JP7064499B2 - 有機性廃棄物の処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機性廃棄物の処理装置および処理方法に関する。

有機性廃棄物の処理工程は、まず脱水機を用いて有機性廃棄物を脱水し、次に乾燥機を用いて脱水物（脱水後の有機性廃棄物）を乾燥する。乾燥処理した有機性廃棄物（以下、「乾燥物」という。）は、埋め立て処理や産業廃棄物として処理されており、近年では燃料資源として有効利用されている。なお、前記乾燥処理においては、乾燥機から乾燥物と排ガス（熱媒体ガスやキャリアガス）が混合した状態で排出されることがある。この混合物は固気分離機を用いて粉粒体と分離ガスに分離する。そして、分離したガスは脱臭工程および集塵工程を経て大気へ放散している。

これに関連する技術として、下記特許文献１には、汚泥を脱水機で脱水し、この脱水汚泥を乾燥機で乾燥した後、乾燥汚泥を焼却炉で焼却処理する汚泥焼却設備が開示されている。

特開２００５－２７９３３１

乾燥した有機性汚泥を埋め立てる場合や、肥料、燃料として利用する場合などには、乾燥物の含水率を３０％以下にすることが求められることがある。含水率を１０％以下にすることが求められることもある。ところが、含水率を３０％以下にするためには、従来の脱水機と乾燥機の組み合わせでは困難なことが多いという問題がある。

また、前記乾燥機に付着性の高い有機性廃棄物を供給すると、有機性廃棄物が乾燥機内に付着して、有機性廃棄物の通路が閉塞し、連続運転が困難になるおそれがある。このような閉塞を防ぐためには、乾燥機に供給する有機性廃棄物の性状（粒径、付着性、含水率等）が適切なものになるように、脱水機の動作を制御したり、脱水機に注入する薬剤の種類や注入率を調整したりする必要がある。

しかし、このような脱水機の制御や調整には限界があるため、いくら制御や調整を行ったとしても望ましい性状を得られない場合があるという問題もある。特に有機性廃棄物の種類によっては、適切な性状の有機性廃棄物を得ることが難しい。例えば、余剰汚泥は、繊維状物質が少なく、粒径が小さいという特質があるため、一般に脱水が困難であり、有機性廃棄物の性状の調整が難しい。

さらに、有機性廃棄物の性状を乾燥機の乾燥に適したものにする（粒径を小さく、付着性を少なく、含水率を低くする）ためには、脱水機に高価な薬剤を多く供給する必要があり、ランニングコストが高いという問題もある。

前記の問題は、脱水機を用いなければ生じない。そのため、脱水機を用いずに、乾燥能力が高い乾燥機だけを用いるという対処方法もある。
しかし、例えばディスクドライヤーを用いて乾燥物の含水率を３０％以下まで乾燥させる場合、乾燥過程で乾燥物によってディスクが摩耗する速度が速く、乾燥機のメンテナンスコストや買い替えコストが高くなるという問題がある。

そこで本発明の主たる課題は、乾燥物の含水率を３０％以下にすることが可能な有機性廃棄物の処理装置および処理方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
（１）有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理装置であって、
有機性廃棄物を乾燥させる間接加熱式乾燥機と、
前記間接加熱式乾燥機で乾燥させた有機性廃棄物に対して、熱風を接触させ、前記有機性廃棄物をさらに乾燥させる連続式熱風乾燥機と、
を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。

（作用効果）
本発明に係る処理装置は、前段に間接加熱式乾燥機を配し、後段に連続式熱風乾燥機を配する構成とした。このような構成にすることで、乾燥物の含水率を３０％以下にすることが、従来よりも容易になる。また、各乾燥機の運転条件を調整することで、乾燥物の含水率を１０％以下にすることも可能になる。
なお、本件明細書において含水率とは、水分の重量を水分と固形分の重量の和で除した、重量含水率を示す。

また、間接加熱式乾燥機を用いることで、連続式熱風乾燥機に供給する有機性廃棄物の粒径を小さく、付着性を少なく、含水率を低くすることができる。そのため、連続式熱風乾燥機内に有機性廃棄物が付着して、有機性廃棄物の通路が閉塞することを抑制することができる。

さらに、前記のような１台のディスクドライヤー（Disc Dryer）のみ用いる処理装置ではないので、ディスクの摩耗速度が速いというような問題も生じない。

（２）前記間接加熱式乾燥機は、ディスク式乾燥機、加熱管式乾燥機または遠心薄膜式乾燥機である前記（１）記載の有機性廃棄物の処理装置。

（作用効果）
ディスク式乾燥機、加熱管式乾燥機、遠心薄膜式乾燥機は、有機性廃棄物の乾燥能力が高い（伝熱容量係数が高い）。そのため、他の乾燥機と比べて、有機性廃棄物の粒径を小さく、付着性を少なく、含水率を低くすることが容易である。

（３）前記連続式熱風乾燥機は、円管式気流乾燥機、流動乾燥機、バンド乾燥機または直管式気流乾燥機である前記（１）記載の有機性廃棄物の処理装置。

（作用効果）
円管式気流乾燥機や直管式気流乾燥機は、有機性廃棄物に気流が直接当たるため、間接加熱式乾燥機と比べて乾燥能力が高い（伝熱容量係数が高い）。そのため、乾燥物の含水率を３０％以下にすることが容易になる。

また、円管式気流乾燥機、直管式気流乾燥機は、他の乾燥機（例えば、Steam Tube Dryer）と比べて、イニシャルコストが安いという利点がある。さらに、乾燥機を設置する際に必要な床面積が小さいという利点もある。

（４）前記連続式熱風乾燥機に用いる熱風を生成する熱風生成装置と、
前記間接加熱式乾燥機と前記熱風生成装置の間を接続し、前記間接加熱式乾燥機から排出されるキャリアガスの一部を前記熱風生成装置に供給する供給ラインと、
をさらに有する前記（１）記載の有機性廃棄物の処理装置。

（作用効果）
間接加熱式乾燥機内にはキャリアガスが流れている。このキャリアガスは、乾燥機の一端側に供給され、有機性廃棄物の乾燥に伴って発生した蒸気を伴いながら他端側に向かって流れ、他端側から乾燥機外に排出される。乾燥機外に排出されたキャリアガスは、スクラバー等の除湿装置によって除湿された後、再び乾燥機の一端側へ戻される。

本発明においては、間接加熱式乾燥機から排出されたキャリアガスの一部を熱風生成装置へ送り、熱風生成装置で燃焼させる構成とした。これにより、スクラバー等の除湿装置の負荷が減るため、当該装置を小型化することが可能となる。

（５）前記間接加熱式乾燥機から排気されたキャリアガスを除湿する除湿装置と、
前記間接加熱式乾燥機と前記除湿装置の間を繋ぐ循環路と、をさらに有し、
前記循環路は、
前記間接加熱式乾燥機から排気されたキャリアガスを前記除湿装置に供給する第１循環路と、
前記除湿装置から排気された除湿キャリアガスを前記間接加熱式乾燥機に供給する第２循環路を有し、
前記供給ラインは、前記第１循環路または前記第２循環路の少なくとも一方と、前記熱風生成装置との間に設けられている前記（４）記載の有機性廃棄物の処理装置

（作用効果）
間接加熱式乾燥機と除湿装置の間を循環路で繋ぎ、間接加熱式乾燥機で用いるキャリアガスをリサイクルすることができる。すなわち、間接加熱式乾燥機から排気されたキャリアガスは、第１循環路を経由して除湿装置に送られ、除湿装置で除湿される。除湿後のキャリアガスは、第２循環路を経由して間接加熱式乾燥機へと送られ、間接加熱式乾燥機で再利用することができる。

しかし、この循環を繰り返すうちに、キャリアガスの臭気濃度が次第に上昇してしまうという不都合がある。そこで、本発明においては、第１循環路および第２循環路の少なくとも一方と、前記熱風生成装置との間を供給ラインで繋いだ。すなわち、循環路からキャリアガスの一部を抜き出し、熱風生成装置で燃焼処理する構成とした。そして、抜き出したキャリアガスに相当する量（抜き出したキャリアガスと完全に同じ量である必要はなく、だいたい同じ量であればよい。）の新鮮なガスを新たに循環路に加える。このような構成によって、キャリアガスの臭気濃度の上昇を抑えることが可能である。

（６）前記供給ラインに熱交換器が設けられ、
前記熱交換器は、前記熱風生成装置で生成した熱風の一部を熱媒として用いて、前記供給ラインを通過するキャリアガスを加熱する構成とした前記（４）記載の有機性廃棄物の処理装置。

（作用効果）
供給ラインを通じて、間接加熱式乾燥機から熱風生成装置へキャリアガスが送られるため、供給ラインを設けない場合と比べて、熱風生成装置で生成される熱風量が増える。すなわち、熱風生成装置から排出されるガス量が従来よりも多くなり、余剰ガスが生じるため、これを有効利用することが望まれる。

本発明では、余剰ガスを供給ラインへ返送して、供給ライン内のキャリアガスを加熱する構成とした。すなわち、間接加熱式乾燥機から熱風生成装置へ送るキャリアガスを、余剰ガスによって加熱することで、熱風生成装置に負荷が減り、燃料等の節約に繋げることができる。

（７）有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理方法であって、
間接加熱式乾燥機によって有機性廃棄物を乾燥させる第１乾燥工程と、
連続式熱風乾燥機内で、前記第１乾燥工程で乾燥させた有機性廃棄物に熱風を接触させ、前記有機性廃棄物をさらに乾燥させる第２乾燥工程と、
を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。

（作用効果）
前記（１）と同様の作用効果を奏する。

（８）前記第１乾燥工程において、
含水率６０％～９０％の有機性廃棄物が前記間接加熱式乾燥機に供給され、
前記間接加熱式乾燥機を用いて、有機性廃棄物の含水率が３０％～５０％となるよう乾燥処理を行い、
前記第２乾燥工程において、
含水率３０％～５０％の有機性廃棄物が前記連続式熱風乾燥機に供給され、
前記連続式熱風乾燥機を用いて、有機性廃棄物の含水率が４０％以下になるよう乾燥処理を行う前記（７）記載の有機性廃棄物の処理方法。

（作用効果）
本発明によれば、有機性廃棄物の含水率を４０％以下にすることができる。

本発明に係る有機性廃棄物の処理装置および処理方法によれば、乾燥物の含水率を３０％以下にすることが可能である。

本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の処理フロー図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。

図１は、有機性廃棄物の処理装置１の処理フロー図である。この処理装置１は、熱風生成装置４、連続式熱風乾燥機５、固気分離機６などを備えている。以下に、この処理装置１の構成と処理の流れについて詳述する。

（有機性廃棄物Ｗ）
本発明に係る処理装置１は、有機性廃棄物Ｗを処理するものである。この有機性廃棄物の例としては、下水汚泥（余剰汚泥、初沈汚泥、混合生汚泥、混合汚泥、消化汚泥、バイオマスを混合消化した汚泥等を含む）、排水処理汚泥、製紙汚泥、活性汚泥、ビルピット汚泥、農業集落排水汚泥、その他の有機性汚泥を挙げることができる。これらの汚泥のうち、特に下水汚泥の処理に好適である。また、有機性廃棄物Ｗには、無機物が混入しているものも含まれる。

有機性廃棄物Ｗは、有機性廃棄物貯留槽２に貯留されており、供給ポンプ２１によって間接加熱式乾燥機３に供給される。
なお、前記有機性廃棄物Ｗを前記間接加熱式乾燥機３に供給する前に、脱水機（図示しない）で脱水しても良い。脱水機による脱水は、前記貯留槽２に貯留する前に行っても良いし、貯留した後に行っても良い。
このとき、前記間接加熱式乾燥機に供給する有機性廃棄物の含水率は、６０％～９０％が好ましく、７０～８０％がより好ましい。そのため、このような含水率になるように、脱水機で脱水すると良い。

（間接加熱式乾燥機３）
本発明に係る処理装置１は、有機性廃棄物Ｗを乾燥させる間接加熱式乾燥機３を有する。図１の形態において、有機性廃棄物Ｗは、間接加熱式乾燥機３によって脱水された後、連続式熱風乾燥機５へ送られる。

間接加熱式乾燥機３の例としては、傾斜ディスク乾燥機（インクラインドディスク型ドライヤー）、ディスク乾燥機、遠心薄膜乾燥機、造粒乾燥機、竪型蒸気間接乾燥機等を挙げることができる。

前記乾燥機のうち、特に傾斜ディスク乾燥機が好適である。傾斜ディスク乾燥機は、シャフトに対してディスクが傾斜した状態で取り付けられている。また、通常は複数本のシャフトが並列に配置されている。そして、ディスクが回転することで、隣接するシャフトやケーシングに付着した有機性廃棄物を自動的に掻き取ることができる。また、熱媒がシャフトとケーシングに供給され、例えば、１５０℃～１７０℃程度に加熱されたシャフトやケーシングに有機性廃棄物が接触することで、有機性廃棄物が間接的に加熱される。

したがって、傾斜ディスク乾燥機は、間接加熱やセルフクリーニングによる伝熱面の更新の効果により、エネルギー効率が高い。また、直接加熱型乾燥機と比べて排ガス量が少ないため、脱臭装置が小型化できる。

間接加熱式乾燥機３は、乾燥過程で有機性廃棄物から生じた蒸気を外部に排出するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給口と、キャリアガス排出口が設けられている。図１では、キャリアガスの移動方向が有機性廃棄物の移動方向が対向するようキャリアガス供給口と、キャリアガス排出口が設けられている。すなわち、キャリアガスは図面の右側から左側へ流れているのに対し、有機性廃棄物は図面の左側から右側へ移動している。キャリアガスの流れは、前記のような向流方式に限られず、キャリアガスの移動方向と有機性廃棄物の移動方向が同じ並流方式にしても良い。
有機性廃棄物Ｗが乾燥すると、臭気を伴った蒸気が発生する。キャリアガスは、この蒸気を伴いながらキャリアガス供給口のある一端側からキャリアガス排出口のある他端側へ流れ、他端側から間接加熱式乾燥機３の外に排気される。

間接加熱式乾燥機を用いることで、有機性廃棄物の含水率を下げることができる。例えば、傾斜ディスク乾燥機を用いた場合、当該乾燥後の有機性廃棄物の含水率を５０％～３０％程度にすることができる。脱水機（例えば、二液調質型遠心脱水機）を用いて有機性廃棄物を脱水した場合、脱水物の含水率は約８０％以上になることが多いため、間接加熱式乾燥機を用いるメリットは明らかである。

また、連続式熱風乾燥機５の乾燥に適した有機性廃棄物の性状には、粘性など様々な要素があるが、連続式熱風乾燥機の長期間の連続運転のためには、有機性廃棄物の粒径を小さくすることが重要である。有機性廃棄物の粒径が小さいと、必然的に重量が軽くなり、乾燥機内の熱風で運搬することが容易になるからである。具体的には、最大粒径を６０ｍｍ以下にすることが好ましく、３０ｍｍ以下にすることがより好ましい。平均粒径では、１ｍｍ～３０ｍｍにすることが好ましく、１ｍｍ～５ｍｍにすることがより好ましい。

（搬送機７）
前記間接加熱式乾燥機３から排出された有機性廃棄物（以下、「間接乾燥物」という。）は、搬送機７に供給される。なお、間接乾燥物の含水率は、３０％～５０％が好ましく、３５％～４０％がよりに好ましい。なお、前記間接加熱式乾燥機乾燥機３の性能としては含水率を３０％以下にすることも可能であるが、３０％を下回ると、ディスクの摩耗が急速に進行するため好ましくない。
図１においては、配管３０によって間接加熱式乾燥機３と搬送機７が接続され、間接乾燥物はその配管３０の内部を通って搬送機７へと移動する。また、配管３０には水分計ＡＭが取り付けられており、間接乾燥物に含まれる水分の量を計測している。

前記搬送機７として、機械的な動力によって搬送を行うスクリューコンベアやベルトコンベアなどを用いることができる。図１では、搬送機７としてスクリューコンベアを用いている。また、図１のスクリューコンベア７の長手方向中間部（中央付近）には供給口が設けられており、この供給口からスクリューコンベア７内に間接乾燥物を供給するようになっている。
なお、イニシャルコスト削減を目的として、搬送機７を設けず、間接加熱式乾燥機３から連続式熱風乾燥機５に、間接乾燥物を直接投入しても良い。

（間接乾燥物の供給方法）
間接乾燥物を連続式熱風乾燥機５へ供給する際は、連続式熱風乾燥機５への間接乾燥物の供給量（ｋｇ-ｄｓ／分）をＸとし、連続式熱風乾燥機の間接乾燥物の保有量（ｋｇ-ｄｓ）をＹとしたとき、下記式１で定められる間接乾燥物が連続式乾燥機内に滞留する平均滞留時間Ｔが０．０５～１０分の範囲内となるように、連続式熱風乾燥機５に供給することが好ましい。
Ｔ＝Ｙ／Ｘ ・・・式１
なお、前記滞留時間Ｔは、０．１～７分の範囲内にすることが好ましく、０．２～５分の範囲内にすることがさらに好ましい。
連続式熱風乾燥機５への間接乾燥物の供給量を前記範囲内にすることで、連続式熱風乾燥機５内で間接乾燥物が滞留する時間が適切な値となり、最終製品から悪臭が発生することを抑制できる。

（最大粒径）
搬送機７に間接乾燥物の粒径を測定する測定手段を設けることができる。間接乾燥物の粒径を測定した結果、間接乾燥物の最大粒径が基準値よりも高い場合は、間接乾燥物を有機性廃棄物貯留槽２へ送り、基準値以下の場合は、間接乾燥物を連続式熱風乾燥機５へ送るようにする。基準値は任意に決定することができるが、間接乾燥物の最大粒径が６０ｍｍよりも大きい場合は消化タンク２０へ送り、反対に間接乾燥物の最大粒径６０ｍｍ以下の場合は連続式熱風乾燥機５へ送るようにすることが好ましい。

最大粒径が６０ｍｍより大きい間接乾燥物を連続式熱風乾燥機５に供給すると、間接乾燥物が連続式熱風乾燥機５内に付着したり、堆積したりするおそれが高い。そして、堆積量が一定量を超えると、連続式熱風乾燥機５の運転を一時的に停止し、堆積物を人為的に排出する必要が生じる。本発明では、最大粒径が６０ｍｍより大きい間接乾燥物を供給しないようにすることで、連続式熱風乾燥機５の長期の連続運転を実現している。

有機性廃棄物の最大粒径の計測は、例えば、人為的に間接乾燥物の一部をサンプリングとして抜き出し、ノギス等を用いて計測し、測定値の最大径を最大粒径とする。

間接加熱式乾燥機３を用いると、間接乾燥物が均質な粒状（粒状物）になりやすく、最大粒径や平均粒径の計測が容易である。間接乾燥物を粒状にすることで、連続式熱風乾燥機５に間接乾燥物を安定供給しやすくなる。さらに、間接乾燥物が粒状であると、連続式熱風乾燥機５内を流れる熱風に対する抵抗が小さくなり、熱風と間接乾燥物の接触機会を増やすことができるという利点もある。

間接乾燥物が均質な粒状でない、すなわち間接乾燥物が水分等によって塊になっている場合もある。このように塊となった間接乾燥物（塊状物）があったとしても、連続式熱風乾燥機５に供給することができる。

（平均粒径）
平均粒径は、例えば、以下の方法によって測定する。間接乾燥物の粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｍ ８８０１ 石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を平均粒径として定める。間接乾燥物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（商品名ＳＡＬＤ－３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径を平均粒径として定める。

なお、本明細書に開示した前記ＪＩＳ（日本工業規格）による測定方法はあくまでも例示であり、特許発明の技術的範囲を定める際においては、この測定方法に限定されるものではなく、当業者であればこのことを十分に理解するであろう。

間接乾燥物の平均粒径を計測し、平均粒径が１ｍｍ～３０ｍｍである場合は連続式熱風乾燥機５へ送り、その範囲外にある場合は消化タンク２０へ送るようにしても良い。平均粒径が３０ｍｍより大きいと、連続式熱風乾燥機５内で乾燥が十分に行われずに排出されてしまい、最終製品の含水率が３０％を超えてしまうおそれがある。また、平均粒径が３０ｍｍより大きいと、間接乾燥物が連続式熱風乾燥機５内に付着したり、堆積したりするおそれが高くなる。

（粒度分布）
連続式熱風乾燥機５の運転を安定させるため、単位時間当たりに供給する間接乾燥物の粒度分布の変動を少なくすることが好ましい。粒度分布の値が広く変化すると不具合が生じるからである。具体的には、間接乾燥物の粒度分布の値が広くなると、連続式熱風乾燥機５から排出される乾燥物（以下、「熱風乾燥物」という。）の水分が不均一になりやすく、粒度分布の値が狭く均一になると、熱風乾燥物の水分が均一になりやすい。

（その他）
搬送機７と連続式熱風乾燥機５の間に、予備的な施設として破砕機（図示しない）を設けても良い。間接乾燥物の最大粒径や平均粒径が大きい場合に、この破砕機で破砕し、所望の大きさにした上で、連続式熱風乾燥機５へ供給するようにしても良い。この場合、破砕後の粒状物の粒径を計測し、最大粒径や平均粒径が望ましいか否かを判断し、連続式熱風乾燥機５に供給するか否かを決めればよい。

なお、搬送機７と連続式熱風乾燥機５の間に間接乾燥物の貯留施設（図示しない）を設け、その貯留施設から間接乾燥物を定期的に連続式熱風乾燥機５に送る方法も考えることができる。

（循環路２５）
間接加熱式乾燥機３で用いるキャリアガスは、間接加熱式乾燥機３と除湿装置１１Ａの間を循環する。キャリアガスの循環路２５は、第１循環路２５Ａと第２循環路２５Ｂを有する。

詳しくは、間接加熱式乾燥機３から排気されたキャリアガス（飽和ガス）は、第１循環路２５Ａを通じて除湿装置１１Ａに供給され、除湿される。除湿されたキャリアガスは、第２循環路２５Ｂを通じて再び間接加熱式乾燥機３に供給される。これらの構成により間接加熱式乾燥機３に供給するキャリアガスを循環利用することができる。

前記除湿装置１１Ａとしては、例えば、スクラバー、機械式除湿機、熱交換器（シェル＆チューブ式、プレート式等であって、ガス/ガス交換や液／ガス交換を行うもの）を用いることができる。なお、除湿装置１１Ｂも同様である。
また、第２循環路２５Ｂには、除湿されたキャリアガスを間接加熱式乾燥機３に供給するためのファン１２Ａが設けられている。前記第２循環路２５Ｂのファンととともに、または、前記第２循環路２５Ｂのファンに代えて、ファン１２Ａを第１循環路２５Ａに設けることも可能である。

なお、除湿装置１１Ａから排出されたキャリアガスの温度は、例えば４０℃程度に低下している。

前記のようにキャリアガスを循環利用することにより、乾燥過程でキャリアガスに含まれる臭気成分（硫化水素、アンモニア、メチルメルカプタン、硫化メチルなど）が次第に濃縮されるという不都合がある。

そこで、間接加熱式乾燥機３から排出されたキャリアガス（排ガス）の一部を熱風生成装置４に供給する構成とした。循環するキャリアガスの一部を抜き出して熱風生成装置４へ送り、熱風生成装置４で燃焼させることで、新たに脱臭装置を設けることなく、臭気の除去が可能となる。

具体的な構成としては、図１に示す処理装置１では、第２循環路２５Ｂと熱風生成炉４の間を、供給ライン４０で連通している。
そのほか、第１循環路２５Ａと熱風生成装置４の間を供給ライン４０で連通する構成にしても良い。第１循環路２５Ａに供給ライン４０を連結することで、除湿装置１１Ａに供給されるキャリアガス量が減らすことができる。そのため、除湿装置１１Ａの小型化が可能となり、処理装置１のイニシャルコストを低減することもできる。
なお、供給ライン４０を通過するキャリアガスの流量を制御するために、供給ライン４０または循環路２５（２５Ａまたは２５Ｂ）の少なくとも一方に、流量調整弁（図示しない）を設けることが好ましい。

他方、キャリアガスの一部を熱風生成装置４へ送るため、キャリアガス量が少なくなるという不都合がある。そのため、キャリアガスの循環路２５（２５Ａまたは２５Ｂ）に、外気を新たに導入する配管（図示しない）を接続すると良い。
また、間接加熱式乾燥機３の内部は負圧になっている。したがって、搬送機７を設けた場合には、間接加熱式乾燥機３と搬送機７を繋ぐ配管から、新たな空気が逆流して間接加熱式乾燥機３内に流れ込むため、これをキャリアガスとして利用しても良い。

（熱風生成装置４）
間接加熱式乾燥機３から排出された間接乾燥物は、連続式熱風乾燥機５へ送られ、連続式熱風乾燥機５内で熱風と接触して乾燥する。この連続式熱風乾燥機５に用いる熱風は、熱風生成装置４によって生成する。詳しくは、燃料タンク（図示しない）から燃料Ｆ（ＬＰＧ等）を供給されたバーナー４Ａが、空気圧縮機１７で生成した圧縮空気を貯留する貯留タンク１８から送られた圧縮空気を加熱して、熱風を生成する。なお、有機性廃棄物Ｗが汚泥である場合、汚泥を消化した際に発生する消化ガスを燃料Ｆとして用いるようにしても良い。この熱風生成装置４の制御は、熱風生成装置４の出口温度を計測し、目的の温度となるように、熱風生成装置４へ供給される燃料Ｆと空気Ａの量を制御する。

熱風温度は特に限定しないが、熱風温度を２５０℃～５００℃にすることが好ましい。この範囲の熱風を用いることにより、熱風乾燥物の含水率を３０％以下、好ましくは１０％以下にすることができる。

前記熱風温度は、より好ましくは３５０℃～４５０℃、さらに好ましくは３９０℃～４１０℃、最も好ましくは４００℃にすると良い。熱風温度が低い場合、間接乾燥物を十分に乾燥させることができず、熱風乾燥物の含水率が高くなる。他方、熱風温度が高い場合は、熱風生成装置４の燃料費が嵩み、経済性が悪くなる。したがって、乾燥物の含水率と燃料費という経済性のバランスをとると、４００℃前後の温度にすることが最も適当である。

（連続式熱風乾燥機５）
連続式熱風乾燥機５は、前記間接加熱式乾燥機３からの間接乾燥物と、前記熱風生成装置４からの熱風とを接触させ、間接乾燥物を乾燥して粉粒体にする。

一般的には、間接加熱式乾燥機（攪拌伝熱式装置）が多用されているが、本発明では連続式熱風乾燥機５を用いることが好ましい。
連続式熱風乾燥機５としては、（１）噴霧乾燥機、気流乾燥機、流動層乾燥機、回転乾燥機などのように、熱風中に間接乾燥物を分散させて乾燥させる形態のもの、（２）通気バンド乾燥機、トンネル乾燥機（並行流バンド乾燥機）、噴出流乾燥機などのように、間接乾燥物を静置した状態のまま移送し、その移送過程で間接乾燥物に熱風を接触させて乾燥させる形態のもの、（３）撹拌乾燥機などのように、間接乾燥物を機械的に攪拌しながら、その間接乾燥物に熱風を接触させて乾燥させる形態のものを例示することができる。なお、連続式熱風乾燥機５の「連続式」とは、連続的に運転可能なことを意味する。

前記連続式熱風乾燥機５のうち、気流乾燥機５Ｆを用いることが好ましい。安価でメンテナンス性に優れているからである。

気流乾燥機５Ｆには様々な種類があるが、間接加熱式乾燥機３を用いて有機性廃棄物Ｗを乾燥させると、間接乾燥物の付着性を弱くすることができるため、間接乾燥物を解砕する解砕機が無い気流乾燥機５Ｆを用いることができる。

図１に気流乾燥機５Ｆの一例を示した。この気流乾燥機５Ｆは、熱気流が通る配管（以下、「パイプ」ともいう。）を環状に配置した円管式気流乾燥機５ＣＦである。図示した円管式気流乾燥機５ＣＦは、熱風生成装置４から送られてきた熱風が最初に到達すパイプ５ａと、前記パイプ５ａから上方へ延在するパイプ５ｂと、前記パイプ５ｂから引き返す方向へ水平に延在するパイプ５ｃと、前記パイプ５ｃから下方へ延在するパイプ５ｄとからなる。隣り合う各パイプの間（例えば、パイプ５ａとパイプ５ｂの間）には、Ｒ状に湾曲したパイプが位置している。パイプ５ｄの下端部は、パイプ５ａの左側端部と接合されており、この接合部分においてパイプの内部が相互に繋がっている。パイプ５ａの中間部分には間接乾燥物の供給口５Ｘが設けられ、パイプ５ｄの中間部分には乾燥物の排出口５Ｙが設けられている。

熱風生成装置４で生成した熱風は、パイプ５ａに供給される。それとともに、前記搬送手段７によって搬送された間接乾燥物は、供給口５Ｘからパイプ５ａの熱風（熱気流）中へ落下する。落下した間接乾燥物は、熱風中で粉粒状に分散する。そして、その粉粒体は、熱気流と並流に送られながら（熱風により気流搬送されながら）、瞬間的に乾燥する。詳しくは、粉粒体を伴う熱風は、パイプ５ａ、パイプ５ｂ、パイプ５ｃ、パイプ５ｄの順に流れ、その一部が排出口５Ｙから器外へ排気される。他方、排出口５Ｙから排気されなかった間接乾燥物は、熱風生成装置４から新しく送られてきた熱風と合流し、再びパイプ５ａ、パイプ５ｂ、パイプ５ｃ、パイプ５ｄと流れ、その一部が排出口５Ｙから器外へ排気される。以上のように、熱風の一部は排出口５Ｙから排気され、その他の熱風はパイプ５ａ～５ｄ内を循環することになる。このように、新しく投入された間接乾燥物と管内を循環する間接乾燥物は、管内で混合し、それによって付着性や含水量が調整される。すなわち、円管式気流乾燥機５ＣＦにおいては、間接乾燥物は熱風中の熱を吸い取ることで乾燥する。したがって、この円管式気流乾燥機５ＣＦは、加熱されたパイプに間接乾燥物が接触することによって乾燥する間接加熱型乾燥機などとは根本的に異なる構造のものである。

円管式気流乾燥機５ＣＦに供給した直後の間接乾燥物は、遠心力の影響によって、各パイプ５ａ～５ｄの外周側を流れることが多い。そして、間接乾燥物の乾燥が進むにつれて間接乾燥物の凝集状態が解けて平均粒径が小さくなるため、各パイプ５ａ～５ｄの内周側を流れるようになり、パイプ５ｄの内側に設けた排出口５Ｙから排出される。

円管式気流乾燥機５ＣＦの運転においては、各パイプ５ａ～５ｄ内の熱風の風速を１０ｍ／ｓ以上にすることが好ましい。より好ましくは、熱風によって間接乾燥物を円滑に搬送するため、１５ｍ／ｓ以上にすると良い。さらに好ましくは、供給口５Ｘから供給された間接乾燥物を循環している熱風と高速で衝突させることにより、間接乾燥物を熱風中に分散させることができるため、２０ｍ／ｓ以上にすると良い。

図１においては、パイプ５ａ～５ｄを環状に構成した円管式気流乾燥機５ＣＦを示した。しかし、連続式熱風乾燥機５は環状の気流乾燥機５Ｆものに限られず、すべてのパイプを直線状または略直線状に配置した直管式気流乾燥機５ＬＦにしても良い。円管式気流乾燥機５ＣＦは、直管式気流乾燥機５ＬＦよりも設置スペースが小さいという点で優れている。もっとも、直管式気流乾燥機５ＬＦであっても、管を高さ方向に延在させた場合は、設置スペースを小さくすることが可能である。

なお、円管式気流乾燥機５ＣＦのサイズを大きくしても、小さくしても、乾燥機５ＣＦ内に間接乾燥物が滞留する滞留時間にほとんど変化は生じない。

連続式熱風乾燥機５の代わりに攪拌伝熱式乾燥機を用いたり、連続式熱風乾燥機５として解砕機付きの気流乾燥機を用いたりすることもできる。連続式熱風乾燥機５の代わりに、間接加熱式乾燥機（スチームチューブドライヤー）を設けるようにしても良いが、イニシャルコストが圧倒的に低く、設備の接地面積も取らず、納期も短くなることから、連続式熱風乾燥機５（特に、円管式気流乾燥機５ＣＦや直管式気流乾燥機５ＬＦ）が好ましい。

本発明の連続式熱風乾燥機５は、連続式熱風乾燥機５の大きさと供給される熱風ガスの温度と量から求める熱容量係数が、２０００～４０００kcal/m³h℃の範囲になる連続式熱風乾燥機５を用いることが好ましい。この熱容量係数が高いほどより多くの熱エネルギーを汚泥に伝えることができ、そのエネルギーを汚泥の水分の蒸発に使うことができる。前記円管式気流乾燥機５ＣＦは、インクラインドディスク型ドライヤなどの間接加熱式乾燥機と比べて熱容量係数が極めて高いため、少ない滞留時間で十分な乾燥を行うことができる。

以上のように、間接加熱式乾燥機３と連続式熱風乾燥機５を備えた有機性廃棄物Ｗの処理装置１を用いることで、最終製品（固気分離後の粉粒体）の含水率を従来よりも著しく低くすることができる。具体的には、含水率を４０％以下にすることができる。運転条件（例えば、熱風温度を高温にするなどの制御）によって、３０％以下にすることや、１０％以下にすることも可能である。

（保温手段）
連続式熱風乾燥機５には、各パイプ５ａ～５ｄの周囲に保温手段（図示しない）を設けることが好ましい。この保温手段を設けることにより、連続式熱風乾燥機５内での結露の発生を防止することができ、安定的に乾燥物を排出することができる。この保温手段の例としては、断熱シート、加熱管などを挙げることができる。また、結露を防止するために、連続式熱風乾燥機５と固気分離機６の間の配管においても、同様の保温手段を設けることが好ましい。

（固気分離機６）
粉粒体を乾燥させることで湿度が増した熱風は、排ガスとして前記連続式熱風乾燥機５から排気され、固気分離機６へ送られる。この排ガスには粉粒体が含まれているため、固気分離機６を用いて、粉粒体と分離ガス（粉粒体と分離したガス）に分離する。

なお、前記の気流乾燥機５Ｆ（円管式気流乾燥機５ＣＦや直管式気流乾燥機５ＬＦ）を用いることで、気流乾燥機５Ｆから固気分離機６まで粉粒体を熱風で運ぶことができるという利点がある。すなわち、気流乾燥機５Ｆから固気分離機６まで粉粒体を運ぶ搬送手段（コンベア等）を設ける必要がないため、処理装置１全体としてのイニシャルコストを低減させることができる。

この固気分離機６としては、例えば、遠心力により集塵を行うサイクロン、重力により集塵を行う重力沈降室、慣性により集塵を行うミストセパレーター、濾布により集塵を行うバグフィルター、充てん層により集塵を行う移動粒子層エアフィルター、電気により集塵を行う電気集塵機等を用いることができる。

（排気処理）
前記固気分離機６によって粉粒体と分離した分離ガスは、洗浄により集塵を行う除湿装置１１Ｂ（例えば、ベンチュリースクラバー）によって除塵された後、ファン１２Ｂによって吸引されて、脱臭装置（例えば、プラズマ脱臭装置）１３で脱臭される。脱臭された分離ガスは、除湿装置１１Ｂの上部に設けられた煙突１４から、大気中Ｅへ放散される。なお、固気分離機６から排出される分離ガスの処理方法は、前記の内容に限られるものではなく、各設備を適宜変更しても良い。

（返送ライン４３）
固気分離機６から排気口と熱風生成装置４の給気口の間を配管で接続し、固気分離機６から排気される排ガスの一部を熱風生成装置４へ返送し、熱風生成装置４での燃焼によって脱臭しても良い。このような返送を行うことで、後段の除湿装置１１Ｂや脱臭装置１３で処理する排ガス量が減るため、除湿装置１１Ｂを小型化することができるとともに、脱臭装置１３に用いられる濾過フィルタなどの交換部材を節約することができる。

この返送ライン４３の返送は、例えばファン１２Ｃを用いて行われる。
なお、前記供給ライン４０によって、キャリアガスの一部が熱風生成装置４へ送られるため、返送ライン４３によって返送される排ガスの量は少ないものとなる。なぜならば、熱風生成装置４が必要とする空気量は、決まっているからである。
したがって、前記供給ライン４０を設けることにより、結果的に、返送ラインのファン１２Ｃの流量を減らすことができ、ファン１２Ｃの小型化によるイニシャルコストの低減を図ることができる。

（加熱ライン４１）
供給ライン４０や返送ライン４３によって、熱風生成装置４に供給される気体量が増えるため、結果として、熱風生成装置４から連続式熱風乾燥機５へ送風される熱風量が増える。しかし、連続式熱風乾燥機５で必要とする熱風量は、連続式熱風乾燥機５の運転状況によって自ずと決まるため、場合によっては熱風生成装置４で生成された熱風が不要になることがある。

本発明では、連続式熱風乾燥機５で用いない熱風を有効利用するため、熱風生成装置４の排気口から排気される熱風の一部を供給ライン４０へ返送する配管を設けた。この配管によって返送された熱風は、供給ライン４０のキャリアガスを温める。結果として、熱風生成装置４へ送られるキャリアガスの温度が高くなるため、熱風生成装置４で用いる燃料Ｆを節約することができる。

なお、図１では、加熱ライン４１を通過する熱風は熱交換器４２Ａで、供給ライン４０を通過するキャリアガスを加熱した後、大気Ｅへ排気される。

しかし、このような形態に限られず、加熱ライン４１の配管と、供給ライン４０の配管を接合させ、加熱ライン４１によって返送された熱風が、供給ライン４０を流れるキャリアガスと合流し、キャリアガスと熱風がともに熱風生成装置４へ送られる構成にしても良い。
なお、加熱ライン４１には、加熱ライン４１を通過する熱風の流量を制御する流量制御弁（図示せず）を設けることができる。

（補助加熱ライン４５）
熱風生成装置４から排気される熱風を有効利用する目的で、補助加熱ライン４５を設けても良い。この補助加熱ライン４５を通過する熱風は、熱交換器４２Ｂで、返送ライン４３を通過する返送ガスを加熱した後、大気Ｅへ排気される。

（熱風の流量制御）
熱風生成装置４から排気された熱風は、加熱ライン４１、補助加熱ライン４５および連続式熱風乾燥機５に供給される。このとき、各供給先に供給する熱風量を制御する流量制御手段を設けることが好ましい。具体的には、熱風生成装置４と連続式熱風乾燥機５を接続する熱風供給ライン４６や、加熱ライン４１、補助加熱ライン４５に流量調整バルブを設け、その開度を調整することで流量を制御すると良い。なお、流量調整バルブは、熱風供給ライン４６、加熱ライン４１および補助加熱ライン４５のうち、少なくとも２つの流路に設置されていればよい。

（白煙防止ライン４４）
熱風生成装置４から排気される熱風を有効利用する目的で、白煙防止ライン４４を設けても良い。この白煙防止ライン４４を構成する配管は、除湿装置１１Ｂの上部に設けられた煙突１４に接続されており、大気Ｅへ排出されるガスが温められることにより、白煙の発生を抑制することができる。

（粉粒体の貯留）
固気分離機６の下端部に溜まった粉粒体は、ロータリーバルブ１９で切り出された後、配管３１を通って粉粒体上流搬送機９へ供給される。固気分離機６の下端部にある粉粒体の水分が高い場合、粉粒体がバルブに付着して排出が上手くいかないことがある。そのため、回転羽根によって掻き出すロータリーバルブ１９を用いることが好ましい。

また、図示形態では、配管３１に水分計ＡＷを設け、配管３１を通る粉粒体の含水率を計測する。計測した含水率が適切な範囲外である場合は、熱風生成装置４から連続式熱風乾燥機５へ供給する熱風の温度を上げるなどの制御を行う。

粉粒体上流搬送機９としては、機械的な動力によって搬送を行うスクリューコンベアやベルトコンベアなどを用いることができる。図示形態では、二軸のスクリューからなるスクリューコンベアを用いている。二軸のスクリューコンベアを用いることで、一方のシャフトに付着した粉粒体を他方の回転羽根で掻き出すことができる。

前記スクリューコンベア９は、粉粒体の供給口がスクリューコンベア９の長手方向の中間部分に設けられ、粉粒体の排出口がスクリューコンベア９の長手方向の一端側端部（図面右側）と他端側端部（図面左側）に設けられている。供給口から供給された粉粒体は、スクリューコンベア９が正回転することによって一端側端部へ運ばれ、一端側端部の排出口から排出される。反対に、スクリューコンベア９が逆回転すると、粉粒体が他端側端部へ運ばれ、他端側端部の排出口から排出される。下流に配置した複数のコンテナ１５に粉粒体をバランス良く貯留するため、スクリューコンベア９を一定時間正回転した後、同じ時間逆回転するという様に、正回転と逆回転を交互に均等に行い、一端側端部から排出される粉粒体の量と、他端側端部から排出される粉粒体の量を同量にすることが好ましい。

スクリューコンベア９に供給される粉粒体の温度は約６５℃～９０℃という高温である。そこで、粉粒体の粗熱を取って６５℃程度まで下げるため、スクリューコンベア９を水冷式にすることが好ましい。具体的には、スクリューコンベア９のジャケットの外側に冷却用の水を流すとともに、シャフトの内部にも水を流すことで、外側と内側の両方から粉粒体を冷却する。

スクリューコンベア９の各排出口（一端側排出口および他端側排出口）から排出された粉粒体は、配管３２内を通って、別々の粉粒体下流搬送機１０に供給される。図示した各粉粒体下流搬送機１０は一軸のスクリューコンベア１０であり、冷却機能を有さない点と一軸のスクリューである点以外は、粉粒体上流搬送機９と同様の構造である。

このスクリューコンベア１０が正回転または逆回転することにより、粉粒体がスクリューコンベア１０の一端側と他端側に振り分けられる。そして、一端側排出口または他端側排出口から排出された粉粒体は、配管３３を通って、各コンテナ１５（図示形態では、四個のコンテナ）に貯留される。このように、スクリューコンベア１０を用いて粉粒体を複数のコンテナ１５に振り分けることで、コンテナ１５がすぐに満杯になることを防いでいる。

コンテナ１５内に貯留された粉粒体は、コンテナ１５内の酸素や一酸化炭素によって温度が上昇するおそれがある。そのため、コンテナ１５に温度計を取り付け、外部から温度を監視するとともに、窒素タンク（図示しない）からコンテナ１５内に窒素を供給すると良い。また、温度が急上昇した場合に備えて、コンテナ１５内に水を降らせる機構を設けても良い。

（有機性廃棄物の処理方法）
本発明は、有機性廃棄物Ｗを乾燥させて、最終製品たる粉粒体を回収する有機性廃棄物Ｗの処理方法も提供する。当該処理方法は、間接加熱式乾燥機３によって有機性廃棄物Ｗを乾燥させる第１乾燥工程と、連続式熱風乾燥機５の内部で、前記第１乾燥工程で乾燥させた間接乾燥物に熱風を接触させ、間接乾燥物をさらに乾燥させる第２乾燥工程とを有している。

この処理方法は、第１乾燥工程と第２乾燥工程の間に、間接加熱式乾燥機３と除湿装置１１Ａ間で循環するキャリアガスの一部を抜き出し、熱風生成装置４へ供給するキャリアガスの供給工程を設けても良い。

この熱風生成装置４で生成した熱風は、連続式熱風乾燥機５に用いられるが、供給工程を設けたことにより、生成する熱風の量が必要以上になる場合がある。したがって、このような場合は、供給工程と第２工程の間に、熱風生成装置４で生成した熱風の一部を供給ライン４０へ返送して、供給ライン４０のキャリアガスを加熱する加熱工程を設けても良い。

そのほか、第２乾燥工程の後に、固気分離機６を用いて熱風乾燥物を固体（粉粒体）と気体に分離する分離工程を設けることもできる。また、分離工程の後に、固気分離機６から排出される気体の一部を熱風生成装置４へ送る返送工程を設けても良い。

前記返送工程の後に、熱風生成装置４で生成した熱風の一部を返送ライン４３へ返送して、返送ライン４３の気体を温める補助加熱工程を設けても良い。

１：処理装置、２：有機性廃棄物貯留槽、３：間接加熱式乾燥機、４：熱風生成装置、５：連続式熱風乾燥機、５Ｆ：気流乾燥機、５ＣＦ：円管式気流乾燥機、５ＬＦ：直管式気流乾燥機、５ａ～５ｄ：パイプ、５Ｘ：供給口、５Ｙ：排出口、６：固気分離機、７：搬送機、８：測定装置、９：粉粒体上流搬送機、１０：粉粒体下流搬送機、１１：除湿装置、１２：ファン、１３：脱臭装置、１４：煙突、１５：コンテナ、１７：空気圧縮機、１８：貯留タンク、１９：ロータリーバルブ、２０：消化タンク、２１：供給ポンプ、３１～３３：配管、４０：供給ライン、４１：加熱ライン、４２：熱交換器、４３：返送ライン、４４：白煙防止ライン、４５：補助加熱ライン、４６：熱風供給ライン、ＡＭ：水分計、Ｅ：大気、Ｆ：燃料、Ｍ：モーター、Ｗ：有機性廃棄物

Claims (5)

1. 有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理装置であって、
   有機性廃棄物を乾燥させる間接加熱式乾燥機と、
   前記間接加熱式乾燥機で乾燥させた有機性廃棄物に対して、熱風を接触させ、前記有機性廃棄物をさらに乾燥させる連続式熱風乾燥機と、
   前記連続式熱風乾燥機に用いる熱風を生成する熱風生成装置と、
   前記間接加熱式乾燥機と前記熱風生成装置の間を接続し、前記間接加熱式乾燥機から排出されるキャリアガスの一部を前記熱風生成装置に供給する供給ラインと、
   前記間接加熱式乾燥機から排気されたキャリアガスを除湿する除湿装置と、
   前記間接加熱式乾燥機と前記除湿装置の間を繋ぐ循環路と、を有し、
   前記循環路は、
   前記間接加熱式乾燥機から排気されたキャリアガスを前記除湿装置に供給する第１循環路と、
   前記除湿装置から排気された除湿キャリアガスを前記間接加熱式乾燥機に供給する第２循環路を有し、
   前記供給ラインは、前記第１循環路または前記第２循環路の少なくとも一方と、前記熱風生成装置との間に設けられていることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
2. 前記間接加熱式乾燥機は、ディスク式乾燥機、加熱管式乾燥機または遠心薄膜式乾燥機である請求項１記載の有機性廃棄物の処理装置。
3. 前記連続式熱風乾燥機は、円管式気流乾燥機、流動乾燥機、バンド乾燥機または直管式気流乾燥機である請求項１記載の有機性廃棄物の処理装置。
4. 前記供給ラインに設けられた熱交換器と、
   前記熱風生成装置で生成した熱風の余剰ガスを前記熱交換器に供給する加熱ラインと、を有し、
   前記熱交換器は、前記余剰ガスを熱媒として用いて、前記供給ラインを通過するキャリアガスを加熱する構成とした請求項１～３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
5. 前記熱風生成装置で生成した熱風の余剰ガスを前記供給ラインに供給する加熱ラインを有し、
   前記余剰ガスが、前記供給ラインを通過するキャリアガスと合流し、前記キャリアガスを加熱する構成とした請求項１～３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物の処理装置。

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