(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発分含有量１０〜３０重量％、且つ水分含有量０．１重量％以上であって、活性炭処理工程前に少なくとも塩素処理工程及び／又はオゾン処理工程を有する浄水処理工程に使用した使用済み活性炭を、コークス原料石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とする使用済み活性炭の処理方法。
【請求項２】
使用済み活性炭の平均粒子径が０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の使用済み活性炭の処理方法。
【請求項３】
使用済み活性炭をコークス原料石炭と予め混合し、コークス炉へ装入する事を特徴とする請求項１または２に記載の使用済み活性炭の処理方法。
【請求項４】
コークス原料石炭１００重量部に対する使用済み活性炭の使用量が１０重量部以下であることを特徴とする請求項１から３にいずれかに記載の使用済み活性炭の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素処理工程、オゾン処理工程および活性炭処理等の多くの処理を行う浄水処理工程、いわゆる高度浄水処理工程で使用された後の使用済み活性炭の処理方法に存する。
【０００２】
詳しくは、上述の高度浄水処理工程における使用済み活性炭において、特定の揮発分含有量及び水分含有量である該使用済み活性炭を、コークス製造原料の石炭とともに用いて処理する、使用済み活性炭の処理方法に存する。
【０００３】
【従来の技術】
一般の上下水道に於いては種々の浄水処理が行われており、例えば上水道等での浄水処理工程は、原水（被処理水）に対する浄水処理工程として凝集沈殿処理工程や砂濾過処理工程、塩素等により殺菌・消毒処理する工程（消毒処理工程）、更には有機物等や悪臭物質を除去する脱臭吸着処理目的の活性炭処理工程等を含む浄水処理工程の組み合わせからなっており、この活性炭処理工程には微粉状のものから粒状のものまで多種多様な活性炭が使用されている。
【０００４】
一方で、このような従来からの浄水処理工程から排出される廃棄物、例えば浄水処理工程に使用し吸着性能が低下した活性炭（使用済み活性炭）などは、特開平１１−１８８２５９号公報に記されているように高温加熱再生処理（再賦活処理）等によって被吸着物を除去し、再び使用することがしばしば行われていた。
【０００５】
しかしながら上述したような活性炭の再生処理には手間とコストがかかり、且つこの様な再生処理と浄水場等での長期に渡る浄水処理工程での使用を繰り返すと、たとえ再生処理時に最適条件を設定して活性化ガスの注入量、雰囲気および温度を維持管理しても活性炭の吸着性能の低下は避けられず、新品活性炭には及ばないという問題があり、またこの様な吸着性能低下を抑制すべく再生条件を過酷にすると、活性炭の硬度と歩留まりの低下が著しくなってしまうという問題もあった。
【０００６】
そこで、使用済み活性炭を再利用しても性能の向上（回復）が見込めない場合には、産業廃棄物として処理されることが一般的に行われていた。処理方法として例えば焼却処分、埋め立て処分等に処される以外に、活性炭はその殆どが炭素であるので、乾燥した後、燃料として利用されることもあった。
【０００７】
さて近年、とりわけ大都市近郊においては、水源の水質悪化や都市部埋設配管の老朽化等に伴い、上水道のカビ臭（異臭味）等の問題が深刻になっている。これらをより完全に除去するために、従来行われてきた浄水処理工程より浄水能力に優れた高度浄水処理技術が実際に導入されつつある。これは例えば、従来行われてきた浄水処理工程に加えて、被処理水をオゾン酸化するオゾン処理工程や消毒処理工程以上の高濃度で塩素処理する塩素処理工程（前塩素処理工程）等を設けることを特徴とする（厚生省監修  水道施設設計指針・解説１９９０等）。
【０００８】
例えばこの高度浄水処理技術として、前塩素処理等の塩素処理等を設けずにオゾン処理工程を設けた場合には、被処理水中の溶存酸素が増加し、これがオゾン処理工程の後に設けられた活性炭処理工程で使用する活性炭中において好気性微生物の増殖を促し、この微生物によって臭気やアンモニア性窒素の分解が促進されると言う効果（生物活性炭（Biological Activated Carbon）効果）を利用し浄水を行うのである。また消毒処理工程以上の高濃度での塩素処理工程においては、塩素の強力な酸化力によって被処理水中の有機物等を分解し、分解後に残留する塩素は後に設けた工程、例えば凝集沈殿池や活性炭処理工程にて除去する等の方法が取られている。この高度浄水処理工程に使用された後の活性炭、即ち使用済み活性炭についても再生や廃棄処分の方法が検討され始めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの高度浄水処理工程から排出される使用済み活性炭においては、その再生及び廃棄処理において従来の浄水処理工程から排出される使用済み活性炭が抱える問題以上に更に問題が複雑になっており、また新たな問題も生じている。
【００１０】
具体的には、高度浄水処理工程における被処理水は例えばオゾンや強烈な高濃度の塩素処理によって強力な酸化を受けているので、このような被処理水と接触する活性炭は再生処理前の段階で既に硬度が著しく低下しているので再生処理時に崩壊等が生じ易く、また活性炭粒子の損耗が激しく、歩留まりが低下するという問題がある。場合によっては再生処理前の使用済み活性炭自体の硬度が浄水場で再使用するのに必要な最低限の硬度を下回っている場合もあり、再生に向かないという問題すら生じている。
【００１１】
高度浄水処理工程における被処理水は、水中の有機物がオゾン等によって分解され酸を生成するためにｐＨが酸性側に傾く傾向がある。このため、塩基性側ではコロイド状態で存在しているカルシウムやマグネシウムなどの金属イオンが、高度浄水処理後は被処理水中に析出し、これが活性炭により蓄積されやすくなる。このような理由から、高度浄水処理工程から排出される使用済み活性炭は、カルシウム等のアルカリ金属酸化物や酸化鉄などの灰分が増加し、これらの触媒作用により活性炭基質の燃焼が助長され、硬度の減少とともに細孔分布が大きい方に片寄り、低分子汚染物質の除去能力の回復が望めない。この高度浄水処理で使用した活性炭の灰分の増加による細孔分布への影響は、使用済み活性炭を塩酸などの無機酸で洗浄処理して金属酸化物を除去してから再生することで改善は可能であるが、コスト面で問題が残る。
【００１２】
一方、使用済み活性炭を処分するに当たっても、従来にない問題が生じている。この使用済み活性炭は、微生物が繁殖した生物活性炭であるが故に臭気の強いものが多く、通常の埋め立てでは埋め立て後に臭気の問題が残るので、埋め立て処分は実質的に困難である。またセメント等で固化して地中に埋める方法などが提案されているが、技術的には未だ確立していない。
【００１３】
更に近年、高度浄水処理工程から排出される使用済み活性炭においては、ハロゲン、特に塩素含有量が新品の活性炭に比べて１０〜２０倍の高含有量となっているという問題がある。使用済み活性炭が高濃度の塩素を含有するために、活性炭の焼却時や高温再生処理時にダイオキシン等の発生原因となる恐れがあり、問題となっている。このような使用済み活性炭における高濃度の塩素含有の原因は、被処理水の水源である河川に土壌等を経由して流入する溶剤や農薬など、塩素を含有する物質が増加したことも原因と考えられているが、高度浄水処理工程として高濃度の塩素処理工程を設けた場合には更に問題が深刻となる。つまり、高度浄水処理工程において活性炭処理工程の前に鉄やマンガン、及びアンモニア性窒素除去の目的等で高濃度での塩素処理工程を設けた際には、この塩素濃度は季節や原水によって適宜変更するものの、一般的に被処理水中におけるアンモニア性窒素濃度の１０倍以上の高濃度塩素処理を行うので、この様な工程を設けた高度浄水処理から排出される使用済み活性炭における塩素含有量は更に増加し、問題がより深刻となるのである。
【００１４】
ダイオキンシンの発生を防ぐ方法としては、８００℃以上の高温で熱分解処理する方法と、活性コークス等で吸着除去する方法が知られている。しかしながら活性炭の再生処理は、昇温速度があまり大きいと活性化（再賦活）段階に悪影響するため、再生炉で８００℃以上までの急速な昇温ができない（「活性炭水処理技術と管理」  北川睦夫編著  日刊工業新聞社  １１６頁）。従って、前者の高温処理でダイオキシンを分解する場合は、新たに排ガスを加熱する必要があり実際には困難であった。
【００１５】
また後者の活性コークス等による吸着除去は、ダイオキシン等を吸着した活性コークスが、特別な危険廃棄物として分類されるため廃棄が困難で且つ費用がかさむという問題があった。
【００１６】
廃樹脂や廃タイヤ等の廃棄物を原料炭素源としてコークス製造原料炭素（の一部）としてコークス炉に装入することもしばしば行われてはいる。しかしこのような廃棄物は炭素源ではあるものの、通常のコークス製造原料に用いる炭素とは異なり様々な元素を含有しているので、高温のコークス炉に装入する際にもこれらからの不純物除去や粉砕等の前処理に労力を必要とする。更には、コークス原料の炉壁への付着や製造時のコークス原料容積の収縮率低下等を主原因とするコークス排出時の窯詰まりトラブル等が生じやすく、コークス炉の安定操業上問題が生ずることがあり、更には出来上がったコークス製品の品質維持向上面でも不純物の混入により問題が生ずることがあり、必ずしも現実的に好ましい処理方法ではない。よってこのような現状から、塩素等の不純物の多い高度浄水処理工程から排出される使用済み活性炭も同様にコークス炉及びコークス製造の安定操業に悪影響を及ぼすことは容易に考えられ、処理方法の検討は十分になされていなかった。
【００１７】
このように、高度浄水処理工程より排出される使用済み活性炭の処理は、従来の焼却処分や埋め立て処分では安全上、衛生上等の問題があり、安全且つ他場面において有用な処理方法を見いだすことは困難であり、また再生しても硬度や吸着性能が低く高度浄水施設で再利用が困難である事や、その臭気問題の処理や再生時の廃ガスを無公害化するための処理等も必要であり、未だ有効な処理方法は検討されておらず、産業廃棄物の処理上、大きな問題となりつつある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情に鑑み、高度浄水処理工程から排出される使用済み活性炭をコークス炉で処理するにあたり、コークス製品の強度を維持しつつ塊性の高いコークスを製造でき、且つダイオキンの発生を抑制する等、周辺環境への負荷を伴わずに使用済み活性炭を処理する方法を提供するものである。
【００１９】
本発明者らはこの様な、特殊な使用済み活性炭の処理方法について鋭意検討した結果、特定の浄水処理工程条件下に供じた後の使用済み活性炭の中でも、意外にも特定の物性を示す使用済み活性炭をコークス原料石炭と共にコークス製造に用いることで、強度に優れ且つ大粒径のコークスを容易に製造出来ることを見出した。更にはコークス炉に使用済み活性炭を装入することによって、優れた品質のコークスを安定して製造できるばかりでなく、従来の焼却方法とは異なりダイオキシン等の発生の心配もなく、且つ処理も容易であり環境に対する負荷を伴わない、使用済み活性炭の処理方法を見出し、本発明を完成させた。本発明によれば、ロータリーキルン熱分解法、シャフト炉乾留法のように特別な処理設備を必要とせず使用済み活性炭を処理できるのである。
【００２０】
つまり本発明の要旨は、揮発分含有量１０〜３０重量％且つ水分含有量０．１重量％以上であって、活性炭処理工程前に少なくとも塩素処理工程及び／又はオゾン処理工程を有する浄水処理工程に使用した使用済み活性炭を、コークス原料石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とする使用済み活性炭の処理方法に存する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
塩素処理工程の説明
浄水処理工程における塩素処理工程は、通常消毒の目的で濾過後に行われる後塩素処理工程があるが、塩素処理は殺菌、殺藻作用とともに強力な酸化力を持っていることから、鉄、マンガンの処理（鉄、マンガンを不溶解性の酸化物として除去）やアンモニア性窒素等の酸化分解の目的で、凝集沈殿工程以前の処理工程に設ける場合や、凝集沈殿工程と砂濾過等の濾過工程間に設ける場合がある。前者を前塩素処理工程、後者を中間塩素処理工程という。本発明に於ける塩素処理工程とは、活性炭処理工程前に設ける、このような前塩素処理工程及び／又は中間塩素処理工程を示す。
【００２２】
本発明における塩素処理工程に用いる塩素剤としては、液化塩素や次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等、任意の塩素剤を用いればよく、その使用量は例えば次亜塩素酸ナトリウムを用いる際には、通常、有効塩素濃度が被処理水に対して５〜１５重量％となる範囲で用いる。ここで有効塩素濃度とは、次亜塩素酸イオンの持つ酸化力を当量の塩素の量に換算して求めた濃度を意味する。また計量などの関係から希釈する場合は有効塩素濃度を１０重量％以下、中でも７重量％以下にすると分解が少ないので好ましい。塩素剤としては安全性、取扱い性の観点から次亜塩素酸ナトリウム等の次亜塩素酸塩類が好ましい。
【００２３】
本発明における塩素処理工程の塩素濃度は、被処理水中のアンモニア性窒素濃度の５〜２０倍、好ましくは８〜１５倍とすればよく、この濃度範囲内でも塩素処理工程後の濾過水の遊離残留塩素が０．２〜０．７ｍｇ／リットルの範囲となるように調整するのが更に好ましい。
【００２４】
また後塩素処理工程を設ける場合には、一般的に被処理水の遊離残留塩素が０．２〜０．７ｍｇ／リットル程度になるようにすればよい。
【００２５】
浄水処理工程における塩素剤の注入場所は、塩素剤が被処理水中においてよく混合される場所であれば任意であるが、例えば浄水処理工程前に原水を湛える着水井や、凝集剤の攪拌等を行う混和池などが好ましい。塩素処理工程での処理温度は任意であり、原水温度の季節変動範囲、具体的には３〜３５℃の範囲内であればよいが、被処理水の温度上昇にともない有効塩素濃度が低下する傾向があるので、１５〜２５℃の範囲内で行うのが特に好ましい。
オゾン処理工程の説明
本発明に於けるオゾン処理工程とは、例えばジオスミンや２−メチルイソボルネオール等による臭気やトリハロメタン前駆物質およびフミン質等による色度の除去や有機物質の分解活性を増大させ、後段の活性炭処理（生物活性炭）の処理能を向上させるものである。且つ塩素処理工程に先立って設け、塩素の消費量を減少させる目的で使用してもよい。オゾンの発生には従来公知の方法、例えば光学的方法、電解法、放電法等の任意の方法を用いればよいが、工業的には無声放電法によるオゾン発生機を用いるのが好ましい。被処理水へのオゾン注入率は原水の水質により適宜選択すればよいが、通常０．１〜１０ｍｇ／リットル、中でも０．１〜４ｍｇ／リットルの範囲とするのが好ましい。オゾン注入率が低すぎると活性炭に微生物が棲息するという所望の効果が低下する場合があり、高すぎると排オゾン処理設備の負荷増加と同時に不経済になることがある。
【００２６】
被処理水とのオゾン接触方式としては、オゾン吸収効率の高い向流式が好ましい。接触段数・接触時間は任意だが、吸収効率を高くして短絡流を抑える為に接触段数は２〜３段、接触時間は１段あたり１０〜２０分程度が好ましい。オゾン接触槽におけるオゾンの注入は、ディフューザー式、インジェクタ式、機械攪拌式等任意の方法を使用すればよいが、中でもディフューザー式が好ましい。オゾン処理工程における処理温度は任意であり、原水温度の季節変動範囲、具体的には３〜３５℃の範囲内であればよいが、被処理水の温度上昇に伴い被処理水へのオゾンの溶解量が増加するもののオゾンの分解が著しく速くなり、効果が低下する場合があるので、１５〜２５℃の範囲内で行うのが好ましい。
【００２７】
またオゾンは酸化力が強いので、オゾンが接触する部分、及び接触する恐れのある部分は、十分な耐食性と強度のある材質が必要とされる。それらの材質としては、例えばステンレス鋼、ＦＲＰ、コンクリート等を用いればよい。
活性炭及び活性炭処理工程の説明
本発明において、先述してきた塩素及び／又はオゾン処理工程に続く活性炭処理工程に使用する活性炭としては任意のものを使用できるが、中でも比表面積が４００〜６００ｍ2／ｍｌ、ＪＩＳ硬さが９０以上の石炭系活性炭が好ましい。石炭系活性炭はヤシ殻及び木質活性炭に比べて直径３０〜３００Åの細孔量が多いために、有機ハロゲン化合物前駆物質の除去性能に優れる。活性炭の粒径分布は使用される活性炭吸着設備が固定層式か流動層式かで適宜選択すればよく、例えば固定層では粒径０．４〜２．４ｍｍで均等係数１．５〜２．１程度のものを、流動層では粒径０．３〜０．９ｍｍで均等係数１．５〜２．１程度のものを用いればよい。また、活性炭からの流出水のｐHが通水開始段階において上昇することを防ぐために、通水前に活性炭の約４００〜５００体積倍量の水で予め洗浄したり、塩酸や硫酸等の無機酸で中和したり、二酸化炭素や空気等の酸化性ガスで酸化処理したＰＨ調整活性炭を用いる等の処理を行ってもよい。
【００２８】
このような新品活性炭の製造方法は任意であるが、一般的な活性炭の製造工程における賦活工程においては、水蒸気や二酸化炭素等の高温ガスによるガス賦活工程によって賦活された活性炭がより好ましい。これは、９００〜１０００℃程度の高温下での賦活工程を経て製造された活性炭を用いて、本発明における使用済み活性炭とすることにより、コークス炉における処理の際に原料石炭と異なり軟化溶融しない不活性物質として、コークス生成時の亀裂を抑えて塊を大きくするという効果を奏するからである。
【００２９】
本発明における活性炭処理工程は、被処理水と活性炭とを接触させる工程を示し、具体的な活性炭処理工程としては例えば、吸着池に先述のような活性炭を充填し、これに処理対象水を流通させるものであり、固定層式と流動層式に大別され任意の方法を使用できる。
【００３０】
固定層式は、下降流で通水されるために、活性炭粒子の漏出が少ないという長所と浮遊懸濁物質の堆積による損失水頭を取り除くために定期的な洗浄が必要となる短所がある。運転条件は例えば、被処理水との接触時間が６〜１０分、空塔速度が５〜１０ｈｒ-1、線速度が１０〜２０ｍ／ｈｒ、活性炭層厚さが１．５〜３ｍである。
【００３１】
流動層式は、上降流で活性炭が流動する流速で通水するため、損失水頭が少なく頻繁な洗浄を必要としない長所がある反面、流動幅が狭く、活性炭粒子が漏出しやすいという短所がある。運転条件は例えば、接触時間が４〜６分、空塔速度が１０〜１５ｈｒ-1、線速度が１０〜１５ｍ／ｈｒ、活性炭層厚さが１〜１．５ｍである。
使用済み活性炭の説明
本発明の処理方法の対象である使用済み活性炭は、上述したとおりの少なくとも塩素処理行程及び／又はオゾン処理工程を有する浄水処理工程より排出された使用済み活性炭であって、揮発分含有量１０〜３０重量％、且つ水分含有量０．１重量％以上の使用済み活性炭である。この条件を満たす限りにおいては、任意の方法にてこのような活性炭を調整し、用いることが出来る。
【００３２】
本発明の使用済み活性炭を得るためには、例えば被処理水の水質が水素イオン濃度（ｐＨ）６．５〜８．５、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）３ｍｇ／リットル以下，浮遊物質量（ＳＳ）３ｍｇ／リットル以下、溶存酸素量（ＤＯ）５ｍｇ／リットル以上、大腸菌群数５０００ＭＰＮ／１００ｍｌ以下の条件下で上述の塩素処理行程及び／又はオゾン処理工程を含む浄水処理工程を経た後の活性炭処理にて使用された活性炭を、放置し適宜水切りを行い、必要に応じて更に遠心分離機やスクリュー脱水機等で脱水等の処理をして得ることが出来る。
【００３３】
本発明に使用する使用済み活性炭は、揮発分含有量１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％、さらに好ましくは１５〜２０重量％である。揮発分含有量が少ないと、コークス炉内におけるガスの発生量の低下に伴い熱量が減少したり、また使用済み活性炭の粉砕が困難な場合がある。更にはこのような揮発分含有量の低い使用済み活性炭は再生処理で初期の性能が回復する場合が多いため、再生処理し、浄水場で再利用する方が経済的である。また使用済み活性炭においては揮発分含有量が多すぎても、コークス炉で原料石炭が軟化溶融する際に、使用済み活性炭からもガスが多量に発生して気孔が増加し、コークス生成時の亀裂の発生を十分に抑えられない場合がある。
【００３４】
使用済み活性炭の水分含有量は０．１重量％以上であり、５重量％以上が好ましい。実際は０．１〜３０重量％の範囲で、含有水分量が多すぎると、後述するコークス原料石炭との混合において、使用済み活性炭に塊（ダマ）が生じてしまい、後述する成型炭形成の際に使用済み活性炭の偏在を抑制すべくこのダマの粉砕を行って粒度調整などを行う必要が生ずることがある。コークス炉に装入する原料石炭は一般的には平均粒子径を３ｍｍ以下するために粉砕機に供されるが、この粉砕を原料石炭単独ではなく、未乾燥の使用済み活性炭と配合して配合炭としてから粉砕する事で、高水分の使用済み活性炭でも高い分散性が得られ、良質のコークスを製造することが可能となる。含有水分量が０．１重量％未満では、搬送中やコークス炉装入時に発塵して環境面で好ましくない。
【００３５】
更に粒径は任意だが、平均粒子径が０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．５ｍｍである。この範囲とすることで、処理方法であるコークス炉への装入後、コークスの製造において、コークス塊が大きくできる効果があるので好ましい。
コークス炉での処理方法（コークスの製造方法）の説明
本発明の使用済み活性炭の処理方法においては、先述した特定の使用済み活性炭、具体的には揮発分含有量１０〜３０重量％、且つ水分含有量０．１重量％以上であって、活性炭処理工程前に少なくとも塩素処理行程及びオゾン処理工程を有する浄水処理工程に使用した使用済み活性炭を、コークス原料石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とする。
【００３６】
本発明において、使用済み活性炭の添加量はコークスの原料石炭に対して任意の割合で使用できる。一般的には使用済み活性炭を大量に装入するとコークス強度が低下すると言う場合があり、少量の添加によってコークスの製造方法においてコークス生成時の亀裂を抑える等の効果があるので、コークスの製造上好ましい。このような理由により本発明においては、使用済み活性炭の使用量は、コークスの原料石炭１００重量部に対し１０重量部以下、中でも５重量部以下であることが好ましい。このような効果の発現には、製造上検討にもよるが通常はコークスの原料石炭１００重量部に対し１重量部以上用いればよい。
【００３７】
本発明の処理方法においては、使用済み活性炭をコークス原料石炭と同時、又はこれと混合し配合してコークス炉に装入してもよい。
【００３８】
例えば使用済み活性炭を予め粉砕してから石炭とともにコークス炉に装入する場合がある。粉砕機は、粉砕後の平均粒子径が０．１〜１．５mm程度で、好ましくは０．１５〜０．５ｍｍ程度にできれば、形式や構造は特定されない。含有水分量が３０重量％以上等の多い使用済み活性炭は、ダブルロール型粉砕機を用いると効率よく粉砕できる。
【００３９】
使用済み活性炭をコークス原料石炭と配合し、粉砕してコークス炉に装入する方法は、別個に装入する際に比べて粉砕機が減らせる効果がある。原料石炭に使用済み活性炭を混合（配合）する方法の一例としては、コークス炉に装入する配合炭の一部を抜き出して使用済み活性炭と混合するか、または予め使用済み活性炭を混合してある配合原料石炭からその一部を抜き出した使用済み性炭混合配合石炭に、タールやアスファルト等のバインダーを添加し、室温または水蒸気加温下で加圧成型する冷間成型方法、或いは、バインダーを添加せずに配合炭が軟化する３５０℃〜４００℃の温度で保持しつつ加圧成型機で成型炭を製造する熱間成型方法よってまず成型炭を製造し、次にこのようにして製造された成型炭を再び配合炭に混合した後、コークス炉に装入するという方法が挙げられる。
【００４０】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
以下の方法によって得られた使用済み活性炭（諸物性は表１に記載）を、以下に記載の条件下でコークス炉に装入し、処理を行った。
なお、使用済み活性炭の灰分と揮発分含有量はＪＩＳ  Ｍ８８１２で、ヨウ素吸着量と硬さはＪＩＳＫ１４７４に従い求めた。平均粒子径は、ＪＩＳ  Ｋ１４７４の粒度分布において試料の５０％が通過したときの篩い目開きの値とした。全ハロゲン量は、活性炭５〜２０ｍｇを全有機ハロゲン分析計（ダイアインスツルメント製ＴＯＸ−１００型）にて測定した。
【００４２】
石炭の揮発分含有量はＪＩＳ  Ｍ８８１２で測定し、流動性はＪＩＳ  Ｍ８８０１に従い求めた。
【００４３】
コークス強度Ｄ15015は、ＪＩＳドラム試験器で１５０回転後の１５ｍｍ篩い上の重量％より求めた。コークス平均粒径は、ＪＩＳ  Ｋ２１５１に準ずる方法で測定した。
【００４４】
コークス粉の灰分と揮発分含有量はＪＩＳ  Ｍ８８１２に従い求めた。
［使用済み活性炭の調製］
表１に記載した諸物性を有する水処理用石炭系活性炭（使用前）を、以下の高度浄水処理工程に供した。
・高度浄水処理工程の諸条件。
河川から取水された被処理水を、急速攪拌−凝集沈殿−砂濾過−オゾン処理−活性炭処理―塩素処理からなる高度浄水処理工程に９６ヶ月通水し、使用済み活性炭を調製した。この際の取水された被処理水の水質変動は、水素イオン濃度（ｐＨ）６．８〜７．４、全有機炭素量（ＴＯＣ）２〜４ｍｇ／リットル、過マンガン酸カリウム消費量６．８〜８．８ｍｇ／リットルであった。この高度浄水処理工程から排出された使用済み活性炭の諸物性は表１に記載したとおりである。
［コークス炉での処理条件］
揮発分含有量２８重量％、流動性（ｌｏｇＤＤＰＭ）２．８の粘結炭を、衝撃型粉砕機で３ｍｍ通過が８０重量％以上になるように粉砕した。粉砕炭の水分を測定した後に、含有水分量既知の使用済み活性炭を乾燥基準で所定の各割合（１、２、５、及び８重量％）になるように加えて配合炭を得た。配合炭の水分量が９重量％になるように水を添加後、５分間混合機で混合して混合調製炭を得た。
得られた混合調製炭から１６．５ｋｇ（乾燥基準１５ｋｇ）分取して３等分した。次に、３等分した混合調製炭５．５ｋｇ（乾燥基準５ｋｇ）を缶焼き用石油缶（２３５ｍｍ×２３５ｍｍ×３００ｍｍ）に投入し、高さが１／３相当（約１００ｍｍ）になるようにスタンプ棒でついた。この作業を更に２回繰り返した。続いて、缶に蓋をして空気が漏れ込まないようにハンマーで管を内側に折り曲げた。
最後に、混合調製炭を詰めた缶を９００℃に保持した電気炉にセットし、９００℃で８時間乾留した後に取り出し、燃焼による灰化を防ぐために消化ＢＯＸ（空気を遮断した箱）等で冷却し製品を得た。
【００４５】
得られたコークスについては、強度Ｄ15015と平均粒径を測定し結果を表−２と表−３に示した。
実施例２
実施例１の粘結炭（水分含有量既知）に使用済み活性炭（水分含有量既知）を乾燥基準で所定の割合になるように配合した後に衝撃粉砕して配合炭を得た。粉砕後の使用済み活性炭の平均粒径は０．５ｍｍで、配合炭の９０重量％が３ｍｍ篩いを通過した。得られた配合炭を実施例１と同様の条件にて缶詰めし、焼成してコークスを製造した。得られたコークスについて平均粒径と強度Ｄ15015を測定し結果を表−２と表−３に示した。
比較例１
実施例２の使用済み活性炭の代わりに、最大粒径が８ｍｍ未満のコークス粉をダブルロール型粉砕機で粉砕した後に、粒度調整をして平均粒径を１．５ｍｍにした粒度調整コークス粉を得た。粒度調整コークス粉は灰分含有量が１０．５重量％で揮発分含有量が１重量％であった。得られた粒度調製コークス粉を実施例２と同様の条件にて管詰めし、焼成してコークスを製造した。
【００４６】
得られたコークスについては、平均粒径と強度Ｄ15015を測定し結果を表−２と表−３に示した。
比較例２
粒度調整コークス粉の平均粒径が０．５ｍｍになるように粉砕条件と粒度調整条件を変更した以外は、比較例１と同様の方法でコークスを製造した。平均粒径が０．５ｍｍのコークス粉の灰分含有量と揮発分含有量は比較例１と同等だった。得られたコークスについては、平均粒径と強度Ｄ15015を測定し結果を表−２と表−３に示した。
【００４７】
【表１】
0004006931.tif 000002
【００４８】
【表２】
0004006931.tif 000003
【００４９】
コークス平均粒径と配合率の関係は、使用済み活性炭でもコークス粉でも配合率５重量％を頂点とした上向きに凸の曲線を描く。実施例１と比較例１から、使用済み活性炭を配合したコークスの平均粒径は、配合率１〜８重量％の全域でコークス粉を配合した場合よりも１ｍｍ以上大きくなるのが分かる。コークスの平均粒径は一般に１／１０ｍｍまで表記するので、使用済み活性炭はコークス粉よりもコークス塊を大きくするのに有効であることが明白である。更に、コークス平均粒径に及ぼす配合物の平均粒径の影響を実施例２と比較例２で比べてみると、以外にも平均粒径０．５ｍｍの使用済み活性炭を配合したコークスが、平均粒子径０．３ｍｍのコークス粉を配合したコークスよりも大きいのが分かる。この事実は、コークス粉の代わりに使用済み活性炭を用いれば、粉砕条件を緩和できる事を意味し、産業上極めて有益である。
【００５０】
【表３】
0004006931.tif 000004
【００５１】
コークス強度は、使用済み活性炭でもコークス粉でも配合量が増えるに伴い低下する。実施例１と比較例１を比べることで、使用済み活性炭を配合したコークスの強度は、配合率１〜８重量％の全域でコークス粉を配合した物以上となっているのが認められる。また、配合率が２重量％以上では、その差は０．２〜０．５と大きくなり、使用済み活性炭がコークス粉よりも有効な配合物であるのが分かる。更に、コークス強度に及ぼす配合物の平均粒径の影響を実施例２と比較例２で比べてみると、意外にも平均粒径０．５ｍｍの使用済み活性炭を配合したコークスが、平均粒子径０．３ｍｍのコークス粉を配合したコークスよりも硬いのが分かる。加えて実施例１及び２のコークスは、表２から明らかなように、比較例に比べて大粒径のコークスが得られると言う利点を併せ持つ。
【００５２】
【発明の効果】
既設のコークス炉を有効利用する本発明の使用済み活性炭の処理方法によれば、使用済み活性炭の揮発分や粒子径がコークスに及ぼす悪影響を解消する事ができるため、コークス製品強度を低下させること無く、大粒子径のコークスを製造することができ、且つダイオキシンの発生等、環境負荷を伴わずに使用済み活性炭を処理できるという長所を有する。
【００５３】
また、本発明によれば補助原料として殆どコストのかからない使用済み活性炭を利用できるため、同様の補助原料とみなされる無煙炭やコークス粉を用いるよりも経済的な操業を行うことができる。更に、本発明によればコークス粉使用時よりも著しく発生ガス量が多く、従ってコークス粉に比べて含有水による熱量ロスを補っても余る熱量が得られるので、コークス製造において有利である。そして意外にも、この発生ガスの殆どが石炭軟化溶融する温度域よりも低い温度で発生するために、無煙炭等に比べてコークス生成時の製品への影響は極めて少なく安定的に操業できる。
【００５４】
更には、コークス粉は通常、平均粒子径が０．３ｍｍ程度に粉砕して用いられるが、使用済み活性炭はそれよりも大きくても同様な効果が得られるため、特に粉砕を必要としないという、実用上の利点もあり、使用済み活性炭の粉砕性（粉砕性はたとえば、ハードグローブ粉砕性ＪＩＳ  Ｍ８８０１で測定する）は、コークス粉よりも優れている。一般にコークス粉は、平均粒径０．３ｍｍ程度に粉砕されてから別の粉砕機で粉砕された原料石炭に配合され、コークス炉に装入されている。この従来からの製法では、コークス粉が原料石炭に比べ非常に硬いために、原料石炭と使用済み活性炭で各々別の粉砕機が使用されている。ここで、本発明による使用済み活性炭をコークス粉の代わりに用いた場合、使用済み活性炭を原料石炭に配合してから石炭用粉砕機で同時粉砕ができ、非常に経済的である。