JP6201522B2 - ごみ処理システム - Google Patents

Description

本発明は、厨芥ごみ（生ごみ、食品廃棄物、有機性汚泥）などの低質ごみを含む廃棄物を焼却処理するごみ処理システムに関する。

厨芥ごみなどの水分の多い（発熱量の低い）いわゆる低質ごみは、ごみ処理設備において不安定燃焼の原因となっている。そのために、厨芥ごみを含む廃棄物は、焼却の前段にて貯留されるごみピットの中でクレーンにより繰り返し撹拌混合されることが一般的である。これにより、発熱量の高い高質・中質ごみと低質ごみとが撹拌混合され、水分が均等化される。

一方、厨芥ごみは有機物を多く含むため、これを資源化する試みも多くなされている。例えば、厨芥ごみの資源化の手法としては、事前に廃棄物より分別した厨芥ごみをメタン発酵させてバイオガスを取り出して熱量を有効に活用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５０３９６３４号公報

ところで、ごみピット内では厨芥ごみが部分的に液状化して底部のごみ汚水とともに溜まっていくため、底部のごみ汚水などとともに排水処理の負荷を上げたり、炉内に噴霧されて熱量を損失させている。

一方、メタン発酵を行うためには搬入される廃棄物の分別の種類を増やす必要があり、相当な労力を要する。また、分別が徹底されていない場合は、各々の設備にてトラブルの原因となったり、大掛かりな前処理設備（不適物選別設備）が必要となる。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、廃棄物からのエネルギー回収効率を向上させることができるごみ処理システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のごみ処理システムは、高水分有機性廃棄物を含む廃棄物を焼却処理する前段において前記廃棄物を貯留するごみピットと、前記ごみピットの下部に設けられ、前記廃棄物に含まれる含有機物液が貯留される液溜りと、前記液溜りから供給される前記含有機物液をメタン発酵させるメタン発酵槽と、前記ごみピットに前記廃棄物を投入する搬入口と前記液溜りとの間に設けられ、前記メタン発酵槽におけるメタン発酵を促進させる発酵促進装置であって、前記ごみピットに貯留された前記廃棄物を加温する加温装置を有する発酵促進装置と、前記液溜りと前記メタン発酵槽とを直接的に接続して、前記含有機物液を前記メタン発酵槽に送る含有機物液ラインと、を有することを特徴とする。

上記構成によれば、メタン発酵槽にて含有機物液をメタン発酵させてエネルギー回収を行うため、廃棄物からのエネルギー回収効率を向上させることができる。
また、高水分有機性廃棄物は他の廃棄物と一括して収集され、ごみピット内で可溶化されて含有機物液が分離されるため、高水分有機性廃棄物の資源化が容易となる。
また、焼却処理される水分が減少するため、不安定燃焼を防止することができる。

上記構成によれば、高水分有機性廃棄物の可溶化を促進させることができる。即ち、高水分有機性廃棄物に含まれる含有機物液の分離の速度を高めることができる。
また、加温装置によって高水分有機性廃棄物を可溶化温度にまで加温することができる。

上記ごみ処理システムにおいて、前記発酵促進装置として、前記廃棄物を破砕する破砕装置を設けることが好ましい。

上記構成によれば、ビニールなどの発酵不適物を含む高水分有機性廃棄物を破砕することによって、高水分有機性廃棄物を可溶化しやすい性状に加工することができる。

本発明によれば、メタン発酵槽にて含有機物液をメタン発酵させてエネルギー回収を行うため、廃棄物からのエネルギー回収効率を向上させることができる。
また、高水分有機性廃棄物は他の廃棄物と一括して収集され、ごみピット内で可溶化されて含有機物液が分離されるため、高水分有機性廃棄物の資源化が容易となる。
また、焼却処理される水分が減少するため、不安定燃焼を防止することができる。

本発明の実施形態のごみ処理システムの概略構成図である。 本発明の実施形態のごみ処理システムのごみピット周辺の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のごみ処理システム１（ごみ処理施設）は、処理の上流側より順に、ごみピット２と、焼却炉３（ストーカ炉）と、ボイラ４と、減温塔５と、ろ過式集じん器６と、触媒反応塔７と、誘引送風機８と、煙突９と、を有している。ごみピット２は、廃棄物Ｗ（ごみ）を焼却炉３の前段において廃棄物Ｗを貯留する空間である。ごみピット２周辺、即ち廃棄物Ｗを焼却炉３に受け入れる前の処理システムの構成については、後で詳述する。

焼却炉３は、耐火煉瓦で囲まれたストーカを有し、乾燥・撹拌しながらごみを焼却する炉である。ボイラ４は、廃棄物を燃焼させることによって発生した熱を回収する熱源機器である。減温塔５は、ボイラ４を通過した排ガスに水を噴霧して急冷する設備である。ろ過式集じん器６は、ダイオキシン類などの有害物質を除去する設備である。触媒反応塔７は、排ガスに含まれるＮＯｘなどの窒素酸化物を触媒の働きで窒素と水にして除去する設備である。誘引送風機８は、排ガスを煙突９へ送るための設備である。

ごみ処理システム１の構成は、上記した構成に限ることはなく、適宜変更することが可能である。例えば、焼却炉３として流動床炉を用いてもよいし、廃棄物を焼却して出た廃熱を用いて発電を行う蒸気タービン発電機を追加してもよい。

次に、本実施形態のごみ処理システム１のごみピット２について説明する。
図２に示すように、ごみピット２は、厨芥ごみ（高水分有機性廃棄物）を含む廃棄物Ｗを貯留可能な空間である。ごみピット２は、例えばトラックなどによって廃棄物Ｗを搬入するための搬入口であるプラットホーム１１を有している。

ごみピット２の天井には、ごみピット２に貯留された廃棄物を搬送可能なごみクレーン１７が設置されている。ごみクレーン１７は、ごみピット２から廃棄物Ｗを吊り上げて焼却炉３側に供給する搬送装置である。具体的には、ごみクレーン１７で吊り上げられた廃棄物Ｗは、ごみホッパ１２及びフィーダ１３を介して焼却炉３（図１を参照）に供給される。

ごみピット２の下部には液溜り１４が設けられている。即ち、ごみピット２の底部は、液体Ｌが溜まるとともに、溜められた液体Ｌを取り出しやすい形状となっている。具体的には、ごみピット２は、平坦形状の底面と、この底面より下方に一段下がった形状の液溜り１４と、を有している。

ごみピット２には、破砕装置１５が設けられている。破砕装置１５は、ごみピット２に投入される廃棄物Ｗを破砕可能な位置に設けられている。換言すれば、破砕装置１５は、プラットホーム１１と液溜り１４との間に設けられている。
破砕装置１５としては、２軸破砕手段、ハンマー破砕手段、圧縮破砕手段などを用いた破砕装置１５を採用することができる。破砕装置１５は、粗破砕を行う装置と微破砕を行う装置の２段階破砕としてもよい。

なお、プラットホーム１１から廃棄物Ｗを投入する際は、破砕装置１５が厨芥ごみを含んだ廃棄物Ｗを受けるようにしてもよいし、厨芥ごみのみが破砕装置１５に受け入れられるように、事前に分別してもよい。即ち、有機性廃棄物と、それ以外の廃棄物とを分別し、有機性廃棄物のみを破砕する構成としてもよい。

ごみピット２の側部には、加温装置１６が設けられている。加温装置１６は、ごみピット２の底部に貯留した廃棄物Ｗを加温するための装置である。加温装置１６としては、ごみピット２内に直接蒸気を吹き込む手段や、蒸気・温水による間接加温手段を採用することができる。また、焼却炉３の廃熱を利用してもよい。

ごみピット２の液溜り１４には、含有機物液ライン１８を介してメタン発酵槽１９が接続されている。メタン発酵槽１９は、発酵槽内の嫌気性菌（微生物）に高分子有機物を分解させて、メタンガス（バイオガス）、二酸化炭素、硫化水素を発生させる設備である。ここで発生したメタンガスは発電装置等に送給され利用することができる。

含有機物液ライン１８は、液溜り１４の底面近傍の側面に形成された排出口２０と、排出口２０に設けられたスクリーン（図示せず）と、を有している。排出口２０は、液溜り１４の底面近傍の側面のみならず、底面に設ける構成としてもよい。

含有機物液ライン１８には、可溶化有機物移送装置２２が設けられている。可溶化有機物移送装置２２は、液溜り１４に溜められた液体Ｌをメタン発酵槽１９に移送するための装置であり、例えば、ポンプやコンベアを採用することができる。

次に、本実施形態のごみ処理システム１の作用について説明する。
まず、トラックなどの搬送手段によって搬送されてきた厨芥ごみを含む廃棄物Ｗがプラットホーム１１より破砕装置１５を介してごみピット２に投入される。廃棄物Ｗには、高質ごみである新聞紙、ちり紙などの紙類や、低質ごみである厨芥ごみなどの高水分有機性廃棄物が含まれている。廃棄物Ｗに含まれる高水分有機性廃棄物としては、厨芥ごみの他に、食品廃棄物や有機性汚泥を挙げることができる。

廃棄物Ｗは、破砕装置１５によって破砕されて、ビニールなどの生物発酵不適物が破砕されて、可溶化しやすい性状に加工される。即ち、破砕装置１５によって、廃棄物Ｗ中の厨芥ごみは、可溶化されやすくなり後のメタン発酵に適した性状となる。換言すれば、破砕装置１５は発酵促進装置として機能する。
一方、ごみピット２中の廃棄物Ｗに含まれる紙類などの一部の高質ごみは、厨芥ごみとして持ち込まれる脂質や、厨芥ごみの可溶化により発生するアンモニアなどのメタン発酵阻害物質を吸収し、保持することでこれらメタン発酵阻害物質のメタン発酵槽１９への流入を防止する。
ごみピット２に廃棄物Ｗを投入する際は、厨芥ごみのみが破砕装置１５に受け入れられるように、事前に分別してもよい。これにより、紙類などの水分の低い高質ごみ、中間の水分の中質ごみの形状を留めておくことができ、ごみピット２内に設置するごみクレーン１７での移送への悪影響を無いものとすることができる。

次いで、ごみピット２に貯留された廃棄物Ｗは、加温装置１６によって加温される。即ち、廃棄物Ｗは可溶化しやすい温度まで加熱される。具体的には、可溶化に適した温度である３０°〜４０°まで加温される。即ち、加温装置１６は、破砕装置１５と同様に、発酵促進装置として機能する。

上記した、破砕工程、加温工程を経て、廃棄物Ｗ中の厨芥ごみは可溶化され、流動性を有する液状となる。これにより、ごみ汚水などとともにごみピット２の底部及び液溜り１４に溜る。この液体Ｌは、有機物を含む液体（含有機物液）である。次いで、含有機物液は、可溶化有機物移送装置２２によって回収され、メタン発酵槽１９に送られる。破砕された発酵不適物は、可溶化した厨芥ごみと、必然的に分離される。

メタン発酵槽１９に導入された含有機物液は、メタン発酵槽１９内の嫌気性菌の作用により、メタンガス（バイオガス）、二酸化炭素、硫化水素などに分解される。メタン発酵槽１９にて発生したメタンガスは、発電、ボイラ４などに利用することができる。

一方、可溶化しなかった廃棄物Ｗは、ごみクレーン１７により焼却炉３に送られて処理される。即ち、ごみクレーン１７で掴むことができない廃棄物Ｗがメタン発酵槽１９に送られる。

上記実施形態によれば、厨芥ごみを可溶化することによって得られた含有機物液をメタン発酵槽１９にてメタン発酵させてエネルギー回収を行うため、廃棄物Ｗからのエネルギー回収効率を向上させることができる。

また、厨芥ごみは他の廃棄物Ｗと一括して収集され、ごみピット２内で可溶化されて含有機物液が分離されるため、厨芥ごみの資源化が容易となる。
また、焼却処理される水分が減少するため、不安定燃焼を防止することができる。

また、発酵促進装置として機能する破砕装置１５を設けてビニールなどの発酵不適物を含む厨芥ごみを破砕することによって、厨芥ごみを可溶化しやすい性状に加工することができる。
また、発酵促進装置として機能する加温装置１６を設けたことによって、厨芥ごみを可溶化温度にまで加温することができる。

また、可溶化された含有機物液がごみピット２底部を流れる際に、ごみピット２内に貯留されたその他の廃棄物Ｗがスクリーンの役割を果たすことによって、資源化に送られる含有機物液と可溶化しない不適物との分離を促進させることができる。
また、廃棄物Ｗに含まれる紙類などの一部の高質ごみがメタン発酵阻害物質を吸い取ることによって、それらの全量がメタン発酵槽１９に流入することがなくなる。これにより、メタン発酵運転の安定運転が可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。また、上記複数の実施形態で説明した特徴を任意に組み合わせた構成であってもよい。

１ ごみ処理システム
２ ごみピット
３ 焼却炉
４ ボイラ
５ 減温塔
６ ろ過式集じん器
７ 触媒反応塔
８ 誘引送風機
９ 煙突
１１ プラットホーム（搬入口）
１２ ごみホッパ
１３ フィーダ
１４ 液溜り
１５ 破砕装置
１６ 加温装置
１７ ごみクレーン
１８ 含有機物液ライン
１９ メタン発酵槽
２０ 排出口
２２ 可溶化有機物移送装置
Ｌ 液体
Ｗ 廃棄物

Claims (2)

1. 高水分有機性廃棄物を含む廃棄物を焼却処理する前段において前記廃棄物を貯留するごみピットと、
   前記ごみピットの下部に設けられ、前記廃棄物に含まれる含有機物液が貯留される液溜りと、
   前記液溜りから供給される前記含有機物液をメタン発酵させるメタン発酵槽と、
   前記ごみピットに前記廃棄物を投入する搬入口と前記液溜りとの間に設けられ、前記メタン発酵槽におけるメタン発酵を促進させる発酵促進装置であって、前記ごみピットに貯留された前記廃棄物を加温する加温装置を有する発酵促進装置と、
   前記液溜りと前記メタン発酵槽とを直接的に接続して、前記含有機物液を前記メタン発酵槽に送る含有機物液ラインと、を有することを特徴とするごみ処理システム。
2. 前記発酵促進装置として、前記廃棄物を破砕する破砕装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載のごみ処理システム。

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