(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理設備から排出される生物処理汚泥の有機性廃棄物を加熱乾燥した後、熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する装置において、
該生物処理設備から排出される処理水を抜き出し、該処理水を冷却水として、加熱乾燥及び熱処理することにより製造された熟成コンポスト様物を冷却する間接冷却手段を備えることを特徴とする熟成コンポスト様物の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、熱処理を１００〜２００℃の温度範囲で行うことを特徴とする熟成コンポスト様物の製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、１００ｋｇ以上の有機性廃棄物を処理して熟成コンポスト様物を製造する装置であることを特徴とする熟成コンポスト様物の製造装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該冷却手段の冷却排水は、前記生物処理設備の処理水排出系路に戻されることを特徴とする熟成コンポスト様物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物処理汚泥等の有機性廃棄物を処理して熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を短時間で製造する装置に係り、特に、大量の有機性廃棄物を加熱乾燥及び熱処理して熟成コンポスト様物を製造する場合において、迅速かつ安全に処理を行える熟成コンポスト様物の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物処理汚泥や生ごみ等の有機性廃棄物の処理方法としては、コンポスト化処理法、乾燥処理法と炭化処理法とがある。
【０００３】
コンポスト化処理法は、有機性廃棄物を醗酵させる方法であり、得られた熟成コンポストは、悪臭成分が分解されているが有機物は安定化されて十分残留しており、取り扱い性に優れた肥料となる。しかしながら、このような熟成コンポストを得るには、数十日〜百数十日もの長期間の醗酵が必要である。
【０００４】
これに対して、熱風等による乾燥装置で有機性廃棄物を加熱乾燥し、有機性廃棄物中の水分を蒸発除去して水分量３０〜０％の乾燥品を得る乾燥処理法や、炭化装置で有機性廃棄物を加熱乾留し、有機性廃棄物中の水分を完全に蒸発させた後も加熱を続け、２００〜９００℃という高温を維持することにより、有機物を炭化分解する炭化処理法は、短期間に処理が可能である。
【０００５】
しかし、有機性廃棄物の乾燥品は、水分が単に蒸発したり、有機物の一部が変性したりしただけであり、原料が生ゴミである場合には比較的良好な性状の製品が得られるが、排水や廃棄物の生物処理から生じる汚泥を原料とした場合は処理が困難で、製品にはまだ悪臭が残っている。このため、熟成コンポストと比較すると明らかに臭気や取り扱い性等の面で劣り、農地還元する場合などに問題が残る。
【０００６】
これに対して、炭化により得られた製品では、悪臭は残らないものの、有機物は炭化分解してしまうために、土壌改良材にはなっても有機肥料的意義は無い。しかも、減量率が大きいために、原料中の塩が濃縮し、処理品中の塩濃度が高くなってしまうという問題点もある。更に、加熱コストや処理時間の面でも不利である。
【０００７】
このような問題を解決し、生物処理汚泥から熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を比較的低い処理温度と短い時間で低コストにて効率的に製造する技術として、特開２００１−１３０９９０には、生物処理汚泥を加熱乾燥した後、１００〜２００℃で熱処理して熟成コンポスト様物を製造する方法及び装置が提案された。
【０００８】
この方法及び装置であれば、生物処理汚泥を加熱乾燥し、１００〜２００℃という比較的低い温度での加熱を継続することにより、１０〜２０時間程度の短時間の処理で、悪臭がなく、しかも、有機肥料分も十分に残留している上に塩分もさほど高くなく、有機肥料として有効な熟成コンポスト類似の製品を得ることができる。
【０００９】
通常の生ゴミなどを原料としたコンポストは微生物により有機物の分解が行われた（即ち、醗酵）結果得られるもので、有機物が安定化している。従って、土壌に投入されたときの分解速度が遅く、それゆえ急激に分解されて酸素欠乏状態を招くことがない。また、臭気成分も除去されており悪臭も殆どない。しかし、コンポスト化処理法では、微生物の働き（醗酵）により有機物を安定化させ、臭気成分を除去するため、製造に長期間を要する。
【００１０】
これに対して、特開２００１−１３０９９０で製造されるコンポスト様物は、乾燥後の加熱分解で、コンポスト化処理法で得られる熟成コンポストと同様に臭気成分がなく、有機物が安定化した物質とされたものであり、特開２００１−１３０９９０の方法及び装置によれば、生物処理汚泥を原料として、加熱乾燥し、その後熱処理して熱変成させることにより、醗酵過程を経ずに熟成コンポストと類似の有機性肥料を比較的低温の処理で、短時間（１日弱）で得ることができる。
【００１１】
ところで、生物処理汚泥を加熱乾燥した後、熱処理することにより、熟成コンポスト様物を短時間で製造する場合、生物処理汚泥中の水分を蒸発させる乾燥工程と乾燥後の汚泥を熱分解させて臭気成分を除去する加熱分解工程とを同一の装置内で連続して行うことには、次のような短所がある。
【００１２】
即ち、例えば、含水率８５％の生物処理汚泥を加熱乾燥して熟成コンポスト様物を製造する場合、一般に、乾燥工程に約１５時間、加熱分解工程に約４時間を要する。このうち、乾燥工程では、水分の蒸発により生物処理汚泥の容量が１／５程度にまで減量化する。また、この乾燥工程で発生する排ガス成分は殆どが水蒸気である。
【００１３】
一方、加熱分解工程では、汚泥の減量化はわずかであり、この加熱分解で発生する排ガス成分には汚泥の熱分解によって生じる揮発性有機物やアンモニア、粉塵などが含まれる。
【００１４】
このように、乾燥の前後で被処理物の容量は全く異なり、また、乾燥工程で発生する排ガスと加熱分解工程で発生する排ガスとはその成分が全く異なるにもかかわらず、乾燥工程と加熱分解工程とを同一の装置で行う場合、装置本体は被処理物の容量が多い乾燥工程に対応した大型仕様とする必要がある。また、排ガス処理装置は有機物や粉塵等が発生する加熱分解工程に対応した仕様とする必要がある。即ち、乾燥時には排ガス処理装置の仕様が過大となり、また、加熱分解時には装置本体の仕様が過大となる。このため、装置構成や維持管理、運転コスト等の面で無駄を生じる結果となる。
【００１５】
このため、特開２００１−１３０９９０の熟成コンポスト様物の製造装置では、このような不具合を解消するために、生物処理汚泥が導入される乾燥装置と、該乾燥装置から排出される乾燥汚泥が導入される加熱分解装置とを備える。
【００１６】
この熟成コンポスト様物の製造装置であれば、生物処理汚泥の乾燥を行う乾燥装置と、乾燥汚泥の加熱分解を行う加熱分解装置とを備え、生物処理汚泥の乾燥工程と加熱分解工程とを各々別個の装置で行うことができるため、乾燥装置の排ガス処理装置は蒸発水分を主たる処理対象とした装置仕様でよく、また、加熱分解装置本体は水分が蒸発して容量が１／５程度となった汚泥を更に加熱分解する小型の装置で良いことから、乾燥装置本体に比べて１／３〜１／１０の大きさとすることができる。このため、乾燥工程と加熱分解工程とを同一の装置で行う場合に比べて、装置コスト、維持管理コスト、運転コスト等が安価となり、経済性に優れたものとなる。
【００１７】
従来において、このようにして生物処理汚泥を加熱乾燥及び熱処理して製造された熟成コンポスト様物は、加熱分解装置から排出された後、放置され、自然冷却されていた。これは、加熱分解装置から排出された熟成コンポスト様物の温度は１００〜２００℃であり、汚泥の発火温度よりも十分に低いため、自然発火などの問題はないものと考えられていたためである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
処理する生物処理汚泥が１００ｋｇに満たない少量であれば、加熱分解装置から排出された熟成コンポスト様物は自然冷却でも発火する恐れは殆どない。
【００１９】
しかしながら、本発明者らにより、１００ｋｇの大量の生物処理汚泥を処理した場合には、加熱分解装置から排出された熟成コンポスト様物を１ヶ所にまとめて塊として静置しておくと、この塊の温度は、始めは１００〜２００℃であるものの、大量の熟成コンポスト様物の塊自体が互いに保温材の役割を果たすことにより、塊の中心部の温度が自然に２００℃以上に上昇して、ついには発火に至る危険性があることが確認された。
【００２０】
また、自然冷却では人が扱える温度に下がるまでに長時間を要し、生産性が悪いという問題もある。
【００２１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、大量の有機性廃棄物を加熱乾燥及び熱処理して熟成コンポスト様物を製造する場合において、迅速かつ安全に熟成コンポスト様物の製造を行える熟成コンポスト様物の製造装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の熟成コンポスト様物の製造装置は、生物処理設備から排出される生物処理汚泥の有機性廃棄物を加熱乾燥した後、熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する装置において、該生物処理設備から排出される処理水を抜き出し、該処理水を冷却水として、加熱乾燥及び熱処理することにより製造された熟成コンポスト様物を冷却する間接冷却手段を備えることを特徴とする。なお、熱処理は１００〜２００℃の温度範囲で行うことが好ましい。
【００２３】
本発明の熟成コンポスト様物の製造装置は、製造された熟成コンポスト様物を冷却する冷却手段を備えるため、大量の生物処理汚泥等の有機性廃棄物を加熱乾燥及び熱処理した後、排出された熟成コンポスト様物を短時間で、発火の恐れがなく、また、人手により取り扱い可能な温度にまで冷却することができる。
【００２４】
本発明の熟成コンポスト様物の製造装置は、特に、１００ｋｇ以上というような大量の有機性廃棄物を処理して熟成コンポスト様物を製造する装置として好適である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の熟成コンポスト様物の製造装置の実施の形態を示す系統図である。図２は本発明に好適な冷却装置の一例を示す模式的な断面図であり、図３は本発明に好適な加熱装置の一例を示す模式的な断面図である。
【００２８】
図１の装置では、し尿に浄化槽汚泥を混合して生物処理設備１で生物処理し、この生物処理設備１から排出される余剰汚泥を汚泥脱水設備２で脱水するし尿処理施設からの脱水汚泥を原料として熟成コンポスト様物を製造する。
【００２９】
脱水汚泥は、加熱装置３で加熱乾燥及び熱処理され、熟成コンポスト様物が製造される。加熱装置３から排出される排ガスは排ガス処理装置４で処理される。加熱装置３から得られた熱処理製品（熟成コンポスト様物）は、冷却装置５で冷却され、冷却処理製品は貯留、小分け、袋詰めされ出荷される。なお、この冷却装置５には、生物処理設備１から排出される処理水を処理水排出系路から抜き取って冷却水として利用しており、冷却排水は再びこの処理水排出系に戻されて放流水として放流される。
【００３０】
汚泥の加熱装置３としては、加熱乾燥と熱処理とを同一の装置内で行うものであっても良いが、前述の理由から、図３に示す如く、汚泥を加熱乾燥する乾燥装置３Ａと、乾燥汚泥を加熱分解する加熱分解装置３Ｂとを備え、各工程を別々の装置で行うものが好ましい。
【００３１】
乾燥装置３Ａとしては、一般的な乾燥装置を用いることができ、熱風を汚泥に直接吹き付けて乾燥する熱風受熱式（直接式）のものであっても、乾燥機内の金属壁を通して蒸気又は熱媒体油等の加熱媒体により汚泥に間接的に伝熱して乾燥する伝熱受熱式（間接式）のものであってもよい。なお、熱風受熱式には回転式乾燥機、気流式乾燥機、攪拌機付回転乾燥機等があるが、本発明はいずれのタイプのものも適用可能である。
【００３２】
図３に示す乾燥装置３Ａは、攪拌機付熱風受熱式回転乾燥機であって、乾燥装置本体１１の一端側に汚泥を投入する汚泥供給口１２と本体１１内に熱風を送り込むための熱風炉１３が設けられており、他端側の上部に排ガス排出口１４が下部に乾燥汚泥排出口１５がそれぞれ設けられている。また、乾燥装置本体１１内には攪拌機１６が設けられ、熱風による乾燥効率を促進するように構成されている。
【００３３】
この乾燥装置３Ａでは、供給口１２から本体１１内に投入された汚泥１０が攪拌機１６で攪拌されつつ、熱風炉１３からの熱風により直接的に加熱乾燥される。
【００３４】
この加熱乾燥は、７００〜８００℃程度の高温の熱風を送り込み、汚泥容量が１／４〜１／５程度になるまで、また、乾燥前の汚泥含水率８７〜７５％に対して、乾燥後の含水率は３０〜１０％程度になるまで実施される。
【００３５】
通常の場合、この加熱乾燥に要する時間は、乾燥装置の仕様や乾燥条件、被処理汚泥の性状等によっても異なるが、一般的には２〜６時間程度である。
【００３６】
乾燥汚泥は排出口１５より直接あるいは中継ホッパーを介して加熱分解装置３Ｂに送給される。なおＶ１はこの乾燥汚泥の排出のための開閉バルブである。
【００３７】
一方、排出口１４から排出される乾燥排ガスは、排ガス処理装置に送給される。この排ガスは若干の粉塵及び臭気成分を含むが、殆どが水蒸気であるため、排ガス処理装置にてそのまま、又は必要に応じてサイクロン等で除塵した後脱臭炉で臭気成分を加熱分解して排出される。
【００３８】
乾燥装置３Ａで乾燥された乾燥汚泥は、次いで、加熱分解装置３Ｂで１００〜２００℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で４〜８時間程度加熱される。上記温度範囲であれば、水分は完全に蒸発除去され、臭気成分も揮散、分解される一方で、有機物は炭化せず、良好な熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００３９】
この加熱分解装置３Ｂとしては、直接加熱方式では発火の恐れがあることから、間接加熱を行うのが好ましい。
【００４０】
図３の加熱分解装置３Ｂは、加熱媒体が循環するように２重壁構造とされた加熱装置本体２１の循環路に媒体油２２を循環させて、内部の被処理物、即ち、乾燥汚泥２０を間接加熱するものである。この媒体油２２は図示しない熱交換器で加熱されて本体２１の循環路を循環する。
【００４１】
乾燥装置３Ａからの乾燥汚泥は本体２１の上部投入口２３から投入され、攪拌機２４で攪拌されると共に、媒体油２２で加熱され、製品の熟成コンポスト様物は本体２１の底部取出口２５からバルブＶ２を開とすることで取り出される。一方、排ガスは本体２１の上部の排出口２６から排出され、含有される有機物やアンモニア、粉塵などが処理される。
【００４２】
また、加熱分解装置３Ｂには空気供給口２７が設けられているが、これは排出ガスをファンなどにより吸引して排出する際、加熱分解装置３Ｂ内が減圧しないようにするためである。なお、加熱分解装置３Ｂから排出される排ガスは水蒸気を殆ど含まないため、乾燥装置３Ａから排出される排ガスに比して排出量が少なく、排出された排ガスは乾燥装置３Ａからの排出ガスと共に排ガス処理装置で粉塵及び臭気成分の除去処理を行っても良い。
【００４３】
この加熱分解装置３Ｂは、乾燥により容量が１／４〜１／５程度の減容化された乾燥汚泥が投入されるものであるため、乾燥装置３Ａの処理容量の１／３〜１／１０程度の小型装置で足り、小処理容量の装置により効率的な加熱分解を行える。
【００４４】
加熱装置３の底部取出口から取り出された１００〜２００℃の高温の熟成コンポスト様物（熱処理製品）は、冷却装置５で冷却される。
【００４５】
この冷却装置５としては、図２に示す水冷ジャケット型冷却装置のような間接冷却装置が好適である。
【００４６】
図２の冷却装置は、冷却水が循環するように、２重壁構造とされた本体３１の循環路に冷却水３３を循環させて、内部の熱処理製品３０を間接冷却するものである。この冷却水には、生物処理設備１の処理水排出系路から抜き出された処理水が利用される。この処理水は、冷却水導入口３１から水冷ジャケット内に導入され、冷却排水は排出口３２から排出され、処理水排出系路へ戻される。
【００４７】
熱処理製品３０は、本体３１の上部開口から投入され、撹拌機３４で撹拌されると共に冷却水で冷却され、冷却処理製品は本体３１の底部取出口３５からバルブＶ３を開とすることで取り出される。
【００４８】
このような冷却装置５で１００〜２００℃の高温の熱処理製品３０を冷却する場合、冷却水の水温や、熱処理製品の量、冷却ジャケットの大きさ等によっても異なるが、一般的には１〜２時間の短時間で、３０〜５０℃程度の取り扱いが容易な温度にまで冷却することができる。
【００４９】
冷却により温度が上昇した冷却排水を更に他の部位の加温に用いることも可能である。
【００５０】
また、冷却装置５としては、図２に示すような水冷ジャケット製の他、スクリューコンベアの周囲を水冷ジャケットで覆った冷却装置等を採用することもできる。
【００５１】
なお、本発明において、処理する有機性廃棄物としては、下水処理汚泥や余剰汚泥、消化汚泥等、廃水や廃棄物の生物処理工程で生じる生物処理汚泥を脱水処理して得られる汚泥を含むものが挙げられ、本発明によれば、このような生物処理汚泥を含む有機性廃棄物を加熱乾燥した後加熱分解することで、臭気が殆どなく、有機肥料成分が十分に残留し、塩分もさほど高くはなく、従って、有機肥料として有効利用可能な、取り扱い性に優れた熟成コンポスト様物を効率的に得ることができ、しかも、得られた熟成コンポスト様物を冷却することで安全かつ効率的に製品化することができる。
【００５２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５３】
実施例１
図１に示す熟成コンポスト様物の製造装置によりし尿処理施設から排出された下記性状の脱水汚泥４ｔの処理を行った。
【００５４】
加熱装置としては、図３に示す装置を用い、下記条件にて加熱処理して得られた１７０℃の熱処理製品６００ｋｇを図２に示す冷却装置で下記の条件にて冷却処理した。
〔脱水汚泥〕
含水率  ：    ８５％
強熱減量：１０．７％
〔加熱処理条件〕
乾燥装置（処理容量５ｍ３）：７００〜８００℃の熱風を供給して乾燥後の含水率が２０％、乾燥後の容量が乾燥前の約１／５となるように４時間乾燥した。加熱分解装置（処理容量２ｍ３）：２００℃の媒体油で乾燥汚泥を１００℃から１７０℃になるまで６時間加熱した。
〔冷却処理条件〕
冷却装置（処理容量１ｍ３，冷却水量１ｍ３）：２５℃の生物処理水を３ｍ３／ｈｒで通水して冷却した。
【００５５】
その結果、６００ｋｇの熱処理製品を約１時間で５０℃まで冷却することができた。また、この冷却途中で発火の兆候を示すこともなかった。
【００５６】
なお、得られた製品の性状は下記の通りであり、有機物含有量が比較的多く、有機物が安定化していて塩分量は比較的少ないため、有機肥料として有効であり、また、臭気が殆どなく含水率も少ないため、取り扱い性にも優れる熟成コンポスト様物を短時間で製造することができた。
〔製品性状〕
含水率  ：０％
臭気    ：微臭
有機物量：８５ｋｇ
酸素要求速度：４０（ｇ−Ｏ２／ｋｇ−ｄｒｙ  ｓｏｌｉｄ／週）
【００５７】
比較例１
実施例１において、冷却装置を用いなかったこと以外は同様にして熟成コンポスト様物の製造を行い、加熱処理で得られた６００ｋｇの熱処理製品の自然冷却を試みたところ、約１時間後に煙が発生し、発火の兆候が見られた。また、塊状の中心部は炭化していた。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の熟成コンポスト様物の製造装置によれば、大量の有機性廃棄物を加熱乾燥及び熱処理して熟成コンポスト様物を製造する場合であっても、迅速かつ安全に処理を行って熟成コンポスト様物を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熟成コンポスト様物の製造装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明に好適な冷却装置を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明に好適な加熱装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  生物処理設備
２  汚泥脱水設備
３  加熱装置
３Ａ  乾燥装置
３Ｂ  加熱分解装置
４  排ガス処理装置
５  冷却装置
１０  汚泥
１１  本体
１２  供給口
１３  熱風炉
１４，１５  排出口
１６  攪拌機
２０  乾燥汚泥
２１  本体
２２  媒体油
２３  投入口
２４  攪拌機
２５  取出口
２６  排出口
２７  空気供給口
３０  熱処理製品
３１  本体
３３  冷却水
３４  撹拌機
３５  取出口
【図１】
0003991640.tif 000002
【図２】
0003991640.tif 000003
【図３】
0003991640.tif 000004