JP6173000B2 - 廃棄物処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、都市ごみ等の廃棄物をセメント製造用原燃料として有効処理するための装置及び方法に関する。
従来、都市ごみ等の有機廃棄物の処理量が増大しているため、その有効な処理方法及び再利用方法に関して多くの提案、試みがなされている。本出願人は、セメントキルン等のセメント製造設備を廃棄物の処理に有効に活かすため、ロータリーキルン又はロータリードライヤーを用い、ごみ袋に収容された都市ごみ等の廃棄物をそのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入して発酵処理する方法を提案した（特許文献１及び２参照）。
上記特許文献に記載された発酵処理方法は、都市ごみ等の有機廃棄物の処理に有効であるが、処理設備が大規模となるため、設備コスト及び運転コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、廃棄物処理装置であって、廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別手段と、該破砕分別手段により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵手段と、該発酵手段により得られた発酵物を貯蔵し発酵をさらに進める貯蔵兼発酵手段と、該貯蔵兼発酵手段からの発酵物をセメント原燃料としてセメント製造設備に供給する供給手段と、前記貯蔵兼発酵手段から発酵物の一部を前記発酵手段に戻す戻し手段とを備えることを特徴とする。
ここで、廃棄物とは、一般家庭から回収された都市ごみ、事業系一般廃棄物として回収される都市ごみ、期限切れ弁当などの容器を含む食品残渣等をいう。
本発明によれば、廃棄物を破砕分別して得られた発酵に適した有機物のみを発酵させるため、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。また、発酵処理に用いる菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させることができる。
上記廃棄物処理装置において、前記破砕分別手段は、投入口と、筒状の本体内に水平に配置された回転軸に装着され、前記投入口から該本体内に投入された廃棄物を破砕する回転羽根と、前記回転軸に装着され、前記回転羽根によって破砕された廃棄物を排出口から排出する排出ロータと、前記回転羽根の下方に配置された篩分装置とを備え、該篩分装置の通過分を前記発酵手段で発酵させることができ、コンパクトな装置を用いて低コストで廃棄物を破砕分別することができる。
上記廃棄物処理装置において、前記発酵手段を好気性発酵装置とすることができ、好気性発酵装置として、内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤ、ロータリーファーメンター、スクープ式、オーガ式、パドル式の発酵装置、通気型堆肥舎等を用いることができる。
また、本発明は、廃棄物処理方法であって、廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別工程と、該破砕分別工程により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵工程と、該発酵工程により得られた発酵物を貯蔵し発酵をさらに進める貯蔵兼発酵工程と、該貯蔵兼発酵工程を経た発酵物をセメント原燃料として利用するセメント製造工程と、前記貯蔵兼発酵工程により得られた発酵物の一部を前記発酵工程に戻す戻し工程とを有することを特徴とする。本発明によれば、廃棄物を破砕分別して得られた発酵に適した有機物のみを発酵させるため、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。また、発酵処理に用いる菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させることができる。
以上のように、本発明によれば、設備コスト及び運転コストを低く抑えながら、都市ごみ等の廃棄物をセメント原燃料として処理することができる。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る廃棄物処理装置の一実施の形態を示し、この廃棄物処理装置１は、大別して、受け入れた廃棄物Ｗ１を破砕しながら分別する破砕分別装置２と、破砕分別装置２から排出された廃棄物Ｗ２をさらに破砕する２次破砕機３と、破砕分別装置２から排出された発酵に適した有機物Ｏを発酵させる発酵処理設備４と、発酵処理設備４による発酵物Ｆ１を原燃料として利用するセメント製造設備７とで構成される。
破砕分別装置２は、投入口２ａに投入された廃棄物Ｗ１を筒状の本体２ｂに押し込むスクリュー２ｇと、本体２ｂの内部に水平に配置された回転軸２ｊと、回転軸２ｊに装着されて廃棄物Ｗ１を破砕するため高速で回転する回転羽根２ｃと、回転軸２ｊに装着されて破砕された廃棄物Ｗ１を排出口２ｋから排出する排出ロータ２ｈと、篩分装置としてのスクリーン２ｅ等で構成される。
この破砕分別装置２において、投入口２ａに供給された廃棄物Ｗ１は、回転羽根２ｃにより廃棄物Ｗ１が破砕され、スクリーン２ｅの目開き以下になったものがスクリーン２ｅの下方へ落下し、有機物Ｏとして発酵処理設備４に供給される。一方、排出口２ｋから排出された残りの廃棄物Ｗ２が２次破砕機３に供給される。
２次破砕機３は、破砕分別装置２から供給される粗砕物Ｗ２を長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕して燃料Ｆ３を製造するために備えられ、（株）ホーライ製、Ａ−５６１ Ｊ形等の一軸高速剪断式粉砕機等を用いることができる。この２次破砕機３は、本体３ａ内に回転刃３ｂと、一対の固定刃３ｃと、回転刃３ｂの下方に位置する半割筒状のスクリーン３ｄ等からなる。
この２次破砕機３において、本体３ａの上部から投入された粗砕物Ｗ２は、回転刃３ｂと固定刃３ｃとの間に作用する剪断力によって破砕される。この際、スクリーン３ｄの目開き以下の粒度に達したものは下部に排出され、目開き以上の破砕物は、回転刃３ｂによって持ち上げられ、繰り返し破砕される。
発酵処理設備４は、破砕分別装置２から供給された有機物Ｏの発酵処理を行うため、受入装置４１と、発酵処理装置４２と、貯蔵兼発酵処理用タンク５３、５４と、発酵処理品に含まれる異物の分離・除去装置４４〜４９等を備える。
受入装置４１は、バケット４１ａと、バケットエレベータ４１ｂと、バケット４１ｃと、プッシャー４１ｄとを備え、破砕分別装置２からの有機物Ｏをバケット４１ａで受け入れ、プッシャー４１ｄで発酵処理装置４２に供給する。
発酵処理装置４２は、好気性発酵装置であって、例えば、内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤを用いることができる。
発酵処理装置４２の入口部には、都市ごみ、戻し分の発酵処理品を投入する投入口及び発酵ガス引出口４２ａが設けられ、発酵ガス引出口４２ａには、換気用風車８１が設けられる。一方、発酵処理装置４２の出口部には、空気吹込口４２ｂと、発酵品取出口４２ｃとが設けられ、空気吹込口４２ｂには、空気吹き込み風車８０が接続される。尚、戻し分の発酵処理品の投入は必須ではなく、発酵処理装置４２に都市ごみのみを投入することもできる。
貯蔵兼発酵処理用タンク５３、５４は、発酵処理装置４２での発酵をさらに進めるとともに、発酵処理品を一時的に貯蔵するために備えられ、底部に定量引出機を備え、定量引出機からの発酵処理品は、セメント製造設備７への供給ライン５８と、発酵処理装置４２への戻しライン５９との両方に供給可能である。
発酵処理装置４２の後段に設けられた機器４４〜４９は、発酵処理品から異物を除去するためのものであって、ベルトコンベア４３に付設された磁選機４４と、１次破砕機４５と、トロンメル４６と、高ガウス選別機４７と、アルミニウム選別機４８と、２次破砕機４９とで構成される。
セメント製造設備７は、バーナ７６及び微粉炭を供給するブロア７９等を備えてセメント原料を焼成するロータリーキルン７５と、セメントクリンカを冷却用風車７８によって冷却するクリンカクーラ７７と、バーナ７４等を備え、セメント原料を仮焼する仮焼炉７３と、セメント原料を予熱するため、サイクロン７２を多段に重ねたサスペンジョンプレヒータ７１等で構成される。
次に、上記構成を備えた廃棄物処理装置１を用いた廃棄物処理方法について説明する。
廃棄物Ｗ１を破砕分別装置２の投入口２ａに投入して破砕分別する。スクリーン２ｅの目開き以下になったものがスクリーン２ｅの下方へ落下し、有機物Ｏとして発酵処理設備４に供給される。一方、排出口２ｋから排出された残りの廃棄物Ｗ２を２次破砕機３に供給する。２次破砕機３に投入された粗砕物Ｗ２は、さらに破砕される。
破砕分別装置２から排出された有機物Ｏを発酵処理設備４の受入装置４１に受け入れ、発酵処理装置４２で発酵させる。また、貯蔵兼発酵用処理タンク５３、５４から発酵処理品の一部を戻しライン５９を通じて発酵処理装置４２に戻す。これは、発酵処理装置４２内の菌体の安定化を図り、発酵処理品の品質を安定させるなどの目的のためである。
有機物Ｏは、発酵処理装置４２内を移動し、３日間経過後発酵品取出口４２ｃから発酵処理品を取り出す。発酵中、入口部側では、自然界に生息する発酵菌により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵が進行する。発酵処理中、発酵ガス引出口４２ａからは、換気用風車８１によって発酵処理装置４２内の発酵ガスを引き出し、仮焼炉７３等に導入し、発酵工程で発生するアンモニア等を分解し、排ガスの脱臭を行う。また、空気吹込口４２ｂから空気吹き込み風車８０によって給気し、発酵処理装置４２内の好気条件を保ち、好気性菌による発酵を維持する。
以上のようにして得られた発酵処理品は、磁選機４４、高ガウス選別機４７、アルミニウム選別機４８によって、鉄、ステンレス、アルミニウムを各々除去し、これらの再資源化を図る。さらに、１次破砕機４５と２次破砕機４９とによって、発酵処理品を適切な粒度に調整する。
発酵処理品は、セメント製造用原燃料としてバケットエレベータ５０、５１によって貯蔵兼発酵処理用タンク５３、５４に送られ、循環系統によって循環される。すなわち、タンク５３、５４の下にはベルトコンベア５５、５６が設けられており、これらに一部取り出された発酵処理品は、バケットエレベータ５２で垂直輸送され、再度貯蔵兼発酵処理用タンク５３、５４に循環される。これによって、好気状態が維持される。発酵処理品は、ベルトコンベア５７を経て、供給ライン５８からセメント製造設備７にセメント製造用原燃料として供給され、あるいは一部戻しライン５９を経て発酵処理装置４２に戻される。
上記セメント製造設備７では、発酵処理設備４の運転と併行してセメントを製造する。サスペンジョンプレヒータ７１における各サイクロン７２でセメント原料の予熱、仮焼炉７３で仮焼、ロータリーキルン７５で焼成を行う。ロータリーキルン７５における焼成のための燃料もしくは仮焼炉７３における仮焼のための燃料として、発酵処理設備４によって得られたセメント製造用原燃料を、貯蔵兼発酵処理用タンク５３、５４から供給ライン５８を通して、ロータリーキルン７５の窯尻又は仮焼炉７３に供給する。
一方、破砕分別装置２から排出された廃棄物Ｗ２は、熱量の高い紙や廃プラスチック等の可燃物を含むものであり、２次破砕機３でさらに破砕してセメント製造設備７のバーナ７６からロータリーキルン７５に吹き込み、石炭代替燃料として利用する。
尚、上記実施の形態においては、破砕分別装置２として高速で回転する回転羽根２ｃや排出ロータ２ｈ、及びスクリーン２ｅ等を備えたものを例示したが、その他の破砕分別装置を用いることができ、破砕と分別とを別々の装置で行うこともできる。
また、発酵処理装置４２として好気性発酵を行う内張煉瓦を撤去したロータリキルン又はロータリドライヤを例示したが、ロータリーファーメンター、スクープ式、オーガ式、パドル式の発酵装置や通気型堆肥舎等を用いることができ、ロータリ式よりも設備コストを低減することができる。特に、通気型堆肥舎等は、発酵処理のために広いスペースを要するものの、設備コストや運転コストを大幅に低く抑えることができる。
次に、上記本発明に係る廃棄物処理装置１に用いた破砕分別装置２の試験例について説明する。この試験では、都市ごみを破砕分別装置２に投入し、スクリーン２ｅを通過して下方に排出された物（スクリーン下）と、排出口２ｋから排出された物（スクリーン上）とに分別した。スクリーン径１６ｍｍ、３０ｍｍ及び５０ｍｍの３水準について試験を行った。表１〜表３に試験結果を示す。
表１に示すように、スクリーン径が大きくなるほどスクリーン下への分配率が大きくなり、表３に示すように、スクリーン下の有機物の含有率が低下する。また、好気性発酵では、Ｃ／Ｎが４０以下であることが好ましいが、表３のＮｏ．６のスクリーン径５０ｍｍの場合には、Ｃ／Ｎが４１．２となっており、発酵処理上好ましくない。以上より、都市ごみを分別する際のスクリーン径は１６ｍｍ程度が好ましい。
１ 廃棄物処理装置
２ 破砕分別装置
３ ２次破砕機
４ 発酵処理設備
７ セメント製造設備
４１ 受入装置
４２ 発酵処理装置
４３ ベルトコンベア
４４ 磁選機
４５ １次破砕機
４６ トロンメル
４７ 高ガウス選別機
４８ アルミニウム選別機
４９ ２次破砕機
５０〜５２ バケットエレベータ
５３、５４ 貯蔵兼発酵処理用タンク
５５、５６ バケットエレベータ
５７ ベルトコンベア
５８ 供給ライン
５９ 一部戻しライン
７１ サスペンジョンプレヒータ
７２ サイクロン
７３ 仮焼炉
７４ バーナ
７５ ロータリーキルン
７６ バーナ
７７ クリンカクーラ
７８ 冷却用風車
７９ ブロア
８０ 空気吹き込み風車
８１ 換気用風車
２ 破砕分別装置
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７ セメント製造設備
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７８ 冷却用風車
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Claims (4)
- 廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別手段と、
該破砕分別手段により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵手段と、
該発酵手段により得られた発酵物を貯蔵し発酵をさらに進める貯蔵兼発酵手段と、
該貯蔵兼発酵手段からの発酵物をセメント原燃料としてセメント製造設備に供給する供給手段と、
前記貯蔵兼発酵手段から発酵物の一部を前記発酵手段に戻す戻し手段とを備えることを特徴とする廃棄物処理装置。 - 前記破砕分別手段は、
投入口と、
筒状の本体内に水平に配置された回転軸に装着され、前記投入口から該本体内に投入された廃棄物を破砕する回転羽根と、
前記回転軸に装着され、前記回転羽根によって破砕された廃棄物を排出口から排出する排出ロータと、
前記回転羽根の下方に配置された篩分装置とを備え、
該篩分装置の通過分を前記発酵手段で発酵させることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。 - 前記発酵手段は、好気性発酵装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
- 廃棄物を破砕した後分別するか、破砕しながら分別する破砕分別工程と、
該破砕分別工程により得られた発酵に適した有機物を発酵させる発酵工程と、
該発酵工程により得られた発酵物を貯蔵し発酵をさらに進める貯蔵兼発酵工程と、
該貯蔵兼発酵工程を経た発酵物をセメント原燃料として利用するセメント製造工程と、
前記貯蔵兼発酵工程により得られた発酵物の一部を前記発酵工程に戻す戻し工程とを有することを特徴とする廃棄物処理方法。
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