(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性の化学物質を含有する有機性廃棄物を密閉された反応容器内で１５０℃以上の飽和水蒸気と接触させて有機性廃棄物を分解する廃棄物処理装置であって、
前記反応容器内で有機性廃棄物を撹拌する撹拌手段を更に備え、前記反応容器は、内部に配置された有機性廃棄物の下方領域に、有機性廃棄物の表面に凝縮する飽和水蒸気の凝縮水を回収する凝縮水回収空間が形成されるように有機性廃棄物を支持する廃棄物支持手段を備え、該廃棄物支持手段は、前記撹拌手段から下方に離間した位置に配置されており、該廃棄物支持手段と前記撹拌手段との間で有機性廃棄物を撹拌手段によって撹拌しつつ前記飽和水蒸気と接触させるように構成されることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記凝縮水は、塩素成分を含有することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記廃棄物支持手段は、有機性廃棄物を載置可能に構成された載置部を備え、該載置部には、前記凝縮水回収空間に連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物を水蒸気を用いて処理する廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全や資源の有効利用を図る観点から、廃棄物（産業廃棄物や一般廃棄物等）を適当な方法で処理し、得られた処理物を様々な用途で使用する試みがなされている。例えば、生ゴミ、食品残渣、家畜の糞尿等からなる有機性廃棄物を高温の飽和水蒸気と接触させて分解した後、分解された有機性廃棄物を加熱して乾燥することで付着した飽和水蒸気の凝縮水を蒸発させ、乾燥した処理物を燃料として使用する試みがされている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記のような処理方法によれば、密閉された反応容器内で有機性廃棄物が高温の飽和水蒸気によって加熱されて加水分解されるため、細粉化された処理物を得ることができると共に、有機性廃棄物の燃焼を伴わないため、有機性廃棄物が元来保有する熱量を減少させることなく有機性廃棄物を細粒化させることができる。このため、得られた処理物は、良質な燃料として使用することができ、例えば、セメントを製造する際に用いられる焼成炉や各種ボイラー等の燃焼設備の燃料として使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３６３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような方法では、処理物に付着した凝縮水には、有機性廃棄物に含有されていた水溶性の化学物質が溶け出しているため、処理物を乾燥させることによって水溶性の化学物質が濃縮されて高濃度で処理物中に残存することとなる。
【０００６】
そして、このような処理物を燃料として用いた場合、残存する化学物質の影響によって燃焼設備の劣化を促進させてしまったり、損傷させてしまったりする場合がある。特に、食品残渣等からなる有機性廃棄物には塩素化合物が含有されているものが多いため、上記のような方法では、処理物中に塩素成分が濃縮されて高濃度で残存することとなり、燃焼設備を腐食させてしまう場合がある。
【０００７】
また、焼成炉の燃料として用いた場合、残存する化学物質がセメント中に含有される虞があり、セメントの品質低下を招く要因となる場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、水溶性の化学物質を含有する有機性廃棄物を処理した後の処理物中に前記水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる構成の廃棄物処理方法によれば、前記温度の飽和水蒸気と有機性廃棄物との接触によって、有機性廃棄物は、加水分解されて細粒化されると共に、有機性廃棄物の表面には飽和水蒸気の凝縮水が形成される。斯かる凝縮水には、有機性廃棄物中の水溶性の化学物質が溶出しているため、凝縮水を有機性廃棄物から分離させることで、細粒化された有機性廃棄物（以下、処理物と記す）中に水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。
【００１１】
本発明にかかる廃棄物処理装置は、水溶性の化学物質を含有する有機性廃棄物を密閉された反応容器内で１５０℃以上の飽和水蒸気と接触させて有機性廃棄物を分解する廃棄物処理装置であって、前記反応容器内で有機性廃棄物を撹拌する撹拌手段を更に備え、前記反応容器は、内部に配置された有機性廃棄物の下方領域に、有機性廃棄物の表面に凝縮する飽和水蒸気の凝縮水を回収する凝縮水回収空間が形成されるように有機性廃棄物を支持する廃棄物支持手段を備え、該廃棄物支持手段は、前記撹拌手段から下方に離間した位置に配置されており、該廃棄物支持手段と前記撹拌手段との間で有機性廃棄物を撹拌手段によって撹拌しつつ前記飽和水蒸気と接触させるように構成されることを特徴とする。
【００１２】
斯かる構成によれば、反応容器が廃棄物支持手段を備え、該廃棄物支持手段によって、有機性廃棄物の下方領域に凝縮水回収空間が形成されることで、凝縮水回収空間に凝縮水を滴下させて回収することができ、処理物と凝縮水とを容易に分離することができる。これにより、処理物と凝縮水との接触が防止され、処理物中に水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明にかかる廃棄物処理装置は、前記廃棄物支持手段が有機性廃棄物を載置可能に構成された載置部を備え、該載置部には、前記凝縮水回収空間に連通する貫通孔が形成されていることが好ましい。
【００１４】
斯かる構成によれば、前記廃棄物支持手段が有機性廃棄物を載置する載置部を備え、該載置部に貫通孔が形成されていることで、有機性廃棄物を下方から確実に支持した状態で処理することができると共に、貫通孔を通じて凝縮水を確実に凝縮水回収空間に送ることができる。また、回収された凝縮水と処理物との間に載置部が存在するため、凝縮水と処理物とを確実に分離することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、水溶性の化学物質を含有する有機性廃棄物を処理した後の処理物中に前記水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は、本実施形態に係る廃棄物処理装置を側方から見た際の一部断面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ断面図。
【図２】実施例において、有機性廃棄物を処理する際の圧力容器内を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる実施形態について、図１を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態にかかる廃棄物処理装置１は、有機性廃棄物Ａの処理に用いられるものである。具体的には、廃棄物処理装置１は、生ゴミ、食品残渣、家畜の糞尿、プラスチック、有機性汚泥等からなる有機性廃棄物Ａを処理対象とするものである。具体的には、廃棄物処理装置１は、有機性廃棄物Ａを高温高圧下の飽和水蒸気と接触させることによって分解するものである。
【００１９】
前記廃棄物処理装置１は、有機性廃棄物Ａを内部に配置可能に構成された反応容器２と、該反応容器２の内部に水蒸気を供給する水蒸気供給手段３と、前記反応容器２内の有機性廃棄物Ａを撹拌する撹拌手段４とを備えている。
【００２０】
前記反応容器２は、密閉可能に構成されると共に、内部が高圧となった状態を維持可能に構成されている。また、反応容器２は、筒状（本実施形態では、円筒状）に形成された容器本体２ａと、該容器本体２ａの端部を閉塞する閉塞蓋２ｂとから構成されている。本実施形態では、容器本体２ａは、一端部が閉塞された状態となっており、他端部が前記閉塞蓋２ｂによって閉塞されるように構成されている。
【００２１】
閉塞蓋２ｂは、容器本体２ａに対して着脱可能、或いは、開閉可能に構成され、容器本体２ａから閉塞蓋２ｂを取り外したり、閉塞蓋２ｂを開いたりすることで、容器本体２ａの他端部を開口させることが可能となっている。また、容器本体２ａの閉塞された一端部には、前記撹拌手段４が容器本体２ａの内外を貫通するように取り付けられている。また、本実施形態では、反応容器２は、筒状の容器本体２ａの軸が略水平となるように配置されている。なお、以下の説明において、反応容器２の「上」「下」とは、前記軸が略水平となる状態での「上」「下」を意味する。
【００２２】
また、反応容器２（具体的には、容器本体２ａ）は、有機性廃棄物Ａを反応容器２の内部に供給する供給部２ｃと、前記飽和水蒸気が凝縮した凝縮水Ｂを外部へ排出する排出部２ｄとを備えている。前記供給部２ｃは、反応容器２（具体的には、容器本体２ａ）の上側に位置するように形成されている。一方、排出部２ｄは、反応容器２（具体的には、容器本体２ａ）の下側に位置するように形成されている。
【００２３】
また、反応容器２は、内部に配置された有機性廃棄物Ａの下方領域に凝縮水Ｂを回収する凝縮水回収空間２ｆが形成されるように構成されている。具体的には、反応容器２は、内部に配置された有機性廃棄物Ａの下方領域に凝縮水回収空間２ｆが形成されるように、有機性廃棄物Ａを支持する廃棄物支持手段２ｅを備えている。本実施形態では、廃棄物支持手段２ｅは、有機性廃棄物Ａを載置可能に構成された載置部２ｅからなり、該載置部２ｅには、凝縮水回収空間２ｆに連通する貫通孔が形成されている。
【００２４】
具体的には、載置部２ｅは、複数の貫通孔が形成された網目状の形状を有し、該貫通孔から有機性廃棄物Ａが抜け落ちないように構成されている。本実施形態では、載置部２ｅは、網目状の金属素材（パンチングメタル）を用いて形成されている。また、本実施形態では、載置部２ｅは、前記パンチングメタルが面状に形成されて、反応容器２の内部の下側、具体的には、撹拌手段４よりも下側に、容器本体２ａとの間に間隔を空けて配置されている。これにより、容器本体２ａと載置部２ｅとの間に凝縮水回収空間２ｆが形成される。該凝縮水回収空間２ｆは、反応容器２の軸に沿って容器本体２ａの一端部と他端部との間に形成される。また、凝縮水回収空間２ｆは、前記排出部２ｄと連通するように形成される。
【００２５】
前記水蒸気供給手段３は、反応容器２内に所定温度の水蒸気を供給し、反応容器２内の圧力が飽和水蒸気圧となるように構成されている。反応容器２内の飽和水蒸気の温度としては１５０℃以上であり、２００〜２３５℃とすることが好ましい。この際の反応容器２内の圧力（飽和水蒸気圧）は、１．６５〜３．２９ＭＰａ（１５〜３３気圧）となることが好ましい。
【００２６】
前記攪拌手段４は、有機性廃棄物Ａを攪拌する攪拌羽根４ａと、該攪拌羽根４ａが連結された回転軸４ｂとから構成されている。前記攪拌羽根４ａは、回転軸４ｂに複数連結されている。また、回転軸４ｂは、反応容器２を貫通するように配置されている。具体的には、回転軸４ｂは、容器本体２ａの閉塞された一端部を貫通するように反応容器２の軸に沿って（本実施形態では、略水平に）配置されている。また、回転軸４ｂの一端部（具体的には、反応容器２の外側に位置する端部）には、回転軸４ｂをその長手方向を軸に回転させる回転手段４ｃが取り付けられている。そして、回転軸４ｂが回転することにより、複数の攪拌羽根４ａが有機性廃棄物Ａに接触して有機性廃棄物Ａを撹拌し、有機性廃棄物Ａが反応容器２内の飽和水蒸気と均一に接触するように構成されている。
【００２７】
次に、廃棄物処理装置１が有機性廃棄物Ａを分解する機構について説明する。供給部２ｃから反応容器２内に供給された有機性廃棄物Ａは、前記攪拌手段４（具体的には、攪拌羽根４ａ）によって撹拌され、反応容器２内の飽和水蒸気と接触する。反応容器２内は、前記温度の飽和水蒸気で満たされて前記圧力となっており、有機性廃棄物Ａが飽和水蒸気との接触によって加水分解されて細粒化される。この際、有機性廃棄物Ａには、飽和水蒸気が凝縮して凝縮水Ｂが付着することとなる。具体的には、有機性廃棄物Ａが飽和水蒸気によって加熱される際に、飽和水蒸気の熱を奪うため、飽和水蒸気が凝縮し、有機性廃棄物Ａに付着することとなる。該凝縮水Ｂには、細粒化された有機性廃棄物Ａから水溶性の化学物質（例えば、塩化物等）が溶出する。
【００２８】
化学物質が溶解した凝縮水Ｂは、廃棄物支持手段２ｅ（パンチングメタル）の貫通孔を通って凝縮水回収空間２ｆに滴下されて回収される。この際、反応容器２内の水蒸気量が減少するため、水蒸気供給手段３から水蒸気が供給されて、反応容器２内の圧力が維持される。この状態において反応容器２内では、飽和水蒸気と凝縮水Ｂとの間で気液平衡が維持されている。そして、有機性廃棄物Ａが十分に細粒化された後、排出部２ｄから凝縮水Ｂを排出し、細粒化された有機性廃棄物Ａを冷却した後、乾燥する。これにより、水溶性の化学物質の含有量の少ない処理物となる。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る廃棄物処理装置１によれば、水溶性の化学物質を含有する有機性廃棄物Ａを処理した後の処理物中に前記水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。
【００３０】
即ち、前記温度の飽和水蒸気と有機性廃棄物Ａとの接触によって、有機性廃棄物Ａの表面に凝縮した凝縮水Ｂに有機性廃棄物Ａ中の水溶性の化学物質が溶出し、凝縮水Ｂを有機性廃棄物Ａから分離して回収することで、細粒化された有機性廃棄物Ａ（処理物）中に水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。これにより、水溶性の化学物質を除去する工程を行なうことなく処理物を燃料として利用することができる。
【００３１】
また、凝縮水回収空間２ｆが形成されることで、凝縮水回収空間２ｆに凝縮水Ｂを滴下させて回収することができ、処理物と凝縮水Ｂとを容易に分離することができる。これにより、処理物と凝縮水Ｂとの接触が防止され、処理物中に水溶性の化学物質が残存するのを抑制することができる。
【００３２】
また、載置部（廃棄物支持手段）２ｅに貫通孔が形成されていることで、有機性廃棄物Ａを下方から確実に支持した状態で処理することができると共に、貫通孔を通じて凝縮水Ｂを確実に凝縮水回収空間２ｆに送ることができる。また、回収された凝縮水Ｂと処理物との間に載置部２ｅが存在するため、凝縮水Ｂと処理物とを確実に分離できる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
＜処理装置＞
図２に示すように、反応容器として２００ｍＬの圧力容器２０を用い、内部に水Ｃを１５ｇ導入した。また、圧力容器２０の内部に廃棄物支持手段として全体が１ｍｍメッシュの金属素材で形成された金属容器２０ｅを配置した。該金属容器２０ｅは、前記水Ｃの水面から上方に離れた位置でサンプルＡを載置可能に構成されている。
【００３５】
＜実施例１＞
食品由来の有機性廃棄物から３〜５ｇのサンプルＡを採取して前記金属容器２０ｅに載置した後、圧力容器２０を密閉した。そして、斯かる圧力容器２０を電気炉内に配置し、圧力容器２０内の温度が１５０℃となるまで約１時間かけて昇温して１０分間保持した。この際、圧力容器２０内は、１５０℃の水蒸気によって飽和状態となっており、飽和水蒸気圧は、０．４９ＭＰａ（約４．８気圧）となっている。
【００３６】
その後、電気炉から圧力容器２０を取出し、直ちに水蒸気を抜いて１００℃まで空冷してサンプルＡを取り出し、１０５℃で乾燥して処理物を得た。
【００３７】
上記方法による処理を３つのサンプルＡで行い、得られた処理物について水溶性の化学物質の含有量の測定（塩素濃度の測定）を行なった。測定結果については、最大値、最小値、平均値についてのみ下記表１に示す。なお、塩素濃度の測定は、ＪＩＳ  Ｒ５２０２  ポルトランドセメントの化学分析方法（２１．塩素の定量方法、２１．２．電位差滴定方法）に基づいて行なった。
【００３８】
＜実施例２＞
実施例１とは異なる食品由来の有機性廃棄物から３〜５ｇのサンプルＡを採取して前記金属容器２０ｅに載置した後、圧力容器２０を密閉した。そして、斯かる圧力容器２０を電気炉内に配置し、圧力容器２０内の温度が２３５℃となるまで約１時間かけて昇温して１０分間保持した。この際、圧力容器２０内は、２３５℃の水蒸気によって飽和状態となっており、飽和水蒸気圧は、３．０４ＭＰａ（約３０気圧）となっている。
【００３９】
その後、電気炉から圧力容器２０を取出し、直ちに水蒸気を抜いて１００℃まで空冷してサンプルＡを取り出し、１０５℃で乾燥して処理物を得た。
【００４０】
上記方法による処理を５つのサンプルＡで行い、得られた処理物について実施例１と同様に水溶性の化学物質の含有量の測定（塩素濃度の測定）を行なった。測定結果については、下記表１に示す。
【００４１】
＜比較例１＞
実施例１と同じ有機性廃棄物から３〜５ｇのサンプルを２つ採取して未処理のまま実施例１と同一条件で水溶性の化学物質の含有量の測定を行なった。測定結果については、下記表１に示す。
【００４２】
＜比較例２＞
実施例２と同じ有機性廃棄物から３〜５ｇのサンプルを３つ採取して未処理のまま実施例１と同一条件で水溶性の化学物質の含有量の測定を行なった。測定結果については、下記表１に示す。
【００４３】
【表１】
0005630682.tif 000002
【００４４】
＜まとめ＞
実施例及び比較例を比較すると、実施例の方が塩素濃度が低いことが認められる。これは、上記方法で有機性廃棄物を処理することで、有機性廃棄物の表面に付着した飽和水蒸気の凝縮水に有機性廃棄物中の塩素成分が溶出し、斯かる凝縮水が塩素成分と共に金属容器２０ｅを通って有機性廃棄物の下方に滴下されて回収されるため、塩素を含んだ凝縮水を有機性廃棄物から分離させることができるためである。
以上のように、有機性廃棄物を高温の飽和水蒸気で処理する際に、有機性廃棄物の表面に凝縮する凝縮水を有機性廃棄物から分離しつつ処理することで、処理後の有機性廃棄物に塩素（水溶性の化学物質）が残存するのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…廃棄物処理装置、２…反応容器、２ａ…容器本体、２ｂ…閉塞蓋、２ｃ…供給部、２ｄ…排出部、２ｅ…廃棄物支持手段、載置部、２ｆ…凝縮水回収空間、３…水蒸気供給手段、４…撹拌手段、４ａ…攪拌羽根、４ｂ…回転軸、４ｃ…回転手段、２０…圧力容器、２０ｅ…金属容器、Ａ…有機性廃棄物、Ｂ…凝縮水、Ｃ…水
【図１】
0005630682.tif 000003
【図２】
0005630682.tif 000004