JP6270206B2

JP6270206B2 - 有機性廃棄物の処理装置、および有機性廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP6270206B2
Application number: JP2014003428A
Authority: JP
Inventors: 長沢　英和; 英和長沢; 片岡　正樹; 正樹片岡
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: JP2015131263A

Description

本発明は、下水汚泥、生ごみ、塵芥、屎尿等の有機性廃棄物を消化槽において加温して発酵させることにより消化汚泥として脱水、乾燥して処理する有機性廃棄物の処理装置、および有機性廃棄物の処理方法に関するものである。

このような有機性廃棄物の処理装置として、例えば下水汚泥処理の消化設備では、消化槽において有機性廃棄物をメタン発酵させるために一定の温度に加温する必要がある。このときの温度は３０℃〜４０℃の中温消化が最も多い。このため、消化槽には投入汚泥と消化槽放熱分の熱を加える必要があり、従来は加温用のボイラーを設置して化石燃料や消化槽で発生した消化ガスを燃料として利用し、生じたスチームによって消化槽を加温したり、消化ガス発電設備や焼却設備等が隣接している場合には、その廃熱を利用して消化槽を加温したりしていた。

ところが、化学エネルギーである化石燃料や消化ガスは有効エネルギー効率の高いものであって、同じ有効エネルギー効率の高い電力などのエネルギーに変換すべきであり、ボイラーで化石燃料や消化ガスを燃焼させ、生じたスチームを比較的低温の消化槽加温に用いることは、エネルギー効率の観点からは望ましくない。また、消化ガス発電設備や焼却設備等の廃熱（排ガス）も高温であり、消化槽の加温よりも消化槽から排出された汚泥の乾燥熱源などに用いるのが望ましい。しかしながら、消化ガス発電設備の廃熱をこのような汚泥の乾燥熱源と消化槽加温の熱源との双方に利用しようとすると熱量が不足してしまう。

そこで、このような有機性廃棄物の処理装置および処理方法において、例えば特許文献１には、生ごみディスポーザ排水の処理方法として、初沈汚泥とともに生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を脱水した脱水汚泥を乾燥機で乾燥させ、乾燥機からの乾燥排ガスは消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを用いてガス発電を行って、このガス発電で発生した廃熱を乾燥機の熱源として利用することが提案されている。

特開２００４−０６６０９４号公報

ところで、この特許文献１に記載された処理装置および処理方法では、脱水汚泥を乾燥させる乾燥機として、脱水汚泥と循環する乾燥汚泥との混合物を解砕しつつ熱風と接触させて乾燥する解砕機と、解砕された乾燥汚泥を気流搬送しながら熱風と接触させてさらに乾燥する気流搬送ラインとを備えた直接加熱式の気流乾燥機を用いている。そして、この気流乾燥機から排出された乾燥排ガスは、サイクロンによって乾燥汚泥粉が分離されて乾燥排空気として除湿器に供給され、この除湿器で除湿された除湿空気は、ガス発電を行う発電機の燃焼用空気として利用されるとともに、このガス発電で発生した燃焼排ガスと熱交換されて昇温された上で上述のような乾燥機の熱源である上記気流乾燥機の熱風としても利用され、乾燥排空気に含まれて除湿により除かれた水蒸気が消化槽の加温に利用される。

しかしながら、そのような特許文献１に記載された有機性廃棄物の処理装置および処理方法では、気流乾燥機から排出された乾燥排ガスを消化槽の加温に利用するのにサイクロンや除湿器が必要となる。また、消化槽の効率的な加温を図るために乾燥排空気を直接消化槽内に供給して初沈汚泥や生ごみディスポーザ排水を加温しようとすると、水蒸気とともに多くの除湿空気（乾燥ガス）も消化槽に供給されてしまうことが避けられないので、ガス発電機に供給される消化ガスのメタン濃度が低下してしまい、効率的な発電を行うことが困難となるとともに、ガス発電で発生する燃焼排ガスの温度も低下するため、気流乾燥機における脱水汚泥の確実な乾燥が妨げられることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、有効エネルギーの損失を少なくし、サイクロンや除湿器を要することなく、脱水汚泥を乾燥した乾燥排ガスによって消化槽の加温を行うことが可能な有機性廃棄物の処理装置、および有機性廃棄物の処理方法を提供することを第１の目的とし、またこうして乾燥排ガスを消化槽の加温に用いても、効率的な消化ガス発電と脱水汚泥の確実な乾燥が可能な有機性廃棄物の処理装置、および有機性廃棄物の処理方法を提供することを第２の目的としている。

このような課題を解決して、上記第１の目的を達成するために、本発明の有機性廃棄物の処理装置は、有機性廃棄物を加温して発酵させることにより消化ガスを発生させる消化槽と、この消化槽において発生した消化ガスを燃焼することにより発電を行う消化ガス発電機と、上記消化槽から排出される消化汚泥を脱水する脱水機と、この脱水機において脱水した脱水汚泥を乾燥する乾燥機とを備え、この乾燥機は、上記消化ガス発電機において上記消化ガスを燃焼した燃焼排ガスにより上記脱水汚泥を間接的に加熱して乾燥する間接加熱式乾燥機であって、この間接加熱式乾燥機において上記脱水汚泥を乾燥して発生した乾燥排ガスをそのまま上記消化槽に供給することにより上記消化槽において上記有機性廃棄物を加温することを特徴とする。

なお、このように有機性廃棄物を加温して発酵させることにより消化ガスを発生させる消化槽と、この消化槽において発生した消化ガスを燃焼することにより発電を行う消化ガス発電機と、上記消化槽から排出される消化汚泥を脱水する脱水機と、この脱水機において脱水した脱水汚泥を加熱して乾燥する乾燥機とを備えた有機性廃棄物の処理装置に用いられる乾燥機としては、内部に上記脱水汚泥が供給される回転可能な筒状体と、この筒状体の内部または外周部に設けられた加熱路と、上記筒状体の内部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給口と、上記筒状体の内部において上記脱水汚泥を乾燥して発生した乾燥排ガスを上記キャリアガスとともに排出する乾燥排ガス排出口とを備え、上記加熱路には、上記消化ガス発電機において上記消化ガスを燃焼した燃焼排ガスが供給されて、上記脱水汚泥を間接的に加熱して乾燥するとともに、上記乾燥排ガス排出口は上記消化槽に接続されて、上記キャリアガスとともに排出される上記乾燥排ガスにより上記消化槽において上記有機性廃棄物を加温するものであるのが望ましい。

さらに、本発明の有機性廃棄物の処理方法は、消化槽において有機性廃棄物を加温して発酵させることにより消化ガスを発生させ、この消化ガスを消化ガス発電機において燃焼することにより発電するとともに、上記消化槽から排出される消化汚泥を脱水機において脱水し、この脱水機において上記消化汚泥を脱水した脱水汚泥を、上記消化ガス発電機において上記消化ガスを燃焼した燃焼排ガスにより間接加熱式乾燥機によって間接的に加熱して乾燥して、この間接加熱式乾燥機において上記脱水汚泥を乾燥して発生した乾燥排ガスをそのまま上記消化槽に供給することにより上記消化槽において上記有機性廃棄物を加温することを特徴とする。

このような有機性廃棄物の処理装置および処理方法においては、乾燥排ガス中の水蒸気の潜熱によって消化槽が加温されるため、化石燃料等の他の熱源の使用量を削減、あるいは不要とすることができる。さらに、消化ガス発電機の燃焼排ガスの廃熱をまず乾燥機の乾燥熱源に利用し、次にこの乾燥機の乾燥排ガスの廃熱を消化槽の加温熱源へと段階的に利用することにより、高温熱源から低温熱源へと有効エネルギーの効率的な利用を図ることができる。しかも、こうして最初に消化ガス発電機の高温の廃熱を乾燥機の熱源に使用するため、乾燥機での伝熱面積や滞留時間の増加も抑えることができる。

そして、上記構成の有機性廃棄物の処理装置および処理方法では、消化汚泥を脱水した脱水汚泥が、特許文献１に記載された気流乾燥機のような直接加熱式の乾燥機ではなく、間接加熱式乾燥機において消化ガス発電機の燃焼排ガスにより間接的に加熱されて乾燥させられる。間接加熱式乾燥機としては、上述したように回転可能な筒状体と、この筒状体の内部に加熱路として複数の加熱管を配したスチームチューブドライヤーや、同じく回転可能な筒状体と、この筒状体の外周を覆うケーシングとを設けて、筒状体とケーシングとの間に加熱媒体が流通する加熱路を形成した外熱キルンなどの横型間接加熱式乾燥機を用いることができるが、このような間接加熱式乾燥機では、乾燥排ガス排出口から排出される乾燥排ガスに乾燥汚泥粉が混入することが少なく、気流乾燥機のように乾燥汚泥粉を分離するのにサイクロンを必要とすることがない。また、間接加熱式乾燥機から排出される乾燥排ガスは、殆どが脱水汚泥から蒸発した水蒸気であるので、キャリアガス供給口から供給されるキャリアガスの供給量を適正に調整することにより、除湿器を用いて水蒸気と空気を分離する必要もなくなる。

さらに、間接加熱式乾燥機から排出される乾燥排ガスの大部分が水蒸気であるので、この乾燥排ガスを消化槽内に直接吹き込んで消化槽内の有機性廃棄物を加温しても、消化ガス中のメタン濃度が低下することはない。従って、消化ガス発電機において効率的な消化ガス発電を行うことが可能であるとともに、この消化ガス発電機で発生した燃焼排ガスによって脱水汚泥を確実に乾燥することができ、上記第２の目的を達成することができる。また、脱水汚泥を乾燥した乾燥排ガスを消化槽に直接吹き込むことにより、乾燥排ガス中の臭気成分が外部に放散するのを防ぐこともできる。ただし、このように乾燥排ガス直接消化槽に吹き込むことなく、消化槽に付設された熱交換器に供給して間接的に有機性廃棄物を加温してもよい。また、上記消化ガス発電機において発生した温水により脱水汚泥を加温して上記間接加熱式乾燥機に供給すれば、一層確実な乾燥を行うことができる。

なお、本発明の有機性廃棄物の処理方法においては、上記消化槽に供給する上記有機性廃棄物の固形物濃度を２ｗｔ％〜４ｗｔ％の範囲とするとともに、この有機性廃棄物の固形物中の有機物濃度を８０ｗｔ％〜９９ｗｔ％の範囲として上記消化ガスを発生させ、この消化ガスを発電効率２０％〜３５％の範囲の上記消化ガス発電機において燃焼するとともに、上記消化槽から排出される上記消化汚泥を上記脱水機において含水率が６０ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲に脱水して上記間接加熱式乾燥機により乾燥することで、後述する収支例のように化石燃料等の外部エネルギーを必要とせずに、消化槽で発生した消化ガスのみで乾燥機における乾燥および消化槽の加温を行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、サイクロンや除湿器を必要とすることなく、間接加熱式乾燥機において脱水汚泥を乾燥させ、その乾燥排ガスによって消化槽の有機性廃棄物を加温することができ、有効エネルギーの効率的な利用を図ることができる。また、乾燥排ガスを直接消化槽に吹き込んで有機性廃棄物を加温しても、消化ガスのメタン濃度が低下することもなく、効率的な消化ガス発電と確実な脱水汚泥の乾燥を行うことができる。

本発明の第１の実施形態を示す概略図である。第１の実施形態における熱収支の第１例を示す図である。第１の実施形態における熱収支の第２例を示す図である。第１の実施形態における熱収支の第３例を示す図である。本発明の第２の実施形態を示す概略図である。本発明の第３の実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明の有機性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を示す概略図であり、以下にこの第１の実施形態の処理装置について説明しながら、本発明の有機性廃棄物の処理方法の実施形態についても説明する。本実施形態においては、処理すべき有機性廃棄物として下水処理場から排出される濃縮汚泥Ａが消化槽１に供給され、該消化槽１において加温されつつメタン発酵して消化され、消化ガス（メタンガス）Ｂが発生する。

この消化ガスＢは、消化ガス発電機２に供給されて燃焼させられることにより発電を行うとともに、４７０℃〜６００℃程度の高温の燃焼排ガスＣを発生する。消化ガス発電機としては、例えばガスエンジンやガスタービン等を用いることが可能である。消化ガス発電機２の種類にもよるが、発電効率が２０％〜３５％となる発電機が好ましい。３５％よりも発電効率が高いと排ガス温度が低くなり、乾燥機に必要な熱源を確保できなくなるおそれがある。また、発電された電力は、次述する脱水機や乾燥機等の当該処理装置の各種機器の動力源や、それ以外の電源としても利用可能である。なお、消化ガス発電機２からは消化ガスＢの燃焼によって発生した温水も排出される。

消化槽１には固形物濃度（ＴＳ）が２ｗｔ％〜４ｗｔ％、固形物中の有機分が８０ｗｔ％〜８６ｗｔ％に調整された濃縮汚泥Ａが供給される。固形物濃度が２ｗｔ％未満では、大型の消化槽１が必要となることから、放熱量が増え、消化温度維持のために多くの熱が必要となる。一方、固形物濃度が４ｗｔ％よりも多いと、濃縮汚泥Ａの粘性が高くなり、濃縮汚泥Ａの撹拌に多くの動力が必要となるとともに、状況により撹拌できない領域が生じる。また、濃縮汚泥Ａには、予め生ごみ等のバイオマスを混合することもでき、この場合の固形物中の有機分濃度は８０ｗｔ〜９９ｗｔ％に調整すればよい。消化槽１に供給された濃縮汚泥Ａは、３０℃〜４０℃程度に維持されながら嫌気性発酵により有機物が分解され、メタンを含む消化ガスＢを発生する。

また、消化槽１から濃縮汚泥Ａの消化残渣として抜き出される消化汚泥Ｄは、脱水機３により含水率が６０ｗｔ％〜７５ｗｔ％まで脱水され、水分が一定程度除去された脱水汚泥Ｅとして乾燥機４に供給されて乾燥させられる。脱水機３としては、遠心脱水機やベルトプレス等を用いることが可能である。なお、消化槽１から抜き出される消化汚泥Ｄには、生物難分解性の有機物が未消化のまま含まれていても良い。

そして、乾燥機４としては、被乾燥物である脱水汚泥Ｅと加熱媒体とが直接接触することのないスチームチューブドライヤーや外熱キルンのような間接加熱式乾燥機が用いられる。このうち、スチームチューブドライヤーは、横置きされた軸線回りに回転可能に支持された該軸線を中心とする主に円筒状の中空の筒状体と、この筒状体の内部に加熱路として配設される複数本の加熱管とから構成される。筒状体の上記軸線方向の一端（図１において左端）には脱水汚泥Ｅを筒状体内に供給するための供給口と乾燥排ガス排出口とが設けられるとともに、他端（図１において右端）には脱水汚泥Ｅを乾燥した乾燥汚泥Ｆの排出口とキャリアガス供給口とが設けられている。また、外熱キルンは、やはり横置きされた軸線回りに回転可能に支持された該軸線を中心とする主に円筒状の中空の筒状体と、この筒状体の外周を覆うケーシングとから構成され、これら筒状体とケーシングとの間に加熱媒体が流通する加熱路が形成される。さらに、スチームチューブドライヤーと同様に、筒状体の一端には脱水汚泥Ｅの供給口と乾燥排ガス排出口が、他端には乾燥汚泥Ｆの排出口とキャリアガス供給口が設けられる。

また、この乾燥機４には、上記加熱媒体として消化ガス発電機２から排出された燃焼排ガスＣが上記加熱路に供給されて、筒状体内に供給された脱水汚泥Ｅを間接的に加熱して乾燥する。また、乾燥機４に供給された脱水汚泥Ｅが乾燥される際に生じる水蒸気を乾燥機４から外部に排出するために、キャリアガスが上記キャリアガス供給口から乾燥機４に供給される。キャリアガスとしては、空気、二酸化炭素、窒素など種々の気体が適用できるが、焼却炉やボイラ等の燃焼機器からの排ガスなど、可能な限り酸素が少ない気体を用いることが好ましい。乾燥した汚泥は乾燥汚泥Ｆとして、また脱水汚泥Ｅを加熱した燃焼排ガスＣは低温の排ガスＧとして、それぞれ乾燥機４から排出されて処理される。間接加熱式の乾燥機４から排出される乾燥汚泥Ｆの含水率は、１ｗｔ％〜４５ｗｔ％である。５０ｗｔ％以上であると、乾燥汚泥Ｆが間接加熱式の乾燥機４内に付着したり、塊状化したりするため、ハンドリングが困難となる。

一方、乾燥機４からは、脱水汚泥Ｅが乾燥させられる際に蒸発した水蒸気を主とする１００℃以上、望ましくは１２０℃〜２６０℃程度の乾燥排ガスＨが上記乾燥排ガス排出口から排出される。この乾燥排ガスＨには、水蒸気とともに、キャリアガス供給口から供給されたキャリアガスが含まれる。そして、この乾燥排ガスＨは上記消化槽１にそのまま供給されて、該消化槽１に保持された濃縮汚泥Ａの加温に用いられる。さらに、本実施形態では、この乾燥排ガスＨを消化槽１内に直接吹き込むことにより、該消化槽１内の濃縮汚泥Ａを３０℃〜４０℃程度に加温する。

このように、上記構成の有機性廃棄物の処理装置、乾燥機４、および有機性廃棄物の処理方法では、消化ガス発電機２で発生した高温の燃焼排ガスＣが乾燥機４において脱水汚泥Ｅの乾燥に利用され、この乾燥機４において発生した、燃焼排ガスＣより低温の乾燥排ガスＨが消化槽１における濃縮汚泥（有機性廃棄物）Ａの加温に利用される。すなわち、消化ガスＢを消化ガス発電機２において燃焼させて発生した熱源を段階的に利用することができるので、消化ガスＢの有効エネルギー損失が少ない効率的な利用を図ることができる。

このため、これら乾燥機４における脱水汚泥Ｅの乾燥と消化槽１における濃縮汚泥Ａの加温に要する熱量の大部分あるいは全てを、消化ガス発電機２において発生した燃焼排ガスＣの廃熱によって賄うことが可能となり、乾燥や加温に用いる化石燃料等の他の熱源の使用量を大幅に削減、あるいは不要とすることができる。また、最初に消化ガス発電機２の高温の燃焼排ガスＣの廃熱を乾燥機４の熱源に使用するので、この乾燥機４における伝熱面積や滞留時間の増加も抑えることができる。

ここで、図２は、第１の実施形態の処理装置および処理方法を用いて濃縮汚泥Ａを処理した場合の熱収支の第１例を示すものである。なお、百分率（％）はいずれも重量％（ｗｔ％）である。この第１例においては、固形物濃度（ＴＳ）２．７ｗｔ％、固形物中の有機分８０ｗｔ％、温度２０℃の濃縮汚泥Ａが７４０ｍ^３／ｄａｙで消化槽１に供給され、４０℃に加温されて保持されることにより消化されてメタン発酵し、メタン濃度６０％、熱量２１８０ｋＪ／ｓｅｃの消化ガス（メタンガス）Ｂを８８００ｍ^３Ｎ／ｄａｙで発生する。この消化ガスＢは、消化ガス発電機２において燃焼させられて６００ｋＷの電力を発電するとともに、温度５１０℃、熱量１２２０ｋＪ／ｓｅｃの燃焼排ガスＣを発生する。

また、消化槽１からは濃度１．６ｗｔ％の消化汚泥Ｄが７４０ｍ^３／ｄａｙで抜き出されて脱水機３により脱水され、水分７５ｗｔ％の脱水汚泥Ｅとして５０ｔ／ｄａｙで間接加熱式の乾燥機４に供給される。そして、この乾燥機４では、上記燃焼排ガスＣを熱媒として脱水汚泥Ｅが乾燥させられ、水分４０ｗｔ％、温度約１００℃の乾燥汚泥Ｆとして２０．７ｔ／ｄａｙで排出されるとともに、燃焼排ガスＣは温度８０℃にまで冷却されて排ガスＧとして５９２０ｋｇ／ｈｏｕｒで排出され、それぞれ処理される。

一方、乾燥機４において脱水汚泥Ｅを乾燥することにより蒸発した水分は、温度１２０℃、熱量９２０ｋＪ／ｓｅｃの水蒸気を主とする乾燥排ガスＨとして１３４０ｋｇ／ｈｏｕｒで排出されて消化槽１に直接吹き込まれることにより供給され、消化槽１に保持された濃縮汚泥Ａを加温する。消化槽１における濃縮汚泥Ａの加温必要熱量は７９０ｋＪ／ｓｅｃであり、乾燥排ガスＨの熱量によって賄うことができるので、消化槽１での加温や乾燥機４における乾燥に化石燃料等を必要とすることがない。

また、図３は、第１の実施形態の処理装置および処理方法を用いて濃縮汚泥Ａを処理した場合の熱収支の第２例を示すものであり、第１例と比べて脱水機３における脱水性能を高くして脱水汚泥Ｅの水分と排出量を低減した場合を示している。なお、この第２例において、濃縮汚泥Ａ、消化ガスＢ、燃焼排ガスＣ、および消化汚泥Ｄの熱収支、排出量（供給量）、および消化ガス発電機２における発電量は第１例と同じである。

すなわち、この第２例では、脱水機３からは水分７０ｗｔ％の脱水汚泥Ｅが５０ｔ／ｄａｙで乾燥機４に供給されて、この乾燥機４において燃焼排ガスＣにより乾燥させられ、第１例よりも低減した１０ｗｔ％の水分で、温度約１００℃の乾燥汚泥Ｆとして、第１例よりも少ない１３．３ｔ／ｄａｙの排出量で排出され、処理される。また、燃焼排ガスＣは第１例と同様に冷却されて同様の排出量で排出され、処理される。

このように脱水機３における脱水性能を高くして脱水汚泥Ｅの水分、排出量が低減すると、乾燥機４から排出される乾燥排ガスＨの排出量も低減するが、乾燥機４において乾燥に要する熱量に余裕が生じるので、この第２例では乾燥排ガスＨの温度を高くして消化槽１における加温必要熱量７９０ｋＪ／ｓｅｃを賄うことができる。第２例では、温度２４０℃、熱量９２０ｋＪ／ｓｅｃの乾燥排ガスＨが１２２０ｋｇ／ｈｏｕｒで消化槽１に直接吹き込まれることにより濃縮汚泥Ａを加温する。

従って、この第２例でも、第１例と同様に消化槽１の加温や乾燥機４の乾燥に化石燃料等を要することなく、濃縮汚泥Ａの処理を行うことができる。また、乾燥汚泥Ｆの水分および排出量が低減されるので、その処理を容易とすることができる。なお、脱水機３における脱水性能を高めるのに代えて、例えば後述する第２の実施形態のように、脱水機３と乾燥機４との間に予備加熱機を設け、消化ガス発電機２において発生する温水の廃熱を利用するなどして、乾燥性能を向上させるようにしてもよい。

さらに、図４は、第１の実施形態の処理装置および処理方法を用いて濃縮汚泥Ａを処理した場合の熱収支の第３例を示すものであり、第１例と比べて消化槽１に供給される濃縮汚泥Ａの有機分が高くなった場合を示している。すなわち、この第３例では濃縮汚泥Ａの濃度、供給量は第１例と同じであるものの、有機分が８５ｗｔ％と高くなっており、これに伴い濃縮汚泥Ａがメタン発酵した消化ガスＢもメタン濃度は第１例と同じであるものの、熱量２３２０ｋＪ／ｓｅｃ、発生量９３５０ｍ^３Ｎ／ｄａｙと増大している。

従って、このような消化ガスＢを燃焼することにより、消化ガス発電機２から乾燥機に供給される燃焼排ガスＣも、熱量１２９０ｋＪ／ｓｅｃ、供給量６２８３ｋｇ／ｈｏｕｒと第１例よりも増大する。また、消化ガス発電機２における発電量も６９５ｋＷと第１、第２例よりも増大する。一方、消化槽１から排出される消化汚泥Ｄは、濃縮汚泥Ａの有機分が高い分だけ濃度が１．５５ｗｔ％と若干低減し、脱水機３から乾燥機４に供給される脱水汚泥Ｅも４６ｔ／ｄａｙと僅かに少なくなる。

このため、乾燥機４から排出される乾燥排ガスＨも、排出量は１２６０ｋｇ／ｈｏｕｒと僅かに少なくなるものの、乾燥機４への脱水汚泥Ｅの供給が少なくなることと燃焼排ガスＣの熱量、供給量が第１例よりも増大することにより、第２例と同じく乾燥機４において乾燥に要する熱量に余裕が生じて温度が２３０℃と高くなり、消化槽１における加温必要熱量７９０ｋＪ／ｓｅｃを賄うことができて、やはり化石燃料等を要することがない。また、この第３例でも、乾燥機４から排出される乾燥汚泥Ｆは排出量が１９．２ｔ／ｄａｙと第１例より若干少なくなって処理が容易となる。なお、排ガスＧは排出量６２８３ｋｇ／ｈｏｕｒ、熱量１９０ｋＪ／ｓｅｃと第１、２例よりも若干増大する。

すなわち、これら第１例〜第３例で説明したように、消化槽１に供給する有機性廃棄物（濃縮汚泥Ａ）の固形物濃度を２ｗｔ％〜４ｗｔ％の範囲とするとともに、この有機性廃棄物の固形物中の有機物濃度を８０ｗｔ％〜９９ｗｔ％の範囲として消化ガスＢを発生させ、この消化ガスＢを発電効率２０％〜３５％の範囲の消化ガス発電機２において燃焼するとともに、消化槽１から排出される消化汚泥Ｄを脱水機３において含水率が６０ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲に脱水して間接加熱式の乾燥機４により乾燥することによって、化石燃料等の外部エネルギーを必要とせず、消化槽１で発生した消化ガスＢのみにより乾燥機４における乾燥および消化槽１の加温を行うことが可能となる。

そして、さらに上記構成の有機性廃棄物の処理装置、乾燥機４、および有機性廃棄物の処理方法では、脱水汚泥Ｅを乾燥する乾燥機４が、消化ガス発電機２から供給された燃焼排ガスＣによって脱水汚泥Ｅを間接的に加熱する間接加熱式の乾燥機４であるので、熱風によって脱水汚泥を乾燥する気流乾燥機のような直接加熱式の乾燥機と比べて消化槽１に供給される乾燥排ガスＨに乾燥汚泥Ｆの微粉が混入することが少なく、このような乾燥汚泥粉を除去するためのサイクロンのような設備を必要とすることがない。

また、このような間接加熱式の乾燥機４では、直接加熱式の気流乾燥機のように加熱媒体としての熱風に含まれる空気が脱水汚泥Ｅを乾燥した乾燥排ガスＨに含まれることもなく、乾燥排ガスＨは殆どが脱水汚泥Ｅから蒸発した水蒸気となる。このため、特許文献１に記載された処理装置のように空気と水蒸気を分離する除湿器が必要となることもなく、サイクロンが不要となることとも相俟って装置構成の簡略化を図ることができる。

そして、このように乾燥排ガスＨの殆どが水蒸気であるため、上記第１の実施形態のように乾燥排ガスＨを消化槽１内に直接吹き込んで水蒸気の潜熱により濃縮汚泥Ａを加温しても、凝縮した水分によって消化汚泥Ｅは増加するものの、メタン発酵により発生する消化ガスＢのメタン濃度が低下することがない。このため、消化ガス発電機２における発電量や燃焼排ガスＣの熱量は維持しつつ、乾燥排ガスＨの直接吹き込みにより熱損失を抑えて効率的な濃縮汚泥Ａの加温を図ることが可能となる。また、脱水汚泥Ｅを乾燥した乾燥排ガスＨに含まれる臭気も消化槽１に吹き込まれて消化ガスＢとともに消化ガス発電機２において燃焼させられるので、乾燥排ガスＨの臭気が外部に漏れ出すこともない。

次に、図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、この第２の実施形態および図６に示す第３の実施形態において図１に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。この第２の実施形態では、脱水機３と乾燥機４との間に予備加熱機５が備えられており、脱水機３から排出された脱水汚泥Ｅは、この予備加熱機５によって加温されて予備乾燥されてから、乾燥機４に供給されて所定の水分量まで乾燥させられる。そして、この予備加熱機５において脱水汚泥Ｅを加温する加熱媒体としては、消化ガス発電機２において発生した温水Ｉが用いられる。従って、脱水汚泥Ｅの水分が増えることがないように、予備加熱機５も加熱媒体（温水Ｉ）が脱水汚泥Ｅと接触することのない間接加熱式の乾燥機が用いられる。

このような第２の実施形態の処理装置、乾燥機４、および処理方法では、上述した第１の実施形態の熱収支の第２例のように脱水機３の脱水性能を向上させた場合と同様に、乾燥機４に供給される脱水汚泥Ｅの水分が低減させられるので、乾燥機４において乾燥に要する熱量に余裕が生じ、より高温の乾燥排ガスＨを消化槽１に供給することが可能となる。このため、消化ガス発電機２において発生する温水Ｉの廃熱を利用して、第１の実施形態と同様に化石燃料等を要することなく消化槽１の濃縮汚泥Ａを加温することができるとともに、乾燥汚泥Ｆの排出量や水分を減らして処理を容易とすることができる。

なお、これら第１、第２の実施形態では、乾燥機４において発生した乾燥排ガスＨを消化槽１内に直接吹き込んで濃縮汚泥Ａを加温しているが、図６に示す第３の実施形態のように消化槽１に熱交換器６を付設して、乾燥機４において発生してそのまま消化槽１に供給された乾燥排ガスＨにより、この熱交換器６を介して間接的に濃縮汚泥Ａを加温するようにしてもよい。また、熱交換器６に代えて、消化槽１をジャケット構造としてジャケット部内に乾燥排ガスＨを供給することにより、濃縮汚泥Ａを間接的に加温してもよい。

このような第３の実施形態では、水蒸気を主とする乾燥排ガスＨが消化槽１内で凝縮することがないので、消化汚泥Ｄおよび脱水汚泥Ｅの水分が増えるのを防ぐことができ、脱水機３や乾燥機４の負担を軽減することができる。なお、この第３の実施形態でも、第２の実施形態と同様に脱水機３と乾燥機４との間に予備加熱機５を備えて、消化ガス発電機２において発生した温水Ｉにより脱水汚泥Ｅを加温して予備乾燥してもよい。

なお、上記各実施の形態で説明した有機性廃棄物Ａ、消化槽１、脱水機３、間接加熱式の乾燥機４等の構成は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。また、上記各実施の形態で説明した燃焼排ガスＣや消化汚泥Ｄの流れも一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることもいうまでもない。

１消化槽
２消化ガス発電機
３脱水機
４乾燥機
５予備加熱機
６熱交換器
Ａ濃縮汚泥（有機性廃棄物）
Ｂ消化ガス
Ｃ燃焼排ガス
Ｄ消化汚泥
Ｅ脱水汚泥
Ｆ乾燥汚泥
Ｇ排ガス
Ｈ乾燥排ガス
Ｉ温水

Claims

有機性廃棄物を加温して発酵させることにより消化ガスを発生させる消化槽と、この消化槽において発生した消化ガスを燃焼することにより発電を行う消化ガス発電機と、上記消化槽から排出される消化汚泥を脱水する脱水機と、この脱水機において脱水した脱水汚泥を乾燥する乾燥機とを備え、この乾燥機は、上記消化ガス発電機において上記消化ガスを燃焼した燃焼排ガスにより上記脱水汚泥を間接的に加熱して乾燥する間接加熱式乾燥機であって、この間接加熱式乾燥機において上記脱水汚泥を乾燥して発生した乾燥排ガスをそのまま上記消化槽に供給することにより上記消化槽において上記有機性廃棄物を加温することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
上記乾燥排ガスを上記消化槽内に直接吹き込んで該消化槽内の上記有機性廃棄物を加温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装置。
上記乾燥排ガスを、上記消化槽に付設された熱交換器に供給して間接的に上記有機性廃棄物を加温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装置。
上記消化ガス発電機において発生した温水により上記脱水汚泥を加温して上記間接加熱式乾燥機に供給することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
消化槽において有機性廃棄物を加温して発酵させることにより消化ガスを発生させ、この消化ガスを消化ガス発電機において燃焼することにより発電するとともに、上記消化槽から排出される消化汚泥を脱水機において脱水し、この脱水機において上記消化汚泥を脱水した脱水汚泥を、上記消化ガス発電機において上記消化ガスを燃焼した燃焼排ガスにより間接加熱式乾燥機によって間接的に加熱して乾燥して、この間接加熱式乾燥機において上記脱水汚泥を乾燥して発生した乾燥排ガスをそのまま上記消化槽に供給することにより上記消化槽において上記有機性廃棄物を加温することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
上記消化槽に供給する上記有機性廃棄物の固形物濃度を２ｗｔ％〜４ｗｔ％の範囲とするとともに、この有機性廃棄物の固形物中の有機物濃度を８０ｗｔ％〜９９ｗｔ％の範囲として上記消化ガスを発生させ、この消化ガスを発電効率２０％〜３５％の範囲の上記消化ガス発電機において燃焼するとともに、上記消化槽から排出される上記消化汚泥を上記脱水機において含水率が６０ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲に脱水して上記間接加熱式乾燥機により乾燥することを特徴とする請求項５に記載の有機性廃棄物の処理方法。