(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体状又はスラリー状の廃棄物を所定の固形分濃度に調整する調整槽と、前記調整槽により固形分濃度が調整された廃棄物を固形物と溶剤とに分離する分離装置と、分離された溶剤を液化するコンデンサと、分離された固形物を回収する回収槽とを備え、
前記分離装置は、
その内部が所定の減圧状態に保持されたケーシングと、
前記ケーシング内部に回転可能に且つ平行に水平設置され、互いに反対方向に回転する一対のシャフトと、
互いに噛み合うように前記シャフトの周面に配設された一対のスクリュー羽根とを備え、
前記シャフトは中空シャフトであり、前記スクリュー羽根は中空スクリュー羽根であってその内部が前記中空シャフトの内部と連通し、
前記中空スクリュー羽根の外周縁の所定角度毎に切欠き部を設け、一方の前記中空スクリュー羽根の前記切欠き部が他方の前記中空スクリュー羽根の谷部と対向するとき、中空スクリュー羽根の上部の廃棄物は、この切欠き部から中空スクリュー羽根の下部に流れ込むように構成され、
前記分離装置は、減圧状態で、前記中空シャフト及び前記中空スクリュー羽根の内部に供給される加熱媒体の熱により廃棄物を加熱すると共に、前記スクリュー羽根の回転により廃棄物を混練しながら搬送することにより、廃棄物から溶剤を揮発させて、廃棄物を固形物と溶剤とに分離する廃棄物処理装置。
【請求項２】
中空スクリュー羽根の外周面を中空スクリューシャフトの軸線方向に幅広の平坦面に形成し、かつ、該平坦面とケーシング内周面とを平行にしたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記ケーシングは、中空部を備え、該中空部に供給される加熱媒体の熱により廃棄物を加熱すると共に、前記スクリュー羽根の回転により廃棄物を混練することにより、廃棄物から溶剤を揮発させて、廃棄物を固形物と溶剤とに分離する請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】
ケーシングの内周面に押しつけられた廃棄物を掻き取るためのスクレーパ用の突起を中空スクリュー羽根の外周面上に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
【請求項５】
前記分離装置と前記回収槽との間で前記分離装置側に設けられた第一の弁装置と、前記分離装置と前記回収槽との間で前記回収槽側に設けられた第二の弁装置とをさらに備え、前記第一の弁装置を開き且つ前記第二の弁装置を閉じた状態で前記分離装置から固形物を排出させ、その後、前記第一の弁装置を閉じ且つ前記第二の弁装置を開いた状態で前記回収槽へ固形物を収容する請求項１から４のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の廃棄物処理装置を用いた廃棄物の処理方法であって、
液体状又はスラリー状の廃棄物を、調整槽で所定の固形分濃度に調整した後、分離装置へ送り、該廃棄物を、前記分離装置で減圧状態で加熱及び混練しながら搬送することにより、前記廃棄物から溶剤を揮発化させて固形物と溶剤とに分離し、揮発化した前記溶剤をコンデンサで液化させる廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記廃棄物を、前記調整槽で固形分濃度が３０〜５０％になるように調整することを特徴とする請求項６に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記廃棄物が、有機溶剤及び樹脂成分を含有する塗料廃棄物であることを特徴とする請求項６又は７に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記中空シャフト及び前記中空スクリュー羽根の内部に供給される加熱媒体が、１５０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体状又はスラリー状の廃棄物を固形物と溶剤とに分離して処理する廃棄物処理装置に関し、特に、塗料製造設備から排出される液体状又はスラリー状の廃棄物を固形物と溶剤とに分離して処理する廃棄物処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
塗装業界において有機溶剤は、多くの工程に使用され、この有機溶剤を含む廃棄物の処理が重要な問題となっている。このため、例えば、薄膜蒸留機を用いた廃棄物処理装置が提案されている。以下、この従来の廃棄物処理装置の処理動作について説明する。
【０００３】
まず、廃棄物は、装置の上部から、真空ポンプにより減圧状態に保たれた円筒状のケーシング内部へ供給される。ここで、ケーシングの外部には、中空のジャケットが設けられ、加圧蒸気によりケーシング内部が加熱され、また、ケーシング内部には、複数のスクレーパを取り付けたシャフトが回転している。従って、シャフトの遠心力により、廃棄物は、加熱されたケーシング内壁に薄膜状態で塗布され、ケーシング内部の減圧及び加熱により、廃棄物から溶剤が蒸発する。最後に、乾燥した固形物が回転するスクレーパにより剥離され、ケーシング下部から排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の廃棄物処理装置では、廃棄物の固形分濃度が高い場合、例えば、固形分濃度が３０〜５０％の場合、廃棄物の粘着性が高くなり、スクレーパ部分に付着物が発生し、シャフトが回転できなくなる等の不具合が発生し、装置を正常に運転できなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、固形分濃度が高い廃棄物でも十分に固形物と溶剤とに分離して安定に処理することができる廃棄物処理装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物処理装置は、液体状又はスラリー状の廃棄物を所定の固形分濃度に調整する調整槽と、前記調整槽により固形分濃度が調整された廃棄物を固形物と溶剤とに分離する分離装置と、分離された溶剤を液化するコンデンサと、分離された固形物を回収する回収槽とを備え、前記分離装置は、その内部が所定の減圧状態に保持されたケーシングと、前記ケーシング内部に回転可能に且つ平行に水平設置され、互いに反対方向に回転する一対のシャフトと、互いに噛み合うように前記シャフトの周面に配設された一対のスクリュー羽根とを備え、前記シャフトは中空シャフトであり、前記スクリュー羽根は中空スクリュー羽根であってその内部が前記中空シャフトの内部と連通し、前記中空スクリュー羽根の外周縁の所定角度毎に切欠き部を設け、一方の前記中空スクリュー羽根の前記切欠き部が他方の前記中空スクリュー羽根の谷部と対向するとき、中空スクリュー羽根の上部の廃棄物は、この切欠き部から中空スクリュー羽根の下部に流れ込むように構成され、前記分離装置は、減圧状態で、前記中空シャフト及び前記中空スクリュー羽根の内部に供給される加熱媒体の熱により廃棄物を加熱すると共に、前記スクリュー羽根の回転により廃棄物を混練しながら搬送することにより、廃棄物から溶剤を揮発させて、廃棄物を固形物と溶剤とに分離する。
【０００７】
上記の構成により、固形分濃度が高い廃棄物を一対のスクリュー羽根により十分に混練しながら最終的に乾燥した固形物にすることができると共に、減圧且つ高温の状態で効率よく溶剤を揮発化させることができるので、固形分濃度が高い廃棄物でも十分に固形物と溶剤とに分離して安定に処理することができる。
【０００８】
また、前記廃棄物処理装置は、前記分離装置と前記回収槽との間で前記分離装置側に設けられた第一の弁装置と、前記分離装置と前記回収槽との間で前記回収槽側に設けられた第二の弁装置とをさらに備え、前記第一の弁装置を開き且つ前記第二の弁装置を閉じた状態で前記分離装置から固形物を排出させ、その後、前記第一の弁装置を閉じ且つ前記第二の弁装置を開いた状態で前記回収槽へ固形物を収容することが好ましい。この場合、分離装置内を減圧状態に保ったまま固形物を回収することができる。
【０００９】
また、中空スクリュー羽根の外周面を中空スクリューシャフトの軸線方向に幅広の平坦面に形成し、かつ、該平坦面とケーシング内周面とを平行にする。
また、前記ケーシングは、中空部を備え、該中空部に供給される加熱媒体の熱により廃棄物を加熱すると共に、前記スクリュー羽根の回転により廃棄物を混練することにより、廃棄物から溶剤を揮発させて、廃棄物を固形物と溶剤とに分離するのが好ましい。
また、ケーシングの内周面に押しつけられた廃棄物を掻き取るためのスクレーパ用の突起を中空スクリュー羽根の外周面上に設けるのが好ましい。
本発明の廃棄物の処理方法は、上述の廃棄物処理装置を用い、液体状又はスラリー状の廃棄物を、調整槽で所定の固形分濃度に調整した後、分離装置へ送り、該廃棄物を、前記分離装置で減圧状態で加熱及び混練しながら搬送することにより、前記廃棄物から溶剤を揮発化させて固形物と溶剤とに分離し、揮発化した前記溶剤をコンデンサで液化させる。
また、前記廃棄物の処理方法において、前記廃棄物を、前記調整槽で固形分濃度が３０〜５０％になるように調整するのが好ましい。
また、前記廃棄物の処理方法において、前記廃棄物は、有機溶剤及び樹脂成分を含有する塗料廃棄物であることが好ましい。
また、前記廃棄物の処理方法において、前記中空シャフト及び前記中空スクリュー羽根の内部に供給する加熱媒体を、１５０℃〜２００℃とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態の廃棄物処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態の廃棄物処理装置の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、塗料生産設備から排出される液体状又はスラリー状の廃棄物である廃塗料、廃溶剤、濃縮廃溶剤、廃ワニス等を処理する場合について説明する。
【００１１】
図１に示すように、廃棄物処理装置は、調整槽１、駆動モータＭを備える分離装置２、コンデンサ３、溶剤回収槽４、固形物回収槽５、原料供給ポンプＰ１、真空ポンプＰ２、溶剤回収ポンプＰ３、バルブＶ１、Ｖ２を備える。調整槽１は、原料供給ポンプＰ１を介して分離装置２に接続される。分離装置２は、コンデンサ３に接続され、また、バルブＶ１を介してバルブＶ２に接続され、固形物回収槽５は、バルブＶ２の下方に配置される。コンデンサ３は、真空ポンプＰ２に接続され、また、溶剤回収ポンプＰ３を介して溶剤回収槽４に接続される。なお、図中の実線の矢印は、所定の配管を示している。
【００１２】
次に、上記のように構成された廃棄物処理装置の処理動作について説明する。調整槽１は、液体状又はスラリー状の廃棄物を所定の固形分濃度、例えば、固形分濃度３０〜５０％に調整する。原料供給ポンプＰ１は、所定の固形分濃度に調整された廃棄物を調整槽１から分離装置２へ送る。真空ポンプＰ２は、コンデンサ３を介して分離装置２の内部を高真空状態、例えば５０〜１００ｔｏｒｒに保持する。分離装置２は、供給口Ｔ１から調整槽１で固形分濃度が調整された廃棄物を供給され、真空状態で加熱及び混練しながら、廃棄物から溶剤を揮発化させるとともに、供給口Ｔ１から排出口Ｔ２まで廃棄物を搬送し、固形物と溶剤とに分離する。コンデンサ３は、通気口Ｔ３を介して分離装置２内で揮発化した溶剤を供給され、揮発化した溶剤を液化させる。溶剤回収ポンプＰ３は、液化された溶剤を溶剤回収槽４へ送り、溶剤が回収される。
【００１３】
一方、乾燥された固形物は、重力の作用により分離装置２の排出口Ｔ２から下方に落下する。ここで、分離装置２と固形物回収槽５との間で分離装置２側に設けられたバルブＶ１は、開いた状態にあり、分離装置２と固形物回収槽５との間で固形物回収槽５側に設けられたバルブＶ２は、閉じた状態にある。従って、固形物は、バルブＶ１を通過し、バルブＶ２の上部に滞留する。次に、バルブＶ１を閉じた後にバルブＶ２を開くと、バルブＶ１とバルブＶ２との間に滞留した固形物が固形物回収槽５へ落下し、回収される。上記の操作により、分離装置２内部の高真空状態を保持したまま固形物を固形物回収槽５に回収することができる。
【００１４】
なお、本実施の形態では、重力を利用して固形物を落下させることにより固形物回収槽に送っているが、適当な搬送装置を用いて水平方向に固形物を搬送して固形物回収槽に送ってもよく、この場合も、分離装置側及び固体回収槽側に各々バルブを設け、上記と同様の操作により、分離装置内を高真空状態を保持したまま、固形物を固形物回収槽に回収することができる。
【００１５】
上記の動作により、本廃棄物処理装置では、固形分濃度が中濃度、例えば３０〜５０％の廃棄物を連続的に乾燥固化し、溶剤を回収することができる。このとき、廃棄物を高効率で乾燥させて、埋め立て可能な固形物、例えば廃プラスチック等にすることができ、その排出量を減量することができる。また、乾燥に伴って回収された溶剤は、設備洗浄溶剤、塗料シンナー、燃料等として再利用することが可能である。従って、本廃棄物処理装置は、産業廃棄物の排出量を削減すると共に、従来燃焼していた廃棄物を埋め立て可能にすることができるので、燃焼により生じる有害物や二酸化炭素等の排出を抑制して地球環境の保護に寄与し、さらに、溶剤を再利用するための回収方法としても好適である。なお、廃棄物の固形物濃度が低い場合は、従来の安価な単缶蒸留釜を用いて予め濃縮することにより本装置への供給量を減量することができ、本装置自体の大きさを小規模に押さえることができる。
【００１６】
次に、図１に示す分離装置についてさらに詳細に説明する。図２は、図１に示す分離装置の構成を示す概略図である。
【００１７】
図２に示すように、分離装置２は、中空構造を有するケーシング２１、一対の中空シャフト２２、２３、一対の中空スクリュー羽根２４、２５を備える。中空シャフト２２、２３は、ケーシング２１内部に回転可能に且つ平行に水平設置され、互いに反対方向に回転する。中空スクリュー羽根２４、２５は、互いに噛み合うように対応する中空シャフト２２、２３に配設され、その内部が中空シャフト２２、２３の内部と連通している。
【００１８】
ケーシング２１の内部は、上記のように高真空状態に保持され、中空シャフト２２、２３及び中空スクリュー羽根２４、２５の内部並びにケーシング２１の中空部には、加熱媒体、例えば、１５０〜２００℃の熱媒オイルが熱媒装置（図示省略）から供給される。分離装置２内に供給された廃棄物は、中空スクリュー羽根２４、２５の回転により、上流側から下流側へ、すなわちその位相進行方向（図中左側から右側の方向）へ送られながら混練される。このとき、廃棄物は、高真空の状態で、中空シャフト２２、２３及び中空スクリュー羽根２４、２５の内部並びにケーシング２１の中空部を流れる加熱媒体により加熱され、廃棄物から溶剤が揮発する。この結果、高真空且つ高温で効率よく溶剤を揮発化させることができると共に、溶剤が揮発化して固形分濃度が高くなっても一対の中空スクリュー羽根２４、２５により十分に混練しながら最終的に乾燥した固形物にすることができ、固形分濃度が高い廃棄物でも十分に固形物と溶剤とに分離して処理することができる。
【００１９】
なお、中空スクリュー羽根２４、２５の外周縁の所定角度毎に接線方向の弦月状の切欠き部を設けてもよい。この場合、中空スクリュー羽根２４、２５の上部の廃棄物は、一方の中空スクリュー羽根の切欠き部が他方の中空スクリュー羽根の谷部と対向するとき、この切欠き部から中空スクリュー羽根２４、２５の下部に流れ込み、廃棄物の搬送が一時的に停止される。停止された廃棄物は、搬送されることなく、一方の中空スクリュー羽根が一回転した後、切欠き部のない部分により後方から搬送される廃棄物により押し出され、さらに前方に搬送される。この結果、廃棄物の分離装置内の滞留時間を十分に取ることができ、廃棄物を十分に固形物と溶剤とに分離することができる。
【００２０】
また、上記の切欠き部の回転方向後方の中空スクリュー羽根２４、２５の外周面上にスクレーパ用の突起を設けてもよい。この場合、ケーシング１の内周面に押しつけられる廃棄物は、この突起により掻き取られ、中空スクリュー羽根２４、２５の外周面に対する廃棄物の摩擦は、突起のない場合に比較して低減され、装置の信頼性及び寿命を向上することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
本実施例では、分離装置として、株式会社栗本鐵工所製のセルフクリーニングプロセッサ（二軸混練機）ＳＣＰ−１００を用いた。この分離装置の伝熱面積は１ｍ２、中空シャフトの長さは９００ｍｍ、中空スクリュー羽根の直径は１００ｍｍである。廃棄物としては、各種の溶剤、樹脂、顔料等の混合物である塗料製造設備洗浄溶剤濃縮液を用い、該濃縮液は、溶剤成分として、トルエン、キシレン等を主体に含み（沸点範囲約８０〜２３０℃）、樹脂成分として、オルトフタル酸アルキド、メラミン、エポキシ等を含み、顔料成分として、各種の無機顔料、有機顔料等を含む。
【００２３】
まず、上記の濃縮液の固形分濃度を変化させたときの評価結果を下表に示す。
【００２４】
【表１】
0003619931.tif 000002
【００２５】
上表の条件１〜６のいずれの場合も、固形分濃度９９％の固形物及び沸点約８０〜２３０℃の各種溶剤を回収することができた。従って、濃縮液の固形分濃度１０〜６０％の範囲でいずれも良好な結果を得ることができ、本装置により固形分濃度が高い場合でも十分に処理できることがわかった。
【００２６】
次に、分離装置の加熱温度（加熱媒体の温度）と処理量（単位時間当たりの供給量）とを変化させたときの評価結果を下表に示す。なお、この場合の濃縮液の固形分濃度は、４０％である。
【００２７】
【表２】
0003619931.tif 000003
【００２８】
上表の条件５〜８及び１２では、配管及びバルブが閉塞し、安定な排出を行うことができなかったが、条件１〜４及び９〜１１では、乾燥された固形物が安定して排出された。従って、加熱温度が１８０℃の場合は、供給量を１５ｋｇ／ｈ以下にする必要があり、加熱温度が２００℃の場合は、供給量を２０ｋｇ／ｈ以下にする必要がある。この結果、加熱温度をさらに高くすれば、分離装置への供給量すなわち廃棄物処理装置の処理量を増加させることができることがわかった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物の固形分濃度が高い場合でも、廃棄物を十分に混練しながら最終的に乾燥した固形物にすることができると共に、効率よく溶剤を揮発化させることができるので、固形分濃度が高い廃棄物でも十分に固形物と溶剤とに分離して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の廃棄物処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す分離装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  調整槽
２  分離装置
３  コンデンサ
４  溶剤回収槽
５  固形物回収槽
２１  ケーシング
２２、２３  中空シャフト
２４、２５  中空スクリュー羽根
Ｖ１、Ｖ２  バルブ
【図１】
0003619931.tif 000004
【図２】
0003619931.tif 000005