JP5633102B2

JP5633102B2 - 含水有機廃棄物の燃料化方法

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Publication number: JP5633102B2
Application number: JP2008244184A
Authority: JP
Inventors: 兼広斉藤; 林　幹夫; 幹夫林
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010077191A

Description

本発明は、含水有機廃棄物の燃料化方法及びバイオマス燃料に関し、更に詳しくは、豚糞、牛糞等の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物を脱塩、発酵させることによりバイオマス燃料としての利用が可能な含水有機廃棄物の燃料化方法、及び、この家畜排泄物を脱塩し発酵してなるバイオマス燃料に関するものである。

従来、豚糞、牛糞等の畜糞尿を含む家畜排泄物は、そのままの状態もしくは発酵させた状態で肥料として利用するのが一般的であり、場合によっては、これらの家畜排泄物を焼却することにより減容化され、その焼却灰が肥料として利用されることもある。
この家畜排泄物は、含水率が３５質量％以下の低含水率状態では高位の発熱量を有するものの、総体的にはエネルギーとしての利用は進んでいない。
従来における家畜排泄物をエネルギー利用した例としては、鶏糞をバイオマス発電設備やバイオマスボイラー等の燃料として用いる例、牛糞や豚糞を発酵させた発酵品を固形燃料として用いる例、牛糞や豚糞を発酵させてメタンガス等のバイオガスを発生させ、このバイオガスを燃料として用いる例等がある。

近年、環境保護や化石燃料の代替等の観点から、家畜排泄物もエネルギー源として見直されつつあり、そのために様々な方法が提案されている。
例えば、畜舎から排出される糞尿汚水（床洗浄水を含む）を脱水処理して固液分離する処理方法（特許文献１）、家畜糞その他の含水廃棄処理物に乾燥炭化炉を用いて乾燥炭化処理を施し、この乾燥炭化処理過程で発生した蒸気を再加熱して高温蒸気とし、この高温蒸気を乾燥炭化炉の乾燥熱源とする方法（特許文献２）、家畜排泄物に固液分離を助長する繊維性の助材を添加混錬し、得られた混錬物を静置し、この混錬物の液体成分の一部を除液し、この除液により残渣した湿潤固体成分を発酵させ、固形化する方法（特許文献３）等である。

また、有機廃棄物の有するエネルギーを有効利用するために、畜糞を減圧条件下において一定の温度の油中に浸漬し、その後搾油し、固形物を助燃材として使用しうるようにした畜糞の燃料化方法（特許文献４）等も提案されている。
特開平１−２９７１９５号公報特開２００４−３３００９２号公報特開２００７−３２１１２１号公報特開平１０−１２１０７４号公報

ところで、従来より豚や牛の糞尿がエネルギー利用され難い理由は、含水率が８５％〜９５％と高く、塩素含有量も高いことにあった。
例えば、豚舎等から排出される洗浄水や尿が混入している高含水率の有機廃棄物は、含水率が８５％〜９５％と高く、塩素含有量も高く、この高含水率の有機廃棄物を従来の堆肥化のための処理方法や処理システム等で処理した場合、得られた処理物の含水率も４０％〜６０％と高くなる。したがって、この処理物を燃料として用いた場合、燃焼時に発生する熱エネルギーが処理物に含まれる水分の蒸発潜熱に奪われてしまい、燃料としてのエネルギーの有効利用を図ることが難しいという問題点があった。

また、この高含水率の有機廃棄物をセメント焼成設備のセメント焼成用燃料として用いた場合、この有機廃棄物中の塩素成分がセメントの品質に悪影響を及ぼす虞があり、また、この有機廃棄物中の塩素成分がセメント焼成設備を腐食させる等のトラブルが発生する虞があり、セメントの操業に悪影響を及ぼす虞がある。
また、豚や牛の糞尿を発酵させたものについては、含水率は低下しているものの、得られた発酵品の品質にバラツキがあり、一定の品質の発酵品を得るまでには至っていない。
以上の理由により、豚や牛の糞尿のエネルギー利用については、進捗がはかばかしくないのが現状である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、豚糞、牛糞等の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を効果的に除去するとともに、得られた脱塩素有機廃棄物の含水率が８５質量％以下の高含水率であっても、容易に発酵させることができ、エネルギー源としての有効利用を図ることができ、さらにはセメント焼成設備の燃料として有効利用することができる含水有機廃棄物の燃料化方法及びバイオマス燃料を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために、豚糞、牛糞等の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物の燃料化について鋭意研究を重ねた結果、牛糞を含有する含水有機廃棄物に脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とするか、あるいは、豚糞を含有する含水有機廃棄物に脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去し、さらに繊維質の水分調整材を添加することにより、含水率を７４質量％以上かつ８５質量％以下に調整するか、のいずれかを行い、その後、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により脱塩素有機廃棄物を乾燥させれば、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物を得ることができることを見出し、さらに、この乾燥脱塩素有機廃棄物をセメント焼成設備等のバイオマス燃料等として有効利用することができ、しかもセメント焼成設備の操業やセメント品質に悪影響を及ぼす虞が無いことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の請求項１記載の含水有機廃棄物の燃料化方法は、牛糞を含有する含水有機廃棄物を燃料化するための方法であって、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、次いで、この脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させ、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とし、前記脱水処理は、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とすることを特徴とする。

この含水有機廃棄物の燃料化方法では、牛糞を含有する含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とする脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、次いで、この脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により脱塩素有機廃棄物を乾燥させることにより、塩素濃度が３０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物が得られる。
このようにして得られた乾燥脱塩素有機廃棄物は、塩素濃度が極めて低くかつ高位の発熱量を有しており、燃焼効率が高いバイオマス燃料として有効利用することが可能である。
また、この乾燥脱塩素有機廃棄物をセメント焼成設備に燃料として投入した場合においても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞が無い。

本発明の請求項２記載の含水有機廃棄物の燃料化方法は、豚糞を含有する含水有機廃棄物を燃料化するための方法であって、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、次いで、この脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加することにより、含水率を７４質量％以上かつ８５質量％以下に調整し、次いで、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させ、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とし、前記脱水処理は、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とすることを特徴とする。

この含水有機廃棄物の燃料化方法では、豚糞を含有する含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とする脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、次いで、この脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加することにより、含水率を７４質量％以上かつ８５質量％以下に調整し、次いで、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させることにより、塩素濃度が３０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物が得られる。
また、繊維質の水分調整材を上記の脱塩素有機廃棄物に添加することにより、この繊維質の水分調整材の有する異方性により、脱塩素有機廃棄物中に空隙が形成され、通気性が確保される。これにより、この脱塩素有機廃棄物の発酵が進行する。
このようにして得られた乾燥脱塩素有機廃棄物は、塩素濃度が極めて低くかつ高位の発熱量を有しており、燃焼効率が高いバイオマス燃料として有効利用することが可能である。
また、この乾燥脱塩素有機廃棄物をセメント焼成設備に燃料として投入した場合においても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞が無い。

本発明の請求項３記載の含水有機廃棄物の燃料化方法は、請求項１または２記載の含水有機廃棄物の燃料化方法において、前記含水有機廃棄物は、含水率が６０％以上の高含水率有機廃棄物であることを特徴とする。
この高含水率有機廃棄物に脱水処理を施すことにより、この高含水率有機廃棄物に含まれる塩素および／または塩素化合物が効率的に除去され、低塩素濃度の脱塩素有機廃棄物が得られる。

本発明の請求項４記載の含水有機廃棄物の燃料化方法は、請求項１ないし３のいずれか１項記載の含水有機廃棄物の燃料化方法において、前記脱塩素有機廃棄物を乾燥または加熱乾燥した後に、分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行うことを特徴とする。
脱塩素有機廃棄物は、乾燥または加熱乾燥した後では、通常、球状、塊状（ブロック状）、板状等、比較的大きな形状を有している。そこで、乾燥または加熱乾燥した脱塩素有機廃棄物に対して、分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行うことにより、燃焼効率の高い所望の形状の粉粒体とすることが可能である。

これらのバイオマス燃料では、塩素濃度を４０００ｐｐｍ以下かつ含水率を３５質量％以下としたことにより、燃料として用いた場合においても、燃焼時に発生する熱エネルギーがバイオマス燃料に含まれる水分の蒸発潜熱に奪われてしまう虞が無くなり、燃料としてのエネルギーの有効利用を図ることが可能になる。
また、塩素濃度が極めて低いので、燃焼装置等においても腐食や配管等の閉塞等のトラブルが発生する虞がなく、また、セメント焼成設備に投入した場合においても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞が無い。

本発明の含水有機廃棄物の燃料化方法によれば、塩素濃度が極めて低くかつ高位の発熱量を有する乾燥脱塩素有機廃棄物を容易かつ安価に得ることができる。したがって、この乾燥脱塩素有機廃棄物を燃焼効率が高いバイオマス燃料として有効利用することができる。
また、この乾燥脱塩素有機廃棄物をセメント焼成設備に燃料として投入した場合においても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞が無い。

本発明のバイオマス燃料によれば、塩素濃度を４０００ｐｐｍ以下かつ含水率を３５質量％以下としたので、燃焼装置等においても腐食や配管等の閉塞等のトラブルを防止することができ、このバイオマス燃料をセメント焼成設備に投入した場合においても、燃焼効率が低下する虞がなく、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞も無い。

本発明の含水有機廃棄物の燃料化方法及びバイオマス燃料を実施するための最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の含水有機廃棄物の燃料化方法に用いられる脱塩・燃料化設備を示す模式図であり、高繊維質の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物を燃料化するための設備である。
図において、１は高繊維質の家畜排泄物を含む含水有機廃棄物を排出する排出源、２は含水有機廃棄物の脱塩設備、３は燃料化設備である。

ここで用いる含水有機廃棄物とは、高繊維質の家畜排泄物を含有する含水率が６０質量％以上の有機廃棄物のことであり、この高繊維質の家畜排泄物としては、飼料に由来する消化しきれない繊維状のセルロースを多く含む糞尿、例えば、牛糞尿等の畜糞尿が挙げられる。

この含水有機廃棄物は、スラリーまたは洗浄処理水の状態としても用いることができる。
このスラリーとしては、例えば、牛糞尿等の高繊維質の畜糞尿を所定量の水に投入し、撹拌したスラリーが好適である。
また、洗浄処理水としては、例えば、牛舎等の畜舎を水洗により洗浄した際に排出される牛糞尿等の畜糞尿と多量の洗浄水とを含む排泄物含有処理水等が挙げられる。
これらは、その用途や必要に応じて、１種のみ、または２種以上を混合して用いることができる。

排出源１は、上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を排出する源であり、例えば、牛の糞や尿を含む排泄物を水洗により洗浄した排泄物含有処理水を排出する牛舎等が挙げられる。
これらの施設から排出される含水有機廃棄物、あるいは含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水は、その用途によっては、２種類以上を混合してもよい。

脱塩設備２は、排出源１から排出される含水有機廃棄物、あるいはスラリーまたは洗浄処理水に含まれる有機廃棄物を脱塩処理するための設備であり、上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を貯留する１次槽１１と、上記の含水有機廃棄物、あるいは上記のスラリーまたは洗浄処理水を、有機廃棄物と１次スラリー（水溶液）とに固液分離するスクリーン等からなる１次固液分離器１２と、固液分離により生じた１次スラリー（水溶液）を貯留し流量を調整する調整槽１３と、この１次スラリーを１次曝気処理する１次曝気槽１４と、１次曝気処理されたスラリーを固液分離するスクリーン等からなる２次固液分離器１５と、この固液分離により生じた２次スラリー（水溶液）を２次曝気処理する２次曝気槽１６と、この２次曝気処理されたスラリーを膜浸漬処理により汚泥と処理水とに分離する膜浸漬槽１７と、この汚泥を脱水処理して含水率が８５質量％以下の脱塩素有機廃棄物と処理水とに分離する脱水処理装置１８と、膜浸漬槽１７及び脱水処理装置１８から排出される処理水を一旦貯留し放流する処理水受槽１９とにより構成されている。

燃料化設備３は、脱塩設備２から送り出される脱塩素有機廃棄物を燃料化するための設備であり、脱塩素有機廃棄物に、乾燥または加熱乾燥、水分調整材の添加、のいずれか一方または双方を施すことにより、含水率を８５質量％以下に調整する水分調整設備２１と、含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、この発酵過程にて発生する発酵熱を用いて乾燥させる発酵設備２２と、この発酵した脱塩素有機廃棄物をさらに乾燥させるために自然エネルギーを用いて乾燥または加熱乾燥を施す乾燥装置２３と、発酵設備２２あるいは乾燥装置２３から取り出された固形状の乾燥脱塩素有機廃棄物に対して、分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行うことにより直径１０ｍｍ以下の粒子状とする分級機能を有する粉砕機２４と、発酵設備２２、乾燥装置２３及び粉砕機２４のうち１種以上の装置から排出される乾燥脱塩素有機廃棄物を仕様別や品種別に選別し保管する保管庫２５とにより構成されている。
ここで、自然エネルギーを用いた乾燥とは、風力による乾燥等であり、また、自然エネルギーを用いた加熱乾燥とは、太陽熱による加熱乾燥、太陽熱及び風力を併用した加熱乾燥等である。

水分調整設備２１は、脱塩素有機廃棄物に、乾燥または加熱乾燥、水分調整材の添加、のいずれか一方または双方を同時に施すための設備であり、脱塩素有機廃棄物を貯留する槽と、この槽内の脱塩素有機廃棄物を撹拌する攪拌機と、この槽内の脱塩素有機廃棄物を加熱するヒータとを備えている。

発酵設備２２は、含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させるとともに、この発酵過程にて発生する発酵熱を用いて乾燥させる設備であり、例えば、直線型開放式発酵槽が好適に用いられる。
この直線型開放式発酵槽は、含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を貯留する開放式の発酵槽と、この脱塩素有機廃棄物を撹拌・混合する撹拌機とを備えている。
この直線型開放式発酵設備は、含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を撹拌しながら発酵させ、この発酵に伴う発熱により乾燥して含水率が低くなった脱塩素有機廃棄物とすることにより、脱塩素有機廃棄物の発酵の促進及び含水率の調整を行うようになっている。

乾燥装置２３としては、太陽熱及び風力を用いた天日乾燥器等が好適に用いられる。また、粉砕機２４としては、自動乳鉢、スタンパ、ニーダー、ロールミル等が好適に用いられる。

次に、高繊維質の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物の燃料化方法について詳細に説明する。
排出源１から排出される上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を脱塩設備２の１次槽１１に一旦貯留した後、１次固液分離器１２に投入し、この含水有機廃棄物、あるいは、この含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水をケーキ（固形分）と１次スラリー（水溶液）に固液分離する。次いで、この固液分離により生じた１次スラリーを調整槽１３に投入して一旦貯留した後、１次曝気槽１４に導入し、この１次スラリーに１次曝気処理を施す。

次いで、この１次曝気処理が施されたスラリーを２次固液分離器１５に投入し、このスラリーをケーキ（固形分）と２次スラリー（水溶液）に分離し、この固液分離により生じた２次スラリーを２次曝気槽１６に投入し、２次曝気処理を施す。次いで、この２次曝気処理されたスラリーを膜浸漬槽１７に投入して膜浸漬処理を施し、汚泥と処理水とに分離する。次いで、この汚泥を脱水処理装置１８に導入し、脱水処理を施す。

これにより、上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水は、効果的に脱塩処理が施され、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下、好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物となる。
この膜浸漬槽１７及び脱水処理装置１８から排出される処理水は、処理水受槽１９に一旦貯留された後、放流される。

次いで、脱水処理装置１８から排出される脱塩素有機廃棄物、あるいは、この脱塩素有機廃棄物に１次固液分離器１２及び２次固液分離器１５各々から取り出されたケーキ状の脱塩素有機廃棄物を混合した脱塩素有機廃棄物を、次工程である燃料化設備３に送り、水分調整設備２１にて、乾燥または加熱乾燥、水分調整材の添加、のいずれか一方または双方を施し、その含水率を８５質量％以下、好ましくは４０質量％以上かつ８０質量％以下、より好ましくは４０質量％以上かつ７５質量％以下に調整する。

ここで、脱塩素有機廃棄物の含水率を８５質量％以下に調整する理由は、含水率が８５質量％を超えた場合、次工程で脱塩素有機廃棄物を発酵させる際に、水分が多すぎるために発酵が進行せず、したがって、十分な発酵効果が得られないからである。

水分調整材は、脱塩素有機廃棄物に添加し攪拌・混合することにより、脱塩素有機廃棄物及び水分調整材の全体量の含水率を８５質量％以下に調整するものであり、この水分調整材としては、特に限定しないが、高繊維質の家畜排泄物を含有する脱塩素有機廃棄物の含水率を調整することを考慮すれば、繊維質の水分調整材が好ましい。
繊維質の水分調整材は、それ自体が吸水性に富んでおり、脱塩素有機廃棄物に添加・混合した場合、この脱塩素有機廃棄物中の水分を吸収するとともに、この脱塩素有機廃棄物の粒子間に空隙を形成し、通気性を確保することにより、発酵を促進する発酵促進材としての機能を有する。

なお、水分調整材を添加した脱塩素有機廃棄物をヒータを用いて乾燥または加熱乾燥すれば、脱塩素有機廃棄物の含水率調整を速やかかつ効率的に行うことができる。

この含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を発酵設備２２に投入し、開放状態で発酵させる。
発酵設備２２として直線型開放式発酵槽を用いた場合、脱塩素有機廃棄物を撹拌しながら発酵させることにより、この発酵熱により乾燥し、含水率が低下する。所定時間、撹拌を行った後、この低含水率の脱塩素有機廃棄物に、さらに、含水率を８５質量％以下に調整した新たな脱塩素有機廃棄物を投入し、撹拌しながら発酵させる。
これにより、発酵設備２２に貯留された脱塩素有機廃棄物は、撹拌・混合により水分調整が行われ、その結果、発酵が促進されることとなる。
以上により、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物が得られる。

この乾燥脱塩素有機廃棄物を乾燥装置２３に投入し、自然エネルギーを用いて乾燥または加熱乾燥を施すことにより、発酵熱のみを用いた乾燥脱塩素有機廃棄物と比べて高位の発熱量を有する乾燥脱塩素有機廃棄物を得ることができる。この乾燥脱塩素有機廃棄物は、燃焼効率がより高いバイオマス燃料として有効利用することが可能である。

この乾燥脱塩素有機廃棄物は、単に乾燥しただけでは、球状、塊状、板状等、比較的大きな形状をしていることが多い。用途によってはこのままの形状でもよいが、セメント焼成設備等にて用いる場合等では、燃焼効率を向上させるために、粉砕機２４を用いて分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行い、直径１０ｍｍ以下の粒子状とする。
発酵設備２２または粉砕機２４から取り出される乾燥脱塩素有機廃棄物は、保管庫２５に搬入され、仕様別や品種別に選別され、保管される。

このようにして得られた乾燥脱塩素有機廃棄物は、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下と極めて低く、かつ含水率も３５質量％以下と低いので、高位の発熱量を有する乾燥脱塩素有機廃棄物を容易かつ安価に得ることができる。したがって、この乾燥脱塩素有機廃棄物を燃焼効率が高いバイオマス燃料として有効利用することができる。
このようにして得られた乾燥脱塩素有機廃棄物は、高位の発熱量を有しているので、セメント焼成設備のセメントキルンの窯尻部等に投入することによりセメント焼成用燃料として有効利用することができる。

なお、発酵設備２２に導入した脱塩素有機廃棄物の発酵を途中で停止し、この発酵が停止された脱塩素有機廃棄物を、乾燥または加熱乾燥させることによっても、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物を得ることができる。

本実施形態のバイオマス燃料は、上記の高繊維質の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して脱塩素有機廃棄物とし、この脱塩素有機廃棄物を発酵してなるバイオマス燃料であり、その塩素濃度は４０００ｐｐｍ以下が好ましく、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２０００ｐｐｍ以下である。
また、含水率は３５質量％以下が好ましく、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。

このバイオマス燃料は、上記の含水有機廃棄物あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に脱水処理を施して得られた脱塩素有機廃棄物に、乾燥または加熱乾燥、繊維質の水分調整材の添加、のいずれか一方または双方を施すことにより、含水率を８５質量％以下に調整し、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、必要に応じて分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行い、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とすることで、得ることができる。
なお、この乾燥脱塩素有機廃棄物を、例えば、ニーダー、ロールミル等の解砕手段を用いて直径１０ｍｍ以下の粒子状に解砕すれば、燃焼効率が向上するので好ましい。

以上説明したように、本実施形態の含水有機廃棄物の燃料化方法によれば、高繊維質の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物、あるいは、この含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を脱水処理して得られた脱塩素有機廃棄物の含水率を８５質量％以下に調整し、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させて乾燥脱塩素有機廃棄物とするので、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下であり、かつ高位の発熱量を有する乾燥脱塩素有機廃棄物を容易かつ安価に得ることができる。したがって、この乾燥脱塩素有機廃棄物を燃焼効率が高いバイオマス燃料として有効利用することができる。
また、塩素濃度が極めて低いので、燃焼装置等においても腐食や配管等の閉塞等のトラブルを防止することができる。また、この脱塩素有機廃棄物をセメント焼成設備に投入したとしても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞が無い。

本実施形態のバイオマス燃料によれば、塩素濃度を４０００ｐｐｍ以下かつ含水率を３５質量％以下としたので、燃焼装置等においても腐食や配管等の閉塞等のトラブルを防止することができ、このバイオマス燃料をセメント焼成設備に投入した場合においても、燃焼効率が低下する虞がなく、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞も無い。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施形態の含水有機廃棄物の燃料化方法に用いられる脱塩・燃料化設備を示す模式図であり、図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
図において、３１は家畜排泄物を含む含水有機廃棄物を排出する排出源、３２は燃料化設備である。

ここで用いる含水有機廃棄物とは、例えば、豚糞尿、鶏糞尿等の家畜排泄物を含有する含水率が６０質量％以上の有機廃棄物のことである。
この含水有機廃棄物は、スラリーまたは洗浄処理水の状態としても用いることができる。
このスラリーとしては、例えば、豚糞尿、鶏糞等の畜糞尿を所定量の水に投入し、撹拌したスラリーが好適である。
また、洗浄処理水としては、例えば、豚舎、鶏舎等の畜舎を水洗により洗浄した際に排出される豚糞尿、鶏糞等の畜糞尿と多量の洗浄水とを含む排泄物含有処理水等が挙げられる。
これらは、その用途や必要に応じて、１種のみ、または２種以上を混合して用いることができる。

排出源３１は、上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を排出する源であり、例えば、豚の糞や尿を含む排泄物を水洗により洗浄した排泄物含有処理水を排出する豚舎、鶏の糞や尿を含む排泄物を水洗により洗浄した排泄物含有処理水を排出する鶏舎等が挙げられる。
これらの施設から排出される含水有機廃棄物、あるいは含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水は、その用途によっては、２種類以上を混合してもよい。

燃料化設備３２は、脱塩設備２から送り出される脱塩素有機廃棄物を燃料化するための設備であり、脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加することにより含水率を８５質量％以下に調整する水分調整設備３３と、発酵設備２２と、乾燥装置２３と、粉砕機２４と、保管庫２５とにより構成されている。
ここで、自然エネルギーを用いた乾燥とは、風力による乾燥等であり、また、自然エネルギーを用いた加熱乾燥とは、太陽熱による加熱乾燥、太陽熱及び風力を併用した加熱乾燥等である。

水分調整設備３３は、脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加し撹拌することにより、この脱塩素有機廃棄物の含水率を８５質量％以下に調整する設備であり、脱塩素有機廃棄物を貯留する槽と、この槽内の脱塩素有機廃棄物を撹拌する攪拌機と、脱塩素有機廃棄物を加熱するヒータとを備えている。

次に、家畜排泄物を含む含水有機廃棄物の燃料化方法について詳細に説明する。
排出源３１から排出される上記の含水有機廃棄物、あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水を、脱塩設備２に投入して脱塩処理を施し、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下、好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とする。
この脱塩設備２による脱塩処理は、第１の実施形態と全く同様である。

次いで、この脱塩素有機廃棄物を燃料化設備３２に送り、水分調整設備３３にて、繊維質の水分調整材を添加して撹拌し、その含水率を８５質量％以下、好ましくは４０質量％以上かつ８０質量％以下、より好ましくは４０質量％以上かつ７５質量％以下に調整する。

繊維質の水分調整材は、それ自体が吸水性に富んでおり、脱塩素有機廃棄物に添加・混合した場合、この脱塩素有機廃棄物中の水分を吸収するとともに、この脱塩素有機廃棄物の粒子間に空隙を形成し、通気性を確保することにより、発酵を促進する発酵促進材としての機能を有する。

繊維質の水分調整材としては、異方性を有するもの、例えば、アスペクト比（長さ／幅または厚み）が５以上のものが好ましく、バーク材、稲藁、牧草、籾殻、木屑等が挙げられる。これらの水分調整材は複数種組み合わせて用いることができる。
この水分調整材の塩素濃度は特に限定するものではないが、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下であれば、燃料として用いる場合に塩素濃度低減効果があるので好ましい。

この含水率を８５質量％以下に調整した脱塩素有機廃棄物を発酵槽２２に投入し、開放状態で発酵させる。
この発酵工程以降は、第１の実施形態と全く同様である。

本実施形態のバイオマス燃料は、上記の家畜排泄物を含有する含水有機廃棄物に含まれる塩素および／または塩素化合物を除去して脱塩素有機廃棄物とし、この脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加し、発酵してなるバイオマス燃料であり、その塩素濃度は４０００ｐｐｍ以下が好ましく、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２０００ｐｐｍ以下である。
また、含水率は３５質量％以下が好ましく、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。

このバイオマス燃料は、上記の含水有機廃棄物あるいは上記の含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に脱水処理を施して得られた脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加することにより、含水率を８５質量％以下に調整し、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、必要に応じて分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行い、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とすることで、得ることができる。
なお、この乾燥脱塩素有機廃棄物を、例えば、ニーダー、ロールミル等の解砕手段を用いて直径１０ｍｍ以下の粒子状に解砕すれば、燃焼効率が向上するので好ましい。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
しかも、脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加して撹拌することにより、発酵を促進させることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
含水率９０質量％、塩素濃度８０００ｐｐｍの牛糞１００ｋｇ及び脱塩処理を施した上水道水１００Ｌを含むスラリーを、脱水機を用いて脱水し、含水率７５質量％、塩素濃度１２６０ｐｐｍのケーキ状の脱塩素牛糞４０ｋｇを得た。
次いで、この脱塩素牛糞を直線型開放式発酵槽に投入し、発酵熱を用いて乾燥し、乾燥脱塩素牛糞を得た。この乾燥脱塩素牛糞の塩素濃度は１２６０ｐｐｍ、含水率は２０質量％であった。
また、この乾燥脱塩素牛糞をセメント焼成設備のセメントキルンの窯前部の燃焼バーナーより吹き込み、燃焼させたところ、セメントキルンの燃焼効率が低下することはなく、セメントの操業や品質に影響は無かった。

（実施例２）
含水率９５質量％、塩素濃度７０００ｐｐｍの牛糞１００ｋｇを、脱水機を用いて脱水し、含水率７５質量％、塩素濃度１１００ｐｐｍのケーキ状の脱塩素牛糞２０ｋｇを得た。
次いで、この脱塩素牛糞を直線型開放式発酵槽に投入し、発酵熱を用いて乾燥し、乾燥脱塩素牛糞を得た。この乾燥脱塩素牛糞の塩素濃度は１１００ｐｐｍ、含水率は２５質量％であった。

また、この乾燥脱塩素牛糞を解砕機で解砕し、次いで分級して、平均粒径が２ｍｍの顆粒状としたのち、セメント焼成設備のセメントキルンの窯前部の燃焼バーナーより吹き込み、燃焼させたところ、セメントキルンの燃焼効率が低下することはなく、セメントの操業や品質に影響は無かった。

（実施例３）
含水率９０質量％、塩素濃度６５００ｐｐｍの豚糞１００ｋｇ及び脱塩処理を施した上水道水５０Ｌを含むスラリーを、脱水機を用いて脱水し、含水率８０質量％、塩素濃度１８６０ｐｐｍのケーキ状の脱塩素豚糞５０ｋｇを得た。
次いで、この脱塩素豚糞に、水分調整材として粉砕処理バーク材（含水率４５％）１０ｋｇを撹拌・混合し、含水率７４質量％、塩素濃度１２００ｐｐｍの脱塩素豚糞６０ｋｇを得た。
次いで、この脱塩素豚糞を直線型開放式発酵槽に投入し、発酵熱を用いて乾燥し、乾燥脱塩素豚糞を得た。この乾燥脱塩素豚糞の塩素濃度は１２００ｐｐｍ、含水率は４０質量％であった。

さらに、この乾燥脱塩素豚糞を天日乾燥にて乾燥させ、塩素濃度１２００ｐｐｍ、含水率２５質量％の乾燥脱塩素豚糞を得た。
また、この乾燥脱塩素豚糞をセメント焼成設備のセメントキルンの窯前部の燃焼バーナーより吹き込み、燃焼させたところ、セメントキルンの燃焼効率が低下することはなく、セメントの操業や品質に影響は無かった。

（比較例）
含水率８０質量％、塩素濃度８０００ｐｐｍの豚糞１００ｋｇ及び脱塩処理を施した上水道水３００Ｌを含むスラリーを、脱水機を用いて脱水し、含水率９５質量％のケーキ状の脱塩素豚糞を得た。
次いで、この脱塩素豚糞を、乾燥器に搬入し、太陽熱及び風力を用いて天日乾燥を行った。得られた乾燥脱塩素豚糞の塩素濃度は５２００ｐｐｍ、含水率は５０質量％であった。
また、この乾燥脱塩素豚糞をセメント焼成設備のセメントキルンの窯前部の燃焼バーナーより吹き込み、燃焼させたところ、セメントキルンの燃焼効率が低下し、得られたセメントの塩素濃度も高く、セメントの操業や品質に大きな影響があった。

本発明の第１の実施形態の含水有機廃棄物の燃料化方法に用いられる脱塩・燃料化設備を示す模式図である。本発明の第２の実施形態の含水有機廃棄物の燃料化方法に用いられる脱塩・燃料化設備を示す模式図である。

符号の説明

１排出源
２脱塩設備
３燃料化設備
１１１次槽
１２１次固液分離器
１３調整槽
１４１次曝気槽
１５２次固液分離器
１６２次曝気槽
１７膜浸漬槽
１８脱水処理装置
１９処理水受槽
２１水分調整設備
２２発酵槽
２３乾燥装置
２４粉砕機
２５保管庫
３１排出源
３２燃料化設備
３３水分調整設備

Claims

牛糞を含有する含水有機廃棄物を燃料化するための方法であって、
前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、
次いで、この脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させ、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とし、
前記脱水処理は、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、
前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、
前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、
前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とすることを特徴とする含水有機廃棄物の燃料化方法。
豚糞を含有する含水有機廃棄物を燃料化するための方法であって、
前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは洗浄処理水に、脱水処理を施すことにより、前記含水有機廃棄物に含まれる塩素、塩素化合物のうちのいずれか一方または双方を除去して、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が９０質量％以下の脱塩素有機廃棄物とし、
次いで、この脱塩素有機廃棄物に繊維質の水分調整材を添加することにより、含水率を７４質量％以上かつ８５質量％以下に調整し、
次いで、この含水率を調整した脱塩素有機廃棄物を発酵させ、発酵過程にて発生する発酵熱により前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させ、塩素濃度が４０００ｐｐｍ以下かつ含水率が３５質量％以下の乾燥脱塩素有機廃棄物とし、
前記脱水処理は、前記含水有機廃棄物、あるいは前記含水有機廃棄物を含むスラリーまたは前記洗浄処理水を固形分と１次スラリーとに固液分離する１次固液分離と、
前記１次スラリーを曝気処理した後、固形分と２次スラリーとに固液分離する２次固液分離と、
前記２次スラリーを曝気処理した後、汚泥と処理水とに固液分離し、得られる前記汚泥をさらに脱水する処理と、を含み、
前記１次固液分離における固形分と、前記２次固液分離における固形分と、脱水した前記汚泥とを混合して、前記脱塩素有機廃棄物とすることを特徴とする含水有機廃棄物の燃料化方法。
前記含水有機廃棄物は、含水率が６０％以上の高含水率有機廃棄物であることを特徴とする請求項１または２記載の含水有機廃棄物の燃料化方法。
前記脱塩素有機廃棄物を乾燥させた後に、分級、粉砕、解砕のいずれか１つまたは２つ以上を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の含水有機廃棄物の燃料化方法。