JP5647479B2

JP5647479B2 - 高含水率廃棄物の処理装置

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Publication number: JP5647479B2
Application number: JP2010225530A
Authority: JP
Inventors: 一喜野元; 一臣野元
Original assignee: Birumen Kagoshima Co Ltd
Current assignee: Birumen Kagoshima Co Ltd
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: JP2012076051A

Description

本発明は、高含水率廃棄物の処理装置に関する。

産業廃棄物となる有機系の廃棄物、例えば焼酎の搾りかす、下水道の汚泥、あるいは糞尿等を処理する場合（こうした廃棄物は含水率が高く、一般に９０％以上の含水率を有するのが普通である）、それらを焼却する技術が下記の特許文献等で提案されている。

特開平０９−２３４４５７号公報

この処理方法は、パルス燃焼器から下向きに排出されるパルス燃焼ガス（高温排ガス）に対し、例えば糞尿、浄化槽の汚泥又はそれらの混合物を接触させることにより燃焼させ、乾燥粉末と水蒸気にするものである。

しかしながら、このパルス燃焼乾燥による装置ではパルス燃焼による相当の燃費を必要とし、処理後の乾燥粉末（通常は炭化又は灰化している）の再利用が難しい欠点がある。

本発明の課題は、高含水率廃棄物の再利用が容易な処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、本発明は、固形物及び水分を含む高含水率廃棄物を処理する装置であって、
その固形物を細分化する細分化装置と、
その細分化された固形物を含む処理対象を噴霧する噴霧装置と、
その噴霧された、前記固形物を含む処理対象を空気中に浮遊させつつ霧化状態で回収場所に誘導する誘導手段と、
その回収場所に設けられ、前記処理対象から細分化状態の固形物を回収する回収室又は回収装置と、
を備えるとともに、
前記誘導手段は、前記噴霧装置の設置場所と前記回収場所との間に設けられた、前記処理対象の霧化状態を促進又は維持する流動室と、その流動室の下部に設けられ、前記処理対象が該流動室の底部に降下することを防いで該処理対象を上昇させる上昇ファン又はエア噴出部を含むことを特徴とする。

このようにすれば、細分化された固形物を、炭化あるいは灰化させることなく回収できるから、廃棄物の再利用が容易となる。固形物を回収するに際しては、例えば霧化された処理対象から水分を気化させることが有効である。例えば前記回収場所に至る経路若しくは回収場所、又はそれらの双方において水分がある程度気化するように構成し、回収場所でその固形物を空気流と分離する等して、燃焼を伴わずに固形物を回収することができる。なお、気化を促進するために、燃焼を伴わない程度の低温で霧化状態の処置対象を加熱することもできる。

これにより、処理対象の霧化状態を維持若しくは促進しつつ、それを回収場所へ導くことができる。
また、前記誘導手段は流動室と上昇ファン又はエア噴出部とを含むことにより、処理対象の霧化状態を維持若しくは促進しつつ、それを回収場所へ導くことができる。

また本発明において、前記流動室は複数配置され、前記上昇ファン又はエア噴出部は、複数の前記流動室の少なくとも一つの下部に設けられており、
前記誘導手段は、
前記複数の流動室を連通するダクトと、
前記流動室と該ダクトとの境界部又は該ダクトの途中に設けられ、前記霧化状態の処理対象を前記回収場所の側へ送る移送ファン又はエア噴出部と、
を更に含んでいる。

このようにすれば、流動室において上昇ファン又はエア噴出部により処理対象の霧化が維持若しくは促進され、その状態でダクトを経由し、別の流動室若しくは回収場所へ誘導することができる。

また本発明において、前記噴霧装置により前記処理対象が噴霧される直近の空間を形成する前記流動室において、その処理対象が噴霧される側に対向する対向壁には、その処理対象のうち、霧化されずに流動物として残る処理対象を下方へ垂れ流すように付着させる付着部材が設けられ、その付着部材の下方には、その流動物状の処理対象を集める一時貯留部が配置され、さらに、その一時貯留部にはそこに一時的に貯留された流動物状の処理対象をそのまま若しくは加えられる水分と共に圧縮エアで空間に飛散させ霧化するエア噴出部が位置する。

このようにすれば、噴霧装置により処理対象が噴霧された直後の状態では霧化されない処理対象が流動物状に残る場合があるが、その場合は処理対象が噴霧される対向壁に設けられた付着部材に一時的に流動物状の処理対象を付着させ、かつ下方へ垂れ流すように誘導して一時貯留部に蓄え、そこで流動物状の処理対象をエア噴出部から噴出される圧縮エアにより霧化することができる。これにより、霧化しきれない残留物が残りやすい上流側において、強制的に再度の霧化を行い、流動室において処理対象が下方に溜まるようなことを防止できる。

さらに本発明において、前記流動室におけるエア噴出部の下側に近接して前記上昇ファンが設けられ、さらにその上昇ファン及び前記エア噴出部の少なくとも一方による気流の上昇角度を変更するダンパが角度変更可能に設置される。

このようにすれば、再度の霧化のための気流の上昇角度を調整できるから、霧化しきれなかった残留物の量に応じてその上昇角度を調整することができ、このことも処理対象の霧化の促進に寄与する。

本発明の高含水率廃棄物の処理装置の全体概略図。図１の上流側の細分化装置及び噴霧装置を示す概略図。図１における上流側から第１流動室までを示す概略図。図１における第２流動室及び第３流動室までを示す概略図。図１における第４流動室及び回収室までを示す概略図。図１の第１流動室における再霧化装置を拡大した縦断面図。その再霧化のためのエア噴出部の要部を示す斜視図。図６のエア噴出部の模式的な平面図。図３の再霧化装置の下側にあるダンパの作用説明図。本発明の別の実施例である縦型の処理装置を示す概念図。図１０における仕切り壁を増やした別の実施例を示す、図１０に対応する概念図。噴射装置の他の例を示す平面概念図。図１２の噴射口の部分を拡大して示す概念図。処理対象の水分の気化（蒸発）を促進するために低温で加熱する加熱装置の一例を示す簡略断面図。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき説明する。

図１は、本発明に係る廃棄物の処理装置の全体図を、簡略的な縦断面図の形で示したものである。この処理装置１は、例えば食物繊維等の固形物を有するかなり含水率の高い（例えば含水率８０％以上）焼酎絞りかす、あるいは下水道の汚泥、若しくは糞を含む家畜又は人間の糞尿等の処理対象Ｗを、霧化した状態で回収場所の側へ誘導し、霧化状態の処理対象から水分を経時的に気化させる等して、処置対象を燃焼を伴わないで処理し、炭化又は灰化していない（いわば生きた）固形物を下流（回収室）で回収するものである。

まず、図１の左端である上流側には、処理対象Ｗの固形分を細分化する細分化装置２、さらにその細分化された固形物を含む処理対象Ｗを噴霧する噴霧装置３が設けられ、その噴霧された直近の部屋を第１流動室４とし、その下流の第２流動室５、さらに第３流動室６、第４流動室７が位置し、最下流に回収室８がある。また、第１流動室４と第３流動室６とをつなぐダクト１０、第２流動室５と第３流動室６とをつなぐ（連通する）ダクト１１、第３流動室６と第４流動室７をつなぐ（連通する）ダクト１２を備えている。第１流動室４の噴霧装置３に対して対向する対向壁には後述する再霧化装置１４が設けられ、また、第１流動室４の下部には処理対象Ｗを上昇させるための上昇ファン１７が、ダンパ４１とともに設けられ、また第３流動室６の下部にも上昇ファン１８が、さらに第４流動室７の下部にも上昇ファン１９が設けられ、さらに第２流動室５とダクト１０との境界部分にも上昇ファン２１が配置される。

また、霧化状態の処理対象Ｗを回収場所（回収室８）の側へ送る移送ファン２２が、第１流動室４とダクト１０との境界部に、また、同様の移送ファン２３が第２流動室５とダクト１１の境界部に、さらに第３流動室６とダクト１２との境界部に移送ファン２４が、さらにまた回収室８の直前である第４流動室７の下流端に移送ファン２５がそれぞれ配置されている。上流側で噴霧装置３により噴霧された処理対象Ｗは、第１流動室４、第２流動室５、第３流動室６及び第４流動室７でそれぞれ霧化状態が促進ないし維持されつつ、ダクト１０，１１，１２を経て、移送ファン２２，２３，２４，２５により回収室８側へ移送される。なお、第１流動室４と第２流動室５の境界部には、処理対象Ｗの再霧化装置１４の一部としてエア噴出部４０が設けられ、また第２流動室５の底部隅部にエア噴出部２０が、さらにダクト１０と第３流動室６の境界部にもエア噴出部２６が設けられ、これらは圧力空気の噴出により処理対象Ｗの霧化を促進ないし維持する機能、並びに回収室８への移送機能を果たす。

以下では、図１に示した上流側から下流に向けての構造を、順次各部に着目してより詳しく説明する。図２は、図１における上流部を示すもので、処理対象Ｗが細分化装置３１で細分化された後噴霧装置３で噴霧されるまでを示している。この例で細分化装置３１には例えば電動ミル等を採用することができ、ホッパ７０から固形分を含む焼酎かす、下水道の汚泥、あるいは糞尿等の処理対象Ｗが投入され、相対的な回転運動による粉砕部により、例えば１００から５００メッシュに細分化された処理対象Ｗが収容槽７１に収容される。この状態の処理対象Ｗは水分率が例えば９０％以上の流動物であり、これがポンプ２７によりバルブ２８を備えた供給管２９を経て処理対象Ｗの噴射ノズル３０へ送られる。一方、コンプレッサ３２で圧縮された圧縮空気が管路３３を経てエア噴出部３４へ送られ、ここでいわば霧吹きの原理により処理対象Ｗが噴霧、言い換えれば霧化される。その霧化される空間が第１流動室４である。

図３は、その第１流動室４（噴霧室）までの図である。噴霧装置３により処理対象Ｗは第１流動室４内に噴霧され、空間に浮遊することとなり、さらに移送ファン２２によりダクト１０を経てさらに下流に送られるが、すべてが霧化されるとは限らず、一部は霧化しきれずに隣接する第２流動室５との境界壁３６の内面に液滴状に付着する場合がある。ここで境界壁３６にはその付着した液滴を下方に導く下方への複数の溝が形成されたガイド部材３７（例えば波トタンを縦に配置したもの）と、さらにその内側に網部材３８が配置され、噴霧装置３から噴霧された処理対象Ｗの一部はその噴霧方向に対向する網部材３８（付着部材）やガイド部材３７に付着し下方に垂れ落ちるようにして、樋状の一時貯留部３９に貯留される。その一時貯留部３９にはエア噴出部４０があり、そこから噴出される圧力空気により一時貯留部３９に蓄えられた液状の流動物としての処理対象Ｗは再霧化される。これらの部材３７，３８，３９及び４０を含めて再霧化装置１４が構成される。

この一時貯留部３９の下側には、上昇ファン１７が位置し、その下流直下にダンパ４１が位置する。ダンパ４１は、処理対象Ｗの比重が大きい場合はよりそれを高く吹き上げるためにその傾斜角度が大きく調整され、処理対象Ｗの比重が小さい場合はその傾斜角度が小さくて足りる程度に手動又は電動調節機構で調節される。

図６及び図７は、再霧化装置１４を拡大して示すものである。エア噴出部４０は例えば圧力エアを供給する供給管４０ａに、エア噴出孔４０ｂ、４０ｃが形成されたものであり、ここに供給される圧力エアがそれらエア噴出孔４０ｂ、４０ｃから噴出され、これによって図６における樋状の一時貯留部３９に貯留された液状の流動物である処理対象Ｗを上側へ吹き上げ霧化させる。図６において網部材３８は、ここに付着した処理対象Ｗが液膜状になるのを防ぎ、液滴状になって下へ垂れ落ちるのを促進する。それに隣り合って位置するガイド部材３７（波トタン等）はその液滴となったものが下方へ垂れ落ちるのを容易にする。

図８は、そのエア噴出部４０の平面視の模式図であり、図のように、左右の噴出経路が互いにぶつかるように噴出孔等を設定し、それによってぶつかり合う液滴状又は霧状の処理対象Ｗのさらなる霧化を促進する。図９は上述のダンパ４１の作動を説明するもので、処理対象Ｗの比重が大きければなるべく上方に向けて舞い上がるように傾斜角度を大きくし、比重が小さい場合はより小さい傾斜角度で上方へ吹き上げることで足りる。

図４は、第１流動室４よりさらに下流側の第２流動室５及び第３流動室６の部分を示している。第２流動室５で再度霧化された処理対象Ｗは、第２流動室５の上部に設けられた移送ファン２１により吸い上げられてダクト１０に流入するものと、第２流動室５の上部側面に設けられて移送ファン２３によりダクト１１に流入するものとに分かれる。また、第２流動室５の下部（底面）の角部に設けられたエア噴出部４２によりこの角部に下降しようとする霧状の処理対象Ｗは上側へ上昇させられる。第２流動室５の隣に位置する第３流動室６の下部には、ダクト１０及び１１を経てその内部に流入する霧状の処理対象Ｗを吹き上げる上昇ファン１８があり、これによって上昇させられた処理対象Ｗは第３流動室６の上端部で、ダクト１０から流入してきたものと合流し、さらに、上下方向の仕切壁６ａ（上部は開放されている）の上端を超えたのち下降し、移送ファン２４によりダクト１２側へ送られる。このように、第３流動室６において処理対象Ｗのダクト１１から流入するものが上昇させられ、ダクト１０からくるものと合流してそれらが全体的に移送ファン２４側へ下降することにより、霧化状態が促進又は維持される。２６はエア噴出部であり、移送ファンと同様の役割を果たす。

図５は、第３流動室６のさらに下流に位置する第４流動室７及び回収室８を示すものである。第４流動室７には、ダクト１２を通じてその下部領域から処理対象Ｗが霧状に送られ、その第４流動室７の下部に設けられた上昇ファン１８の回転により、その処理対象Ｗが第４流動室７の上部に向かって吹き上げられ、その第４流動室７を仕切る仕切壁７ａ（上部は開放されている）を乗り越えて再び下降するように移送ファン２４が駆動され、上に上がってまた下に下がるという流れを経て、浮遊状態で気流と共に移動する処理対象Ｗは最も下流の回収室８へと流入する。この回収室８で処理対象の細分化状態の固形物が回収されることとなる。

ここで図１において、流動室４，５等で霧化され、また霧化が促進される処理対象は、気流に乗って流動室５、６、７並びにダクト１０、１１、１２を通過して回収室８側へ移動するが、その過程で処置対象（霧化成分）の水分が流動室５、６、７並びにダクト１０、１１、１２を通過する間にその流動空間で一部気化し（蒸発し）、霧化状態の処理対象は、水分がある程度蒸発した低含水率（例えば水分率２０〜６０％程度）の細分化状態の固形物の浮遊体群となり、それが最下流の回収室８において、自重で降下する等、気流から分離されて、燃焼による炭化や灰化されていない細分化状の固形物Ｃとして回収される。

なお、流動室５、６、７等、さらにはダクト１０、１１、１２の壁部（例えば上部壁等）に、処理対象である霧化された細分化状態の固形物の排出は阻止し、その処理対象から水分が気化して生じる水蒸気の排出は許容する水蒸気排出部を形成することができる。図1において上向きの複数の矢印は、気化（蒸発）の作用を概念的に示したもので（流動室６、７の位置を代表的に示すが、流動室５やダクト１０〜１２についても同様）、これらの位置に水蒸気排出部を形成することができる。これにより処理対象の水分の蒸発がより促進される。

また、図１の最下流部に並列的に示すように、単純な回収室８に代えて、回収室８（又は回収場所）に、回収装置としてのサイクロン装置（集塵装置）１３を設置し、流動室７等から導かれる、水分の蒸発により含水率が低下した低含水率浮遊体（気流中で浮遊する処理対象の固形物）をサイクロン装置１３に集め、そこで細分化状態の固形物Ｃを分離し（自重で降下させ）、気流（空気流）のみを外部へ排出することより（回収室８から排気する）、目的とする固形物を回収するようにしてもよい。

いずれにしても、最終的に炭化あるいは灰化されていない非燃焼の、いわば生きた状態の固形物を、取り扱いしやすい細分化状態で回収できるから、その固形物を再利用することが容易となる。例えば、焼酎かすを処理した、比較的低含水率で細分化状態の固形物（処理物）を回収し、これを所定の対象物に混合したり、単独で所定の用途に用いたりすることによって、その有機物質的特徴あるいは繊維質的特徴等を活かした廃棄物再利用の途が拡がる。

以上の説明では第１〜第４までの４つの流動室４、５、６、７が存在する場合を例にとったが、これもあくまで例示であって、最も単純なものとしては、第１流動室の直近に回収室を隣接させてもよい。また、第１流動室の噴射に対する対向壁に設けた再霧化装置１４は、霧化が良好な場合は省略してもよい。さらに、流動室が複数ある場合はそれらをダクトで結ぶことになるが、ダクトを省略し、複数の流動室同士が隔壁の開口を経てつながるようにしてもよい。

また以上の実施例では、上流の噴霧位置から霧化された処理対象が下流の回収場所へ向かって横長に導かれるが（その過程で霧化が進むとも言える）、図１０に示す縦型若しくはタワー型の処理装置８０でもよい。この処理装置８０では、細分化された処理対象が噴霧装置８３（基本的な構造は図１等の噴霧装置３と同じ）によりハウジング８１内の上方へ向かって噴霧され、その上方に吹き上げられた霧状の処理対象が、上部が解放された仕切り壁８２により上部から下降し、下降した部分に設定された回収場所（回収室８５）において、細分化状態の固形物が回収される。なお必要に応じて、処理対象を回収場所の側へ送るファン８６、８７等が設けられる。

なお、噴射装置８３は、図１２に示すように、圧力エアを噴射するエア噴射管９６と、固形分が細分化された処理対象を噴射する噴射管９５とを近接して備え、それぞれの管９５、９６には対をなす各噴射口９７、９８が互いに接近して形成され、それぞれの対をなす噴射口９７、９８から噴射される圧力エア及び処理対象により、その処理対象が霧状に吹き上げられる。

この場合、図１３に示すように、圧力エアの噴射口９７と燃焼対象の噴射口９８との延長線が交差するように、言い換えれば噴射口９７からの圧力エアと噴射口からの処理対象とが噴射後に所定の角度で衝突する（互いにぶつかり合う）ように、噴射口９７と９８の形成軸線を傾斜させることができ、これにより処理対象が効率的に霧化され、またその霧化がさらに促進される。

次に、図１１に示す処理装置９０は、図１０のものと比較すると、ハウジング９１を上部を開放して仕切る仕切り壁８２が複数（この場合は２個）設けられ、噴射装置８３で上方へ噴霧された霧状の処理対象は上昇、下降、上昇、下降を繰り返し、最終的に回収室９２に流入し、そこで細分化状態の固形分が回収される。ここでも必要に応じて、霧状の処理対象を回収場所（回収室９２）の側へ送る適数のファン８６、また霧状の処理対象を上方へ吹き上げてその霧化を維持又は促進する上昇ファン９３（ファンに替えてエア噴出部でもよい）が設けられる。

なお、以上の説明では、霧化状態の処理対象から、その処理対象の流動（移動）の過程で、水分が気化によりある程度蒸発することを前提とし、回収室において処理対象をその移動媒体である気流と分離する（処理対象が自重で降下する）こと等により、細分化状態の固形物を回収する場合を例示した。ただし、図１４に示すように、霧化状態の処理対象から水分が気化（蒸発）することを促進するために、回収室に回収装置としての加熱装置１０４を設け、処理対象を燃焼に至らない低温度で加熱し、上記水分を強制的に蒸発させて、細分化状態の固形物を回収することも可能である。この加熱装置１０４は、本体１０５の内部が加熱室１０７とされ、本体１０５に近接して設けられた加熱コイル１０６により、加熱室１０７が燃焼を生じさせない例えば４０〜１００℃くらいの比較的低温域で加熱され、この加熱室１０７に流入（導入）された霧状の処理対象から水分をある程度蒸発させ、固形物Ｃが例えば自重で降下・堆積し、空気流は固形物Ｃを通過させないフィルター１１０を介して、排気部１０８から排気される。１０９は、排気ファンである。

１高含水率廃棄物の処理装置
２細分化装置
３，８３噴霧装置
４第１流動室
５第２流動室
６第３流動室
７第４流動室
８，８５，９２回収室
１０，１１，１２ダクト
１７，１８，１９，２１上昇ファン
２２，２３，２４，２５移送ファン
２０，２６，４０エア噴出部
１０４加熱装置

Claims

固形物及び水分を含む高含水率廃棄物を処理する装置であって、
その固形物を細分化する細分化装置と、
その細分化された固形物を含む処理対象を噴霧する噴霧装置と、
その噴霧された、前記固形物を含む処理対象を空気中に浮遊させつつ霧化状態で回収場所に誘導する誘導手段と、
その回収場所に設けられ、前記処理対象から細分化状態の固形物を回収する回収室又は回収装置と、
を備えるとともに、
前記誘導手段は、前記噴霧装置の設置場所と前記回収場所との間に設けられた、前記処理対象の霧化状態を促進又は維持する流動室と、その流動室の下部に設けられ、前記処理対象が該流動室の底部に降下することを防いで該処理対象を上昇させる上昇ファン又はエア噴出部を含むことを特徴とする高含水率廃棄物の処理装置。
前記流動室は複数配置され、前記上昇ファン又はエア噴出部は、複数の前記流動室の少なくとも一つの下部に設けられており、
前記誘導手段は、
前記複数の流動室を連通するダクトと、
前記流動室と該ダクトとの境界部又は該ダクトの途中に設けられ、前記霧化状態の処理対象を前記回収場所の側へ送る移送ファン又はエア噴出部と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の高含水率廃棄物の処理装置。
前記噴霧装置により前記処理対象が噴霧される直近の空間を形成する前記流動室において、その処理対象が噴霧される側に対向する対向壁には、その処理対象のうち霧化されずに流動物として残る処理対象を下方へ垂れ流すように付着させる付着部材が設けられ、その付着部材の下方には、その流動物状の処理対象を集める一時貯留部が配置され、さらに、その一時貯留部にはそこに一時的に貯留された流動物状の処理対象をそのまま若しくは加えられる水分と共に圧縮エアで空間に飛散させ霧化するエア噴出部が位置する請求項１又は２に記載の高含水率廃棄物の処理装置。
前記流動室におけるエア噴出部の下側に近接して前記上昇ファンが設けられ、さらにその上昇ファン及び前記エア噴出部の少なくとも一方による気流の上昇角度を変更するダンパが角度変更可能に設置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高含水率廃棄物の処理装置。