特許 7481771 固形原料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】固形原料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/00 20060101AFI20240502BHJP

   B09B 3/70 20220101ALI20240502BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20240502BHJP

   C05F 3/04 20060101ALI20240502BHJP

   C05G 5/10 20200101ALI20240502BHJP

   C05G 5/12 20200101ALI20240502BHJP

   C05G 5/20 20200101ALI20240502BHJP

   B09B 101/67 20220101ALN20240502BHJP

【ＦＩ】

C02F11/00 C

B09B3/70

B09B5/00 Z ZAB

C05F3/04

C05G5/10

C05G5/12

C05G5/20

B09B101:67

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023167757

(22)【出願日】2023-09-28

【審査請求日】2023-10-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】507394639

【氏名又は名称】株式会社サムズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001520

【氏名又は名称】弁理士法人日誠国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阪田 勇

(72)【発明者】

【氏名】岡野 公美

(72)【発明者】

【氏名】鴨沢 卓郎

(72)【発明者】

【氏名】阪田 乾仁

(72)【発明者】

【氏名】阪田 光子

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１２１６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１０１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５８６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１１７１９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２３－０４６６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０７８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９３７６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０

Ｂ０９Ｂ １／００－ ５／００

Ｂ０９Ｃ １／００－ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用済み紙おむつを破砕することなく分離機（９）で処理液とともに撹拌して紙おむつを構成する部材に分解・処理する分離工程（１）と、
前記分離工程（１）で分離された固体成分のパルプ（８）とプラスチック（２８）とを選別機（１０）で選別する選別工程（２）と、
前記分離工程（１）で分離された液体成分である第１排液（３）中からパルプ（８）を回収するパルプ回収工程（４）と、
前記パルプ回収工程（４）でパルプ（８）が回収された後の第２排液（５）中の固体成分と
液体成分とを分離する脱水工程（６）と、
前記脱水工程（６）で第２排液（５）中から分離された前記固体成分を乾燥させる乾燥工程（７）と、
前記乾燥工程（７）で乾燥された前記固体成分から固形原料（２０）を製造する固形原料製造工程（１６）と、
前記脱水工程（６）で前記第２排液（５）から分離された液体成分から液体肥料（１４）を生成するとともに前記乾燥工程（７）で固形の汚泥成分から分離された水分を前記第２排液（５）から分離された液体成分と混合して液体肥料（１４）を生成する液体肥料製造工程（１３）と、を有することを特徴とする固形原料の製造方法。

【請求項2】

前記固形原料製造工程（１６）では、粉体肥料（１７）、粒体肥料（１９）、固形燃料原料（２６）のいずれか一つを製造することを特徴とする請求項１に記載の固形原料の製造方法。

【請求項3】

前記乾燥工程（７）では、前記固体成分を真空乾燥、凍結乾燥、真空凍結乾燥のいずれか一つで乾燥させて前記固形原料（２０）を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の原料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、使用済み紙おむつを分解処理した後の排液中に含まれる固形成分から固形肥料や固形燃料の原料を製造する固形原料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２０２２年１０月、政府は化学原料の高騰化による農家への経営圧迫や食品価格の上昇を回避する狙いから、下水処理の過程で出る汚泥を肥料として活用する取り組みに本腰を入れ、化学肥料の国産化を進める方針を発表している。また、政府は下水汚泥を農業向けの肥料として活用するための方針をまとめ、国、自治体に下水汚泥を肥料として利用することを促し、外国から輸入する化学肥料原料への依存を低減する方針を発表している。

【0003】

さらに、２０２２年７月、産業革命以来の化石燃料中心の経済・社会、産業構造をクリーンエネルギー中心に移行させ、経済社会システム全体の変革、すなわちＧＸ（グリーントランスフォーメーション）を実行するべく、必要な施策を検討する、内閣総理大臣を議長とするＧＸ実行会議が開催された。

【0004】

同会議では、下水汚泥資源の肥料利用の拡大に向けた関係者の役割と取組の方向性が示され、肥料の国産化と安定的な供給、資源循環型社会の構築を目指し、農林水産省、国土交通省、農業分野、下水道分野が連携し、安全性・品質を確保しつつ、消費者も含めた理解促進を図りながら、各関係者が主体的に、下水汚泥資源の肥料利用の大幅な拡大に向けて総力をあげて取り組むことが示された。

【0005】

一方、近年広く利用されている紙おむつを使用した後の使用済み紙おむつを分解処理して、紙おむつを構成する素材をリサイクル資源（パルプ、プラスチック、その他等）を回収することが特許文献１で提案されている。使用済み紙おむつには、紙おむつを構成する素材以外に、人体から排出された糞尿が付着しており、使用済み紙おむつを処理液によって分解処理した後の排液中には糞尿が含まれている。

【0006】

使用済み紙おむつを処理液によって分解処理し、リサイクル資源を回収した後の排液は、下水処理した後に最終的に下水道に排出され、下水処理場にて処理された後に、河川や、海などの自然界に放出されている。

【0007】

ところで、使用済み紙おむつを分解処理し、リサイクル資源を回収した後の排液中には、人間の体内から排出された糞尿が含まれており、この糞尿は土壌にとって有益な栄養分（窒素、リン酸、カリウム）が含まれている。また、排液中から取り出した固形成分（スカム）は、圧縮成型することで、固形燃料の原料となる。

【0008】

そこで、特許文献２には、使用済み紙おむつを破砕機で細かく破砕した後に、水混合槽で水と混合し、沈殿槽内で浮遊した浮遊物（固形物）を土壌改良剤、肥料などとして使用することが開示されている。そして、浮遊物を除いた水性液は、下水処理を行って下水道に放流している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０２１－１２１６９９号公報

【文献】特開２００４－２５５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところが、特許文献１、２では、使用済み紙おむつを分解処理した後の排液（リサイクル資源を回収した後の排液）中には、土壌にとって有益な栄養分が含まれているが、この排液は処理されて下水道に無駄に放流され、有効に利用されていないという課題を有している。

【0011】

また、下水道に放流されて下水処理場に放出された排液は、他の下水汚泥と混合されて下水汚泥となり、この下水汚泥を肥料として利用する場合、人間の体内から排出された糞尿以外のものも含まれるため、雑菌等を消毒したり殺菌したりする必要がある。このため、下水汚泥を肥料として利用する場合には、消毒・殺菌等の工程が必要となり、容易に肥料として製造することができないという課題を有している。

【0012】

そこで、本発明は、使用済み紙おむつを分解処理し、リサイクル資源を回収した後の排液を有効利用することができるとともに、排液から固形原料を容易に生成することができる固形原料の製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の態様は、使用済み紙おむつを破砕することなく分離機（９）で処理液とともに撹拌して紙おむつを構成する部材に分解・処理する分離工程（１）と、
前記分離工程（１）で分離された固体成分のパルプ（８）とプラスチック（２８）とを選別機（１０）で選別する選別工程（２）と、
前記分離工程（１）で分離された液体成分である第１排液（３）中からパルプ（８）を回収するパルプ回収工程（４）と、
前記パルプ回収工程（４）でパルプ（８）が回収された後の第２排液（５）中の固体成分と
液体成分とを分離する脱水工程（６）と、
前記脱水工程（６）で第２排液（５）中から分離された前記固体成分を乾燥させる乾燥工程（７）と、
前記乾燥工程（７）で乾燥された前記固体成分から固形原料（２０）を製造する固形原料製造工程（１６）と、
前記脱水工程（６）で前記第２排液（５）から分離された液体成分から液体肥料（１４）を生成するとともに前記乾燥工程（７）で固形の汚泥成分から分離された水分を前記第２排液（５）から分離された液体成分と混合して液体肥料（１４）を生成する前記液体肥料製造工程（１３）と、を有することを特徴とする。

【0015】

本発明の第２の態様は、前記固形原料製造工程（１６）では、粉体肥料（１７）、粒体肥料（１９）、固形燃料原料（２６）のいずれか一つを製造することを特徴とする。

【0016】

本発明の第３の態様は、前記乾燥工程（７）では、前記固体成分を真空乾燥、凍結乾燥、真空凍結乾燥のいずれか一つで乾燥させて前記固形原料（２０）を生成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、分離工程で使用済み紙おむつを分解・処理し、分離工程で分離された固体成分のパルプとプラスチックとを選別工程で選別し、分離工程で分離された液体成分である排液中からパルプをパルプ回収工程で回収し、パルプ回収工程でパルプが回収された後の排液中の固体成分と液体成分とを脱水工程で分離し、脱水工程で排液中から分離された固体成分を乾燥工程で乾燥させることにより固形原料を生成することができるので、使用済み紙おむつを分解・処理し、リサイクル資源を回収した後の排液を有効利用することができるとともに、排液から固形原料を容易に生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る固形原料の製造方法の工程を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る固形原料の製造方法の各工程で用いられる装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態に係る固形原料の製造方法について図面を用いて説明する。図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る固形原料の製造方法は、使用済み紙おむつを分離機９で処理液とともに撹拌して紙おむつを構成する部材に分解・処理する分離工程１と、分離工程１で分離された固体成分のパルプとプラスチックとを選別機１０で選別する選別工程２と、分離工程１で分離された液体成分である排液３中からパルプ８を回収する第１パルプ回収工程４と、第１パルプ回収工程４でパルプ８が回収された後の排液５中の固体成分と液体成分とを分離する脱水工程６と、脱水工程６で排液５中から分離された固体成分を乾燥させる乾燥工程７と、からなる。

【0021】

分離工程１で用いられる分離機９は、筐体に固定された外胴分離槽と、外周面に小孔が多数形成されて外胴分離槽内に回転可能に支持された内胴分離槽とで形成されている。内胴分離槽内に、使用済み紙おむつと、処理液とを投入し、内胴分離槽の回転によって使用済み紙おむつが処理液とともに撹拌されて、紙おむつを構成する素材に分解・処理される。使用済み紙おむつは、内胴分離槽内で、パルプ、プラスチック、その他に分解・処理され、パルプの大半は処理液中に混在する。

【0022】

そして、内胴分離槽内から処理液を排出すると、内胴分離槽内には固形物としてプラスチック２８と、少量のパルプが付着したプラパル２４と、その他が残る。内胴分離槽内から排出された処理液（以下「第１排液３」という）は、第１パルプ回収装置１１によってパルプ８が回収される。第１排液３中からパルプ８が回収された後の排液（以下「第２排液５」という）中には、汚泥成分が混在している。この第２排液５は、脱水工程６において脱水装置１２により脱水され、固形の汚泥成分（スカム）と、液体部分に分離される。脱水装置１２により第２排液５中から分離された液体成分は液体肥料製造工程１３において液体肥料１４となり、固形の汚泥成分は、乾燥工程７において乾燥装置１５により乾燥される。この場合、脱水装置１２により脱水したとしても固形の汚泥成分は水分を若干含んでおり、乾燥装置１５により含有水分量を可能な限り低減する。

【0023】

乾燥装置１５は、真空乾燥、凍結真空乾燥、凍結乾燥、ヒータによる加熱乾燥等を用いることができる。この乾燥装置１５により乾燥された固形の汚泥成分（スカム）から、固形原料製造工程１６において固形原料２０が生成される。この固形原料２０は、固体肥料製造装置１８により、粉状に粉砕することで粉体肥料１７が製造され、粒状に生成することで粒体肥料１９が製造される。これらの粉体肥料１７、粒体肥料１９は、使用済み紙おむつから回収された汚泥であって、人体から排出された有機物であり、土壌にとって栄養成分として有益な窒素、リン酸、カリウム等が含まれている。また、使用済み紙おむつを分解処理する際に殺菌、消毒しているので有害な菌類は死滅している。

【0024】

また、乾燥装置１５により生成された固形原料２０は、固形燃料製造装置２５によって、第１パルプ回収装置１１等により回収されたパルプと混合し、圧縮成型することで固形燃料原料２６が製造される。また、乾燥装置１５によって固形の汚泥成分から分離された水分は、脱水装置１２によって脱水された水分と混合することで液体肥料１４の原料となる。

【0025】

分離機９の内胴分離槽内に残った固形物としてプラスチック２８と、少量のパルプが付着したプラパル２４と、その他とは選別工程２における選別機１０に送られる。選別機１０は、筐体に固定された外胴選別槽と、外周面に小孔が多数形成されて外胴選別槽内に回転可能に支持された内胴選別槽とで形成されている。内胴選別槽内には、内胴分離槽内に残った固形成分であるパルプ、プラスチック、パルプが少量付着したプラスチック、その他が投入される。

【0026】

外胴選別槽内には乾燥風が供給され、外胴選別槽内で回転する内胴選別槽内のパルプ８、プラスチック２８、パルプが少量付着したプラパル２４、その他に乾燥風が吹き付けられて、パルプ８、プラスチック２８、プラパル２４、その他に選別される。外胴選別槽内に供給されてパルプ８、プラスチック２８、プラパル２４、その他を乾燥させた乾燥風には、パルプ８が混在しており、この乾燥風は第２パルプ回収工程２１における第２パルプ回収装置２２によってパルプ８がフィルター等により捕捉され回収される。また、内胴選別機内のプラパル２４がプラパル回収工程２３で回収される。また、外胴選別槽内に残ったプラスチック２８は、プラスチック回収工程２７にて回収される。

【0027】

次に、本実施の形態に係る固形原料の製造方法により製造した固形原料から製造した粉体肥料１７、粒体肥料１９の分析結果について、説明する。
〔表１〕

表１に示すように、本実施の形態の固形原料から製造した粉体肥料１７、粒体肥料１９には、窒素、リン酸、カリウムの成分の他に、石灰、亜鉛、銅が含まれている。石灰は、使用済み紙おむつを処理する際に用いた処理液中に含まれているものである。

【0028】

なお、ひ素、カドミウム、ニッケル、クロム、水銀、鉛、水銀等の有害な物質については、肥料取締法で定められた数値以下であり、肥料として圃場に散布し、自然界に放出しても問題のない数値である。

【0029】

また、固形原料から製造した粉体肥料、粒体肥料には、石灰が含まれていることから強アルカリ性を有しているが中和剤を混合させることで中和することができる。また、固形原料から製造した粉体肥料、粒体肥料には、石灰が含まれていることから酸性土壌を中和させる土壌改良剤として使用することもできる。

【0030】

以上説明したように、本実施の形態の固形原料の製造方法によれば、使用済み紙おむつを分解・処理し、リサイクル資源を回収した後の第２排液５を下水等に放出することがないので、第２排液５を有効利用することができるとともに、従来廃棄されていた排液から固形原料２０を容易に生成することができる。一方、石灰は強アルカリ性を有しているので中和剤を混合させることで中和して使用することもできる。

【0031】

本実施の形態に係る固形原料の製造方法により製造された固形原料２０は、使用済み紙おむつを分解処理する際に殺菌、消毒しているので、人体に有害な菌類が含まれておらず良好な衛生状態の原料とすることができる。

【0032】

また、本実施の形態に係る固形原料２０は、使用済み紙おむつに付着している汚泥であり、人体から排出されたものなので、他の汚泥（家畜の糞尿や、その他物質）を一切含むことがない。これにより、この固形原料２０で製造する粉体肥料や粒体肥料、固形燃料は衛生的で人体、環境に害を及ぼすことがない。また、固形燃料として燃焼させても環境に悪影響を与えることがない。

【0033】

さらに、本実施の形態に係る固形原料の製造方法によれば、使用済み紙おむつを分解処理し、リサイクル資源であるパルプ８、プラスチック２８、プラパル２４を回収することに加えて、使用済み紙おむつを処理した第２排液５も、固形成分と液体成分に分離して、液体成分は液体肥料１４に、固形成分は固形原料２０として粉体肥料１７、粒体肥料１９、固形燃料原料２６に用いるので、使用済み紙おむつをほぼ完全にリサイクルすることが可能となる。

【0034】

これにより、使用済み紙おむつを処理した後に自然界に放出するものがないので自然環境に悪影響を与えることがない。特に、本実施の形態の固形原料の製造方法では、使用済み紙おむつを破砕することがないので、プラスチックの小片（マイクロプラスチック）が発生することがなく、海洋にマイクロプラスチックを放出することがない。

【0035】

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によって本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が請求項に含まれることが意図されている。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明に係る固形原料の製造方法は、使用済み紙おむつから固形原料を製造する方法に限らず、尿取りパッドやその他の衛生用品を分解処理し、これらの尿取りパッドやその他の衛生用品から固形原料を製造することに利用することができる。

【符号の説明】

【0037】

１ 分離工程
２ 選別工程
３ 第１排液
４ 第１パルプ回収工程
５ 第２排液
６ 脱水工程
７ 乾燥工程
８ パルプ
９ 分離機

【要約】

【課題】本発明は、使用済み紙おむつを分解・処理し、リサイクル資源を回収した後の排液を有効利用することができるとともに、排液から固形原料を容易に生成することができる固形原料の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の固形原料の製造方法は、使用済み紙おむつを分離機で処理液とともに撹拌して紙おむつを構成する部材に分解・処理する分離工程１と、分離工程１で分離された固体成分のパルプ８とプラスチックとを選別機１０で選別する選別工程２と、分離工程１で分離された液体成分である第１排液３中からパルプ８を回収する第１パルプ回収工程４と、第１パルプ回収工程４でパルプ８が回収された後の第２排液５中の固体成分と液体成分とを分離する脱水工程６と、脱水工程６で第２排液５中から分離された固体成分を乾燥させる乾燥工程７と、からなる。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】