JP7354516B1 - 煤煙が固定化された材料及びその製造方法並びに道路の下地材 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、地球温暖化等の環境問題として、二酸化炭素等のガスの排出が問題となっており、特に、火力発電所から排出される二酸化炭素が膨大な量であることから、その排出量の低減又はその排出方法並びに利用方法が検討されているが、未だに、その有効な方法は見出されていない。
また、本発明は、煤煙等の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された材料、及びその製造方法の提供を目的とする。
項1.
(1)煤煙、フライアッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、水を含む吸収剤とを混合し、燃焼炉生成物混合物を得る工程、
(2)前記燃焼炉生成物混合物と、コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物とを混合し、食品廃棄物混合物を得る工程、
(3)前記食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを混合し、セメント材料混合物を得る工程、及び、
(4)前記セメント材料混合物と、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤とを混合し、固形化する固形工程を経て、燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料を製造するために用いるための、キレート薬剤。
項2.
前記煤煙には、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸化物、及びフライアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、項1に記載のキレート薬剤。
項3.
前記キレート薬剤は、さらに、塩化カルシウムを含む、項1に記載のキレート薬剤。
項4.
前記燃焼炉生成物が固定化された固形材料は、埋め立て土、道路の下地、又は、防草材料に用いためのものである、項2に記載のキレート薬剤。
項5.
(1)煤煙、フライッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、水を含む吸収剤とを混合し、燃焼炉生成物混合物を得る工程、
(2)前記燃焼炉生成物混合物と、コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物とを混合し、食品廃棄物混合物を得る工程、
(3)前記食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを混合し、セメント材料混合物を得る工程、及び、
(4)前記セメント材料混合物と、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤とを混合し、固形化する固形工程を備える、
燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料の製造方法。
項6.
煤煙、フライッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、
水を含む煤煙吸収剤と、
コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物と、
無機性土と、
セメントと、
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤と
を含有する燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
項7.
前記煤煙には、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸化物、及びフライアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
項8.
前記キレート薬剤は、さらに、塩化カルシウムを含む、項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
項9.
前記燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料は、埋め立て土、道路の下地、又は、防草材料に用いためのものである、項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
また、本発明によれば、煤煙等の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された材料、及びその製造方法を提供することができる。
本発明のキレート薬剤は、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及び、ポリオキシエチレントリデシルエーテルを含んでいる。このキレート薬剤は、セメントの固化促進剤として利用できる。キレート薬剤が含まれた固化材料は、例えば、埋め立て土、道路の下地、防草材料等に用いた場合、道路の表面温度が下がるという効果を有する。例えば、この固化材料を防草材料として用いた道路の表面は、夏場において、5~7℃程度下がることが分かった。
さらに、本発明のキレート薬剤は、道路の下地用の場合は、塩化カルシウムを含んでいてもよい。塩化カルシウムは、草をからす役割を担っている。
キレート薬剤は、液体キレート薬剤、又は固化促進材料と言い換えることができる。
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩としては、ナフタレンスルホン酸又はその塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物等が挙げられる。
塩としては、ナトリウム(ソーダ)、カリウム、アンモニウム等の塩が挙げられる。
ナフタレンスルホン酸系化合物(以下、「NSF」という場合もある。)又はその塩として具体的には、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物等を用いることができる。ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩は、固体微粒子を水系にて分散させる際に高性能を発揮する界面活性剤であり、耐酸及び耐アルカリ性に優れ、温度変化に対しても安定した物性を保つことができ、セメント分散能力を有する。ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩の市販品としては、例えば、セルフロー(登録商標)120(第一工業製薬製)等が挙げられる。
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩の含有量は、オキシカルボン酸又はその塩100質量部に対して、通常1~30000質量部、好ましくは10~10000質量部、より好ましくは800~8000質量部である。
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩の含有量は、ポリオキシエチレントリデシルエーテル100質量部に対して、通常10~50000質量部、好ましくは1000~20000質量部、より好ましくは5000~15000質量部である。
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩の含有量は、キレート薬剤100質量%に対して、通常1~50質量%、好ましくは5~50質量%、より好ましくは10~30質量%である。
塩化カルシウムを含む場合、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩の含有量は、塩化カルシウム100質量部に対して、通常1~10000質量部、好ましくは10~2000質量部、より好ましくは100~1000質量部である。
オキシカルボン酸又はその塩としては、コンクリート、セメントの分野で用いられるものであれば特に限定はなく、例えば、乳酸、リンゴ酸等が挙げられる。
塩としては、ナトリウム(ソーダ)、カリウム、アンモニウム等の塩が挙げられる。
オキシカルボン酸という用語は、当該コンクリート及びセメントの分野では通常用いられる用語である。オキシカルボン酸は、減水能力、流動化促進、固化促進能力等を有する。
オキシカルボン酸又はその塩の含有量は、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩100質量部に対して、通常0.01~1000質量部、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは1~10質量部である。
オキシカルボン酸又はその塩の含有量は、ポリオキシエチレントリデシルエーテル100質量部に対して、通常1~5000質量部、好ましくは10~1000質量部、より好ましくは50~500質量部である。
オキシカルボン酸又はその塩の含有量は、キレート薬剤100質量%に対して、通常0.001~15質量%、好ましくは0.01~10質量%、より好ましくは0.01~5質量%である。
塩化カルシウムを含む場合、オキシカルボン酸又はその塩の含有量は、塩化カルシウム100質量部に対して、通常1~1000質量部、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは1~50質量部である。
ポリオキシエチレン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレントリデシルエーテル等が挙げられる。ポリオキシエチレントリデシルエーテルは、界面活性効果を有する。
ポリオキシエチレン系界面活性剤の含有量は、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩100質量部に対して、通常0.001~100質量部、好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.1~5質量部である。
ポリオキシエチレン系界面活性剤の含有量は、オキシカルボン酸又はその塩100質量部に対して、通常0.1~5000質量部、好ましくは1~1000質量部、より好ましくは10~100質量部である。
ポリオキシエチレン系界面活性剤の含有量は、キレート薬剤100質量%に対して、通常0.001~15質量%、好ましくは0.01~10質量%、より好ましくは0.01~5質量%である。
塩化カルシウムを含む場合、ポリオキシエチレン系界面活性剤の含有量は、塩化カルシウム100質量部に対して、通常1~1000質量部、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは1~50質量部である。
塩化カルシウムとしては、特に限定はなく、例えば、粒状、粉状、顆粒状等の固形状の塩化カルシウム等が挙げられる。この塩化カルシウムは、塩化カルシウムのみの純粋な無機物だけでなく、その他の無機成分等の不純物を含むものでもよい。
ここでいう、塩化カルシウムは、車道舗装の下道に固化混合物を使用する時、下道の使用する下より雑草の発生を抑える効果を有する。
塩化カルシウムを含む場合、塩化カルシウムの含有量は、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩100質量部に対して、通常0.01~1000質量部、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは1~50質量部である。
塩化カルシウム剤の含有量は、オキシカルボン酸又はその塩100質量部に対して、通常1~50000質量部、好ましくは10~10000質量部、より好ましくは100~3000質量部である。
塩化カルシウムを含む場合、塩化カルシウムの含有量は、ポリオキシエチレン系界面活性剤100質量部に対して、通常10~10000質量部、好ましくは100~5000質量部、より好ましくは300~3000質量部である。
塩化カルシウムの含有量は、キレート薬剤100質量%に対して、通常0.001~30質量%、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%である。
水を含む場合は、水の含有量としては、特に限定はない。水を含む場合、水は、例えば、キレート剤中に、通常1~99質量%、好ましくは30~90質量%、より好ましくは50~85質量%程度配合することもできる。
煤煙としては、特に限定はなく、例えば、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア、NOx(窒素酸化物)、SОx(硫黄酸化物)等のガス(ガスは、気化物、気体等ということもある。);フライアッシュ、クリンカアッシュ等が含まれている。ここでいう煤煙が発生する施設としては、火力発電所等の大型施設から家庭で使う小規模施設まで特に限定はない。
クリンカアッシュとは、微粉炭を燃焼させた場合に発生する石炭灰のうち、石炭ボイラー(燃焼ボイラ)の底部に落下した塊状の石炭灰をいう。
また、フライアッシュとは、微粉炭を燃焼させた場合に発生する石炭灰のうち、燃焼ガス(排ガス)と共に吹き上げられて、節炭器(C)、空気予熱器(D)、電気集塵器(F)、排気通路(バイパス(J))側に流通する程度の粒径(粒径200μm程度以下)の球状の石炭灰をいう。
燃焼炉生成物吸収剤としては、水を含んでいれば特に限定はない。水としては、水道水、蒸留水等が挙げられる。燃焼炉生成物吸収剤の量としては、特に限定はなく、例えば、1時間あたり、水を1~1000リットル程度噴霧又はシャワー式で煙突又は配管内で、燃焼炉生成物と接触させることができる。例えば、水を過剰(多量)に使用した場合、その水を加熱して、濃縮物にすることができる。
食品廃棄物としては、特に限定はなく、例えば、コーヒー滓、茶殻、前記コーヒー滓及び茶殻以外の食品粕、農水産廃棄物、汚泥、パルプスラッジ、廃木材、生ゴミ系廃棄物等が挙げられる。
食品粕としては、ビール粕、酢粕、酒粕等が挙げられる。農水産廃棄物としては、麦わら、籾殻、サトウキビ搾り粕、ビート搾り粕、柑橘類搾汁粕、海草屑、魚屑が挙げられる。生ゴミ系廃棄物としては、家庭生ゴミ、一般生ゴミ、残飯等が挙げられる。食品廃棄物は、脱水、乾燥をしているものが好ましく、自然乾燥だけでなく、乾留、加熱処理等強制的に乾燥させたものでもよい。これら食品廃棄物は、再利用が促進されておらず、本発明は、これら食品廃棄物のSDGs(Sustainable Development Goals;持続可能な開発目標)、リユース、リサイクル(再利用)の観点からも、極めて重要な役割を担うものである。食品廃棄物の含有量は、燃焼炉生成物と燃焼炉生成物吸収剤とを含む混合物100質量部に対して、通常5~90質量部、好ましくは10~30質量部である。
無機性土としては、特に限定はなく、例えば、真砂土(山砂)、赤玉土、鹿沼土等が挙げられる。
セメントとしては、特に限定はなく、例えば、高炉スラグをポルトランドセメントに均一に混合した高炉セメント等、公知のセメントを用いることができる。
本発明のキレート薬剤、及び、固形材料は、埋め立て土、道路の下地、防草材料等に用いることができる。道路には、車道、歩道等が含まれる。これら以外にも、舗装材料、ブロック等の土木建築材料等に用いることができる。
本発明の固形材料の製造方法としては、下記の工程(1)~(4)を備えている。
工程(1):
煤煙、フライッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、水を含む吸収剤とを混合し、燃焼炉生成物混合物を得る工程、
工程(2):
前記燃焼炉生成物混合物と、コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物とを混合し、食品廃棄物混合物を得る工程、
工程(3):
前記食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを混合し、セメント材料混合物を得る工程、及び、
工程(4):
前記セメント材料混合物と、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤とを混合し、固形化する固形工程。
ここで、工程(4)における原料混合物しては、前記工程(3)によって得られる、食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを、均一に混合した煤煙セメント材料混合物を用いることが特徴の1つである。食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとが均一に混合されていることが好ましい。
煤煙Cより気化物を取り除いた洗浄吸収液(海水)311とフライアッシュ320の混合物313は、沈静混合物槽314へ送る。送られてきた混合物313を混合物槽318より選別機械319へ適量の混合物315を送る。
選別機械319に送られていた適量の混合物315を選別機械319は、煤煙を洗浄吸収液(海水)311で、煤煙を洗浄吸収した洗浄吸収液(海水)とフライアッシュ320の2つに選別する。
選別機械319で選別した一方のフライアッシュ320は、再利用ができる。フライアッシュ320は、例えば、造粒材、埋め立て材料等に用いることができる。
洗浄吸収液は、通常の水、例えば、水道水のような水等である。
石炭ボイラだけでなく、天然ガスボイラの煤煙洗浄吸収し、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア等を取り除く洗浄吸収ができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
実施例1は、図1に示し、図1は、既設の石炭発電所の石炭ボイラーよりの煤煙の流れを示す図である。
まず、石炭ボイラーAから発生する煤煙Bは、節炭器Cにより、煙道中の排ガス(煤煙B)から熱を回収し、ボイラーの給水を加熱するボイラー給水の温度(給水量)が高ければ、水蒸気を発生し、熱量が減らすことができる。
また、空気予熱器Dは、熱効率が向上し燃焼が安定し、燃焼室内温度が上昇し、低品位燃料(水分が多い)の燃焼に有効である。
電気集塵器Eは、フライアッシュ等を取り除くものである。節炭器Cと空気予熱器Dとからも、フライアッシュが出てくる。
電気集塵器Eでフライアッシュ等を取り除いた煤煙B′は、煙突Fから外気へ排出している。ここで、石炭ボイラーAから出る煤煙Bに含まれるフライアッシュLが取り除かれた煤煙B′と、取り除かれていないフライアッシュL′は、送りファンKが設けられたバイパスJを介して図2に示すプラントへ送られる。
キレート薬剤原液(キレート薬剤)117は、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、及び塩化カルシウムを含むキレート薬剤の原液である。
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩113は、セメント分散能力を有する。オキシカルボン酸114は減水能力、流動化促進、固化促進能力を有する。ポリオキシエチレントリデシルエーテル115は界面活性効果を有する。また塩化カルシウム112は車道舗装の下道に固化混合物を使用する時、下道の下から雑草の発生を抑える効果を有する。これらに原水111を加え液体混合機械110で混合することにより、キレート薬剤原液117が作られる。液体用混合機械(装置)は、例えば、撹拌機、万能撹拌機(混合機)等を用いる。
また、水を含む吸収剤(洗浄吸収液3)は、煤煙の中に含まれている二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア等のガスが吸収しやすくなる。洗浄吸収液としては、安価である点で、水又は海水を利用することができる。なお、公知のガス吸収液を用いることもできる。
図5において、石炭火力発電機用の石炭ボイラーから排出される煤煙は、節炭器、空気予熱器、及び、電気集塵機の働きによりフリンカアッシュが取り除かれ(図省略)、取り除かれた煤煙Cは送りファンK308によりバイパスJを介して円筒型羽根式回転式スクリューコンベア式洗浄機械309へ送られる。
投入口から入った洗浄吸収液(水)3と、煤煙B′はコンベアに入る。コンベアは、回転軸の周囲にスクリュー状のフィンが設けられた構成となっている。このコンベアで撹拌された洗浄吸収液(水)3と煤煙B′の混合物6は、出口から出る。
B 煤煙
B′煤煙
H クリンカホッパ
G クリンカアッシュ
C 節炭器
D 空気予熱器
E 電気集塵器
L フライアッシュ
K 送りファン
4 円筒型羽根式回転スクリュー式洗浄機械
2 洗浄吸収液(水)槽
5 混合物槽
6 混合物
7 混合槽
9 吸収材料
12 混合物沈静槽
14 選別機械
18 混合物槽
19 第一混合機
22 真砂土
24 セメント
26 第二混合機
28 キレート薬剤
32 混合物の養生場所
34 固化混合物溜め場所
Claims (9)
- (1)煤煙、フライアッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、水を含む吸収剤とを混合し、燃焼炉生成物混合物を得る工程、
(2)前記燃焼炉生成物混合物と、コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物とを混合し、食品廃棄物混合物を得る工程、
(3)前記食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを混合し、セメント材料混合物を得る工程、及び、
(4)前記セメント材料混合物と、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤とを混合し、固形化する固形工程を経て、燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料を製造するために用いるための、キレート薬剤の使用。 - 前記煤煙には、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸化物、及びフライアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載のキレート薬剤の使用。
- 前記キレート薬剤は、さらに、塩化カルシウムを含む、請求項1に記載のキレート薬剤の使用。
- 前記燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料は、埋め立て土、道路の下地、又は、防草材料に用いるためのものである、請求項2に記載のキレート薬剤の使用。
- (1)煤煙、フライアッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、水を含む吸収剤とを混合し、燃焼炉生成物混合物を得る工程、
(2)前記燃焼炉生成物混合物と、コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物とを混合し、食品廃棄物混合物を得る工程、
(3)前記食品廃棄物混合物と、無機性土と、セメントとを混合し、セメント材料混合物を得る工程、及び、
(4)前記セメント材料混合物と、ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤とを混合し、固形化する固形工程を備える、
燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料の製造方法。 - 煤煙、フライアッシュ、及びクリンカアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つの燃焼炉生成物と、
水を含む煤煙吸収剤と、
コーヒー滓及び茶殻からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む食品廃棄物と、
無機性土と、
セメントと、
ナフタレンスルホン酸系化合物又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、及びポリオキシエチレントリデシルエーテルを含むキレート薬剤と
を含有する燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。 - 前記煤煙には、二酸化炭素、メタン、水素、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸化物、及びフライアッシュからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
- 前記キレート薬剤は、さらに、塩化カルシウムを含む、請求項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
- 前記燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料は、埋め立て土、道路の下地、又は、防草材料に用いるためのものである、請求項6に記載の燃焼炉生成物及び食品廃棄物が固定化された固形材料。
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