CN109922899A - 使用过的吸收性物品的再利用方法 - Google Patents
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Abstract
在含有屎尿的使用过的纸尿布等的再利用中，提高处理率。一种使用过的吸收性物品的再利用方法，其特征在于，其为含有屎尿的使用过的吸收性物品的再利用方法，该方法包括：自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的第一工序；将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的第二工序；和将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将前述排水净化的第三工序，含有屎尿的使用过的吸收性物品的处理率为90质量％以上。
Description
技术领域
本发明涉及使用过的吸收性物品的再利用方法。更具体而言，涉及含有屎尿的使用过的纸尿布等吸收性物品的再利用方法。
背景技术
尝试将使用过的纸尿布再资源化。例如日本特开2003-200147号公报(专利文献1)公开了由弄脏了的卫生用品回收卫生的原材料的方法。该方法中，将附着有污物的卫生用品切断为带状，将切断为带状的附着吸水纸和污物的塑料材料与吸水性材料分离，将该经过分离的附着吸水纸和污物的塑料材料粉碎，将该粉碎物在空气流中分级，由此将在前述附着吸水纸和污物的塑料材料粉碎物中夹杂的吸水性材料与前述附着吸水纸和污物的塑料材料分离，将分离前述吸水性材料得到的塑料材料分级产物回收，另外将前述经过分离的在塑料材料夹杂的吸水性材料混合于通过自前述卫生用品分离的吸水性材料的空气流中的分级而分离的没有湿润的吸水性材料的分级产物，将该吸水性材料混合物在空气流中分级，回收前述吸水性材料混合物中的没有湿润的棉状浆粕丰富的分级产物。
另外，日本特开2003-225645号公报(专利文献2)公开了能够自使用过的吸收性物品将浆粕成分和吸水性聚合物以高收率、高纯度分离回收、并再利用的方法。该方法中，在含有于使用过的吸收性物品的浆粕成分和吸水性聚合物的凝胶状混合物单独添加过渡金属盐或者添加过渡金属盐和碱金属盐或碱土金属盐的混合物，将吸水性聚合物中含有的水分脱水，将吸水性聚合物收缩/固化，并且通过过渡金属盐将吸水性聚合物着色后，分别分离回收浆粕成分和吸水性聚合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-200147号公报
专利文献2：日本特开2003-225645号公报
发明内容
发明要解决的问题
以专利文献1和专利文献2为代表的以往的再利用方法始终为材料再利用，关键在于如何可以回收附加价值高的材料，处理率并不充分。
本发明的目的在于，提供不仅是材料再利用，而且将一部分作为能量回收，由此处理率高的使用过的纸尿布等的全部再利用系统。
用于解决问题的方案
本发明人等对于含有屎尿的使用过的纸尿布等的再利用进行深入研究结果发现，通过将使用过的纸尿布等中含有的屎尿也作为再利用的对象、在材料再利用组合能量回收，由此可以使处理率为90质量％以上，从而完成了本发明。
即，本发明为使用过的吸收性物品的再利用方法，其特征在于，其为含有屎尿的使用过的吸收性物品的再利用方法，该方法包括：
自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的第一工序；
将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的第二工序；和
将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将前述排水净化的第三工序，
含有屎尿的使用过的吸收性物品的处理率为90质量％以上。
本发明包括以下的方式。
[1]一种使用过的吸收性物品的再利用方法，其为含有屎尿的使用过的吸收性物品的再利用方法，该方法包括：
自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的第一工序；
将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的第二工序；和
将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将前述排水净化的第三工序，
含有屎尿的使用过的吸收性物品的处理率为90质量％以上。
[2]根据[1]所述的方法，其还包括：将源自屎尿的营养盐回收的第四工序。
[3]根据[1]或[2]所述的方法，其还包括：将在第一工序中分离浆粕纤维之后的含有没有完全分离的浆粕纤维的排水供给到糖化槽，得到葡萄糖的第五工序。
[4]根据[3]所述的方法，其还包括：使在第五工序中得到的葡萄糖发酵而得到乙醇或乳酸的第六工序。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的方法，其还包括：将高吸水性聚合物回收的第七工序。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的方法，其在第一工序之前还包括：对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序。
[7]根据[6]所述的方法，其中，将自微生物燃料电池排出的水返回到前处理洗涤工序。
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的方法，其中，将在第三工序中得到的电力供给到第一工序、第二工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序。
[9]根据[1]～[8]中任一项所述的方法，其中，将在第二工序中得到的固体燃料作为用于运转第一工序、第三工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序的燃料使用。
[10]根据[1]～[9]中任一项所述的方法，其中，通过前述方法产生的废弃物质的量低于被处理的使用过的吸收性物品的量的10质量％。
[11]根据[1]～[10]中任一项所述的方法，其中，根据再利用用途的需要，变更第一工序、第二工序和第三工序的处理量的比率。
发明的效果
根据本发明，可以以高的处理率将含有屎尿的使用过的吸收性物品再资源化。
附图说明
图1为本发明的方法的一个实施方式的流程图。
图2为本发明的方法的其它实施方式的流程图。
图3为本发明的方法的进而其它实施方式的流程图。
图4表示再利用原材料和有效利用用途的例子。
图5表示微生物燃料电池的结构的一例。
具体实施方式
本发明为含有屎尿的使用过的吸收性物品的再利用方法。
作为吸收性物品，若包含浆粕纤维则没有特别限定，可例示出纸尿布、吸尿垫、褥单、生理用卫生巾、宠物垫等。
吸收性物品通常由浆粕纤维、高吸水性聚合物、无纺布、热塑性树脂薄膜、松紧线、热熔粘接剂等构成原材料形成。
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，具有水溶性高分子适当地交联而成的三维网眼结构，吸收数百倍～千倍的水，但是本质上是水不溶性，暂且吸收的水即使稍微施加压力也不会脱水，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。
本发明的方法包括以下的工序。
(1)自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的第一工序
(2)将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的第二工序
(3)将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将前述排水净化的第三工序
本发明的方法可以还包括以下的工序。
(4)将源自屎尿的营养盐回收的第四工序
(5)将在第一工序中分离浆粕纤维之后的含有没有完全分离的浆粕纤维的排水供给到糖化槽，得到葡萄糖的第五工序
(6)使在第五工序中得到的葡萄糖发酵而得到乙醇或乳酸的第六工序
(7)将高吸水性聚合物回收的第七工序
本发明的方法在第一工序之前还包括：对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序。
第一工序为自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的工序。第一工序以下也称为“浆粕纤维再生工序”。
第一工序只要可以自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维、得到再生浆粕纤维则对于其方法没有限定，可列举出例如以下的方法。
将含有屎尿的使用过的吸收性物品加入到含有能够使高吸水性聚合物失活的失活剂的水溶液之中并进行搅拌，由此将使用过的吸收性物品分解为其构成原材料的同时使高吸水性聚合物失活、并且将屎尿溶解或分散于水溶液。将搅拌结束后的固液混合物过筛，分离为含有无纺布、热塑性树脂薄膜、松紧线等的第一级分，和含有水溶液、浆粕纤维、失活了的高吸水性聚合物、屎尿等的第二级分。
需要说明的是，对于含有屎尿的使用过的吸收性物品，可以在分解为其构成原材料之前进行前处理洗涤、去除附着于使用过的吸收性物品的外表面的屎尿。将去除了附着于外表面的屎尿的使用过的吸收性物品加入到含有能够使高吸水性聚合物失活的失活剂的水溶液之中并进行搅拌，由此将使用过的吸收性物品分解为其构成原材料的同时，使高吸水性聚合物失活。将搅拌结束后的固液混合物过筛，分离为含有无纺布、热塑性树脂薄膜、松紧线等的第一级分，和含有水溶液、浆粕纤维、失活了的高吸水性聚合物、尿成分等的第二级分。进行了前处理洗涤的情况下，前处理洗涤中使用的水作为排水处理，附着于使用过的吸收性物品的外表面的屎尿中的固体成分大多转移到排水侧、被吸收体吸收的尿的成分大多转移到第二级分。
接着自第二级分将浆粕纤维分离回收。对于自第二级分将浆粕纤维分离回收的方法没有限定，可例示出利用比重差在水中沉降分离的方法、通过具有规定孔径的筛进行分离的方法、利用旋风分离器式离心分离机分离的方法。例如若将第二级分适当搅拌则浆粕纤维漂浮于水溶液中，因此通过用筛等捞取所漂浮的浆粕纤维，可以将浆粕纤维分离回收。通过到此为止的工序，能得到低品质再生浆粕纤维。
对于经过分离回收的浆粕纤维进一步进行消毒、水洗、脱水、干燥，由此可以得到高品质再生浆粕纤维。
对于能够使高吸水性聚合物失活的失活剂没有限定，可列举出有机酸、钙化合物(消石灰、生石灰、氯化钙等)、硫酸镁、氯化镁、硫酸铝、氯化铝等，其中优选为有机酸、钙化合物。
有机酸由于对于浆粕纤维造成损伤的情况少，通过使用有机酸，可以回收损伤少的浆粕纤维、即吸水倍率和保水倍率高的浆粕纤维。使用有机酸作为失活剂的情况下，有机酸水溶液的pH为2.5以下。即，含有能够使高吸水性聚合物失活的失活剂的水溶液优选为pH2.5以下的有机酸水溶液。
作为有机酸，可列举出柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、苹果酸、琥珀酸、乙酸、抗坏血酸等，但是特别优选为柠檬酸。通过柠檬酸的螯合效果，能够将屎尿中的金属离子等捕获、去除，并且通过柠檬酸的洗涤效果，可以期待高的污物成分去除效果。
有机酸水溶液的pH为2.5以下、优选1.3～2.4、更优选1.5～2.1。若pH过高则不能使高吸水性聚合物的吸水能力充分降低。若pH过低则存在设备腐蚀可能性升高、耐用年数降低、或者排水处理时的中和处理需要很多碱化学药品的担心。
需要说明的是，pH根据水温而变化，因此本发明中的pH指的是在水溶液温度20℃下测定得到的pH。
有机酸水溶液的有机酸浓度只要有机酸水溶液的pH为2.5以下则没有限定，有机酸为柠檬酸的情况下，柠檬酸的浓度优选为1质量％以上、更优选2.0～4.0质量％、进一步优选2.0～3.0质量％。甚至杀菌的情况下，优选为2质量％以上。
对于将所分离回收的浆粕纤维消毒的方法没有限定，可以通过在溶解有次氯酸钠、二氧化氯等消毒药的水溶液、臭氧水、电解水(酸性电解水)等中浸渍浆粕纤维来进行。其中，从经济性/通用性的观点考虑，优选为使用臭氧水、次氯酸钠水溶液的方法。
对于将浆粕纤维水洗的方法没有限定，以间歇式进行的情况下，浆粕纤维100质量份(干燥质量)使用500～5000质量份的水，进行3～60分钟洗涤。
对于将浆粕纤维脱水的方法没有限定，例如使用脱水机进行1～10分钟脱水。
对于将浆粕纤维干燥的方法没有限定，例如可以使用热风干燥机等干燥机进行。
干燥的条件只要将浆粕纤维充分干燥则没有特别限定，例如干燥温度为100～200℃、干燥时间为10～120分钟。
干燥后的浆粕纤维的水分率优选为5～13质量％。若水分率过低则氢键变强，有可能变得过硬，相反地若水分率过多则有可能产生霉等。
第一工序也可以通过以下的方法实施。
对于含有屎尿的使用过的吸收性物品，进行前处理洗涤，接着在经过洗涤的吸收性物品的表面片材或背面片材赋予开孔部或裂缝，使用辊压机等使吸收性物品的内容物(浆粕纤维和高吸水性聚合物)排出，对于所排出的含有水的浆粕纤维和高吸水性聚合物进行失活处理，将高吸水性聚合物失活后，将浆粕纤维分离。
对于前处理洗涤没有限定，例如浸渍于50℃以上且低于100℃的水、搅拌1分钟以上。将通过前处理洗涤产生的含有屎尿的排水供给到第三工序。
根据使用过的吸收性物品中含有的屎尿的量和再生浆粕纤维的需要，可以变更低品质再生浆粕纤维、中品质再生浆粕纤维和高品质再生浆粕纤维的生产量。另外，通过变更它们的生产量，可以将最终的废弃物质的量削减到最小限度，可以提高再利用率。
浆粕由于为木材资源，因此减少CO2的排出量。通过将经过固定化的CO2直接回收、再利用，能够有助于CO2削减。
第二工序为将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的工序。第二工序以下也称为“固体燃料化工序”。
“分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料”以下也称为“无纺布/薄膜等”。无纺布/薄膜等例如为第一工序的第一级分、第一工序中使用辊压机等使吸收性物品的内容物排出之后的残渣。无纺布/薄膜等中含有无纺布、热塑性树脂薄膜、松紧线等，但是也可以含有失活了的高吸水性聚合物。
固体燃料化指的是所谓废纸和塑料燃料(RPF、Refuse Paper&Plastic Fuel)化，可以使用常用的方法。
所得到的固体燃料可以作为用于运转本发明的方法的其它工序的燃料使用。
第三工序为将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将前述排水净化的工序。第三工序以下也称为“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浸渍负极和正极，负极中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而移动到正极，正极中电子被氧化剂的还原反应消耗。通过负极中产生的化学反应和正极中产生的化学反应的氧化还原电位之差流通电子，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路之乘积的能量。
第三工序中，将含有有机物的排水投入到微生物燃料电池、将排水中的TOC浓度降低的同时回收通过发电得到的电力。微生物燃料电池内，通过微生物将排水中含有的屎尿、微细浆粕等有机物氧化分解，排水中的TOC浓度降低并且进行发电。
作为微生物燃料电池中使用的微生物，只要将有机物氧化分解并且能够有助于产生电能则没有特别限定，主要是使用产氢微生物，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5所示。图中，1为排水槽、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。
源自微生物燃料电池的排水的pH优选不足8.0。若源自微生物燃料电池的排水的pH过高则微生物燃料电池的发电效率降低。
投入到微生物燃料电池的排水优选TOC浓度10000mg/L以下。源自微生物燃料电池的排水优选TOC浓度160mg/L以下。虽然基于各自治体的条例，但是香川县的条例中，若TOC浓度为160mg/L以下则能够直接向河川等排水。更优选TOC浓度30mg/L以下，由此能够作为再利用处理用水再利用。另外，若降低至TOC浓度30mg/L以下则微生物燃料电池的微生物能够消耗的有机物量过少，发电效率有可能降低。
通过源自微生物燃料电池的排水的TOC浓度为30mg/L以下，可以将该排水用于第一工序之前的对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序。
微生物燃料电池工序中，通过有机物的未分解物、微生物的遗骸堆积，产生固体污泥。固体污泥为在本发明的方法中不会再资源化而废弃的废弃物质。即，根据本发明的方法，自含有屎尿的使用过的吸收性物品产生的废弃物质实质上仅为在微生物燃料电池工序中产生的固体污泥。
高吸水性聚合物的失活使用钙化合物的情况下，供给到微生物燃料电池的排水之中含有钙离子。该钙离子可以提高微生物燃料电池的发电效率。
通常排水用净化槽进行微生物处理，若进行这种排水处理则使用电、花费成本。根据本发明，作为能量回收，因此优选。在需氧处理的净化槽产生大量污泥，因此污泥处理也花费成本的同时再利用率变差。
通过实施第三工序，能够由以往未被再利用、成为净化处理负担增加的基础的含有屎尿的再利用处理排水，进行水质净化的同时回收利用发电得到的电力，能够实现使用过的吸收性物品的完全再利用系统。通过将排水中的有机物(屎尿/药品/分解SAP/微小浆粕纤维等)在微生物能够有效地活动的环境作为饵食提供，能够提高微生物的活性，通过由该经过增殖的微生物进行电力回收，迄今作为再利用残渣处置的残留有机物也能够作为电力再利用。以往的微生物处理必须在需氧处理中心通过曝气供给空气，但是由于微生物燃料电池为厌氧处理，因此无需曝气，运转能量成本也便宜。
根据本发明的方法，可以使含有屎尿的使用过的吸收性物品的处理率为90质量％以上。在此，处理率指的是(含有屎尿的一次性纸尿布投入量-最终的废弃固体物处置量)÷含有屎尿的一次性纸尿布投入量×100。
第四工序为将源自屎尿的营养盐回收的工序。第四工序以下也称为“营养盐回收工序”。
营养盐指的是能够作为肥料利用的含有氮、磷或钾的盐，更具体而言，可列举出铵盐、磷酸盐等。
源自第一工序或第三工序的排水中有可能含有源自屎尿的营养盐。将含有该营养盐的排水供给到第四工序。
对于回收营养盐的方法没有限定，可例示出通过将含有营养盐的排水中的磷作为羟基磷灰石析晶、回收含有磷的营养盐的方法(以下也称为“HAP法”)，通过将排水中的磷和/或氮作为磷酸镁铵析晶，回收含有磷和/或氮的营养盐的方法(以下也称为“MAP法”)。
HAP法为利用通过液体中的PO4 3-和Ca2+及OH–的反应生成的羟基磷灰石(Ca10(OH)2(PO4)6)的析晶现象的方法。反应式如下式所示。
10Ca2++2OH-+6PO4 3-→Ca10(OH)2(PO4)6
HAP法中，向含有磷的水溶液添加Ca2+和OH-，以过饱和状态(亚稳定区域)与籽晶接触，由此使羟基磷灰石析晶于籽晶表面，回收液体中的磷。籽晶可以使用磷酸钙石、骨炭、硅酸钙水合物等。
HAP法中，向含有磷的水溶液添加Ca2+和OH-，但是第一工序中，高吸水性聚合物的失活使用钙化合物的情况下，第一工序的排水已经含有Ca2+，因此未必需要新添加Ca2+。
该方法中，需要Ca2+浓度为5毫摩尔/升以上、pH为8以上，更优选Ca2+浓度为10毫摩尔/升以上、pH为9以上。
MAP法为利用通过液体中的PO4 3-和NH4 +、Mg2+的反应生成的磷酸镁铵(MgNH4PO4·6H2O)的析晶现象的方法。反应式如下式所示。
Mg2++NH4 ++PO4 3-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O
该方法中，优选Mg2+浓度为30～60毫摩尔/升、pH为6.8～7.7。
第四工序优选在微生物燃料电池工序(第三工序)之前。具体而言，自分离浆粕纤维之后的排水回收营养盐，然后向微生物燃料电池投入排水。分离浆粕之后的排水的磷浓度最高、回收效率良好，另外若在微生物燃料电池加入磷则在正极附着磷、发电效率降低，因此为了防止此问题，通过在先进行磷回收，从而回收率升高。
第四工序中，所回收的营养盐可以作为肥料利用。
需要说明的是，设置第四工序的情况下，优选在将含有营养盐的排水自使用过的尿布等的构成原材料分离的工序之前，不添加使高吸水性聚合物崩溃的氧化剂。使用过的尿布的再利用中，为了杀菌、漂白，有时添加次氯酸钠等氧化剂，但是由于氧化剂的影响而高吸收性聚合物的骨架结构崩溃、微细化、难以去除，在利用HAP法、MAP法得到的沉淀物之中混入经过微细化的高吸水性聚合物，沉淀物之中的羟基磷灰石、磷酸镁铵的浓度降低。通过在将含有营养盐的排水自使用过的尿布等的构成原材料分离的工序之前不加入氧化剂，在将含有营养盐的排水自使用过的尿布等的构成原材料分离的工序中，可以去除失活了的高吸水性聚合物的可能性升高。
第五工序为将在第一工序中分离浆粕纤维之后的含有没有完全分离的浆粕纤维的排水供给到糖化槽，得到葡萄糖的工序。第五工序以下也称为“糖化工序”。
实施第五工序的情况下，优选在第一工序之前，设置对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序，将附着于使用过的吸收性物品的外表面的屎尿预先去除，使供给到第五工序的排水尽可能不含有屎尿成分。
第五工序中，使含有没有完全分离的微细的浆粕纤维的排水在糖化槽中与酶共存，利用酶将浆粕纤维进行糖化，得到含有葡萄糖的糖化液。
作为酶，使用至少含有纤维素酶的酶。对于纤维素酶没有特别限定，例如优选使用木霉属、曲霉属、顶孢霉属等微生物所生产的水解能力高的纤维素酶。其中，在源自顶孢霉属的纤维素酶中发现即使在木质素存在下也具有非常高的水解能力的纤维素酶，因此特别优选使用其。另外，纤维素酶存在将纤维素链随机切断的内切葡聚糖酶、自纤维素链的末端使纤维二糖游离的外切葡聚糖酶(纤维二糖水解酶)、和将纤维二糖分解为葡萄糖的β-糖苷酶，但是也可以将这些分解方式不同的纤维素酶组合来使用。
对于糖化时的纤维素酶的用量没有特别限定，可以根据糖化槽的容量、处理对象物的量、所使用的纤维素酶的活性等适当设定。更具体而言，相对于浆粕纤维的量的纤维素酶的用量优选为0.1～30重量％。若相对于浆粕纤维的量的纤维素酶的添加量过少则酶处理需要长时间，在能力方面存在问题。若相反地过多则虽然酶的用量增多，但是糖化率不那么升高，因此从费用的观点考虑不利。
糖化工序中的浆粕纤维、失活了的高吸水性聚合物和水的混合物中的固体成分浓度只要糖化反应进行则没有限定，但是优选为1～50重量％、更优选5～20重量％。
糖化工序中的浆粕纤维、失活了的高吸水性聚合物和水的混合物中的浆粕纤维的含量根据所使用的纤维素酶的活性等适当设定即可，没有特别限定，但是优选为0.5～25重量％、更优选2.5～10重量％。
对于糖化工序中的温度、pH，也根据所使用的纤维素酶的种类等适当设定即可，但是需要在纤维素酶充分地发挥功能并且不会失活的范围内设定。例如对于温度，优选在10～70℃的范围内设定，对于pH优选为3.0～8.0。处理时间优选为5～72小时左右。
第六工序为使在第五工序中得到的葡萄糖发酵而得到乙醇或乳酸的工序。第六工序以下也称为“发酵工序”。
生产乙醇时，利用酵母使葡萄糖发酵。更具体而言，可以向含有葡萄糖的糖化液添加酵母使其发酵，也可以在自含有葡萄糖的糖化液分离葡萄糖之后、利用酵母使所分离的葡萄糖发酵。对于为了乙醇发酵而使用的酵母没有特别限定，无论天然酵母、基因重组酵母都可以使用。作为代表性的酵母，可列举出例如酵母属的酵母等。对于乙醇发酵时的酵母的用量没有特别限制，可以根据发酵槽的容量、糖液的量、所使用的酵母的活性等适当设定。对于发酵工序中的温度、pH没有特别限定，可以根据供于发酵的糖的量、酵母的种类适当设定。
另外，通过使用乳酸产生菌等来替代酵母，能够得到乳酸等化学产品。
糖化和发酵可以以1个工序同时进行。即，可以在糖化/发酵工序中，将纤维素酶和酵母添加到含有浆粕纤维的排水，通过纤维素酶将浆粕纤维进行糖化而生成葡萄糖之后，通过酵母使葡萄糖发酵而生成乙醇。根据该方法，可以在相同的处理槽中由含有浆粕纤维的排水生产乙醇。利用酶糖化法的乙醇生产是例如可以通过向含有浆粕纤维的排水中加入在缓冲液等溶剂溶解纤维素酶粉末制造的纤维素酶溶液、进行糖化处理后、加入酵母进行乙醇发酵来进行。
第七工序为将高吸水性聚合物回收的工序。第七工序以下也称为“SAP回收工序”。
在自第一工序的第二级分分离了浆粕纤维的残留的固液混合物中含有失活了的高吸水性聚合物，因此使用失活了的高吸水性聚合物不会通过但是通过其它成分的孔径的筛，可以自该固液混合物将失活了的高吸水性聚合物分离回收。对于所分离回收的失活了的高吸水性聚合物，为了恢复水分吸收能力而进行再生处理。对于再生处理的方法没有限定，例如可以通过对于失活了的高吸水性聚合物用碱金属盐水溶液进行处理来进行。
作为碱金属盐，可以使用锂、钠、钾、铷和铯的水溶性的盐。作为优选的碱金属盐，可列举出氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾等，其中优选为氯化钠和氯化钾。
碱金属盐的量相对于高吸水性聚合物1g(干燥质量)优选为20毫摩尔以上、更优选30～150毫摩尔、进一步优选40～120毫摩尔。若碱金属盐的量过少则高吸水性聚合物的水分吸收能力的恢复不充分。若碱金属盐的量过多则在多余的碱金属离子没有被引进到高吸水性聚合物的状态下残留于处理液中，因此导致碱金属盐的浪费，处理费用增加。
碱金属盐水溶液中的碱金属盐的浓度若为能够使多价金属离子自高吸水性聚合物脱离的浓度则没有特别限定，但是优选为20毫摩尔/升以上、更优选30～150毫摩尔/升、进一步优选40～120毫摩尔/升。若浓度过低则高吸水性聚合物的水分吸收能力的恢复不充分。若浓度过高则在多余的碱金属离子没有被引进到高吸水性聚合物的状态下残留于处理液中，因此导致碱金属盐的浪费，处理费用增加。
碱金属盐水溶液处理的时间若为对于多价金属离子自高吸水性聚合物脱离而言充分的时间则没有特别限定，但是优选为1小时以上、更优选2～10小时、进一步优选4～8小时。若处理时间过短则高吸水性聚合物的水分吸收能力的恢复不充分。若处理时间超过某值则高吸水性聚合物的水分吸收量不会增加，因此超过该值的处理时间无意义。
碱金属盐水溶液的温度若为能够使多价金属离子自高吸水性聚合物脱离的温度则没有特别限定，但是通常为高于0℃且低于100℃的温度。虽然即使室温也是充分的，但是为了加速反应速度，也可以进行加热。进行加热的情况下，优选为室温～60℃、更优选室温～40℃、进一步优选室温～30℃。
实施第七工序的情况下，优选在实施第七工序之前，不添加使高吸水性聚合物崩溃的氧化剂。使用过的尿布的再利用中，为了杀菌、漂白，有时添加次氯酸钠等氧化剂，但是由于氧化剂的影响而高吸收性聚合物的骨架结构崩溃、微细化，难以回收高吸收性聚合物。
第七工序优选在第一工序中分离浆粕之后、在营养盐回收工序(第四工序)之前进行。具体而言，自浆粕分离后的处理水分离回收高吸水性聚合物、然后分离回收营养盐。这是由于，作为固体物的尺寸，浆粕纤维最大(纤维长为1.5～3mm左右)、接着失活SAP为100μm左右、营养盐为10μm左右，因此由大的物质依次用网筛进行回收。
本发明的方法在第一工序之前可以还包括对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序。通过洗涤，利用洗涤中的物理损伤部分地破坏尿布、分离浆粕的同时，将所附着的排泄物洗涤去除，由此可以确保无纺布/薄膜回收时的卫生性。前处理洗涤工序中产生的含有屎尿的排水可以供给到第三工序。
自微生物燃料电池排出的水返回到前处理洗涤工序、可以用于洗涤用。
第三工序中得到的电力可以供给到第一工序、第二工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序。
第二工序中得到的固体燃料可以作为用于运转第一工序、第三工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序的燃料使用。
优选根据再利用用途的需要，变更第一工序、第二工序和第三工序的处理量的比率。本发明的方法包括第四～第七工序中的至少一个工序的情况下，优选根据再利用用途的需要，变更第一工序、第二工序、第三工序和第四～第七工序中的至少一个工序的处理量的比率。例如与浆粕纤维相比乙醇、乳酸的需要大的情况下，优选减少第一工序中分离的浆粕量、增加第五工序中处理的浆粕量等。
通过变更各工序的处理量的比率，能够实现得到纯度高的优质的浆粕的工序。通过根据用途需要控制生产品的总产量，即使需要变动也能够实现维持高的处理率的作业。
本发明的方法通过根据使用过的吸收性物品中含有的屎尿的量，变更第一工序、第二工序和第三工序的处理量的比率，可以将利用前述方法产生的废弃物质的量抑制于低于所处理的使用过的吸收性物品的量的10质量％。在此，前述废弃物质的量指的是由微生物燃料电池产生的固体污泥的量。由微生物燃料电池产生的固体污泥的有机物的残留量也少、不适于作为固体燃料再利用。
需要说明的是，本发明的方法包括第四～第七工序中的至少一个工序的情况下，通过根据使用过的吸收性物品中含有的屎尿的量，变更第一工序、第二工序、第三工序和前述至少一个工序的处理量的比率，可以进一步减少废弃物质的量。
本发明的方法的一个实施方式的流程图如图1所示。
本发明的方法的其它实施方式的流程图如图2所示。
本发明的方法的进而其它实施方式的流程图如图3所示。
通过使用本发明的方法，能够由使用过的纸尿布制造符合有效利用用途的纯度/形态的再利用原材料，能够实现符合需要/条件的有效利用用途。再利用原材料和活用用途的例子如图4所示。
实施例
通过将含有屎尿的一次性尿布300kg在洗涤机那样带搅拌机的处理槽内搅拌，分离为含有少量的浆粕纤维、少量的高吸水性聚合物、源自屎尿的残留固体物、无纺布/薄膜等塑料等的级分A，和含有浆粕纤维、高吸收性聚合物、屎尿成分等的排水a。级分A的质量为129kg。排水a的量为1.11吨，但是其中包含浆粕纤维、高吸收性聚合物、含有屎尿的一次性纸尿布中含有的水分和源自屎尿的有机物(300kg-129kg＝)171kg。
通过自排水a进行固液分离，将再生浆粕纤维回收。所回收的再生浆粕纤维为48kg。将含有少量的浆粕纤维、少量的高吸水性聚合物、源自屎尿的残留固体物、无纺布/薄膜等塑料等的级分A进一步在洗涤机那样带搅拌机的处理槽内搅拌，将少量的浆粕纤维、少量的高吸水性聚合物等进一步分离，将所得到的残留物干燥、压缩成型，得到固体燃料。所得到的固体燃料的质量为36kg。将少量的浆粕纤维、少量的高吸水性聚合物等分离得到的排水b的质量为30kg。
将排水a和排水b混合、得到1.14吨的排水c。在排水c中包含含有屎尿的一次性纸尿布中含有的水分和源自屎尿的有机物(171kg+30kg＝)201kg。将1.14吨的排水c导入到微生物燃料电池，每1天进行95.7kW的发电，结果产生4kg的固体污泥。也就是说，微生物燃料电池中的处理量为201kg-4kg＝197kg。
因此含有屎尿的一次性纸尿布300kg中可以处理的量为48kg+36kg+197kg＝281kg、处理率为281kg÷300kg×100≒94质量％。
产业上的可利用性
本发明的方法可以合适地用于有效地将含有屎尿的使用过的吸收性物品再资源化。
附图标记说明
1 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 (11)
1.一种使用过的吸收性物品的再利用方法，其为含有屎尿的使用过的吸收性物品的再利用方法，该方法包括：
自含有屎尿的使用过的吸收性物品分离浆粕纤维，得到再生浆粕纤维的第一工序；
将分离了浆粕纤维的剩余的吸收性物品的构成原材料进行固体燃料化，得到固体燃料的第二工序；和
将在第一工序中产生的含有有机物的排水供给到微生物燃料电池，得到电力的同时将所述排水净化的第三工序，
含有屎尿的使用过的吸收性物品的处理率为90质量％以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将源自屎尿的营养盐回收的第四工序。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括：将在第一工序中分离浆粕纤维之后的含有没有完全分离的浆粕纤维的排水供给到糖化槽，得到葡萄糖的第五工序。
4.根据权利要求3所述的方法，其还包括：使在第五工序中得到的葡萄糖发酵而得到乙醇或乳酸的第六工序。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其还包括：将高吸水性聚合物回收的第七工序。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其在第一工序之前还包括：对于使用过的吸收性物品进行洗涤的前处理洗涤工序。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将自微生物燃料电池排出的水返回到前处理洗涤工序。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，将在第三工序中得到的电力供给到第一工序、第二工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，将在第二工序中得到的固体燃料作为用于运转第一工序、第三工序、第四工序、第五工序、第六工序、第七工序和前处理洗涤工序中的至少一个工序的燃料使用。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的方法，其中，通过所述方法产生的废弃物质的量低于被处理的使用过的吸收性物品的量的10质量％。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的方法，其中，根据再利用用途的需要，变更第一工序、第二工序和第三工序的处理量的比率。
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