(57)【要約】【課題】プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみ有効に再利用する手段を提供する。このような混合ごみとしては、一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材およびプラスチックなどからなる混合ごみや、食品の容器包装用に使用された廃プラスチックなどがある。【解決手段】プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみを、発酵処理前ではなく、発酵処理した後にプラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別する。食品残渣、動物の糞尿、草木類、木質材、紙類、繊維類および下水汚泥などを添加して成分の調整を行ってもよい。分別後のプラスチック、非プラスチックは、それぞれ燃料やガス化の原料として用いることができる。【選択図】図１
2005058923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別することを特徴とする、プラスチックの回収方法。
【請求項２】
分別の手段が、ふるい選別、風力選別、水没選別から選ばれる少なくともひとつであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの回収方法。
【請求項３】
生分解性物が、食品残渣、動物の糞尿、草木、木質材、紙、繊維および下水汚泥のうちの少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項１記載のプラスチックの回収方法。
【請求項４】
少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別し、それぞれをバーナーを用いて燃焼させることを特徴とする、プラスチックおよび生分解生物を含む混合ごみの燃料化方法。
【請求項５】
少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別し、それぞれをガス化のための原料とする、プラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみの再資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、市民生活から発生する廃棄物のうちプラスチック袋で収集された生ごみや、分別収集されている食品用の容器包装材などを発酵処理装置に通じることで、その後分離をより効率的に行う分離回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材、金属およびプラスチックなどからなる混合ごみは、各地方自治体の責任において収集がなされ、その多くは焼却処理がなされている。
一般家庭から排出される混合ごみは、かつては塩化ビニールなどのプラスチック類を含んでいたが、焼却過程で人体に有害なダイオキシン類を生成する原因物質であることから、
塩化ビニール製品の使用の抑制、分別排出の必要性が望まれるようになった。
また、多くのプラスチック製の袋は、塩素の含有しないポリエチレン製またはポリプロピレン製のものに切り替えられた。
【０００３】
このように、環境問題への関心、リサイクル気運の高まりにより、ごみの収集形態が、焼却を基本としたごみの混合収集から、リサイクルを基本とする分別収集へと変化しつつある。現在の一般的なごみの分別収集は、（１）焼却処理に適した可燃物である生ごみ、紙、プラスチック、繊維、木竹などと、（２）不燃ごみであるガラス、金属、（３）危険物である乾電池、蛍光燈および（４）家具、電気製品など粗大ごみの４種程度に分別がなされている。
分別の程度は各地方自治体ごとにまちまちであるが、近年では食品トレイ、包装袋、弁当容器などのいわゆる使用済みの容器包装用のプラスチックの分別に着手している自治体もある。
ところで、プラスチック製の袋は、生ごみから発生する汚水や臭気が漏れず衛生的、かつコストが安いことより、各家庭においては生ごみの収集袋として、また自治体が収集する際の収集用の袋として、現在もなお広く使用されている。
【０００４】
一般家庭から排出される生ごみは、含水率が高くそのままでは燃料としての価値が低い。一方、袋、容器包装用ほかのプラスチック製のごみは、発熱量が大きく燃料としての価値が高い。そのため、生ごみ等の生分解性のごみとプラスチック製のごみを分離すれば、プラスチック製のごみを燃料として有効に再利用することができ、そのようなニーズは高い。
また、一般家庭から排出されるごみだけでなく、コンビニエンスストアーや外食産業から排出されるごみに含まれる、使用済みの容器包装用のプラスチックは、水洗いの徹底を呼びかけてはいるものの、生ごみおよび油類を完全に取り除いた上での分別収集は、現実の問題として困難であり、保管中に腐敗が進行して臭気および害虫の発生をまねき、不衛生な環境を作り出しているという問題がある。
【０００５】
前述のような、容器包装用のプラスチックやプラスチック製の袋と生ごみ等の生分解性物とが混じったごみの処理方法としては、たとえば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１では、生ごみ等を入れた袋を機械的に破砕し、大きさにより選別し、有機物は発酵処理、可燃物は固形燃料化、等の過程を経て、混合廃棄物の処理の効率化を図っている。
【特許文献１】特開平９−２４３６０
【０００６】
本来であれば、排出の段階において生ごみとプラスチックごみとの分別がなされて、それぞれに応じた処理方法が選択されることが望ましいわけであるが、現実の問題として、さらなる分別は困難であるし、生ごみとプラスチックごみとの混合排出は、今後も継続するものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材およびプラスチックなどからなる混合ごみ（食品の容器包装用に使用された廃プラスチックを含む）より、プラスチックをより衛生的かつ経済的に分離回収し、プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみをいっそう効果的に再利用する手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみを、発酵処理前ではなく、発酵処理した後にプラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別することで、両者の分別がより効率的になることを見出した。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別することを特徴とする、プラスチックの回収方法である。
【００１０】
前記の、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分を分別する手段は、ふるい選別、風力選別、水没選別から選ばれる少なくともひとつであってもよい（請求項２）。
【００１１】
前記の生分解性物は、食品残渣、動物の糞尿、草木、木質材、紙、繊維および下水汚泥のうちの少なくとも一種類とすることができる（請求項３）。
【００１２】
本発明においては、少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別し、それぞれをバーナーを用いて燃焼させてもよい（請求項４）。この方法により、プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみを燃料としてより効果的に利用することができる。
【００１３】
また、少なくともプラスチックおよび生分解性物を含む混合ごみを発酵処理して分解させた後、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とに分別し、それぞれをガス化のための原料として用いてもよい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
従来、一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材およびプラスチックなどからなる混合ごみより、プラスチックを積極的に分離回収する技術思想は見当たらなかった。また、食品の容器包装用に使用された廃プラスチックの場合、分別されたとしても、付着する食品くずの腐敗により不衛生な環境を生ずる原因となっていた。
本発明によれば、プラスチックと生分解性物が混合した混合ごみを分別してから発酵させるのではなく、発酵を先に行うことにより、食品くず等が付着している場合においても腐敗による衛生上の問題を生ずることなく、プラスチックの機械的な破砕と生分解性物の生分解作用を同時に行うことができ、結果、燃料として価値の高いプラスチックごみを、経済的かつ容易に分離回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の一例を図１の工程のフロー図にしたがって説明する。
本発明においては、少なくともプラスチックと生分解性物が混合した混合ごみ（以下、単に「混合ごみ」ということがある。）を処理の対象とする。このような混合ごみとしては、たとえば一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材、金属およびプラスチックなどからなるごみがあり、これは、プラスチック袋に収納された状態で、自治体あるいは自治体より委託された業者の収集運搬車両により収集される。また、本発明においては、食品の容器包装用に使用された廃プラスチックも混合ごみとして処理対象に含める。食品の容器包装用に使用された廃プラスチックには、一般家庭から分別排出され自治体あるいは自治体より委託された業者の収集運搬車両により収集されるもの、コンビニエンスストアー、外食産業から排出されるものなどがある。食品の容器包装用に使用された廃プラスチックには食品くずが付着しているが、この食品くずを容器包装プラスチックとともに発酵処理すると、後の容器包装プラスチックの分離回収が容易となる。
【００１６】
収集された混合ごみは、まず発酵処理装置に投入される。この際、含まれている生分解性物、特にプラスチック表面に付着している食品くずの腐敗が進行しないように、直ちに発酵処理装置に投入するのがよい。投入にあたり、他の生分解性物を前記混合ごみに追加して発酵処理することは差し支えない。対象となる混合ごみが主として食品の容器包装用に使用された廃プラスチックからなり、付着している食品くずの量が不足するときは、他の生分解性物を追加混合することで、ごみ全体の発酵が確実になされる。混合ごみと他の生分解生物の発酵処理装置への投入は、各々を別々にして投入してもよいし、投入に先立って両者を混合することもできる。ごみのサイズによっては、裁断や粉砕処理することも好ましい。
【００１７】
混合ごみとともに発酵処理される生分解性の廃棄物としては、食品残渣、動物の糞尿、草木、木質材、紙、繊維および下水汚泥などがある。
【００１８】
発酵処理装置は、パドル式発酵槽に限らず、機械的切返し機能を備えたスクープ式、オーガ式の横形発酵槽、あるいは、ロータリーキルン式の回転式発酵槽、縦形パドル式、落とし戸式、サイロ式などの縦形発酵槽、あるいは、回分式の箱式発酵槽などいずれを用いることもできる。これらの発酵槽で、工程の連続運転を考慮すると、ロータリーキルン式の回転式発酵槽を用いるのがよい。
【００１９】
発酵処理装置に供給する混合ごみは、効率的な発酵を行わせるために、含水率が４０〜７０重量％、好ましくは５０〜６０重量％となるように調整するのが良い。また、炭素と窒素との比（C/N）が３０〜４０となるように、動物の糞尿や尿素などを添加するなどして調整することが好ましい。
また、プラスチックと生分解性物の割合を適度に調整し、あらかじめ混合ごみ全体をよく混ぜ合わせることでプラスチックの外部表面に生分解性物が一様に付着した状態になるようにしてもよい。これにより発酵をより効率的に行うことができる。
【００２０】
ロータリーキルン式の発酵処理装置の内部には掻揚げ機構が設備されており、供給された混合ごみのうち、プラスチック袋で収集された生ごみを含む生活ごみは直ちに破袋されて、プラスチックの袋・容器等と生ごみをはじめとする生分解性のごみとがばらばらの状態になる。またプラスチックは、物理的な接触および部分的な生分解との効果により、次第にそのサイズを減じていく。この際、プラスチックの外部表面に食品くず等の生分解性物が付着していても、それ自身の発酵作用と他の生分解性の廃棄物による掻きとり効果とにより、プラスチック外部表面から効率的に取り除かれる。混合ごみのうちの生ごみをはじめとする生分解性物とプラスチックの一部は、あらかじめ添加されている発酵微生物の作用により、約３日間の滞留時間を経て発酵処理される。
【００２１】
発酵処理を促進させるために、発酵処理装置における混合ごみの供給端部とは逆側端部より空気を流通させるが、この流通量は排気ガス中の酸素濃度が１５〜２０体積％となるように流通させることが好ましい。排ガス中には臭気成分、アンモニアガスなどが含まれているため、焼却処理するか、他の燃焼器の燃焼空気として用いることができる。
【００２２】
発酵処理された混合ごみは発酵処理装置の排出端部より排出されるが、その発酵処理済みのごみは、ラップシート、プラスチック製の包装容器、食べ物を入れるトレイ、飲料容器やそのキャップ、およびそれらの破砕物と、発酵処理を受けた粉状物との混合物となる。混合ごみの初期の状態によっては、空缶、ステンレスのスプーンなどの金属を含むこともある。
【００２３】
発酵処理済みのごみは、必要に応じて破砕機、磁力選別機、ステンレス選別機、アルミ選別機に通じ、金属の除去がなされる。特に磁力選別機では、乾電池、王冠、金属たわし、かみそりの刃などが、ステンレス選別機ではスプーン、ナイフ、フォークなどが、アルミ選別機ではアルミ缶およびアルミシートなどが除去される。
家庭などで徹底した生ごみの分別 収集が行われ、空缶などの鉄製品の混入がほとんど無い場合には磁力選別工程、ステンレス選別工程、アルミ選別工程を省略することができる。
【００２４】
金属が除去された発酵処理済みのごみは、裁断されたプラスチックごみ、および生分解性物が発酵した後の粉状ごみより構成される。これをトロンメル（ふるい）に供給して、ふるい目を通過しないプラスチックごみを主体とする部分と、ふるい目を通過した非プラスチックを主体とする部分とに分別する。前記の発酵処理過程において、プラスチックを主体とする部分は裁断および部分的な生分解により当初のサイズより小さくなってはいるものの、非プラスチックを主体とする部分（生分解性物が発酵した後の粉状ごみ）と比べて依然として大きい。そのため、トロンメルにより両者を容易に分離することができる。ここで、「プラスチックを主体とする部分」および「非プラスチックを主体とした部分」とは、厳密なものではなく、単に、それぞれふるいを通過しない部分、ふるいを通過しない部分と考えればよい。前述のように、プラスチックごみとそれ以外は、発酵処理過程においてサイズに顕著な差を生じているので、プラスチックの大部分はふるい上に残り、プラスチック以外の大部分はふるいを通過するのである。
【００２５】
ふるいの目開きとしては、４０ｍｍ以下であれば良く、より好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下であれば、プラスチックの回収率がより向上する。ふるいの目開きの下限としては、あまり細かくすると目詰まりを起こしやすくなるので５ｍｍ程度が良い。トロンメルによる分別を行うに当たっては、金属が除去された発酵処理済のごみをサンプリングし、プラスチックおよび非プラスチックそれぞれの粒度範囲を確認したうえでふるいの目開きを選択するのが良い。分別手段としては、トロンメルに代えて、振動ふるい、風力選別機、反発式分別機、静電分別機、水没選別などを採用することができる。トロンメル以外の分別手段を用いる場合にも、前述のように、金属が除去された発酵処理済のごみをサンプリングし、プラスチックおよび非プラスチックそれぞれの粒度範囲を確認したうえで、それぞれの分別手段による分別条件を定めるのが良い。水没選別の場合は、プラスチックは水に浮き、非プラスチックを主体とする粉状ごみは水に沈むという原理に基づくので、事前に粒度範囲を確認するにはおよばない。
なお、金属が除去された発酵処理済のごみをトロンメルに供給する前に破砕し、生分解性物が発酵した後の粉状ごみが使用するふるいに対して適切なサイズとなるよう調整することは差し支えない。発酵処理工程に十分な時間を充当することができて、発酵処理装置内において生分解性物が発酵した後の粉状ごみの細分化が達せられる場合には破砕工程を省略することができる。
このようにして、一般家庭から排出される、生ごみ、紙、繊維、木質材、金属およびプラスチックなどからなる混合ごみより、プラスチックを主体とするごみが回収される。
【００２６】
金属が除去された発酵処理済みのごみは、空気輸送手段によりバーナーまで供給し、高温の燃焼場へ向けて吹き込むことで燃焼させ、熱エネルギーを回収する燃料として用いることができる。一般家庭から排出される混合ごみ中に粗大な金属を含まなければ、発酵処理装置から排出された発酵処理ごみをそのまま燃料とすることもできるが、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とを分別後、各々を別にして燃料とするのがよい。特にプラスチックを主体とする部分は嵩高く塩素成分を含有するため、圧縮や加熱法による減容固化をおこないつつ脱塩素処理をおこない、再度粉砕して微粉化してバーナー用の燃料とするのがよい。
一方、発酵処理装置から排出された非プラスチックを主体とする部分は比較的含水率が高いため、燃料化に先立って乾燥処理することが好ましい。
【００２７】
さらに発酵処理済みのごみは、ガス化のための原料として用いることができる。プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分とを分別後、各々を別にしてガス化燃料とすることが好適である。特にプラスチックを主体とする部分は発熱量が大きく、熱量の大きな燃料ガスを生成させようとする場合には、プラスチックを主体とするごみの部分のみを分別してガス化燃料とするのがよい。
なお、ガス化のための原料とするのであれば、多少の金属の混入は問題とはならないので、発酵処理装置から排出された発酵処理ごみを、金属除去の工程を経ることなく、プラスチックを主体とする部分と非プラスチックを主体とする部分に分離し、それぞれをそのままガス化燃料とすることができる。この際、特にプラスチックを主体とする部分を固形化してガス化燃料とすることもできる。固形化することはガス化装置への定量供給性が向上するとともに、ガス化装置内部での発塵が抑制されるため、より好ましい。
【実施例１】
【００２８】
実施例１では、分別回収をおこなっている人口約５．４万人の自治体の一般家庭から排出された混合ごみを用いた。混合ごみはプラスチック袋に収納された状態で、自治体の収集運搬車両からスキップコンベアと呼ばれるバケツ状の受入施設に受け入れた。
一般家庭から排出された混合ごみの組成を表１に示すが、生ごみおよび紙・布がそれぞれ約５０％および３２％で大半を占めていた。プラスチックの主なものは、ラップシート、包装容器、食品トレイおよび飲料容器などであった。不燃分は、飲料容器のキャップ、空缶、ステンレスのスプーンなどの金属などであった。
また、含水率は５０％、高位発熱量は９５００ＫＪ／ｋｇであった。
【００２９】
【表１】
2005058923.tif 000003
【００３０】
プラスチック袋により収集された混合ごみは、スキップコンベアから直接発酵処理装置へ、一日６０トンの割合で投入した。発酵処理装置は内径が４．６ｍ、長さが６０ｍ、傾斜が１°のロータリーキルン式のものを用いた。発酵処理装置の内部は、開閉式の仕切り板による４室に仕切り、各部屋の内部には掻揚げ羽根を設備した。
ロータリーキルンの回転数を毎分０．５回転とし、約３日間をかけて発酵処理した。
【００３１】
発酵処理中には、排気ガス中の酸素濃度が１５体積％となるように、混合ごみの供給端部とは逆側端部より空気を流通させた。ロータリーキルン式の発酵処理装置よりの排ガス中は、隣接するポルトランドセメント製造用のロータリーキルンの主燃料の燃焼空気として利用し、排ガス中の臭気およびアンモニアガスなどが周辺環境へ漏洩することがないように焼却処理した。
【００３２】
発酵処理装置の排出端部より排出された発酵処理された混合ごみは、磁力選別機、ステンレス選別機、アルミ選別機の順に通じ、混合ごみに含まれる金属を除去した。続いて、破砕機に通じ、シート状や紐状のプラスチックごみ、紙・布ごみを裁断した。
【００３３】
金属の除去と粉砕処理を行った発酵処理済みの混合ごみを、スクリ−ン口径１０ｍｍのトロンメル（ふるい）に供給して、ふるい目を通過しない（プラスチックごみを主体とする）部分と、ふるい目を通過する（非プラスチックを主体とする）部分とに分別した。非プラスチックを主体とする部分は、発酵処理により粉状となっており、容易にふるい目を通過した。
その結果、一般家庭から排出された混合ごみ１００重量部に対して、ふるい目を通過しないプラスチックごみを主体とする部分約２３重量部と、ふるい目を通過した非プラスチックを主体とする部分約６１重量部とを分別できた。ふるい目を通過しないプラスチックごみを主体とする部分およびふるい目を通過した非プラスチックを主体とする部分の高位発熱量は、それぞれ２１９００ＫＪ／ｋｇ（湿ベース）および６６００ＫＪ／ｋｇ（湿ベース）であった。
【００３４】
このようにして、プラスチック袋に収納されて一般家庭から排出され混合ごみを、発酵処理装置に通じることで、機械的な破袋とプラスチックの生物分解作用とが同時に達成され、発酵処理後の混合ごみから容易にプラスチックごみを分離回収することができた。
【実施例２】
【００３５】
実施例２：実施例１のトロンメルによる分別でふるい目を通過した、非プラスチックを主体とする部分（粉状生成物）を、乾燥後ホッパ容器に貯蔵した。
実施例２の設備は、貯蔵ホッパ、定量切り出し装置、粉状生成物を空気輸送するための空気供給設備、バーナーに接続する配管、およびセメント焼成用のキルンの主バーナーに平行に設置した、粉状生成物をキルン内へ吹き込むための専用のバーナーで構成した。
貯蔵ホッパから、時間０．５トンの割合で上記粉状生成物を切り出し、空気輸送によりセメント焼成キルンのキルン前部へ吹き込んだ。上記粉状生成物は、ロータリーキルンの空間で安定した火炎を形成して燃焼させることができた。その結果、セメント焼成のためにキルン前部に必要とされる熱量の約２％を、上記粉状生成物で代替することができた。
【実施例３】
【００３６】
実施例３：実施例１のトロンメルによる分別で得たふるい目を通過しなかったプラスチックを主体とする部分を、加圧押し出し成形機に通じて固形化し、貯蔵ホッパに一時保管した。
実施例３の設備は、貯蔵ホッパ、定量切り出し装置、ロータリーキルン式の乾留ガス化装置、生成ガスを吸引するためのガス誘引機およびガス焼却炉で構成した。
貯蔵ホッパから、時間７０ｋｇの割合で固形化したプラスチックを主体とする部分を、乾留ガス化装置に供給し、８００℃の温度でガス化した。
その結果、水素、一酸化炭素および炭化水素類を主体とする熱量１７０００ＫＪ／Ｎｍ3の可燃性ガスを、固形化したプラスチックを主体とする部分１ｋｇあたり０．４８Ｎｍ3で生成させることができた。生成したガスは、実施例３では焼却処分したが、燃料ガスとして多用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の工程を示すフロー図である。
【図１】
2005058923.tif 000004