(57)【要約】【課題】  有機廃棄物の低温熱分解装置に関し、本発明者が解明した分子レベルでの有機廃棄物処理メカニズムを適用することで、有機廃棄物の分解ガスにタール分を含まない有機廃棄物処理装置を提供すること。【解決手段】  有機廃棄物３０を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料２０を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法であって、前記低温熱分解温度は、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められている。【選択図】  図１
2009028580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法であって、
前記低温熱分解温度は、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲にあることを特徴とする有機廃棄物処理方法。
【請求項２】
有機廃棄物を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法であって、
前記無機性多孔質材料は、処理対象となる有機廃棄物の底部側に設けられた底部側無機性多孔質層と、処理対象となる有機廃棄物の頂部側に設けられた頂部側無機性多孔質層の二層構造を備え、
当該頂部側無機性多孔質層によって、前記処理対象となる有機廃棄物が覆われていると共に、
少なくとも当該頂部側無機性多孔質層は、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた低温熱分解温度に保持されることを特徴とする有機廃棄物処理方法。
【請求項３】
有機廃棄物を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法であって、
前記無機性多孔質材料は、処理対象となる有機廃棄物の熱分解ガスの上流側に設けられた上流側無機性多孔質層と、処理対象となる有機廃棄物の熱分解ガスの下流側に設けられた下流側無機性多孔質層の二層構造を備え、
当該上流側無機性多孔質層と当該下流側無機性多孔質層によって、前記処理対象となる有機廃棄物が挟まれていると共に、
少なくとも当該下流側無機性多孔質層は、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた低温熱分解温度に保持されることを特徴とする有機廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記無機性多孔質材料は、ゼオライト、セラミックス多孔体、軽石、火山性発泡溶岩の少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項１又は請求項３の何れか一項に記載の有機廃棄物処理方法。
【請求項５】
前記無機性多孔質材料はゼオライトであり、
前記低温熱分解温度における、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する温度として、概ね２７０℃以上の温度とし、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する温度として、概ね３７０℃以下であることを特徴とする請求項１又は請求項３の何れか一項に記載の有機廃棄物処理方法。
【請求項６】
有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室、当該熱分解室で熱分解された当該有機廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口、当該熱分解室に空気又は洗浄済み熱分解ガスを供給するガス供給口を有する低温ガス化分解装置を有する有機廃棄物処理装置であって、
前記熱分解室では、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて、前記有機廃棄物を低温熱分解処理するように構成された有機廃棄物処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の有機廃棄物処理装置において、
前記熱分解室には、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する温度範囲に定められた第１の低温熱分解温度の無機性多孔質材料を有する底部側無機性多孔質層と、
前記処理対象となる有機廃棄物の上部を、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた第２の低温熱分解温度の無機性多孔質材料を有する頂部側無機性多孔質層とを有し、
当該頂部側無機性多孔質層によって、前記処理対象となる有機廃棄物が覆われていることを特徴とする有機廃棄物処理装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の有機廃棄物処理装置において、
さらに、前記無機性多孔質材料の温度を測定する測温手段と、
前記測温手段で測定される無機性多孔質材料の温度が、前記低温熱分解温度の運転基準温度よりも低下したときは、前記熱分解室に空気を導入して前記有機廃棄物の酸素との結合による発熱を促す加熱モード制御手段と、
前記測温手段で測定される無機性多孔質材料の温度が、前記低温熱分解温度の運転基準温度よりも上昇したときは、前記熱分解室への空気流入を遮断して、前記有機廃棄物の熱分解を行う熱分解モード制御手段と、
を備えることを特徴とする有機廃棄物処理装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の有機廃棄物処理装置において、
前記有機廃棄物を覆う無機性多孔質材料の厚さは、前記有機廃棄物の熱分解ガスの実質的に全てが前記無機性多孔質材料の空隙部に吸着されて、炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止するように定められると共に、
前記有機廃棄物を覆う無機性多孔質材料の充填密度は、実質的に前記有機廃棄物の熱分解ガスの通風を妨げないように構成されたことを特徴とする有機廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭から排出される一般廃棄物、自動車や家庭用電化製品の廃棄やリサイクルに伴って生じるゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を処理するのに好適な有機廃棄物処理方法及び装置に関し、特に焼却処理と比較して処理温度が低温度で済むと共に、熱分解物の生成処理に随伴して生成する分解ガスに含まれるタール分の生成を抑止して、排ガス処理や廃液処理が簡便に行える有機廃棄物処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭から排出される一般廃棄物は、廃棄物の処理及び清掃に関する法律（廃掃法）第６条や地方自治法第２２８条等の法規制によって、地方自治体が廃棄物処理を担当している。また、循環型社会形成推進法の精神に基づいて、自動車や家庭用電化製品等のリサイクル規制が賦課されている産業廃棄物においては、廃掃法第３条・容器包装リサイクル法・家電リサイクル法・自動車リサイクル法などによって定められる責任者が、リサイクルに必要とされる設備負担を行っている。
【０００３】
しかし、全ての産業廃棄物がリサイクルできるものではなく、一定割合で最終処分を必要とする廃棄物が発生している。このような廃棄物において、収集されてから最終処分に至るまでの中間処理として、焼却処理が一般的に行われている。特に近年においては、最終処分場の廃棄物収容容量との関係で、産廃処分場やごみ処理場等において、廃棄物の減量処理が緊急性の高い課題となっている。
【０００４】
ところで、日本における現在の一般廃棄物の排出及び処理状況は、例えば環境省の報道発表資料として公表されており、平成１５年度の一人一日あたりのごみ排出量が１１０６グラム、ごみ排出量総量５１６１万トン、平成１５年度末日のごみ焼却施設の状況は１３９６施設、一施設当りの処理能力が１３９トン／日とされ、余熱利用を行う施設数は９９５施設となっている。このような処理対象人口１０万人程度のごみ焼却施設の運営は、地方公共団体の広域事業処理組合などによって行われている。
【０００５】
そして、廃棄物の焼却は、当該廃棄物を焼却炉内で燃焼させることによって実施されるが、燃焼に伴う炭化水素や、窒素酸化物、ダイオキシン類等の有害物質の発生や、焼却に伴う悪臭の発生が、大きな環境問題となっている。そこで、このような問題に対処するための一つの方策として、例えば、廃棄物を高温で燃焼させることにより不完全燃焼を少なくさせて、該廃棄物に含まれる塩素ガス等の発生に伴うダイオキシン類の生成を抑制することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、廃棄物、特に、廃プラスチック類等を含む産業廃棄物をダイオキシン類の発生を抑える程度の高温で焼却する際には、焼却炉内が著しく高温化することから、耐熱性に優れた特別な素材や構造からなる焼却炉が必要とされるのであり、焼却炉設備のために多大なコストが必要になるという問題があった。しかも、含水率の高い有機系廃棄物を熱処理する場合においては、廃棄物の表面のみが急速に炭化される傾向にあり、その結果、廃棄物の表面が炭化膜で覆われる一方、廃棄物の中心部分が十分に炭化されないことから、不完全燃焼に伴いダイオキシン類や悪臭を発生させるおそれがあった。
【０００７】
そこで、特許文献１では、ダイオキシン類等の発生を抑えつつ、廃棄物に炭化処理等を施すようにした焼却炉が提案されている。その構造の概略は、外部空間と略遮断された耐熱容器の壁部に空気取入口を設けると共に、該取入口から耐熱容器内部の処理室に燃焼用空気を導く通路上に磁石手段を設けて、該燃焼用空気を磁気処理する点にある。しかし、有機系廃棄物の燃焼処理後には、有機系廃棄物の殆どが炭化物となるにとどまることが多く、ダイオキシン類を含有しているおそれもあって再利用が難しい場合があった。
【０００８】
また、特許文献２では、有機系廃棄物の分解処理装置において、吸気通路を通じて磁気処理された外部の空気が熱処理用空気として熱処理室に及ぼされることにより、略閉状空間とされた熱処理室において、少量の熱処理用空気で廃棄物が、効率的に且つ緩やかに熱処理され得る装置が提案されている。本出願人の提案にかかる特許文献３では、家庭から排出される一般廃棄物、自動車や家庭用電化製品の廃棄やリサイクルに伴って生じるゴム系廃棄物やプラスチック廃棄物を処理するのに好適な有機廃棄物処理装置に関し、特に焼却処理と比較して処理温度が低温度で済む有機廃棄物処理装置が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３０４５２０号公報
【特許文献２】特開２００４−９１３６７号公報  ［００２９］、［００３８］
【特許文献３】特許第３８７２０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献３の有機廃棄物処理装置を設置する場合、有機廃棄物処理装置に併設されるガス洗浄装置の廃液処理が運営上の課題となった。廃液処理が必要となる理由は、有機廃棄物処理装置で生成される熱分解生成物には、有機廃棄物がプラスチック樹脂やゴムである場合に生じる有機酸や無機酸を含有する廃液、並びに炭素分子数の多いタール分を含有する廃液を生成するためである。
【００１１】
そこで、本発明者らは、特許文献３の有機廃棄物処理装置の原理を探求することによって、廃液処理の問題を解決できる知見を得ることはできないか、検討した。即ち、特許文献３の有機廃棄物処理装置の特徴として、そもそも従来の当業者の常識である６００℃〜１５００℃の範囲からは、比較にならないほど低温である大略２００℃〜３００℃の範囲内（但し、熱分解室内で熱分解する有機廃棄物温度として計測された温度）で熱分解反応が行われることは、従来と比較して有機廃棄物処理メカニズムが分子レベルで根本的に相違するのではないかと考えた。そして、解明された分子レベルでの有機廃棄物処理メカニズムを適用することで、炭素分子数の多いタール分を生成しない操業条件が見出せれば、原理的には廃液処理設備では有機酸や無機酸の溶液の中和処理を負担すれば足りるものとなるため、廃液処理が極めて容易になるのではないかと考えた。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するもので、有機廃棄物の低温熱分解処理方法及び装置に関し、本発明者が解明した分子レベルでの有機廃棄物処理メカニズムを適用することで、有機廃棄物の熱分解ガスにタール分を含まない有機廃棄物処理方法及び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】
【００１３】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理方法は、例えば図１又は図６に示すように、有機廃棄物３０を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料２０を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法であって、前記低温熱分解温度は、前記有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められている。
【００１４】
本発明の有機廃棄物処理方法によれば、無機性多孔質材料２０の微細孔に気化した有機廃棄物が侵入して、低温熱分解温度の雰囲気の中で、分子レベルで有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合が切断される。そして、低温熱分解温度では切断された炭素鎖の再結合が起きるほどエネルギーが高くない。そこで、低温熱分解温度では、仮に切断された炭素鎖の再結合が起きても、炭素の分子量が徒に増大して、タールが生成されるほどには熱エネルギーが高くないため、有機廃棄物の切断された炭素鎖の更なる低分子量化が促進される。ここで、侵入とは、有機廃棄物の熱分解によって生成した炭化水素ガス成分が、無機性多孔質材料の空隙内に吸着・保管・貯留される状態を含むもので、無機性多孔質材料の空隙内で再度熱分解をうけて、低分子化しガス状に変化する。蒸発・貯留・再熱分解を繰り返すことで、有機廃棄物の熱分解物は二酸化炭素あるいは水となって大気に放出されると、分子的レベルでは解釈される。
【００１５】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理方法は、例えば図１に示すように、有機廃棄物３０を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料２０を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法に関するものである。即ち、無機性多孔質材料２０は、処理対象となる有機廃棄物３０の底部側に設けられた底部側無機性多孔質層２２と、処理対象となる有機廃棄物３０の頂部側に設けられた頂部側無機性多孔質層２４の二層構造を備え、底部側無機性多孔質層２２と頂部側無機性多孔質層２４のうち、少なくとも頂部側無機性多孔質層２４によって、処理対象となる有機廃棄物３０が覆われていると共に、頂部側無機性多孔質層２４は、有機廃棄物３０の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた低温熱分解温度に保持されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機廃棄物処理方法によれば、底部側無機性多孔質層２２の無機性多孔質材料によって、処理対象となる有機廃棄物３０が気化又は熱分解反応の開始温度まで加熱される。そして、頂部側無機性多孔質層２４の無機性多孔質材料の微細孔に、気化した有機廃棄物が侵入して、低温熱分解温度の雰囲気の中で、分子レベルで有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合が切断される。そして、頂部側無機性多孔質層２４は、切断された炭素鎖の再結合が起きるほどエネルギーが高くない低温熱分解温度に保持されている。そこで、頂部側無機性多孔質層２４では、有機廃棄物の切断された炭素鎖の低分子量化のみが促進され、炭素鎖の結合による長鎖化は防止される。処理対象となる有機廃棄物３０は、底部側無機性多孔質層２２と頂部側無機性多孔質層２４のうち、少なくとも頂部側無機性多孔質層２４によって覆われているので、有機廃棄物３０の気化物や熱分解物が無機性多孔質材料２０に捕獲されることなく外部に流出することは、防止される。
【００１７】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理方法は、例えば図６に示すように、有機廃棄物３０を、所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて低温熱分解処理する有機廃棄物処理方法に関するものである。即ち、無機性多孔質材料２０は、処理対象となる有機廃棄物３０の熱分解ガスの上流側に設けられた上流側無機性多孔質層２６と、処理対象となる有機廃棄物３０の熱分解ガスの下流側に設けられた下流側無機性多孔質層２８の二層構造を備え、上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８によって、処理対象となる有機廃棄物３０が挟まれていると共に、少なくとも下流側無機性多孔質層２８は、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた低温熱分解温度に保持されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の有機廃棄物処理方法によれば、上流側無機性多孔質層２６の無機性多孔質材料によって、処理対象となる有機廃棄物３０が気化又は熱分解反応の開始温度まで加熱される。そして、下流側無機性多孔質層２８の無機性多孔質材料の微細孔に気化した有機廃棄物が侵入して、低温熱分解温度の雰囲気の中で、分子レベルで有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合が切断される。そして、下流側無機性多孔質層２８の低温熱分解温度では切断された炭素鎖の再結合が起きるほどエネルギーが高くない。そこで、下流側無機性多孔質層２８では、有機廃棄物の切断された炭素鎖の低分子量化のみが促進され、炭素鎖の結合による長鎖化は防止される。処理対象となる有機廃棄物３０は、上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８によって挟まれているので、有機廃棄物３０の気化物や熱分解物が無機性多孔質材料２０に捕獲されることなく外部に流出することは、防止される。
【００１９】
本発明の有機廃棄物処理方法において、好ましくは、無機性多孔質材料２０は、ゼオライト、セラミックス多孔体、軽石、火山性発泡溶岩の少なくとも一種類を含むことを特徴とする。無機性多孔質材料には、気化した有機廃棄物が侵入する微細孔を有することが望ましい。特に、ゼオライトは、陽イオン交換能・触媒能・吸着能を有するため、無機性多孔質材料として好ましい。
【００２０】
本発明の有機廃棄物処理方法において、好ましくは、無機性多孔質材料２０はゼオライトであり、低温熱分解温度における、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する温度として、概ね２７０℃以上の温度とし、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する温度として、概ね３７０℃以下であることを特徴とする。この場合において、好ましくは、低温熱分解温度は、処理対象となる有機廃棄物３０の類型に応じて、適宜に調整するとよい。例えば、処理対象となる有機廃棄物の類型を、木材・紙・ポリ塩化ビニール・ゴム・ＰＥＴの一種類を含み、乾燥木材や紙を基準とすると、タール化しやすいポリ塩化ビニールについて、無機性多孔質材料のタール化防止上限温度を基準温度より例えば１０〜２０℃程度低く設定する。他方、熱分解しやすいゴムやＰＥＴについては、タール化防止上限温度を基準温度より例えば１０〜２０℃程度低く設定する。
【００２１】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理装置は、例えば図７に示すように、有機廃棄物が投入される投入口１１１、当該有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１１９、熱分解室１１９で熱分解された当該有機廃棄物の灰分や微細化した無機性多孔質材料２０の微粉末を取出す灰分排出口１２３、熱分解室１１９で熱分解された当該有機廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口１２６、熱分解室１１９に空気又は洗浄済み熱分解ガスを供給するガス供給口１２５を有する低温ガス化分解装置１１０と、を有する有機廃棄物処理装置であって、熱分解室１１９では、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料を用いて、有機廃棄物を低温熱分解処理するように構成されたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の有機廃棄物処理装置によれば、低温ガス化分解装置１１０において、有機廃棄物は投入口１１１に投入され、熱分解室１１９にて有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される。灰分排出口１２３では、有機廃棄物の灰分や微細化した無機性多孔質材料２０の微粉末が取出される。有機廃棄物の熱分解ガスは熱分解ガス出口１２６に排出されると共に、ガス供給口１２５から熱分解室１１９に洗浄済みガスが供給される。ここで、熱分解室１１９には所定の低温熱分解温度に保持された無機性多孔質材料が設けられており、投入された有機廃棄物の周囲を覆う。そして、無機性多孔質材料は有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲の低温熱分解温度に保持されているので、タール分を生成することなく炭素数の少ない熱分解ガスを生成する。
【００２３】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理装置は、例えば図７に示すように、好ましくは、熱分解室１１９には、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する温度範囲に定められた第１の低温熱分解温度の無機性多孔質材料を有する底部側無機性多孔質層１２０と、処理対象となる有機廃棄物１２１の上部を、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた第２の低温熱分解温度の無機性多孔質材料を有する頂部側無機性多孔質層１２２とを有し、底部側無機性多孔質層１２０と頂部側無機性多孔質層１２２のうち、少なくとも頂部側無機性多孔質層１２２によって、処理対象となる有機廃棄物１２１が覆われるように構成する。
【００２４】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理装置は、例えば図６に示すように、好ましくは、さらに、無機性多孔質材料２０の温度を測定する測温手段（４１、４２）と、測温手段で測定される無機性多孔質材料の温度が、低温熱分解温度の運転基準温度よりも低下したときは、熱分解室に空気を導入して有機廃棄物の酸素との結合による発熱を促す加熱モード制御手段４０ａと、測温手段で測定される無機性多孔質材料の温度が、前記低温熱分解温度の運転基準温度よりも上昇したときは、前記熱分解室への空気流入を遮断して、有機廃棄物の熱分解を行う熱分解モード制御手段４０ｂとを備える。ここで、熱分解室とは、図６については有機廃棄物処理装置１０の耐熱性筐体１１内部をいい、図７については熱分解室１１９をいう。
【００２５】
上記課題を解決する本発明の有機廃棄物処理装置は、例えば図７に示すように、好ましくは、有機廃棄物を覆う無機性多孔質材料の厚さは、有機廃棄物の熱分解ガスの実質的に全てが前記無機性多孔質材料の空隙部に吸着されて、炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止するように定められると共に、有機廃棄物を覆う無機性多孔質材料の充填密度は、実質的に有機廃棄物の熱分解ガスの通風を妨げないように構成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の有機廃棄物処理方法によれば、有機廃棄物が低温熱分解温度で熱分解されるので、高温での焼却処理時に発生するダイオキシンのような有害物質が、原理的に生成しえない。有機廃棄物は、無機性多孔質材料により加熱されて、炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する熱エネルギーが、無機性多孔質材料から有機廃棄物に伝熱されて、熱分解ガスを生成する。この熱分解ガスは、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止するように定められた温度に保持された、無機性多孔質材料の空隙内に吸着・保管・貯留される。そして熱分解ガスは、無機性多孔質材料の空隙内で再度熱分解をうけて、低分子化する。無機性多孔質材料の空隙内で蒸発・貯留・再熱分解を繰り返すことで、有機廃棄物の熱分解物のうち、ハロゲン元素や金属元素を除く炭化水素成分は、最終的に二酸化炭素あるいは水まで還元することが、原理的に可能である。
【００２７】
本発明の有機廃棄物処理装置によれば、有機廃棄物が無機性多孔質材料により加熱されて、炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する熱エネルギーが、無機性多孔質材料から有機廃棄物に伝熱されて、熱分解ガスを生成する。この熱分解ガスは、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止するように定められた温度に保持された、無機性多孔質材料の空隙内に吸着・保管・貯留される。そして熱分解ガスは、無機性多孔質材料の空隙内で再度熱分解をうけて、低分子化される。そこで、熱分解ガスを洗浄処理する場合には、炭素鎖の長いタール分が存在しないため、洗浄処理水にタール分が含まれておらず、有機廃棄物に起因するハロゲン元素や金属元素のみを処理すれば足り、廃液処理が簡便に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面によって本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る有機廃棄物処理装置の一例を示す構成図で、重力式の有機廃棄物処理装置を示している。図において、有機廃棄物処理装置１０は、耐熱性筐体１１、加熱装置１２、伝熱性通気性の中間支持面１３、通気孔１４を有している。耐熱性筐体１１は、例えば少なくとも低温熱分解温度である２７０℃〜３７０℃に耐える耐熱性と、熱が逃げにくい断熱性を備えたものが好ましい。もっとも、耐熱性筐体１１は、仮に有機廃棄物が燃焼を開始しても支障を生じないように１０００℃程度には耐えられる耐熱性を備えるものが望ましく、例えば鋼製容器が用いられる。他方で、実験室レベルで少量の有機廃棄物を熱分解する場合には耐熱ガラスでも差し支えない。
【００２９】
加熱装置１２には、電熱線やガスバナー、石油燃焼式バーナー等が用いられる。中間支持面１３は、耐熱性筐体１１の内部に位置する無機性多孔質材料２０と処理対象となる有機廃棄物３０を支持する剛性を備えると共に、加熱装置１２からの熱を伝熱する特性と、耐熱性筐体１１の内部に空気を供給しうる通気性を備えるのが好ましい。中間支持面１３には、典型的には金属製網が用いられ、熱分解した有機廃棄物３０の残渣分の処理を容易にするのが好ましい。通気孔１４は、有機廃棄物３０の熱分解ガスの排気口や、空気を供給するための吸気口として用いられる。
【００３０】
無機性多孔質材料２０は、処理対象となる有機廃棄物３０の底部側に設けられた底部側無機性多孔質層２２と、処理対象となる有機廃棄物３０の頂部側に設けられた頂部側無機性多孔質層２４の二層構造となっている。無機性多孔質材料２０には、例えばゼオライト、セラミックス多孔体、軽石、火山性発泡溶岩が含まれる。無機性多孔質材料２０には、気化した有機廃棄物が侵入する微細孔を有することが望ましい。例えば、ゼオライトは、陽イオン交換能・触媒能・吸着能を有するため、無機性多孔質材料として好ましい。ここで、ゼオライト(zeolite)とは、結晶中に微細孔を持つアルミノ珪酸塩の総称である。ゼオライトは二酸化ケイ素からなる骨格を基本とし、一部のケイ素がアルミニウムに置き換わることによって結晶格子全体が負に帯電している。そのため微細孔内にナトリウムなどのカチオンを含み、電荷のバランスを取っている。ゼオライトはその細孔内に選択的に分子を取り込み、反応させることができるため、触媒として利用されている。ゼオライトは微細孔内に水分子を吸着し、また放出することができるため、有機溶媒の脱水や湿度調節に用いられる。また水分子のほかにホルムアルデヒドなどの気体分子を吸着する。本発明者がＸ出願人が示熱分析によって解析したところでは、ゼオライトの微細孔は、空隙率として１５％程度存在している。
【００３１】
処理対象となる有機廃棄物３０は、木材、紙、プラスチック、ゴムなどの炭素化合物を含んでいる。典型的な有機廃棄物３０は、例えば木材・紙・ポリ塩化ビニール・ゴム・ＰＥＴ等であるが、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ナイロン樹脂等でも良い。処理対象となる有機廃棄物３０は、底部側無機性多孔質層２２と頂部側無機性多孔質層２４によって、覆われている。好ましくは、処理対象となる有機廃棄物３０を例えばガラス繊維のような耐熱性が高い通気性のある袋や、麻袋のような容易に熱分解する袋からなる収容袋３２に収容しておくと、有機廃棄物処理装置１０での有機廃棄物３０の取扱いが容易になる。
【００３２】
このように構成された有機廃棄物処理装置における、有機廃棄物の有機廃棄物処理方法を、実験例を用いて説明する。以下の実験例１〜５は、典型的な有機廃棄物３０である木材・紙・ポリ塩化ビニール・ゴム・ＰＥＴ等に対して、無機性多孔質材料２０としてゼオライトを用いて、低温熱分解温度を求めたものである。ここで、低温熱分解温度とは、処理対象となる有機廃棄物３０の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断する炭素鎖分解開始温度と、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止するタール化防止上限温度とから定められる。ゼオライトの場合には、以下の実験例１〜５から、炭素鎖分解開始温度として概ね２７０℃以上の温度とし、タール化防止上限温度として概ね３７０℃以下であると考えられ、現実に行った実験の範囲からは更に炭素鎖分解開始温度として概ね３００℃以上の温度とし、タール化防止上限温度として概ね３５０℃以下であると言える。低温熱分解温度は、熱分解反応を促進する観点からは高いほうが良いが、他方でタール化防止上限温度を超えると炭素鎖が長くなりタール分が生成されるので、廃液処理に負担がかかる。そこで、無機性多孔質材料２０としてゼオライトを用いる場合には、特に３４０℃から３５０℃の範囲が最適と考えられる。
【００３３】
＜実施例１＞
図２は、有機廃棄物が木材の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図で、当初状態、３００℃、３５０℃の各熱分解状態を示している。試料として５グラムの木材を熱分解する場合、無機性多孔質材料２０の温度が２５０℃の場合には、熱分解反応は全く進行せず、木材は従前の形状を維持していた。他方、無機性多孔質材料２０の温度が３００℃の場合には、木材は７日間で、ほぼ完全に分解した。無機性多孔質材料２０の温度が３５０℃の場合には、木材は５時間で、ほぼ完全に分解した。なお、ここでの温度制御幅は、設定温度に対して±５℃程度の幅を有するものである。
【００３４】
＜実施例２＞
図３は、有機廃棄物が紙の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図で、当初状態、３００℃、３５０℃の各熱分解状態を示している。有機廃棄物が紙の場合も、木材と同様の結果が得られた。また木材や紙における完全な分解とは、酸素を供給しない場合には炭焼きと類似の状況となる関係で、木搾油のような揮発性の成分が炭として残存する部分から除去されることをいい、炭の外形が残存する。
【００３５】
＜実施例３＞
有機廃棄物がポリエチレンテレフタレートの場合、写真図を掲載していないが、大略ゴムと同様であった。試料として５グラムのポリエチレンテレフタレートを熱分解する場合、無機性多孔質材料２０の温度が２５０℃の場合には、１週間を要しても熱分解反応は大略２〜１０％程度進行しただけで、外観上概ね従前の形状を維持していた。他方、無機性多孔質材料２０の温度が３００℃の場合には、ポリエチレンテレフタレートは７日間で、ほぼ完全に分解した。無機性多孔質材料２０の温度が３５０℃の場合には、ポリエチレンテレフタレートの固形分は消滅した。
【００３６】
＜実施例４＞
図４は、有機廃棄物がゴムの場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図で、当初状態、３００℃の各熱分解状態を示している。試料として５グラムのゴムを熱分解する場合、無機性多孔質材料２０の温度が２５０℃の場合には、熱分解反応は全く進行せず、ゴムは従前の形状を維持していた。他方、無機性多孔質材料２０の温度が３００℃では、ゴムが７日間で９０％が分解した。無機性多孔質材料２０の温度が３５０℃では、５時間以内で、ゴムの固形分は消滅した。なお、３００℃での熱分解状態に写っている固形分は、ゴムがゼオライトを巻き込んで形成されたもので、非常に脆く、実質的にはゴムの炭成分が残存しているに過ぎない。
【００３７】
＜実施例５＞
図５は、有機廃棄物が塩化ビニール樹脂（ＰＣＶＣ）の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図で、当初状態、３００℃、３５０℃の各熱分解状態を示している。試料として５グラムの塩化ビニール樹脂を熱分解する場合、無機性多孔質材料２０の温度が２５０℃の場合には、熱分解反応は全く進行せず、塩化ビニール樹脂は従前の形状を維持していた。他方、無機性多孔質材料２０の温度が３００℃の場合には、塩化ビニール樹脂が７日間で９０％が分解した。無機性多孔質材料２０の温度が３５０℃では、塩化ビニール樹脂が５時間以内で、ほぼ完全に分解した。なお、３５０℃での熱分解状態に写っている固形分は、塩化ビニール樹脂がゼオライトを巻き込んで形成されたもので、非常に脆く、実質的には塩化ビニール樹脂の炭成分が残存しているに過ぎない。
【００３８】
上述の実験例１〜５から、熱分解反応について分子レベルでは以下のように説明することに科学的合理性がある。即ち、熱分解される有機廃棄物は、熱せられたゼオライトと接触することで、ゆるやかに熱分解される。熱分解によって生成した炭化水素ガス成分は、ゼオライトの空隙内に吸着・保管・貯留され、ゼオライトの空隙内で再度熱分解をうけて、低分子化しガス状に変化する。蒸発・貯留・再熱分解を繰り返すことで、分解物は二酸化炭素あるいは水となって大気に放出する。有機廃棄物を熱分解するのに必要な温度は、炭素鎖が切断され、実質的にタール分が生成されないという操業条件としては、総括的に３００〜３５０℃であった。また、頂部側無機性多孔質層２４は、熱分解によって生成した炭化水素ガス成分を充分に熱分解する必要があるので、熱分解反応に充分な厚さと、熱分解ガスの気体流通を阻害しない程度の充填密度を有することが望ましい。
【００３９】
図６は、本発明に係る有機廃棄物処理装置の他の実施例を示す構成図で、熱分解ガスが層流状態で流れる方式の有機廃棄物処理装置を示している。図において、有機廃棄物処理装置１０は、耐熱性筐体１１、加熱装置１２、第一の伝熱性通気性の仕切り面１５、第二の伝熱性通気性の仕切り面１６、第三の伝熱性通気性の仕切り面１７、第四の伝熱性通気性の仕切り面１８、吸気口１９ａ、排気口１９ｂを有している。第一の伝熱性通気性の仕切り面１５は、加熱装置１２と吸気口１９ａ側の室と上流側無機性多孔質層２６との仕切りである。第二の伝熱性通気性の仕切り面１６は、上流側無機性多孔質層２６と処理対象となる有機廃棄物３０との仕切りである。第三の伝熱性通気性の仕切り面１７は、処理対象となる有機廃棄物３０と下流側無機性多孔質層２８との仕切りである。第四の伝熱性通気性の仕切り面１８は、下流側無機性多孔質層２８と排気口１９ｂ側の室との仕切りである。
【００４０】
無機性多孔質材料２０は、処理対象となる有機廃棄物３０の熱分解ガスの上流側に設けられた上流側無機性多孔質層２６と、処理対象となる有機廃棄物３０の熱分解ガスの下流側に設けられた下流側無機性多孔質層２８の二層構造を備え、上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８によって、処理対象となる有機廃棄物３０が挟まれている。無機性多孔質材料２０と有機廃棄物３０が混合するのを防止するために、第二の伝熱性通気性の仕切り面１６と第三の伝熱性通気性の仕切り面１７が設けられている。
【００４１】
温度制御装置４０は、上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８の温度を低温熱分解温度に維持するための温度制御装置で、例えばプログラマブル・コントローラが用いられる。温度制御装置４０は、加熱モード制御手段４０ａと、熱分解モード制御手段４０ｂの各モードを切替える。抵抗体温度計４１（Ｔ１）は、上流側無機性多孔質層２６の無機性多孔質材料の温度を測定するもので、例えば測温抵抗体が用いられる。抵抗体温度計４２（Ｔ２）は、下流側無機性多孔質層２８の無機性多孔質材料の温度を測定するもので、例えば測温抵抗体が用いられる。排気ポンプ４３は、排気口１９ｂに接続されて、吸気口１９ａから吸気される気体を耐熱性筐体１１内部に取り込んで、上流側無機性多孔質層２６、処理対象となる有機廃棄物３０、下流側無機性多孔質層２８の間で層流状態の空気流を形成するものである。三方弁４４は、吸気口１９ａから吸気される気体を、空気と熱分解ガスとで切替えている。
【００４２】
加熱モード制御手段４０ａでは、抵抗体温度計４２で測定される無機性多孔質材料の温度が、低温熱分解温度の運転基準温度よりも低下したときは、三方弁４４を空気側に切替えて、耐熱性筐体１１内部に空気を導入して、有機廃棄物３０の酸素との結合による発熱を促す。熱分解モード制御手段４０ｂでは、抵抗体温度計４２で測定される無機性多孔質材料の温度が、低温熱分解温度の運転基準温度よりも上昇したときは、三方弁４４を空気側に切替えて、耐熱性筐体１１内部に熱分解ガスを導入して、空気流入を遮断して、有機廃棄物３０の熱分解を行う。このように、温度制御装置４０を用いて有機廃棄物３０の熱分解と酸素との結合反応とを切替えることで、有機廃棄物３０を燃料として上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８の温度を低温熱分解温度に維持できる。低温熱分解温度の運転基準温度とは、温度制御装置４０の運転モード切替の基準となる温度で、加熱モード制御手段４０ａへの移行は例えば３００℃、熱分解モード制御手段４０ｂへの移行は例えば３５０℃に設定する。
【００４３】
ところで、低温熱分解が進行すると、処理対象となる有機廃棄物３０は徐々に減量してゆく。そこで、有機廃棄物３０の減量に応じて、第二の伝熱性通気性の仕切り面１６と、第三の伝熱性通気性の仕切り面１７との間隙を狭めて、上流側無機性多孔質層２６と下流側無機性多孔質層２８による処理対象となる有機廃棄物３０への伝熱が効率的に行われるようにしてもよい。
【００４４】
上述の図１並びに図６に示した有機廃棄物処理方法によれば、無機性多孔質材料を、有機廃棄物の炭素鎖又は炭素−水素結合を切断すると共に、切断された炭素鎖の再結合によるタール生成を防止する範囲に定められた低温熱分解温度に保持するので、無機性多孔質材料は次の機能を発揮する。まず、無機性多孔質材料が、有機廃棄物３０の加熱材と保温材の役割を併用できる。もっとも、有機廃棄物３０の加熱材と保温材の機能は、別に温度制御機能を用いて実現してもよい。次に、無機性多孔質材料の空隙部分が、有機廃棄物３０の熱分解ガスや気体成分の貯留作用と再分解作用として利用されることから、タール分および悪臭ガスの生成もなく、熱分解ガスの周辺環境への負荷が少なくてすむ。
【００４５】
有機廃棄物３０の熱分解をうけた熱分解生成物は、炭素鎖が再結合してより大きな分子となるには、タール化防止上限温度よりも高い温度が必要である。しかるに、タール化防止上限温度である３５０℃程度では、熱分解生成物が高分子量化してタールになるには不十分であった。そして、熱分解ガスにタール分が含有されていないことから、有機廃棄物処理装置１０から排出される熱分解ガスにタール分が含有されておらず、熱分解ガスに対する廃液処理が簡便に行える。
【００４６】
次に、上述の図１並びに図６に示した有機廃棄物処理方法を、具体的な有機廃棄物処理装置に適用する場合の一例を説明する。図７は、本発明に係る有機廃棄物処理装置の全体構成を説明する構成図である。図において、有機廃棄物処理装置は、低温ガス化分解装置１１０、ガス洗浄装置２、並びに両者を接続する管路としての給水系統７０、ガス循環系統８０を備えている。低温ガス化分解装置１１０側には、気液分離器１３０を設置している。また、ガス洗浄装置２側には水分噴霧塔５０ａ、５０ｂ、貯液タンク６０、廃液処理部９０が設けてある。
【００４７】
低温ガス化分解装置１１０は、有機廃棄物が投入される投入口１１１、耐熱性材料よりなる側壁１１２、地面に設置する為の基部１１３を有する円筒状又は箱状の容器で、有機廃棄物の単位時間処理能力に応じた容積を有している。投入口１１１は、低温ガス化分解装置１１０の蓋部分に設けることによって、ストックヤード１１４に有機廃棄物を投入する作業を容易にするものである。ストックヤード１１４は、投入口１１１側に設けられた第１層開閉蓋１１５と、熱分解室１１９側に設けられた第２層開閉蓋１１６を有している。第１層開閉蓋１１５と第２層開閉蓋１１６は、水平方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に開閉動作を行うものである。第２層開閉蓋１１６を閉じた状態では、第２層開閉蓋１１６がストックヤード仕切板１１７として作用する。
【００４８】
ストックヤード仕切板１１７は、低温ガス化分解装置１１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側にストックヤード１１４が形成され、下側には熱分解室１１９が形成されている。熱分解室１１９の定常運転時の内部温度は、典型的には２７０℃〜３５０℃程度であるが、有機廃棄物に着火して焼却炉のような状態で燃焼する場合にも損壊しないように、投入口１１１、側壁１１２、ストックヤード仕切板１１７には耐熱性鋼板等の耐熱性材料を用いると良い。また、側壁１１２には耐火煉瓦を用いることも出来る。
【００４９】
火床保持部１１８は、低温ガス化分解装置１１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側に底部側無機性多孔質層１２０と、熱分解中の炉内有機廃棄物１２１を保持し、下側には洗浄済みガスが通風するガス通風部１２４が形成されている。底部側無機性多孔質層１２０は、低温熱分解温度（２７０℃〜３７０℃）程度に温度が維持されるもので、ゼオライト鉱石のような一定の粒子形状を有するものである。火床保持部１１８は、底部側無機性多孔質層１２０と炉内有機廃棄物１２１がガス通風部１２４に落下しないように保持する程度の網状体、又は一定形状の開口部が多数形成されている。
【００５０】
熱分解室１１９は、底部側無機性多孔質層１２０、炉内有機廃棄物１２１、並びに頂部側無機性多孔質層１２２が収容される空間であって、ストックヤード１１４から供給される有機廃棄物１２１が低温熱分解温度で熱分解する空間で、火床保持部１１８とストックヤード仕切板１１７の中間に形成される。熱分解モードでは、熱分解室１１９に対する酸素の供給は、ガス供給口１２５から供給される洗浄済みガスに限定される為、有機廃棄物の完全な酸化反応に必要とされる酸素量に比較して、極端な酸素欠乏状態にある。そこで、有機廃棄物は一酸化炭素や炭素鎖が一部分解された低級炭化水素化合物に熱分解されて、熱分解ガス出口１２６より有機廃棄物の熱分解ガスとして排出される。頂部側無機性多孔質層１２２は、低温熱分解温度（２７０℃〜３７０℃）程度に温度が維持されるもので、ゼオライト鉱石のような一定の粒子形状を有するものである。頂部側無機性多孔質層１２２は、ストックヤード１１４から有機廃棄物１２１が供給された後で、ストックヤード１１４からゼオライトのような無機性多孔質材料を、有機廃棄物１２１を覆う状態となるように供給する。
【００５１】
灰堆積層１２７は、火床保持部１１８の下側に形成されるもので、灰堆積層１２７と火床保持部１１８との間に位置するガス通風部１２４を洗浄済みガスが通風する。灰堆積層１２７には、熱分解室１１９で熱分解された炉内有機廃棄物１２１の灰分や、熱分解に伴って微粒子化した底部側無機性多孔質層１２０が堆積する。この灰分の成分を熱分析したところ、炉内有機廃棄物１２１が木材チップの場合には、石膏を主成分としていることが判明した。
【００５２】
灰分排出口１２３は、灰堆積層１２７に堆積した炉内有機廃棄物１２１の灰分と熱分解に伴って微粒子化した底部側無機性多孔質層１２０を取出す開口部である。ガス供給口１２５は、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスが、三方弁８９を介して供給されるものである。熱分解ガス出口１２６は、ストックヤード仕切板１１７近傍の熱分解室１１９に位置する側壁１１２に設けられたもので、有機廃棄物の熱分解ガスを気液分離器１３０に供給する。三方弁８９では、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスと、外部の空気とを切替えて、ガス供給口１２５を介して熱分解室１１９に供給する。熱分解室１１９に洗浄済みガスを供給するモードは、熱分解モードと呼び、熱分解室１１９に外部の空気を供給するモードは、加熱モードと呼ぶ。三方弁８９によって、熱分解モードと加熱モードとを切替えている。
【００５３】
気液分離器１３０は、熱分解ガス出口１２６から排出される熱分解ガスを気液分離する筒状の施設で、熱分解ガスの気流が直接当るコーン状の衝止板１３１を有している。衝止板１３１にて熱分解ガスが比重に応じてガス成分と液体・微粒子成分とに分離される。分離ガス排出口１３２は、気液分離器１３０の頂部に設けられたもので、熱分解ガスから液体や微粒子成分が除去された分離ガスを水分噴霧塔５０ａに送る。気液分離器底部１３３には、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分が溜まる。分離液体排出口１３４は、気液分離器１３０の底に設けられたもので、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分を熱分解液タンク１３５に送る。なお、熱分解液タンク１３５に貯蔵された液体は、塵埃などの微粒子成分を含んだ状態となっている。
【００５４】
水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、気液分離器１３０で分離された分離ガスに、ガス処理水を噴霧するもので、ここでは大略同一形状の水分噴霧塔が２系列直列に設けられているものを図示している。なお、水分噴霧塔は３系列以上直列に設けることによって、分離ガスの洗浄を確実に行う構成としてもよく、また分離ガスの多寡に応じた処理能力の為に並列に増設しても良い。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、塔内でガス処理水が噴霧される関係で、内部温度が蒸気温度である１００℃乃至それより低い温度である。そこで、構造材料として塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂等の耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。耐腐蝕性プラスチック材料を用いると、分離ガスに塩素ガスや亜硫酸ガスのような腐蝕性ガスが含まれていても、腐食することがなく耐久性が高くなる。
【００５５】
まず、上流の水分噴霧塔５０ａにおいて、分離ガス導入路５１ａは、一端が分離ガス排出口１３２と接続され、他端が塔内下部５５ａ側（ガス処理水排出路５６ａ）に開口したもので、気液分離器１３０から供給される分離ガスを水分噴霧塔５０ａ内部に導く。ガス処理水噴霧口５２ａは、一端がガス処理水供給管路７３と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、ガス処理水を分離ガスに噴霧する噴霧口を有する。ガス処理水噴霧口５２ａの噴霧口は、塔内上部５３ａと塔内下部５５ａにて霧状にガス処理水を噴霧した、分離ガスとの気液交換を効率的に行い、分離ガスに含まれる水溶性成分をガス処理水中に溶し込む。塔外排出管５４ａは、一端が塔内下部５５ａと接続され、他端が下流の分離ガス導入路５１ｂと接続されている。ガス処理水との気液交換の完了した分離ガスは、塔外排出管５４ａ経由で下流の分離ガス導入路５１ｂに送られる。分離ガスとの気液交換が完了したガス処理水は、ガス処理水排出路５６ａを経由して、ガス処理水管路１４１を経て、貯液タンク６０に貯えられる。
【００５６】
下流の水分噴霧塔５０ｂにおいて、ガス処理水噴霧口５２ｂ、塔内上部５３ｂ、塔内下部５５ｂ、ガス処理水排出路５６ｂは、其々ガス処理水噴霧口５２ａ、塔内上部５３ａ、塔内下部５５ａ、ガス処理水排出路５６ａと同様の構造と機能を有している。分離ガス導入路５１ｂは、一端が塔外排出管５４ａと接続され、他端が塔内下部５５ｂ側（ガス処理水排出路５６ｂ）で開口したもので、上流の水分噴霧塔５０ａから送られる分離ガスを水分噴霧塔５０ｂ内部に導く。塔外排出管５４ｂは、一端が塔内下部５５ｂと接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２と接続されている。
【００５７】
貯液タンク６０は、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水を貯えるものである。貯液タンク６０に対するガス処理水の輸送は、ガス処理水管路１４１を用いている。貯液タンク６０では、比重の重い水分を主成分とする重比重液体層６１が存在する。貯液タンク６０の上部は蓋部６４で覆われており、重比重液体層６１の表面と蓋部６４との間にガス滞留室６３が形成されている。ガス滞留室６３は、ガス処理水管路１４１から重比重液体層６１をへて送りこまれた洗浄済みガスが滞留していると共に、洗浄ガス循環縦管８１の他端が接続されている。
【００５８】
液体循環部としての給水系統７０は、貯液タンク６０に貯えられた重比重液体層６１の水分をガス処理水として水分噴霧塔５０ａ、５０ｂに供給するもので、ラインポンプ７１、ガス処理水供給管路７２、７３を有している。液体循環部のうち、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂからの回収管路は、ガス処理水管路１４１となっている。ラインポンプ７１は、貯液タンク６０に貯えられた液体をガス処理水として利用できるように、貯液タンク６０の底に比較的近い位置に液体吸込み口７４を有している。液体吸込み口７４では、貯液タンク６０に沈殿している塵埃や固形分が吸込まれないように、適宜のフィルターが設置してある。
【００５９】
洗浄ガス循環系統８０は、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガスを、低温ガス化分解装置１１０に帰還するもので、洗浄ガス循環縦管８１、８２、洗浄ガス循環横管８３、洗浄ガス循環管路８４と、三方弁８９を備える。洗浄ガス循環横管８３は、最下流段に位置する水分噴霧塔５０ｂの近傍に設けられた洗浄ガス循環縦管８２と、低温ガス化分解装置１１０の近傍に設けられた洗浄ガス循環管路８４との間を連結する管路で、概ね水平方向に位置している。洗浄ガス循環横管８３は、低温ガス化分解装置１１０とガス洗浄装置筐体２の設置状態に応じて適宜に配置できる。洗浄ガス循環縦管８１は、一端がガス滞留室６３と接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２の端部と接続されている。塔外排出管５４ｂは、洗浄ガス循環縦管８１、８２の接続部に接続されている。三方弁８９では、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスと、外部の空気とを切替えて、熱分解モードと加熱モードとを切替えることができる。
【００６０】
フィルター８６は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガスに含まれる塵埃を除去して、洗浄ガス循環系統８０が塵埃で閉塞する事態を防止する。ブロワー８７は、洗浄ガス循環横管８３に装着される送風機で、洗浄ガス循環系統８０から洗浄ガス循環管路８４のガス供給口１２５近傍に、洗浄済みガスが流れ込むのに必要な気流を生成する。ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガスに含まれる水分を除去して、洗浄ガス循環系統８０内で水分が凝縮することを防止する。なお、フィルター８６、ブロワー８７、ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に代えて、洗浄ガス循環縦管８２に装着しても良い。
【００６１】
このように構成された有機廃棄物処理装置の動作を説明する。図８は、本発明の有機廃棄物処理装置において、原材料から生成される固体成分、水分の生成過程の概略を説明する図である。まず、低温ガス化分解炉としての低温ガス化分解装置１１０に、予め無機物を除外した一般廃棄物、産業廃棄物を原材料として投入する。
【００６２】
次に、図８と図７を参照して、有機廃棄物処理装置の動作を具体的に説明する。予め、底部側無機性多孔質層１２０と頂部側無機性多孔質層１２２に用いられる無機性多孔質材料は、低温熱分解温度に予熱しておくことが望ましい。また、有機廃棄物についても熱分解室１１９への投入前に低温熱分解温度に予熱しておくことが望ましい。そこで、有機廃棄物をストックヤード１１４に投入するときは、第２層開閉蓋１１６を閉じると共に第１層開閉蓋１１５を開いて、投入口１１１を開口させる。
【００６３】
有機廃棄物の投入が完了すると、第１層開閉蓋１１５を閉じて投入口１１１を閉鎖して、低温ガス化分解装置１１０の熱分解ガスが外部環境に漏れることを防止する。そして、第２層開閉蓋１１６を開いて、ストックヤード１１４に貯えられた有機廃棄物を熱分解室１１９に落下させる。ストックヤード１１４では、下側の熱分解室１１９からの熱分解ガスに含まれる熱エネルギーによって、有機廃棄物が暖められる。一般廃棄物、産業廃棄物は、木材、紙、プラスチック、ゴムなどの炭素化合物を含んでいる為、洗浄済みガスに僅かに含まれる酸素による酸化に伴って、酸化エネルギーを発生する。
【００６４】
次に、頂部側無機性多孔質層１２２は、ストックヤード１１４から有機廃棄物１２１が供給された後で、ストックヤード１１４からゼオライトのような無機性多孔質材料をストックヤード１１４に投入することにより、形成する。まず、第２層開閉蓋１１６を閉じると共に第１層開閉蓋１１５を開いて、投入口１１１を開口させる。無機性多孔質材料の投入が完了すると、第１層開閉蓋１１５を閉じて投入口１１１を閉鎖して、低温ガス化分解装置１１０の熱分解ガスが外部環境に漏れることを防止する。そして、第２層開閉蓋１１６を開いて、ストックヤード１１４に貯えられた無機性多孔質材料を熱分解室１１９に落下させる。無機性多孔質材料は、有機廃棄物１２１を覆う状態となるように供給する。
【００６５】
ストックヤード１１４では、下側の熱分解室１１９からの熱分解ガスに含まれる熱エネルギーによって、投入した無機性多孔質材料が暖められる。もっとも、三方弁８９によって、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスを導入する熱分解モードでは熱量が不足する場合は、三方弁８９を切替えて外部の空気を導入する加熱モードに切替えて、熱分解室１１９内部に空気を導入して、有機廃棄物１２１の酸素との結合による発熱を促す。
【００６６】
低温ガス化分解装置１１０では、原材料を燃焼として比較して格段に低温度の２７０℃〜３７０℃程度の低温熱分解温度で熱分解させるもので、併せて無機性多孔質材料の触媒作用によって熱分解生成物と洗浄済みガスとを反応させて、熱分解ガスを生成する。反応の初期段階では、熱分解反応が充分でないため、煙を生成することもある。また、熱分解ガスには、処理対象となる有機廃棄物１２１に含有されるハロゲン元素や金属元素が含有されている可能性もある。さらに、熱分解反応が完全に進行していれば、二酸化炭素と水蒸気となるものである。
【００６７】
そこで、この熱分解ガスが、ガス洗浄装置筐体２としての水分噴霧塔５０に送られ、シャワーリング処理（ガス処理水を分離ガスに噴霧すること）が行われる。そして、貯液タンク６０において、水分噴霧塔５０で噴霧されたガス処理水が貯えられる。貯液タンク６０で生成する分離ガスは、低温ガス化分解装置１１０に帰還される。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガスは、洗浄ガス循環系統８０により低温ガス化分解装置１１０に帰還される。貯液タンク６０で比重分離された液体に関しては、ガス処理水として水分噴霧塔５０に帰還される。貯液タンク６０の水分は、ＣＯＤ（生物化学的酸素要求量）が高く、また有機廃棄物に由来するハロゲン元素や金属元素を分有するため、廃水処理が必要である。
【００６８】
なお、図７の装置では、低温ガス化分解装置１１０は底部側無機性多孔質層１２０、熱分解中の炉内有機廃棄物１２１、頂部側無機性多孔質層１２２によって、内部温度が一定に維持できるような設計となっている。しかし、有機廃棄物に残飯のような低カロリー物質が多量に混入している場合には、底部側無機性多孔質層１２０だけでは火種として不充分な場合がある。そこで、炉内温度計を熱分解室１１９に設け、ヒーターを火床保持部１１８や底部側無機性多孔質層１２０の近傍に設置するとよい。ヒーターは、低温熱分解温度である２７０℃〜３７０℃に底部側無機性多孔質層１２０や頂部側無機性多孔質層１２２を維持するものであれば良いから、電熱を用いても良く、また内部に熱風や加熱液体媒体を通す伝熱管でもよい。
【００６９】
例えば、廃掃法２条４項では産業廃棄物について定義があり、比較的カロリーの高い産業廃棄物として廃油、廃プラスチック類、木くず、繊維くず、ゴムくずがある。また、水分含有率が１５〜２０％以下と比較的乾燥している場合には高カロリーとなるが、水分含有率が７０〜８０％以上の湿潤状態となると低カロリーになるものとして、汚泥、紙くず、動植物性残渣、動物系固形不要物、動物の糞尿、動物の死体がある。水分含有率によらず低カロリーのものとして、燃殻、廃酸、廃アルカリ、金属くず、ガラス・コンクリートくず及び陶器くず、鉱さい、がれき類、ばいじん類がある。有機廃棄物を低温熱分解温度で熱分解する装置を用いる場合には、処理対象として産業廃棄物を考慮する場合には、木くず、繊維くず、乾燥状態の汚泥、乾燥状態の紙くず等が好ましい。廃プラスチック類やゴムくずの場合には、熱分解生成物が再度固化して管路の閉塞を招くおそれのある物質も混入する可能性があることから、比較的性状が熱分解処理に適する廃プラスチック類として、塩化物を含有しないポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン等が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る有機廃棄物処理装置の一例を示す構成図で、重力式の有機廃棄物処理装置を示している。
【図２】有機廃棄物が木材の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図である。
【図３】有機廃棄物が紙の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図である。
【図４】有機廃棄物がゴムの場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図である。
【図５】有機廃棄物が塩化ビニール樹脂の場合での、各熱分解温度での熱分解状態を説明する写真図である。
【図６】本発明に係る有機廃棄物処理装置の他の実施例を示す構成図で、熱分解ガスが層流状態で流れる方式の有機廃棄物処理装置を示している。
【図７】本発明に係る有機廃棄物処理装置の全体構成を説明する構成図である。
【図８】本発明の有機廃棄物処理装置において、原材料から生成される固体成分、水分、油分の生成過程の概略を説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  有機廃棄物処理装置
２０  無機性多孔質材料
２２、１２０  底部側無機性多孔質層
２４、１２２  頂部側無機性多孔質層
２６  下流側無機性多孔質層
２８  上流側無機性多孔質層
３０、１２１  有機廃棄物
４０ａ  加熱モード制御手段
４０ｂ  熱分解モード制御手段
４１、４２  測温手段
５０ａ、５０ｂ  水分噴霧塔（ガス洗浄装置）
６０  貯液タンク
７１、７２、７３  液体循環部
８１、８２、８３、８４  ガス循環部
１３０  気液分離器
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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