JP4003923B2

JP4003923B2 - 廃プラスチックの分別処理装置とその分別処理方法

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Publication number: JP4003923B2
Application number: JP2001330299A
Authority: JP
Inventors: 洋介佐々木
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2003127141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物の紙類を含む廃プラスチックの特に紙類を効率的に且つ連続的に回収除去するに適した分別処理装置とその処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物には、通常、各種のプラスチック類の他に、例えば紙、繊維製布帛、金属類などが含まれており、これらを連続的に分別することは不可能であるため、一般的には予め繊維製布帛を手作業により分別処理し、金属を磁石などを使って磁性体と比磁性体に自動分別するようにしている。これらの繊維性布帛や金属が除かれた廃棄物には塵芥を付着させたプラスチック類や紙類が主体となっており、これらのプラスチック類と紙類は互いに付着し、絡まっている場合が多く、これを更に分別するには多大な労力と時間とが必要となる。
【０００３】
一般に、プラスチック類の廃棄物は、その材質により再生利用される用途が異なる。廃プラスチックの主構成樹脂材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート及びポリ塩化ビニルであり、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂は再生成形材料や助燃材料、油化材料として、ポリスチレン系樹脂は油化材料として、ゴム系樹脂であるＡＢＳ、難燃性のポリエチレンテレフタレートは油化が難しく、またポリ塩化ビニルは燃焼によりダイオキシンをはっせいさせるため、それぞれ再生成形材料として分別されることが多い。
【０００４】
こうした複数のプラスチック材料を含む廃プラスチックから再利用の用途別に選別処理する方法の一例が、例えば特開昭１１−５８３８２号公報により提案されている。この処理方法によれば、予め破砕された複数種類の廃プラスチックを湿潤処理槽内で湿潤剤溶液中に浸漬させた後、撹拌分別槽に導入して液中で撹拌することにより、廃プラスチックに付着している気泡を分離させるとともに、略鉛直方向の上昇流を生じさせて、高比重プラスチックと低比重プラスチックとに分別し、ついで、分別された低比重プラスチックを浮上分別槽に導入して浮上分別処理を施し、撥水性の差を利用して低比重プラスチックを分別するというものである。
【０００５】
かかる分別方法によれば、複数種類の廃プラスチック混合物を高い精度で効率的に連続分別することができ、吸光度を利用して分別する従来の分別方法のように改めての洗浄が不要であり、ジュース類等の多少の汚れを伴う廃プラスチックに対してはそのまま分別処理をすることが可能であるため、連続工程による処理が可能となり、システム全体のコストを低くすることができるとともに、処理時間を短縮できるというものである。
【０００６】
また、例えば特開２００１−２１２８２４号公報によれば、一般廃棄物プラスチックから厨芥や無機塩が混入、付着していないプラスチックを回収するため、プラスチックゴミに洗浄水を噴射しながらプラスチックゴミ中の厨芥を選択的に粉砕し、細かく粉砕された厨芥や洗浄水等を篩下へ排出し、篩上に残留したプラスチックを回収する。こうして洗浄したプラスチックの水分を除去したのち篩分級機により、篩下に通過したプラスチックと篩上のプラスチックとに分け、篩下のプラスチックを取出し、取出されたプラスチックを水中で押しつぶして付着した気泡を除去したのち、互いに付着するプラスチックをほぐして、比重差を利用して材質選別を行っている。
【０００７】
また、例えば特開２００１−２１２４７４号公報には、廃プラスチックからの塩素含有プラスチックの分離除去に使用し汚染した水を簡便且つ低コストで清浄化し再利用可能にすべく、廃プラスチック及び水を混合し、湿式比重分離装置によって前記廃プラスチックから塩素含有プラスチックを分離する湿式比重分離装置の水処理方法において、汚染された水に対しまず嫌気性生物処理を行い、次いで、好気性生物処理を行い汚染水を清浄化する。このように、湿式比重分離に使用した比重液の水に対し、嫌気性生物処理及び好気性生物処理（長期間曝気法）を併用することにより、汚染された循環水を清浄化することができる。汚濁物質を除去した後に、処理水に対して砂濾過器等により固液分離処理を行うことにより、より清澄な処理水を得ることができ、清浄化された水を比重液として再利用することができるというにある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、再生成形材料や助燃材料として利用するプラスチック類に紙類が付着混在し或いは他の異物が混入している場合には、再生成形材料として使用するにしても成形品に所要の物性が得にくく、助燃材料として利用する場合には燃焼効率が低下するため、分別終了時には紙類や異物を完全に除去しておくことが望ましく、同時に塵芥や汚泥などを完全に除去しておかなければならない。
【０００９】
しかるに、上述の各公報による一般廃棄プラスチックは、いずれも汚泥物が付着するプラスチックゴミを対象とするものであり、それらのプラスチックに付着する紙類に対する処理に関しては全く着目されていない。特に、特開２００１−２１２８２４号公報によれば、プラスチックに付着する異物として厨芥や無機塩の除去を主眼として開発されたものであり、単にプラスチックゴミに洗浄水を噴射しながら回転ピンの先端に固着したスクレーパの回転だけでは、プラスチックに付着し絡まっている紙類までも粉砕して篩下に排出ことはできず、最終段階におけるプラスチック選別工程において複数種類のプラスチックの比重差を利用する選別時にも紙類はプラスチックに付着したままである。
【００１０】
本発明は、こうした一般廃棄プラスチックに最も多く混入する紙類を大半除去して、その後のプラスチックの選別を容易にするとともに、その処理工程でプラスチックを洗浄するとともに、その洗浄水を有効に利用することができる一般廃棄物、特に廃プラスチックに混入する紙類が効率的に除去できる分別処理装置と同廃棄物の処理方法を提供することを主要な目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
前述の目的は、請求項１に係る発明の構成をなす、プラスチックと各種紙類とが混在する廃プラスチックの分別処理装置であって、予め破砕された廃プラスチック中の紙類を水と共に揉む揉み洗い洗浄手段と、前記揉み洗い洗浄手段に水を供給する第１の水供給部と、同揉み洗い洗浄手段に連結され、揉み洗い洗浄手段にて揉み洗いされた廃プラスチック及び揉み洗いにより紙類が分解された繊維とを、その外周面上に前記繊維を集積させるスクリーンを介して遠心脱水する遠心脱水手段と、同遠心脱水手段に水を供給する第２の水供給部と、を備えていることを特徴とする廃プラスチックの分別処理装置により効果的に達成される。
【００１２】
本発明によっても、一般廃棄物に混在する繊維織物や編物、不織布などの繊維製品からなる廃棄物は手作業により選別除去され、金属類は電磁石や渦電流を利用して非磁性体金属と磁性体金属とに分別回収される。残るゴミ類にはプラスチックを主な構成材料として、多くの紙類とその他の厨芥や土砂などの異物が混在している。これらの残留ゴミのうち厨芥や土砂は洗浄水や機械的な打撃により比較的簡単に除去できる。
【００１３】
しかるに、既述したとおり、プラスチック中の紙類は独立して紙片形態のまま存在し、単純な操作では容易に分離して回収することが難しく、多くは最終の材質ごとのプラスチック選別工程まで残されることが多く、完全には分離することができないのが現状である。本発明は、かかる点に着目し、廃プラスチックに混在する紙類を効率的に且つ大半を除去するための様々な実験を繰り返した結果、たまたまプラスチック類と紙類とを効率的に且つ簡単に分離することができることを知った。
【００１４】
すなわち、揉み洗い洗浄手段によって予め破砕された廃プラスチック中の紙類を水と共に揉む揉み洗いすると、廃プラスチック中の紙類が繊維状に離解し、その後に水を加えながら遠心脱水すると、紙類の繊維状物は遠心脱水される水と共にプラスチックから分離する。
【００１５】
請求項２に係る発明は、かかる廃プラスチックの分別処理装置を更に具体的に規定するものであり、プラスチックと各種紙類とが混在する廃プラスチックの分別処理装置であって、予め破砕された廃プラスチック中の紙類を水により膨潤させながら揉みほぐして繊維に分解する揉み洗い洗浄手段と、前記揉み洗い洗浄手段に前記廃プラスチック中の紙類を膨潤させるに必要な量の水を供給する第１の水供給部と、同揉み洗い洗浄手段に連結され、垂直軸線回りに高速回転する多数の撥ね上げ羽根を有するとともに、その周辺に前記繊維を集積させるメッシュ状スクリーンを有し、遠心脱水する遠心脱水手段と、同遠心脱水手段に必要な量の水を供給する第２の水供給部と、を備えていることを特徴とする廃プラスチックの分別処理装置にある。
【００１６】
プラスチックと紙類とを、少ない水量の下で揉み洗いすると紙類はプラスチックに付着したまま膨潤して繊維にまで揉みほぐされる。このとき、付与水量を多くしてもみ洗いしても、紙類は水中に膨潤しながら分散するものの、繊維状態となるまではほぐされずに単に水中を浮遊するに過ぎない。次いで、前述のごとく繊維状態にまで揉みほぐされた紙類を含むプラスチックに多量の水を付与しつつ、周囲にメッシュ状スクリーンを有する遠心脱水機に移送すると、同遠心脱水機により水分は勿論のこと土砂や厨芥類も同脱水機から排出される。
【００１７】
このとき、繊維状態まで分解された紙類も同時にメッシュ状スクリーンを介して外部に排出されようとするが、このときメッシュ状スクリーンにより捕まり、同スクリーン表面に徐々に堆積してフェルト状の層となってスクリーン上に残る。この層は水の噴射により簡単にスクリーン表面から除去できるため、所定の時間ごとに水を噴射することにより容易に回収することができる。遠心脱水機の内部に残ったプラスチックには、紙類はほとんど付着しておらず、同時に土砂類も相当分除去されるため、純粋に近いプラスチックを回収することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、上記揉み洗い洗浄手段の典型的な構成例を規定しており、同揉み洗い洗浄手段は廃棄物の搬送方向に延在する回転体を備え、同回転体の長手方向にスクリュー搬送域と打撃域とが交互に配されている。好適な実施の態様によれば、予め破砕された混合廃棄物が投入される投入口を有する円筒状ハウジングの中心線に回転軸を配し、この回転軸に混合廃棄物を一方向に搬送するスクリューが固定されたスクリュー搬送域と、前記スクリュー搬送域の後流側に配され前記回転軸に固着されたピン部材により前記スクリュー搬送域から搬出される混合廃棄物を殴打する打撃域とが交互に配されている。好適には、前記円筒状ハウジングの中心線を水平に対して所要の傾斜角をもって上傾斜させて、その搬出側の上端部から少量の水を供給し、余剰の水を混合廃棄物の投入口側の下端部から外部に排出するようにすると、ハウジング内に第１の水供給手段により余剰の水を付与しても外部に排出され、必要最小限の水が確保される。
【００１９】
請求項４に係る発明は、前記第１及び第２の水供給部からの好適な水供給量を規定しており、その第１の水供給量は処理廃棄物の投入量の略１．５〜５．０重量倍であり、前記第２の水供給量が処理廃棄物の投入量の略２５．０〜４５．０重量倍である。第１の水供給量が処理廃棄物の投入量の略１．５以下であると、揉み洗いによっても紙類に十分な膨潤が与えられず、揉みほぐしも十分となり、５．０重量倍を越えると、紙類が水中を浮遊するようになり、繊維状まで分解されない。また、第２の水供給量が処理廃棄物の投入量の略２５．０重量倍以下であると、折角揉みほぐされた紙類がプラスチックとともに塊状となって、紙類とプラスチックとの分離が不十分となり、４５．０重量倍を越えると本来の脱水硬化が阻害される。
【００２０】
請求項５に係る発明は、前記揉み洗い洗浄手段と遠心脱水手段との間に上記第２の水供給手段を備えている。揉み洗い洗浄手段による洗浄時には、前述のごとく、供給水量が少ないため廃プラスチックは塊状となっているため、これを直接遠心脱水手段に移送しても、絡み合ったプラスチックに付着する繊維状物を完全にプラスチックから分離させることは難しい。そこで、本発明では前記塊状となった処理廃棄物が遠心脱水手段に投入される前に前記第２の水供給部から、廃プラスチックの投入量の略２５〜４５重量倍を維持するようにして水を付与する。
【００２１】
このとき、水中に繊維状物をプラスチックから確実に分離するには、スラリー状の混合水を積極的に攪拌することが好ましい。そのため、この第２の水供給部に攪拌機を設置することが有利である。プラスチックと繊維状物とが分離されたスラリー状の混合水は、続いて上記遠心脱水手段に移送され、同遠心脱水手段で上述の作用が働き、混合水中の繊維状物は遠心脱水手段のスクリーン表面に付着してフェルト状の層を形成する。こうして形成される層は、水を噴射することにより容易にスクリーン表面から離脱させることができる。従って、所定の処理時間が経過するたびに、スクリーン表面に水を噴射することにより、スクリーン表面の繊維状物を洗い流す。
【００２２】
請求項６に係る発明は、前記遠心脱水機により脱水と紙類が除去されたプラスチックを連続的に種類ごとに選別するための手段である浮上沈降選別手段を遠心脱水機に連結させることを特徴としている。前記遠心脱水機により脱水と同時に紙類が除去されたプラスチックは、続く浮上沈降選別手段に送り込まれ、同浮上沈降選別手段によりプラスチックを比重別に分別処理する。既述したとおり、回収するプラスチックは、その再利用の可能な用途が限られているため、ここでの選別回収はそれらの用途に大別される範囲で大分けされればよく、厳密に同一材質ごとに分別することを要しない。
【００２３】
請求項７に係る発明は、上記洗浄及び分別に使用される水を有効に利用しようとするものであり、前記揉み洗い洗浄手段及び遠心脱水手段から排出される紙繊維状物を含んだ汚泥水を濾過する濾過手段と、同濾過手段により濾過された水の一部を少なくとも前記揉み洗い洗浄手段に帰還させる還流手段とを有している。濾過手段を通されず外部に排出される水量に見合う水量の清水が、前記泥水の排出と同時に揉み洗い洗浄手段及び遠心脱水手段に補給される。
【００２４】
以上が、廃プラスチックから紙類を除去するに好適な分別処理装置に係る発明であり、かかる分別処理装置を使って廃プラスチック中の紙類を効率的に且つ連続的に分別処理を行うことができることは当然であるが、本発明はその紙類の除去機構を使う限り、上述の装置以外の装置を使っても効率的に分別処理が可能である。
【００２６】
また請求項８に係る発明は、予め破砕されたプラスチック及び紙類を含む廃棄物に、紙類を膨潤させるに必要な量の水を供給して揉み洗いすること、膨潤した紙類をプラスチックとともに揉みほぐして、紙類を繊維にまで分解すること、揉みほぐされた水を含む廃棄物に必要な量の水を供給しながら、垂直軸線回りに高速回転する多数の撥ね上げ羽根により前記廃棄物を撥ね上げながら、その周辺のメッシュ状スクリーンを介して撥ね上げ羽根付き連続脱水すると同時に、前記メッシュ状スクリーンの外周面上に前記繊維を集積させること、及び前記メッシュ状スクリーンの外周面に集積された前記繊維を回収除去することを含んでいることを特徴としている。
【００２７】
更に、請求項９に係る発明は、投入される混合廃棄物の重量に対する、上記揉み洗いにより紙類を膨潤させるに必要十分な少量の水供給量と、揉みほぐされた水を含む廃棄物に供給される多量の水供給量とを規定している。既述したとおり、揉み洗い時の水供給量は投入される混合廃棄物の重量に対して略１．５〜５．０重量倍に設定され、揉みほぐされた水を含む廃棄物に供給される水供給量は処理廃棄物の投入量の略２５．０〜４５．０重量倍の範囲に設定することが好ましい。
【００２８】
実質的に紙類が除去されるとともに、洗浄されて水分が除去されたプラスチックは、請求項１０に係る発明のごとく、水中に投入し、水との比重差を利用して浮上沈降による分別を行う。このときの分別は、比重が大きく燃焼処理や油化に適しない難燃性のポリエチレンテレフタレート系樹脂や燃焼させることができないポリ塩化ビニル或いは油化に不適なゴム系樹脂であるＡＢＳと、燃焼或いは油化に適し、且つ再生成形材料ともなる比重が水よりも小さいポリエチレン系、ポリプロピレン系などのポリオレフィン系樹脂とを選別できればよい。勿論、従来から知られた比重別選別装置などを使って種別ごとに選別することもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は本発明の代表的な実施形態による紙類及びその他の土砂や厨芥を含む廃プラスチックの分別工程を示している。
図中、符号１０は本発明による揉み洗い洗浄手段である揉み洗い洗浄機であり、符号２０は前記揉み洗い洗浄機１０から送りだされる廃プラスチックに多量の水を供給する第３の水供給部であり、符号３０は同第３の水供給部２０に連設された本発明による遠心脱水手段である撥ね上げ羽根付き回転脱水機、符号４０は前記撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０に連設された本発明の浮上沈降選別手段であるプラスチック選別機を示している。
【００３０】
図２及び図３は前記揉み洗い洗浄機１０の外観と内部構造を示しており、図２は同揉み洗い洗浄機１０のの側面図、図３は図１におけるIII-III 線の矢視断面図である。前記揉み洗い洗浄機１０は、これらの図に示す如く、本体１１がその長手方向の両端開口部が円板１１ａ，１１ｂにより閉塞された中空円筒体からなり、その一端部の上面に細かく破砕された廃プラスチックを投入する廃棄物投入口１２を有している。本体１１の内部には２本の回転軸１３が前記円板１１ａ，１１ｂを貫通して平行に配され、その軸端部は本体１１の両端から延設された支持プレート１４に固設された軸受１５により回転可能に支持されている。
【００３１】
平行に配された２本の回転軸１３の一端には同一構造の歯車１６が固着され、互いが噛み合っている。更に、一方の回転軸１３の一端にはチェーン車１７が固着され、駆動モータ１８にチェーン１９を介して連結され、同駆動モータ１８の駆動により各歯車１６を介して、２本の回転軸が逆方向に駆動回転する。なお、図２において符号１１ｃは排水口を示している。
【００３２】
２本の回転軸１３は同一構造を備えており、図３に示す如く、その長手方向にスクリュー１３ａを配した搬送域Ａと、回転軸１３から位相をずらして放射状に突設された短冊状の複数の殴打片１３ｂを配した殴打域Ｂとが、交互に設けられている。２本の回転軸１３に対向して設けられる各スクリュー１３ａ及び各殴打片１３ｂは、各回転軸１３の同時回転時互いが干渉しないように、２本の回転軸１３の位相をずらして配されている。なお、この揉み洗い洗浄機１０のほぼ中央部には、図１に示す如く、本体１１の内部に水を供給するための第１の水供給部である水供給口１１ｄを有している。
【００３３】
以上の構成を備えた揉み洗い洗浄機１０は、回転軸１３の駆動端側が持ち上げられた状態で、水平面に対して所望の角度をもって傾斜して設置される。いま、本揉み洗い洗浄機１０による紙類を含む予め細かく粉砕された廃プラスチックを揉み洗いするには、駆動モータ１８により歯車１６を介して２本の回転軸１３を逆方向に駆動回転させる。このとき、揉み洗い洗浄機１０には廃棄物投入口１２から予め設定された重量に計量された廃プラスチックが投入される。同時に、水供給口１１ｄからは前記廃プラスチック中の紙類が膨潤するに必要十分な少量の水を供給する。
【００３４】
本実施形態によれば、廃プラスチックの投入重量１０００ｋｇに対して、水の供給重量を３．５ｔとして、常にこの割合が維持されるように図示せぬ制御装置により水供給ポンプからの供給水量を制御している。この水の供給量は、廃棄物中における紙類の混合量などにより当然に変更する必要があり、その変更の範囲は廃プラスチックの投入量の１．５〜５．０重量倍であることが好ましい。水の供給割合が１．５重量倍より小さいと紙類を確実に膨潤させることが難しく、またその供給割合が５．０重量倍を越えると膨潤した紙類が水中を浮遊し、それぞれ揉み洗いの効果が期待できず、紙類を繊維状にまで分解させることができない。
【００３５】
前述のように適量の水が供給された廃プラスチックの破砕物は、２本の回転軸１３の回転により、スクリュー１３ａにより搬送域Ａを上方へと集束されるようにして搬送される。この搬送域Ａを通過すると、湿潤した廃プラスチックは殴打域Ｂにて複数枚の殴打片１３ｂにより多方向から殴打され、紙類の破砕片とともにプラスチック片が揉みほぐされる。この搬送域Ａ及び殴打域Ｂにおける搬送と殴打が交互に繰り返される間に、紙類は膨潤して柔らかくなり、ほぐされて繊維状にまで分解される。
【００３６】
しかるに、この揉み洗い洗浄機１０の内部で揉み洗い処理を受けた廃プラスチックは塊状となっており、この形態でプラスチック片と繊維状物とを分離回収することは不可能である。そこで、本発明によれば、前記揉み洗い洗浄機１０による処理に続く連続遠心脱水手段３０との間に、廃プラスチックの処理重量に対して２３〜３５重量倍の重量割合をもつ第２の水供給部２０を有している。この第２の水供給部２０は、前記塊状となった廃プラスチックをほぐして、そこに含まれる繊維状物をプラスチックから分離させる工程であるため、分離に必要な十分の水が必要であって、上記重量割合で水を供給することが望ましい。
【００３７】
この第２の水供給部２０は、揉み洗い洗浄機１０にパイプ等を介して連結された遠心脱水機との間の搬送部に直接所要の水を供給するようにしてもよいが、例えば同搬送部の中間に水槽を配して、同水槽に所要の水を供給するようにすることができ、この場合には同水槽中に回転羽根による攪拌手段を設置することが好ましい。こうして攪拌手段を設置する場合には、この第２の水供給部２０にてプラスチックと紙がパルプ状にまで分解された繊維状物とが確実に分離されて水中に分散するため、次の遠心脱水機において紙類の効率な回収が可能となる。
【００３８】
本実施形態にあっては、前記遠心脱水機としてスクリーンをもつ撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０による連続脱水処理を行っている。この撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０による脱水処理は、単に脱水機能のみならず、プラスチック片と繊維状物とを効果的に分離させるプラスチック片／繊維状物の分離機能をも兼ね備えているものであり、前記揉み洗い洗浄機能と合わせて、本発明にとって重要な手段である。この本発明による遠心脱水機は、脱水機能以外に紙類が分解されてパルプ状とされた繊維状物をプラスチック片から効率的に分離する機能を有するものであり、この分離機能は、本発明者等による様々な実験を続ける中で初めて認識されたものであり、全くの偶然によるものである。従って、上記揉み洗い操作に続く本発明による遠心脱水操作は、本発明の主要な特徴部の一部を構成する。
【００３９】
図４〜図７は、本発明に適用される上記撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０の代表的な構造例を示している。図４は同撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０の左側面図、図５は図４におけるV-V 線の矢視断面図、図６は同撥ね上げ羽根付き回転脱水機のロータアセンブリの正面図、図７は同ロータアセンブリのスクレーパの構造例を示す拡大説明図である。
【００４０】
本実施形態による撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０は、上下を天板３１ａ及び底板３１ｂにより密閉状に封止閉塞された中空角筒状のケース本体３１と、同ケース本体３１の内部に収容されて鉛直軸線を中心に回転するロータアセンブリ３２と、同ロータアセンブリ３２の回転外周面を近接して被包する円筒状のメッシュ状スクリーン３８と、前記ロータアセンブリ３２を駆動回転する駆動モータ３４とを備えている。
【００４１】
前記ケース本体３１の背面側底部には前記底板３１ｂの上面（底面）に向けて繊維状物を含む廃プラスチックを投入するための投入口３１ｃを有しており、更には同ケース本体３１の左側面上部には連続脱水され上部に撥ね上げられたプラスチックを次工程に送りだすためのプラスチック排出口３１ｄを有している。また、前記ケース本体３１の前面の中央部には気密的に開閉できる開閉扉３１ｅが取り付けられており、同開閉扉３１ｅの上部にフィルターを介してエア取入れ口３１ｆが、またケース本体３１の右側面の上部にエア排出口３１ｇが形成されている。更に、前記ケース本体３１の底部の一部にはスクリーン３８を通り抜けた水を排出するための排水口３１ｈが設けられている。
【００４２】
前記ロータアセンブリ３２は、図６に示す如く、細長い板材３３ａの長辺同士を順次連結固定した多角筒本体３３を有している。各細長い板材３３ａの表面に多数の傾斜羽根片３３ｂが平行に連設されている。かかる構成をもつ多角筒本体３３の上下開口部は図示せぬ閉塞板により閉塞されており、各閉塞板の中心部には回転軸３５がその上下軸端を外部に突出して固設されている。上部閉塞板には、上部軸端（図６の左端側）を貫通させて、図７に拡大して示すスクレーパ３６が固着されている。このスクレーパ３６は、上記細長い板材３３ａごとに対応して楔状掻取り片３６ａを有しており、各楔状掻取り片３６ａの基端が多角板材からなる掻取り片取付板３６ｂの周縁に等間隔で一方向に所定の角度をもって固着されている。前記回転軸３５の上端にはプーリ３５ａが固着されており、同プーリ３５ａは上記駆動モータ３４と伝動ベルト３５ｂを介して連結されている。
【００４３】
前記多数の傾斜羽根片３３ｂの周囲には、同傾斜羽根片３３ｂを囲むようにして円筒状のスクリーン３８がケース本体に固設されている。この円筒状スクリーン３８には多数の微小な孔が形成されており、本実施形態では前記微小な孔径を１．８ｍｍφとしている。この孔径は必要に応じて変更できる。また、この円筒状のメッシュ状スクリーン３８は、強度及び剛性を確保するため、矩形状の複数枚のスクリーンを丸めて円筒状スクリーン単位を製作し、これをボルト及びナットをもって直列状に連結して所要の長さを得ている。このような構成を採用することにより、前述のごとく所要の強度及び剛性が得られるばかりでなく、回転脱水機３０のケース本体３１の長さに応じて、その長さを調整することが可能となる。
【００４４】
かかる構成を備えた撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０は、その回転軸３５を鉛直にして床面に設置される。いま、同回転脱水機３０により廃プラスチックのプラスチック片と繊維状物とを分離回収するには、上述の如く、第３の水供給部にてプラスチック片と繊維状物とが分散状態となったスラリー状の混合水を、直接ケース本体３１のの下部に設けられた投入口３１ｃから底部に向けて送りこまれる。このとき同時に、ケース本体３１の内部には第２の多量の水が供給される。このときの水の供給量はプラスチック中に含まれる繊維状物の混在量によっても異なるが、既述したとおり廃プラスチックの全投入重量に対して２５〜４５重量倍の範囲に設定される。
【００４５】
スラリー状の混合水がケース本体３１に投入されると、水中に分散するプラスチック片及び繊維状物が、水と共に同ケース本体３１の内部で高速回転するロータアセンブリ３２の周面に設けられた多数の傾斜羽根片３３ｂにより上方及び周辺に撥ね飛ばされながら、水、プラスチック及び繊維状物が周辺のスクリーン３８にぶつかる。このとき、水はスクリーン３８の微小な孔を通して、同スクリーン３８とケース本体３１との間に形成されている空間部に集まり、ケース本体３１の底部に形成された上記排水口３１ｈから排出される。この間にエア取入れ口３１ｆからフィルターを介して新鮮なエアが外部から導入され、エア排出口３１ｇから内部の汚れたエアを排出して、エアの交換がなされる。
【００４６】
一方、多数の傾斜羽根片３３ｂにより撥ね飛ばされた繊維状物は、同じくスクリーン３８の微小な孔を通り抜けようとするが、その大部分は同スクリーン３８の微小な孔を抜けきれず同スクリーン３８に止まろうとする。このとき、続いて撥ね飛ばされてくる後続の水、プラスチック片及び繊維状物などにより順次外側に押し出されるが、繊維状物同士の交絡及び接合力が勝って、次第にメッシュ状スクリーン３８の表面上に堆積してフェルト状の層を形成するようになる。
【００４７】
このとき、撥ね飛ばされたプラスチック片は、微小な孔を通過できずにスクリーン３８の内部に止まろうとするが、高速回転する前記傾斜羽根片３３ｂによりさらに撥ね飛ばされて、徐々に上方へと移動して、スクレーパ３６により掻き取られて遂には上部に形成されたプラスチック排出口３１ｄから順次外部へと排出される。すなわち、水、繊維状物及びプラスチック片は、それぞれが独立して分離し、水と繊維及びプラスチックはそれぞれの排出口３１ｄ，３１ｈから機外に排出される。
【００４８】
ここで、スクリーン３８の表面に堆積されたフェルト状の繊維状物の層は、水を噴射することにより容易にスクリーン３８の表面から分離させることが可能である。そのため、このスクリーン３８の表面に堆積する繊維状物は定期的に水を噴射させて除去される。本実施形態によれば、この繊維状物を除去するための水の噴射は１時間に１回の割合でなされ、そのときの水の噴射量は１回につき略６００リットルである。この水の噴射によりスクリーン３８の表面から分離した繊維状物は、噴射水と共にケース本体３１の底部に形成された上記排水口３１ｈから機外に取り出されて回収される。
【００４９】
本発明にあっては、上述の如くプラスチック排出口３１ｄから外部に排出されたプラスチック片は、続いて浮上沈降選別手段であるプラスチックの浮上沈降選別機４０に送り込まれて、それらの比重差を利用して少なくとも油化しにくい材質と油化しやすい材質とに分別回収される。図８は前記浮上沈降選別手段の一実施形態を示している。本実施形態による前記プラスチック選別機４０は、図７に示す如く、水槽４１と、同水槽４１の上部に並設された複数の水車４２と、各水車４２を低速回転させる複数の駆動モータ４３と、水槽４１の長手方向一端部の上方に設置される水供給ノズル４４と、水槽４１の長手方向上面の他端部に設けられた排出樋４５とを備えている。
【００５０】
前記水槽４１は矩形箱型の槽本体４１ａからなり、その内部の長手方向両端部には、それぞれの幅寸法が槽本体４１ａの内面幅と略一致する槽底面に向けて下傾斜する第１及び第２の傾斜板４１ｂ，４１ｂが取り付けられている。第１及び第２の傾斜板４１ｂ，４１ｂの下端間は大きく離間しており、各傾斜板４１ｂ，４１ｂ上に落下するプラスチック片が槽本体４１ａの底部中央に集まるようにされている。
【００５１】
また、槽本体４１ａの底部の長手方向一端から前記第１及び第２の傾斜板４１ｂ，４１ｂの下端間の離間領域を埋めるようにして、底面に沿って第１のスクリューコンベア４６が配され、その先端部に一端部を近接させるとともに他端部を上向き傾斜させて槽外に突出させた第２のスクリューコンベア４７が配されている。また、槽本体４１ａの上面幅方向の両端縁に沿って、それぞれ縦壁４１ｅを有している。通常、水槽４１内の水は水面が槽本体４１ａの上面と一致する位置に達するように満たされており、上記水供給ノズル４４から供給される水が、上記水車４２の一方向への回転により水槽４１の上面を上記排出樋４５に向けて穏やかに流れる。
【００５２】
前記排出樋４５は第１樋４５ａと第２樋４５ｂとからなり、第１樋４５ａの槽側端面は、水槽４１の上面下流端であるが、同水槽４１の下流側端部は上記水車４２の周面と同一曲率半径をもつ円弧状に形成され、その流出側端部には、同端部に直交するようにして第２樋４５ｂが接続されている。更に、上記縦壁４１ｅが前記第１樋４５ａの幅方向両端面を閉塞するようにして延設されている。
【００５３】
水槽４１の上面部には水車支持枠体４８が固設されている。この支持枠体４８は水車４２の軸支承部４８ａと駆動モータ設置部４８ｂとを有している。図示例によれば、４個の水車４２が水の流れ方向に沿って、水槽４１の水供給端側端部から同一の間隔をおいて配されており、最下流端側の水車４２は第１樋４５ａの円弧面に沿うようにして前記軸支承部４８ａに回転可能に支持されている。また本実施形態にあっては、上記駆動モータ４３は都合３基であり、中央の駆動モータ４３は、中凹部に配された２個の水車４２をチェーンを介して同時駆動するようにしている。
【００５４】
いま、図示を省略しているが、上記撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０から送りだされたプラスチック片が水槽４１に投入される。このとき、各水車４２が同一方向にゆっくりと回転しており、その回転により水供給ノズル４４から供給される水は水面領域を第１樋４５ａに向けて緩やかに流れる。一方、水面上に投入されたプラスチック片は、緩やかな水流に乗って水面上を第１樋４５ａに向かって流れようとするが、水よりも比重の大きく油化が困難なポリエチレンテレフタレートやポリ塩化ビニルは流れの中で水中を沈降して、前後の傾斜板４１ｂ，４１ｂ上に落下し、同傾斜板４１ｂ，４１ｂ上を水流に乗って槽本体４１ａの中央底部へと更に集められる。
【００５５】
ここで、中央底部に集まるプラスチック片の一部は、底面に沿って配設された第１スクリューコンベア４６に捕捉され、前方の第２スクリューコンベア４７に向けて送り出され、また中央底部に集まるプラスチック片の一部は、前記第２スクリューコンベア４７に直接捕捉されて第１スクリューコンベア４６により送り込まれ他プラスチック片と共に、槽外へと排出されて回収される。
【００５６】
一方、水面上を浮遊しながら水流に乗って移動する水より比重が小さいか近似するポリエチレン、ポリプロピレンなどの油化が可能なプラスチック片は、その途中で各水車４２により積極的に水面上を第１樋４５ａに向けて送り出され、第１樋４５ａに移ったプラスチック片は続く第２樋４５ｂを介して外部の図示せぬ回収部へと集められて回収される。一般的には、この段階で処理工程の全てを終了させてもよいが、本実施形態によれば、第２樋４５ｂを介して送り出されるプラスチック片を、更に上述の撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０と同様の構成を備えた第２の撥ね上げ羽根付き回転脱水機５０に排出されてくる水とともに送り込み、再度の連続脱水を行っている。
【００５７】
この２回目の遠心脱水は、上述の如く水槽４１の水面上を浮遊して回収されたポリオレフィン系の軽量プラスチック片と水面領域にある水中には極めて微細な繊維状物が付着或いは残存しているため、これらの繊維状物を再度分離除去することを目的としてなされるものである。その分離除去機構は上記第１回目の遠心脱水機構と同様であり、図示せぬスクリーン表面に堆積する繊維状物を水の噴射により定期的に除去する。
【００５８】
更に、本発明にあっては、上記揉み洗い洗浄工程、第１回目の遠心脱水工程、及びプラスチック片の浮上沈降選別工程（含む第２回目の遠心脱水工程）で使用される水の有効利用を図っている。一般に、前記第１回目の遠心脱水工程にて排出される水は、浮上沈降選別工程にて排出される水と比べると、極めて汚れの激しいものである。しかし、揉み洗い洗浄工程では、その処理の内容から供給される水の汚れについては差ほど厳しい条件が要求されない。また、前記第１回目の遠心脱水工程では、第２の多量の水が供給されることから、同脱水工程により排出される水は希釈されて揉み洗い洗浄工程で排出される水と比べると汚れが少ない。
【００５９】
こうした状況を踏まえて、本発明では、各工程で排出される水を濾過し、その濾過水を効率よく各工程に循環させるための濾過循環設備を備えている。本実施形態では、図９に示す如く、前記濾過循環設備を第１及び第２の濾過循環設備６０及び６５に分離させている。第１の濾過循環設備６０は、上記揉み洗い洗浄機１０、第２の水供給部２０及び撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０の間で水を濾過して循環させる。第２の濾過循環設備６５では、上記浮上沈降手段であるプラスチック選別機４０及び第２の羽根挙げ羽根付き回転脱水機５０との間で水を濾過して循環させる。更に本実施形態では、前記第１及び第２の濾過循環設備６０，６５との間を、第２濾過循環設備６５の濾過水の一部を第１の濾過循環設備６０に送り込むようにしている。
【００６０】
図１及び図９は、その循環工程の一例を示しており、第１の濾過循環設備６０では、第１の回転脱水機３０から排出される汚れの大きな水は第１濾過機群６１により濾過されて、水タンク６１に送り込まれる。この第１の水タンク６１に貯水される濾過水は、図示せぬポンプを介して揉み洗い洗浄機１０に１時間当たり３．５ｍ³供給されるとともに、第２水供給部２０に１時間当たり３０ｍ³供給され、撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０から１時間当たり３３．２ｍ³の汚水が濾過機群６１に送り込まれる。一方、この第１の濾過循環設備６０からは１時間当たり１．６ｍ³の汚水が外部に排出され、同時に第２の濾過循環設備６５にて濾過された同量の濾過水がこの第１濾過設備６５に送り込まれる。
【００６１】
一方、第２の濾過循環設備６５には、上記第２の撥ね上げ羽根付き回転脱水機５０からの排水が送り込まれ、同設備６５の第２濾過機群６６で濾過したのち第２の水タンク６７に送り込まれて貯水される。この第２の水タンク６７の濾過水は図示せぬポンプを介して上記プラスチック選別機４０に供給される。このときの濾過水の供給量は１時間あたり３２．０ｍ³であり、前記第２の撥ね上げ羽根付き回転脱水機５０からの排水量は１時間あたり３２．０ｍ³と同量である。更に、この第２の濾過循環設備６５には外部から新鮮な水が１時間当たり１．６ｍ³補給され、この補給量と同量の濾過水が第１の濾過循環設備６０に送られる。
【００６２】
さて、以上の構成を備えた本発明による廃プラスチックの分別処理装置は、これを単独で使用することもできるが、好ましくは一般廃棄物の処理設備に組み込むことにより、一般廃棄物の全処理を連続して行うようにする。図１０は、本発明を適用した一般廃棄物の代表的な容器包装プラスチック廃棄物の全処理設備の一例を示しており、図１１は同プラスチック廃棄物の全処理フローを示している。その全処理工程を概略で説明する。
【００６３】
いま、ベール持込みステージに搬入された容器包装プラスチック廃棄物（以下、ベールという。）はベール整列台に整列して集積される。同ベールはベール整列台からベール送り装置により順次粗破砕兼用解俵機１に送り込まれ、同粗破砕兼用解俵機１で粗く破砕されながら解俵される。この破砕された廃棄物はコンベアを介して切出し機能付き定量供給機（ホッパ）２により定量が切り出されてコンベア状に乗せられ、所定の大きさの篩目をもつ振動篩付き風力選別機３へと送られる。
【００６４】
振動篩付き風力選別機３では、篩を通過せず且つ風力によっても飛ばされない重量物が手作業などにより排除され、廃棄用大型コンテナに積み込まれて廃棄処理場などに廃棄処分される。また、篩を通過した所定の大きさ以下の廃棄物中の磁性金属類は磁選機により吸着除去され、残る非磁性体のうち布片などは手選別により除去され、上記重量物と共に廃棄処分される。こうして重量物及び布片などが除去された廃棄物は多量のプラスチックと紙類の混合物（以下、廃プラスチックという。）を主材料としている。これらの廃プラスチックは、一軸破砕機４により２０ｍｍ以下の砕片に破砕され、本発明の上記揉み洗い洗浄機１０、撥ね上げ羽根付き回転脱水機３０及びプラスチック選別機４０を通されて、既述したとおり、プラスチックと繊維状物に分別回収される。こうして分別回収されたプラスチックと繊維状物は最終的な処理がなされて、リサイクルに回される。
【００６５】
以上の説明から理解できるように、本発明によれば従来では難しかったプラスチックと紙類の分別処理が効率的に且つ確実になされるようになり、プラスチックの再利用が効果的になされるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による廃プラスチックの分別工程の一例を示す概略構成図である。
【図２】前記分別工程の第１工程である揉み洗い洗浄に適用される揉み洗い洗浄装置の一例を示す全体の外観図である。
【図３】図２におけるIII-III 線の矢視断面図である。
【図４】前記分別工程の第２工程である遠心脱水に適用される撥ね上げ羽根付き連続脱水装置の一例を示す全体の正面図である。
【図５】図４におけるV-V 線の矢視断面図である。
【図６】前記撥ね上げ羽根付き連続脱水装置の構成部材であるロータアセンブリの構造例を示す側面図である。
【図７】前記ロータアセンブリのスクレーパの構造例を示す説明図である。
【図８】本発明における浮上沈降手段である廃プラスチック選別機の内部構造を示す説明図である。
【図９】前記分別工程に適用される排水濾過循環システムのシステム図である。
【図１０】本発明の廃プラスチックの分別装置が適用される一般廃棄物の分別処理設備の全体構成を示す平面図である。
【図１１】同分別処理設備のフローを示す流れ線図である。
【符号の説明】
１粗破砕兼用開俵機
２定量切出機能付き供給機（ホッパ）
３振動篩付き風力選別機
４磁選機
５一軸破砕機
１０揉み洗い洗浄機
１１本体
１１ａ，１１ｂ円板
１１ｃ排水口
１１ｄ水供給口
１２廃棄物投入口
１３回転軸
１３ａスクリュー
１３ｂ殴打片
１４支持プレート
１５軸受
１６歯車
１７チェーン車
１８駆動モータ
１９チェーン
２０第２の水供給部
３０撥ね上げ羽根付き回転脱水機
３１ケース本体
３１ａ天板
３１ｂ底板
３１ｃ廃プラスチックの投入口
３１ｄプラスチック排出口
３１ｅ開閉扉
３１ｆエア取入れ口
３１ｇエア排出口
３１ｈ排水口
３２ロータアセンブリ
３３多角筒本体
３３ａ細長い板材
３３ｂ傾斜羽根片
３４駆動モータ
３５回転軸
３５ａプーリ
３５ｂ伝動ベルト
３６スクレーパ
３６ａ楔状掻取り片
３６ｂ掻取り片取付板
３８円筒状スクリーン
４０浮上沈降選別手段（プラスチック選別機）
４１水槽
４１ａ槽本体
４１ｂ傾斜板
４１ｅ縦壁
４２水車
４３駆動モータ
４４水供給ノズル
４５排出樋
４５ａ，４５ｂ第１及び第２の排出樋
４６，４７第１及び第２のスクリューコンベア
４８水車支持枠体
４８ａ軸支承部
４８ｂ駆動モータ設置部
５０第２の撥ね上げ羽根付き回転脱水機
６０第１の濾過循環設備
６１第１の濾過機群
６２第１の水タンク
６５第２の濾過循環設備
６６第２の濾過機群
６７第２の水タンク

Claims

プラスチックと各種紙類とが混在する廃プラスチックの分別処理装置であって、予め破砕された廃プラスチック中の紙類を水と共に揉む揉み洗い洗浄手段(10)と、前記揉み洗い洗浄手段(10)に水を供給する第１の水供給部(11d) と、同揉み洗い洗浄手段(10)に連結され、揉み洗い洗浄手段(10)にて揉み洗いされた廃プラスチック及び揉み洗いにより紙類が分解された繊維とを、その外周面上に前記繊維を集積させるスクリーン (38) を介して遠心脱水する遠心脱水手段(30)と、同遠心脱水手段(30)に水を供給する第２の水供給部(20)と、を備えてなることを特徴とする廃プラスチックの分別処理装置。
プラスチックと各種紙類とが混在する廃プラスチックの分別処理装置であって、予め破砕された廃プラスチック中の紙類を水により膨潤させながら揉みほぐして繊維に分解する揉み洗い洗浄手段(10)と、前記揉み洗い洗浄手段(10)に前記廃プラスチック中の紙類を膨潤させるに必要な量の水を供給する第１の水供給部(11d) と、同揉み洗い洗浄手段(10)に連結され、垂直軸線回りに高速回転する多数の撥ね上げ羽根(33b) を有するとともに、その周辺に前記繊維を集積させるメッシュ状スクリーン(38)を有し、遠心脱水する遠心脱水手段(30)と、同遠心脱水手段に必要な量の水を供給する第２の水供給部(20)と、を備えてなることを特徴とする廃プラスチックの分別処理装置。
前記揉み洗い洗浄手段(10)は廃棄物の搬送方向に延在する回転体(13,13a,13b)を備え、同回転体(13,13a,13b)の長手方向にスクリュー搬送域(A) と殴打域(B) とが交互に配されてなる請求項１又は２記載の分別処理装置。
前記第１の水供給部(11d) からの水供給量が、処理廃棄物の投入量の略１．５〜５．０重量倍であり、前記第２の水供給部(20)からの水供給量が処理廃棄物の投入量の略２５．０〜４５．０重量倍である請求項１〜３のいずれかに記載の分別処理装置。
前記揉み洗い洗浄手段(10)と遠心脱水手段(30)との間に前記第２の水供給部(20)を備えてなる請求項１〜４のいずれかに記載の分別処理装置。
前記遠心脱水機(30)に連結された浮上沈降選別手段(40)を更に備えてなる請求項１〜５のいずれかに記載の分別処理装置。
前記揉み洗い洗浄手段(10)及び遠心脱水手段(30)から排出される紙繊維成物を含んだ汚泥水を濾過する濾過手段(61)と、同濾過手段(61)により濾過された水の一部を少なくとも前記揉み洗い洗浄手段(10)に帰還させる還流手段とを有してなる請求項１〜６のいずれかに記載の分別処理装置。
プラスチック及び紙類を含む廃プラスチックに、紙類を膨潤させるに必要な量の水を供給すること、膨潤した紙類をプラスチックとともに揉みほぐして、紙類を繊維にまで分解すること、水を含む揉みほぐされた廃棄物に必要な水を供給しながら、垂直軸線回りに高速回転する多数の撥ね上げ羽根(33b) により前記廃棄物を撥ね上げながら、その周辺のメッシュ状スクリーンを介して遠心脱水すると同時に、前記メッシュ状スクリーン(38)の外周面上に前記繊維を集積させること、及び前記メッシュ状スクリーン(38)の外周面に集積された前記繊維を回収除去すること、を含んでなることを特徴とする一般廃棄物の分別処理方法。
紙類を膨潤させるに必要十分な少量の水の前記供給量を上記廃プラスチックの投入量の略１．５〜５．０重量倍に設定するとともに、揉みほぐされた水を含む廃プラスチックに供給される多量の水の前記供給量を廃プラスチックの投入量の略２５．０〜４５．０重量倍に設定することを含んでなる請求項８記載の分別処理方法。
実質的に紙類が除去され遠心脱水されたプラスチックを水中に投入し、水との比重差を利用して浮上沈降による分別を行うこと、を含んでなる請求項８又は９記載の分別処理方法。