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技術 固形燃料およびその製造方法

出願人 水ing株式会社
発明者 新庄尚史築井良治鈴木隆幸
出願日 2012年8月13日 (8年3ヶ月経過) 出願番号 2012-179264
公開日 2014年2月27日 (6年9ヶ月経過) 公開番号 2014-037456
状態 特許登録済
技術分野 固形燃料及び燃料附随物
主要キーワード 軟質体 臭気分析 押出し式 回転駆動体 敷地境界線 紙ごみ 乾燥有機物 有機質成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年2月27日)のものです。
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図面 (3)

課題

主として下水汚泥などの有機性廃棄物およびRPF製造原料から製造される固形燃料であって、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料の製造方法の提供。

解決手段

有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る混合工程と、前記混合原料から成型体を得る成型工程と、を備える固形燃料の製造方法。

概要

背景

従来、下水汚泥などの有機性廃棄物を有効利用する方法としては、コンポスト化により肥料として利用されるほか、セメント会社での再利用などの方法に限定されており、大半のものは脱水焼却処理後埋め立て処分とされてきた。
そこで、近年では有機性廃棄物が保有している熱量を燃料として有効利用するための方法が盛んに検討されるようになってきた。ところが、有機性廃棄物を燃料として利用する場合、汚泥特有悪臭が発生すること、および石炭などの代替燃料としては発熱量がやや低いという問題点があった。

有機性廃棄物を燃料として利用するには、大きく分けると炭化処理乾燥処理の2つの処理方式がある。
炭化処理で製造された製品は、大部分の臭気成分が除去されているため、悪臭発生に関する問題性は比較的少ない。ところが、乾燥処理と比較すると炭化処理工程は多大な投入エネルギーを必要とすることや、有機性廃棄物から多くの有機質成分揮発させることから、炭化処理で製造された製品はコスト面および有機性廃棄物が持つ熱量を低下させるという欠点があった。

乾燥処理方式は、投入エネルギーに関するコスト面や利用可能な回収エネルギー量が多い点で、炭化処理より有利となる一方、汚泥特有の悪臭が残存することが大きな課題であった。特に、乾燥処理方式で製造された製品は、吸水により臭気が更に強くなること、および燃料としての品質が著しく低下することから、持続性の高い臭気対策および品質を安定化する対策が必要であった。

一方、RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel)は、発生履歴が明らかな産業廃棄物原料とすることで安定した品質の固形燃料とされている。しかしながら、高品質のRPFを製造するための原料供給量に制限があることや、廃プラスチック主体として製造されたRPFは高い発熱量を示すことから、石炭など発熱量が異なる他の燃料の代替品として使用する場合には利用量に制限があった。

さらに、RPFに有機性廃棄物を混合して固形燃料を作製する方法が検討されている。
例えば特許文献1では、不溶融性可燃廃棄物溶融原料を配合し、押出し成型機にてプラスチック加熱溶融し、全体に分散粘結させることで撥水性の固形燃料を得る方法が記載されている。
また、特許文献2では、混合廃棄物から不燃物を除去して抽出した可燃廃棄物および廃プラスチックと、高水分の有機性廃棄物に乾燥処理を施した乾燥有機物とを用いてRPFを製造する方法が記載されている。

概要

主として下水汚泥などの有機性廃棄物およびRPF製造原料から製造される固形燃料であって、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料の製造方法の提供。有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る混合工程と、前記混合原料から成型体を得る成型工程と、を備える固形燃料の製造方法。

目的

すなわち、主として下水汚泥などの有機性廃棄物およびRPF製造原料から製造される固形燃料であって、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る混合工程と、前記混合原料から成型体を得る成型工程と、を備える固形燃料の製造方法。

請求項2

前記有機性廃棄物の水分含有率をx(質量%)、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)をyとしたときに、下記式(I)を満たすように、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との混合比を調整する、請求項1に記載の固形燃料の製造方法。式(I):y≦−0.0436x2+1.7458x+40.0

請求項3

xが0〜45(質量%)であり、yが55(質量%)以下である、請求項2に記載の固形燃料の製造方法。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載の固形燃料の製造方法によって製造される固形燃料。

技術分野

0001

本発明は、固形燃料およびその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、下水汚泥などの有機性廃棄物を有効利用する方法としては、コンポスト化により肥料として利用されるほか、セメント会社での再利用などの方法に限定されており、大半のものは脱水焼却処理後埋め立て処分とされてきた。
そこで、近年では有機性廃棄物が保有している熱量を燃料として有効利用するための方法が盛んに検討されるようになってきた。ところが、有機性廃棄物を燃料として利用する場合、汚泥特有悪臭が発生すること、および石炭などの代替燃料としては発熱量がやや低いという問題点があった。

0003

有機性廃棄物を燃料として利用するには、大きく分けると炭化処理乾燥処理の2つの処理方式がある。
炭化処理で製造された製品は、大部分の臭気成分が除去されているため、悪臭発生に関する問題性は比較的少ない。ところが、乾燥処理と比較すると炭化処理工程は多大な投入エネルギーを必要とすることや、有機性廃棄物から多くの有機質成分揮発させることから、炭化処理で製造された製品はコスト面および有機性廃棄物が持つ熱量を低下させるという欠点があった。

0004

乾燥処理方式は、投入エネルギーに関するコスト面や利用可能な回収エネルギー量が多い点で、炭化処理より有利となる一方、汚泥特有の悪臭が残存することが大きな課題であった。特に、乾燥処理方式で製造された製品は、吸水により臭気が更に強くなること、および燃料としての品質が著しく低下することから、持続性の高い臭気対策および品質を安定化する対策が必要であった。

0005

一方、RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel)は、発生履歴が明らかな産業廃棄物原料とすることで安定した品質の固形燃料とされている。しかしながら、高品質のRPFを製造するための原料供給量に制限があることや、廃プラスチック主体として製造されたRPFは高い発熱量を示すことから、石炭など発熱量が異なる他の燃料の代替品として使用する場合には利用量に制限があった。

0006

さらに、RPFに有機性廃棄物を混合して固形燃料を作製する方法が検討されている。
例えば特許文献1では、不溶融性可燃廃棄物溶融原料を配合し、押出し成型機にてプラスチック加熱溶融し、全体に分散粘結させることで撥水性の固形燃料を得る方法が記載されている。
また、特許文献2では、混合廃棄物から不燃物を除去して抽出した可燃廃棄物および廃プラスチックと、高水分の有機性廃棄物に乾燥処理を施した乾燥有機物とを用いてRPFを製造する方法が記載されている。

先行技術

0007

特開昭61−40398号公報
特開2010−227779号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、特許文献1や特許文献2等に記載の従来の固形燃料や資源化された廃棄物は、悪臭が発生する場合があった。また、水に接触すると容易に水が浸漬して型崩れを生じる場合があった。

0009

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、主として下水汚泥などの有機性廃棄物およびRPF製造原料から製造される固形燃料であって、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料およびそ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

0010

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の(1)〜(4)である。
(1)有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る混合工程と、
前記混合原料から成型体を得る成型工程と、
を備える固形燃料の製造方法。
(2)前記有機性廃棄物の水分含有率をx(質量%)、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)をyとしたときに、下記式(I)を満たすように、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との混合比を調整する、上記(1)に記載の固形燃料の製造方法。
式(I):y≦−0.0436x2+1.7458x+40.0
(3)xが0〜45(質量%)であり、yが55(質量%)以下である、上記(2)に記載の固形燃料の製造方法。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の固形燃料の製造方法によって製造される固形燃料。

発明の効果

0011

本発明によれば、主として下水汚泥などの有機性廃棄物およびRPF製造原料から製造される固形燃料であって、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料およびその製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

実施例の処理フローを示す概略図である。
実施例の結果を示すグラフである。

0013

本発明について説明する。
本発明は、有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る混合工程と、前記混合原料から成型体を得る成型工程と、を備える固形燃料の製造方法である。
このような固形燃料の製造方法を、以下では「本発明の製造方法」ともいう。

0014

本発明の製造方法における各工程について、以下に説明する。

0015

<混合工程>
本発明が備える混合工程について説明する。
混合工程では、初めに、有機性廃棄物とRPF製造原料とを用意する。

0016

有機性廃棄物とは、下水汚泥、し尿汚泥、食品廃棄物生ごみ焼酎粕コーヒー粕等)、畜産廃棄物牛糞尿豚糞尿等)等である。より具体的には、下水処理施設食品工場等から排出され、活性汚泥法嫌気性消化法等によって水処理して生じる有機成分を含む汚泥が例示される。
また、通常の下水汚泥、し尿汚泥、食品廃棄物、畜産廃棄物等に脱水処理や乾燥処理を施した後のものであってもよい。
有機性廃棄物の成分、水分などの性状は特に限定されず、通常の下水汚泥、し尿汚泥、食品廃棄物、畜産廃棄物等と同様であってよい。

0017

有機性廃棄物が、下水処理施設や食品工場等から排出される、活性汚泥法や嫌気性消化法等によって水処理した際に生じる有機成分を含む汚泥である場合、通常、遠心脱水圧縮脱水等によって、含水率は80質量%程度に調整されており、その性状は粘土状軟質体である。
また、このような含水率が80質量%程度の汚泥に乾燥処理を施した後のものを、混合工程において有機性廃棄物として利用することが好ましい。ここで、含水率が80質量%程度の汚泥を乾燥するための方法は特に限定されず、例えば従来公知の方法を適用することができるが、乾燥処理の対象物過度の熱が加わらないように、間接加熱方式減圧加熱方式の乾燥機を用いて乾燥することが好ましい。

0018

本発明の製造方法では、有機性廃棄物の水分含有率を測定し、これを把握する。後に詳細に説明するように、この水分含有率に基づいて、前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を最適値に調整するからである。
有機性廃棄物の水分含有率(質量%)は約50gの有機性廃棄物を105℃に調整した乾燥機内に20時間保持し、この乾燥処理によって減った質量を水分として算出して求める値を意味するものとする。
このような方法で測定して求めた水分含有率(質量%)が、後述する式(I)におけるxである。

0019

有機性廃棄物が上記のような汚泥(好ましくは乾燥処理後の汚泥)である場合、この汚泥の発熱量は、通常、ドライベースで4000〜5000kcal/kg程度である。

0020

なお、本発明においてドライベースとは、水分以外の成分に基づくことを意味するものとする。例えばドライベースでの質量を求める際は、含水状態での質量を測定し、前述の有機性廃棄物の水分含有率の測定方法と同様の方法によって測定した水分含有率を用いて、水分以外の質量、すなわちドライベースでの質量を算出して求めるものとする。

0021

したがって、ドライベースの発熱量を求める際は、測定対象物(汚泥等)を乾燥させ、乾燥状態での発熱量を測定する。

0022

RPF製造原料について説明する。
RPFとは、通常、産業系廃棄物のうち、マテリアルリサイクルが困難な廃プラスチックや古紙を原料とした高カロリー固形燃料を意味する。本発明の製造方法においてRPF製造原料とは、このような通常のRPFを製造するために用いることができる廃プラスチックや古紙を主成分とする原料を意味するが、すでに固形燃料の態様となっているRPFも含まれるものとする。
また、プラスチックおよび/または紙を主成分(プラスチックと紙との合計が概ね50質量%以上の含有率とする)とする原料であれば、本発明の製造方法におけるRPF製造原料に含まれるものとする。

0023

RPF製造原料が含み得るプラスチック(廃プラスチックを含む。以下、同様。)の種類は特に限定されないが、燃焼により有毒ガスを生じないものが好ましい。例えばポリスチレンポリエチレンポリプロピレンであることが好ましい。

0024

プラスチックおよび紙(古紙を含む。以下、同様。)以外に、RPF製造原料が含んでもよいものとして、例えば廃木材が挙げられる。

0025

RPF製造原料の形状等は特に限定されず、従来公知のRPFを製造するために用いることができる原料と同様であってよい。例えばRPF製造原料が含むプラスチックであれば、そのプラスチックは0.1〜5mm程度の粒状、1〜300mm2程度の面積フィルム状またはひも状のものであってよい。例えばRPF製造原料が含む紙であれば、その紙は0.01〜400mm2程度の面積の紙片であってよい。

0026

また、RPF製造原料の水分は特に限定されず、従来公知のRPFを製造するために用いることができる原料と同様であってよく、例えば0〜30質量%の水分含有率であってよい。RPF製造原料の水分は、1質量%以上であってよく、20質量%以下であることが好ましい。

0027

本発明の製造方法が備える混合工程では、上記のような有機性廃棄物とRPF製造原料とを混合して混合原料を得るが、有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を、有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて調整する。

0028

本発明者は鋭意検討し、有機性廃棄物に含まれる水分の含有率に基づいて有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、最適化することで、悪臭を発生し難く、水と接触しても水を吸収し難く、型崩れし難い固形燃料が得られることを見出した。また、好ましくは、有機性廃棄物の水分含有率と、前記有機性廃棄物および前記RPF製造原料の合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)とが、特定の関係式を満たすように調整すると、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られることも見出した

0029

また、本発明の製造方法によって得られる固形燃料は、型崩れし難いので、その結果、粉塵を発生し難いと考えられる。

0030

本発明の製造方法によると、有機性廃棄物の混合比を高くしても、得られる固形燃料は悪臭を発生し難く、かつ、水を吸収し難く型崩れし難い。具体的には、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)を35〜55質量%程度にまで高めることもできる。この場合であっても、悪臭が発生し難く、かつ、水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料を得ることができる。このためには、有機性廃棄物の水分含有率に着目し、これを最適値に調整したうえで、さらに、この水分含有率の場合に最適な有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比に調整する。

0031

また、RPF製造原料は、供給量に制限がある場合がある。すなわち、RPF製造原料の割合を少なくし、その分、有機性廃棄物の割合を多くする必要がある場合がある。このような場合であっても、本発明の製造方法によれば、有機性廃棄物の水分含有率に着目し、これを最適値に調整することで、RPF製造原料の割合を少なくし、その分、有機性廃棄物の割合を多くしたうえで、悪臭が発生し難く、かつ、水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料を得ることができる。
逆に、RPF製造原料の割合を多くする必要がある場合も、本発明の製造方法によって適切に対応することができる。すなわち、有機性廃棄物の水分含有率に着目し、これを最適値に調整することで、RPF製造原料の割合を多くし、その分、有機性廃棄物の割合を少なくしたうえで、悪臭が発生し難く、かつ、水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料を得ることができる。

0032

前述の好ましい態様について説明する。前述のように、有機性廃棄物の水分含有率と、前記有機性廃棄物および前記RPF製造原料の合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)とが、特定の関係式を満たすように調整すると、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0033

ここで、前記有機性廃棄物の水分含有率をx(質量%)とする。xの測定方法は前述のとおりである。
また、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量(ドライベース)に対する前記有機性廃棄物の質量(ドライベース)の割合(質量%)をyとする。
この場合、次に示す式(I)を満たすように、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との混合比を調整して得た混合原料を用いると、本発明の製造方法によって得られる固形燃料は、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られる。
式(I):y≦−0.0436x2+1.7458x+40.0

0034

式(I)において、xが0〜45(質量%)、かつ、yが55(質量%)以下であることが好ましい。yは50以下であることより好ましく、35以下であることがより好ましく、30以下であることがさらに好ましい。
前記有機性廃棄物の水分含有率を0〜45(質量%)に調整すると、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)を55質量%程度にまで高めても、本発明の製造方法によって、悪臭を発生せず、水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0035

また、式(I)において、xが10〜30(質量%)、かつ、yが55(質量%)以下であることが好ましい。yは50以下であることより好ましく、35以下であることがより好ましく、30以下であることがさらに好ましい。
前記有機性廃棄物の水分含有率を10〜30(質量%)に調整すると、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)55質量%程度にまで高めても、本発明の製造方法によって、悪臭を発生せず、水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0036

また、xとyとの関係が、次に示す式(II)の関係式を満たす場合、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との混合比を調整して得た混合原料を用いると、本発明の製造方法によって得られる固形燃料は、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られる。
式(II):y≦−0.0342x2+1.4157x+20.4

0037

式(II)において、xが0〜45(質量%)、かつ、yが35(質量%)以下であることが好ましい。yは30以下であることより好ましく、25以下であることがさらに好ましい。
前記有機性廃棄物の水分含有率を0〜45(質量%)に調整すると、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)を35質量%程度にまで高めても、本発明の製造方法によって、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0038

また、式(II)において、xが10〜30(質量%)、かつ、yが35(質量%)以下であることが好ましい。yは30以下であることより好ましく、25以下であることがさらに好ましい。
前記有機性廃棄物の水分含有率を10〜30(質量%)に調整すると、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)を35質量%程度にまで高めても、本発明の製造方法によって、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0039

さらに、式(II)において、xが0〜40(質量%)、かつ、yが20(質量%)以下であることが特に好ましい。
前記有機性廃棄物の水分含有率が0〜40(質量%)の広い範囲において、前記有機性廃棄物と前記RPF製造原料との合計質量に対する前記有機性廃棄物の質量の割合(質量%)を20質量%以下とすることで、本発明の製造方法によって、より悪臭を発生せず、より水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるので好ましい。

0040

混合工程では、上記のようにして前記有機性廃棄物とRPF製造原料との混合比を調整し、これらを含む混合原料を得る。

0041

混合原料が前記有機性廃棄物および前記RPF製造原料以外にその他の成分として含んでもよいものとして、おがくず等の木屑繊維屑などが挙げられる。
その他の成分の含有率は、混合原料中において20質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。

0042

前記有機性廃棄物および前記RPF製造原料ならびに必要に応じてその他の成分を混合して混合原料を得る場合、混合する方法は特に限定されず、例えば従来公知の方法を適用することができる。例えば従来公知のミキサーを用いる方法や、回転駆動体による混合方式振動による混合方式などを適用することができる。

0043

<成型工程>
次に、本発明の製造方法が備える成型工程について説明する。
成型工程では、前記混合原料から成型体を得る。
前記混合原料から成型体を得る方法は特に限定されず、例えばRPFを製造する際に適用する従来公知の方法を適用することができる。
具体的には、例えば前記混合原料をブリケットマシンの型に入れ、加熱しながら、または加熱した後に、圧縮加工することで、所望の形状の成型体を得ることができる。ここで加熱は、混合原料が含むプラスチックを軟化する温度(通常130〜160℃程度)で行うことが好ましい。表面における撥水性が向上し、水を接触しても水を吸収し難く型崩れし難い固形燃料が得られるからである。
また、従来公知の押し出し成型機を用いて、前記混合原料から成型体を得ることもできる。また、従来公知のペレットミルを用いて、前記混合原料から成型体を得ることもできる。

0044

なお、前記混合工程における混合と、前記成型工程における成型とを1つの装置を用いて連続的に行うこともできる。このような場合であっても、本発明の製造方法の範囲内である。

0045

このような本発明の製造方法によって、前記成型体としての固形燃料を得ることができる。
固形燃料の形状や大きさは特に限定されない。例えば断面直径が3〜40mm(好ましくは6〜30mm)で長手方向の長さが1〜10cm(好ましくは2〜7cm)の円柱状のものが挙げられる。

0046

実験1>
図1に示すフローに則り、固形燃料を製造した。
図1に示すように、初めに、嫌気性消化汚泥11を105℃に調整した乾燥機1内に保持して乾燥処理を施した。ここで乾燥時間を変更することで、含水率がそれぞれ50質量%、40質量%、20質量%、10質量%および1質量である5種類の有機性廃棄物12を得た。そして、これらの有機性廃棄物12に対して、廃プラスチックを主体としたRPF製造原料13(廃プラスチックと紙ごみとを質量比で60:40で混合したもの)をドライベースで25質量%から95質量%まで様々の割合で混合したものを混合機2に投入して混合し、固形燃料を作製するための原料としての混合原料14を得た。その後、この混合原料14を各々成型機3(押し出し成型機)に投入し、加熱・圧縮加工することで固形燃料15を得た。

0047

次に、得られた固形燃料について、各々30gを分取し、1Lの水道水を入れた容器中で浸漬処理を10分間施した。得られた、吸水処理を施した固形燃料を「水浸漬処理品」と記す。

0048

次に、得られた固形燃料および水浸漬処理品について、各々15gを分取し、各々を別々の5L容の臭気分析用袋に入れた。そして、袋内に臭気除去処理を施した空気を充填した後、袋を30℃で保存した。24時間後、袋内の硫化水素脂肪酸アルデヒドおよびアンモニアの各臭気成分の濃度を検知管を用いて分析した。
固形燃料および水浸漬処理品の各々について臭気成分の濃度を分析した結果および臭気強度の評価を行った結果を第1表に示す。また、固形燃料に水浸漬処理を施したときの含水率の変化および強度変化を第2表に示す。
なお、臭気強度の評価は、悪臭防止法事業所敷地境界線での規制基準として採用されている方法によって行った。

0049

0050

0051

[実施例1、実施例2、比較例1]
含水率を50質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を95質量%(ドライベース。以下の実施例におけるRPF製造原料および有機性廃棄物の混合比率において同様。)の質量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品(以下の実施例において、水浸漬処理を施していない固体原料を「未処理品」ともいう。)および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を85質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を70質量%まで下げると、主に脂肪酸およびアンモニアの臭気濃度が高くなることにより、固形燃料の臭気強度は未処理品および水浸漬処理品とも5となり、強烈な臭いが発生した。また、水浸漬処理によって給水し、固形燃料は型崩れを起こした。

0052

[実施例3、実施例4、比較例2]
含水率を40質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を80質量%の質量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を60質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を40質量%まで下げると、固形燃料の臭気強度は4となり臭いを十分認識できるレベルとなった。また、水浸漬処理品の場合は臭気強度5となり強烈な臭いが発生し、固形燃料は吸水により型崩れを起こした。

0053

[実施例5、実施例6、比較例3]
含水率を30質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を70%の質量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を50質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を30%質量まで下げると、固形燃料の臭気強度は4となり臭いを十分認識できるレベルとなった。また、水浸漬処理品の場合は臭気強度5となり強烈な臭いが発生し、固形燃料は吸水により型崩れを起こした。

0054

[実施例7、実施例8、比較例4]
含水率を20質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を65質量%の質量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を45質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を25質量%まで下げると、固形燃料の臭気強度は3となり臭いを十分認識できるレベルとなった。また、水浸漬処理品の場合は臭気強度4となり強い臭いが発生し、固形燃料は吸水により型崩れを起こした。

0055

[実施例9、実施例10、比較例5]
含水率を10質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を70質量%の重量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を50質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を30質量%まで下げると、固形燃料の臭気強度は4となり強い臭いが発生した。また、水浸漬処理品の場合は臭気強度5となり強烈な臭いが発生し、固形燃料は吸水により型崩れを起こした。

0056

[実施例11、実施例12、比較例6]
含水率を1質量%とした有機性廃棄物を使用した場合、RPF製造原料を80質量%の質量比で混合・成型した固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも1となり、ほとんど臭わないレベルであった。また、水浸漬による影響はほとんど無かった。RPF製造原料の混合割合を60質量%にすると、固形燃料の臭気強度は、未処理品および水浸漬処理品とも2となり、あまり気にならないレベルであった。また、同条件でも水浸漬による影響はほとんど無かった。一方、RPF製造原料の混合割合を40質量%まで下げると、固形燃料の臭気強度は未処理品および水浸漬処理品とも5となり、強烈な臭いが発生した。また、水浸漬処理によって給水し、固形燃料は型崩れを起こした。

0057

第1表および第2表より、有機性廃棄物の含水率をx、有機性廃棄物とRPF製造原料との合計質量に対する有機性廃棄物の質量の割合(質量%)をyとしたとき、y≦−0.0436x2+1.7458x+40.0の関係式を満たす場合に固形燃料の臭気強度が低く、水浸漬処理による型崩れが生じないことを確認できた。また、y≦−0.0342x2+1.4157x+20.4の関係式を満たす場合に、固形燃料の臭気強度がより低く、水浸漬処理による型崩れが生じないことを確認できた。

0058

<実験2>
下水処理場で発生した汚泥に乾燥処理を施し、含水率が20質量%の有機性廃棄物を得た。この有機性廃棄物に対して、廃プラスチックを主体としたRPF製造原料を質量ベース(ドライベース)で1:9から8:2まで、さまざまの割合で混合した8種類の混合原料を調製し、固形燃料を作製する原料としての混合原料を得た。固形燃料を作製する各混合原料を押出し式成型装置に投入し、加熱・圧縮加工することで8種類の固形燃料を得た。

0059

得られた8種類の固形燃料について、各々15gを分取し、5L容の臭気分析用袋に入れた。袋内に臭気除去処理を施した空気を充填した後、袋を30℃で24時間保存した後、袋内の臭気強度の評価を行った。
臭気強度の測定方法は実験1の場合と同様である。

0060

次に、臭気強度の評価を行った後、それぞれの固形燃料を乳鉢に入れ、粉砕した。各固形燃料の粉砕物について、熱量計により、発熱量の分析を行った。
結果を第3表に示す。

0061

0062

第3表に示すように、得られた8種類の固形燃料は全て臭気強度が1から2となり、ほとんど臭わない、またはあまり気にならないレベルであった。また、各固形燃料の発熱量は、有機性廃棄物に対して、廃プラスチックを主体としたRPF製造原料を質量ベース(ドライベース)で8:2の割合で混合したもので4,900kcal/kgとなり、その他、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8および1:9の割合で混合したものではそれぞれ5,400kcal/kg、5,700kcal/kg、6,100kcal/kg、6,500kcal/kg、6,900kcal/kg、7,200kcal/kgおよび7,600kcal/kgとなった。

0063

また、石炭の発熱量を同様に分析したところ6,850kcal/kgであったことから、有機性廃棄物に対して、廃プラスチックを主体としたRPF製造原料を質量ベースで3:7の割合で混合して製造した固形燃料と石炭の燃焼性について比較した。それぞれの試料を乳鉢に入れ、粉砕したものを5gずつ量し、蒸発皿に入れた。850℃に昇温した電気炉にそれぞれの試料を入れ、時間ごとの重量の変化について測定した。それぞれの試料の燃焼画分の重量変化について比較した結果を図2に示す。

実施例

0064

図2により、本発明の製造方法によって、石炭と同等の燃焼性を示す固形燃料を得ることができることを確認できた。このような固形燃料は保有熱量が十分であり、燃焼性は石炭と同様であるため、既設燃料利用設備によって例えば石炭の代替燃料として利用することもできると考えられる。

0065

1乾燥機
2混合機
3成型機
11汚泥
12有機性廃棄物
13 RPF製造原料
14混合原料
15 固形燃料

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