WO2023002637A1 - 廃油から高清浄油を分離・回収する装置及びその方法 - Google Patents

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佐原邦宏
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株式会社ティービーエム
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for separating and recovering highly clean oil from waste oil that is discarded from restaurants, food factories, etc. and contains a large amount of contaminants and water.
  • the Paris Agreement is an agreement that establishes an international framework for global warming countermeasures from 2020 onwards. aims to achieve net zero greenhouse gas emissions.
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • wastewater oils and fats which are biomass resources discharged throughout Japan, amount to more than 300,000 tons annually for restaurants, and more than 800,000 tons for food factories, totaling more than 1.1 million tons annually. An even greater amount.
  • a system has been developed in which a unique biomass fuel is produced from wastewater oils and fats that had to be disposed of as industrial waste as such sludge, and biomass power generation is performed with a diesel generator (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .
  • Providing this biomass power generation system can bring about CO2 reduction, recycling, and water purification.
  • waste oils there are various types of waste oils that are separated and recovered in the process of purifying waste water from restaurants, food factories, etc. There is these waste oils have a high moisture content, are solid or liquid at room temperature, and contain a large amount of solid matter, contaminants, and waste water. Therefore, a method for easily separating and recovering highly clean oil with a particle size of about 2 to 5 ⁇ m, which can be used as an alternative fuel such as light oil and A heavy oil, from waste oil containing many impurities at low cost. has never been established.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a highly clean oil with a particle size of about 2 to 5 ⁇ m can be easily obtained at a low cost from waste oil containing a large amount of contaminants and water, and compared with the conventional method. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method thereof capable of separating and recovering in a remarkably short processing time.
  • the present invention provides an apparatus for separating and recovering highly clean oil from waste oil, comprising: a waste oil tank for storing the waste oil; waste solids contained in the waste oil in the waste oil tank; A fat and oil separation unit for selectively separating and removing contaminants and waste water, a separated oil tank for storing the separated oil separated in the oil and fat separation unit, and contaminants removed from the separated oil in the separated oil tank.
  • a centrifugal separation unit that separates and recovers highly clean oil by using a centrifugal separation unit, is arranged between the separated oil tank and the centrifugal separation unit, sucks the separated oil from the oil separation unit, transfers it to the separated oil tank, and further and a pump for supplying the separated oil in the separated oil tank to the inlet of the centrifugal separation unit under pressure.
  • the separated oil tank, the pump, and the centrifugal separator are integrated.
  • a heater for reducing the viscosity of the separated oil is provided in the separated oil tank and the piping section connecting the oil separation section, the separated oil tank, and the centrifugal separation section. It is preferred to provide a towing means.
  • the oil separation unit includes a floating plate that is a styrofoam plate, and a through hole provided substantially in the center of the floating plate, in which the tip of the separated oil suction pipe is accommodated. a separator that accommodates and disposes a possible waste solids remover and whose lower part can be moved up and down to separate and contact the floating plate.
  • the particle size of the highly clean oil recovered from the centrifugal separation section is in the range of 2 to 5 ⁇ m.
  • the present invention provides a method for separating and recovering highly clean oil from waste oil, comprising: a first storing step of storing waste oil using a waste oil tank for storing the waste oil; A fat separation step for selectively separating and removing waste solids, waste oil contaminants, and waste water contained in the waste oil in the waste oil tank in the step, using a fat separation unit, and separating in the fat separation step A second storage step of temporarily storing the separated oil in a separated oil tank, a centrifugal separation step of removing impurities from the separated oil using the centrifugal separation unit to separate and recover highly clean oil, and the oil separation A pressurization step of sucking the separated oil from the part and transferring it to the separated oil tank, and further pressurizing the separated oil in the separated oil tank at a predetermined pressure using a pump for supplying the separated oil to the inlet of the centrifugal separation part and
  • the separation oil tank and the piping section connecting the oil separation unit, the separation oil tank, and the centrifugal separation unit are connected to reduce the viscosity of the separated oil. preferably includes a heating step of
  • the particle size of the highly clean oil in the centrifugal separation step is in the range of 2 to 5 ⁇ m.
  • the present invention is a device for separating and recovering highly clean oil from waste oil.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus for separating and recovering highly clean oil from waste oil according to an embodiment of the present invention
  • a A plan view of a caster (movable frame) provided with a separated oil tank, a pump, and a centrifugal separation unit provided in the same device
  • a front view of the same caster and
  • a side view of the same caster is a plan view of the oil separation unit provided in the same device
  • the highly clean oil is oil that has a particle size of about 2 to 5 ⁇ m and can be used as an alternative fuel for gas turbine generators, diesel generators, boilers, incinerators, etc. means.
  • Fuels for gas turbine generators are usually light oil, heavy oil A, kerosene, LPG, or the like. Contaminants mean impurities and contaminants contained in the waste oil.
  • This highly clean oil separation and recovery device 1 includes a waste oil tank 2 , a fat separation section 3 provided in the waste oil tank 2 , a separated oil tank 4 , a centrifugal separation section 5 and a pump 6 .
  • the separated oil tank 4, the centrifugal separator 5, and the pump 6 are integrated and can be moved by using casters (movable bases) K provided with wheels W and capable of being freely moved.
  • the centrifugal separation section 5 is fixed using a pipe hanger H. As shown in FIG.
  • the waste oil tank 2 is a tank for storing waste oil separated and recovered in the process of purifying waste water in restaurants, food factories, etc., and has a diameter of about 70 to 73 cm, for example. Since waste oil usually contains a large amount of solid oil components with a high melting point such as lard, this waste oil is in a solid state at room temperature.
  • the waste oil tank 2 is equipped with a safe heating device.
  • An example of such a heating device is, as shown in FIG. 1, a temperature sensor 21, a heating sheet 22, and a temperature control device 23 with a switch and a temperature indicator plate, which are electrically wired to a power source.
  • the oil separation unit 3 functions as a filter for selectively separating and removing waste solids, waste oil contaminants, and waste water contained in the waste oil in the waste oil tank 2 .
  • An example of the structure of this oil separation part 3 is shown in FIG.
  • the oil separation unit 3 has a waste solid content remover 32 provided on a floating plate 31, and a waste solid content, waste oil contaminants, waste water layer, etc. are separated under the floating plate 31. It is a structure in which a container 33 is provided.
  • the floating plate 31 prevents the oil-separating part 3 from sinking into the waste oil stored in the waste oil tank 2 due to the weight of the waste solid content remover 32 and the separator 33 .
  • it is a foamed polystyrene plate.
  • the waste solid content remover 32 is a container with a mesh structure made of metal that can filter and remove waste solid content such as dust and floating matter and that can stably accommodate the tip of the separated oil suction pipe 34 .
  • the shape of the mesh structure container may be various shapes such as a box shape with an open top surface, other than a lower hemispherical shape with an open top surface.
  • the separated oil suction pipe 34 is fixed so that its lower end does not contact the bottom of the waste solid matter remover 32 .
  • the separator 33 is provided so as to come into contact with the lower part of the floating plate 31, and has a structure that allows it to move up and down without coming into contact with the floating plate 31.
  • the upper edge of the perforated metal waste solid content separator 33a is fixed at one end of each of four metal rods constituting the handle 35 at four locations, and each of the four metal rods is It penetrates through the vertically upper floating plate 31 . Therefore, the separator 33 can easily slide up and down. That is, the waste solid content separator 33a is suspended below the waste solid content remover 32 of the floating plate 31 (so as to separate and contact the floating plate 31 as it moves up and down). In this embodiment, as shown in FIG. 3(c), the separator 33 can slide up and down within a range of 30 mm.
  • the oil/fat separator 3 the one shown in Japanese Patent No. 5452814 owned by the same applicant may be used.
  • the separated oil tank 4 is a tank for storing the separated oil separated in the oil separation section 3. It should be noted that the separated oil tank 4 and the separated oil suction pipe 34 shown in FIG. 1 may have heating means for reducing the viscosity of the separated oil. Further, a heating means for lowering the viscosity of the separated oil may be provided in the piping section connecting the fat separating section 3, the separated oil tank 4 and the centrifugal separating section 5. FIG. That is, a heating means for reducing the viscosity of the separated oil may be provided in the piping section connecting the respective sections.
  • the pump 6 is arranged between the separated oil tank 4 and the centrifugal separation unit 5, transfers the separated oil to the separated oil tank 4, and pumps the separated oil in the separated oil tank 4 to a predetermined pressure (for example, supply is 50 L/min It is a vertical pump for supplying to the inlet 51 of the centrifugal separation unit 5 at 0.5 MPa or more at .
  • the centrifugal separation unit 5 is a device for separating and recovering highly clean oil by separating impurities from the oil in the separated oil tank. Specifically, as shown in FIG. 4, in the centrifugal separation unit 5, the separated oil that has been separated by the oil separation unit 3 flows from an inlet 51, and the separated oil containing this contaminant flows at a predetermined flow rate. A vortex is generated by the centrifugation, and contaminants are moved to the outside in a centrifugal state. Outside, the vortex decelerates and the separated contaminants settle. The oil from which the contaminants have been separated is discharged from the outlet 52 . In addition, the centrifugal separation section 5 is provided with a sedimentation section 5B in the lower part, and the sedimentation section 5B is provided with a discharge valve 53, and the discharge valve 53 is opened to discharge sedimented contaminants.
  • the centrifugal separation unit 5 has an outflow port 52 in the axial center, and an inflow port 51 at a position deviated from the axial center.
  • contaminants contained in the separated oil are moved to the outside, the highly clean oil from which the contaminants are separated is discharged from the outlet 52, and the vortex is decelerated to settle the separated contaminants.
  • It has a separation section 5A and a sedimentation section 5B for sedimenting contaminants separated and sedimented in the separation section 5A.
  • the structure of the centrifugal separator 5 is not limited to this embodiment, and may be the structure of a general centrifugal separator. Further, the pipe connecting the pump 6 and the centrifugal separation unit 5 and the centrifugal separation unit 5 may have heating means for reducing the viscosity of the separated oil.
  • highly clean oil with a particle size of about 2 to 5 ⁇ m is separated and separated from waste oil containing waste solids, waste oil contaminants, waste water, etc.
  • a method of collecting will be described with reference to the flow chart shown in FIG.
  • waste oil containing waste solids, waste oil contaminants, and waste water containing lard and beef tallow collected from waste oil and waste water containing waste solids is stored in the waste oil tank 2 (S61). Then, the waste oil tank 2 containing the waste oil is kept at about 70° C., and the lard in the waste oil tank 2 is completely dissolved and separated into a waste oil layer, a waste solid content/waste oil contaminants layer, and a waste water layer, The oil-separating part 3 is put into this. Heating at about 70°C in this way lowers the viscosity of the oil and maintains a smooth state (a state of low viscosity).
  • the pump 6 is operated to recover the separated oil from which contaminants have been removed in the oil separation section 3 (S62). Specifically, in the oil separation unit 3, the punched metal waste solid content separator 33a descends in the waste oil layer and is suspended directly below the floating plate 31 with a space therebetween. After filling the separation tank 4 with the separation oil for priming, the separation oil suction pipe 34 coming out of the separation tank 4 is connected to the suction port in the waste solid content remover 32, the pump 6 is operated, and the separator 33 and The waste oil between the floating plate 31 passes through the separated oil suction pipe 34 from the suction port while the waste solid content such as dust and floating matter in the waste oil layer is removed by the waste solid content remover 32, and then to the separated oil tank 4. be transported.
  • the separator 33 of the oil separation unit 3 comes into contact with the waste oil contaminant layer in the waste oil tank 2, and the punching metal of the separator 33 is removed. Since the gaps are filled with waste oil, waste oil contaminants and water that are different from waste oil cannot enter the filtering material (at normal pressure). Therefore, the separator 33 stops near the waste oil contaminant layer due to the pressure of the waste oil contaminant layer and the waste water layer, and cannot sink further. The waste oil in the separator 33 and between the floating plate 31 and the lower end of the suction port is sucked from the separated oil suction pipe 34 by the pump 6 to create a space there, and no more waste oil is sucked. is no longer possible, and the transfer of waste oil from this waste oil tank 2 is completed.
  • the separated oil from which contaminants have been removed is transferred to the separated oil tank 4 (S63), passed through the separated oil tank 4, and poured into the inlet 51 of the centrifugal separation unit 5. Highly clean oil is separated and recovered from the outlet 52 (S64).
  • the centrifugation contaminants are sedimented downward in the sedimentation section 5B so as not to flow into the outflow port 52 side. This high sedimentation action maintains high precision separation in the downward direction without escaping contaminants that have been separated with high precision in the separation section 5A. It should be noted that the contaminants that have been separated with high accuracy and settled can be recovered by allowing the contaminants to settle and opening the discharge valve 53 .
  • the procedure for the analysis test is as follows: (1) Approximately 200 L of wastewater oil collected from the restaurant site is stored in the waste oil tank 2 and heated at 70 ° C. (2) After confirming the separation of the waste oil, high temperature The clean oil separation and recovery device 1 is set and operated, (3) the separated oil that has passed through the oil separation unit 3 and the separated oil tank 4 is separated by closing the drain valve at the bottom of the filter star, which is the centrifugal separation unit 5 (or the drain cup (4) The liquid discharged from the top of the Filter Star was collected as a treated liquid. After stopping the pump, (5) the separated oil (raw solution) collected in advance and the solid matter of (4) the discharged liquid (treated liquid) were separated by filtration, heated and dried, and then weighed. And the particle size contained in the liquid was measured.
  • the solid content of the undiluted solution was 1.170 g/L, but the solid content of the treated liquid was 0.363 g/L. That is, the separation and removal rate of oil after separation and recovery in the highly clean oil separation and recovery device 1 is calculated to be about 69%, and the filter paper that filtered the undiluted solution and the highly clean liquid that passed through the device once (one pass) The amount of foreign matter (black oil and fat) was clearly reduced in one pass.
  • the particle diameter ( ⁇ m) of the undiluted solution was 79.4798 ⁇ m
  • the particle diameter ( ⁇ m) of the oil after separation and recovery in the highly clean oil separation and recovery device 1 was 5.1090 ⁇ m. Met. This indicates the meaning of "liquid containing only dust of about 5 ⁇ m or less" in processing liquid.
  • the particle size distribution table and median particle size are the results of measurement with LA-350 manufactured by HORIBA.
  • the particle size in the description of the present embodiment means the median size, which is the particle size corresponding to the median value of the distribution. Also from this particle size distribution, it was confirmed that relatively large foreign matter was measured in the undiluted solution, but hardly existed in the one-pass treated liquid in the highly clean oil separation and recovery apparatus 1 .
  • the present invention is a device 1 for separating and recovering highly clean oil from waste oil, comprising a waste oil tank 2 for storing waste oil, and waste solids and waste oil contained in the waste oil in the waste oil tank 2.
  • a fat separation unit 3 for selectively separating and removing contaminants and waste water, a separated oil tank 4 for storing the separated oil separated in the fat separation unit 3, and contaminants from the separated oil in the separated oil tank 4. It is arranged between the centrifugal separation unit 5 that removes and separates and recovers the highly clean oil, the separated oil tank 4 and the centrifugal separation unit 5, and the separated oil is sucked from the oil separation unit 3 and transferred to the separated oil tank 4. and a pump 6 for transferring and further supplying the separated oil in the separated oil tank 4 to the inlet of the centrifugal separation section 5 at a predetermined pressure.
  • the method for separating and recovering highly clean oil from waste oil includes a first storage step of storing waste oil using a waste oil tank 2 for storing waste oil, and waste oil in the waste oil tank 2 in the first storage step.
  • a fat separation step for selectively separating and removing the contained waste solids, waste oil contaminants, and waste water using the fat separation unit 3, and a separation oil tank for the separated oil separated in the fat separation step.
  • a second storage step of temporarily storing in 4 a centrifugal separation step of removing impurities from the separated oil using the centrifugal separation unit 5 to separate and recover highly clean oil, and aspirating the separated oil from the oil separation unit.
  • the highly clean oil obtained by the apparatus and method according to the present invention "has a high level of cleanliness", “lower environmental load factors such as sulfur content than fossil fuels”, “is a carbon-neutral fuel”, and “can be treated faster than before.” It has a special effect that conventional methods and devices do not have.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various modifications are possible without changing the gist of the invention.
  • the highly clean oil once treated and recovered by the apparatus of the present invention is circulated and filtered a plurality of times (for example, about 3 rotations) again with the "high pressure pump + FILSTAR", further A high degree of cleaning can be achieved.

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Abstract

本発明は廃油から高清浄油を分離・回収する装置１であって、廃油を貯める廃油タンク２と、廃油タンク２内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するための油脂分離部３と、油脂分離部３において分離された分離油を貯める分離油タンク４と、分離油タンク４内の分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離部５と、分離油タンク４と遠心分離部５との間に配置されて、油脂分離部３から分離油を吸引して分離油タンク４に移送し、さらに所定圧力にて分離油タンク４中の分離油を遠心分離部５の流入口に供給するためのポンプ６と、を備える。この構成により、本発明では、夾雑物や水を大量に含む廃油から、粒子径が2～5μm程度となる高清浄油を低コストで簡易に、且つ従来に比較して飛躍的に短い処理時間で分離・回収できる。

Description

廃油から高清浄油を分離・回収する装置及びその方法
　本発明は、飲食店や食品工場等から廃棄され、夾雑物や水を大量に含む廃油から高清浄油を分離・回収する装置及びその方法に関する。
　近年、地球温暖化の問題が深刻化しており、炭酸ガスやメタンガスのような温室効果ガスの削減が図られている。例えば、パリ協定は、2020年以降の地球温暖化対策の国際的枠組みを定めた協定であり、地球温暖化対策に先進国、発展途上国を問わず全ての国が参加し、21世紀後半には温室効果ガスの排出を実質ゼロにすることを目標としている。
　また、持続可能な開発目標（SDGs：Sustainable Development Goals）が提唱され、例えば日本政府の掲げるSDGsアクションプラン2021の中において、2050年までに温室効果ガス排出を実質ゼロとするカーボンニュートラルの実現が記述されている（例えば、非特許文献１参照）。
　温室効果ガス削減を創出するための方法は種々あり、例えば、太陽光や風力発電などの再生可能エネルギー設備の導入、ヒートポンプなどの省エネルギー製品の導入、森林経営活動など各種あるが、その内の一つにバイオマスの利活用（廃棄物の再利用）がある。
　例えば、日本全国で排出されるバイオマス資源である廃水油脂は、飲食店関係で年間30万トン以上、食品工場関係で80万トン以上、合計110万トン以上もの量になり、全世界を勘案するとさらに膨大な量となる。近年、このような汚泥として産廃処分されるしかなかった廃水油脂から、独自のバイオマス燃料を製造し、ディーゼル発電機でバイオマス発電を行うシステムが開発されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。このバイオマス発電システムを提供することでCO2削減、リサイクル、水質浄化をもたらすことができる。
特開2014－217804号公報 特許第5452814号公報 実用新案登録第3216173号公報
"SDGsとは？"[令和３年７月１２日検索]、インターネット＜URL：https://www.mofa.go.jp/mofaj/gaiko/oda/sdgs/index.html＞
　しかしながら、飲食店や食品工場等の廃油から高清浄なバイオ燃料（油分）を製造するといっても、容易なことではない。その理由を以下に記載する。
　第一の理由として、飲食店や食品工場等の廃水浄化の過程で分離回収される廃油には排水処理由来の油分（牛脂、ラード、パームほか）、家庭系廃油（天ぷら油）など様々な種類がある。そして、これらの廃油は水分含有率が高かったり、常温で固形であったり液体であったり、固形分、夾雑物、廃水分も多く混在している。従って、このような不純物の多く含まれている廃油から、特に軽油やＡ重油等の代替燃料として使用できる粒子径が2～５μｍ程度の高清浄油を低コストでかつ簡易に分離・回収する方法は未だかつて確立されていない。
　第二の問題として、夾雑物や水を大量に含む廃油から油分を分離し、さらにそれを例えば粒子径が2～5μm程度となるまでに高清浄化する場合、従来ではフィルターや濾紙などの「超極細目のふるい」で濾過の過程を要する。この場合、ふるいが簡単に目詰まり起こし易く、高清浄油を分離・回収する際に処理時間がかかり過ぎるという問題もある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、夾雑物や水を大量に含む廃油から、粒子径が2～5μm程度となる高清浄油を低コストで簡易に、且つ従来に比較して飛躍的に短い処理時間で分離・回収できる装置及びその方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、廃油から高清浄油を分離・回収する装置であって、前記廃油を貯める廃油タンクと、前記廃油タンク内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するための油脂分離部と、前記油脂分離部において分離された分離油を貯める分離油タンクと、前記分離油タンク内の分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離部と、前記分離油タンクと前記遠心分離部との間に配置され、前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプと、を備えることを特徴とする。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する装置において、前記分離油タンク、前記ポンプ及び前記遠心分離部は一体化されることが好ましい。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する装置において、前記分離油タンク、及び前記油脂分離部と前記分離油タンクと前記遠心分離部とを繋ぐ配管部に、分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を備えることが好ましい。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する装置において、前記油脂分離部は、発泡スチロール板である浮き板と、前記浮き板のほぼ中央部に設けた貫通孔に、分離油吸入管の先端を収容可能な廃固形分除去器を収容・配置し、且つ前記浮き板に離接するようにその下部を上下動可能な分離器と、を備えることが好ましい。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する装置において、前記遠心分離部から回収される前記高清浄油の粒子径は２～５μｍの範囲となることが好ましい。
　上記課題を解決するために、本発明は、廃油から高清浄油を分離・回収する方法であって、前記廃油を貯める廃油タンクを用いて廃油を貯留する第一貯留ステップと、前記第一貯留ステップにおける廃油タンク内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を、油脂分離部を用いて選択的に分離・除去するための油脂分離ステップと、前記油脂分離ステップにおいて分離された分離油を分離油タンクに一時的に貯める第二貯留ステップと、前記遠心分離部を用いて分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離ステップと、前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプを用いて加圧する加圧ステップと、を含むことを特徴とする。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する方法において、前記分離油タンク、及び前記油脂分離部と前記分離油タンクと前記遠心分離部とを繋ぐ配管部に対して、分離油の粘度を下げるためのヒーティングステップを含むことが好ましい。
　この廃油から高清浄油を分離・回収する方法において、前記遠心分離ステップにおける前記高清浄油の粒子径は２～５μｍの範囲となることが好ましい。
　本発明は、廃油から高清浄油を分離・回収する装置であって、廃油を貯める廃油タンクと、廃油タンク内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するための油脂分離部と、油脂分離部において分離された分離油を貯める分離油タンクと、分離油タンク内の分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離部と、分離油タンクと遠心分離部との間に配置され、前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプと、を備える。この構成により、本発明では、夾雑物や水を大量に含む廃油から、粒子径が2～5μm程度となる高清浄油を低コストで簡易に、且つ従来に比較して飛躍的に短い処理時間で分離・回収できる。
本発明の実施の形態に係る廃油から高清浄油を分離・回収する装置の全体構成図である。 （ａ）同上装置に備わる分離油タンク、ポンプ及び遠心分離部を備えるキャスター（移動型架台）の平面図、（ｂ）同上キャスターの正面図、（ｃ）同上キャスターの側面図である。 （ａ）同上装置に備わる油脂分離部の平面図、（ｂ）同上油脂分離部の分離油を回収完了した状態での側面図、（ｃ）同上油脂分離部の分離油を回収している状態での側面図である。 （ａ）同上遠心分離部の平面図、（ｂ）同上遠心分離部の部分背面図、（ｃ）同上遠心分離機の正面図、（ｄ）同上遠心分離機の側面図である。 （ａ）同上装置の実際の設置状況を示す写真図、（ｂ）及び（ｃ）同上油脂分離部の参考写真図である。 本発明の実施の形態に係る廃油から高清浄油を分離・回収する方法の動作手順を示すフローチャートである。 （ａ）同上方法を用いた分析テストの結果を示す図、（ｂ）同上方法を用いた分析テストのグラフである。
　（実施の形態）
　以下、本発明に係る廃油から高清浄油を分離・回収する装置（以下、高清浄油分離回収装置と称する）及びその方法の実施の形態に関して、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態の説明において高清浄油とは、粒子径が2～5μm程度となり、ガスタービン発電機、ディーゼル発電機、ボイラーや焼却炉などに用いる代替燃料として利用することができる油分を意味する。通常、ガスタービン発電機の燃料は、軽油、A重油、灯油、LPGなどである。また、夾雑物とは廃油に含有される不純物やまじり物を意味する。
　最初に、本実施の形態に係る高清浄油分離回収装置１の全体構造に関して図１を参照しながら説明する。この高清浄油分離回収装置１は、廃油タンク２と、廃油タンク２内に設けられる油脂分離部３と、分離油タンク４と、遠心分離部５と、ポンプ６と、を備える。なお、本実施の形態において分離油タンク４と、遠心分離部５と、ポンプ６とは一体化されて、車輪Ｗを備えて自在に移動できるキャスター（移動型架台）Ｋを用いて移動可能となる。この図２において遠心分離部５はパイプハンガーＨを用いて固定される。
　廃油タンク２は、飲食店や食品工場等の廃水浄化の過程で分離回収される廃油を貯めるためのタンクであり、例えば直径７０～７３ｃｍ程度の大きさを有する。通常、廃油はラードなどの融点の高い固形油成分を多く含むため、この廃油は常温では固体状態となる。このために、廃油タンク２には、安全な加熱装置が装着される。このような加熱装置の例は、図１に示すような、温度センサー２１と発熱シート２２と電源にそれぞれ電気配線されたスイッチ及び温度表示板付き温度調節装置２３である。
　油脂分離部３は、廃油タンク２内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するためのフィルターとしての機能を有する。この油脂分離部３の構造の一例を図３に示す。本図に示すように、油脂分離部３は、浮き板３１に廃固形分除去器３２が設けられており、さらにこの浮き板３１の下部に廃固形分、廃油夾雑物や廃水層などの分離器３３が設けられた構造である。
　浮き板３１は、廃固形分除去器３２と分離器３３などの重みで油脂分離部３が廃油タンク２内に貯蔵された廃油中に沈み込まないようにする。具体的に本実施の形態では発泡スチロール板である。
　浮き板３１のほぼ中央部には貫通孔を設け、この貫通孔の下側に廃固形分除去器３２が収容・配置されている。この廃固形分除去器３２は、ゴミや浮遊物などの廃固形分を濾過して除去でき、しかも分離油吸入管３４の先端を安定的に収容できる金属製の網目構造の容器である。この網目構造容器の形状は、上面が開放した下半球状以外に上面が開放した箱状など様々の形状であってよい。分離油吸入管３４は、その下端が廃固形分除去器３２の底部に接触しないように固定される。
　分離器３３は、浮き板３１の下部に離接するように設けられており、浮き板３１から離接することなく上下動できる構造を有する。具体的には、分離器３３は、パンチングメタルの廃固形分分離器３３ａの上縁端が取っ手３５を構成する４本の金属棒の各一端で４箇所固定され、４本の金属棒それぞれは垂直上の浮き板３１に貫通する。このため、分離器３３は容易に上下に摺動することができる。つまり、廃固形分分離器３３ａが、浮き板３１の廃固形分除去器３２のさらに下部に（その上下動に従って浮き板３１に離接するように）離隔して懸垂する構造である。本実施の形態においては、図３（ｃ）に示すように、分離器３３は３０ｍｍの範囲内で上下に摺動することができる。なお、油脂分離部３に関しては同出願人の有する特許第5452814号に示すものを用いても良い。
　分離油タンク４は、油脂分離部３において分離された分離油を貯めるためのタンクである。なお、分離油タンク４と図１に示す分離油吸入管３４とに分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を有しても良い。また、油脂分離部３と分離油タンク４と遠心分離部５とを繋ぐ配管部に、分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を備えてもよい。すなわち、各部間を繋ぐ配管部に分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を設けても良い。
　ポンプ６は、分離油タンク４と遠心分離部５との間に配置され、分離油を分離油タンク４へ移送するとともに、分離油タンク４中の分離油を所定圧力（例えば供給は５０L/minのとき0.5MPa以上）にて遠心分離部５の流入口５１に供給するための縦型ポンプである。
　遠心分離部５は、分離油タンク内の油分から不純物を分離して高清浄油を分離・回収するための装置である。具体的には、遠心分離部５は、図４に示すように、油脂分離部３で分離された後の分離油が流入口５１から流入し、この夾雑物を含む分離油が所定流速で流入されることで渦巻きが生じ、遠心状態で夾雑物を外側へ移動させ、外側では渦巻きが減速して分離された夾雑物が沈降する。夾雑物を分離した油分は、流出口５２より流出される。また、遠心分離部５には、下部に沈殿部５Ｂが設けられ、この沈殿部５Ｂに排出バルブ５３を備え、排出バルブ５３を開いて沈殿した夾雑物を排出する。
　図４において遠心分離部５は、軸芯に流出口５２を有し、この軸芯から偏位した位置に流入口５１を有し、流入口５１から分離油を所定流速で供給して渦巻きを生じさせ、遠心状態でこの分離油に含まれる夾雑物を外側へ移動させて流出口５２から夾雑物を分離した高清浄油を排出し、当該渦巻きを減速させて分離された夾雑物を沈降させる分離部５Ａと、この分離部５Ａで分離されて沈殿する夾雑物を沈殿させる沈殿部５Ｂとを有する。なお、この遠心分離部５の構造は、この実施の形態に限定されず、一般的な遠心分離装置の構造でもよい。また、ポンプ６と遠心分離部５を繋ぐ配管部および遠心分離部5に分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を有しても良い。
　次に、本実施の形態に係る高清浄油分離回収装置１を用いて、廃固形分、廃油夾雑物、廃水などを含有する廃油から粒子径が2～5μｍ程度となる高清浄油を分離・回収する方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　最初に、廃油及び廃固形分含有廃水から回収した廃固形分、廃油夾雑物、廃水を含有するラードや牛脂などが主成分の廃油を廃油タンク２に貯留する（Ｓ６１）。そして、廃油を収容してある廃油タンク２を約７０℃に保って、廃油タンク２内のラードを完全に溶解させ、廃油層、廃固形分・廃油夾雑物層、廃水層に分離させて、この中に油脂分離部３を投入する。このように約７０度でヒーティングすることで油分の粘度を下げ、サラサラ状態（粘度の低い状態）を維持する。
　次に、ポンプ６を作動して、油脂分離部３において夾雑物を取り除いた分離油を回収する（Ｓ６２）。具体的には、油脂分離部３は、パンチングメタルの廃固形分分離器３３ａが廃油層中で下降して浮き板３１の真下に離隔して懸垂された状態となる。分離タンク４に呼び水作用のための分離油を充填後、分離タンク４から出る分離油吸入管３４を廃固形分除去器３２内の吸出口に接続し、ポンプ６を作動させ、分離器３３と浮き板３１との間の廃油が廃固形分除去器３２によって廃油層中のゴミや浮遊物などの廃固形分が排除されつつ吸出口から分離油吸入管３４を通り、次いで分離油タンク４に移送される。
　なお、廃油タンク２内の廃油層の廃油がほぼ排出（移送）されると、油脂分離部３の分離器３３が廃油タンク２内の廃油夾雑物層に接触し、分離器３３のパンチングメタルの隙間に廃油が充満しているため、廃油と異質の廃油夾雑物や水は（常圧では）濾過材中に浸入することができない。このため、廃油夾雑物層と廃水層の圧力により分離器３３は廃油夾雑物層のあたりで止まってしまってそれ以上沈むことができず、ついには分離器３３は次第に押し上げられて浮き板３１に接触することになり、分離器３３内かつ浮き板３１と吸出口の下端との間の廃油は、ポンプ６により分離油吸入管３４から吸引されてそこに空間を生じ、これ以上廃油を吸い込むことができなくなり、この廃油タンク２からの廃油の移送は終了する。
　そして、ポンプ６の作動により、夾雑物が取り除かれた分離油が分離油タンク４に移送されて（Ｓ６３）、この分離油タンク４を経由し、遠心分離部５の流入口５１に流し込まれて流出口５２から高清浄油が分離・回収される（Ｓ６４）。一方、遠心分離によって夾雑物は沈殿部５Ｂで流出口５２側の流れ込まないように下方向に沈降させる。この高沈降作用により、分離部５Ａで高精度に分離された夾雑物を逃がさずに下方向に高精度分離を維持する。なお、高精度に分離され、沈降してきた夾雑物を沈降させて排出バルブ５３を開くことで夾雑物を回収できる。
　＜高清浄油の分析結果＞
　次に、本実施の形態に係る高清浄油分離回収装置１を用いて分離・回収された油分の分析結果に関して、図７を参照しながら説明する。なお、この分析テストにおいては、遠心分離部５に株式会社industria社製のフィルスターKXW-30を用いて、ポンプ６から遠心分離部５の流入口５１に流し込まれる流量は約１５L/min、分離・回収される液体（例えばSMO（Straight Mixed Oil：カーボンオフ燃料））は発電用燃料、廃油中の固形物を異物（黒色油脂）とし、遠心分離後の採取液を分析した。
　分析テストの手順としては、（１）廃油タンク２に飲食店現場から回収した廃水油脂を約200L貯留し70℃で加温、（２）廃油の分離を確認後、前記実施例の通り、高清浄油分離回収装置１をセットし作動、（３）油脂分離部３および分離油タンク４を経由した分離油を、遠心分離部５であるフィルスター下部のドレンバルブを閉めて（又はドレンカップを接続し）、フィルスターに送流、（４）フィルスター上部からの排出液を処理液として採取した。ポンプ停止後、（５）事前に採取した分離油（原液）と前記（４）の排出液（処理液）の固形物をそれぞれ濾別、加熱乾燥後に秤量して、各秤量値より異物除去率と液中に含まれる粒子径を測定した。
　その結果、図７（ａ）に示すように、原液の固形物は1.170g/Lであったが処理液の固形分は0.363g/Lであった。すなわち、高清浄油分離回収装置１における分離・回収後の油分の分離除去率は約６９％と算出され、原液を濾過させた濾紙とワンパス（一回本装置を通過させた）した高清浄液を濾過させた濾紙とを確認すると明らかにワンパスにおいて異物（黒色油脂）の量が減少した。
　また、図７（ｂ）に示すように、粒子径（μm）は原液では79.4798μmであったところ、高清浄油分離回収装置１における分離・回収後の油分の粒子径（μm）は5.1090μmであった。これは処理液において 「約5μm以下のゴミしか入っていない液体」という意味を示す。粒度分布表・メジアン粒子径はHORIBA社製ＬＡ－３５０での測定結果である。なお、本実施の形態における説明での粒子径は、分布の中央値に対応する粒子径であるメジアン径を意味するものである。この粒度分布からも、原液中には比較的大きい異物が測定されたが、高清浄油分離回収装置１でのワンパス処理液中にはほとんど存在しないことが確認された。
　＜処理速度に関して＞
　次に、高清浄油分離回収装置１における分離・回収の処理速度に関して説明する。従来では、夾雑物や水を大量に含む廃油から、油を分離し、さらにそれを2～5μmまで清浄化する場合であって、通常の「超極細目のふるい」で濾過した場合、目詰まりを起こすため、分離・回収に非常に長時間要する。一方、本実施の形態に係る高清浄油分離回収装置１を用いると、例えば、100Lの高清浄油を作るには（過程１）分離→5μmレベルの清浄では3.5分、（過程２）過程１を基にした2μmレベルの清浄（仕上げ）では5.0分程度で完了する。すなわち、分離油から2μm程度の高清浄油100Lを作る所要時間は僅か8.5分程度となる。従って、単純計算で、1,000Lで粒子径2μm程度の高清浄油を作る場合は、装置台数10台にすれば、100L作るのと同じように8.5分、装置台数５台にすれば17分程度のみとなり、このことは従来のフィルターを介した濾過による方法と比較することができないほど飛躍的に処理速度が速くなることを意味する。
　以上の説明のように、本発明は廃油から高清浄油を分離・回収する装置１であって、廃油を貯める廃油タンク２と、廃油タンク２内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するための油脂分離部３と、油脂分離部３において分離された分離油を貯める分離油タンク４と、分離油タンク４内の分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離部５と、分離油タンク４と遠心分離部５との間に配置されて、油脂分離部３から分離油を吸引して分離油タンク４に移送し、さらに所定圧力にて分離油タンク４中の分離油を遠心分離部５の流入口に供給するためのポンプ６と、を備える。
　また、本発明に係る廃油から高清浄油を分離・回収する方法は、廃油を貯める廃油タンク２を用いて廃油を貯留する第一貯留ステップと、第一貯留ステップにおける廃油タンク２内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を、油脂分離部３を用いて選択的に分離・除去するための油脂分離ステップと、油脂分離ステップにおいて分離された分離油を分離油タンク４に一時的に貯める第二貯留ステップと、遠心分離部５を用いて分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離ステップと、前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプを用いて加圧する加圧ステップと、を含む。この構成により、本発明では、夾雑物や水を大量に含む廃油から、油分の粒子径が２～５μｍ程度となる高清浄油を低コストで簡易に、且つ従来に比較して飛躍的に短い処理時間で分離・回収できる。
　また、本発明では、夾雑物と水を大量に含む廃油から、固化しやすい油分を効率的に分離し、かつ粒子径が２～５μｍとなる清浄レベルにまで清浄化できる。一方、従来の「ふるい」の濾過限界は３μｍであり且つ非常に長い処理時間を要する。ここで、２～５μｍまで濾過された高清浄油は、高清浄油を必要とする発電機、例えば、ガスタービン発電機（主に燃料は、軽油、A重油、灯油、LPG）やコモンレール式のディーゼル発電機などで再生エネルギーを作るバイオ燃料として利用できるレベルとなる。また、本発明に係る装置及び方法によって得られる高清浄油は「清浄レベルが高い」「化石燃料に比べ硫黄分などの環境負荷要因が低い」「カーボンニュートラル燃料である」「処理速度が従来に比較して飛躍的に早い」という従来の方法や装置にはない特別な効果を奏する。
　なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態において一度本発明の装置で処理して回収された高清浄油を、再度「高圧力ポンプ＋フィルスター」でさらに複数回（例えば３回転程度）循環濾過すれば、更なる高度清浄化を実現できる。
　１  廃油から高清浄油を分離・回収する装置
　２  廃油タンク
　３  油脂分離部
　４  分離油タンク
　５  遠心分離部
　５Ａ　分離部
　５Ｂ　沈殿部
　６　ポンプ
　３１　浮き板
　３２　廃固形分除去器
　３３　分離器
　５１　流入口
　５２　流出口
　Ｋ　キャスター（移動型架台）

Claims (8)

  1. 　廃油から高清浄油を分離・回収する装置であって、
    　前記廃油を貯める廃油タンクと、
    　前記廃油タンク内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を選択的に分離・除去するための油脂分離部と、
    　前記油脂分離部において分離された分離油を貯める分離油タンクと、
    　前記分離油タンク内の分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離部と、
    　前記分離油タンクと前記遠心分離部との間に配置され、前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプと、を備えることを特徴とする廃油から高清浄油を分離・回収する装置。
  2. 　前記分離油タンク、前記ポンプ及び前記遠心分離部は一体化される、ことを特徴とする請求項１記載の高清浄油を分離・回収する装置。
  3. 　前記分離油タンク、及び前記油脂分離部と前記分離油タンクと前記遠心分離部とを繋ぐ配管部に、分離油の粘度を下げるためのヒーティング手段を備える、ことを特徴とする請求項１又は２記載の高清浄油を分離・回収する装置。
  4. 　前記油脂分離部は、
    　発泡スチロール板である浮き板と、
    　前記浮き板のほぼ中央部に設けた貫通孔に、分離油吸入管の先端を収容可能な廃固形分除去器を収容・配置し、且つ前記浮き板に離接するようにその下部を上下動可能な分離器と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の高清浄油を分離・回収する装置。
  5. 　前記遠心分離部から回収される前記高清浄油の粒子径は２～５μｍの範囲となる、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の高清浄油を分離・回収する装置。
  6. 　廃油から高清浄油を分離・回収する方法であって、
    　前記廃油を貯める廃油タンクを用いて廃油を貯留する第一貯留ステップと、
    　前記第一貯留ステップにおける廃油タンク内の廃油に含まれている廃固形分、廃油夾雑物、廃水分を、油脂分離部を用いて選択的に分離・除去するための油脂分離ステップと、
    　前記油脂分離ステップにおいて分離された分離油を分離油タンクに一時的に貯める第二貯留ステップと、
    　前記遠心分離部を用いて分離油から夾雑物を取り除いて高清浄油を分離・回収する遠心分離ステップと、
    　前記油脂分離部から分離油を吸引して分離油タンクに移送し、さらに所定圧力にて前記分離油タンク中の分離油を前記遠心分離部の流入口に供給するためのポンプを用いて加圧する加圧ステップと、を含むことを特徴とする廃油から高清浄油を分離・回収する方法。
  7. 　さらに、前記分離油タンク、及び前記油脂分離部と前記分離油タンクと前記遠心分離部とを繋ぐ配管部に対して、分離油の粘度を下げるためのヒーティングステップを含む、ことを特徴とする請求項６記載の高清浄油を分離・回収する方法。
  8. 　前記遠心分離ステップにおける前記高清浄油の粒子径は２～５μｍの範囲となる、ことを特徴とする請求項６又は７記載の高清浄油を分離・回収する方法。
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