JP6846920B2 - 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
また、乾燥した有機性廃棄物を運搬する際においても、トラックの荷台から落下すると、その落下物が臭うという問題もある。
(1)有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理方法であって、
熱風を生成する熱風生成工程と、
連続式熱風乾燥機内で有機性廃棄物と前記熱風を接触させ、有機性廃棄物を乾燥させる乾燥工程と、
前記連続式熱風乾燥機からの排ガスに含まれる乾燥物を分離する固気分離工程と、を有する有機性廃棄物の処理方法であって、
前記乾燥工程における下記式1で定められる平均滞留時間Tが0.05〜10分であることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
T=Y/X ・・・式1
ここで、Tは有機性廃棄物が前記連続式熱風乾燥機内に滞留する平均滞留時間(分)であり、Xは前記連続式熱風乾燥機への有機性廃棄物の供給量(kg-ds/分)であり、Yは前記連続式熱風乾燥機内の有機性廃棄物の保有量(kg-ds)である。
従来の有機性廃棄物処理装置の運転においては、有機性廃棄物が連続式熱風乾燥機に供給されてから排出されるまでの平均滞留時間Tが約30分であった。最終製品の悪臭の発生原因は長い間不明であったが、本発明者は有機性廃棄物の乾燥が過度に進行することで、たんぱく質に変性が生じ、焦げによる臭気が生じていることを突き止めた。そして、悪臭が発生しない平均滞留時間について鋭意検討を行い、平均滞留時間を10分以下にして悪臭の発生を防ぐ方法を生みだした。悪臭の発生を防ぐためには、有機性廃棄物が連続式熱風乾燥機内に滞留する平均滞留時間Tが0.05分〜10分の範囲内にすることがより好ましく、2分〜5分にすることがさらに好ましい。
乾燥に適さない性状の有機性廃棄物を連続式熱風乾燥機に供給すると、乾燥不良によって悪臭が生じる。具体的には、粒径(最大粒径、平均粒径)が大きい有機性廃棄物や含水率が高い有機性廃棄物を提供すると、硫黄系(硫化水素、二硫化メチルなど)の臭い(悪臭)がきつくなる傾向がある。そこで本発明においては、前記連続式熱風乾燥機に有機性廃棄物を供給する前に有機性廃棄物の性状を測定し、このような悪臭の発生を未然に防止することが好ましい。
連続式熱風乾燥機に供給する有機性廃棄物の最大粒径が60mmより大きいと、有機性廃棄物が連続式熱風乾燥機内に留まる時間が極端に短くなり、有機性廃棄物が十分に乾燥されていない状態で連続式熱風乾燥機から排出されてしまう。そのため、最終製品(固気分離後の有機性廃棄物)の含水率が所望する値(10〜50%)よりも高くなってしまうという不具合がある。最終製品の含水率が高いと、硫黄系(硫化水素、二硫化メチルなど)の臭い(悪臭)がきつくなる不具合がある。
連続式熱風乾燥機に供給する有機性廃棄物の平均粒径が30mmより大きいと、有機性廃棄物が十分に乾燥されていない状態で連続式熱風乾燥機から排出されるため、最終製品の含水率が所望する値(10〜50%)よりも高くなってしまい、品質が悪くなってしまう。
脱水工程で脱水した有機性廃棄物を前記連続式熱風乾燥機に供給する前記(1)記載の有機性廃棄物の処理方法。
乾燥工程の前に有機性廃棄物を脱水することで、連続式熱風乾燥機に供給する有機性廃棄物の含水率を低くすることができる。有機性廃棄物の含水率が低くなると、有機性廃棄物の粒状物を構成する複数の粒子間の表面付着水や遊離水が減少するため、有機性廃棄物の最大粒径を望ましい値(60mm以下)にすることができるとともに、平均粒径も望ましい値(1mm〜30mm)にすることができる。
脱水した有機性廃棄物が脱水機から排出される際に有機性廃棄物が分散するため、脱水物の含水率を低下させることができる。また、有機性廃棄物の最大粒径を乾燥機への提供に適した値(60mm以下)にすることができるとともに、平均粒径も望ましい値(1mm〜30mm)にすることができる。
他の脱水機を用いる場合と比べて、機内二液調質型遠心脱水機を用いることにより、有機性廃棄物の含水率を一層低くできるため、連続式熱風乾燥機に供給する有機性廃棄物の最大粒径が低い値(60mm以下)になりやすいとともに、平均粒径も低い値(30mm以下)になりやすい。
高分子凝集剤および無機凝集剤の少なくともいずれか一方を添加することで、有機性廃棄物の含水率を一層低くすることができるので好ましい。
前記有機性廃棄物の処理装置は、
熱風を生成する熱風発生器と、
前記熱風発生器からの熱風と有機性廃棄物を接触させて、有機性廃棄物を乾燥させる連続式熱風乾燥機と、
前記連続式熱風乾燥機から排出される排ガスに含まれる乾燥物を分離して回収する固気分離機と、を有する有機性廃棄物の処理装置であって、
下記式1で定められる平均滞留時間Tが0.05〜10分となる範囲で、前記連続式熱風乾燥機に有機性廃棄物を供給する供給手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
T=Y/X ・・・式1
ここで、Tは有機性廃棄物が前記連続式熱風乾燥機内に滞留する平均滞留時間(分)であり、Xは前記連続式熱風乾燥機への有機性廃棄物の供給量(kg-ds/分)であり、Yは前記連続式熱風乾燥機内の有機性廃棄物の保有量(kg-ds)である。
前記(1)と同様の作用効果を奏する。
前記脱水機で脱水した有機性廃棄物を前記連続式熱風乾燥機に供給する構成とした前記(9)記載の有機性廃棄物の処理装置。
前記(5)と同様の作用効果を奏する。
前記(7)と同様の作用効果を奏する。
前記平均滞留時間Tが0.05〜10分の範囲内となるように有機性廃棄物を連続式熱風乾燥機に供給する際に、その連続式熱風乾燥機として円管式気流乾燥機または直管式気流乾燥機を用いると悪臭発生の抑制効果が高くなる。
保温手段を設けることで、連続式熱風乾燥機内での結露を防ぐことができる。そのため、有機性廃棄物が連続式熱風乾燥機の内壁に付着することを防止できる。
本発明に係る処理装置1は、有機性廃棄物Wを処理するものである。この有機性廃棄物Wの具体例としては、汚泥を挙げることができる。より詳しくは、下水汚泥(余剰汚泥、初沈汚泥、混合生汚泥、混合汚泥、消化汚泥、バイオマスを混合消化した汚泥等を含む)、排水処理汚泥、製紙汚泥、活性汚泥、ビルピット汚泥、農業集落排水汚泥、その他の有機性汚泥を挙げることができる。これらの汚泥のうち、特に下水汚泥の処理に好適である。また、有機性廃棄物Wには、無機物が混入しているものも含まれる。この有機性廃棄物Wは、有機性廃棄物貯留槽2に貯留されており、供給ポンプ21によって脱水機3に供給される。
本発明に係る処理装置1は、有機性廃棄物Wを脱水する脱水機3を有することが好ましい。図1の形態において、有機性廃棄物Wは、脱水機3によって脱水された後、連続式熱風乾燥機5へ送られる。
前記脱水機3から排出された有機性廃棄物(脱水物)は、脱水物搬送機7に供給される。なお、脱水物の含水率は81%以下が好ましく、78%以下がさらに好ましい。図1においては、配管30によって脱水機3と脱水物搬送機7が接続され、脱水物はその配管30の内部を通って脱水物搬送機7へと移動する。また、配管30には水分計AMが取り付けられており、脱水物に含まれる水分の量を計測している。
コンテナ15に貯留された粉粒体からの悪臭を抑制するためには、脱水物(有機性廃棄物)の形状が均一な状態で連続式熱風乾燥機5に平均的に供給することが重要となる。具体的には、連続式熱風乾燥機5への脱水物の供給量(kg-ds/分)をXとし、連続式熱風乾燥機の脱水物の保有量(kg-ds)をYとしたとき、下記式1で定められる脱水物が連続式乾燥機内に滞留する平均滞留時間Tが0.05〜10分の範囲内となるように、連続式熱風乾燥機5に供給することが好ましい。
T=Y/X ・・・式1
なお、前記滞留時間Tは、0.1〜7分の範囲内にすることが好ましく、0.2〜5分の範囲内にすることがさらに好ましい。
また、脱水物搬送機7に有機性廃棄物(脱水物)の粒径を測定することが好ましい。そして、脱水物の粒径を測定した結果、脱水物の最大粒径が基準値よりも高い場合は、脱水物を消化タンク20へ送り、基準値以下の場合は、脱水物を乾燥機5へ送るようにしている。なお、前記基準値は任意に決定することができるが、脱水物の最大粒径が60mmよりも大きい場合は消化タンク20へ送り、反対に脱水物の最大粒径60mm以下の場合は乾燥機5へ送るようにすることが好ましい。
また、脱水物の平均粒径を計測し、その平均粒径が1mm〜30mmの範囲にある場合は乾燥機5へ送り、それらの範囲外にある場合は消化タンク20へ送るようにしても良い。平均粒径が30mmよりも大きいと、乾燥機5で十分に乾燥が行われていない状態で乾燥機から排出されるため、最終製品たる乾燥物の品質が悪くなってしまうからである。
連続式熱風乾燥機5の運転を安定させるために、単位時間当たりに供給する有機性廃棄物の粒度分布の変動は少ない方が好ましい。乾燥機5内に滞留可能な有機性廃棄物量が決まっているため、この粒度分布の値が大きく変動すると不具合が生じるからである。すなわち、有機性廃棄物の粒度分布の値が大きくなると、乾燥機5から排出される乾燥物の水分が上がり、粒度分布の値が小さくなると、乾燥物が過度に乾燥されてしまうという不具合が生じる。
なお、脱水物搬送機7と連続式熱風乾燥機5の間に脱水物の貯留施設(図示しない)を設け、その貯留施設から脱水物を定期的に連続式熱風乾燥機5に送る方法も考えることができる。しかし、処理装置1の設備全体が大型化してしまうとともに、脱水物を貯めることによって、脱水物が圧密されて団子状になってしまう不具合があるため、貯留施設を設ける形態はあまり好ましくない。
脱水機3から排出された脱水物は、連続式熱風乾燥機5へ送られ、乾燥機5内で熱風と接触して乾燥する。この乾燥機5に用いる熱風は、熱風発生器4によって生成する。詳しくは、燃料タンク(図示しない)から燃料F(LPG等)を供給されたバーナー4Aが、空気圧縮機17で生成した圧縮空気を貯留する貯留タンク18から送られた圧縮空気を加熱して、熱風を生成する。なお、有機性廃棄物Wが下水汚泥である場合、下水汚泥を消化処理した際に発生する消化ガスを燃料Fとして用いるようにしても良い。この熱風発生器4の制御は、熱風発生器4の出口温度を計測し、目的の温度となるように、熱風発生器4へ供給される燃料Fと空気Aの量を制御する。
連続式熱風乾燥機5は、前記脱水機3からの脱水物と、前記熱風発生器4からの熱風とを接触させ、前記脱水物を乾燥して粉粒体にする。なお、連続式熱風乾燥機5には、脱水していない有機性廃棄物を供給しても良い。その場合は、連続式熱風乾燥機5の内部(例えばパイプの内壁)に有機性廃棄物が付着することを防ぐため、含水率が81%以下の有機性廃棄物を提供することが好ましい。本明細書においては脱水物を例に挙げて説明しているが、脱水機によって脱水していない有機性廃棄物を連続式熱風乾燥機5に供給する場合においても、同様のことをいうことができる。
なお、臭気を抑制するためには、気流乾燥機5から排出される乾燥物の含水率は10〜50%となるよう乾燥させることが好適である。
なお、連続式気流乾燥機5には、各パイプ5a〜5dの周りに保温手段(図示しない)を設けることが好ましい。この保温手段を設けることにより、乾燥機5内での結露の発生を防止することができ、安定的に乾燥物を排出することができる。この保温手段の例としては、断熱シート、加熱管などを挙げることができる。また、結露を防止するために、連続式気流乾燥機5と固気分離機6の間の配管においても、同様の保温手段を設けることが好ましい。
粉粒体を乾燥させることで湿度が増した熱風は、排ガスとして前記連続式熱風乾燥機5から排気され、固気分離機6へ送られる。この排ガスには粉粒体が含まれているため、固気分離機6を用いて、粉粒体と分離ガス(粉粒体と分離したガス)に分離する。
前記固気分離機6によって粉粒体と分離した分離ガスは、洗浄により集塵を行うベンチュリースクラバー11によって除塵された後、排気ファン12によって吸引されてミストセパレーター13へ運ばれる。そして、ミストセパレーター13でさらに除塵された後、プラズマ脱臭機14で脱臭され、大気中Eに放散される。なお、固気分離機6から排出される分離ガスの処理方法は、前記の内容に限られるものではなく、各設備を適宜変更しても良い。
固気分離機6の下端部に溜まった粉粒体は、ロータリーバルブ19で切り出された後、配管31を通って粉粒体上流搬送機9へ供給される。固気分離機6の下端部にある粉粒体の水分が高い場合、粉粒体がバルブに付着して排出が上手くいかないことがあるため、回転羽根によって掻き出すロータリーバルブ19を用いることが好ましい。また、図示形態では、配管31に水分計AWを設け、配管31を通る粉粒体の含水率を計測している。そして、含水率が定められた値になるように、熱風発生器4から連続式熱風乾燥機5へ供給する熱風の温度を上げるなどの制御を行っている。
最大粒径や平均粒径の計測方法は、他の方法を用いても良い。例えば、図示した形態のように、測定装置8(例えば、画像寸法測定装置 キーエンス社製の照明一体型画像センサVIシリーズ)を用いて、ベルトコンベアに載って移動する有機性廃棄物(脱水物)を撮像し、撮影画像から求めることができる。この形態では、コンベアで運ばれる脱水物の凹凸形状から粒径を算出している。それとともに、脱水物のエッジの数や色を計測し、前記粒径の算出値を修正しても良い。
有機性廃棄物として下水汚泥(消化汚泥)を用いた。この消化汚泥の汚泥濃度は1.6%(含水率98.4%)であった。
まずは、消化汚泥を機内二液調質型遠心脱水機で10〜20分間脱水した。この機内二液調質型遠心脱水機では、高分子凝集剤と無機凝集剤(ポリ硫酸第2鉄)を用いた。その後、配管を通じて脱水物を二軸式スクリューコンベアへ送った。また、この配管に取り付けた水分計を用いて脱水物の水分率を計測したところ、75〜76%であった。
有機性廃棄物として下水汚泥(混合生汚泥)を用いた。実施例1と同じ円管式気流乾燥機(保有量3kg-ds)に、有機性廃棄物(脱水物)を30〜40kg-ds/hで供給した。その結果、供給した有機性廃棄物(複数の粒子から構成される)が円管式気流乾燥機内に留まる時間(平均滞留時間)は4〜6分であった。それ以外は、実施例1と同様である。そして、臭気指数を計測したところ38〜40であった。
有機性廃棄物として下水汚泥を用いた。
まず、遠心脱水機で下水汚泥を脱水し、含水率83.5%の脱水物を得た。次に、連続式熱風乾燥機としてインクラインドディスク型ドライヤを用いて、脱水物を乾燥させた。このインクラインドディスク型ドライヤでは熱媒として蒸気圧0.7MPa、温度165℃のスチームを用いた。また、このインクラインドディスク型ドライヤが内部に保有できる有機性廃棄物(脱水物)の量は32.5kg-dsである。そして、このインクラインドディスク型ドライヤに有機性廃棄物(脱水物)を60〜70kg-ds/hで供給した。その結果、供給した有機性廃棄物(複数の粒子から構成される)が円管式気流乾燥機内に留まる時間(平均滞留時間)は27〜33分であった。それ以外は、実施例1と同様の条件である。そして、臭気指数を計測したところ40〜50であった。
(比較例2)
有機性廃棄物として下水汚泥を用いた。
比較例1と同様の脱水機及び乾燥機(インクラインドディスク型ドライヤ)を用いた。なお、この乾燥機が内部に保有できる有機性廃棄物(脱水物)の量は35kg-dsである。そして、この乾燥機に有機性廃棄物に、有機性廃棄物(脱水物)を65〜75kg-ds/hで供給した。その結果、供給した有機性廃棄物(脱水物)が円管式気流乾燥機内に留まる時間(平均滞留時間)は28〜33分であった。それ以外は、実施例1と同様の条件である。そして、臭気指数を計測したところ40〜50であった。
前記式1で求める平均滞留時間Tが約25〜35(分)となるように供給すると、乾燥によって有機性廃棄物が変性することによって臭気が強くなる傾向にある。一方、本発明では、前記式1で求める平均滞留時間Tが4〜7(分)となるように供給することで、臭気が抑えられていることが分かる。
Claims (13)
- 有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理方法であって、
熱風発生器で熱風を生成する熱風生成工程と、
円環式気流乾燥機内で有機性廃棄物と前記熱風を接触させ、有機性廃棄物を乾燥させる乾燥工程と、
前記円環式気流乾燥機からの排ガスに含まれる乾燥物を分離する固気分離工程と、を有する有機性廃棄物の処理方法であって、
前記円環式気流乾燥機は、
前記熱風発生器で生成した前記熱風が供給され、その熱風が内部を流れる環状に配置したパイプと、前記有機性廃棄物の供給口と、前記乾燥物の排出口と、を有し、
前記供給口から供給された前記有機性廃棄物が前記熱風によって搬送されながら前記環状のパイプの内部を循環し、前記供給口から新たに供給された前記有機性廃棄物が前記環状のパイプの内部を循環する前記有機性廃棄物と前記パイプの内部で混合する構成とされ、
前記乾燥工程における下記式1で定められる平均滞留時間Tが0.05〜10分であることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
T=Y/X ・・・式1
ここで、Tは有機性廃棄物が前記円環式気流乾燥機内に滞留する平均滞留時間(分)であり、Xは前記円環式気流乾燥機への有機性廃棄物の供給量(kg-ds/分)であり、Yは前記円環式気流乾燥機内の有機性廃棄物の保有量(kg-ds)である。 - 前記平均滞留時間Tが5〜7分である請求項1記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 前記円環式気流乾燥機に供給される有機性廃棄物の最大粒径が60mm以下である請求項1または2記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 前記円環式気流乾燥機に供給される有機性廃棄物の平均粒径が1mm〜30mmである請求項1または2記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 前記乾燥工程の前に、脱水機で有機性廃棄物を脱水する工程をさらに有し、
脱水工程で脱水した有機性廃棄物を前記円環式気流乾燥機に供給する請求項1記載の有機性廃棄物の処理方法。 - 前記脱水工程において、前記脱水機内で有機性廃棄物を重力加速度2000〜3000Gで脱水した後、脱水した有機性廃棄物を大気中へ排出する請求項5記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 前記脱水工程における前記脱水機として機内二液調質型遠心脱水機を用いる請求項5記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 前記脱水工程において、脱水過程の有機性廃棄物に対して、高分子凝集剤および無機凝集剤の少なくともいずれか一方を添加する請求項5記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 有機性廃棄物を乾燥させて、乾燥物を回収する有機性廃棄物の処理装置であって、
前記有機性廃棄物の処理装置は、
熱風を生成する熱風発生器と、
前記熱風発生器からの熱風と有機性廃棄物を接触させて、有機性廃棄物を乾燥させる円環式気流乾燥機と、
前記円環式気流乾燥機から排出される排ガスに含まれる乾燥物を分離して回収する固気分離機と、を有する有機性廃棄物の処理装置であって、
前記円環式気流乾燥機は、
前記熱風発生器で生成した前記熱風が供給され、その熱風が内部を流れる環状に配置したパイプと、前記有機性廃棄物の供給口と、前記乾燥物の排出口と、を有し、
前記供給口から供給された前記有機性廃棄物が前記熱風によって搬送されながら前記環状のパイプの内部を循環し、前記供給口から新たに供給された前記有機性廃棄物が前記環状のパイプの内部を循環する前記有機性廃棄物と前記パイプの内部で混合する構成とされ、
下記式1で定められる平均滞留時間Tが0.05〜10分となる範囲で、前記円環式気流乾燥機に有機性廃棄物を供給する供給手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
T=Y/X ・・・式1
ここで、Tは有機性廃棄物が前記円環式気流乾燥機内に滞留する平均滞留時間(分)であり、Xは前記円環式気流乾燥機への有機性廃棄物の供給量(kg-ds/分)であり、Yは前記円環式気流乾燥機内の有機性廃棄物の保有量(kg-ds)である。 - 前記平均滞留時間Tが5〜7分である請求項9記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 有機性廃棄物を脱水する脱水機をさらに有し、
前記脱水機で脱水した有機性廃棄物を前記円環式気流乾燥機に供給する構成とした請求項9記載の有機性廃棄物の処理装置。 - 前記脱水機は機内二液調質型遠心脱水機である請求項10記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記円環式気流乾燥機の周囲に、前記円環式気流乾燥機内の温度を露点よりも高く保つ保温手段を設けた請求項9記載の有機性廃棄物の処理装置。
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