JP3236331B2

JP3236331B2 - 廃棄物による固形物の製造方法

Info

Publication number: JP3236331B2
Application number: JP00365592A
Authority: JP
Inventors: 統雄畔上; 昭三鈴木; 利夫門倉; 博章田上
Original assignee: 株式会社プランド研究所
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH05185053A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、従来都市ごみ焼却炉
によって処理処分されている可燃性の廃棄物を物理・化
学反応処理することによって、再生資源として利用可能
な固形物を製造する廃棄物による固形物の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年一般家庭或は事務所などから排出さ
れる可燃性の廃棄物は、この中にガラスびん、空き缶を
はじめ、さまざまな無機物を混入するばかりでなく、更
に、プラスチックなど化学物質も多種多様に含むように
なってきた。このため、従来から廃棄物を処理してきた
方法の改良改善が下記のように急速に進められてきた。

【０００３】第一に、焼却技術は廃棄物中のプラスチッ
クなどの化学物質を均一に燃焼せしめるため、従来の焼
却技術を、例えば流動化法を導入する等して、高度な燃
焼技術に改良されるようになった。これに関連して、排
ガス処理技術も、新たにＮＯｘ対策やダイオキシンなど
の有害化学物質の除去技術の開発などが進められてい
る。

【０００４】第二に、排出源からの分別収集システム
や、搬入廃棄物の破砕選別システムの開発によって、焼
却炉の前でこれらの無機物や有害な化学物質を除く技術
も開発された。この中で、資源回収技術や燃焼ガスから
余熱を回収する技術なども著しく進歩した。

【０００５】このように廃棄物処理システムが技術的に
高度なものとなるにつれて、廃棄物処理のために支払わ
れる社会的費用が著しく増大し、地方公共団体における
財政的な負担が大きな問題となってきた。その上、最近
では地球環境の保全対策に一貫する課題に関連して、焼
却炉から排出されるＣＯ2 を抑制する必要が生じ、これ
まで「焼却」と「埋立」に頼ってきた可燃性廃棄物の処
理方法を根本から造り変えていく必要に迫られるように
なった。

【０００６】実際に、新しい処理方式の一つとして、可
燃性廃棄物の燃料化技術の開発が世界的に注目されるよ
うになった。廃棄物を燃料化し、天然（化石）燃料に代
替することを目的に、広範な研究が各国で進められ、都
市ごみ問題の解決はもちろん、ＣＯ2 の排出量の抑制、
化石燃料の使用量の削減などにより、地球環境保全に向
けての効果が期待されるようになった。廃棄物の燃料化
は、すでに１９７０年代当初から多く試みられ、特に石
油危機を契機に米国などでは大型プロジェクトが実施さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の試みの殆どが次のような理由で成果をあげていないの
である。

【０００８】第一の理由は、廃棄物の中に含まれている
ガラス屑や鉄屑などが燃料製造プラントの安定運転を妨
げてきた。更に、製品自体がごみ質の変化に伴って、時
間的に、地域的に変化し、安定した品質を確保すること
が困難であった。選別などの前処理を設けているが、こ
の場合でもコスト高や工場の作業環境が悪いなどの問題
が技術の普及を妨げてきた。

【０００９】第二の理由は、可燃性廃棄物の中に含まれ
ている有機物が生物学的に不安定であり、燃料として用
いられる場合に悪臭の発生、メタンガスの発生、成形物
の崩壊などの原因となり、工場内外の環境に悪い影響を
与え、輸送や貯蔵の操作過程でもトラブルを生じた。そ
ればかりではなく、メタンガスが原因で火災・爆発事故
を惹起したりした。

【００１０】第三の理由は、化石燃料の市場価格が安値
安定化する傾向の中で、燃料化した場合にこれを受け入
れていく発電所のボイラー、セメントキルンなどの技術
開発が遅延し、燃料の安定した市場を確保することを妨
げていた。特に従来の燃料化技術では、低位発熱量が３
５００Kcal/kg 前後のものが多く、単独で燃料として用
いる場合には、ボイラーなどの効率を下げるというマイ
ナスもあった。

【００１１】この発明の目的は、これまでの「焼却」と
「埋立」に頼ってきた廃棄物処理の方法を改め、いわゆ
る可燃性廃棄物を再生資源として活用しうる物質に転換
することにあり、廃棄物中に含まれる炭水化物、蛋白
質、脂肪などを主体とする腐敗しやすい有機質を化学的
・物理的に処理し、生物学的に安定した状態の固形物を
製造する廃棄物による固形物の製造方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、都市ごみからなる廃棄物を廃棄物受入
れ槽に投入した後第１破砕機で破砕するか、又は第１破
砕機で破砕した後廃棄物受入れ槽に投入し、第２破砕機
で細破砕し，混合貯留反応器に投入して加熱せしめて反
応させ、次いで、圧縮成型器、乾燥固化器で圧縮成型、
乾燥固化処理を行って固形物を製造する際に、前記廃棄
物受入れ槽、第１破砕機、第２破砕機、混合貯留反応器
の各工程のいずれか、又はすべての工程、もしくは複数
箇所の工程に、アルカリ土類金属酸化物を添加すると共
に、このアルカリ土類金属酸化物に対して一定の割合い
で水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊材を添加して物理
・化学反応処理を行なうことを特徴とする廃棄物による
固形物の製造方法である。

【００１３】前記廃棄物による固形物の製造方法におい
て、前記廃棄物受入れ槽、第１破砕機、第２破砕機、混
合貯留反応器の各工程のいずれか、又はすべての工程、
もしくは複数箇所の工程に、さらに吸着性を有する粘土
鉱物を添加することが望ましく、また、水又は温水で粘
着性を生じる粉末糊材はアルカリ土類金属酸化物に対し
て、重量で１０〜５０％で添加することが望ましいもの
である。

【００１４】

【作用】この発明の廃棄物による固形物の製造方法を採
用することにより、都市ごみからなる廃棄物は収集され
てまず廃棄物受入れ槽に投入される。その後第１破砕機
で細破砕されると共に、第２破砕機で細破砕される。細
破砕された廃棄物は混合貯留反応器で加熱されて物理的
・化学的に反応され品質の安定化が図られた後、圧縮成
型器で圧縮成型され、その後、乾燥固化器を経て安定化
した固形物が得られる。

【００１５】この上記各工程のいずれか、又はすべての
工程、もしくは複数箇所の工程において、アルカリ土類
金属酸化物と、水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊材を
廃棄物の特性に応じて添加して処理することによって、
物理・化学反応が促進され、物理的・化学的・生物学的
に安定化された固形物が得られる。さらに反応物の臭気
が低下されると共に反応物の成型性が高められる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１７】図１を参照するに、例えば一般家庭あるい
は事務所から排除される都市ごみからなる廃棄物Ｇは、
紙，ダンボール，繊維類などの可燃物と、鉄，アルミ，
ガラスの廃棄物Ｇは、紙，ダンボール，繊維類などの可
燃物と、鉄，アルミ，ガラス，土，石などの不燃物と、
これらに含まれる水分などで構成されており、例えばト
ラック，パッカー車などの運搬車などで運ばれてきて、
一旦、ピットなどからなる廃棄物受入れ槽１に投入され
る。この廃棄物受入れ槽１から必要な量だけ、必要な時
期に廃棄物Ｇが第１破砕機３に投入される。

【００１８】この第１破砕機３は、例えば油圧低速駆動
型の引裂き粗破砕機で、具体的な構造は公知であるた
め、詳細な説明は省略するが、回転数がそれぞれ異なる
２または３軸を有し、各軸の外周にはそれぞれ複数の刃
が備えられている。

【００１９】而して、投入された廃棄物Ｇを、回転数が
それぞれ異なる２または３軸の回転引裂刃によりくわえ
込み、引裂き、強固なものまで突き破って、低速，高ト
ルクの油圧駆動によりゆっくり引裂かれ、本体下部の排
出口から排出される。

【００２０】この第１破砕機３で破砕された第１廃棄物
Ｇ１は、例えばベルトコンベアなどからなる第１選別機
５に送られる。この第１選別機５には磁選機が備えられ
ていて、この磁選機により鉄，非鉄などの金属が除去さ
れると共に有害危険物などが除去される。また、この第
１選別機５では、ビン，ブロックなどの中粒形無機物が
選別されて除去される。

【００２１】第１選別機５で金属，無機物が除去される
と、第２廃棄物Ｇ２は第２破砕機７に送られる。この第
２破砕機７は例えばハンマーミルなどからなっており、
この第２破砕機７で第２廃棄物Ｇ２はさらに細かく粉砕
される。

【００２２】この第２破砕機７で細かく粉砕された第３
廃棄物Ｇ３は、例えば磁選機，篩分器，比重差分離機な
どからなる第２選別機９に送られる。この第２選別機９
では、第１選別機５で除去しきれなかった細かな金属や
無機物が除去されて、第４廃棄物Ｇ４が第３破砕機１１
に送られる。第３破砕機１１は例えばハンマーミルなど
を用い、第４廃棄物Ｇ４をさらに細破砕する。ただし、
第２破砕機７で必要な破砕粒度が得られる場合には第３
破砕機１１に投入せずに省略してもよい。

【００２３】第３破砕機１１で破砕された廃棄物Ｇ５は
混合貯留反応器１３に投入される。この混合貯留反応器
１３は例えば回転式６角ミキサ，リボンミキサ、あるい
は移動スクリュ式撹拌機などからなっていて、貯留され
ながら一定時間混合される。この混合貯留反応器１３に
おいては、熱風や加熱ジャケットなどで加熱を行なうこ
とにより、反応速度を早くさせることができる。

【００２４】次いで、混合貯留反応器１３で反応された
第６廃棄物Ｇ６を圧縮成型器１５に投入して圧縮作用に
よって密度を高めた上で、押出して粒状に成型される。
この圧縮成型器１５で粒状に成型された第７廃棄物Ｇ７
は乾燥固化器１７に投入される。この乾燥固化器１７で
は温度を例えば１００〜２３０℃まで上げ、殺菌を行な
い、熱化学変化を完了させると共に、水分を除くと同時
に含有しているアルカリ（ＣａＯＨ）2 などをＣＯ2 ガ
スで中和し固化させることによって固形物Ｓが得られ
る。

【００２５】こうして得られた固形物Ｓは、篩分器で篩
分されて固形物燃料として取り出されたり、あるいは更
に、土木建築資材に加工して使用され、産業界に広く適
用されるものである。

【００２６】なお、上記乾燥固化器１７から混合加熱反
応器１３へ必要に応じてフィードバックされることもあ
る。

【００２７】そして、混合貯留反応器１３を設ける場合
と、圧縮成型器１５で直接成型する場合とがある。それ
はごみ質などによる影響においても選択されるが、製造
物（固形物Ｓ）が燃料を目的とする場合には混合貯留反
応器１３を付加する必要がある。これによって、都市ご
み中の窒素分をアンモニアとして除去する効果が高ま
り、燃料自体に含まれる窒素分によるＮＯｘ等の発生負
荷を下げ、クリーンエネルギーとしての品質向上を図る
ことができる。

【００２８】圧縮成型器１５で圧縮成型された中間生成
物の性状は、燃料製造の場合と土木建築資材製造の場合
とで異なる。これは圧縮成型器１５の機械的な性能また
は部品の交換等によって選択することは容易である。燃
料を目的とする場合でも石炭との混焼などを行う流動床
式ボイラーに投入する場合とストーカー型ボイラーに投
入する場合と、その性状を選択することが必要となる。

【００２９】一般的に、とくに流動床式ボイラーに適し
た燃料として製造することが機械的に負荷が少なく燃焼
特性から見ても効果的である。概ね５mm〜１０mmの粒状
に製造することが機械的に容易であり、かつ効果的であ
る。

【００３０】上述した廃棄物Ｇを廃棄物受入れ槽１へ投
入してから乾燥固化器１７までの処理工程を経て固形物
Ｓを製造するに際して、廃棄物受れ槽１または第１破砕
機３に、水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊材としての
例えば飛粉Ｔ（こんにゃく製造過程の廃棄物）をアルカ
リ土類金属酸化物としての例えばＣａＯと共に、ＣａＯ
に対して一定の割合いで、脱臭および腐敗醗酵の抑制等
を目的として都市ごみなどの廃棄物Ｇに対して添加して
物理・化学的反応処理が行われる。この場合、ＣａＯの
添加量は全添加量の０〜６０％程度が好ましい。また、
飛粉Ｔの添加量はＣａＯに対して重量で１０〜５０％程
度がよい。

【００３１】すなわち、実際に、廃棄物受入れ槽１また
は第１破砕機３にＣａＯと、飛粉Ｔを投入することによ
って、これまでのこの種の施設が共通して克服しなけれ
ばならなかった都市ごみの受入貯留施設からの悪臭の発
生等を防ぐことができる。そしてＣａＯの作用によって
腐敗・醗酵、昆虫の発生などを抑制する効果がある。

【００３２】さらに、ＣａＯと、飛粉Ｔを投入した際に
おける作用を更に詳細に説明すると、厨芥類を含み、臭
気の強い廃棄物にアルカリ土類金属酸化物、例えばＣａ
Ｏを添加して反応させると、生じたＣａ（ＯＨ）2 のア
ルカリ性によってアンモニアなどのアルカリ性臭気成分
が気化して除去され、硫化水素などの酸性臭気成分は中
和されるので、反応物の臭気は著しく減少する。

【００３３】また、前記第１選別機５で選別された第２
廃棄物Ｇ２を第２破砕機７に投入する際に、ＣａＯと、
飛粉Ｔも一緒に投入して、混合および第１次のＣａＯ
と、飛粉Ｔによる化学反応を行なわしめる。この場合に
おけるＣａＯの添加量は、全添加量の０〜６０％を添加
して物理・化学的反応処理するのが望ましい。また、飛
粉Ｔの投入量はＣａＯの１０〜５０％が望ましい。

【００３４】第２破砕機７に投入する目的は、第２破砕
機７内においてＣａＯと、飛粉Ｔとごみが均一に混合す
ると同時に固体と固体の接触を機械的に行ない、ＣａＯ
と、飛粉Ｔによる反応は促進することができる。従来の
この種の破砕工程から発生する都市ごみの粉じんは、生
物的に活性なものであり、かつ病原菌による環境への影
響が少なからず認められている。この点で、第２破砕機
７内にＣａＯを投入することによって反応を促すばかり
ではなく、工場内における労働環境の改善に著しい効果
をあげることができる。

【００３５】さらに、前記混合貯留反応器１３に第３破
砕機１１で破砕された第５廃棄物Ｇ５を投入すると同時
にＣａＯと、飛粉Ｔを投入してもよい。この場合におけ
るＣａＯの添加量は全添加量の０％〜６０％が望まし
い。また、飛粉Ｔの添加量はＣａＯの１０〜５０％が望
ましい。この工程でＣａＯと、飛粉Ｔを投入する目的は
ＣａＯと、飛粉Ｔによる反応を完結にするためのもので
ある。

【００３６】場合によっては、廃棄物受入れ槽１，第１
破砕機３，第２破砕機７，第３破砕機１１および混合貯
留反応器１３のすべて，あるいは複数箇所にＣａＯと、
飛粉Ｔを適宜な添加量でもって添加することも可能であ
る。

【００３７】これらは、ＣａＯと、飛粉Ｔを添加し、都
市ごみと反応させ、物理・化学的に安定な物質に転換
し、かつアンモニアなどＮＯｘ成分をごみの中から除外
するための工程である。また、反応物は、次の工程で圧
縮成型されるが、アルカリ土類金属酸化物としてのＣａ
Ｏだけを添加した反応物は弱い粘着性しか有しないた
め、高圧で圧縮しても１００％の成型率を得ることは難
しく、一部は崩れてバラの粒子が生ずる。これに対し
て、アルカリ土類金属酸化物としてのＣａＯと共に飛粉
Ｔを添加すると、飛粉Ｔは可塑性および粘着性が強く、
圧縮成型の際の結合剤として働くので、成型が容易とな
り、成型率が高められるのである。圧縮成型された粒状
の中間生成物は、機械的加熱とＣａＯと水の発熱反応に
よって５０℃以上の温度を持っている。

【００３８】これを次の乾燥工程において水分を除き、
かつカルシウムと燃焼ガス中の炭酸ガスとの反応によっ
て固化し、取扱い易い固形物ができる。これはこのまま
燃料として用いることができる。

【００３９】日本の都市ごみの実施例では、生成物の低
位発熱量は４０００Kcal/kg 近くになり、ヨーロッパの
実施例では３５００Kcal/kg になり、いずれにしても石
炭ボイラーによって混焼するのに最適な物理化学的性状
と生物的に安定した貯留特性を持つ燃料となる。

【００４０】前記飛粉Ｔは、すでに述べたごとく、こん
にゃく製造過程によって得られる廃棄物であり、物性と
しては、茶白色で、嵩比重が０．４〜０．５位、発熱量
が４，０００Kcal/kg である。しかも、常温で水を入れ
ても糊状になり、粘着性があって、ごみの成型性を有し
ている。この飛粉Ｔの成分は、水分〜１５％、灰分７〜
８％、粗繊維２〜７％、炭水化物４０〜５２％、蛋白質
１９〜２７％および粗脂肪〜１．０％である。

【００４１】そして、この飛粉Ｔを各処理工程に投入す
ることにより、(A) 成型性が良く、容易にかつ高い収率
で成型品が得られる。(B) 乾燥過程における炭酸化反応
が早くなる。(C) 乾燥品の強度が高く安定性がある。
(D) 嵩比重が小さく、したがって、成型物・製品の燃焼
性が良い。(E) 飛粉Ｔそのものが燃焼し、発熱すること
から、燃料製造には効果的である。などの効果を奏す
る。

【００４２】アルカリ土類金属酸化物として、ＣａＯを
例にとって説明したが、このＣａＯにＭｇＯを混入した
ものでもよく、またＭｇＯだけであっても、さらにＣａ
（ＯＨ）2 にしても対応可能である。

【００４３】また、水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊
材として、コストの安い飛粉Ｔを例にとって説明した
が、米を加熱してα米化したものや、小麦粉，とうもろ
こし粉などの穀物粉，じゃがいも，キャッサバなどから
製造される各種澱粉，澱粉を処理して水溶性を増したデ
キストリン，カルボキシメチルセルローズ粉（ＣＭＣ）
およびこんにゃく粉でもよく、要は水又は８０℃以下の
温水で粘着性を生ずる粉末糊材であればよいものであ
る。

【００４４】さらに、水又は温水で粘着性を生ずる粉末
糊材に、吸着性を有する粘度鉱物としての例えばベント
ナイト、同種の酸性白土、活性白土、セピオライトなど
や、微粉炭などを一緒に投入すると、さらに一層の効果
を奏するものである。前記粘土鉱物には、いずれも含水
珪酸アルミニウムを主体とし、少量の鉄、マグネシウ
ム、カルシウム、ナトリウム、カリウムなどが含まれて
いるのである。

【００４５】上記実施例の工程において、第１破砕機３
を廃棄物受入れ槽１の前に設置して第１破砕機３で破砕
した後廃棄物受入れ槽１に投入しても対応可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、都市ごみからなる廃棄物
から廃棄物受入れ槽，第１破砕機，第２破砕機，混合貯
留反応器、圧縮成型器および乾燥固化器を経て、固形物
を製造する際に、前記廃棄物受入れ槽，第１破砕機，第
２破砕機および混合貯留反応器の各工程のいずれか、又
はすべての工程もしくは複数箇所の工程に適宜なアルカ
リ土類金属酸化物と水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊
材を添加して物理・化学的反応処理することによって、
特に、クリーンな燃料や土木建築部分野の資源に有効な
固形物を得ることができる。

【００４７】また、この得られた固形物は、アルカリ土
類金属酸化物と水又は温水で粘着性を生ずる粉末糊材を
各工程のいずれか、又はすべての工程もしくは複数箇所
の工程に添加せしめることによって、物理的，化学的，
生物学的な反応が促進されると共にに安定化される。そ
の結果、燃焼効果が上がると共に、脱臭および腐敗発酵
の抑制を図ることができる。アンモニアなどＮＯｘ成分
を除き、可塑性および粘着性が強く、圧縮成型の際の結
合材として働き、成型が容易となり、成型率を高めるこ
とができる。乾燥過程における炭酸化反応が早くなる。
乾燥品の強度が高く安定性があり、さらに、嵩比率が小
さく、成型品、製品の燃焼性がよくなる、といった種々
の効果がある。而して、臭いがなく長期貯蔵することが
できると共に、ガス爆発や粉じん爆発が発生しない固形
物が得られて、クリーンな燃料や土木建築分野の資源と
して有効に利用されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施する一実施例であり、収集され
た廃棄物から固形物を得る概念的な工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１廃棄物受入れ槽３第１破砕機５第１選別機７第２破砕機９第２選別機１１第３破砕機１３混合貯留反応器１５圧縮成型器１７乾燥固化器Ｇ廃棄物Ｓ固形物

フロントページの続き (72)発明者田上博章東京都中央区銀座８−12−13 株式会社プランド研究所内 (56)参考文献特開昭55−21441（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−68042（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 301 B09B 3/00 304 B01J 2/00 - 2/30 C09K 17/00 - 17/52 C10L 5/00 - 11/08 C09K 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】都市ごみからなる廃棄物（Ｇ）を廃棄物
受入れ槽（１）に投入した後第１破砕機（３）で破砕す
るか、又は第１破砕機（３）で破砕した後廃棄物受入れ
槽（１）に投入し、第２破砕機（７）で細破砕し，混合
貯留反応器（１３）に投入して加熱せしめて反応させ、
次いで、圧縮成型器（１５）、乾燥固化器（１７）で圧
縮成型、乾燥固化処理を行って固形物（Ｓ）を製造する
際に、前記廃棄物受入れ槽（１）、第１破砕機（３）、
第２破砕機（７）、混合貯留反応器（１３）の各工程の
いずれか、又はすべての工程、もしくは複数箇所の工程
に、アルカリ土類金属酸化物を添加すると共に、このア
ルカリ土類金属酸化物に対して一定の割合いで水又は温
水で粘着性を生ずる粉末糊材を添加して物理・化学反応
処理を行なうことを特徴とする廃棄物による固形物の製
造方法。
【請求項２】前記廃棄物受入れ槽（１）、第１破砕機
（３）、第２破砕機（７）、混合貯留反応器（１３）の
各工程のいずれか、又はすべての工程、もしくは複数箇
所の工程に、さらに吸着性を有する粘土鉱物を添加する
ことを特徴とする請求項１記載の廃棄物による固形物の
製造方法。
【請求項３】水又は温水で粘着性を生じる粉末糊材は
アルカリ土類金属酸化物に対して、重量で１０〜５０％
で添加することを特徴とする請求項１、２記載の廃棄物
による固形物の製造方法。