(57)【要約】【課題】  臭気等の問題を低減でき、所望の発熱量を安定して得ることができる有機汚泥燃料の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明の好適な実施形態の有機汚泥燃料の製造方法は、有機汚泥を含む有機物及び第１の熱可塑性プラスチックを混合して燃料混合物を得る第１工程と、第２の熱可塑性プラスチックからなる外殻内に燃料混合物が収容された生成物を形成する第２工程とを有している。この製造方法においては、有機物、第１の熱可塑性プラスチック、及び、第２の熱可塑性プラスチックの配合割合を、所望の発熱量が得られるように調整する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機汚泥を含む有機物及び第１の熱可塑性プラスチックを混合して燃料混合物を得る第１工程と、
第２の熱可塑性プラスチックからなる外殻内に前記燃料混合物が収容された生成物を形成する第２工程と、を有しており、
前記有機物、前記第１の熱可塑性プラスチック、及び、前記第２の熱可塑性プラスチックの配合割合を、所望の発熱量が得られるように調整することを特徴とする有機汚泥燃料の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記外殻内に前記燃料混合物を注入する、ことを特徴とする請求項１記載の有機汚泥燃料の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、前記燃料混合物の表面上に前記熱可塑性プラスチックの層を設けることにより前記外殻を形成する、ことを特徴とする請求項１記載の有機汚泥燃料の製造方法。
【請求項４】
前記第１の熱可塑性プラスチック及び前記第２の熱可塑性プラスチックの少なくとも一方が、廃プラスチックである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機汚泥燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機汚泥燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機汚泥は、例えば、下水処理施設、製紙工場、食品工場等から排出される有機物を含む産業廃棄物等であり、これらは上記の施設から日常的に大量に排出されている。このような有機汚泥は、廃棄物の有効利用により環境負荷を軽減する観点から、近年再利用が模索されており、例えばセメント用の原料として一部で利用されている。しかし、有機汚泥の排出量は未だ膨大であり、その用途の拡大が求められている。
【０００３】
有機汚泥の利用方法としては、有機汚泥の有する発熱量を利用する燃料としての再利用が考えられるが、有機汚泥は、その固形分の発熱量が十分でない上、通常脱水処理が施されるものの含水率が高いことから、十分な発熱量を有していなかった。有機汚泥の発熱量を向上する観点からは、例えば、有機汚泥を乾燥処理する方法が考えられている。また、有機汚泥を炭化処理する方法（特許文献１参照）も知られている。
【０００４】
ところが、上記の乾燥を行った場合であっても、乾燥後の有機汚泥は未だ十分な発熱量を有しておらず、また、乾燥処理のために多量のエネルギーが必要となっていた。一方、有機汚泥を炭化する場合は、乾燥処理以上のエネルギーが必要となる傾向にあった。このように、脱水有機汚泥に上記のような所定の処理を施す方法は、有機汚泥の再利用方法としてあまり効率のよい方法ではなかった。
【０００５】
そこで、簡便に良好な発熱量を得る方法として、有機汚泥に廃プラスチックを混合する方法が知られている（特許文献２参照）。廃プラスチックは、通常、高い発熱量を有しているため、有機汚泥と廃プラスチックとを混合することによって良好な発熱量を有する有機汚泥燃料が得られる。
【特許文献１】特開２００５−２７０６９６号公報
【特許文献２】特開２００６−１５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような有機汚泥と廃プラスチックとを組み合わせた有機汚泥燃料は良好な発熱量が得られるものの、有機汚泥自体が有している臭気の問題や、運搬や保管中に生じる有機汚泥の発酵等による発熱量の不安定化や更なる臭気の発生といった問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、臭気等の問題を低減でき、所望の発熱量を安定して得ることができる有機汚泥燃料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の有機汚泥燃料の製造方法は、有機汚泥を含む有機物及び第１の熱可塑性プラスチックを混合して燃料混合物を得る第１工程と、第２の熱可塑性プラスチックからなる外殻内に燃料混合物が収容された生成物を形成し、有機汚泥燃料を得る第２工程とを有しており、有機汚泥、第１の熱可塑性プラスチック、及び、第２の熱可塑性プラスチックの配合割合を、所望の発熱量が得られるように調整することを特徴とする。
【０００９】
このような製造方法により得られる有機汚泥燃料は、熱可塑性プラスチックから構成される外殻内に、有機汚泥を含む燃料混合物が収容されたものとなる。このように、本発明の製造方法によれば、有機汚泥が外殻内に密封された状態となるため、この有機汚泥が大気に触れることが少なくなって発酵等による変化が抑制される。なお、有機汚泥が発酵した場合は、メタン等の可燃性ガスが発生する可能性も考えられるが、本発明によれば、そのような心配も極めて少ない。さらに、本発明により得られる有機汚泥燃料では、臭気の原因となる有機汚泥が外殻内に密封されるため、有機汚泥の臭気が外部に放出されることも大幅に少なくなる。その結果、安定した発熱量を有し、しかも臭気の問題が少ない有機汚泥燃料が得られる。
【００１０】
また、本発明においては、有機物、第１の熱可塑性プラスチック、及び、第２の熱可塑性プラスチックの比率を、所望の発熱量が得られるように調整することから、有機汚泥燃料の用途に応じた好適な発熱量を得ることができる。さらに、本発明においては、外殻内に有機物と第１の熱可塑性プラスチックとを混合した燃料混合物を含む有機汚泥燃料が得られることから、例えば、有機物のみをプラスチックで密封したような場合に比して、均一な発熱量を有する有機汚泥燃料が得られ易い。
【００１１】
上記本発明の有機汚泥燃料の製造方法においては、具体的には、第２工程において、外殻内に燃料混合物を注入することで、有機汚泥燃料を製造することができる。また、第２工程において、燃料混合物の表面上に熱可塑性プラスチックの層を設けることにより外殻を形成することで、有機汚泥燃料を製造してもよい。これらの方法によれば、いずれにしても熱可塑性プラスチックからなる外殻内に燃料化合物が満たされたような構造を有する有機汚泥燃料が得られる。そして、このような構造とすれば、外殻と燃料化合物との間に無駄な空間が少ないため、所望の発熱量に対して有機汚泥燃料の大きさをできるだけ小さくすることができ、運搬・保管等に有利となるほか、均一な発熱量が得られ易くなる。
【００１２】
さらに、第１の熱可塑性プラスチック及び第２の熱可塑性プラスチックの少なくとも一方は、廃プラスチックであると好ましい。廃プラスチックも、有機汚泥と同様に廃棄物として大量に排出されている。そこで、熱可塑性プラスチックとしてこのような廃プラスチックを用いることで、従来、大量に廃棄される傾向にあった廃プラスチックをも有効利用することが可能となり、更に廃棄物の利用効率が高い有機汚泥燃料が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、臭気等の問題を低減でき、所望の発熱量を安定して得ることができる有機汚泥燃料の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、本発明によって得られる有機汚泥燃料の好適な実施形態について説明する。図１は、有機汚泥燃料の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、有機汚泥燃料１は、燃料混合物２と、この燃料混合物２の表面を覆う外殻３とから構成され、全体として略球状の形状を有している。
【００１６】
有機汚泥燃料１において、燃料混合物２は、有機汚泥を含む有機物及び熱可塑性プラスチック（第１の熱可塑性プラスチック）を含有している。有機物は、主として有機汚泥から構成される。また、有機汚泥以外に、有機汚泥燃料１の発熱量を調整し得る他の有機成分が更に含まれていてもよい。このような有機成分としては、木材、紙材等が挙げられる。
【００１７】
有機汚泥としては、種々の工程で廃棄物として排出される有機物を含む汚泥を特に制限なく適用することができる。この有機汚泥としては、排出直後の水分を多く含むものを、８５％以下の含水率を有するように脱水・乾燥したものが好ましい。有機汚泥の脱水又は乾燥は、公知の方法で行うことができる。
【００１８】
第１の熱可塑性プラスチックとしては種々の熱可塑性を有するプラスチック材料を適用でき、熱可塑性を有する廃プラスチックが好ましい。ただし、第１の熱可塑性プラスチックとしては、塩化ビニルの含有量が少ないものが好ましく、塩化ビニルが混入していないものを用いることが更に好ましい。塩化ビニルが混入していると、有機汚泥燃料１を燃焼する燃焼炉の腐食等が生じ易くなる傾向にある。ここで、廃プラスチックとは、少なくとも一度は他の用途で用いられたプラスチック材料を意味しており、そのようなプラスチック材料を本用途に転用した場合は、全て「廃プラスチック」を用いたものと解される。
【００１９】
燃料混合物２は、上述した有機物と第１の熱可塑性プラスチックとが混合されたものである。燃料混合物２においては、これらができるだけ均一に混合されていることが好ましく、均一に混合されていることで、燃料化合物２の発熱量のむらが少なくなり、その結果、有機汚泥燃料１において安定した発熱量が得られるようになる。
【００２０】
外殻３は、塊状を有する燃料混合物２の表面を覆うように層状に形成されている。この外殻３は、有機汚泥燃料１の強度を十分に確保でき、しかも燃料混合物２を確実に密封できる範囲で可能な限り薄いことが好ましい。このように燃料混合物２の表面を薄く覆うことで、有機汚泥燃料１の発熱量に対する外殻３の影響が相対的に小さくなって、有機汚泥燃料１全体として均一な発熱量が得られ易くなる傾向にある。
【００２１】
外殻３は、熱可塑性プラスチック（第２の熱可塑性プラスチック）から構成される。この第２の熱可塑性プラスチックとしては、第１の熱可塑性プラスチックと同様、種々の熱可塑性プラスチックを適用でき、廃プラスチックが好ましく、塩化ビニルの混入量が少ないものがより好ましい。第１の熱可塑性プラスチックと第２の熱可塑性プラスチックとは、同じであっても異なっていてもよい。ただし、後述するような発熱量の調整を簡便に行う観点からは、第１及び第２の熱可塑性プラスチックは同じものであると好ましい。例えば、廃プラスチックを用いる場合は、後述するように、廃プラスチックを一旦破砕・粉砕して得られた粉粒体等を用いるが、この場合、第１及び第２の熱可塑性プラスチックとしては、同様にして調整された廃プラスチックの粉粒体等を用いることが好ましい。
【００２２】
次に、上述したような有機汚泥燃料１の製造方法の好適な実施形態について説明する。
【００２３】
有機汚泥燃料１の製造においては、まず、燃料混合物１の原料である有機物及び第１の熱可塑性プラスチックを準備する。有機物に含有させる有機汚泥としては、排出後の含水率の高い状態の有機汚泥に、公知の脱水処理等を施して含水率が８５％程度以下となった脱水汚泥を準備する。この脱水汚泥は、必要に応じて、更に脱水（二次脱水）や乾燥等を行ってもよい。こうして得られた脱水汚泥に、適宜、上述したような木材等の有機成分を添加してもよい。これらを混合して、燃料の原料となる有機物を得る。
【００２４】
また、第１の熱可塑性プラスチックとして廃プラスチックを用いる場合は、廃プラスチックとしては、工場等から排出された廃プラスチックから異物を除去し、これらを破砕・粉砕して、外殻３の製造、及び、有機物との配合に有利な粉粒体（廃プラスチック粉粒体）に加工されたものを準備する。異物除去、破砕・粉砕等は公知の方法で行うことができる。
【００２５】
上記のようにして得られた有機物と、廃プラスチック粉粒体とを混合して、燃料混合物２を得る（第１工程）。有機物と廃プラスチックとの混合比率は、有機汚泥燃料１として所望の発熱量が得られるように、外殻３を構成する第２の熱可塑性プラスチックの配合量も考慮して決定する。この配合量の決定方法は、詳しくは後述する。
【００２６】
次いで、得られた燃料混合物２を用い、第２の熱可塑性プラスチックからなる外殻３内にこの燃料混合物２が収容された生成物を得る（第２工程）。かかる生成物が、図１に示すような構造を有する有機汚泥燃料１に該当する。このような生成物の形成方法としては、以下のような方法が挙げられる。
【００２７】
まず、第２の熱可塑性プラスチックを用いてあらかじめ外殻３を形成しておき、この外殻３内に燃料混合物２を注入した後、密封する方法が挙げられる。第２の熱可塑性プラスチックとして廃プラスチックを用いる場合、上述した第１の熱可塑性プラスチックの場合と同様にして廃プラスチック粉粒体を調製した後、これを原料として用いて成形を行うことで、所望の形状の外殻３が得られる。外殻３の成形方法としては、公知のプラスチックの成形方法が適用でき、例えば、廃プラスチック粉粒体を用いた射出成形が挙げられる。
【００２８】
ここで、後述するような計算において有機物、第１及び第２のプラスチックの配合割合をより簡便に導き出す観点からは、第２の熱可塑性プラスチック用の廃プラスチック粉粒体としては、同じ発熱量が得られる第１の熱可塑性プラスチック用のものと同じものを用いることが好ましい。
【００２９】
燃料混合物２の注入は、例えば、成形時に外殻３の一部に設けておいた開口等から行うことができる。例えば、上記開口に注入管を差し込み、これを通して外殻３内に燃料混合物２を注入する。注入後、外殻３の開口を熱処理等によって閉じることで、外殻３内に燃料混合物２が密封された有機汚泥燃料１が得られる。
【００３０】
また、例えば、外殻３を、開口を有する容器部とこの開口を閉じる蓋部とに分けて形成しておき、容器部に燃料混合物２を注入した後、この容器部を蓋部で閉じることによっても、有機汚泥燃料１を形成することができる。容器部と蓋部とは、融着させることで一体化してもよく、所定のシール部材で密封することで一体化してもよい。
【００３１】
一方、燃料混合物２の流動性がかなり低く、外殻３の形成後に注入することが困難な場合は、例えば、燃料混合物２をあらかじめ所定形状に成形した後、その表面上に第２の熱可塑性プラスチックの層を設けて外殻３を形成することによっても、有機汚泥燃料１の生成物を形成することができる。外殻３は、例えば、第２の熱可塑性プラスチック用の廃プラスチック粉粒体を液状とし、これを燃料混合物２の塊（成形体）の表面に塗布する方法や、組み合わせにより外殻３となる一対の半球状等の容器を準備しておき、これを成形体にキャッピングした後、継ぎ目を溶着等により密封する方法が挙げられる。
【００３２】
このような製造方法によって、図１に示すような構造を有する有機汚泥燃料１が得られるが、この有機汚泥燃料１の形成の際には、有機物、第１の熱可塑性プラスチック及び第２の熱可塑性プラスチックの配合割合を、有機汚泥燃料１として所望の発熱量が得られるように調整する。
【００３３】
ここで、有機汚泥燃料１として、所望の発熱量を有するものを得るための、有機物、第１の熱可塑性プラスチック及び第２の熱可塑性プラスチックの配合割合の設定方法の例を以下に示す。
【００３４】
すなわち、まず、乾燥状態（含水率０％）の有機物の低発熱量をＱａとし、第１及び第２の熱可塑性プラスチックの組成を同一として組み合わせた低発熱量をＱｂとし、有機物並びに第１及び第２の熱可塑性プラスチックの全質量に対する第１及び第２の熱可塑性プラスチックの合計の含有質量割合をＲａとしたとき、有機汚泥燃料１の低発熱量Ｑ０は、下記式（１）で表される。なお、有機物並びに第１及び第２の熱可塑性プラスチックの各低発熱量は、これらに含まれる水素が燃焼して水蒸気に変わる際の蒸発潜熱が考慮されている。
【数１】
2008201878.tif 000002
【００３５】
有機物が水分を含んでおり、含水率が高い場合は、その含水分の蒸発潜熱は発熱量の消費分として損失側となるため、有機汚泥燃料１の発熱量への影響が大きい。そこで、上記式（１）において、有機物に含まれる水分を考慮すると、有効に活用できる有機汚泥燃料１の発熱量Ｑｒが得られる。すなわち、有機物の含水割合をＷ、単位質量あたりの水の蒸発に要する熱量（主に潜熱）をＱｗとしたとき、有機汚泥燃料１の有効な発熱量Ｑｒは、下記式（２）で表される。なお、第１及び第２の熱可塑性プラスチックも水分を含む可能性があるが、その量は極めて少ないため、発熱量に対する影響は無視することができる。
【数２】
2008201878.tif 000003
【００３６】
上記式（２）に基づいて、有機汚泥燃料１における、第１及び第２の熱可塑性プラスチックの合計の配合割合Ｒａは、下記式（３）で表すことができる。
【数３】
2008201878.tif 000004
【００３７】
そして、所望とする有機汚泥燃料１における外殻３の形状や大きさが決まれば、上述のようにして求められた第１及び第２の熱可塑性プラスチックの合計の配合割合Ｒａに基づいて、燃料混合物２中の第１の熱可塑性プラスチックの配合割合（Ｒｂ）を算出することができる。
【００３８】
例えば、図１に示されるような、薄い層状の外殻３内に燃料混合物２が隙間無く満たされた構造を有する有機汚泥燃料１の例について説明する。まず、有機汚泥燃料１の一つ分の質量をｍとした場合、有機物の質量（Ｍａ）、第１の熱可塑性プラスチックの質量（Ｍｂ１）及び第２の熱可塑性プラスチックの質量（Ｍｂ２）は、それぞれ下記式（４ａ）〜（４ｃ）で表される。
【数４】
2008201878.tif 000005
【００３９】
そこで、外殻３の内容積をＶ、表面積をＡ、厚さをＴとし、更に有機物の密度をＤａ、第１及び第２の熱可塑性プラスチックの密度をＤｂとした場合、内容積Ｖは下記式（５ａ）で表される。また、外殻３が薄い場合は、外殻３の質量は（Ａ×Ｔ×Ｂ）で近似され、下記式（５ｂ）が成立する。
【数５】
2008201878.tif 000006
【００４０】
そして、上記式（５ａ）及び（５ｂ）より有機汚泥燃料１の質量ｍに依存しない下記式（６）が求められ、これにより、第１の熱可塑性プラスチックの配合割合Ｒｂを求めることができる。
【数６】
2008201878.tif 000007
【００４１】
このようにして、燃料混合物２中の第１の熱可塑性プラスチックの配合割合が求められる。Ｒｂの値をより精度良く得る観点からは、上記式（５ｂ）において、（Ａ×Ｔ）に代えて、外殻３を形成するための熱可塑性プラスチックそのものの体積（Ｖ）の値を用いればよい。また、このようにＲｂが設定できれば、この値を上記式（５ａ）に代入することで、有機汚泥燃料１の質量ｍを求めることができる。
【００４２】
なお、上述のように、有機物には有機汚泥の他に、木材、紙等の有機成分が更に含まれることがある。この場合、上記各式における有機物の低発熱量Ｑａ、含水率Ｗ及び密度Ｄａとしては、添加した有機成分の有機物全体の質量に対する配合割合に応じてこれらの有機成分が有する上記の値を加重平均した値を適用することができる。
【００４３】
そして、上記式（１）、（３）、（６）等により算出された値に基づいて、有機汚泥燃料１における有機物、第１の熱可塑性プラスチック及び第２の熱可塑性プラスチックを適宜配合することにより、所望の発熱量を有する有機汚泥燃料１を得ることができる。
【００４４】
上述した有機汚泥燃料１の製造方法によれば、有機汚泥を含む有機物、及び、第１及び第２の熱可塑性プラスチックが適宜組み合わされることで所望の発熱量を有しており、しかも、外側が第２の熱可塑性プラスチックのみで構成される外殻３で覆われていることから、外気の影響による発酵等に起因する発熱量の変化や可燃性ガスの発生、有機汚泥による臭気の問題が極めて少ない有機汚泥燃料１が得られるようになる。
【００４５】
以上、有機汚泥燃料及びその製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００４６】
まず、有機汚泥燃料は、上述したような球状の外観を有するものに限られず、円柱状、直方体状その他の種々の形状を有することができる。なかでも、運搬や保管が容易であり、しかも、外殻３の成形や燃料混合物２の注入が比較的容易であることから、円柱状が好ましい。
【００４７】
また、有機汚泥燃料は、必ずしも塊状の燃料混合物２の表面を外殻が層状に覆っているものでなくてもよく、外殻内の一部分に燃料混合物２が収容された構造を有していてもよい。ただし、均一で安定した発熱量を得る観点からは、外殻３は、燃料混合物２の表面を直接覆った層であることが好ましい。
【００４８】
さらに、有機汚泥燃料としては、燃料混合物２の外側を一層の外殻３が覆った構造を示したが、これに限定されず、複数層からなる外殻３が覆ったような構造としてもよい。この場合、有機汚泥燃料の製造においては、これらの各層の条件も組み入れて好適な配合量を決定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】有機汚泥燃料の一例を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…有機汚泥燃料、２…燃料混合物、３…外殻。
【図１】
2008201878.tif 000008