(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物を含有する有機性廃棄物を、加圧下において連続的に加熱処理することができる反応槽を有する加熱処理装置であって、該反応槽は、処理対象物を導入する給泥ポンプと加圧処理物を排出する減圧ポンプとを有し、該給泥ポンプと減圧ポンプの型式が、容積型ポンプであることを特徴とする有機性廃棄物の加熱処理装置。
【請求項２】
前記反応槽での加熱処理は、反応温度１００℃〜２００℃、滞留時間３時間以下の条件で行うことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の加熱処理装置に係り、特に、固形物を含む有機性廃棄物を加圧下に加熱分解する処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物の処理においては、焼却処理が広く用いられている。焼却処理は廃棄物中の有機成分を全て炭酸ガス等に変換するため、廃棄物の最終処分量の減容化方法としては極めて優れた方法である。しかし、近年、ダイオキシン等の問題によって焼却炉の新設が難しくなってきていることから、ガス化溶融、メタン発酵、堆肥化などの各種代替技術が提案されている。中でもメタン発酵は減容化と同時に、発電設備と組み合わせることにより、エネルギーを電力として回収することが可能となるため注目されている。
【０００３】
日本国内で発生する有機性廃棄物の中で、下水処理場や浄化槽で発生する生物処理汚泥は、約１／４を占める。前述の通り、これらの生物処理汚泥にメタン発酵を適用することのメリットは大きい。しかし、メタン発酵における生物処理汚泥の固形物分解率は、一搬的に３０〜４０％程度とされており、減容化及びエネルギー回収による効果は限定的であるのが現状である。
そのため、固形物分解率を向上させる手段として、メタン発酵の前段で破砕、薬品添加、加熱処理などの前処理を行う方法がある。この中の加熱処理方法では、下水余剰汚泥は、１５０〜１８０℃の温度にて３０分処理することによって、固形物分解率が５０％以上となることが分っている。加熱処理のメリットとしては他に、▲１▼回収熱を処理に使用することができる、▲２▼化学薬品を使用しないため安全である、▲３▼汚泥中に含有する病原微生物を確実に不活化できる、▲４▼処理汚泥の脱水性が良くなるため、脱水凝集剤を節約することができる、などがある。
【０００４】
有機性廃棄物を１００℃以上で加熱処理する場合、連続的に処理するためには、反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持するために、流出部にて圧力保持手段をつける必要がある。反応槽内を大気圧以上に保持するためには、流出配管に減圧弁などを設置して、圧力保持手段とすることが必要である。しかし、この手段は、処理対象物に含有している固形物により、配管、特に減圧弁等が閉塞する恐れがあるため、適用困難である。
また、回分的に処理するためには、▲１▼排泥や加熱の際に、一時的に大きな力が加わることなどによって反応槽内を損傷する、▲２▼圧力、温度、水位の検知を行ったり、頻繁な弁の開閉操作をする必要が生じるため、複雑な運転制御が必要となり、装置のイニシャルコストが高くなってしまう、などの問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、有機性廃棄物を加熱処理するに際し、閉塞の恐れがある減圧弁を用いることなく、簡便な手段で圧力保持できる加熱処理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、固形物を含有する有機性廃棄物を、加圧下において連続的に加熱処理することができる反応槽を有する加熱処理装置であって、該反応槽は、処理対象物を導入する給泥ポンプと加圧処理物を排出する減圧ポンプとを有し、該給泥ポンプと減圧ポンプの型式が、容積型ポンプであることを特徴とする有機性廃棄物の加熱処理装置としたものである。
前記加熱処理装置において、反応槽での加熱処理は、反応温度１００℃〜２００℃、滞留時間３時間以下で行うのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、固形物を１〜２０％含有する有機性廃棄物を対象として、１００℃以上の加熱処理を行う装置において、加熱処理中の反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持し、且つ連続的に処理を行う装置である。
本発明では、処理対象物を大気圧以上の高圧下において連続的に加熱処理するため、反応槽の流出部分に減圧ポンプを配置している。給泥ポンプ及び減圧ポンプの型式は、例えば、一軸ねじポンプ、ルーツポンプ、ギヤポンプの様な容積型ポンプとし、流量設定値をほぼ同値とすることで、加温用蒸気により高圧となった反応槽内部の圧力を、高圧のままに保持し、圧力低下による温度降下を防止することができる。
また、処理後の対象物は、温度１００℃以上、大気圧以上の圧力となっているため、常圧下に開放すると沸騰し、１００℃付近まで温度が低下すると同時に、余剰の温度エネルギーは蒸気に変換される。減圧ポンプの下流においては、この現象が起こるため、排泥槽を設置し、排泥槽上部の余剰蒸気を原料貯留槽に返送することによって原料の加温に利用し、加熱エネルギーの節約を図ることができる。さらに、排泥槽の流出部に熱交換器を設け、回収した熱をボイラ給水の加温などに利用することで、更なる余熱の再利用を行うことができる。
【０００８】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の処理装置の一例を示すフロー構成図である。
図において、１は原料貯留槽、２は給泥ポンプ、３は反応槽、４は減圧ポンプ、５は排泥槽、６は排泥ポンプ、７は熱交換器である。
図１を用いて、本発明の処理装置の操作について説明すると、原料２１を一度原料貯留槽１に貯留した後、給泥ポンプ２によって反応槽３に送る。反応槽３においては、加温用蒸気２２により原料２１を加熱し、１００〜２００℃の温度で加熱処理する。反応槽３内の温度条件を所定の条件とするため、温度計１１と連動させた蒸気供給弁８によって、蒸気量を制御する。加熱処理された原料は、減圧ポンプ４を経て排泥槽５に放出される。その際、排泥槽５内部は、原料貯留槽１及び脱臭ダクト２３を通じて外部と連通しているため、ほぼ大気圧に近い圧力であり、１００℃以上になることができない。そのため、排泥槽５内で沸騰が起こり、過剰なエネルギーは余剰蒸気１２となる。この余剰蒸気は、原料貯留槽１と連結された配管を通じて原料貯留槽１に吹き込まれ、原料２１の予備加温に利用される。こうして処理された原料は、排泥ポンプ６から、熱交換器７を通して発酵槽２４に移送される。
【０００９】
図２は、本発明の処理装置の他の例を示すフロー構成図である。図２では、原料２１を原料貯留槽１より、給泥ポンプ２によって反応槽３に供給する。反応槽３は、蒸気２２により加熱する。加熱は、温度計１１の指示値によって、蒸気供給弁８を制御することにより行う。加熱処理後の原料は、減圧ポンプ４を通して排泥槽５に供給される。給泥ポンプ２の吐出管と減圧ポンプ４の吸込側に、熱交換器７を設置し、加熱エネルギーの再利用を行う。排泥槽５では、圧力が低下するので余剰蒸気１２が発生するため、原料貯留槽１に供給して原料２１の加温に利用する。
【００１０】
図３は、本発明の処理装置の別の例を示すフロー構成図である。図３では、原料２１を原料貯留槽１より、給泥ポンプ２によって反応槽３に供給する。反応槽３は、蒸気２２により加熱する。加熱は、温度計１１の指示値によって、蒸気供給弁８を制御することにより行う。加熱処理後の原料は、減圧ポンプ４を通して発酵槽２４に供給される。給泥ポンプ２の吐出管と減圧ポンプ４の吸込側に熱交換器７を設置し、加熱エネルギーの再利用を行う。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
牛糞をスクリュープレス脱水機で搾った分離液を対象に、１５０℃で３０分間加熱した結果、及び処理後と未処理の搾汁液をメタン発酵した時のガス発生量を表１に示す。装置は、給泥ポンプ２、減圧ポンプ４に一軸ねじポンプを使用した。反応槽３の有効容量は０．１ｍ3である。
加熱処理の結果、牛糞搾汁液中に含まれる高分子化合物が低分子化し、それによって溶解性ＣＯＤが増加し、固形物量が若干減少した。未処理の搾汁液と加熱処理した搾汁液をメタン発酵すると加熱処理した搾汁液は、未処理のものと比較して１．５倍のメタンを発生させることができた。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【発明の効果】
本発明によって、固形物を含有する有機性廃棄物を対象として１００℃以上の加熱処理を行う装置において、加熱処理中の反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持し、且つ連続的に処理を行うことができ、複雑な運転制御のないシンプルな装置を構築することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の加熱処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【図３】本発明の加熱処理装置の別の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
１：原料貯留槽、２：給泥ポンプ、３：反応槽、４：減圧ポンプ、５：排泥槽、６：排泥ポンプ、７：熱交換器、８：蒸気供給弁、９：水位計、１０：圧力計、１１：温度計、１２：余剰蒸気、２１：原料、２２：加温用蒸気、２３：脱臭ダクト、２４：発酵槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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