JP2005028340A

JP2005028340A - 炭素化装置

Info

Publication number: JP2005028340A
Application number: JP2003273449A
Authority: JP
Inventors: Sadao Matsumura; 貞夫松村
Original assignee: HONRUI Ltd NIPPON KK
Current assignee: HONRUI Ltd NIPPON KK
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ダイオキシン等の有害物質の発生を抑えることができると共に、簡易な構成で一般廃棄物を炭素化して固形化し、建築材料等に利用できる再原料化可能な炭素化装置を提供する。
【解決手段】廃棄物を収集、分別して破砕した廃棄処理物を受収する両端円錐で円筒状の受収構造体と、前記受収構造体の長軸方向に配設されたスクリュー移動体と、高温高圧の流体を流入させるために前記受収構造体の一端部に配設された高温高圧ボイラーと、前記スクリュー移動体の上方に配設された放電用電極板とを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は一般廃棄物を炭素化して固形化する炭素化装置に関し、特に一般廃棄物を破砕した廃棄処理物を加熱、加圧の下で、マイナスイオン効果発生作用によって炭素化する炭素化装置に関する。

市民生活、家庭から排出される一般廃棄物の処理としては、従来地中に埋設するか、燃焼若しくは焼却することが一般的である。地中に埋設する場合は土地の確保と共に、地中から有害物質が地下水等に浸透して、住民等の健康に悪影響を及ぼさないことが必要である。

一般廃棄物に含まれる有害物は、廃棄物そのものが有害物ではなく、廃棄物が燃焼する時に物質同士が熱を触媒に結合することによって有害物が発生することである。廃棄物がもともと有害物（例えば化学兵器）だけのものの処理としては、完全で完璧な無害化処理のプラズマ気化処理方法、超臨界流体の装置があるが、いずれも装置が大型であり、その設備コストが莫大にかかり、一般廃棄物の無害化処理としては経済的に有効な処理方法にはなっていない。
特開２００２−６８７２３特開２００１−３２４１１９

色々な物質が燃焼若しくは焼却される場合には熱が触媒となり、有害物の生成が醸成されて発生する。このため、異なる物質同士が熱を触媒として燃焼する場合も、その触媒の熱効果温度範囲を探すことが必要である。有害物醸成の廃棄物処理燃焼時の温度が３５０℃〜４００℃の範囲で有害物質（ダイオキシン等）が発生していることから推定すれば、安全性を確保するため、高くて３００℃までの範囲で熱、気圧、そこから生じるイオンを触媒にして、廃棄物がどのように処理されるかという状況の確認を行う必要がある。しかしながら、研究実験において、温度１００℃〜３００℃の範囲までの熱温度における廃棄物処理の状況は、異種雑多な形状変化はされたが、製品製造の再原料化の点では問題があった。つまり、一般廃棄物を再原料化するには満足のできる状況にはなっていない。

また、プラズマ気化方法の研究の中で、蒸気中のプラズマ電極に２５００Ｖの電圧を印加し、華氏５万〜１０万℃に達する超高温のアークプラズマを発生させ、そのアークプラズマを膨張した蒸気に放つことによって、金属が融解してしまうという事実が確認されている。設備費やイニシャルコストの高くつくプラズマ気化処理方式、超臨界流体装置が、現況の一般廃棄物の処理方法において再原料化に必要であるかというと、必要としないことが分かる。それは、金属まで融解する温度を必要としないことからである。同時に、燃焼温度３５０℃〜４５０℃において、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑えることができれば良い。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、一般廃棄物を地中に埋設したり燃焼させたりすることなく、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑えることができると共に、簡易な構成で一般廃棄物を炭素化して固形化し、建築材料等に利用できる再原料化可能な炭素化装置を提供することにある。

本発明は炭素化装置に関し、本発明の上記目的は、廃棄物を収集、分別して破砕した廃棄処理物を受収する両端円錐で円筒状の受収構造体と、前記受収構造体の長軸方向に配設されたスクリュー移動体と、高温高圧の流体を流入させるために前記受収構造体の一端部に配設された高温高圧ボイラーと、前記スクリュー移動体の上方に配設された放電用電極板とを具備することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記スクリュー移動体をモータによって所定周期で可逆回転することによって、或いは前記高温高圧の流体を、温度１５０〜３５０℃、２０〜４０気圧の水蒸気とすることにより、或いは前記放電用電極板に１０００〜２００００Ｖの電圧を印加することによって、或いは前記受収構造体の上部に、前記廃棄処理物の受収を行うための開閉蓋を設けることにより、或いは前記受収構造体の下部に、生成された炭素化物質を排出するための開閉ハッチを設けることにより、或いは前記モータ、前記放電用電極板、前記開閉蓋及び前記開閉ハッチを制御する制御手段を設けることによって、より効果的に達成される。

本発明によれば、一般廃棄物を破砕して後、高温高圧の水蒸気の下で放電作用させることによって固形物として炭素化でき、一般廃棄物の処理を無公害的に行うことができる。炭素化された固形物質は、建築材料、例えば子供の勉強部屋、物置、山小屋、現場事務所等の角柱材料、ボード等として利用可能である。

本発明者は、一般廃棄物を無害で固形物質とする装置で、圧力を変えた場合にどのような結果が得られるかを研究した。一定の圧力容器において、ある一定の熱と水蒸気、圧力を加えることによって、金属を除いて一般廃棄物は全て炭素化（分子化＝炭）された状態になった。高気圧化容器に蒸気、熱を加えるとイオンが発生して、圧力を２０気圧〜４０気圧まで上げ、その気圧毎の温度を１５０℃〜３５０℃に保持したときに、最善の廃棄物を再原料として利用できる物質になるかを確認した。

本発明では、一般廃棄物の中に含まれる炭素化できない物質、例えばアルミ缶、スチール缶、ガラスビン、ガラス屑、陶器、陶器屑、金属類、液状物等を除去し、破砕した廃棄処理物を炭素化するようにしている。

一般的に炭化することは同種類の物体、例えば一定の条件温度で木材、竹材等の同じ物を熱利用するだけで、蒸し焼きにすることを炭化するという。炭素化は、色々な種類の物を一定の条件雰囲気において行う点では、方法論的には炭化と同じである。出来た物質は炭化と同じ概念の物質となっている。炭化は熱利用だけで炭化するが、本発明では炭化する方法が熱、圧力、イオンの雰囲気の中で炭化するもので、出来あがる物質が炭であることに変わりはない。

以下に、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。

図１は本発明の概要を示しており、一般廃棄物を分別して処理された廃棄物はせん断式の破砕機１で破砕されて廃棄処理物となり、この廃棄処理物がベルトコンベア等の搬送路２，３，４を経て本発明の炭素化装置１００に落下されて受収される。炭素化装置１００では、廃棄処理物を高温高圧ボイラー１１０からの高温高圧の飽和水蒸気と、放電効果によるイオンによって炭素化した固形物を排出し、下部に位置されている貯留槽１２０に貯留する。貯留槽１２０がベルトコンベア等で搬送され、破砕若しくは粒度調整されて建築物等の材料として利用される。

図２は一般廃棄物の処理工程を示しており、一般市民から排出される家庭ゴミ等の一般廃棄物（ステップＳ１）は自治体等の委託業者が収集・分別し（ステップＳ２）、ポリ袋等に入れられた廃棄物が廃棄物処理場のピットに集積される（ステップＳ３）。ピットの廃棄物はベルトコンベア等で搬送され、破袋機に投入されてポリ袋等が破られて中の一般廃棄物が取出される（ステップＳ４）。ポリ袋等から取出された廃棄物から目視によって、ガラスや陶器等が選別されて分別され（ステップＳ５）、その後磁石によって金属製品を排除する磁選別を行い（ステップＳ６）、更に風力によって重量選別を行う風力選別を行う（ステップＳ７）。風力選別された廃棄物が破砕機１に搬送されて投入され（ステップＳ８）、破砕機１で破砕された廃棄処理物が搬送路２，３，４で搬送され、本発明の炭素化装置１００に送られて炭素化される（ステップＳ１０）。

図３は本発明の炭素化装置１００の断面構造例を示しており、両端が円錐形となった円筒状の受収構造体１０１の上部には廃棄処理物を上方から内部に投出するための開閉蓋１０２が設けられ、底部には生成された炭素化物を排出するための開閉ハッチ１０３が設けられている。受収構造体１０１の長軸方向の中央部には、スクリュー羽根１３１を有するスクリュー移動体１３０が両端の支持板１３２、１３３に支持されており、スクリュー移動体１３０はモータ１３４によって正転又は逆転されるようになっている。また、スクリュー移動体１３０の上方には放電用電極板１４０、１４１が設けられており、モータ１３４の回転駆動、スクリュー移動体１３０の回転駆動、放電用電極板１４０，１４１の放電、開閉蓋１０２及び開閉ハッチ１０３の開閉を制御するための制御部１５０が設けられている。受収構造体１０１の右端には高温高圧ボイラー１１０からの連結管１１１が接続されており、受収構造体１０１内に高温高圧の飽和水蒸気を吹き付けるようになっている。

高温高圧ボイラー１１０の温度は１５０〜３５０℃で、望ましくは２８０℃、圧力は２０〜４０気圧で、望ましくは３０気圧となっている。また、モータ１３４の回転速度は２０〜５０ｒｐｍで、望ましくは３５ｒｐｍで回転駆動され、放電用電極板１４０，１４１の間隔は約１２０ｃｍであり、印加電圧は１０００〜２００００Ｖで、望ましくは１５０００Ｖである。

このような構成において、その動作例を図４のタイムチャートを参照して説明する。

先ず破砕機１からの廃棄処理物を受収構造体１０１に投入するために、制御部１５０は所定時間（ｔ１〜ｔ２）だけ開閉蓋１０２を開け、所定量の廃棄処理物を炭素化装置１００内に投入する。所定量の廃棄処理物が投入されると、制御部１５０は放電用電極板１４０，１４１に高電圧（例えば１５０００Ｖ）を印加して放電を開始（時点ｔ３）すると共に、スクリュー移動体１３０を正転させる（時点ｔ４）。スクリュー移動体１３０を正転させると、内部に投入された廃棄処理物が例えば図示右方向に移動され、所定時間経過後（時点ｔ５）にスクリュー移動体１３０を逆転させて廃棄処理物を図示左方向に移動する。このような移動動作を繰り返し（図示例では２回の繰返し）、廃棄処理物が炭素化されると、放電を停止（時点ｔ９）すると共に、開閉ハッチ１０３を開けて外部に排出する（時点ｔ１０〜ｔ１１）。

本発明によれば、一般廃棄物を破砕して後、高温高圧の水蒸気の下で放電作用させることによって固形物として炭素化でき、従来のように地中に埋設したり、燃焼させることなく、一般廃棄物の無菌化及び有害物の無害化（各種公害物含有規定範囲以下）の処理を行うことができる。炭素化された固形物質は、建築材料の角柱材料、ボード等として利用可能である。

本発明の概要を説明するための図である。一般廃棄物の処理の流れを示す図である。本発明の一例を示す断面構造図である。本発明の制御動作例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１破砕機
２，３，４搬送路
１００炭素化装置
１０１受収構造体
１０２開閉蓋
１０３開閉ハッチ
１１０貯留槽
１３０高温高圧ボイラー
１２０スクリュー移動体
１３１スクリュー羽根
１３２，１３３支持板
１３４モータ
１４０，１４１放電用電極板
１５０制御部

Claims

廃棄物を収集、分別して破砕した廃棄処理物を受収する両端円錐で円筒状の受収構造体と、前記受収構造体の長軸方向に配設されたスクリュー移動体と、高温高圧の流体を流入させるために前記受収構造体の一端部に配設された高温高圧ボイラーと、前記スクリュー移動体の上方に配設された放電用電極板とを具備したことを特徴とする炭素化装置。
前記スクリュー移動体がモータによって所定周期で可逆回転されるようになっている請求項１に記載の炭素化装置。
前記高温高圧の流体が、温度１５０〜３５０℃、２０〜４０気圧の水蒸気である請求項１に記載の炭素化装置。
前記放電用電極板に１０００〜２００００Ｖの電圧を印加するようになっている請求項１に記載の炭素化装置。
前記受収構造体の上部に、前記廃棄処理物の受収を行うための開閉蓋が設けられている請求項１に記載の炭素化装置。
前記受収構造体の下部に、生成された炭素化物質を排出するための開閉ハッチが設けられている請求項５に記載の炭素化装置。
前記モータ、前記放電用電極板、前記開閉蓋及び前記開閉ハッチを制御する制御手段が設けられている請求項２乃至６のいずれかに記載の炭素化装置。