JP3807523B2

JP3807523B2 - リサイクルプラント

Info

Publication number: JP3807523B2
Application number: JP19796497A
Authority: JP
Inventors: 弘之岡; 浩佐藤; 英二加藤; 哲吉田; 克己藤間; 茂坂下
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: JPH1130413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリサイクルプラントに関し、更に詳細に言えば、廃棄物（可燃ごみ、排水）を受け入れ、このような廃棄物を処理して再資源化し、都市地域へ還元することにより、都市地域から環境への排出をほぼゼロとするリサイクルプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市地域などから排出される可燃ごみ、生ゴミ、排水等の廃棄物に対しては、市や町単位でのごみ処理発電、廃水処理等を含むごみ処理プラントを設けてこれをリサイクルプラントとなし、該リサイクルプラントの近接地区へ温熱、冷熱を還元すると共に、浄化処理水は河川又は海へ放流していた。また、生ごみ及び排水に含まれる汚泥を処理するには、汚泥を沈殿させたり、この沈殿物をスクリーンで濾過したり、ベルトプレスを経て脱水ケーキを形成し、この脱水ケーキをごみ焼却ボイラにて焼却し、さらに蒸気タービンを回して発電を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のこの種のリサイクルプラントは、以下のような問題があった。すなわち、リサイクルプラントを市・町単位で設け、ごみ処理発電、排水処理等を行うようにした場合は、廃棄物の発生する市や町における廃棄物の排出量やエネルギ需要量に合わせて大規模なものを整備しなければならず、当該地域へ温熱、冷熱などの熱供給をすることによってエネルギの当該地域への還元を図るには、インフラの整備に多大な投資が必要となる。いきおい、このリサイクルプラントのランニングコストも大であり、リサイクルプラントを実際に事業として運用するには、全く採算が合わなかった。
【０００４】
しかも、排水処理を行うには上記のように汚泥の沈殿槽、濾過機、ベルトプレス等の装置を要する上、排水量が大であるために前記装置の大型化が不可避であった。即ち、当該地域へ熱供給を行うための、広域にわたる配管敷設は、基本的には、道路網を使用することになる。そのため、配管敷設には、交通を阻害せずに土木、配管建設工事を行う必要があり、多大な投資を伴う。またリサイクルプラントも大規模なものであり、用地確保などで多大な投資が必要である。
【０００５】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、排水を凍結濃縮させて濃縮する際の製氷過程で生成される清澄氷、清澄水を冷熱や冷熱蓄熱を可能にし、排水量を減少させ、ごみや排水の発生地区に対応する適正規模のごみ処理プラントを設けて、低コストのリサイクルプラントを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はリサイクルプラントであり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明のリサイクルプラントは、ごみを燃焼して蒸気を発生する焼却ボイラ、該蒸気にて回転する蒸気タービン、該蒸気タービンの回転により駆動される発電機、を有するごみ焼却・発電装置と；排水を凍結して氷結晶と濃縮排水に分離する製氷器、該氷結晶を冷熱として蓄熱する蓄熱槽、を有する排水凍結濃縮装置と；前記濃縮排水を脱水処理する脱水装置と、を備え、
可燃ごみと脱水処理された濃縮排水とを前記焼却ボイラにて燃焼処理し、廃棄物発生地区へ電力、温熱、及び氷結晶から得られる冷熱をエネルギとして還元供給可能とするとともに、前記製氷器は流路を通じて脱水装置に接続し、前記流路には第１の熱交換器が位置し且つ前記蓄熱槽には第２の熱交換器が設けられると共に、前記第１の熱交換器は濃縮排水の冷熱を地域冷房用水路に伝え、また第２の熱交換器は蓄熱槽の冷熱を前記水路に伝え、該水路を通じて該冷熱を前記廃棄物発生地区に地域冷房として還元するようにしたことを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明のリサイクルプラントは、上記のような必須の構成要素を有するものであるが、さらに、前記エネルギのリサイクルプラントは、廃棄物発生地区である工業地区、商業地区、研究学園地区、事務所地区、住宅地区などの地区毎に設けられ、可燃ごみや排水の排出量に対応する規模及び／又は構成を備えることを特徴とする（請求項２）。
【０００８】
さらに、本発明のリサイクルプラントは、さらに次のような構成であっても成立する。すなわち、前記リサイクルプラントは、可燃ごみや脱水処理された濃縮排水のごみ固形燃料化装置、生分解性プラスチック化処理装置、中水道のうちの少なくと一つを有することを特徴とする（請求項３）。
【０００９】
なお、前記ごみ固形燃料化装置は、有効資源となる可燃性の紙、木材、プラスチック（塩素を含むものは除く）などの回収物質をごみ固形燃料（ＲＤＦ）に形成する装置であり、圧縮装置や乾燥機などの装置、破砕機、選別機、造粒機等の装置が含まれる。また、生分解性プラスチックは、微生物系、天然高分子系、化学合成系、天然利用系プラスチックであり、これらのプラスチックは自然界におけるバクテリア、菌類藻類などにより炭酸ガスと水に分解される。そして、生分解プラスチック化処理装置は、かかるプラスチックを製造するための原料ポリマーを生成する発酵装置等を含むものとする。
【００１０】
また、本発明のリサイクルプラントは、以下の構成であっても成立する。すなわち、前記リサイクルプラントを、それぞれエネルギバスにより連繋することにより、該エネルギバスを通じてリサイクルプラント間における電力、冷熱、温熱などの相互補完を可能とするシステムを構成したことを特徴とする（請求項４）。
【００１１】
【作用】
本発明のリサイクルプラントによると、廃棄物を発生する商業地区、住宅地などの小規模地区に建設されたものであって、当該地区で発生する可燃ごみをごみ焼却・発電装置の焼却ボイラで焼却する。ボイラで生成された蒸気は蒸気タービンを回転し、発電機を駆動する。また、温水、蒸気は小規模地区に還元されて、給水給湯、暖房、温水プール等に用いられる。発電機からは電力が還元される。
【００１２】
生ごみなどを含む排水は凍結濃縮装置て氷結晶が生成される。得られた氷結晶には水分子のみが含まれる清澄氷となる。排水中に含まれていた汚泥や生ごみなどは析出して濃縮液となり、清澄氷と濃縮液に分離する。清澄氷の冷熱は蓄熱されて、廃棄物発生地区の冷房用に還元供給される。濃縮液は脱水されて回収物質となり、ごみ焼却・発電装置に送られ、可燃ごみと同様に燃焼・発電が行われ電力、温水、蒸気を還元供給する。
【００１３】
リサイクルプラントは工業地区商業地区、研究学園地区、住宅地区などに配置し、可燃ごみや排水の排出量に対応する規模、構成を有する。各地区のリサイクルプラントの間は、各地区のピーク負荷、負荷パターン等が異なる場合に、エネルギバスを通じて電力、冷熱、温熱などの相互補完を可能にし、電力消費の平準化がなされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリサイクルプラントを図に示される実施形態の概略構成図について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１５】
図１は本発明のリサイクルプラントの第１の実施形態の概略を示し、図２はごみ焼却・発電装置の概略ブロック図であり、図３は本発明のリサイクルプラントの第２の実施形態の概略を示し、図４は同じく第３の実施形態の概略を示す。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１には本発明の一実施形態に係るリサイクルプラントは、符号１０で示されており、商業地区、あるいは住宅地区などの小規模地区１に廃棄物排出量に適合する規模のものが設けられる。このリサイクルプラント１０には、図２に概略を示すように、通常の火力発電施設に類似した構造のごみ焼却・発電装置２が設けられる。該ごみ焼却・発電装置２は、ごみを焼却して蒸気を発生する焼却ボイラ３、該蒸気にて回転する蒸気タービン４、該蒸気タービンにより駆動される発電機５を有する。なお、６は加熱機である。
【００１７】
小規模地区１から家庭用雑排水や生ごみを含む排水が排水槽７に送られ、次いで該排水は排水槽７から排水凍結濃縮装置１１へ送られる。なお、生ごみは、図示しない貯留槽を経て破砕され、排水と一緒に前記貯留槽７に送られる。
前記排水凍結濃縮装置１１は冷凍機１２を有し、かつ冷凍機１２により冷却される製氷器１３を設けてある。このために、排水は製氷器１３において凍結され、清澄な氷結晶と濃縮排水に分離されるようになっている。さらに、製氷器１３の下方には氷結晶を受けて、これを冷熱として蓄熱する蓄熱槽１４を設けてある。
【００１８】
また、製氷器１３は流路１７を通じて脱水装置（本実施の形態では遠心分離装置）１５に接続しており、濃縮排水を脱水処理して回収物質と不純物に区分することが可能となる。流路１７には熱交換器８が位置していて、蓄熱槽１４には熱交換器９が設けられると共に、中水タンク１６に接続する。
前記熱交換器８は濃縮排水の冷熱を水路１８に伝え、また熱交換器９は蓄熱槽１４の冷熱を水路１８に伝え、該水路１８を通じて該冷熱を前記の小規模地区１に地域冷房として還元するようになっている。
【００１９】
前記脱水装置１５は前記ごみ焼却・発電装置２と接続しており、脱水装置により得られた回収物質を焼却可能とする。さらに、脱水装置１５は有効資源を含む回収物質をごみ固形燃料（ＲＤＦ）にするごみ固形燃料化装置１９に接続したり、あるいは、回収物質のうち生分解プラスチック原料を生成する生分解プラスチック化処理装置２０に接続している。尚、原料は他の工場へ運ばれて、プラスチック製品となる。
【００２０】
ごみ固形燃料（ＲＤＦ）は、そのままごみ焼却・発電装置２で燃焼することも可能であるが、別途に産業用などの燃料として用いることが可能である。さらに、脱水装置１５は不純物焼却処理装置２１にも接続しており、脱水装置１５から回収物質とは別に得られる有害な不純物を処理して焼却するようになっている。前記脱水装置１５は流路２３を通じて前記中水タンク１６に接続していて、濃縮排水から分離された水分を中水タンク１６に導くようになっている。また、中水タンク１６からは小規模地区１に至る中水道２２が導かれる。中水道２２は小規模地区１の公園２５の植物用散水や水洗便所用の洗水、防火用水などに用いられる。また、中水タンク１６には図示するように雨水が流入するようになっていて、雨水を中水として利用することを可能にしている。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態のリサイクルプラントの作用を説明する。商業地区、住宅地などの小規模地区１に建設されたリサイクルプラント１０では、当該地区で発生する可燃ごみをごみ焼却・発電装置２の焼却ボイラ３で焼却する。該ボイラ３で生成された蒸気はさらに過熱器６で熱せられて過熱蒸気となって蒸気タービン４を回転し、発電機５を駆動する。蒸気タービンを回転した温水、蒸気は小規模地区１に還元され、給水、給湯、暖房、温水プール等に用いられる。また、発電機５からは電力が還元される。
【００２２】
生ごみを含む排水は排水槽７に排出される。さらに、排水は排水層７から排水凍結濃縮装置１１の製氷器１３に送られ、凍結処理されて氷結晶が生成される。その結果、得られた氷結晶には水分子のみが含まれる清澄氷となり、排水中に含まれていた汚泥や生ごみなどが析出して凍結濃縮されて濃縮液となる。このようにして、排水は清澄氷と濃縮液に分離すると同時にその容量を大きく減じることになる。
【００２３】
生成された清澄な氷結晶は蓄熱槽１４に集められ、濃縮液は流路１７を通じて脱水装置である遠心分離器１５に送られる。前記濃縮液は熱交換器８によって冷熱が水路１８の水に移行する。脱水装置１５を通過した濃縮液は脱水された回収物質となって、ごみ焼却・発電装置２に送られ、可燃ごみと同様に燃焼と発電が行われ、廃棄物を発生する小規模地区１に電力、温水、蒸気を還元供給する。なお、不純物焼却処理装置２１で焼却処理した不純物も同様に小規模地区１に電力、温水、蒸気を還元供給する。
【００２４】
前記清澄氷は熱交換器９を介して冷熱を水路１８の水に移行させて融解して中水となり、中水タンク１６に送られる。水路１８は冷熱を前記小規模地区１に送り、地域冷房を行うことができるようになる。中水道２２は、前述したように小規模地区１の公園２５の植物用散水や水洗便所用の洗水等の生活中水、防火用水などに用いられる。
【００２５】
本発明の実施の形態では、上記のようにごみ焼却・発電装置と、排水濃縮装置、脱水装置を用いたので、可燃ごみ、排水を受け入れて、これを電気、温熱、冷熱（蓄熱）中水として、廃棄物発生地区にエネルギを還元供給することが可能となる。
しかも、固形燃料（ＲＤＦ）は、そのままごみ焼却・発電装置で処理したり、あるいは別途に産業用などの燃料として用いることができる。また、生分解プラスチック原料は、プラスチック原料として廃棄物の再資源化にも寄与する。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図３に示すのは小規模地区１である工業地区を、製紙工場の場合を一例に示すものである。なお、本実施の形態において前述の第１の実施の形態と均等の部分には同一符号を付してその構成や作用の説明を省略した。
すなわち、製紙工場２５から排出される可燃ごみはごみ焼却・発電装置２へ送られて処理される。また、製紙工場２５から紙の主成分であるセルロースが多量に含まれる排水が排水槽７に排出される。この排水は排水凍結濃縮装置１１の製氷器１３で凍結されセルロースを含まない清澄氷結晶３０が生成されると同時にセルロースが析出して濃縮される。回収セルロースはごみ固形燃料化されたり、生分解プラスチック化され、さらに、アルコール発酵原料やエタノール・メタノール等の燃料に生成される。
【００２７】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態による効果に加えて、ごみ固形化燃料に生成されたものや、エタノール・メタノール等の燃料は、ごみ焼却・発電装置２でそのまま焼却するか、工場などの燃料に使用することができる。また、アルコール発酵原料は、酒やパン、味噌、醤油などの生産に用いることによって資源の再利用が可能となる。
【００２８】
（第３の実施の形態）
図４に示すリサイクルプラント１０ａ〜１０ｄは、図１及び図３に例示したような工業地区１ａ、商業地区１ｂ、研究学園地区１ｃ、住宅地区１ｄなどの地区毎に配置され、可燃ごみや排水の排出量に対応する規模、構成を有するものである。さらに、各地区１ａ〜１ｄにおいては、それぞれのリサイクルプラント１０ａ〜１０ｄとの間に排水、ごみの排出、及び温水、電力、中水などの還元供給が行われてるようになっている。
【００２９】
また、各リサイクルプラント１０ａ〜１０ｄは電力、冷熱、温熱を搬送容易な導管などのエネルギバス２６で連繋されてリサイクルプラントシステムを構成している。このために、各地区の１日の時間別ピーク負荷、負荷パターン等が異なる場合、（例えば商業地区、事務所地区などでは昼間がピークであるのに対し、住宅地区では夜間がピークとなる）エネルギバス２６を通じて電力、冷熱、温熱などの相互補完を可能にし、ひいては電力消費の平準化がなされる。
エネルギバス２６を通じて各地区のリサイクルプラント１０ａ〜１０ｄで処理できない廃棄物を相互に送り、廃棄物処理の相互補完を行うことにより、各地区のリサイクルプラントの小規模化が実現する。
【００３０】
なお、リサイクルプラント１０ａ〜１０ｄの間には人工河川２７が掘削してある。この人工河川２７は水草を繁茂させたり、コンクリート護岸を廃して石積みを施すなどできるだけ自然の河川に近づけることにより自然力による浄化が可能なように形成されている。そして、人工河川２７に使用済み中水を排出することにより自然浄化可能に構成している。さらに、人工河川２７は本河川２８に通じている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリサイクルプラントによれば、ごみ焼却による温熱や電力の他に、凍結濃縮装置による排水処理を行うようにしたことにより、排水の濃縮時の製氷過程で清澄氷、あるいは清澄水として冷熱が得られ、冷熱蓄積が可能となる。従って、冷熱を廃棄物発生地区へ空調用に還元することができる。排水の凍結濃縮装置により、排水量を減ずることができ、排水処理に要する設備を小規模にすることができる。
【００３２】
さらに、廃棄物発生地区間はエネルギバスを通じて電力、温熱、冷熱の相互補完が可能であるから、各地区間にエネルギ需要のピーク時の相違があっても、十分に対処することができる。このために、各地区のエネルギ需要ピーク時に対応する大規模のリサイクルプラントは必要がなく、小規模のリサイクルプラントでまかなえるので、リサイクルプラントの建設に要するインフラ整備費の大幅縮小が実現する。
【００３３】
しかも、ごみ固形燃料や、生分解プラスチック原料が得られるので、エネルギのリサイクルだけでなく、廃棄物の資源化にも寄与するところが大であり、都市地域から環境への廃棄物の排出をほぼゼロとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるリサイクルプラントの概略図である。
【図２】図１のリサイクルプラントのごみ焼却・発電装置の概略ブロック図である。
【図３】図３は本発明のリサイクルプラントの第２の実施形態の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるリサイクルプラントの概略図である。
【符号の説明】
１廃棄物発生地区
１ａ工業地区
１ｂ商業地区
１ｃ研究学園地区
１ｄ住宅地区
２ごみ焼却・発電装置
３焼却ボイラ
４蒸気タービン
５発電機
１０サイクルプラント
１１排水凍結濃縮装置
１３製氷器
１４蓄熱槽
１９ごみ固形燃料化装置
２０生分解性プラスチック化処理装置
３０氷結晶

Claims

ごみを燃焼して蒸気を発生する焼却ボイラ、該蒸気にて回転する蒸気タービン、該蒸気タービンの回転により駆動される発電機、を有するごみ焼却・発電装置と；排水を凍結して氷結晶と濃縮排水に分離する製氷器、該氷結晶を冷熱として蓄熱する蓄熱槽、を有する排水凍結濃縮装置と；前記濃縮排水を脱水処理する脱水装置と、を備え、
可燃ごみと脱水処理された濃縮排水とを前記焼却ボイラにて燃焼処理し、廃棄物発生地区へ電力、温熱、及び氷結晶から得られる冷熱をエネルギとして還元供給可能とするとともに、前記製氷器は流路を通じて脱水装置に接続し、前記流路には第１の熱交換器が位置し且つ前記蓄熱槽には第２の熱交換器が設けられると共に、前記第１の熱交換器は濃縮排水の冷熱を地域冷房用水路に伝え、また第２の熱交換器は蓄熱槽の冷熱を前記水路に伝え、該水路を通じて該冷熱を前記廃棄物発生地区に地域冷房として還元するようにしたことを特徴とするリサイクルプラント。
前記エネルギのリサイクルプラントは、廃棄物発生地区である工業地区、商業地区、研究学園地区、事務所地区、住宅地区などの地区毎に設けられ、可燃ごみや排水の排出量に対応する規模及び／又は構成を備えることを特徴とする請求項１記載のリサイクルプラント。
前記リサイクルプラントは、可燃ごみや脱水処理された濃縮排水のごみ固形燃料化装置、生分解性プラスチック化処理装置、中水道のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１又は２記載のリサイクルプラント。
前記リサイクルプラントは、それぞれエネルギバスにより連繋されており、該エネルギバスを通じてリサイクルプラント間における電力、冷熱、温熱などの相互補完を可能とするシステムを構成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のリサイクルプラント。