JP2005131480A - Method and apparatus for recycling biodegradable waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生分解性プラスチックス(バイオプラスチックス)及び食品残渣などを含む生分解性廃棄物を資源として再生させる生分解性廃棄物のリサイクル方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a biodegradable waste recycling method and apparatus for recycling biodegradable plastics (bioplastics) and biodegradable waste containing food residues as resources.
食品製造工場、レストランなどから大量に発生する、生ゴミ、いわゆる食品廃棄物は、生分解性廃棄物の代表的なものである。これらは、炭水化物、蛋白質、脂肪、リグニンなどの有機物及び少量の無機物から構成されている。食品廃棄物は、一般に含水率が高くて腐敗しやすいものが多いため、直接燃焼によってエネルギーを回収することは難しいが、加熱による減量化のほか、例えば、飼料として、あるいは有機肥料、堆肥として有効利用を図る資源として回収することが可能である。 Raw garbage, so-called food waste, generated in large quantities from food manufacturing factories, restaurants, etc., is representative of biodegradable waste. These are composed of organic substances such as carbohydrates, proteins, fats, and lignin and a small amount of inorganic substances. Food waste generally has a high moisture content and is prone to spoilage, so it is difficult to recover energy by direct combustion, but in addition to weight reduction by heating, it is effective as feed, organic fertilizer, compost, etc. It can be recovered as a resource to be used.
例えば、生分解性廃棄物を堆肥化(コンポスティング)するときには、動植物性残渣、残飯、籾殻などの農業廃棄物、動物糞尿、おがくず、樹皮のほか、活性汚泥廃水施設から排出される廃水処理汚泥を含めて堆肥化して農地へもどされる。堆肥化は、堆肥にする原料さえあれば、さほど高度な技術を必要とするわけではなく、水分、温度、酸素、微生物の栄養、pHを管理することによって、容易に実現することができるが、有害物質、特に有害重金属の混入は、堆肥化反応の大きな阻害原因である。 For example, when composting biodegradable waste, agricultural waste such as animal and vegetable residues, leftovers, rice husks, animal manure, sawdust, bark, and wastewater treatment sludge discharged from activated sludge wastewater facilities Is composted and returned to farmland. Composting does not require so much advanced technology as long as it is a raw material for composting, and can be easily realized by controlling moisture, temperature, oxygen, microbial nutrition, and pH, Hazardous substances, especially the inclusion of toxic heavy metals, is a major impediment to the composting reaction.
また、生分解性廃棄物の処理の際の処理時間や処理の際に生ずる臭いの問題に関しては、特許文献1に取り上げられている。 Further, Patent Document 1 deals with the problem of odor generated during processing time and processing time when processing biodegradable waste.
特許文献1は、野積みなどの堆積方法によって枝葉を堆肥化するには、数ヶ月ないしそれ以上の長時間がかかる上に、腐敗臭が強くて環境汚染の問題が生ずることから、剪定枝葉等の生分解性廃棄物を粒状又は粉状に粉砕して成る被処理物に、EM菌が生息する活性水を加えて堆積分解させる堆積分解工程と、この堆積分解された被処理物を水中で曝気しながらEM菌により分解させる初期水中分解工程と、この初期水中分解工程での上澄み液を取り出して曝気しながらEM菌により分解させる上澄み液分解工程とを順次に行う生分解性廃棄物の処理方法又は生分解性廃棄物処理プラントを提案したものである。 In Patent Document 1, it takes several months or more to compost branches and leaves by a deposition method such as field stacking, and the problem of environmental pollution arises due to the strong odor of decay. A decomposing process in which activated water inhabiting EM bacteria is added to the object to be processed, which is obtained by pulverizing the biodegradable waste in a granular or powder form, and the object to be decomposed in water is deposited and decomposed. Treatment of biodegradable waste by sequentially performing an initial water decomposition step for decomposing by EM bacteria while aeration and a supernatant liquid decomposition step for removing the supernatant liquid from this initial water decomposition step and decomposing by EM bacteria while aeration A method or biodegradable waste treatment plant is proposed.
この方法によれば、腐敗臭の発生が少ない当初の堆積分解を除いて、全て水中で行われるため、腐敗臭が空気中に発散することは殆ど無い。そして、水中での分解は曝気を受けながら行われるので、好気性菌と嫌気性菌の両方とも活発に働くと共に、被処理物が膨軟化し且つ曝気によって満遍なく攪拌されるため、菌が被処理物に着床し易くなって、被処理物の分解を非常に速く進行させることができるという効果が強調されている。 According to this method, except for the initial sedimentary decomposition in which the generation of rot odor is small, the entire process is performed in water, so that the rot odor hardly radiates into the air. Since decomposition in water is carried out with aeration, both aerobic bacteria and anaerobic bacteria work actively, and the treatment object is softened and uniformly stirred by aeration, so that the bacteria are treated. The effect that it becomes easy to land on an object and the decomposition of the object to be processed can proceed very quickly is emphasized.
ところが、生分解性廃棄物の堆肥化(コンポスティング)に伴う問題は、有害物質や臭いだけではない。いわゆる食品廃棄物が食品製造工場、レストランなどから廃棄されるときには通常、プラスチックス容器やゴミ袋としてのプラスチックス袋に詰めて投棄されることが多いが、このゴミ袋が生分解性廃棄物を堆肥化する上に大きな障害になっているのである。これはゴミ袋だけではない。弁当、食料品などの収納に用いられたプラスチックス製の容器などは使用後そのまま廃棄されるため、ごみ袋、トレー、食器、容器などを含めてプラスチックス全般(以下これらを含めてプラスチックス類という)が堆肥化の障害となる。 However, the problems associated with composting biodegradable waste are not limited to harmful substances and odors. When so-called food wastes are discarded from food manufacturing factories, restaurants, etc., they are usually dumped in plastics bags or plastic bags as garbage bags. It is a major obstacle to composting. This is not just a garbage bag. Plastics containers used for storing lunch boxes and food items are discarded as they are after use, so plastics in general, including garbage bags, trays, tableware, containers, etc. (hereinafter including these plastics) Is an obstacle to composting.
すなわち、生分解性廃棄物を堆肥化する方法として攪拌機非付設式、回転円筒式、固定攪拌軸式、移動攪拌軸式などの方式があるが、いずれの方式を用いるにしてもショベルによる切り返しあるいは攪拌しつつ醗酵を進行させる過程においてプラスチックス類は、生ゴミのように短時間で醗酵しないので、生分解性廃棄物の堆肥化に際しては、食品残渣(生ゴミ)からプラスチックス類を取り出し、堆肥化装置内へは廃棄物を選別して生分解性廃棄物である食品残渣のみを投入しなければならない。 That is, as a method of composting biodegradable waste, there are methods such as a stirrer non-attached type, a rotating cylindrical type, a fixed stirring shaft type, a moving stirring shaft type, etc. In the process of proceeding fermentation while stirring, plastics do not ferment in a short time like raw garbage, so when composting biodegradable waste, take out plastics from food residue (raw garbage), It is necessary to sort out the waste into the composting apparatus and feed only the food residue that is biodegradable waste.
その選別作業には人手を要し、不衛生である。もっとも、最近ではゴミ袋には生分解性プラスチックス製のゴミ袋が使用されるようになってきたが、生分解性プラスチックスが自然界で細菌によって分解されるとしても、堆肥化装置内で生分解性廃棄物の醗酵が進行する速度と同等の速度で分解が進行するわけではなく、しかも生分解性プラスチックスの多くは、光や空気が無い状態においては、自然界でも分解が進まないので、例えゴミ袋を含めてプラスチックス類に生分解性プラスチックスを用いられていたとしても、その堆肥化に際してはこれを取り除かなければならない。 The sorting operation requires manpower and is unsanitary. However, recently, garbage bags made of biodegradable plastics have been used for garbage bags. Even if biodegradable plastics are naturally decomposed by bacteria, Degradation does not proceed at the same rate as fermentation of degradable waste, and many biodegradable plastics do not progress in nature in the absence of light or air. Even if biodegradable plastics are used for plastics including garbage bags, they must be removed when composting.
これは堆肥化だけでなく、飼料化に際しても全く同じである。生分解性廃棄物を飼料として利用するときにもプラスチックス類は取り除かなければならない。また、取り除かれたプラスチックス類の再生利用の手法が現在確立されているわけではないので、通常は埋め立てられるが、土中での生分解反応はきわめて緩慢のため、土に戻るまでの処分場の確保の問題が解決されるわけではない。これとは別に分別不要な方法として炭素化処理乾燥法があるが、一旦、炭化されると生物により代謝されないため、この方法では資源を再利用することはできない。その意味で炭素化処理乾燥法によるときには、資源の有効利用に寄与しない。
生分解性廃棄物の処理技術に関して、例えば特許文献2に生ゴミを加熱処理する例が記載されている。
This is exactly the same not only for composting but also for feed. Plastics must also be removed when using biodegradable waste as feed. In addition, since the method of recycling plastics that have been removed is not currently established, it is usually landfilled, but the biodegradation reaction in the soil is very slow, so it is a disposal site until it returns to the soil. The problem of ensuring is not solved. Apart from this, there is a carbonization drying method that does not require separation, but once carbonized, it is not metabolized by living organisms, so resources cannot be reused by this method. In that sense, the carbonization treatment drying method does not contribute to the effective use of resources.
Regarding biodegradable waste treatment technology, for example,
前記特許文献2に記載された発明は、生ゴミ乾燥装置に関するものであり、以下の手順で重量および容量の減量化を行われる。すなわち、生ゴミの水切りを行なった後、これを加熱槽内に投入し、攪拌、粉砕しつつヒータで加熱する。生ゴミは熱せられて徐々に水分が蒸発して重量および容量が減ぜられる。乾燥の結果残った固形物は加熱槽に形成された排出口から取り出されて、土中に埋められて肥料の原料としてリサイクル利用されるか、或いは一般ゴミと一緒に焼却処理されるというものであり、乾燥の結果残った固形物は肥料の原料としてリサイクル利用されることがあるというものの、一般ゴミと一緒に焼却処理されることも予定されているのであって、特許文献2には、生ゴミを積極的に資源として回収するという構想がなく、生分解性廃棄物を資源として再利用するために処理されているわけではない。
The invention described in
解決しようとする問題点は、プラスチックス類に折角生分解性プラスチックスを用いたとしても、食品残渣(生ゴミ)の堆肥化や飼料化に際し、食品残渣にプラスチックス類が含まれているときには、これを取り除かなければならず、また、生分解性プラスチックス廃棄物を原料として再生させる手法が確立されていなかった点である。 The problem to be solved is that even when biodegradable plastics are used in plastics, when food residues (plastic waste) contain plastics in composting or feed, This has to be removed, and a method for regenerating biodegradable plastic waste as a raw material has not been established.
本発明は、生分解性プラスチックスを含む生分解性廃棄物を分別せずに一括処理して資源に再生させることを最も主要な特徴とする。 The most important feature of the present invention is that the biodegradable waste containing the biodegradable plastics is collectively processed without being separated and recycled into resources.
すなわち、本発明による生分解性廃棄物のリサイクル方法においては、加水分解処理と、乾燥処理とを有する生分解性廃棄物のリサイクル方法であって、
加水分解処理は、水分共存下で、生分解性廃棄物を攪拌、混合しつつ加熱するとともに生分解性廃棄物中に含まれ、特に加水分解して低分子化する生分解性プラスチックスを加水分解して低分子化する処理であり、
乾燥処理は、生分解性廃棄物を脱水して減量化する処理である。
That is, in the biodegradable waste recycling method according to the present invention, the biodegradable waste recycling method includes hydrolysis and drying.
In the hydrolysis treatment, biodegradable plastics that are contained in the biodegradable waste and heated to a low molecular weight are hydrolyzed in the presence of moisture, while stirring and mixing the biodegradable waste. It is a process that decomposes and lowers the molecular weight,
The drying process is a process of dehydrating and reducing the biodegradable waste.
また、加水分解処理と、乾燥処理とは、生分解性廃棄物を攪拌しつつ加熱蒸気を循環させ加水分解した後、更に生分解性廃棄物を脱水する一連の処理を同一の処理チャンバー内で連続的に行なうものである。 The hydrolysis treatment and the drying treatment are a series of treatments in which the biodegradable waste is further dehydrated after being heated and circulated while stirring the biodegradable waste in the same treatment chamber. It is performed continuously.
また、加水分解処理は、生分解性プラスチックスを100℃を超える温度条件の下で加熱する処理である。 Moreover, a hydrolysis process is a process which heats a biodegradable plastics on the temperature conditions exceeding 100 degreeC.
また、生分解性廃棄物は、生分解性プラスチックスのみで構成され、加水分解処理及び乾燥処理によって生分解性プラスチックスの原料である低分子化合物を再生させるものである。 The biodegradable waste is composed only of biodegradable plastics and regenerates low-molecular compounds that are raw materials for biodegradable plastics by hydrolysis and drying.
また、生分解性廃棄物は、食品残渣と、生分解性プラスチックスのみで作られた食品容器あるいは袋を含み、数十分から数時間という時間で加水分解処理を行い、更に乾燥処理を行なうことで、容器又は袋と、容器又は袋と食品残渣とを分別することなく一括処理して肥料、飼料などの資源に再生させる処理である。 Biodegradable waste includes food residues and food containers or bags made only of biodegradable plastics, hydrolyzed in a time of several tens of minutes to several hours, and further dried. Thus, the container or bag and the container or bag and the food residue are collectively processed without being separated and regenerated into resources such as fertilizer and feed.
また、生分解性プラスチックスが加水分解する100℃を超え、且つ、生分解性プラスチックスが溶融し、食品残渣が過度の炭化を起こさない150℃を超えない温度条件の下で加熱処理するものである。 Also, heat treatment is performed under a temperature condition that does not exceed 150 ° C at which the biodegradable plastics exceed 100 ° C where the biodegradable plastics hydrolyze, and the biodegradable plastics melt and the food residue does not cause excessive carbonization. It is.
また、加水分解と、乾燥処理の過程で生成するドレイン水中に含まれる臭気物質を、電解により生成させた機能性水により酸化、分解することで無害化するものである。 Moreover, the odorous substance contained in the drain water produced | generated in the process of a hydrolysis and a drying process is detoxified by oxidizing and decomposing | disassembling with the functional water produced | generated by electrolysis.
また、乾燥処理の過程で気相に移行する臭気物質、炭化水素類に代表される可燃性物質、及び電解により副生成した水素を触媒共存下で完全分解し無害化するものである。 In addition, odorous substances that move to the gas phase during the drying process, flammable substances typified by hydrocarbons, and hydrogen by-produced by electrolysis are completely decomposed and rendered harmless in the presence of a catalyst.
また、本発明による生分解性廃棄物のリサイクル装置においては、処理チャンバーと、蒸気管と、熱交換器と、加圧ポンプとを有する生分解性廃棄物のリサイクル装置であって、
処理チャンバーは、生分解性廃棄物の加水分解処理と、乾燥処理を行なう槽であり、投入口と、排出口とを有し、その内部には、槽内に投入された生分解性廃棄物を攪拌、粉砕する攪拌羽根を装備したものであり、
加水分解処理は、水分共存下で、生分解性廃棄物を攪拌、混合しつつ加熱するとともに生分解性廃棄物中に含まれ、特に加水分解して低分子化する生分解性プラスチックスを加水分解して低分子化する処理であり、
乾燥処理は、生分解性廃棄物を脱水して減量化する処理であり、
蒸気管は、処理チャンバーの蒸気送入口と、上部の蒸気送出口とをつなぐ循環管路であり、管路内には熱交換器が接続され、蒸気送出口側の管路内には循環・加圧ポンプが接続され、熱交換器に通じる配管と並列にバイパス管を有し、熱交換器に通じる蒸気管の配管と、バイパス管とは開閉弁によって、管路が切り替えられるようになっており、
熱交換器は、蒸気管内の空気および蒸気を加熱、或いは冷却する温度コントローラーであり、
加圧ポンプは、処理チャンバー内を加圧しつつ、水蒸気を処理チャンバー内と蒸気管間を強制循環させるものである。
The biodegradable waste recycling apparatus according to the present invention is a biodegradable waste recycling apparatus having a processing chamber, a steam pipe, a heat exchanger, and a pressure pump.
The processing chamber is a tank that performs a hydrolysis process and a drying process of biodegradable waste, and has an input port and an exhaust port, and inside the biodegradable waste that has been input into the tank Equipped with stirring blades for stirring and crushing
In the hydrolysis treatment, biodegradable plastics that are contained in the biodegradable waste and heated to a low molecular weight are hydrolyzed in the presence of moisture, while stirring and mixing the biodegradable waste. It is a process that decomposes and lowers the molecular weight,
Drying is a process of dehydrating and reducing biodegradable waste,
The steam pipe is a circulation line that connects the steam inlet of the processing chamber and the upper steam outlet, and a heat exchanger is connected in the pipe, and the circulation / circulation is in the pipe on the steam outlet side. A pressurizing pump is connected, and there is a bypass pipe in parallel with the pipe leading to the heat exchanger, and the pipe line of the steam pipe leading to the heat exchanger and the bypass pipe can be switched by an open / close valve. And
The heat exchanger is a temperature controller that heats or cools the air and steam in the steam pipe,
The pressurizing pump forcibly circulates water vapor between the processing chamber and the steam pipe while pressurizing the processing chamber.
また、電極電解装置と、触媒酸化装置とをさらに有し、
電極電解装置は、加水分解と、乾燥処理の過程で蒸気管中に生成するドレイン水中に含まれる臭気物質を、電解により生成させた機能性水により酸化、分解することで無害化する装置であり、
触媒酸化装置は、乾燥処理の過程で蒸気管中に発生して蒸気から気相に移行する臭気物質、炭化水素類に代表される可燃性物質、及び電解により副生成した水素を触媒共存下で完全分解し無害化して大気中に放出させるものである。
Moreover, it further has an electrode electrolysis apparatus and a catalytic oxidation apparatus,
An electrode electrolysis device is a device that detoxifies the odorous substances contained in the drain water generated in the steam pipe during the hydrolysis and drying process by oxidizing and decomposing with functional water generated by electrolysis. ,
The catalytic oxidizer is an odorous substance that is generated in the steam pipe during the drying process and moves from the vapor to the gas phase, a flammable substance typified by hydrocarbons, and hydrogen by-produced by electrolysis in the presence of the catalyst. It is completely decomposed, rendered harmless and released into the atmosphere.
前記特許文献2に記載された発明においては、生ゴミの加熱により発生する水蒸気を含んだ気体は、加熱槽から吸引してコンデンサで凝縮させて気体と液体とに分離し、気体は再度加熱槽に戻して循環させ、液体は浄化槽で処理して放流されるのであるが、本発明においては、この水蒸気を生分解性プラスチックスの加水分解反応に利用しようというのである。
In the invention described in
すなわち、本発明による生分解性廃棄物のリサイクル方法は、図1に示すように生分解性廃棄物1を攪拌、混合しつつ加水分解処理を行なうことによって、生分解性廃棄物1中に含まれる生分解性プラスチックス1aをその主成分であるポリ乳酸(C3H4O2)nを、乳酸(C3H6O3)に加水分解させるのである。
That is, the biodegradable waste recycling method according to the present invention is included in the biodegradable waste 1 by performing a hydrolysis treatment while stirring and mixing the biodegradable waste 1 as shown in FIG. The polylactic acid (C 3 H 4 O 2 ) n, which is the main component of the
本発明方法は、生分解性廃棄物1が、食品残渣1bと生分解性プラスチックス1aとの混合物であれば、加水分解処理2によって生分解性プラスチックス1aは、食品残渣1bのような他の生分解性廃棄物と均一に混じり合い、乾燥処理3によって、処理物は、資源としての堆肥原料、飼料の原料4aに再生される。したがって、生分解性プラスチックス製のゴミ袋に収容された食品残渣のような生分解性廃棄物を処理する場合に、袋と、内容物である食品残渣とを分別する必要はない。同様に、トレー、食器、容器などを含めてプラスチックス類に生分解性プラスチックスが用いられているときには、プラスチックス類を食品残渣から除去する必要はない。
In the method of the present invention, if the biodegradable waste 1 is a mixture of the
また、処理される生分解性廃棄物1が、生分解性プラスチックス1aだけであれば、乾燥処理後、処理物は分解性プラスチックス原料4bである乳酸となり、この乳酸を原料として生分解性プラスチックスを再生できるため、好ましいクローズドサイクルが実現される。
Further, if the biodegradable waste 1 to be treated is only the
以下に本発明による生分解性廃棄物のリサイクル方法の実施例を図によって説明する。図2に本発明方法に使用する生分解性廃棄物の処理装置の構造を示す。図2において、生分解性廃棄物の処理装置は、処理チャンバー5と、排気管9と、熱交換器6と、循環・加圧ポンプ13と、触媒酸化装置7と、電極電解装置8との組合せからなるものである。
Embodiments of the biodegradable waste recycling method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows the structure of a biodegradable waste treatment apparatus used in the method of the present invention. In FIG. 2, the biodegradable waste processing apparatus includes a
処理チャンバー5と、熱交換器6間は蒸気管9で接続されている。蒸気管9は、処理チャンバー5下部の蒸気送入口10と、上部の蒸気送出口11とをつなぐ循環管路であり、管路内には熱交換器6が接続され、上部の蒸気送出口11側の管路内には循環・加圧ポンプ13が接続されている。また、蒸気管9には、熱交換器6に通じる配管と並列にバイパス管14が接続され、熱交換器6に通じる蒸気管9の配管と、バイパス管14とは開閉弁15、15によって、管路が切り替えられる。
The
処理チャンバー5は、図1のように生分解性廃棄物1の加水分解処理2と、乾燥処理3を行なう槽であり、投入口5aと、排出口5bとを有し、その内部には、垂直軸を中心に回転しながら槽内に投入された生分解性廃棄物を攪拌、粉砕する攪拌羽根16を装備している。熱交換器6は、蒸気管9内の空気(蒸気)を加熱し、或いは冷却する温度コントローラーであり、循環・加圧ポンプ13は、処理チャンバー5内を加圧、加熱しつつ引き続き、水蒸気を処理チャンバー5内と蒸気管9間を強制循環させるものである。触媒酸化装置7は、乾燥処理の過程で蒸気管9中に発生して蒸気から気相に移行する臭気物質、炭化水素類に代表される可燃性物質、及び電解により副生成した水素を触媒共存下で完全分解し無害化して大気中に放出させる装置であり、熱交換器6の上流側管路と、後述するドレイン槽17に、臭気抜き管12によって接続されている。
The
また、電極電解装置8は、加水分解と、乾燥処理の過程で蒸気管9中に生成するドレイン水中に含まれる臭気物質を、電解により生成させた機能性水により酸化、分解することで無害化する装置であり、ドレイン槽17内に設置され、ドレイン槽17は、処理チャンバー5と、熱交換器6の上流側管路と、触媒酸化装置7の送入側管路とにそれぞれドレイン管18によって接続され、ドレインを下水に放流する排水管19を備えている。
The
次に上記生分解性廃棄物の処理装置を用いて本発明による生分解性廃棄物を処理する方法を説明する、この実施形態において、被処理物とは、食品残渣、動・植物残渣、飲料水及びにこれらが収納された生分解性プラスチックス製の袋、或いは容器など(生分解性プラスチックス製のプラスチックス類)であるが、処理すべき生分解性廃棄物の種類は限定されるものではないが、本発明においては、生分解性プラスチックスまたは、生分解性プラスチックスを含む生分解性廃棄物の処理を問題にしている。 Next, a method for treating biodegradable waste according to the present invention using the above biodegradable waste treatment apparatus will be described. In this embodiment, the treatment object is a food residue, animal / plant residue, beverage Biodegradable plastic bags or containers containing these and water (plastics made of biodegradable plastics), but the types of biodegradable waste to be treated are limited However, in the present invention, the treatment of biodegradable plastics or biodegradable waste containing biodegradable plastics is a problem.
食品残渣、飲料水、動・植物残渣は勿論のこと、使用済みの生分解性プラスチックス製袋や容器は生分解性廃棄物である。以下これらを一括して被処理物として図3に示すフローに従って処理の手順を説明する。 Used biodegradable plastic bags and containers as well as food residues, drinking water, animal and plant residues are biodegradable waste. Hereinafter, the processing procedure will be described in accordance with the flow shown in FIG.
(1)水蒸気加熱ステップS1
被処理物、即ち、袋、或いは容器内に収容されたままの食品残渣、飲料水その他の生分解性廃棄物をその袋、或いは容器ごと処理チャンバー5内に投入し、攪拌羽根16を回転駆動して被処理物を攪拌、粉砕する。これによって、被処理物を収容した袋は破られ、容器類は破壊され、袋や容器内の被処理物とともに粉砕され、攪拌、混合される。
(1) Steam heating step S1
An object to be treated, that is, a food residue, drinking water or other biodegradable waste still contained in a bag or container is put into the
熱交換器6を加熱側に設定して起動するとともに、蒸気管9内の循環・加圧ポンプ13を起動し、処理チャンバー5内の空気を処理チャンバー5と熱交換器6を含む管路9内で循環させ、熱交換器12に発生させた熱で蒸気管9内の空気を加熱し、その熱風を処理チャンバー5内に送り込む。処理チャンバー5内では、吹き込まれた熱風で被処理物が加熱されるとともに、被処理物中に含まれる水分が蒸発し、その水蒸気を含む空気が蒸気管9と、処理チャンバー5間で循環し、蒸気管9内を流動する水蒸気が加熱され、熱せられた水蒸気が処理チャンバー5内に吹き込み、吹き込まれた水蒸気の熱によって処理チャンバー5の被処理物が加熱される。
The
処理チャンバー5内が一定温度に加熱されれば、開閉弁15を切り替えて熱交換器6と、処理チャンバー5間の管路を遮断し、バイパス管14を処理チャンバー5に連通させ、加圧ポンプ13の駆動により、処理チャンバー5内を加圧、加熱しつつ引き続き、水蒸気を処理チャンバー5内に循環させつつ水蒸気の熱にて被処理物を加熱する。処理チャンバー5の被処理物を過度に加熱することは、炭化、酸化の要因になって、被処理物を資源として利用する上に好ましくない。
When the inside of the
本発明において、熱交換器6に発生させた熱にて水蒸気を加熱し、その水蒸気の熱を熱源として被処理物を間接加熱するのは、被処理物を炭化、酸化させないためであり、また、処理チャンバー5内の被処理物を均等に加熱する上にまことに好都合である。もし被処理物の加熱に例えば電気ヒータを使用したときには、局部的に高温になり、電気ヒータに直接曝される被処理物は、数百℃に加熱されて炭化、酸化され、資源として再利用することは難しい。
In the present invention, the reason why the steam is heated by the heat generated in the
(2)加水分解処理ステップS2
生分解性廃棄物中に含まれる生分解性プラスチックスの加水分解反応は、一定の圧力と温度条件の下で生分解性プラスチックスを水蒸気に接触させることによって、下式(1)にしたがって自ずから進行し、生分解性プラスチックスの主成分であるポリ乳酸は、乳酸に分解される。
HO―(C3H4O2)n―H + (n−1)H2O→n(C3H6O3) (1)
ポリ乳酸の溶融は、生分解性プラスチックスが加水分解を生ずる100℃以上で且つ、生分解性プラスチックスが溶融し、食品残渣が過度の炭化を起こさない150℃を超えない温度条件の下で行う。ポリ乳酸を乳酸に分解させるにはポリ乳酸の溶融温度に近いほうが望ましいが、150℃に近い温度に加熱するには、エネルギーの消費量が莫大になり、ポリ乳酸が炭化してしまう虞がある。図4に生分解性プラスチックスの種類ごとに温度による劣化の程度を調べた結果を示す。
(2) Hydrolysis treatment step S2
The hydrolysis reaction of the biodegradable plastics contained in the biodegradable waste is naturally carried out according to the following formula (1) by bringing the biodegradable plastics into contact with water vapor under a certain pressure and temperature condition. The polylactic acid that progresses and is the main component of the biodegradable plastics is decomposed into lactic acid.
HO— (C 3 H 4 O 2 ) n—H + (n−1) H 2 O → n (C 3 H 6 O 3 ) (1)
Polylactic acid is melted at a temperature of 100 ° C. or higher at which biodegradable plastics are hydrolyzed and at a temperature not exceeding 150 ° C. at which the biodegradable plastics are melted and the food residue does not cause excessive carbonization. Do. In order to decompose polylactic acid into lactic acid, it is desirable that the temperature be close to the melting temperature of polylactic acid. However, heating to a temperature close to 150 ° C. may result in enormous energy consumption and carbonization of polylactic acid. . FIG. 4 shows the results of examining the degree of deterioration due to temperature for each type of biodegradable plastics.
図4は、いずれも生分解性プラスチックス(PLA)製の厚さ4mmの板、厚さ0.25mmのゴミ袋、厚さ0.25mmのケース、厚さ0.20mのコップを100℃〜150℃で2時間水蒸気加熱をしたときの劣化の程度を示したものである。さらに参考のため、120℃で20分間水蒸気加熱処理した例をあわせて示した。図4において、「爪で押して割れない」、あるいは「爪で押して裂けない」のは劣化していないことであり、この状態では加水分解は進行しない。 FIG. 4 shows that a 4 mm thick plate made of biodegradable plastics (PLA), a 0.25 mm thick garbage bag, a 0.25 mm thick case, and a 0.20 m thick cup are placed at 100 ° C. It shows the degree of deterioration when steam heating is performed at 150 ° C. for 2 hours. Further, for reference, an example of steam heating treatment at 120 ° C. for 20 minutes is also shown. In FIG. 4, “does not break when pushed with a nail” or “does not break when pushed with a nail” means that there is no deterioration. In this state, hydrolysis does not proceed.
厚さ4mmのPLA板を除いて他の生分解性プラスチックスは、いずれも120℃、2時間の加熱によって、「爪で押して割れる」、或いは「爪で押して裂ける」状態に劣化し、加水分解の進行が可能であることが分かった。つまり、厚さ0.25mm以下のシートあるいはフイルム状に加工されている限り、120℃、2時間の加熱によって、加水分解が可能である。 With the exception of the 4mm thick PLA plate, all other biodegradable plastics deteriorated into a “cracked by claw” or “cleaved by claw” condition by heating at 120 ° C. for 2 hours, and hydrolyzed. It was found that progress is possible. That is, as long as it is processed into a sheet or film having a thickness of 0.25 mm or less, hydrolysis is possible by heating at 120 ° C. for 2 hours.
また、厚さ4mmの板では、140℃、2時間の加熱で加水分解が進行することが分かったが、150℃、2時間の加熱では、厚さ0.25mmのケースを除いて融解、再固化などが生じ、生分解性プラスチックスが劣化することが分かった。なお、120℃、20分の加熱では、ごみ袋については、加水分解が進行することがわかったが、他の生分解性プラスチックスは、いずれも加水分解にはいたらないことが分かった。以上図4の結果からは、生分解性プラスチックスの加水分解を進行させて再資源化を図るには、蒸気加熱による加熱温度120℃〜140℃で2時間の加熱処理が望ましいと一応云うことができる。加水分解処理及び乾燥処理は、通常数十分から数時間で済み、1日以上を要することはない。 In addition, it was found that hydrolysis progressed by heating at 140 ° C. for 2 hours on a 4 mm thick plate, but at 150 ° C. for 2 hours heating, it was melted and reused except in a case of 0.25 mm thickness. It was found that the biodegradable plastics deteriorated due to solidification. In addition, it turned out that hydrolysis progresses about a garbage bag by heating at 120 degreeC for 20 minutes, However, it turned out that none of other biodegradable plastics leads to hydrolysis. From the results shown in FIG. 4, it can be said that in order to promote the hydrolysis of biodegradable plastics for recycling, it is desirable to perform a heat treatment at a heating temperature of 120 ° C. to 140 ° C. for 2 hours by steam heating. Can do. The hydrolysis treatment and the drying treatment are usually tens of minutes to several hours and do not require more than one day.
(3)水蒸気排出ステップS3
生分解性廃棄物中に含まれる生分解性プラスチックスの加水分解反応が終了したときを見計らって水蒸気排出ステップを行なう。水蒸気排出ステップにおいては、熱交換器6を冷却側に切り替え、バイパス管14を閉じて処理チャンバー5内の水蒸気を含む空気を熱交換器12に送り込み、水蒸気を凝縮させ、処理チャンバー5内の空気の温度を徐々に低下させる。
(3) Water vapor discharge step S3
A water vapor discharge step is performed in anticipation of the hydrolysis reaction of the biodegradable plastics contained in the biodegradable waste. In the water vapor discharge step, the
(4)乾燥、冷却並びに搬出ステップ(S4、S5、S6)
水蒸気排出ステップによって、循環空気が乾燥し、処理チャンバー5内の被処理物は乾燥し(S4)、減量、減積化される。引き続き、攪拌混合を続けて粉砕し、温度の低下(S5)を待って被処理物を処理チャンバー内から取り出す(S5)。取り出された被処理物中には、生分解性プラスチックス製のゴミ袋はもはや痕跡をとどめず、食品残渣と混合され、粒状、粉状の処理物となって取り出され(S6)、処理物はそのまま肥料、飼料の原料になる。
(4) Drying, cooling and unloading steps (S4, S5, S6)
Through the water vapor discharge step, the circulating air is dried, and the object to be processed in the
(5)水蒸気凝縮、電解、排水ステップ(S7、S8、S9)
水蒸気排出ステップS3によって、水蒸気は凝縮し、凝縮した液体は、処理チャンバー5内、蒸気管7内からドレイン槽17内に集められ(S7)、ドレイン槽17内の電極電解装置8に発生させたヒドロキシラジカルによって分解され(S8)、液体中の臭気成分が除去されて(S9)、排水管19より下水に放流される。
(5) Water vapor condensation, electrolysis, drainage step (S7, S8, S9)
In the steam discharge step S3, the water vapor is condensed, and the condensed liquid is collected from the
(6)触媒酸化並びに排気ステップ(S10、S11)
触媒酸化ステップS10は、水蒸気凝縮ステップS7によって液体が除去された空気中の臭気を除去するステップである。蒸気管9内の空気は、触媒酸化装置7に集められ、空気中に含まれる臭気成分は触媒中に吸収され(S10)、臭気が除去された空気が排気(S11)として大気中に放流される。
(6) Catalytic oxidation and exhaust step (S10, S11)
The catalytic oxidation step S10 is a step of removing the odor in the air from which the liquid has been removed by the water vapor condensation step S7. The air in the
以上実施形態においては、食物残渣、たとえば家庭内から排出される生ゴミを生分解性プラスチックス製のゴミ袋に収容したまま加水分解処理と、乾燥処理とを順次行なって堆肥、飼料の原料に再生させる例を説明した。しかし、本発明は、ゴミ袋に収容したままの食物残渣を処理する場合に限らない。 In the embodiment described above, food residues, for example, raw garbage discharged from the home are contained in biodegradable plastics garbage bags, and then subjected to hydrolysis treatment and drying treatment in order to produce compost and feed materials. An example of reproducing is described. However, the present invention is not limited to the case of processing food residues that are still stored in the garbage bags.
例えば、コンビニエンスストアーや、ハンバーガー店で販売される商品には、使い捨ての容器、食器類に食品、飲料を収容し、或いは盛り付けて販売し、回収された容器、食器類には食品残渣が含まれている場合が多く、また売れ残りの弁当のように食品を収容したまま廃棄されるものもある。 For example, products sold at convenience stores and hamburger stores contain foods and beverages in disposable containers and dishes, or sell them in a package, and collected containers and dishes contain food residues. There are many cases where food is stored and discarded, such as unsold lunches.
これらの容器、食器類が生分解性プラスチックス製である限り、容器、食器類と、食品残渣とを分別することなくゴミ袋の処理と全く同じ要領でそのまま加水分解処理と、乾燥処理とを順次行なって堆肥、飼料の原料に再生できる。さらに、生分解性プラスチックス製のゴミ袋、容器などの製造工場に発生した不良品や、食品容器などとして使用後、回収された容器その他の物品で格別に汚損されず、しかもその物品が生分解性プラスチックス製であれば、回収された物品だけについて加水分解処理と、乾燥処理とを順次行なうことによって、処理物から生分解性プラスチックスの原料となる低分子化された生分解性プラスチックスと乳酸を回収でき、回収された低分子化された生分解性プラスチックスと乳酸を原料として生分解性プラスチックスを再生できる。 As long as these containers and tableware are made of biodegradable plastics, hydrolysis and drying are performed in exactly the same way as garbage bags without separating containers and tableware from food residues. It can be regenerated into compost and feed ingredients in sequence. In addition, it is not particularly polluted by containers and other items collected after use as a defective product in food factories, such as garbage bags and containers made of biodegradable plastics, and food containers. If it is made of degradable plastics, only a recovered product is subjected to hydrolysis and drying in order, so that a low molecular weight biodegradable plastic that becomes a raw material for biodegradable plastics from the treated product And biodegradable plastics can be regenerated using the recovered low molecular weight biodegradable plastics and lactic acid as raw materials.
さらに、航空機内で提供される機内食の食器類のように毎日の運行によって多量に発生する食器類に生分解性プラスチックス製容器を用い、使用後、一括回収して生分解性プラスチックスの原料に再生することが可能になる。 In addition, we use biodegradable plastic containers for tableware that is generated in large amounts by daily operations, such as in-flight meal dishes provided on an aircraft. It becomes possible to recycle the raw material.
以上、実施例においては、加水分解処理として、水蒸気加熱によって生分解性プラスチックスを加水分解させる例を説明したが、水蒸気加熱に加え、減圧による沸点降下(蒸発点降下)を組合すこともできる。水の蒸発点は常圧のもとで80℃であるが、真空度40torr程度で水の蒸発点を60℃に降下させることができ、より低い温度で生分解性プラスチックスに水蒸気の熱を作用させることができる。 As mentioned above, although the example which hydrolyzed biodegradable plastics by water vapor | steam heating was demonstrated in the Example, in addition to water vapor | steam heating, the boiling point fall (evaporation point fall) by pressure reduction can also be combined. . The evaporation point of water is 80 ° C. under normal pressure, but the evaporation point of water can be lowered to 60 ° C. at a vacuum degree of about 40 torr, and the heat of water vapor is applied to biodegradable plastics at a lower temperature. Can act.
以上のように本発明は、生分解性廃棄物に加水分解処理と、乾燥処理とを行ない、その処理物を資源として再生させる生分解性廃棄物のリサイクル方法及びこの方法を実現する装置であって、生分解性廃棄物が、ゴミ袋に収容された生ゴミのように食品残渣と、生分解性プラスチックスとが混ざり合っている場合であっても、両者を分別することなく、一括処理して肥料、飼料の原料として再生でき、再生処理に際して分別処理が不要となることによって、処理の手数を大幅に削減でき、また、衛生的である。 As described above, the present invention is a biodegradable waste recycling method for performing a hydrolysis process and a drying process on a biodegradable waste and regenerating the treated product as a resource, and an apparatus for realizing this method. Even when biodegradable waste is mixed with food residues and biodegradable plastics, such as garbage stored in garbage bags, it can be processed in a batch without separating them. Thus, it can be regenerated as a raw material for fertilizer and feed, and the separation process is not required for the regenerating process, so that the number of processes can be greatly reduced, and it is hygienic.
また、加水分解処理及び乾燥処理は、数十分から数時間で済み、従来の方法に比べて、大幅に処理時間を短縮できる。 Further, the hydrolysis treatment and the drying treatment can be performed for several tens of minutes to several hours, and the treatment time can be greatly shortened as compared with the conventional method.
食品などの残渣と、それを収容する入れ物である袋あるいは容器とを分別することなく一括処理して資源に再生できるだけでなく、生分解性廃棄物として生分解性プラスチックスが選定されれば、それが使用済みの容器類であっても再び生分解性プラスチックスの原料として再生できることは、資源のクローズドサイクルを実現する上で誠に望ましいことである。 Not only can food residues and bags or containers that contain them be separated and recycled into resources, but if biodegradable plastics are selected as biodegradable waste, In order to realize a closed cycle of resources, it is truly desirable that even used containers can be recycled again as raw materials for biodegradable plastics.
1 生分解性廃棄物
2 加水分解処理
3 乾燥処理
4a 肥料、飼料
4b 生分解プラスチックス原料
5 処理チャンバー
6 熱交換器
7 触媒酸化装置
8 電極電解装置
9 蒸気管
10 蒸気送入口
11 蒸気送出口
12 臭気抜き管
13 循環・加圧ポンプ
14 バイパス管
15 開閉弁
16 攪拌羽根
17 ドレイン槽
18 ドレイン管
19 排水管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
加水分解処理は、水分共存下で、生分解性廃棄物を攪拌、混合しつつ加熱するとともに生分解性廃棄物中に含まれ、特に加水分解して低分子化する生分解性プラスチックスを加水分解して低分子化する処理であり、
乾燥処理は、生分解性廃棄物を脱水して減量化する処理であることを特徴とする生分解性廃棄物のリサイクル方法。 A method for recycling biodegradable waste having hydrolysis treatment and drying treatment,
In the hydrolysis treatment, biodegradable plastics that are contained in the biodegradable waste and heated to a low molecular weight are hydrolyzed in the presence of moisture, while stirring and mixing the biodegradable waste. It is a process that decomposes and lowers the molecular weight,
A method for recycling biodegradable waste, characterized in that the drying process is a process of dehydrating and reducing the biodegradable waste.
処理チャンバーは、生分解性廃棄物の加水分解処理と、乾燥処理を行なう槽であり、投入口と、排出口とを有し、その内部には、槽内に投入された生分解性廃棄物を攪拌、粉砕する攪拌羽根を装備したものであり、
加水分解処理は、水分共存下で、生分解性廃棄物を攪拌、混合しつつ加熱するとともに生分解性廃棄物中に含まれ、特に加水分解して低分子化する生分解性プラスチックスを加水分解して低分子化する処理であり、
乾燥処理は、生分解性廃棄物を脱水して減量化する処理であり、
蒸気管は、処理チャンバーの蒸気送入口と、上部の蒸気送出口とをつなぐ循環管路であり、管路内には熱交換器が接続され、蒸気送出口側の管路内には循環・加圧ポンプが接続され、熱交換器に通じる配管と並列にバイパス管を有し、熱交換器に通じる蒸気管の配管と、バイパス管とは開閉弁によって、管路が切り替えられるようになっており、
熱交換器は、蒸気管内の空気および蒸気を加熱、或いは冷却する温度コントローラーであり、
循環・加圧ポンプは、処理チャンバー内を加圧しつつ、水蒸気を処理チャンバー内と蒸気管間を強制循環させるものであることを特徴とする生分解性廃棄物のリサイクル装置。 A biodegradable waste recycling apparatus having a processing chamber, a steam pipe, a heat exchanger, and a pressure pump,
The processing chamber is a tank that performs a hydrolysis process and a drying process of biodegradable waste, and has an input port and an exhaust port, and inside the biodegradable waste that has been input into the tank Equipped with stirring blades for stirring and crushing
In the hydrolysis treatment, biodegradable plastics that are contained in the biodegradable waste and heated to a low molecular weight are hydrolyzed in the presence of moisture, while stirring and mixing the biodegradable waste. It is a process that decomposes and lowers the molecular weight,
Drying is a process of dehydrating and reducing biodegradable waste,
The steam pipe is a circulation line that connects the steam inlet of the processing chamber and the upper steam outlet, and a heat exchanger is connected in the pipe, and the circulation / circulation is in the pipe on the steam outlet side. A pressurizing pump is connected, and there is a bypass pipe in parallel with the pipe leading to the heat exchanger, and the pipe line of the steam pipe leading to the heat exchanger and the bypass pipe can be switched by an open / close valve. And
The heat exchanger is a temperature controller that heats or cools the air and steam in the steam pipe,
The recycling / pressurizing pump is a biodegradable waste recycling apparatus characterized in that water vapor is forcedly circulated between the processing chamber and the steam pipe while pressurizing the processing chamber.
電極電解装置は、加水分解処理と、乾燥処理の過程で蒸気管中に生成するドレイン水中に含まれる臭気物質を、電解により生成させた機能性水により酸化、分解することで無害化する装置であり、
触媒酸化装置は、乾燥処理の過程で蒸気管中に発生して蒸気から気相に移行する臭気物質、炭化水素類に代表される可燃性物質、及び電解により副生成した水素を触媒共存下で完全分解し無害化して大気中に放出させる装置であることを特徴とする請求項9に記載の生分解性廃棄物のリサイクル装置。 An electrode electrolysis device, and a catalytic oxidation device;
An electrode electrolysis device is a device that detoxifies the odorous substances contained in the drain water generated in the steam pipe during the hydrolysis and drying processes by oxidizing and decomposing with functional water generated by electrolysis. Yes,
The catalytic oxidizer is an odorous substance that is generated in the steam pipe during the drying process and moves from the vapor to the gas phase, a flammable substance typified by hydrocarbons, and hydrogen by-produced by electrolysis in the presence of the catalyst. The biodegradable waste recycling apparatus according to claim 9, wherein the biodegradable waste recycling apparatus is a device that completely decomposes, renders it harmless, and discharges it into the atmosphere.
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