JP2005034727A

JP2005034727A - 有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置

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Publication number: JP2005034727A
Application number: JP2003273892A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 博鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】エネルギー効率がよく低公害でプラスチックや金属、無機質等が混合した廃棄物でも処理できる有機物含有物分解方法及び有機物含有物分解装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の有機物含有物分解装置は、炭の粒子と混合された有機物含有物を収納する処理槽２と、前記処理槽２へ電磁波を照射する電磁波照射手段４とを有し、炭の粒子と混合された有機物含有物へ電磁波を照射して高温に加熱することにより、ダイオキシン等の有害物質を発生させることなく有機物を分解するものである。
【選択図】図１

Description

本発明に係る有機物含有物方法及び有機物含有物分解装置は、生活廃棄物や産業廃棄物等の処理施設や、再利用可能な資材の再利用処理に関するものである。特に、木材、紙、プラスチック等の有機物を含む廃棄物の処理施設に係るものである。

現代社会において、生活および産業活動に伴う廃棄物の発生は避けられない。生活の高度化や産業の大規模化に伴い廃棄物の量は増加しつつある。これらの廃棄物は、各地に設けられた焼却場に集められて焼却されるか、埋め立てされるのが通常である。

廃棄物の大部分は有機物である。さらに、有機物の中でも塩素分を含む廃プラスチックの処理は問題が多い。多くのプラスチックは完全に分解するのに長期間を要し、埋め立てには適さない。燃焼させる場合には、高温腐食による焼却炉の損傷やダイオキシン等の有害物質の発生の問題がある。自治体による廃棄物の回収においては分別収集が行われているが、分別することはそれ自体負担である。また、使用済みの電子機器等ではプラスチックとそれ以外の素材が結合されて使用されており、プラスチックのみの完全な分別は望めないし、また、分別したにせよそのプラスチックを何らかの手段で処理しなければならないことには変わりがない。

近年、プラスチックを無公害で処理する方法が例えば特許文献１、特許文献2等にて提案されている。しかしながら、これらの技術も廃棄物を焼却または蒸し焼きするものである。特に蒸し焼きにする方法は無公害の点で有力であるが、エネルギー効率は悪く多量の燃料を消費する。焼却にせよ蒸し焼きにせよ、多量の二酸化炭素を排出するが、地球温暖化防止の観点からも二酸化炭素の発生量は減少させるべきである。

また、特許文献３には焼却灰に活性炭を混入し、マイクロ波を照射する焼却灰無害化方法が記載されている。
特開２０００−７４３３６号公開特許公報特開２０００−８６８０７号公開特許公報特開平１１−３１４０７３号公開特許公報

従来の廃棄物処理方法で主流となっている焼却処理は、多量の二酸化炭素を発生させる問題があり、また、有害物質であるダイオキシンの発生が問題になっている。さらに焼却においては廃棄物は二酸化炭素と灰になるのみであり、資源としてのリサイクルは望めない。また、分別されていないプラスチックや金属、無機質等が混合した廃棄物の処理にも問題がある。一方、無酸素状態で蒸し焼きにする方法はダイオキシンの発生防止の点では有利であるが、エネルギー効率が悪く、大量の燃料を消費し、また二酸化炭素を発生させる。

特許文献３に記載の焼却灰無害化方法によれば、加熱処理時間の短縮と処理コストの低減が実現すると記載されている。しかしながら、特許文献３に記載の焼却灰無害化方法は、飛灰や燃えがら等の焼却灰を無害化するものであり、廃棄物を焼却して焼却灰にするまでの間にダイオキシンを発生させるおそれがある。この発生したダイオキシンは焼却灰としてすべて回収できるとは限らず、この焼却灰無害化方法を用いる前の段階でダイオキシンが環境中に流出する可能性がある。本発明の目的は、従来の廃棄物処理技術の有するこれらの問題を解決し、エネルギー効率がよく低公害でプラスチックや金属、無機質等が混合した廃棄物でも処理できる有機物含有物分解方法及び有機物含有物分解装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の有機物含有物分解方法は、有機物含有物を炭の粒子と混合し、これに電磁波を照射して有機物を分解することを特徴とするものである。炭の粒子と混合された有機物含有物を収納する処理槽と電磁波照射手段を相対的に移動させながら電磁波を照射するようにしてもよく、前記処理槽を多段に設け、炭素と混合された有機物含有物を最上段の処理槽に投入し、下段の各処理槽へ順次移動させて、電磁波の照射を多段階に行うようにしてもよい。

上記の目的を達成するために、本発明の有機物含有物分解装置は、炭の粒子と混合された有機物含有物を収納する処理槽と、前記処理槽へ電磁波を照射する電磁波照射手段とを有し、炭の粒子と混合された有機物含有物へ電磁波を照射して有機物を分解するものである。前記処理槽と前記電磁波照射手段を多段に有し、各処理層には撹拌手段が設けられており、炭の粒子と混合された有機物含有物を最上段の処理槽に投入し、下段の各処理槽へ順次移動させて、電磁波の照射を多段階に行うものとすることもできる。

本発明に係る有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置においては、有機物含有物を炭の粒子と混合し、処理槽内で電磁波照射手段によって電磁波照射を行って、高温で分解処理を行うことにより、ダイオキシン等の有害物質を発生することなく、分解処理が行えるという効果を有する。電磁波を炭の粒子に吸収させて効率的に加熱するので、処理時間が短く、エネルギー効率が高い。また、処理前に厳密な分別を行う必要がなく、有機物、金属、無機物が混合した状態のままでも分解処理を行うことができる。

以下、本発明に係る有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１、図２に本発明の有機物含有物分解装置の一実施例を示す。有機物含有物分解装置１は有機物含有物を分解処理するための処理槽２を一つ備えている。処理槽２は対象の有機物含有物を１回で処理できるのに適した容量を備えるが、後述の連続処理式の例に比較して小型にすることが好ましい。処理槽２の素材は耐久性の点からはステンレスが好ましいが、通常の鉄鋼でも可能である。この処理槽２の上には、蓋部３が設けられている。さらに、この蓋部３には電磁波照射手段としてマグネトロン４が一基または複数設けられている。マグネトロン４はマイクロ波を処理槽２へ向けて照射するように設けられている。このマグネトロン４には処理槽２の全体に均一にマイクロ波を照射するように水平方向に移動させるための移動手段（図示省略）が設けられている。この例では蓋部３が水平方向に運動することにより、マグネトロン４を移動させる。

処理槽２の下には、分解処理の終わった直後の処理物を一時的に貯留するための冷却槽が設けられている。処理槽２の底部６は開閉可能となっており、開くことによって処理槽２内の処理物を冷却槽５へ移動させる。冷却槽５の底部７も開閉可能となっており、底部を開くことにより冷却槽内５内の処理物を外部へ排出することができる。

次に、この実施例の有機物含有物分解装置による有機物含有物分解方法を説明する。分解処理されるべき有機物含有物は塩化ビニールのように塩素を含む有機物を含むのもでもよく、有機物のみであっても、あるいは被覆された導線のように有機物と金属や無機物が混在したものであってもよい。予め分別されていることは分解処理効率をあげる点で望ましいが、本発明においてはさほど厳密な分別は必要とせず、場合によっては各種産業廃棄物や生活廃棄物を全く分別しないまま処理することも可能である。また、粉砕機等で前もって粉砕するような前処理を必要とせず、使用済みのパソコンやテレビ受像機をそのまま投入することも可能である。

処理対象の有機物含有物に炭の粒子を加え、均質になるように混合し、処理槽２へ投入する。炭の粒子は全重量の３０〜５０％程度の割合で加える。図２に示すように蓋部３を開き、上から処理対象物を処理槽２へ投入する。

ついで、蓋部３を閉じて密閉し、マグネトロン４によりマイクロ波を処理対象物へ照射する。蓋部３は水平運動するので、マグネトロン４も処理対象物の上を水平に運動し、マイクロ波を均一に照射する。マイクロ波照射により処理対象物を７００〜１０００℃に加熱する。この加熱により有機物中に含まれる水素は水素ガスとして分離される。また、水銀も気体となる。これらの気体は固体と分離して回収される。有機物のほどんどは短時間で炭化し、炭として残る。

マグネトロン４から照射されたマイクロ波を炭の粒子に吸収させて効率的に加熱するので、短時間で処理できるとともにエネルギーコストが低い。また、高温で処理するためダイオキシン等の有害物質が発生しない。マグネトロン４への通電・遮断により加熱の開始や停止が簡単に制御できる。

分解処理が終了したらマイクロ波照射を停止する。底部７を開き、処理槽２に残った固定物を冷却槽５へ移動させる。冷却槽５で所定時間冷却した後、底部７を開き、固形物を外部へ排出する。このようにして排出された固形物は無害化されており、そのまま埋め立てに使用してもよい。しかしながら、固形物中には有用な金属が含まれているので、これらの金属は分離・回収して再利用することが好ましい。炭と金属との分離は容易に行うことができる。有機物を処理することによって発生した炭は、回収して再利用することができる。その一部は微細に粉砕して、新たな有機物含有物と混合するために再使用することもできる。

上述の例では、処理対象物である有機物含有物に炭の粒子のみを混合して処理を行った。炭の粒子に加えてさらに、熱伝導の補助材としてペレット状の金属片を加えてもよい。マイクロ波による加熱の効率を向上させることができ、例えば低出力のマグネトロンであっても効率的な分解処理が行えるようになる。

以上、この実施例においては、有機物含有物分解処理はバッチ式に行われる。処理槽２に処理対象物が入っている間は、新たな処理対象物を投入することができない。分解処理が終了し、処理対象物が冷却槽５へ移された後に、新たな処理対象物を投入して、分解処理を行う。従って、大量の有機物含有物を連続的に処理するには適さないが、反面、装置の構成は簡易であり、投資コストは低くなる。また、処理を行うときだけ稼動し、処理を行うべき有機物含有物がないときは装置を停止しておくことができるので、不定量の有機物含有物を随時処理するのに適している。

次に、本発明の有機物含有物分解装置の別の実施例について説明する。図３はこの実施例の有機物含有物分解装置の縦断面図であり、図４は断面Ａにおける断面を上部から見た図、図５は同断面を底面から見た図、図６は断面Ｂにおける断面を上部から見た図である。この実施例は大量の有機物含有物を連続的に処理するのに適した装置の例である。この実施例においては、有機物含有物分解装置１は多段に設けられた複数の処理槽２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有する。これら処理槽２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは円筒状の形状を有する。また、それぞれの処理槽への電磁波照射手段としてマグネトロン４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄも多段に設けられている。

各処理槽２にはそれぞれ、処理対象物を撹拌する手段として、４枚の回転板８がほぼ垂直に設けられている。図４に示すように、断面で見て、中心から外周へ伸びた回転板８が、９０度おきに設けられている。断面中心には回転軸９が通っており、中心部において回転板８は回転軸９と接続されている。さらに有機物含有物分解装置１には回転軸９を駆動する駆動源１０が設けられている。

最上段の処理槽２ａの上には貯留槽１１が設けられており、この貯留槽１１には処理対象物を投入するための投入口１２が設けられている。

ついで、この実施例の有機物含有物分解装置による有機物含有物分解方法について説明する。先述の実施例と同様に処理対象となる有機物含有物は、有機物または有機物と無機物の混合物である。前処理として、有機物含有物を粉砕し、ペレット状にする。この前処理過程において、被覆導線中の銅線などのように比較的容易に分離でき、かつそのままで価値を有していて再利用可能なものは分離しておく。この分離作業はさほど厳密に行う必要はない。こうしてペレット状に加工された有機物含有物に炭の粒子を混合する。炭の粒子の量は全重量の３０〜５０％程度とするのが好ましい。さらに、熱伝導の補助材としてペレット状の金属片をさらに加えてもよい。

炭の粒子と混合された有機物含有物は投入口１２より連続的に貯留槽１１へ投入される。貯留槽１１の底部には図４に示すように開閉可能な遮蔽版１３を開いて貯留槽１１内の処理対象物を最上段の処理槽２ａへ投入する。遮蔽版１３の開く量を適宜調整し、有機物含有物分解処理装置１の処理速度に合わせた投入量になるように調整する。

最上段の処理槽２ａにおいて、処理対象物はマグネトロン４ａより照射されるマイクロ波によって高温に加熱される。マグネトロン４ａは処理槽２ａの周囲に４基設けられており、導波管１４を通してマイクロ波が四方より処理対象物に照射される。また、駆動源１０により回転軸９がさせられ、これにより回転板８が回転し、処理槽２ａ内において処理対象物が撹拌される。このようにしてマイクロ波が均一に照射される。マイクロ波が炭の粒子により吸収され、処理対象物が高温に加熱されて分解処理されるのは先述の実施例と同様であるが、本実施例においては、最上段の処理槽２ａにおいて完全に分解処理が完了する前に、２段目の処理槽２ｂへ処理対象物は移送される。各処理槽２の底部には開閉可能な遮蔽板１５が設けられており、所定の量が下へ排出されるように開いている。

最上段の処理槽２ａを通過した処理対象物は、以下２段目、３段目、４段目の各処理槽を通りながら同様に加熱・分解処理を受ける。４段目の処理槽２ｄより排出されるときには、分解処理は完了している。

最下段の処理槽２ｄの下には金属メッシュ等の分離手段１６が設けられており、材質、形状、大きさ等によって分別される。分解処理によって無害化されているため、排出されたものは埋め立てに使用できるが、金属等は再利用可能な資源として回収される。また、有機物より発生する炭も工業的に有用な資源として再利用され、その一部は本発明の有機物含有物分解方法のために有機物含有物と混合するために使用できる。

本実施例は、大量の有機物含有物を連続的に処理するものであるが、上述のように、貯留槽１１の遮蔽板１３および処理槽２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの遮蔽板１５を常時開いて、連続的に処理対象物を通過させていくほかに、これらの遮蔽板を断続的に開閉し、半連続的に分解処理を行ってもよい。

以上、本発明に係る有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置においては、処理対象の有機物含有物（廃棄物や再利用したい資材）に対して直接分解処理を行い、廃棄または再利用が可能な無害なものに変える。したがって、途中段階で、ダイオキシン等の有害な有機物を含む焼却灰を発生することがない。しかしまた、従来の焼却炉等で焼却した後の、ダイオキシン等の有害な有機物を含む焼却灰を本発明の有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置によって無害化処理することも可能である。この場合、通常の廃棄物と同様に分解処理を行えばよい。直接本実施例は、大量の有機物含有物を連続的に処理するものであるが、上述のように、貯留槽１１の遮蔽板１３および処理槽２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの遮蔽板１５を常時開いて、連続的に処理対象物を通過させていくほかに、これらの遮蔽板を断続的に開閉し、半連続的に分解処理を行ってもよい。炭の粒子と混合し、処理槽内で電磁波照射手段によって電磁波照射を行って高温（例えば９００℃程度）で分解処理を行うことにより、ダイオキシン等の有害物質は分解されて焼却灰は無害化される。

本発明に係る有機物含有物分解方法および有機物含有物分解装置は、ダイオキシン等の有害物質を発生することなく、しかも効率よく有機物含有物の分解処理が行えるので、産業廃棄物や一般家庭からの生活廃棄物の処理や、資源の再利用に適用できる。

有機物含有物分解装置の一実施例を示す縦断面図である。蓋部が開いた状態を示す縦断面図である。有機物含有物分解装置の別の実施例を示す縦断面図である。断面Ａを上面から見た同横断面図である。断面Ａを底面から見た同横断面図である。断面Ｂを上面から見た同横断面図である。

符号の説明

１．有機物含有物分解装置
２．処理槽
４．マグネトロン（電磁波照射手段）
６．底部
８．回転板（撹拌手段）

Claims

有機物含有物を炭の粒子と混合し、これに電磁波を照射して有機物を分解することを特徴とする有機物含有物分解方法。
炭の粒子と混合された有機物含有物を収納する処理槽と電磁波照射手段を相対的に移動させながら電磁波を照射することを特徴とする請求項１に記載の有機物含有物分解方法。
前記処理槽を多段に設け、炭の粒子と混合された有機物含有物を最上段の処理槽に投入し、下段の各処理槽へ順次移動させて、電磁波の照射を多段階に行うことを特徴とする請求項１に記載の有機物含有物分解方法。
炭の粒子と混合された有機物含有物を収納する処理槽と、前記処理槽へ電磁波を照射する電磁波照射手段とを有し、炭の粒子と混合された有機物含有物へ電磁波を照射して有機物を分解する有機物含有物分解装置。
前記処理槽と前記電磁波照射手段を多段に有し、各処理層には撹拌手段が設けられており、炭の粒子と混合された有機物含有物を最上段の処理槽に投入し、下段の各処理槽へ順次移動させて、電磁波の照射を多段階に行うことを特徴とする請求項４に記載の有機物含有物分解装置。