(57)【要約】【課題】熱可溶化汚泥による圧力調整弁の閉塞を抑制し、安定して連続方式の熱可溶化処理を可能とする有機性廃棄物の処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】処理装置Ａは、有機性廃棄物Ｗ１を貯留する受け入れ貯槽１と、嫌気性消化処理する消化槽２と、消化処理汚泥を脱水処理する脱水装置７と、消化槽２または消化汚泥貯槽１２から連続して投入される有機性廃棄物を、下流側に介設した圧力調整弁３Ａにより圧力調整をしたうえで連続して投入して熱可溶化処理し、熱可溶化汚泥Ｍを受け入れ貯槽１に戻す熱可溶化リアクタ３と、を有し、流路Ｓにおいて、有機性廃棄物の固形物のうち圧力調整弁３Ａの最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段８が設けられる。小固形物通過手段８は例えば破砕ポンプ１１、ストレーナ９、スクリーン１０から構成される。【選択図】図１
2013086004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
新規の有機性廃棄物を受け入れて貯留する受け入れ貯留工程と、
前記受け入れ貯留工程から送出される有機性廃棄物を嫌気性消化処理する消化工程と、
前記消化工程で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水工程と、
前記消化工程で消化処理して得られた有機性廃棄物を、下流側に介設した圧力調整弁により圧力調整をしたうえで連続して投入して熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥を前記受け入れ貯留工程に戻す熱可溶化工程と、
を有し、
前記消化工程から送出された有機性廃棄物を前記熱可溶化工程に投入するまでの流路において、有機性廃棄物の固形物のうち前記圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段を設け、
前記消化工程から送出された有機性廃棄物を脱水処理を行うことなく前記小固形物通過手段に流入させることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記小固形物通過手段を通過した有機性廃棄物を脱水処理する前脱水工程をさらに有し、この前脱水工程で脱水処理された脱水ケーキを前記熱可溶化工程に連続して投入することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記受け入れ貯留工程は、
有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記小固形物通過手段が破砕ポンプからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記小固形物通過手段がストレーナまたはスクリーンからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記小固形物通過手段が、破砕ポンプと、この破砕ポンプの下流側に設置したストレーナ、スクリーンの内の少なくとも一方との組み合わせからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
新規の有機性廃棄物を受け入れて貯留する受け入れ貯槽と、
前記受け入れ貯槽から送出される有機性廃棄物を嫌気性消化処理する消化槽と、
前記消化槽で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水装置と、
前記消化槽またはこの消化槽の下流に設けた消化汚泥貯槽から連続して投入される有機性廃棄物を、下流側に介設した圧力調整弁により圧力調整をしたうえで連続して投入して熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥を前記受け入れ貯槽に戻す熱可溶化リアクタと、
を有し、
前記消化槽から送出された有機性廃棄物を前記熱可溶化リアクタに投入するまでの流路において、有機性廃棄物の固形物のうち前記圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段を設け、
前記消化槽から送出された有機性廃棄物を脱水処理を行うことなく前記小固形物通過手段に流入させることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項８】
前記小固形物通過手段を通過した有機性廃棄物を脱水処理する前脱水装置をさらに有し、この前脱水装置で脱水処理された脱水ケーキを前記熱可溶化リアクタに連続して投入することを特徴とする請求項７に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
前記受け入れ貯槽は、
有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
前記小固形物通過手段が破砕ポンプからなることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
前記小固形物通過手段がストレーナまたはスクリーンからなることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１２】
前記小固形物通過手段が、破砕ポンプと、この破砕ポンプの下流側に設置したストレーナ、スクリーンの内の少なくとも一方との組み合わせからなることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に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、有機性廃棄物を嫌気性消化処理する処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ（食品廃棄物）、畜産糞尿、下水汚泥等の有機性廃棄物を処理する方法として、嫌気性生物を用いた嫌気性消化処理が挙げられる。この嫌気性消化処理は、概ね嫌気性消化槽に投入された有機性廃棄物を所定温度まで加温するとともに、有機性廃棄物における水素イオン指数（ｐＨ）を所定のｐＨ値に調整することにより行われる。これにより、有機性廃棄物は、可溶化、加水分解及び酸発酵を経てメタン発酵し、有機性廃棄物における固形分がメタンガスと二酸化炭素とに分解してその固形分が減容化される。
【０００３】
従来より、熱可溶化リアクタにて有機性廃棄物を所定温度に加熱し固形分を加水分解する、いわゆる熱可溶化処理を行い、この熱可溶化処理された熱可溶化汚泥を嫌気性消化槽に投入する方法が知られている。例えば特許文献１には、圧力を調整するための圧力調整弁を有する熱可溶化リアクタ内に高温のスチームを供給し、高温・高圧となった熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物を供給して熱可溶化する技術が記載されている。また、特許文献２には、熱可溶化リアクタ内に熱交換器を設け、熱可溶化リアクタ内に投入された有機性廃棄物を熱交換器により加熱して熱可溶化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５００２０８号
【特許文献２】特開２００８−２９６１９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の処理方法は、熱可溶化リアクタ内から熱可溶化汚泥を排出するとともに熱可溶化リアクタ内の高温のスチームを排出するバッチ方式であるため、次の有機性廃棄物を熱可溶化処理するために熱可溶化リアクタ内に改めて高温のスチームを供給する必要がある。つまりこのバッチ方式によれば、熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物が投入される度に高温のスチームを必要とし相当量の熱エネルギーを要することとなる。
【０００６】
そこで、熱可溶化処理における熱エネルギーの低減を図る方策として、バッチ方式でなく、熱可溶化リアクタ内に供給されたスチームを滞留させた状態で破砕固形物の供給及び熱可溶化汚泥の排出を行なう連続方式の熱可溶化処理が考えられる。しかしながら、連続方式の熱可溶化処理では、有機性廃棄物の固形物が熱可溶化リアクタの圧力調整弁を閉塞するおそれがあり、この場合熱可溶化リアクタ内を所定の圧力にコントロールすることが困難となる。このような理由から、従来の熱可溶化処理においては、熱可溶化リアクタの圧力調整弁内に詰まった汚泥を除去できるように、専ら解放可能なバッチ方式の熱可溶化リアクタを用いているのが実状である。
【０００７】
他方、特許文献２に記載された高温のスチームの代わりに熱交換器を用いる技術では、有機性廃棄物の固形分が熱交換器の表面で焦げつき、熱交換率が低下しやすいという問題がある。また、熱交換率の低下を回避するためには熱交換器表面のスケールを除去するなどの作業が必要となり、管理に手間がかかりやすくなる。
【０００８】
本発明はこれらの問題を解決するために創案されたものであり、熱可溶化汚泥による圧力調整弁の閉塞を抑制し、安定して連続方式の熱可溶化処理を可能とする有機性廃棄物の処理方法および処理装置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】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は、新規の有機性廃棄物を受け入れて貯留する受け入れ貯留工程と、前記受け入れ貯留工程から送出される有機性廃棄物を嫌気性消化処理する消化工程と、前記消化工程で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水工程と、前記消化工程で消化処理して得られた有機性廃棄物を、下流側に介設した圧力調整弁により圧力調整をしたうえで連続して投入して熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥を前記受け入れ貯留工程に戻す熱可溶化工程と、を有し、前記消化工程から送出された有機性廃棄物を前記熱可溶化工程に投入するまでの流路において、有機性廃棄物の固形物のうち前記圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段を設け、前記消化工程から送出された有機性廃棄物を脱水処理を行うことなく前記小固形物通過手段に流入させることを特徴とする。
また、新規の有機性廃棄物を受け入れて貯留する受け入れ貯槽と、前記受け入れ貯槽から送出される有機性廃棄物を嫌気性消化処理する消化槽と、前記消化槽で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水装置と、前記消化槽または前記消化槽から送出された有機性廃棄物を一旦貯える消化汚泥貯槽から連続して投入される有機性廃棄物を、下流側に介設した圧力調整弁により圧力調整をしたうえで連続して投入して熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥を前記受け入れ貯槽に戻す熱可溶化リアクタと、を有し、前記消化槽から送出された有機性廃棄物を前記熱可溶化リアクタに投入するまでの流路において、有機性廃棄物の固形物のうち前記圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段を設け、前記消化槽から送出された有機性廃棄物を脱水処理を行うことなく前記小固形物通過手段に流入させることを特徴とする。
【００１０】
スラリー状態で流入する有機性廃棄物の固形物のうちで、熱可溶化リアクタの圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段を設けたことにより、圧力調整弁における目詰まりを抑制できる。したがって、熱可溶化リアクタにおいて、高温のスチームを滞留させたまま有機性廃棄物を連続的に安定して熱可溶化処理することができる。高温のスチームを滞留させたまま熱可溶化処理するため、従来の熱可溶化処理のように、間欠的に熱可溶化汚泥を排出し、熱可溶化汚泥の排出と同時に熱可溶化リアクタ内のスチームをほぼ全量排出し、改めて、熱可溶化リアクタ内に熱可溶化する有機性廃棄物を張り込んでから高温スチームを熱可溶化リアクタ内に供給する必要がなく、従来消費されていた膨大な熱エネルギーを削減でき、熱効率を向上させることができる。また、熱可溶化処理にあたって、熱交換器を用いていないので、有機性廃棄物が熱交換器の表面に焦げ付くことがないため、スケール除去が不要となり、維持管理の容易化を図れる。
【００１１】
小固形物のみを熱可溶化リアクタに流す他の方法としては、例えば有機性廃棄物を脱水処理して一旦固形化し、これを破砕装置により小固形物となるように破砕して熱可溶化リアクタに流す方法が考えられる。しかし、この方法は、高濃縮された固形分を破砕することになるため破砕装置における破砕抵抗が大きくなり、駆動力の大きい高価な破砕装置が必要となる。これに対し、本発明は有機性廃棄物をスラリー状態のまま、小固形物通過手段に流入させて小固形物を得るため、構造が簡単で経済的な処理装置となる。
【００１２】
また、本発明は、前記小固形物通過手段を通過した有機性廃棄物を脱水処理する前脱水工程をさらに有し、この前脱水工程で脱水処理された脱水ケーキを前記熱可溶化工程に連続して投入することを特徴とする。
また、前記小固形物通過手段を通過した有機性廃棄物を脱水処理する前脱水装置をさらに有し、この前脱水装置で脱水処理された脱水ケーキを前記熱可溶化リアクタに連続して投入することを特徴とする。
【００１３】
小固形物通過手段を通過した有機性廃棄物を前脱水工程若しくは前脱水装置で脱水処理したうえで熱可溶化工程若しくは熱可溶化リアクタに流すことにより、熱可溶化工程若しくは熱可溶化リアクタにおいて有機性廃棄物の固形分を熱可溶化する際に、有機性廃棄物中の水分の加熱に熱エネルギーが奪われることを低減して、熱可溶化工程若しくは熱可溶化リアクタで使用する熱エネルギーを低減させることができる。
【００１４】
また、本発明は、前記受け入れ貯留工程は、有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程を含むことを特徴とする。
また、前記受け入れ貯槽は、有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽であることを特徴とする。
【００１５】
有機性廃棄物の分解過程は、有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる酸生成相と、酸発酵後、水素、酢酸などを生成したうえでメタンを生成するメタン生成相とに大別される。本発明の受け入れ貯槽は酸生成相において使用され、嫌気性の消化槽はメタン生成相において使用される。つまり、受け入れ貯槽は酸発酵槽として機能するものであり、受け入れ貯槽としての高温又は超高温可溶化槽は、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる。
【００１６】
有機性廃棄物の初期分解（主に酸発酵までの分解）に寄与する菌については、その生育最高温度により主に好熱菌、常温菌、好冷菌に分類される。このことは例えば「コンポスト化技術  廃棄物有効利用のテクノロジー」（技報堂出版株式会社  著者  藤田賢二  １９９３年５月２０日発行）の３９頁に記載されている。同頁には、生育最高温度が５５℃よりも高いものを好熱菌とし、さらに好熱菌を生育最高温度が５５〜７５℃の中等度好熱菌と７５℃よりも高い高度好熱菌とに分類した記載がある。
【００１７】
本発明における「高温可溶化菌」とは前記文献に記載の中等度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね５０〜７５℃の菌を指す。また、本発明における「超高温可溶化菌」とは前記文献に記載の高度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね７５℃よりも高い菌（実際には概ね７５〜９０℃の菌）を指す。つまり、高温又は超高温可溶化槽の運転温度（槽内の有機性廃棄物の温度）は概ね５０℃以上に設定されるものであり、高温可溶化菌、超高温可溶化菌のどちらに主な分解機能を発揮させるかにより運転温度が適宜に設定される。
【００１８】
本発明によれば、高温可溶化菌や超高温可溶化菌による可溶化処理を行うことで有機性廃棄物の可溶化の効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記小固形物通過手段が破砕ポンプからなることを特徴とする。
【００２０】
小固形物通過手段を破砕ポンプから構成することにより、有機性廃棄物の固形物を、圧力調整弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物に破砕することができる。破砕ポンプはスラリー状態の有機性廃棄物に含まれる固形物を破砕する構造のため、破砕抵抗が小さくて済む。したがって、駆動力の小さい比較的安価な破砕ポンプで処理装置を実現できる。
【００２１】
また、本発明は、前記小固形物通過手段がストレーナまたはスクリーンからなることを特徴とする。
【００２２】
小固形物通過手段をストレーナまたはスクリーンから構成することにより、スラリー状態の有機性廃棄物をストレーナまたはスクリーンによりろ過するだけの簡単な構造となり、経済的な処理装置を実現できる。
【００２３】
また、本発明は、前記小固形物通過手段が、破砕ポンプと、この破砕ポンプの下流側に設置したストレーナ、スクリーンの内の少なくとも一方との組み合わせからなることを特徴とする。
【００２４】
小固形物通過手段を、破砕ポンプと、ストレーナ、スクリーンの内の少なくとも一方との組み合わせから構成することにより、各者の相乗効果により圧力調整弁における目詰まりを一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、熱可溶化リアクタの圧力調整弁における閉塞が抑制され、安定した連続方式の熱可溶化処理が可能な有機性廃棄物の処理方法および処理装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る処理装置の全体構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る処理装置の全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る処理装置の全体構成を示す図である。
【図５】本発明で用いる破砕ポンプの一例を示す図であり、要部の側断面図である。
【図６】本発明で用いる破砕ポンプの一例を示す図であり、要部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
「第１実施形態」
図１において、処理装置Ａは、新規の有機性廃棄物Ｗ１を受け入れて貯留する受け入れ貯槽１と、受け入れ貯槽１から送出される有機性廃棄物Ｗ２を嫌気性消化処理する消化槽２と、消化槽２で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水装置７と、消化槽２から引き抜かれた消化汚泥を一旦貯える消化汚泥貯槽１２から連続して投入される有機性廃棄物（消化汚泥）Ｗ３を、下流側に介設した圧力調整弁３Ａにより圧力調整をしたうえで熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥Ｍを受け入れ貯槽１に戻す熱可溶化リアクタ３と、を備えて構成される。
【００２８】
本実施形態では、消化槽２から送出された有機性廃棄物Ｗ３を熱可溶化リアクタ３に投入するまでの流路Ｓにおいて、有機性廃棄物Ｗ３を一旦貯える消化汚泥貯槽１２を設けているが、場合によっては消化汚泥貯槽１２を省略してもよい。符号Ｐ１は圧送ポンプである。受け入れ貯槽１に投入される有機性廃棄物Ｗ１としては、例えば下水汚泥や浄化槽汚泥等の有機性汚泥、食品廃棄物、生ごみ、畜産糞尿等である。
【００２９】
受け入れ貯槽１は有機性廃棄物Ｗ１の酸生成相において使用されるものであり、有機性廃棄物Ｗ１を受け入れて貯留する受け入れ貯留工程を構成する。受け入れ貯槽１としては、例えば有機性廃棄物Ｗ１を中温菌により可溶化処理する中温可溶化槽、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽等が挙げられる。「中温菌」とは、前記文献「コンポスト化技術  廃棄物有効利用のテクノロジー」の３９頁に記載の常温菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね３０〜５０℃の菌を指す。
【００３０】
受け入れ貯槽１としては、可溶化の効率の点からは、高温又は超高温可溶化槽から構成することが好ましい。高温又は超高温可溶化槽は、高温可溶化菌（生育最高温度が概ね５０〜７５℃）又は超高温可溶化菌（生育最高温度が概ね７５℃以上であり、実際には概ね７５〜９０℃）により有機性廃棄物Ｗ１を加水分解して可溶化し、酸発酵させる槽である。したがって、高温又は超高温可溶化槽の運転温度は概ね５０〜９０℃に設定される。高温可溶化菌、超高温可溶化菌は嫌気性の菌である。高温又は超高温可溶化槽における有機性廃棄物Ｗ１が投入されてからの滞留時間は数時間〜数日程度であり、好ましくは１〜２日程度である。
【００３１】
受け入れ貯槽１には、槽内に既に入っている有機性廃棄物と新規に投入される有機性廃棄物Ｗ１とを撹拌混合する撹拌装置６が適宜に備えられる。撹拌装置６は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。
【００３２】
前記滞留時間を経た有機性廃棄物Ｗ２は圧送ポンプＰ３により受け入れ貯槽１から消化槽２に送出される。消化槽２は、受け入れ貯留槽１から送出された有機性廃棄物Ｗ２を嫌気性消化処理する消化工程を構成する。消化槽２は、嫌気性のメタン発酵菌により有機性廃棄物Ｗ２をメタン発酵（消化処理）させる。メタン発酵菌はＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌を含む。メタン発酵に伴い、消化槽２から主にＣＨ４、ＣＯ２からなる消化ガスＧが発生し、その全てまたは一部がボイラ４に送出される。ボイラ４はこの消化ガスＧを燃料として高温のスチームを発生し、後述するように熱可溶化リアクタ３に供給する。熱可溶化リアクタ３への高温スチームの供給位置は特に限定されない。消化ガスＧは、ボイラ４に代えて消化ガス発電機に供給して発電し、消化ガス発電機（消化ガスエンジンと発電機から構成される）の排熱から回収した高温スチームを熱可溶化リアクタ３に供給してもよい。
【００３３】
消化槽２の運転温度はメタン発酵菌の種類やダブリングタイム等を考慮して適宜に設定されるものであるが、本発明者が試験した範囲では３０〜４２℃又は５０〜６０℃の運転温度にするとメタンの発生量等の点で良好な結果が得られている。特に前者の温度範囲では３５〜３８℃に、後者の温度範囲では５２〜５６℃にすると一層良好な結果が得られている。消化槽２にも槽内の有機性廃棄物を撹拌混合する撹拌装置５が適宜に備えられる。撹拌装置５は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。
【００３４】
消化槽２には、有機性廃棄物を嫌気性消化処理済みとして排出する排出路Ｒ１が接続される。排出路Ｒ１には脱水装置７が設けられ、脱水装置７の上流側に圧送ポンプＰ２が設けられる。脱水装置７は、消化槽２で消化処理された消化処理汚泥を脱水処理する脱水工程を構成する。脱水装置７は例えば遠心脱水機（デカンター）、スクリュー圧搾式脱水機等から構成される。消化処理汚泥は脱水装置７により脱水処理され、脱水ケーキとして別工程で処理される。脱水ろ液は図示しない水処理系に送られる。
【００３５】
熱可溶化リアクタ３は、消化槽２または消化汚泥貯槽１２から連続して投入される有機性廃棄物Ｗ３を熱可溶化処理し、その処理した熱可溶化汚泥Ｍを還流路Ｒ２を介して受け入れ貯槽１からなる受け入れ貯留工程に戻す熱可溶化工程を構成する。熱可溶化リアクタ３は、有機性廃棄物Ｗ３を高温・高圧の条件化で熱可溶化する装置であって、有機性廃棄物Ｗ３の供給及び熱可溶化汚泥Ｍの排出の際にスチームを無駄に排出しないで滞留させる連続方式の熱可溶化装置である。熱可溶化リアクタ３は、有機性廃棄物Ｗ３が投入される容器３Ｂと、容器３Ｂの下流側の流路に設けられて容器３Ｂ内の圧力を制御する圧力調整弁３Ａとを備える。圧力調整弁３Ａは、容器３Ｂ内の気圧を調整する目的でその開度が制御される。
【００３６】
ここで、熱可溶化リアクタ３（容器３Ｂ）において設定される圧力は概ね０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜０．８ＭＰａであり、設定される温度は１２０℃〜１８０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃である。熱可溶化リアクタ３の制御部（図示せず）は、温度センサおよび圧力センサ（共に図示せず）により測定された容器３Ｂ内の温度及び圧力に基づいて、前記設定圧力及び設定温度となるように、ボイラ４との流路に介設されたスチームバルブ（図示せず）と前記圧力調整弁３Ａとを開閉制御する。
なお、熱可溶化リアクタ３における滞留時間は５〜６０分、好ましくは２０〜３０分程度とする。
【００３７】
流路Ｓには、消化槽２で嫌気性消化処理された有機性廃棄物Ｗ３を脱水したうえでその脱水ケーキを熱可溶化リアクタ３に流すための前脱水装置２１が設けられる。この前脱水装置２１は、後記する小固形物通過手段８を通過した有機性廃棄物Ｗ３を脱水処理する前脱水工程を構成する。前脱水装置２１も脱水装置７と同様に遠心脱水機（デカンター）、スクリュー圧搾式脱水機等から構成される。前脱水装置２１から排出された脱水ろ液は図示しない水処理系に送られる。
【００３８】
以上の処理装置Ａにおいて、本発明は、流路Ｓにおいて、スラリー状態で流入する有機性廃棄物Ｗ３の固形物のうち圧力調整弁３Ａの最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみを下流に流す小固形物通過手段８を設け、有機性廃棄物Ｗ３を脱水処理を行うことなく小固形物通過手段８に流入させることを主な特徴とする。前脱水装置２１は、小固形物通過手段８よりも下流側に位置しているから、消化槽２から小固形物通過手段８までの間の脱水処理を行う装置には該当しない。また、遠心脱水機（デカンター）やスクリュー圧搾式脱水機等からなる前脱水装置２１は、大小の固形物のうちで小固形物のみを流す機能や固形物の大きさを小さくする機能等を有しておらず、小固形物通過手段８には該当しない。
【００３９】
前記小固形物の大きさは、熱可溶化リアクタ３の圧力調整弁３Ａが有する弁体と該弁体が着座可能な弁座との間の間隔により形成される絞り通路の幅に関連する。具体的には、小固形物の大きさは、最大開度時の圧力調整弁３Ａの前記弁体と前記弁座との間の最大間隔未満の値である。なお、この最大間隔は、例えば、前記弁体と前記弁座とにより円環状の絞り通路が形成される場合に、前記弁体と前記弁座との間の円環状の前記絞り通路の幅に相当する。さらに好ましくは、圧力調整弁３Ａの開度を、熱可溶化リアクタ３内に供給されたスチームを滞留させた状態で、熱可溶化リアクタ３への有機性廃棄物Ｗ３の供給及び熱可溶化リアクタ３からの熱可溶化汚泥Ｍの排出を行なうことができる開度としたときの前記絞り通路の幅以下とする。そのために、小固形物通過手段８は、固形物のうちで例えば５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下の大きさの小固形物のみを下流側に流す。
【００４０】
ここで、前脱水装置２１は脱水固形物における固形物濃度が１０〜３５Ｗｔ％、好ましくは、１５〜２５Ｗｔ％となるように設定されている。固形物濃度を少なくとも１０Ｗｔ％以上と設定するのは、下流の熱可溶化リアクタ３において有機性廃棄物の固形分を熱可溶化する際に、有機性廃棄物中の水分の加熱に熱エネルギーが奪われることを低減して、熱可溶化工程で使用する熱エネルギーを低減させるためである。一方、流路Ｓにおける有機性廃棄物Ｗ３のスムーズな流れ等の点から固形物濃度の上限側は３５Ｗｔ％とされる。
したがって、前脱水装置２１において脱水固形物における固形物濃度が容易に１０〜３５Ｗｔ％となるようにするため、前脱水装置２１の上流側に設けられる小固形物通過手段８には、固形物濃度が２〜１５Ｗｔ％、好ましくは２〜１０Ｗｔ％のスラリー状態として有機性廃棄物Ｗ３が流入することが望ましい。
【００４１】
小固形物通過手段８は例えば破砕ポンプ１１、ストレーナ９、スクリーン１０等であり、これらの内の少なくとも１つから構成される。図１では、上流側に破砕ポンプ１１を、下流側にストレーナ９、スクリーン１０の内のいずれか一方を設けた態様を示している。破砕ポンプ１１は消化汚泥貯槽１２の下流に設けてあり、消化汚泥貯槽１２の底部寄りと破砕ポンプ１１の流入口とは流路Ｔ１を介して接続している。破砕ポンプ１１の吐出口に接続した流路は途中で二股分岐し、一方の流路Ｔ２は消化汚泥貯槽１２の上部寄りに接続し、他方の流路Ｔ３はストレーナ９またはスクリーン１０に接続する。流路Ｔ２、Ｔ３にはそれぞれ開閉バルブＶ１、Ｖ２が設けられている。
【００４２】
破砕ポンプ１１は、例えば図５、図６に示すように、先端（下端）が直線状の刃に形成された固定式の切刃１３と、軸流型の破砕羽根車１４と、破砕羽根車１４の外側に取り付けられるシュラウドリング１５と、破砕羽根車１４の下流側に取り付けられる格子状部材１６と、格子状部材１６の下流側に設けられる加圧羽根車１７とを備えて構成される。図１において消化汚泥貯槽１２から流路Ｔ１を介して破砕ポンプ１１に流入した有機性廃棄物Ｗ３の固形物は、図５、図６において、先ず切刃１３と回転する破砕羽根車１４の上流側のエッジとによって荒切りされる。次いで固形物は破砕羽根車１４により撹拌圧送され、このとき遠心力によって一部がシュラウドリング１５の刃部に当たって切断される。さらに破砕羽根車１４と格子状部材１６との間で固形物がさらに細かく破砕（摺砕）され、加圧羽根車１７により加圧されたうえで吐出口から外部に吐出される。吐出口から吐出される固形物の大きさについては、例えば破砕羽根車１４の刃の枚数、格子状部材１６の格子目の大きさ、流速等を適宜に設定してこれらを組み合わせることにより、図１に示す圧力調整弁３Ａの最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに設定することができる。
【００４３】
有機性廃棄物Ｗ３は、その固形物濃度が２〜１５Ｗｔ％、好ましくは２〜１０Ｗｔ％のスラリー状態として消化汚泥貯槽１２から破砕ポンプ１１に流入する。破砕ポンプ１１により有機性廃棄物Ｗ３を破砕するときは、開閉バルブＶ１を開にして流路Ｔ２を連通状態、開閉バルブＶ２を閉にして流路Ｔ３を閉止状態とし、消化汚泥貯槽１２と破砕ポンプ１１との間で有機性廃棄物Ｗ３を所定時間循環させて破砕処理する。そして、破砕処理後、開閉バルブＶ１を閉にして流路Ｔ２を閉止状態、開閉バルブＶ２を開にして流路Ｔ３を連通状態にすることで、小固形物のみを含むスラリー状の有機性廃棄物Ｗ３が下流のストレーナ９またはスクリーン１０に流れる。
【００４４】
破砕ポンプ１１で破砕した有機性廃棄物Ｗ３をそのまま前脱水装置２１に流してもよいが、ストレーナ９やスクリーン１０を介在させることで大きな固形物の除去処理を確実なものにできる。ストレーナ９としては、例えばろ過孔がメッシュ状や格子状などに形成された筒状の濾材を備え、この濾材により大きな固形物を捕捉してろ過孔未満の小さな固形物のみを下流に流すバケット型ストレーナを用いることができる。また、スクリーン１０としては、例えば複数のバーが縦方向あるいは横方向に並設されたバースクリーンを用いることができる。このバースクリーンにより、有機性廃棄物Ｗ３のうちで大きな固形物が捕捉され、液状成分と小さな固形物のみがバー間の目開部から下流側に流れる。目開部の幅は例えば２〜１５ｍｍ程度、好ましくは２〜５ｍｍ程度である。ストレーナ９やスクリーン１０により捕捉された大きな固形物は例えば排出路Ｒ１に送られて脱水装置７により処理される。
【００４５】
本発明の処理装置Ａによれば、小固形物通過手段８により、圧力調整弁３Ａの最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさの小固形物のみが熱可溶化リアクタ３に流れるため、圧力調整弁３Ａにおける有機性廃棄物（具体的には熱可溶化汚泥Ｍ）による目詰まりを抑制できる。特に、小固形物通過手段８として、破砕ポンプ１１とストレーナ９、スクリーン１０のいずれか一方とを並設する構成とすることにより、両者の相乗効果により圧力調整弁３Ａにおける目詰まりを一層抑制できる。すなわち、熱可溶化リアクタ３で１２０〜１８０℃、好ましくは１５０〜１７０℃で滞留時間５〜６０分間、好ましくは２０〜３０分間、熱処理したとき、分解、可溶化が困難な、例えば木質性廃棄物（木本性廃棄物）や、天然繊維製のひも状物などの有機性廃棄物は、圧力調整弁３Ａで閉塞を起こす原因物質となり得るため、これらの有機性廃棄物を小固形物通過手段８を一旦通過させることにより、圧力調整弁３Ａでの閉塞を防止することができる。したがって、熱可溶化リアクタ３において、高温のスチームを滞留させたまま有機性廃棄物Ｗ３を連続的に安定して熱可溶化処理できる。高温のスチームを滞留させたまま熱可溶化処理するため、従来の熱可溶化処理のように、間欠的に熱可溶化汚泥を排出し、熱可溶化汚泥の排出と同時に熱可溶化リアクタ内のスチームをほぼ全量排出し、改めて、熱可溶化リアクタ内に熱可溶化する有機性廃棄物を張り込んでから高温スチームを熱可溶化リアクタ内に供給する必要がなく、従来消費されていた膨大な熱エネルギーを削減でき、熱効率を向上させることができる。また、熱可溶化処理にあたって、熱交換器を用いていないので、有機性廃棄物が熱交換器の表面に焦げ付くことがないため、スケール除去が不要となり、維持管理の容易化を図れる。
【００４６】
ここで小固形物のみを熱可溶化リアクタ３に流す他の方法としては、例えば有機性廃棄物Ｗ３を脱水処理して一旦固形化し、これを破砕装置により小固形物となるように破砕するという方法が考えられる。しかし、この方法は、高濃縮された固形分を破砕することになるため破砕装置における破砕抵抗が大きくなり、駆動力の大きい高価な破砕装置が必要となってしまう。これに対し、本実施形態の処理装置Ａによれば、破砕ポンプ１１はスラリー状態の有機性廃棄物Ｗ３に含まれる固形物を破砕する構造のため、破砕抵抗が小さくて済む。したがって、駆動力の小さい比較的安価な破砕ポンプ１１で処理装置Ａを実現できる。また、ストレーナ９やスクリーン１０も比較的安価であり、経済的な処理装置Ａを実現できる。
【００４７】
「第２実施形態」
第２実施形態の処理装置Ａについて図２を参照して説明する。この第２実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
第２実施形態の処理装置Ａは、新規の有機性廃棄物Ｗ１ａが受け入れ貯槽１に投入されることに加え、別の新規の有機性廃棄物Ｗ１ｂが消化汚泥貯槽１２に直接投入される。
【００４８】
有機性廃棄物Ｗ１ｂは、消化槽２での嫌気性消化処理を要することなく熱可溶化リアクタ３に流すことが可能な廃棄物である。このように、嫌気性消化処理が必要な有機性廃棄物Ｗ１ａのみ消化槽２を経由させ、さほど必要でない有機性廃棄物Ｗ１ｂについては消化槽２を経由させないことで、消化槽２における消化処理の効率を高めることができる。他の効果については第１実施形態と同じである。
【００４９】
「第３実施形態」
第３実施形態の処理装置Ａについて図３を参照して説明する。この第３実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
第３実施形態の処理装置Ａは、消化槽２に、消化処理された有機性廃棄物を受け入れ貯槽１に返送する返送路Ｒ３が接続される。符号Ｐ４は圧送ポンプである。
【００５０】
受け入れ貯槽１を第１実施形態で説明した高温又は超高温可溶化槽とした場合、消化槽２内の有機性廃棄物には増殖した高温可溶化菌又は超高温可溶化菌が残存している。したがって、消化槽２内の有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として高温又は超高温可溶化槽に返送することで、高温又は超高温可溶化槽における高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の含有濃度を高濃度に維持できる。これにより、受け入れ貯槽１における可溶化の効率および安定性を高めることができる。
他の効果については第１実施形態と同じである。
【００５１】
「第４実施形態」
第４実施形態の処理装置Ａについて図４を参照して説明する。この第４実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
第４実施形態は、第２実施形態および第３実施形態の各特徴部の構成を組み合わせた形態である。すなわち、第４実施形態の処理装置Ａは、新規の有機性廃棄物Ｗ１ａが受け入れ貯槽１に投入されることに加え、別の新規の有機性廃棄物Ｗ１ｂが消化汚泥貯槽１２に直接投入される構成を備え、さらに、消化槽２の底部に、消化処理された有機性廃棄物を受け入れ貯槽１に返送する返送路Ｒ３が接続された構成を備える。
【００５２】
第４実施形態の処理装置Ａによれば、消化槽２における消化処理の効率を高めることができ、かつ、受け入れ貯槽１における可溶化の効率および安定性を高めることができる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明した。図面では、破砕ポンプ１１の下流側にストレーナ９、スクリーン１０の内のいずれか一方を設ける態様を示したが、例えばストレーナ９やスクリーン１０の少なくとも１つを消化槽２と消化汚泥貯槽１２との間に設ける態様にしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１      受け入れ貯槽
２      消化槽
３      熱可溶化リアクタ
３Ａ    圧力調整弁
３Ｂ    容器
７      脱水装置
８      小固形物通過手段
９      ストレーナ
１０      スクリーン
１１      破砕ポンプ
１２      消化汚泥貯槽
２１      前脱水装置
Ａ      処理装置
Ｍ      熱可溶化汚泥
Ｓ      流路
Ｗ１    新規の有機性廃棄物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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