JP5311528B2 - 有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システム - Google Patents
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Description
本発明は、有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムに関する。
下水汚泥等の有機性廃棄物の処理において、かかる有機性廃棄物は微生物の発酵分解により堆肥となり、この堆肥は農地で利用できない場合に燃焼処理されている。このような有機性廃棄物の処理方法においては、堆肥化の際にアンモニアガス等を含む発酵ガスが発生することから、かかる発酵ガスに対する臭気対策が要請されている。また、この堆肥を燃焼処理する際に亜硫酸ガス等を含む燃焼ガスが発生することから、かかる燃焼ガスに対する臭気対策や脱硫対策も要請されている。さらに、近年では、環境問題の観点から、このような有機性廃棄物の処理方法の効率化が強く要請されている。
このような有機性廃棄物の処理方法において、上述した臭気対策に対応しつつ、環境問題にも対応する手段としては、例えば、好気性微生物を用いて湿潤性有機質廃棄物を発酵させ温風乾燥して堆肥物を生成し、この堆肥物の少なくとも一部を還元雰囲気中で熱分解し賦活処理して活性炭化物を生成した後、かかる活性炭化物の一部を堆肥化反応時に生じる臭気ガスの排出経路に導入して脱臭させ、さらに湿潤性有機質廃棄物に混合して堆肥化反応の促進に用いることを特徴とする湿潤性有機質廃棄物の処理方法とその処理システムが挙げられる（特開２００４−２６２７２９号公報等）。
しかしながら、上述の湿潤性有機質廃棄物の処理方法とその処理システムでは、堆肥の熱分解処理で発生する燃焼ガスの処理や対策について言及していない。また、かかる湿潤性有機質廃棄物の処理方法とその処理システムは、固体である炭化物と気体である臭気ガスとを高速で接触させることから、両者の反応が十分ではなく、脱臭を効果的に達成しているとは言えない。つまり、上述の発酵ガス及び燃焼ガスを一括処理し、臭気対策や脱硫対策を効果的かつ効率的に達成できる有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムは、未だ提供されていない。
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、有機性廃棄物の堆肥化の際に発生する発酵ガスと、堆肥を燃焼する際に発生する燃焼ガスとを一括して処理でき、臭気対策や脱硫対策を効果的かつ効率的に達成できる有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムの提供を目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化工程と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼工程と、
上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る水吸収工程と、
上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る第１中和反応工程と、
上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させる第２中和反応工程と
を有する有機性廃棄物の処理方法である。
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化工程と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼工程と、
上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る水吸収工程と、
上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る第１中和反応工程と、
上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させる第２中和反応工程と
を有する有機性廃棄物の処理方法である。
当該有機性廃棄物の処理方法は、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスと、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスとを反応させて処理するものである。具体的には、当該有機性廃棄物の処理方法は、水吸収工程において、堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ発酵ガス溶存液として効率的に処理することができる。また、水吸収工程において水を外部から供給すると、この供給された水が発酵ガス中の水蒸気を凝縮させることで新たに水を発生させることから給水量を低減でき、その結果、処理プロセス全体としての排水量の低減を実現することができる。さらに、当該有機性廃棄物の処理方法は、上記第１中和反応工程において、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液と、燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスとを中和反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液として処理した後、第２中和反応工程において、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液と上記アルカリ性の発酵ガスとを中和反応させて処理するものである。即ち、当該有機性廃棄物の処理方法は、発酵ガスを処理するための酸性薬剤や、燃焼ガスを処理するためのアルカリ性薬剤を別途用意することなく、第１中和反応工程と第２中和反応工程との２段階の簡易な中和反応プロセスにより、発酵ガス及び燃焼ガスを一括処理でき、脱臭及び脱硫を効果的かつ効率的に達成することができる。
当該有機性廃棄物の処理方法は、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換工程と、上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させる乾燥工程とをさらに有するとよい。当該有機性廃棄物の処理方法における工程全体では、上述したアルカリ性の発酵ガスが酸性の燃焼ガスよりも相対的に多く存在しており、かかる発酵ガスと比較して燃焼ガスの中和反応量が少ない状態にある。そこで、当該有機性廃棄物の処理方法は、乾燥工程を有することで、熱交換工程で得られる加熱空気を上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に接触させて高含水率の有機性廃棄物の含水率を低減させ、この有機性廃棄物中の微生物による発酵分解を抑制することができる。その結果、当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程における発酵ガスの発生量を低減させて中和反応量を均衡させ、化学当量のバランスを図ることができる。また、当該有機性廃棄物の処理方法は、乾燥工程を有することで、加熱空気により高含水率の有機性廃棄物の含水率を低減し乾燥させ、堆肥化を促進すると共に、燃焼工程で発生する排熱の有効利用を図ることができる。さらに、かかる加熱空気は、高含水率で低温の有機性廃棄物と接触することから、当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程における発火事故を防止することができる。
当該有機性廃棄物の処理方法は、上記第１中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させる蒸発工程をさらに有するとよい。当該有機性廃棄物の処理方法は、蒸発工程を有することで、上記第１中和反応工程における発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分を上記加熱空気に接触させて蒸発させ、当該有機性廃棄物の処理方法のプロセス全体としての排水量を低減できると共に、燃焼工程で発生する排熱の有効利用を図ることができる。また、上記第１中和反応工程では、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られ、かかる中和反応物は液温が高いほど溶解度が高くなる。つまり、当該有機性廃棄物の処理方法は、蒸発工程を有することで、上記加熱空気による加熱により、第１中和反応工程における硫酸アンモニウム等の反応物の溶解度を高めると共に濃度を高く調整することができ、この反応物を効率的かつ容易に処分することができる。なお、一般的に、アルカリ性のアンモニアガスと酸性の亜硫酸ガスとによる中和反応では、反応物として亜硫酸アンモニウムが先に生成するが、第１中和反応工程や第２中和反応工程では、ガス中に酸素が存在するために、最終的には、酸化反応により硫酸アンモニウムが生成することとなる。
また、上記課題を解決するための別の発明は、
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化装置と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼炉と、
上記堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る発酵ガス処理搭と、
上記燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る燃焼ガス処理搭と、
上記発酵ガス溶存液を燃焼ガス処理搭に供給する発酵ガス溶存液供給部と、
上記燃焼ガス溶存液を発酵ガス処理搭に供給する燃焼ガス溶存液供給部と
を備える有機性廃棄物の処理システムである。
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化装置と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼炉と、
上記堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る発酵ガス処理搭と、
上記燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る燃焼ガス処理搭と、
上記発酵ガス溶存液を燃焼ガス処理搭に供給する発酵ガス溶存液供給部と、
上記燃焼ガス溶存液を発酵ガス処理搭に供給する燃焼ガス溶存液供給部と
を備える有機性廃棄物の処理システムである。
当該有機性廃棄物の処理システムは、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスと、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスとを反応させて処理するものである。具体的には、当該有機性廃棄物の処理システムは、発酵ガス処理搭において、堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ発酵ガス溶存液として効率的に処理することができる。また、発酵ガス処理搭において水を外部から供給すると、この供給された水が発酵ガス中の水蒸気を凝縮させることで新たに水を発生させることから給水量を低減でき、その結果、処理システム全体としての排水量の低減を実現することができる。さらに、当該有機性廃棄物の処理システムは、上記発酵ガス溶存液を発酵ガス溶存液供給部により燃焼ガス処理搭に供給することで、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液と、燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスとを中和反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液として処理することができる。次いで、当該有機性廃棄物の処理システムは、上記燃焼ガス溶存液を燃焼ガス溶存液供給部により発酵ガス処理搭に供給することで、上述した弱酸性の発酵ガス溶存液と上記アルカリ性の発酵ガスとを中和反応させて処理するものである。即ち、当該有機性廃棄物の処理システムは、発酵ガスを処理するための酸性薬剤や、燃焼ガスを処理するためのアルカリ性薬剤を別途用意することなく、発酵ガス処理搭、発酵ガス溶存液供給部、燃焼ガス処理搭、燃焼ガス溶存液供給部という簡易な構成により、発酵ガス及び燃焼ガスを一括処理でき、脱臭及び脱硫を効果的かつ効率的に達成することができる。
当該有機性廃棄物の処理システムは、上記燃焼炉で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換器をさらに備え、上記堆肥化装置における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させるとよい。当該有機性廃棄物の処理システム全体では、上述したアルカリ性の発酵ガスが酸性の燃焼ガスよりも相対的に多く存在しており、かかる発酵ガスと比較して燃焼ガスの中和反応量が少ない状態にある。そこで、当該有機性廃棄物の処理システムは、熱交換器を備えることにより、熱交換器で得られる加熱空気を上記堆肥化装置における高含水率の有機性廃棄物に接触させて高含水率の有機性廃棄物の含水率を低減させ、この有機性廃棄物中の微生物による発酵分解を抑制することができる。その結果、当該有機性廃棄物の処理システムは、堆肥化装置における発酵ガスの発生量を低減させて中和反応量を均衡させ、化学当量のバランスを図ることができる。また、当該有機性廃棄物の処理システムは、熱交換器を備えることで、加熱空気により高含水率の有機性廃棄物の含水率を低減し乾燥させ、堆肥化を促進すると共に、燃焼炉で発生する排熱の有効利用を図ることができる。さらに、かかる加熱空気は、高含水率で低温の有機性廃棄物と接触することから、当該有機性廃棄物の処理システムは、堆肥化装置における発火事故を防止することができる。
当該有機性廃棄物の処理システムは、上記燃焼ガス処理搭における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させるとよい。当該有機性廃棄物の処理システムは、熱交換器を備えることで、上記燃焼ガス処理搭における発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分に加熱空気を接触させて蒸発させ、当該有機性廃棄物の処理システム全体としての排水量を低減できると共に、燃焼炉で発生する排熱の有効利用を図ることができる。また、上記燃焼ガス処理搭では、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られ、かかる中和反応物は液温が高いほど溶解度が高くなる。つまり、当該有機性廃棄物の処理システムは、熱交換器を備えることで、上記加熱空気による加熱により、燃焼ガス処理搭における硫酸アンモニウム等の反応物の溶解度を高めると共に濃度を高く調整することができ、この反応物を効率的かつ容易に処分することができる。なお、一般的に、アルカリ性のアンモニアガスと酸性の亜硫酸ガスとによる中和反応では、反応物として亜硫酸アンモニウムが先に生成するが、発酵ガス処理搭や燃焼ガス処理搭では、ガス中に酸素が存在するために、最終的には、酸化反応により硫酸アンモニウムが生成することとなる。
以上説明したように、本発明の有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムは、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液と酸性の燃焼ガスとを中和反応させて弱酸性の燃焼ガス溶存液として処理した後、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液とアルカリ性の発酵ガスとを中和反応させて処理することから、従来の課題とされていた発酵ガス及び燃焼ガスの一括処理、脱臭及び脱硫の効果的かつ効率的な達成を解決することができる。
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
１．有機性廃棄物の処理方法
当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程、燃焼工程、水吸収工程、第１中和反応工程、第２中和反応工程、熱交換工程、乾燥工程、蒸発工程を主として有する。
当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程、燃焼工程、水吸収工程、第１中和反応工程、第２中和反応工程、熱交換工程、乾燥工程、蒸発工程を主として有する。
（堆肥化工程）
堆肥化工程は、有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得るための工程である。かかる堆肥化工程において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスが発生する。なお、この堆肥化工程における有機性廃棄物の発酵手段としては、有機性廃棄物を十分発酵させ堆肥化できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、上記有機性廃棄物の種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
堆肥化工程は、有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得るための工程である。かかる堆肥化工程において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスが発生する。なお、この堆肥化工程における有機性廃棄物の発酵手段としては、有機性廃棄物を十分発酵させ堆肥化できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、上記有機性廃棄物の種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
また、上記堆肥化工程における有機性廃棄物は、堆肥化開始時から発酵段階初期にかけて含水率が高く、発酵が進行するにつれて含水率が徐々に低下する。かかる堆肥化開始時から発酵段階初期における高含水率の有機性廃棄物の含水率としては、例えば、約６０％〜８０％である。なお、かかる高含水率の有機性廃棄物の含水率は、堆肥化工程で得られる堆肥を有機性廃棄物と混合することで調整することもできる。
（燃焼工程）
燃焼工程は、堆肥化工程で得られる上記堆肥を燃焼させるための工程である。かかる燃焼工程において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスが発生する。なお、かかる燃焼工程における堆肥の燃焼手段としては、堆肥を十分燃焼して処分できるものであれば、特に限定されず、焼却や炭化など公知のものを用いることができる。
燃焼工程は、堆肥化工程で得られる上記堆肥を燃焼させるための工程である。かかる燃焼工程において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスが発生する。なお、かかる燃焼工程における堆肥の燃焼手段としては、堆肥を十分燃焼して処分できるものであれば、特に限定されず、焼却や炭化など公知のものを用いることができる。
（水吸収工程）
水吸収工程は、上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得るための工程である。かかる水吸収工程において、アルカリ性の発酵ガスが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液が得られる。また、かかる水を外部から供給すると、この供給された水により発酵ガス中に多く含まれる水蒸気が凝縮して水が新たに発生する。なお、この水吸収工程における水の供給手段としては、上述した発酵ガスの水への吸収や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
水吸収工程は、上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得るための工程である。かかる水吸収工程において、アルカリ性の発酵ガスが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液が得られる。また、かかる水を外部から供給すると、この供給された水により発酵ガス中に多く含まれる水蒸気が凝縮して水が新たに発生する。なお、この水吸収工程における水の供給手段としては、上述した発酵ガスの水への吸収や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
（第１中和反応工程）
第１中和反応工程は、上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得るための工程である。具体的には、第１中和反応工程は、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液を、燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかるアルカリ性の発酵ガス溶存液と酸性の燃焼ガスとの中和反応により、弱酸性の燃焼ガス溶存液が得られると共に、これらの中和反応物として、例えば硫酸アンモニウム等が得られる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液のｐＨは７未満であり、具体的には、例えば、５〜６．５程度である。なお、かかる第１中和反応工程における発酵ガス溶存液と燃焼ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、発酵ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
第１中和反応工程は、上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得るための工程である。具体的には、第１中和反応工程は、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液を、燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかるアルカリ性の発酵ガス溶存液と酸性の燃焼ガスとの中和反応により、弱酸性の燃焼ガス溶存液が得られると共に、これらの中和反応物として、例えば硫酸アンモニウム等が得られる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液のｐＨは７未満であり、具体的には、例えば、５〜６．５程度である。なお、かかる第１中和反応工程における発酵ガス溶存液と燃焼ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、発酵ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
（第２中和反応工程）
第２中和反応工程は、上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させ処理するための工程である。具体的には、第２中和反応工程は、上述した弱酸性の燃焼ガス溶存液を、堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液とアルカリ性の燃焼ガスとの中和反応により、第１中和反応工程の場合と同様に、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られる。なお、かかる第２中和反応工程における燃焼ガス溶存液と発酵ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、燃焼ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
第２中和反応工程は、上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させ処理するための工程である。具体的には、第２中和反応工程は、上述した弱酸性の燃焼ガス溶存液を、堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液とアルカリ性の燃焼ガスとの中和反応により、第１中和反応工程の場合と同様に、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られる。なお、かかる第２中和反応工程における燃焼ガス溶存液と発酵ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、燃焼ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
（熱交換工程）
熱交換工程は、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための工程である。かかる熱交換工程における加熱空気を得るための手段としては、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換を十分達成できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
熱交換工程は、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための工程である。かかる熱交換工程における加熱空気を得るための手段としては、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換を十分達成できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（乾燥工程）
乾燥工程は、上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させるための工程である。具体的には、堆肥化工程の堆肥化開始時から発酵段階初期における有機性廃棄物は、上述の通り含水率が高く低温である。つまり、乾燥工程は、堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に熱交換工程で発生する加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物の含水率を低下させ、温度を上昇させて乾燥させるための工程である。また、かかる乾燥工程における加熱空気の温度としては、例えば、約１００℃であり、後述の蒸発工程における加熱空気と比較して低温である。なお、かかる乾燥工程における高含水率の有機性廃棄物を乾燥するための手段としては、高含水率の有機性廃棄物の含水率の低下を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
乾燥工程は、上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させるための工程である。具体的には、堆肥化工程の堆肥化開始時から発酵段階初期における有機性廃棄物は、上述の通り含水率が高く低温である。つまり、乾燥工程は、堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に熱交換工程で発生する加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物の含水率を低下させ、温度を上昇させて乾燥させるための工程である。また、かかる乾燥工程における加熱空気の温度としては、例えば、約１００℃であり、後述の蒸発工程における加熱空気と比較して低温である。なお、かかる乾燥工程における高含水率の有機性廃棄物を乾燥するための手段としては、高含水率の有機性廃棄物の含水率の低下を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
（蒸発工程）
蒸発工程は、上記第１中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させるための工程である。かかる第１中和反応工程における水分としては、具体的には、上述の発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分が挙げられる。また、かかる蒸発工程における加熱空気の温度としては、例えば、約４００℃であり、上記乾燥工程における加熱空気と比較して高温である。なお、第１中和反応工程における水分を蒸発させるための手段としては、この水分の蒸発を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
蒸発工程は、上記第１中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させるための工程である。かかる第１中和反応工程における水分としては、具体的には、上述の発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分が挙げられる。また、かかる蒸発工程における加熱空気の温度としては、例えば、約４００℃であり、上記乾燥工程における加熱空気と比較して高温である。なお、第１中和反応工程における水分を蒸発させるための手段としては、この水分の蒸発を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
（当該有機性廃棄物の処理方法のプロセス）
次に、当該有機性廃棄物の処理方法における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
次に、当該有機性廃棄物の処理方法における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
当該有機性廃棄物の処理方法において、堆肥化工程で有機性廃棄物の発酵分解により発酵ガスが発生し、燃焼工程で堆肥の燃焼により燃焼ガスが発生する。この発酵ガスは水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性のガスであり、一方、燃焼ガスは亜硫酸ガス等を多く含む酸性のガスである。先ず、水吸収工程において、ガス吸収反応によりアルカリ性の発酵ガスが水に吸収されて処理され、発酵ガス溶存液を得ることができる。また、水吸収工程において外部から水を供給すると、この供給された水により発酵ガス中に多く含まれる水蒸気が凝縮され、新たに水を発生させることから給水量を低減でき、結果として、処理プロセス全体としての排水量の低減及び水の有効利用を実現することができる。さらに、当該有機性廃棄物の処理方法は、上記第１中和反応工程において、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液と燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスとを中和反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液として処理した後、第２中和反応工程において、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液と上述したアルカリ性の発酵ガスとを中和反応させて段階的に処理する。即ち、当該有機性廃棄物の処理方法は、発酵ガスを処理するための酸性薬剤や、燃焼ガスを処理するためのアルカリ性薬剤を別途用意することなく、第１中和反応工程と第２中和反応工程との２段階の簡易な中和反応プロセスにより、発酵ガス及び燃焼ガスを一括処理でき、脱臭及び脱硫を効果的かつ効率的に達成することができる。なお、この第１中和反応工程や第２中和反応工程で得られる中和反応物として挙げられる上述の硫酸アンモニウムは、第１中反応工程又は第２中和反応工程のいずれからも排出することができ、これを土壌肥料として用いることができる。なお、一般的に、アルカリ性のアンモニアガスと酸性の亜硫酸ガスとによる中和反応では、反応物として亜硫酸アンモニウムが先に生成するが、第１中和反応工程や第２中和反応工程では、ガス中に酸素が存在するために、最終的には、酸化反応により硫酸アンモニウムが生成することとなる。
ここで、当該有機性廃棄物の処理方法における工程全体では、アンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスが、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスよりも相対的に多く存在しており、かかる発酵ガスと比較して燃焼ガスの中和反応量が少ない状態にある。一方で、堆肥化工程における上述した高含水率の有機性廃棄物の含水率を低下させると、微生物による発酵分解が抑制され、アルカリ性の発酵ガスの発生量が低減する。つまり、当該有機性廃棄物の処理方法は、乾燥工程を有することで、熱交換工程で得られる加熱空気を堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に接触させて含水率を低減させ、この有機性廃棄物中の微生物による発酵分解を抑制することができ、その結果、堆肥化工程における発酵ガスの発生量を低減させて中和反応量を均衡させ、化学当量のバランスを図ることができる。また、当該有機性廃棄物の処理方法は、乾燥工程を有することで、加熱空気により高含水率の有機性廃棄物の含水率を低減し乾燥させ、堆肥化を促進すると共に、燃焼工程で発生する排熱の有効利用を図ることができる。さらに、かかる加熱空気は、高含水率で低温の有機性廃棄物と接触することから、当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程における発火事故を防止することができる。
また、当該有機性廃棄物の処理方法は、蒸発工程を有することで、上記第１中和反応工程における発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分に上記加熱空気を接触させて蒸発させ、当該有機性廃棄物の処理方法のプロセス全体としての排水量を低減できると共に、燃焼工程で発生する排熱の有効利用を図ることができる。また、かかる第１中和反応工程では、上述した硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られ、かかる中和反応物は液温が高いほど溶解度が高くなる。つまり、当該有機性廃棄物の処理方法は、蒸発工程を有することで、上記加熱空気による加熱により、第１中和反応工程における硫酸アンモニウム等の反応物の溶解度を高めると共に濃度を高く調整することができ、この反応物を効率的かつ容易に処分することができる。
２．第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム
図１に示す第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム１は、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３を主として備える。
図１に示す第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム１は、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３を主として備える。
（堆肥化装置）
堆肥化装置２は、有機性廃棄物Ｐを発酵させて堆肥Ｑを得るための部材である。この堆肥化装置２は、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６を主として備え、さらに後述の加熱空気供給部１３と連通している。また、かかる堆肥化装置２において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスＲが発生する。なお、有機性廃棄物Ｐの種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
堆肥化装置２は、有機性廃棄物Ｐを発酵させて堆肥Ｑを得るための部材である。この堆肥化装置２は、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６を主として備え、さらに後述の加熱空気供給部１３と連通している。また、かかる堆肥化装置２において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスＲが発生する。なお、有機性廃棄物Ｐの種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
発酵前段部１４は、高含水率の有機性廃棄物Ｐを発酵分解するための部材である。具体的には、堆肥化開始時における有機性廃棄物Ｐの含水率は、例えば約６０％〜８０％と高く、発酵前段部１４は、かかる高含水率の有機性廃棄物Ｐを主として発酵分解するための部材である。また、発酵前段部１４は、後述の加熱空気供給部１３と連通する構造を備えている。なお、かかる高含水率の有機性廃棄物Ｐに堆肥Ｑを混合し、有機性廃棄物Ｐの含水率を調整することができる。
発酵後段部１５は、発酵前段部１４で発酵と乾燥とが進行し含水率が低減した有機性廃棄物Ｐをさらに発酵分解するための部材である。具体的には、発酵後段部１５は、かかる有機性廃棄物Ｐの含水率をさらに低減させるための部材であり、発酵前段部１４を経て発酵後段部１５に投入された時点の有機性廃棄物Ｐの含水率は、例えば約５０％と低減している。なお、この発酵後段部１５を経て堆肥化が完了した堆肥Ｑの含水率は、例えば４０〜３０％に低減している。
大気供給部１６は、外部からの大気を発酵後段部１５に供給するための部材である。かかる大気供給部１６により、外部からの大気を発酵後段部１５における有機性廃棄物Ｐに供給することで、堆肥化装置２は、有機性廃棄物Ｐの発酵分解や堆肥化を促進することができる。
なお、この堆肥化装置２を構成する発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６の種類や構造としては、上述した有機性廃棄物Ｐの堆肥化や、外部からの大気の供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（発酵ガス導出部）
発酵ガス導出部３は、有機性廃棄物Ｐの発酵分解により発酵前段部１４や発酵後段部１５から発生するアルカリ性の発酵ガスＲを、堆肥化装置２の外部へ導出するための部材である。このアルカリ性の発酵ガスＲは、発酵ガス導出部３により堆肥化装置２の外部へ導出され、後述する発酵ガス処理搭６に供給される。なお、かかる発酵ガス導出部３の種類や構造としては、上述した発酵ガスＲの堆肥化装置２外部への導出や発酵ガス処理搭６への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
発酵ガス導出部３は、有機性廃棄物Ｐの発酵分解により発酵前段部１４や発酵後段部１５から発生するアルカリ性の発酵ガスＲを、堆肥化装置２の外部へ導出するための部材である。このアルカリ性の発酵ガスＲは、発酵ガス導出部３により堆肥化装置２の外部へ導出され、後述する発酵ガス処理搭６に供給される。なお、かかる発酵ガス導出部３の種類や構造としては、上述した発酵ガスＲの堆肥化装置２外部への導出や発酵ガス処理搭６への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
（燃焼炉）
燃焼炉４は、堆肥化装置２で得られる堆肥Ｑを燃焼させるための部材である。この燃焼炉４は、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８を主として備え、さらに後述の燃焼ガス導出部５、加熱空気供給部１３と連通している。また、かかる燃焼炉４において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスＳが発生する。
燃焼炉４は、堆肥化装置２で得られる堆肥Ｑを燃焼させるための部材である。この燃焼炉４は、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８を主として備え、さらに後述の燃焼ガス導出部５、加熱空気供給部１３と連通している。また、かかる燃焼炉４において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスＳが発生する。
堆肥燃焼部１７は、堆肥化装置２により得られる堆肥Ｑを燃焼して処理するための部材である。かかる堆肥燃焼部１７においては、堆肥Ｑを全燃焼して処理することができ、また、堆肥Ｑの一部を燃焼して処理することもできる。また、堆肥燃焼部１７は、後述の固気分離部１８を介して、燃焼ガス導出部５、加熱空気供給部１３と連通する構造を備えている。
固気分離部１８は、堆肥Ｑの燃焼により発生する酸性の燃焼ガスＳと灰成分とを分離するための部材である。具体的には、固気分離部１８は、上方より酸性の燃焼ガスＳを排出させ、下方より灰成分を排出させる。
なお、かかる燃焼炉４を構成する堆肥燃焼部１７、固気分離部１８の種類や構造としては、上述した堆肥Ｑの燃焼処理や、燃焼ガスＳと灰成分との固気分離を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、かかる燃焼炉４が焼却炉や炭化炉であってもよい。
（燃焼ガス導出部）
燃焼ガス導出部５は、堆肥Ｑの燃焼処理により固気分離部１８で分離される酸性の燃焼ガスＳを、燃焼炉４の外部へ導出するための部材である。かかる酸性の燃焼ガスＳは、燃焼ガス導出部５により燃焼炉４の外部へ導出され、後述する燃焼ガス処理搭９に供給される。なお、かかる燃焼ガス導出部５の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳの燃焼炉４外部への導出や燃焼ガス処理搭９への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
燃焼ガス導出部５は、堆肥Ｑの燃焼処理により固気分離部１８で分離される酸性の燃焼ガスＳを、燃焼炉４の外部へ導出するための部材である。かかる酸性の燃焼ガスＳは、燃焼ガス導出部５により燃焼炉４の外部へ導出され、後述する燃焼ガス処理搭９に供給される。なお、かかる燃焼ガス導出部５の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳの燃焼炉４外部への導出や燃焼ガス処理搭９への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
（発酵ガス処理搭）
発酵ガス処理搭６は、上記堆肥化装置２で発生するアルカリ性の発酵ガスＲを水Ｔに吸収させ、アルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕを得るための部材である。この発酵ガス処理搭６は、排煙部１９を主として備え、後述する水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス処理搭６の種類や構造としては、上述したアルカリ性の発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応や後述の中和反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
発酵ガス処理搭６は、上記堆肥化装置２で発生するアルカリ性の発酵ガスＲを水Ｔに吸収させ、アルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕを得るための部材である。この発酵ガス処理搭６は、排煙部１９を主として備え、後述する水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス処理搭６の種類や構造としては、上述したアルカリ性の発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応や後述の中和反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
排煙部１９は、発酵ガス処理搭６の上方より延出し、発酵ガス処理搭６における後述する中和反応処理後のガスを外部に排出するための部材である。なお、この排煙部１９は、後述の燃焼ガス処理搭９の排煙部２０と連通している。なお、排煙部１９の種類や構造としては、後述する中和反応処理後のガスの外部への排出を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（水供給部）
水供給部７は、発酵ガス処理搭６に外部から水Ｔを供給するための部材である。かかる水供給部７による水Ｔの供給により、発酵ガス処理搭６内部に存在するアルカリ性の発酵ガスＲが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕが得られる。また、水供給部７により発酵ガス処理搭６内部に供給された水Ｔが、発酵ガスＲ中に多く含まれている水蒸気を凝縮させることにより、発酵ガス処理搭６内部に新たに水を発生させることができる。なお、この水供給部７における水Ｔの供給手段としては、上述した発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
水供給部７は、発酵ガス処理搭６に外部から水Ｔを供給するための部材である。かかる水供給部７による水Ｔの供給により、発酵ガス処理搭６内部に存在するアルカリ性の発酵ガスＲが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕが得られる。また、水供給部７により発酵ガス処理搭６内部に供給された水Ｔが、発酵ガスＲ中に多く含まれている水蒸気を凝縮させることにより、発酵ガス処理搭６内部に新たに水を発生させることができる。なお、この水供給部７における水Ｔの供給手段としては、上述した発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
（発酵ガス溶存液供給部）
発酵ガス溶存液供給部８は、上記発酵ガス処理搭６内部の発酵ガス溶存液Ｕを、後述の燃焼ガス処理搭９に供給するための部材である。かかる発酵ガス溶存液供給部８の種類や構造としては、発酵ガス処理搭６内部の発酵ガス溶存液Ｕを後述の燃焼ガス処理搭９内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、発酵ガス溶存液供給部８における発酵ガス溶存液Ｕの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
発酵ガス溶存液供給部８は、上記発酵ガス処理搭６内部の発酵ガス溶存液Ｕを、後述の燃焼ガス処理搭９に供給するための部材である。かかる発酵ガス溶存液供給部８の種類や構造としては、発酵ガス処理搭６内部の発酵ガス溶存液Ｕを後述の燃焼ガス処理搭９内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、発酵ガス溶存液供給部８における発酵ガス溶存液Ｕの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
（燃焼ガス処理搭）
燃焼ガス処理搭９は、上記燃焼炉４で発生する酸性の燃焼ガスＳを上記発酵ガス溶存液Ｕと反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液Ｖを得るための部材である。この燃焼ガス処理搭９は、排煙部２０、反応物排出部２１を主として備え、上記発酵ガス溶存液供給部８及び後述する燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス処理搭９の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳと発酵ガス溶存液Ｕとの反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液ＶのｐＨは７未満であり、具体的には、例えば、５〜６．５程度である。
燃焼ガス処理搭９は、上記燃焼炉４で発生する酸性の燃焼ガスＳを上記発酵ガス溶存液Ｕと反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液Ｖを得るための部材である。この燃焼ガス処理搭９は、排煙部２０、反応物排出部２１を主として備え、上記発酵ガス溶存液供給部８及び後述する燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス処理搭９の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳと発酵ガス溶存液Ｕとの反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液ＶのｐＨは７未満であり、具体的には、例えば、５〜６．５程度である。
排煙部２０は、燃焼ガス処理搭９の上方より延出し、燃焼ガス処理搭９における後述する中和反応処理後のガスを外部に排出するための部材である。また、この排煙部２０は、上記発酵ガス処理搭６の排煙部１９と連通している。なお、排煙部２０の種類や構造としては、後述する中和反応処理後のガスや加熱空気の外部への排出を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
反応物排出部２１は、燃焼ガス処理搭９内部における中和反応により生じる後述の中和反応物を外部に排出するための部材である。かかる反応物排出部２１の種類や構造としては、後述の中和反応物を燃焼ガス処理搭９内部から外部へ十分排出できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（燃焼ガス溶存液供給部）
燃焼ガス溶存液供給部１０は、上記燃焼ガス処理搭９内部の燃焼ガス溶存液Ｖを発酵ガス処理搭６に供給するための部材である。かかる燃焼ガス溶存液供給部１０の種類や構造としては、燃焼ガス処理搭９内部の燃焼ガス溶存液Ｖを発酵ガス処理搭６内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、燃焼ガス溶存液供給部１０における燃焼ガス溶存液Ｖの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
燃焼ガス溶存液供給部１０は、上記燃焼ガス処理搭９内部の燃焼ガス溶存液Ｖを発酵ガス処理搭６に供給するための部材である。かかる燃焼ガス溶存液供給部１０の種類や構造としては、燃焼ガス処理搭９内部の燃焼ガス溶存液Ｖを発酵ガス処理搭６内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、燃焼ガス溶存液供給部１０における燃焼ガス溶存液Ｖの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
（第１熱交換器）
第１熱交換器１１は、上記燃焼炉４で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第１熱交換器１１は、燃焼炉４から発生し燃焼ガス導出部５により導出された燃焼ガスＳ中の熱と、後述の加熱空気供給部１３により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第１熱交換器１１で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、堆肥化装置２の発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐの含水率を低減できる程度であれば特に限定されず、例えば、約１００℃であり、後述の第２熱交換器１２で得られる加熱空気と比較して低温である。なお、この第１熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳ中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
第１熱交換器１１は、上記燃焼炉４で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第１熱交換器１１は、燃焼炉４から発生し燃焼ガス導出部５により導出された燃焼ガスＳ中の熱と、後述の加熱空気供給部１３により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第１熱交換器１１で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、堆肥化装置２の発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐの含水率を低減できる程度であれば特に限定されず、例えば、約１００℃であり、後述の第２熱交換器１２で得られる加熱空気と比較して低温である。なお、この第１熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳ中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（第２熱交換器）
第２熱交換器１２は、上記燃焼炉４で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第２熱交換器１２は、燃焼炉４から発生し燃焼ガス導出部５により導出された燃焼ガスＳ中の熱と、後述の加熱空気供給部１３により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第２熱交換器１２で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、燃焼ガス処理搭９内部における発酵ガス溶存液Ｕ中や燃焼ガス溶存液Ｖ中の水分を蒸発させる程度であれば特に限定されず、例えば、約４００℃であり、上記第１熱交換器１１で得られる加熱空気と比較して高温である。なお、この第２熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳ中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
第２熱交換器１２は、上記燃焼炉４で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第２熱交換器１２は、燃焼炉４から発生し燃焼ガス導出部５により導出された燃焼ガスＳ中の熱と、後述の加熱空気供給部１３により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第２熱交換器１２で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、燃焼ガス処理搭９内部における発酵ガス溶存液Ｕ中や燃焼ガス溶存液Ｖ中の水分を蒸発させる程度であれば特に限定されず、例えば、約４００℃であり、上記第１熱交換器１１で得られる加熱空気と比較して高温である。なお、この第２熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスＳ中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
（加熱空気供給部）
加熱空気供給部１３は、第１熱交換器１１や第２熱交換器１２により得られる加熱空気を、堆肥化装置２の発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐ、燃焼ガス処理搭９内部、排煙部１９及び排煙部２０の合流部（図示せず）にそれぞれ供給するための部材である。具体的には、加熱空気供給部１３は、第１熱交換器１１により得られる加熱空気を発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐに供給して乾燥させるものである。さらに、この加熱空気供給部１３は、第２熱交換器１２により得られる加熱空気を、燃焼ガス導出部５により導出される燃焼ガスＳと接触させることで燃焼ガス処理搭９内部に間接的に熱を付与し、燃焼ガス処理搭９内部の発酵ガス溶存液Ｕ中や燃焼ガス溶存液Ｖ中の水分を蒸発させると共に、この加熱空気を排煙部１９及び排煙部２０の合流部に供給するための部材である。なお、この加熱空気供給部１３の種類や構造としては、外気の取り込みや上述した加熱空気の供給を十分に達成できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
加熱空気供給部１３は、第１熱交換器１１や第２熱交換器１２により得られる加熱空気を、堆肥化装置２の発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐ、燃焼ガス処理搭９内部、排煙部１９及び排煙部２０の合流部（図示せず）にそれぞれ供給するための部材である。具体的には、加熱空気供給部１３は、第１熱交換器１１により得られる加熱空気を発酵前段部１４における高含水率の有機性廃棄物Ｐに供給して乾燥させるものである。さらに、この加熱空気供給部１３は、第２熱交換器１２により得られる加熱空気を、燃焼ガス導出部５により導出される燃焼ガスＳと接触させることで燃焼ガス処理搭９内部に間接的に熱を付与し、燃焼ガス処理搭９内部の発酵ガス溶存液Ｕ中や燃焼ガス溶存液Ｖ中の水分を蒸発させると共に、この加熱空気を排煙部１９及び排煙部２０の合流部に供給するための部材である。なお、この加熱空気供給部１３の種類や構造としては、外気の取り込みや上述した加熱空気の供給を十分に達成できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
（第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システムのプロセス）
次に、第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム１における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
次に、第１の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム１における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
有機性廃棄物の処理システム１において、堆肥化装置２で有機性廃棄物Ｐの発酵分解により水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスＲが発生し、この発酵ガスＲは発酵ガス導出部３により発酵ガス処理搭６に導出され供給される。この発酵ガス処理搭６において、水供給部７より外部から水Ｔが供給されることで、ガス吸収反応によりアルカリ性の発酵ガスＲが水Ｔに吸収されて効率的に処理され、アルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕが得られる。また、発酵ガス処理搭６において水供給部７により外部から水を供給すると、この供給された水により発酵ガスＲ中に多く含まれる水蒸気が凝縮され新たな水が発生する。つまり、有機性廃棄物の処理システム１は、発酵ガス処理搭６において、堆肥化装置２で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ発酵ガス溶存液Ｕとして処理すると共に、外部から供給された水Ｔが発酵ガスＲ中の水蒸気を凝縮させることで新たに水を発生させることから給水量を低減でき、その結果、処理システム全体としての排水量の低減を実現することができる。そして、かかるアルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕは、発酵ガス溶存液供給部８により燃焼ガス処理搭９に導出され供給される。一方、燃焼炉４では堆肥Ｑの燃焼により亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスＳが発生し、この燃焼ガスＳは燃焼ガス導出部５により燃焼ガス処理搭９に導出され供給される。この燃焼ガス処理搭９において、発酵ガス処理搭６の発酵ガス溶存液供給部８より供給されたアルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕと、燃焼ガス導出部５により供給された酸性の燃焼ガスＳとが中和反応により効率的に処理され、酸性の燃焼ガス溶存液Ｖが得られる。なお、かかる中和反応物として、例えば上述の硫酸アンモニウムが得られる。また、かかる燃焼ガス処理搭９における中和反応により、中和反応処理後のガスが生じ、かかるガスは排煙部２０より外部に排出される。
そして、燃焼ガス処理搭９内部に存在する上述した酸性の燃焼ガス溶存液Ｖは、燃焼ガス溶存液供給部１０により発酵ガス処理搭６に導出及び供給され、かかる発酵ガス処理搭６内部に存在するアルカリ性の発酵ガスＲと中和反応して効率的に処理され、中和反応物として硫酸アンモニウム等が得られる。つまり、有機性廃棄物の処理システム１は、発酵ガスＲを処理するための酸性薬剤や、燃焼ガスＳを処理するためのアルカリ性薬剤を別途用意することなく、発酵ガス処理搭６、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０という簡易な構成により、発酵ガスＲ及び燃焼ガスＳを一括処理でき、脱臭及び脱硫を効果的かつ効率的に達成することができる。なお、かかる燃焼ガス処理搭９における上述の中和反応により得られる中和反応物である硫酸アンモニウム等は反応物排出部２１より外部に排出され、土壌肥料として用いることができる。また、かかる発酵ガス処理搭６における中和反応により、中和反応処理後のガスが生じ、かかるガスは排煙部１９より外部に排出される。なお、一般的に、アルカリ性のアンモニアガスと酸性の亜硫酸ガスとによる中和反応では、反応物として亜硫酸アンモニウムが先に生成するが、発酵ガス処理搭６や燃焼ガス処理搭９では、ガス中に酸素が存在するために、最終的には、酸化反応により硫酸アンモニウムが生成することとなる。
ここで、有機性廃棄物の処理システム１全体では、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスＲが、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスＳよりも相対的に多く存在しており、かかる発酵ガスＲと比較して燃焼ガスＳの中和反応量が少ない状態にある。一方で、堆肥化装置２の発酵前段部１４における上述した高含水率の有機性廃棄物Ｐの含水率を低下させると、微生物による発酵分解が抑制され、アルカリ性の発酵ガスＲの発生量が低減する。つまり、有機性廃棄物の処理システム１は、第１熱交換器１１で得られる加熱空気（例えば約１００℃）を、加熱空気供給部１３を用いて堆肥化装置２の発酵前段部１４における上述した高含水率の有機性廃棄物Ｐに接触させることで含水率を低減させ、かかる有機性廃棄物Ｐ中の微生物による発酵分解を抑制することができる。その結果、有機性廃棄物の処理システム１は、堆肥化装置２における発酵ガスＲの発生量を低減させて中和反応量を均衡させ、化学当量のバランスを図ることができる。また、有機性廃棄物の処理システム１は、第１熱交換器１１で得られる加熱空気により高含水率の有機性廃棄物Ｐの含水率を低減し乾燥させ、堆肥化を促進すると共に、燃焼炉４で発生する排熱の有効利用を図ることができる。さらに、かかる第１熱交換器１１で得られる加熱空気は、高含水率で低温の有機性廃棄物Ｐと接触することから、有機性廃棄物の処理システム１は、堆肥化装置２における発火事故を防止することができる。
また、有機性廃棄物の処理システム１は、第２熱交換器１２で得られる加熱空気（例えば約４００℃）を、加熱空気供給部１３を用いて、燃焼ガス導出部５により導出及び供給される燃焼ガスＳに接触させることで燃焼ガス処理搭９内部に間接的に熱を付与し、燃焼ガス処理搭９内部の発酵ガス溶存液Ｕ中や燃焼ガス溶存液Ｖ中の水分を蒸発させることにより、有機性廃棄物の処理システム１全体としての排水量を低減できると共に、燃焼炉４で発生する排熱の有効利用を図ることができる。また、上記燃焼ガス処理搭９では、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られ、かかる中和反応物は液温が高いほど溶解度が高くなる。つまり、有機性廃棄物の処理システム１は、第２熱交換器１２で得られる加熱空気による加熱により、燃焼ガス処理搭９における硫酸アンモニウム等の反応物の溶解度を高めると共に濃度を高く調整することができ、この反応物を効率的かつ容易に処分することができる。
なお、上記第２熱交換器１２で得られる加熱空気は、加熱空気供給部１３により燃焼炉４の堆肥燃焼部１７に供給することができる。このように第２熱交換器１２で得られる加熱空気を堆肥燃焼部１７に供給することで、有機性廃棄物の処理システム１は、燃焼炉４で発生する排熱の有効利用を図ることができ、有機性廃棄物の処理システム１全体の熱バランスを維持することができる。
また、上記第２熱交換器１２で得られる加熱空気は、加熱空気供給部１３により、互いに連通する排煙部１９及び排煙部２０の合流部に供給することができる。このように、第２熱交換器１２で得られる加熱空気を排煙部１９及び排煙部２０の合流部に供給することで、有機性廃棄物の処理システム１は、上述した中和反応処理後のガスによる白煙の発生を抑制できると共に、かかる排煙部１９及び排煙部２０の合流部からの排ガス拡散効果を向上させることができる。
３．第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム
図２に示す第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム２２は、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３を主として備え、さらに、発酵ガス溶存液循環部２３、燃焼ガス溶存液循環部２４を備える。堆肥化装置２は、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６を主として備える。燃焼炉４は、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８を主として備える。発酵ガス処理搭６は、排煙部１９を主として備える。燃焼ガス処理搭９は、排煙部２０、反応物排出部２１を主として備える。なお、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８、排煙部１９、排煙部２０、反応物排出部２１、有機性廃棄物Ｐ、堆肥Ｑ、発酵ガスＲ、燃焼ガスＳ、水Ｔ、発酵ガス溶存液Ｕ、燃焼ガス溶存液Ｖについては、上述の有機性廃棄物の処理システム１の場合と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。また、有機性廃棄物の処理システム２２における発酵ガス溶存液循環部２３及び燃焼ガス溶存液循環部２４以外の構成要素に係る作用効果については、上述の有機性廃棄物の処理システム１の場合と同様であるため、説明を省略する。
図２に示す第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム２２は、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３を主として備え、さらに、発酵ガス溶存液循環部２３、燃焼ガス溶存液循環部２４を備える。堆肥化装置２は、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６を主として備える。燃焼炉４は、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８を主として備える。発酵ガス処理搭６は、排煙部１９を主として備える。燃焼ガス処理搭９は、排煙部２０、反応物排出部２１を主として備える。なお、堆肥化装置２、発酵ガス導出部３、燃焼炉４、燃焼ガス導出部５、発酵ガス処理搭６、水供給部７、発酵ガス溶存液供給部８、燃焼ガス処理搭９、燃焼ガス溶存液供給部１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、加熱空気供給部１３、発酵前段部１４、発酵後段部１５、大気供給部１６、堆肥燃焼部１７、固気分離部１８、排煙部１９、排煙部２０、反応物排出部２１、有機性廃棄物Ｐ、堆肥Ｑ、発酵ガスＲ、燃焼ガスＳ、水Ｔ、発酵ガス溶存液Ｕ、燃焼ガス溶存液Ｖについては、上述の有機性廃棄物の処理システム１の場合と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。また、有機性廃棄物の処理システム２２における発酵ガス溶存液循環部２３及び燃焼ガス溶存液循環部２４以外の構成要素に係る作用効果については、上述の有機性廃棄物の処理システム１の場合と同様であるため、説明を省略する。
（発酵ガス溶存液循環部）
発酵ガス溶存液循環部２３は、発酵ガス処理搭６において発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応により得られるアルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕを、一旦発酵ガス処理搭６の外部に導出させた後、再び発酵ガス処理搭６の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、発酵ガス処理搭６に発酵ガス溶存液Ｕを循環させるための部材である。かかる発酵ガス溶存液循環部２３は、発酵ガス溶存液供給部８と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス溶存液循環部２３の種類や構造については、発酵ガス処理搭６において発酵ガス溶存液Ｕを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
発酵ガス溶存液循環部２３は、発酵ガス処理搭６において発酵ガスＲ及び水Ｔの吸収反応により得られるアルカリ性の発酵ガス溶存液Ｕを、一旦発酵ガス処理搭６の外部に導出させた後、再び発酵ガス処理搭６の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、発酵ガス処理搭６に発酵ガス溶存液Ｕを循環させるための部材である。かかる発酵ガス溶存液循環部２３は、発酵ガス溶存液供給部８と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス溶存液循環部２３の種類や構造については、発酵ガス処理搭６において発酵ガス溶存液Ｕを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
（燃焼ガス溶存液循環部）
燃焼ガス溶存液循環部２４は、燃焼ガス処理搭９において燃焼ガスＲ及び発酵ガス溶存液Ｕの中和反応により得られる弱酸性の燃焼ガス溶存液Ｖを、一旦燃焼ガス処理搭９の外部に導出させた後、再び燃焼ガス処理搭９の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、燃焼ガス処理搭９に燃焼ガス溶存液Ｖを循環させるための部材である。かかる燃焼ガス溶存液循環部２４は、燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス溶存液循環部２４の種類や構造については、燃焼ガス処理搭９において燃焼ガス溶存液Ｖを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
燃焼ガス溶存液循環部２４は、燃焼ガス処理搭９において燃焼ガスＲ及び発酵ガス溶存液Ｕの中和反応により得られる弱酸性の燃焼ガス溶存液Ｖを、一旦燃焼ガス処理搭９の外部に導出させた後、再び燃焼ガス処理搭９の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、燃焼ガス処理搭９に燃焼ガス溶存液Ｖを循環させるための部材である。かかる燃焼ガス溶存液循環部２４は、燃焼ガス溶存液供給部１０と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス溶存液循環部２４の種類や構造については、燃焼ガス処理搭９において燃焼ガス溶存液Ｖを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
（第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システムのプロセス）
次に、第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム２２における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
次に、第２の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム２２における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
有機性廃棄物の処理システム２２は、発酵ガス溶存液循環部２３を備えることで、水Ｔや燃焼ガス溶存液Ｖに加え、発酵ガス溶存液Ｕも発酵ガスＲと接触することとなり、ガスと液体との接触量比（Ｌ／Ｇ比）が増大し、その結果、発酵ガス処理搭６における発酵ガスＲの中和反応の効率を妨げることなく、ガス吸収反応の効率をより一層向上させることができる。一方、有機性廃棄物の処理システム２２は、燃焼ガス溶存液循環部２４を備えることで、水Ｔや発酵ガス溶存液Ｕに加え、燃焼ガス溶存液Ｖも燃焼ガスＳと接触することとなり、ガスと液体との接触量比（Ｌ／Ｇ比）が増大し、その結果、燃焼ガス処理搭９における燃焼ガスＳの中和反応の効率を妨げることなく、ガス吸収反応の効率をより一層向上させることができる。
なお、本発明の有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムは、上記実施形態に限定されない。例えば、本発明の有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムにおいて、発酵ガスや燃焼ガスの濃度（例えばガス濃度や溶存液濃度等）を検知し、かかる濃度により水、発酵ガス溶存液、燃焼ガス溶存液の供給量やタイミングを調整できる機構や、排熱の温度やタイミングを調整できる機構を用いることもできる。このような機構を用いることで、本発明の有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムは、上述した一連の作用効果をオートメーション化して達成することができる。
また、例えば、本発明の有機性廃棄物の処理システムにおいて、発酵ガス処理搭から上述の中和反応物を排出することもできる。
以上のように、本発明の有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システムは、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等の処理に使用され得る。
１ 有機性廃棄物の処理システム
２ 堆肥化装置
３ 発酵ガス導出部
４ 燃焼炉
５ 燃焼ガス導出部
６ 発酵ガス処理搭
７ 水供給部
８ 発酵ガス溶存液供給部
９ 燃焼ガス処理搭
１０ 燃焼ガス溶存液供給部
１１ 第１熱交換器
１２ 第２熱交換器
１３ 加熱空気供給部
１４ 発酵前段部
１５ 発酵後段部
１６ 大気供給部
１７ 堆肥燃焼部
１８ 固気分離部
１９ 排煙部
２０ 排煙部
２１ 反応物排出部
２２ 有機性廃棄物の処理システム
２３ 発酵ガス溶存液循環部
２４ 燃焼ガス溶存液循環部
Ｐ 有機性廃棄物
Ｑ 堆肥
Ｒ 発酵ガス
Ｓ 燃焼ガス
Ｔ 水
Ｕ 発酵ガス溶存液
Ｖ 燃焼ガス溶存液
２ 堆肥化装置
３ 発酵ガス導出部
４ 燃焼炉
５ 燃焼ガス導出部
６ 発酵ガス処理搭
７ 水供給部
８ 発酵ガス溶存液供給部
９ 燃焼ガス処理搭
１０ 燃焼ガス溶存液供給部
１１ 第１熱交換器
１２ 第２熱交換器
１３ 加熱空気供給部
１４ 発酵前段部
１５ 発酵後段部
１６ 大気供給部
１７ 堆肥燃焼部
１８ 固気分離部
１９ 排煙部
２０ 排煙部
２１ 反応物排出部
２２ 有機性廃棄物の処理システム
２３ 発酵ガス溶存液循環部
２４ 燃焼ガス溶存液循環部
Ｐ 有機性廃棄物
Ｑ 堆肥
Ｒ 発酵ガス
Ｓ 燃焼ガス
Ｔ 水
Ｕ 発酵ガス溶存液
Ｖ 燃焼ガス溶存液
Claims (6)
- 有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化工程と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼工程と、
上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る水吸収工程と、
上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る第１中和反応工程と、
上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させる第２中和反応工程と
を有する有機性廃棄物の処理方法。 - 上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換工程と、
上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させる乾燥工程と、
をさらに有する請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。 - 上記第1中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させる蒸発工程をさらに有する請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化装置と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼炉と、
上記堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る発酵ガス処理塔と、
上記燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る燃焼ガス処理塔と、
上記発酵ガス溶存液を燃焼ガス処理塔に供給する発酵ガス溶存液供給部と、
上記燃焼ガス溶存液を発酵ガス処理塔に供給する燃焼ガス溶存液供給部と、
を備える有機性廃棄物の処理システム。 - 上記燃焼炉で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換器をさらに備え、
上記堆肥化装置における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させる請求項４記載の有機性廃棄物の処理システム。 - 上記燃焼ガス処理塔における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させる請求項５記載の有機性廃棄物の処理システム。
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