JPS63502190A - 廃棄物から再利用可能なガスを回収する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 廃棄物から再利用可能なガスを回収する方法この発明は、熱分解により廃棄物か ら再利用可能なガスを回収する方法に関する。

廃棄物を直径１〜５０ｍｍのペレットまたは顆粒に圧縮し、乾燥成分含量を少な くとも７５％に前脱水し、次いで加熱した乾留ドラムに送入し、そこで乾留ガス を生成し、灰およびその他の微小成分等の残余物質から分離し、その際、生成し た乾留ガスをガス転換器において赤熱した石炭床を用い、空気を補給して燃焼ガ スに分解する。

この種類の方法およびこの方法の為のプラントが、Ｄ　Ｅ　−ＯＳ　３３４７５ ５４に記載されている。

この方法により、特に環境を汚染することなく廃棄物から再利用可能なガスが回 収される。その際、特に廃水処理に関しコスト上の問題はないが、廃水に含まれ るアンモニウム成分比が高い点は望ましくない、同時に比較的良好な効率が得ら れ、余剰エネルギーは５０％以上に達することが可能である。

この方法の核は、乾留ドラムにおける低温熱分解である。ここで回収され、後続 のプロセスで後処理されるガスは、ガスタービンまたはガス機関に使用される。

廃棄物の低温乾留は、廃棄物中に含まれる重金属のガス化およびそれに続く重金 属の酸化を妨げる為に、空気をほぼ遮断し、６００℃以下の温度で行なう、なぜ なら、重金属酸化物はリサイクル不可能である為、環境汚染の原因になるからで ある。しかし、前記温度範囲における熱分解の結果、熱分解残留物質中に多量の 炭素が含まれるが、これは従来エネルギー利用からは除外されていた。

廃棄物中に多量の植物性成分が含まれる場合、熱分解残留物質に占める炭素成分 比は４０重量パーセントまで達することがある。家庭廃棄物の熱分解における炭 素成分比は、約１８％である。植物性成分は水分を多量に含むことも短所であり 、これは平均５０％以上になることがある。この植物性成分の発熱量は非常に低 く、また、植物性留分に含まれる一部エネルギー成分は低温熱分解によっては完 全に利用することができない為、これらの植物性成分は廃棄物処理における全エ ネルギー回収に対しても否定的に作用する。

この発明の課題は、低温熱分解を維持しつつ、それによって得られるエネルギー 回収を再度改善し、また、廃水問題をアンモニア成分比に関しさらに改善すべく 、冒頭に記した方法を改良することであ°る。

発明においてこの過大は、廃棄物を植物性の湿性留分と重量の軽い軽量留分に分 離し、次いで軽量留分をブリケット、ペレットまたは顆粒に圧縮し、熱分解によ って脱ガス化し、湿性留分をメタンガス生成用の生物ガスプラントに送入するこ とによって解決される。

廃棄物の選別および分離により、エネルギー回収率をさらに高めることが可能で ある０分離された軽量留分は１重い植物性の湿性留分より水分が少なく、従来ど おり低温熱分解によって処理されるが、ここにおいて周知の先行する脱水および 蒸発により、乾燥成分値８５％の顆粒に加工される。それによって熱分解ガスの 発熱量が著しく増加する。

選別された植物性成分は重金属成分比が高い為、一般に肥料化には適していない 、しかし、発明により、この植物性の湿性留分は生物ガスプラントの多段発酵装 置において、適当な細菌により生物学的にメタンガスに処理される。周知のとお り、空気遮断のもとで発酵により有機物質からメタンを含有したガスが発生する が、これもガスタービンまたはガス機関に使用することができる。

生物ガスプラントにより植物性成分からメタンガスを回収することは、基本的に 周知であるが、従来は非経済的であった。しかし低温熱分解と関連させることに より、この回収はプラント全体の予期しない改良につながる。その結果、廃棄物 から余剰ガスは生じない、現存の水分は、ガス転換器において水性ガスに転換す る。現存の有害物質は洗液において凝縮され、その際、洗液のごと一部を補充す ればよい。

低温熱分解の際に生じる熱を、相当の熱を必要とする生物ガスプラントに供給す ることにより、プラントの効率は著しく改善される。

例えば、熱分解の際に乾留ドラムで生じた熱分解残留物質を、生物ガスプラント に送入することができる。熱回収とならび、この方法により熱分解残留物質に含 まれる炭素成分を、メタンガス生成の際に一緒に処理することが可能である。

生物ガスプラントに、相分離生物ガスプラント（酸相、酢酸相、メタン相）を使 用することができる。

軽量留分の顆粒化および、（または）乾燥の際に発生する蒸気凝縮物を加水分解 段階に送入もしくは混入して、生物学的物質を浸出させることも長所である。こ の方法により、蒸気凝縮物の高熱を、生物ガスプラントの予熱に利用できる。こ れにより蒸気？ＲＭｆに含まれるアンモニウム成分を生物学的に処理し、エネル ギー論的に利用することも可能となる。アンモニウム成分は最高的２００ｇ／ｍ ３　にも達し、排水系に銹導する際にコンクリートを分解する作用がある為、好 ましくない。

他の実施例において、熱分解ガスの洗浄、濾過および冷却の際に生じる洗液凝縮 物を生物ガスプラントに送入し、その際、洗液凝縮物の有機成分を細菌性メタン ガス生成の基礎物質としても用いることができる。

洗液凝縮物はフェノールの他にも、生物ガスプラントの熱供給およびそのエネル ギー論的利用に使用できる有機物質を含んでいる。さらに、汚泥状の洗液凝縮物 は、メタンガス生成を加速する細菌を含んでいる。

また、発明により、生物ガス化の後に残−だ残留物質を、鋼精製キューボラに混 入することが可能である。

残留物質は酸化しない重金属または重金属加合物および鉱物性または不活性物質 を多量に含むが、これらは鋳鉄製造もしくは鋼精製に使用することができる。こ の方法により、これらの残留物質も再処理が可能であり、万一の環境汚染も防が れる。同様のことは、熱分解残留物質についてもあてはまり、これも上述のよう に、生物がガスプラントに供給される。また、外部の塵芥集積場やプラントの沈 降汚泥を生物がガスプラントによって処理し、ガス化することも可能である。こ の場合、沈降汚泥は生物ガスプラントの、例えば加水分解段階に混入される。同 様のことは堆肥にもあてはまる。

発明による方法の本質的な長所は、次の点にある。

■家庭廃棄物１トンあたりの総ガス収量は、その化学的・物理的組成の統計的平 均値によると、ガス８５ＯＮｍ３以上および発熱量４．２５０ＭＪ以上に達する 。

■もはや分解不可能な、あるいはまだ完全に分解されていない物質は、１トン（ 乾燥物質）あたりわずか約２５０Ｋｐにすぎない、これらの残留物質は生物学的 に安定であり、通常の条件では自然の中でそれ以上分解されない、これらは塵芥 集積場に運ぶか、重金属含量が多い為、再度処理することができる。これは例え ば、適当な前処理を施した後、鋼精製の為に溶融に添加することによって行なう 。

■家庭廃水１トンにつき、流路もしくは浄化設備に送らなければならないのは、 わずか約２５０文で、アンモニウム含量は著しく低い。

■非常に低公害の廃棄物処理と同時に、廃棄物に含まれる一部エネルギーの最適 な利用が保証される。

熱分解残留物質および熱分解装置のガス洗浄から出る洗液凝縮物の輸送損失はわ ずかな為、生物ガスプラントは必ずしも同じ場所にある必要はない、生物ガスプ ラントは、例えば廃棄物選別施設や顆粒工場において、特にエネルギー供給の目 的に設置・運転することができる。

発明による顆粒によって運転される熱分解プラントは、なるべく熱消費機器の立 地に設置し、運転すべきである。この場合、顆粒を搬入する車両の帰路は、熱分 解残留物質および循環液凝縮物を顆粒装置および生物ガスプラントに再利用の為 運搬することができる。

次に、発明の実施例を図面に基づ゛いて説明する。この原理的な流れ図により、 発明のその他の特徴および長所が明らかとなる。

処理すべき廃棄物はベルトコンベア１により粗砕機２に送られ、破砕される。粗 砕機２には、例えばハンマー砕粉機を用いることができる。シュート３およびベ ルトコンベア４を通り、スクラップ上で磁気分離装置５によって分離された後、 廃棄物は選別機６に送られる０選別機６には１例えば回転ローラーを付けたカム ローラー分離機を用いることができる。それにより、重い植物性の湿性留分は下 の容器７に落ちる。軽量留分は選別機の端で、熱分解プロセスによって処理する 為に、ベルトコンベア８を通って次の粉砕装置９に送られる。このとき、重量留 分は再度矢印９Ａの方向に分離される。粉砕装置９にはハイドロサイクロン１０ が接続され、そこで重量留分が再度分離され、管１１を通り、容器７から出る湿 性留分と一緒に管１２を通って、生物ガスプラント１３に供給される。ハイドロ サイクロンｌＯを出た軽量留分は熱スクリュープレス１４に送られ、−そこで軽 量留分は摩擦プレスにより約１１０〜１５０℃の温度で、直径約１〜５０ｍｍの 顆粒に粉砕される。熱スクリュープ例えばＤ　Ｅ　−ＯＳ　３３４７５５４に記 載された装置に概ね一致する。顆粒はロータリーフィーダー１５を通って乾留ド ラム１６に送られ、ここにおいて４５０〜６００℃の温゛度で、周知の方法によ り乾留ガスが製造される。乾留ガスは排気管１７および集塵装置１８を通って、 高温ガス転換機１９に送られる。高温ガス転換ｆｉｌｅにおいて。

石炭床の上で乾留ガスの処理または転換が行なわれる。

この種類のガス転換機は、例えばＤ　Ｅ　−ＯＳ　３７１７Ｂ７７に記載されて いる。処理されたガスは熱交換ａ２０を通過した後、散水塔２１．ファン２２お よび浄化サイクロン２３に送られ、ざらにエリミネータ−２４およびガス管２５ を通って、ガス貯蔵機ｚ６に送られる。ガス貯蔵機られてくるガスの量が多すぎ る場合、過剰なガスはバイパス管２７を通って焼却炉２．８に運ばれる。ガス貯 蔵機２６を出たガスは１発電Ｉａ３０と接続したガス機関２９に供給される。燃 焼済みの廃ガスは、廃ガス管３１を通って煙突３２に送られる。

ガス転換機１９には、管３３を通って水が送られ、また、コークス入口３４から コークスが送入される。灰は排出管３５を通って運び出される。省エネルギーの 為に、コークス還流管３６も設けられている。ガス管２５からバイパス管３７が 分岐ル、ガスバーナー３８に続いている。ガスバーナー３８は乾留ドラム１６に 熱を供給する働きをする。始動段階で１±、オイルバーナー３９が乾留ドラムの 加熱に用いられる。後の連続運転時において乾留ドラムに必要な熱は、もっばら バーナー３８によって供給される。

ガス洗浄の際に発生する洗液は、洗液タンク４０に送られ、次いで濾過装置４１ に運ばれる。濾過装置４１で分離さ屯た固体成分は管４２を通って灰タンク４３ に送られる。灰タンク４３には、ガス転換４１１９から出る灰も送り込まれる。

残留物質は灰タンク４３から排出管フィーダー１５によって乾留ドラム１６に送 り返される。この循環は、ガス転換機における乾留ガス分解プロセスにおいて生 成し、主としてガス洗浄濾過装置４１で分離された濾滓の固体成分粒子に結合し たフルオランテン、ピレン、ベンゾのアントラセン等、多環芳香族炭化水素を、 熱分解プロセスにおいて再び低分子化合物に分解するという発明による長所があ る。他方、残留固体物質は集塵装置およびその他の熱分解残留物質出口５５を通 って、大部分が熱分解プロセス循環から運び出される。同時にこれにより、監視 を必要とする熱分解プラントからの固体物質排出が、唯一の箇所に集中される。

゛浄化された洗液は、濾過装置４１から出て還流管４５を通り、冷却塔４６を通 過した後、再び散水塔２１に戻る。

浄化された洗液の一部は洗液中和装置４７に送られる。

洗液中和プラントには管４８を通り、熱スクリュープレス１４から出る蒸気凝縮 物も送入される。ただし、蒸気凝縮物は優先的に管６５を通り、生物ガスプラン トの前タンク５３に送られる。洗液中和装置４７から出た洗液は、循環水処理装 置４８に送られる。循環水の化学的浄化は、管４９を通して処理装置４８に送ら れる適当な化学薬品により１周知の方法で行なわれる。この目的の為の化学薬品 として、ＮａＯＨ，Ｈｚ　０２　、Ｈ２ＳＯａ等を使用する。洗液は循環パイプ ５０により、泡を除去する為にエアフィルター５１を通される。その際、廃ガス は管５２により、煙突３２から排出される。

化学的および機械的方法で浄化された水は、循環水処理装置４８から管５２を通 り、生物ガスプラントの前タンク５３に運ばれる。前タンク５３には、管１２を 通り湿性植物成分も送られる。前タンクには、必要に応じ沈降汚泥、堆肥等も送 入することができる。これは「矢印５４」で示唆されている。多量の炭素成分を 含む熱分解残留物質も、管５５（図面の右および友邦参照）を通り前タンクに送 られる。熱分解残留物質中に含まれる炭素成分は一般に８０％以上を、メタンガ ス生成用に処理することができる。

図面から分るとおり、蒸気凝縮物は管６５を通って直接に、または循環水処理装 置４８および管５２を通って前タンク５３に送られる。蒸気凝縮物には、フェノ ールおよび（または）生物学的に加工できる炭化水素も含まれている。また、蒸 気凝縮物は多量のアンモニウムも含み、それにより加水分解物質として生物ガス プラントに有利に送入される。

生物ガスプラン）１３で処理すべき物質は前タンク５３から出て、加水分解段階 または水素添加装置５６に送られる。加水分解段階５６には、温水管６２から熱 を得る大形向流熱交換器５７が接続している。温水管６２は洗液浄化設備から分 岐し、凝縮物を発酵機（生物ガスプラント）の第１段階への入口領域において、 生物ガス化に有利な温度２２℃にする０発酵タンク６７では、温水管６２によっ て供給されるコイルヒーターにより、メタン領域の温度は３３〜３７℃に上昇す る。このような方法で、熱分解プラントから出る余剰熱は生物ガスプラント１３ に使用される。管５２を通って供給される洗液にも熱エネルギーが含まれており 、これも生物ガスプラントに利用でき、プラントの経済性を決定的に高める。

なぜなら交換器がない場合、従来の生物ガスプラントは冬期においては、プラン トで製造されるエネルギーの最大５０％を固有の熱需要を満す為に消費するから である。

生物ガスプラント１３は、通常の方法で構成されている。生物ガスプラント１３ は相分離ガスプラントとすることができるが、その際、中間シャフト６３の上部 は標準酸相が占め、下部は酢酸相が占める。中間シャフトの外側をメタンガス相 が包囲している。すでに酸素領域で酸素分解が行なわれている為、メタンガス相 に酸素が混入することは構造上ない。発生したメタンガスはメタンガス管５９を 通って抽出され、バッファ装置６０およびコンプレッサー６１を通って両管２５ に送られるが、必要に応じＨ２Ｓ浄化の為に熱分解プラントのガス洗浄装置に送 られる。発酵機（生物ガスプラントｆ３）から出る発酵残滓は約４％の乾燥成分 を含み、フロート式吸入管６６によって運び出され、前脱水装置６８に送られ、 そこで乾保成分約２０％にされる０発酵残滓に含まれる固体物質は、乾燥プレス ６９によって乾燥物質的８５％にされ、る、残った発酵液は液溜め７０に集めら れ、必要に応じ処理装置４８または直接排水溝に送られる。

循環水処理装置４８で分離された物質は、管６４を通って浄化設備に送られる。

国際調査報告 １＋１＋＋＋＋１１＋−１□＋＋１１ｃｍ１ｌａ、ｌｌａ　ｐｃＴ７Ｅｐｓ６７ ｏｏ４７２ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲ ＣＨＲＥＰＯＲ’ｒ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 廃棄物を直径１〜５０ｍｍのペレットまたは顆粒に圧縮し、乾燥成分含量を少な くとも７５％に前脱水し、次いで加熱した乾留ドラムに送入し、そこで乾留ガス を生成し、灰およびその他の微小成分等の残余物質から分離し、その際、生成し た乾留ガスをガス転換器において赤熱した石炭床を用い、空気を補給して燃焼ガ スに分解する、熱分解により廃棄物から再利用可能なガスを回収する方法におい て、 廃棄物を植物性の湿性留分と重量の軽い軽量留分に分離し、次いで軽量留分をプ リケット、ペレットまたは火顆粒に圧縮し、熱分解によって脱ガス化し、湿性留 分をメタンガス生成用の生物ガスプラント（１３）に送入することを特徴とする 廃棄物から再利用可能なガスを回収する方法。 （２）熱分解の際に乾留ドラム（１６）内で生じる熱分解残留物質を生物ガスプ ラント（１３）に送入することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 （３）生物ガスプラントに相分離生物ガスプラント（１３）を使用することを特 徴とする請求の範囲第２項記載の方法。 （４）軽量留分の顆粒化および（または）乾燥の際に発生する、蒸気凝縮物を前 夕ンク（５３）に送入するか、加水分解段階（５６）に混入して、生物学的物質 を浸出させることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項記載の方法。 （５）濾滓、すなわち熱分解ガスを濾過する際に濾過装置（４１）において分離 した固体成分を、結合した多環芳香族炭化水素を除去する為に、乾留ドラム（１ ６）に送入することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項記載の方法。 （６）熱分解ガスの洗浄、濾過および冷却の際に生じる洗液凝縮物を生物ガスプ ラント（１３）に送入し、その際、洗液凝縮物の有機成分を細菌性メタンガス生 成の基礎物質としても用いることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項記載 の方法。 （７）生物ガス化の後に残った残留物質を、鋼精製キューポラに混入することを 特徴とする請求の範囲第１項から第６項記載の方法。 （８）生物ガスプラント（１３）に沈降汚泥および（または）堆肥を送入するこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第７項記載の方法。 （９）湿性留分を軽量留分から分離する為に選別装置（６）を設け、植物性の湿 性留分用出口（７，１２）には生物ガスプラント（１３）を接続し、軽量留分用 出口（８）には廃棄物の顆粒化および加熱の為の装置（１４）を接続し、その後 に乾留ガス生成用の乾留ドラム（１６）が続くことを特徴とする、廃棄物粉砕装 置、乾燥装置、ならびに、少なくともほぼ気密な入口、固体残留物質用出口およ び乾留ガス回収管を装置した、間接加熱式乾留ドラムを有する請求の範囲第１項 から第８項記載の方法を実施する為のプラント。 （１０）廃棄物の顆粒化および加熱の為の装置の凝縮物管（５、８）が、前タン クおよび（または）生物ガスプラント（１３）の発酵ガスタンク（６７）に接続 していることを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラント。