(57)【要約】      （修正有）【課題】有機性廃棄物を水熱処理するに際し、有機物と水分とを効率的に分離し、燃料等として利用しやすい有機物を得ることのできる水熱処理装置および水熱処理方法を提供する。【解決手段】密閉容器１０の空間内に収容された有機性廃棄物Ａを、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、水分排出手段３０により、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、
該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、
該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする請求項１又は２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、
該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項５】
前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項６】
前記固液分離フィルタが、セラミックフィルターであることを特徴とする請求項４又は５記載の有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療系廃棄物、家庭廃棄物、産業廃棄物などに含まれる有機性廃棄物の処理方法として、該有機性廃棄物を高温高圧の水蒸気中で処理（以下、単に「水熱処理」ともいう）する方法が知られている。高温高圧の水蒸気中で処理された有機物には、有害な窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれておらず、クリーンな燃料として再利用できるという利点があり、焼却等に代わる新たな有機性廃棄物の処理方法として期待されている。
【０００３】
しかるに、上記のような水熱処理は、有機性廃棄物を圧力容器内に収容し、該圧力容器内へ高温高圧の蒸気を供給して処理するものであるため、処理後の圧力容器内には、該有機性廃棄物中に含まれていた水分や水熱処理の際に供給した水蒸気由来の水分等が残存し、処理後の有機物は、多量の水分を含んだ例えばスラリーのような状態となる。従って、得られた有機物を燃料として利用するには、有機物と混在する水分を有機物から分離する必要がある。
【０００４】
有機物と水分とを分離する方法としては、例えば、フィルタープレス装置等のような従来公知の固液分離装置を採用する方法が考えられる。つまり、処理後の有機物と水分との混合物を水熱処理装置（圧力容器）から排出し、フィルタープレス装置等の固液分離装置へと移送し、該固液分離装置において固液分離処理を行い、含水量の少ない有機物を回収する、という方法である。
【０００５】
しかしながら、このような従来の固液分離装置を採用する方法では、上述のように、水熱処理装置とは別に固液分離装置が必要となり、また、処理工程が煩雑となるために、処理コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
また、水分以外の問題点として、有機性廃棄物に含まれる塩類の問題がある。水熱処理においては、有機性廃棄物中に含まれる塩類は、水熱処理中に水分に溶解して一旦有機物から分離した状態となるが、水熱処理の終了時に有機物と水分とが混在した状態となることで再び有機物に付着あるいは含浸してしまうこととなる。したがって、上述のような固液分離装置を用いた脱水方法では、塩類が比較的多く付着した有機物が回収されることとなり、この有機物を燃料として使用する際に種々の問題を招くこととなる。
【０００７】
例えば、水熱処理によって回収された有機物をセメントの熱源として使用する場合には、有機物に塩素が多量に含まれていると焼成されるセメントの組成に悪影響を及ぼすこととなるため、できる限り塩類を除去することが望まれる。
したがって、得られた有機物中の塩類含有量が多い場合には、該有機物から塩類を除去するべく有機物を水洗等しなければならず、再度、水と有機物とを固液分離処理する必要が生じ、極めて非効率となる。
【０００８】
従来、水熱処理において生じた水分を有機物と分離する方法として、該下記特許文献１に記載されたような処理装置および処理方法も公知となっている。具体的には、該特許文献１には、有機性廃棄物を密閉収容する密閉容器と、該密閉容器に蒸気を供給する蒸気噴出手段と、前記密閉容器と同圧に保たれ且つ密閉容器内の有機性廃棄物から流下した液体を収容する回収部とを備えた有機性廃棄物の処理装置が開示されている。また、該特許文献１には、上記構成の装置を用いて有機性廃棄物を処理する方法が記載されており、有機性廃棄物を密閉容器内に収容するとともに蒸気噴出手段から蒸気を供給して密閉容器内を温度１８０〜２５０℃、圧力１５〜３５ａｔｍとし、３０〜６０分処理することにより廃棄物を炭化するとともに、有機性廃棄物から流下した液体を密閉容器と同圧に保持したまま回収部へと導いて分離する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００６−１２６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１記載の水熱処理装置では、液体を回収する回収部や、該回収部と密閉容器とをつなぐ配管等の全てを耐圧構造とする必要があり、水熱処理装置の構成が大掛かりになるという問題がある。
また、上記特許文献１記載の水熱処理方法では、重力の作用のみで有機物と水分とが分離されるため、水分の分離が不十分となり、得られた有機物はそのまま燃料としては使用しにくいという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記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、有機性廃棄物を水熱処理するに際し、有機物と水分とを効率的に分離し、燃料等として利用しやすい有機物を得ることのできる水熱処理装置および水熱処理方法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】
【００１２】
上記課題を解決すべく、本発明は、密閉空間内に収容された有機性廃棄物を、該密閉空間内の水蒸気によって水熱処理する第一水熱処理工程と、該第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第一水分排出工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法を提供する。
【００１３】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用して密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へと排出するようにしたことにより、排出された水分が通過および貯留される機器を耐圧構造とする必要がなく、上記特許文献１記載の装置と比較して水熱処理装置の構成を簡素なものにしうるという効果がある。
また、密閉容器内の圧力を利用して有機性廃棄物と共存する水分が排出されるため、有機物と水分とが短時間で分離されるという効果がある。
さらに、密閉容器内の圧力が作用することにより、水分が自重によって有機性廃棄物から自然落下して分離する場合と比較して、有機性廃棄物に付着または含浸した水分が有機性廃棄物と分離されやすくなり、回収される有機物の含水量を低減させることができるという効果がある。
【００１４】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程の後、密閉空間内に蒸気を供給して有機性廃棄物の水熱処理を行う第二水熱処理工程と、該第二水熱処理工程において高められた密閉空間内の圧力を利用し、該密閉空間内で有機性廃棄物と共存する水分を密閉空間の外部へ排出する第二水分排出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、第一水分排出工程と第二水分排出工程とを備えることにより、高温高圧下で塩類を多量に溶解した状態の水分が２回にわたって排出されることとなるため、処理後の有機物中に含まれる塩類の量を大幅に低減させることができるという効果がある。
【００１６】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、前記第一水分排出工程又は前記第二水分排出工程の少なくとも何れか一方において、水分排出経路の途中に配置した固液分離フィルタの上流側と下流側とに差圧を生じさせ、該固液分離フィルタによって有機性廃棄物と水分とを分離することを特徴とする。
【００１７】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理方法によれば、有機物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【００１８】
さらに、本発明は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器と、該密閉容器に水蒸気を供給する蒸気供給手段と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置を提供する。
【００１９】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、密閉容器内に溜まった水を該密閉容器内の圧力により排出する水分排出手段とを備えたことにより、従来の水熱処理装置よりも含水率の低い有機物を回収できるという効果がある。
【００２０】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、前記水分排出手段が、水分排出経路に有機性廃棄物と水分とを分離しうる固液分離フィルタを備えたものであることを特徴とする。
【００２１】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置によれば、有機性廃棄物と水分とを分離する固液分離フィルタを介して水分を排出させることが可能となり、有機性廃棄物と水分とがより効率的に分離されることとなり、回収される有機物の含水量をより一層低減させることができるという効果がある。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法および処理装置によれば、有機性廃棄物を水熱処理した際に、有機物と水分とを効率的に分離することが可能となり、例えば、セメント製造工程における燃料などのような、種々の用途に好適に使用しうる有機物を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図。
【図２】一実施形態の有機性廃棄物の処理装置において、水分排出口の近傍を拡大して示した概略断面図。
【図３】本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の一実施形態を示したフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
先ず、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示した概略断面図である。図１に示したように、本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１は、有機性廃棄物を収容して該有機性廃棄物を水熱処理する密閉容器１０と、該密閉容器１０に水蒸気Ｂを供給する蒸気供給手段２０と、前記密閉容器内に溜まった水を該密閉容器１０内の圧力により排出する水分排出手段３０とを備え、さらに、密閉容器１０内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌手段５０と、水熱処理された後の有機物を排出するための有機物排出手段４０とを備えて構成されている。
【００２５】
密閉容器１０は、有機性廃棄物を収容してこれを水熱処理しうるものであればよく、水熱処理の際の温度および圧力に耐えうるような耐熱性で且つ耐圧性の容器が用いられる。通常、該密閉容器１０は円筒形状に構成され、該円筒の中心軸が概ね水平となるように設置される。該密閉容器１０の大きさは特に限定されないが、通常、０．１〜１８ｍ3の有機性廃棄物を収容して水熱処理するべく、０．３〜２０ｍ3の内容積を有するように構成される。
【００２６】
該密閉容器１０の上部には蒸気供給口１１が設けられており、蒸気供給手段２０から送られる高温高圧の水蒸気Ｂは該蒸気供給口１１を介して該密閉容器１０内へと供給される。蒸気供給手段２０は、蒸気発生装置２１と、蒸気供給配管２２と、蒸気供給弁２３とを備えており、密閉容器１０内を所定の温度および圧力となるまで水蒸気を供給しうるように構成されている。
【００２７】
蒸気供給手段２０から密閉容器１０へと供給される高温高圧の蒸気は、温度が１５０℃以上、圧力が０．３８ＭＰａ以上であり、好ましくは温度が１８０〜２４０℃、圧力が０．９〜３．２ＭＰａである。
斯かる蒸気が供給されることにより、密閉容器１０内も、温度が１５０℃以上、圧力が０．３８ＭＰａ以上に設定され、好ましくは温度が１８０〜２４０℃、圧力が０．９〜３．２ＭＰａとなるように設定される。
【００２８】
また、密閉容器１０の上部には、処理対象となる有機性廃棄物Ａを容器内へと供給するための有機性廃棄物供給口１２が設けられている。該有機性廃棄物供給口１２には、有機性廃棄物供給弁１３が備えられており、所定量の有機性廃棄物が供給された後、水熱処理の間は該有機性廃棄物供給弁１３が閉じた状態とされ、密閉容器内の圧力が保持されるように構成されている。
【００２９】
一方、該密閉容器１０の下部には、水分排出手段３０および有機物排出手段４０が設けられている。図２は、本実施形態に係る水熱処理装置１において、密閉容器１０の底部に設けられた水分排出手段３０の一部を拡大して示した断面図である。図１および図２に示したように、該水分排出手段３０は、容器の外方（下方）へ向かって内径が狭まるように構成された水分排出口３２と、該水分排出口３２を塞ぐように配置された固液分離フィルタ３１と、該固液分離フィルタ３１を透過した水分を排出するための配管３４と、該配管３４の途中に備えられた水分排出弁３３とを備えている。
【００３０】
該水分排出口３２は、密閉容器１０内の圧力を一部開放した際に、該密閉容器１０の底に溜まった水分に対してその圧力が作用するように、水分が溜まる位置、すなわち該密閉容器１０の底に設けられている。
【００３１】
また、固液分離装置３１は、有機物と水分との混合物から水分を透過させうるものであり、前記水分排出口３２を塞ぐように、該水分排出口３２の上端に配置されている。
該固液分離フィルタ３１は、水熱処理された有機物と水分との混合物から、主として水分を透過させうるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、篩目が数十μｍ〜数ｍｍの大きさの種々の濾過材を用いて構成されうる。該濾過材の具体的な例としては、セラミックフィルター、パンチングメタル、スリット、金網等が挙げられるが、中でも、耐圧性および耐熱性に優れ、しかもその内部に蓄積した有機物を焼成等により除去しやすいという観点から、セラミックフィルターが好適である。
【００３２】
また、前記有機物排出手段４０は、密閉容器１０の底に設けられた有機物排出口１４と、該有機物排出口１４の下流側に設けられた有機物排出弁４１とを備えて構成され、水熱処理後の有機物Ｄを密閉容器１０の外部へと排出しうるように構成されている。
【００３３】
さらに、前記攪拌手段５０は、円筒形状の密閉容器１０の中心軸と平行に配された回転軸５１と、該回転軸５１に備えられた撹拌翼５２と、該回転軸５１を回転させるための駆動装置５３とを備えて構成されている。
【００３４】
斯かる構成の有機性廃棄物の処理装置を用いた本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理方法は、例えば図３にそのフロー図を示したように、以下のような工程、すなわち、有機性廃棄物供給工程、第一水熱処理工程、第一水分排出工程、第二水熱処理工程、第二水分排出工程および有機物排出工程が順に実施されるものである。
【００３５】
先ず、有機性廃棄物供給工程においては、有機性廃棄物供給口１２を介して有機性廃棄物Ａが密閉容器１０内へと供給され、さらに、撹拌手段５０が起動されて、撹拌翼５２によって有機性廃棄物Ａが所望の撹拌状態とされる。有機性廃棄物Ａとしては、例えば、一般都市ごみ、産業廃棄物などの有機物を主成分とする廃棄物などが挙げられる。有機性廃棄物Ａの供給量は、特に限定されるものではないが、通常、密閉容器１０の内容積に対して３０〜９０％の内容積を占めるように供給される。
【００３６】
次に、有機性廃棄物供給弁１３が閉じられ、また、水分排出弁３３および有機物排出弁４１も閉じられた後、蒸気供給手段２０で発生させた高温高圧の水蒸気Ｂが、該蒸気供給口１１を介して該密閉容器１０内へと供給され、第一水熱処理工程が開始される。
【００３７】
有機性廃棄物は、該密閉容器１０内において、該有機性廃棄物を半炭化させうるような温度および圧力、すなわち、例えば、１８０〜２４０℃の温度、０．９〜３．２ＭＰａの圧力にまで加熱加圧されるとともに、撹拌翼５２による撹拌作用を受けて処理される。
【００３８】
このような第一水熱処理工程は、例えば３０分〜２時間にわたって実施され、有機性廃棄物の半炭化が進行する。斯かる第一水熱処理工程を実施すると、次第に水分排出口３２には幾らかの水分が溜まった状態となる。そこで、続く第一水分排出工程が実施される。
【００３９】
第一水分排出工程は、水分排出弁３３を開き、密閉容器１０内の圧力を一部開放することによって密閉容器１０内に溜まった水分Ｃを排出する工程である。具体的には、前記第一水熱処理工程においては、密閉容器１０内で蒸気の凝縮又は有機性廃棄物からの分離により生じた水分が密閉容器１０の底に溜まり、水分排出口３２へと流れ、さらに固液分離フィルタ３１を透過して水分排出弁３３まで到達した状態となっているため、斯かる状態において水分排出弁３３を開くことにより、該密閉容器１０内の圧力が溜まった水分Ｃに作用し、該水分Ｃは、水分排出口３２から容器外部へと排出されることとなる。
【００４０】
また、水分排出弁３３を閉じた状態では、水分排出弁３３の上流側、即ち、密閉容器１０側には圧力を遮断するものが無いため、水分排出弁３３の上流側に設けられた固液分離フィルタ３１の上流側（密閉容器の内側）と下流側（密閉容器の外側）では、圧力が等しくなっており、水分はその自重によって該固液分離フィルタ３１を透過し、有機物と分離されるだけである。
【００４１】
しかし、上述のようにして水分排出弁３３を開いた際には、水分排出弁３３へ向かって容器内の気体や液体等が固液分離フィルタ３１を通過し、その際の圧力損失によって該固液分離フィルタ３１の上流側と下流側とでは圧力差が生じることとなる。つまり、該固液分離フィルタ３１の上流側に位置する有機物と水分とに対しては、吸引濾過の如き作用が発揮され、該固液分離フィルタ３１を透過しうる水分のみが効率的に水分排出弁３３へと流下することとなる。
【００４２】
斯かる第一水分排出工程は、水分排出弁３３を再び閉じることで終了される。第一水分排出工程は、溜まった水分等が概ね排出された時点で終了することが好ましく、水分排出弁３３の開口面積にもよるが、通常、数秒〜数分程度で終了させることが好ましい。
【００４３】
第一水分排出工程の後、蒸気供給手段２０で発生させた高温高圧の水蒸気Ｂが、再び蒸気供給口１１を介して該密閉容器１０内へと供給され、密閉容器１０内は、所定の温度および圧力にまで加熱加圧され、第二水熱処理工程が実施される。
【００４４】
第二水熱処理工程は、前記第一水熱処理工程と同じ水熱処理条件としてもよく、また、異なる水熱処理条件としてもよい。さらに、処理時間についても任意に設定することができる。
【００４５】
その後、第二水分排出工程が実施される。第二水分排出工程は、第一水分排出工程と同様に、所定の時間だけ、水分排出弁３３を開放することにより行われる。
【００４６】
このようにして水熱処理工程と水分排出工程とが２回ずつ実施された後、有機物排出工程が実施される。有機物排出工程は、有機物排出弁４１を開き、水熱処理が完了した密閉容器１０内の有機物Ｄを該密閉容器１０の外部へと排出させる工程である。
【００４７】
本実施形態における有機性廃棄物の処理方法では、上記のような水分排出工程を実施することによって有機物と混在した状態にある水分を密閉容器内の圧力を利用して排出させることができるため、前述の特許文献１に記載の如き方法と比較し、より簡単な構成の水熱処理装置を用いてより効率的に水分の分離が行えるという効果がある。
【００４８】
また、本実施形態における水分排出工程では、水分を含浸した有機物に対して、固液分離フィルタを介して吸引作用が発揮されることとなるため、自重のみでは分離しにくい水分についても、より効果的に分離されることとなり、水分分離効率が向上するという効果がある。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る水熱処理方法では、第一水熱処理工程および第二水熱処理工程では高温高圧状態にある有機物から水分が分離するため、有機物中に含まれる塩類が水分中へと溶解したまま容器外へと排出させることができ、処理後の有機物の塩類含有量を低減させうるという効果がある。
【００５０】
尚、本発明に係る水熱処理装置および水熱処理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更することが可能である。例えば、前記実施形態では、蒸気供給口１１を密閉容器１０の上部に配置した水熱処理装置について説明したが、例えば、該蒸気供給口を固液分離フィルタ３１の下流側に配置することも可能である。蒸気供給口を固液分離フィルタ３１の下流側に配置することにより、蒸気供給の際に固液分離フィルタ３１の下流側から上流側へと蒸気を通過させ、該固液分離フィルタ３１の内部に溜まった有機物を洗浄して目詰まりを解消させうるという効果がある。
【００５１】
また、前記実施形態では、密閉容器１０の形状が円筒形状である場合について説明したが、水分あるいは水分を含浸した有機物が水分排出口３２へと溜まりやすいように、該容器の底部に中央へ向かって低くなるような傾斜を設け、該傾斜の最下部に水分排出口３２を設けるようにしても良い。
【００５２】
また、前記実施形態に係る水熱処理方法では、水熱処理工程と水分排出工程とを２回ずつ実施する場合について説明したが、１回のみ実施してもよく、あるいは３回以上実施しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１        水熱処理装置
１０      密閉容器
１１      蒸気供給口
１２      有機性廃棄物投入口
２０      蒸気供給手段
３０      水分排出手段
３１      固液分離フィルタ
３２      水分排出口
３３      水分排出弁
４０      有機物排出手段
５０      撹拌手段
５１      回転軸
５２      撹拌翼
【図１】
2011183244.tif 000003
【図２】
2011183244.tif 000004
【図３】
2011183244.tif 000005