JP7370157B2 - 廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法 - Google Patents
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Description
本開示は、廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法に関する。
特許文献１には、植物性廃棄物を含む原料を蒸気により加水分解処理して固形成分と液体成分とに固液分離した後に、固形成分からバイオマス燃料を製造するとともに、液体成分から液体肥料を製造する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、タンパク質などの窒素化合物を多く含む廃棄物を処理し、それを原料とする発酵物質の製造を適切に行えないといった問題点があった。
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、処理可能な廃棄物の範囲を広げるとともに処理した廃棄物を原料とする発酵物質を適切に製造できる廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
（１）本開示の少なくとも１つの実施形態に係る廃棄物処理システムは、
廃棄物を水熱処理する第１水熱処理装置と、
前記第１水熱処理装置における第１反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第１固液分離装置と、
前記第１反応物の前記固体を水熱処理する第２水熱処理装置と、
前記第２水熱処理装置における第２反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第２固液分離装置と、
前記第１反応物の前記液体又は前記スラリー及び前記第２反応物の前記液体又は前記スラリーを発酵させる発酵装置と
を備える。
尚、ここで言う第１水熱処理装置、第２水熱処理装置、第１固液分離装置、第２固液分離装置、発酵装置はそれぞれ、それらの機能を有するものが複数機ある場合が含まれる。例えば、第１水熱処理装置が２機、第２水熱処理装置が１機で構成されるシステムとなる場合もある。
廃棄物を水熱処理する第１水熱処理装置と、
前記第１水熱処理装置における第１反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第１固液分離装置と、
前記第１反応物の前記固体を水熱処理する第２水熱処理装置と、
前記第２水熱処理装置における第２反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第２固液分離装置と、
前記第１反応物の前記液体又は前記スラリー及び前記第２反応物の前記液体又は前記スラリーを発酵させる発酵装置と
を備える。
尚、ここで言う第１水熱処理装置、第２水熱処理装置、第１固液分離装置、第２固液分離装置、発酵装置はそれぞれ、それらの機能を有するものが複数機ある場合が含まれる。例えば、第１水熱処理装置が２機、第２水熱処理装置が１機で構成されるシステムとなる場合もある。
タンパク質などの窒素化合物を多く含む廃棄物を１５０℃以上の高温で水熱処理すると、メイラード反応によりメラノイジンの生成が顕著になる。メラノイジンのような窒素含有抗酸化物質は、発酵装置に流入すると、発酵を阻害する。上記（１）の構成によると、第１水熱処理装置においてメイラード反応を抑制できる温度で水熱処理することにより、第１水熱処理装置でのメラノイジンの生成を抑制することができる。また、第１固液分離装置により、メラノイジンの生成の原因となるタンパク質などの窒素化合物を可溶化またはスラリー化して第１反応物の液体又はスラリーとして分離することができ、第２水熱処理装置の原料中の窒素化合物の量を低減できるので、第２水熱処理装置における水熱処理でのメラノイジンの生成を抑えることができる。したがって、発酵装置における発酵阻害を低減することができる。その結果、処理可能な廃棄物の範囲を広げることができ、処理した廃棄物を原料とする発酵物質を適切に製造することができる。
（２）いくつかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第１水熱処理装置での水熱処理の温度は、前記第２水熱処理装置での水熱処理の温度よりも低い。
この構成によると、第２水熱処理装置において、第１水熱処理装置での水熱処理温度よりも高い温度で水熱処理を行うことにより、セルロース等の難分解性有機物を、糖や有機酸などの易分解性有機物まで分解して発酵装置に供給することができるので、第２水熱処理装置でのメラノイジンの生成を抑えながら、発酵装置における発酵時間を短縮することができる。尚、本願では、発酵装置における酵素や細菌が原料を分解するのに長時間かかるか短時間で済むかという意味で、難分解性及び易分解性という言葉を用いることとする。
前記第１水熱処理装置での水熱処理の温度は、前記第２水熱処理装置での水熱処理の温度よりも低い。
この構成によると、第２水熱処理装置において、第１水熱処理装置での水熱処理温度よりも高い温度で水熱処理を行うことにより、セルロース等の難分解性有機物を、糖や有機酸などの易分解性有機物まで分解して発酵装置に供給することができるので、第２水熱処理装置でのメラノイジンの生成を抑えながら、発酵装置における発酵時間を短縮することができる。尚、本願では、発酵装置における酵素や細菌が原料を分解するのに長時間かかるか短時間で済むかという意味で、難分解性及び易分解性という言葉を用いることとする。
（３）いくつかの実施形態では、上記（１）または（２）の構成において、
前記発酵装置に流入する前記液体又は前記スラリー中の着色物質の指標を検出する着色物質センサを備える。
この構成によると、発酵装置に流入する液体又はスラリー中の着色物質であるメラノイジンの指標を検出できるので、検出されたメラノイジンの指標に基づいて、廃棄物処理システムの運転条件の調整、例えば、第１水熱処理装置での水熱処理の温度を調整すること等を行うことにより、発酵装置に流入する液体又はスラリー中のメラノイジンの指標を低減して発酵が阻害されるおそれを低減することができる。
前記発酵装置に流入する前記液体又は前記スラリー中の着色物質の指標を検出する着色物質センサを備える。
この構成によると、発酵装置に流入する液体又はスラリー中の着色物質であるメラノイジンの指標を検出できるので、検出されたメラノイジンの指標に基づいて、廃棄物処理システムの運転条件の調整、例えば、第１水熱処理装置での水熱処理の温度を調整すること等を行うことにより、発酵装置に流入する液体又はスラリー中のメラノイジンの指標を低減して発酵が阻害されるおそれを低減することができる。
（４）本開示の少なくとも１つの実施形態に係る廃棄物処理方法は、
廃棄物を水熱処理する第１水熱処理ステップと、
前記第１水熱処理ステップにおける第１反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第１固液分離ステップと、
前記第１反応物の前記固体を水熱処理する第２水熱処理ステップと、
前記第２水熱処理ステップにおける第２反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第２固液分離ステップと、
前記１反応物の前記液体又は前記スラリー及び前記第２反応物の前記液体又は前記スラリーを発酵する発酵ステップと
を含む。
廃棄物を水熱処理する第１水熱処理ステップと、
前記第１水熱処理ステップにおける第１反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第１固液分離ステップと、
前記第１反応物の前記固体を水熱処理する第２水熱処理ステップと、
前記第２水熱処理ステップにおける第２反応物を固体及び液体又はスラリーに分離する第２固液分離ステップと、
前記１反応物の前記液体又は前記スラリー及び前記第２反応物の前記液体又は前記スラリーを発酵する発酵ステップと
を含む。
タンパク質などの窒素化合物を多く含む廃棄物を１５０℃以上の高温で水熱処理すると、メイラード反応によりメラノイジンが生成する。メラノイジンのような窒素含有抗酸化物質は、発酵ステップにおける発酵を阻害する。上記（４）の構成によると、第１水熱処理ステップにおいてメイラード反応を抑制できる温度で水熱処理することにより、第１水熱処理ステップでのメラノイジンの生成を抑制することができる。また、第１固液分離ステップにより、メラノイジンの生成の原因となるタンパク質などの窒素化合物を可溶化またはスラリー化して第１反応物の液体又はスラリーに移行させることができ、第２水熱処理ステップの原料中の窒素化合物の量を低減できるので、第２水熱処理ステップにおける水熱処理でのメラノイジンの生成を抑えることができる。したがって、発酵ステップにおける発酵阻害を低減することができる。その結果、処理可能な廃棄物の範囲を広げることができ、処理した廃棄物を原料とする発酵物質を適切に製造することができる。
（５）いくつかの実施形態では、上記（４）の方法において、
前記第１水熱処理ステップでの水熱処理の温度は、前記第２水熱処理ステップでの水熱処理の温度よりも低い。
この方法によると、第２水熱処理ステップにおいて、第１水熱処理ステップでの水熱処理温度よりも高い温度で水熱処理を行うことにより、セルロース等の難分解性有機物を易分解性有機物まで分解して発酵することができるので、第２水熱処理ステップでのメラノイジンの生成を抑えながら、発酵ステップにおける発酵時間を短縮することができる。
前記第１水熱処理ステップでの水熱処理の温度は、前記第２水熱処理ステップでの水熱処理の温度よりも低い。
この方法によると、第２水熱処理ステップにおいて、第１水熱処理ステップでの水熱処理温度よりも高い温度で水熱処理を行うことにより、セルロース等の難分解性有機物を易分解性有機物まで分解して発酵することができるので、第２水熱処理ステップでのメラノイジンの生成を抑えながら、発酵ステップにおける発酵時間を短縮することができる。
（６）いくつかの実施形態では、上記（４）または（５）の方法において、
前記第１水熱処理ステップ及び前記第２水熱処理ステップはそれぞれ、同一の水熱処理装置において行われる。
この方法によると、１つの水熱処理装置で上記（４）または（５）の廃棄物処理方法を行うことができるので、この廃棄物処理方法を行うためのシステムをコンパクト化できる。
また、いくつかの実施形態では、前記第２水熱処理ステップは、前記第１水熱処理ステップを行った水熱装置とは別の水熱処理装置において行うこともできる。例えば、ある時間ｔ１において、４機ある同じ機能を持つ水熱処理装置のうち、Ａ号機、Ｂ号機は生成物の排出と原料廃棄物の投入、Ｃ号機は、第１水熱処理ステップ、Ｄ号機は第２水熱処理ステップを行う。次の時間ｔ２において、Ａ号機は、第１水熱処理ステップ、Ｂ号機は第２水熱処理ステップ、Ｃ号機、Ｄ号機は生成物の排出と原料廃棄物の投入を行うなどの方法が考えられる。この方法によると、原料を選ばずどの装置でも処理ができるため、フレキシブルな運転が可能となる。
前記第１水熱処理ステップ及び前記第２水熱処理ステップはそれぞれ、同一の水熱処理装置において行われる。
この方法によると、１つの水熱処理装置で上記（４）または（５）の廃棄物処理方法を行うことができるので、この廃棄物処理方法を行うためのシステムをコンパクト化できる。
また、いくつかの実施形態では、前記第２水熱処理ステップは、前記第１水熱処理ステップを行った水熱装置とは別の水熱処理装置において行うこともできる。例えば、ある時間ｔ１において、４機ある同じ機能を持つ水熱処理装置のうち、Ａ号機、Ｂ号機は生成物の排出と原料廃棄物の投入、Ｃ号機は、第１水熱処理ステップ、Ｄ号機は第２水熱処理ステップを行う。次の時間ｔ２において、Ａ号機は、第１水熱処理ステップ、Ｂ号機は第２水熱処理ステップ、Ｃ号機、Ｄ号機は生成物の排出と原料廃棄物の投入を行うなどの方法が考えられる。この方法によると、原料を選ばずどの装置でも処理ができるため、フレキシブルな運転が可能となる。
本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、第１水熱処理装置においてメイラード反応を抑制できる温度で水熱処理することにより、第１水熱処理装置でのメラノイジンの生成を抑制することができる。また、第１固液分離装置により、メラノイジンの生成の原因となるタンパク質などの窒素化合物を可溶化またはスラリー化して第１反応物の液体に移行させることができ、第２水熱処理装置の原料中の窒素化合物の量を低減できるので、第２水熱処理装置における水熱処理でのメラノイジンの生成を抑えることができる。したがって、発酵装置における発酵阻害を低減することができる。その結果、処理可能な廃棄物の範囲を広げることができ、処理した廃棄物を原料とする発酵物質を適切に製造することができる。
以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
（実施形態１）
図１に示されるように、本開示の実施形態１に係る廃棄物処理システム１は、廃棄物を水熱処理する（第１水熱処理ステップ）第１水熱処理装置２と、第１水熱処理装置２における反応物である第１反応物を固体及び液体に分離する（第１固液分離ステップ）第１固液分離装置３と、第１反応物の固体を水熱処理する（第２水熱処理ステップ）第２水熱処理装置と、第２水熱処理装置における反応物である第２反応物を固体及び液体に分離する（第２固液分離ステップ）第２固液分離装置と、第１反応物の液体及び第２反応物の液体を発酵させる（発酵ステップ）発酵装置６とを備えている。
図１に示されるように、本開示の実施形態１に係る廃棄物処理システム１は、廃棄物を水熱処理する（第１水熱処理ステップ）第１水熱処理装置２と、第１水熱処理装置２における反応物である第１反応物を固体及び液体に分離する（第１固液分離ステップ）第１固液分離装置３と、第１反応物の固体を水熱処理する（第２水熱処理ステップ）第２水熱処理装置と、第２水熱処理装置における反応物である第２反応物を固体及び液体に分離する（第２固液分離ステップ）第２固液分離装置と、第１反応物の液体及び第２反応物の液体を発酵させる（発酵ステップ）発酵装置６とを備えている。
第１水熱処理装置２は、その構成については特に限定しないが、例えば、廃棄物を収集した車両又はプラント等から廃棄物をそのまま受け入れ可能な容器を備え、この容器に蒸気を供給可能に構成したバッチ式水熱処理装置を用いることができる。第１固液分離装置３は、その構成については特に限定しないが、第１固液分離装置３を通過する液体（液体又はスラリー）と、第１固液分離装置３を通過しない固体とに分離できるものであれば、どのような構成でもよく、ある粒度以上の固体を分離するものなどであってもよい。例えば、スクリーン、メッシュ、フィルター、ストレーナ、濾過装置、遠心分離装置等であってもよい。尚、第２水熱処理装置１２及び第２固液分離装置１３はそれぞれ第１水熱処理装置２及び第１固液分離装置３と構成が同じでもよいし、異なっていてもよい。尚、以下の説明において、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３で分離された液体には、微細な固体を含まない液体のみならず、微細な固体を含むスラリーも含まれることとする。
発酵装置６は、その構成については特に限定しないが、第１反応物の液体及び第２反応物の液体を原料として、微生物や細菌、酵素などの生物作用を利用して有価物を製造するものであれば、どのような構成でもよく、例えば、バイオガスを製造するメタン発酵装置、エタノールを製造するエタノール発酵装置、有機肥料を製造する有機肥料製造装置、又は飼料を製造する飼料製造装置等、若しくは、これらのうちのいくつかの組み合わせであってもよい。また、発酵装置の前流には、酵素糖化槽、酸発酵槽、混合調整槽などの発酵前処理設備があってもよい。また、第１固液分離装置３、第２固液分離装置１３で除去しきれなかった微細な発酵不適物を除去する設備があってもよい。例えば、その設備は遠心力で分離する細砂分離器などであってもよい。
次に、本開示の実施形態１に係る廃棄物処理システム１の動作について説明する。
図１に示されるように、第１水熱処理装置２に受け入れられた廃棄物は、第１水熱処理装置２に供給される水蒸気と接触する。接触した水蒸気は凝縮し、熱水となり、熱水に接触した廃棄物において加水分解反応が起こる。ここで、廃棄物の種類は特に限定しないが、パーム残渣等のような、セルロースを一成分として含む植物性廃棄物と、家畜糞尿や肉・魚等の食品廃棄物のような、タンパク質を一成分として含む動物性廃棄物とを含んでいてもよい。また、廃棄物は、紙ごみ、食品残渣等のような都市ごみを含んでいてもよい。水熱処理の条件としては、例えば、温度が１２０℃以上２４０℃以下、圧力はその飽和圧力である０．２ＭＰａ以上３．４ＭＰａ以下、処理時間が１５分以上２時間以下とすることができるが、これらの条件に限定されず、廃棄物の種類に応じて適宜調整可能である。
図１に示されるように、第１水熱処理装置２に受け入れられた廃棄物は、第１水熱処理装置２に供給される水蒸気と接触する。接触した水蒸気は凝縮し、熱水となり、熱水に接触した廃棄物において加水分解反応が起こる。ここで、廃棄物の種類は特に限定しないが、パーム残渣等のような、セルロースを一成分として含む植物性廃棄物と、家畜糞尿や肉・魚等の食品廃棄物のような、タンパク質を一成分として含む動物性廃棄物とを含んでいてもよい。また、廃棄物は、紙ごみ、食品残渣等のような都市ごみを含んでいてもよい。水熱処理の条件としては、例えば、温度が１２０℃以上２４０℃以下、圧力はその飽和圧力である０．２ＭＰａ以上３．４ＭＰａ以下、処理時間が１５分以上２時間以下とすることができるが、これらの条件に限定されず、廃棄物の種類に応じて適宜調整可能である。
第１水熱処理装置２における水熱処理の反応物である第１反応物は、第１固液分離装置３によって固体及び液体に分離される。分離された固体は、第２水熱処理装置１２に送られ、第２水熱処理装置１２に供給される蒸気と接触して、第１水熱処理装置２における水熱処理の原理と同じ原理で水熱処理される。第２水熱処理装置１２における水熱処理の温度は、第１水熱処理装置２における水熱処理の温度よりも高い温度とすること、例えば、第１水熱処理装置２における水熱処理の温度を１２０℃～１６０℃とし、第２水熱処理装置１２における水熱処理の温度を２００℃～２４０℃とすることが好ましい。
第２水熱処理装置１２における水熱処理の反応物である第２反応物は、第２固液分離装置１３によって固体及び液体に分離される。分離された固体は、発酵装置６において微生物や菌の作用によって分解できないもの、例えば、プラスチック、金属、石、砂等であり、発酵装置６における発酵の原料として使用できない発酵不適物として廃棄処理される。または、発酵不適物のうち、有価な金属や、燃料として利用可能なプラスチックは、資源リサイクルされる。一方、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体は発酵装置６に送られ、バイオガス、エタノール、有機肥料、飼料等の発酵物質が製造される。
糖及びタンパク質を含む有機性廃棄物を１５０℃以上の高温で水熱処理すると、メイラード反応によりメラノイジンが生成する。メラノイジンのような窒素含有抗酸化物質は、発酵装置６に流入すると、発酵装置６における発酵を阻害する。実施形態１に係る廃棄物処理システム１では、第１水熱処理装置２において、第２水熱処理装置１２での水熱処理温度よりも低い温度、好ましくはメイラード反応を抑制できる温度、例えば１２０℃で水熱処理を行うことにより、第１水熱処理装置２での水熱処理によるメラノイジンの生成を抑えることができる。また、第１水熱処理装置２では、メラノイジンの生成の原因となる窒素含有成分を可溶化して液体に移行させることができる。これにより、第２水熱処理装置１２で水熱処理される固体中の窒素含有成分を低減して、第２水熱処理装置１２における水熱処理でのメラノイジンの生成を抑えることができる。したがって、発酵装置６における発酵阻害を低減することができる。
第２水熱処理装置１２では、第１水熱処理装置２での水熱処理温度よりも高い温度、例えば２２０℃で水熱処理を行うことにより、セルロース等の難分解性有機物を糖や有機酸などの易分解性有機物まで分解する。セルロース等の難分解性有機物は、発酵装置６における発酵に時間がかかるが、セルロース等の難分解性有機物は第２水熱処理装置１２における水熱処理によって易分解性有機物に分解されて発酵装置６に供給されるので、発酵装置６における発酵時間を短縮することができる。また、第２水熱処理装置１２にて、草木類や草木類を原料とする紙などのリグノセルロース系バイオマスを水熱処理する場合、リグニンが分解し、フェノール類が生成する。フェノール類が発酵装置に流入すると、発酵を阻害する。特に水熱温度が２４０℃以上に高い場合には、リグニンの分解が促進される上、セルロースの分解にて生成された糖が重縮合して、炭化物やその前駆体になる。炭化物は発酵の原料とならないことから、第２水熱処理装置１２における水熱処理の温度を２００℃～２４０℃とすることが好ましい。
このように、第１水熱処理装置２においてメイラード反応を抑制できる温度で水熱処理することにより、第１水熱処理装置２でのメラノイジンの生成を抑制することができる。また、第１固液分離装置３により、メラノイジンの生成の原因となるタンパク質などの窒素化合物を可溶化またはスラリー化して第１反応物の液体に移行させることができ、第２水熱処理装置１２の原料中の窒素化合物の量を低減できるので、第２水熱処理装置１２における水熱処理でのメラノイジンの生成を抑えることができる。したがって、発酵装置６における発酵阻害を低減することができる。その結果、処理可能な廃棄物の範囲を広げることができ、処理した廃棄物を原料とする発酵物質を阻害が発生することなく適切に製造することができる。
廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体中の着色物質の指標を検出するための着色物質センサ１５及び１６を備えてもよい。尚、着色物質には、前述したメラノイジンの他に、フェノール類やフラール類等が含まれ、これらは発酵装置６における発酵の阻害原因となる。液中のメラノイジンの濃度は、４００～４５０ｎｍの波長領域における吸光度の指標と相関があり、液中のフェノール類の濃度は２００～３００ｎｍの波長領域における吸光度の指標と相関があるため、着色物質センサ１５，１６として吸光度計を使用することができる。また、着色物質センサ１５，１６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してから発酵装置６に流入するまでの間で液体中の着色物質の指標を検出するように着色物質センサ１７を設けてもよい。さらに、発酵装置６内の着色物質の指標を検出するように、発酵装置６に着色物質センサ１８を設けてもよい。すなわち、着色物質センサ１５～１８は、発酵装置６に流入する液体中の着色物質を検出するためのものである。
着色物質センサ１５～１７による検出値に基づいて、発酵装置６に流入する着色物質、例えばメラノイジンの量が多いと判断した場合、その原因として、例えば、第１水熱処理装置２における固体分解率が低いために、窒素含有物質が第２水熱処理装置１２に流入して第２水熱処理装置１２でメラノイジンが生成していることが考えられる。この現象は、着色物質センサ１５，１６が設けられていれば、両者の検出値を比較することにより判断可能である。この場合、第１水熱処理装置２における水熱処理の温度を上昇させるとともに、または、第１水熱処理装置２における廃棄物の滞留時間を長くすることで、廃棄物の微細化が促進され、固体分解率が向上するので、発酵装置６に流入するメラノイジンの量を低減することが可能である。ただし、第１水熱処理装置２における水熱処理の温度を上昇させ過ぎると、第１水熱処理装置２で生成するメラノイジンが増加してしまうので、第１水熱処理装置２における水熱処理の温度の調整は、第１水熱処理装置２においてメラノイジンが生成しない温度以下で行うべきである。尚、廃棄物の微細化の促進を確認できるようにするために、第１水熱処理装置２の内部を撮影又は録画するカメラ又はビデオとライトとを設けてもよい。
実施形態１では、２つの水熱処理装置、すなわち第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２を設け、異なる水熱処理装置で廃棄物に対して２回の水熱処理を行っていたが、この形態に限定するものではない。図２に示されるように、図１の構成に対して第２水熱処理装置１２及び第２固液分離装置１３を取り除いた構成であってもよい。この構成では、第１水熱処理装置２における水熱処理（第１水熱処理ステップ）を行った後、第１反応物を第１固液分離装置３において固液分離する（第１固液分離ステップ）。第１反応物の液体は発酵装置６に送られる一方、固体は第１水熱処理装置２に戻される。続いて、第１水熱処理装置２において第１反応物の固体を水熱処理し（第２水熱処理ステップ）、この水熱処理の反応物である第２反応物を第１固液分離装置３において固液分離する（第２固液分離ステップ）。第２反応物の液体は発酵装置６に送られる一方、固体は発酵不適物として廃棄処理される。発酵装置６における液体の発酵（発酵ステップ）は、図１における構成で説明した発酵ステップと同じである。この構成及び方法によると、１つの水熱処理装置（第１水熱処理装置２）で廃棄物の処理を行うことができるので、廃棄物処理システム１をコンパクト化できる。
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態２に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３に洗浄水が供給されるように構成したものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態２に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態２に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３に洗浄水が供給されるように構成したものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図３に示されるように、本開示の実施形態２に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３に洗浄水が供給されるように構成されている。その他の構成は実施形態１と同じである。
本開示の実施形態２に係る廃棄物処理システム１の第１水熱処理装置２において廃棄物が水熱処理される動作は実施形態１と同じである。続いて、第１水熱処理装置２における第１反応物は第１固液分離装置３によって固液分離されるが、第１固液分離装置３によって分離された固体には水分が付着又は含有されている。この水分の中に糖やタンパク質が含まれていると、第２水熱処理装置１２における水熱処理によってメラノイジンが生成するおそれがある。しかし、この実施形態２では、第１固液分離装置３における固体と液体との分離の際に洗浄水によって固体が洗浄されるので、このような洗浄がない場合に比べて、分離された固体中に含まれる糖やタンパク質を低減することができ、その結果、第２水熱処理装置１２における水熱処理によって生成され得るメラノイジンを低減することができる。
廃棄物処理システム１に着色物質センサ１５～１８が設けられている場合、これらの検出値に基づいて、発酵装置６に流入するメラノイジンの量が多いと判断したら、第１固液分離装置３に供給される洗浄水の流量を増加してもよい。洗浄水の流量を増加すれば、第１固液分離装置３における固体と液体との分離の際に固体の洗浄が強化されるので、メラノイジンの生成の原因となる窒素含有成分をより多く液体に移行させることができる。これにより、第２水熱処理装置１２で水熱処理される固体中の窒素含有成分を低減できるので、第２水熱処理装置１２における水熱処理によって生成され得るメラノイジンを適切に低減することができる。また、その他にも洗浄水の流量を増加することで、単純に阻害物質の濃度を下げる効果も期待できる。
第２固液分離装置１３によって分離された固体は発酵不適物として廃棄処理されてしまうが、第２固液分離装置１３によって分離された固体には水分が付着又は含有されており、この水分の中に易分解性有機物が含まれていると、発酵装置６での発酵の原料とするべき易分解性有機物が金属やプラスチックなどの固体と一緒に廃棄されてしまい、発酵物質の収率が低下してしまう。しかし、この実施形態２では、第２固液分離装置１３における固体と液体との分離の際に洗浄水によって固体が洗浄されるので、このような洗浄がない場合に比べて、発酵装置６へ送られる易分解性有機物を増加することができ、発酵物質の収率を向上することができる。
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態３に係る廃棄物処理システムは、実施形態１または２に対して、廃棄物を分割して第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれに供給するように構成したものである。以下では、実施形態２の構成に対して、廃棄物を分割して供給する構成で実施形態３を説明するが、実施形態１の構成に対して、廃棄物を分割して供給する構成で実施形態３を構成してもよい。尚、実施形態３において、実施形態２の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態３に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態３に係る廃棄物処理システムは、実施形態１または２に対して、廃棄物を分割して第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれに供給するように構成したものである。以下では、実施形態２の構成に対して、廃棄物を分割して供給する構成で実施形態３を説明するが、実施形態１の構成に対して、廃棄物を分割して供給する構成で実施形態３を構成してもよい。尚、実施形態３において、実施形態２の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図４に示されるように、本開示の実施形態３に係る廃棄物処理システム１は、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれに廃棄物を供給可能に構成されている。その他の構成は実施形態２と同じである。
実施形態３では、例えば、難分解の繊維を多く含む廃棄物２（古紙や再生紙のような紙類、繊維物質を多く含むバイオマス等）を第２水熱処理装置１２に供給するとともに廃棄物２以外の廃棄物１を第１水熱処理装置２に供給することができる。すなわち、廃棄物をその種類によって分割して、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれに別々に供給することができる。廃棄物２には窒素含有物質が少ないので、廃棄物２は第１水熱処理装置２において比較的低温度での水熱処理を行う必要がない。一方で、比較的高温度での水熱処理によって繊維を微細化・有機酸化すればよい廃棄物２を第２水熱処理装置１２に供給することにより、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２それぞれでの水熱処理の効率を向上することができる。
例えば図５は、食品廃棄物のようにタンパク質（窒素含有物質）を含む廃棄物（家畜糞尿、メタン発酵残渣、パームオイル圧搾廃液（ＰＯＭＥ）残渣等）を廃棄物１として第１水熱処理装置２に供給するとともにパーム椰子空果房（ＦＥＢ）を廃棄物２として第２水熱処理装置１２に供給し、第１反応物及び第２反応物の液体を発酵装置６としての有機肥料製造装置６ａにおいて発行させて有機肥料を製造する廃棄物処理システム１を示している。有機肥料製造装置６ａは、種菌（例えば抗カビ菌）を添加できるように構成されている。尚、有機肥料製造装置６ａにも着色物質センサ１９を設けてもよい。
有機肥料製造装置６ａにおける発酵は、添加された抗カビ菌が適切に増殖するすることが好ましい。仮に、有機肥料製造装置６ａに受け入れられた液体に廃棄物由来の雑菌が含まれていると、この雑菌が抗カビ菌の増殖を阻害して、発酵が適切に進行しなくなる可能性がある。しかし、有機肥料製造装置６ａに受け入れられる液体は、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれにおいて水熱処理された第１反応物及び第２反応物のそれぞれの一部であるので、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２における水熱処理において廃棄物１及び２中の雑菌は滅菌される。有機肥料製造装置６ａでは、雑菌が滅菌された液体に抗カビ菌が添加されるので、発酵の間に抗カビ菌が適切に増殖し、発酵が適切に進行するようになる。さらに、第１水熱処理装置２において廃棄物１中の窒素含有成分の可溶化といった効果が見込まれ、第２水熱処理装置１２において廃棄物２中の繊維物質の分解といった効果が見込まれる。
有機肥料製造装置６ａで製造される良好な有機肥料の成分の指標としては、窒素成分に対する炭素成分の比（Ｃ／Ｎ比）が重要であり、Ｃ／Ｎ比が４０以下となることが好ましい。窒素成分は、廃棄物１が第１水熱処理装置２で分解されて第１固液分離装置３によって分離された液体中に主に存在する一方、炭素成分は、第１反応物の固体及び廃棄物２が第２水熱処理装置１２で分解されて第２固液分離装置１３によって分離された液体中に主に存在することから、第１固液分離装置３によって分離された液体を必要な量だけ有機肥料製造装置６ａに供給することにより、Ｃ／Ｎ比を４０以下に調整することができる。
尚、Ｃ／Ｎ比の調整のために、第１固液分離装置３によって分離された液体の全てを有機肥料製造装置６ａに供給しない場合には、残りの液体から液体肥料を製造するための発酵装置６としての液体肥料製造装置６ｂを廃棄物処理システム１に設けることもできる。
（実施形態４）
次に、実施形態４に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態４に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、発酵装置６を、バイオガスを製造するメタン発酵装置に限定したものである。尚、実施形態４において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態４に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態４に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、発酵装置６を、バイオガスを製造するメタン発酵装置に限定したものである。尚、実施形態４において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図６に示されるように、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１では、発酵装置６は、バイオガスを製造するメタン発酵装置６ｃである。メタン発酵装置６ｃは、その構成については特に限定しないが、例えば、嫌気性環境下で有機物を分解する酵素類、細菌類、例えばメタン発酵菌を収容した発酵槽を有している。尚、メタン発酵装置６ｃは、生成したバイオガスを精製してメタンガスを得るための精製装置や生成したバイオガス又はメタンガスを貯蔵する貯蔵設備を備えていてもよい。必須の構成ではないが、廃棄物処理システム１は、メタン発酵装置６ｃにアルカリ性物質を供給するためのアルカリ性物質供給部材４３も備えてもよい。尚、アルカリ性物質として、ｐＨ７よりも大きいアルカリ性の性質を有する物質であれば、液体又は固体の任意の物質を使用することができる。その他の構成は実施形態１と同じである。
尚、必須の構成ではないが、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体中の着色物質の指標を検出するための着色物質センサ１５及び１６を備えてもよい。また、着色物質センサ１５，１６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してからメタン発酵装置６ｃに流入するまでの間で液体中の着色物質の指標を検出するように着色物質センサ１７を設けてもよい。さらに、メタン発酵装置６ｃ内の着色物質の指標を検出するように、メタン発酵装置６ｃに着色物質センサ１８を設けてもよい。
また、必須の構成ではないが、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体のｐＨを検出するためのｐＨセンサ２５及び２６を備えてもよい。２つのＰＨセンサ２５，２６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してからメタン発酵装置６ｃに流入するまでの間で液体のｐＨを検出するようにｐＨセンサ２７を設けてもよい。さらに、メタン発酵装置６ｃ内のｐＨを検出するように、メタン発酵装置６ｃにｐＨセンサ２８を設けてもよい。
さらに、必須の構成ではないが、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体中のナトリウム濃度を検出するためのナトリウムセンサ３５及び３６を備えてもよい。２つのナトリウムセンサ３５，３６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してからメタン発酵装置６ｃに流入するまでの間で液体中のナトリウム濃度を検出するようにナトリウムセンサ３７を設けてもよい。さらに、メタン発酵装置６ｃ内のナトリウム濃度を検出するように、メタン発酵装置６ｃにナトリウムセンサ３８を設けてもよい。
さらに、必須の構成ではないが、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体中の有機酸濃度を検出するための有機酸濃度センサ４５及び４６を備えてもよい。２つの有機酸濃度センサ４５，４６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してからメタン発酵装置６ｃに流入するまでの間で液体中の有機酸濃度を検出するように有機酸濃度センサ４７を設けてもよい。さらに、メタン発酵装置６ｃ内の有機酸濃度を検出するように、メタン発酵装置６ｃに有機酸濃度センサ４８を設けてもよい。
さらに、必須の構成ではないが、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１は、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体中のアンモニア濃度を検出するためのアンモニア濃度センサ６５及び６６を備えてもよい。２つのアンモニア濃度センサ６５，６６と共に又はこれらに代えて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３のそれぞれによって分離された液体が合流してからメタン発酵装置６ｃに流入するまでの間で液体中のアンモニア濃度を検出するようにアンモニア濃度センサ６７を設けてもよい。さらに、メタン発酵装置６ｃ内のアンモニア濃度を検出するように、メタン発酵装置６ｃにアンモニア濃度センサ６８を設けてもよい。
次に、本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１の動作について説明する。
第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２での水熱処理の動作と、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３での固液分離の動作とは、実施形態１と同じである。実施形態４では、第１反応物の液体及び第２反応物の液体がそれぞれメタン発酵装置６ｃに供給される。
第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２での水熱処理の動作と、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３での固液分離の動作とは、実施形態１と同じである。実施形態４では、第１反応物の液体及び第２反応物の液体がそれぞれメタン発酵装置６ｃに供給される。
メタン発酵装置６ｃでは、第１反応物の液体及び第２反応物の液体のメタン発酵が行われることにより、バイオガスが生成する。尚、メタン発酵は、例えば嫌気性条件下で、３０℃以上６０℃以下、高温で作用する細菌を使う高温メタン発酵では好ましくは５０℃以上６０℃以下、中温で作用する細菌を使う中温メタン発酵では３０℃以上４０℃以下で行うことができる。生成したバイオガスを精製してメタンガスを得てもよいし、バイオガス又はメタンガスを貯蔵設備に貯蔵してもよい。
本開示の実施形態４に係る廃棄物処理システム１に着色物質センサ１５～１８が設けられている場合には、実施形態１の動作と同じ動作によって、着色物質センサ１５～１８による検出値に基づいて、メタン発酵装置６ｃに流入する着色物質の量を低減することができる。
メタン発酵装置６ｃに流入する液体のｐＨが低くなり、メタン発酵装置６ｃで分解できる有機酸量以上に供給する有機酸量が多い場合、メタン発酵装置６ｃ内のｐＨが低下し、バイオガスの発生量が低下または停止する酸敗と呼ばれる現象が起こる。これに対し、ｐＨセンサ２８による検出値に基づいて、アルカリ性物質供給部材４３から適切なタイミングで適切な量のアルカリ性物質を供給することにより、液体のｐＨを上昇させることができ、バイオガスの発生が低下または、停止する現象を抑制することができる。
一般に、液体のｐＨを下げる要因として、第１水熱処理装置２又は第２水熱処理装置１２の少なくとも一方の水熱処理によって有機酸の生成量が過剰になっていることが考えられる。いずれの水熱処理によって過剰な有機酸が生成しているかについては、ｐＨセンサ２５，２６、有機酸濃度センサ４５，４６が設けられていれば、各センサにおけるそれぞれの検出値を比較することにより判断可能である。この場合、過剰な有機酸が生成されていると判断できる水熱処理装置での水熱温度を低下し、滞留時間を短くすることで、過剰な有機酸の生成が抑えられるので、液体のｐＨを上昇させることができ、バイオガスの発生が停止する現象を抑制することができる。尚、バイオガスの発生量が低下または停止する現象を直接検出するため、メタン発酵装置６ｃのガス出口にガスクロマトグラフィや流量計を設けてもよい。
メタン発酵装置６ｃに流入する液体のナトリウム濃度が高くなり、メタン発酵装置６ｃ内のナトリウム濃度が上昇すると、メタン発酵阻害が起こることが知られている。これに対し、ナトリウムセンサ３５～３８により検出されたナトリウム濃度に基づいて、メタン発酵装置６ｃに流入する液体に上水を加えて希釈することにより、メタン発酵阻害が起こる前に液体のナトリウム濃度を低下させることができるので、メタン発酵阻害を抑制することができる。
ただし、上水を加えると、廃棄物処理システム１の系外への排水量が増加するデメリットがある。そこで、上水を加えるとともに、第２水熱処理装置１２での水熱処理の温度を低下し、滞留時間を短くすることも行うことが好ましい。第２水熱処理装置１２での水熱処理の温度を低下し、滞留時間を短くすると、第２水熱処理装置１２における有機酸化及び糖化を抑制し、第２水熱処理装置１２から流出する反応物中の固体残量を多くして、第２固液分離装置１３によって分離された液体をメタン発酵装置６ｃに供給する。これにより、メタン発酵の分解率が低下するため、メタン発酵装置６ｃから排出される固形分が多くなり、廃棄物処理システム１の系外へ排出される脱水汚泥量が多くなる。その結果、廃棄物処理システム１の系外への排水量を抑制できる。尚、第２水熱処理装置１２における有機酸化の抑制を確認できるようにするために、ナトリウムセンサ３６とともに有機酸濃度センサ４６を設けてもよい。
廃棄物に組成変動が生じた場合、例えば、廃棄物のカロリーが低下した場合や、廃棄物中の灰分又はプラスチック成分が増加した場合には、廃棄される発酵不適物の量が増加し、バイオガスの生成量が減少する。これに対し、廃棄物処理システム１に発酵不適物重量センサ４０を設けることにより、発酵不適物重量センサ４０による検出値の増加から、廃棄物中の灰分又はプラスチック成分の増加を判断した場合には、廃棄物の供給量を増加することによって、バイオガスの生成量の減少を抑制することができる。
また、水熱反応により、廃棄物中の含窒素有機物が分解し、アンモニアが生成する。アンモニアはメタン発酵阻害物質であるため、アンモニア濃度センサ６５～６８により検出されたアンモニア濃度に基づいて、例えば、含窒素有機物を含まない紙類の水熱処理装置への供給量を多くすることにより、アンモニア濃度を低減することができる。または、メタン発酵装置６ｃへの流入液体へ希釈水を加える、または固液分離装置へ供給する洗浄水の量を多くすることなどでもアンモニア濃度を低減することができる。
尚、廃棄物処理システム１に設けられる上記センサ類について、連続的又は直接的な検出ができないものについては、他の１つ又は複数の検出値から計算によって推測できるような所謂ソフトセンサを使用することもできる。
（実施形態５）
次に、実施形態５に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態５に係る廃棄物処理システムは、実施形態４に対して、発酵装置６がメタン発酵装置及び有機肥料製造装置の両方を含むようにしたものである。尚、実施形態５において、実施形態４の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態５に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態５に係る廃棄物処理システムは、実施形態４に対して、発酵装置６がメタン発酵装置及び有機肥料製造装置の両方を含むようにしたものである。尚、実施形態５において、実施形態４の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７に示されるように、本開示の実施形態５に係る廃棄物処理システム１では、発酵装置６がメタン発酵装置６ｃ及び有機肥料製造装置６ａを備えている。第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３によって分離された液体は、それらが合流した後にメタン発酵装置６ｃ及び有機肥料製造装置６ａのそれぞれに分配されるようになっている。有機肥料製造装置６ａは、種菌（例えば抗カビ菌）を添加できるように構成されている。廃棄物処理システム１は、有機肥料製造装置６ａにアルカリ性物質を供給するためのアルカリ性物質供給部材４２も備えてもよい。有機肥料製造装置６ａには、着色物質センサ１９と、ｐＨセンサ２９と、有機酸濃度センサ４９とを設けてもよい。その他の構成は実施形態４と同じである。
実施形態５において、廃棄物を水熱処理してメタン発酵装置６ｃにおいてバイオガスが製造される動作については、実施形態４と同じである。また、有機肥料製造装置６ａにおいて、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３によって分離された液体を発酵させて有機肥料を製造する動作については、実施形態３（図５の構成を参照）と同じである。
実施形態５では、メタン発酵装置６ｃにおける発酵と同様に、有機肥料製造装置６ａに流入する液体のｐＨが低くなると、有機肥料製造装置６ａにおける発酵が停止する現象も起こる。これに対し、ｐＨセンサ２９による検出値に基づいて、アルカリ性物質供給部材４２から適切なタイミングで適切な量のアルカリ性物質を供給することにより、液体のｐＨを上昇させることができ、有機肥料製造装置６ａにおける発酵が停止する現象も抑制することができる。
（実施形態６）
次に、実施形態６に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態６に係る廃棄物処理システムは、実施形態５に対して、メタン発酵装置６ｃにおけるメタン発酵の残渣を燃焼させるボイラを付加したものである。尚、実施形態６において、実施形態５の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態６に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態６に係る廃棄物処理システムは、実施形態５に対して、メタン発酵装置６ｃにおけるメタン発酵の残渣を燃焼させるボイラを付加したものである。尚、実施形態６において、実施形態５の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図８に示されるように、本開示の実施形態６に係る廃棄物処理システム１は、メタン発酵装置６ｃにおけるメタン発酵の残渣を脱水及び乾燥する脱水・乾燥装置５２（例えば、濾過装置、遠心分離装置等と乾燥装置との組み合わせ）と、メタン発酵の残渣から脱水・乾燥装置５２により脱水された固形成分を燃焼させるボイラ６０とを備えている。脱水・乾燥装置５２には、メタン発酵の残渣から脱水された液体成分を洗浄水として第１固液分離装置３に供給するための洗浄水供給ライン５５が設けられている。液体成分の一部を洗浄水として第２固液分離装置１３に供給するための分岐ライン５６が洗浄水供給ライン５５から分岐するように構成してもよい。ボイラ６０には、燃焼後の灰が抜き出される抜き出しライン６１が接続されており、抜き出しライン６１は、メタン発酵装置６ｃに連通する第１灰供給ライン６２と、有機肥料製造装置６ａに連通する第２灰供給ライン６３とに分岐している。その他の構成は実施形態５と同じである。
本開示の実施形態６に係る廃棄物処理システム１において、有機肥料及びバイオガスを製造する動作は実施形態５と同じである。本開示の実施形態６に係る廃棄物処理システム１では、メタン発酵の残渣から脱水・乾燥装置５２により脱水された固形成分をボイラ６０において燃焼する。ボイラ６０における燃焼後の灰はアルカリ性であるので、ボイラ６０から抜き出しライン６１に抜き出された灰はアルカリ性物質として、第１灰供給ライン６２又は第２灰供給ライン６３を介して、メタン発酵装置６ｃ又は有機肥料製造装置６ａに供給される。それぞれへの灰の供給の有無及び供給量については、ｐＨセンサ２５～２７の少なくとも１つによる検出値に基づいて適切に調整することができる。
メタン発酵の残渣から脱水・乾燥装置５２により脱水された液体成分は洗浄水として、洗浄水供給ライン５５及び分岐ライン５６を介して第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３に供給されることにより、第１固液分離装置３及び第２固液分離装置１３における固体と液体との分離の際に固体を洗浄することができる。その作用効果については、実施形態２で説明済であるが、この場合、洗浄水として水を別途用意する必要がないので、廃棄物処理システム１の運転コストを抑制することができる。
実施形態６では、第１水熱処理装置２及び第２水熱処理装置１２のそれぞれに、又はそれらの一方に供給される蒸気として、ボイラ６０で製造された蒸気を使用することもできる。
（実施形態７）
次に、実施形態７に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態７に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、第２水熱処理装置１２をパルパーに変更したものである。尚、実施形態７において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態７に係る廃棄物処理システムについて説明する。実施形態７に係る廃棄物処理システムは、実施形態１に対して、第２水熱処理装置１２をパルパーに変更したものである。尚、実施形態７において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図９に示されるように、本開示の実施形態７に係る廃棄物処理システム１には、第１水熱処理装置２と第２固液分離装置１３との間にパルパー１０が設けられている。ここで、パルパー１０は、パルパー１０に流入した固体中の繊維をバラバラにする、すなわち離解するための装置である。パルパー１０は、その構成については特に限定しないが、例えば、縦型バッチ式であって下部に内部の流体を攪拌するためのロータが付いているものであってもよい。また、第２固液分離装置１３も、その構成については特に限定しないが、例えば、板状又は円筒状の金属部材に適当な大きさの孔を複数形成したスクリーンであってもよい。
また、廃棄物処理システム１は、第２固液分離装置１３によって分離された液体を脱水する脱水装置１１を備えている。脱水装置１１は、脱水装置１１で分離された水又は温水がパルパー１０に供給されるように構成されている。第１固液分離装置３によって分離された液体と、脱水装置１１で脱水された固形成分とがメタン発酵装置６ｃに供給されるように構成されている。その他の構成は、第２水熱処理装置１２（図１参照）がないこと以外、実施形態１と同じである。
実施形態７において、廃棄物を第１水熱処理装置２で水熱処理してから、第１反応物を第１固液分離装置３によって固液分離するまでの動作は、実施形態１と同じである。第１固液分離装置３によって分離された固体はパルパー１０に供給される。パルパー１０には、水又は温水も供給される。パルパー１０に供給された固体中の繊維は、水又は温水中で離解される。パルパー１０からの流出物は、第２固液分離装置１３であるスクリーンに流入するが、離解された繊維はスクリーンを通り抜ける。スクリーンを通り抜けられないものは、発酵不適物として廃棄処理される。
スクリーンからの流出物は、脱水装置１１によって脱水され、脱水された水又は温水はパルパー１０に供給されて再利用されるとともに、脱水された固形成分はメタン発酵装置６ｃに供給される。メタン発酵装置６ｃには、第１固液分離装置３によって分離された液体も供給される。メタン発酵装置６ｃではこれらを発酵させて、バイオガスが生成される。
このように、第１固液分離装置３によって分離された固体中の繊維は、パルパー１０によって離解され、第２固液分離装置１３で発酵不適物を除去した上で、メタン発酵装置６ｃに供給されるので、メタン発酵装置６ｃでの発酵分解率を向上することができる。
１ 廃棄物処理システム
２ 第１水熱処理装置
３ 第１固液分離装置
６ 発酵装置
６ａ 有機肥料製造装置
６ｂ 液体肥料製造装置
６ｃ メタン発酵装置
１０ パルパー
１２ 第２水熱処理装置
１３ 第２固液分離装置
１５ 着色物質センサ
１６ 着色物質センサ
１７ 着色物質センサ
１８ 着色物質センサ
１９ 着色物質センサ
２５ ｐＨセンサ
２６ ｐＨセンサ
２７ ｐＨセンサ
２８ ｐＨセンサ
２９ ｐＨセンサ
３５ ナトリウムセンサ
３６ ナトリウムセンサ
３７ ナトリウムセンサ
３８ ナトリウムセンサ
４０ 発酵不適物重量センサ
４２ アルカリ性物質供給部材
４３ アルカリ性物質供給部材
４５ 有機酸濃度センサ
４６ 有機酸濃度センサ
４７ 有機酸濃度センサ
４８ 有機酸濃度センサ
４９ 有機酸濃度センサ
５２ 脱水・乾燥装置
５５ 洗浄水供給ライン
５６ 分岐ライン
６０ ボイラ
６１ 抜き出しライン
６２ 第１灰供給ライン
６３ 第２灰供給ライン
６５ アンモニア濃度センサ
６６ アンモニア濃度センサ
６７ アンモニア濃度センサ
６８ アンモニア濃度センサ
２ 第１水熱処理装置
３ 第１固液分離装置
６ 発酵装置
６ａ 有機肥料製造装置
６ｂ 液体肥料製造装置
６ｃ メタン発酵装置
１０ パルパー
１２ 第２水熱処理装置
１３ 第２固液分離装置
１５ 着色物質センサ
１６ 着色物質センサ
１７ 着色物質センサ
１８ 着色物質センサ
１９ 着色物質センサ
２５ ｐＨセンサ
２６ ｐＨセンサ
２７ ｐＨセンサ
２８ ｐＨセンサ
２９ ｐＨセンサ
３５ ナトリウムセンサ
３６ ナトリウムセンサ
３７ ナトリウムセンサ
３８ ナトリウムセンサ
４０ 発酵不適物重量センサ
４２ アルカリ性物質供給部材
４３ アルカリ性物質供給部材
４５ 有機酸濃度センサ
４６ 有機酸濃度センサ
４７ 有機酸濃度センサ
４８ 有機酸濃度センサ
４９ 有機酸濃度センサ
５２ 脱水・乾燥装置
５５ 洗浄水供給ライン
５６ 分岐ライン
６０ ボイラ
６１ 抜き出しライン
６２ 第１灰供給ライン
６３ 第２灰供給ライン
６５ アンモニア濃度センサ
６６ アンモニア濃度センサ
６７ アンモニア濃度センサ
６８ アンモニア濃度センサ
Claims (13)
- 廃棄物を水熱処理する第１水熱処理装置と、
前記第１水熱処理装置における第１反応物を、固体である第１分離物と、液体又はスラリーである第２分離物とに分離する第１固液分離装置と、
前記第１分離物を水熱処理する第２水熱処理装置と、
前記第２水熱処理装置における第２反応物を、固体である第３分離物と、液体又はスラリーである第４分離物とに分離する第２固液分離装置と、
前記第２分離物及び前記第４分離物を発酵させる発酵装置と
を備え、
前記第１水熱処理装置での水熱処理の温度である第１温度は１２０℃～１６０℃であり、前記第２水熱処理装置での水熱処理の温度である第２温度は２００℃～２４０℃である廃棄物処理システム。 - 前記第２分離物又は前記第４分離物の少なくとも一方に含まれる発酵阻害物質の濃度を検出する少なくとも１つのセンサを備える、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
- 前記少なくとも１つのセンサは、前記発酵阻害物質としての着色物質の指標を検出する少なくとも１つの着色物質センサ、前記第２分離物又は前記第４分離物の少なくとも一方のｐＨを検出する少なくとも１つのｐＨセンサ、前記発酵阻害物質としてのナトリウムの濃度を検出する少なくとも１つのナトリウムセンサ、前記発酵阻害物質としての有機酸の濃度を検出する少なくとも１つの有機酸濃度センサ、又は、前記発酵阻害物質としてのアンモニアの濃度を検出する少なくとも１つのアンモニア濃度センサのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の廃棄物処理システム。
- 前記少なくとも１つのセンサは、前記第２分離物に含まれる前記発酵阻害物質の濃度を検出するセンサ、前記第４分離物に含まれる前記発酵阻害物質の濃度を検出するセンサ、又は、前記発酵装置内の前記発酵阻害物質の濃度を検出するセンサの少なくとも１つを含む、請求項２または３に記載の廃棄物処理システム。
- 前記第２水熱処理装置は、前記廃棄物の一部を供給可能に構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
- 前記第１固液分離装置及び前記第２固液分離装置のそれぞれに洗浄水が供給されるように構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
- 前記発酵装置にアルカリ性物質を供給するためのアルカリ性物質供給部材を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
- 前記発酵装置は、前記第２分離物及び前記第４分離物を発酵させて有機肥料を製造する有機肥料製造装置を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
- 前記有機肥料製造装置にアルカリ性物質を供給するためのアルカリ性物質供給部材を備える、請求項８に記載の廃棄物処理システム。
- 前記発酵装置は、前記第２分離物及び前記第４分離物を発酵させてバイオガスを製造するメタン発酵装置を備え、
前記廃棄物処理システムは、前記メタン発酵装置におけるメタン発酵の残渣を燃焼させるボイラを備える、請求項８または９に記載の廃棄物処理システム。 - 廃棄物を水熱処理する第１水熱処理ステップと、
前記第１水熱処理ステップにおける第１反応物、固体である第１分離物と、液体又はスラリーである第２分離物とに分離する第１固液分離ステップと、
前記第１分離物を水熱処理する第２水熱処理ステップと、
前記第２水熱処理ステップにおける第２反応物を、固体である第３分離物と、液体又はスラリーである第４分離物とに分離する第２固液分離ステップと、
前記第２分離物及び前記第４分離物を発酵する発酵ステップと
を含み、
前記第１水熱処理ステップでの水熱処理の温度である第１温度は１２０℃～１６０℃であり、前記第２水熱処理ステップでの水熱処理の温度である第２温度は２００℃～２４０℃である廃棄物処理方法。 - 前記第１水熱処理ステップ及び前記第２水熱処理ステップはそれぞれ、同一の水熱処理装置において行われる、請求項１１に記載の廃棄物処理方法。
- 前記第２水熱処理ステップは、前記第１水熱処理ステップを行った水熱処理装置とは別の水熱処理装置において行われる、請求項１１に記載の廃棄物処理方法。
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