CN107107132A - 使用过的吸收性物品的再生方法 - Google Patents

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Abstract

在含有排泄物的吸收性物品(纸尿布等)的再生方法中，也有效地再利用含有污物的处理排水。一种由使用过的吸收性物品将构成前述吸收性物品的材料的至少一种回收并再生的使用过的吸收性物品的再生方法，其特征在于，该方法包括：臭氧处理工序，用臭氧水对使用过的吸收性物品进行处理；臭氧浓度调整工序，将来自臭氧处理工序的排水的臭氧浓度调整为0.1质量ppm以下；和微生物燃料电池工序，将调整了臭氧浓度的排水投入到微生物燃料电池，从而降低排水中的TOC浓度并且回收通过发电产生的电力。

Description

使用过的吸收性物品的再生方法
技术领域
本发明涉及由使用过的吸收性物品将构成前述吸收性物品的材料的至少一种回收并再生的使用过的吸收性物品的再生方法。
背景技术
专利文献1公开了可以将使用过的纸尿布作为再生物有效地再生利用的同时，与使用过的纸尿布不形成再生物来进行处理的情况相比可以灵活地有助于所排出的CO2的降低的使用过的纸尿布的再生利用方法。该再生利用方法中，(1)将含有很多排泄物等水分的纸尿布破碎的同时混合发酵菌，(2)使得屎尿·浆粕等进行微生物发酵分解、利用第1加热来促进发酵和干燥，(3)发酵完成后、进行第2加热、进行加热杀菌和残留水分干燥、生成再生物，(4)利用再生物作为燃材(固体燃料)、以热能形式回收、再利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2006/134941号
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献1中记载的方法存在下述问题：(1)需要混合发酵菌、需要发酵菌的储藏·保管·添加量调整等的装置·作业，(2)为了促进发酵和干燥、需要大的加热能量，(3)加热杀菌和残留水分干燥需要直至100℃左右为止的干燥，另外为了将水分率由65％干燥至5％，需要很大的加热能量，需要对于高温的安全对策(绝热·耐热)、加热时大量产生的含有臭气的水蒸气处理等的装置，形成大型化·复杂化·高运转成本的可能性高，(4)生成物为固体燃料，在没有设备的一般家庭、设施难以再利用，另外由于通过燃烧进行再利用，产生CO2，以及为利用用途受限的热再生等。
用于解决问题的方案
本发明着眼于这种以往的问题，将含有排泄物的吸收性物品(纸尿布等)分离为能够再生的浆粕纤维、塑料/无纺布成分和含有污物的处理排水，对于迄今没有价值的含有污物的处理排水，利用微生物燃料电池，利用微生物分解进行排水处理的同时，由微生物进行电力回收，以电能形式再利用，由此解决上述问题。
即，本发明的特征在于，其为由使用过的吸收性物品将构成前述吸收性物品的材料的至少一种回收并再生的使用过的吸收性物品的再生方法，该方法包括：臭氧处理工序，用臭氧水对使用过的吸收性物品进行处理；臭氧浓度调整工序，将来自臭氧处理工序的排水的臭氧浓度调整为0.1ppm以下；和微生物燃料电池工序，将调整了臭氧浓度的排水投入到微生物燃料电池，从而降低排水中的TOC即总有机碳浓度并且回收通过发电产生的电力。
前述方法优选还包括将来自臭氧处理工序的排水的pH调整为2.0以上且7.0以下的工序。
优选来自微生物燃料电池工序的排水的pH不足8.0。
前述方法优选还包括将来自臭氧处理工序的排水的TOC浓度调整为10000mg/L以下的工序。
优选来自微生物燃料电池工序的排水的TOC浓度为2000mg/L以下。
发明的效果
根据本发明，从以往不再生、成为净化处理负担增加的基础的含有污物的再生处理排水，进行水质净化的同时能够回收通过发电产生的电力，能够实现使用过的吸收性物品的完全再生系统。通过在微生物能够有效地活动的环境下将处理排水中的有机物(污物·药品·分解SAP·微小浆粕纤维等)作为饵食提供，能够提高微生物的活性，由该增殖了的微生物进行电力回收，由此迄今作为再生残渣处理的残留有机物也能够以电力形式再生。以往的微生物处理必须在需氧处理中心利用曝气进行空气供给，而微生物燃料电池为厌氧处理，因此无需曝气，运转能源成本也便宜。
附图说明
图1表示包含本发明的方法的再生系统流程。
图2表示微生物燃料电池的示意图。
图3表示实施例的利用微生物燃料电池进行的处理中的电流产生和水质净化(TOC减少)的结果。
具体实施方式
本发明涉及由使用过的吸收性物品将构成前述吸收性物品的材料的至少一种回收并再生的使用过的吸收性物品的再生方法。
作为吸收性物品，没有特别限定，可例示出一次性尿布、失禁巾、吸尿垫、生理用卫生巾、卫生护垫等。其中，用设施等整理、回收的失禁巾、一次性尿布，由于无需区分的工夫、浆粕量比较多而优选。
吸收性物品通常由浆粕纤维、高吸水性聚合物、无纺布、塑料薄膜、橡胶等各种材料构成。即，构成吸收性物品的材料(以下也仅称为“构成材料”)指的是浆粕纤维、高吸水性聚合物、无纺布、塑料薄膜、橡胶等。构成吸收性物品的材料中的至少一种指的是浆粕纤维、高吸水性聚合物、无纺布、塑料薄膜、橡胶等中的至少一种，但是优选为选自由浆粕纤维、无纺布和塑料薄膜组成的组中的至少一种、更优选浆粕纤维。以下主要将回收浆粕纤维的情况作为例子进行说明，但是本发明不限于此。
作为浆粕纤维，没有特别限定，可例示出绒毛状浆粕纤维、化学浆粕纤维等。
高吸水性聚合物也被称为SAP(Superabsorbent Polymer)，水溶性高分子具有适当交联的三维网眼结构，因此虽然吸收数十倍～数百倍的水，但是本质上是水不溶性的，暂时吸收的水即使施加多少压力也不会脱水，可例示出例如淀粉系、丙烯酸系、氨基酸系的颗粒状或纤维状的聚合物。
作为无纺布，可例示出由人造丝等纤维素纤维、热塑性树脂纤维等形成的水刺无纺布、透气无纺布等。
作为塑料薄膜，可例示出聚烯烃薄膜(例如聚丙烯薄膜)、聚酯薄膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)等。
作为橡胶，可例示出天然橡胶、合成橡胶、斯潘德克斯弹性纤维(spandex)等弹性纤维等。
本发明的方法包括对于使用过的吸收性物品用臭氧水进行处理的臭氧处理工序。
在该工序中，使用过的吸收性物品中含有的高吸水性聚合物分解而低分子量化、增溶。在此，高吸水性聚合物分解而低分子量化、增溶的状态指的是通过2mm的筛网的状态。即，在该工序中，将高吸水性聚合物分解至通过2mm的筛网的程度。
该工序中使用的臭氧水指的是溶解有臭氧的水。臭氧水例如可以使用臭氧水产生装置(三菱电机株式会社制臭氧产生装置OS-25V、Ecodesign,Inc.制臭氧水暴露试验机ED-OWX-2等)制造。
臭氧水的臭氧浓度若为可以将高吸水性聚合物分解的浓度则没有特别限定，但是优选为1～50质量ppm、更优选为2～40质量ppm、进一步优选为3～30质量ppm。若浓度过低则不能将高吸水性聚合物完全增溶而在所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)有可能残留高吸水性聚合物。相反地，若浓度过高则氧化力也提高，因此有可能对所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)造成损伤的同时安全性也有可能产生问题。
浸渍于臭氧水的时间只要为可以将高吸水性聚合物分解的时间则没有特别限定。对于浸渍于臭氧水的时间而言，若臭氧水的臭氧浓度高，则浸渍时间短即可，若臭氧水的臭氧浓度低，则浸渍需要长的时间。
臭氧水的臭氧浓度(ppm)与浸渍于臭氧水的时间(分钟)之乘积(以下也称为“CT值”)优选为100～6000ppm·分钟、更优选为200～4800ppm·分钟、进一步优选为300～3600ppm·分钟。若CT值过小则不能将高吸水性聚合物完全增溶，在所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)中有可能残留高吸水性聚合物。相反地若CT值过大则有可能导致所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)的损伤、安全性的降低、制造成本的增加。
如上所述浸渍于臭氧水的时间取决于臭氧水的臭氧浓度，但是优选为5～120分钟、更优选为10～100分钟、进一步优选为20～80分钟。
臭氧水的量只要为可以将高吸水性聚合物分解的量则没有特别限定，但是相对于使用过的吸收性物品100质量份(干燥基准)优选为300～5000质量份，更优选为500～4000质量份，进一步优选为800～3000质量份。若臭氧水的量过少则不能将高吸水性聚合物完全增溶，在所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)中有可能残留高吸水性聚合物。相反地若含有臭氧的水溶液的量过多则有可能导致制造成本增加。
臭氧处理工序中，对于将使用过的吸收性物品浸渍于臭氧水的方法没有特别限定，例如：可以向容器中加入臭氧水、向该臭氧水之中加入使用过的吸收性物品。浸渍期间，可以搅拌或不搅拌容器的内容物。另外，也可以向加入到容器的臭氧水之中吹入臭氧气体、通过臭氧气体的泡的升高、在臭氧水之中产生弱的流通。臭氧水的温度若为可以将高吸水性聚合物分解的温度则没有特别限定，可以将臭氧水加热，但是也可以维持在室温。
臭氧处理工序中，高吸水性聚合物受到利用臭氧实现的氧化分解作用，高吸水性聚合物的三维网眼结构破坏，高吸水性聚合物失去保水性，低分子量化、增溶。流动性升高了的高吸水性聚合物在臭氧水中溶出。另外，吸收性物品的接合等中使用的热熔粘接剂也通过臭氧水而氧化劣化、吸收性物品的构成材料之间的接合强度变弱。进而，该工序中，通过臭氧的消毒作用，使用过的吸收性物品被一次消毒，另外所回收再生的构成材料(例如浆粕纤维)被消毒、漂白、除臭。
臭氧水优选为酸性。更优选臭氧水的pH为2.5以下、进一步优选为0.5～2.5、进一步优选为1.0～2.4。通过使用酸性的臭氧水，可以抑制初期的高吸水性聚合物的吸水膨胀，通过臭氧实现的高吸水性聚合物的分解去除效果飞跃性地提高、即可以在短时间内将高吸水性聚合物分解。另外，通过用酸性的臭氧水进行处理，也可以赋予利用酸实现的消毒效果。另外认为抑制高吸水性聚合物吸水膨胀的原理在于，对于酸性水溶液，带电为负的羧基被带电为正的氢离子中和，因此羧基的离子斥力减弱，吸水力降低。若臭氧水的pH过低则所回收再生的构成材料为浆粕纤维的情况下，浆粕纤维的吸水能力有可能降低。若pH过低则浆粕纤维的吸水能力降低的理由没有明确，但是认为是由于浆粕纤维自身变性。
酸性的臭氧水可以通过向臭氧水中添加酸来制造。
作为酸，没有特别限定，可以使用无机酸和有机酸，但是优选为有机酸。有机酸在弱酸范围发挥功能并且对环境优异，因此从安全性和环境负荷的观点考虑优选为有机酸。作为有机酸，没有特别限定，可列举出酒石酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸、抗坏血酸等，其中，优选为柠檬酸。
酸性的臭氧水的pH可以通过酸的种类和酸的添加量调节。酸性的臭氧水中的有机酸的浓度只要pH处于规定范围内则没有限定，但是优选为0.1～5.0质量％、更优选为0.2～3.0质量％、进一步优选为0.5～2.0质量％。
另外，通过利用有机酸使得pH为2.5以下，特别是可以提高臭氧气体难以直接接触的纸尿布内部的消毒效果。
若将使用过的吸收性物品加入到臭氧水则臭氧水的pH有可能变化。在加入使用过的吸收性物品之前和加入之后臭氧水的pH不同的情况下，在此所称的臭氧水的pH指的是加入使用过的吸收性物品之后的臭氧水的pH。
对于pH的调节而言，例如向处理槽加入使用过的吸收性物品和臭氧水，搅拌的同时向其中添加酸，处理槽内的溶液的pH形成规定的pH时停止酸的添加。
臭氧处理结束之后，分离为去除了高吸水性聚合物的使用过的吸收性物品和排水。排水中含有高吸水性聚合物的分解生成物、污物、微细浆粕等。该排水以下称为“来自臭氧处理工序的排水”。对于分离为使用过的吸收性物品和排水的方法没有特别限定。例如可以在容器的底部设置塞子、将该塞子打开、将臭氧水排出，也可以由容器取出使用过的吸收性物品、然后将臭氧水由容器排出。排出臭氧水时，例如通过2mm的筛网来排出。
本发明的方法包括将来自臭氧处理工序的排水的臭氧浓度调整为0.1质量ppm以下的臭氧浓度调整工序。投入到微生物燃料电池的排水的臭氧浓度为0.1质量ppm以下、优选为0～0.05质量ppm、更优选为0～0.01质量ppm。若臭氧浓度高则接下来的微生物燃料电池工序的微生物减灭，因此为了保护微生物，将臭氧浓度调整为0.1ppm以下。
对于降低臭氧浓度的方法没有特别限定，例如存在用水稀释的方法、添加还原剂(例如二氧化硅、氧化铝、二氧化锰、氧化亚铁、氧化镍)的方法、活性炭吸附分解法、加热分解法、碱洗涤法、亚硫酸钠等药液还原法等。
来自臭氧处理工序的排水的臭氧浓度在臭氧处理结束的时点已经为0.1质量ppm以下的情况下，无需另外设置该工序。实际上无论是否调整臭氧浓度，只要投入到微生物燃料电池的排水的臭氧浓度为0.1质量ppm以下则其实施方式就处于本发明的范围内。
来自臭氧处理工序的排水的pH优选为2.0以上且7.0以下。若pH过低则接下来的工序的微生物燃料电池工序的微生物有可能减灭。若pH过高则接下来的工序的微生物燃料电池工序的发电效率有可能降低。即，本发明的方法可以包括将来自臭氧处理工序的排水的pH调整为2.0以上且7.0以下的工序。pH的调整可以通过向排水添加碱或酸来进行。调整pH的工序可以与前述的臭氧浓度调整工序同时进行，即，在臭氧浓度调整工序中，可以调整臭氧浓度和pH这两者。
来自臭氧处理工序的排水的TOC浓度优选为10000mg/L以下、更优选为100～5000mg/L、进一步优选为300～3000mg/L。若TOC浓度过高则接下来的工序的微生物燃料电池工序的处理时间效率有可能降低。若TOC浓度过低则对接下来的工序的微生物燃料电池工序的微生物的养分不充分，微生物的活性有可能降低。即，本发明的方法可以包括将来自臭氧处理工序的排水的TOC浓度调整为10000mg/L以下的工序。TOC浓度的调整可以通过将来自臭氧处理工序的排水用水稀释来进行。调整TOC浓度的工序可以与前述的臭氧浓度调整工序同时进行，即，在臭氧浓度调整工序中，可以调整臭氧浓度和TOC浓度这两者，也可以调整臭氧浓度、pH和TOC浓度这三者。
本发明的方法包括将调整了臭氧浓度的排水投入到微生物燃料电池，从而降低排水中的TOC浓度并且回收通过发电产生的电力的微生物燃料电池工序。
在此，微生物燃料电池指的是利用微生物、将作为燃料的有机物转换为电能的装置。对于微生物燃料电池而言，在作为燃料的有机物的溶液中浸渍负极和正极，在负极，将有机物被微生物氧化分解时产生的电子回收、该电子经由外部电路移动到正极，在正极，电子被氧化剂的还原反应消耗。通过在负极产生的化学反应和在正极产生的化学反应的氧化还原电位之差而流通电子，在外部电路得到相当于两极的电位差和在外部电路流通的电流之乘积的能量。
微生物燃料电池工序中，将调整了臭氧浓度的排水投入到微生物燃料电池，从而降低排水中的TOC浓度并且回收通过发电产生的电力。微生物燃料电池内，微生物将调整了臭氧浓度的排水中含有的高吸水性聚合物的分解生成物、污物、微细浆粕等有机物氧化分解，由此降低排水中的TOC浓度并且进行发电。
作为微生物燃料电池中使用的微生物，只要能够有助于将有机物氧化分解并且产生电能则没有特别限定，但是主要使用氢产生微生物，其中优选使用专性厌氧菌、兼性厌氧菌。
本发明中使用的微生物燃料电池的结构的一例如图2所示。图中，1为臭氧处理排水槽、2为泵、3为负极反应槽、4为负极、5为质子交换膜、6为正极槽、7为正极、8为试验器、9为个人计算机、10为污泥沉降槽、11为泵、12为净化水槽。
来自微生物燃料电池工序的排水的pH优选不足8.0。若来自微生物燃料电池工序的排水的pH过高则微生物燃料电池工序的发电效率降低。
来自微生物燃料电池工序的排水的TOC浓度优选为2000mg/L以下。若来自微生物燃料电池工序的排水的TOC浓度为2000mg/L以下则能够用接下来的工序的一般的净化槽等简单地进行净化处理。另外，从微生物燃料电池工序直接排水的情况下，优选排水的TOC浓度为30mg/L以下。
对于本发明的方法，在臭氧处理工序之前可以包括对于使用过的吸收性物品，在含有多价金属离子的水溶液或pH为2.5以下的酸性水溶液中，使物理上的力作用于使用过的吸收性物品，由此将使用过的吸收性物品分解为浆粕纤维和其它材料的分解工序(以下也仅称为“分解工序”)。
该工序中，通过使物理上的力作用于使用过的吸收性物品，从而将使用过的吸收性物品分解为浆粕纤维和其它材料。
吸收性物品通常由浆粕纤维、高吸水性聚合物、无纺布、塑料薄膜、橡胶等各种材料构成。该分解工序中，将使用过的吸收性物品分解为上述各种材料。对于分解的程度而言，若分解为可以回收浆粕纤维的至少一部分的程度即可，不必完全分解，可以部分地分解。
在此，作为使物理上的力作用于使用过的吸收性物品的方法，没有限定，可例示出搅拌、敲打、扎戳、振动、扯裂、切断、破碎等。其中，优选为搅拌。搅拌可以在洗涤机等带搅拌机的处理槽内进行。
本发明的方法包括分解工序的情况下，接下来的臭氧处理工序的处理对象物并非使用过的吸收性物品其本身，为通过使用过的吸收性物品的分解而生成的吸收性物品的构成材料的集合体或其一部分(例如浆粕纤维)，对于它们用臭氧水进行处理的情况也看作符合本发明中所称的“臭氧处理工序”的情况。
该分解工序在含有多价金属离子的水溶液或pH为2.5以下的酸性水溶液中进行。通过使用含有多价金属离子的水溶液或pH为2.5以下的酸性水溶液，将使用过的吸收性物品中的吸收水而溶胀了的高吸水性聚合物脱水。
可以认为，高吸水性聚合物具有亲水性基团(例如-COO-)，该亲水性基团与水分子通过氢键键合，由此可以吸收大量的水，而若将吸收了水的高吸水性聚合物加入到含有钙离子等多价金属离子的水溶液中则亲水性基团(例如-COO-)与多价金属离子键合(例如-COO-Ca-OCO-)，亲水性基团与水分子的氢键断裂，释放水分子，从而将高吸水性聚合物脱水，另外，若将吸收了水的高吸水性聚合物加入到pH为2.5以下的酸性水溶液中则带电为负的亲水性基团(例如-COO-)被带电为正的氢离子(H+)中和(例如-COOH)，因此亲水性基团的离子斥力减弱，吸水力降低，高吸水性聚合物被脱水。
通过将高吸水性聚合物脱水，浆粕纤维与高吸水性聚合物的分离变得容易。若想要使得使用过的吸收性物品在通常的水中分解则高吸水性聚合物吸水、溶胀，而槽内的固体成分浓度升高，机械的分解操作的处理效率降低，但是通过在含有多价金属离子的水溶液或pH为2.5以下的酸性水溶液中进行，可以避免该问题。
作为多价金属离子，可以使用碱土金属离子、过渡金属离子等。
作为碱土金属离子，可列举出铍、镁、钙、锶和钡的离子。作为优选的含有碱土金属离子的水溶液，可列举出氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙、氧化钙、氯化镁、硝酸镁等的水溶液，其中优选为氯化钙水溶液。
作为过渡金属离子，只要被高吸水性聚合物引进则没有限定，可列举出铁、钴、镍、铜等的离子。作为含有过渡金属离子的水溶液，可列举出过渡金属的无机酸盐、有机酸盐、络合物等的水溶液，但是从费用、获得容易性等观点考虑，优选为无机酸盐或有机酸盐的水溶液。作为无机酸盐，可列举出例如氯化铁、硫酸铁、磷酸铁、硝酸铁等铁盐，氯化钴、硫酸钴、磷酸钴、硝酸钴等钴盐，氯化镍、硫酸镍等镍盐，氯化铜、硫酸铜等铜盐等。作为有机酸盐类，可列举出例如乳酸铁、乙酸钴、硬脂酸钴、乙酸镍、乙酸铜等。
使用含有多价金属离子的水溶液的情况下，考虑到安全性和价格，优选为钙化合物的水溶液。钙化合物之中，由于具有后工序中使用的臭氧在碱侧分解的特性，所以与强碱的氢氧化钙、氧化钙相比，优选为尽可能接近于中性的弱碱性的氯化钙的水溶液。对于含有多价金属离子的水溶液的pH没有特别限定，但是优选为11以下。使用碱性的化合物的情况下，水溶液的pH优选大于7且为11以下。
多价金属离子的量相对于高吸水性聚合物1g(干燥质量)，优选为4毫摩尔以上、更优选为4.5～10毫摩尔、进一步优选为5～8毫摩尔。若多价金属离子的量过少则高吸水性聚合物的脱水不充分。若多价金属离子的量过多则多余的多价金属离子以没有被引进到高吸水性聚合物的状态残留于处理液中，因此导致多价金属盐的浪费，使处理费用增加。
对于含有多价金属离子的水溶液中的多价金属离子的浓度，只要为多价金属离子被引进到高吸水性聚合物的浓度则没有特别限定，但是优选为10～1000毫摩尔/升、更优选为50～700毫摩尔/升、进一步优选为200～400毫摩尔/升。若浓度过低则高吸水性聚合物的脱水不充分。若浓度过高则多余的多价金属离子以没有被引进到高吸水性聚合物的状态残留于处理液中，因此导致多价金属离子的浪费，使处理费用增加。
作为含有多价金属离子的水溶液，使用氯化钙水溶液时氯化钙的浓度优选为1质量％以上，但是即使升高到10质量％以上，效果也没有变化，因此优选为1～10质量％、更优选为3～6质量％。
使用酸性水溶液的情况下，酸性水溶液的pH为2.5以下、优选为0.5～2.5、更优选为1.0～2.4。若pH过高则高吸水性聚合物的脱水有可能不充分。若pH过低则由于强酸而所回收的浆粕纤维有可能损伤。
作为pH为2.5以下的酸性水溶液，只要pH为2.5以下则可以使用无机酸、有机酸中的任意一种的水溶液，但是还是优选安全性高的有机酸的水溶液。作为有机酸，可列举出酒石酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸，但是其中优选为柠檬酸。
使用有机酸的水溶液的情况下，只要pH为2.5以下则对于水溶液中的有机酸的浓度没有特别限定，但是优选为0.1～10.0质量％、更优选为0.5～8.0质量％、进一步优选为1.0～5.0质量％。若浓度过低则高吸水性聚合物的脱水有可能不充分。若浓度过高则有可能导致有机酸的浪费。
本发明的方法在分解工序之后可以包括从分解工序中生成的浆粕纤维和其它材料的混合物中分离浆粕纤维的工序(以下也仅称为“分离工序”)。
分离工序中，从通过使用过的吸收性物品的分解生成的浆粕纤维和其它材料(高吸水性聚合物、无纺布、塑料薄膜、橡胶等)的混合物中分离浆粕纤维。该工序中，将浆粕纤维的至少一部分分离回收。可以不回收全部浆粕纤维。另外，也可以与浆粕纤维一起将其它材料分离回收。虽然也取决于分离方法，但是通常高吸水性聚合物的至少一部分混入到所分离的浆粕纤维中。例如通过筛分进行分离的方法中，将浆粕纤维作为筛下物回收的情况下，高吸水性聚合物的大部分混入到所分离回收的浆粕纤维中。该工序中优选将所分解的构成材料分离为含有浆粕纤维和高吸水性聚合物的级分，和含有无纺布、塑料薄膜和橡胶的级分。其中，含有浆粕纤维和高吸水性聚合物的级分也可以含有若干的无纺布、塑料薄膜、橡胶；含有无纺布、塑料薄膜和橡胶的级分也可以含有若干的浆粕纤维、高吸水性聚合物。
对于分离浆粕纤维的方法没有限定，可例示出例如：利用所分解的构成材料的比重差在水中进行沉淀分离的方法；将所分解的尺寸不同的构成材料通过具有规定网眼的网筛进行分离的方法；用旋风器式离心分离机进行分离的方法。
所分离的浆粕纤维中混入有不少的高吸水性聚合物。分离工序之后的臭氧处理工序中，通过将残留于所分离的浆粕纤维的高吸水性聚合物分解而低分子量化、增溶来去除。
本发明的方法在臭氧处理工序之后可以包括通过对于使用过的吸收性物品，在含有消毒药的水溶液中或水中进行搅拌，将使用过的吸收性物品洗涤的同时将使用过的吸收性物品分解为构成材料的工序(以下也仅称为“洗涤·分解工序”)。
洗涤·分解工序中使用的水未必需要含有消毒药，但是可以使用含有消毒药的水溶液。对于消毒药没有特别限定，可例示出二氧化氯、酸性电解水、臭氧水等。
使用含有消毒药的水溶液的情况下，含有消毒药的水溶液中的消毒药的浓度只要发挥消毒的效果则没有特别限定，优选为10～300质量ppm、更优选为30～280质量ppm、进一步优选为50～250质量ppm。若浓度过低则得不到充分的消毒效果，在所回收的浆粕纤维有残留细菌等的担心。相反地，若浓度过高则不仅导致消毒药的浪费，还有可能损伤浆粕纤维、或者产生安全性的问题。
对于洗涤·分解工序中的搅拌，只要将吸收性物品的残渣洗涤、分解为构成材料则没有特别限定，例如可以使用洗涤机进行。搅拌的条件也只要将吸收性物品的残渣洗涤、分解为构成材料则没有特别限定，例如搅拌时间优选为5～60分钟、更优选为10～50分钟、进一步优选为20～40分钟。
洗涤·分解工序中，将去除了高分子吸收材料的吸收性物品的残渣洗涤的同时，将吸收性物品零零散散地分解为构成材料。前述的臭氧水浸渍工序中，吸收性物品的接合等中使用的热熔粘接剂通过臭氧水而氧化劣化，吸收性物品的构成材料之间的接合强度变弱，因此在该洗涤·分解工序中，通过搅拌，就可以简单地将吸收性物品分解为构成材料。使用含有消毒药的水溶液的情况下，也进行利用消毒药的消毒。
臭氧处理工序之后进行抗菌剂处理时，通过向洗涤·分解工序中使用的含有消毒药的水溶液或水中添加阳离子性抗菌剂，可以在洗涤·分解工序中同时进行抗菌剂处理。即，在臭氧处理工序之后进行抗菌剂处理时，优选洗涤·分解工序中使用的含有消毒药的水溶液或水含有阳离子性抗菌剂。阳离子性抗菌剂吸附于浆粕纤维，浆粕纤维为阴离子性，因此吸附于浆粕纤维的阳离子性抗菌剂不容易解吸，因此在最终得到的再生浆粕残留阳离子性抗菌剂。但是，在直至最终工序为止的期间经过很多工序时，各工序中，阳离子性抗菌剂一点一点解吸，最终得到的再生浆粕中的阳离子性抗菌剂的含量减少。因此，从再生浆粕中的阳离子性抗菌剂的含量的观点考虑，抗菌剂处理优选尽可能在接近于最终工序的阶段实施。
本发明的方法在洗涤·分解工序之后可以包括由所分解的使用过的吸收性物品的构成材料分离浆粕纤维的工序(以下仅称为“浆粕纤维分离工序”)。
对于分离浆粕纤维的方法没有限定，可例示出例如：利用所分解的构成材料的比重差在水中进行沉淀分离的方法；将所分解的尺寸不同的构成材料通过具有规定网眼的网筛进行分离的方法；用旋风器式离心分离机进行分离的方法。
本发明的方法在浆粕纤维分离工序之后可以包括将所分离的浆粕纤维洗涤的工序(以下称为“浆粕纤维洗涤工序”)。
对于将所分离的浆粕纤维洗涤的方法没有限定，例如可以通过将所分离的浆粕纤维装入到网眼袋、用水冲洗来进行。
本发明的方法在浆粕纤维洗涤工序之后可以包括将所洗涤的浆粕纤维脱水的工序(以下称为“浆粕纤维脱水工序”)。
对于将所洗涤的浆粕纤维脱水的方法没有限定，例如可以通过用脱水机将装入到网眼袋的进行了洗涤的浆粕纤维脱水来进行。
浆粕纤维洗涤工序和浆粕纤维脱水工序可以各一次，但是也可以交替重复多次。
本发明的方法在浆粕纤维脱水工序之后可以包括将所脱水的浆粕纤维干燥的工序(以下称为“浆粕纤维干燥工序”)。通过本发明的方法得到的浆粕纤维即使在湿润状态下也不易产生霉，因此能够不进行干燥而以湿润状态保管，所以无需一定设置干燥工序。
本发明的方法可以还包括将塑料材料分离回收的工序(以下称为“塑料材料分离回收工序”)。在此，塑料材料指的是无纺布材料、薄膜材料、弹性体材料等。塑料材料分离回收工序可以在前述的洗涤·分解工序之后，与浆粕纤维分离工序并行地进行。塑料材料分离回收工序中，可以包括与前述的浆粕纤维洗涤工序、浆粕纤维脱水工序和浆粕纤维干燥工序相同的洗涤工序、脱水工序和干燥工序。所回收的塑料材料例如可以进行RPF化处理、作为固体燃料利用。
包含本发明的方法的再生系统流程如图1所示。根据该再生系统，将使用过的尿布等使用过的吸收性物品首先(优选以SAP失活状态)破碎·分解后，进行臭氧水处理，接着进行洗涤·消毒·网筛分离，分为主要包含塑料和无纺布的级分和主要包含浆粕和排水的级分。需要说明的是，在破碎·分解工序产生的排水和在洗涤·消毒·网筛分离产生的排水也另外根据需要加入到主要包含浆粕和排水的级分。塑料和无纺布进行固体燃料(RPF)化。主要包含浆粕和排水的级分进而分离为浆粕和排水。浆粕通过洗涤、优选杀菌·除臭·漂白、脱水·干燥，将浆粕回收、再利用。排水在进行了臭氧浓度、pH和TOC等水质调整后，投入到微生物燃料电池的负极槽。通过浆粕的洗涤产生的排水也另外根据需要投入到微生物燃料电池的负极槽。在微生物燃料电池中，降低排水的TOC，同时回收通过发电产生的电力。TOC降低了的排水根据需要进行进一步净化处理，排出到下水等。
本发明的方法具有下述优点。
在燃料电池内微生物自然增殖，因此无需经常添加。仅活性降低的情况下补充即可。
通过利用微生物进行(厌氧)生物降解，能够实现固体物量减量化和病原性菌的无害化(减灭)。
能够利用电池系统进行发电·蓄电(安装蓄电池时)。
为了确保微生物的活动环境，进行形成室温(20℃～40℃)的程度的调温管理即可。
再生处理中产生的高浓度COD排水也稀释处理到一定浓度以下，由此能够实现无害处理。
通过转换为作为通用性最高的能源的电力，能够无需特別装置地进行再利用。
能够实现使用过的吸收性物品的完全再资源化(使用过的物品浆粕纤维、RPF、电力的再资源化)。
实施例
实施例中，使用以下的臭氧水产生装置。
[臭氧水产生装置]
制造商：三菱电机株式会社
名称：臭氧产生装置
型号：OS-25V
臭氧水浓度可变范围：1～80mg/m3
臭氧水暴露槽容积：30L
[SAP的利用臭氧水进行的处理]
对于SAP 150g在20L的1％柠檬酸水溶液中吹入80g/m3的臭氧气体1小时，进行SAP分解。1小时处理后的处理水质为TOC为3700mg/L、pH为2.5、臭氧水浓度为16.8质量ppm。
[臭氧处理排水的调整]
将SAP分解后的臭氧处理排水用自来水稀释成TOC为约500mg/L和约1000mg/L这两种，进而对于稀释成TOC为约500mg/L的情况，用5N的NaOH将pH调整到约6.5、6.0、5.5、5.0、3.0。调整后的臭氧处理排水的pH、TOC、臭氧浓度如表1所示。
[微生物]
实施例中使用的微生物为包含混合微生物群的污泥，具有对于纤维素、果胶等的高分子分解活性，另外自身聚集性高、作为表示微生物和净化水的沉降分离的沉降系数的SV30为20～40％左右，为汉森酵母属(Hansenula)、克鲁维酵母属(Kluybaromyces)、假丝酵母属(Candida)、毛孢子菌属(Trichosporon)、毕赤酵母属(Pichia)、解脂耶氏酵母(Yarrowia)、德巴利氏酵母属(Debaryomyces)等野生酵母和其它通常的活性污泥中含有的需氧性细菌的复合系。为以羧基甲基纤维素作为碳源驯化培养3年以上、也用粉碎浆粕驯化2年以上而成的、纤维素分解活性高的混合微生物污泥。
[利用微生物进行TOC分解]
向2L的量筒填充包含浓度1.6g-MLSS/L的前述微生物的污泥1L后，以0.5L/d的流速用2天注入总计1L的前述臭氧处理排水。测定处理后(2天后)的TOC，算出TOC分解率。结果如表1所示。
利用微生物处理进行的TOC分解(水质净化)可以确认可以以pH为2～7、TOC为1080mg/L以下有效地进行分解。另外可知，虽然效率稍微变差，但是即使TOC浓度高也能够处理。优选的是，以TOC为10000mg/L以下进行处理时处理时间效率良好。进一步优选TOC为5000mg/L以下。
[TOC分解率和pH变动]
向2L的量筒填充包含浓度1.6g-MLSS/L的前述微生物的污泥1L后，以0.5L/d的流速注入pH调整为2.95、TOC调整为537mg/L的臭氧处理排水，对于TOC分解率的经时变化和槽内的pH变动进行调查。其结果如表2所示。
可知随着TOC的分解进展，槽内的pH变化到碱侧，已知在碱侧时燃料电池的发电效率降低，在能够以处理后的pH不足8推移的状态下进行管理是重要的。优选的是，最合适的分解率为80％以上、处理后槽内的pH不足8.0。
由以上的结果可知，为了对于再生处理排水利用微生物燃料电池进行水质净化·发电处理，将投入到处理层内时的水质调整到TOC为10000mg/L以下且pH为2.0～7.0，由此能够有效地进行净化处理、TOC分解率为80％以上。通过以处理槽内不会碱化的方式控制排水浓度·流速，能够不会阻碍微生物燃料电池的发电效率地进行处理。另外，微生物燃料电池处理为厌氧处理，无需如以往的活性污泥处理那样曝气，能够降低处理电力成本。由此，由以往不再生、成为净化处理负担增加的基础的含有污物的再生处理排水，进行水质净化的同时能够回收通过发电得到的电力，能够实现使用过的吸收性物品的完全再生系统。
[表1]
表1
[表2]
表2
处理时间(小时) 12 16 20
处理前臭氧浓度(ppm) 0 0 0
处理前pH 3.0 3.0 3.0
处理前TOC(mg/L) 537 537 537
处理后TOC(mg/L) 16.6 15.3 3.3
TOC分解率(％) 96.9 97.2 99.4
处理后pH 8.0 7.9 8.0
[利用微生物燃料电池进行处理]
图2所示的微生物燃料电池中，使用1.6L容积的丙烯酸系制圆筒型负极反应槽3(直径8cm、高度32cm)，负极4使用以鼓花缎状将碳纤维捆扎、编织而成的BioCord(注册商标)(TBR Co.，Ltd.制、直径45mm)29cm、1根，正极7将铂薄膜碳纸(ElectroChem公司制、EC-20-10-7)裁断为79mmφ的圆形来使用。质子交换膜5使用ASTOM Corporation制NeoSeptaCMS，裁断为79mmφ的圆形，粘贴于在负极反应槽3的侧面切开的开口部，用防水胶带固定外周，在正极槽的上表面同时粘贴正极。将负极4和正极7用钛线(0.3mm直径)连接，用与个人计算机9连接的试验器8监控记录产生电流。
向负极反应槽3填充前述微生物，以包括微生物在内1.6L开始分解试验。向负极反应槽3以0.8L/24小时的流速连续注入TOC为240质量ppm的臭氧处理排水(残留臭氧0ppm)(对于使用过的尿布进行臭氧处理而得到的排水)21天，由负极反应槽3以相同的流速进行排水，确认了电流产生和水质净化(TOC减少)。
另外，从连续注入第22天将正极电极更换为新的正极电极，向负极反应槽3以1.2L/24小时连续注入TOC为240质量ppm的臭氧处理排水(残留臭氧0ppm)8天，由负极反应槽3以相同的流速进行排水，确认了电流产生和水质净化(TOC减少)。结果如图3所示。
产生电流收率如下计算。
首先计算理论值。
若将TOC换算为COD则
TOC 240ppm×2.2＝COD 528ppm
若换算为每24小时0.8L排水处理时的电子量则
COD 528ppm×0.8L/24h×4e-＝1.690摩尔·e-/24h
若换算为库仑量则
1.690×96500C/摩尔＝1.630C/24h
＝1.89mC/s (1)
若换算为每24小时1.2L排水处理时的电子量则
COD 528ppm×1.2L/24h×4e-＝2.5344摩尔·e-/24h
若换算为库仑量则
2.5344×96500C/摩尔＝2.4457C/24h
＝2.83mC/s (2)
接着计算实际的收率。
(每24小时0.8L排水处理时)
由实验开始21天总计的平均产生电流值为1.06mA(最大值1.73mA、最小值0.17mA)。
稳定9天(第10～18天)的平均产生电流为1.65mA(最大值1.73mA、最小值1.43mA)。
产生电流为A＝C/s、因此
稳定9天(第10～18天)的平均产生电流
1.65mA＝1.65mC/s (3)
由(1)和(3)、
产生电流收率＝实际测定值/理论值＝1.65/1.89＝87.3％
(每24小时1.2L排水处理时)
由实验开始8天总计的平均产生电流值为2.48mA(最大值2.83mA、最小值1.63mA)。
稳定3天(第24～27天)的平均产生电流为2.66mA(最大值2.83mA、最小值2.54mA)。
产生电流为A＝C/s、因此
稳定3天(第24～27天)的平均产生电流
2.66mA＝2.66mC/s (4)
由(2)和(4)、
产生电流收率＝实际测定值/理论值＝2.66/2.83＝94.0％
产业上的可利用性
本发明的方法可以合适地利用于纸尿布等使用过的吸收性物品的再生系统。
附图标记说明
1 臭氧处理排水槽
2 泵
3 负极反应槽
4 负极
5 质子交换膜
6 正极槽
7 正极
8 试验器
9 个人计算机
10 污泥沉降槽
11 泵
12 净化水槽

Claims (5)

1.一种由使用过的吸收性物品将构成所述吸收性物品的材料的至少一种回收并再生的使用过的吸收性物品的再生方法，其特征在于，
该方法包括：臭氧处理工序，用臭氧水对使用过的吸收性物品进行处理；臭氧浓度调整工序，将来自臭氧处理工序的排水的臭氧浓度调整为0.1质量ppm以下；和微生物燃料电池工序，将调整了臭氧浓度的排水投入到微生物燃料电池，从而降低排水中的TOC即总有机碳浓度并且回收通过发电产生的电力。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括将来自臭氧处理工序的排水的pH调整为2.0以上且7.0以下的工序。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，来自微生物燃料电池工序的排水的pH不足8.0。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其还包括将来自臭氧处理工序的排水的TOC浓度调整为10000mg/L以下的工序。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，来自微生物燃料电池工序的排水的TOC浓度为2000mg/L以下。
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