JP2013126642A - 有機物の分解処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、処理物を磁化空気により分解する際に、処理槽内の温度を制御して比較的早くかつ安定に分解することを目的とする。
【解決手段】
分解処理装置内の処理物に磁化空気を接触させて、前記処理物を分解させる処理物の分解方法において、前記処理装置内の温度を調節して処理物ごとの分解処理温度を保つことを特徴とした磁化空気による有機物の分解処理方法により上記課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、無機物（金属、砂利、石など）を含む有機物（産業廃棄物、家庭廃棄物、その他の廃棄物）を低温（２００℃〜４００℃）、低酸素の下で、強磁場を通過した空気（以下「磁化空気」という）を用いて分解処理し、無機物以外を悉く分解して灰化し、残渣を極めて少なくする（例えば９０００分の１）ことを目的とした有機物の分解処理方法及び装置に関する。

従来、磁化空気により廃棄物を分解処理する装置の提案があり、それぞれ実用化が図られている。前記磁化空気とするための磁場は、０．２５テスラ〜１．０テスラとされており、温度は３５０℃〜４００℃とされている。

実用新案登録第３１２２６８２号公報 特開２００６−２８９２９６号公報 特開２０１０−１５５２３１号公報

上記特許文献１には、低温加熱（例えば３５０℃）と磁化空気（例えば０．４５テスラ）とによって有機物を含む廃棄物（以下「処理物」という）を乾燥、炭化及び灰化する技術が開示されているが、分解処理時間が１０時間以上の長時間を要していた。

また、引用文献２には、密閉容器内に投入された処理物に磁化空気を作用させて処理物を分解する技術が開示されているが、工業的に実施されていない。

さらに、引用文献３には、０．２５テスラ〜１．０テスラの磁化空気を処理物に接触させて処理物を分解する技術が開示されているが、未だ工業的に実施されていない。

前記のように、処理物に磁化空気を接触させて、処理物を分解する技術は知られ、実験的に実施され成功しているにもかかわらず、工業的実施に至っていない事実がある。

この原因の一つに、処理物の性質が千差万別であって、上記の技術では対応が困難なことが考えられる。二つ目に、上記技術に係る装置の使用方法について一定の方式が確立されていないので、処理物の分解処理の安定性が一定でないことも考えられる。三つ目に、処理物と磁化空気との接触が不十分（接触不均一）となり、分解処理効率にばらつきがあることも考えられる。

上記のような問題点に鑑み、この発明では、分解処理温度の自動調整を可能にするため、ヒーターを導入した。

また、磁化空気の循環流通を容易確実にし、処理物に磁化空気を均一に接触させるため、分解処理槽の側壁を三重壁とし、その内側壁に多数の通気孔を設けて磁化空気に自動的流動性を付与した。

また、家庭廃棄物のように処理物の水分含有量が７０％以上ある場合には、分解処理が困難になるので、水分含有量を４０％以下にしなければならない。そこで、本発明では、分解部を分解熱によって２００℃〜３５０℃に保持し、分解によって生じる２００℃以上の排気を処理物に接触させて、処理物の水分が４０％以下になるように乾燥した。

例えば、処理槽の上部及び下部の上方部に水分含有量が７０％以上の処理物を入れて、処理槽の下部から処理物の分解処理を開始すると、分解により生じた２００℃〜３５０℃の加熱気体が上昇し、前記処理物を乾燥する。前記分解に要する時間は、処理物１ｍ^３あたり４〜５時間である。この分解処理時間の間前記加熱気体が発生し、処理物を通過して上昇するので、この加熱気体によって処理槽の上部の処理物を水分含有量４０％以下に乾燥することができる。

従って、処理物が通気性を有していれば、処理槽への投入時に水分含有量が７０％以上であっても、分解処理開始までに水分含有量を４０％以下にすることができるので、処理槽投入前に乾燥処理する必要がない。

そこで、処理物が塊状となっているか、又は相互間が接着されているなど、通気性が悪い場合には、予め塊状の処理物を５ｃｍ以下に破砕し、破砕後の処理物に乾燥した他の処理物を混入して、処理物全体を乾燥可能な状態にするか、前記のように処理槽内で乾燥する必要がある。例えば、処理槽が２ｍ^３以上の容量の場合で、処理物が少なくとも１ｍ^３残っている時に次の処理物を処理槽に補充することができる。このようにすれば、処理槽の下部の処理物を処理する間に、処理槽の上部の処理物の水分含有量を４０％以下に乾燥して分解処理を開始することができる。

処理槽の構造上前記のような処理操作ができない場合には、簡易乾燥装置により処理物の水分含有量を５０％以下に前処理するか、紙又は木片類などの水分含有量が少ない（例えば２０％以下）処理物と混合させてから処理槽に収容することが好ましい。

この場合でも、分解処理開始までに時間がかかる場合には自然乾燥するので、水分含有量が５０％〜７０％までの処理物については、水分含有量の調整について考慮しなくても均等に分解処理できる可能性が高い。

この発明においては、処理物と磁化空気とが接触することを要件としているので、投入する処理物は通気性が良好で５ｃｍ以下の大きさが好ましい。処理物の形状が大きい場合には、分解処理効率を向上するため、前処理により処理物の形状を小さくする必要がある。ただし、前処理の目的は、処理物の外面に磁化空気を均等に接触させるためであるから、前記処理物が大きな塊であっても適宜孔を開けて処理物と磁化空気との接触面積を増大させれば、効率のよい分解ができる。

通常分解温度は処理物によって多少異なるが、２００℃〜４００℃であるから、化学分解時の分解熱により良好な温度が保持される。なお、連続分解処理を行わない場合には、分解処理開始時の温度が不十分なために分解効率を損するおそれがあるが、この発明では、センサースイッチを介装したヒーターを設置したので、分解処理に必要な温度を自動的に設定することができる。

この発明においては、処理物と磁化空気とを均等に接触させるために、撹拌その他の手段を加えている。通常、処理物を積み上げ（例えば同一処理槽内へ２ｍ^３〜４ｍ^３収容する）処理物の量が半分以下になった時に新しい処理物を追加する。例えば、処理物を２ｍ^３収容できる処理槽にあっては、処理物を１ｍ^３分解するごとに新しい処理物を１ｍ^３追加することが好ましい。このようにすれば、処理槽下部の処理物１ｍ^３を分解する間に、処理槽上部の処理物１ｍ^３を乾燥して水分を低下させ、かつ上の処理物の重量が処理槽下部の処理物にかかるので、処理槽下部の処理物は処理の進行と共に順次下降し、分解効率を向上させることができる。

また、通常の処理物は１ｍ^３の分解処理時間が４時間〜５時間であるが、処理物の性質によっては不均一な分解が生じるので、処理物を撹拌して均等な分解処理をする必要がある（例えば、撹拌により磁化空気の処理物への接触不良を改善する）。この撹拌作用により分解部分の均等化、分解温度の均一化などを良好にすることができる。

前記分解処理を良好にするために、処理槽及び撹拌装置、並びに磁化空気の吹き出しノズルの配置などにも留意する。また、分解を効率よくするための分解温度も処理物の材質により異なるので、幾多の実験を経て常時最良の分解温度を保つように配慮する。これによって分解効率が向上すると共に、分解処理の安定性を図ることができる。

この発明によれば、処理槽の側壁を三重壁としたので、蒸気の多い気体と分解気体とを別々に下降させ、それぞれ処理できる効果がある。

また、処理装置内へヒーターを設けたので、分解処理開始時に処理装置内を加温して処理物の温度を適温に上昇させ、分解処理を自動的に開始させることができる効果がある。

また、センサースイッチを介装したヒーターを設置したので、分解中においても分解温度を適温に保持して分解効率を高く保つことができる。前記分解温度は処理物ごとに適温があり、予めその温度を保つように設定できる効果がある。

また、磁化空気の吹き出しノズルを処理槽の底板上へ上向きに設けたので、磁化空気を処理物へ直接吹き付けることで、磁化空気と処理物の接触が良好になる効果がある。

さらに、撹拌装置を設けたので、処理物を撹拌することで処理物と磁化空気との接触を良好にし、均等に分解処理できる効果がある。

（ａ）この発明の方法の一実施例を説明するブロック図、（ｂ）同じくヒーターの回路図。 この発明の装置の一実施例の正面図。 同じく一部を省略した平面図。 同じく一部を省略した左側面図。 同じく一部を省略した右側面図。 同じく一部を省略した中央縦断正面図。 同じく一部を省略した撹拌軸部における縦断面図。 同じくノズルその他の一部を省略した正面図。 同じく一部を省略した平面図。 この発明の他の実施例を示す正面図。 同じく一部を省略した中央縦断面図。 同じく一部を省略した平面図。 この発明の他の実施例を示す一部省略した正面図。 同じく一部を省略した側面図。 同じく一部を省略した平面図。 同じく一部を省略した縦断正面図。 同じく一部を省略した縦断側面図。 同じく一部を省略した平面図。

この発明によれば、分解熱による加熱と乾燥による吸熱とによって、処理槽内の温度をほぼ一定に保つことができ、長時間の分解処理でも安定した分解処理を行うことができる。従って、無人で分解処理装置を運転しても危険が生じるおそれはない。

以下、添付図面を参照してこの発明の一実施形態を説明する。処理槽の上部から処理物を投入し、ほぼ充満状態にして開閉蓋を閉じてヒーターを作動させる。ヒーターによって加温された処理槽内の空気が処理槽内を上昇すると共に、処理槽内に磁化空気を吸入する。

磁化空気は自動吸入と、ブロワーなどを用いた強制吸入があるが、処理装置がバランスよく構成されている場合には自然吸入が優れ、分解効率も良好である。

前記磁化空気が処理槽内に流入し、処理物に接触すると、処理物は表面から順次化学分解する。通常は炭化し、ついで炭素部分が気体となって処理槽内には灰が残渣する。外観的には、処理物はまず黒変（炭素）し、ついで白変（灰）する。この場合に無機物（例えば銅線、鉄片など）は処理槽内に残留するが、灰と分別するために網篭を設置すれば、網篭の吊り上げ、吊り下げにより前記無機物を容易に一括分別、回収することができる。

この発明の処理方法の一実施例を図１に基づいて説明する。工業用廃棄物又は家庭廃棄物などの処理物１を処理装置２内に収容すると共に、処理装置２内へ磁化空気３を送入する。ついで処理装置２内のヒーター４に通電し、処理装置２内を加熱（５）する。

磁化空気３が処理装置２内の処理物１に接触すると、処理物１はその表面から逐次分解（６）され、分解残渣７、液体８及び気体９となる。気体９は浄化処理（１２）を経て外界へ排気（１３）される。一方、液体８はそのまま貯蔵するか、浄化処理（１０）を経て排水（１１）する。

分解残渣７は無機物１４のみとなるので、これを灰１５と石・金属類１６などに分別する。前記において、処理物１がプラスチック、紙類、木屑などで構成されている場合には水分が少ないので（例えば水分含有量２０％以下）、水分含有量の多い家庭廃棄物（水分含有量７０％以上）又は産業廃水を含有する産業廃棄物と混用して分解処理することが好ましく、混用できない場合には撒水などにより水分を含ませることが好ましい。

前記分解により分解熱が生じるので、処理物の分解部位における温度は２００℃〜３５０℃となり、そのままの温度が維持されるので安定した分解が促進される。ただし、分解処理開始前は常温であるから、ヒーター４によって処理装置２内を加熱し（図１（ａ））、上昇気流を生成させてから磁化空気３を吸入させ、分解処理を開始する。ヒーター４の回路には、温度センサーにより断接するスイッチＳを介装しており、分解熱が設定温度以上（例えば３００℃以上）に達したならば、ヒーター４の作動が自動的に停止するようにしてある。図１（ｂ）中１７は蓄電池、１８は手動スイッチである。前記温度センサーを分解部付近に設置して該部の温度を捕捉し、スイッチＳを自動断接する。

図１（ｂ）において、手動スイッチ１８を閉にすると、各ヒーター４に通電し、処理装置２内を加温するが、分解温度が設定温度に達するとスイッチＳが遮断され、ヒーター４の回路が切れる。即ち、分解処理開始時に処理装置２内を加温し、処理物の分解が継続して分解温度が設定温度に達すると自動的にスイッチＳが遮断されるようにしてある。この場合に温度センサーは分解の中心部に近接した槽壁にそれぞれ設置してある。また、ヒーター４は底板上に設置する。

この発明の装置を図２乃至図９に基づいて説明する。内壁２０、仕切壁２１及び外壁２２の三重壁よりなる四角筒に、前記各壁ごとに中央部を低くした底板２４、２５、２６を連設して処理槽２３とし、底板２５の中央部に開口２７を設け、底板２６の中央部に有底筒状の水溜匣２８を設ける（図６）。底板２４上には磁化空気３の吹出し用に大小のノズル２９、３０を設置し、各ノズル２９、３０は磁化空気室３１、３１に連通されてある。

磁化空気３は、磁化空気室３１に永久磁石板を所定間隔で対向設置して強磁場を形成し、この強磁場間に空気を給送して生成する。このように永久磁石板を互いに対向設置したことによって強さが均等な磁場を生成することができる。この磁場を通過する空気に均等強さの磁力を作用させることができる。

処理槽２３の上端部は頂板３２で閉鎖する。また、頂板３２の中央部に処理物の投入口３３を設け、投入口３３にホッパー３４の下部を連設すると共に、投入口３３に開閉蓋３５、３５を設ける（図6、８）。

処理槽２３の下方であって、ノズル２９、３０の上方に回転軸３７、３７を水平に架設し、回転軸３７に羽根３８を固定する。そこで、回転軸３７の外端に固定したハンドル３９を廻せば、回転軸３７を介して羽根３８が回転し処理物１を撹拌することができる。処理物１が小片の集合体である場合には、撹拌の必要性が少ないが、包装物又は結着したまま投入された処理物には磁化空気３が接触しにくい場合があるので、撹拌すれば分解効率を向上させることができる。例えば段ボール箱に収容したまま投入された処理物は、段ボールを分解した後に分解するので長時間を要するおそれがあり、中途の撹拌が必要となる。

処理装置２内の温度が設定温度になれば全スイッチＳは遮断され、ヒーター４の回路が遮断される。温度センサーは分解中心に近接した内壁へセットしてある。図中４３は残渣物点検口蓋、４４は灰点検口蓋、４５は梯子である。

前記実施例（図２〜９）によれば、処理物１の分解時の水蒸気は、図８中矢示４６、４６のように内壁２０を通過し（内壁２０には例えば図１７に示すように多数の透孔を設けてある）、矢示４８、４８のように底板中央部から上昇する。また、分解後の気体９は、矢示４７のように側壁上部から入り矢示４９、４９のように外壁２２と仕切壁２１の間を通過して底板下に到り、矢示５０、５０のように上昇気流となって再び分解部へ上昇するか、又は排気管５２を経て消臭装置５３に入り外界へ排気される。排気された気体９は無害（水蒸気、酸素、水素等の混合気体）であるが、処理物によっては有害物を含むおそれがあるので消臭装置５３（浄化装置）を通過させる。消臭装置５３は、例えば活性炭を主材とする脱臭層があるような一般に知られている脱臭装置である。

前記実施例においては、回転軸３７を三本併設したが、二本又は一本でもよい。即ち、処理物によって異なるが、処理物の表面に磁化空気３が均等に接触できる程度の撹拌を行えればよいことになる。

この発明の他の実施例を図１０乃至図１２に基づいて説明する。この実施例に係る装置は、処理槽６０の底板６１上へ網篭６２を載置し、処理槽６０の開閉蓋６３を開けて網篭６２を昇降させ、網篭６２を処理槽６０から出し入れできるようにしたものである。

この装置は、銅線その他の金属を含む処理物の分解処理に際し、一定時間ごとに金属を取り出し得るようにしたもので、金属の大きさに応じて網篭６２の網目を規制する。図中６４は、開閉蓋６３を開閉する時に使用するシリンダーであって、ロッドの昇降により開閉蓋６３の支持片６５を矢示６６のように回転させ、これにより開閉蓋６３を開の方向へ回転させる。支持片６５を矢示６７のように回転させれば、回転蓋６３を閉鎖できる。

前記実施例において、処理物の分解に関する説明を省略したが、処理物の分解、磁化空気の吹き出しは実施例２と同一である。また、開閉蓋６３をシリンダー６４のロッドの昇降により開閉する操作についても公知の技術であるからその説明を省略した。網篭６２は適宜の吊り上げ装置により操作する。

本実施例は、網篭６２によって電線その他の金属類を取り出す例を示したものであって、処理物の分解、処理槽６０の構造などは前記実施例に準ずるものであるのでその説明を省略した。本実施例に係る装置は、例えば電線を多量に含む処理物の場合に専用的に用いられる。従って、装置の分解処理能力も千差万別であるが、一日の処理能力も数十ｋｇ〜数千ｋｇまで同一方式の装置を採用することができる。

この発明の他の実施例を図１３乃至１８に基づいて説明する。処理槽７０の内壁に多数の小孔７１、７１を並列設置する。小孔７１は小矩形（横５ｃｍ、縦２ｃｍ）であって、各小孔７１、７１には庇状のカバー７２、７２を設け、これにより処理物１が小孔７１内へ入ることを防止すると共に、処理物１による小孔７１の塞止を防止している。小孔７１、７１は、磁化空気３の吹き出しノズル７３、７３の上端より高い位置から処理槽７０の口部付近まで、処理槽７０の内壁に並列設置してある。

小孔７１は、処理槽７０の内壁へ矩形の三辺を切断する切込みを入れた後、該部を内側となる側へ突き出すことによって形成されるので、プレスによって多量製産できる。また、小孔７１の大きさ、間隔などは自由に選定できるから、処理物の材質、大きさ、処理槽７０の分解処理能力などを勘案して適宜最良に定めることができる。

処理槽７０の下部には底板７４を設け、底板７４上へノズル７３、７３を並列設置する。また、処理槽７０の中間部には回転軸７５、７５を並列架設し、回転軸７５、７５に撹拌羽根７６、７６を固定する。図中７７は回転軸７５、７５を駆動するモータ、７８は回転軸７５の連動装置、８５はモーターである。

本実施例において、処理槽７０へ磁化匣７９を設け、磁化匣７９内に外気を吸入して強磁場を強制的に通過させることにより磁化空気を生成する。この磁化空気を処理物に接触させて処理物を分解させる過程は前記実施例と同一であるので説明を省略する。この実施例では、内壁へ前記のような小孔７１を設けた点が他の実施例と異なる。図中６８は点検口蓋、６９は投入口蓋である。

本実施例において、ノズル７３から磁化空気が矢示８０、８０のように吹き出されて上昇し、一部は分解気体と共に矢示８１のように小孔７１を通って下降して処理槽７０内へ流入し、その他は矢示８２のように下降してノズル付近から再び上昇する。また、分解した気体は矢示８３、８３のように上部から下降して矢示８４のように流動し、矢示８５のように反転して再び吹き上げられ、一部は外界へ排出される。

小孔７１を通って下降した気体は、比較的高温（２００℃〜３００℃）で多湿であるが、下降してノズル付近に達すると低温（３０℃〜５０℃）空気に接触して水滴となり、水匣８６内へ溜まることになる。即ち高温多湿気体が冷却されて水を生成することになる。

前記において、有機物の分解によって、炭素、水素、酸素、窒素などが生じることになる。しかし、分解温度が低温（４００℃以下、通常２５０℃〜３５０℃）であるから、ダイオキシンが発生するおそれはない。

また、通常の処理物の場合には、ほぼ自動崩落によって通気性がよくなり、自動的に分解するが、処理物が容器（例えばプラスチックケース、段ボール箱）入りの場合には、分解効率が低下するおそれがあるので、処理槽内を撹拌して処理物へ磁化空気が均等に接触するように配慮すれば処理効率を向上させることができる。

前記における磁化空気の給送に際し、ブロワーを使用すれば流速（流量）などを規制し、計画的に給送することができる利点がある。

１ 処理物
２ 処理装置
３ 磁化空気
４ ヒーター
７ 分解残渣
２０ 内壁
２１ 仕切壁
２２ 外壁
２３ 処理槽
２４、２５、２６ 底板
２９、３０ ノズル
３１ 磁化空気室
３４ ホッパー
５３ 消臭装置
６０、７０ 処理槽
６２ 網篭
７９ 磁化匣

Claims (8)

1. 分解処理装置内の処理物に磁化空気を接触させて、前記処理物を分解させる処理物の分解方法において、前記処理装置内の温度を調節して処理物ごとの分解処理温度を保つことを特徴とした磁化空気による有機物の分解処理方法。
2. 磁化空気を吹き出すノズルを処理装置内に設けると共に、ノズル口の高さを不均一にしたことを特徴とする請求項１記載の磁化空気による有機物の分解処理方法。
3. 処理物の分解時に生じた気体を処理装置の内壁から吸入し、前記気体中から水分を分離し、前記水分を分離した気体の一部を磁化空気と混合して前記磁化空気を再び処理物に接触させることを特徴とした請求項１記載の磁化空気による有機物の分解処理方法。
4. 処理装置内にヒーターと温度センサーを設置して、少なくとも処理物の分解部位の雰囲気温度を適温に調節することを特徴とした請求項１記載の磁化空気による有機物の分解処理方法。
5. 処理物の分解により生じた気体は、処理装置の内壁から吸入されて下降し、前記気体中から水分が分離され、前記水分を分離した気体の一部が磁化空気と混合して上昇し、処理装置内を循環流動することを特徴とした請求項１記載の磁化空気による有機物の分解処理方法。
6. 少なくとも二重壁の筒状処理槽の底部に磁化空気の吹き出しノズルを上向きに並列設置すると共に、前記処理槽の底部内側にヒーターを設置し、前記処理槽の口部に密閉蓋を開閉自在に設置し、前記処理槽の中間部に撹拌装置を設けたことを特徴とする磁化空気による有機物の分解処理装置。
7. ヒーターは、前記処理槽の底板上又は内側壁に設置したことを特徴とする請求項６記載の磁化空気による有機物の分解処理装置。
8. 前記底板上へ、網篭を昇降可能に設置したことを特徴とする請求項６記載の磁化空気による有機物の分解処理装置。

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