JPH06507340A - 液体ろ過および焼却処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　液体ろ過および焼却処理 発明の分野 本発明は、処理によってつくられるろ過された固体を含むろ過ケーキが連邦リサ イクル基準に基づいて、工業用ボイラー、炉あるいはかまで使用する燃料として の条件を満たしている、液体をろ過するためのろ過動剤、媒体、あるいは方法に 関するものである。

発明の背景 従来、液体廃棄物など、ろ過された粒子を含む大量の液体がろ過されずに環境中 に放出されてきた。現在の連邦および州レベルの規制はこうした液体および液体 廃棄物の放出を規制している。米国特許Ｎ１４Ｐ６４５．６０５はろ過性能が優 れているが発熱量がほとんどなく、通常の状態ではゴ〕業用ボイラー、炉あるい はがまで使用する燃料としての条件を満たしていないもみがらなど生物由来シリ カを用いて、液体あるいは気体から不純物を分離する廃棄物のろ過を示している 。

焼却した場合、通常の技術による焼却より生成される灰の量がずっとすくない多 数のろ過媒体、あるいはろ過動剤が提案されている。これらの製品の一部はろ過 ケーキの発熱量をろ過ケーキ１ボンドあたり５．０ＯＯＢｔｕよりはるかに大き な値に増大させるので、それらによる処理の結果つくられるろ過ケーキは連邦基 準に基づいて工業用ボイラー、炉およびがま用の燃料としての条件を満たしてい る。しかしながら、これらの製品は一般的にはろ適時性が貧弱で、価格が非常に 高く（従来のろ過動剤のコストの１．５から２．０倍）、従来のろ過動剤でつく られるものより品質が低いろ過ケーキをつくりだす。

したがって、ろ適時性が非常に優れており、流動性も良く、焼却された場合に最 低量の灰しかつくりださず、ろ過ケーキの発熱量を１ポンドあたり５．０ＯＯＢ ｔｕ以上の値に高めることができ、そしてコストが低いろ過動剤を提供すること は非常に望ましいことであろう。

発明の要約 本発明はそれを用いることによって上記の特性が得られるようなろ過動剤および ろ過方法、つまり、ろ適時性と流動性が優れ、低コストで、工業ボイラー、炉お よびがま用の燃料としての条件を満たし、そしてつくられる灰の量が最少である ようなろ過動剤およびろ過方法に関するものである。

液体および液体廃棄物から固形物をろ過するろ過動剤は、約３０メツシユから約 ３２５メツシユの範囲のメツシュ・サイズを有したゴム粒子だけで構成され、あ るいは重量ベースで７０％程度、好ましくは２０％程度から７０％程度のシリカ 質粒子との混合物で構成されている。ろ過された粒子を含有するろ過動剤は十分 な発熱量を有しているので、上に述べたような燃料としての条件を満たしている 。現在の規制の下では、処理の結果つくられるろ過ケーキがそうした燃料として の条件を満たすためには、ろ過された固形物１ボンドあたり最低５、０ＯＯＢｔ ｕの発熱量をもっていなければならない。好ましくは、こうしたシリカ質粒子は もみがら灰などの生物由来シリカであるが、けいそう土およびパーライトなどの 他のシリカ粒子を用いることも可能である。ゴム粒子は水を主体とした液体のろ 過においては疎水性であるから、市販洗剤などの加湿剤を加えることもできる。

本発明による方法は、ろ過された粒子を含有するろ過ケーキをつくり、そのろ過 ケーキの発熱量が最低５．０００、好ましくは６．０ＯＯＢｔｕ以上であるよう なろ過動剤中にろ過されるべき液体を流すことを内容としている。このろ過ケー キは工業用ボイラー、炉あるいはがま用の燃料として焼却することができる。予 期されなかったことであるが、その混合物にゴム粒子を含めることによって、焼 却フローはシリカ質粒子を用いた場合より増大する。

したがって、本発明の目的は、上記の望ましい特性を有するろ過動剤を提供する ことである。

さらに本発明の目的は、上記の望ましい特性を有するろ過方法を提供することで ある。

本発明のさらなる目的は、ゴム粒子単独で構成された、あるいは混ぜ合わされた 場合にはゴム粒子の割合が好ましくは３０％から７５％で、メツシュ・サイズが 約３０メツシユから約３２５メツシユ、そして、処理の結果としてつくられるろ 過された固形物を含んでいるろ過ケーキが、焼却された場合に、通常のシリカを 主体としたろ過動剤を用いた場合よりかなり少ない灰をつくりだし、連邦リサイ クル規制に基づいて工業用ボイラー、炉およびがま用の燃料として焼却されるろ 過ケーキの条件を満たすのに十分な発熱量を持つような、液体および液体廃棄物 をろ過するためのろ過動剤を提供することを目的としている。

本発明の別の目的は、メツシュ・サイズが約３０メツシユから約３２５メツシユ の範囲のゴム粒子だけで構成され、あるいはゴム粒子と７０％程度のシリカ化合 物粒子の混合物で構成され、そして、処理の結果できるろ過ケーキが、焼却され た場合に最少の灰をつくりだし、モして／またはろ過の発熱量を増大させるので 、そのろ過ケーキが連邦リサイクル規制に基づいて工業用ボイラー、炉あるいは がま用の燃料としての条件を満たしているようなろ過動剤を通過させることによ り、液体および液体廃棄物をろ過する方法を提供するものである。

さらに他の目的、特徴、利点も明細書および特許請求の範囲から明らかであろう 。

ま　い　の 本発明は細孔性に優れ、望ましい物質が通過できるだけの孔サイズを有し、望ま しくない物質の通過を阻止し、容易には縮まらず、濡れた場合に粘土のように粘 着性の物質とならず、ろ過が行われる温度と湿度の範囲で寸法的に安定であり、 つくりだす灰の量が最少で、また／あるいは焼却した場合にろ過ケーキの発熱量 が増大するので連邦リサイクリング規制の条件を満たしているようなろ過動剤あ るいは媒体、およびろ過動剤を用いたろ過の方法に関するものである。このこと は約３０メツシユから約３２５メツシユまでのメツシュ・サイズを有するゴム粒 子で構成されるろ過動剤を単独で、あるいはそのろ過動剤に対してシリカ質粒子 を重量ベースで７０％以下、好ましくは約２０％から約７０％の割合で混合して 用いることにより達成される。

このシリカ質粒子はもみがら灰やけル）そう土やパーライト、あるいはそれらの 混合物など生物由来のシリカであってもさしつかえない。

生物由来のシリカを用いる場合、乾物ベースで最低１５重量％、好ましくは２０ ％以上のシリカを含んでいる細孔性の高いシリカ構造を有する植物を燃やす。こ れら多量のシリカを含んでいる植物の数には限りがある。基本的には、そうした 植物とは稲の茎やもみがら、とくさ類、ある種の竹およびやし類の葉、特にｐｏ ｌｙｍｒａ、花粉などで、これらはすべて焼却するとろ過動剤として非常に望ま しい細孔性の灰を残す。

現在の段階で好ましい生物由来のシリカはもみがら灰である。もみがらはシリカ 含有量が高く、重量で１８から２２％も含んでおり、灰は体積に対して７５−８ ０％の割合の細孔性骨格シリカ構造を有している。加えて、もみがらの処理は米 作農業にとって引き続き問題であり、多数の、そしているいろなもみがらおよび もみがら灰の利用法が提案されて、実際に用いられ、大量のもみがらが燃やされ ている。そしてその灰は多大な経費をかけて廃棄物として処理されている。

アモルファス状および細孔性がかなり高い形態の生物由来のシリカはもみがらの 焼却あるいは分解のいずれかで得ることができる。

市販されているもみがらは炉でもみを燃やすことによってつくられる。この工程 で、生のもみがらが炉の上部から付加され、灰は底部から継続的に除去される。

炉の温度は約８００℃から約１４００℃の範囲で、炉で灰をつくる時間は３分程 度である。炉から取り出されるとすぐ、灰を急速に冷却することによって取り扱 い性をよくする。こうした方法で取り扱うと、シリカはトリジマイト、あるいは クリストバライトとして知られている結晶形態より、比較的純粋なアモルファス 状態のままでいる。アモルファス状態から結晶状態への推移は、通常、シリカが 例えば２０００℃程度の高温下で、あるいは長時間放置された場合に起きる。シ リカをアモルファス状態に保つことの意義は、シリカ灰が状態を変化させて結晶 を形成するより細孔性骨格構造を保持し、モしてシリカのアモルファス形態は珪 肺を起こさず、したがって慎重な取り扱い手順の必要性をなくしてくれる。もみ がらの焼却は時間一温度に依存する作業であり、灰がアモルファス状態で細孔性 骨格構造である限り、他の条件でのこれらもみがらの焼却も可能である。

繊維質を欠いた生物由来のシリカは難燃性で、不活性で、そして高温と低温で寸 法的に安定しており、したがって、温度を上げても構造変化を起こさず、有用性 を失わない。

もみがらをエネルギー源として商業ベースで焼却する場合、その結果できる灰は 化学分析で（重量ベース）で、以下のような成分構成となっている。

シ　リ　カ　９２％から９６％ 水　分　１％以下から３％ 炭　素　３．５％から７．５％ 残りの１７２％は微量のマグネシウム、バリウム、カリウム、鉄、アルミニウム 、カルシウム、銅、ニッケル、およびマグネシウムで構成されている。

炭素成分はその物質全体に分散されて存在している。灰を標準的な条件の下で超 高温に熱した水蒸気で処理すると、炭素が活性化される。この処理により、炭素 の細孔をふさいでいた粒子が取り除かれ、炭素のガスを吸収する能力が非常に増 大する。

望ましい場合、もちろん、すべての炭素を取り除くまでもみがらを焼却すること も可能である。しかしながら、多くのろ過プロセスにおいて、炭素の存在は非常 に有利である。

都合のよいことに、用いられるゴム粒子は、いわゆる「バフ・ラバーＪといわれ るものなど、廃棄物である場合がある。

これは再生タイヤの表面を滑らかにするために古タイヤをみがいたり、あるいは 新しいタイヤの仕上げにあたって表面をみがいた時に得られるものである。また 、例えば磁石などで金属やあるいはコードを分離するために用いられる低温処理 プロセスなどで、金属やコードを除去する際にはタイヤ全体を活用することも可 能である。

この混合物のゴム成分は、時々見られる疎水性を克服するために加湿剤で処理す る必要がある場合もある。加湿剤はゴム成分がろ過流内で分離し、それによって 有効性を失い、無用のものとなり、問題を引き起こすのを防ぐ。工業川石けんや 洗剤など多くの低コストで広く知られた加湿剤も、約１％の低い量から約ｌＯ％ あるいはそれ以上までの広い範囲で有効性を発揮することがわかっている。いず れの場合も、加湿剤の添加は製品の価格をそれ程上昇させることはなく、ろ適時 性に悪影響は及ぼさない。加湿剤は水溶液内以外では不必要であるが、望ましけ ればそれを加えてもさしつかえない。

前にも述べた通り、現在の政府によるリサイクリング規定では処理の結果できる ろ過ケーキが１ボンドあたり最低５、０ＯＯＢｔｕの発熱量を持っていなければ ならないとしている。

現在の段階で、はとんどのリサイクル業者はろ過ケーキ１ボンドあたり最低６． ０ＯＯＢｔｕの発熱量が必要だと主張している。

焼却はセメント、あるいは石膏炉、工業炉などの内で燃料としてろ過ケーキを用 いることによって行われる。

前にも述べたように、予想外にろ過助剤を通過した流動液あるいは液体廃棄物は 通常のろ過助剤で経験される流量を越えていたもので、残留固体分は通常の製品 を用いた残留固体分と同じものであったが、精製スラッジの場合、残留固体分の 乾燥度は４０％以上高く、これは非常に好ましい特性である。

以下の例はろ過助剤とろ過助剤を用いたろ過方法を説明するためのものである。

１１１粗り この例では、ろ過助剤は重量ベースで４７．５％の米もみがらと４７．５％の約 ３０メツシユから約３２５メツシユのゴム粒子、および５％の、重量ベースで２ ５％の工業用洗剤と７５％の水で構成された加湿剤で構成されている。この混合 物はｌＯＯポンドの米もみがら、１００ボンドのゴム粒子、および１０ポンドの 洗剤溶液（全部で２１０ポンド）を混合することによって得られたものである。

このｍｆＬＡという名称のろ過助剤を、流量（フラックス）、ろ過された総固体 量パーセント（ＴＳ）、そして処理結果としてできるろ過ケーキの発熱量（Ｂｔ ｕ）の面で、市販されている三つのろ過助剤、コノコ・バーナウェイ（Ｃｏｎｏ ｃｏ　Ｂｕｒｎａｗａｙ）　、アラールＢＴＵプラス（Ａｌａｒ　ＢＴＵ−Ｐｌ ｕｓ）　、そしてけいそう土と比較した。その結果を表１に示す。

以下余白 表　１ ブランド×リジェンド Ａ＝　コノコ・バーンアウェイ Ｂ　＝アラールＢＴＵプラス Ｃ＝けいそう土 注： げ）　流量　：ろ過面積１分、１平方フイートあたりのガロン数字が大きい程、 フィルター を通過する流速が速い。

（”）　ＴＳ：総固体％。数字が大きいほどろ過ケーキの乾燥度が高い。大きい ほど良。

（８１）　発熱量ころ過ケーキの発熱量１ボンドあたりのｔｕ 上の表に示した結果は、本発明によるろ過助剤がろ過エリアを通じての流量を高 めることを示している。さらに、本発明を利用することによって得られるろ過ケ ーキの発熱量は上のすべての場合で政府が定めている１ボンドあたり６．０ＯＯ Ｂｔｕを上回っており、はとんどの場合、他のろ過助剤によるろ過ケーキの発熱 量を上回っている。最後に、ろ過ケーキの総固体量（ＴＳ）はフィルターの目的 に則した有効性の良い尺度と考えられ、１つの例を除いて本発明によるろ過助剤 の場合の方が他の媒体の場合より高い。

１ム五主 この例においては、本発明によるろ過助剤はシリカ質粒子とゴム粒子の割合がゴ ム粒子の重量で約２０％から約７５％の範囲で変化していること以外は、例１の ものと同じであった。

良いろ過および流量が得られ、処理の結果できるろ過された物質を含むろ過ケー キはろ過ケーキの１ボンドあたり５，０ＯＯＢｔｕ以上の発熱量を有していた。

１五五立 本例では、前述の米もみがら灰の代わりに他の生物由来シリカ質粒子が使われた 。これらには、米のわらやもみがら、とくさ類、竹、やしの葉など、燃やすとろ 過助剤として高度に望ましい細孔をつくるものを燃やした灰を含んでいた。こう した素材の代用によって満足すべき結果が得られた。

１五五土 本例では、前述の米もみがら灰の代わりに、けいそう土あるいはパーライトおよ びそれらの混合物が用いられ、これらはいずれも満足すべき結果をもたらした。

つまり、固体物がろ過され、流量も良く、処理の結果得られたろ週間彫物を含ん だろ過ケーキは、工業用ボ、イラー、炉およびがまで燃料として燃やすのに十分 な発熱量を有していた。

１五に一河、 本例では、前述の例でのろ過助剤においで、有機性溶液など水を含まない液体の 場合、加湿剤を用いなかったが、満足すべき結果が得られブ、社。

ｎ１五 本例では、ろ過助剤は約３０メツシユから約３２５メツシユのゴム単独、あるい は重量べ・−スで工業用洗剤２５％および水７５％で構成される溶液でできた加 湿剤と混合したものであった。

これらのろ過助剤の両方を市販されているろ過助剤：アラールＢＴＵプラス、お よびはいそう土、Ｃｅ１ｉｔ、８社のグレード５４５と比較しまた１、結果を以 下の表２Ａおよび２１３に示す。

以下余白 表２人 ろ過助剤の比較 工作機械冷却用オイルのろ過 表２Ｂ ろ過助剤の比較 合成工作轡械冷却剖（水溶液）のろ過 （８）付加量はフィルターにくみ上げる前の汚染液に付加される、重量ベースで の、ｐｐｍでの量。

（１）流量はろ過助剤で処理される汚染液がフィルターを通じてくみ上げられる 量の尺度。流量はろ過面積（ｇｐｍ／ａｆ）の１平方フイートあたり１分間に通 過するガロンで表記。例えば、本発明による助剤を用い、２平方フイートのろ過 面積を有するフィルターに８０ｐｐｍの割合で付加された場合、１分あたり４． ６８ガロンの速度で汚染された液体をろ過することができる。

（＃）ろ過ケーキＴＳ％はろ過プロセスの最終段階でのろ過ケーキの乾燥度の尺 度である。乾燥度が高ければ高い程、ＴＳも高くなり、より良い結果が得られる 。

（”）ＮＴＵあるいはネフロ濁度単位で表したろ液温度。

数値が小さい程、ろ液の濁度が低く、良好。

上の表２Ａおよび２Ｂに示されている結果はゴム片を単独で、あるいは加湿剤と 混ぜ合わせて用いた場合の利点を示している。すべての場合、ろ過ケーキの発熱 量は１ボンドあたり６．０ＯＯＢｔｕ程度であった。

どんな望ましい加湿剤でも用いることができ、その多くは市販されている。

したがって本発明は上記目的を達成するのによく適しており上に述べた利点、お よびそれらの利点に本質的に関連した他の利点を有している。

上に本発明の好ましい実施例を開示の目的で述べたが、以下に添付する特許請求 の範囲において定義されているような本発明の精神の範囲で、変更や修正は可能 である。

国際調査報告

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．メッシュ・サイズが約３０メッシュから約３２５メッシュのゴム粒子を含む 固体粒子を含み、 処理の結果できるろ過ケーキが、工業用ボイラー、炉あるいはかま用の燃料とし て焼却するのに十分な熱量を持っており、あるいは焼却後の灰の量が少ない液体 用ろ過助剤。
2. ２．混合物が加湿剤を含む請求項１のろ適助剤。
3. ３．処理の結果できるろ過された固体粒子を含んでいるろ過ケーキが、ろ過ケー キ１ボンドあたり、少くとも５，０００Ｂｔｕの発熱量を有す請求項１のろ過助 剤。
4. ４．混合物が加湿剤を含んでおり、処理の結果できるろ過廃棄物粒子を含むろ過 ケーキが、焼却するのに十分な発熱量を有している請求項１のろ過助剤。
5. ５．重量ベースで、約７５％以上のシリカ質粒子を含む請求項１のろ過助剤。
6. ６．シリカ質が米もみがらである請求項５のろ過助剤。
7. ７．重量ベースで、約２０％から約７５％のシリカ質を含む請求項１のろ過助剤 。
8. ８．シリカ質粒子が米もみがらである請求項７のろ過助剤。
9. ９．混合物が加湿剤を含む請求項６のろ過助剤。
10. １０．シリカ質粒子がけいそう土である請求項５のろ過助剤。
11. １１．シリカ質粒子がパーライトである請求項５のろ過助剤。
12. １２．メッシュ・サイズが約３０メッシュから約３２５メッシュの範囲のゴム粒 子で構成されるろ過助剤を通じて液体を流すステップを含み、 処理の結果できるろ過された固体粒子を含むろ過ケーキが、工業用ボイラー、炉 、およびかま用の燃料として焼却するのに十分な熱量を有しているか、あるいは 、焼却後の灰の量が少ない、 固体粒子を含む液体をろ過する方法。
13. １３．ろ過助剤が加湿剤を含む請求項１２の、固体粒子を含んでいる液体をろ過 する方法。
14. １４．処理の結果できるろ過された固体粒子を含むろ過ケーキが、ろ過ケーキ１ ボンドあたり少くとも６，０００Ｂｔｕの発熱量を有す請求項１２の固体粒子を 含む液体をろ過する方法。
15. １５．ろ過助剤が重量ベースで約７５％以下のシリカ質粒子を含む請求項１２の 方法。
16. １６．シリカ質が米もみがらである請求項１５の固体粒子を含む液体をろ過する 方法。
17. １７．ろ過助剤が重量で約２０％から約７５％程度のシリカ質粒子を含む請求項 １２の固体粒子を含んでいる液体をろ過する方法。
18. １８．シリカ質が米もみがらである請求項１７の方法。
19. １９．ろ過助剤が加湿剤を含む請求項１６の固体粒子を含む液体をろ過する方法 。
20. ２０．ろ過助剤が加湿剤を含んでおり、処理の結果としてできるろ過された固体 粒子を含むろ過ケーキが、ろ過ケーキ１ボンドあたり少くとも５，０００Ｂｔｕ の発熱量を有する請求項１５の固体粒子を含む液体をろ過する方法。
21. ２１．シリカ質粒子がけいそう土である請求項１５の固体粒子を含む液体をろ過 する方法。
22. ２２．ろ過助剤が加湿剤を含む請求項２１の方法。
23. ２３．シリカ質粒子がパーライトである請求項１５の固体粒子を含む液体をろ過 する方法。
24. ２４．混合物が加湿剤を含む請求項２３の方法。