特開 2024-172667 廃棄物処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172667

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】廃棄物処理システム

(51)【国際特許分類】

   B09B 1/00 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

B09B1/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090530

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】323007559

【氏名又は名称】株式会社ミダック

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 清彦

(72)【発明者】

【氏名】國弘 彩

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 佳和

(72)【発明者】

【氏名】蓼沼 賢太郎

(72)【発明者】

【氏名】大原 健

【テーマコード（参考）】

4D004

【Ｆターム（参考）】

4D004AA36

4D004AB10

4D004BB03

4D004CA35

4D004CC12

4D004DA01

(57)【要約】

【課題】安定してＣＯ₂固定化および貯留を行うことのできる産業廃棄物処理システムを提供する。
【解決手段】廃棄物処理システムであって、少なくとも一部に二酸化炭素（ＣＯ₂）を吸着したＣＯ₂固定化素材が堆積された堆積場と、前記堆積場の水素イオン指数を検知する水素イオン検知サブシステムと、前記堆積場にアルカリ性の水素イオン指数改質剤を散布する散布サブシステムと、を備え、前記散布サブシステムは、前記水素イオン検知サブシステムの測定結果に基づいて前記水素イオン指数改質剤を散布する、廃棄物処理システムを提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物処理システムであって、
少なくとも一部に二酸化炭素（ＣＯ₂）を吸着したＣＯ₂固定化素材が堆積された堆積場と、
前記堆積場の水素イオン指数を検知する水素イオン検知サブシステムと、
前記堆積場にアルカリ性の水素イオン指数改質剤を散布する散布サブシステムと、を備え、
前記散布サブシステムは、前記水素イオン検知サブシステムの測定結果に基づいて前記水素イオン指数改質剤を散布する、廃棄物処理システム。

【請求項2】

前記ＣＯ₂固定化素材は、燃焼系副産物に二酸化炭素を固定化させたものである、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項3】

前記燃焼系副産物は、煤塵、燃焼灰、燃え殻、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２に記載の廃棄物処理システム。

【請求項4】

前記水素イオン指数改質剤は、石灰、苦土石灰、有機石灰、消石灰、燃焼灰およびそれらの混合物を含む、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項5】

前記水素イオン検知サブシステムは複数設けられ、前記散布サブシステムはあらかじめ設定したｐＨ以下の測定値を検知した前記水素イオン検知サブシステムに対応する区域に前記水素イオン指数改質剤を散布する、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項6】

前記あらかじめ設定したｐＨは、ｐＨ７．０以下である、請求項５に記載の廃棄物処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物処理システムに関し、特に、二酸化炭素を吸着させた廃棄物からの二酸化炭素の放出を抑制する廃棄物処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

大気中に放出される二酸化炭素（以下、「ＣＯ₂」と記す）の量が増加することにより、気温上昇や、それに伴う異常気象の発生等が起こることが知られている。この点を抑止するため、石灰や燃焼系副産物にＣＯ₂を固定化し、大気に放出されるＣＯ₂の量を低減するための基礎実験が行われている。このような技術は、例えば、非特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】小峯秀雄 他, ＣＯ2固定化素材を活用したカーボンキャプチャー都市環境創生に関する基礎研究,土木学会論文集 2023年 79巻 第1号.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ＣＯ₂を固定化した燃焼系副産物等（以下、「ＣＯ₂固定化素材」と記す）を、上記の非特許文献１のように埋め立てた場合、堆積場（埋立地）に埋められたＣＯ₂固定化素材が、当該ＣＯ₂固定化素材の特性、もしくは他の埋め立て廃棄物の特性、あるいは酸性雨等の環境により酸性に傾くことが考えられる。ＣＯ₂固定化素材が酸性に傾くことにより、ＣＯ₂固定化素材に固定化されたＣＯ₂は、ＣＯ₂固定化素材から脱離して大気中に再度放出される恐れがある。本願の発明者らは、この点に着目し、堆積場におけるＣＯ₂固定化素材の酸性化を抑制し、埋め立てられたＣＯ₂固定化素材からＣＯ₂が脱離しないように、安定してＣＯ₂固定化および貯留を行うことのできる産業廃棄物処理システム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】

【0005】

上記目的を達成するために本発明の一形態の廃棄物処理システムは、
少なくとも一部に二酸化炭素（ＣＯ₂）を吸着したＣＯ₂固定化素材が堆積された堆積場と、
前記堆積場の水素イオン指数を検知する水素イオン検知サブシステムと、
前記堆積場にアルカリ性の水素イオン指数改質剤を散布する水素イオン指数改質剤散布サブシステムと、を備え、
前記散布サブシステムは、前記水素イオン検知サブシステムの測定結果に基づいて前記水素イオン指数改質剤を散布することを特徴とする。

【0006】

本発明の一実施形態において、ＣＯ₂固定化素材は、燃焼系副産物にＣＯ₂を固定化させたものである。また、燃焼系副産物は、煤塵、燃焼灰、燃え殻、およびそれらの混合物からなる群から選択されてもよい。

【0007】

また、本発明の一実施形態において、水素イオン指数改質剤は、石灰、苦土石灰、有機石灰、消石灰、燃焼灰およびそれらの混合物を含んでもよい。

【発明の効果】

【0008】

以上の形態によれば、堆積場におけるＣＯ₂固定化素材の酸性化を抑制し、埋め立てられたＣＯ₂固定化素材からＣＯ₂が脱離しないように、安定してＣＯ₂固定化および貯留を行うことのできる産業廃棄物処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の廃棄物処理システムの上面図である。

【図2】（ａ）は図１中に示した線分ＩＩＡ－ＩＩＡに沿う断面図、（ｂ）は線分ＩＩＢ－ＩＩＢに沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態の廃棄物処理システムを説明する。本実施形態に用いる図面は、本発明の構成、各部の配置、機能、作用及び効果を説明することを目的とし、本発明の具体的な形状や縦横比等を限定するものではない。

【0011】

［廃棄物処理システム］
図１は、本実施形態の廃棄物処理システム１００を説明するための上面図である。廃棄物処理システム１００は、ＣＯ₂固定化素材が堆積された堆積場２０と、堆積場２０の水素イオン指数を検知する水素イオン検知サブシステム４０と、堆積場２０に水素イオン指数改質剤を散布する水素イオン指数改質剤散布サブシステム（不図示）と、を備える。本実施形態は、以下、廃棄物処理システム１００においてＣＯ₂固定化素材を含む廃棄物を堆積可能な領域の各々を「区画」と記す。以下、本実施形態では、図１中に記したｘ，ｙ，ｚ座標を基準にして説明を行うものとする。

【0012】

１．堆積場
堆積場２０は、少なくとも一部にＣＯ₂を吸着したＣＯ₂固定化素材が堆積される領域である。

【0013】

本発明の一実施形態において、ＣＯ₂固定化素材は、好ましくは燃焼系副産物にＣＯ₂を固定化させたものである。燃焼系副産物は、煤塵、燃焼灰、燃え殻、およびそれらの混合物を含む。燃焼系副産物は、好ましくは、廃棄物処理施設で焼却された際に生成する煤塵、燃焼灰、燃え殻、およびそれらの混合物である。

【0014】

ＣＯ₂固定化素材は、燃焼系副産物に廃棄物処理施設や工場から排出されるＣＯ₂を吸着させたものであってもよい。例えば、ＣＯ₂固定化素材は、廃棄物処理施設で生成した燃焼系副産物に、当該廃棄物処理施設から排出されるＣＯ₂を吸着させることにより生成してもよい。

【0015】

堆積場２０には、ＣＯ₂固定化素材のほか、ＣＯ₂を吸着していない燃焼系副産物や、他の廃棄物が堆積されてもよい。以下、堆積場２０に堆積された物質を「堆積物」とする。

【0016】

２．水素イオン指数検知サブシステム
水素イオン検知サブシステム４０は、堆積場２０の水素イオン指数を検知するサブシステムであれば、任意の検知設備を用いることができる。例えば、一実施形態において、水素イオン検知サブシステム４０は、堆積場２０をＸ軸方向に延在する幹線２１と、幹線２１から幹線２１と交差するＹ軸方向に延在する複数の枝線２３と、センサ３と、を備えている。雨水などが周囲領域の堆積場２０の堆積物を通って枝線２３に浸透し、さらに幹線２１へと流入する。幹線２１に入った排水Ｗは斜面を流れ、取水塔５０に集められ、処理後に排出される。本実施形態では、幹線２１には、排水管内で発生する気体を外部に放出するためのガス抜き用管２５が鉛直上向き（ｚ方向）に接続されている。

【0017】

ガス抜き用管２５を介して、センサ３が幹線２１に設けられている。センサ３は、幹線２１を流れる排水の水素イオン指数を測定するｐＨセンサである。センサ３は、例えば、ガラス電極を含むセンサヘッド３１と、ガラス電極を流れる電流値に応じた電気信号を外部に送出するワイヤ３２と、を含む。一実施形態において、センサ３は、ガス抜き用管２５の上端部２５１からワイヤ３２により吊り下げられて、センサヘッド３１の少なくとも一部が幹線２１の内部の排水Wに位置するように設置される（図２（ｂ））。ワイヤ３２から出力された電気信号は、通信装置により、例えばネットワーク回線等の無線で散布区画判定部（不図示）に送信される。

【0018】

散布区画判定部は、通信装置から送信された信号を受信する通信部を備えている。通信部が受信する信号は、前述のｐＨ信号と、センサ３の各々を特定する符号とを含んでいる。なお、本実施形態は、複数のセンサ３の全てからｐＨ信号を受信することに限定されるものでなく、少なくともその一部からｐＨ信号を受信するようにしてもよい。例えば、ＣＯ₂の脱離が問題にならない区画に設置されたセンサ３、あるいは未だ廃棄物が堆積されていない区画に設置されたセンサ３を稼働させないようにすることが考えられる。また、経験的に水素イオン指数の検出の粒度が粗くてよい場合、一部のセンサ３の稼働を停止することが考えられる。このようにすれば、センサ３の稼働に係る電力を抑える、あるいは通信装置や散布区画判定部における処理の負荷を低減しながら検出に必要な情報を取得することができる。

【0019】

また、散布区画判定部は、酸性区画判定部を備えている。酸性区画判定部は、センサ３によって検出された水素イオン指数（以下、「センサｐＨ」と記す）と、このセンサｐＨを検出したセンサ３の位置と、に基づいて、堆積場２０に堆積された廃棄物の水素イオン指数があらかじめ設定した値以下であるか否かを判定する。例えば、あらかじめ設定した値が７より小さい場合、少なくとも酸性である区画を判定する。ここで、「酸性」は、ｐＨ信号が示す水素イオン指数が７より小さいことを示す。

【0020】

また、酸性区画判定部は、ｐＨ信号に付された符号と、この符号が付されたセンサ３の位置とを対応付けるデータを予め有してもよい。その場合、酸性区画判定部は、符号に対応するセンサ３の位置を特定し、この位置を含む領域を特定することができる。領域は、例えば、センサ３の位置を中心とする所定の範囲であってもよい。そして、酸性区画判定部は、ｐH信号が酸性を示す場合、このｐH信号を送信してきたセンサ３の符号からセンサ３の位置を特定し、特定されたセンサ３に対応する区画に後述する水素イオン指数改質剤を散布する散布サブシステムを稼働させるように通知する。

【0021】

さらに、本実施形態は、水素イオン指数が７である場合、このセンサ３が設置されている区画が酸性に向かう可能性があると判定してもよい。さらに、本実施形態は、水素イオン指数が７より小さい、すなわち酸性であると判定した後、ｐＨの値によってはＣＯ₂の脱離に影響しないと判定するようにしてもよい。このような判定は、例えば、各堆積場の特性や廃棄物の特性により任意に応用可能である。また、酸性区画判定部は、少なくとも酸性である領域を検出し、これを水素イオン指数改質剤散布区画として判定する。しかし、本実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、同時に各区画の中性あるいはアルカリ性及びアルカリ性の程度を判定してもよい。例えば、酸性区画判定部のあらかじめ設定した値をｐＨ８などの弱アルカリ性領域とし、アルカリ性領域から弱アルカリ性領域への変化を検知することで、酸性化する前に水素イオン指数改質剤を散布して、堆積物の酸性化を抑制することができる。

【0022】

また、散布区画判定部は、酸性区画推定部を備えている。酸性区画推定部は、酸性区画判定部が測定により酸性区画であると判定した情報に基づき、さらに酸性を示すであろう区画を推定する。

【0023】

以上説明した散布区画判定部に含まれる通信部、酸性区画判定部、酸性区画推定部は、いずれもＣＰＵ（Central Processor Unit）、ＣＰＵの処理に必要な情報を少なくとも一時的に保存するメモリ、ＣＰＵの処理に使用されるワークメモリ等の公知のハードウェアと、ハードウェア上で実行されるプログラム等のソフトウェアが共同することにより実現してもよい。

【0024】

また、本実施形態は、散布区画判定部を堆積場２０毎に、または堆積場２０を管理する管理者毎に設け、排水管２１、２３及びセンサ３と合せて酸性度検出装置を構成するようにしてもよい。また、本実施形態は、散布区画判定部をサーバ装置として構成し、クラウドシステムを構築するようにしてもよい。サーバ装置として構成される散布区画判定部は、異なる管理者によって管理される複数の堆積場２０からｐＨ信号を収取し、酸性区画の判定、または推定の結果を各管理者に提供するようにしてもよい。

【0025】

他の実施形態において、ガス抜き用管２５は、枝線２３の略中央に設けてもよい。枝線２３の中央にガス抜き用管２５を設ければ、幹線２１を流れる排水の影響を受け難く、かつ各枝線２３を流れる排水Wの平均的な水素イオン指数を検出することができる点で好ましい。また、幹線２１と枝線２３の両方にガス抜き用管２５を設け、水素イオン指数を検出してもよい。

【0026】

他の実施態様において、水素イオン検知サブシステム４０は、任意の箇所の堆積場２０の堆積物の水素イオン指数を測定することにより検知してもよい。例えば、対象箇所の堆積物を掘削し、ｐＨセンサやｐＨ検査薬を用いて、堆積場２０の堆積物のｐＨを検知してもよい。次いで、得られた検知結果を基に、上述するような散布区画判定を行い、当該箇所の水素イオン指数改質剤の散布の要否を判定してもよい。

【0027】

３．水素イオン指数改質剤散布サブシステム
水素イオン指数改良剤散布サブシステムは、水素イオン検知サブシステム４０の測定結果に基づいて水素イオン指数改質剤を散布する。

【0028】

水素イオン指数改質剤は、アルカリ性であり、酸性または中性の堆積物をアルカリ性にする物質であれば、任意の物質を用いることができる。例えば、石灰、苦土石灰、有機石灰、消石灰、燃焼灰およびそれらの混合物を、水素イオン指数改質剤として用いることができる。例えば、水素イオン指数改質剤として、廃棄物処理施設から排出されたアルカリ性の燃焼灰を用いてもよい。

【0029】

水素イオン指数改質剤は、水素イオン指数検知サブシステム４０の測定結果により、散布区画と判定された区画に散布される。一実施態様において、ｐH信号が酸性を示す場合、このｐH信号を送信してきたセンサ３の符号からセンサ３の位置を特定し、特定されたセンサ３に対応する区画に、水素イオン指数改質剤を散布する散布サブシステムが稼働される。また他の実施態様において、水素イオン指数が７である場合、このセンサ３が設置されている区画が酸性に向かう可能性があると判定し、散布サブシステムを稼働させてもよい。散布サブシステムから散布される水素イオン指数改質剤の量および濃度、ならびに散布時間は、水素イオン指数検知サブシステム４０の測定結果や各堆積場の特性や廃棄物の特性により、堆積物の水素イオン指数がアルカリ性に調整されるように適宜調整される。さらに水素イオン指数改質剤は、粉体などの固体状態で散布してもよく、また、水に溶解もしくは分散させたものを散布してもよい。当該散布は自動的に行われてもよく、また、手動により行われてもよい。アルカリ性の水素イオン指数改質剤を散布することにより、堆積物の水素イオン指数がアルカリ性に調整されるため、堆積物中のＣＯ₂固定化素材からのＣＯ₂の脱離を抑制することができる。

【0030】

他の実施態様において、水素イオン指数改質剤の散布ののち、再度水素イオン指数検知サブシステム４０により散布区画の水素イオン指数を測定してもよい。その結果、水素イオン指数改質剤の散布後であっても適切な水素イオン指数を示さない場合には、水素イオン指数改質剤を再度散布してもよい。

【0031】

このように、本発明では、堆積場２０の水素イオン指数を水素イオン指数検知サブシステム４０により検知し、その測定結果に基づいて、アルカリ性の水素イオン指数改質剤を堆積場２０に散布することで、堆積場２０をアルカリ性に調整し、堆積物中のＣＯ₂固定化素材からのＣＯ₂の脱離を抑制することができる。堆積場２０の堆積物が廃棄物処理施設で生成した燃焼系副産物に、当該廃棄物処理施設から排出されるＣＯ₂を吸着させることにより生成したものであった場合、システムからのＣＯ₂の排出を抑制しつつ、安定してＣＯ₂固定化および貯留を行う廃棄物処理システムを提供することができる。

【0032】

上記では、種々の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施の形態の一つもしくは複数を、適宜組合せてもよい。

【符号の説明】

【0033】

３ センサ
２０ 堆積場
２１ 幹線
２３ 枝線
２５ａ ガス抜き用管
２５ｂ ガス抜き用管
２５ｃ ガス抜き用管
２５ｄ ガス抜き用管
３１ センサヘッド
３２ ワイヤ
４０ 水素イオン検知サブシステム
５０ 取水塔
１００ 廃棄物処理システム
２５１ 上端部
Ｗ 排水

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-11-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物処理システムであって、
少なくとも一部に二酸化炭素（ＣＯ₂）を吸着させたＣＯ₂固定化素材が堆積された堆積場と、
前記堆積場の水素イオン指数を検知する水素イオン検知サブシステムと、
前記堆積場にアルカリ性の水素イオン指数改質剤を散布する散布サブシステムと、を備え、
前記水素イオン指数改質剤は、石灰、苦土石灰、有機石灰、消石灰、燃焼灰、およびそれらの混合物からなる群から選択され、
前記散布サブシステムは、前記水素イオン検知サブシステムの測定結果に基づいて前記水素イオン指数改質剤を散布する、廃棄物処理システム。

【請求項2】

前記ＣＯ₂固定化素材は、燃焼系副産物に二酸化炭素を固定化させたものである、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項3】

前記燃焼系副産物は、煤塵、燃焼灰、燃え殻、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２に記載の廃棄物処理システム。

【請求項4】

前記水素イオン検知サブシステムは複数設けられ、前記散布サブシステムはあらかじめ設定したｐＨ以下の測定値を検知した前記水素イオン検知サブシステムに対応する区域に前記水素イオン指数改質剤を散布する、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項5】

前記あらかじめ設定したｐＨは、ｐＨ７．０以下である、請求項４に記載の廃棄物処理システム。

【請求項6】

前記堆積場は任意の区画に分割され、前記水素イオン検知サブシステムは複数設けられ、前記水素イオン検知サブシステムにより検知された水素イオン指数に基づき、前記区画のアルカリ度が判定される、請求項１に記載の廃棄物処理システム。

【請求項7】

前記アルカリ度がアルカリ性から弱アルカリ性に変化した際に、前記散布サブシステムは、対応する前記区画に前記水素イオン指数改質剤を散布する、請求項６に記載の廃棄物処理システム。