劣化する問題がある。これに対して、本実施形態の練砕機５３は、傾斜した状態で支持されてベアリング５３４ａへの食品油の浸入量を削減することにより、シールの劣化を低減してベアリング５３４ａの耐久性を高めることができる。なお、練砕機５３の傾斜角度は、ベアリング５３４ａの耐久性を向上するために、水平面に対して２０〜４５°の間に設定するのが好ましい。

練砕機５３で破砕された生ごみは、選別機５４に送られて、箸や楊子等の固形物が除去される。選別機５４で箸等が除去された生ごみは、減圧乾燥機５５に供給され、有機汚泥と同様に減圧されて乾燥と脱臭が行われる。生ごみを処理する減圧乾燥機５５は、有機汚泥を処理する減圧乾燥機４４と同様に、脱臭酵素が添加され、減圧状態で生ごみを攪拌して乾燥と脱臭を行うケーシング５５１と、凝縮部の冷却水と生ごみの凝縮水とを混合して脱臭と冷却を行うクーリングタワー５５５を有する。減圧乾燥機５５で生ごみが乾燥して脱臭されてなる乾燥有機物は、減圧乾燥機５５内の低圧を保持するためのダンパー５６を介してトレイに排出される。トレイに排出された乾燥有機物は、肥料として用いられる。なお、乾燥有機物は、ダンパー５６を介して、貯蔵機能を有する定量供給機に供給し、定量供給機で固形燃料製造ライン５に送って固形燃料の材料に用いてもよい。

図９は、木質廃棄物処理ライン４の構成を示す模式図である。木質廃棄物処理ライン４には、廃木材や、間伐材や、材木端材等の木質廃棄物が投入され、木質屑としての木質チップ及び木屑を形成する。

木質廃棄物処理ライン４に投入された木質廃棄物は、１軸破砕機６１で破砕され、スクリューコンベヤ６２で搬送され、スクリューコンベヤ６２の終端に接続された風力選別機６３で釘や金具等の重量物が除去される。なお、１軸破砕機６１以外に、２軸破砕機を用いて木質廃棄物を破砕してもよい。風力選別機６３は、ジグザグ管路６３１とサイクロンセパレータ６３２とブロワ６３３を有し、重量物が除去された木質破砕片は、サイクロンセパレータ６３２の下端から分級機６４に送られる。分級機６４で分級された木質破砕片のうち、１０ｍｍ以下の小粒径の木屑が、スクリューコンベヤ６５の終端に連なる風力選別機６６で重量物が除去された後、高水分廃棄物処理ライン３の木屑供給装置４３に送られる。分級機６４で分級された１０ｍｍより大きい大粒径の木質チップは、スクリューコンベヤ６７の終端に連なる風力選別機６８で重量物が除去された後、貯蔵サイロと一体に形成された定量供給機６９に貯蔵される。分級機６４で分級されたオーバーサイズの木質破砕片は、ベルトコンベヤで１軸破砕機６１に戻される。

定量供給機６９に貯蔵された木質チップは、一部が燃料として熱源装置６に送られ、他の一部が、固形燃料製造ライン５に送られる。

図１０は、固形燃料製造ライン５の構成を示す模式図である。固形燃料製造ライン５は、混合廃棄物処理ライン２で抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、高水分廃棄物処理ライン３で抽出された乾燥有機物と、木質廃棄物処理ライン４で形成された木質チップを用いて、固形燃料としてのＲＰＦを製造する。

定量供給機５０から、混合廃棄物処理ライン２で抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックが巻き出され、スクリューコンベヤ７０で搬送される。スクリューコンベヤ７０で搬送される可燃廃棄物及び廃プラスチックに、高水分廃棄物処理ライン３の定量供給機４６から乾燥有機物が供給されて合流すると共に、木質廃棄物処理ライン４の定量供給機６９から木質チップが供給されて合流する。スクリューコンベヤ７０内に、オゾンや脱臭酵素等の脱臭剤が添加される。

スクリューコンベヤ７０から、可燃廃棄物及び廃プラスチックと、乾燥有機物と、木質チップとの混合材料がＲＰＦ成形機７１に供給される。ＲＰＦ成形機７１は、材料の混合、混練、加熱及び押し出し工程を行い、廃プラスチックの溶融成分をバインダとして、可燃物である紙、繊維及び木質成分を固形化してなるＲＰＦを製造する。ＲＰＦ成形機７１には、公知のペレットミルや、１軸押し出し成形機や、２軸押し出し成形機を用いることができる。ＲＰＦ成形機７１で製造されたＲＰＦは、冷却機７２で冷却されて貯蔵サイロ７３に貯蔵される。貯蔵サイロ７３のＲＰＦは、ボイラ用や暖房用等の種々の用途の燃料として販売される。また、貯蔵サイロ７３のＲＰＦの一部は、燃料として熱源装置６に供給される。

熱源装置６は、高水分廃棄物処理ライン３の減圧乾燥機４４，５５に加熱媒体としての蒸気を供給する。熱源装置６は、バーナと蒸気ボイラを有し、バーナの燃料として、固形燃料製造ライン５の貯蔵サイロ７３から供給されたＲＰＦと、木質廃棄物処理ライン４の定量供給機６９から供給された木質チップを用いる。バーナでＲＰＦと木質チップが燃焼し、バーナの燃焼熱により蒸気ボイラで生成した蒸気を、高水分廃棄物処理ライン３の減圧乾燥機４４，５５に供給する。

このように、本実施形態の都市型廃棄物の資源化処理システム１によれば、混合廃棄物処理ライン２で混合廃棄物から抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、高水分廃棄物処理ライン３で高水分の有機廃棄物から生成された低水分の乾燥有機物とを用いて、固形燃料製造ライン５で、有価物であるＲＰＦを製造するので、廃棄物を有効に資源化することができる。また、ＲＰＦを販売することにより、資源化処理システム１の設備費用やランニング費用を補うことができるので、運営主体の負担を軽減することができる。

また、混合廃棄物処理ライン２で、混合廃棄物が処理されて可燃廃棄物と廃プラスチックが抽出されるので、混合廃棄物処理ラインに投入される廃棄物は、可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックとに分別されていなくてもよい。したがって、廃棄物の分別にかかる手間と費用を削減することができる。

また、固形燃料製造ライン５で製造されたＲＰＦの一部を、高水分廃棄物処理ライン３の熱源である熱源装置６の燃料に用いるので、高水分の有機廃棄物を乾燥処理する際に必要な燃料費を削減することができる。さらに、資源化処理システム１に投入された廃棄物から、資源化処理システム１で消費する燃料を製造するので、全体として、二酸化炭素排出量の増大を効果的に削減することができる。

また、高水分廃棄物処理ライン３で有機汚泥を処理することにより、一般廃棄物を処理する混合廃棄物処理ライン２と共に、地域で排出される廃棄物を一括して処理することができる。

また、木質廃棄物処理ライン４で木質廃棄物を処理して木質屑を生成するので、産業廃棄物である廃木材や間伐材等を、一般廃棄物とあわせて処理することができる。また、木質廃棄物処理ライン４で生成された木質チップの少なくとも一部を、高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いることにより、資源化処理システムの全体として、二酸化炭素排出量の増大を効果的に削減することができる。

１資源化処理システム
２混合廃棄物処理ライン
３高水分廃棄物処理ライン
４木質廃棄物処理ライン
５固形燃料製造ライン
６熱源装置

Claims

可燃廃棄物と不燃廃棄物と廃プラスチックが混在する混合廃棄物を処理して可燃廃棄物と廃プラスチックを抽出する混合廃棄物処理ラインと、
有機廃棄物を乾燥処理して乾燥有機物を抽出する高水分廃棄物処理ラインと、
上記混合廃棄物処理ラインで抽出された可燃廃棄物及び廃プラスチックと、上記高水分廃棄物処理ラインで抽出された乾燥有機物とを用いて固形燃料を製造する固形燃料製造ラインを備え、
上記固形燃料製造ラインで製造された固形燃料の一部を、上記高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いると共に、
木質廃棄物を処理して木質屑を生成する木質廃棄物処理ラインを備え、この木質廃棄物処理ラインは、上記木質廃棄物を破砕した後、木屑と木質チップとを形成し、上記木屑を、上記高水分廃棄物処理ラインで処理される有機廃棄物に混合する一方、上記木質チップを、上記固形燃料製造ラインで製造する固形燃料の材料に用いると共に、上記高水分廃棄物処理ラインの熱源の燃料に用いることを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項１に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記高水分廃棄物処理ラインは、乾燥有機物を抽出して肥料を生成することを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項１に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記高水分廃棄物処理ラインは、有機汚泥を処理することを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項１に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記混合廃棄物処理ラインは、比重型分別機と、遠心型洗浄乾燥選別機と、塩化ビニル分別機を有することを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項１に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記高水分廃棄物処理ラインは、減圧乾燥機を備えることを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項５に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記減圧乾燥機は、熱媒体が内部に流通して回転駆動されるコイル型の攪拌部材を有することを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。
請求項５に記載の都市型廃棄物の資源化処理システムにおいて、
上記減圧乾燥機は、被処理物からの蒸気を冷熱媒体によって凝縮する凝縮部と、この凝縮部で凝縮された凝縮水を減圧乾燥機内の空気と共に吸引し、吸引した凝縮水及び空気を上記冷熱媒体と混合して冷却と脱臭を行う冷却脱臭装置とを有することを特徴とする都市型廃棄物の資源化処理システム。