(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物の受入供給設備、炭化設備、脱臭炉とで主体が構成される
設備を用いた、有機性廃棄物を原料とするカリ成分を含有する炭化肥料の製造方法であっ
て、
炭化設備が、キルン前部に配設された有機性廃棄物を送入する有機性廃棄物投入機、キ
ルン後部に連結された炭化生成物を冷却する空冷式排出機、その胴部を囲繞する加熱部に
送入される下記高温ガスにより内部の有機性廃棄物を外周から間接加熱するキルン、キル
ン可動部を駆動するキルン駆動機構で構成され、
脱臭炉が、受入供給設備の周辺で発生した臭気とキルン内で発生した乾留ガスとを加熱
分解した高温ガスを所定時間滞留させる容積を有し、
上記キルン胴部を囲繞する加熱部、
上記加熱部に連結部を経て配設された脱臭部とで主体が構成され、
加熱部壁部には乾燥バーナが、連結部には空冷ブロワが、脱臭部壁部には脱臭バーナが
それぞれ取付けられており、
運転当初は乾燥バーナによってキルン内の有機性廃棄物を乾燥させ、有機性廃棄物の昇
温に伴ってキルン内で発生した乾留ガスと、受入供給設備の周辺で発生した臭気を、押込
ブロワと臭気ブロワによって脱臭炉下方に位置する脱臭部内に送入し、
脱臭部出口温度検出器の信号を受けた脱臭温度制御器の指示により、脱臭バーナを制御
して、脱臭部内の温度を８５０〜９５０℃の間に保持してガスを加熱分解するとともに、
この高温燃焼により脱臭された高温ガスを加熱部に送入して外部からキルンの胴部を間接
的に加熱し、キルン内を蒸気リッチで還元性雰囲気の下で昇温し、
さらに、キルン後部に設けられた乾留ガス温度検出器によりキルン内後部温度を検出し
、キルン制御器により乾燥バーナ、空冷ブロワ、キルン駆動機構、有機性廃棄物投入機を
制御してキルン内温度を５５０〜６５０℃に保つ、ことにより当該キルン内に供給された
高含水率の有機性廃棄物を乾留・炭化処理することを特徴とする有機性廃棄物を原料とす
るカリ成分を含有する炭化肥料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の有効利用と脱臭処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家畜から排泄される糞尿や畜舎の敷材または各種汚泥等の有機性廃棄物は、窒素、リン酸、カリ等の肥料成分を含むため、従来は、そのままの状態あるいは発酵させて肥料とするか、または処理せずに廃棄物として埋立てや焼却処分されていた。
【０００３】
しかし、現在一般的に実施されている上記有機性廃棄物を発酵・堆肥化処理する場合は、品質が安定しないという欠点がつきまとうとともに、その生成に４０日以上の長期間を要するだけでなく、有機性廃棄物は定常的に排出されるのに対し、堆肥は春秋の２回程度しか使用されないために、堆肥化処理過程中及びその保管中に悪臭と汚水の発生が避けられず、周辺住民から忌避されていた。
【０００４】
そのため衛生上の観点から、平成１１年１１月に「家畜排泄物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」が農林水産省により施行され、畜産事業から派生する廃棄物の管理を適正に行い、環境問題を引き起さないように家畜の糞尿を適正に処理し、その残渣をリサイクルして有効活用することを目的として、国及び自治体が畜産事業家の共同利用設備に対して財政支援を行うことになったが、上記の諸問題点があるために堆肥の販売が困難であり、現状では事業計画が成り立たなくなっている。
【０００５】
一方、現在の農家では、速効性があり施肥量が計算できる化学肥料のみを使用するだけで、遅効性の堆肥を使用しなくなったために、土壌が疲弊して通気性や通水性が悪化しているだけでなく、過剰な窒素肥料の散布に起因して硝酸性窒素による地下水の汚染問題が発生しており、早急な対策が望まれている。
【０００６】
図３は、従来の堆肥化技術の対策の一例としての、特開平９−６７５８０号公報に開示された「含水有機性廃棄物を乾燥及び炭化処理する方法とその処理装置」の概要を示している。
【０００７】
図３において、Ａは炭化処理炉であり、含水有機性廃棄物を乾燥・炭化させる加熱筒部Ｂと、該加熱筒部Ｂ外周にあって加熱用熱風を誘導するケーシングＣと、加熱筒部Ｂの下方に位置する熱風発生炉Ｄ及び、加熱筒部Ｂの終端に設置された炭化物と砂等を分離させる冷却分離装置Ｅによって構成されている。
【０００８】
加熱筒部Ｂは、攪拌・移送部材であるスクリューコンベヤｂ１  を内蔵し多段状に連結された複数の加熱内筒ｂ２  と、各加熱内筒ｂ２  とを連結するロータリーバルブｂ３  と、加熱内筒ｂ２  の入口に配設されスクリューフィーダを有するホッパｂ４  と、該ホッパｂ４  に連なる供給口ｂ５  及び、加熱内筒ｂ２  の出口に配設された排出口ｂ６  並びに複数のスクリューコンベヤｂ１  を駆動する図示しない駆動機構により構成されている。
【０００９】
ケーシングＣは、上記加熱筒部Ｂの外周を囲む外壁ｃ１  と、各加熱内筒ｂ２  の間に挿入される仕切り壁ｃ２  と、上記外壁ｃ１  と仕切り壁ｃ２  とにより形成された熱風通路ｃ３  と、外壁ｃ１  の上部に取付けられた排気口ｃ４  及び、各加熱内筒ｂ２  から発生する排ガスを排出するファンｃ５  と、調整弁を備えた排気ダクトｃ６  によって構成されている。
【００１０】
熱風発生炉Ｄは、バーナｄ１  を備えた熱風発生炉本体ｄ２  と、熱風噴出口ｄ３  及び炭化物供給口ｄ４  によって構成されている。
【００１１】
冷却分離槽Ｅは、砂排出口ｅ1 と、上述の炭化物供給口ｄ4 から分離された炭化物排出口ｅ2 と、分離冷却用の空気供給口ｅ3 により構成されている。
【００１２】
上記のように構成された炭化炉における含水有機性廃棄物の乾燥及び炭化処理方法について説明する。
【００１３】
ホッパｂ４  から投入された牛舎や厩舎の敷藁、籾殻、多量の砂を含有する刈り芝等の有機性廃棄物Ｆは、供給口ｂ５  から加熱内筒ｂ２  に送人され、スクリューコンベヤｂ１  及びロータリーバルブｂ３  によって順次下方に移送される。
【００１４】
ケーシングＣ内の熱風通路ｃ３  には、下方の熱風噴出口ｄ３  から上方の排気口ｃ４  に向けて熱風Ｈが流通して加熱内筒ｂ２  内の有機性廃棄物Ｆを間接的に加熱しているため、複数の加熱内筒ｂ２  の下方は高温で熱せられて炭化処理帯域となり、上方は熱風Ｈの温度が低下するために乾燥処理帯域となり、有機性廃棄物Ｆは、スクリューコンベヤｂ１  によって攪拌・移送されながら乾燥され、続いて蒸し焼き状態で炭化処理される。
【００１５】
炭化処理された土砂等を含む生成物は排出口ｂ６  から冷却分離装置Ｅに送り込まれ、空気供給口ｅ３  から送人される空気によって冷却されるとともに、自重によって沈下する砂等は砂排出口ｅ１  から外部に排出され、軽い炭化物Ｇは炭化物排出口ｅ２  から排出されて再利用され、その必要がない時には、炭化物供給口ｄ４  から熱風発生炉本体ｄ２  に供給されて加熱燃料となる。
【００１６】
加熱内筒ｂ２  内で発生した臭気ガスは、ファンｃ５  に吸引されて排気ダクトｃ６  を介して、図示しない排煙処理装置または熱風発生炉本体ｄ２  側に切替え接続されて、脱臭処理される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の対策技術は、堆肥化処理の欠点を改良しているものの、複数の加熱内筒ｂ２  とロータリーバルブｂ３  を主体とする加熱筒部Ｂ及び、仕切り壁ｃ２  と排気ダクトｃ６  系統を必要とするケーシングＣの構造は複雑であり、設備費が嵩むという問題がある。
【００１８】
また、複数基で構成されたスクリューコンベヤｂ１  と加熱内筒ｂ２  内面との相互磨耗及びロータリーバルブｂ３  の磨耗が避けられず、また、装置周辺の臭気及び排気口ｃ４  から発生する乾留ガスの臭気処理装置が必要となり、設備費及び維持費が上昇する。
【００１９】
さらに、乾留・炭化設備において必要な、温度制御に関する配慮がなされていないために、有機性廃棄物に含有される肥効成分を効率よく、無機物として最大量を回収することは困難である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の有機性廃棄物を原料とするカリ成分を含有する炭化肥料の製造方
法は、有機性廃棄物の受入供給設備、炭化設備、脱臭炉とで主体が構成される設備を用い
た、有機性廃棄物を原料とするカリ成分を含有する炭化肥料の製造方法であって、炭化設
備が、キルン前部に配設された有機性廃棄物を送入する有機性廃棄物投入機、キルン後部
に連結された炭化生成物を冷却する空冷式排出機、その胴部を囲繞する加熱部に送入され
る下記高温ガスにより内部の有機性廃棄物を外周から間接加熱するキルン、キルン可動部
を駆動するキルン駆動機構で構成され、脱臭炉が、受入供給設備の周辺で発生した臭気と
キルン内で発生した乾留ガスとを加熱分解した高温ガスを所定時間滞留させる容積を有し
、上記キルン胴部を囲繞する加熱部、上記加熱部に連結部を経て配設された脱臭部とで主
体が構成され、加熱部壁部には乾燥バーナが、連結部には空冷ブロワが、脱臭部壁部には
脱臭バーナがそれぞれ取付けられており、運転当初は乾燥バーナによってキルン内の有機
性廃棄物を乾燥させ、有機性廃棄物の昇温に伴ってキルン内で発生した乾留ガスと、受入
供給設備の周辺で発生した臭気を、押込ブロワと臭気ブロワによって脱臭炉下方に位置す
る脱臭部内に送入し、脱臭部出口温度検出器の信号を受けた脱臭温度制御器の指示により
、脱臭バーナを制御して、脱臭部内の温度を８５０〜９５０℃の間に保持してガスを加熱
分解するとともに、この高温燃焼により脱臭された高温ガスを加熱部に送入して外部から
キルンの胴部を間接的に加熱し、キルン内を蒸気リッチで還元性雰囲気の下で昇温し、さ
らに、キルン後部に設けられた乾留ガス温度検出器によりキルン内後部温度を検出し、キ
ルン制御器により乾燥バーナ、空冷ブロワ、キルン駆動機構、有機性廃棄物投入機を制御
してキルン内温度を５５０〜６５０℃に保つ、ことにより当該キルン内に供給された高含
水率の有機性廃棄物を乾留・炭化処理することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、有機性廃棄物のうち家畜糞尿を代表として、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、家畜糞尿の炭化カリ等肥料化施設の全体構成を示す概略図であり、図２は主要部分の温度制御の関係を示す説明図である。
【００２４】
図１及び図２において、１は受入供給設備であり、受入タンク１１と、投入ポンプ１２及び投入配管１３からなるし尿系と、受入ホッパ１４と、破砕機１５及び投入コンベア１６からなる固体系とで構成されている。
【００２５】
２は炭化設備であり、後述する加熱部３１によりその胴部を外部から間接加熱される、胴部が固定式でスクリューコンベアを内蔵する外熱キルンまたは、胴部のみが回転されるロータリーキルン（以後両者を総称してキルンと略称する。）２１と、上記し尿系と固体系の糞尿を該キルン２１前部に送入する投入機２２と、キルン２１内部で生成された炭化物を排出するためにキルン２１の後部に連結された空冷式の排出機２３と、キルン可動部を駆動する変速自在なキルン駆動機構２４等で構成されている。
【００２６】
３は上記受入供給設備１周辺の臭気とキルン２１内で発生する乾留ガスとを加熱分解した高温ガスＨＧを、２秒以上滞留させる容積を有する脱臭炉であり、キルン２１の胴部を囲繞する加熱部３１と、該加熱部３１の下方に連結部３２（図２参照）を経て配設された脱臭部３３とで主体が構成され、加熱部３１の側壁には昇温バーナとしての乾燥バーナ３４が、連結部３２には冷却ブロワとしての空冷ブロワ３５（図２参照）が、脱臭部３３の側壁には脱臭バーナ３６がそれぞれ取付けられている。
【００２７】
また、キルン２１内で発生した乾留ガスＤＧ（図２参照）を脱臭部３３に送入するための押込ブロワ３７を備えた配管が脱臭部３３の底部に接続され、受入供給設備１周辺で発生した臭気は臭気ブロワ３８で吸引して脱臭バーナ３６に送入するようになされている。
【００２８】
４は排ガス処理設備であり、加熱部３１から排出された高温ガスＨＧ（図２参照）を冷却するガス冷却器４１と、該ガス冷却器４１で冷却された低温ガスＬＧ中の粉じんを除去するバグフィルタ等の集じん器４２と、除じん後の清浄ガスＰＧを再加熱する加熱器４３と、触媒等によるダイオキシン分解装置や脱硝装置４４と、誘引ブロワ４５及び排気筒４６とが各配管によって連接されており、一方、冷却ブロワ４７によりガス冷却器４１で高温ガスＨＧと熱交換された昇温空気は、加熱器４３で清浄ガスＰＧを加熱して白煙の発生を防止したあと、排気筒４６に排出される。
【００２９】
５は選別貯留設備であり、排出機２３と生成物コンベア５１とを結ぶ炭化物移送手段５２と、集じん器４２下部と生成物コンベア５１とを結ぶ粉じん移送手段５３と、炭化物ＣＡと粉じんとから成る生成物を生成物コンベア５１により搬送して貯留する生成物ホッパ５４と、該生成物ホッパ５４から選別機５５に生成物を送る選別機コンベア５６及び、選別された各製品を個別に移送する複数の製品移送コンベア５７と複数の製品ホッパ５８及びその付属品によって構成されている。
【００３０】
次に、このように構成された家畜糞尿の炭化設備を用いて行われる本発明の有機性廃棄物を原料としたカリ成分を含有する炭化肥料の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００３１】
受入タンク１１から供給ポンプ１２によって供給されたし尿系と、破砕機１５によって破砕されて投入コンベア１６によって供給された固体系とからなり、副資材や補助材を添加しない糞尿ＥＭは、駆動機構２４によって適当な速度で運転されるキルン２１内に、投入機２２によって送入される。
【００３２】
キルン２１の胴部の外周は、脱臭炉３の上部に位置する加熱部３１によって囲繞されており、運転当初は乾燥バーナ３４によって、上記糞尿ＥＭを乾燥させる。
【００３３】
糞尿ＥＭの昇温に伴ってキルン２１内で発生した乾留ガスＤＧと、受入供給設備１の周辺で発生した臭気とを集めた臭気ガスを、押込ブロワ３７と臭気ブロワ３８によって脱臭炉３下方に位置する脱臭部３３内に送入し、図２に示す脱臭部出口温度検出器６１の信号を受けた脱臭温度制御器６２の指示により、脱臭バーナ３６を制御して、脱臭部３３内の温度を臭気分解に必要な８５０〜９５０℃の間に保持して臭気を加熱分解するとともに、この高温燃焼により脱臭された高温ガスＨＧを加熱部３１に送入して外部からキルン２１の胴部を間接的に加熱する。
【００３４】
この間接加熱によって、キルン２１内は、蒸気リッチにおける還元性雰囲気の下で昇温され、図２に示す乾留ガス温度検出器６３によりキルン２１内後部温度を検出して、キルン制御器６４により乾燥バーナ３４と空冷ブロワ３５及び駆動機構２４、あるいは投入機２２を制御することによりキルン２１内温度をカリ合成に最適な５５０〜６５０℃に保つ。
【００３５】
上述の温度制御により、送入された糞尿ＥＭは乾留されて次第に炭化され、炭化物ＣＡはキルン終端から排出機２３へと排出される。
【００３６】
排出された炭化物ＣＡは、排出機２３上の下方から送入される空気によって冷却され、炭化物移送手段５２によって生成物コンベア５１を経て生成物ホッパ５４に貯留される。
【００３７】
一方、キルン２１を加熱し終わった高温の排ガスＨＧはガス冷却器４１に送られ、冷却ブロワ４７から送られる常温の空気と熱交換することにより集じん器４２の適温まで冷却されて、集じん器４２により低温ガスＬＧに含まれる粉じんを除去したのち、加熱器４３において前記の熱交換後の高温空気と再熱交換を行い、ダイオキシン分解装置や脱硝装置４４の適温まで再上昇されて、誘引ブロワ４５に吸引されて排気筒４６から大気中に放出される。
【００３８】
この集じん器４２で除去された粉じんは、粉じん移送手段５３により生成物ホッパ５４に送られ、前述の炭化物ＣＡとともに選別機５５において、炭化物ＣＡの寸法・形状によって粉状製品／造粒製品／粒状製品に選別されて、それぞれの製品ホッパ５８に貯留される。
【００３９】
上述の炭化処理方法を実施することにより、有機性廃棄物中の揮発分は乾留ガスＤＧとなって脱臭炉３に送られて脱臭処理されるが、残りの乾留物中には残留炭素を主体とした無機分が多量に含まれており、その中には表１及び表２に示すように窒素、燐酸、  カリという肥料分が多く存在していることがわかる。
【００４０】
【表１】
0003592622.tif 000002
【００４１】
【表２】
0003592622.tif 000003
【００４２】
表１及び表２において、発酵物の各種成分は畜産廃棄物を単純に発酵させた場合で、炭化物の各種成分は本発明により乾燥・炭化処理した場合であり、発酵物よりも炭化物の方がカリ分及び燐酸分の比率が飛躍的に向上することを示している。
【００４３】
本発明により乾燥・炭化処理した場合の実験結果は、キルン２１内温度を、カリ合成最適温度である６００±５０℃に制御したことによるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の有機性廃棄物を原料とするカリ成分を含有する炭化肥料の製造方法によれば、炭化設備内に供給された有機性廃棄物を、蒸気立地で還元性雰囲気状態のキルンに供給して間接的に加熱することにより乾留工程中の着火を防止する炭化処理方法であり、キルン内の乾留温度を、カリ合成最適温度である５５０〜６５０℃に保つことにより、肥料効果の高いカリ分等を効率よく採集することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物からの炭化カリ等肥料の製造方法が実施される家畜糞尿の炭化カリ等肥料化施設の全体構成を示す概略図である。
【図２】主要部分の温度制御の関係を示す説明図である。
【図３】従来の堆肥化技術の対策の一例を示す装置の概略図である。
【符号の説明】
２  炭化設備
２１  キルン
３  脱臭炉
３４  乾燥バーナ（昇温バーナ）
３５  空冷ブロワ（冷却ブロワ）
３６  脱臭バーナ
ＣＡ  炭化物
ＤＧ  乾留ガス
ＥＭ  糞尿（有機性廃棄物）
【図１】
0003592622.tif 000004
【図２】
0003592622.tif 000005
【図３】
0003592622.tif 000006