JP2002292359A - 無機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄物を利用して、難燃性と遮音性に優れ、有
害ガスを吸着し、湿気を調節できる無公害の素材を製造
するための無機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトに
よる再資源化方法を提供する。 【解決手段】有機性廃棄物を蒸気立地で還元性雰囲気を
保つ炭化設備内で炭化・乾留することによって無機化し
た炭化物ＣＰと、石炭飛灰とアルカリ水溶液とを攪拌・
混合して均質化したスラリを１００℃程度で加熱して水
熱反応させて得られた人工ゼオライトＺＰとを利用し
て、難燃性建築材料や梱包材料等の素材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を利用し
て、建築材料や梱包材料等の素材を製造するための無機
化した有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このほど、食品リサイクル法制定や廃棄
物処理法改正等を含む「循環型社会形成推進基本法」が
制定されたが、その目的とするところは、現在の大量生
産・大量消費・大量廃棄システムによる廃棄物の増加が
最終処分場の残余容量の逼迫を招いており、その対策と
しての、廃棄物発生の抑制と、資源の循環利用及び、廃
棄物の適正処分による効率的な廃棄物対策を行わんとす
るものである。

【０００３】本発明が対象とする、一般廃棄物や各種汚
泥等の生活廃棄物及び、食品関連事業者からの廃棄物
は、その殆どが地方自治体や民間業者の施設において焼
却処理され、ごく一部が堆肥化されているに過ぎず、未
利用青果物や稲わら・麦わら・籾がら等の農業廃棄物
や、間伐材・バーク・おが屑等の林産廃棄物あるいは、
家畜糞尿や敷き藁等の家畜排泄物も一部が堆肥化・飼育
化されているものの、大部分が民間業者の施設において
焼却処理されるか、産業廃棄物として投棄・埋立処分さ
れている。

【０００４】また、石炭火力発電所等から排出される石
炭飛灰は、その一部がセメント混和材や路盤材として使
用されるものの、大部分は産業廃棄物として最終処分場
に投棄されている。

【０００５】上述の各種可燃廃棄物を小規模で不完全な
施設で焼却処理すれば、大気汚染やダイオキシン類発生
の公害を招き、埋立て処理すれば、上述の最終処分場の
埋立容積不足問題のほか、含有する危険物による土壌汚
染や地下水への侵出による原水汚染を招き、いずれも大
きな社会問題を引き起こしている。

【０００６】また堆肥化する場合は、固液分離や水分調
節等の前処理が必要であることや、その生成に長期間を
要するにもかかわらず需要期が限定されるために、堆肥
化処理過程中及びその保管中の悪臭と汚水の発生により
周辺住民から忌避されており、いずれも衛生的な再利用
から程遠い状況にある。

【０００７】一方、これらの有機性廃棄物の有効利用方
法の一例として、特開平９−９５５５６号公報に見られ
る「耐火性ボード組成物」の製造方法が提示されてい
る。

【０００８】図４はその製造工程を示したものであり、
まず紙質または木質廃材（Ａ）を破砕機で粗挽きしたの
ち、かんなで繊維状にほぐして粉砕機で粉砕分離し、プ
ラスチック廃材（Ｂ）も同様に破砕機・粉砕機で粉砕分
離する。

【０００９】必要量だけ計量された上記（Ａ）（Ｂ）の
両原料に耐火用添加剤（Ｃ）を所要配合比で添加したの
ち、混合開繊機で混合攪拌してホットプレスに投入す
る。

【００１０】ホットプレス中で、紙質または木質廃材
（Ａ）に含まれている水分は蒸発し、プラスチック
（Ｂ）は融解して流動状態となって、均一に混合されて
いる原料（Ａ）と耐火用添加剤（Ｃ）の粒子の表面を覆
うことにより３者一体となる準備が完了し、その状態で
圧力をかけて成形したあと、冷却仕上げを行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の耐火性ボード
は、大量に廃棄される紙質または木質廃材及びプラスチ
ック廃材の有効利用が可能となり、難燃等級も１級とさ
れているが、強度が若干劣るとともに、製造過程におけ
るプラスチック廃材から放出される有害ガスの処理が必
要となるほか、プラスチックの融解によりボード構造内
に空隙がなくなるために、使用される建築物内における
環境ホルモン等の有害ガスの吸着性や湿気の調節能力に
欠けるという欠点がある。

【００１２】また、安価なために難燃性ボードとして一
般に使用されていた石膏ボードは、その廃棄物が、最終
処分場において微生物の分解作用により硫化水素ガス等
を発生するという公害が判明したため、今後はそれらの
問題点を解決した代替品が要望されている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の無
機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化
方法は、生活廃棄物、食品産業廃棄物、農・林産廃棄物
や家畜排泄物等の有機性廃棄物を、蒸気立地で還元性雰
囲気を保つ炭化設備で乾留・炭化することによって無機
化した炭化物と、石炭飛灰とアルカリ水溶液とを攪拌・
混合して均質化したスラリを１００℃程度に加熱して水
熱反応させることにより要素物質を結合させた人工ゼオ
ライトとを利用して、難燃性でありガス吸着性に優れ
た、建築材料や梱包材料等の素材を製造することを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る無機化した有機性廃
棄物と人工ゼオライトによる再資源化方法の概略工程を
示すブロックフロー図であり、図２は、炭化炉の概略構
造の一例を示す断面図で、図３は、均質化装置の概略構
造の一例を示す断面図である。

【００１６】図１において、１は何らかの手段で包装ま
たは梱包物を取り除かれた固形廃棄物ＨＲの前処理工程
であり、受入ホッパ１１と、該固形廃棄物ＨＲを粗砕す
る例えばギロチン式剪断機や２軸スクリュー式破砕機に
よる破砕手段１２及び、被破砕物を次工程の固液混合手
段３１に移送する破砕物移送手段１３によって構成され
ている。

【００１７】液状廃棄物ＬＲの前処理工程２は、攪拌手
段を有する貯留槽２１と前述と同様に固液混合手段３１
に連結される液体移送手段２２によって構成されてい
る。

【００１８】混合物前処理工程３は、上述の固液混合手
段３１と、乾燥手段３２及び粉砕手段３３によって構成
され、図２に示す後述の炭化炉４に接続されている。

【００１９】次に石炭飛灰ＦＡの処理工程５は、排出手
段を備えた飛灰ホッパ５１と、混合手段を有するスラリ
ーホッパ５２と、苛性ソーダポンプを有する苛性ソーダ
貯槽５３と、飛灰の細粒化と粒子径の均等化を図るため
の、図３に一例を示す均質化装置５４とから構成されて
おり、続いて飛灰後処理工程６に移行する。

【００２０】飛灰後処理工程６は、例えば超音波等の加
振因子を照射する反応促進装置６１と、加熱手段を有す
る反応槽である加熱反応装置６２と、沈殿・水洗手段６
３及び、脱水手段６４とから構成されている。

【００２１】なお、前述の乾燥手段３２と上述の加熱反
応装置６２に蒸気または熱媒を供給する共通の熱源ＳＢ
が別途設置されている。

【００２２】ここで炭化炉４は、図２に示すように、胴
部が固定式でスクリューコンベアを内蔵する外熱キルン
または胴部のみが回転されるロータリーキルン（以後両
者を総称してキルンと略称する。）４１と、該キルン内
容物を外部から間接加熱するために胴部を囲繞する加熱
部４２と、該加熱部４２の下方に連結部４３を介して接
続され、該キルン４１内部で発生する有機性廃棄物の細
粒ＯＲの乾留ガスＤＧと、上述の各前処理工程１、２、
３などで発生する臭気ＢＧとを加熱して臭気分解する脱
臭部４４とで主体が構成されている。

【００２３】キルン４１には、前部に細粒ＯＲを送入す
る投入機４１ａと、後部にキルン４１内で生成された炭
化物ＣＰを排出するための冷却機構を備えた排出機４１
ｂと、キルン可動部を駆動する変速自在なキルン駆動機
構４１ｃとがそれぞれ取付けられている。

【００２４】また、加熱部４２の側壁には昇温兼乾燥バ
ーナ４２ａが、連結部４３には空冷ブロワ４３ａが、脱
臭部４４の側壁には脱臭バーナ４４ａが、それぞれ配設
されている。

【００２５】さらに、キルン４１の入口フード４１ｄと
脱臭部４４の入口部４４ｂとを結び前述の乾留ガスＤＧ
を送る配管には押込ブロワ４５が、臭気ＢＧを脱臭バー
ナ出口に送入する配管には臭気ブロワ４６が取付けられ
ている。

【００２６】また均質化装置５４は、図３に示す如く、
前段に設置された高圧で供給量調節可能なポンプ機構５
４ａと、導入・圧縮部である装置前部５４ｂと、膨張・
混合部である装置後部５４ｃとで主体が構成され、装置
前部５４ｂと装置後部５４ｃとが接する中間部に抑え金
物５４ｄで保持された絞り部を有する取替可能な狭窄体
５４ｅが嵌入されるとともに、該狭窄体５４ｅの後背部
には、混合空間Ｇを調整するために前後移動可能なシリ
ンダ５４ｆが図示しない駆動機構を備えて配設され、さ
らに、装置後部５４ｃの一部に排出部５４ｇが設けられ
ている。

【００２７】次に、このように構成された「無機化した
有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化装置」に
より実施される廃棄物の再資源化方法について、主に図
１により、炭化炉４及び均質化装置５４に対しては、図
２及び図３を参照して説明する。

【００２８】施設内に搬入された各種廃棄物のうち固形
物を主体とした固形廃棄物ＨＲは、受入ホッパ１１に投
入して一時貯留されたあと、林産廃棄物等の大型廃棄物
を、破砕手段１２において適宜寸法まで粗破砕したあ
と、破砕手段１２にかける必要のないその他の固形廃棄
物とともに、破砕物移送手段１３によって固液混合手段
３１に移送される。

【００２９】家畜糞尿や各種汚泥等の水分の多い液状廃
棄物ＬＲは、貯留槽２１に投入され一時貯留されたあ
と、攪拌手段で攪拌しながら必要量を液体移送手段２２
により、同じく固液混合手段３１に移送される。

【００３０】固液混合手段３１に送入され混合された上
記両原料は、一般に７０〜９５％程度と水分が多いた
め、乾燥手段３２に送られて熱源ＳＢからの送熱により
含水率１５％程度まで乾燥されたのち、粉砕手段３３に
おいて１cm³ 以下程度まで微粉砕された細粒ＯＲとな
り、投入機４１ａによってキルン４１内に送入される。

【００３１】一方、図２に示す如く、各前処理工程１、
２、３などから発生する臭気ＢＧは、臭気ブロワ４６で
吸引され、後述のキルン４１内での乾留により発生した
乾留ガスＤＧは、押込ブロワ４５で吸引されてそれぞれ
脱臭部４４内に送入されて、脱臭部出口温度制御器４７
により制御された脱臭バーナ４４ａにより臭気分解に必
要な温度である８５０〜９５０℃に加熱される。

【００３２】この高温燃焼により脱臭された高温ガスＨ
Ｇは、連結部４３を経て加熱部４２に送られて２秒以上
滞留しながら外部からキルン４１の胴部を間接的に加熱
するが、この加熱温度は、キルン内温度制御器４８によ
り、投入機４１ａ、キルン駆動機構４１ｃの速度や、昇
温兼乾燥バーナ４２ａの温度、または空冷ブロワ４３ａ
の冷却風量等を制御して行い、その結果キルン４１内
は、蒸気立地における還元性雰囲気の下で４００〜８０
０℃（好ましくは５００〜６００℃）に保たれる。

【００３３】この乾留操作により、供給された細粒ＯＲ
は炭化して排出機４１ｂで冷却されて、炭化製品ＣＰと
なって排出され、発生した乾留ガスＤＧは、前述の如く
入口フード４１ｄから押込ブロワ４５に吸引されて脱臭
部４４内で加熱分解される（図２参照）。

【００３４】通常、比較的高温で炭化させた場合には分
解して揮発してしまう脱臭能の基となる下述の官能基
が、６００℃以下の比較的低温で処理した場合には、炭
化物の表面に残存することになる。

【００３５】この官能基とは、酸素や水素で構成された
酸性の化合物であり、塩基性の物質であるアンモニアや
ホルムアルデヒドあるいはアミノ酸類を吸着する脱臭能
力がある。

【００３６】次に、飛灰ホッパ５１からスラリーホッパ
５２に定量供給された石炭飛灰ＦＡは、苛性ソーダ貯槽
５３から送入された適宜濃度の苛性ソーダＣＳと攪拌混
合された混合スラリＳ₁ となって均質化装置５４に送入
される。

【００３７】図３に一例を示す均質化装置５４内におい
て、ポンプ機構５４ａによって適量ずつ間欠的に圧入さ
れた混合スラリＳ₁ は、狭窄体５４ｅの前面と絞り部に
衝突して衝撃的反射波が発生し、混合スラリＳ₁ に含有
される気泡を圧壊させるとともに、狭窄体５４ｅを通過
することにより断熱圧縮されて、石炭飛灰ＦＡの細粒を
微粒化させ、さらにシリンダ５４ｆ前面に位置する混合
空間Ｇに排出されて断熱膨張することにより、スラリＳ
₁ の分子間に剪断・激突・キャビテーション等の相乗作
用を瞬間的に発生させて、供給されたスラリＳ₁ をさら
に均質化されたスラリＳ₂ として、次段の反応促進装置
６１に送られる。

【００３８】反応促進装置６１内では、供給されたスラ
リＳ₂ に超音波等の加振因子を照射してスラリＳ₂ 内に
振動を発生させることにより、ゲル化状態となったＳｉ
（ケイ素）イオンと、Ａ１（アルミニウム）イオンの溶
出が促進されて、アルカリとの反応速度が速くなったス
ラリＳ₃ となって加熱反応装置６２に送られる。

【００３９】加熱反応装置６２に送入されたスラリＳ₃
は、熱源ＳＢから供給された熱により１００℃程度に加
熱されて４〜８時間貯留・攪拌されるが、上述の前処理
によって飛灰ＦＡが微粒化し均質化されるとともに、各
イオンの溶出速度が速くなっているために、要素物質の
Ｓｉ（シリカ類）、Ａ１（アルミナ類）、ＮａＯＨ［水
酸化ナトリウム（アルカリ類）］及び水分が水熱反応に
より容易に結合される。

【００４０】結合反応を終えたスラリＳ₄ は、沈殿・水
洗手段６３において付着する未反応の苛性ソーダＣＳ分
を分離したあと脱水手段６４に送られて脱水することに
より、組織内部に多数の細孔を有する不燃性のゼオライ
ト製品ＺＰを得ることができる。

【００４１】続いて、前述の炭化製品ＣＰと上述のゼオ
ライト製品ＺＰとをその用途に応じた必要量を切出して
攪拌装置７１に搬入し、イソシアネート系やフェノール
またはエポキシ樹脂等のバインダ７２を適量混入・攪拌
したのち、プレス成形することによって最終製品ＦＰを
製造することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、炭化製品にゼオライ
ト製品を混合して使用すれば、不燃性のゼオライト混合
による断熱性が向上するとともに、炭化物粒子が保有す
る相互空隙に加えてゼオライト内部の細孔による吸着力
と遮音性とが飛躍的に増加し、炭化物が素材であるため
に加工が容易であるという特徴も発揮され、建材ボード
に使用すれば、難燃性や遮音性や加工性に優れるだけで
なく、内装材から発生するホルムアルデヒド等の有害ガ
スの吸着や、乾・湿期における室内湿度の調節にも効果
を発揮する。

【００４３】また、梱包材料例えば段ボールの中芯に利
用すれば、果物や野菜の促成に使用されたエチレンガス
を吸着するので、青果物の鮮度保持に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無機化した有機性廃棄物と人工ゼ
オライトによる再資源化方法の概略工程を示すブロック
フロー図である。

【図２】炭化炉の概略構造の一例を示す断面図である。

【図３】均質化装置の概略構造の一例を示す断面図であ
る。

【図４】従来の有機性廃棄物の有効利用方法の一例を示
すブロックフロー図である。

【符号の説明】

４ 炭化炉 ５４ 均質化装置 ＦＡ 石炭飛灰 ＨＲ 固形廃棄物 ＬＲ 液状廃棄物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 20/18 Ｃ０１Ｂ 39/02 20/30 Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｚ Ｃ０１Ｂ 39/02 Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｃ０７Ｄ 319/24 ３０４Ｇ Ｆターム(参考） 4D004 AA01 AA02 AA04 AA37 BA10 CA03 CA04 CA12 CA13 CA15 CA24 CA26 CA32 CA34 CA40 CA42 CA43 CA48 CB09 CB12 CB13 CB15 CB31 CB34 CB37 CB42 CC12 4D059 AA01 BB05 BB06 BB14 BD00 BJ00 BK08 BK11 CA16 CB01 CB06 CC04 CC06 DA01 4G066 AA13D AA61B AA78A AC22D AC39A AE20B AE20C BA22 CA29 CA52 CA54 DA03 EA09 FA03 FA05 FA14 FA21 FA28 FA31 FA34 4G073 BD15 CZ01 FB04 FB18 FB45 FC03 FC25 FD01 FD02 UA06 UB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生活廃棄物、食品産業廃棄物、農・林産廃
   棄物や家畜排泄物等の有機性廃棄物を、蒸気立地で還元
   性雰囲気を保つ炭化設備で乾留・炭化することによって
   無機化した炭化物と、石炭飛灰とアルカリ水溶液とを攪
   拌・混合して均質化したスラリを１００℃程度に加熱し
   て水熱反応させることにより要素物質を結合させた人工
   ゼオライトとを利用して、難燃性でありガス吸着性に優
   れた、建築材料や梱包材料等の素材を製造することを特
   徴とする、無機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトに
   よる再資源化方法。