JP2024064826A - Waste treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、排出される二酸化炭素を有効利用することができる廃棄物処理方法に関するものである。 This invention relates to a waste treatment method that can effectively utilize discharged carbon dioxide.
従来、ゴム等の廃棄物を燃焼し熱を回収するリサイクルシステムに関する提案があった（特許文献１）。
すなわち、タイヤを含めたゴム製品等の廃棄に大きな問題となっていた。タイヤを含む自動車部品の処分は環境汚染などの観点により、粗大ごみで捨てることができず、廃棄物処理法で適正処理困難物に指定されており、適切な方法で処分する必要があった。
この従来提案は、ゴムの廃棄物を焼却することで発生した熱を回収し、その熱によって蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記蒸気を熱プレス成型機まで運ぶ蒸気搬送経路と、前記ゴムの廃棄物又はゴムの原料を型に供給し、前記蒸気の熱を利用して熱プレスによってゴムの成形品を形成する熱プレス成型機と、を備えたこととし、廃棄物を燃焼させ、廃棄物の燃焼から生成した熱をゴムの成形品を成形する際に利用することによって、熱を有効に活用することが可能である、というものである。
これに対し、排出される二酸化炭素を有効利用することができる廃棄物処理方法に対する要望があった。
Conventionally, there has been a proposal for a recycling system that burns waste materials such as rubber and recovers heat (Patent Document 1).
In other words, the disposal of rubber products, including tires, was a major problem. Automobile parts, including tires, could not be disposed of as bulky waste due to environmental pollution concerns, and were designated as items that were difficult to properly dispose of under the Waste Disposal Law, so they needed to be disposed of in an appropriate manner.
This conventional proposal comprises a steam generator that recovers heat generated by incinerating rubber waste and uses that heat to generate steam, a steam transport path that carries the steam to a hot press molding machine, and a hot press molding machine that supplies the rubber waste or raw rubber material to a mold and forms a rubber molded product by hot pressing using the heat of the steam.The proposal is that by burning the waste and using the heat generated from the combustion of the waste when molding the rubber product, it is possible to make effective use of heat.
In response to this, there has been a demand for a waste treatment method that can effectively utilize the discharged carbon dioxide.
そこでこの発明は、排出される二酸化炭素を有効利用することができる廃棄物処理方法を提供しようとするものである。 Therefore, this invention aims to provide a waste treatment method that can effectively utilize the emitted carbon dioxide.
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の廃棄物処理方法は、廃棄物を熱処理する熱処理工程と、前記熱処理工程で排出される二酸化炭素からメタンガスを生成させる工程とを有し、生成したメタンガスを前記熱処理工程の熱源として利用するようにしたことを特徴とする。
前記廃棄物として、（工場その他の各種）排水、（高濃度）廃液、廃プラスチック、（排水、廃液の処理その他の）排ガスなどを例示することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following technical solutions.
(1) The waste treatment method of the present invention comprises a heat treatment step of thermally treating waste, and a step of generating methane gas from carbon dioxide discharged in the heat treatment step, and is characterized in that the generated methane gas is utilized as a heat source for the heat treatment step.
Examples of the waste material include wastewater (from factories and other sources), (high-concentration) waste liquid, waste plastics, and exhaust gas (from wastewater, waste liquid treatment, and the like).
この廃棄物処理方法は、廃棄物を熱処理する熱処理工程を有するので、廃棄物を熱処理して蒸発（排水、廃液の場合）させたり、熱分解（例えば約650-900℃に昇温。排水、廃液の含有成分、廃プラスチック、排ガスの場合）させたり、減容化（排水、廃液、廃プラスチックの場合）したり、炭化（有機物の場合）したりすることができる。
次に、熱処理工程で排出される二酸化炭素（CO2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程として、熱処理工程で排出される二酸化炭素（CO2）を水（H2O）と反応させて一酸化炭素（CO）と水素（H2）を生成させる工程と、前記一酸化炭素（CO）と水素（H2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程を例示することができる。
This waste treatment method includes a heat treatment step for thermally treating the waste, which can result in evaporation (in the case of wastewater or waste liquid), pyrolysis (for example, by raising the temperature to approximately 650-900°C in the case of components contained in wastewater or waste liquid, waste plastics, or exhaust gas), volume reduction (in the case of wastewater, waste liquid, or waste plastics), or carbonization (in the case of organic matter).
Next, examples of a process for producing methane gas (CH4) from carbon dioxide (CO2) discharged in the heat treatment process include a process for reacting the carbon dioxide (CO2) discharged in the heat treatment process with water (H2O) to produce carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), and a process for producing methane gas (CH4) from the carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2).
熱処理工程で二酸化炭素（CO2）が排出される態様として、熱処理の熱源としてのLNGの燃焼ガスや、廃棄物（排ガス）を熱処理（バーニングによるCO2化）した際に排出される場合などを例示できる。
そして、生成したメタンガス（CH4）を前記熱処理工程の熱源として利用するようにしたので、廃棄物の熱処理工程で排出される二酸化炭素（CO2）をメタンガス（CH4）に変換して熱処理工程で燃料利用することができる。
Examples of the manner in which carbon dioxide (CO2) is emitted during the heat treatment process include the combustion gas of LNG used as a heat source for the heat treatment, and the emission during the heat treatment of waste (exhaust gas) (converting it into CO2 by burning).
The generated methane gas (CH4) is used as a heat source for the heat treatment process, so that carbon dioxide (CO2) emitted in the heat treatment process of the waste can be converted into methane gas (CH4) and used as fuel in the heat treatment process.
ここで、廃棄物が排水、廃液の場合、熱処理工程の排ガスを電解スクラバー槽に供給し、排ガス中の含有成分を電解水で浄化することができる。前記電解水の態様として、食塩（NaCl）の存在下で電気分解して次亜塩素酸（HOCl）を生成させることや、オゾン（O3）の共存下で電気分解して酸素ラジカル（・O）を生成させることを例示することができる。 When the waste is wastewater or liquid waste, the exhaust gas from the heat treatment process can be supplied to an electrolytic scrubber tank, and the components contained in the exhaust gas can be purified with electrolytic water. Examples of the electrolytic water include electrolysis in the presence of salt (NaCl) to generate hypochlorous acid (HOCl), and electrolysis in the presence of ozone (O3) to generate oxygen radicals (.O).
（２）前記熱処理工程で排出される二酸化炭素からメタンガスを生成させる工程として、熱処理工程で排出される二酸化炭素を水と電気分解により反応させて一酸化炭素と水素を生成させる工程を有し、前記電気分解の電極としてセラミックス電極を使用するようにしてもよい。 (2) The process for generating methane gas from the carbon dioxide discharged in the heat treatment process may include a process for electrolyzing the carbon dioxide discharged in the heat treatment process with water to generate carbon monoxide and hydrogen, and ceramic electrodes may be used as electrodes for the electrolysis.
このようにすると、熱処理工程で排出される二酸化炭素（CO2）と水（H2O）をセラミックス電極により電気分解して一酸化炭素（CO）と水素（H2）を生成させる過程で、高温雰囲気（例えば約700-900℃）となって該電極がある程度 昇温しても、白金電極を用いた場合のような電極板と白金メッキ層との間の層間剥離（膨張率の差による）を引き起こすことなく円滑に処理を行うことができる。 In this way, even if the electrode heats up to a certain degree in the process of electrolyzing the carbon dioxide (CO2) and water (H2O) emitted during the heat treatment process using ceramic electrodes to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), a high-temperature atmosphere (e.g., about 700-900°C) can be created, and delamination (due to differences in expansion coefficients) between the electrode plate and the platinum plating layer, as occurs when platinum electrodes are used, can be prevented and the treatment can be carried out smoothly.
（３）前記熱処理工程で排ガスをバーニングして二酸化炭素化する際、複数個の鋼鉄球を貯留したバーニング槽を誘導加熱により昇温し、前記バーニング槽に空気を補充しつつ排ガスを供給するようにしてもよい。
前記排ガスとして、排水、廃液、廃プラスチックを熱処理した際の排ガス等（スクラバー前と後の場合あり）を例示することができる。前記排ガス中に、蒸発した有機成分や有機物の熱分解成分（メタン、エタンなどの炭化水素）が含有されている。
(3) When burning exhaust gas to convert it to carbon dioxide in the heat treatment process, a burning tank containing a number of steel balls may be heated by induction heating, and exhaust gas may be supplied to the burning tank while air is being replenished therein.
Examples of the exhaust gas include exhaust gas from the heat treatment of wastewater, waste liquid, and waste plastic (sometimes before and after the scrubber). The exhaust gas contains evaporated organic components and thermal decomposition components of organic matter (hydrocarbons such as methane and ethane).
このようにすると、複数個（例えば500個×3段積みの1,500個）の鋼鉄球（例えばφ11mm）を貯留したバーニング槽を誘導加熱（IH）により昇温（約900℃程度）して、このバーニング槽に排ガス（炭化水素など）を通して空気を補充しつつ高温でCO2化することができる。
そして、この二酸化炭素（CO2）から次工程でメタンガス（CH4）を生成させることができる。
In this way, a burning tank containing multiple steel balls (e.g., φ11 mm) (e.g., 1,500 balls, stacked in three layers) can be heated (to about 900°C) by induction heating (IH), and exhaust gas (hydrocarbons, etc.) can be passed through the burning tank to replenish air, converting the balls into CO2 at high temperatures.
In the next process, methane gas (CH4) can be produced from this carbon dioxide (CO2).
（４）前記熱処理工程で排出される二酸化炭素からメタンガスを生成させる工程で、複数個の鋼鉄球を貯留した反応槽を誘導加熱により昇温し、前記反応槽でメタンガス生成反応を進行させるようにしてもよい。 (4) In the process of generating methane gas from the carbon dioxide discharged in the heat treatment process, a reaction tank containing multiple steel balls may be heated by induction heating to cause a methane gas generation reaction to proceed in the reaction tank.
このようにすると、二酸化炭素（CO2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程において、複数個（例えば500個×3段積みの1,500個）の鋼鉄球（例えばφ11mm）を貯留した反応槽を誘導加熱（IH）により昇温（例えば約700-900℃）して、この反応槽でメタンガス生成反応を進行させることができる。 In this way, in the process of generating methane gas (CH4) from carbon dioxide (CO2), a reaction tank containing multiple steel balls (e.g., φ11 mm) (e.g., 1,500 balls in three layers) can be heated (e.g., to about 700-900°C) by induction heating (IH) and the methane gas generation reaction can proceed in this reaction tank.
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
廃棄物の熱処理工程で排出される二酸化炭素をメタンガスに変換して前記熱処理工程で燃料利用することができるので、排出される二酸化炭素を有効利用することができる廃棄物処理方法を提供することが出来る。
The present invention has the above-mentioned configuration and has the following effects.
Since carbon dioxide discharged during the thermal treatment process of waste can be converted into methane gas and used as fuel in the thermal treatment process, a waste treatment method can be provided that makes effective use of the discharged carbon dioxide.
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の廃棄物処理方法は、廃棄物（高濃度有機廃液X）を熱処理する熱処理工程（熱処理機構H1）と、この熱処理工程の熱源たるLNGバーナーBの燃焼により排出される二酸化炭素（CO2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程とを有し、生成したメタンガスを前記熱処理工程（熱処理機構H1）の熱源の助燃剤として補助利用（利用）するようにした。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the waste treatment method of this embodiment includes a heat treatment process (heat treatment mechanism H1) for heat-treating waste (high-concentration organic waste liquid X) and a process for generating methane gas (CH4) from carbon dioxide (CO2) discharged by combustion in an LNG burner B, which serves as a heat source for this heat treatment process. The generated methane gas is used as a fuel enhancer for the heat source for the heat treatment process (heat treatment mechanism H1).
具体的には、熱処理工程（熱処理機構H1）のLNGバーナーBの燃焼ガスの二酸化炭素（CO2）からメタンガスを生成させる工程として、前記二酸化炭素（CO2）を水道水（H2O）と反応させて一酸化炭素（CO）と水素（H2）を生成させる工程（電解機構E2）と、前記一酸化炭素（CO）と水素（H2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程（熱処理機構H2）を有するようにした。 Specifically, the heat treatment process (heat treatment mechanism H1) involves a process for generating methane gas from carbon dioxide (CO2) in the combustion gas from LNG burner B, which includes a process for reacting the carbon dioxide (CO2) with tap water (H2O) to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) (electrolysis mechanism E2), and a process for generating methane gas (CH4) from the carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) (heat treatment mechanism H2).
先ず、廃棄物（高濃度有機廃液X）を、電解機構E1の電解水で浄化した。前記電解水は、オゾナイザーOからオゾン（O3）を電解機構E1に供給し、オゾン（O3）の共存下で電気分解して酸素ラジカル（・O）を生成させるようにした。この酸素ラジカル（・O）により、高濃度有機廃液Xの浄化性が高いものとなった。 First, the waste (high-concentration organic waste liquid X) was purified with electrolytic water from the electrolytic mechanism E1. The electrolytic water was prepared by supplying ozone (O3) from the ozonizer O to the electrolytic mechanism E1, and electrolyzing the water in the presence of ozone (O3) to generate oxygen radicals (.O). These oxygen radicals (.O) provided a high level of purification for the high-concentration organic waste liquid X.
次いで、電解機構E1後の廃棄物（高濃度有機廃液Xの電解処理水）を熱処理機構H1（約660℃に昇温）に供給し熱処理して熱分解させた。熱処理機構H1（複数個の鋼鉄球（φ11mm）を貯留）はLNGバーナーBにより加熱した。
熱処理機構H1の排ガスは電解スクラバー（図示せず）に供給し、排ガス中の含有成分を電解水で浄化した。前記電解水として、オゾン（O3）の共存下で電気分解して酸素ラジカル（・O）を生成させたものを用いた。
Next, the waste after electrolysis mechanism E1 (electrolyzed water of high-concentration organic wastewater X) was supplied to heat treatment mechanism H1 (heated to about 660°C) and thermally decomposed. Heat treatment mechanism H1 (several steel balls (φ11 mm) were stored) was heated by LNG burner B.
The exhaust gas from the heat treatment mechanism H1 was supplied to an electrolytic scrubber (not shown), and the components contained in the exhaust gas were purified with electrolytic water. The electrolytic water used was made by electrolyzing the water in the presence of ozone (O3) to generate oxygen radicals (.O).
熱処理工程（熱処理機構H1）のLNGバーナーBで排出される二酸化炭素（CO2）からメタンガスを生成させる工程として、熱処理工程（熱処理機構H1）で排出される二酸化炭素（CO2）を、水道水（H2O）との電気分解（電解機構E2）により反応させて一酸化炭素（CO）と水素（H2）を生成させる工程を有するが、電解機構E2の電極としてセラミックス電極を使用した。 As a process for generating methane gas from carbon dioxide (CO2) discharged from LNG burner B in the heat treatment process (heat treatment mechanism H1), the carbon dioxide (CO2) discharged in the heat treatment process (heat treatment mechanism H1) is reacted with tap water (H2O) through electrolysis (electrolysis mechanism E2) to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2). Ceramic electrodes are used as the electrodes for the electrolysis mechanism E2.
電解機構E2にはオゾナイザーOからオゾン（O3）を供給し、オゾン（O3）の共存下で電気分解して酸素ラジカル（・O）を生成させるようにした。この酸素ラジカル（・O）により、二酸化炭素（CO2）を水（H2O）の反応性が高いものとなった。
そして、熱処理工程（熱処理機構H1）で排出される二酸化炭素（CO2）と水道水（H2O）をセラミックス電極（電解機構E2）により電気分解して一酸化炭素（CO）と水素（H2）を生成させる過程で、隣接する熱処理機構が高温雰囲気となって電極が昇温しても、白金電極を用いた場合のような電極板と白金メッキ層との間の層間剥離を引き起こすことなく円滑に処理を行うことができた。
Ozone (O3) is supplied to the electrolysis mechanism E2 from the ozonizer O, and electrolysis is performed in the presence of ozone (O3) to generate oxygen radicals (.O). These oxygen radicals (.O) make carbon dioxide (CO2) more reactive with water (H2O).
Furthermore, during the process of electrolyzing carbon dioxide (CO2) and tap water (H2O) emitted in the heat treatment process (heat treatment mechanism H1) using ceramic electrodes (electrolysis mechanism E2) to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), even though the adjacent heat treatment mechanism created a high-temperature atmosphere and caused the electrodes to heat up, the process was able to proceed smoothly without causing delamination between the electrode plate and the platinum plating layer, as occurs when platinum electrodes are used.
上記熱処理工程（熱処理機構H1）のLNGバーナーで排出される二酸化炭素（CO2）からメタンガス（CH4）を生成させる工程（熱処理機構H2）では、複数個の鋼鉄球（φ11mm）を貯留した反応槽（熱処理機構H2）を誘導加熱（IH）により昇温し（約900℃程度）、前記反応槽でメタンガス生成反応を進行させた。
ここで、熱処理機構H1と熱処理機構H2は、バッチ式として交互運転を行った。
In the process (heat treatment mechanism H2) of generating methane gas (CH4) from carbon dioxide (CO2) discharged by the LNG burner in the above heat treatment process (heat treatment mechanism H1), a reaction tank (heat treatment mechanism H2) containing multiple steel balls (φ11 mm) was heated by induction heating (IH) (to approximately 900°C) to cause a methane gas generation reaction in the reaction tank.
Here, the heat treatment mechanism H1 and the heat treatment mechanism H2 were alternately operated as a batch type.
次に、この実施形態の廃棄物処理方法の使用状態を説明する。
メタンガスを生成させる工程で生成したメタンガス（CH4）を熱処理工程（熱処理機構H1）の熱源（LNGバーナー）として利用するようにしたので、廃棄物の熱処理工程のLNGバーナーで排出される二酸化炭素（CO2）をメタンガス（CH4）に変換して助燃剤として燃料利用することができ、排出される二酸化炭素（CO2）を有効利用することができた。
Next, the usage of the waste treatment method of this embodiment will be described.
The methane gas (CH4) generated in the methane gas generation process is used as the heat source (LNG burner) in the heat treatment process (heat treatment mechanism H1). This means that the carbon dioxide (CO2) emitted by the LNG burner in the waste heat treatment process can be converted into methane gas (CH4) and used as a fuel and combustion improver, making effective use of the emitted carbon dioxide (CO2).
排出される二酸化炭素を有効利用することができることによって、種々の廃棄物処理方法の用途に適用することができる。 By being able to effectively utilize the emitted carbon dioxide, it can be applied to a variety of waste treatment methods.
H1 （熱処理機構）
H1 (Heat treatment mechanism)
Claims (4)
4. The waste treatment method according to claim 1, wherein in the step of generating methane gas from the carbon dioxide discharged in the heat treatment step (H1), a reaction tank storing a plurality of steel balls is heated by induction heating to cause a methane gas generating reaction to proceed in the reaction tank.
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