(57)【要約】【課題】  既存のＲＤＦ製造技術及び製造装置を使用しながら、ＲＤＦ製造方法を改善することにより、ＲＤＦの異常燃焼や爆発を防止するとともに、本発明のＲＤＦ製造方法により発生する水素ガス又は水素ガスを主成分とする混合ガスを採取して資源として有効活用することが、本発明の課題である。【解決手段】公知のＲＤＦ製造工程に加えて、特定の微生物が発酵しやすい環境を提供することにより発酵を促進する後工程を付加すること、具体的には乾燥状態にあるＲＤＦに水分を添加し、湿潤化したＲＤＦを２５℃〜４５℃の密閉化容器中で所定時間保持することにより発酵を進め、生成した水素ガス等を回収することによって課題が達成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも糖類と消石灰を含み、ペーハー（ｐＨ）が６．５〜１０．５の範囲にあり且つ含水比率が２０重量％未満の乾燥状態にあるゴミ固形燃料（ＲＤＦ）に、含水比率が２０重量％〜７５重量％となるように水分を添加して湿潤化ＲＤＦとした後、該湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持することを特徴とするゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造方法。
【請求項２】
前記において、湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持した後、再乾燥することを特徴とする請求項１に記載のゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造方法。
【請求項３】
前記湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持する工程において、湿潤化ＲＤＦのペーハー（ｐＨ）が６．０以下になるまで保持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造方法。
【請求項４】
前記湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持する工程において、保持中に発生する水素ガス又は水素ガスを主成分とする混合ガスを、密閉容器から選択的に採取することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公知の方法によって製造されたゴミ固形燃料（ＲＤＦ）について、その保存中に異常発熱に伴う異常燃焼やガス爆発の危険性を回避するための製造方法、及び、その処理工程中で発生する水素ガス又はその混合ガスを有用資源として採取するＲＤＦの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、益々増大する廃棄物を、資源として有効利用する観点からゴミ固形燃料（ＲＤＦ）が注目され、全国各地で数十ヶ所のＲＤＦ処理システムが稼動又は建設されている。そ  
【０００３】
して、ＲＤＦの製造技術の概要については、下記の
【非特許文献１】の報告の他に、ＲＤＦ処理ステム製造企業及び一部の地方自治体からも公表されている。
【０００４】
【非特許文献１】環境衛生管理技術大系、有害微生物管理技術  第２巻、株式会社フジ・テクノシステム、２０００年５月２３日発行。
【０００５】
その製造工程は、一般的に、生ゴミ、紙類、繊維、プラスチックス等の樹脂類等を含むゴミを２段階で破砕する工程、加熱による乾燥工程、金属等不燃物を除去する工程、風力選別によって成形不適物を除去する工程、石灰（主に消石灰）の添加工程、及び、ＲＤＦの成形工程からなっている。そして、これらの工程を経て製造されるＲＤＦは、ペーハー（ｐＨ）が６．５〜１０．５の範囲にあり、且つ、含水比率は２０重量％未満好ましくは１５重量％以下、より好ましくは１０重量％以下となっている。
ここで、ＲＤＦのｐＨが６．５〜１０．５の範囲となるのは、ゴミ中のハロゲン化合物が燃焼によってダイオキシンを発生するのを防止する目的で消石灰等の石灰が添加されているためであり、ＲＤＦの燃焼により塩化カルシウムとなって中和される。そして、ダイオキシン発生を更に改善する下記の特許が公開されている。
【０００６】
【特許文献１】特願平１０−１８４０７１  「ゴミ固形燃料の製造方法」
【特許文献２】特願平２０００−３５９９７０（Ｐ２０００−３５９９７０）  「ダイオキシン類を発生しないごみの焼却方法及びダイオキシン類発生抑制剤並びにその製造方法」。
【０００７】
次に、ＲＤＦの強度を確保するためにＲＤＦの含水比率は２０重量％未満に制御されるが、これを達成する方法として、破砕ゴミを実体温度で６０℃〜１２０℃の高温に加熱・乾燥後、消石灰等の石灰が添加される。これらの工程を経ることによって、生ゴミ中の大腸菌等の熱に弱い微生物は死滅し、又、乾燥状態にあるため発酵や腐敗は生ぜず、発酵による発熱やガス発生は防止できると考えられていた。
【０００８】
しかしながら、最近、特に夏場の高気温下で貯蔵中のＲＤＦが異常発熱して燃焼する事故や、ひどい場合は爆発する事故が発生するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既存のＲＤＦ製造技術及び製造装置を使用しながら、ＲＤＦ製造方法を改善することにより、ＲＤＦの異常燃焼や爆発を防止するとともに、本発明のＲＤＦ製造方法により発生する水素ガス又は水素ガスを主成分とする混合ガスを採取して資源として有効活用することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記の課題を解決するため、貯蔵中のＲＤＦの異常発熱、異常燃焼及び爆発の原因に関する検討を行い、以下の事実を発見した。すなわち、粉砕された可燃性ゴミが、加熱乾燥工程により実体温度で６０℃〜１２０℃の高温状態を経ること及び消石灰添加によるアルカリ化した状況においても、バチルス属等のある種の耐熱性の微生物は生存し、貯蔵中のＲＤＦが適温状態におかれると、生ゴミ中に含まれるデンプンやセルロース等の多糖類及び／又はオリゴ糖等の糖類を原料とする発酵により、水素ガスが生成されており、これが異常燃焼や爆発の主原因と推察された。
【００１１】
本発明は、上記の発見を基に、公知のＲＤＦ製造工程に加えて、特定の微生物が発酵しやすい環境を提供することにより発酵を促進させる後工程を付加することによって、課題を解決するという逆転の発想によりなされた。
【００１２】
すなわち、本発明は、少なくとも糖類と消石灰を含み、ペーハー（ｐＨ）が６．５〜１０．５の範囲にあり且つ含水比率が２０重量％未満の乾燥状態にあるゴミ固形燃料（ＲＤＦ）に、含水比率が２０重量％〜７５重量％となるように水分を添加して湿潤化ＲＤＦとした後、該湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持することを特徴とするゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造方法である。
【００１３】
更に、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持された湿潤化ＲＤＦを、再乾燥する製造方法に係わる製造方法である。
次に、該湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持する工程において、湿潤化ＲＤＦのペーハー（ｐＨ）が６．０以下になるまで保持することを特徴とする製造方法である。
【００１４】
更に、該湿潤化ＲＤＦを、雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉化容器中で６時間以上保持する工程において、保持中に発生する水素ガス又は水素ガスを主成分とする混合ガスを、密閉容器から選択的に採取することを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のゴミ固形燃料製造方法により、異常燃焼や爆発の危険性のないＲＤＦが製造可能となり、且つ、本発明による製造工程で発生する水素ガス又はその混合ガスを採取でき、資源の有効活用が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の好適な一実施の形態を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の実施形態によって限定されるものでなく、その要旨を変更することなく様々に改変して実施することができる。
【００１７】
最初に、本発明において、公知の方法によって製造された含水比率が２０重量％未満の乾燥状態にあるＲＤＦに、水分を加えて含水比率を２０重量％〜７５重量％の湿潤化ＲＤＦとし、該湿潤化ＲＤＦを雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉容器中に６時間以上保持するとした理由について以下に述べる。
【００１８】
デンプン、セルロース、果汁等の糖類は、微生物（細菌、カビ等）によりグルコースや果糖等の単糖に分解され、更に、単糖は（１）式に示す発酵反応により、最終的には有機酸、炭酸ガス及び水素に分解される。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
（１）式の反応は、水分の存在と適温及び適正なｐＨにおいて、酸素の存在する初期環境下では微生物の好気呼吸による反応が進行し、酸素が消費された次の段階では嫌気的に発酵が進行する。
【００２１】
乾燥状態にあるＲＤＦに、含水比率が２０重量％〜７５重量％となるよう水分を添加する理由は、２０重量％未満では発酵反応の進行が遅く、７５重量％を超えるとＲＤＦの強度が低下し、ＲＤＦの扱い操作が困難となるためである。よって、ＲＤＦの強度を保持しながら発酵反応を促進するためには、ＲＤＦの含水比率は３０重量％〜６０重量％がより望ましい。
【００２２】
次に、上記の湿潤化ＲＤＦを雰囲気温度が２５℃〜４５℃の密閉容器中で６時間以上保持するが、２５℃〜４５℃では微生物の活性が高く特に３７℃近傍の温度条件がより望ましい。又、６時間未満では、殆ど発酵反応が進行せず、２４時間以上の保持がより望ましい。
【００２３】
ここで、湿潤化されたＲＤＦを密閉容器中に格納する理由は、水素ガスを生成する発酵は嫌気的に進行するため、酸素の供給を絶つためと、生成する水素ガスが大気中に放散され、異常燃焼や爆発等の事故を防止する目的並びに生成水素ガス又はその混合ガスを密閉容器に配設されたパイプ等から採取し、資源として回収するためである。
【００２４】
さて、生成する水素ガスと炭酸ガス及び容器中に残存する窒素ガス等の密閉容器内の混合ガスは、燃料ガスとして活用する他に、炭酸ガスはエタノールアミン等のアルカリ液で加圧吸収させて除去する等の公知の方法によって水素ガスを主成分とする混合ガスとして回収することも可能である。
【００２５】
ところで、上記において、乾燥状態にあるＲＤＦに水分を添加する方法は、ＲＤＦを密閉容器に格納する前に散水や湿潤空気等により湿潤化する方法の他に、ＲＤＦを密閉容器中に格納してから湿潤空気雰囲気下において湿潤化する方法等があり、反応効率やコスト等を考慮して選択される。
【００２６】
さて、（１）式に示すように、発酵反応の進行と共に、有機カルボン酸等の有機酸の生成量が増加してｐＨは酸性側に移行し、微生物の生存が困難になる等の原因で発酵活動は低下するため、水素ガスの生成は殆ど無くなる。従って、ｐＨ６は以下に、より望ましくはｐＨ５．５以下となった時点で、発酵反応を終了させる。
【００２７】
次に、発酵反応の終了した湿潤化ＲＤＦの強度を増大する目的で、再乾燥する工程を加えることも選択肢の一つである。再乾燥の方法としては、加熱による方法、乾燥空気雰囲気下に保持する方法、真空乾燥する方法等があるが、再乾燥を省略する場合も含めて、コスト等を考慮の上選択される。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明を実施例を用いて更に具体的に説明する。
【００２９】
＜乾燥ＲＤＦ中の微生物数＞
現在、工業的に製造されているＲＤＦの中から、ｐＨの異なる３種類の乾燥ＲＤＦを三重県内のＲＤＦ工場から入手し、その中に生存している微生物数を調査した。入手したＲＤＦは、雰囲気温度２８０℃（実体温度は約８０℃）で乾燥されたものであり、含水比率は７重量％であった。
【００３０】
結果を表１に示すが、ｐＨの異なる何れの乾燥ＲＤＦにおいても、好気微生物（Aerobes）、嫌気微生物（Anaerobes）及び通性嫌気微生物（Facultative anaerobes）の何れも、１０４〜１０６cfu/g（cfuは細菌が生成するコロニー数）存在していた。特に、ＲＤＦ１（ｐＨ８．３３）は生存する微生物の適正ｐＨのためか、他のＲＤＦより数が多かった。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
＜湿潤化ＲＤＦの発酵によるガス生成＞
次に、上記のＲＤＦ１試料１．７Ｌ（１００ｇ）に異なる含水比率となるよう脱イオン水を添加して湿潤化し、これを０．５Ｌのガラス瓶に格納し、密閉して３７℃に４８時間保持した。発酵により生成するガスは、該ガラス瓶から容器外に導かれたパイプを通して水上置換法によってシリンダーに採取され、ガス成分をガスクロマトグラフィーによって分析した。
【００３３】
その結果を表２に示すが、以下の傾向が認められた。すなわち、含水比率の増加と共に発生ガス量は増加し、全ガス量に占める水素ガス量の比率は８０％から６５％付近まで徐々に低下した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
さらに、含水比率７３％の場合に、７２時間まで保持した場合の、生成ガス量の時間変化量を測定した結果を図１に示す。これによると、ガス生成量は、湿潤化ＲＤＦを容器に格納後１２時間後から急激に増加し、約７２時間後に飽和状態に達した。そして、この時のｐＨは５．５であった。
【００３６】
＜考察＞
ｐＨが約７〜１０の中性ないしアルカリ性にあり、含水比率が７％の乾燥状態にあるＲＤＦ中に、好気性、嫌気性及び両性の微生物が生存していた。該ＲＤＦの含水比率を高めて湿潤化し、３０℃〜４０℃の適温環境に置くことによって発酵反応が進行し、約１２時間後から水素ガスが生成し、時間の経過と共に水素ガスの発生量は増加したが、約７２時間後には飽和状態に達した。ｐＨは、８．３３のアルカリ性から５．５の酸性にまで変化し、この状態で微生物の活性が低下し発酵反応が不活発になると推測された。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】湿潤化ＲＤＦが発酵により生成するガス量の時間変化を示す図である。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月18日(2003.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
そして、ＲＤＦの製造技術の概要については、下記の非特許文献１に示す報告の他に、ＲＤＦ処理システム製造企業及び一部の地方自治体からもインターネット上で公表されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０１７２７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５００７号公報