WO2020066044A1 - バーナの燃料製造装置および製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an apparatus and a method for producing a burner fuel by fermentation drying of an object to be treated including plastic waste.
- the inventor of the present application accommodates an object to be treated containing organic waste such as garbage in a closed container such as a tank as shown in Patent Document 1, and agitates while heating to a predetermined temperature range under reduced pressure.
- a patent has already been filed for an apparatus (fermentation drying apparatus) capable of efficiently removing and drying water, adding a predetermined microorganism to an object to be treated in this way, and promoting fermentation of organic matter. .
- the organic waste is treated with a fermentation dryer, and the dried product obtained by removing foreign substances with a foreign substance sorter is converted into small particles.
- the organic matter is used as an optimal fuel for a biomass burner, while the non-organic matter is formed into pellets and then supplied as fuel for a combustion furnace.
- an object to be treated including plastic waste is accommodated in a closed container, and stirred while being heated to a predetermined temperature range under reduced pressure, and organic substances are utilized using microorganisms.
- a fermentation drying apparatus for obtaining a dried product having a reduced volume.
- the apparatus further includes a foreign matter sorter that separates the dried product obtained by the fermentation drying device into plastic suitable for combustion in a burner and dried material, and a storage device for temporarily storing the plastic.
- this plastic is burned with a burner, high calorie heat energy is generated, and this energy can be used to convert it stably into steam or electric energy.
- the burner fuel producing device may include a crushing device capable of crushing the plastic selected by the foreign matter separator into a size suitable for the burner fuel.
- a crushing device capable of crushing the plastic selected by the foreign matter separator into a size suitable for the burner fuel.
- the plastic is pulverized not in the form of pellets but in the form of a sheet.
- the combustion efficiency increases, and high-calorie heat energy is generated.
- the crushing device is provided with a washing and crushing device capable of supplying water to wash the plastic.
- a washing and crushing device capable of supplying water to wash the plastic.
- the burner fuel production device includes a dehydrating device for dehydrating the plastics pulverized and washed by the washing and pulverizing device. This makes it possible to remove moisture, which is a factor that lowers the combustion temperature of the burner, when the plastic is once supplied from the storage device to the burner, and it is possible to further increase the combustion efficiency of the burner.
- the object to be treated containing plastic waste is housed in a closed container, and stirred while heating to a predetermined temperature range under reduced pressure, and fermenting the organic matter of the object to be treated using microorganisms,
- a fermentation drying step of obtaining a reduced volume dried product a foreign matter sorting step of separating the dried product obtained in the fermentation drying process into a plastic and a dried product suitable for combustion in a burner, and temporarily storing the plastic.
- a storage step wherein the same effect as the burner fuel manufacturing apparatus can be expected.
- the treatment target including plastic waste is heated under reduced pressure using a fermentation drying apparatus, and is efficiently dried, and the fermentation of organic substances is promoted using microorganisms.
- the dried product obtained in this manner can be separated into a sheet-like plastic and a dried product suitable for combustion in a burner. Then, if this plastic is burned with a burner, it can be burned efficiently and the generated heat can be used to stably generate power.
- FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a burner fuel production apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a front view showing an input device, a fermentation drying device, a foreign material sorting machine, a washing and crushing machine, and the like of the processing apparatus.
- FIG. 3 is a side view of the processing apparatus shown in FIG.
- FIG. 4 is a view schematically showing a schematic configuration of a fermentation drying apparatus provided in the processing apparatus of FIG.
- FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a foreign matter sorter included in the processing apparatus.
- FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an internal configuration of a washing and crushing machine included in the processing apparatus.
- FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a burner fuel production apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a front view showing an input device, a fermentation drying device, a foreign material sorting machine, a washing and crushing machine, and the like of the processing apparatus
- FIG. 7 is a sectional view showing an internal configuration of a dehydrator included in the processing apparatus.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a vibration sieve machine included in the processing apparatus.
- FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a steam generation boiler.
- FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a burner fuel production apparatus according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a front view showing a charging apparatus, a fermentation drying apparatus, a washing and crushing machine, and the like of the processing apparatus.
- FIG. 3 is a side view showing an input device, a fermentation drying device, a foreign matter sorter, and the like of the processing device
- FIG. 4 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the fermentation drying device of the processing device.
- a burner fuel production apparatus (hereinafter, also referred to as a “processing apparatus”) 1 includes a charging apparatus 2, a fermentation drying apparatus 3, a foreign matter sorter 4, a washing and crushing machine 5, and a dehydrator. 6, a vibrating sieve 7, a storage device 8, a steam generating boiler 9 and the like.
- the processing apparatus 1 is intended to treat organic food waste, such as tofu, konjac, jelly, etc., which is unsold or unspent, including plastic waste such as plastic containers and film bags.
- a processing object including such a plastic waste is input to the fermentation drying apparatus 3 by the input apparatus 2, and the input processing object is used to convert a plastic packaging material (hereinafter, also simply referred to as "plastic").
- plastic a plastic packaging material
- the fermentation drying device 3 performs a fermentation drying treatment (a fermentation drying step) on the organic matter, which is the content of the plastic that has been broken and peeled off. Be executed. Then, foreign matter such as metal mixed in the dried product obtained by the fermentation drying process of the fermentation drying device 3 is removed, and further separated into the plastic and the dried product (foreign matter removing step).
- the dried product is stored in the storage container 44 as an organic fertilizer.
- the plastic is sent to the washing and crushing machine 5 and washed with water by the washing and crushing machine 5 to perform a washing and crushing process (washing and crushing step) in which the plastic is finely crushed.
- the plastics that have been washed and crushed into sheet form are sent to the dehydrator 6 to remove sewage after washing from the plastics, and a dehydration process (dehydration step) in which the plastics are dehydrated is performed. Is done.
- the plastic dewatered by the dehydrator 6 is sent to the cyclone 69, and a water removal process (water removal step) is performed in which the water is removed and dried by the cyclone 69.
- water removal step water removal step
- the sewage dewatered from the plastic by the dehydrator 6 is sent to the vibrating sieve 7, and the vibrating sieve 7 removes the residue contained in the sewage.
- the sewage from which the residue has been removed is selectively sent to the fermentation drying device 3 or the sewage treatment device 10 to be subjected to evaporation treatment or wastewater treatment.
- FIG. 3 shows the processing apparatus 1 installed in, for example, the building 100, and a charging apparatus 2, a fermentation drying apparatus 3, a foreign matter sorting machine 4, and the like are installed at predetermined positions in the building 100.
- the wall, roof, shutter, and the like of the building 100 are indicated by two-dot chain lines.
- a washing and crushing machine 5 a dewatering machine 6, a vibrating sieve 7, a storage device 8, a steam generating boiler 9, and the like are also installed in the building 100.
- the charging box 21 a processing object including a plastic waste is charged and stored.
- the charging device 2 supplies the processing object in the charging box 21 to the charging port 30 a of the fermentation drying device 3.
- the charging device 2 is configured as, for example, a reversing type charging device.
- the charging box 21 is transported from a storage warehouse or the like to a predetermined position of the charging device 2 by a not-shown forklift or the like.
- the charging box 21 set at a predetermined position of the charging device 2 is lifted upward along a pair of vertically extending rails 22, 22 by driving an electric motor (not shown) or the like.
- the charging box 21 When the charging box 21 rises to the upper end of the pair of rails 22, 22, it rotates around a horizontal axis 23 provided between the pair of rails 22, 22, and the charging box 21 is turned upside down. With the reversing operation of the charging box 21, the processing object accommodated in the charging box 21 is charged into the charging port 30 a of the fermentation drying device 3.
- the fermentation drying device 3 ferments and dries a treatment target including plastic waste under reduced pressure.
- the dried product processed by the fermentation drying device 3 is a foreign matter sorter. 4 sorts out three types: plastic, dried, and foreign matter.
- the fermentation drying device 3 is a known device described in Patent Literature 1 and the like. As described below, the garbage to be treated is stirred while heating to a predetermined temperature range under reduced pressure, The fermentation of the organic matter is carried out by using to obtain a dried product having a reduced volume.
- the fermentation drying device 3 is formed in an airtight manner so as to maintain the inside at an atmospheric pressure or less as a closed container that stores the processing object supplied by the charging device 2 as described above.
- a cylindrical tank 30 is provided.
- a heating jacket 31 is provided on the peripheral wall of the tank 30, and heating steam is supplied from the steam generating boiler 9 via a steam control device 92.
- a stirring shaft 32 extending in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 3) is provided inside the tank 30 so as to be surrounded by the heating jacket 31, and is rotated at a predetermined rotation speed by the electric motor 32a. It has become.
- the stirring shaft 32 is provided with a plurality of stirring plates 32b spaced apart from each other in the axial direction, whereby the dust can be stirred and sent to the longitudinal direction of the tank 30 after the fermentation drying.
- a hydraulic motor may be used instead of the electric motor 32a.
- an input port 30a for the processing target supplied from the charging device 2 is provided, and the processing target input from this, While being heated by the heating jacket 31, the stirring is performed by the rotation of the stirring shaft 32 as described above. Then, after a lapse of a predetermined time, the water is discharged from a discharge portion 30b provided at a lower portion of the tank 30.
- a steam passage is also formed inside the stirring shaft 32, and heating steam is supplied from the steam control device 92 via the steam passage 70 here as well. It has become.
- the dust can be heated from the inside. Then, the drain water from which the steam has been condensed is returned to the steam generating boiler 9 via the steam path 70.
- a guide 30c for projecting the vapor generated from the heated object to be condensed to the condensing part 33 is provided at the upper part of the tank 30 for heating the object to be processed.
- the condenser 33 includes a plurality of cooling pipes 33b supported by a pair of heads 33a.
- a cooling water path 38a is provided between the cooling pipes 33b and a cooling tower 38 described below.
- the cooling tower 38 is pumped with a water receiving tank 38b into which the cooling water discharged from the condenser 33 flows, a pump 38c for pumping the cooling water from the water receiving tank 38b. And a nozzle 38d for injecting cooling water.
- the cooling water jetted from the nozzle 38d receives the air from the fan 38f while flowing down the downflow portion 38e, and its temperature decreases, and flows into the water receiving tank 38b again.
- the cooling water thus cooled by the cooling tower 38 is sent by the cooling water pump 38g, returned to the condenser 33 by the cooling water path 38a, and circulated through the plurality of cooling pipes 33b as described above.
- the cooling water is returned to the cooling tower 38 again by the cooling water path 38a. That is, the cooling water circulates in the cooling water path 38 a between the condenser 33 and the cooling tower 38.
- condensed water in which steam generated from the heated processing object is condensed in the condensing section 33 is also injected in the cooling tower 38. That is, the condensed water generated in the condenser 33 stays inside the condenser 33 and the communication path 35.
- a vacuum pump 36 is connected to the condensing section 33 via a communication path 35, so that the pressure in the tank 30 is reduced.
- the condensed water guided to the water receiving tank 38b of the cooling tower 38 is mixed with the cooling water, pumped up by the pump 38c as described above, injected from the nozzle 38d, and cooled while flowing down the downflow portion 38e. .
- the condensed water contains the same microorganisms as those added to the object to be treated in the tank 30. Since the odor components and the like contained in the condensed water are decomposed, the odor is radiated to the outside of the tank. do not do.
- the operation of the fermentation drying apparatus 3 configured as described above will be described.
- the object to be processed accommodated in the tank 30 is heated by the heating steam supplied to the heating jacket 31 (and the steam passage such as the stirring shaft 32). While being heated, it is stirred with the rotation of the stirring shaft 32.
- the heating temperature supplied from the steam control device 92 is preferably, for example, about 140 ° C.
- one step is preferably, for example, 2 hours, and the object to be treated is first fermented in 30 minutes.
- the pressure in the tank 30 is reduced to -0.06 to -0.07 MPa (gauge pressure, hereinafter gauge pressure is omitted)
- the water temperature in the tank 30 is maintained at 76 to 69 ° C (saturated steam temperature). You.
- the object to be treated is mainly promoted by the following microorganisms for fermentation and decomposition.
- the object to be treated during fermentation is dried for 1.5 hours. Therefore, when the pressure in the tank 30 is further reduced to ⁇ 0.09 to ⁇ 0.10 MPa, the water temperature in the tank is maintained at 46 to 42 ° C. (saturated steam temperature), and the drying of the object to be treated is sufficiently promoted. Is done.
- a drying treatment is performed, a plurality of types of indigenous bacteria are used as bases as described in Patent Literature 1 as microorganisms to be added to the object to be treated in the tank 30, and this is cultured in advance.
- a complex effective microorganism group is preferable, and the so-called SHIMOSE 1/2/3 group is the center of the colony.
- SHIMOSE 1 was transferred to FERM BP-7504 (Patent Microorganisms Depositary Center, Biotechnology and Industrial Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (METI), 1-3-1 Higashi 1-3 Tsukuba, Ibaraki, Japan) on March 14, 2003. Deposited internationally).
- SHIMOSE 2 is a microorganism belonging to FERM BP-7505 (similar to SHIMOSE 1 and deposited internationally) and Pichiafarinosa, which is resistant to salt
- SHIMOSE 3 is FERM BP-7506 (SHIMOSE 1 and Similarly, it is a microorganism belonging to Staphylococcus.
- the stirring shaft 32 is rotated at a predetermined rotation speed (for example, about 8 rpm), and the inside of the tank 30 is depressurized by the operation of the vacuum pump 36.
- a predetermined rotation speed for example, about 8 rpm
- the temperature in the tank 30 becomes an optimal environment for the activity of the microorganism, and the decomposition of the organic component of the content organic matter by the microorganism is suitably promoted.
- the plastic is further thinly stretched, largely deformed and broken, and the broken state progresses.
- the rotation speed (8 rpm) of the stirring shaft 32 is an example, and may be another value as long as the organic component of the content organic substance can be decomposed.
- the dried product fermented and dried by the fermentation drying device 3 is conveyed to the foreign material sorting machine 4 by the discharge conveyor 41 together with the foreign materials mixed in the plastic and the dried product.
- the dried conveyed material discharged from the discharge unit 30b below the tank 30 of the fermentation drying device 3 is transported by the discharge conveyor 41 to the foreign matter sorter 4 provided at a position higher than the discharge unit 30b.
- the foreign matter sorter 4 separates foreign matters such as plastics and metals that have not been microbial decomposed in the fermentation drying treatment by the fermentation drying apparatus 3 and dried matter.
- the foreign matter sorter 4 includes a magnetic separator 42 and a vibrating sieve 43 as schematically shown in FIG.
- the magnetic separator 42 is, for example, a suspension type, and is suspended on the discharge conveyor 41.
- the magnetic separator 42 attracts a magnetic substance (indicated by a black circle) such as a metal piece or an iron piece from the dried product conveyed by the discharge conveyor 41 by a magnet, and continuously absorbs the magnetic material by a belt 42b moving between the pulleys 42a. It is configured to discharge to the discharge container 42c.
- the magnetic separator 42 removes foreign matter mixed in the dried product.
- the vibrating sieve 43 sifts the dried product discharged from the fermentation drying device 3 and conveyed by the discharge conveyor 41 into plastics and dried products.
- the vibrating sieve 43 includes a wire mesh 43a having a mesh (opening) of a predetermined size, and a vibration motor 43b for vibrating the wire mesh 43a.
- the vibrating sieve 43 is supported by the lower base 43d by a plurality (for example, four) of coil springs 43c.
- the wire netting 43a is provided in a state inclined obliquely downward, and one end side (the left end side in FIG. 5) of the wire netting 43a is provided at a position lower than the other end side (the right end side in FIG. 5). ing.
- the mesh of the wire netting 43a is set to a size of 5 mm ⁇ 5 mm. Note that the mesh size is merely an example, and may be another value.
- the vibrating sieve 43 sorts and inputs the plastic and the dried product.
- the driving of the vibration motor 43b causes the drying and processing of the dried and processed products supplied from the discharge conveyor 41 to the wire netting 43a.
- the dried product passes through the mesh of the wire netting 43a, falls downward, and is stored in the storage container 44 arranged below the vibrating sieve 43.
- plastics larger than the dried material cannot pass through the mesh of the wire mesh 43a, so that the plastics move to one end side (front side) while sliding down or rolling down along the inclined surface of the wire mesh 43a, and the vibration sieve 43 Is discharged to a discharge chute 43e disposed in front of and below.
- the fermented and dried product 3 reduces the volume by fermentation and drying, so that the dried product is suitable for sieving, and this dried product is later used as an organic fertilizer.
- the plastics sorted by the foreign matter sorter 4 are stretched, largely deformed, and broken and put into a discharge chute 43e via a belt conveyor 51 provided with the discharge chute 43e.
- Plastic is supplied to the hopper 53 of the washing and crushing machine 5.
- the washing and crushing machine 5 crushes the supplied plastic finely while washing it.
- FIG. 6 shows the internal structure of the washing and crushing machine 5.
- the washing and crushing machine 5 includes a hopper 53 having a vertically long cavity inside.
- the lower part of the internal cavity of the hopper 53 is a crushing chamber 53a, and an input port 53b into which the rupture packaging material is input is formed on one side (right side in the figure) of the upper part of the crushing chamber 53a.
- the plastic sorted out from the dried product by the foreign matter sorter 4 is fed from the discharge chute 43e to the lower end portion of the conveyor belt conveyor 51 arranged at an angle, and is conveyed to the upper end portion of the belt conveyor 51.
- the hopper 53 is charged into the charging port 53b.
- a conveyor drive motor 52 for rotating and driving the belt conveyor is arranged.
- an injection nozzle 54a formed at the tip of the water supply passage 54 faces the side opposite to the input port 53b, and crushes water for cleaning plastic from the injection nozzle 54a.
- the fuel is injected and supplied obliquely downward toward the chamber 53a.
- the crushing chamber 53a is formed to have a smaller volume than the upper part of the hopper 53, the lower end face of the crushing chamber 53a is opened, and the opening is formed in a base space 56a formed above the base 56. Is in communication with That is, the lower part of the crushing chamber 53a of the hopper 53 communicates with the take-out space 56b of the base 56a.
- a disk-shaped crushing rotor 55 having a rotary blade 55a and a fixed blade 59 are arranged.
- the crushing rotor 55 is pivotally supported at its center by a rotating shaft 55c arranged in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
- the rotation shaft 55c is rotationally driven via a drive belt 58 by a rotor drive motor 57 disposed in a base 56 on which the hopper 53 is placed.
- the rotor drive motor 57 is disposed at a position obliquely below the hopper 53, and drives the rotation shaft 55c to rotate counterclockwise in the figure by a drive belt 58 inclined obliquely upward and right in the figure.
- a plurality of crushing rotors 55 are arranged on the rotating shaft 55c at regular intervals in the direction perpendicular to the paper at predetermined intervals.
- three rotary blades 55a are arranged at 120 ° intervals along the circumferential direction.
- the fixed blade 59 has a cutting edge on each of two communicating portions between the crushing chamber 53a and the take-out space 56b, that is, between the lower end of the hopper 53 and the upper end of the base body 56a. It is arranged so as to protrude toward the crushing chamber 53a.
- the fixed blade 59 extends in the axial direction of the rotation shaft 55c of the crushing rotor 55, and finely crushes plastic in cooperation with the rotating blades 55a of the plurality of crushing rotors 55.
- the plastic finely cut and crushed by the cutting operation of the broken packaging material by the rotary blade 55a and the fixed blade 59 becomes a large number of plastics having a predetermined dimension or less. Is taken out to the take-out space 56b.
- the dehydrator 6 Since a large number of plastics having a predetermined size or less taken out into the take-out space 56b also contain sewage after washing, in order to remove the sewage and leave only the packaging pieces, the dehydrator 6 is next used. The used dehydration operation is performed.
- FIG. 7 shows the internal structure of the dehydrator 6.
- the dehydrator 6 is provided with a box 61 having an input port 61a into which a large number of plastics are input together with the wastewater after washing.
- the inlet 61a corresponds to an opening 56d that opens on the lower surface of the take-out space 56b in the washing and crushing machine 5 shown in FIG.
- a storage chamber 56e formed in a base 56 below the hopper 53 of the washing and crushing machine 5 is located below the box 61, and a large number of plastics together with sewage are disposed. Stored temporarily.
- a worm screw 62 positioned in the lateral direction is disposed in the storage chamber 56e, and the worm screw 62 is rotationally driven by a screw drive motor (not shown), so that a large number of plastics and sewage are leftward in the figure. It is moved and transported to the main body 63 located on the left side of the box 61 in the drawing.
- the main body 63 is formed in a hollow rectangular parallelepiped shape. Numerous plastics conveyed from the storage chamber 56e flow into the lower part of the hollow internal space 63a together with the sewage. Further, a discharge port 63b for discharging the dewatered plastic is communicated with the upper end of the internal space 63a, and a drain port 68 for discharging sewage dewatered from the plastic is connected to the lower end thereof. I have.
- FIG. 7 illustrates a state in which a substantially central portion in the vertical direction of the fixed screen 65 is cut away, and the internal dewatering rotor 64 is located.
- the dewatering rotor 64 is supported by a rotating shaft (not shown), and the rotating shaft is driven to rotate by a dewatering rotor drive motor 67 via a power transmission mechanism 66 disposed above the main body 63.
- the dewatering rotor 64 is provided with a plurality of dewatering blades 64a arranged in the horizontal direction at predetermined intervals on the outer peripheral edge thereof in a plurality of rows in the vertical direction.
- a large number of dewatering blades 64a are formed in a thin plate shape, and each is attached to the outer peripheral edge of the dewatering rotor 64 in a state where the thin plate portion is inclined obliquely right and upward in the drawing. Therefore, when the dewatering rotor 64 is driven to rotate clockwise in the figure, a large number of plastics flowing into the lower portion of the internal space 63a gradually turn upward by rotation of the dewatering blade 64a together with the sewage toward the upper part of the internal space 63a. It will rise.
- the fixed screen 65 has a large number of discharge holes 65a penetrating between the inner surface and the outer surface. These discharge holes 65a are for discharging wastewater separated and dehydrated from the packaging pieces from the inside of the fixed screen 65 to the outside, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction and mutually in the vertical direction. They are arranged at predetermined intervals.
- each plastic is hit against the inner peripheral surface of the fixed screen 65 by the rotating dehydrating blade 64a, and is dehydrated by the impact.
- the dehydration proceeds as the number of times the plastic is hit against the fixed screen 65 increases, and the plastic that has moved to the upper end of the internal space 63a is discharged from the discharge port 63b. Is done.
- the sewage that has been dewatered by being hit against the fixed screen 65 is discharged from the inside of the fixed screen 65 to the outside through the large number of discharge holes 65a of the fixed screen 65, and then falls downward and drains downward. Is discharged to the outside.
- the cyclone 69 is formed in an inverted conical shape, and a discharge port 63b of the dehydrator 6 is opened at an upper end thereof along a tangential direction of a peripheral wall.
- the cyclone 69 removes moisture from each of the packaging pieces by causing the packaging pieces containing moisture from the discharge port 63b of the dehydrator 6 to flow down while being swirled by a blowing blower (not shown) along the peripheral wall.
- Each plastic receives a centrifugal force by turning along the peripheral wall of the cyclone 69, and at the same time as the water is removed, the plastic deforms thinly against the peripheral wall of the cyclone 69.
- the water-removed sheet-like plastic is once collected in the storage device 8 (see FIG. 1) from the discharge port 69a provided at the lower end of the main body.
- the removed water is exhausted upward from the ceiling opening 69b provided at the center of the upper end of the main body.
- the cyclone 69 is provided in the vicinity of the dehydrator 6. However, as shown in FIG. It may be provided above.
- the sewage dewatered from a number of packaging pieces by the dehydrator 6 is conveyed to the vibrating sieve 7 to remove residues contained in the sewage.
- FIG. 8 shows the structure of the vibration sieve 7.
- the vibrating sieve 7 has a cylindrical housing 71 floatingly supported on a lower base 73 at four corners thereof by, for example, four coil springs 72.
- a lid 74 closing the upper end opening of the housing 71 is provided with a wastewater inlet 74a.
- a pipe 80 for transporting the sewage from the dehydrator 6 opens at the upper end of a first pit 81a of a left and right divided drain pit 81 arranged near the vibrating sieve 7.
- the sewage stored in the first pit 81a flows into the inlet 74a of the lid 74 via a pipe 83 by a water pump 82 disposed in the first pit 81a.
- a wire mesh 75a that partitions the internal space in the vertical direction is disposed substantially horizontally, and a flat plate 75b without a mesh is installed below the wire mesh 75a.
- the mesh of the wire mesh 75a is set to a size corresponding to the size of the residue.
- a coarse net hitting tray 76a is arranged at a predetermined interval, and a plurality of net hitting rubber balls 76b are mounted on the upper surface of the net hitting tray 76a at a predetermined interval. Is placed.
- a first discharge port 77a communicating with the internal space above the wire mesh 75a, and a second discharge port 77b communicating with the internal space vertically partitioned by the wire mesh 75a and the flat plate 75b are provided.
- the residue separated from the wastewater by the wire mesh 75a is stored in the receiving container 7a from the first discharge port 77a, and the wastewater from which the residue has been removed is drained from the second discharge port 77b to the second pit 81b of the drainage pit 81. It has become.
- an inverted mortar-shaped bottom 79 whose inner peripheral side projects upward is disposed so as to close the lower end opening.
- the vibration motor 90 is arranged below the bottom 79.
- the vibration motor 90 is accommodated in the cylindrical lower base 73 so as to be surrounded by the peripheral wall of the lower base 73, and is suspended from the lower end of the housing 71 via an elastic bracket 71a or the like.
- Eccentric weights 90a and 90b are provided above and below the vibration motor 90, respectively, and the housing 71 is entirely vibrated by eccentric rotation.
- a water pump 95 is disposed in the second pit 81b of the drain pit 81, and the waste water from which the residue has been removed is drained by the water pump 95 via a pipe 96.
- a switching valve 98 that switches the path in two ways by a drive motor 97 is disposed in the middle of a pipe 96 that sends sewage to the fermentation drying apparatus 3.
- the switching valve 98 communicates the piping 96 upstream and downstream of the switching valve 98 to transport sewage to the fermentation drying device 3, and a second position that transports the piping 96 upstream of the switching valve 98 to the sewage treatment device 10. It can be switched between two positions.
- the steam generating boiler 9 that burns plastic and generates high-temperature steam includes a burner 171 that can efficiently burn plastic and water such as water generated by the combustion heat.
- the burner 171 is supplied with a storage device 8 into which plastic is injected as fuel, and a screw feeder 174 driven by an electric motor 174a so as to send out the plastic dropped from the storage device 8.
- a primary combustion furnace 175 for thermally decomposing plastic to generate combustible gas, and a secondary combustion furnace 176 for completely combusting this combustible gas are provided.
- the screw feeder 174 is housed in a cylindrical chamber 174b, and the storage device 8 is connected above the rear end (right side in FIG. 5). In addition, a rotary valve 173a is provided below the storage device 8. On the other hand, the front end (the left end in FIG. 9) of the screw feeder 174 faces the opening at the upstream end (the right end in FIG. 9) of the cylindrical primary combustion furnace 175 so that the sheet-like plastic is supplied there. Has become.
- an electrothermal ignition plug 175a is also provided facing the opening at the upstream end of the primary combustion furnace 175, and ignites the plastic in the primary combustion furnace 175 when the burner 171 starts operating. ing. Sheet-shaped plastic is supplied from the screw feeder 174 to such a primary combustion furnace 175, and air pushed by the fan 177 flows into the chamber 174b to burn the plastic.
- a tapered nozzle portion 175b is provided so as to protrude into the secondary combustion furnace 176, from which the secondary combustion furnace 176 is formed.
- the combustible gas is blown into the inside while burning.
- the high-temperature combustible gas thus blown is mixed with the secondary air sucked from the air suction passage 176b and burns in the burner section 176a provided in the secondary combustion furnace 176, and the flame is generated in the downstream combustion chamber. 176c.
- This flame entrains the air in the combustion chamber 176c and burns so that the unburned portion substantially disappears, and the high-temperature combustion gas (burned gas) generated by the flame passes through the steam generation section 172 to the downstream side thereof. After passing through an exhaust pipe 178 or a dust collector (not shown). Since the combustible gas generated from the plastic is burned in this way, the exhaust gas contains few harmful substances, and can be cleaned by a general dust collector.
- the steam generator 172 has a general configuration, and detailed description is omitted. However, the steam generator 172 spirally surrounds the combustion chamber 176c of the secondary combustion furnace 176 from which the flame is blown (or zigzag in the combustion chamber 176c). A pipe 172a is provided, and steam or water flowing through the inside of the pipe 172a is heated by the flame or the combustion gas in the combustion chamber 176c to generate high-temperature steam. The pipe 172a is connected to the steam turbine generator 91 and the steam control device 92 via the steam path 70.
- the steam generation unit 172 heats the water by the combustion heat energy of the fuel as described above to generate power generation steam.
- the power generation steam generated in the steam generation unit 172 of the steam generation boiler 9 as described above is supplied to the steam turbine generator 91, thereby supplying power to a power company. .
- the heating steam is supplied to the fermentation drying device 3 (such as the heating jacket 31 of the tank 30) via the steam control device 92, and heats the inside of the tank 30 as described above with reference to FIG.
- the drain water whose steam has been condensed is discharged from the heating jacket 31 and the like, flows through the steam path 70, and returns to the steam generator 172.
- the foreign matter sorter 4 separates the dried product into plastic and dried material from the dried product, and uses the dried product as an organic fertilizer. Or organic feed for aquaculture.
- the present invention produces a sheet-shaped plastic when fermenting using microorganisms while heating an object to be treated including plastic waste under reduced pressure by using a fermentation drying apparatus.
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Abstract
バーナの燃料製造装置は、プラスチック廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して処理対象物の有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得る発酵乾燥装置3と、前記発酵乾燥装置3によって得られた乾燥処理物からプラスチックと乾燥物を選別して分ける異物選別機4と、前記プラスチックを一旦貯留する貯留装置8と、を備える。
Description
本発明は、プラスチック廃棄物を含む処理対象物の発酵乾燥によるバーナの燃料製造装置および製造方法に関するものである。
本願の発明者は、特許文献1に示すように生ごみのような有機性廃棄物を含む処理対象物をタンクなどの密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌することによって、効率的に水分を除去し乾燥させるとともに、こうして処理する対象物に所定の微生物を添加し、有機物の発酵を促進することができる装置(発酵乾燥装置)について既に特許出願をしている。
また、本願の発明者の先願(特願2017-179295号)に示すように前記有機性廃棄物を、発酵乾燥装置で処理し、さらに異物選別機で異物を除去した乾燥処理物を、小粒物の有機物と大粒物の非有機物とに分級する。前記有機物はバイオマスバーナの最適な燃料として利用され、一方前記非有機物はペレット状に成型されたのち、燃焼炉の燃料として供給されることが記載されている。
ところで、プラスチック廃棄物を含む廃棄物を減圧発酵乾燥装置で処理した際、有機物は分解、減容化されるが、非有機物であるプラスチックなどは原形をとどめて排出される。これらプラスチックを直ちに燃焼炉で燃焼させることも可能であるが、ハンドリング性の悪さからペレット状に成型し、一旦貯留装置に蓄えられたのち、一定量のプラスチックを燃焼炉に供給されている。しかも、このペレット状のプラスチックは、燃焼効率が悪く、十分に活用されていないのが実情である。
前記の課題を解決するために本発明では、まず、プラスチック廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得る発酵乾燥装置を備えている。そして、その発酵乾燥装置によって得られた乾燥処理物から、バーナでの燃焼に適したプラスチックと、乾燥物とに分ける異物選別機と、前記プラスチックを一旦貯留する貯留装置とを備えている。
このプラスチックをバーナで燃焼させれば、高カロリーの熱エネルギーが発生し、このエネルギーを利用して安定的に蒸気や電気エネルギーに変換することができる。
また、好ましくは、前記バーナの燃料製造装置には異物分別機で選別されたプラスチックをバーナの燃料に適した大きさに破砕できる破砕装置を備えればよい。このことにより、プラスチックはペレット状でなく、シート状に粉砕されるために、燃焼部の面積が拡大される。その結果、燃焼効率が上昇し、高カロリーな熱エネルギーが発生する。
さらに、前記破砕装置には、水を供給して、プラスチックを洗浄することができる洗浄粉砕装置を備えることが好ましい。そのことにより、燃焼の際、燃焼効率を下げている、すなわち燃焼カロリーの低い有機物を排除することができ、さらに燃焼効率を上昇させることができる。
また、前記バーナの燃料製造装置には、前記洗浄粉砕装置で粉砕、洗浄されたプラスチックを脱水する脱水装置を備えることが好ましい。このことにより、前記一旦貯留装置からプラスチックを、バーナに供給される際、バーナの燃焼温度を下げる要因である水分を取り除くことが可能になり、さらにバーナの燃焼効率を上げることが可能になる。
また、本発明は、プラスチック廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して処理対象物の有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得る発酵乾燥工程と、前記発酵乾燥工程において得られた乾燥処理物から、バーナでの燃焼に適したプラスチックと乾燥物に分ける異物選別工程と、前記プラスチックを一旦貯留する貯留工程と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造方法であり、前記バーナの燃料製造装置と同じ効果が期待できる。
本発明に係るバーナの燃料製造装置によると、発酵乾燥装置を用いてプラスチック廃棄物を含む処理対象物を減圧下で加熱し、効率良く乾燥させるとともに、微生物を利用して有機物の発酵を促進して得られた乾燥処理物から、バーナでの燃焼に適したシート状のプラスチックと乾燥物に選別させることができる。そして、このプラスチックをバーナで燃焼させれば、効率よく燃焼し、この発熱エネルギーを利用して安定的に発電することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係るバーナの燃料製造装置の全体概略構成を示すブロック図、図2は、同処理装置の投入装置、発酵乾燥装置、洗浄破砕機等を示す正面図である。図3は、同処理装置の投入装置、発酵乾燥装置、異物選別機等を示す側面図、図4は、同処理装置の発酵乾燥装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。
図1~図4に示すように、バーナの燃料製造装置(以下、「処理装置」とも言う。)1は、投入装置2、発酵乾燥装置3、異物選別機4、洗浄破砕機5、脱水機6、振動ふるい機7、貯留装置8、蒸気発生ボイラー9等を備えている。
処理装置1においては、処理対象物として、売れ残りや消費期限切れの例えば豆腐、こんにゃく、ゼリー等のような有機性食品廃棄物にプラスチック容器やフィルム袋などのプラスチック廃棄物を含むものを対象としている。
本処理装置1では、そのようなプラスチック廃棄物を含む処理対象物が投入装置2によって発酵乾燥装置3に投入され、その投入された処理対象物からプラスチック包装材(以下、単に「プラスチック」ともいう)が減圧下で加熱、攪拌されることによって、破断し、剥がされると共に、その破断し剥がされたプラスチックの内容物である有機物に対して発酵乾燥装置3によって発酵乾燥処理(発酵乾燥工程)が実行される。それから、前記発酵乾燥装置3の発酵乾燥処理により得られた乾燥処理物に混入している金属等の異物が除去され、さらに前記プラスチックと乾燥物に分離される(異物除去工程)。この乾燥物は貯留容器44に有機肥料として貯留される。
一方、前記プラスチックは、洗浄破砕機5へ送られ、洗浄破砕機5によって水で洗浄され、細かく破砕される洗浄破砕処理(洗浄破砕工程)が実行される。そして、洗浄、破砕されてシート状となったプラスチックは、それらのプラスチックから洗浄後の汚水を除去するために脱水機6へ送られ、脱水機6によって脱水される脱水処理(脱水工程)が実行される。脱水機6によって脱水されたプラスチックは、サイクロン69へ送られ、サイクロン69によって水分を除去されて乾燥される水分除去処理(水分除去工程)が実行される。この水分除去処理によって、最終的に、清浄防塵された小サイズのプラスチックが再利用可能な状態となって、一旦貯留装置8に回収される。
更に、前記脱水機6によってプラスチックから脱水した汚水は、振動ふるい機7に送られ、振動ふるい機7によって、その汚水に含まれる残渣が除去される。残渣が除去された汚水は、発酵乾燥装置3又は下水処理機10に選択的に送られて、蒸発処理又は排水処理される。
図3では、例えば建屋100内に設置された状態の処理装置1を示しており、建屋100内の所定位置に、投入装置2、発酵乾燥装置3、異物選別機4等が設置されている。図3では、建屋100の壁、屋根、シャッター等を2点鎖線で示している。なお、図3では図示していないが、洗浄破砕機5、脱水機6、振動ふるい機7、貯留装置8、蒸気発生ボイラー9等も建屋100内に設置されている。
以下、処理装置1に備えられる各機器について説明する。投入用箱21には、プラスチック廃棄物を含む処理対象物が投入されて、収容されている。投入装置2は、前記投入用箱21内の処理対象物を発酵乾燥装置3の投入口30aに供給する。投入装置2は、例えば反転式の投入装置として構成されている。投入用箱21は、例えば保管倉庫などから、図示しないフォークリフト等によって投入装置2の所定位置まで搬送される。投入装置2の所定位置にセットされた投入用箱21は、図示しない電動モータ等の駆動によって、上下方向に延びる1対のレール22,22に沿って上方へ持ち上げられる。投入用箱21は、1対のレール22,22の上端部まで上昇すると、1対のレール22,22間に設けられた水平軸23まわりに回転し、投入用箱21が上下反転する。この投入用箱21の反転動作に伴って、投入用箱21内に収容された処理対象物が、発酵乾燥装置3の投入口30aに投入されるようになっている。
発酵乾燥装置3は、以下に詳述するように、プラスチック廃棄物を含む処理対象物を減圧下で発酵乾燥させるものであり、この発酵乾燥装置3によって処理された乾燥処理物は、異物選別機4によってプラスチック、乾燥物、異物の3つに選別される。
-発酵乾燥装置-
前記発酵乾燥装置3は、特許文献1などに記載されている公知のものであり、以下に説明するように、処理対象のごみを減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得るものである。
前記発酵乾燥装置3は、特許文献1などに記載されている公知のものであり、以下に説明するように、処理対象のごみを減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得るものである。
図4において模式的に示すように、発酵乾燥装置3は、上述したように投入装置2によって供給される処理対象物を収容する密閉容器として、内部を大気圧以下に保持するように気密に形成された筒状のタンク30を備えている。このタンク30の周壁部には加熱ジャケット31が設けられ、蒸気制御装置92を介して蒸気発生ボイラー9から加熱用蒸気が供給されるようになっている。
また、その加熱ジャケット31に取り囲まれるようにして、タンク30の内部にはその長手方向(図3の左右方向)に延びる撹拌シャフト32が設けられ、電動モータ32aによって所定の回転速度で回転されるようになっている。この撹拌シャフト32にはその軸方向に離間して複数の撹拌板32bが設けられており、これにより、ごみを撹拌するとともに、発酵乾燥終了後にはタンク30の長手方向に送ることができる。なお、電動モータ32aの代わりに、油圧モータを用いてもよい。
すなわち、タンク30の長手方向一側(図3の左側)の上部には、投入装置2から供給される処理対象物の投入口30aが設けられており、ここから投入された処理対象物が、加熱ジャケット31によって加熱されながら、前記のように撹拌シャフト32の回転によって撹拌される。そして、所定時間経過した後、タンク30の下部に設けられた排出部30bから排出される。
なお、詳細は図示しないが、本実施形態では前記撹拌シャフト32の内部にも蒸気の通路が形成されており、ここにも蒸気経路70を介して蒸気制御装置92から加熱用蒸気が供給されるようになっている。これにより、撹拌シャフト32によってごみを撹拌しながら、その内側からも加熱することができる。そして、蒸気が復水したドレン水は蒸気経路70を介して蒸気発生ボイラー9に戻される。
処理対象物を加熱するタンク30の上部には、加熱された処理対象物から発生する蒸気を凝縮部33へ案内する案内部30cが突設されている。凝縮部33は、一対のヘッド33aによって支持された複数の冷却管33bを備えており、この冷却管33bと、以下に述べるクーリングタワー38との間に冷却水経路38aが設けられている。
すなわち、図3には模式的に示すようにクーリングタワー38には、凝縮部33から排出された冷却水が流入する受水槽38bと、この受水槽38bから冷却水を汲み上げる汲み上げポンプ38cと、汲み上げた冷却水を噴射するノズル38dと、が設けられている。ノズル38dから噴射された冷却水は、流下部38eを流下する間にファン38fからの送風を受けて温度が低下し、再び受水槽38bに流入する。
このようにしてクーリングタワー38で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ38gによって送水され、冷却水経路38aによって凝縮部33に戻されて、複数の冷却管33bを流通する間に、前記のように処理対象物から発生した蒸気との熱交換によって温度が上昇する。そして、この冷却水が冷却水経路38aによって再びクーリングタワー38に戻される。つまり、冷却水は凝縮部33とクーリングタワー38との間の冷却水経路38aを循環する。
こうして循環する冷却水の他に、クーリングタワー38では加熱された処理対象物から発生する蒸気が凝縮部33において凝縮した凝縮水も注水される。すなわち、凝縮部33において生成した凝縮水は、凝縮部33および連通路35の内部に滞留する。そして、本実施形態では凝縮部33に連通路35を介して真空ポンプ36が接続され、タンク30内を減圧するようになっている。
このため、真空ポンプ36が作動すると、前記の連通路35を介して凝縮部33から空気および凝縮水を吸い出し、さらに前記の連通路34および案内部30cを介してタンク30内の空気および蒸気を凝縮部33に導くようになる。こうして凝縮部33からは凝縮水が真空ポンプ36に吸い出され、この真空ポンプ36から導水管によってクーリングタワー38の受水槽38bに導かれる。
こうしてクーリングタワー38の受水槽38bに導かれた凝縮水は、冷却水と混ざり合って前記のように汲み上げポンプ38cに汲み上げられ、ノズル38dから噴射された後に、流下部38eを流下しながら冷却される。なお、凝縮水には、タンク30内の処理対象物に添加されたものと同じ微生物が含まれており、この凝縮水に含まれる臭気成分等が分解されているので、臭気はタンク外部へ発散しない。
-発酵乾燥装置の作動-
前記のように構成された発酵乾燥装置3の作動について説明すると、タンク30内に収容された処理対象物は、加熱ジャケット31(および撹拌シャフト32などの蒸気通路)に供給される加熱用蒸気によって加熱されながら、撹拌シャフト32の回転に伴い撹拌される。なお、蒸気制御装置92から供給される加熱用温度は例えば140℃程度が好ましい。
前記のように構成された発酵乾燥装置3の作動について説明すると、タンク30内に収容された処理対象物は、加熱ジャケット31(および撹拌シャフト32などの蒸気通路)に供給される加熱用蒸気によって加熱されながら、撹拌シャフト32の回転に伴い撹拌される。なお、蒸気制御装置92から供給される加熱用温度は例えば140℃程度が好ましい。
そうして、タンク30内を取り囲む加熱ジャケット31による外側からの加熱と、撹拌シャフト32などによる内側からの加熱とを受けて、効果的に昇温されるとともに、撹拌シャフト32によって撹拌される。加えて、真空ポンプ36の作動によって減圧されているため、タンク30内では沸点が低下し、水分の蒸発が早まり、発酵乾燥が促進される。
なお、発酵乾燥装置3による発酵乾燥工程では一工程が、例えば2時間であることが好ましく、まず30分かけて処理対象物を発酵させることとなる。前記タンク30内を-0.06~-0.07MPa(ゲージ圧、以下ゲージ圧は省略する。)に減圧すると、タンク30内の水分温度は76℃~69℃(飽和蒸気温度)に維持される。その結果、処理対象物は下記微生物で主に発酵、分解が促進される。
次に、1.5時間かけて発酵中の処理対象物を乾燥させることになる。そのために、前記タンク30内を-0.09~-0.10MPaにさらに減圧すると、タンク内の水分温度は46~42℃(飽和蒸気温度)に維持され、処理対象物の乾燥は十分に促進される。そして、そのような乾燥処理を行う際に、タンク30内の処理対象物に添加する微生物としては、特許文献1に記載されているように複数種類の土着菌をベースとし、これを予め培養した複合有効微生物群が好ましく、通称、SHIMOSE 1/2/3群がコロニーの中心になる。
なお、SHIMOSE 1は、FERM BP-7504(経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター(日本国茨城県つくば市東1丁目1-3)に、2003年3月14日に国際寄託されたもの)である。また、SHIMOSE 2は、FERM BP-7505(SHIMOSE 1と同様に国際寄託されたもの)、塩に耐性を有するピチアファリノサ(Pichiafarinosa)に属する微生物であり、SHIMOSE 3は、FERM BP-7506(SHIMOSE 1と同様に国際寄託されたもの)、スタフィロコッカス(Staphylococcus)に属する微生物である。
そうして、前記加熱用蒸気によってタンク30内を加熱すると共に、撹拌シャフト32を所定の回転速度(例えば、8rpm程度)で回転させ、更に、真空ポンプ36の作動によってタンク30内を減圧し、これにより、タンク30内の温度が微生物の活動至適環境となり、微生物による内容有機物の有機成分の分解が好適に促進される。この状態では、プラスチックは、更に薄く引き伸ばされ、大きく変形、破断して、破断状態が進行する。なお、撹拌シャフト32の回転速度(8rpm)は一例であって、内容有機物の有機成分の分解が可能であれば他の値であってもよい。
このようにしてタンク30内の温度及び圧力を維持しつつ、所定の時間(例えば2時間くらい)が経過した場合、真空ポンプ36及び蒸気制御装置92の運転を停止し、大気開放バルブを開いて大気圧状態とする。一方、撹拌シャフト32を逆回転させ、タンク30の排出部30bの蓋を開いて、タンク30から乾燥処理物を排出する。このとき、タンク30から排出される乾燥処理物は減容されている。
そして、発酵乾燥装置3によって発酵乾燥処理された乾燥処理物は、プラスチックや乾燥物に混在する異物と共に、排出コンベア41によって、異物選別機4へ向けて搬送される。つまり、排出コンベア41によって、発酵乾燥装置3のタンク30下部の排出部30bから排出される乾燥処理物を、排出部30bよりも高い位置に設けられた異物選別機4まで搬送する。異物選別機4によって、発酵乾燥装置3による発酵乾燥処理では微生物分解されなかったプラスチックや金属等の異物、と乾燥物に分離するようにしている。
-異物選別機-
異物選別機4は、図5に概略を示すように、磁選機42と振動ふるい機43とを備えている。磁選機42は、例えば吊り下げ式のもので、排出コンベア41上に吊り下げられている。磁選機42は、排出コンベア41によって搬送される乾燥処理物から異物である金具や、鉄片等の磁性物(黒丸で示す)を磁石によって吸着し、プーリ42a間を移動するベルト42bによって連続的に排出容器42cへ排出するように構成されている。磁選機42によって、乾燥処理物に混入している異物が除去される。
異物選別機4は、図5に概略を示すように、磁選機42と振動ふるい機43とを備えている。磁選機42は、例えば吊り下げ式のもので、排出コンベア41上に吊り下げられている。磁選機42は、排出コンベア41によって搬送される乾燥処理物から異物である金具や、鉄片等の磁性物(黒丸で示す)を磁石によって吸着し、プーリ42a間を移動するベルト42bによって連続的に排出容器42cへ排出するように構成されている。磁選機42によって、乾燥処理物に混入している異物が除去される。
振動ふるい機43は、発酵乾燥装置3から排出されて排出コンベア41によって搬送された乾燥処理物から、プラスチックと乾燥物にふるい分けるものである。振動ふるい機43には、所定の大きさの網目(開口部)を有する金網43aと、金網43aを振動させる振動モータ43bとを備えている。振動ふるい機43は、複数(例えば4つ)のコイルばね43cによって下台43dに支持されている。また、金網43aが斜め下方に向けて傾斜した状態で設けられており、金網43aの一端側(図5の左端側)が、他端側(図5の右端側)よりも低い位置に設けられている。本実施形態では、金網43aの網目が、5mm×5mmの大きさに設定されている。なお、網目のサイズは一例であって、他の値であってもよい。振動ふるい機43によって、プラスチックと乾燥物入力選別される。
このように、振動ふるい機43は、コイルばね43cによって下台43dに対しフローティング支持されているので、振動モータ43bの駆動により、排出コンベア41から金網43aに供給された乾燥処理物からプラスチック及び乾燥物がふるい分けられる。具体的には、乾燥物は、金網43aの網目を通過して、下方に落下し、振動ふるい機43の下方に配置された貯留容器44に貯留される。一方、乾燥物よりも大きいプラスチックは、金網43aの網目を通過できないため、金網43aの傾斜面に沿って滑り落ちたり、転がり落ちたりしながら一端側(前方側)へ移動し、振動ふるい機43の前方下方に配置された排出シュート43eに排出される。上述したように、発酵乾燥装置3により発酵乾燥され、減容されることによって、乾燥物はふるい分けに適したものになっており、この乾燥物は後ほど有機肥料として利用される。
図2に示すように、前記異物選別機4によって選別されたプラスチックは、引き伸ばされ、大きく変形、破断した状態で、排出シュート43eに投入され、この排出シュート43eを設けたベルトコンベア51を介して洗浄破砕機5のホッパー53にプラスチックが供給される。洗浄破砕機5は、供給されたプラスチックを洗浄しながら同時に細かく破砕する。
-洗浄破砕機-
図6は洗浄破砕機5の内部構造を示す。洗浄破砕機5は、内部に上下方向に長い空洞を持つホッパー53を備えている。ホッパー53は、内部空洞の下部が破砕室53aとされ、破砕室53aの上部の一側部(図では右側部)には前記破断包装材が投入される投入口53bが形成されている。前記異物選別機4によって乾燥処理物から選別されたプラスチックは、排出シュート43eから、傾斜して配置した搬送用ベルトコンベア51の下端部に投入されて、ベルトコンベア51の上端部に搬送されて、前記ホッパー53の投入口53bに投入される。前記搬送用ベルトコンベア51の上端部近傍には、ベルトコンベアを回転駆動するコンベア駆動モータ52が配置されている。
図6は洗浄破砕機5の内部構造を示す。洗浄破砕機5は、内部に上下方向に長い空洞を持つホッパー53を備えている。ホッパー53は、内部空洞の下部が破砕室53aとされ、破砕室53aの上部の一側部(図では右側部)には前記破断包装材が投入される投入口53bが形成されている。前記異物選別機4によって乾燥処理物から選別されたプラスチックは、排出シュート43eから、傾斜して配置した搬送用ベルトコンベア51の下端部に投入されて、ベルトコンベア51の上端部に搬送されて、前記ホッパー53の投入口53bに投入される。前記搬送用ベルトコンベア51の上端部近傍には、ベルトコンベアを回転駆動するコンベア駆動モータ52が配置されている。
前記ホッパー53の破砕室53aには、投入口53bと対向する側部において、水供給通路54の先端部に形成した噴射ノズル54aが臨んでおり、噴射ノズル54aから、プラスチックを洗浄する水を破砕室53aに向けて斜め下方に噴射、供給する。
前記破砕室53aは、ホッパー53の上部に比べて小容積に形成され、この破砕室53aの下端面が開口して、この開口が基台56の上方に配置した基体56aに形成した取出し空間56bに連通している。すなわち、ホッパー53の破砕室53aの下部は基体56aの取出し空間56bと連通している。
前記破砕室53aの下端部には、回転刃55aを有する盤状の破砕ロータ55と、固定刃59とが配置される。破砕ロータ55は、その中心部に紙面垂直方向に配置した回転軸55cに軸支されている。回転軸55cは、ホッパー53を載置する基台56内に配置したロータ駆動モータ57により駆動ベルト58を介して回転駆動される。ロータ駆動モータ57は、ホッパー53の斜め下方の位置に配置され、図中右斜め上方に傾斜させた駆動ベルト58により回転軸55cを図中反時計方向に回転駆動する。前記回転軸55cには、図示しないが、複数個の破砕ロータ55が各々紙面垂直方向に所定間隔を隔てて等間隔に配置される。各破砕ロータ55には、周方向に沿って3個の回転刃55aが120°間隔で配置されている。
一方、固定刃59は、前記破砕室53aと取出し空間56bとの連通部位、すなわち、ホッパー53の下端部と基体56aの上端部との間において、対向する2つの側部に、各々、刃先を破砕室53a側に突出させた状態で配置されている。この固定刃59は、前記破砕ロータ55の回転軸55cの軸方向に延びて配置されていて、複数の破砕ロータ55の回転刃55aと協同でプラスチックを細かく破砕する。
そして、前記破砕ロータ55の回転刃55aと固定刃59とは、破砕ロータ55の図中反時計方向の回転時に、回転刃55aが固定刃59と擦れ違う毎に、その両刃55a、59の間に破断包装材を噛み込ませて、鋏状となって、プラスチックを切断し、破砕することを繰り返す。
前記回転刃55aと固定刃59によるプラスチックの切断の繰返し時には、前記噴射ノズル54aから噴射された洗浄水が前記回転刃55aと固定刃59との擦れ違い時にもその両刃間に噛み込まれるので、プラスチックの切断破砕と同時に、その切断破砕によってシート状となった多数のプラスチックが噴射ノズル54aからの洗浄水によって洗浄される。このように、プラスチックの切断破砕動作と同時に洗浄動作も行われるので、切断破砕動作によって細分化されたプラスチックが同時に強力に揉み洗いされることになり、洗浄動作のみの場合に比べて、細分化された多数のプラスチックの全表面を一層清浄に洗浄でき、強力な洗浄効果と防塵効果を発揮することができる。
前記回転刃55aと固定刃59による破断包装材の切断動作によって細かく切断、破砕されたプラスチックは、所定寸法以下の多数のプラスチックとなり、この所定寸法以下の多数のシート状のプラスチックが洗浄後の汚水と共に取出し空間56bに取り出される。
前記取出し空間56bに取り出された所定寸法以下の多数のプラスチックには、洗浄後の汚水も含まれているため、その汚水を除去して、包装片のみとするために、次に脱水機6を用いた脱水動作が行われる。
-脱水機-
図7は脱水機6の内部構造を示す。同図において、脱水機6は、洗浄後の汚水と共に多数のプラスチックが投入される投入口61aを有する箱体61が備えられる。前記投入口61aは、前記図6に示した洗浄破砕機5における取出し空間56bの下表面に開く開口56dに相当する。
図7は脱水機6の内部構造を示す。同図において、脱水機6は、洗浄後の汚水と共に多数のプラスチックが投入される投入口61aを有する箱体61が備えられる。前記投入口61aは、前記図6に示した洗浄破砕機5における取出し空間56bの下表面に開く開口56dに相当する。
前記箱体61の下方には、図6にも示したように、洗浄破砕機5のホッパー53の下方において基台56内に形成した貯留室56eが位置しており、多数のプラスチックが汚水と共に一時貯留される。貯留室56eには、横方向に位置付けられたウォームスクリュー62が配置されており、ウォームスクリュー62がスクリュー駆動モータ(図示せず)により回転駆動されて、多数のプラスチックが汚水と共に図中左方に移動されて、前記箱体61の図中左方に位置する本体63側に搬送される。
前記本体63は、中空の直方体状に形成されている。中空の内部空間63aの下部には、前記貯留室56eから搬送される多数のプラスチックが汚水と共に流入する。更に、前記内部空間63aの上端部には、脱水後のプラスチックを放出する放出口63bが連通していると共に、その下端部にはプラスチックから脱水された汚水を排水する排水口68が接続されている。
前記内部空間63aには、中空円筒状に巻かれた薄板の固定スクリーン65と、この固定スクリーン65の内方側に所定距離隔てて位置する円筒状の脱水ロータ64とが配置される。図7では、固定スクリーン65の上下方向の略中央部分を切り欠いて、内部の脱水ロータ64が位置している様子を描いている。前記脱水ロータ64は回転軸(図示せず)に軸支され、この回転軸は本体63の上方に配置した動力伝達機構66を介して脱水ロータ駆動モータ67により回転駆動される。
前記脱水ロータ64には、その外周縁に所定間隔毎に水平方向に配置した複数の脱水ブレード64aが上下方向に複数列設置されている。多数の脱水ブレード64aは薄板状に形成され、各々、その薄板部分を図中右斜め上方に傾斜させた状態で脱水ロータ64の外周縁に取り付けられている。従って、脱水ロータ64が図中時計方向に回転駆動されると、内部空間63a内の下部に流入した多数のプラスチックが汚水と共に脱水ブレード64aの回転によって旋回しながら次第に内部空間63aの上方に向って上昇して行くことになる。
また、前記固定スクリーン65には、その内面と外面間を貫通する多数の排出孔65aが形成されている。これ等の排出孔65aは、包装片から分離脱水された汚水を固定スクリーン65の内方から外方に排出するものであり、周方向に等間隔で配置されると共に、上下方向には相互に所定間隔隔てて配置されている。
前記脱水ロータ64の回転駆動時には、内部空間63aの下部に流入したプラスチックは、汚水と共に、回転する脱水ブレード64aによって遠心力を受け、固定スクリーン65の内周面に沿って螺旋状に回転しながら、内部空間63aの上部に向って移動して行く。
この螺旋状の回転時には、各プラスチックは、回転する脱水ブレード64aによって固定スクリーン65の内周面に叩き付けられ、その衝撃によって脱水される。プラスチックが内部空間63aの上部に向って移動して行く過程で、固定スクリーン65に叩き付けられる回数が多くなるに従い脱水が進行し、内部空間63aの上端部にまで移動したプラスチックは放出口63bから放出される。一方、固定スクリーン65に叩き付けられて脱水した汚水は、前記固定スクリーン65の多数の排出孔65aを経て固定スクリーン65の内方側から外方側に排出され、その後、下方に落ちて排水口68から外部に排出される。
前記放出口63bから放出された多数のプラスチックは、脱水後であるが、水分を含んだ湿った状態である。このため、水分を飛ばして最終的に脱水したプラスチックを得るように、後段にサイクロン69が配置される。
前記サイクロン69は、逆円錐状に形成され、その上端部には前記脱水機6の放出口63bが周壁の接線方向に沿って開口している。サイクロン69は、送風ブロア(図示せず)によって前記脱水機6の放出口63bからの水分を含む包装片を周壁に沿って旋回させつつ流下させて各包装片から水分を除去する。各プラスチックは、サイクロン69の周壁に沿った旋回によって遠心力を受け、水分除去と同時にその遠心力によってサイクロン69の周壁に当って薄く変形し、その多くは例えば縦横各々数センチ程度のシート状になる。前記水分除去されたシート状のプラスチックは、本体下端に設けた排出口69aから一旦貯留装置8(図1参照)に回収される。一方、除去された水分は、本体上端部の中央部位に設けた天井開口部69bから上方に向けて排気される。
なお、本実施形態では、サイクロン69は脱水機6周辺に設けられているが、脱水機6より離れた位置にある蒸気発生ボイラー9に配管を介して、図9に示すように貯留装置8の上方に設けてもよい。
前記脱水機6で多数の包装片から脱水された汚水は、振動ふるい機7に搬送されて、汚水に含まれる残渣を取り除かれる。
-振動ふるい機-
図8は、振動ふるい機7の構造を示す。同図において、振動ふるい機7は、円筒状のハウジング71が例えばその四隅を4つのコイルばね72によって下台73に対しフローティング支持されている。ハウジング71の上端開口を塞ぐ蓋部74には、汚水の流入口74aが設けられている。前記脱水機6からの汚水を搬送する配管80は、振動ふるい機7の近傍に配置した左右2分割された排水ピット81の第1ピット81aの上端部に開口している。第1ピット81a内に貯留された汚水は、第1ピット81a内に配置した水ポンプ82によって配管83を介して前記蓋部74の流入口74aに流入する。
図8は、振動ふるい機7の構造を示す。同図において、振動ふるい機7は、円筒状のハウジング71が例えばその四隅を4つのコイルばね72によって下台73に対しフローティング支持されている。ハウジング71の上端開口を塞ぐ蓋部74には、汚水の流入口74aが設けられている。前記脱水機6からの汚水を搬送する配管80は、振動ふるい機7の近傍に配置した左右2分割された排水ピット81の第1ピット81aの上端部に開口している。第1ピット81a内に貯留された汚水は、第1ピット81a内に配置した水ポンプ82によって配管83を介して前記蓋部74の流入口74aに流入する。
前記ハウジング71の内部には、内部空間を上下方向に仕切る金網75aがほぼ水平に配置され、その下方には網目のない平板75bが設置されている。前記金網75aの網目は残渣の大きさに対応した寸法に設定されている。この金網75aの下方には、所定間隔を隔てて目の粗い網叩き受け皿76aが配置されると共に、その網叩き受け皿76aの上面には所定の間隔を隔てて複数の網叩きゴム球76bが載置されている。
前記ハウジング71の周囲には、前記金網75aの上方の内部空間に連通する第1排出口77aと、前記金網75aと平板75bとで上下に仕切る内部空間に連通する第2排出口77bとが設けられ、金網75aで汚水から振るい分けられた残渣を第1排出口77aから受け容器7aに貯留し、残渣が除去された汚水を第2排出口77bから排水ピット81の第2ピット81bに排水するようになっている。
更に、ハウジング71の下端部には、その下端開口を塞ぐように、内周側が上方に突出した逆すり鉢状の底部79が配置されている。そして、その底部79の下方には振動モータ90が配置されている。この振動モータ90は、円筒状の下台73の周壁に取り囲まれるようにその内部に収容され、弾性ブラケット71aなどを介してハウジング71の下端部に吊り下げられている。振動モータ90の上下には、各々、偏心ウエイト90a、90bが設けられており、それらが偏心回転することによってハウジング71を全体的に振動させるようになっている。
前記排水ピット81の第2ピット81b内には、水ポンプ95が配置され、残渣が除去された汚水を水ポンプ95によって配管96を介して排水するようにしている。
前記振動ふるい機7によって残渣を除去された汚水は、図1に示したように、配管96を介して発酵乾燥装置3に送出され、発酵乾燥装置3内にて蒸発処理される。
前記発酵乾燥装置3へ汚水を送出する配管96の途中には、駆動モータ97によって経路を2通りに切換える切換弁98が配置されている。切換弁98は、切換弁98の上下流の配管96を連通させて汚水を発酵乾燥装置3へ搬送する第1位置と、切換弁98の上流側の配管96を下水処理機10に搬送する第2位置とに切換え可能である。
-蒸気発生ボイラー-
次に、プラスチックを燃焼させ、高温の蒸気を発生させる蒸気発生ボイラー9は、図9に模式的に示すように、プラスチックを効率良く燃焼させることができるバーナ171と、その燃焼熱によって水などの熱媒体を加熱し、高温の蒸気を発生させる蒸気発生部172とを備えている。この蒸気発生部172において発生した加熱用蒸気が、蒸気経路70の蒸気制御装置92を介して発酵乾燥装置3(タンク30の加熱ジャケット31など)に供給される。
次に、プラスチックを燃焼させ、高温の蒸気を発生させる蒸気発生ボイラー9は、図9に模式的に示すように、プラスチックを効率良く燃焼させることができるバーナ171と、その燃焼熱によって水などの熱媒体を加熱し、高温の蒸気を発生させる蒸気発生部172とを備えている。この蒸気発生部172において発生した加熱用蒸気が、蒸気経路70の蒸気制御装置92を介して発酵乾燥装置3(タンク30の加熱ジャケット31など)に供給される。
一例として前記バーナ171は、燃料としてプラスチックが投入される貯留装置8と、この貯留装置8から投下されてくるプラスチックを送り出すよう、電動モータ174aによって駆動されるスクリューフィーダー174と、こうして送られてきたプラスチックを熱分解して、可燃ガスを発生させる1次燃焼炉175と、この可燃ガスを完全燃焼させる2次燃焼炉176と、を備えている。
スクリューフィーダー174は、円筒状のチャンバ174b内に収容され、その後端側(図5の右側)の上方に貯留装置8が接続されている。また、貯留装置8の下部にはロータリバルブ173aが設けられている。一方、スクリューフィーダー174の前端部(図9の左端部)は、円筒状の1次燃焼炉175の上流端(図9の右端)の開口に臨んで、ここにシート状プラスチックを供給するようになっている。
また、前記1次燃焼炉175の上流端の開口に臨んで電熱式の点火栓175aも設けられ、バーナ171の運転を開始するときに、1次燃焼炉175内のプラスチックに点火するようになっている。このような1次燃焼炉175には、スクリューフィーダー174からシート状のプラスチックが供給されるとともに、そのチャンバ174b内にファン177によって押し込まれた空気が流入し、プラスチックを燃焼させる。
そうして上流端の開口から空気が流入する他に、1次燃焼炉175内にはその周壁に設けられた複数の穴からも空気が流入するようになるが、これらの空気の量がプラスチックの燃焼に対して不足気味になることから、1次燃焼炉175においては燃焼する一方、その残部が高温下で熱分解されて可燃ガスを発生する。こうして発生した可燃ガスが燃焼しながら下流側の2次燃焼炉176に向かって流出する。
すなわち、1次燃焼炉175の下流端(図9の左端)には、2次燃焼炉176内に突出するように先窄まりのノズル部175bが設けられており、ここから2次燃焼炉176内に可燃ガスが燃焼しながら吹き込まれる。こうして吹き込まれる高温の可燃ガスが、2次燃焼炉176内に設けられたバーナ部176aにおいて、空気吸入路176bから吸入される2次空気と混ざり合って燃焼し、この火炎が下流側の燃焼室176cに吹き出すようになる。
この火炎は燃焼室176c内の空気を巻き込んで、未燃分がほぼなくなるように燃焼し、これにより発生した高温の燃焼ガス(既燃ガス)が蒸気発生部172を通過して、その下流側の排気管178や集塵装置(図示せず)などを通過した後に、大気中に放出されるようになる。このようにプラスチックから発生した可燃ガスを燃焼させるようにしているので、排気中には有害物質が少なく、一般的な集塵装置によって清浄化が可能になる。
前記の蒸気発生部172については一般的な構成であり、詳しい説明は省略するが、火炎の吹き出す2次燃焼炉176の燃焼室176cを取り囲むよう螺旋状に(或いは燃焼室176c内でジグザグに)配管172aが設けられており、その内部を流通する蒸気または水が燃焼室176cの火炎や燃焼ガスによって加熱されて、高温の蒸気が発生する。そして、この配管172aが蒸気経路70を介して蒸気タービン発電機91や蒸気制御装置92に接続されている。
すなわち、前記のような燃料の燃焼熱エネルギーによって蒸気発生部172では、水を加熱して発電用蒸気を発生させる。本実施形態では、前記のように蒸気発生ボイラー9の蒸気発生部172において発生した発電用蒸気が、蒸気タービン発電機91に供給され、これにより、電力会社に電力を供給するようになっている。
また、加熱用蒸気は蒸気制御装置92を介して発酵乾燥装置3(タンク30の加熱ジャケット31など)に供給され、図3を参照して上述したようにタンク30内を加熱する。これにより蒸気が復水したドレン水は、加熱ジャケット31などから排出されて蒸気経路70を流通し、蒸気発生部172に戻ってくる。
このように、前記異物選別機4で乾燥処理物からプラスチックと乾燥物に選別し、この乾燥物を有機肥料として利用するようにしているが、添加物を配合することにより、有価物である家畜用の有機飼料や、養殖用の有機飼料として利用してもよい。
今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
この出願は、2018年9月28日に日本で出願された特願2018-184427号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
本発明は、発酵乾燥装置を用いてプラスチック廃棄物を含む処理対象物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵させる場合に、シート状のプラスチックを製造することとなり、このプラスチックをバーナの燃焼効率の高い燃料として利用可能である。
1 バーナの燃料製造装置
2 投入装置
3 発酵乾燥装置
4 異物選別機
5 洗浄破砕機
6 脱水機
7 振動ふるい機
8 貯留装置
9 蒸気発生ボイラー(加熱装置)
2 投入装置
3 発酵乾燥装置
4 異物選別機
5 洗浄破砕機
6 脱水機
7 振動ふるい機
8 貯留装置
9 蒸気発生ボイラー(加熱装置)
Claims (5)
- プラスチック廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して処理対象物の有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得る発酵乾燥装置と、
前記発酵乾燥装置によって得られた乾燥処理物からプラスチックと乾燥物を選別して分ける異物選別機と、
前記プラスチックを一旦貯留する貯留装置と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造装置。 - 請求項1に記載のバーナの燃料製造装置において、
前記異物選別機で選別されたプラスチックをバーナの燃料に適した大きさに破砕できる破砕装置と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造装置。 - 請求項2に記載のバーナの燃料製造装置において、
前記破砕装置には、水を供給して、プラスチックを洗浄することができる洗浄粉砕装置と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1つに記載のバーナの燃料製造装置において、
前記洗浄粉砕装置で粉砕、洗浄されたプラスチックを脱水する脱水装置と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造装置。 - 請求項1に記載のバイオマスバーナの燃料製造装置を使用したバーナの燃料製造方法であって、
プラスチック廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して処理対象物の有機物を発酵させ、減容した乾燥処理物を得る発酵乾燥工程と、
前記発酵乾燥工程において得られた乾燥処理物を選別して、バーナでの燃焼に適したプラスチックと、乾燥部とに分ける異物選別工程と、
前記プラスチックを一旦貯留する貯留工程と、を備えることを特徴とするバーナの燃料製造方法。
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JP2018-184427 | 2018-09-28 |
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- 2018-09-28 JP JP2018184427A patent/JP2020049474A/ja active Pending
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