(57)【要約】【課題】従来、有機廃棄物の処理方法は、最も簡単な方法で、小規模の処理から、比較的大規模な処理が可能で、かつ簡便な方法として、フィルタープレスが知られている。フィルタープレスの方法は、脱水してケーキ（廃棄物の一種）を生成し、その汚水を薬品処理する構造である。従って、このケーキは、再度廃棄物として処理されるに留まっている。また汚水の薬品処理には、種々の問題と、経費がかかること等の課題を抱えている。【構成】本発明は、有機廃棄物を貯留する密閉形のケーシングと、熱源とで構成された被処理物の熱処理方法で、有機廃棄物を密封状態で加熱処理し、この加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込め、ケーシング内の圧力を上昇し、水分中の有機物の炭化と、重金属等の異物を、分離・析出する構造であり、有機廃棄物を水中で熱処理する構成とした被処理物の熱処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉形のケーシング内に貯蔵した工場汚泥、工事汚泥、又は下水汚泥、生活排水汚泥等の汚泥、並びに家畜糞尿等の汚水を含む被処理物を、この汚水中において、被処理物を加熱処理する被処理物の熱処理方法であって、
この被処理物を密封状態で加熱処理し、この加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、該被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、この被処理物中の有機物を炭化し、
このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理することを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記被処理物を密封状態で加熱処理し、この加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、該被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、この被処理物中の有機物を炭化する処理方法を採用し、
この加熱処理に要する熱エネルギーのロスをなくすることを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記ケーシングの内圧を、略７．８５ｋｇ／ｃｍ２とする構成とすることを特徴とした被処理物の熱処理方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記ケーシングを、常時密封状態を確保し、蒸気及び／又は熱の放散を、略皆無の状態に保持することを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場汚泥、工事汚泥、又は下水汚泥、生活排水汚泥等の汚泥、並びに家畜糞尿等の汚水、又は廃棄汚泥等を主体とする汚水を含む被処理物を、熱処理かつ熱分解することを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この工場汚泥、工事汚泥、又は下水汚泥、生活排水汚泥等の汚泥と、家畜糞尿等の汚物、又は廃棄汚泥等を主体とする汚水を含む被処理物の処理方法（被処理物の処理方法）としては、一般化し、かつ簡易な処理方法としては、フィルタープレスが知られている。この、フィルタープレスは、構造及び／又は使用方法が簡便で、かつ経済的であることから重宝されている。またこのフィルタープレスは、小規模の処理から、比較的大規模な処理が可能であり、この使用面からの有益性がある。
【０００３】
しかし、このフィルタープレスは、前述した数々の有益性がある反面で、脱水率が低いことから、種々の問題を抱えている。例えば、脱水後の後処理や、搬送時の重量オーバー等の問題も抱えている。またこのフィルタープレスは、脱水してケーキ（廃棄物の一種といえる）を生成し、その汚水を薬品処理する方法であるので、例えば、このケーキは、再度廃棄物として処理されるに留まっており、廃棄物の有効利用の面で問題である。また汚水に対しては、薬品処理が必要となることから、種々の問題と、経費が掛かること等の問題を抱えている。
【０００４】
これらの現況から、この種の被処理物を廃棄処分せず、廃棄物を資源として有効利用すること、またこの被処理物の処理方法においても、工場で簡易かつ安全にできる処理方法が要望されている。
【０００５】
前述した、廃棄物を資源として有効利用すること、また工場で簡易かつ安全にできる処理方法の要望があることから、この趣旨に幾分関連がある特許文献の一例を、文献（１）、文献（２）として挙げ、その概要を説明する。
【０００６】
文献（１）としては、特開２００５−２４７６６５の「熟成コンポスト様物の製造方法及び有機肥料」がある。この発明は、汚泥以外の有機性廃棄物を原料として、熟成コンポスト様物を生成し、廃棄物の有効利用と、この熟成コンポスト様物を短時間に生成すること等を意図する。その生成方法（処理方法）は、汚泥以外の有機性廃棄物を乾燥し、熱処理するものであって、この汚泥以外の有機性廃棄物が熱処理装置に付着しないこと、またこれによって熱伝導率の均一化を図る構造を採用する。しかし、この文献（１）の発明は、廃棄物の種類が限定されており、汎用性に欠けること、またこの発明は、熱処理を行うに際し、剥離、脱水等の各処理を行うことから、処理工程が複雑となること等の改良の余地が考えられる。
【０００７】
また文献（２）としては、特開２００４−３５８３７１の「水分を含む有機廃棄物の処理方法および処理システム」がある。この発明は、下水汚泥、家畜の糞尿、厨房等の水分を多く含む有機廃棄物を原料として、固形燃料を製造し、かつこの製造に関して省エネルギー化を可能とすること等を意図する。この固形燃料を製造する処理方法は、水分を含む有機廃棄物を加熱し、有機廃棄物の乾燥物と、水蒸気を含むガスとに分離し、水蒸気を含むガスを圧縮・昇圧し、昇温ガスを精製し、この昇温ガスを乾燥工程に戻し、水蒸気の凝縮により生じる潜熱を、熱源の一部として利用し、また有機廃棄物の乾燥物を加熱し、炭化してなる固形物と、排ガスと生成し、排ガスを炭化工程の熱源の一部として利用する構造である。しかし、この文献（２）は、固形燃料の製造と、この製造に伴う燃料の有効利用に留まり、かつ有機廃棄物の処理を一面的に捉えた処理方法に留まっており、改良の余地が考えられる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４７６６５
【特許文献２】特開２００４−３５８３７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記文献（１）と、文献（２）は、有機廃棄物に熱処理（加熱処理）を行って、炭化した固形物（炭化物）を製造し、この製造に伴って発生する余熱を有効利用することを意図する。従って、有機廃棄物の熱処理に関する一実施例であり、この有機廃棄物を、流動状態で、直接、ケーシング内に搬送して熱処理する構造でないこと、また有機廃棄物を、簡易かつ確実に熱処理し、かつ大量に熱処理するには、改良すべき点が多々認められるので問題である。
【００１０】
上記に鑑み、本発明は、以下、「Ａ」〜「Ｄ」の目的を達成することを意図する。
【００１１】
「Ａ」  被処理物（有機廃棄物）を密封状態で加熱処理する過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込め、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気発生を抑制する処理を介して、略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を、分離（析出）処理する熱処理方法を採用し、略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理すること。
【００１２】
「Ｂ」  被処理物を密封状態で加熱処理する過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込め、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気発生を抑制する処理を介して、略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を、分離処理する熱処理方法を採用し、加熱処理に要する熱エネルギーのロスを少なくして処理すること。
【００１３】
「Ｃ」  被処理物の加熱処理を、バッジ方式による熱処理を介して、簡易かつ確実に行うこと、かつ大量に熱処理可能とすること、又は略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理することで、被処理物中の重金属等を、確実かつスムーズに分離処理可能とすること。
【００１４】
「Ｄ」  被処理物中に含まれるイオン結合水、細胞内水等の物理的に排出不可能な水分を、熱分解及び／又は分子化を介し、確実かつスムーズに、分離処理可能とする熱処理方法を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、前述の「Ａ」〜「Ｄ」の目的を達成することを意図する。
【００１６】
請求項１は、密閉形のケーシング内に貯蔵した工場汚泥、工事汚泥、又は下水汚泥、生活排水汚泥等の汚泥、並びに家畜糞尿等の汚水を含む被処理物を、この汚水中において、被処理物を加熱処理する被処理物の熱処理方法であって、
この被処理物を密封状態で加熱処理し、この加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、該被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、この被処理物中の有機物を炭化し、
このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理することを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を熱エネルギーのロスを少なくして達成すること等を意図する。
【００１８】
請求項２は、請求項１に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記被処理物を密封状態で加熱処理し、この加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、このケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、該被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、この被処理物中の有機物を炭化する処理方法を採用し、
この加熱処理に要する熱エネルギーのロスをなくすることを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適なケーシングの内圧設定を行うこと等を意図する。
【００２０】
請求項３は、請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記ケーシングの内圧を、略７．８５ｋｇ／ｃｍ２とする構成とすることを特徴とした被処理物の熱処理方法である。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適なケーシングの構造を提供すること等を意図する。
【００２２】
請求項４は、請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
前記ケーシングを、常時密封状態を確保し、蒸気及び／又は熱の放散を、略皆無の状態に保持することを特徴とした環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明は、密閉形のケーシング内に貯蔵した工場汚泥、工事汚泥、又は下水汚泥、生活排水汚泥等の汚泥、並びに家畜糞尿等の汚水を含む被処理物を、汚水中において、被処理物を加熱処理する被処理物の熱処理方法であって、
被処理物を密封状態で加熱処理し、加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、被処理物中の有機物を炭化し、
ケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理する環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【００２４】
従って、請求項１は、下記の効果を有する。
【００２５】
「Ａ」  被処理物（有機廃棄物）を密封状態で加熱処理する過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込め、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気発生を抑制する処理を介して、略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を、分離処理する熱処理方法を採用し、略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理できる。
【００２６】
「Ｂ」  被処理物を密封状態で加熱処理する過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込め、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気発生を抑制する処理を介して、略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を、分離処理する熱処理方法を採用し、加熱処理に要する熱エネルギーのロスを少なくして処理できる。
【００２７】
「Ｃ」  被処理物の加熱処理を、バッジ方式による熱処理を介して、簡易かつ確実に行うこと、かつ大量に熱処理ができること、又は略２００℃程度以下の雰囲気下の水中において、被処理物中をローコストで加熱処理できることで、被処理物中の重金属等を、確実かつスムーズに分離（析出）処理できる。
【００２８】
「Ｄ」  被処理物中に含まれるイオン結合水、細胞内水等の物理的に排出不可能な水分を、熱分解及び／又は分子化を介し、確実かつスムーズに、分離処理できる熱処理方法を提供できる。
【００２９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の被処理物の熱処理方法であって、
被処理物を密封状態で加熱処理し、加熱処理の過程で発生する蒸気をケーシング内に閉じ込めて、ケーシングの内圧の上昇と、蒸気の発生を抑制した状態で、かつ略２００℃程度以下の雰囲気下において、水中に残留する被処理物中の有機物の炭化及び／又は熱分解を介して、被処理物中の重金属等の異物を分離貯留するとともに、被処理物中の有機物を炭化する処理方法を採用し、
加熱処理に要する熱エネルギーのロスをなくす環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【００３０】
従って、請求項２は、請求項１の目的を達成できること、この目的を熱エネルギーのロスを少なくして達成すること等を意図する。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
ケーシングの内圧を、略７．８５ｋｇ／ｃｍ２とする構成とする被処理物の熱処理方法である。
【００３２】
従って、請求項３は、請求項１又は請求項２の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適なケーシングの内圧設定が可能となること等の特徴を有する。
【００３３】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の被処理物の熱処理方法であって、
ケーシングを、常時密封状態を確保し、蒸気及び／又は熱の放散を、略皆無の状態に保持する環境に優しい被処理物の熱処理方法である。
【００３４】
従って、請求項４は、請求項１又は請求項２の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適なケーシングの構造を提供できること等の特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の態様（形態）を説明する。
【００３６】
図１及び図２（イ）の如く、被処理物１は、流動状態でケーシング２内に導入される。このケーシング２はバッチ方式を採用し、所定量を導入した状態で密封される。図中２０は安全弁、２１は被処理物１の導入管、２２は処理物（後述する）の排出管を示している。このケーシング２内の被処理物１は加熱手段３を介して熱処理されるが、その際に、ケーシング２内には、順次、熱分解ガス５及び／又は蒸気（熱分解ガス５とする）が充満されることで、内圧が上がり、例えば、内気圧が略７．８５ｋｇ／ｃｍ２程度となった状態をピークとする。
【００３７】
そして、ケーシング２内において、熱分解ガス５が飽和状態に達した段階で、この熱分解ガス５は、原則として、ケーシング２内に留め置き、外部には出さない構造とし、内圧の低下防止及び／又は均一な内圧を確保する。尚、本発明では、ケーシング２内において、常時、水分の残留を確保し、水中において、後述の如く、炭化・分離（析出）処理・細胞の分子化（細胞分子の細分化：分子化とする）を行うこと等を基本の構成とする。そして、飽和状態が生成された状態以後は、蒸気の発生は略皆無であり、汚水Ｈの水位は、略一定に保持されるとともに、この汚水Ｈ（水中）には、有機物１００（狭義の有機物を示す）が残留する。ケーシング２内の圧力が上昇及び／又は高温下の基において、この有機物１００への熱の伝達及び／又は蓄積を効率的に行い、かつこの有機物１００の炭化・異物の分離処理・細胞の分子化を達成する。
【００３８】
そして、図２（ロ）の如く、この熱処理の過程で、この被処理物１中の有機物１００に蓄熱される。即ち、有機物１００は熱伝導率が劣るので、この有機物１００への蓄熱を介して、この有機物１００が、一気に高温化されて、水中での炭化が行われる。この水中での炭化の過程で、この有機物１００の表面付着水分と、この有機物１００の細胞間内の水分が、熱分解されるとともに、ケーシング２内での温度及び／又は蒸発が抑制されて、該ケーシング２の水中温度が略１７０°〜２００°程度で維持されながら、熱分解及び／又は有機物１００の炭化・分離処理が達成される。以上の如く、ケーシング２の内圧を所定の数値で、かつその温度を略１７０°〜２００°程度に維持し、しかも水の蒸発に要する熱量を抑制する（蒸発熱・比熱の大きい水の蒸発と、それに必要な無駄な熱量を極力抑制し、飽和状態で０「ゼロ」とする）ことで、熱量の軽減化と、省資源化等に有益であること、またダイオキシン、ＣＯ２等の有害物質の排出もないこと等の如く、環境に優しく、有益で、しかもローコストの熱処理方法である。
【００３９】
またこのケーシング２の水中温度が略１７０°〜２００°程度での熱処理において、有機物１００中のイオン結合水、細胞内水等の如く、物理的に排出不可能な水分も、このイオン結合水、細胞内水等の分子化の促進を介して、確実かつスムーズな分離（析出）処理が図れる。
【００４０】
そして、ケーシング２内の水分が蒸発された過程（被処理物１の熱分解が終了した段階）で、下記の表１のような温度分布となる。この温度分布は、例えば、加熱領域と、放熱領域に区画され、この加熱領域で、有機物１００から水分が排出し、被処理物１に含まれている汚水に混合されるとともに、汚水の蒸発と、ほぼ同時進行する。そして、図２（ハ）に示したように、この蒸発で、前述の如く、ケーシング２内は、順次、熱分解ガス５が充満され、内圧が上がり、この被処理物１の分子化と、有機物１００への蓄熱及び／又は有機物１００の炭化の促進が図れる。その後における放熱領域においては、ケーシング２内の温度の低下を介して、処理物の炭化物６及び／又は重金属７等の処理物（被処理物１の処理後）の自然な冷却効果も図れるので、例えば、取出しの容易化と、後処理の簡便化等が図れて、極めて有益である。尚、前記炭化物６及び／又は重金属７は、排出管２２又は蓋体２３を介して排出される。
【００４１】
［表１］
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【００４２】
また本発明が特徴とするのは、前述した如く、ケーシング２内に、蒸気を貯留し、外部には出さない構造とし、内圧の上昇と、ケーシング２内が飽和状態に達した段階で、蒸発は抑制され（飽和状態で０「ゼロ」）、このケーシング２内に残留する水分中において、炭化・分離処理・分子化を行う構成である。このように水分中に有機物１００を滞留し、この水中における有機物１００の熱処理を介して、有機物１００への熱の蓄積を効率的に行い、かつこの有機物１００の炭化・分離処理・分子化を達成する。尚、この炭化物６は、連続気泡が生成され、高品質の炭として利用される。また重金属７は、再利用される。
【００４３】
尚、図２は、熱処理の各工程を示した模式図であって、その（イ）は、例えば、汚水Ｈ中に、異物が混入（混合）する被処理物１が貯溜される状態を示した模式図、（ロ）は、ケーシング２内に熱分解ガス５が発生し、ケーシング２内が熱分解ガス５で飽和状態になる過程を示した模式図、（ハ）は、ケーシング２内に熱分解ガス５が滞留した状態で、かつ水Ｈ’（清水）中で有機物１００の炭化・分離処理・分子化が完了した状態を示した模式図である。そして、その後、ケーシング２を開放し、水Ｈ’の廃棄又は再利用と、炭化物６、重金属７等を回収する。尚、この熱分解ガス５の余剰分は、安全弁２０より放出する。尚、図２では加熱手段３の図示を省略する。
【００４４】
そして、物件提出書で、実験の結果を簡易に説明するが、図３−１に示したものが、家庭ごみ（有機廃棄物）を（塵芥）粉砕機で処理した被処理物１であり、この被処理物１を、本発明の方法を介して熱処理した状態を、図３−２に示しており、有機物１００が炭化した状態（炭化物６）と、重金属７、水Ｈ’（一般的には、清澄水となる）が残留していることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の装置の一例を示したもので、被処理物を導入する状態を示した模式図
【図２】図２（イ）〜（ハ）は、図１の被処理物の導入から、処理終了後までの熱処理の各工程を示した模式図
【図３−１】図３−１は、家庭ごみを（塵芥）粉砕機で処理した被処理物を示した模式図
【図３−２】図３−２は、被処理物を、本発明の方法を介して熱処理した状態を示しており、炭化物と、水が残留していることを示している模式図
【符号の説明】
【００４６】
１            被処理物
１００        有機物
２            ケーシング
２０          安全弁
２１          導入管
２２          排出管
２３          蓋体
３            加熱手段
５            熱分解ガス
６            炭化物
７            重金属
Ｈ            汚水
Ｈ’          水
【図１】
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【図２】
2008155179.tif 000005
【図３−１】
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【図３−２】
2008155179.tif 000007