JP7402065B2 - Low chlorine waste manufacturing method and low chlorine waste manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、低塩素廃棄物の製造方法及び低塩素廃棄物の製造設備に関する。 The present invention relates to a method for producing low chlorine waste and equipment for producing low chlorine waste.
近年、食品付着プラスチック等の食品付着廃棄物、海洋プラスチックゴミ、海水付着木材等の海水付着廃棄物などの塩分を含む廃棄物の再資源化が望まれている。食品付着プラスチックは、食品廃棄物に付随し、ほとんどが焼却処理されている。海洋プラスチックゴミは、世界で８００万ｔ／年で発生しており、日本への漂着も多い。海水付着木材は、台風又は津波によって廃棄物として発生する。 In recent years, there has been a desire to recycle salt-containing wastes such as food-attached wastes such as food-attached plastics, marine plastic garbage, and seawater-attached wastes such as seawater-attached wood. Food-bound plastics accompany food waste and are mostly incinerated. Eight million tons of marine plastic trash is generated worldwide each year, and much of it ends up in Japan. Seawater-stained wood is generated as waste by typhoons or tsunamis.
ところで、塩分を含む廃棄物を土木資材、セメント原料等に再資源化すると、例えば、塩分に由来する塩素によって、土木資材の場合は、土の塩害、周辺鉄製品の錆の発生を引き起こすおそれがある。さらに、セメント原料の場合は、塩素含有量がＪＩＳ規格を超えるおそれがある。また、塩素によって、処理設備の破損、老朽化等を招くおそれがある。そのため、塩分を含む廃棄物を処理する場合には、脱塩処理を行う必要がある。例えば、特許文献１には、津波廃材に真水を噴射して津波廃材から塩分を除去する方法が開示されている。また、特許文献２には、家畜排泄物、食品廃棄物を水に投入して塩分を除去する方法が開示されている。 By the way, when waste containing salt is recycled into civil engineering materials, cement raw materials, etc., for example, the chlorine derived from the salt may cause salt damage to the soil and rust on surrounding iron products. be. Furthermore, in the case of cement raw materials, the chlorine content may exceed the JIS standard. In addition, chlorine may cause damage or deterioration of treatment equipment. Therefore, when treating waste containing salt, it is necessary to perform desalination treatment. For example, Patent Document 1 discloses a method for removing salt from tsunami waste materials by injecting fresh water onto the tsunami waste materials. Further, Patent Document 2 discloses a method of removing salt by adding livestock excrement and food waste to water.
しかしながら、木材等は塩分が浸透しているため、水洗では塩分を除去することが困難である。また、塩分を含む廃棄物をそのまま加熱処理する場合、塩化ナトリウムの沸点は、１４１３℃であるので、低温では充分に除去されずに残存してしまう場合がある。 However, since salt permeates wood etc., it is difficult to remove the salt by washing with water. Furthermore, when waste containing salt is directly heat-treated, the boiling point of sodium chloride is 1413°C, so it may not be sufficiently removed at low temperatures and may remain.
そこで、本発明は、塩分を含む廃棄物から塩分由来の塩素が低減された廃棄物を得る新規な低塩素廃棄物の製造方法を提供することを主な目的とする。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a novel method for producing low-chlorine waste, which obtains waste containing reduced salt-derived chlorine from salt-containing waste.
本発明の一側面は、塩分を含む廃棄物から塩分由来の塩素が低減された廃棄物を得る低塩素廃棄物の製造方法を提供する。当該製造方法は、塩分（ＮａＣｌ）を含む廃棄物に水を添加することによって得られる第１の混合物に対して、アンモニアガス（ＮＨ３）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ２）を吹き込み、下記反応式（１）の反応を進行させて、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）及び塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を含む第２の混合物を得る第１の工程と、第２の混合物を加熱し、下記反応式（２）の反応及び下記反応式（３）の反応を進行させて、低塩素廃棄物を得る第２の工程とを備える。低塩素廃棄物は、炭酸ナトリウムを含み得る。
ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３＋ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３＋ＮＨ４Ｃｌ （１）
２ＮａＨＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ （２）
ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ （３）
One aspect of the present invention provides a method for producing low-chlorine waste, which obtains waste with reduced salt-derived chlorine from waste containing salt. The production method involves blowing ammonia gas (NH 3 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) into a first mixture obtained by adding water to waste containing salt (NaCl), and following the reaction formula. The first step is to advance the reaction of (1) to obtain a second mixture containing sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) and ammonium chloride (NH 4 Cl), and the second step is to heat the second mixture to obtain the second mixture containing sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) and ammonium chloride (NH 4 Cl). A second step of proceeding with the reaction of (2) and the reaction of the following reaction formula (3) to obtain a low-chlorine waste. Low chlorine waste may include sodium carbonate.
NaCl+ H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl (1)
2NaHCO 3 →Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O (2)
NH 4 Cl → NH 3 +HCl (3)
このような製造方法によれば、比較的容易に（短時間で）低塩素廃棄物を得ることができる。また、当該製造方法で発生する二酸化炭素ガス及びアンモニアガスは、回収して再利用することが可能であることから、当該製造方法は、低コストで行うことができる。 According to such a production method, low chlorine waste can be obtained relatively easily (in a short time). Further, since carbon dioxide gas and ammonia gas generated in this manufacturing method can be recovered and reused, this manufacturing method can be performed at low cost.
第２の工程における加熱温度は、３５０～５００℃であってよい。塩分を含む廃棄物は、食品付着プラスチック等の食品付着廃棄物、又は、海洋プラスチックゴミ、海水付着木材等の海水付着廃棄物であってよい。第１の工程で使用される二酸化炭素ガスは、セメント工場のキルンから排出される二酸化炭素ガスであってよい。 The heating temperature in the second step may be 350 to 500°C. The salt-containing waste may be food-attached waste such as food-attached plastic, or seawater-attached waste such as marine plastic debris or seawater-attached wood. The carbon dioxide gas used in the first step may be carbon dioxide gas discharged from a kiln of a cement factory.
本発明の一側面は、上記低塩素廃棄物の製造方法を実施するための低塩素廃棄物の製造設備を提供する。当該製造設備は、第１の工程を実施するための撹拌装置と、第２の工程を実施するための加熱装置とを備える。 One aspect of the present invention provides low chlorine waste manufacturing equipment for implementing the above-described low chlorine waste manufacturing method. The manufacturing equipment includes a stirring device for carrying out the first step and a heating device for carrying out the second step.
本発明は、塩分を含む廃棄物から塩分由来の塩素が低減された廃棄物を得る新規な低塩素廃棄物の製造方法が提供される。また、本発明は、このような低塩素廃棄物の製造方法を実施するための低塩素廃棄物の製造設備が提供される。 The present invention provides a novel method for producing low-chlorine waste, which obtains waste with reduced salt-derived chlorine from waste containing salt. Furthermore, the present invention provides low chlorine waste manufacturing equipment for implementing such a low chlorine waste manufacturing method.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
本明細書において低塩素廃棄物とは、廃棄物に付着した塩分（塩化ナトリウム）に由来する塩素が低減された廃棄物を意味する。 In this specification, low chlorine waste means waste in which chlorine derived from salt (sodium chloride) attached to the waste is reduced.
［低塩素廃棄物の製造方法］
一実施形態の低塩素廃棄物の製造方法は、塩分を含む廃棄物から塩分由来の塩素が低減された廃棄物を得る新規な低塩素廃棄物を得るものである。本実施形態の製造方法は、少なくとも第１の工程及び第２の工程を備える。
[Production method of low chlorine waste]
A method for producing low chlorine waste according to one embodiment is to obtain a novel low chlorine waste in which salt-derived chlorine is reduced from waste containing salt. The manufacturing method of this embodiment includes at least a first step and a second step.
＜第１の工程＞
本工程は、塩分を含む廃棄物に水を添加することによって得られる第１の混合物に対して、アンモニアガス及び二酸化炭素ガスを吹き込み、下記反応式（１）の反応を進行させて、炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む第２の混合物を得る工程である。
ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３＋ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３＋ＮＨ４Ｃｌ （１）
<First step>
In this step, ammonia gas and carbon dioxide gas are blown into a first mixture obtained by adding water to salt-containing waste, and the reaction of the following reaction formula (1) is proceeded to produce hydrogen carbonate. This is a step of obtaining a second mixture containing sodium and ammonium chloride.
NaCl+ H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl (1)
本工程では、まず、塩分を含む廃棄物に対して散水等で水を添加して、第１の混合物を得る（調製する）。塩分を含む廃棄物は、食品付着プラスチック等の食品付着廃棄物、又は、海洋プラスチックゴミ、海水付着木材等の海水付着廃棄物であってよい。塩分を含む廃棄物は、野外に一定期間仮置きし、降雨等によってある程度塩分が低減されたものを用いてもよい。 In this step, first, water is added to the salt-containing waste by sprinkling or the like to obtain (prepare) a first mixture. The salt-containing waste may be food-attached waste such as food-attached plastic, or seawater-attached waste such as marine plastic debris or seawater-attached wood. Waste containing salt may be temporarily stored outdoors for a certain period of time, and the salt content may be reduced to some extent by rain or the like.
第１の混合物は、廃棄物と、廃棄物から溶出した塩分を含む水溶液とを含み得る。当該第１の混合物を得る（調製する）に際しては、例えば、第１の混合物（廃棄物）を収容可能な撹拌装置等を利用して、塩分を含む廃棄物と水とを接触させて、廃棄物から塩分を充分に溶出させることが好ましい。 The first mixture may include waste and an aqueous solution containing salt leached from the waste. When obtaining (preparing) the first mixture, for example, using a stirring device that can accommodate the first mixture (waste), the waste containing salt is brought into contact with water, and the waste is disposed of. It is preferable to sufficiently elute salt from the substance.
塩分を含む廃棄物に対して添加される水は、廃棄物に含まれる塩分（ＮａＣｌ）に対して１当量以上であれば特に制限されない。添加される水が多量であり、廃液が過多となる場合は、第１の混合物における水を濃縮してもよい。 The amount of water added to the waste containing salt is not particularly limited as long as it is 1 equivalent or more relative to the salt (NaCl) contained in the waste. If a large amount of water is added, resulting in too much waste liquid, the water in the first mixture may be concentrated.
次いで、得られた第１の混合物（第１の混合物に含まれる廃棄物から溶出した塩分を含む水溶液）に対して、アンモニアガス及び二酸化炭素ガスを吹き込む。これによって、反応式（１）の反応が進行し、炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムが生成する。これによって、炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む第２の混合物を得ることができる。反応式（１）の反応は、食塩（ＮａＣｌ）水をアンモニア塩基性条件下で二酸化炭素と反応させるアンモニアソーダ法の第一段階と同様であることから、比較的容易に進行すると予想される。反応式（１）の反応が進行するにつれて、溶解度の関係から、炭酸水素ナトリウムが沈殿する場合がある。 Next, ammonia gas and carbon dioxide gas are blown into the obtained first mixture (an aqueous solution containing salt eluted from the waste contained in the first mixture). As a result, the reaction of reaction formula (1) proceeds, and sodium hydrogen carbonate and ammonium chloride are produced. Thereby, a second mixture containing sodium bicarbonate and ammonium chloride can be obtained. The reaction of reaction formula (1) is similar to the first step of the ammonia-soda method in which aqueous sodium chloride (NaCl) is reacted with carbon dioxide under ammonia basic conditions, and is therefore expected to proceed relatively easily. As the reaction of reaction formula (1) progresses, sodium hydrogen carbonate may precipitate due to solubility.
反応式（１）の反応は、２段階に分けて行うことができる。この場合、まず、第１段階でアンモニアガスを導入して塩基性条件に調整し、次いで、第２段階で二酸化炭素ガスを導入することによって反応式（１）の反応を進行させる。 The reaction of reaction formula (1) can be carried out in two stages. In this case, first, in the first stage, ammonia gas is introduced to adjust the basic conditions, and then, in the second stage, carbon dioxide gas is introduced to proceed with the reaction of reaction formula (1).
第１の工程で使用される二酸化炭素ガスは、工場等から排出される二酸化炭素ガスを利用してもよい。より具体的には、第１の工程で使用される二酸化炭素ガスは、セメント工場のキルンから排出される二酸化炭素ガス（例えば、濃度が２０体積％程度の二酸化炭素ガス）を利用してもよい。 The carbon dioxide gas used in the first step may be carbon dioxide gas discharged from a factory or the like. More specifically, the carbon dioxide gas used in the first step may be carbon dioxide gas discharged from a kiln in a cement factory (for example, carbon dioxide gas with a concentration of about 20% by volume). .
＜第２の工程＞
本工程は、第１の工程で得られた第２の混合物を加熱し、下記反応式（２）の反応及び下記反応式（３）の反応を進行させて、低塩素廃棄物を得る工程である。
２ＮａＨＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ （２）
ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ （３）
<Second process>
This step is a step in which the second mixture obtained in the first step is heated, and the reaction of the following reaction formula (2) and the reaction of the following reaction formula (3) are advanced to obtain low chlorine waste. be.
2NaHCO 3 →Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O (2)
NH 4 Cl → NH 3 +HCl (3)
本工程は、例えば、第１の工程で使用した撹拌装置等から第２の混合物を取り出し、第２の混合物を収容可能な加熱装置に投入してから、第２の混合物の加熱処理を行う。 In this step, for example, the second mixture is taken out from the stirring device or the like used in the first step, put into a heating device that can accommodate the second mixture, and then the second mixture is heated.
第２の工程における加熱温度は、３５０～５００℃であってよい。炭酸水素ナトリウムは２７０℃で熱分解し、無水物である炭酸ナトリウムを与える。また、塩化アンモニウムは、３３５℃で熱分解し、アンモニアガス及び塩化水素ガスが発生する。そのため、第２の工程における加熱温度が３５０℃以上であると、充分に反応式（２）の反応及び反応式（３）の反応を進行させることが可能となる。加熱は、工場等からの排熱を利用してもよい。より具体的には、加熱は、セメント工場のキルン排熱を利用してもよい。第２の工程における加熱温度が５００℃を超えると、このようなセメント工場のキルン排熱を利用し難く、廃棄物自体の熱分解が進行して、廃棄物の処理物をセメント等で再利用し難くなる傾向にある。 The heating temperature in the second step may be 350 to 500°C. Sodium bicarbonate decomposes thermally at 270°C to give anhydrous sodium carbonate. Moreover, ammonium chloride is thermally decomposed at 335° C., and ammonia gas and hydrogen chloride gas are generated. Therefore, when the heating temperature in the second step is 350° C. or higher, it becomes possible to sufficiently advance the reaction of reaction formula (2) and the reaction of reaction formula (3). For heating, exhaust heat from a factory or the like may be used. More specifically, the heating may utilize kiln waste heat from a cement factory. If the heating temperature in the second step exceeds 500°C, it will be difficult to utilize the waste heat from the kiln at a cement factory, and the thermal decomposition of the waste will proceed, making it difficult to reuse the treated waste in cement, etc. It tends to be difficult to do.
反応式（３）の反応が進行して発生するアンモニアガス及び塩化水素ガスは、膜分離等の手法でそれぞれ分離してもよい。分離したアンモニアガスは、第１の工程で利用することができる。また、分離した塩化水素ガスは、水洗設備等で利用することができる。 Ammonia gas and hydrogen chloride gas generated as the reaction of reaction formula (3) progresses may be separated by a method such as membrane separation. The separated ammonia gas can be used in the first step. Further, the separated hydrogen chloride gas can be used in water washing equipment and the like.
このように、第２の混合物を加熱することによって、塩分を含む廃棄物から塩分由来の塩素が低減された低塩素廃棄物を得ることができる。低塩素廃棄物は、反応式（２）の反応で生成する炭酸ナトリウムを含み得る。 In this manner, by heating the second mixture, it is possible to obtain low-chlorine waste in which salt-derived chlorine is reduced from waste containing salt. The low chlorine waste may include sodium carbonate produced in the reaction of equation (2).
低塩素廃棄物は、セメント工場での熱エネルギー源として利用できるほか、固形燃料（ＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ））、セメント原料、土工資材等として利用することができる。発熱量が大きい場合には、燃料又は熱エネルギー源として利用することもできる。 Low-chlorine waste can be used as a thermal energy source in cement factories, as well as as solid fuel (RDF (Refuse Derived Fuel)), cement raw materials, earthwork materials, etc. If the calorific value is large, it can also be used as a fuel or thermal energy source.
［低塩素廃棄物の製造設備］
一実施形態の低塩素廃棄物の製造設備は、上記の低塩素廃棄物の製造方法を実施するためのものである。本実施形態の低塩素廃棄物の製造設備は、上記の第１の工程を実施するための撹拌装置と、上記の第２の工程を実施するための加熱装置とを備える。
[Low chlorine waste manufacturing equipment]
The low chlorine waste manufacturing equipment of one embodiment is for carrying out the above-described low chlorine waste manufacturing method. The low chlorine waste production facility of this embodiment includes a stirring device for carrying out the above-described first step, and a heating device for carrying out the above-mentioned second step.
図１は、低塩素廃棄物の製造設備の一実施形態を示す模式図である。図１に示される低塩素廃棄物の製造設備１００は、上記の第１の工程を実施するための撹拌装置１０と、上記の第２の工程を実施するための加熱装置２０とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a low chlorine waste production facility. The low chlorine
撹拌装置１０は、塩素を含む廃棄物及び水（第１の混合物）を収容可能であればよい。撹拌装置１０は、少なくとも内面がアンモニアガス等に対して耐食性を有する金属で形成されているものが好ましい。撹拌装置１０は、密閉式又は開放式の撹拌装置であってよい。撹拌装置１０は、少なくともアンモニアガス及び二酸化炭素ガスを導入するための導入管を備えている。撹拌装置に導入される二酸化炭素ガスは、工場等から排出される二酸化炭素ガス（例えば、セメント工場のキルンから排出される二酸化炭素ガス）を利用してもよい。
The stirring
加熱装置２０は、第２の混合物を収容可能であり、少なくとも３５０～５００℃の範囲で加熱できるものであればよい。加熱装置２０は、少なくとも内面がアンモニアガス、塩化水素ガス等に対して耐食性を有する金属で形成されているものが好ましい。加熱装置２０は、少なくともアンモニアガス、二酸化炭素ガス、及び塩化水素ガスを排出するための排出管を備えている。加熱装置２０からアンモニアガス及び二酸化炭素ガスは、撹拌装置１０に導入してもよい。加熱装置２０における加熱は、工場等からの排熱（例えば、セメント工場のキルン排熱）を利用してもよい。
The
１０…撹拌装置、２０…加熱装置、１００…製造設備。 10... Stirring device, 20... Heating device, 100... Manufacturing equipment.
Claims (5)
塩分を含む廃棄物に水を添加することによって得られる第１の混合物に対して、アンモニアガス及び二酸化炭素ガスを吹き込み、下記反応式（１）の反応を進行させて、炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む第２の混合物を得る第１の工程と、
前記第２の混合物を加熱し、下記反応式（２）の反応及び下記反応式（３）の反応を進行させて、低塩素廃棄物を得る第２の工程と、
を備える、低塩素廃棄物の製造方法。
ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３＋ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３＋ＮＨ４Ｃｌ （１）
２ＮａＨＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ （２）
ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ （３） A method for producing low chlorine waste, which obtains waste with reduced salt-derived chlorine from waste containing salt, the method comprising:
Ammonia gas and carbon dioxide gas are blown into the first mixture obtained by adding water to the waste containing salt, and the reaction of the following reaction formula (1) is proceeded to produce sodium hydrogen carbonate and ammonium chloride. a first step of obtaining a second mixture comprising;
A second step of heating the second mixture to advance the reaction of the following reaction formula (2) and the reaction of the following reaction formula (3) to obtain a low-chlorine waste;
A method for producing low chlorine waste, comprising:
NaCl+ H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl (1)
2NaHCO 3 →Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O (2)
NH 4 Cl → NH 3 +HCl (3)
前記第１の工程を実施するための撹拌装置と、
前記第２の工程を実施するための加熱装置と、
を備える、低塩素廃棄物の製造設備。 A low chlorine waste production facility for implementing the low chlorine waste production method according to any one of claims 1 to 4,
a stirring device for carrying out the first step;
a heating device for carrying out the second step;
Low chlorine waste manufacturing equipment.
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