JP7511272B2 - Ｃｏ２分離方法及び植物育成方法 - Google Patents

Description

使用済み浄化槽からのＣＯ２分離方法に関し、詳しくは、ドレンの浄化用として使用された浄化槽内の吸着材からＣＯ２の分離及び回収を行うと共に、回収したＣＯ２を含有する排出ガスを利用して植物を育成するための方法に関するものである。

圧縮空気圧回路において、圧縮空気中の異物を除去する際に生成されるドレンには、油分等の異物や圧縮空気の圧力により多く溶け込んだＣＯ２が含有されるため、異物を除去する浄化槽にてドレンが清浄化される際には、異物の他にＣＯ２も分離・除去されることとなる。そして、予め規定された期間等により交換時期となった浄化槽は、充填された吸着材が取り出された後に分解・洗浄の後に再利用され、取り出された異物等を多く含む吸着材は焼却処分されることとなる。

この分解・洗浄に際しては、浄化槽内部の気圧が使用時に比べ低下するため、吸着材に吸着していたＣＯ２が外部へ排出されることになるほか、吸着材自体の焼却によってもＣＯ２が排出されてしまう、といった問題があった。

上記問題を解決すべく、特許第６２４７７８８号公報（特許文献１）に記載の技術提案がなされている。すなわち、特許文献１では、ＣＯ２吸着材と高温の水蒸気を接触させる直接加熱方式にて吸着材の温度を上昇させ、吸着材に吸着されたＣＯ２の分離・回収を行う技術が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術提案では、排ガス中のＣＯ２の脱着を目的としているため、吸着材がドレンの通過にて既に湿潤している本課題において採用した場合、吸着材への高温水蒸気の噴霧を行うことで、吸着材に付着している水分量を更に増加させてしまうと共に、水分の凝縮に必要な熱量も増加させてしまうという問題があり、本発明への採用は困難である。

上記問題を解決するにあたって、本出願人は、交換時期となった浄化槽の流入口へ圧縮空気を送気したところ、排出口から排出される圧縮空気内のＣＯ２濃度について、流入時より高くなって排気されることを発見した。さらに、高濃度の窒素を流入口へ送気したところ、排出口から窒素ガスの他にＣＯ２が同時に排気されることを確認した。

そこで、吸着材の焼却処分前に、吸着されているＣＯ２を回収することはできないものかとの着想のもと、吸着材に吸着したＣＯ２が、圧力を伴った空気によりある程度脱着する上記現象に着目し、使用済み浄化槽に圧縮気体を流入させることでＣＯ２吸着材に吸着されているＣＯ２を脱着させ、その脱着したＣＯ２を回収するＣＯ２分離方法を開発した。また、脱着されたＣＯ２が含有された排気ガスの利用方法として、植栽スペースへ送気することで植物の生育を促進させる植物育成方法を開発し、本発明にかかる「ＣＯ２分離方法及び植物育成方法」の提案に至るものである。

特許第６２４７７８８号公報

本発明は、上記問題に鑑み、使用済み浄化槽内へ圧縮気体を流入させることで、該使用済み浄化槽内に充填されたＣＯ２吸着材に吸着されているＣＯ２を脱着させつつ回収を行うＣＯ２分離方法、及び、ＣＯ２を含む排出ガスを利用した植物育成方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかるＣＯ２分離方法は、中空部を有し上方及び下方が夫々開口した筒状体から成り該中空部に異物吸着材が充填された中空筒本体と、所定箇所に流入口を備え且つ締結手段を介して前記中空筒本体の下方開口端を閉塞可能な底体と、所定箇所に排出口を備え且つ締結手段を介して前記中空筒本体の上方開口端を閉塞可能な蓋体と、から成り、圧縮空気圧回路にて発生するドレンの清浄化を目的として同回路内に配設される浄化槽において、ドレンに含有されていたＣＯ２及び異物が吸着された異物吸着材が充填されたままの使用済み浄化槽に対し、流入口から圧縮気体を送気することで、流入した圧縮気体により異物吸着材からＣＯ２を脱着させ、圧縮気体とＣＯ２が混合した排出ガスを排出口から排出させて回収することで、異物吸着材に吸着されたＣＯ２を分離・回収する手段を採用する。

また、本発明は、前記圧縮気体が、圧縮空気である手段を採る。

さらに、本発明にかかる植物育成方法は、前記ＣＯ２分離方法により回収された排出ガスの利用方法であって、植栽スペースに排出ガスを送気することで、植物の生育を促進させる手段を採用する。

またさらに、本発明は、前記植栽スペースが、ビニールハウス、温室、植物工場のいずれかである手段を採用する。

本発明にかかるＣＯ２分離方法によれば、使用済み浄化槽の流入口から圧縮気体を送気し、流入した圧縮気体により異物吸着材からＣＯ２を脱着させることにより、吸着材の取り出しの際に大気へ放出されるＣＯ２の量を削減することが可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

また、本発明にかかる植物育成方法によれば、植栽スペースに排出ガスを送気することで、ＣＯ２濃度が高い雰囲気にて植物の生育が行われるため、ＣＯ２を利用して行われる光合成が促進され、大気下よりも植物の生育が促進される、といった優れた効果を奏するものである。

そして、本発明にかかる植物育成方法によれば、植栽スペースが、ビニールハウス、温室、植物工場のいずれかであることにより、気密性の高い空間内にて排出ガスを効率的に滞留させ、高いＣＯ２濃度を維持することが可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

本発明にかかるＣＯ２分離方法並びに植物育成方法の実施形態を示す説明図である。

本発明にかかるＣＯ２分離方法１は、使用済み浄化槽２内へ圧縮気体Ａを流入させることにより、異物吸着材１１に吸着されたＣＯ２を脱着させ、圧縮気体とＣＯ２が混合した排出ガスＨとして分離・回収を行うことを最大の特徴とする。
また、本発明にかかる植物育成方法５は、ＣＯ２分離方法１により排出される排出ガスＨを植栽スペース３１内にて利用することを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかるＣＯ２分離方法１及び植物育成方法５の実施形態について、図面に基づいて説明する。

尚、本発明にかかるＣＯ２分離方法１及び植物育成方法５は、以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができるものである。

図１は、本発明にかかるＣＯ２分離方法１並びに植物育成方法５の基本的な実施形態を示す説明図である。
本発明にかかるＣＯ２分離方法１及び植物育成方法５は、使用済み浄化槽２と、コンプレッサ２０と、植栽スペース３１にて構成される。

使用済み浄化槽２は、ＣＯ２及び、油分や塵埃等の異物（以下、単に「異物」という。）が吸着された異物吸着材１１を内包する筒状体である。
使用済み浄化槽２は、中空部に異物吸着材１１を充填した中空筒本体１０と、流入口１２を備えた底体１３と、排出口１４を備えた蓋体１５と、から構成され、圧縮空気圧回路にて発生するドレンの清浄化を目的として同回路内に配設される浄化槽であり、設置期間や吸着度合い等による基準に則り交換が必要と判断され、圧縮空気圧回路から取り外され回収された浄化槽である。

中空筒本体１０は、中空部を有し、天面部及び底面が開放されている筒状体であり、中空部には異物吸着材１１が充填されている。
中空筒本体１０の形状は筒状体であれば特に限定はなく、円筒形状や多角筒形状が考え得る。また、中空筒本体１０の構成素材等についても特に限定はしないが、一部又は全部を強化プラスチックやガラス等の透明もしくは半透明な素材を使用して、充填された吸着材の劣化状態を視認可能な態様も考え得る。

異物吸着材１１は、中空筒本体１０に充填されることで、圧縮空気圧回路から排出されるドレン内のＣＯ２及び異物を吸着するものである。
異物吸着材１１の素材については、ドレンに含有されるＣＯ２や異物を吸収可能な従来公知の素材を種々適用すればよく、例えば、アミン類やゼオライト等の素材が考え得る。また、これらの素材を交互に積層して充填し、吸着効率を高めた態様も考え得る。
尚、本発明において使用済み浄化槽２に充填されている異物吸着材１１には、既にドレンに含有されていたＣＯ２や異物が吸着されている状態となっている。

底体１３は、中空筒本体１０の底面（下部）開口部を閉塞可能な大きさを有し、ネジ等の締結手段により装着されるものである。また、底体１３の所定箇所（好ましくは平面視略中央箇所）には流入口１２を備えている。
流入口１２には、圧縮気体Ａが送気される配管が接続され、中空筒本体１０内へ流入させることとなる。

蓋体１５は、天面（上部）開口部を閉塞可能な大きさを有し、ネジ等の締結手段により装着されるものである。また、蓋体１５の所定箇所（好ましくは平面視略中央箇所）には排出口１４を備えている。
排出口１４には、圧縮気体Ａと異物吸着材１１から脱着したＣＯ２とが混合した排出ガスＨを送気し得る配管が接続され、排出口１４から排出された排出ガスＨは、後段にて回収されることとなる。

使用済み浄化槽２へ送気される圧縮気体Ａは、大気を圧縮するコンプレッサ２０によって生成される態様や、圧縮気体Ａが充填されたボンベ等を気体供給源として配設する態様等が考え得るが、送気される気体自体については特に限定はない。例えば、大気を圧縮して生成した圧縮空気を圧縮気体Ａとしてそのまま使用する態様や、異物吸着材１１に付着している油分の酸化を防止するため、コンプレッサ２０にて生成した圧縮気体Ａに中空糸膜式の分離装置を介して高濃度の窒素ガスを生成し、使用済み浄化槽２内へ送気させる態様等が考え得る。
また、圧縮気体Ａを生成するにあたって使用されるコンプレッサ２０に関しては特に限定はなく、従来公知の技術を用いたものを使用すれば良い。

ところで、後述する植物育成方法５での排出ガスＨの利用に際し、植物の育成には、ＣＯ２だけでなく適度のＯ２も必要となる。また、植栽スペース３１での人的作業を行うにあたっては、人が呼吸するためのＯ２も必要である。したがって、圧縮気体ＡとＣＯ２とが混合した排出ガスＨの中に、Ｏ２が含まれることが好適であり、そのために圧縮気体Ａについて圧縮空気とすることが望ましい。
一般に大気中には、窒素が７８．１％、Ｏ２が２０．１％、Ａｒが０．９％、ＣＯ２が０．０４％、更に残余％としてその他の微量成分が含まれているが、使用済み浄化槽２を経由して排出口１４から排出される排出ガスＨは、流入時に比して２～３倍ほどＣＯ２濃度が濃いことが判っている。すなわち、使用済み浄化槽２から排出される排出ガスＨには、多くのＣＯ２が含まれている。

排出ガスＨは、圧縮気体ＡとＣＯ２が混合されたガス体であり、使用済み浄化槽２の排出口１４から排出されるものである。
排出ガスＨは、流入口１２から流入した圧縮気体Ａの作用により異物吸着材１１に吸着されていたＣＯ２が脱着した後に、圧縮気体ＡとＣＯ２が混合されたものであり、中空筒本体１０内を上昇し排出口１４から排出される。そして、排出ガスＨは、排出用配管を介して後段に送気されることとなる。
排出ガスＨの回収方法については特に限定はなく、例えば、図１のように排出ガスＨを、ＣＯ２濃度が高いガスとしてそのまま排出ガスタンク３０に貯留及び回収する態様や、図示してはいないが、排出用配管の所定箇所に設けた中空糸膜式の分離装置を介することにより、高濃度の窒素ガスとＣＯ２を含むガスとに分離させ夫々をタンク等により回収する態様等が考え得る。

使用済み浄化槽２より排出される排出ガスＨは、後段にそのまま送気される態様の他に、図示の様に排出ガスタンク３０等の貯留設備に一旦貯留し、後段の設備の必要量に応じて送気される態様も考え得る。かかる態様を採ることにより、既に貯留されている排出ガスＨに送出された排出ガスＨが追加流入していくことで、貯留されている排出ガスＨ全体におけるＣＯ２濃度の急激な増減を緩和させることが可能となり、ＣＯ２濃度の安定化に資することとなる。また、図示してはいないが、排出ガスタンク３０内にＣＯ２濃度計を備えることで、後段に送気可能な排出ガスＨのＣＯ２濃度を把握可能となり、後段の施設にて必要なＣＯ２濃度に対する排出ガスＨの供給量の算定が簡便となる。

使用済み浄化槽２より排出され排出ガスＨを利用可能な施設として、図示したように植栽スペース３１が考えられ、該植栽スペース３１に排出ガスＨを送気することで、本発明にかかる植物育成方法５が構成される。
植栽スペース３１は、一般的に、ビニールハウスや、温室、建屋内に設けられる植物工場といった、植物の生育に使用される密閉可能な空間施設であり、かかる植栽スペース３１内に排出ガスＨが充填されることとなる。植栽スペース３１への送気は、図示の様に排出ガスタンク３０など貯留設備に一旦貯留して後に送気する態様のほか、使用済み浄化槽２から直で送気する態様であってもよい。
植栽スペース３１にて栽培されている植物には特に限定はなく、植栽スペース３１として使用できる植付面積や栽培方法（例えば、施設栽培や、水耕栽培）等を考慮しつつ適宜選択される。
植物の生育時に行われる光合成には、光、水分、そしてＣＯ２が使われているが、光合成時に周囲のＣＯ２濃度が高い場合、光合成の速度が速まり植物の生育を促進させる効果がある。そのため、植栽スペース３１内に排出ガスを送気・充填し、ＣＯ２濃度を高く維持することで、植栽スペース３１にて栽培されている植物の生育を促進させることが可能となる。この際、図示してはいないが、植栽スペース３１内に備えられるＣＯ２濃度計と排出ガスタンク３０内に備えたＣＯ２濃度計の値を自動もしくは手動にて取得することで、植栽スペース３１の目標ＣＯ２濃度までに必要な排出ガスＨの送気量を自動算定し、植栽スペース３１内へ排出ガスＨを流入させるバルブ３２の開閉を自動的に行う、といった動作等を制御する制御部が植栽スペース３１近傍に設けられる態様も好適である。

以上の構成から成るＣＯ２分離方法１及び植物育成方法５について、その主な動作及び作用を図１に基づき説明する。
まず、コンプレッサ２０にて生成された圧縮気体Ａは、使用済み浄化装置２へ向けて送気され、流入口１２から中空筒本体１０内へ流入する。中空筒本体１０へ流入した圧縮気体Ａは、該中空筒本体１０内に充填された異物吸着材１１に吸着しているＣＯ２を脱着させつつ上昇し、脱着後のＣＯ２と混合された排出ガスＨとして排出口１４より排出されることとなる。そして、排出口１４より排出された排出ガスＨは、配管を介して排出ガスタンク３０へ貯留されることでＣＯ２濃度を安定化させた後、必要量を植栽スペース３１へ送気されることで、植栽スペース３１内のＣＯ２濃度を上昇させることとなる。

以上、本発明にかかるＣＯ２分離方法１及び植物育成方法５の基本的構成態様、並びに、動作・作用について説明したが、本発明は、上記実施形態や図面に示す構成態様に限定するものではない。例えば、中空糸膜式の分離機を介し高濃度の窒素ガスとなった圧縮気体Ａを使用済み浄化装置２へ流入させ、異物吸着材１１から脱着したＣＯ２と圧縮気体Ａが混合された排出ガスＨが排出口１４より排出された後、別の中空糸膜式の分離機を介することで高濃度の窒素ガスとＣＯ２を多く含むガスに分離させ、分離後の高濃度の窒素ガスと圧縮気体Ａを合流させた後に再度使用済み浄化槽２へ流入させ、さらに分離機によって分離したＣＯ２を多く含むガスを、植栽スペース３１内のＣＯ２濃度調整用ガスとして大気と混合し流入させる、といった態様も考え得る。

以上のように、本発明にかかるＣＯ２分離方法及び植物育成方法は、使用済み浄化槽２へ圧縮気体Ａを送気することによって、異物吸着材１１に吸着しているＣＯ２が脱着され、圧縮気体Ａと脱着したＣＯ２が混合した圧縮排気Ｈとなって後段へ排出された後、植栽スペース３１内のＣＯ２濃度を上昇させるために利用することが可能であって、異物吸着材１１の取り出し及び焼却処分時に外部へ放出されるＣＯ２量の低減と、植物育成において必要なＣＯ２の効率的な創出に資することとなる。

本発明は、ＣＯ２の吸着を行う浄化槽を使用するあらゆる分野において、吸着材の交換や処分時に放出されてしまうＣＯ２の量を低減させるＣＯ２分離方法として採用することが可能であり、吸着材から脱着したＣＯ２が含有される排出ガスも、植栽スペースに送気することでＣＯ２濃度を高め、植物の生育を促進させることが可能であって、地球温暖化の原因ともいわれる大気中のＣＯ２削減の施策として、その一翼を担うものである。したがって、本発明にかかる「ＣＯ２分離方法及び植物育成方法」の産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ ＣＯ２分離方法
２ 使用済み浄化槽
５ 植物育成方法
１０ 中空筒本体
１１ 異物吸着材
１２ 流入口
１３ 底体
１４ 排出口
１５ 蓋体
２０ コンプレッサ
３０ 排出ガスタンク
３１ 植栽スペース
３２ バルブ
Ａ 圧縮気体
Ｈ 排出ガス

Claims (4)

1. 中空部を有し上方及び下方が夫々開口した筒状体から成り該中空部に異物吸着材が充填された中空筒本体と、所定箇所に流入口を備え且つ締結手段を介して前記中空筒本体の下方開口端を閉塞可能な底体と、所定箇所に排出口を備え且つ締結手段を介して前記中空筒本体の上方開口端を閉塞可能な蓋体と、から成り、圧縮空気圧回路にて発生するドレンの清浄化を目的として同回路内に配設される浄化槽において、
   ドレンに含有されていたＣＯ２及び異物が吸着された異物吸着材が充填されたままの使用済み浄化槽に対し、流入口から圧縮気体を送気することで、流入した圧縮気体により異物吸着材からＣＯ２を脱着させ、圧縮気体とＣＯ２が混合した排出ガスを排出口から排出させて回収することで、異物吸着材に吸着されたＣＯ２を分離・回収することを特徴とするＣＯ２分離方法。
   
2. 前記圧縮気体が、圧縮空気であることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２分離方法。
3. 請求項２に記載のＣＯ２分離方法により回収された排出ガスの利用方法であって、植栽スペースに排出ガスを送気することで、植物の生育を促進させることを特徴とする植物育成方法。
4. 前記植栽スペースが、ビニールハウス、温室、植物工場、のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の植物育成方法。