(57)【要約】【課題】エネルギー効率を向上させることができる油分回収システムを提供する。【解決手段】油分回収システム１は、油分９２を吸着可能な吸着粒子３と油分９２を含む排水９１とを混合して吸着粒子３に油分９２を吸着させる貯溜槽２と、貯溜槽２によって吸着粒子３に吸着された油分９２を脱離させる熱分解器６と、熱分解器６によって脱離された油分９２ａを冷却して液化する第１冷却器８と、液化した油分９２ａを回収して燃料として供給する油回収槽９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分を吸着可能な吸着粒子と油分を含む排水とを混合して吸着粒子に油分を吸着させる吸着手段と、
前記吸着手段によって吸着粒子に吸着された油分を脱離させる脱離手段と、
前記脱離手段によって脱離された油分を回収して、燃料として油分を供給する油分回収手段とを備えていることを特徴とする油分回収システム。
【請求項２】
前記脱離手段は、加熱によって油分を気化させて脱離させる熱分解器と、前記熱分解器を加熱する燃焼炉とを含むことを特徴とする請求項１に記載の油分回収システム。
【請求項３】
前記熱分解器は、酸素を遮断可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の油分回収システム。
【請求項４】
前記油分回収手段は、脱離された前記油分を前記燃焼炉に燃料として供給することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の油分回収システム。
【請求項５】
前記熱分解器を加熱した後の熱エネルギーを、油分回収システム内で再利用することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の油分回収システム。
【請求項６】
前記脱離手段は、水熱反応によって油分を気化させて脱離させる水熱反応器であることを特徴とする請求項１に記載の油分回収システム。
【請求項７】
前記油分回収手段は、前記脱離手段によって気化された油分を冷却して液化する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の油分回収システム。
【請求項８】
前記吸着粒子は、基材と、前記基材の外周部を被覆する疎水性の吸着剤とを有し、
前記脱離手段によって、前記油分とともに前記吸着剤が前記基材から脱離されるとともに、
前記吸着剤から脱離された基材に、新たな吸着剤を被覆して吸着粒子として再生する吸着粒子再生手段を、更に、備えていることを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか１項に記載の油分回収システム。
【請求項９】
前記脱離手段は、溶媒によって前記吸着粒子から油分を脱離させるとともに、油分を脱水することによって前記吸着粒子を前記油分から分離することを特徴とする請求項１に記載の油分回収システム。
【請求項１０】
前記油分回収手段から供給された油分を燃焼させて発電するガスエンジンを、更に、備えていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の油分回収システム。
【請求項１１】
前記油分回収手段から供給された油分を燃焼させて蒸気を発生させるボイラーを、更に、備えていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の油分回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水に含まれる油分を回収する油分回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、食品加工工場、ホテル、レストラン等の厨房からは、動植物油に由来した排水が排出されている。また、鉄道洗車場、製油所、製鉄所、機械産業、金属産業等の各種設備、自動車工場等の多くの工作機械を使用している製造工場からは、鉱物油に由来した排水が排出されている。これらの産業排水や家庭排水には、油分を含んでいるものが多い。これらの油分を含む排水が、このまま環境中に排気されると、土壌汚染対策法の規制の対象となるベンゼンによる健康被害、油臭、油膜等の生活環境上の支障が発生する。
【０００３】
また、カーシュレッダーダスト等の廃プラスチックや汚泥等を熱分解するプラントでは、熱分解した際に発生するタール分を含む熱分解ガスをスクラバにて洗浄した際に排出される排水中に油分が含まれる。このため、この排水をフィルタにてろ過する際に、油分がフィルタの表面に付着して堆積することにより、通常の逆洗では落としきれなくなり、頻繁に薬品による洗浄が必要となりランニングコストが高くなる。
【０００４】
従って、これらの油分を含む排水を処理する際には、排水から油分を除去する必要がある。油分を除去する方法として、膜によるろ過方法や吸着剤によって吸着する方法が知られている。
【０００５】
特許文献１には、疎水化処理した磁性体を油分（重油）が浮遊する海水に散布して、油分を吸着させて、磁力で磁性体とともに油分を海水から除去する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、磁性粒子と凝集剤による油分の回収方法が開示されている。具体的には、まず、排水に磁性粒子と凝集剤とを投入して攪拌混合してフロックを形成する。この後、フロックを磁石で吸引回収することによって、油分を水分から除去している。
【特許文献１】特許第３０３８１９９号
【特許文献２】特開２００５−１７７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１及び２に開示されている技術によって除去された油分は、産業廃棄物として廃棄される。このため、エネルギー効率が低いといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、エネルギー効率を向上させることができる油分回収システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による油分回収システムは、油分を吸着可能な吸着粒子と油分を含む排水とを混合して吸着粒子に油分を吸着させる吸着手段と、前記吸着手段によって吸着粒子に吸着された油分を脱離させる脱離手段と、前記脱離手段によって脱離された油分を回収して、燃料として油分を供給する油分回収手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項２による油分回収システムは、前記脱離手段は、加熱によって油分を気化させて脱離させる熱分解器と、前記熱分解器を加熱する燃焼炉とを含む。
【００１１】
また、請求項３による油分回収システムは、前記熱分解器は、酸素を遮断可能に構成されている。
【００１２】
また、請求項４による油分回収システムは、前記油分回収手段は、脱離された前記油分を前記燃焼炉に燃料として供給する。
【００１３】
また、請求項５による油分回収システムは、前記熱分解器を加熱した後の熱エネルギーを、油分回収システム内で再利用する。
【００１４】
また、請求項６による油分回収システムは、前記脱離手段は、水熱反応によって油分を気化させて脱離させる水熱反応器である。
【００１５】
また、請求項７による油分回収システムは、前記油分回収手段は、前記脱離手段によって気化された油分を冷却して液化する冷却手段を備えている。
【００１６】
また、請求項８による油分回収システムは、前記吸着粒子は、基材と、前記基材の外周部を被覆する疎水性の吸着剤とを有し、前記脱離手段によって、前記油分とともに前記吸着剤が前記基材から脱離されるとともに、前記吸着剤から脱離された基材に、新たな吸着剤を被覆して吸着粒子として再生する吸着粒子再生手段を、更に、備えている。
【００１７】
また、請求項９による油分回収システムは、前記脱離手段は、溶媒によって前記吸着粒子から油分を脱離させるとともに、油分を脱水することによって前記吸着粒子を前記油分から分離する。
【００１８】
また、請求項１０による油分回収システムは、前記油分回収手段から供給された油分を燃焼させて発電するガスエンジンを、更に、備えている。
【００１９】
また、請求項１１による油分回収システムは、前記油分回収手段から供給された油分を燃焼させて蒸気を発生させるボイラーを、更に、備えている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、脱離手段によって吸着粒子に吸着された油分を脱離させて、その油分を油分回収手段によって回収して再利用することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明による第１実施形態による油分回収システムについて説明する。図１は、第１実施形態による油分回収システムの全体構成図である。図２は、吸着粒子の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、第１実施形態による油分回収システム１は、貯溜槽２と、吸着粒子３と、脱水機４と、予熱機５と、熱分解器６と、燃焼炉７と、第１冷却機８と、油回収槽９と、第２冷却機１０と、水回収槽１１と、スプレードライヤ１２と、回収槽１３とを備えている。貯溜槽２が、請求項の吸着手段に相当する。第１冷却器８と油回収槽９とが、請求項の油分回収手段に相当する。スプレードライヤ１２が、請求項の吸着粒子再生手段に相当する。
【００２３】
貯溜槽２は、油分を含む排水９１を貯留するとともに、排水９１中に吸着粒子３を混合して、吸着させる。
【００２４】
吸着粒子３は、排水９１に含まれる油分９２を吸着する。図２に示すように、吸着粒子３は、基材２１と、吸着剤２２とを備えている。基材２１は、金属粒子や磁性粒子によって構成されている。吸着剤２２は、疎水性で親油性の有機材料等によって構成されている。吸着剤２２は、基材２１の表面を被覆している。
【００２５】
脱水機４は、排水９１に含まれる水分を脱水させる。脱水機４には、スクリュープレス機、ベルトプレス機、フィルタープレス機等の既知の装置を適用することができる。予熱機５は、加熱することによって、排水９１に含まれる水分を蒸発させる。予熱機５には、後述する加熱炉２５から燃焼排ガス９３が供給される。脱水機４及び予熱機５によって、排水９１中の含水率を低下させることにより、後工程の熱分解器６での熱分解を容易に進めることができる。
【００２６】
熱分解器６は、熱分解により、油分９２及び吸着剤２２を炭化水素や水素等の可燃性ガス（油分）９０に気化させるためのものである。これにより、熱分解器６は、油分９２と吸着剤２２とを基材２１から脱離させる。熱分解器６は、加熱炉２５と、ロータリーキルン２６と、排出口２７と、コンベア２８とを備えている。
【００２７】
加熱炉２５には、燃焼炉７からの高温の燃焼排ガス９３が供給される。また、加熱炉２５は、熱エネルギーとして燃焼排ガス９３を予熱機５及びスプレードライヤ１２へと排気する。
【００２８】
ロータリーキルン２６は、回転可能に支持されている。ロータリーキルン２６は、加熱炉２５に供給された燃焼排ガス９３によって間接的に加熱される。ロータリーキルン２６は、熱分解時に、内部を密閉して、酸素を遮断可能に構成されている。これにより、ロータリーキルン２６は、油分９２を吸着した吸着粒子３を蒸し焼きにする。ロータリーキルン２６の内壁には、排水９１を攪拌するための攪拌羽根２６ａが設けられている。尚、ロータリーキルン２６の代わりに、部分燃焼型、流動床方式、固定床方式等のキルンを適用してもよい。
【００２９】
排出口２７は、基材２１から脱離された可燃性ガス９０（油分９２、吸着剤２２）及び水蒸気９４を冷却機８、１０へと排出する。また、排出口２７は、油分９２及び吸着剤２２から脱離された固体の基材２１を、コンベア２８を介して、スプレードライヤ１２へと排出する。
【００３０】
燃焼炉７は、バーナー７ａによって燃料を燃焼させて、加熱炉２５に高温の燃焼排ガス９３を供給してロータリーキルン２６を加熱するためのものである。燃焼炉７には、分解された油分９２ａの一部が油回収槽９から燃料として供給されて、バーナー７ａによって燃焼する。
【００３１】
第１冷却機８は、可燃性ガス９０及び水蒸気９４を含む気体を２００℃程度まで冷却して、可燃性ガス９０を油分９２ａとして液化するためのものである。油回収槽９は、第１冷却機８によって冷却されて液化した油分９２ａを回収して、貯留する。また、油回収槽９は、回収した油分９２ａを燃料として、燃焼炉７に供給する。
【００３２】
第２冷却機１０は、水蒸気９４を冷却して水９４ａにするためのものである。水回収槽１１は、第２冷却機１０によって冷却されて液化した水９４ａを回収して、貯留する。
【００３３】
スプレードライヤ１２は、分解された基材２１に新たな吸着剤２２を被覆して、吸着粒子３として再生するためのものである。スプレードライヤ１２は、吸着剤２２を供給するための吸着剤補給部１２ａを備えている。スプレードライヤ１２には、加熱炉２５から燃焼排ガス９３が供給される。
【００３４】
回収槽１３は、スプレードライヤ１２によって再生された吸着粒子３を貯留する。
【００３５】
次に、上述した第１実施形態による油分回収システム１における油分を回収する方法について説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、工場からの産業排水や家庭排水等の排水９１が貯溜槽２に排水される。この状態で貯溜槽２には、吸着粒子３が供給される。これにより、図２に示すように、排水９１中に含まれる油分９２が、吸着粒子３の表面に吸着剤２２に吸着される。
【００３７】
次に、吸着粒子３を含む排水９１が脱水機４に送水される。排水９１は、脱水機４によって脱水されて、含水率が低減される。
【００３８】
この後、排水９１は、予熱機５に送水されて、加熱炉２５から供給された燃焼排ガス９３等から得られる熱エネルギーによって予熱される。これにより、排水９１中の含水率が更に低減される。
【００３９】
次に、排水９１は、熱分解器６に送水される。熱分解器６のロータリーキルン２６は、燃焼炉７のバーナー７ａから加熱炉２５に供給された高温の燃焼排ガス９３によって間接的に加熱される。加熱時には、ロータリーキルン２６の内部は、酸素が遮断される。ここで、加熱時には、ロータリーキルン２６の内部に窒素を充填することが、より好ましい。また、熱分解器６のロータリーキルン２６は、回転されて、内部に供給された排水９１が攪拌羽根２６ａによって攪拌される。
【００４０】
この状態で、排水９１は、油分９２が気化可能な約３００℃〜約５００℃まで、ロータリーキルン２６の内部で、攪拌されつつ、約３０分程度加熱される。この結果、まず、水分が、気化されて水蒸気９４となる。次に、熱分解により、排水９１中の油分９２及び吸着粒子３の吸着剤２２は気化されて可燃性ガス９０となる。この結果、基材２１から油分９２及び吸着剤２２は、脱離される。また、この気化した可燃性ガス９０及び水蒸気９４は、排出口２７の上方から冷却機８、１０へと排出される。
【００４１】
一方、気化されずに残る吸着粒子３の基材２１は、排出口２７からコンベア２８を介して、スプレードライヤ１２へと排出される。ここで、ロータリーキルン２６は、酸素が遮断された状態で加熱されているので、蒸し焼きされる。この結果、基材２１は酸化されることなく、元の状態を保って排出される。
【００４２】
この後、第１冷却機８へと排出された可燃性ガス９０及び水蒸気９４は、約２００℃まで冷却される。これにより、可燃性ガス９０のみが、液化されて油分９２ａとなり、水蒸気９４は、気体の状態が維持される。この液化した油分９２ａは、油回収槽９によって回収される。油回収槽９によって回収された油分９２ａは、燃料として燃焼炉７のバーナー７ａ等へと供給されて、燃焼される。一方、第１冷却機８では液化されない水蒸気９４は、第２冷却機１０によって１００℃以下まで冷却されて水９４ａになる。この水９４ａは、水回収槽１１によって回収された後、工場等へ供給されて再利用される。
【００４３】
一方、スプレードライヤ１２に供給された基材２１は、スプレードライヤ１２によって、吸着剤補給部１２ａから補給された新たな吸着剤２２が被覆され、吸着粒子３として再生する。ここで、スプレードライヤ１２は、加熱炉２５から供給される燃焼排ガス９３等を使用して加熱される。再生した吸着粒子３は、回収槽１３に回収された後、再利用される。
【００４４】
上述したように、第１実施形態による油分回収システム１では、排水９１中に含まれる油分９２を脱離した後、油分９２ａとして回収することができる。これにより、燃焼炉７等によって燃料として再利用することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００４５】
また、油分回収システム１では、油分９２を脱離することによって、排水９１を産業廃棄物として廃棄することなく、工場等で再利用することができる。これにより、廃棄コストを低減することができる。
【００４６】
また、油分回収システム１では、ロータリーキルン２６内への酸素を遮断した状態で、熱分解を行っている。これにより、基材２１が酸化されることがないので、基材２１を再利用できる。この結果、基材２１に吸着剤２２を被覆することによって、吸着粒子３として再生することができ、排水処理のコストを低減することができる。
【００４７】
また、油分回収システム１では、サイクロンや膜ろ過等によって油分を除去しないので、吸着粒子を大きくするための凝集剤を必要としない。この結果、排水処理のコストを低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第２実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、第２実施形態による油分回収システムの全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には同じ符号を付けて説明を省略する。
【００４９】
図３に示すように、第２実施形態による油分回収システム１Ａは、回収された油分９２ａが油回収槽９から供給されるガスエンジン１５を備えている。
【００５０】
ガスエンジン１５は、供給された油分９２ａによって電気９６を発電して、外部へ給電する。また、ガスエンジン１５は、発電の際に、発生した燃焼排ガス９３を予熱機５及びスプレードライヤ１２に供給する。
【００５１】
上述したように第２実施形態による油分回収システム１Ａでは、油分９２ａを回収して、ガスエンジン１５によって発電している。これにより、油分回収システム１Ａでは、エネルギー効率を向上させることができる。また、ガスエンジン１５は、燃焼排ガス９３を予熱機５及びスプレードライヤ１２に供給するので、更に、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５２】
（第３実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第３実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、第３実施形態による油分回収システムの全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５３】
図４に示すように、第３実施形態による油分回収システム１Ｂでは、ボイラー１６ａと、ボイラー１６ｂとを備えている。
【００５４】
ボイラー１６ａには、回収された油回収槽９から油分９２ａが供給される。ボイラー１６ａは、この油分９２ａによって蒸気９８を発生させて、利用する。この結果、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５５】
ボイラー１６ｂには、加熱炉２５から供給される燃焼排ガス９３によって蒸気９８を発生させている。ボイラー１６ｂは、この燃焼排ガス９３を熱源の一部とすることによって、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５６】
（第４実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第４実施形態について、図面を参照して説明する。図５は、第４実施形態による油分回収システムの全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５７】
図５に示すように、第４実施形態による油分回収システム１Ｃは、貯溜槽２と、吸着粒子３と、スラリポンプ３１と、水熱反応機３２と、冷却機３３と、固液分離装置３４と、スプレードライヤ１２と、回収槽１３とを備えている。
【００５８】
この油分回収システム１Ｃでは、油分９２を吸着した吸着粒子３を含む排水９１がスラリポンプ３１へと供給される。次に、スラリポンプ３１は、水熱反応機３２へと排水９１を押し込む。水熱反応機３２内は、酸素が遮断されるとともに、高温（例えば、約１８０℃〜約３１０℃）・高圧（例えば、約１ＭＰａ〜約１０ＭＰａ）の水が供給される。この水熱状態により、吸着粒子３の吸着剤２２及び吸着剤２２に吸着された油分９２は、水熱反応して、可燃性ガス９０に転換される。
【００５９】
次に、冷却機３３によって冷却することにより、基材２１を含む液層９５と可燃性ガス９０とを脱離させる。この後、可燃性ガス９０を燃料として利用することによって、エネルギー効率を向上させることができる。一方、基材２１を含む液層９５は、固液分離装置３４によって、基材２１と液層９５とに分離される。
【００６０】
次に、分離された基材２１は、スプレードライヤ１２によって吸着剤２２が被覆されて、吸着粒子３として再生された後、回収槽１３によって回収される。
【００６１】
第４実施形態による油分回収システム１Ｃでは、反応性に富む高温・高圧の水を利用しているので、容易に可燃性ガス９０を生じさせることができる。また、含水率の高い吸着粒子３を乾燥させる必要がないため、脱水機や予熱機が不要となり、設備コストを低減できる。
【００６２】
（第５実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第５実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、第５実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
尚、上述した実施形態と同様の構成には同じ符号を付けて説明を省略する。
【００６３】
図６に示すように、第５実施形態による油分回収システム１Ｄは、貯溜槽２と、吸着粒子３と、脱水機４と、溶媒槽４１と、油分脱離槽４２と、脱水機４３と、スプレードライヤ１２と、回収槽１３と、燃料化装置４４と、燃料回収槽４５とを備えている。脱水機４、４３には、遠心分離機、スクリュープレス機、ベルトプレス機、フィルタープレス機等の既知の装置を適用することができる。
【００６４】
油分回収システム１Ｄでは、油分９２を吸着した吸着粒子３を含む排水９１が脱水機４へと供給される。排水９１は、脱水機４で脱水された後、油分脱離槽４２へと送られる。また、油分脱離槽４２では、溶媒槽４１から溶媒としてエタノール９７が供給される。これにより、吸着粒子３の吸着剤２２に吸着された油分９２のみが吸着粒子３から脱離される。この後、脱水機４３によって、吸着剤２２に被覆されたままの固体の吸着粒子３と液状の油分９２とが脱離される。
【００６５】
次に、吸着粒子３は、回収槽１３に送られて、回収される。一方、油分９２は、燃料化装置４４によってエステル化されて、バイオディーゼル油９９となる。バイオディーゼル油９６は、燃料回収槽４５に回収される。このバイオディーゼル油９９は、自動車の燃料等に利用することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００６６】
第５実施形態による油分回収システム１Ｄでは、吸着剤２２によって被覆されたままの状態で吸着粒子３を回収することができるので、吸着粒子３を容易に再利用することができる。
【００６７】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００６８】
例えば、上述した各構成の形状、数値、材質等は適宜変更可能である。
【００６９】
また、上述した実施形態では、吸着粒子の周りを吸着剤によって被覆した例を示したが、吸着粒子を基材のみによって構成してもよい。
【００７０】
また、上述した各実施形態を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
【図２】吸着粒子の断面図である。
【図３】第２実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
【図４】第３実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
【図５】第４実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
【図６】第５実施形態による油分回収システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  油分回収システム
２     貯溜槽
３     吸着粒子
６     熱分解器
７     燃焼炉
７ａ   バーナー
８、１０      冷却機
９     油回収槽
１２   スプレードライヤ
１５   ガスエンジン
１６ａ、１６ｂ       ボイラー
２１   基材
２２   吸着剤
２５   加熱炉
２６   ロータリーキルン
３２   水熱反応機
３３   冷却機
３４   固液分離装置
４１   溶媒槽
４２   油分脱離槽
４３   脱水機
４４   燃料化装置
４５   燃料回収槽
９０   可燃性ガス
９１   排水
９２、９２ａ  油分
９３   燃焼排ガス
９４   水蒸気
９４ａ 水
９６   電気
９７   エタノール
９８   蒸気
９９   バイオディーゼル油
【図１】
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【図２】
2010064033.tif 000004
【図３】
2010064033.tif 000005
【図４】
2010064033.tif 000006
【図５】
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【図６】
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