(57)【要約】【課題】反応の制御が容易であり特別の装置を必要としない上、高含水有機物を効率良く有機質消石灰や無機質消石灰に転換することのできる反応調整剤、高含水有機物を効率良く有用な肥料である有機質消石灰や無機質消石灰に転換することのできる高含水有機物の処理方法、及びこの方法を利用した動植物に有害な元素を含む有機物の処理方法を提供すること。【解決手段】水溶性有機物１０重量％以上と水９０重量％以下の混合物からなる生石灰反応調整剤。高含水有機物と前記反応調整剤を混合攪拌し、次いで速やかに生石灰３０〜３００部を加えて攪拌・混合することを特徴とする高含水有機物の処理方法、及び、高含水有機物と前記反応調整剤を含有する混合物に、速やかに３０〜３００重量部の生石灰を添加して攪拌し、混合物の温度を３００〜５８０℃とした後、この混合物中に、乾燥有機物を導入し、環境破壊を引起すことなく処理することを特徴とする乾燥有機物の処理方法。【選択図】図1
2005313119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生石灰と水による発熱反応の調整機能を有する反応調整剤であって、該反応調整剤が１０重量％以上の水溶性有機物と９０重量％以下の水との混合物からなることを特徴とする生石灰反応調整剤。
【請求項２】
前記水溶性有機物が、ケトン類、エーテル類、カルボン酸類、アルコール類、アミン類、アミノ酸類、界面活性剤類、糖類からなる群から選択された少なくとも一種である、請求項１に記載された生石灰反応調整剤。
【請求項３】
前記エーテル類がグリコールエーテル、アルコール類がメタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリン、及びアミノアルコールから選択される、請求項２に記載された生石灰反応調整剤。
【請求項４】
更に水溶性無機物を含有する、請求項１〜３の何れかに記載された生石灰反応調整剤であって、該調整剤中の水溶性有機物が１０〜９７重量％、水溶性無機物が３０〜１重量％、水が６０〜２重量％であることを特徴とする生石灰反応調整剤。
【請求項５】
前記水溶性無機物が、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩からなる群から選択された少なくとも一種である、請求項４に記載された生石灰反応調整剤。
【請求項６】
高含水有機物と請求項１〜５の何れかに記載された生石灰反応調整剤を混合・攪拌し、次いで速やかに生石灰３０〜３００重量部を加えて攪拌、混合することを特徴とする高含水有機物の処理方法。
【請求項７】
生石灰の添加割合を、混合物の温度が１９０℃以下となるように調整し、攪拌・混合して前記混合物を有機質消石灰とすることを特徴とする、請求項６に記載された高含水有機物の処理方法。
【請求項８】
生石灰の添加割合を、混合物の温度が３００〜５８０℃となるように調整し、攪拌・混合して前記混合物を無機質消石灰とする、請求項６に記載された高含水有機物の処理方法。
【請求項９】
前記高含水有機物が廃棄物である、請求項６〜８の何れかに記載された高含水有機物の処理方法。
【請求項１０】
高含水有機物と請求項１〜５の何れかに記載された反応調整剤を含有する混合物に、混合物の温度が３００〜５８０℃となるように生石灰を混合・攪拌し、混合物の温度を３００℃以上とした後、この混合物中に乾燥有機物を導入することを特徴とする、乾燥有機物の処理方法。
【請求項１１】
前記乾燥有機物が動植物に有害な元素を含む、請求項１０に記載された乾燥有機物の処理方法。
【請求項１２】
前記乾燥有機物が主としてハロゲン化炭化水素である、請求項１１に記載された乾燥有機物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生石灰と水との反応を調整する反応調整剤、及びその調整剤を使用した反応を利用した有機廃棄物の処理方法に関し、特に、動植物残渣、（脱水）汚泥、ろ過残渣、廃切削油、洗浄廃液のような、水分の多い動植物性有機物を、環境汚染の心配なしに、単純な設備で短時間に処理できる方法、及びこの処理方法を利用した有機ハロゲン化物などの、動植物に有害な元素を含有する乾燥有機物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高水分動植物性有機物については埋立処理、焼却処理、堆肥化処理などが行われており、低水分廃棄物については主として焼却処理が行われている。特に、高含水率廃棄物は、微生物を利用した生ごみ処理機以外に適切な処理設備がないため、焼却処理又は乾燥後堆肥化処理が主流であるが、いずれも大規模な装置を必要としており、また、設備の設置に関する諸手続が煩雑である上時間を要するので、高含水有機物発生事業所でそれを処理することは困難である。そこで多くの高含水有機物排出事業者は、外部にそれを廃棄物として処理することを依頼せざるを得ない場合が多く、ゼロエミッションを目指す事業所にとっては大きな課題となっている。
【０００３】
また上記処理の内、環境汚染を引き起こしにくい堆肥化処理方法の一つとして、生石灰を添加し、攪拌して有機物を乾燥させる方法が知られている。この場合、生石灰の水和反応熱によって短時間で反応系の温度が急上昇し、１００℃に達すると沸騰状態となって水蒸気及び消石灰粉末が噴出するので、バグフィルター等の噴出ガス防止装置を設けることを余儀なくされたり、生石灰の投入を徐々に行うか生石灰の表面を油剤等で被覆しなければならず、作業性が悪かったりコスト高となるなどの欠点があった。また、水蒸気により反応熱が奪われる割合が多いため、反応系上部の温度は１０５℃を超えず、底部の温度も２００℃を超えることはないので、有機物の処理速度等が十分ではないという欠点があった。
【０００４】
係る欠点は、酸化カルシウムとケイ酸ナトリウムを主成分とする処理剤を使用することによって改善されたが、この場合には、別途脱臭装置を必要としたり、アンモニアイオンの吸収剤等を別途添加したりする上、実質的には生石灰の表面を油脂で被覆することが必要であるなど、反応系が複雑になるという欠点があった（例えば特許文献１〜４）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５‐２３６９９号公報
【特許文献２】特開平７‐１８５０３４号公報
【特許文献３】特開平８‐２４９００号公報
【特許文献４】特開平１１‐７６９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは上記の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、水溶性有機物と水、及び必要に応じて更に水溶性無機物を含有する混合物が、生石灰と水との反応を極めて効果的に抑制することができること、それにもかかわらず、この反応調整剤を添加した高含水有機物に生石灰を添加した場合には、生石灰の水和反応熱と有機物の分解反応熱の相乗作用により、反応系を沸騰させること無く、その内部温度を５８０℃程度にまで上げることが可能であることを見出し本発明に到達した。
【０００７】
従って、本発明の第１の目的は、生石灰と水との反応を効率良く調整することのできる生石灰反応調整剤を提供することにある。
本発明の第２の目的は、反応の制御が容易であり特別の装置を必要としない上、脱水汚泥などの高含水有機物を効率良く有用な肥料である有機質消石灰に転換することのできる、高含水有機物の処理方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、高含水有機物を土壌改質剤として有用な無機質消石灰に容易に転換することのできる、高含水有機物の処理方法を提供することにある。
更に本発明の第４の目的は、動植物に有害な元素を含有する有機物を、環境汚染を引起すことなく容易に処理することのできる、乾燥有機物の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記の諸目的は、生石灰と水による発熱反応の調整機能を有する反応調整剤であって、該反応調整剤が１０重量％以上の水溶性有機物と９０重量％以下の水との混合物からなることを特徴とする生石灰反応調整剤、高含水有機物と前記生石灰反応調整剤を混合攪拌し、次いで速やかに生石灰３０〜３００重量部を加えて攪拌、混合することを特徴とする高含水有機物の処理方法、及び、３００〜５８０℃の反応混合物中に、乾燥有機物を導入し、環境破壊を引起すことなく該有機物を処理することを特徴とする、乾燥有機物の処理方法によって達成された。
上記水溶性有機物は、ケトン類、エーテル類、カルボン酸類、アルコール類、アミン類、アミノ酸類、界面活性剤及び糖類からなる群から選択された少なくとも一種であることが好ましい。また、更に水溶性無機塩を含有させても良い。
高含水有機物を処理する場合には、反応内温が１９０℃以下となるように生石灰を添加することにより、肥料や土壌改質剤として有効な有機性消石灰が得られ、反応内温が３００〜５８０℃となるように生石灰を添加することによって、高品質の無機質消石灰を得ることができる。この場合、内温が３００℃以上の消石灰浴中にハロゲン化炭化水素のような有害物質を導入すれば、環境破壊を引き起こす事無く有害物質を処理する事もできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の反応調整剤は、極めて単純であるにもかかわらず、反応系に後から生石灰を短時間で速やかに添加しても、生石灰と水の反応を効率よく抑制する事ができるので、高含水有機廃棄物の生石灰処理に特に適している。また本発明の含水有機物の処理方法は、周辺環境を汚染することなく、高含水有機廃棄物を迅速且つ経済的に処理し、同時に、高品質で製品価値の高い有機質消石灰又は無機質消石灰を製造することができる。更に、簡単な装置で処理する事もできるので装置のコンパクト化が可能であり、車両等に装置を設置して、運搬性、作業性、操作性に優れた処理装置とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の反応調整剤で使用する水溶性有機物は、ケトン類、グリコールエーテル等の水溶性エーテル類、カルボン酸類、メタノールやエタノールはもとより、グリセリン等の多価アルコールやアミノアルコールを含むアルコール類、アミン類、アミノ酸類、界面活性剤及び糖類の中から適宜選択することができる。これらは単独で使用しても２種以上を混合して用いても良い。また、水溶性有機物の濃度は特に限定されるものではなく、使用状況に応じて適宜設定する事ができる。例えば、処理対象となる有機物の含水量が高ければ水溶性有機物の濃度が１００％に近くても良いし、有機物の含水量が低ければ、反応調整剤中の水溶性有機物の濃度が１０％以下でも良い。添加作業性の上からは、１５〜７０％程度である事が好ましい。また、界面活性剤は、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤の何れであっても良い。
【００１１】
本発明の反応調整剤で使用する水溶性無機物は、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩の中から適宜選択することができる。これらは単独で使用しても２種以上を混合して用いても良い。
また、その添加量には特に制限があるわけではなく、最終生成物である有機質消石灰や無機質消石灰の品質などを考慮して適宜決定する事ができる。
【００１２】
本発明における高含水有機物とは、排水処理汚泥、動植物残渣、焼酎廃液、処分飲料水等のような、通常は水分が８０重量％以上という水分の多い動植物性有機物を包含する概念であるが、必要に応じて適宜ろ過などの手段によって含有される水分を調整しても良い。本発明においては、低含水有機物を使用する事ができないというわけではなく、混合した全体として天然の動植物の含水率よりも高い水分を含有するようにして使用することができる。
【００１３】
本発明の高含水有機物の処理方法及び乾燥有機物の処理方法においては、高含水有機物の種類や含水率を考慮して適宜反応調整剤を使用するが、特に、前記高含水有機物１００重量％に対して反応調整剤の使用量が０．１〜２０重量部となるように反応調整剤の種類や濃度を調整する事が好ましい。尚、処理費用を低減するために、使用する反応調整剤の使用量を極力抑制する事が好ましい。使用すべき最小の反応調整剤の使用量は、処理される高含水有機物の種類や含水率、及び処理剤中の水溶性有機物や水溶性無機物の種類や濃度等によって異なるが、その量は、種々の反応調整剤を添加した被処理物中に一定量の生石灰を添加し、それぞれの場合の反応開始時間を測定する、などのモデル実験を行う事によって容易に決定する事ができる。
【００１４】
本発明で使用する生石灰は特に限定されるものではなく、特に高い純度が要求されるものでもないが、純度の高い方が反応効率は高くなるので、コストとの兼ね合いで適当なものを使用すれば良い。粒度も反応物を均一にできる限り特に限定される事はなく、粒度分布も特にそろえる必要はない。粉状物、粒状物、礫状物の何れも使用可能であるが、通常工業的に使用する粒状生石灰又は生石灰粉末をそのまま使用する事ができる。その使用量は、含水有機物１００重量部に対して３０〜３００重量部であるが、短時間の内に速やかに投入する。反応内温を３００〜５８０℃にする場合には４０〜３００重量部とする事が好ましい。反応内温を１９０℃以下とするか、３００〜５８０℃とするかは、生石灰と水の反応熱とその後の有機物の燃焼反応による発熱量によるので、反応混合物の到達温度は、含水有機物中の水分と使用する生石灰の量比だけではなく、含水有機物に含有される有機物の量や生石灰の投入方法にも依存する。
【００１５】
本発明の方法においては、肥料として有用な有機質消石灰を得る場合には、生石灰の添加量を、混合後の温度が１９０℃以下となるように調整し、土壌改質性に優れた無機質消石灰にする場合には、生石灰の添加量を、混合後の温度が３００〜５８０℃となるように調整する。本発明の方法においては、反応系の温度を十分に高くすることができるため、アンモニアやアミン等の発生はほとんど認められず、異臭もしない。
【００１６】
次に、本発明に従って高含水有機物を処理する具体的方法を以下に示す。具体例として攪拌機付きの反応槽を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
先ず、攪拌機付反応槽に、高含水有機物１００重量部に対して反応調整剤が０.１〜１０重量部となるように両者を仕込んで攪拌・混合する。次に、生石灰３０〜３００重量部を加えて攪拌、混合し、略均一となったところで攪拌機を停止する。この場合、生石灰を一気に速やかに加える。反応物表面から水蒸気の蒸散が認められなくなったところで、未反応物が残らないように攪拌機を低速度でゆっくり回して攪拌する。
【００１７】
本発明の処理方法においては、反応調整剤が存在するために生石灰と水の反応が緩やかとなるので、水蒸気及び消石灰粉末の暴発は起こらず、水蒸気及び同伴消石灰粉末の発生はわずかである。従って、排出ガス対策としてはスクラバーなどの簡便な装置で対応できるので、設備費を従来より安価に抑えることができる。
【００１８】
未反応物が無いことを確認して攪拌機を止め、反応系を冷却した後、反応により生成した有機質消石灰又は無機質消石灰を取り出す。反応温度を１９０℃以下とした場合に得られる有機質消石灰の組成は、消石灰、灰分、難分解性有機物、水分からなる。難分解性有機物はそのまま残るので、肥料成分として利用できる。
【００１９】
土壌改質剤として有用な無機質消石灰を得る場合には、攪拌機付反応槽に、高含水有機物１００重量部に対して反応調整剤が０.１〜１０重量部となるように両者を仕込んで攪拌・混合した後、速やかに生石灰４０〜３００部を加えて適度に攪拌混合し、攪拌機を停止する。反応物表面から水蒸気の蒸散が略認められなくなったら、ゆっくりと断続的に攪拌を続ける。この間に有機物が徐々に酸化分解され、最終的に無機質消石灰を得ることができる。
【００２０】
従来技術では、生石灰と水との反応が速いために水蒸気の発生が多く、水蒸気に反応熱を奪われるので反応系の温度を２００℃以上に上げることは不可能であった。これに対して、本発明では、反応調整剤を混合することにより、生石灰の反応速度を抑制することができるため、反応の初期段階における水和反応熱は反応系の昇温に使用され、水の蒸発に使われることが少ない。これによって、反応熱が生石灰反応系に蓄積されて有機物の分解温度に達し、有機物の分解熱が加わるので更に生石灰反応系の温度が上昇する。水蒸気の発生がなくなった時点で、有機物の分解熱によって温度が持続される。
【００２１】
このような有機物の酸化分解の反応熱によって温度は上昇を続け、４００℃を超える。本明細書では、このように３５０〜５８０℃に維持された反応系を「消石灰浴」と称する。この「消石灰浴」の温度は、有機物が存在する限り３５０〜５８０℃の高温度を維持し続け、有機物がなくなると温度は徐々に低下する。従って、乾燥した有機物（以下「乾燥有機物」という。）や前記した有機質消石灰を消石灰浴に投入すると、投入された有機物が酸化分解されるので、消石灰浴の温度は前記温度に維持され、投入された有機物は灰化処理される。
【００２２】
上記乾燥有機物の例としては、塩化ビニル等のハロゲン化炭化水素、ポリハロゲン化有機物、フッ素樹脂、ＰＣＢ、ダイオキシン、各種農薬等の動植物に有害な元素を含む化合物、及び高耐熱性樹脂等を挙げることができる。例えばハロゲン化炭化水素を投入すると、その灰化処理の工程でハロゲンはハロゲン化カルシウムとして固定されるので、環境汚染を引起すことがない。最終的に得られる無機質消石灰は、消石灰及び灰分からなる。
【００２３】
本発明は種々の用途に適用できる。主な用途としては、例えば、下水汚泥、沈殿汚泥、屎尿汚泥、各種濾過残渣、その他の有機汚泥等、活性汚泥処理設備その他水処理設備から排出する高含水率廃棄物の処理、食肉残渣、廃血液、食品加工残渣等の動植物残渣の処理、廃棄食料品、廃棄飲料品、廃棄処分医薬品及び原材料屑等の廃棄処分有機製品の処理、水溶性切削廃油、ワックス洗浄廃液、各種水洗浄廃液等の、通常の方法では処理の困難な水溶液の処理等に有効である。また、副生する有機質消石灰及び無機質消石灰は何れも有用であり、そのままの形で製品として広く有料で取引できる完全なリサイクル品であるので、ゼロエミッションが達成される。
【００２４】
本発明の処理方法は、大規模な設備によって実施することもできるが、少なくとも攪拌装置を有する装置であれば容易に実施することができるので、装置を極めてコンパクトにすることができる。従って、排出量の少ない事業所の場合には、車載型の移動設備を排出現場に直接持ち込み、現地処理することが可能である。
【００２５】
次に、本発明の処理方法をバッチ式フロー図（図１）に従って更に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
図中の符合（１）は高含水有機物ホッパー及び供給装置、（２）は反応調整剤ホッパー及び供給装置、（３）は生石灰タンク及び供給装置、（４）は生石灰計量槽、（５）は反応装置及び消石灰排出装置、（６）は消石灰貯留バッグ、（７）は水蒸気洗浄装置（スクラバー）である。
【００２６】
高含水有機物ホッパー（１）及び反応調整剤ホッパー（２）に投入された高含水有機物及び反応調整剤は、それぞれ高含水有機物ホッパー（１）の供給装置及び反応調整剤ホッパー（２）の供給装置によって反応装置（５）に供給される。生石灰タンク（３）に貯蔵されている生石灰は前記タンク（３）の供給装置により生石灰計量槽（４）を通じて使用に適した量が前記反応装置（５）に供給される。
反応により生じた水蒸気は、水蒸気洗浄装置（７）を通じて外部に放出される。一方、反応終了後、反応生成物の無機質消石灰又は有機質消石灰は、反応装置（５）の消石灰排出装置によって消石灰貯留バッグ（６）に排出される。
以上のように本発明の処理方法は、周辺環境を汚染することなく、高含水廃棄物を迅速且つ経済的に処理し、同時に、有用な有機質消石灰又は無機質消石灰を製造することができ、しかもその品質は極めて良い。
【００２７】
以下、本発明を実施例に基いて更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。但し、「部」は特に断りのない限り「重量部」を表す。
〔反応調整剤（Ｉ）の調製〕
以下に示す組成の反応調整剤を調製し、実施例で使用した。
メタノール              ５０．０重量％、
水酸化ナトリウム        １２．５重量％
水                      ３７．５重量％
〔反応調整剤（ＩＩ）の調製〕
以下に示す組成の反応調整剤を調製し、実施例で使用した。
メタノール              ５０．０重量％、
アニオン界面活性剤      １２．５重量％
水酸化ナトリウム        １２．５重量％
水                      ２５．０重量％
【実施例１】
【００２８】
含水率８０％の活性汚泥１００部と前記反応調整剤（Ｉ）３部とを反応装置内で十分に攪拌・混合した後、混合物を攪拌しながら、純度が９５％で３０メッシュ以下の生石灰１００部全量を素早く（添加時間１分以内）投入し、攪拌を停止した。
生石灰投入後１分間経過してから水蒸気が蒸散してきたが、消石灰粉末を伴う水蒸気の急激な噴出は起こらなかった。
【００２９】
混合物表面の温度は徐々に上昇して２分後には１００℃に達した。水蒸気の蒸散量が増え、５分後には装置内温度がピーク温度（１４５℃）に達し、以降、徐々に温度が下降し、反応の終了したことが確認できた。反応がピークに達したとき、３０ｒｐｍの速度で攪拌を再開し、反応を均一化した。
反応終了後、生成した白いサラサラの有機質消石灰を反応装置から消石灰バッグに移送し、貯留した。有機質消石灰の生成量は１９０部であった。
前記反応調整剤（Ｉ）の代わりに反応調整剤（ＩＩ）を使用した場合も、略同様の結果が得られた。
【実施例２】
【００３０】
含水率８０％の活性汚泥１００部と反応調整剤５部とを反応装置内で十分に攪拌・混合した後、混合物を攪拌しながら、純度９５％で３０メッシュ以下の生石灰１９７部全量を、素早く（添加時間１分以内）投入した。
生石灰投入後、約１分間攪拌混合し、攪拌機を停止した。この間少量の水蒸気の発生が見られたが、消石灰粉末を伴う水蒸気の急激な噴出は起こらなかった。
【００３１】
生石灰を投入してから混合物表面の温度は徐々に上昇し、２分後には１００℃に達し、水蒸気の発生がわずかに増えた。この間、反応熱は水の蒸発によって奪われることなく、反応装置内に蓄積されていった。３分経過後、装置内温度は２００℃を示した。水蒸気が蒸散しなくなったことを確認してから、３０ｒｐｍの攪拌速度で反応物の攪拌を開始した。
７分経過後、有機物の酸化分解熱によって装置内温度は３７０℃に上昇し、消石灰浴を形成したことを確認した。２０分経過した後、消石灰浴の温度は４４５℃のピーク温度を示し、７０分経過後に温度が徐々に下降し始め、有機物の分解が終了したことを確認できた。
【００３２】
消石灰浴に５ｃｍ×５ｃｍサイズの新聞紙を投入したところ、数十秒後に火炎をあげて燃焼した。
また、実施例１と同様にして製造した有機質消石灰１０部を投入したところ、白色から茶色に変色し、最後に灰色に変色して有機物の分解が確認された。
処理終了後は、灰色、無臭の無機質消石灰を反応装置より消石灰バッグに移送し、貯留した。無機質消石灰の生成量は２７７部であった。
前記反応調整剤（Ｉ）の代わりに反応調整剤（ＩＩ）を使用した場合も、略同様の結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、周辺環境を汚染することなく、活性汚泥処理設備その他水処理設備から排出される高含水有機物の処理、動植物残渣の処理、廃棄処分有機製品の処理、その他通常の方法では処理の困難な水溶液の処理等を、簡便且つ安価に行うことができるだけでなく、同時に有用な有機質消石灰又は無機質消石灰を製造することができるので、産業上極めて有意義である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の方法を実施するためのフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  高水分有機物ホッパー及び供給装置
２  反応調整剤ホッパー及び供給装置
３  生石灰タンク及び供給装置
４  生石灰計量槽
５  反応装置及び消石灰排出装置
６  消石灰貯留バッグ
７  水蒸気洗浄装置
【図１】
2005313119.tif 000003