リサイクルのための都市鉱山・レアメタル汚泥の低温乾燥 / テスト事例 / 汚泥乾燥機, リサイクル乾燥

まとめ

汚泥リサイクルの重要性

• 資源確保: 日本は鉱物資源の多くを輸入に依存しており、特に貴金属やレアメタルは国際競争力の維持に不可欠です。
• 環境保護: 汚泥に含まれる鉱物を再利用することで、新たな資源の採掘に伴う環境負荷を低減できます。
• 脱炭素: 汚泥のリサイクルは、温室効果ガスの排出削減に貢献します。
• 食料安全保障: リンは肥料の主成分であり、その多くを輸入に頼っています。下水汚泥からのリン回収は、食料安全保障の観点からも重要な課題です。

塊状物の乾燥問題を解決

脱水後の汚泥は、凝集剤の影響で乾燥中に塊になりやすく、内部まで乾燥しにくいという課題があります。KENKI DRYERは、独自の機構により、この塊状物の乾燥問題を解決します。

• 乾燥機内での粉砕: 乾燥中に塊になった汚泥を、乾燥機内で細かく砕くことで、表面積を増やし、乾燥時間を短縮します。
• 目詰まりの防止: 世界特許の機構により、乾燥機内で目詰まりが発生せず、スムーズな乾燥処理が可能です。

低温乾燥による高品質な乾燥物

KENKI DRYERは、低温での蒸気加熱による間接乾燥方式を採用しています。これにより、以下のメリットがあります。

• 成分変化の抑制: 高温乾燥による成分の劣化を最小限に抑え、リサイクルやアップサイクルに適した高品質な乾燥物を得られます。
• リサイクル・アップサイクルへの貢献: 乾燥後の汚泥を、資源として有効活用できる状態にします。

環境負荷の低減

• 二酸化炭素排出量の削減: バーナー直火乾燥とは異なり、蒸気加熱により二酸化炭素排出量を大幅に削減。電気式ボイラーとの組み合わせで、二酸化炭素を全く排出しない乾燥を実現。
• エネルギー効率の向上: 高い熱効率により、蒸気使用量を減らし、燃料費を削減。
• 廃棄物量の削減: 汚泥の乾燥による減量化で、廃棄物処理費用を削減し、トラック運搬に伴う二酸化炭素排出量も減少。

メンテナンス性の高さ

• 低速回転: 部品への負荷が少なく、長寿命化を実現。
• トラブルが少ない: 運転開始以来、トラブルは皆無。
• メンテナンスコストの低減: 部品交換頻度が少なく、メンテナンス費用を抑制。

運転の容易さ

• 連続式乾燥: バッチ式と異なり、連続運転が可能で、24時間無人運転に対応。
• 運転管理の簡便化: 複雑な操作が不要で、誰でも簡単に運転できる。

多様な用途への対応

• 高含水率有機廃棄物: 汚泥だけでなく、様々な高含水率有機廃棄物の乾燥に対応。
• 廃棄物アップサイクル: 乾燥後の有機廃棄物を燃料やバイオ炭、バイオコークスなどに有効活用。

特許取得済みの独自技術

• 日本と海外で計11件の特許を取得: 付着物や粘着性の高い物質の乾燥にも対応できる独自の技術。

まとめ

KENKI DRYERは、環境負荷の低減、高いメンテナンス性、運転の容易さ、多様な用途への対応など、数多くのメリットを備えた画期的な乾燥機です。特に、二酸化炭素排出量の削減や廃棄物量の削減といった環境問題への貢献が注目されており、持続可能な社会の実現に貢献する技術として期待されています。

日本は鉱物資源をほぼ100％輸入に頼っています。今後も特に貴金属、レアメタルは重要な資源で国際競争力の維持・強化にはこれらの資源を確保するのは必須です。鉱物資源の確保に向けた対策の一つに汚泥の中に含まれる鉱物を再利用、リサイクルすることは重要で環境保護に貢献ができ温室効果ガスの削減に繋がります。又、現在輸入それも中国に頼っているリンもなくてはならない鉱物です。そのため下水汚泥からのリンの取り出しは国家プロジェクトとして推進されています。
排水処理場から必ず排出される汚泥のアップサイクル、リサイクルは、環境保護、脱炭素そして輸入に頼っている資源の確保から重要視されておりその需要は増加する一方です。

脱水後の汚泥の乾燥対象物には、有機系、無機系に係わらず塊状の物も多く見受けられます。KENKI DRYER の乾燥では、塊状の汚泥等の乾燥対象物は乾燥機内である程度粉砕、小さくし表面積を小さくすることにより乾燥物内部まで乾燥が十二分にできます。塊状の乾燥対象物でも乾燥時には付着粘着性が強く乾燥機内部で目詰まりし排出されない場合がありますが、KENKI DRYER は世界特許の独自の機構で機内で詰まることはなくスムーズに乾燥することができます。

又、排水処理場から排出される汚泥は、排水処理時に使用される凝集剤の影響で乾燥処理中に塊状になりやすい傾向があります。乾燥対象物が塊状になると、乾燥物内部まで熱が十分に行き渡らず内部まで加熱されないため表面のみが乾燥し内部まで加熱乾燥されていません。KENKI DRYER の乾燥では、乾燥対象物が塊状になったとしてもは乾燥機内である程度粉砕、小さくし表面積を小さくすることにより乾燥物内部まで乾燥が十二分にできます。

排水処理場から排出される汚泥を低温乾燥することにより、乾燥後成分変化が少なくリサイクル、アップサイクルとして利活用が可能です。KENKI DRYER は低温での熱源に蒸気利用の間接乾燥ですので、乾燥後は乾燥対象物の成分変化が少なくリサイクル、アップサイクル品として十分に利活用が可能です。

8ケ国11件の取得済み特許技術の KENKI DRYER は、蒸気間接乾燥機ですが、同様の他の蒸気間接乾燥とは構造が異なり全く独自の製品です。バーナー等による直火乾燥機は乾燥機より二酸化炭素が排出され環境保護、脱炭素の点でも時代に逆行し、高温での乾燥のため燃料費は高額で、部品の消耗が早くメンテンナンスに費用が掛かります。KENKI DEYER は熱源には蒸気を利用していますが、乾燥熱効率が良いため蒸気使用量が少なくて済み、現在ご使用されている蒸気を利用でき、余った蒸気、余剰蒸気を使用すれば燃料費のコストはかからず、乾燥時には乾燥機からは二酸化炭素が排出されず脱炭素乾燥が出来ます。あるいは、電気式ボイラーを設置することにより乾燥時に一切地球温暖化ガス、二酸化炭素CO2の発生はありません。
又、運転開始後のトラブルは皆無で、乾燥機の本体の羽根の回転数は5RPM以下で非常にゆっくりのため部品の消耗が少なく、メンテナンスが楽で安価で済みます。KENKI DRYER は連続式での乾燥装置で乾燥対象物を貯めて乾燥させるバッチ式ではありません。そのため、運転管理が楽で1日24時間無人運転が可能です。

汚泥を乾燥することにより重量を減らし、廃棄物産廃量の削減を行うことは、昨今の2024年トラック問題等により値上がりしている産廃費の削減、そして、トラック運搬台数削減によりニ酸化炭素の削減もでき、環境保護、脱炭素に貢献することができます。

現在、日本国内で木材が不足しています。乾燥後の有機廃棄物を木材の代わりに燃料としての利用する、あるいは、乾燥後の有機汚泥を炭化することによりバイオ炭やバイオコークスとしての利活用が非常に注目を浴びています。例えば、バイオコークスであれば鉄鋼、鋳物業界でのコークスの代替として還元剤や脱酸材としての利用です。
バイオ炭、バイオコークスとは、生物資源を材料とした、生物の活性化および環境の改善に効果のある炭化物のことです。炭化については、化石燃料を使用せず装置からは地球温暖化ガスCO2が発生しない、弊社取り扱いの熱分解装置 Biogreenで対応ができますので、是非ご相談ください。

どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件 合計11件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な乾燥装置です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物アップサイクル、リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。

日本、台湾、米国、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国 11件特許取得済。

レアメタル、希少金属（きしょうきんぞく）は、様々な理由から産業界での流通量・使用量が少なく希少な非鉄金属のこと。レアメタルは非鉄金属全体を呼ぶ場合もあるが、狭義では、鉄、銅、亜鉛、アルミニウムなどのベースメタル（コモンメタルやメジャーメタルとも呼ばれる）や金、銀などの貴金属以外で、産業に利用されている非鉄金属を指す。この意味での「レアメタル」は、日本独自の用語（和製英語での用法）であり、英語圏では “minor metal” といい、日本語にもこの語を音写した外来語「マイナーメタル」がある。英語における “rare metal” は希土類元素 (rare earth) と同義である。

出典：Wiki レアメタル

環境やエネルギーが地球規模の問題となるのに伴い、資源循環は非常に重要なテーマになりました。資源循環を実現する考え方のひとつに「都市鉱山」があります。都市鉱山とは、使用済みの家電、携帯電話、パソコンその他の製品から金属材料を回収し、再利用することです。都市の廃製品から資源を得るため、これを鉱山での採掘に例えてこのように呼んでいます。都市鉱山の発想は以前からありましたが、現在は、資源循環の機運が高まる中で、これまでより総合的な視点から新たな取り組みが進んでいます。

出典：産総研マガジン

地下に埋蔵されていて、人間にとって有益な鉱物を「鉱物資源」と呼びます。その種類はたいへん幅広く、鉱物によってさまざまな特性があります。
埋蔵量・産出量ともに多く、精錬が比較的簡単な鉄、アルミ、銅などの金属は「ベースメタル」と呼ばれています。一方、産出量が少なかったり、抽出がむずかしい希少な金属を「レアメタル」と呼んでいます。チタンやコバルト、ニッケルなどがそうです。さらに、レアメタルの一部である17元素は「レアアース」と呼ばれ、先端技術を用いた製品には不可欠な素材となっています。このほか、貴金属として扱われる金や銀などがあります。

出典：資源エネルギー庁

汚泥（おでい、淤泥）は、下水処理場の処理過程や工場の廃液処理過程などで生じる、有機質の最終生成物が凝集して出来た泥状の固体のことである。スラッジ（英語: Sludge）ともいう。産業廃棄物として最終処分場に埋設処分されるだけでなく、下水汚泥については肥料やバイオマス発電の燃料として有用利用されている。

汚泥のうち活性汚泥とは、好気性菌などの微生物群によって水処理を行ったときに生じる微生物を含んだ集塊を指す。活性汚泥の一部を種として汚水に添加し、空気を吹き込んでこれらの微生物の繁殖を促し、溶存有機物などの汚染物質を、微生物を含んだ新たな活性汚泥に転換する水処理技術を活性汚泥法と呼ぶ。

出典：Wiki 汚泥

レアメタル汚泥が生まれる背景

• レアメタルの使用拡大: スマートフォンや電気自動車など、私たちの生活に欠かせない製品には多くのレアメタルが使われています。これらの製品の製造過程や使用後の廃棄物処理の際に、レアメタルを含む汚泥が発生します。
• 下水処理: 都市部の下水には、家庭や工場から排出された微量のレアメタルが含まれています。下水処理の過程で、これらのレアメタルが汚泥に濃縮されることがあります。

レアメタル汚泥に含まれるもの

• 様々なレアメタル: 具体的には、リチウム、コバルト、ニッケル、白金などが挙げられます。これらのレアメタルは、非常に高価で、かつ、製品の性能に大きく影響を与えるため、回収・再利用が注目されています。
• その他の物質: レアメタル以外にも、有機物、無機物、重金属などが含まれています。

レアメタル汚泥の問題点と対策

• 環境汚染: レアメタルは、人体や生態系に悪影響を与える可能性があるため、そのまま廃棄すると環境汚染につながります。
• 資源の無駄遣い: レアメタルは、地球上に豊富に存在するわけではありません。そのため、廃棄されたレアメタルを回収・再利用することは、資源の有効活用という観点からも重要です。

対策としては、以下のことが挙げられます。

• 汚泥からのレアメタル回収技術の開発: より効率的にレアメタルを回収できる技術の開発が進められています。
• 法規制の強化: レアメタル汚泥の適切な処理を義務付ける法律や規制が強化されています。
• リサイクルシステムの構築: レアメタル製品の回収・リサイクルシステムを構築し、資源の循環を促進することが求められています。

レアメタル汚泥の活用

レアメタル汚泥は、単なる廃棄物ではなく、貴重な資源として捉えられています。

• レアメタルの回収: 汚泥からレアメタルを回収し、新たな製品の製造に利用することができます。
• 建材への利用: 汚泥を処理し、建材などに利用することも検討されています。

まとめ

レアメタル汚泥は、環境問題と資源問題という二つの側面を持つ重要な課題です。この問題に対して、世界中で様々な取り組みが行われています。

出典：Gemini

無機汚泥とは、有機物よりも無機物を多く含む泥状の物質のことです。

無機汚泥の特徴と成分

• 無機物中心: 主成分は、土砂、金属、コンクリート片など、有機物でない物質です。
• 発生源: 建設現場での掘削、工業プロセスでの排水処理など、様々な場所で発生します。
• 種類: 建設汚泥、産業廃棄物など、発生源によって種類が分かれます。

無機汚泥の例

• 建設汚泥: 建物を建てる際、地盤を掘り返す際に発生する泥。
• 産業廃棄物: 工場などでの生産過程で発生するスラッジなど。

無機汚泥の処理方法

無機汚泥の処理方法は、その成分や量によって異なります。一般的な処理方法としては、以下のものが挙げられます。

• 焼却: 有害物質を含んでいる場合、高温で焼却して無害化します。
• 溶融: 高温で溶かして、固形化します。
• セメント原料化: セメントの原料として再利用します。
• 埋立: 適切な処理を行った後、埋立処分します。
• 造粒固化: 粒状にして固め、安定化させます。

無機汚泥が問題となる理由

無機汚泥は、以下のような問題を引き起こす可能性があります。

• 環境汚染: 有害物質を含んでいる場合、土壌や水質を汚染する可能性があります。
• 処分費用: 処理に費用がかかり、経済的な負担となります。
• 処分場の不足: 適切な処分場が不足している場合、処理に困難を伴います。

まとめ

無機汚泥は、私たちの生活の中で様々な場所で発生する物質です。適切な処理を行わないと、環境問題や経済的な問題を引き起こす可能性があるため、注意が必要です。

出典：Gemini

無機汚泥とは？

無機汚泥は、主に鉱物成分を多く含む汚泥です。土砂や金属成分など、有機物よりも無機物が主成分となっている泥状の廃棄物を指します。

• 特徴:
  • 主成分が無機物であるため、燃えにくく、安定した性質を持つことが多いです。
  • 土木工事現場や金属加工工場などで発生することが一般的です。
  • 例: 赤泥、けい藻土かす、炭酸カルシウムかす、廃白土など

レアメタル汚泥とは？

レアメタル汚泥は、その名の通りレアメタルと呼ばれる希少な金属元素を含む汚泥です。

• 特徴:
  • 無機汚泥の一種であり、他の無機物質に加えて、リチウム、コバルト、ニッケル、白金などのレアメタルを含んでいます。
  • スマートフォンや電気自動車などの製造過程や、これらの製品の使用後の廃棄物処理の際に発生することが多いです。
  • レアメタル汚泥が問題となる理由:
    • レアメタルは高価で、製品の性能に大きく影響を与えるため、回収・再利用が求められています。
    • 一方で、環境中に放出されると、生態系に悪影響を与える可能性があるため、適切な処理が必要です。

両者の違いをまとめると

特徴	無機汚泥	レアメタル汚泥
主成分	鉱物成分 (土砂、金属など)	鉱物成分 + レアメタル
発生源	土木工事現場、金属加工工場など	スマートフォン、電気自動車の製造・廃棄など
問題点	土壌汚染、水質汚染	環境汚染、資源の無駄遣い

さらに詳しく

• 共通点: 両者とも無機物を主成分とする汚泥であり、適切な処理が必要となります。
• 相違点: レアメタル汚泥は、その中に含まれるレアメタルという高価で希少な成分が特徴です。そのため、レアメタル汚泥は、環境問題だけでなく、資源問題としても注目されています。

重要なポイント

• レアメタル汚泥は、無機汚泥の一種であることを理解しておくことが重要です。
• レアメタル汚泥は、環境問題と資源問題の両側面を持つ重要な課題であることを認識しましょう。

その他

• 汚泥の処理: 汚泥の種類によって、適切な処理方法が異なります。
• リサイクル: レアメタル汚泥からレアメタルを回収し、再利用する技術開発が進んでいます。

出典：Gemini

出典：ChatGPT

• 乾燥物：都市鉱山・レアメタル汚泥
• 乾燥の目的：リサイクル。鉱物資源循環。産廃費の削減。産廃量の削減。短期間で機械代回収。
• 含水率：乾燥前52.2％W.B.、乾燥後3.8％W.B.
• 乾燥機への要請：乾燥物が塊状で内部まで熱が通りにくいため、乾燥物内部まで乾燥を行う。付着しやすいため乾燥機内部で詰まらない。24時間無人運転。短期間で機械代回収。
• テスト結果：問題なし。

汚泥乾燥

乾燥機競合比較

乾燥装置 KENKI DRYER の国際特許技術の一つが Steam Heated Twin Screw technology （SHTS technology）でセルフクリーニング機構です。この機構によりどこもできないどんなに付着、粘着、固着する乾燥対象https://kenkidryer.jp/products/patents/物でも独自の構造で機械内部に詰まることなく乾燥できます。
例えば乾燥対象物が羽根に付着したとしても、その付着物を乾燥機内の左右の羽根が強制的に剥がしながら回転します。どんなに付着、粘着、固着性がある乾燥物でも左右の羽根が剥がしながら回転するため羽根に付着することなく、そして停止することなく羽根は常に回転し続け、剥がし、撹拌、加熱乾燥を繰り返しながら搬送されます。又、常に羽根の表面は更新され綺麗なため羽根よりの熱は遮るものなく乾燥物にいつも直接伝えることができます。どこも乾燥ができない付着、粘着性が強い物あるいは原料スラリー等の液体状に近い状態で投入したとしてもこのテクノロジーで全く問題なく確実に乾燥ができます。このSHTSテクノロジーは約７年以上を経て完成させており国内はもとより海外でも特許を取得、出願しております。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

セルフクリ－ニング

乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

乾燥機構

熱源である飽和蒸気の使用量は少ないため、新規にボイラー導入せず工場内余剰蒸気を利用することにより脱炭素、燃料費削減が可能です。

KENKI DRYERの乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風併用で他にはない画期的な乾燥方式を取り入れ安全衛生面で優れ、安定した蒸気を熱源とするため乾燥後の乾燥物の品質は均一で安定しています。蒸気圧力は最大0.7MpaGまで使用可能で、乾燥条件により蒸気圧力の変更つまり乾燥温度の調整は簡単に行なえます。飽和蒸気は一般の工場では通常利用されており取り扱いに慣れた手軽な熱源だと言えます。バーナー、高温の熱風を利用する乾燥と比較すると、飽和蒸気はパイプ内を通し熱交換で間接乾燥させる熱源であることから、低温で燃える事はなく安全衛生面、ランニングコスト面で優れています。
飽和蒸気には特有の特徴があります。蒸気圧力の変更に伴い蒸気温度が変わるため、乾燥温度の調整が簡単に行なます。又、凝縮熱、潜熱を利用できるため温水、油等の顕熱利用と比較すると熱量が2~5倍で乾燥に最適な熱源と言えます。
飽和蒸気は乾燥後ドレンとなりますがそれは回収ができ蒸気発生装置ボイラーへの供給温水として利用すれば燃料費等のランニングコストは安価で済みます。

熱源 蒸気