TWI473671B - 廢棄物處理再生能源方法 - Google Patents

Description

廢棄物處理再生能源方法

本發明是有關於一種再生能源的方法，特別是指一種針對處理廢棄物時而可一併產出再生能源的方法。

因生活水準之提高也使得現代人對環保議題產生高度的重視，台灣雖然不產鋁曠，每年卻有上萬噸的廢棄鋁製品進入回收再利用系統，廢鋁渣的主要來源為鋁罐、鋁門窗等廢棄回收廢鋁材，經過熔煉後變成鋁錠，作為再生原料後所產生的廢棄殘渣。

目前世界各國無一致的鋁渣處理方法，所以多半仍以掩埋方式來處理廢棄鋁渣。以台灣為例，掩埋廢棄鋁渣的價格因廢棄鋁渣越來越多且合法掩埋場稀少，價格也相對跟著水漲船高，造成不肖廠商為了節省處理費用，直接將未經處理過的廢棄鋁渣隨意丟棄或任意掩埋，對環境產生嚴重的汙染。掩埋在地底的廢棄鋁渣多年後毒性也不會消失，且掩埋的廢棄鋁渣與水接觸之後進行化學反應會產生惡臭。

現行廢棄鋁渣回收處理方法，舉以我國公告第233312號發明專利案為例，是將鋁渣經過溼式球磨、篩分、氣提除氨、濃泥沈降等處理過程後，可以充分的提升殘留金屬鋁的品位，使其能回爐熔煉，此部分雖能對於廢棄鋁渣部分再利用，但是在處理過程中並無針對浸泡廢棄鋁渣的水做更妥善的資源回收再利用，因處理過程中廢棄鋁渣浸泡 於水中會釋出氨氣及甲烷。氨氣有阿摩尼亞刺鼻惡臭味，人體吸入會有嗆咳、呼吸道不適等症狀，且氨氣為急性氣體若為高濃度大量外洩，現場通風況狀不良，可能造成化學性肺炎、肺水腫等，後果足以致命，而空氣中的甲烷濃度達25%~30%時，人體會出現窒息前症狀，頭暈、呼吸增快、脈速、乏力、注意力不集中、共濟失調、精細動作障礙，甚至窒息。

由此可知，廢棄鋁渣在處理過程中，若沒有妥善的處理不僅會造成環境的污染，對於人體健康更會造成很嚴重的傷害，而浸泡廢棄鋁渣所產生的廢水、氨氣及甲烷若能在回收處理時作更有效的利用，除了能確實改善造成空氣污染及人體健康的問題外，更可達到環保、節能及資源有效利用等功效，確實值得深入探討與改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種廢棄物處理再生能源方法，該方法包含以下步驟。

首先，收集廢棄鋁渣並置入一第一處理槽中，接著，將該第一處理槽中注水以使該廢棄鋁渣與水進行化學反應，並靜置一段時間。然後，自該第一處理槽中將該廢棄鋁渣與水分離，最後，將分離後的水收集在一起以作為燃料等再生利用物。

本發明之功效在於既有的廢棄鋁渣處理過程中將廢棄鋁渣與水浸泡後分離，並將分離後的水收集在一起，可作為燃料能源及再生利用物使用，不但能減少浸泡廢棄鋁渣 所產生的廢水處理費用，及所衍生的隨意傾倒導致環境污染問題，更能確實的將浸泡廢棄鋁渣所產生的廢水更完善、更安全及更有效的回收再利用，進而達到資源永續利用及環保之訴求等優點。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在進行詳細說明之前，應注意的是，類似的元件是以相同的元件編號來表示。

參閱圖1，為本發明廢棄物處理再生能源方法之第一較佳實施例，適用於將一廢棄鋁渣2浸泡於水3中以進行化學反應，該廢棄物處理再生能源系統包含一第一處理槽11、一第二處理槽12，及一抽風管14。

該第一處理槽11是用以容納所收集的廢棄鋁渣2與水3，該第二處理槽12設置於該第一處理槽11之一側，並包括一連接該第一處理槽11與該第二處理槽12的連接管120。

在該第一較佳實施例中，本發明之廢棄物處理再生能源系統更包含有一燃燒室13。但實際實施時，也可以不須要該燃燒室13存在，該燃燒室13可以是需要常時燃燒的場所，例如焚化爐、鍋爐等平時就需要以火進行大量燃燒的設備。

值得一提的是，該燃燒室13是設置於該第二處理槽12 之一側。該抽風管14包括一抽風端141、一相反於該抽風端141之排放端142，及一設置於該抽風管14中並介於該抽風端141與該排放端142間的抽風扇143，其中，該抽風端141是設置於該第一處理槽11上方，該排放端142是設置於該燃燒室13。

配合參閱圖2，依據上述廢棄物處理再生能源系統的硬體配置，本發明廢棄物處理再生能源方法包含下列步驟。首先，進行步驟901，收集廢棄鋁渣2並將該廢棄鋁渣2置入該第一處理槽11中。在該第一較佳實施例中，該廢棄鋁渣中主要材質是選自於金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氯化鋁、二氧化矽，及此等之組合。

接著，進行步驟902，在該第一處理槽11中注水3，使水3能夠淹過該廢棄鋁渣2，以將該廢棄鋁渣2與水3進行化學反應，並浸置一段時間。在該第一較佳實施例中，所添加的水3與該廢棄鋁渣2之重量比為3：1，通常以1噸重的廢棄鋁渣2即須要以3噸的水3來浸泡，且該廢棄鋁渣2浸置於水3中的時間為3小時以上至數天之久。

然後，進行步驟903，由於該廢棄鋁渣2屬於非親水性材料，堆置在水3中的廢棄鋁渣2並不會溶解於水中，因此，在浸置過程中須持續攪拌該第一處理槽11中的廢棄鋁渣2一段時間，以使該廢棄鋁渣2能充分與水3進行化學反應。

該廢棄鋁渣2在浸泡水3的過程中，因該廢棄鋁渣2中的氮化鋁與水3接觸進行化學反應，進而釋出氨氣與甲 烷，其化學反應式為AlN+3H2OAl(OH)3+NH3。部分的氨氣與甲烷能直接溶於水3中，其它則變為氣泡發散出去。

接著，進行步驟904，由於該抽風管14之抽風端141是設置於該第一處理槽11上方，而該排放端142是設置於該燃燒室13，所以當啟動該抽風扇143轉動時，可收集該第一處理槽11中所散發出的氨氣與甲烷並導入該燃燒室13中，而由於氨氣與甲烷屬於可燃性氣體具有助燃效果，故可直接供該燃燒室13使用。

在此，應注意的是，該第一處理槽11中的水3與該廢棄鋁渣2進行激烈的化學反應，會產生大量的氨氣與甲烷，部分的氨氣與甲烷會溶解於水中，其它部分則被該抽風管14抽取至該燃燒室13中進行燃燒，而該燃燒室13可以是焚化爐或鍋爐等這種需要常時燃燒的設備。由於氨氣與甲烷是屬於助燃性的氣體，所以導入該燃燒室13中可以輔助燃燒。

再者，由於氨氣有阿摩尼亞刺鼻惡臭味，人體吸入會有嗆咳、呼吸道不適等症狀，且氨氣為急性氣體若為高濃度大量外洩，現場通風況狀不良，可能造成化學性肺炎、肺水腫等，後果足以致命，本發明將大部分的氨氣與甲烷導入該燃燒室13中燃燒正可一併解決空氣汙染的問題。

然後，進行步驟905，自該第一處理槽11中將該廢棄鋁渣2與水3分離，分離的方式可以是藉由該連接管120將該第一處理槽11中的水3導引至該第二處理槽12中， 而使該廢棄鋁渣2與水3分離在兩個處理槽中，或是將該廢棄鋁渣2撈起至該第二處理槽12中。

接著，進行步驟906，重覆前述步驟901~904，將所收集的水3拿來重覆浸泡該廢棄鋁渣2，由於水3被重複浸泡該廢棄鋁渣2，所以水2中所溶解的氨氣與甲烷濃度會愈來愈高。

然後，進行步驟907，當水3中所溶解的氨氣與甲烷達到預定濃度時，即可成為氨水，此時，即可將該等氨水3收集在一起便可作為燃料使用。在該第一較佳實施中，是先將水3，收集在一起然後再進行過濾，以去除水3中的鋁渣屑及其他雜質。在此，應注意的是，該第一較佳實施例中是採用逆滲透過濾方式進行過濾，但實際實施時，也可以採用其他過濾方式，並不以此為限。

最後，進行步驟908，由於氨水的沸點為33.35度，常溫之下容易產生自燃現象，危險性極高，若將收集到的水3使用低溫處理則可避免發生自燃現象，以確保安全性。在該第一較佳實施中，我們將收集後的水3進行低溫處理，而進行低溫處理的方式可以是將氨水結成冰塊，使其性質穩定以便輸送至該燃燒室13作為燃料使用，或是運送至它處。

依據上述說明可知，由於該廢棄鋁渣2與水3進行化學反應後溫度會變的很高，而該第一處理槽11中分離出的水是流入該第二處理槽12中儲存，所以將水分離出來是安全性較高且節省人力的方法。又因浸泡該廢棄鋁渣2的水3 用量非常可觀，如1噸的廢棄鋁渣2就需要用到3噸的水3來做浸泡，本發明將收集後的水3重覆浸泡該廢棄鋁渣2，不僅可節省水費、達到資源有效利用的功能，又可更進一步使水3中氨的濃度增高，讓普通水3變成氨水，並進一步就近作為該燃燒室13的燃料使用。

參閱圖3、4，為本發明廢棄物處理再生能源方法及其系統之第二較佳實施例，該第二實施例與該第一實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，該廢棄物處理再生能源系統之抽風端141是設置於該第一處理槽11的上方，而該排放端142是設置於該第二處理槽12中。

在該廢棄物處理再生能源方法之步驟904中，由於該抽風管14之抽風端141是設置於該第一處理槽11上方，而該排放端142是設置於該第二處理槽12中，所以當啟動該抽風扇143轉動時，可將該第一處理槽11中所散發出的氣體導入該第二處理槽12中。

該第二處理槽12中的水3是由該第一處理槽11中所排放過來，藉由氨氣可溶解於水中的特性，該第一處理槽11散發出的氨氣及甲烷經由該第一處理槽11上方設置之抽風管14的抽風端141抽引至插設於該第二處理槽12水中的排放端142，並將所產生的氨氣及甲烷再度排入水3中，用以提高該第二處理槽12之水3中氨的濃度，當水3中氨及甲烷的濃度到達預定濃度時，即可作為燃料使用。

值得一提的是，本發明可將多餘的氨水收集後經由低 溫保存或結冰等方式運送來販賣，其中，高濃度的氨水可藉由稀釋後再使用於農業、工業及醫藥等行業，如農業上經稀釋後可用作化肥，工業用於製造肥料、人造纖維或塑膠等。有機工業用作胺化劑等。醫藥上用稀釋氨水對呼吸和迴圈起反射性刺激，用於醫治暈倒和昏厥，並作皮膚刺激藥和消毒藥。

綜合上述，有鑑於現代人對環保議題的高度重視，本案發明人研發出在處理廢棄鋁渣過程中所使用的水來作為能源使用，使資源再生利用，不但能解決無處堆置窘境，亦不會造成國家資源的浪費，並確實改善氨氣、甲烷與排放氨水所造成的空氣污染、環境汙染及人體健康等問題，更達到減量、節能及無害等功效，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之二個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧第一處理槽

12‧‧‧第二處理槽

120‧‧‧連接管

13‧‧‧燃燒室

14‧‧‧抽風管

141‧‧‧抽風端

142‧‧‧排放端

143‧‧‧抽風扇

2‧‧‧廢棄鋁渣

3‧‧‧水

901~908‧‧‧步驟

圖1是本發明廢棄物處理再生能源方法及其系統之第一較佳實施例的系統配置圖；圖2是本發明廢棄物處理再生能源方法及其系統之第一較佳實施例的步驟流程圖；圖3是本發明廢棄物處理再生能源方法及其系統之第二較佳實施例的系統配置圖；及圖4是本發明廢棄物處理再生能源方法及其系統之第二較佳實施例的步驟流程圖。

901~908‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種廢棄物處理再生能源方法，包含以下步驟：(A)收集廢棄鋁渣並置入一第一處理槽中；(B)將該第一處理槽中注水以使該廢棄鋁渣與水進行化學反應，並浸置一段時間；(C)自該第一處理槽中將該廢棄鋁渣與水分離；(D)將分離後的水收集在一起以作為再生利用物；及(H)將該再生利用物進行低溫處理，以結成冰塊。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理再生能源方法，更包含一個介於步驟(B)與步驟(C)之間的步驟(E)，該步驟(E)是在浸置過程中攪拌該第一處理槽中的廢棄鋁渣，以使該廢棄鋁渣能充分與水進行化學反應。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之廢棄物處理再生能源方法，更包含一介於該步驟(C)與該步驟(D)間之步驟(F)，該步驟(F)是重覆該步驟(A)~(C)，將收集後的水重覆浸泡該廢棄鋁渣。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之廢棄物處理再生能源方法，更包含一介於該步驟(D)與該步驟(H)間之步驟(G)，將所收集的水進行過濾以去除水中雜質。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之廢棄物處理再生能源方法，其中，在步驟(B)中，該廢棄鋁渣與水之比例為1：3。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之廢棄物處理再生能源方法，其中，在步驟(B)中，該廢棄鋁渣浸置於水中的時間為3小時以上。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之廢棄物處理再生能源方法，其中，在步驟(C)中，該第一處理槽之一側設有一第二處理槽，由該第一處理槽中分離出的水是流入該第二處理槽中。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之廢棄物處理再生能源方法，更包含一個介於步驟(B)與步驟(C)之間的步驟(I)，該步驟(I)是收集該第一處理槽因化學反應所散發出的氣體以供燃燒使用。
9. 依據申請專利範圍第7項所述之廢棄物處理再生能源方法，更包含一個介於步驟(B)與步驟(C)之間的步驟(J)，該步驟(J)是將該第一處理槽所散發的氣體導引到該第二處理槽的水中。