JP3051020B2

JP3051020B2 - 有機廃棄物の炭化装置

Info

Publication number: JP3051020B2
Application number: JP8810294A
Authority: JP
Inventors: 章五中島; 賢治中嶌; 洋鈴木; 高郎丸山
Original assignee: 株式会社中康; 株式会社中島鉄工; 日本エコテックサービス株式会社; 豊通オイルセンター株式会社
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH078936A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家畜糞尿や食品滓とい
った有機廃棄物を無公害処理化するとともに、利用価値
のある炭化物に生成する有機廃棄物の連続式炭化装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】家畜糞尿や食品滓といった有
機廃棄物は６５〜７０％以上の水分を含み、且つ、有機
質を多量に含んでいるから、非常に腐敗し易く、しか
も、その過程で有害物質や悪臭を放つ。従って、その処
理には大変気をつかう。例えば、家畜糞尿の場合、従
来、大半は醗酵処理していたが、これをするには、大き
なスペースの醗酵槽を必要とするとともに、醗酵までに
長期間を要し。しかも、その過程で悪臭を放ったりす
る。

【０００３】但し、醗酵処理されたものは肥料等として
利用できるが、消費量に対して供給量が多過ぎ、市場性
が低い。又、未完熟なものが多く、悪臭やかびを発生し
たりする。この他、稀に乾燥処理だけで済まされること
もあるが、水分含量が多いことから、乾燥にコストがか
かりすぎ、又、乾燥不十分で悪臭やかびを発生させるこ
とがある。

【０００４】一方、豆腐滓、ビール滓、コーヒー滓、野
菜屑、汚泥といった食品滓の処理も大変厄介である。多
くは焼却、埋立てといった廃棄処理をしているが、焼却
するにも、これらは更に水分含量が多いことから（約８
０％以上）、コストがかかるとともに、悪臭を発生させ
る。又、埋立てするにも、現在はその場所が飽和状態で
あり、埋立て場所での悪臭やハエの問題もある。尚、一
部はそのままで家畜の飼料等に利用されているが、これ
が可能になるのは地域的、期間的に限られ、利用範囲は
狭い。

【０００５】このため、乾燥処理して保存がきく飼料や
肥料等にする方法が試みられているが、コストがかかり
すぎる割には市場性が低いこと、乾燥過程で悪臭を発生
すること等は前記した家畜糞尿の場合と同じである。本
発明は、このような課題を解決するものであって、有機
廃棄物を無害化処理できるとともに、併せてその乾燥物
や炭化物を飼料や肥料以外の幅広い用途に利用できるよ
うにしたものであり、言わば、有機廃棄物の一石二鳥の
効果を狙ったものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題の下、本発明
は、必要に応じて予備乾燥、粉砕、造粒といった前処理
を施した有機廃棄物を連続式に炭化する炭化装置であっ
て、この炭化装置が、加熱空気を循環させる炉内に有機
廃棄物を連続して通過させて乾燥するとともに、最終的
に一部放出されるガスを脱臭機を通して無臭化する乾燥
装置と、乾燥装置で乾燥された有機廃棄物を空気遮断状
態で収容して通過させながら乾留して炭化する乾留装置
と、この乾留装置で炭化された炭化物を通過させながら
冷水を吹きかけて強制冷却する冷却装置と、供給燃料に
加えて乾燥装置及び乾留装置から発生するガスを導入し
て燃焼させ、燃焼ガスを乾燥装置に還元する燃焼装置
と、冷却装置で冷却された炭化物を振分ダンパーで供給
を制御されて貯蔵する製品サイロと、から構成されるこ
とを特徴とする有機廃棄物の炭化装置を提供する。尚、
ここでの有機廃棄物とは、家畜糞尿や豆腐滓、ビール
滓、ジュース滓、コーヒー滓、茶滓、野菜屑及び汚泥と
いった各種の食品滓を対象とする。

【０００７】本発明において、有機廃棄物に施す最初の
不可欠の処理はこれを乾燥することである。これら有機
廃棄物には６５〜９０％の水分が含まれており、このよ
うなものをいきなり乾留したのでは効率が悪いからであ
る。乾留に適する水分含量は約１５％以下であることか
ら、この水分含量になるまで乾燥する。尚、この乾燥
は、加熱空気で行う。

【０００８】しかし、生の有機廃棄物を直に乾燥したの
では、これも効率が悪いから、水分含量が４０％程度に
なるまで予備乾燥するのが好ましい。この予備乾燥に
は、従来行われていた醗酵処理（一応の醗酵が終了した
ものは４０％程度の水分含量になっている）や天日乾燥
がある。尚、この予備乾燥には、おが屑や米糠等の乾材
を添加して水分含量を減らすことも含む。

【０００９】乾燥する場合、その粒度が均一化されてい
ることが良好な乾燥につながる。従って、被乾燥物が大
形であれば、これを粉砕することになる（但し、ロータ
リ式の乾燥装置では、被乾燥物が回転しているドラム内
で送られる過程で粉砕されるのが通常である）。しか
し、乾燥をより効率的に行い、且つ、乾留してできた炭
化物（製品）の取扱性等を考慮すると、一定の粒度に造
粒するのが適する。尚、この造粒には、被造粒物を混練
して押し出す直径４〜８ｍｍ程度の粒径のペレット造粒
が最適である。

【００１０】乾燥した後は乾留する。乾留とは、被乾留
物を空気遮断状板で加熱して熱分解させることで、有機
廃棄物は乾留によってその炭化物とメタン等の可燃性ガ
スと僅かな残液とに分解される。乾留は乾留装置で行
い、その温度、時間等の条件は原料有機廃棄物の種類や
粒径によっても異なるが、２００〜９００℃の温度で１
０〜１５分程度である。

【００１１】本発明で最低限度必要な設備は乾燥装置と
乾留装置と冷却装置である。乾燥装置は有機廃棄物を乾
留可能な水分含量（約１５〜２０％程度以下）になるま
で乾燥するためのものであり、これには加熱空気を循環
させる炉内に有機廃棄物を連続して通過させる連続式の
ものとする。乾留装置は空気を遮断して有機廃棄物を加
熱して分解するためのものであり、これも加熱した乾留
炉内に有機廃棄物を連続して通過させる連続式のものと
し、それにはロータリ式とトンネルキルン式とがある。
冷却装置は乾留装置から出て来た炭化物に冷水を吹きか
けて冷却するものである。

【００１３】有機廃棄物の種類、形状によっては以上の
装置の他に次のような装置が付設される。即ち、有機廃
棄物を乾燥する前にこれに乾材を添加して攪拌混合する
混合装置、ペレット等に成形する造粒装置等である。
尚、造粒装置には、水分含量の多いものを比較的小粒径
に造粒する湿式タイプのものと、水分含量の少ないもの
を造粒するのに適した乾式タイプのものとがあり、前者
は乾燥前のものを、後者は相当程度に乾燥したものをそ
れぞれ処理する。

【００１４】乾留工程で発生した乾留ガスは燃焼性であ
るから、これを燃焼させることでその熱エネルギーを乾
燥装置や乾留装置の熱源に利用できる。これは、燃焼装
置を別に設けてこれで燃焼させることになる。このガス
には悪臭成分が含まれているが、これを燃焼させると、
これらのガスは無臭化され、悪臭の問題は解決する（鶏
糞の場合、７５０℃で０．５秒間燃焼すれば、完全に脱
臭されることが証明されている）。尚、このガスを取り
出して容器等に詰めておけば、燃料としても利用でき
る。

【００１５】

【作用】以上の方法で生成された有機廃棄物の炭化物は
弱アルカリ性の黒色の多孔質体をしている。これらの性
質から、この炭化物は土壌改良材に最適である。即ち、
これを土壌に添加すると、土壌の保水性を高め、団粒化
を促進し、微生物の繁殖を促す作用があるからである。

【００１６】この炭化物のうち、家畜糞尿はその原料組
成から、２０％以下の炭素と７０％以上の灰分から構成
されており、灰分のうち、窒素分は減っているが、りん
やカリ分は濃縮された状態で留まっている。従って、こ
の炭化物は、肥料効果を持つ土壌改良材ということがで
きる。この点、木材を乾留してできた木炭は８０％以上
の炭素と５％以下の灰分で構成されており、肥料効果は
有しない。

【００１７】一方、豆腐滓やビール滓等の食品滓は、原
料組成中に炭素分が多いこともあって７０〜７５％の炭
素と２５〜３０％の灰分を有している。このため、肥料
効果はあまり期待できないが、土壌改良材には十分に利
用できる。

【００１８】更に、この炭化物は、上記した性質を利用
して次のような用途に利用できる。ａ）畜産資材；アン
モニア、尿等を良く吸着する性質があるから、畜舎の床
敷き等に利用できる。ｂ）飼料添加材；灰分の中にはカルシウムも含まれてお
り、これを飼料の中に添加すると、肉質や卵質（鶏の餌
の場合）の向上が期待できる。ｃ）融雪材；黒色をしていて光エネルギーを良く吸収す
る。ｄ）調湿材；吸湿性があるから、これを住宅の床下に散
布しておくと、結露を防止できる。又、放湿性もあるか
ら、環境の過乾燥を抑制する。ｅ）消臭材；孔隙が悪臭成分を吸着する。ｆ）浄水材；農薬や肥料及び汚濁物質を吸着する性質が
あるから、これをゴルフ場や河川に敷設しておくと、水
質を浄化する。

【００１９】

【実施例】図１は家畜糞尿を乾燥、乾留する場合のブロ
ック図であるが、家畜糞尿の場合、先ず、醗酵処理して
水分を４０％程度にするのが効率的である。又、適宜造
粒することもある。次いで、水分が１５〜２０％程度に
なるまで乾燥し、最後に乾留して炭化物にする。但し、
乾燥しただけのものを乾燥肥料として使用する場合もあ
る。尚、乾留工程で可燃性の乾留ガスが発生するから、
これを燃焼してそのカロリーを乾燥工程の熱源として利
用する。

【００２０】図２は豆腐滓、ビール滓、コーヒー滓等を
乾燥、乾留する場合のブロック図であるが、先ず、原料
を水分が約２０％以下になる程度まで乾燥させ、次い
で、乾留する。これらは家畜糞尿に比べて水分が多く、
且つ、軟弱であるから、予備乾燥を行わず、いきなり乾
燥する場合が多い。尚、乾留工程で発生する乾留ガスを
燃焼させて乾燥工程での熱エネルギーとして利用するの
は同じである。

【００２１】図３は野菜屑、汚泥等を乾留する場合のブ
ロック図であるが、これらは水分が８０〜９０％と非常
に高く、又、粘性も高いため、乾燥前に適当な乾材を加
えて混合し、水分を６０％程度に調整する。又、これら
は粒子が不均一なため、造粒するのが望ましい。尚、造
粒すれば、水分は４０％程度に調整されるから、造粒処
理は水分減少の意味からも好ましい。

【００２２】次いで、乾燥及び乾留を行うのであるが、
このときも、乾留工程で発生する乾留ガスを燃焼させて
乾燥工程での熱エネルギーとして利用するのは同じであ
る。尚、これら原料の乾燥しただけのものは栄養価も低
く、飼料としての製品価値はあまりない。

【００２３】ところで、家畜糞尿や豆腐滓及びビール滓
等の乾留ガスは２０００Ｋｃａｌ／ｋｇ以上もの高い熱
量を有しており、この熱量だけで乾燥でき、重油等の燃
料は要らない位である。乾留して炭化した炭化物は前記
した用途に利用できることから、商品価値を有するもの
となる。

【００２４】図４は以上の乾燥、乾留を連続して行う装
置の配置図であるが、本例のものは、原料を供給する供
給装置１１、原料をペレット等にする造粒装置１０、造
粒したものを乾燥する乾燥装置１２、乾燥したものを一
時貯溜する乾燥サイロ１４、一時貯溜したものを次の乾
留装置に一定量供給する供給装置１６、乾留する乾留装
置１８、乾留によって炭化されて出て来たものを冷却す
る冷却装置２０、次の製品サイロへの供給を制御する振
分ダンパー２２、炭化物（製品）を貯溜する製品サイロ
２４等を原料の流れ方向に沿って順に配置したものであ
る。

【００２５】以上の各装置はそれぞれシュートやコンベ
ア２６で接続されており、原料から製品までが連続して
製造されるようになっている。ところで、本発明では、
乾留装置１８で発生した可燃性の乾留ガス及び乾燥装置
１２からも若干発生する可燃性ガスをサイクロン２８を
通して導いて燃焼させる燃焼装置３０が設けられてお
り、これで発生した熱風を乾燥装置１２に還元するよう
にしている。これにより、ガスは無臭化、且つ、乾燥装
置１２の燃料が節約できる（熱量の高いものでは乾燥装
置１２の燃料が要らない位であるのは前述したとお
り）。尚、乾燥装置１２からは最終的には一部ガスが放
出されるが、このときのガスは脱臭機３２を通して無臭
化される。

【００２６】表１は上記の装置で鶏糞１００％を原料と
して製造された炭化鶏糞の成分分析結果である。表１成分含有量（％）炭素１５．３０灰分７６．６０窒素（Ｎ）１．７３りん酸（Ｐ₂ Ｏ₅ ）１０．２０カリウム（Ｋ₂ Ｏ）５．３６カルシウム（ＣａＯ）１７．４０

【００２７】これみると、木炭等と違って灰分の含有量
が多いことがわかる。又、灰分のうち、肥料成分である
窒素、りん酸、カリウムが含まれていることがわかる。
更に、カルシウムも含まれていることがわかる。

【００２８】表２は上記の鶏糞に１５％のおが屑を添加
したものを原料とした場合の炭素と灰分の割合を示すも
のである。表２成分含有量（％）炭素３２．２０灰分６４．５０

【００２９】これをみると、炭化物中におが屑の成分で
ある炭素分の割合が相対的に増えていることがわかる
（但し、炭分の中の肥料成分の割合は変わらないことは
推察できる）。

【００３０】表３は各種の家畜糞尿を乾燥したものと炭
化したものとで、その肥料成分を比較したものである。表３乾燥糞尿（％）炭化糞尿（％）鶉鶏豚鶉鶏豚窒素４．５４．０３．８３．６１．７３．１りん酸４．５４．５５．４１０．９１０．２７．２カリ２．５２．３０．８４．８５．４４．２

【００３１】これをみると、炭化糞尿は乾燥糞尿に比べ
て窒素分は減っているが、りん酸、カリ分は相対的に増
量していることがわかる。これは、窒素分は可燃性ガス
となって抜けるが、りん酸とカリ分は濃縮されて留まる
からであると思われる。

【００３２】表４は食品滓の炭化物の炭素と灰分の含有
比率（％）を示したものである。表４豆腐滓ビール滓コーヒー滓炭素７２．４６９．９７６．２灰分２４．１２０．０１０．８

【００３３】これをみると、原料成分の特性から炭素の
含有比率で高いことがわかる。この点で、肥料成分の多
い家畜糞尿とは異なる。但し、土壌改良材や濾過材とし
て使う限り、品質において何ら劣るものではない。

【００３４】

【発明の効果】以上、本発明に係る炭化装置によれば、
家畜糞尿や食品滓といった有機廃棄物を悪臭や有害物質
を発生させない無公害処理できるとともに、商品価値の
ある二次製品として再生できる。従って、これら有機廃
棄物の処理として一石二鳥の効果が期待できる。そし
て、有機廃棄物の乾留工程で発生する可燃性ガスは乾燥
工程での熱エネルギーとして利用できるから、処理コス
トを大幅に引き下げる。更に、小さなスペースの設備で
可能であり、処理時間も極めて短時間である。

【図面の簡単な説明】

【図１】家畜糞尿を乾燥、乾留する場合のブロック図で
ある。

【図２】豆腐滓やビール滓を乾燥、乾留する場合のブロ
ック図である。

【図３】野菜屑や汚泥を乾燥、乾留する場合のブロック
図である。

【図４】有機廃棄物を乾燥、乾留する装置の配置図であ
る。

【符号の説明】

１２乾燥装置１８乾留装置２０冷却装置２４製品サイロ３０燃焼装置３２脱臭機

フロントページの続き (73)特許権者 592033208 豊通オイルセンター株式会社愛知県名古屋市中村区名駅４丁目７番23 号 (72)発明者中島章五愛知県豊橋市佐藤町東谷31−13 株式会社中康内 (72)発明者中嶌賢治愛知県豊橋市高洲町字西屋敷23番地株式会社中島鉄工内 (72)発明者鈴木洋愛知県名古屋市中村区中島町３丁目11番地日本エコテックサービス株式会社内 (72)発明者丸山高郎愛知県名古屋市中村区名駅４丁目７番23 号豊通オイルセンター株式会社内 (56)参考文献特開昭58−143895（ＪＰ，Ａ) 特開平４−277072（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−35086（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−52875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 C02F 11/10 C10B 53/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】必要に応じて予備乾燥、粉砕、造粒とい
った前処理を施した有機廃棄物を連続式に炭化する炭化
装置であって、この炭化装置が、加熱空気を循環させる
炉内に有機廃棄物を連続して通過させて乾燥するととも
に、最終的に一部放出されるガスを脱臭機を通して無臭
化する乾燥装置と、乾燥装置で乾燥された有機廃棄物を
空気遮断状態で収容して通過させながら乾留して炭化す
る乾留装置と、この乾留装置で炭化された炭化物を通過
させながら冷水を吹きかけて強制冷却する冷却装置と、
供給燃料に加えて乾燥装置及び乾留装置から発生するガ
スを導入して燃焼させ、燃焼ガスを乾燥装置に還元する
燃焼装置と、冷却装置で冷却された炭化物を振分ダンパ
ーで供給を制御されて貯蔵する製品サイロと、から構成
されることを特徴とする有機廃棄物の炭化装置。