(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の選別を行う廃棄物選別装置であって、
廃棄物を破砕する破砕装置と、
前記破砕装置で破砕された廃棄物を少なくとも２以上に粒度選別する粒度選別装置と、
前記破砕装置から排出される空気の風力を利用して、前記粒度選別装置で選別された廃棄物のうち少なくとも一方の廃棄物を比重、空気抵抗に応じて少なくとも２以上に選別する風力選別装置と、
を備えている廃棄物選別装置。
【請求項２】
前記破砕装置から排出される空気あるいは前記風力選別装置で利用された空気の少なくとも一方を前記粒度選別装置に導く請求項１記載の廃棄物選別装置。
【請求項３】
前記風力選別装置で利用された空気の少なくとも一部を前記破砕装置に循環させる循環系をさらに備えている請求項１または２に記載の廃棄物選別装置。
【請求項４】
前記破砕装置は、回転破砕機である請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭ごみ等の各種のごみが混在する廃棄物を種別に応じて選別する廃棄物選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭などから排出される家庭ごみ中には生ごみのほかに紙ごみやプラスチック、ビニール袋、不燃物等が混入している。生ごみ等の有機系廃棄物の処理方法としてはメタン発酵による処理方法が知られているが、メタン発酵を行うためには、発酵不適物である紙やプラスチック類、不燃物等を除外する必要があるため、発酵処理施設においては、発酵工程の前処理として選別工程が設けられている。また、粗大ごみの処理においても各種のごみが混入しているため、これらのごみを選別してそれぞれ再資源化処理を行っている。
【０００３】
こうした選別装置としては選別対象の物理的、化学的特性の違いを利用した多種の装置があり、これらを組み合わせて使用することが一般的である。代表的な選別装置としては、粒度選別、比重差選別、風力選別、磁力選別、渦電流選別などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このうち風力選別装置は、密閉した容器内に空気流を形成し、この空気流中での物質の落下速度の差により分別を行う装置で、落下速度には物質の比重だけでなく、形状、寸法によりうける空気抵抗の違いが影響する。分別の精度を上げるには気流形成のために大量の送気が必要となり、送気を行う装置のランニングコストが増大するほか、排出される空気は廃棄物臭を伴うので脱臭に伴う処理コストも増大してしまう。
【０００５】
そこで本発明はランニングコストや排出される空気の処理コストを低減可能な風力選別を伴う廃棄物選別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、本発明に係る廃棄物選別装置は、廃棄物を破砕する破砕装置と、この破砕装置で破砕された廃棄物を少なくとも２以上に粒度選別する粒度選別装置と、破砕装置から排出される空気の風力を利用して、粒度選別装置で選別された廃棄物のうち少なくとも一方の廃棄物を比重、空気抵抗に応じて少なくとも２以上に選別する風力選別装置と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、破砕装置から排出される空気を利用して風力選別を行っているため、処理設備全体におけるランニングコストを低減することができる。また、装置全体で排出される空気量が減少するので脱臭装置が小型化でき、その処理コストも低減できる。
【０００８】
また、粒度選別と風力選別とを組み合わせることでより精度のよい選別が可能となる。
【０００９】
破砕装置から排出される空気あるいは風力選別装置で利用された空気の少なくとも一方を粒度選別装置に導くことが好ましい。粒度選別装置内に空気流を形成することで、選別装置で粒度だけでなく、比重を考慮した選別を行うことが可能となり、選別の精度を向上させることができる。
【００１０】
この風力選別装置で利用された空気の少なくとも一部を破砕装置に導いて循環させる循環系をさらに備えていてもよい。空気を循環させることで系外に排出される空気量を減らし、また、空気流形成のためのエネルギーを低減することができる。
【００１１】
破砕装置を回転破砕機とすれば、破砕装置から十分な量の空気を排出することが可能となり、好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明に係る廃棄物選別装置を含む前処理施設の概略構成図である。この前処理施設は、生ごみを含む家庭ごみ等の都市ごみが搬入される施設であり、生ごみをメタン発酵処理するために、紙、発泡スチロール、プラスチック、鉄、ガラス、陶磁器等の発酵不適ごみを生ごみから選別除去するものである。
【００１４】
この前処理施設は、破砕装置１、粒度選別装置３、風力選別装置５、磁力選別装置７、可溶化槽９、脱臭装置１１、除塵装置１３から構成されている。
【００１５】
破砕装置１はラインＬ１によって搬入されるごみを破砕する装置であって、回転破砕装置や切断式、圧縮式の破砕装置を用いることができる。破砕装置１のごみ投入口にはまたラインＬ２１を介して空気が導入されている。図２（ａ）〜（ｃ）はそうした破砕装置の例を示す図である。
【００１６】
図２（ａ）に示される破砕装置１は、縦型スイングハンマ式の回転破砕装置であり、ケーシング１００の上部と下部にそれぞれ投入口１０１、排出口１０２を有し、ケーシング１００内にはモータ１０５によって鉛直軸を軸として回転するロータに多数のスイングハンマ１０４が取り付けられており、ロータの回転によってスイングハンマ１０４が開いて衝撃、剪断作用によって投入口１０１から投入されたごみを破砕するものである。ケーシング１００の投入口１０１とスイングハンマ１０４を挟んで対向する上部には、破砕できなかったごみを排出するためのはね出し口１０３が設けられている。スイングハンマ１０４の回転力によってケーシング１００内に下向きの強力な気流が形成され、排出口１０２からは粉砕されたごみとともに大量の空気が送出される。
【００１７】
また、図２（ｂ）に示される破砕装置１ａは、縦型リンググラインダ式の回転破砕装置である。この破砕装置１ａは、図２（ａ）の破砕装置１のスイングハンマ１０４に代えてリング状のリンググラインダ１０７を取り付けたもので、ロータの最上部には腕状のブレーカ・バー１０６が配置され、最下部には、スイーパー１０８が設けられている。この装置１ａでは、投入されたごみは回転するブレーカ・バー１０６によって一次衝撃破砕し、リンググラインダ１０７によりすりつぶし破砕した後に、スイーパー１０８によって強力に遠心排出される。この場合も粉砕されたごみとともに大量の空気が排出される。
【００１８】
図２（ｃ）に示される破砕装置１ｂは、横型のスイングハンマ式破砕機である。この装置１ｂにおいては、回転軸が水平に配置されたロータ１１０に取り付けられたスイングハンマ１１１とケーシング１００側に配置されるカッターバー１１２との間の剪断力とスイングハンマ１１１の衝撃力によってごみを破砕するものである。この装置１ｂでは、上述の装置１、１ａと異なり、ロータ１１０の回転によって発生する空気流は小さい。破砕されるごみ中にガスボンベ、スプレー缶その他の可燃物が混入している場合、破砕に伴い爆発・火災が発生するおそれがあるので装置１ｂの投入口１のラインＬ２１との間に送風機２を接続し、大量の空気を送り込むことで爆発性のガスの濃度が爆発・可燃限界に達するのを抑制する。この結果、粉砕されたごみとともに大量の空気が排出されることになる。
【００１９】
破砕装置１の排出口１０２に接続される破砕ごみの排出ラインＬ２は、ごみを粒径に応じて選別する粒度選別装置３に接続されている。この粒度選別装置３としては振動型、回転ドラム型、ローラ型等のふるい分け式の選別装置を用いることができる。図３（ａ）〜（ｃ）はこうした粒度選別装置の例を示す図である。
【００２０】
図３（ａ）に示される粒度選別装置３は、振動型スクリーン式の粒度選別装置であり、メッシュサイズの異なる２つのスクリーン３０４ａと３０４ｂとをケーシング３００内に傾斜して略平行に配置しており、ケーシング３００ごとあるいはスクリーン３０４ａ、３０４ｂを振動させる振動機３０３を備えている。スクリーン３０４ａのメッシュサイズは、スクリーン３０４ｂのそれより大きく設定されており、ケーシング３００の最上部に投入口３０１が設けられ、反対側のスクリーン３０４ａより上部と、スクリーン３０４ｂの上部と、下部とにそれぞれ排出口３０２ａ〜３０２ｃが設けられている。
【００２１】
図３（ｂ）に示される粒度選別装置３ａは、回転ドラム型スクリーン式の粒度選別装置であり、回転するドラムを備え、このドラムは軸方向でふたつに分けられ、それぞれメッシュサイズの異なる２つのスクリーン３０４ｃと３０４ｄが外壁を構成している。スクリーン３０４ｃのメッシュサイズは、スクリーン３０４ｄのそれより小さく設定されており、スクリーン３０４ｃ側のドラム端に投入口３０１が設けられ、各スクリーンの下部とドラムの他端にそれぞれ３０２ａ〜３０２ｃが設けられている。
【００２２】
図３（ｃ）に示される粒度選別装置３ｂは、ローラ型の粒度選別装置であり、フィン３０６付きの複数のローラ３０５をフィン３０６同士を交互にかみ合わせて配置することでフィン３０６の隙間をスクリーンのように用いるものである。
【００２３】
これらの粒度分離装置３の排出口にはラインＬ３、Ｌ４が接続されており、大粒径のごみを搬送するラインＬ３は、図示していない別の処理系に接続されており、小粒径のごみを搬送するラインＬ４は風力選別装置５に接続されている。風力選別装置５としては図４（ａ）に示される縦型の風力選別装置や図４（ｂ）に示される横型の風力選別装置を用いることができる。
【００２４】
図４（ａ）に示される縦型の風力選別装置５は、ケーシング５００内に上下に延びるジグザグ状の管路５０１が形成されており、中間部に配置される投入口５０２にラインＬ４が接続され、上部の排出口５０３がラインＬ５および送気ラインＬ２３に、下部に設けられたバンカ５０４がラインＬ６へと接続されている。また管路５０１の下端に接続される空気導入口５０５は、破砕装置１の排出口から排出された空気が送気されるラインＬ２２に接続されている。
【００２５】
図４（ｂ）に示される横型の風力選別装置５ａは、ケーシング５００の一端の上部に設けられた投入口５０２にラインＬ４が接続されており、投入口５０２のすぐ下に空気を横方向に吹き込む空気導入口５０５が配置され、ラインＬ２２に接続されている。ケーシング５００の上部の他端には排気ダクト５０６が配置され、送気ラインＬ２３へと接続されている。ケーシング５００の下部は、仕切り板５０８をはさんで空気の導入方向に複数（図では３つ）に分離され、バンカを形成し、下端に配置されるスクリューフィーダ５０７により分離されたごみを引き抜く構成となっている。これらはラインＬ５、Ｌ６に接続される。
【００２６】
ラインＬ６は、磁気によりごみ中の鉄を選別する磁力選別装置７に接続されており、鉄ごみはラインＬ８を経て図示していない回収施設等へ送られる。一方、他のごみは搬送ラインＬ７により可溶化槽９へと送られる。可溶化槽９は生ごみを物理的、化学的または生物学的に液状化させるもので、底部に残留したごみがラインＬ１０を介して図示していない処理装置へと送られ、液状のごみがラインＬ９を介して図示していないメタン発酵処理設備へと送られる。
【００２７】
風力選別装置５から排出される空気は、ラインＬ２３を経て大部分が除塵装置１３を経てラインＬ２５により破砕装置１へと戻されて設備内を循環する。そして、一部は、ラインＬ２３から分岐するラインＬ２４により脱臭装置１１を介してラインＬ２６により大気中へと放出される。
【００２８】
本発明によれば、破砕装置１で破砕されたごみからは、まず、粒度選別装置３で破砕されなかったビニール等が除去される。次に、風力選別装置５では、軽量の紙、プラスチック等が除去される。磁力選別装置７では、鉄が除去され、可溶化槽９では非鉄金属、セラミック、ガラス等が除去される。この結果、ラインＬ９から排出されるごみ中の生ごみの比率を高めることができる。
【００２９】
本実施形態では、風力選別装置５で必要な空気流を生成するための追加の装置を用いず、破砕装置１から排出される空気を用いているため、設備費、ランニングコストを低減できる。さらに、この空気流を循環させることで大量の空気流が必要な場合でも空気流形成に必要なエネルギー量を軽減できる。さらに、循環空気流の一部を引き抜くことで循環流路内を負圧に保ち、臭気の拡散を防止することができる。そして、ごみに接触した後で大気に放出される空気の量が少ないため、脱臭装置１１を小型化することができ、この点でも設備費、ランニングコストを低減することが可能である。
【００３０】
次に、本発明に係る廃棄物選別装置の別の実施形態を用いた前処理設備について図５〜図８を参照して説明する。図５は、第２の実施形態を説明する図である。この実施形態では、風力選別装置５から排出される空気を粒度選別装置３へとラインＬ２３ａにより導いて、粒度選別装置３から排出される空気を除塵装置１３へとラインＬ２３ｂに導いており、脱臭装置１１への引き抜きラインＬ２４ａがラインＬ２３ｂから分岐している点が第１の実施形態と相違する。
【００３１】
粒度選別装置３として図３（ａ）に示される振動スクリーン式の装置を用いる場合には、空気流を上部のスクリーン３０４ａの下側から、ほぼスクリーン３０４ａに沿う方向で送出することが好ましい。このようにすると、搬入されるごみ中に含まれていた発泡スチロールのように軽量で砕けやすいごみをビニール袋等とともに生ごみから分離することができ、その後の処理が容易になる。
【００３２】
図６は、第３の実施形態を説明する図である。この実施形態では、第１の実施形態に粒度選別装置３と破砕装置１との間で空気流を循環させるラインＬ３１、Ｌ３２を追加したものである。図６では、除塵装置１３を図示していないが、ラインＬ２３、Ｌ３２の両方または片方に設けてもよい。この実施形態でも第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
図７は、第４の実施形態を説明する図である。この実施形態では、第１の実施形態の粒度選別装置３から排出される大粒径のごみをさらに風力選別する風力選別装置６を備えており、この風力選別装置６にも破砕装置１から排出される空気を循環させるラインＬ３３、Ｌ３４を設けたものである。風力選別装置６で選別された重量物はラインＬ１１によりラインＬ６へと送られる。この場合には、発酵不適ごみの選別率を向上させる効果がある。
【００３４】
図８は、第５の実施形態を説明する図である。この実施形態は、第４の実施形態において破砕装置１→風力選別装置５→風力選別装置６→破砕装置１と循環する送気ラインを設けた点が異なる。このようにすると、大量の空気を両方の風力選別装置５、６で用いることが可能となり、風力選別装置５、６それぞれの選別精度が向上する。
【００３５】
以上の説明では、生ごみを含む都市ごみの選別について説明してきたが、粗大ごみの選別や産業廃棄物等の選別にも適用可能である。また、粒度選別装置３、磁力選別装置７、可溶化槽９を要する構成を説明してきたが、これらの選別装置は本発明に必須の構成ではなく、搬入される廃棄物の構成によってはいずれかまたはその全てを除外する構成を採用することも可能である。さらに、破砕後の選別装置の並べ方についても以上説明した実施形態に限定されるものではなく、選別の対象、混合ごみ中の各対象の比率等によって様々な構成とすることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、破砕装置１から排出される空気を利用して風力選別装置５で風力選別を行うことで選別のための空気流形成の設備、ランニングコストを低減することができる。空気流を循環させると、空気流の形成コストをさらに低減でき、外部へ放出される空気量を減らして、脱臭等の処理コストを低減することができる。粒度選別装置にも空気流を送れば、発泡スチロール等の選別を容易・確実にすることができ、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物選別装置の第１の実施形態を含む前処理施設の概略構成図である。
【図２】図１の装置に用いられる破砕装置の数例を示す図である。
【図３】図１の装置に用いられる粒度選別装置の数例を示す図である。
【図４】図１の装置に用いられる風力選別装置の数例を示す図である。
【図５】本発明に係る廃棄物選別装置の第２の実施形態を含む前処理施設の概略構成図である。
【図６】本発明に係る廃棄物選別装置の第３の実施形態を含む前処理施設の概略構成図である。
【図７】本発明に係る廃棄物選別装置の第４の実施形態を含む前処理施設の概略構成図である。
【図８】本発明に係る廃棄物選別装置の第５の実施形態を含む前処理施設の概略構成図である。
【符号の説明】
１…破砕装置、２…送風機、３…粒度選別装置、５…風力選別装置、７…磁力選別装置、９…可溶化槽、１１…脱臭装置、１３…除塵装置、Ｌ１〜Ｌ１０…廃棄物ライン、Ｌ２１〜Ｌ３４…送風ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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