JPH09239346A - 廃棄物の水中破砕方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腐敗の進行を抑制し、悪臭を抑え、液の管理
が容易で長期運転の可能な、経済的な廃棄物の水中破砕
方法と装置を提供する。 【解決手段】 有機固形分を含む廃棄物１を破砕するた
めの、液８で満たされた破砕機構９を有する槽７と、該
槽に廃棄物を投入するための投入機構２と、前記破砕機
構を満たす液８に対する一次分級機構１２と、該一次分
級機構通過液に対しての液分を除去するための更に細か
い二次分級機構１４とを有する廃棄物の水中破砕装置に
おいて、前記二次分級機構１４のろ過液を破砕機構を満
たす液８に戻すライン１８と、アルカリ性の水溶液又は
粉粒体２５の前記破砕機構を満たす液８への添加機構２
６と、前記破砕機構を満たす液のｐＨ検出機構２４と、
該ｐＨ検出機構によって検出した値がアルカリ性、特に
ｐＨ９以上、望ましくは１０以上を示すように、前記ア
ルカリ性の水溶液又は粉粒体の添加機構２６からの添加
量を調節して調整する調整機構２７とを有することとし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物の水中破砕
方法に係り、特に、都市ごみや産業廃棄物や農業廃棄物
などの固形物を含有する可燃性廃棄物を、水熱反応処理
により燃料化する等のためにスラリー化する水中破砕方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物の水中破砕処理では、装置
内の液のｐＨは、調整は行わないで放置するのが通常で
あった。この液のｐＨの調整を行うのは、わずかに、廃
水処理の際、液の表面張力を調整するとか、沈殿促進や
排水のために中性付近ないしｐＨ８前後にする程度であ
った。なお、廃棄物を水中破砕して得た廃棄物スラリー
に対して、水熱反応処理による燃料化を行うプロセスで
は、廃棄物によっては脱塩素反応などでｐＨが低くなる
のを防止するとか、油脂分の収率を上げるために、水熱
反応処理プロセスの始めの段階でアルカリを添加して、
廃棄物スラリーをアルカリ性とすることがおこなわれて
いた。

【０００３】しかしながら、前記の廃棄物の水中破砕処
理には次の様な問題があった。即ち、廃梱包材や故紙な
ど腐敗性のほとんどないものだけの場合は問題ないが、
受け入れ廃棄物のなかに厨芥や農業廃棄物、有機汚泥な
どがある場合、破砕に使用する液体はやがて腐敗しはじ
め、悪臭を発生して作業環境の劣化や近隣住民からの苦
情をまねくことになる。そして、腐敗は、腐敗生成物が
粘度を高めるので、水中破砕装置の破砕機構や液移送用
ポンプの動力に、余裕のある設計が必要となると共に、
配管系統に工夫をしなければならず、また、運転中や運
転終了時に装置内より抜き出した水中破砕装置内の液の
ブロー水は、腐敗生成物で極端に高いＢＯＤやＣＯＤと
なっており、廃水処理が大変である。水中破砕装置内の
液は、腐敗で生成する有機酸や亜硝酸などによってｐＨ
５前後まで下がっており、金属腐食を引き起こす。更
に、衛生上も問題が多く、作業者や付近の住民にとって
好ましいものではなかった。

【０００４】また、都市ごみ厨芥などでは、各家庭から
排出され貯留されるうちに腐敗が始まり、普通、腐敗で
生成する有機酸や亜硝酸などによって、ｐＨ５前後まで
下がっている。このため、破砕に使用する液体は、多少
のアルカリ液を添加しても、なかなかｐＨはあがらな
い。このように、ｐＨが低下すると、混入している貝殻
や卵の殻や骨などの炭酸カルシウムやリン酸カルシウム
が溶解してしまうため、廃棄物スラリーの水熱反応処理
等の処理プロセスにおいて、熱交換や反応の過程で伝熱
面や器壁表面に、カルシウムスケールが形成される原因
となる。このため、それらの処理プロセスの連続長期運
転は困難で、時々運転を中断しては、薬剤溶解や分解掃
除などによるスケール除去作業をせねばならず、負担が
大きかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点を解消し、腐敗の進行を抑制し、悪臭を抑え、液の
管理が容易で長期運転の可能な、経済的な廃棄物の水中
破砕方法と装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機固形分を含む廃棄物を、液中に浮
遊させた状態で破砕したのち、液分を除去してスラリー
化する廃棄物の水中破砕方法において、前記廃棄物を浮
遊させる液のｐＨをアルカリ性に保持すると共に、スラ
リー化のために除去した液分を廃棄物を浮遊させる液に
戻すこととしたものである。

【０００７】また、本発明では、有機固形分を含む廃棄
物を破砕するための、液で満たされた破砕機構を有する
槽と、該槽に廃棄物を投入するための投入機構と、前記
破砕機構を満たす液に対する一次分級機構と、該一次分
級機構通過液に対しての液分を除去するための更に細か
い二次分級機構とを有する廃棄物の水中破砕装置におい
て、前記二次分級機構のろ過液を破砕機構を満たす液に
戻すラインと、アルカリ性の水溶液又は粉粒体の前記破
砕機構を満たす液への添加機構と、前記破砕機構を満た
す液のｐＨ検出機構と、該ｐＨ検出機構によって検出し
た値がアルカリ性を示すように、前記アルカリ性の水溶
液又は粉粒体の添加機構からの添加量を調節して調整す
る調整機構とを有することとしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】有機固形分を含む廃棄物は、液中
の廃棄物濃度に極端な変動が生じないよう、破砕機構を
有する槽に満たされた液重量に対して、一度に１〜３％
以下の投入量となるように、少量づつ連続的に、また、
ある程度定量的に投入機構から投入する。この破砕機構
を有する槽は、古紙や木材チップをスラリー化するため
の通称パルパーと呼ぶ製紙工程で使用する機械を用いる
のがよい。破砕機構は、固定歯と回転歯により構成され
る。槽内の液は、回転歯によって生成した破砕機構から
強く吐出する流れによって、全体を激しく攪拌しては回
転歯に吸引される流れとなっている。このため、投入廃
棄物は、液の流れと共に破砕機構に吸引されて、固定歯
は回転歯によって剪断されたりつぶされたりすることを
幾度となく繰り返し、細かく破砕されてゆく。

【０００９】このとき、廃棄物中に含まれる有機酸や亜
硝酸類も液中に溶け出し、液のアルカリによって中和さ
れる。従って、このために消費されたアルカリを補充し
なくてはならない。このために、破砕機構を有する槽の
中の液又は槽から取り出した液のｐＨを検知し、それ
が、少なくともｐＨ９以上、望ましくは１０以上を保持
しつづけるように、水溶液であれば流量制御弁などの開
度調節で又は注入のオンオフ間隔を調節することで、粉
粒体であればフィーダの回転数、又は運転のオン・オフ
間隔を調整することで、量を調節しながらアルカリを添
加してやる。添加は、破砕機構を有する槽の中の液に直
接、又は槽に流入する液体に又は槽に投入する廃棄物に
添加する形で行う。

【００１０】アルカリとしては、得られた廃棄物スラリ
ーに対して、水熱反応のように熱を加えたり、液を濃縮
したりする場合には、アルカリ金属水酸化物、例えば、
水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水溶液がよ
く、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属
の水酸化物は好ましくない。アルカリ土類金属化合物
は、注入点近傍や水熱反応部などｐＨが上昇するところ
や、熱の授受の激しいところ、又は硫黄酸化物や二酸化
炭素が生成するところなどでは、伝熱面や配管の内壁や
反応器壁等に、炭酸塩、硫酸塩、水酸基化合物、水和
塩、炭酸水素塩等によるスケールを生成しやすい。ｐＨ
が上昇せずに逆に下降するだけの場合や、ｐＨの変化が
ない場合には、スケールは生じにくく、アルカリ土類金
属をきらう必要はあまりない。廃棄物の水中破砕の時点
から、液をアルカリとしてやれば、廃棄物中に含まれる
炭酸カルシウムやリン酸カルシウム等のカルシウム化合
物は、ｐＨがアルカリであるために溶解度が低く、ほと
んど液中に溶け出すことはなく、従って、上述したスケ
ールの形成は、軽微となる。ｐＨが上昇することがない
場合に対しては、このスケールは生じない。従って安価
でｐＨ調整の容易な水酸化カルシウムや水酸化マグネシ
ウムを使用できる。

【００１１】腐敗を引き起こす細菌やバクテリアのほと
んどは、ｐＨ９以上のアルカリの環境下においては活動
できず、ｐＨが１０以上となると生存もできなくなる。
従って、腐敗の進行は抑えられる。なお、廃棄物が液中
に投入されると、廃棄物中に含まれている蛋白質や尿素
が分解することによって生じたアンモニウムイオンの一
部は、アルカリに追い出される形となり、液からアンモ
ニアガスが発生する。そのため、悪臭発生防止策とし
て、槽内その他液のある部分より吸引した空気は、活性
炭層を通して悪臭成分を吸収吸着する前に、酸洗してや
ることが望ましい。酸性ガス成分は、液がアルカリ性の
ために発生することがないので、アルカリ洗は不要であ
る。回転歯により造りだされた流れの強く当たる部分に
は、一次分級機構として、廃棄物スラリー中に許容可能
な最大粒度とほぼ一致した、１０ｍｍ前後の開口径を持
つバースクリーンやパンチングプレートなどのスクリー
ン板を設けてある。液中に浮遊した形で破砕された廃棄
物を、このスクリーンを通して破砕機構を有する槽から
取り出す。スクリーンを通過できない径のものは槽内に
とどまり、破砕機構にかけられ続ける。なお、回転歯に
より造りだされた流れは、スクリーンを通過できなかっ
たものをスクリーン表面から押し流すため、スクリーン
は目詰まりしない。

【００１２】このように、槽内では、破砕や一次分級ス
クリーン板上の捕捉未破砕物の排除などで、廃棄物が円
滑に動けることが望ましいため、液の粘度が低いほど好
ましい。これに対し、得られた廃棄物スラリーの貯留や
処理プロセスでは、固体分が沈降分離しないようにし、
装置サイズをコンパクトにし、熱損失を抑え、排水発生
を抑制するなどのために、流動性を保持しながらも、極
力含有水の少ないスラリー状態としてやる必要がある。
そのために、水分をろ過分離する二次分級機構がある。
これは、たとえばろ布によるベルトフィルターや、径が
６ｍｍ前後以下の細かいパンチングプレート又はバース
クリーンによるスクリュウプレスなどを用いることがで
きる。流動性を保持する関係で、過剰な脱水は好ましく
なく、適度な含水率に調整できることが好ましい。過剰
にろ過してからろ液を脱水物に戻すとか、ろ過時間を調
整することにより、粘度や流動状態をみながら、含水率
を調整してやる必要がある。ここで得たろ液は、アルカ
リの添加量低減のためにも、廃水処理の負荷を下げるた
めにも、もとの破砕機構を有する槽に戻してやる必要が
ある。通常、水中破砕前の廃棄物に対して、廃棄物スラ
リーは水分が高くなるため、廃棄物スラリーによる水の
持ち出し量分を、破砕機構を有する槽から二次分級機構
までを循環する液に対して、補充してやる必要がある。

【００１３】次に、本発明を図面を用いて説明する。図
１に、本発明の水中破砕装置を用いた廃棄物処理システ
ムの全体構成図を示す。有機固形物を含む廃棄物１は、
水中の破砕機構に対して飲み込まれる程度に、かつ巻き
付きが生じにくいように、数十ｍｍ程度に２軸剪断式破
砕機や衝撃式破砕機などで乾式にて荒破砕されてから、
投入コンベヤ２の下部のコンベヤ受入れホッパ３である
傾斜角の穏やかなないしは水平の低い部分へまとめて投
入され、コンベヤベルト４に積載貯留される。次いで、
コンベヤベルト４の動きにより、少量づつせき板５に乗
って運ばれてゆき、コンベヤヘッド部より破砕槽７の液
８中に投入される。投入コンベヤ２は可変速機付モータ
６により処理量が廃棄物の種類によって調節可能とし、
かつ可逆としてトラブルに対応できるようにしている。
上記において、投入コンベヤ２は、斜め上方に６０〜７
５度の急角度で上昇するせき板５（ピッチ３００〜８０
０ｍｍ程度で、高さ１００〜３００ｍｍ程度）付ベルト
のコンベヤ４である。

【００１４】投入コンベヤ２は急傾斜で上昇するため、
コンベヤベルト４上のせき板５に乗り切れない破砕廃棄
物は、コンベヤベルト４の上方が破砕廃棄物の落下空間
を確保されていることで転げ落ち、山がくずれる形で均
らされ、せき板５毎にほぼ一定の量となって搬送され
る。なお、このくずれる形で均すことをより一定とする
には、破砕廃棄物１を混合等により均質化したり、細か
く破砕したりすることが好ましい。コンベヤ急傾斜部で
せき板５に乗り切れずに転げ落ちた破砕廃棄物１は、コ
ンベヤの低い部分からの傾斜の立ち上がり部分に山積み
状態となり、昇ってゆくコンベヤベルト４によって、底
側は掻き上げられ上面では崩れることを繰り返し、全体
として回転しながら貯留されつつ、定量的にせき板５に
て搬送されてゆく。このため、貯留物は常にかき回さ
れ、攪拌され続けるために圧密化することはなく、か
つ、コンベヤ貯留物は混合均一化され、嵩密度の変動が
小さくなる。これにより、コンベヤ輸送量は更に変動が
小さくなる。このため、コンベヤの貯留領域である、コ
ンベヤ角度の立ち上がり部の容量を大きく取り、たくさ
ん貯留してやるほど、投入物の量と質の均一化が図れ
る。

【００１５】破砕槽７では、モータにより回転する破砕
機９の回転歯１０により、形成された遠心力で回転歯１
０から出ていく液の流れと、その流れのために生じた破
砕機回転歯１０への流れが形成されて、よく混合されて
おり、投入された廃棄物１は破砕機回転歯１０に流れ込
む。そして、破砕機固定歯１１と破砕機回転歯１０で剪
断や衝撃やすりつぶしなどを受けて、細かく破砕され
る。この破砕機９の歯による破砕は、液８が循環して破
砕機固定歯１１と破砕機回転歯１０の部分を通過するた
びに行われる。破砕機固定歯１１と破砕機回転歯１０の
間のすきまは、必要とする破砕粒度や廃棄物１の性状に
より、調節できるように破砕機固定歯１１の高さを変更
できるようにしている。破砕槽７の破砕機回転歯１０か
ら流れ出る液が勢いよく衝突する側壁に、径約１０ｍｍ
のパンチングプレート１２による一次分級機構が設けて
あり、これを介して破砕槽７のなかの液８をポンプ１３
により排出し、ベルトフィルター１４による二次分級機
構へと送液する。パンチングプレート１２を通過できず
に、その表面に残された径の大きい廃棄物１は、破砕機
回転歯１０から流れ出る液で押し流されて破砕槽７にと
どまり、破砕機固定歯１１と破砕機回転歯１０による破
砕を受け続け、やがてパンチングプレート１２を通過す
る。

【００１６】ベルトフィルター１４は、ろ布でできたベ
ルト１５によるコンベヤであって、そのヘッド部には、
ろ布に張り付いたろ過残留物である廃棄物スラリー１９
を強制的にはがすスクレーバ１６を備えており、ろ布ベ
ルト１５を透過したろ液は、破砕槽７に流下して戻るよ
うに受け皿１７と配管１８を設けている。また、この廃
棄物スラリー１９の濃度を調整できるよう、フレキシブ
ルホース２０によって、ろ過ベルト１５への液の供給位
置を変えるようにしており、位置の調節はポジショナ付
エアシリンダ２１によって行う。そして、ヘッド部から
の液供給位置を調節して、ろ過時間を変化させて廃棄物
スラリー１９の含水率を調節する。破砕槽７を循環する
液量は、廃棄物１よりも廃棄物スラリー１９のほうがは
るかに含水率が高いために、減少していく。従って、破
砕槽７にレベル計２２を取付けて、破砕槽７の液レベル
が一定となるよう、補充水量２３を液量調節弁２８で調
節する。

【００１７】破砕槽７よりポンプ１３で抜き出した液の
ｐＨをｐＨ計２４で測定し、その値がｐＨ１０となるよ
うに流量調節管２７で調節しながら、苛性ソーダ溶液２
５を薬注ポンプ２６で破砕槽７に注入する。このｐＨを
保持することで廃棄物とともに入ってくる細菌類を殺菌
して衛生的にし、破砕槽７を循環する液８の腐敗の進行
を抑えている。破砕槽７などを流れる液は、アルカリで
あるために、廃棄物中に含まれるアンモニアを主体とす
る臭い成分が液より発生する。このため、液に接する空
気は吸引して臭いが漏れないようにする。破砕槽７や脱
水機フード２９より吸引した空気３０は、送風機３１よ
り吐出後、充填層３２でポンプ３３により循環している
洗浄液３４で洗いアンモニア等を吸収除去した後、ミス
トセパレータ３５により同伴ミストを除去して、活性炭
３６を通り悪臭成分を吸着除去したのちに煙突３７から
大気排出する。

【００１８】なお、この循環洗浄液３４は、塩類や汚れ
が濃縮しないように、かつ液が無くならないように常に
水を少量ずつ補充しており、それに応じて充填層下部水
溜水面のレベルが一定となるよう、レベル調節計３８を
用いてポンプ吐出側より破砕槽７に余剰水４０を排水す
る。また、常に洗浄液が酸性を保つよう、ポンプ吐出水
のｐＨをｐＨ調節計３９で検知して、そのｐＨが弱酸性
のｐＨ５〜６となるように塩酸の量を調節しながら循環
水に添加する。破砕槽等の液は常にアルカリにｐＨ調節
計２４により制御しているために、吸引空気はアルカリ
性であり、アルカリを循環洗浄水に加える必要はない。
また、循環洗浄液に生じる吸収物は、以上の説明からわ
かるように、塩化アンモニウムであり、塩化アンモニウ
ムのｐＨ干渉作用で、循環洗浄液のｐＨを弱酸性に保つ
のは容易である。なお、本発明は、この実施例に限定さ
れるものではない。

【００１９】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、水中破砕
装置で使用する液の腐敗の進行を抑制し、殺菌すること
ができる。従って、悪臭を抑え、衛生状態を改善して作
業者や近隣住民に対して受け入れやすいものとすること
ができる。また、腐敗の進行からくる粘度上昇や、ブロ
ー水のＢＯＤ・ＣＯＤがなくなるので、水中破砕装置中
の液の管理が容易となる。接液部の金属腐食もｐＨの改
善で抑制できる。また、生成した廃棄物スラリーの処理
プロセスにおいて、ｐＨ調整が不要になったり、アルカ
リ添加量が軽減されるなどし、伝熱面や器壁のスケール
成長も大幅に軽減できる。このように、本発明は、有機
固形分を含む廃棄物をスラリー化する際の問題を、大幅
に解決するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水中破砕装置を用いた廃棄物の処理シ
ステムの全体構成図。

【符号の説明】

１：廃棄物、２：投入コンベヤ、３：コンベヤ受入ホッ
パ、４：コンベヤベルト、５：せき板、６：可変速機付
モータ、７：破砕槽、８：液、９：破砕機、１０：回転
歯、１１：固定歯、１２：パンチングプレート、１３：
ポンプ、１４：ベルトフィルタ、１５：ろ過ベルト、１
６：スクレーバ、１７：受け皿、１８：配管、１９：廃
棄物スラリー、２０：フレキシブルホース、２１：ポジ
ショナ付エアシリンダ、２２：レベル調節計、２３：補
充水、２４：ｐＨ調節計、２５：ＮａＯＨ溶液、２６：
薬注ポンプ、２７：流量調節弁、２８：流量調節弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機固形分を含む廃棄物を、液中に浮遊
   させた状態で破砕したのち、液分を除去してスラリー化
   する廃棄物の水中破砕方法において、前記廃棄物を浮遊
   させる液のｐＨをアルカリ性に保持すると共に、スラリ
   ー化のために除去した液分を廃棄物を浮遊させる液に戻
   すことを特徴とする廃棄物の水中破砕方法。
2. 【請求項２】 有機固形分を含む廃棄物を破砕するため
   の、液で満たされた破砕機構を有する槽と、該槽に廃棄
   物を投入するための投入機構と、前記破砕機構を満たす
   液に対する一次分級機構と、該一次分級機構通過液に対
   しての液分を除去するための更に細かい二次分級機構と
   を有する廃棄物の水中破砕装置において、前記二次分級
   機構のろ過液を破砕機構を満たす液に戻すラインと、ア
   ルカリ性の水溶液又は粉粒体の前記破砕機構を満たす液
   への添加機構と、前記破砕機構を満たす液のｐＨ検出機
   構と、該ｐＨ検出機構によって検出した値がアルカリ性
   を示すように、前記アルカリ性の水溶液又は粉粒体の添
   加機構からの添加量を調節して調整する調整機構とを有
   することを特徴とする廃棄物の水中破砕装置。