JP2005103464A - 製紙スラッジ灰含有造粒物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】廃棄物のリサクル技術に関し、安価・安定的に供給可能な製紙スラッジ灰の資源に着目し、該資源を資源とするに必要な形態と為し、循環型社会構築に資する技術を提供する。すなわち、製紙スラッジ灰、若しくは配合物を微粉砕処理し造粒物とする、製紙スラッジ灰、若しくは配合物の造粒物及びその製法を提供する。
【選択図】なし
Description
本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、現在広く利用されているセメント原料としての利用技術に鑑み、セメントの水和自己硬化反応に着目し、製紙スラッジ灰を微粉砕処理することにより、その後の造粒加工が格段に簡略されることを見出し、更には、堆肥醗酵処理等の微生物処理過程で製紙スラッジ灰の結晶構造が変化することに着目し、製紙スラッジ灰造粒物およびその製造方法を提供した。ここで製紙スラッジ灰含有造粒物とは、製紙スラッジ灰をも包含する。
Ca2++Al2O4 2-→3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O 式(1)
Ca2++SiO3 2-→珪酸カルシウム水和物 式(2)
Ca2++Al2O4 2-→アルミン酸カルシウム水和物 式(3)
製紙スラッジ灰+NaOH→ゼオライト 式(4)
この反応系を利用することにより、陽イオン交換性能をほとんど持たない製紙スラッジ灰の陽イオン交換容量を増大させる有効な手段となる。
3P2O5+Al2O3+6H2O→2Al(H3PO4)3 式(7)
農用地に製紙スラッジ灰を施用するに、土壌PH4.5以下で、アルミニウムイオンによるリン酸吸収が懸念される。したがって、事前に、過燐酸石灰等によるリン酸成分添加によるアルミニウム封鎖等を採用することができる。若しくは、製紙スラッジ灰に含まれるカルシウム成分を利用し、事前の水和反応を完結させる方法は有効な手段となる。
NH4 ++PO4 3-+Mg2++nH2O→MgNH4PO4・nH2O 式(5)
MgHPO4+NH4 ++nH2O→MgNH4PO4・nH2O+H+ 式(6)
製紙スラッジ灰には通常鉱物質由来のマグネシウムを含む。この成分に着目すると粉砕処理により、アンモニア性窒素の補足を最大可能とするに、製紙スラッジ焼却灰の微粉砕処理は有効な手段となる。更に、富マグネシウム資材若しくは富リン酸塩類の混合物とすることにより簡易なアンモニア補足用造粒物として用途拡大を図ることができる。富マグネシウム資材としては、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、苦汁結晶物(天然物由来の硫酸マグネシウム)等を利用することができる。
実施例
成分分析例:
表1に製紙スラッジ焼却灰、籾殻、籾殻くん炭、ポルトランドセメントの主要成分例を示す。土壌については、粘土ハンドブックより引用した。石炭灰(フライアッシュ)については、「燃料協会誌」第58巻第630号(1979)より引用した。
表1:
[比較例2]
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰600重量部に対し、野菜屑、魚屑、肉屑を、それぞれ有姿重量として100重量部加え、ピンミル粉砕を行い、含有水分20重量%の微粉砕物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.35mmアンダーを72重量%含み、微粉砕されていることを確認した。含有水分20重量%の粉砕物に加水注水を行い、含有水分を50重量%に調整し、縦型攪拌造粒機に投入し、造粒物サイズとして5mmアンダーを60重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に対し、タマネギを有姿重量として100重量部加え、加圧混練機械により混合物を加圧混練粉砕処理し、含有水分35重量%の粉砕物とし、キルン型熱風乾燥により、水分5%以下の乾燥粉砕物とした。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.35mmアンダーを73重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この熱風乾燥微粉砕物に加水注水を行い、含有水分を50重量%に調整し、縦型攪拌造粒機に投入し、造粒物サイズとして5mmアンダーを60重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に対し、糖密生成で発生する糖密含有珪藻土をキルン型熱風乾燥により、水分5%以下の乾燥物を、有姿重量として100重量部を配合し、加圧混練機械により微粉砕処理した。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを89重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この熱風乾燥微粉砕物を篩処理し、0.25mmアンダーの微粉砕処理物とし、加水注水により水分45重量%に調整した。この微粉砕物をダブルスクリュウ投入機械を経由させ、キルン型造粒機械に投入し造粒した。造粒物サイズとして5mmアンダーを40重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に対し、米菓製造工程で発生する澱粉質廃棄物の炭化物を有姿重量として100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕処理した。この粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを90重量%含み、微粉砕されていることを確認した。微粉砕物を篩処理し、0.40mmアンダーの微粉砕処理物とし、、加水注水により水分50重量%に調整した。この微粉砕物をそのまま縦型攪拌造粒機会により造粒し、造粒物サイズとして5mmアンダーを75重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に含有水分45重量%のコーヒー滓を有姿重量として100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕処理し、含有水分15重量%の微粉砕処理物を得た。この微粉砕物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを86重量%含み、微粉砕されていることを確認した。微粉砕物を篩処理し、0.30mmアンダーの微粉砕処理物とし、加水注水により水分35重量%に調整し、デスク型加圧造粒機械により造粒し、造粒物サイズとして5mmアンダーを95重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に含有水分10重量%の籾殻を有姿重量として100重量部を配合し、高速カッター微粉砕機械により微粉砕処理し微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを86重量%含み、微粉砕されていることを確認した。微粉砕物を篩処理し、0.30mmアンダーの微粉砕処理物とし、加水注水により水分50重量%に調整した。この微粉砕物をそのまま縦型攪拌造粒機械により造粒し、造粒物サイズとして5mmアンダーを55重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部と含有水分5重量%以下の籾殻炭100重量部に、含有水分65重量%の12mmアンダー広葉樹バーク堆肥を有姿重量として100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕処理し微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを90重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微品再処理物を、加水注水により含有水分50重量%に調整し、縦型攪拌造粒機械により造粒し、造粒物サイズとして5mmアンダーを65重量%含む造粒物を得た。この陽イオン交換容量は28であった。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に含有水分65重量%の粒径12mm流木炭を有姿重量として100重量部配合し、高速カッター粉砕機械により微粉砕処理し、含有水分43重量%の微粉砕物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを98重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微品再処理物をそのまま縦型攪拌造粒機械により造粒し、造粒物サイズとして5mmアンダーを70重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部に含有水分6重量%の新聞古紙粗砕物を有姿重量として100重量部配合し、高速カッター粉砕機械により微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.4mmアンダーを95重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕物に加水注水を行ない含有水分を65重量%に調整し、ダブルスクリュウ投入機械を経由させ、キルン型造粒機械に投入し造粒した。造粒物サイズとして10mmアンダーを85重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ焼却灰200重量部、含有水分5重量%以下の籾殻炭100重量部、含有水分65重量%の12mmアンダー広葉樹バーク堆肥を有姿重量として100重量部に含有水分16重量%の乾燥家きん糞を有姿重量として900重量部配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕処理し、含有水分13重量%の微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを89重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水を行い、含有水分を50重量%に調整し、縦型攪拌造粒機械により造粒した。造粒物サイズとして5mmアンダーを65重量%含む造粒物を得た。この造粒物の陽イオン交換容量(CFC)は39meq/100gであり、生物的酸素要求量(BOD)は65mg(O)/mgであった。
前記実施例12で製造した造粒物を38℃に設定したインキュベーター内にて、充分な空気量が維持される状態で、好気醗酵熟成を45日行ない、その後乾燥処理を行ない、含有水分12重量%の造粒物を得た。該造粒物の生物的酸素要求量(BOD)は、33mg(O)/mgであった。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰100重量部に対し、五酸化二リン酸を25重量%含む水溶液を10重量部配合し、チューブミル機械にて微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを99重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水を行い、加水注水により含有水分を40重量%に調整し、縦型攪拌造粒機械により造粒した。造粒物サイズとして5mmアンダーを50重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰100重量部に対し、乾燥鶏糞100重量部、硫酸マグネシウム100重量部を配合し、チューブミル粉砕機械により微粉砕処理を行い微粉砕物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.35mmアンダーを93重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水により含有水分を40重量%に調整し、縦型攪拌造粒機械により造粒した。造粒物サイズとして5mmアンダーを50重量%含む造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰100重量部に対し、有姿重量として、乾燥発酵鶏糞100重量部、籾殻くん炭100重量部、広葉樹バーク100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕を行なった微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを82重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉酸処理物に、加水注水により含有水分36重量%に調整し、デスク加圧造粒機械により4mmΦの造粒物を得た。該造粒物を、30℃に設定したインキュベーター内で5日間醗酵熟成を行い、水分25重量%の無臭造粒物を得た。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰200重量部に対し、有姿重量として、籾殻炭を100重量部配合し、高速カッター粉砕機械により微粉砕処理を行い、微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを96重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水により水分37%とした。該粉砕物を攪拌型造粒機械により造粒し、該造粒物を乾燥し、水分7%の乾燥造粒物とした。該造粒物のSiO2/Al2O3比は1.5である。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰200重量部に対し、有姿重量として、爆砕籾殻100重量部・広葉樹バーク堆肥100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕を行い微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.4mmアンダーを97重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水により水分37%とし、縦型攪拌造粒機械により造粒し、粒サイズ5mmアンダー造粒物を60重量%含む造粒物とした。この造粒物を、含有水分74重量%の生鶏糞100重量部に対し、25重量部配合し、生鶏糞の含有水分を65重量%に調整し、炭素比を11に調整した。この調整物をデスク型押し出し造粒機械により、4mmΦの粒状物とし、60日間の好気醗酵熟成を行い、無臭に近い状態を維持した。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰100重量部に対し、有姿重量として、爆砕籾殻100重量部及び広葉樹バーク堆肥100重量部を配合し、ピンミル粉砕機械により微粉砕処理を行い微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを82重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物に、加水注水により水分を38重量%に調整し、加圧スクリュウ造粒機械によりΦ5mmの造粒物とし、乾燥処理により含有水分15重量%とした。該造粒物を24時間水中に放置することにより、造粒物は液状化し、自己崩壊性を有するものであった。
含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰をチューブミル粉砕機械により微粉砕処理し微粉砕処理物を得た。この微粉砕処理物の乾燥物粒度分布は、0.25mmアンダーを97重量%含み、微粉砕されていることを確認した。この微粉砕処理物の篩処理を行い、0.25mmアンダーとした。該微粉砕物200重量部に対し、含有水分5重量%以下の、排出後の製紙スラッジ灰の未粉砕物100重量部を配合し、加水注水により水分を38重量%に調整し、縦型攪拌造粒機械により造粒し、乾燥処理を行った。該造粒物は、含有水分6重量%、見掛け密度1.5g/cm3の軽量造粒物を得た。
実施例14に示す、リン酸化合物を使用した造粒物の乾燥処理を行い、900℃で焼成処理を行い、粒サイズとして5mmアンダーを45重量%含む粒状焼成物を得た。
実施例21に示す、焼成造粒を、更に超微粉砕処理を行い、10μmアンダーとした。該粉砕物のハンター白色度は71%であった。
[発明の効果]
Claims (16)
- 製紙スラッジ灰の微粉砕処理物を含有することを特徴とする、製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 吸湿の少ない状態の製紙スラッジ灰を微粉砕処理した微粉砕物を加水注水のみにより造粒加工したことを特徴とする製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 製紙スラッジ灰に、食品系廃棄物、木質系廃棄物、それらの堆肥化物およびそれらの灰化物、堆肥および肥料よりなる群から選択される少なくとも1種類の物質を配合し、その配合物を微粉砕処理し、造粒加工したことを特徴とする、請求項1または2に記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 食品系廃棄物が、籾殻、麦殻、蕎麦殻、それらの堆肥化物、それらの炭化物およびそれらの灰化物、貝殻、卵殻、それらの炭化物およびそれらの灰化物よりなる群から選択される少なくとも1種類の物質であることを特徴とする、請求項3記載の製紙スラッジ灰含有物造粒物。
- 木質系廃棄物が、製材屑、チップ滓、廃材チップ、古紙、樹皮、それらの堆肥化物、それらの炭化物およびそれらの灰化物よりなる群から選択された少なくとも1種類の物質を使用することを特徴とする請求項3記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 堆肥が、家きん家畜糞尿由来の堆肥、家きん家畜糞尿、ヒト糞尿由来の堆肥、ヒト糞尿、それらの乾燥物、それらの炭化物およびそれらの灰化物よりなる群から選択された少なくとも1種類の物質であることを特徴とする、請求項3記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 肥料が、リン酸化合物およびマグネシウム化合物よりなる群から選択された少なくとも1種類であることを特徴とする、請求項3記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 造粒物が更に養生熟成処理又は醗酵熟成処理されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 造粒物中のSiO2/Al2O3比が1〜5の範囲であることを特徴とする、請求項1〜8記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 造粒物中の炭素成分を、該造粒物の乾燥重量を基準として、少なくとも20重量%(乾燥重量)含有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 0.25mmアンダーに微粉砕を行ない、それを50重量%以下配合することによって、自己崩壊性を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つ記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 未粉砕の製紙スラッジ焼却灰を更に配合することにより、造粒物の乾燥状態での見掛け密度を1.5g/cm3以下として軽量化することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 造粒物が焼成処理されていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一つに記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 造粒物が80μm以下の粒径に微粉砕処理されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一つに記載の製紙スラッジ灰含有造粒物。
- 製紙スラッジを焼却、焼成または炭化した後に得られる湿分の少ない状態の製紙スラッジ灰を加水注水だけによって造粒加工することを特徴とする、製紙スラッジ灰含有造粒物の製造方法。
- 請求項1〜7の造粒物を養生熟成処理するかまたは発行熟成処理することを特徴とする、請求項1に記載の製紙スラッジ灰含有造粒物の製造方法。
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