JP4603474B2 - 廃棄物処理方法と炭化物 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物処理方法と炭化物に関し、特に、塗料滓を利用して炭化物を製造する廃棄物処理方法、およびこの製造方法で製造される炭化物に関する。

自動車等の車体の塗装工程は、脱脂処理工程、皮膜形成工程、塗膜形成工程から構成される。このような塗装工程では、以下の通り、廃棄物として、塗料滓、排水汚泥、化成スラッジ等が排出される。

最初の脱脂処理工程では、まず車体をアルカリ性溶液に浸漬し、車体の表面に付着した油やダストを取り除く。その後、中和処理し、水洗いする。脱脂処理工程の後に車体を水洗いするので、排水汚泥が発生する。

また次の皮膜形成工程では、亜鉛イオンおよびリン酸イオンを含有する処理溶液に車体を浸漬する。この浸漬によってリン酸亜鉛の皮膜が車体の表面に形成される。この皮膜は、車体の防錆効果を向上し、かつ、次工程の塗膜形成工程で形成される塗膜の密着性を高めるという効果をもたらす。さらに皮膜形成工程では、使用される溶液中には皮膜形成の回数の増加に伴って、リン酸亜鉛や車体から溶出した鉄とリン酸とが化合したリン酸鉄等のリン酸塩が析出する。これにより化成スラッジが発生する。

さらに次の塗膜形成工程では、塗装装置から塗料を車体に噴射して塗料を上記皮膜上に塗着させ、塗着させた塗料を乾燥して固化させ、塗膜が形成される。塗料としては、通常、アクリル樹脂やポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とし、さらに顔料や溶剤等が含有されているものが使用される。自動車の車体を塗装する際には、この車体に実際に塗着されずに排出される塗料や、色替え塗装を行うために塗装機器内の塗料供給経路等を洗浄する時に排出される残留塗料等の塗料滓が大量に発生する。塗料滓には、塗装工程での上塗り、中塗りの塗料滓が含まれ、これらの塗料滓が捕集される。通常、塗料滓の捕集は、高圧で噴射された水によって未塗着の塗料が収集され、ピットに蓄積される。従って塗料滓には水分が大量に含有されるのが通例である。

上記のごとき塗料滓の従来の処理では、通常、焼却されて廃棄されるか、または水に混在された状態で回収され、その後で埋め立て処理されている。しかし、前者の場合、焼却炉で塗料滓を焼却処理すると、直接に燃やすことになるので、ＣＯ_２やダイオキシン等が排出され、環境負荷が高くなるという問題が提起される。また後者の場合、大量の塗料滓が捨てられると自然界では塗料中の成分の分解速度が遅いので、自然破壊の要因になる恐れが高いという問題が提起される。

焼却処理の問題の解決に関連する従来技術として下記の特許文献１に開示される装置がある。この装置は過熱蒸気式の炭化装置である。この処理装置では、被処理物を連続的に供給・排出できるようにして、当該被処理物を連続的に乾燥する工程を有する。これにより、水分を含む廃棄物を乾燥し、高い乾燥効率を実現し、加熱による悪臭拡散を防止し、併せてＣＯ_２やダイオキシン等の排出に伴う問題も解決しようとしている。
特開２００３−１４８８６８号公報

上記特許文献１に記載される連続廃棄物処理装置によれば、塗料滓を処理しようとする場合、次の問題を提起する。塗料滓は、破砕しただけでは粘着性があり、かつ破砕して放置すると再び融合固形化する。従って、連続廃棄物処理装置における混合機のハンドリング性が低下し、自動搬送化が難しく、再資源化処理が難しくなる。さらに塗料滓は、回収時の含水率が５５％と高くかつ熱分解しにくい。このため、連続廃棄物処理装置の熱分解エネルギ効率が悪くなる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、塗装工程から排出される塗料滓の廃棄処理において、塗料滓の粘着性の影響を排除し、自動搬送化を実現し、塗料滓の再資源化処理を実現し、さらに環境負荷を低減して環境を保護することができる廃棄物処理方法と炭化物を提供することにある。

本発明に係る廃棄物処理方法と炭化物は、上記目的を達成するため、次のように構成される。

第１の廃棄物処理方法（請求項１に対応）は、塗装工程から排出される塗料滓と、排水汚泥および化成スラッジとを含む廃棄物を処理する廃棄物処理方法であり、塗料滓の上限含水率は４０％であって、このような塗料滓（ａ）と、排水汚泥（ｂ）と、化成スラッジ（ｃ）の重量比での混合比率ａ：ｂ：ｃが、（０．８〜１．２）：（１．０〜２．０）：（０．２〜０．４）となるように混合して混合物を作るステップと、混合物を次ステップへ搬送するステップと、混合物を過熱蒸気により熱分解して炭化物を生成するステップと、を備える方法である。

塗装工程等から排出される廃棄物に係る上記の廃棄物処理方法では、塗装工程から排出される塗料滓に対して排水汚泥および化成スラッジを混合させるようにしたため、塗料滓の粘着性を低下させ、過熱蒸気により熱分解して塗料滓を炭化物にすることが可能となる。また塗料滓の粘着性を低下させることができるため、自動搬送化が可能になり、さらに炭化物にすることにより当該炭化物を防振材等に再利用することが可能となる。

第２の廃棄物処理方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは、混合物を作るステップの前に塗料滓を破砕するステップを含むことで特徴づけられる。塗料滓を破砕することで、上記の混合物を作りやすくなる。

本発明に係る炭化物（請求項３に対応）は、塗装工程から排出された上限含水率が４０％である塗料滓に排水汚泥および化成スラッジを混合して成る混合物を過熱蒸気により熱分解して生成される炭化物であり、塗料滓（ａ）と排水汚泥（ｂ）と化成スラッジ（ｃ）の重量比での混合比率ａ：ｂ：ｃが、（０．８〜１．２）：（１．０〜２．０）：（０．２〜０．４）であることで特徴付けられる。

本発明に係る廃棄物処理方法と炭化物によれば次の効果を奏する。
第１に、本発明の廃棄物処理方法によれば、塗装工程から排出される塗料滓に対して適切な混合比率（重量比）で排水汚泥および化成スラッジを混合させるようにしたため、塗料滓の粘着性を低下させることができ、過熱蒸気により熱分解して塗料滓を炭化物にすることができ、さらに塗料滓の粘着性を低下させることができるため、自動搬送化を達成でき、作られた炭化物を防振材等に対して再資源として再利用することができる。
第２に、本発明の廃棄物処理方法によれば、焼却炉を使用せず、過熱蒸気によって熱分解をするために、ＣＯ_２の排出量を削減でき、さらにダイオキシン等の排出をなくし、環境負荷を低減することができる。
第３に、本発明によれば、所定の混合比率で混合するようにしたため、塗料滓の含水率が例えば５５％から約３０〜４０％へ低減でき、熱分解エネルギの効率を高めることができ、塗料滓の粘性を低減してハンドリング性を高めることができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態に係る廃棄物処理方法は、例えば自動車の車体を塗装する塗装工程から排出される廃棄物の処理方法である。塗装工程から排出される主な廃棄物は塗料滓である。また排水汚泥と化成スラッジも塗装工程から排出される。塗装工程から塗料滓、排水汚泥、化成スラッジが排出される理由は、既に「背景技術」の欄で説明した通りであり、これは塗装工程に含まれる脱脂処理工程と皮膜形成工程と塗膜形成工程に起因している。なお排水汚泥および化成スラッジは塗装工程からの排水されるもののみには限られない。また廃棄物には、その他に、木屑、紙等が含まれる。

本実施形態に係る廃棄物処理方法は、塗装工程から排出される塗料滓の再資源化を可能にするための当該塗料滓を処理する方法である。

図１に、本実施形態に係る廃棄物処理方法を実施するための廃棄物の内容、再資源化処理工程、商品群を示す概念ブロック図を示す。

図１においてブロック１は廃棄物の内容をブロック表現形式で表現している。廃棄物１には、前述のごとく、塗料滓１１と排水汚泥１２と化成スラッジ１３が含まれ、さらに木屑１４と紙１５が含まれている。塗装滓１１等の廃棄物のそれぞれは、塗装工程から別々に排出され、別々の収容容器に保存されている。塗装工程に係る装置の構成の図示は省略されている。本実施形態の廃棄処理方法では、これらの廃棄物１の中で、塗料滓１１と排水汚泥１２と化成スラッジ１３が用いられる。

ブロック２は再資源化処理工程を示す。再資源化処理工程２は、再資源化処理装置のイメージを工程で表現している。再資源化処理工程２では、主要工程として、破砕工程２１、混合工程２２、過熱蒸気炭化乾燥工程２３、磁気選工程２４、微粉砕工程２５、分級工程２６、計量工程２７が連続的な一連の工程として設けられている。これらの工程２１〜２７のそれぞれには各工程を実施する装置が配備されている。

さらに図１に示されるように、特に、破砕工程２１では脱水処理２１ａが実施され、混合工程２２では不粘着化処理２２ａが実施され、過熱蒸気炭化乾燥工程２３では炭化処理２３ａが実施される。過熱蒸気炭化乾燥工程２３の炭化処理２３ａにより炭化物が作られる。

廃棄物１から再資源化処理工程２への廃棄物供給の関係について、破砕工程２１には塗料滓１１のみが供給される。破砕工程２１では塗料滓１１が所要の大きさに破砕される。混合工程２２には、破砕された塗料滓（１１ａ）と、排水汚泥１２と、化成スラッジ１３が供給される。混合工程２２では、破砕された塗料滓１１ａに対して所定の混合比率で排水汚泥１２と化成スラッジ１３が混合される。

ブロック３は商品群を示す。商品群３は、再資源化処理工程２の最終工程である計量工程２７から排出されるものである。商品群３として、代表的な商品は自動車部品用商品３１であり、より具体的には防振材である。商品群３として、他の商品は、その他の原材料用商品３２である。

次に、図１で示した上記の廃棄物１、再資源化処理工程２、商品群３についてさらに詳述する。

廃棄物１に含まれる塗料滓１１は塗料の樹脂成分によって発生する。代表的な上塗りペーストコート塗料の成分の例を下記の表１に示す。表１で明らかなように、成分内容としては、顔料、樹脂、添加剤、溶剤が含まれている。樹脂には、３種類の樹脂、すなわちアクリル樹脂とメラミン樹脂とポリエステル樹脂が含まれる。溶剤には、４種類の溶剤、すなわち芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤が含まれる。それぞれの成分の重量（％）は表１に記載される通りである。

上記の塗料滓１１の塗装工程からの回収では、水分を含んだ塗装のオーバースプレー分を分離槽に回収し、分離槽内で浮遊している塗装滓を網パレット（例えば６００×７００×８００ｍｍ）に入れ、塗料滓の固まりにする。この塗料滓の固まりの回収時の含水量は５５％以下である。

廃棄物１に含まれる排水汚泥１２には、通常、自動車工場の総合廃水の汚泥が挙げられる。しかし、これに限定されるものではない。例えば、家庭生活の営みにより排出される洗濯水、入浴水等の廃水汚泥、土木工事現場の浚渫汚泥、雨水汚泥、または混合汚泥等を使用することもできる。また木屑１４は、植木の伐採くず、おがくず、かんなくず、バーク類、竹、ベニヤ、ベニヤボード等である。紙１５は、シュレッダーの紙、新聞紙、印刷用紙、包装用紙等である。

次に、再資源化処理工程２の破砕工程２１を説明する。この破砕工程２１では、一般的な１軸または２軸の破砕機が使用される。例えば（株）松本鉄工所製の油圧式の破砕機（SH-40-120）が使用される。破砕工程２１では、上記の大きさの塗料滓１１の固まりを小さく破砕し、その粒度を約３０〜５０ｍｍにする。破砕工程２１では、前述のごとく脱水処理２１ａが実施され、水分が除去され、塗料滓の含水率が平均化される。これにより、塗料滓１１ａの含水率は約３０〜４０％に低減される。さらに塗料滓１１ａの含水率が平均化されることにより、熱伝導率が均一になり、次工程での熱分解エネルギ効率が向上する。

再資源化処理工程２の混合工程２２では、一般的な混合機を使用して、塗料滓の固まりの粘性を低下させるため、塗料滓に対して排水汚泥１２と化成スラッジ１３を所定の混合比率（重量比）で混合することにより混合物を作る。混合機は、例えば日本シーム（株）製の混合機（KST-900）である。塗料滓の粘性は、スクリューコンベアーによる自動送りが可能になる程度まで低減させられる。さらに混合工程２２で、上記不粘着化処理２２ａで塗料滓を不粘着化物質の固まりにすることにより、ハンドリング性が良くなり、廃棄処理自動化の定量性を向上させることができる。

混合工程２２での混合割合は、破砕された塗料滓１１ａ（ａ）と排水汚泥１２（ｂ）と化成スラッジ１３（ｃ）の重量比での混合比率ａ：ｂ：ｃが（０．８〜１．２）：（１．０〜２．０）：（０．２〜０．４）であることが好ましい。さらにより好適には、混合比率はａ：ｂ：ｃ＝１．０：１．６：０．２である。この場合には、破砕された塗料滓片を親水物質で覆うことで、親水・疎水両物質の相互分散で流動化する。

上記の混合条件で作られる塗料滓の固まり、すなわち混合物は、最終製品として、防振材に用いるのに最適である。防振材は、一般的に、自動車の車体等に用いられる。自動車の内部空間の防音、防振のために防振材は貼設される。

混合工程２２での混合については、塗料滓に対して、その他の廃棄物１に含まれる廃棄物を任意に組み合わせて混合物を作ることもできる。これによって、その後に作られる炭化物の性質を決めることができる。炭化物の性質に寄与する要素としては固定炭素（有機、カーボン量）と揮発成分（有機）と灰分（無機）がある。特に固定炭素の成分を制御することにより、種々の製品（商品）へ活用することが可能となる。

過熱蒸気炭化乾燥工程２３では、一般的な過熱蒸気式熱分解装置内において、不粘着化物質にされた塗料滓の固まりを、過熱蒸気のエネルギにより短時間で熱分解し、重量比１５％の黒色の炭化物（粒度は２〜３ｍｍ）にする。また過熱蒸気式熱分解装置は、ダイオキシン等が分解されて排出しないため、環境負荷を低減することができる。さらに、従来の焼却炉では直接燃焼によってＣＯ_２を排出していたのに対して、本装置では蒸気による熱処理であるので、ＣＯ_２を抑えることができ、環境負荷を低減できる。なお「過熱蒸気」とは、大気圧の下で１００℃の蒸気をさらに加熱した蒸気のことであり、当該過熱蒸気は熱風の４倍の熱量を有し、高い熱効率を有する。上記の過熱蒸気式熱分解装置の工程条件としては、好ましくは、炉内温度：４５０〜５００℃、炉内圧力：標準大気圧＋０〜５ｍｍＨ_２Ｏ＝１０１３．２５ｈＰａ＋０〜０．４９ｈＰａ、処理時間：３０〜４０ｍｉｎ（分）、充填率：キルン（筒）内に２０％、である。

上記の磁気選工程２４は、一般的なドラム式の磁気選機を使用し、黒色の炭から磁石で鉄分を除去する。

上記の微粉砕工程２５は、一般的な微粉砕機により高速衝撃により粉砕を行う。

上記の分級工程２６では、一般的な振動ふるい式の分級機が使用される。これにより、粉砕された後の粉砕粉をふるいにかけ、バラツキを良くする。バラツキが悪い場合には、図１における戻りをの矢印フロー２６ａに示すように、前工程である微粉砕工程２５に再びかける。

上記の計量工程２７は、一般的な計量梱包機により、例えば布製の袋に粉砕粉を入れる。この袋は、例えば防振材を製造するメーカに搬出される。粉砕粉は防振材の原材料として再利用される。

以上のごとくして、商品群３に示されるように自動車部品用商品３１すなわち防振材（原材料としての粉砕粉）を提供することができる。また混合工程２２で説明した通り、混合物の成分を調整することにより、商品群３として、その他の原材料用商品３２が提供される。

なお、上記のように防振材メーカは、防振材に配合されている炭化カルシウムの代替材料として、上記の粉砕粉を使用し、エコ防振材を製造する。

上記のごとく、塗装工程から排出される廃棄物としての塗装滓１１と、その他の廃棄物である排水汚泥１２および化成スラッジ１３とを、生産される自動車の車体の防振材に再利用することで、廃棄物の循環化が可能になる。さらに、利用用途別に廃棄物の混合内容を変えることでその他の原材料にも利用することができる。

上記の本実施形態に係る廃棄物処理方法によれば、炭化物を作る加熱工程で、焼却炉の使用を廃止できるので、廃棄物を燃焼する際に生じるＣＯ_２の排出量を２０％削減することができる。さらに廃棄物の炭化処理を過熱蒸気処理で行うので、直接に焼却する場合に比較してダイオキシン等の排出は９９．８％削減することができ、これにより環境負荷を低減することができる。

以上の実施形態で説明された構成等については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明に係る廃棄物処理方法は自動車の車体塗装等の工程から排出される塗装滓の再資源化処理に利用され、本発明に係る炭化物は防振材の製作に利用される。

本発明に係る廃棄物処理方法の全体的な構成をブロック図形式で示す工程図である。

符号の説明

１ 廃棄物
２ 再資源化処理工程
３ 商品群
１１ 塗料滓
１２ 排水汚泥
１３ 化成スラッジ
２１ 破砕工程
２２ 混合工程
２３ 過熱蒸気炭化乾燥工程
３１ 自動車部品用商品

Claims (3)

1. 塗装工程から排出される塗料滓と、排水汚泥および化成スラッジとを含む廃棄物を処理する廃棄物処理方法であり、
   前記塗料滓の上限含水率は４０％であって、このような塗料滓（ａ）と、前記排水汚泥（ｂ）と、前記化成スラッジ（ｃ）の重量比での混合比率ａ：ｂ：ｃが、（０．８〜１．２）：（１．０〜２．０）：（０．２〜０．４）となるように混合して混合物を作るステップと、
   前記混合物を次ステップへ搬送するステップと、
   前記混合物を過熱蒸気により熱分解して炭化物を生成するステップと、
   を備えることを特徴とする廃棄物処理方法。
2. 前記混合物を作る前記ステップの前に前記塗料滓を破砕するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理方法。
3. 塗装工程から排出された上限含水率が４０％である塗料滓に排水汚泥および化成スラッジを混合して成る混合物を過熱蒸気により熱分解して生成される炭化物であり、
   前記塗料滓（ａ）と前記排水汚泥（ｂ）と前記化成スラッジ（ｃ）の重量比での混合比率ａ：ｂ：ｃが、（０．８〜１．２）：（１．０〜２．０）：（０．２〜０．４）であることを特徴とする炭化物。

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