JPWO2012157105A1 - 有機性廃棄物の処理方法及び有機性廃棄物の処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化工程と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼工程と、
上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る水吸収工程と、
上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る第1中和反応工程と、
上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させる第2中和反応工程と
を有する有機性廃棄物の処理方法である。
有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化装置と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼炉と、
上記堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る発酵ガス処理搭と、
上記燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る燃焼ガス処理搭と、
上記発酵ガス溶存液を燃焼ガス処理搭に供給する発酵ガス溶存液供給部と、
上記燃焼ガス溶存液を発酵ガス処理搭に供給する燃焼ガス溶存液供給部と
を備える有機性廃棄物の処理システムである。
当該有機性廃棄物の処理方法は、堆肥化工程、燃焼工程、水吸収工程、第1中和反応工程、第2中和反応工程、熱交換工程、乾燥工程、蒸発工程を主として有する。
堆肥化工程は、有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得るための工程である。かかる堆肥化工程において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスが発生する。なお、この堆肥化工程における有機性廃棄物の発酵手段としては、有機性廃棄物を十分発酵させ堆肥化できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、上記有機性廃棄物の種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
燃焼工程は、堆肥化工程で得られる上記堆肥を燃焼させるための工程である。かかる燃焼工程において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスが発生する。なお、かかる燃焼工程における堆肥の燃焼手段としては、堆肥を十分燃焼して処分できるものであれば、特に限定されず、焼却や炭化など公知のものを用いることができる。
水吸収工程は、上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得るための工程である。かかる水吸収工程において、アルカリ性の発酵ガスが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液が得られる。また、かかる水を外部から供給すると、この供給された水により発酵ガス中に多く含まれる水蒸気が凝縮して水が新たに発生する。なお、この水吸収工程における水の供給手段としては、上述した発酵ガスの水への吸収や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
第1中和反応工程は、上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得るための工程である。具体的には、第1中和反応工程は、上述したアルカリ性の発酵ガス溶存液を、燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかるアルカリ性の発酵ガス溶存液と酸性の燃焼ガスとの中和反応により、弱酸性の燃焼ガス溶存液が得られると共に、これらの中和反応物として、例えば硫酸アンモニウム等が得られる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液のpHは7未満であり、具体的には、例えば、5〜6.5程度である。なお、かかる第1中和反応工程における発酵ガス溶存液と燃焼ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、発酵ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
第2中和反応工程は、上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させ処理するための工程である。具体的には、第2中和反応工程は、上述した弱酸性の燃焼ガス溶存液を、堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスと中和反応させて処理するための工程である。かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液とアルカリ性の燃焼ガスとの中和反応により、第1中和反応工程の場合と同様に、硫酸アンモニウム等の中和反応物が得られる。なお、かかる第2中和反応工程における燃焼ガス溶存液と発酵ガスとの反応手段としては、上述した中和反応を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、燃焼ガス溶存液を滴下や噴霧する供給方式や、連続的や断続的に供給する方式など公知のものを用いることができる。
熱交換工程は、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための工程である。かかる熱交換工程における加熱空気を得るための手段としては、上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換を十分達成できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
乾燥工程は、上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させるための工程である。具体的には、堆肥化工程の堆肥化開始時から発酵段階初期における有機性廃棄物は、上述の通り含水率が高く低温である。つまり、乾燥工程は、堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に熱交換工程で発生する加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物の含水率を低下させ、温度を上昇させて乾燥させるための工程である。また、かかる乾燥工程における加熱空気の温度としては、例えば、約100℃であり、後述の蒸発工程における加熱空気と比較して低温である。なお、かかる乾燥工程における高含水率の有機性廃棄物を乾燥するための手段としては、高含水率の有機性廃棄物の含水率の低下を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
蒸発工程は、上記第1中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させるための工程である。かかる第1中和反応工程における水分としては、具体的には、上述の発酵ガス溶存液中や燃焼ガス溶存液中の水分が挙げられる。また、かかる蒸発工程における加熱空気の温度としては、例えば、約400℃であり、上記乾燥工程における加熱空気と比較して高温である。なお、第1中和反応工程における水分を蒸発させるための手段としては、この水分の蒸発を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風など公知のものを用いることができる。
次に、当該有機性廃棄物の処理方法における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
図1に示す第1の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム1は、堆肥化装置2、発酵ガス導出部3、燃焼炉4、燃焼ガス導出部5、発酵ガス処理搭6、水供給部7、発酵ガス溶存液供給部8、燃焼ガス処理搭9、燃焼ガス溶存液供給部10、第1熱交換器11、第2熱交換器12、加熱空気供給部13を主として備える。
堆肥化装置2は、有機性廃棄物Pを発酵させて堆肥Qを得るための部材である。この堆肥化装置2は、発酵前段部14、発酵後段部15、大気供給部16を主として備え、さらに後述の加熱空気供給部13と連通している。また、かかる堆肥化装置2において、水蒸気やアンモニアガス等を多く含むアルカリ性の発酵ガスRが発生する。なお、有機性廃棄物Pの種類としては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、家庭用生ごみ、畜産廃棄物、農業廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
発酵ガス導出部3は、有機性廃棄物Pの発酵分解により発酵前段部14や発酵後段部15から発生するアルカリ性の発酵ガスRを、堆肥化装置2の外部へ導出するための部材である。このアルカリ性の発酵ガスRは、発酵ガス導出部3により堆肥化装置2の外部へ導出され、後述する発酵ガス処理搭6に供給される。なお、かかる発酵ガス導出部3の種類や構造としては、上述した発酵ガスRの堆肥化装置2外部への導出や発酵ガス処理搭6への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
燃焼炉4は、堆肥化装置2で得られる堆肥Qを燃焼させるための部材である。この燃焼炉4は、堆肥燃焼部17、固気分離部18を主として備え、さらに後述の燃焼ガス導出部5、加熱空気供給部13と連通している。また、かかる燃焼炉4において、亜硫酸ガス等を多く含む酸性の燃焼ガスSが発生する。
燃焼ガス導出部5は、堆肥Qの燃焼処理により固気分離部18で分離される酸性の燃焼ガスSを、燃焼炉4の外部へ導出するための部材である。かかる酸性の燃焼ガスSは、燃焼ガス導出部5により燃焼炉4の外部へ導出され、後述する燃焼ガス処理搭9に供給される。なお、かかる燃焼ガス導出部5の種類や構造としては、上述した燃焼ガスSの燃焼炉4外部への導出や燃焼ガス処理搭9への供給を十分実現できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
発酵ガス処理搭6は、上記堆肥化装置2で発生するアルカリ性の発酵ガスRを水Tに吸収させ、アルカリ性の発酵ガス溶存液Uを得るための部材である。この発酵ガス処理搭6は、排煙部19を主として備え、後述する水供給部7、発酵ガス溶存液供給部8、燃焼ガス溶存液供給部10と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス処理搭6の種類や構造としては、上述したアルカリ性の発酵ガスR及び水Tの吸収反応や後述の中和反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
水供給部7は、発酵ガス処理搭6に外部から水Tを供給するための部材である。かかる水供給部7による水Tの供給により、発酵ガス処理搭6内部に存在するアルカリ性の発酵ガスRが水に吸収され、アルカリ性の発酵ガス溶存液Uが得られる。また、水供給部7により発酵ガス処理搭6内部に供給された水Tが、発酵ガスR中に多く含まれている水蒸気を凝縮させることにより、発酵ガス処理搭6内部に新たに水を発生させることができる。なお、この水供給部7における水Tの供給手段としては、上述した発酵ガスR及び水Tの吸収反応や水蒸気の凝縮を十分達成できるものであれば、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
発酵ガス溶存液供給部8は、上記発酵ガス処理搭6内部の発酵ガス溶存液Uを、後述の燃焼ガス処理搭9に供給するための部材である。かかる発酵ガス溶存液供給部8の種類や構造としては、発酵ガス処理搭6内部の発酵ガス溶存液Uを後述の燃焼ガス処理搭9内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、発酵ガス溶存液供給部8における発酵ガス溶存液Uの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
燃焼ガス処理搭9は、上記燃焼炉4で発生する酸性の燃焼ガスSを上記発酵ガス溶存液Uと反応させ、弱酸性の燃焼ガス溶存液Vを得るための部材である。この燃焼ガス処理搭9は、排煙部20、反応物排出部21を主として備え、上記発酵ガス溶存液供給部8及び後述する燃焼ガス溶存液供給部10と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス処理搭9の種類や構造としては、上述した燃焼ガスSと発酵ガス溶存液Uとの反応を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、かかる弱酸性の燃焼ガス溶存液VのpHは7未満であり、具体的には、例えば、5〜6.5程度である。
燃焼ガス溶存液供給部10は、上記燃焼ガス処理搭9内部の燃焼ガス溶存液Vを発酵ガス処理搭6に供給するための部材である。かかる燃焼ガス溶存液供給部10の種類や構造としては、燃焼ガス処理搭9内部の燃焼ガス溶存液Vを発酵ガス処理搭6内部に十分供給できるものであれば、特に限定されず、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。また、燃焼ガス溶存液供給部10における燃焼ガス溶存液Vの供給手段としては、特に限定されず、例えば、滴下や噴霧などの供給方式や、連続的や断続的などのタイミングによる供給方式など公知のものを用いることができる。
第1熱交換器11は、上記燃焼炉4で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第1熱交換器11は、燃焼炉4から発生し燃焼ガス導出部5により導出された燃焼ガスS中の熱と、後述の加熱空気供給部13により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第1熱交換器11で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、堆肥化装置2の発酵前段部14における高含水率の有機性廃棄物Pの含水率を低減できる程度であれば特に限定されず、例えば、約100℃であり、後述の第2熱交換器12で得られる加熱空気と比較して低温である。なお、この第1熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスS中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
第2熱交換器12は、上記燃焼炉4で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得るための部材である。具体的には、この第2熱交換器12は、燃焼炉4から発生し燃焼ガス導出部5により導出された燃焼ガスS中の熱と、後述の加熱空気供給部13により外部から供給された大気との間で熱交換を行い、加熱空気を得るための部材である。この第2熱交換器12で得られる加熱空気の温度としては、後述の通り、燃焼ガス処理搭9内部における発酵ガス溶存液U中や燃焼ガス溶存液V中の水分を蒸発させる程度であれば特に限定されず、例えば、約400℃であり、上記第1熱交換器11で得られる加熱空気と比較して高温である。なお、この第2熱交換器の種類や構造としては、上述した燃焼ガスS中の熱と外部から供給された大気との間での熱交換を十分実現できるものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
加熱空気供給部13は、第1熱交換器11や第2熱交換器12により得られる加熱空気を、堆肥化装置2の発酵前段部14における高含水率の有機性廃棄物P、燃焼ガス処理搭9内部、排煙部19及び排煙部20の合流部(図示せず)にそれぞれ供給するための部材である。具体的には、加熱空気供給部13は、第1熱交換器11により得られる加熱空気を発酵前段部14における高含水率の有機性廃棄物Pに供給して乾燥させるものである。さらに、この加熱空気供給部13は、第2熱交換器12により得られる加熱空気を、燃焼ガス導出部5により導出される燃焼ガスSと接触させることで燃焼ガス処理搭9内部に間接的に熱を付与し、燃焼ガス処理搭9内部の発酵ガス溶存液U中や燃焼ガス溶存液V中の水分を蒸発させると共に、この加熱空気を排煙部19及び排煙部20の合流部に供給するための部材である。なお、この加熱空気供給部13の種類や構造としては、外気の取り込みや上述した加熱空気の供給を十分に達成できるものであれば、特に限定されず、例えばファンなど公知のものを用いることができる。
次に、第1の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム1における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
図2に示す第2の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム22は、堆肥化装置2、発酵ガス導出部3、燃焼炉4、燃焼ガス導出部5、発酵ガス処理搭6、水供給部7、発酵ガス溶存液供給部8、燃焼ガス処理搭9、燃焼ガス溶存液供給部10、第1熱交換器11、第2熱交換器12、加熱空気供給部13を主として備え、さらに、発酵ガス溶存液循環部23、燃焼ガス溶存液循環部24を備える。堆肥化装置2は、発酵前段部14、発酵後段部15、大気供給部16を主として備える。燃焼炉4は、堆肥燃焼部17、固気分離部18を主として備える。発酵ガス処理搭6は、排煙部19を主として備える。燃焼ガス処理搭9は、排煙部20、反応物排出部21を主として備える。なお、堆肥化装置2、発酵ガス導出部3、燃焼炉4、燃焼ガス導出部5、発酵ガス処理搭6、水供給部7、発酵ガス溶存液供給部8、燃焼ガス処理搭9、燃焼ガス溶存液供給部10、第1熱交換器11、第2熱交換器12、加熱空気供給部13、発酵前段部14、発酵後段部15、大気供給部16、堆肥燃焼部17、固気分離部18、排煙部19、排煙部20、反応物排出部21、有機性廃棄物P、堆肥Q、発酵ガスR、燃焼ガスS、水T、発酵ガス溶存液U、燃焼ガス溶存液Vについては、上述の有機性廃棄物の処理システム1の場合と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。また、有機性廃棄物の処理システム22における発酵ガス溶存液循環部23及び燃焼ガス溶存液循環部24以外の構成要素に係る作用効果については、上述の有機性廃棄物の処理システム1の場合と同様であるため、説明を省略する。
発酵ガス溶存液循環部23は、発酵ガス処理搭6において発酵ガスR及び水Tの吸収反応により得られるアルカリ性の発酵ガス溶存液Uを、一旦発酵ガス処理搭6の外部に導出させた後、再び発酵ガス処理搭6の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、発酵ガス処理搭6に発酵ガス溶存液Uを循環させるための部材である。かかる発酵ガス溶存液循環部23は、発酵ガス溶存液供給部8と連通する構造を備えている。なお、かかる発酵ガス溶存液循環部23の種類や構造については、発酵ガス処理搭6において発酵ガス溶存液Uを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
燃焼ガス溶存液循環部24は、燃焼ガス処理搭9において燃焼ガスR及び発酵ガス溶存液Uの中和反応により得られる弱酸性の燃焼ガス溶存液Vを、一旦燃焼ガス処理搭9の外部に導出させた後、再び燃焼ガス処理搭9の内部に供給し、この一連の導出及び供給を繰り返すことで、燃焼ガス処理搭9に燃焼ガス溶存液Vを循環させるための部材である。かかる燃焼ガス溶存液循環部24は、燃焼ガス溶存液供給部10と連通する構造を備えている。なお、かかる燃焼ガス溶存液循環部24の種類や構造については、燃焼ガス処理搭9において燃焼ガス溶存液Vを十分に循環できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポンプなど公知のものを用いることができる。
次に、第2の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システム22における一連のプロセスについて、作用効果を中心に詳説する。
2 堆肥化装置
3 発酵ガス導出部
4 燃焼炉
5 燃焼ガス導出部
6 発酵ガス処理搭
7 水供給部
8 発酵ガス溶存液供給部
9 燃焼ガス処理搭
10 燃焼ガス溶存液供給部
11 第1熱交換器
12 第2熱交換器
13 加熱空気供給部
14 発酵前段部
15 発酵後段部
16 大気供給部
17 堆肥燃焼部
18 固気分離部
19 排煙部
20 排煙部
21 反応物排出部
22 有機性廃棄物の処理システム
23 発酵ガス溶存液循環部
24 燃焼ガス溶存液循環部
P 有機性廃棄物
Q 堆肥
R 発酵ガス
S 燃焼ガス
T 水
U 発酵ガス溶存液
V 燃焼ガス溶存液
Claims (6)
- 有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化工程と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼工程と、
上記堆肥化工程で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る水吸収工程と、
上記燃焼工程で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る第1中和反応工程と、
上記燃焼ガス溶存液を上記発酵ガスと反応させる第2中和反応工程と
を有する有機性廃棄物の処理方法。 - 上記燃焼工程で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換工程と、
上記堆肥化工程における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させる乾燥工程と
をさらに有する請求項1記載の有機性廃棄物の処理方法。 - 上記第1中和反応工程における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させる蒸発工程をさらに有する請求項1又は請求項2記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 有機性廃棄物を発酵させて堆肥を得る堆肥化装置と、
上記堆肥を燃焼させる燃焼炉と、
上記堆肥化装置で発生するアルカリ性の発酵ガスを水に吸収させ、発酵ガス溶存液を得る発酵ガス処理搭と、
上記燃焼炉で発生する酸性の燃焼ガスを上記発酵ガス溶存液と反応させ、燃焼ガス溶存液を得る燃焼ガス処理搭と、
上記発酵ガス溶存液を燃焼ガス処理搭に供給する発酵ガス溶存液供給部と、
上記燃焼ガス溶存液を発酵ガス処理搭に供給する燃焼ガス溶存液供給部と
を備える有機性廃棄物の処理システム。 - 上記燃焼炉で発生する燃焼熱と大気との熱交換により加熱空気を得る熱交換器をさらに備え、
上記堆肥化装置における高含水率の有機性廃棄物に上記加熱空気を接触させ、この高含水率の有機性廃棄物を乾燥させる請求項4記載の有機性廃棄物の処理システム。 - 上記燃焼ガス処理搭における水分に上記加熱空気を接触させ、この水分を蒸発させる請求項4又は請求項5記載の有機性廃棄物の処理システム。
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