(57)【要約】【課題】  高含水率の有機性廃棄物をセメント焼成設備を利用し効率的に処理する有機性廃棄物の処理方法及びその装置を提供することであり、特に、熱油を利用した処理において、処理工程が簡便であり、処理後の有機性廃棄物も通常の固体燃料や廃油などの他の油系廃棄物と同時に効率的に処理することが可能な有機性廃棄物の処理方法及びその装置を提供すること。【解決手段】  セメント焼成設備を利用して高含水率の有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物の処理方法において、廃棄物加熱装置３０内で有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化した後、石炭ミル３７で粉砕することによって粉末燃料とすることを特徴とする。  好ましくは、熱油の温度を１５０℃以上とし、熱油の加熱にセメント焼成装置の高温排ガスを利用し、処理後の有機性廃棄物を他の固体燃料と混合粉砕してセメント焼成設備の燃料とし、熱油処理時に発生したガスをセメント焼成設備の高温場所に導入し処理することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成設備を利用して高含水率の有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化した後、粉砕することによって粉末燃料とすることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該熱油の温度を１５０℃以上とすることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該有機性廃棄物が、含水汚泥、食物残渣、生ゴミ、製紙スラッジから選ばれた少なくとも１種の高含水率の有機性廃棄物を含むことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、熱油の加熱には、セメント焼成装置の高温排ガスを利用することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
請求項1乃至４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、脱水もしくは炭化した後の有機性廃棄物と他の固体燃料とを同時に混合粉砕し、セメント焼成設備の燃料とすることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化する際に発生したガスを、セメント焼成設備の高温場所に導入することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法を利用する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及びその装置に関し、特に、含水汚泥、食物残渣、生ゴミ、製紙スラッジなどの高含水率の有機性廃棄物を、セメント焼成設備を利用して処理する有機性廃棄物の処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント焼成設備のロータリーキルンにおいては、石炭などの燃料の一部を代替するものとして、有機性廃棄物、特に、廃タイヤや廃プラスチック等の可燃性廃棄物の使用がおこなわれている。また、最近は、最終的には燃焼可能であるが水分を多く含む、含水汚泥などの高含水率の有機性廃棄物を、ロータリーキルンに直接投入し、焼却処理する方法も行われている。
【０００３】
例えば、以下の特許文献１のように、含水汚泥を、乾燥することなく、また、添加剤を用いて前処理することなく直接、ロータリーキルンの窯尻部分又は仮焼炉に導入して焼却する方法がある。
一般に有機性の含水汚泥は、その殆どが水分と有機成分であるため、焼却により残留する灰分はごく微量であり、セメントクリンカの成分に影響を及ぼすこともなく、ロータリーキルン内で焼却処理が可能である。
【特許文献１】特開平２００２−５２３９７号公報
【０００４】
図２は、従来のセメント焼成設備を示す模式図であり、更に、セメント焼成設備での含水汚泥などの有機性廃棄物の処理位置を加え明示してある。
図２において、符号１は原料ミル（セメント原料乾燥粉砕機）、２はサイクロン（セメント原料粉分離機）、３はセメント原料貯蔵庫、５は含水汚泥貯蔵設備、６は含水汚泥輸送ポンプ、７は窯尻部、８はロータリーキルン、９は仮焼炉２次空気ダクト、１０は仮焼炉、１１はサスペンションプレヒータ、１２はクリンカクーラ、１３および１６は電気集塵機、１４は排気煙突、１５はクーラ排気ラインである。
また、２１はセメント原料供給ライン、２３はセメント原料粉供給ライン、２４はセメントクリンカ搬送ライン、２５は含水汚泥の供給ラインである。
【０００５】
図２において、有機性廃棄物５である含水汚泥は、ロータリーキルン窯尻７に直接投入され、ロータリーキルン８内で焼却処理される。汚泥をロータリーキルン窯尻７に投入する場合には、投入された高含水汚泥がロータリーキルン８内で瞬時に蒸発脱水し、汚泥中の有機物は燃焼し焼却される。６は、含水汚泥５をロータリーキルン窯尻７に供給するためのポンプである。なお、含水汚泥は、仮焼炉１０に供給することも可能である。
【０００６】
しかし、高含水率の有機性廃棄物をセメント焼成設備で処理する方法として、高含水率の廃棄物をロータリーキルンに直接投入する方法では、廃棄物中の水分の蒸発に伴い、ロータリーキルン窯尻部の原料温度の低下や、サスペンションプレヒータや仮焼炉で加熱および脱炭酸された原料の持つ顕熱を低下、あるいはセメント原料がクリンカ状に焼結する帯域（キルン焼成帯）の温度を低下させる原因になり、焼成されたセメントクリンカの品質が劣化する虞がある。
【０００７】
このため、有機性廃棄物の投入量を制限する必要があり、前述の廃タイヤや廃プラスチック等の可燃性物質を含有する廃棄物では、直接投入量がロータリーキルンで使用する燃料消費量の１０％未満であるのに対し、高含水率の有機性廃棄物では、クリンカ焼成量に対して、せいぜい数重量％に制限される。
【０００８】
一方、有機性廃棄物を熱油で処理する方法も、近年開発されつつある。
以下の特許文献２には食品材料や廃棄物の被処理物を、被処理物を全周囲から熱油を浸透させてながら熱油処理でき、しかも熱油処理直後に連続して低圧乃至真空状態で減圧処理できる熱油循環型の熱油処理装置が提供されている。また、以下の特許文献３には下水汚泥等の熱油による処理方法が記載されている。
【特許文献２】特開２００２−４５３０１号公報
【特許文献３】特開平１０−８５７９４号公報
【０００９】
これらの有機性廃棄物の熱油処理方法においては、熱油処理時はシステムを必ず低圧または真空状態まで減圧し処理する方法がとられている。しかもシステムから発生する臭気成分を含んだガスは改めて処理する必要がある。
また、得られた熱油処理をおこなった有機性廃棄物は、燃料として使用するほか肥料等にも利用される。しかしながら、これらの処理有機性廃棄物を燃料もしくは肥料として利用するには、貯蔵設備および貯蔵に伴う醗酵や揮発成分の揮散に伴う発火や爆発などの問題点を含み、一般的に利用されていないのが現状である。
【００１０】
さらに、これらの熱油処理システムは、多くの工程が必要となる問題点もある。例えば特許文献３によると、当該汚泥処理システムは、汚泥受入ホッパーと、圧送ポンプと、予備処理タンクと、内部を減圧し熱油を収容したクッカーと、ミストキャッチャーと、コンデンサーから構成され、汚泥を圧送ポンプにより予備処理タンクへ圧送する際の潤滑油の機能を果すべく、汚泥受入ホッパー中の汚泥に媒体油を加油することを特徴とするものである。
【００１１】
この汚泥処理システムでは、まず汚泥受入ホッパー中に処理原料となる汚泥を投入する。次いで、圧送ポンプにより予備処理タンクへ汚泥を媒体油と共に圧送する。予備処理タンクに圧送された汚泥は、媒体油と共にクッカー中に収納される。クッカーへの収納は、クッカー中の減圧操作により負圧によって吸引収納される。クッカー中では、内部減圧をして媒体油と汚泥とをクッカーのジャケット部から加熱していく。媒体油が加熱されていき、減圧下での水分の沸点が低くなる。そして、熱油と水分の比重が置換して、熱油によって汚泥組織中に含有された水分が蒸散していく。蒸散した水分、すなわち蒸気中の粒子は、ミストキャッチャーで篩にかけられ蒸気のみコンデンサーに送られる。コンデンサーでは、水蒸気が凝縮されて液化し、凝縮水となって取出される。また、加熱された媒体油、すなわち熱油によりクッカー中で加熱された汚泥は、減圧条件下での加熱処理終了と共に、クッカーからクッカー受けタンクへ取出される。クッカー受けタンクに取出された脱水処理汚泥は遠心分離機へ搬送されて脱油され、含水分６％〜２０％の粉末状の汚泥原料の製品が生成される。
このように処理された脱水処理汚泥は、油を小量含んでいるためセメント工場等の助燃材や肥料として有効使用できる。
【００１２】
前述の熱油による有機性廃棄物の脱水処理方法は、いずれも廃棄物を減圧密閉した容器内で処理するため、発生するガスはほとんどが有機性廃棄物から発生した水蒸気であることにより、発生ガスが少ないことに特徴がある。これにより熱油による有機性廃棄物の処理方法は、従来からおこなわれている燃焼焼却による方法と比較して、排ガス処理において有効かつ容易であるといえる。しかしながら、減圧工程が不可欠であるため、処理装置自体が複雑化する上、処理工程においても、常圧状態にある原料の有機性廃棄物を、一旦減圧状態で処理し、処理後に有機性廃棄物を常圧状態に戻す工程が必要となり、処理工程を連続的に行うことが難しいという問題点を有する。
【００１３】
また、熱油で脱水・炭化した有機性廃棄物の燃料としてセメント焼成設備で使用する方法では、該処理物が固形状でしかも数重量％の油を含んでおり、直接燃焼炉に投入して燃焼させる場合には、投入口にて燃焼または炭化および投入口への付着などにより投入口が閉塞し、連続した投入燃焼が不可能となる虞がある。しかも、直接投入のため燃焼炉内の所定の位置で燃焼させることが難しく、燃焼炉壁付近で燃焼した場合などでは、炉壁の熔損などの虞もある。
油を含んだ塊状有機物に関しては、燃焼炉への直接投入方法による焼却処理方法において、上述のようにさまざまな問題があり、多量の熱油処理物を燃焼させることは行われていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は有機性廃棄物の処理方法及びその装置に関し、上述した種々の問題点を解決し、高含水率の有機性廃棄物をセメント焼成設備を利用し効率的に処理する有機性廃棄物の処理方法及びその装置を提供することであり、特に、熱油を利用した処理において、処理工程が簡便であり、処理後の有機性廃棄物も通常の固体燃料や廃油などの他の油系廃棄物と同時に効率的に処理することが可能な有機性廃棄物の処理方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、セメント焼成設備を利用して高含水率の有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化した後、粉砕することによって粉末燃料とすることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該熱油の温度を１５０℃以上とすることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の有機性廃棄物の処理方法において、該有機性廃棄物が、含水汚泥、食物残査、生ゴミ、製紙スラッジから選ばれた少なくとも１種の高含水率の有機性廃棄物を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、熱油の加熱には、セメント焼成装置の高温排ガスを利用することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に係る発明は、請求項1乃至４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、脱水もしくは炭化した後の有機性廃棄物と他の固体燃料とを同時に混合粉砕し、セメント焼成設備の燃料とすることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化する際に発生したガスを、セメント焼成設備の高温場所に導入することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法を利用する有機性廃棄物の処理装置である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明により、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化した後、粉砕し、粉末燃料とするため、セメント焼成設備内において有機性廃棄物の燃料として容易に利用することが可能となり、しかも燃焼炉の炉壁を熔損させる虞も無い。
【００２３】
請求項２に係る発明により、熱油の温度を１５０℃以上としているため、熱油処理に関する従来のような減圧工程を必要とせず、処理装置の複雑化や処理工程の煩雑化を回避できると共に、有機性廃棄物を連続して処理することも可能となる。しかも、熱油処理した有機性廃棄物の粉砕性を高めることが可能となり、有機性廃棄物の燃料利用が容易なものとなる。
【００２４】
請求項３に係る発明により、有機性廃棄物が、含水汚泥、食物残査、生ゴミ、製紙スラッジから選ばれた少なくとも１種の高含水率の有機性廃棄物を含む場合に対しては、特に効果的に廃棄物処理が可能となる上、処理の際や及び処理後の廃棄物の利用の際にも、セメント焼成設備を有効に利用することが可能となる。
【００２５】
請求項４に係る発明により、熱油の加熱には、セメント焼成装置の高温排ガスを利用するため、熱油の加熱のためにヒータなどの別途の加熱手段を設ける必要が無く、処理装置を簡略化することが可能となる。
【００２６】
請求項５に係る発明により、脱水もしくは炭化した後の有機性廃棄物と他の固体燃料とを同時に混合粉砕し、セメント焼成設備の燃料とするため、セメント焼成設備における既存の燃料取扱い設備を特に変更することなく、有機性廃棄物を燃料として利用し、焼却処分することが可能となる。
【００２７】
請求項６に係る発明により、有機性廃棄物を熱油で脱水もしくは炭化する際に発生したガスを、セメント焼成設備の高温場所に導入するため、熱油処理で発生する臭気を含むガスを、直接外部に排気することなく、セメント焼成設備内で効率的に処理することが可能となる。
【００２８】
請求項７に係る発明により、上述したような、請求項１乃至６に記載の有機性廃棄物の処理方法が有する優れた効果を、有機性廃棄物の処理装置として実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、高含水率の有機性廃棄物を燃料とするシステムに関して、高含水率の有機性廃棄物を、廃油などからなる熱油中で脱水および炭化処理をおこなった後、該有機性廃棄物の熱油による処理材料を粉砕し粉末燃料として、セメント焼成設備に利用する場合を中心に説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る高含水率の有機系廃棄物を廃油などからなる熱油中で脱水および炭化処理をおこなった後、粉砕して燃料とするシステムを設置する対象となるセメント焼成設備の模式図を示す。セメント焼成設備に本システムを付設する場合には、特に、セメント焼成設備から排出される高温排ガスを利用して、高含水率の有機性廃棄物の熱油処理を行うものであれば、図１に示す形態に限定するものではない。
【００３１】
図１において、８はセメント焼成炉であるロータリーキルン、１１はセメント原料を予熱するためのサスペンションプレヒータ、１２は焼成したセメントを冷却するためのクリンカクーラ、１０は仮焼炉、７は窯尻部を示す。
クリンカクーラ１２からの高温空気は、仮焼炉の燃焼用二次空気として利用するため、仮焼炉二次空気ダクト９により仮焼炉１０に循環供給される。また、１５はクーラ排気ガスダクトを示す。
【００３２】
本発明においては、クリンカクーラから排出される排ガスの一部を抽気し、有機性廃棄物の熱油による脱水・炭化装置に導入する抽気ライン３５を接続して、クリンカクーラ１２からの高温空気の一部を、有機性廃棄物の熱油による脱水・炭化を行う廃棄物加熱装置３０に導入し、該廃棄物加熱装置３０からの排出ガスを、廃棄物加熱装置排ガスライン３６を介して、クリンカクーラ排気ガスダクト１５に戻すよう構成されている。
この構成により、廃棄物加熱装置３０の熱油を、後述するような１５０℃以上の温度に加熱することが可能となると共に、有機性廃棄物の熱油処理時に発生する臭気を含むガスを加熱分解することも可能となる。
【００３３】
廃棄物加熱装置３０には、有機性廃棄物を供給するための有機性廃棄物供給ライン３４が接続され、さらに、廃棄物加熱装置の油分離装置３１および分離された油を循環する熱油循環ライン３２、および脱水・炭化した有機性廃棄物を粉砕機に送るライン３３からなる。また熱油の加温には廃棄物加熱装置３０に取り付けた油加熱装置にて加温するが、熱源にはクリンカクーラの排気ガスが用いることが好ましいが、これに限られるものではなく、セメント焼成設備内で発生する他の高温ガスを一部抽気して利用することも可能である。また、セメント製造工程で発生する蒸気による加熱方法や、必要に応じて電気ヒータを併用することも可能である。
【００３４】
有機性廃棄物から発生した水蒸気は、セメント焼成設備のクリンカクーラ１２または、仮焼炉二次ダクトなどに導入されて、セメントロータリーキルンまたは仮焼炉で高温加熱され、含まれる臭気成分は完全の加熱分解される。
【００３５】
廃棄物加熱装置により熱油にて脱水・炭化した廃棄物は、油を分離した後、石炭ミル１に導入され石炭と同時粉砕を行い粉末燃料とする。加熱処理した廃棄物には、熱油が残存しており、石炭と混合粉砕をおこなうことによって、粉砕された微粉炭に残存する油が吸着されるため、容易に粉砕が行われる。
【実施例１】
【００３６】
以下に、本発明に係る有機性廃棄物の熱油による処理方法および粉末燃料化について実施例を示し、本発明の特徴とするところを、より詳細に説明する。
（１）熱油温度と生ゴミの粉砕性に関する試験
生ゴミなどの有機性廃棄物を燃料化し、熱量を有効に利用するためには、燃焼炉での焼却において、他の粉末固体燃料と同等に扱えることが必要であり、また燃焼も容易であることが条件となる。熱油処理後の廃棄物を粉末化するための、熱油による加熱条件を特定する目的で、以下の試験を実施した。
【００３７】
＜粉末燃料化の試験方法＞
生ゴミとして、生野菜（キャベツ・ごぼう）を、幅又は長さが約３ｃｍの大きさに切断した生ゴミ試料を、１４０℃，１６０℃，１８０℃に加熱した潤滑油（商品名：NEOIL−SS、アネルバ株式会社製）中にて、表１に示す各時間で加熱処理したものを、試料表面に付着する油を取り除くため２分間、金網上に放置して不要な油を分離した後、乳鉢にて粉末化が可能であるか試験をおこなった。
その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005279501.tif 000003
【００３９】
表１においては、熱油処理後の廃棄物の重量変化量は、熱油処理前の試料の重量を１００％として、熱油処理後の廃棄物の重量を百分率％で表したものである。
また、粉砕性については粉砕が可能なものを○とし、不可能なものを×として表した。
【００４０】
表１に示すように、いずれの試料においても、熱油温度や加熱時間に比例して、脱水・炭化が進み、粉砕性が向上することが理解される。
加熱時間が長くなると、廃棄物を長時間熱油に浸すための構造を、別途組み込むことが必要となる上、廃棄物の処理効率が低下することとなる。このため、投入した廃棄物が自然に熱油表面に浮上する時間を考慮して、熱油の温度を設定することが好ましい。
表１の粉砕性が良好な熱油温度・加熱時間を参考にすると、１５０℃以上の場合に、廃棄物加熱装置を複雑化させず、連続的に処理でき、しかも粉砕性が良好な熱油処理した廃棄物を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法及びその装置によれば、高含水率の有機性廃棄物をセメント焼成設備を利用し効率的に処理することが可能であり、特に、熱油を利用した処理において、処理工程が簡便であり、処理後の有機性廃棄物も通常の固体燃料や廃油などの他の油系廃棄物と同時に、セメント焼成設備内で効率的に処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の有機性廃棄物の処理方法の実施形態を示す図である。
【図２】セメント焼成設備の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  原料ミル
２  サイクロン
３  セメント原料貯蔵庫
５  含水汚泥貯蔵設備
６  含水汚泥輸送ポンプ
７  窯尻部
８  ロータリーキルン
９  仮焼炉２次空気ダクト
１０  仮焼炉
１１  サスペンションプレヒータ
１２  クリンカクーラ
１３  電気集塵機
１４  排気煙突
１５  クーラ排気ライン
１６  電気集塵機
２１  セメント原料供給ライン
２３  セメント原料粉供給ライン
２４  セメントクリンカ搬送ライン
２５  含水汚泥輸送ライン
３０  廃棄物加熱装置
３１  熱油分離装置
３２  熱油循環ライン
３３  脱水・炭化した有機性廃棄物の輸送ライン
３４  有機性廃棄物の供給ライン
３５  クリンカクーラ排気ガス抽気ライン
３６  排気ガスライン
３７  石炭ミル
【図１】
2005279501.tif 000004
【図２】
2005279501.tif 000005