JP2002501432A - 自治体ゴミおよび/またはスラッジを不活性材料に低温転換させる方法、その方法の実施設備、および獲得される生成物 - Google Patents
自治体ゴミおよび/またはスラッジを不活性材料に低温転換させる方法、その方法の実施設備、および獲得される生成物Info
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Abstract
(57)【要約】
発明は都市固形ごみ(USR)および/またはスラッジを・USRおよび/またはスラッジを当該供給ラインから供給する段階と、・超微粉砕機内に材料を投入し、その粒度を低め、内部に含まれる水を回収する段階と、・主構成成分の重量当り5から10重量%の量のCaOを添加する段階と、・主構成成分の重量当り5から10重量%の量のCaCO3を添加する段階と、・主構成成分の重量当り3から10重量%の量のポリマー添加剤を加える段階と、・生成物を成形と貯蔵工程に搬入する段階とから成る、不活性材料に低温変換する方法に関する。また発明は上記方法の実施装置および得られる生成物に関する。
Description
【発明の詳細な説明】
自治体ゴミおよび/またはスラッジを不活性材料に低温転換させる方法、
その方法の実施設備、および獲得される生成物
本発明は、自治体ゴミおよび/またはスラッジ(sludge)を不活性材料(inertma
terials)に低温転換(cold transformation)させる方法だけでなく、その方法の
実施設備、および獲得される生成物にも関するものである。
周知であるように、ゴミ捨て場は、たとえ、しばしば高価であってしかも十分
ではない培養技術によって環境エコロジー的なアンバランスを最小限にしようと
努力したとしても、著しい環境的衝撃を有するものである。
防水処理は、いずれにしても完璧な気密性を保証するものではなく、その嫌気
的な発酵生成物およびその初期ゴミからの高濃度化生成物の深い層の中への浸透
および拡散を許容することになる。
この分野における熟練者によって注目されているにも関わらず、これらの様相
は、今のところ解決されていない。特に現在の都市固形状ゴミ(USR)(urban
solid refuses)のゴミ捨て場の使用に関連する予測および予防(環境悪化、大
気および水の層の汚染、臭気、ネズミなど)に関して、現在、特に人々の関心を
構成していることは、その居住地域から、更には、工場、公園からも、即ち人間
生活に関連するいかなる場所からもゴミ捨て場を移動させてしまおうという願い
である。
驚くべきことは、ユーザーのコストだけでなく、この種のサービスに関わる経
費である。用地の買収、その関連作業、従業員および機械類の管理を思い起こす
だけで十分に足りるはずである。
更に、集積場所から移動基地への輸送、およびそこから最終的なゴミ捨て場に
達するまでの該USRの輸送(1日に約100,000回もの移動)の間におけ
る道路利用者の迷惑も忘れられ得るものではない。
イタリアにおいて平均的に生成される該USRの毎日の量を検討すると、印象
的な数字に到達することになる。
実際に、1人について1日当り0.94Kgという平均を仮定して、50,0
00,000人という人口を考慮すると、1日当り47,000tという毎日の
平均的生成量に到達することになり、これは、1日当り約770,000m3と
いう圧縮体積に対応するのである。
その圧縮ゴミの約5mという平均的な高さを想定すると、毎日、約150,0
00m2という面積が覆われて、これらの地域の仮説的な回復には10年ほども
掛ることになると要約されることが可能である。
現在、上記の事例に対する1つの選択肢は、熱の回収に関連するときには「熱
破壊者」と呼ばれるものでもある、焼却によって表明されている。
その環境的衝撃の下において、それは、大量の二酸化炭素の故に、エコシステ
ムのアンバランスを生成するものであり、結果として、大量の酸素を消費して、
プラスチック材料の存在を考慮すればダイオキシンを生成するものでもあるとし
て、否定され得ることになる。
更に、燃焼するスラッジおよび都市固形状ゴミは、大量の二酸化硫黄を生成す
るものであり、酸性雨の増大が引き起こされることになり、結果として、放出の
問題がいずれにしても顕著であり、管理が困難であり、その一方で、灰分の生成
が適当なゴミ捨て場を必要とするものであるということも周知である。
本発明に拠る解決策の根拠は、ゴミを「第1−第2」の物質に変換するという
原理である。
「第1」:その回収が、新しいプロセスを達成するための適切な材料として新
しい生成サイクルの中においてそれを使用することを許容するからである。
「第2」:それが、市場に出すためのものとして適切に準備されたサイクルに
おいて生成されるものではなく、むしろ廃棄材料として生成されるものであり、
これは、それが廃棄されることになる何らかのものを構成するということを意味
するからである。
該都市固形状ゴミ(USR)は、そのパーセントが小さな変動に曝され得るよ
うに成した、市場向きの特定の商品等級から構成される。
該市場向き商品の変動は、自治体の慣習によって影響を受けるものでもある。
所定の平均として、該USRは、以下のカテゴリーを含んで成る:1)塵およ
び微細な不活性物質‐13%、2)有機材料‐27%、3)木材および植物‐3
。5%、4)紙および段ボール‐25%、5)プラスチック‐10.5%、
6)ガラスおよび重い不活性物質‐5%、7)布‐4.5%、8)鉄材料‐2.
5%、9)洗濯機、家具、スプリング・ベッド台など‐1%、10)オムツおよ
びナプキン‐3%、11)分類されない雑多な品物‐5%というカテゴリーであ
る。
リサイクルの原理もまた、ガラス、紙、所定の重い金属(鉄、アルミニウム)
だけでなく、その選択コストおよび獲得される生成物の価値の故に有効に定義さ
れる経済的な利点を欠くものではあるが、合理的にリサイクルされることも可能
である所定の等級のプラスチック材料に関して、選定および分別して再使用する
という解決策以外に、その他の解決索を見出すものではなかったということが周
知である。
プラスチックは、貧弱な製品の製造にのみ仕向けられることが可能であり、ガ
ラスは、色で仕分けられるべきであり、紙は、高い再生コストを要求するなどと
いうことになる。
たとえ、民間のスラッジが該USRに関して劣った品質を有するとしても、そ
れらは、環境汚染の問題の故に、更には高い水分(70/80%)とその結果と
しての高い輸送コストの故に、過小評価されてはならないものである。
その他の有機材料に関わるコンポスト技術は、いわゆる良質なコンポストを獲
得することも可能である。
該コンポストに関する少ない需要および市場の疑い深さもまた、この解決策を
困難にするものであり、通常の解決策としては確実に適当であるとは言えないこ
とになる。
この種の第1の解決策は、1991年4月9日付けで出願され、1994年7
月15日に第1,244,506号として許可された、イタリア特許出願N°R
M 91A000242号において提案されることになった。
ここでは、更になお最適なものである最終的な結果を達成すべく、この方法に
対する改良が提案されるのである。
本発明に従って提案される転換方法に対する改良は、不活性生成物を活用する
ことが許容され、それが一般に利用されるように成し、争う余地のない「除去方
法」として更になお魅力的であることになる。
本発明に従って提案される技術は、たとえ、放射性廃棄物および有毒廃棄物に
関する70年代の技術について示唆されるものであるとしても、ポリマー質添加
剤を使用するものであり、たとえ、有効な不活性化の特徴を有するとしても、新
規な解決策によって獲得される物理的な特性および機械的な特性を有するもので
はなく保証するものでもないアルミニウム・ケイ酸塩組成の混合物を使用するも
のではないように成した、手順であるという限りにおいて異なっている。
本発明に従った技術のもう1つの特徴は、該ゴミとセメント・マトリックスの
間における相互作用の所定の様相を改良するように成した、ポリマー質添加剤の
投入である。
それに従って提案される解決策は、投資の局面において、更にはエネルギー使
用に関しても経済的なものであり、更には、顕著な環境適合性を有するものでも
ある。
一旦、該不活住化が該ポリマー質添加剤およびその特定の触媒によって生じた
ならば、上述の市場向きの商品等級は、すべてが完全にセメントと矛盾しないこ
とになる。
該スラッジもまた、該セメントを採用する新規な方法による該処置の後、完全
に矛盾しないことになる。
本発明に従った解決策は、物理的・化学的な合理性に起因する限界の範囲内に
おいて、該USRおよび/またはスラッジのセメントによる転換によって獲得さ
れる不活性生成物における適合性を活用することが可能である。
実際には、該不活性材料は、適切に粉砕されて、種々の粒子サイズを備えたも
のを該セメント・マトリックスの中に組み込むことを許容するものであり、ポリ
マー質添加剤およびその触媒による適合化方法を支援することになる。
上記のすべては、その他の部分との適切な比率で使用される該セメントによっ
て獲得される該不活性生成物の組込み方法を特殊化することを許容するものであ
り、結果として、該生成物の有益な技術的且つ機械的な成果を明らかにすること
になる。
詳細には、獲得されるそれらの利点は、特定の重量、多孔性、空気透過性、凍
結性、熱伝導性、耐火性、硬質性、耐圧性、および加工性として、個別化される
ことが可能である。
本発明に従って獲得される該生成物は、該ゴミを該セメントの中から除去され
るべき何らかのものとしてではなく、該コンクリートの標準的な成分として考慮
することを許容する。
本発明に従った該方法は、乾燥されて超微粉化される該USRおよび/または
スラッジに関して有益である作業および転換の速度を達成するために、適切な加
熱装置(電気抵抗)、蒸気の回収によって、および最終的な生成物加工段階の間
に、即ち粒子乾燥段階が行われる(常に摂氏50/60度の温度にある)機構の
中において達成されるように成した、加熱段階(摂氏50/60度の温度にある
)を除いて、常に低温条件の下において実施されるものであり、該粒子は、不活
性生成物として市場に出される準備が整ったものである。
研究の間に、多くの市場向き商品USR成分の仕分けおよびリサイクルは、高
いエネルギー消費の観点から、更には上述の生成物の販売からの報酬の欠如を考
慮すれば、不都合であるということが判明することになった。
従って、公知の解決策に拠れば、該有機留分の45%を構成する該リサイクル
可能な部分を回収することは、不都合である。
実際には、該仕分け方法を利用する多くの業界は、回収される生成物を除去し
得るものではなく、該生成物は、その再使用のために必要である高い再生コスト
を考慮して、販売されることなく該業界に留められるのである。
現在獲得されるコンポストもまた、肥料として使用され得るものではない。何
故なら、農業従事者は、該コンポストの中に含有される微量のプラスチック、ガ
ラスおよび重金属を考慮して、その土壌を処置しようと望むものではないからで
ある。
これらが、市場に出され得ない回収材料が妥当な追加コストを出してまでゴミ
捨て場に戻される理由である。
最も高い発熱量を有する留分の抽出によって構成される該ゴミの中に存在する
エネルギーの回収によって使用され得ることになる唯一の留分は、熱電設備、セ
メント工場などにおける代替的な燃料として使用されるRDF(refuse derived
fuel)(ゴミ導出燃料)である。
これらの検討事項を根拠として、本発明に従った該方法では、乾燥留分と湿潤
留分の両方に関して、該USRを構成する市場向きの高品等級を含んで成るすべ
ての物質の粉砕が規定されるものであり、この場合には、セクター・オペレータ
が該乾燥留分即ちリサイクル可能な部分の粉砕を経済的に有効であると見做すの
である。
結果として、本発明に拠れば、特定の需要に応じて、以下のことを遂行するこ
とが可能である:
a) リサイクル可能な留分の回収によるUSRの転換方法;および
b) リサイクル可能な留分を回収しないUSRの転換方法である。
(a)の場合、該方法は、抽出された過剰な水を再び使用するためのストレー
ナ付きのH2O遠心分離機に加えて、リサイクル可能な部分(ガラス、紙、木材
、重金属など)を回収することが可能である仕分け機の使用を必要とする。
(b)の場合には、該方法は、上述の機械類を必要としないことになり、結果
として、機械設備のコストおよび電力消費の顕著な削減を達成することになる。
更に、各々の粒子に関する転換段階を実験室で観察すると、低い透過性を有し
て高度に脱水された粒子が獲得されるということが留意されることになった。
結合の時点における高濃度の「ヒドロキシル基(hydroxyl groups)」と、該セ
メント粉体および水の混合物とが該セメントの水和プロセスを容易にするもので
あり、結果として、その化学的な現象の後に、該生成物に関して高い透過性が参
照されるということも更に確認されることになった。
更に、11から12の間の非常に高いpHを有するものとして周知であるセメ
ントの使用を規定することによって、該新規な方法によって獲得される該生成物
は、病原性のマイクロバクテリア又は任意の種類のバクテリアの生存が不可能で
あるということを保証するものでもある。
更になお、該構造体の中における重金属は、すべてが、それぞれの水酸化物と
して固定される。何故なら、イオン化した分子の移動現象は、2つの可能条件に
よって、即ち「電気的な勾配」によって、或いは獲得される要素が該セメントの
固形状の構造体によって強く防げられるので起こり得ないものである「濃度勾配
」によって生じるからである。
従って、本発明の特定の目的は、以下の各段階を含んで成る、都市固形状ゴミ
(USR)および/またはスラッジを不活性材料に低温転換させる方法である:
− それぞれの供給ラインからUSRおよび/またはスラッジを供給する段階
と;
− 超微粉砕機内に材料を投入し、粒径を低めると共に内蔵の水分を回収する
段階と;
− CaOを主構成成分の重量当り5から10重量%の量を添加する段階と;
− CaCO3を主構成成分の重量当り5から10重量%の量を添加する段階
と;
− ポリマー質添加剤を主構成成分の重量当り3から10重量%の量を添加す
る段階と;
− 生成物を成形および貯蔵の工程に搬送する段階とを含んで成るのである。
好ましくは、本発明に拠れば、20から50重量%の量の適当な触媒もまた更
に添加される。
本発明に拠れば、常に、該ポリマー質添加剤(polymeric additive)は、ポリ酢
酸ビニル(vinyl poliacetate)およびその誘導体、ポリウレタン(polyurethane)
およびその誘導体、更には、スチレンポリマーおよびその誘導体の中から選定さ
れる。
更に、本発明に拠れば、該ポリマー質添加剤は、転換されるべきUSRおよび
/またはスラッジから獲得される該生成物の上に「懸濁液」又は「溶液」として
塗布されることが可能である。該「懸濁液」処置は、該USRおよび/またはス
ラッジの粒子が本質的に「塗装」として機能する該ポリマー質添加剤によって不
活性化されることになるときに行われるものであり、結果として、転換される粒
子に低い透過性および微視孔構造体の貫通性を提示して、ミクロ・コーティング
(フィルム)に限定されるものであり、その一方で、該「溶液」処置は、高分子
および従ってそのすべての分子特性を微視孔および巨視孔の中に引き込むことが
可能であり、該「懸濁」ポリマー質添加剤の使用に起因する該単純なフィルムに
対して確実に有効な効果(絶縁、不透過性、グリップなど)を獲得することにな
る。
更に、本発明に拠れば、USRの供給線に沿って、スクラップ用の機械式圧縮
機と、4組のクラウン切断用ハンマーを特に有する主粗粒破砕機とを備えるよう
に成した、除鉄装置が存在する。
更に、該主粗粒破砕機の下流側および該超微粉砕機の上流側において、集積用
のストリッピング・フォークを備えた回転式除鉄装置、および粗粒材料回収装置
と第2の粉砕機を備えた回転スリーブが設けられ得ることになる。
更になお、本発明に拠れば、水回収タンクは、該超微粉砕機の下流側に設けら
れることが可能である。
本発明に拠れば、常に、該生成物成形ラインは、除湿機系列を備えた粒状物構
成ライン、および/または枠組み用揺動プラットフオームを備えた製品ラインを
設けることが可能である。
本発明の更なる特定の目的は、以下のものを含んで成る、上述の該方法の実施
設備である:
− 少なくとも1つであって、好ましくは2つである、USR(都市固形状ゴ
ミ)およびスラッジをそれぞれに排出するためのコンクリート溜め;
− 少なくとも1つであり、好ましくは2つである、適切なタンクを備えたコ
ンベヤ・ベルトに装填するためのフォークを設けた頭上走行クレーン;
− 破砕機に供給する装填タンクを設けた第1の水平コンベヤ・ベルト;
− 該第1のコンベヤ・ベルト上にスクラップ用の機械式圧縮機を備えた除鉄
装置;
− 切断ハンマーを備えた粗粒主破砕機;
− 後続のスクリーンに供給する装填タンクを設けた第2の水平コンベヤ・ベ
ルト;
− 微小な物体を集積させるためにストリッピング・フォークを設けた除鉄装
置;
− 6角形状の回転スクリーン;
− 通過する材料を集積して、それをミキサーの供給ベルトに向かって搬送す
るためのものである、該スクリーンの下における第3の水平コンベヤ・ベルト;
− 二次的な切断ハンマー破砕機;
− 長さ方向に沿って側面と供給タンクとを備えた第2の細粒を通過させぬ材
料の供給に適した、第4の傾斜コンベヤ・ベルトおよび減速歯車を備えた排出用
のケーシングとモータ;
− 粉砕材料をスクリーン用のコンベヤ・ベルトに移送するために適した、第
5の水平コンベヤ・ベルト;
− 水回収用の超微粉砕機−ヒータ;
− 超微粉砕生成物をホッパーに供給、排出すべく移送するために適した、第
6の傾斜コンベヤ・ベルト;
− CaO(生石灰)貯槽;
− CaCO3(炭酸カルシウム)貯槽;
− ポリマー質添加剤貯槽;
− 場合による特定触媒用の貯槽;
− 更なる3組のコンベヤ・ベルトであって、それらの内の2つは水平に配設
され、1つは傾斜して配設され、後のベルトは、ホッパー集水槽の下に配設され
て、通過する材料を代替的な様式でミキサーに移送するように成した、該3組の
コンベヤ・ベルト:
− 支持材、歩み板、安全胸板、円形断面の排出ホッパー、点検孔、エンジン
および減速歯車、導入材料計量装置、添加剤噴霧装置などを設けた羽根緊締ミキ
サー;
− 通過する材料を押出し機に搬送するために適した、第10の水平コンベヤ
・ベルト;および
− 通過する材料を製品ラインに移送するために適した、第11の水平コンベ
ヤ・ベルトである。
本発明は、本発明に従った該方法によって実現される生成物をも更にカバーす
る。
本発明は、ここで、その好適な実施例に従って、同封図面の各図を詳細に参照
して、例示的ではあるが限定的ではないものとして説明されることになる。
図1は、本発明に従った設備のブロック・ダイアグラムである。
図2a、図2bおよび図2cは、本発明に従った工業用設備の機構である。
先ず初めに図1を参照すると、本発明に従った設備のブロック・ダイアグラム
が、崇高な材料を遮断するための導入物ストリッピング・フォークA、USRホ
ッパーB即ち排出路、スラッジ・ホッパーC即ち排出路、該USRを集積するた
めのバケツを設けた頭上走行クレーンD、およびスラッジを集積するためのバケ
ツを設けた頭上走行クレーンEを提示しているということが留意され得ることに
なる。
更に、一連のコンベヤ・ベルト即ちスクリュー供給機Fは、生成物加工プロセ
スにとって有益に設けられるものであり、一連の除鉄装置Gは、その他の除鉄装
置と協働して、すべての強磁性体物質を除去するために適したものであり、粗粒
主破砕機H、回転スクリーンIは、後続の処理段階においてゴミを選定するもの
であり、二次的な破砕機Lは、該ゴミを市場向きの商品組成になるように微細に
破砕するために好適であり、超微粉砕機−ヒータMは、H2O蒸気を捕集するこ
とになる。
更に、USRおよび/またはスラッジの転換のために使用されることになる生
成物を収容している4つのタンクNが留意され得るものであり、詳細には、該転
換プロセスのために使用されることか可能であるCaO(生石灰)、CaCO3
(炭酸カルシウム)および添加剤もまた留意される。
既に述べたように、該添加剤は、ポリ酢酸ビニルおよびその誘導体、ポリウレ
タンおよびその誘導体、更には、スチレンポリマー(styrene polymer)およびそ
の誘導体;特定の触媒によって構成されることが可能である。
装填および放出ホッパーO、添加剤の噴霧のためのノズルと自動的なバッチ設
備とを備えた羽根ミキサー、粒子押出し機Q、空気および低温(摂氏50/60
度)乾燥機−除湿機Rが、更に設けられるものであり、機械的なコンベヤによっ
て互いに接続され、手動(又は必要に応じてコンピュータ化される)制御装置に
よって管理、調整されることになり、貯蔵室Sは、即ち最終的な生成物バッグ・
パッケージ装置であり、その生成物は、市場に出される準備ができたことになり
、型枠Tは、所望の製品を実現するために有益なものであり、揺動プレートUは
、該型枠および貯蔵室Vの中において湿った材料を圧縮するために有益なもので
ある。
この種の工業用設備は、あらゆる設備が、USRおよび/またはスラッジの1
日100tという最小限と1日250tという最大限の間においてその作業能力
を決して超過することがないように考慮して、転換されるべき物質の受入れ容量
に基づいて寸法形成されることが可能である。
結果として、設備が1日250t以上量を転換しうるようにして製造されるべ
きである場合には、完成した生成物を獲得するための作業時間が常に8時間の内
にあることを常に留意するようにして、それらを並列に配置して実現することが
推奨され得ることになる。
図2a、図2b、および図2cでは、本発明に拠る工業用設備の機構が示され
る。
該設備の様々な構成要素は、それらの機能性を明らかにする参照番号を前に付
けるようにして、以下において列挙されることになる。
1a)1b):それらは、USR(都市固形状ゴミ)およびスラッジを排出す
る設備の潜在能力fの関数として寸法形成される2つのコンクリート溜めである
。
該コンクリート溜めは、コーナーにおける不都合な材料の蓄積なしに、その放
出を容易にするように成して、円錐形−ピラミッド状の形状を有することになる
。それは、既存のルールに従ってレール類を更に設けられることになる。
2a)2b):それは、適切なタンクを設けたコンベヤ・ベルトに装填するた
めのフォークを設けて、適切に寸法形成される頭上走行クレーンである。
3) 該破砕機に供給するための装填タンクを設けた水平コンベヤ・ベルトで
ある。
該ベルトは、エンジン、減速歯車、逆転歯車、排出側方ケーシングを設けられ
ることになる。
4):該コンベヤ・ベルトの上にスクラップ用の機械式圧縮機を備えた除鉄装
置である。
5):切断ハンマーを備え、電気モータおよび油圧トランスミッションを設け
た4組のコアをも備えている粗粒主破砕機である。それは、供給小孔、ストリッ
ピング・フォーク調節機構、生成物排出シュート、メンテナンスのための側方
小孔を設けられる。該機械は、サービス歩み板および安全レール類を設けるよう
にして、搬送ベルト3と共に支持材フレームの上に配置される。
6):後続のスクリーンに供給するための装填タンクを設けた水平コンベヤ・
ベルトである。
該ベルトは、モータ、モータリデュットーレ、逆転歯車、排出側方ケーシング
、その長さ全体のためのカバーリング、中間支持材スタンド、材料を引きずるた
めの平坦なカーペットを設けられることになる。
7):微細な対象物を集積するためのストリッピング・フォークを設けた除鉄
装置である。
8):外部トランスミッション、載置してして回転させるためのゴム製の車輪
枠、点検マンホールを備えた気密カバー、該スクリーンの下において通過材料を
排するためのタンク、材料を通過させない排出タンク、供給口、外転サイクロイ
ド減速歯車、サービス歩み板、梯子、電気式エンジンを設けられるように成した
、6角形状の回転スクリーンである。
9):通過する材料を集積して、それをミキサーの供給ベルトに向かって搬送
するように成した、該スクリーンの下における水平コンベヤ・ベルトである。そ
れは、その長さ全体に沿った側面、排出ケーシングおよび減速歯車エンジンを設
けられる。
10):油圧ジョイントを備えたトランスミッション電気モータ、および深い
細粒のための二重のストリッピング・フォークを設けるように成した、二次的な
切断ハンマー破砕機である。それは、供給小孔、ストリッピング・フォーク調節
機構、生成物排出シュート、メンデナンスのための側方小孔を設けられる。該機
械は、サービス歩み板および安全レール類を設けるようにして、搬送ベルト3と
共に支持号フレームの上に配置される。
11):長さ方向に沿った側面と装填タンクと備えた第2の細粒を通過させぬ
材料の供給に適した傾斜コンベヤ・ベルト、および減速歯車を備えた排出用のケ
ーシングとモータである。
12):破砕材料をスクリーン用のコンベヤ・ベルトに移送するために適した
傾斜コンベヤ・ベルトである。それは、その長さ全体に沿った側面および排出
タンクを設けられ、排出用のケーシングおよびモータリデュットーレをも設けら
れる。
13):H2O回収用の超微粉砕機一ヒータである。該超微粉砕機13は、そ
の機械的な作用によって材料に対する破砕を形成するように成した機械によって
構成されるものであり、該機械的な作用は、静的な力および材料の固形粒子の上
に作用する動的な作用の下において、それらを固定式プレート(外装)又は可動
式プレート(ハンマー)に対して押し付けることになり、結果として、その粒径
を削減する摩砕装填を形成するのである。それと同時に、材料は、電気抵抗によ
って加熱、乾燥され、結果として、その蒸発によって材料の比率を削減して、水
分を回収することになり、該水分は、作業プロセスの中において、即ち湿潤粒体
の除湿の段階において再び組み込まれる得ることになるのである。
14):超微粉化生成物を装填および排出のホッパーに移送するために適した
傾斜コンベヤ・ベルトである。それは、その長さ全体に沿って側面を設けられ、
排出タンクによってカバーされるものであり、排出用のケーシングおよび比率モ
ータをも設けられる。
15):CaO(生石灰)貯槽
16):CaCO3(炭酸カルシウム)貯槽
17):ポリマー質添加剤貯槽
17’):特定触媒用の貯槽
18):3組のコンベヤ・ベルトあって、それらの内の2つは水平に配設され
、1つは傾斜して配設され、後のベルトは、ホッパー集水槽の下に配設されて、
通過する材料を代替的な様式でミキサーに移送するように成した、該3組のコン
ベヤ・ベルトである。それらは、その長さ全体に沿って側面を設けられ、排出用
のケーシングおよび減速歯車を備えたモータをも設けられる。
19)および19’):支持材、歩み板、安全胸板、円形断面の排出ホッパー
、点検孔、エンジンおよび減速歯車、導入材料計量装置、添加剤噴霧装置などを
設けた羽根緊締ミキサーである。
20):通過する材料を押し出し機に搬送するために適した、水平コンベヤ・
ベルトである。その長さ全体に沿って側面を設けられ、排出用のケーシングおよ
び減速歯車を備えたモータをも設けられるものでもある。
21):通過する材料を製品ラインに移送するために適した、水平コンベヤ・
ベルトである。その長さ全体に沿って側面を設けられ、排出用のケーシングおよ
び減速歯車を備えたモータをも設けられるものでもある。
22)得られる製品に応じて(ブロック、れんが、舗装タイル等)形状を異に
する木製または金属製の枠組、この中では変換方式に得られる湿潤生成物の注型
が行われる。また硬化したのち脱型が行われる。
23)空気式または電気式または水力式機構の振動板、これを取り付けると構
造内部に振動が起きる。この振動は枠組み内の湿潤製品の締め固めに有用とされ
ている。
24)ねじポンプ原理を利用した押出機。この方式を使って構築の細粒不活性
材料とし利用する多岐の形状の粒状物が得らける。
25)混合生成物を脱湿装置に移送するに好適な傾斜コンベヤ・ベルト。これ
に側壁を取付け長さに沿ってカバーを取付け、供給タンク、排出ケーシング、減
速歯車付きモータを用意する。
26)湿潤粒状質用の除湿装置。二つの同軸ドラムから成りこの中へは熱風(
50/60℃)を吹き込むようにする。またメタン、ガス油による熱風発生機を
取付ける。
27)貯蔵室に変換材料を送りこむのに便利な水平コンベヤ・ベルト。側板を
取付け長さ方向に沿って、供給タンク、排出ケーシング、減速歯車付きモータを
用意する。
28)あらゆる機械類を作動させるための、一般スイッチ、全般フレーム、粉
砕機・一般スイッチ用の電流計・電圧計、リモートコントロールスイッチ、電気
ケーブル、モータフレーム、(事故停止時の)過渡的手段を備えたモータ用起動
停止コントロール装置、プロセスコンピュータ化コントロール装置から成る配電
装置。
該変換操作は都市スラッジにのみ適用されるが、同時に川の深みから回収し得
るスラッジにも適用される。この場合、スラッジの沈降性能は大量のバクテリア
微生物の酸素欠乏による死滅によって高められる。
本発明による提案技術により、同様に川の深みは浚渫が可能となり。スラッジ
はまた不活性材料に変換される。
以下にプラントの操作を説明するがここではスラッジの変性のみが行われる。
この装置はたとえば、水/スラッジの混合物の取り入れに使われる水すくい取
り機を取り付けたフロート上に据え付ける。
吸引された混合物はタンク内に導入し、ここで最初のデカント操作が行われ、
ここでねじポンプを使って混合物は、粉砕機−ホモジナイザーに送り込まれ混合
物は遠心分離機中と引き続き押出機中とで混じり合う。
粉砕と均質化工程では、混合物は既に水分の約35から40%を失ってしまっ
ており、引き続き「単式」ポンプを使って脱水−遠心分離に振り向けられ、混合
物は30%の水分を持ったまま乾燥物に戻るようになる。
この操作段階の終期には、当初の乾燥量は余剰水量とともに戻され、次の混合
に備える。
更に水分量を低めるためには、混合物は乾燥機に送られここで水は大気圧のも
とで蒸気として抽出される。ここで蒸気は引き続き製品のシーズニング操作に掛
けられる。
乾燥機の出口では、処理された材料はタンクに導入され二組のねじポンプを使
ってミキサーに送られる。ここでポリマー貭添加剤を10%比率をもって供給し
、同時に主要構成成分に対し20から50%の比率で特殊触媒を加え、更にCa
Oの5%、CaCO3の10%を添加し、得られる生成物を押出機に通して粒状
の材料とする。
コンベヤ・ベルトを使って、この粒状物を絶縁容器に入れ、乾燥機からの蒸気
をこの中に通す。
このコンベヤ・ベルトを用い、最終生成物を同一蒸気で加熱した二つの容器に
送りこみ完璧なシーズニング処理を行う。
ここで得た水および主要なデカント操作からと、別の作業工程からの両方の水
を何れもコンテナーに移し替え、ここで最初のデカント操作を行い、各種の機械
フイルターを度々通過させた後、水面下3m深さの河川に放流し、表面が不透明
に成らぬように心がけ、川底の懸濁粒子の沈降を容易にさせるようにした。
この結果工程は全て制御フレーム上の信号をコンピュータ化処理することによ
り管理することができるようになった。
それぞれ異なる構築分野で使用される生成物は、90%のスラッジと10%の
水の配合比率となっており、材料の不活性物への変換操作の結果主構成成分中の
材料の成分の上限下限の一例は次のようになっている。
・ポリマー質添加剤 :3〜10%
・特殊触媒 :20〜50%
・CaO(生石灰) :5〜10%
・CaCO3(炭酸カルシウム) :5〜10%
乾燥機はプラントの規模により適合したバーナを持つ必要があり、低硫黄分の
燃料油を使用すべきである。これによりプラントは実質的に連続稼働するはずで
ある。
運転は実質的に中断されることはないが、混合工程では「供給、混合、抽出」
の際には供給タンクの作動を合理的に行なう必要がある。
運転サイクルは受容量をベースに上部タンクの充填とともに始まり、その可能
性を考慮して定まる時間をもとに、「供給、混合、抽出」のサイクルのもとに、
プラントの規模に応じて、余裕のあるミキサーの完全な作業を保証するようにす
る。
ミキサーのすぐ下部には、押出機の供給を続けて保証する別のタンクが設けて
あり、この場合、予熱された材料は絶縁コンテナー中に入り込んだコンベヤ・ベ
ルト中に押し込まれるようになっている。このコンテナーでは、蒸気を循環させ
ることにより、材料の乾燥が行われ、貯蔵が行われるようにする。
機械が空の状態でプラントを起動させる場合は、沈降タンクからのスラッジの
移動は好ましい条件のもとで行ない、変換材料は最終貯蔵タンクに貯蔵できるよ
うにする。
上記の範囲条件で装置を使用する場合、3トンのスラッジと3分が必要条件で
ありこれによれば最終製品として約480/500kgが得られる。ただし用い
る添加物量により差異がある。これに対して最終製品3トンを得たい場合は10
から12分の間隔が必要である。
本発明による方法を使ってUSRおよび/またはスラッジを使って得られる材
料は、最適の物理機械性能を発揮するマイクロバクテリア菌相がなくても、完全
に不活性化されており、しかも重金属の放出は見られない。
その特性は専門研究所で行なった分析から判定されるが、以下の結果を得てい
る。
・大腸菌群=見られず
・サルモネラ菌=見られず
・ブドウ球菌=見られず
・緑膿菌=見られず
・亜硫酸クロスリジイ胞子−減力剤=見られず
なお、USRおよび/またはスラッジによる変換からの、主として得られる生
成物中に見られる放出重金属量は次の通りであった。
・Cu=0.02mg/kg
・Cr=〈0.01mg/kg
・Pb=0.03mg/kg
・Cd=〈0.001mg/kg
また500℃のもとで変換工程で得た材料によれば体重の低減は25.5%、
また発生スモークは人体に対しては有毒でもなければ有害でもないことが確かめ
られた。
更に変換製品からは、化学的−抗菌学的に見て、建築分野で使用される各種の
材料が得られている。
・都市、工業および農業分野における組積造
・屋外、屋内の民間床材
・各種民間家具
・水力プラント用の集合マンホール
・高速道路−バリヤ
・防音絶縁耐熱パネル
・農耕飼育用プレハブ
・工業床材
なお不活性粒状物からはモルタルおよびコンクリートが得られている。
USRおよび/またはスラッジ変換材料は0.67g/cm3の比重を示し、
通常の軽量コンクリートのそれより遥かに低いことが知られている。
発明に基づく方法と装置(プラントと印刷)で得られる生成物の特徴がら考え
ると、どのタイプの装置でも使うことができる。
民間の浄化プラントからのスラッジと固形状都市ごみとの予備混合による、材
料サンプルが得られている。
この得られた「軟泥」を添加物に加えると、有機物質のミネラル化が起きる。
変換プロセスは、反応に関係する物質を通して見受けられ、生成物の後の機能
を保証するように行われる。
なおCaCO3を反応工程に用いて、不活性化添加物のプラスチック成分を中
性化して、毒性スモークを発生させずに耐熱性を高めることができる。
一方CaOは水と反応して熱を発生させることから、特にトラブルなく胞子を
除くことができる。
このようにして得られる生成物は無機質であって胞子を含まず、重質残値は無
視し得る程度であり、さらにこの生成物は分析結果から推定されるように耐火性
である。
サンプルに見られる高圧縮力は定性的にも、定量的にも有利な特徴と言える。
事実、単純な圧縮による破壊引張力は、平均約340kg/cm2に変動する
値がその特徴であり、この数値は、対象とするその他一切の材料についても受け
入れられる値である。
なお、変形を受けた立方体の破壊については、この立方体のダイアゴナルに応
じて常時起きることは、明記しておいてよい。
ここで発明の生成物の革新的な特徴を示すために、コンクリートとの比較が考
えられる。
350kg/cm2程度の値を示す発明の材料は、極めて高強度(550kg
/cm2)のコンクリートと比べて、コンクリートの39kg/cm2の屈曲引張
抵抗に匹敵した約28kg/cm2の値を示すことがある。
変換生成物の際立った別特徴として、凍結性が挙げられるが、これは材料に全
く影響を与えない。
この種のデータ以外に、高度な柔軟性を有し、顕著に反りがなく、いずれの場
合でも、極めて受け入れ性のよい脱荷重性を有し、一切製品には傷がなく、いず
れにせよ無警告でいられることが明示されなければならない。
変形がひどいと、むしろ弾性率が低いとの感を与えるが、絶対的に線形で双称
なカーブを示してくれる。
その代わり、熱伝導率は「コンクリート」のある一つのものより10%も高く
、その材料が完全にボイドを避け損なった手動バイブレータでコンパクト化した
ことを考えると、その違いは無視できるのであろう。
上記問題点は振動に合致した機械(振動板)を使うことにより救済される。
またこのようにすれば、上記熱伝導率比率を低められるはずであり、従ってコ
ンクリートの限界に挑めるであろう。
民間のスラッジのみを使った、本発明に基づき得られた生成物について行った
以下の試験データにあっては、例証的に、ただしこれに拘束されないデータが示
されるはずである。
上記に述べた試験は、Guidonia(ギドニア)のISTDIL社研究所
で、民間のスラッジ90%に、CaOとCaCO3を添加し、それぞれ同一混合
比で程々に混合し、超微粉砕して、これに10%のポリマー質の添加物と特定の
触媒を加えて処理し行われた。
耐屈曲性能
耐屈曲性能は次の寸法を有する棒に対して行われている。
サンプルの寸法1000×120×120mm、長さ方向にφ8の4組の鉄を
使って補強。鉄二組を内輸域中に据え、別の二組は外輪域中に据え、隅部分から
25mmの距離を設ける。
ここで同一鉄棒を二つの支持体上に据え相互に800mmの距離を置く。中央
に荷重2050kgfを掛ける。 ここで確かめられたことは、応力を受けたサンプルは、特に割れ目を生ずるこ
となく、直接壊れている点である。なお、以下の試験からすると、この破損は脆
性破壊と考えられるものの、残留弾性反りの除かれる可能性は考えられない。
上記データから求まるデータと、逆T字型鉄バー(その寸法9×12cm)に
ついて、補強プレストレスのかかったデータとを比較してみると、その値が比較
的高いことがわかるが、その理由としては、1300kgfの最大集中負荷を受
けて、破壊を受ける恐れのあることが挙げられる(このデータ群は、社内のプレ
ハブ工場での研究室データに基づいて得られたものである)。
力状態と、下の図形を調べてみると、二つの領域は完全に直線状であることが
わかる。このことは、弾性的挙動を物語るもので、この挙動が壊れる時点まで、
弾性を残し続けたのであろう。
上記試験の他に、別の単純な屈曲試験を、特に補強を行わず230×40×2
0mm寸法の5サンプルについて行ってみた。ただし、常時表に見られるように
、二支持体間の距離を約200mmに保証し、中央部分に集中荷重を与えるよう
にした。
屈曲試験
凍結性
4サンプル(4×4×17cm、温度範囲+15°〜−15°)について、凍
結性試験を行った。この結果、25サイクル後に、完全にプラス結果が得られた
。それは、テスト実施中、一切修正を必要としなかったためである。
線熱膨脹率
サンプルを線膨脹状態にして試験を行った。その単位変形は、LY41タイプ
の電気式伸び計HBMを、UPM60タイプのデータコレクターHBMに連結し
て、認めることができた。
上記表から、変形対報告時間のデータが示されている。上記データから、熱膨
脹にさらしたサンプルが1041μm/mの伸びを示したことが確定される。
滑り摩耗性
試験は1939年11月16日付RD2234指示に従って実施した。
1000mの通過についての対摩耗係数は8.68mmであった。
圧縮試験
試験は、一辺40mmの立方体4サンプルについて、単純な圧縮条件の下に行
った。
圧縮抵抗に示される平均単位加重は、3.86N/mm2であった。
単なる例証として、ただしこれに拘束される心算はなく、好ましい実施例を基
に本発明について説明してきたが、当業者であれば、添付の請求項に示す範囲を
逸脱することなく、変形と修正をなし得ることは理解されるものと思う。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
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Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. ・それぞれの供給ラインからUSRおよび/またはスラッジを供給する段階と、 ・超微粉砕機内に材料を投入し、粒径を低める共に内蔵の水分を回収する段階と 、 ・CaOを主構成成分の重量当り5から10重量%の量を添加する段階と、 ・CaCO3を主構成成分の重量当り5から10重量%の量を添加する段階と、 ・触媒を20から50重量%の量を添加する段階と、 ・ポリマー質の添加剤を、主構成成分の重量当り3から10重量%の量を加える 段階と、 ・生成物を成形および貯蔵工程に搬送する段階とから成る、 都市固形状ごみ(USR)および/またはスラッジを不活性材料に低温転換させ る方法。 2.該ポリマー質添加剤をポリ酢酸ビニルおよびその誘導体、ポリウレタンおよ びその誘導体、さらにはスチレンポリマーおよびその誘導体の中から選定するこ とを特徴とする請求項1記載の方法。 3.USRの供給ラインに沿って、スクラップ用の機械式圧縮機および4組のク ラウン切断用ハンマーを特に備えた、主粗粒破砕機を有する除鉄装置を設けるこ とを特徴とする、請求項1または2記載の方法。 4.該主粗粒破砕機の下流側および該超微粉砕機の上流側に、集積用のストリッ ピング・フォークを備えた回転式除鉄装置および粗粒材料回収装置と、第二の粉 砕機を備えた回転スリーブを取り付けることを特徴とする、請求項1,2又は3 記載の方法。 5.発明に基づく水回収タンクを、超微粉砕機の下流側に取り付けることを特徴 とする、請求項1,2,3又は4記載の方法。 6.該成形および貯蔵工程が、除湿機系列を備えた粒質物構成の生成物成形系列 および/または枠組み用振動プラットフォームを備えた、製造生成物系列を設け ることを特徴とする、請求項1,2,3,4又は5記載の方法。 7. ・少なくとも一つ、好ましくは二つのそれぞれUSR(都市固形状ごみ)および スラッジ排出用のコンクリート製の水溜め ・少なくとも一つ、好ましくは二つの適合タンクを備えたコンベヤ・ベルト積載 用のフォークを有する、頭上の走行クレーン ・破砕機に供給するタンクを備えた、第一水平コンベヤ・ベルト ・該第一コンベヤ・ベルト上にスクラップ用機械式圧縮機を取り付けた、除鉄装 置 ・切断ハンマーを備えた粗粒主破砕機 ・後続スクリーン供給用に供給タンクを取り付けた、第二水平コンベヤ・ベルト ・微細物集積用にストリッピング・フォークを備えた除鉄装置 ・六角形状の回転スクリーン ・通過材料を集め、これをミキサーの供給ベルトに搬送する、スクリーン下部に 設けた第三水平コンベヤ・ベルト ・第二切断ハンマー粉砕機 ・長さ方向に沿って側面と供給タンクとを備えた第二細粒を通過させぬ材料の供 給にに適当した、第四傾斜コンベヤ・ベルトおよび減速歯車を備えた排出用ケー シングとモータ ・破砕材料をスクリーン用コンベヤ・ベルトに移送するに適した第五水平コンベ ヤ・ベルト ・水回収用の超微粉砕機−ヒータ ・超微粉砕生成物をホッパーに供給、排出する移送に好適な第六傾斜コンベヤ・ ベルト ・CaO(生石灰)貯槽 ・CaCO3(炭酸カルシウム)貯槽 ・ポリマー質の添加剤貯槽 ・場合により特定触媒用の貯槽 ・三組のコンベヤ・ベルト、内二つは水平取付け、一つは傾斜取付けとし後のベ ルトはホッパー集水槽の下部に据え、通過材料を代替方式でミキサーに輸送 ・支持材、歩み板、監視孔、エンジンおよび減速歯車、導入材料計量装置、添加 剤噴出装置等を備えた羽根緊締ミキサー ・通過材料を押出機に搬送するに好適な、第十水平コンベヤ・ベルト ・通過材料を製品系列に搬送するに適した第十一水平コンベヤ・ベルト等上記の 全てまたは一部の組合せ構成の、請求項1,2,3,4,5又は6記載の方法の 実施装置。
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