(57)【要約】【課題】焼却灰の水分率を抑えることができるとともに、重金属類の難溶性化処理を効率良く行うことができる焼却灰処理装置を提供する。【解決手段】焼却灰を搬送する灰搬送装置１２と、灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰に対し水を添加する水噴射ノズル１３と、水噴射ノズル１３によって水が添加された焼却灰に対しＣＯ２を含む焼却排ガスを添加する吹込管１５とを備える焼却灰処理装置。【選択図】図１
2020192522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を搬送する焼却灰搬送手段と、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し水を添加する水添加手段と、
前記水添加手段によって水が添加された焼却灰に対しＣＯ２を含む中和ガスを添加する中和手段と、
を備える焼却灰処理装置。
【請求項２】
前記中和手段は、前記中和ガスを吹き込む吹込管である請求項１に記載の焼却灰処理装置。
【請求項３】
前記中和ガスが添加される焼却灰を収容可能なケーシングを備える請求項１又は２に記載の焼却灰処理装置。
【請求項４】
未反応の前記中和ガスを前記中和手段に還流する還流手段を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項５】
前記中和ガス中のＣＯ２濃度に基づいて前記還流手段による還流量を制御する還流量制御手段を備える請求項４に記載の焼却灰処理装置。
【請求項６】
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐための重金属類溶出防止薬剤を直接添加することにより、又は前記重金属類溶出防止薬剤を前記水添加手段によって添加される水に混合することにより、焼却灰に前記重金属類溶出防止薬剤が付着するように構成される請求項１〜５の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項７】
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に含まれる重金属類の含有量を測定する重金属類含有量測定手段と、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐための重金属類溶出防止薬剤を添加する薬剤添加手段と、
前記薬剤添加手段によって添加される前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する薬剤添加量制御手段とを備え、
前記薬剤添加量制御手段は、焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して前記水添加手段により水を添加し、且つ前記中和手段により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、前記重金属類含有量測定手段により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量を演算し、算出した重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を演算し、算出した添加量となるように、前記薬剤添加手段によって添加される前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する請求項１〜５の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項８】
焼却灰を搬送する焼却灰搬送工程と、
前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に対し水を添加する水添加工程と、
前記水添加工程によって水が添加された焼却灰に対しＣＯ２を含む中和ガスを添加する中和工程と、
を包含する焼却灰処理方法。
【請求項９】
前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に含まれる重金属類の含有量を測定する重金属類含有量測定工程と、
焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して前記水添加工程により水を添加し、且つ前記中和工程により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、前記重金属類含有量測定工程により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量を演算する重金属類溶出量演算工程と、
前記重金属類溶出量演算工程において算出した重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な重金属類溶出防止薬剤の添加量を演算する薬剤添加量演算工程と、
前記薬剤添加量演算工程おいて算出した添加量となるように、前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に対する重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する薬剤添加量制御工程と、
をさらに包含する請求項８に記載の焼却灰処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類の溶出を抑えるように焼却灰を処理する焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市ごみや産業廃棄物等は、減容化や無害化、再資源化を目的として、焼却炉で焼却処理されている。焼却処理に伴い生じる焼却灰は、消火・冷却された後に、場外搬出されて、埋立処分又は再資源化により処理される。
【０００３】
焼却灰には、有害物質、特に重金属類が含まれている。従って、焼却灰からの重金属類の溶出量が基準値を超える場合は、そのまま埋立処分したり、資源として利用したりすることができない。このような状況に対処するためには、例えば埋立処分等する前に重金属類を安定化させて、溶出量が基準値以下となるような難溶性化処理を行わなければならない。
【０００４】
従来、重金属類の難溶性化処理として、例えば特許文献１にて開示されているような方法がある。この方法では、焼却炉から排出された焼却灰を処理ヤードで積層して貯留し、焼却灰に対し水を噴霧するとともに、ガス吹込みノズルにより焼却灰層内に空気や焼却排ガス等のＣＯ２含有ガスを吹き込むようにしている。これにより、焼却灰中に含まれる重金属類にＣＯ２を反応させて炭酸塩化し、重金属類を難溶性化するとともに、焼却灰のｐＨを難溶性領域とすることで、焼却灰からの重金属類の溶出を抑制することができる。
【０００５】
上記の特許文献１に係る方法では、処理ヤードに積層されている比較的密な湿潤焼却灰に対してＣＯ２含有ガスが通気される。このため、焼却灰に対してＣＯ２含有ガスを十分に接触させることができず、重金属類の難溶性化処理の効率が悪いという問題がある。また、上記の特許文献１に係る方法では、焼却灰を貯留するための処理ヤードを設ける必要があり、施設の規模が大きくなるという問題がある。さらに、上記の特許文献１に係る方法では、処理ヤード内に散水することにより発生する過剰量の浸出水を処理するための排水処理設備が別途必要になり、設備費用が嵩むという問題がある。
【０００６】
上記のような問題を解決し得るものとして、例えば特許文献２にて開示されている焼却灰無害化処理装置がある。この焼却灰無害化処理装置は、焼却炉から排出される焼却灰と水とを貯留する貯留水槽を備え、焼却炉からのＣＯ２を含む排ガスを貯留水槽内に吹き込むように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−７４１００号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９６１２８号公報
【０００８】
上記の特許文献２に係る焼却灰無害化処理装置において、焼却炉からのＣＯ２を含む排ガスが貯留水槽内に吹き込まれると、貯留水槽中に浸漬されている焼却灰は、貯留水中の気泡状のＣＯ２及びＣＯ２溶解水と反応し、焼却灰に含まれる例えば鉛の炭酸化反応が行われる。この炭酸化反応は、焼却灰が貯留水中に浸漬状態で行われ、貯留水と十分な面積をもって接触することから、鉛等の重金属類の難溶性化処理を効率良く行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献２に係る焼却灰無害化処理装置では、焼却灰を完全に水没させた後に水面より露出させることで水切りするため、焼却灰の水分率は水切り時間等に影響されて成り行きとなり、所定の範囲に水分率を抑えることは困難である。焼却灰の処理費用は、重量あたりで清算されるため、焼却灰の水分率が高いと、処理費用が高額となる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、焼却灰の水分率を抑えることができるとともに、重金属類の難溶性化処理を効率良く行うことができる焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法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】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理装置の特徴構成は、
焼却灰を搬送する焼却灰搬送手段と、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し水を添加する水添加手段と、
前記水添加手段によって水が添加された焼却灰に対しＣＯ２を含む中和ガスを添加する中和手段と、
を備えることにある。
【００１２】
本構成の焼却灰処理装置においては、焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対して水添加手段により水が添加される。これにより、焼却灰を完全に水没させる特許文献２のものと比べて焼却灰の水分率を抑えることができる。また、本構成の焼却灰処理装置においては、水が添加された焼却灰に対して中和手段によりＣＯ２を含む中和ガスが添加される。これにより、焼却灰中の水酸化物とＣＯ２との反応、及び焼却灰中の重金属類とＣＯ２との反応がそれぞれ効率良く進むことになり、重金属類の難溶性化処理を効率良く行うことができる。
【００１３】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記中和手段は、前記中和ガスを吹き込む吹込管であることが好ましい。
【００１４】
本構成の焼却灰処理装置によれば、中和手段が、中和ガスを吹き込む吹込管であることから、焼却灰中により深く中和ガスが入り込むことになり、中和ガスに含まれるＣＯ２を焼却灰中の水酸化物や重金属類に確実に接触させることができ、重金属類の難溶性化処理をより効率良く行うことができる。
【００１５】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記中和ガスが添加される焼却灰を収容可能なケーシングを備えることが好ましい。
【００１６】
本構成の焼却灰処理装置によれば、中和ガスが添加される焼却灰を収容可能なケーシングを備えることから、焼却灰に添加される中和ガスの外部への放散をケーシングにより抑えることができ、中和ガスを焼却灰に効率良く接触させることができる。
【００１７】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
未反応の前記中和ガスを前記中和手段に還流する還流手段を備えることが好ましい。
【００１８】
本構成の焼却灰処理装置によれば、未反応の中和ガスを中和手段に還流する還流手段を備えることから、中和ガスに含まれるＣＯ２を重金属類の難溶性化処理のために無駄なく使用することができる。
【００１９】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記中和ガス中のＣＯ２濃度に基づいて前記還流手段による還流量を制御する還流量制御手段を備えることが好ましい。
【００２０】
本構成の焼却灰処理装置によれば、中和ガス中のＣＯ２濃度に基づいて還流手段による還流量を制御する還流量制御手段を備えることから、例えば、中和ガス中のＣＯ２濃度が所定範囲の下限よりも低くなった場合には、還流量を減少させ、中和ガス中のＣＯ２濃度が所定範囲の上限よりも高くなった場合には、還流量を増加させるような制御が可能となる。これにより、中和ガス中のＣＯ２濃度が所定範囲に保たれることになり、重金属類の難溶性化処理を安定的に行いつつ、中和ガスに含まれるＣＯ２を重金属類の難溶性化処理のために無駄なく使用することができる。
【００２１】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐための重金属類溶出防止薬剤を直接添加することにより、又は前記重金属類溶出防止薬剤を前記水添加手段によって添加される水に混合することにより、焼却灰に前記重金属類溶出防止薬剤が付着するように構成されることが好ましい。
【００２２】
本構成の焼却灰処理装置によれば、ＣＯ２含有中和ガスの焼却灰への添加に加えて、焼却灰に重金属類安定化薬剤が付着されるので、ＣＯ２含有中和ガスによる重金属類の難溶性化処理と、重金属類安定化薬剤による重金属類の安定化処理との相乗効果によって焼却灰からの重金属類の溶出をより確実に防ぐことができる。
【００２３】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に含まれる重金属類の含有量を測定する重金属類含有量測定手段と、
前記焼却灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐための重金属類溶出防止薬剤を添加する薬剤添加手段と、
前記薬剤添加手段によって添加される前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する薬剤添加量制御手段とを備え、
前記薬剤添加量制御手段は、焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して前記水添加手段により水を添加し、且つ前記中和手段により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、前記重金属類含有量測定手段により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量を演算し、算出した重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を演算し、算出した添加量となるように、前記薬剤添加手段によって添加される前記重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御することが好ましい。
【００２４】
本構成の焼却灰処理装置においては、焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して水添加手段により水を添加し、且つ中和手段により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、重金属類含有量測定手段により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量が演算される。算出された重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な重金属類溶出防止薬剤の添加量が演算される。そして、算出された添加量となるように、薬剤添加手段によって添加される重金属類溶出防止薬剤の添加量が制御される。従って、焼却灰に含まれる重金属類の含有量の変動によっては、水と中和ガスとの添加による難溶性化処理によっても重金属類の溶出量が溶出基準値を超過することがある場合でも、重金属類の溶出量を溶出基準値以下に抑えることができる。
【００２５】
次に、上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理方法の特徴構成は、
焼却灰を搬送する焼却灰搬送工程と、
前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に対し水を添加する水添加工程と、
前記水添加工程によって水が添加された焼却灰に対しＣＯ２を含む中和ガスを添加する中和工程と、
を包含することにある。
【００２６】
本構成の焼却灰処理方法においては、焼却灰搬送工程により搬送される焼却灰に対して水添加工程により水が添加される。これにより、焼却灰を完全に水没させる特許文献２のものと比べて焼却灰の水分率を抑えることができる。また、本構成の焼却灰処理方法においては、水が添加された焼却灰に対して中和工程によりＣＯ２を含む中和ガスが添加される。これにより、焼却灰中の水酸化物とＣＯ２との反応、及び焼却灰中の重金属類とＣＯ２との反応がそれぞれ効率良く進むことになり、重金属類の難溶性化処理を効率良く行うことができる。
【００２７】
本発明に係る焼却灰処理方法において、
前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に含まれる重金属類の含有量を測定する重金属類含有量測定工程と、
焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して前記水添加工程により水を添加し、且つ前記中和工程により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、前記重金属類含有量測定工程により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量を演算する重金属類溶出量演算工程と、
前記重金属類溶出量演算工程において算出した重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な重金属類溶出防止薬剤の添加量を演算する薬剤添加量演算工程と、
前記薬剤添加量演算工程おいて算出した添加量となるように、前記焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に対する重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する薬剤添加量制御工程と、
をさらに包含するのが好ましい。
【００２８】
本構成の焼却灰処理方法においては、焼却灰に含まれる重金属類の含有量と、焼却灰に対して水添加工程により水を添加し、且つ中和工程により中和ガスを添加した場合の重金属類の溶出量との関係データに基づいて、重金属類含有量測定工程により測定される重金属類の含有量から重金属類の溶出量を演算する重金属類溶出量演算工程が実施される。重金属類溶出量演算工程において算出された重金属類の溶出量が溶出基準値を超える場合、重金属類の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要な重金属類溶出防止薬剤の添加量を演算する薬剤添加量演算工程が実施される。そして、薬剤添加量演算工程おいて算出された添加量となるように、焼却灰搬送工程によって搬送される焼却灰に対する重金属類溶出防止薬剤の添加量を制御する薬剤添加量制御工程が実施される。従って、焼却灰に含まれる重金属類の含有量の変動によっては、水と中和ガスとの添加による難溶性化処理によっても重金属類の溶出量が溶出基準値を超過することがある場合でも、重金属類の溶出量を溶出基準値以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置による焼却灰の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明について、図１〜図４を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。
【００３１】
〔第一実施形態〕
図１には、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図が示されている。
【００３２】
＜全体構成＞
図１において、焼却炉１は、例えば都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理するものである。焼却炉１の焼却排ガス流れの下流側には、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、バグフィルタ５、誘引送風機６、及び煙突７がそれぞれ順に配設されている。焼却炉１での焼却処理に伴い発生した焼却排ガスは、誘引送風機６の誘引作用により、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、及びバグフィルタ５にそれぞれ順に送り込まれる。
【００３３】
ボイラ２では、焼却排ガスの熱を利用して蒸気を発生させ、エコノマイザ３では、ボイラ２に供給する水を焼却排ガスの余熱を利用して加熱する。減温塔４では、エコノマイザ３からの焼却排ガスを所定温度まで冷却する。バグフィルタ５では、冷却後の焼却排ガスに含まれるダスト等を除去する。そして、ダスト等が除去された後の焼却排ガスは、誘引送風機６により煙突７を介して外部に排出される。なお、バグフィルタ５において除塵された後の焼却排ガス中には、５〜２０体積％のＣＯ２（温度：８０〜１６０℃）が含まれている。
【００３４】
図１に示される焼却灰処理装置１０Ａは、焼却炉１での焼却処理に伴い発生する焼却灰に含まれる重金属類の溶出を抑制するように難溶性化処理を行うための装置である。この焼却灰処理装置１０Ａは、主として、焼却灰排出手段としての灰排出装置１１、焼却灰搬送手段としての灰搬送装置１２、水添加手段として水噴射ノズル１３、水分率測定手段としての水分計１４、中和手段としての吹込管１５、及び制御手段としての制御装置１６を備えている。
【００３５】
＜灰排出装置＞
灰排出装置１１は、焼却炉１から排出された焼却灰を一旦貯留し必要に応じて排出するものである。灰排出装置１１としては、例えば、プッシャー式灰排出装置や、二重ダンパ式灰排出装置、スクリュー式灰排出装置等が挙げられ、これらの中から適宜に選択することができる。これらの灰排出装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると以下の通りである。
【００３６】
プッシャー式灰排出装置は、焼却炉からの焼却灰を貯留する焼却灰貯留部と、この焼却灰貯留部に貯留されている焼却灰を下部から順に押し出して排出する灰押出装置とを備えて構成されるものである。また、二重ダンパ式灰排出装置は、焼却炉の排出口に設けられるシュートの内部で上下に配置される上側ダンパ、及び下側ダンパを備え、ダンパ上に堆積された焼却灰を落下させる動作を上下のダンパが交互に行って段階的に焼却灰を落下させるものである。また、スクリュー式灰排出装置は、焼却炉からの焼却灰を受入可能なトラフと、トラフ内に配設された軸付スクリュー羽根とを備え、軸付スクリュー羽根を回転させることにより、トラフ内の焼却灰を軸付スクリュー羽根で連続的に下流側へと排出するように構成されるものである。
【００３７】
＜灰搬送装置＞
灰搬送装置１２は、灰排出装置１１によって排出される焼却灰を搬送するものである。第一実施形態では、灰搬送装置１２として、ベルトコンベヤ式灰搬送装置が採用されている。この灰搬送装置１２は、搬送方向に延びる四角筒状のケーシング２１と、ケーシング２１内に配設されるベルトコンベヤ２２とを備えて構成されている。
【００３８】
ケーシング２１は、灰排出装置１１から排出された焼却灰が投入される投入口２４を一方側に有するとともに、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰を排出するための排出口２５を他方側に有している。ベルトコンベヤ２２は、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪２６及び従動輪２７と、これら駆動輪２６及び従動輪２７に無端状に巻き掛け装着される無端ベルト２８とを備えている。ベルトコンベヤ２２においては、駆動輪２６の作動にて周回運動する無端ベルト２８により、ケーシング２１の投入口２４を介して投入された焼却灰をケーシング２１の排出口２５へと搬送することができるようになっている。なお、排出口２５から排出された焼却灰は、焼却灰貯留設備２９において貯留される。
【００３９】
第一実施形態では、灰搬送装置１２として、ベルトコンベヤ式灰搬送装置を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、フライトコンベヤ式灰搬送装置を採用してもよい。フライトコンベヤ式灰搬送装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると以下の通りである。
【００４０】
フライトコンベヤ式灰搬送装置は、上記のケーシング２１と同構造のケーシング内にフライトコンベヤが配設されて構成されている。フライトコンベヤは、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪及び従動輪と、これら駆動輪及び従動輪に無端状に巻き掛け装着される無端チェーンと、ケーシングの底板に対し近接して移動可能となるように無端チェーンに所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパとを備えている。このフライトコンベヤにおいては、駆動輪の作動にて無端チェーンが周回運動し、無端チェーンに取り付けられたスクレーパによってケーシングの底板上に堆積した焼却灰を掻き取ってケーシングの排出口へと搬送することができるようになっている。
【００４１】
＜水噴射ノズル＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰に対し水を添加するものである。水噴射ノズル１３は、灰搬送装置１２の搬送方向上流側領域における焼却灰に対して水を均等に添加（噴射）できるようにケーシング２１の上部に複数設けられている（説明の都合上、図においては１個のみ示す。）。
【００４２】
水噴射ノズル１３には、水供給管３１が接続されている。水噴射ノズル１３には、水供給源３０から圧送される水が水供給管３１を介して供給される。水供給管３１には、管内を流れる水の流量を調節できるように流量調節弁３２が介設されている。また、水供給管３１には、管内を流れる水の流量を測定することができるように流量計３３が介設されている。
【００４３】
＜水分計＞
水分計１４は、水噴射ノズル１３の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向下流側に位置するようにケーシング２１の上部に設けられ、水噴射ノズル１３によって水が噴射された焼却灰の水分率を測定する。水分計１４としては、搬送される焼却灰に対して非接触でその焼却灰に含まれる水分率を連続的に測定できるものが好ましい。例えば、焼却灰に照射されたマイクロ波の水分による減衰等の電気的変化量を水分値に置き換えて水分率を測定するマイクロ波式水分計や、焼却灰に照射された近赤外線を含む光の反射率から水分率を測定する近赤外線式水分計等を好適に用いることができる。
【００４４】
＜吹込管＞
吹込管１５は、水分計１４の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向下流側に位置するようにケーシング２１の上部に設けられている。吹込管１５は、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰に対してＣＯ２を含む中和ガス（焼却排ガス）を吹き込むことができるようにケーシング２１の内部に向けて開口している。
【００４５】
吹込管１５には、バグフィルタ５においてダスト等が除去された後の焼却排ガスを供給するための排ガス供給管３５が接続されている。排ガス供給管３５の途中には、誘引送風機３６が介設されており、誘引送風機３６の誘引作用により、除塵後の焼却排ガスが吹込管１５に供給される。これにより、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰に対して焼却排ガスが吹込管１５により吹き込まれる。
【００４６】
＜排気部＞
ケーシング２１には、灰搬送装置１２の搬送方向最下流部に位置するように排気部３７が設けられている。排気部３７は、吹込管１５を通してケーシング２１の内部に吹き込まれた焼却排ガスをケーシング２１の外部へと排出できるようにケーシング２１の外部に向けて開口した管状部材によって構成されている。排気部３７には、ケーシング２１の外部へと排出される焼却排ガスを焼却炉１へと導くための排ガス排気管３８が接続されている。
【００４７】
＜制御装置＞
制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を有するコンピュータを主体に構成されている。制御装置１６においては、流量計３３からの測定信号と水分計１４からの測定信号とに基づいて、所定の演算処理を実行し、演算結果に基づく所定の制御信号を流量調節弁３２へと送信して、水噴射ノズル１３から噴射される水の噴射水量を制御する。
【００４８】
＜作動説明＞
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ａにおいては、以下に述べる複数の工程の実施により、重金属類の難溶性化処理が行われる。
【００４９】
＜焼却灰排出工程＞
まず、灰排出装置１１は、焼却炉１から排出された焼却灰を一旦貯留し必要に応じて排出する（焼却灰排出工程）。灰排出装置１１から排出された焼却灰は、投入口２４を介してケーシング２１の内部に投入される。
【００５０】
＜焼却灰搬送工程＞
ベルトコンベヤ２２は、投入口２４を介してケーシング２１の内部に投入された焼却灰を排出口２５へと搬送する（焼却灰搬送工程）。排出口２５へと搬送された焼却灰は、排出口２５から排出され、焼却灰貯留設備２９において貯留される。
【００５１】
＜水添加工程＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ２２によって搬送されている焼却灰に対し水を噴射する（水添加工程）。水噴射ノズル１３からの噴射水量は、流量計３３によって測定され、噴射水量の測定信号は、制御装置１６へと送信される。
【００５２】
焼却灰処理装置１０Ａにおいては、水添加工程の実施により、まだ燃えているごみが焼却灰中に含まれていたとしても焼却灰を消火・冷却することができるとともに、焼却灰の輸送中や積み込み、積み降ろし中に焼却灰が飛散してしまうのを防止することができる程度に焼却灰を加湿することができる。
【００５３】
＜水分率測定工程＞
水分計１４は、水噴射ノズル１３によって水が噴射された焼却灰の水分率を測定する（水分率測定工程）。水分率の測定信号は、制御装置１６へと送信される。
【００５４】
ここで、ベルトコンベヤ２２によって搬送されている焼却灰の量（以下、「搬送灰量」と称する。）をＭとし、流量計３３によって測定される噴射水量（Ｌ／ｈ）をＱとし、水分計１４によって測定される水分率（％）をＷとした場合、搬送灰量Ｍは、下記式（１）によって求めることができる。
Ｍ  ＝  （１００  −  Ｗ）  ×  Ｑ  ／  Ｗ  ・・・（１）
【００５５】
また、予め設定される焼却灰の目標水分率（％）をＷＴとし、焼却灰の実際の水分率（水分計１４の測定水分率Ｗ）が目標水分率ＷＴとなるのに必要な水の噴射水量（以下、「目標噴射水量」と称する。）をＱＴとした場合、目標噴射水量ＱＴは、下記式（２）によって求めることができる。
ＱＴ  ＝  ＷＴ  ×  Ｍ  ／（１００  −  ＷＴ）  ・・・（２）
【００５６】
制御装置１６は、水分計１４によって測定される水分率Ｗと流量計３３によって測定される噴射水量Ｑとを読み込み、上記式（１）により搬送灰量Ｍを演算する。次いで、制御装置１６は、算出された搬送灰量Ｍに基づいて、上記式（２）により目標噴射水量ＱＴを演算する。そして、制御装置１６は、算出された目標噴射水量ＱＴに応じた流量制御信号を流量調節弁３２へと送り、流量計３３によって測定される水噴射ノズル１３からの実際の噴射水量が目標噴射水量ＱＴに一致するように噴射水量を制御する。これにより、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰の搬送量が変動したとしても、焼却灰の水分率を目標水分率ＷＴに確実に近づけることができる。
【００５７】
＜中和工程＞
吹込管１５は、誘引送風機３６の誘引作用により供給される焼却排ガスを、ベルトコンベヤ２２によって搬送されている焼却灰に対して吹き込む（中和工程）。これにより、水噴射ノズル１３の水噴射によって水が添加された後の焼却灰に対しＣＯ２を含む焼却排ガス（中和ガス）が添加される。なお、ケーシング２１の内部への焼却排ガスの供給は、１分〜１２時間程度（好ましくは５分〜１時間程度）行われる。
【００５８】
焼却灰に含まれる重金属類は、焼却排ガスに含まれるＣＯ２と反応して炭酸化物となり、水に対する溶解度が低下する。焼却灰に含まれる重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。鉛は、酸化鉛（ＰｂＯ）から炭酸鉛（ＰｂＣＯ３）に変化することにより、水に対する溶解度が下がって難溶性になる。また、焼却灰は、塩基性であって溶出液のｐＨが高い。焼却灰のｐＨに関しては、焼却灰に含まれる酸化カルシウム（ＣａＯ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）をＣＯ２と反応させて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とすることにより、焼却灰のｐＨを重金属類が難溶性を示す難溶性領域とすることも行われる。鉛は両性金属であり、強い塩基性を示す焼却灰においては溶出液のｐＨを低下させて難溶性領域とすることで、鉛の溶出量を減少させることができる。
【００５９】
焼却灰処理装置１０Ａにおいては、焼却灰の実際の水分率（水分計１４の測定水分率Ｗ）が目標水分率ＷＴとなるように、灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰に対して水噴射ノズル１３により水が添加される。従って、焼却灰を完全に水没させる特許文献２のものと比べて焼却灰の水分率を抑えることができるとともに、焼却灰に水を均一に添加することができる。また、焼却灰処理装置１０Ａにおいては、均一に水が添加された焼却灰に対して吹込管１５によりＣＯ２を含む焼却排ガスが、ケーシング２１の内部においてベルトコンベヤ２２によって搬送されている焼却灰の真上から吹き込まれる。これにより、焼却排ガスの外部への放散がケーシング２１によって抑えられた状態で、焼却灰に対して吹込管１５から焼却排ガスが直接的に吹き込まれることになる。このため、焼却灰中により深く焼却排ガスが入り込んで、焼却排ガスに含まれるＣＯ２を焼却灰中の水酸化物や重金属類に確実に接触させることができる。従って、焼却灰中の水酸化物とＣＯ２との反応、及び焼却灰中の重金属類とＣＯ２との反応がより効率良く進むことになり、重金属類の難溶性化処理をより効率良く行うことができる。
【００６０】
なお、ケーシング２１内に吹き込まれた焼却排ガスは、排気部３７、及び排ガス排気管３８を介して焼却炉１へと排気される。
【００６１】
＜重金属類溶出防止薬剤添加工程＞
焼却灰処理装置１０Ａにおいては、必要に応じて、重金属類溶出防止薬剤添加工程が実施される。すなわち、水供給源３０から圧送される水に重金属類溶出防止薬剤（キレート剤）を混合し、水とキレート剤との混合液を水噴射ノズル１３から噴射することにより、焼却灰にキレート剤が付着する。これにより、焼却排ガスの焼却灰への添加に加えて、焼却灰にキレート剤が付着されるので、焼却排ガスによる重金属類の難溶性化処理と、キレート剤による重金属類の安定化処理との相乗効果によって焼却灰からの重金属類の溶出をより確実に防ぐことができる。こうして、焼却灰に対する焼却排ガスの添加と、キレート剤の添加とを組み合わせることにより、焼却灰に対して焼却排ガスの添加を行わずにキレート剤のみを添加する場合と比較して、キレート剤の添加量を低減することができる。
【００６２】
〔第二実施形態〕
図２には、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図が示されている。第二実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。
【００６３】
第二実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ｂは、第一実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ａに対し、排ガス還流管４１、及び還流量制御手段５０が付加されたものであり、それ以外の構成については基本的に第一実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ａと同じである。
【００６４】
＜排ガス還流管＞
排ガス還流管４１は、焼却灰中の水酸化物とＣＯ２との反応、及び焼却灰中の重金属類とＣＯ２との反応に使用されなかったＣＯ２を含む焼却排ガス（未反応の中和ガス）を吹込管１５に還流するための還流手段として機能する。排ガス還流管４１は、排ガス供給管３５における誘引送風機３６の上流側と排ガス排気管３８とを接続するように配設されている。
【００６５】
還流量制御手段５０は、吹込管１５に還流される焼却排ガスに含まれるＣＯ２濃度に基づいて排ガス還流管４１による焼却排ガスの還流量を制御するものである。還流量制御手段５０は、主に、ＣＯ２濃度計５１、ダンパ装置５２、及び制御装置１６により構成されている。
【００６６】
ＣＯ２濃度計５１は、誘引送風機３６から吹込管１５へと流れる焼却排ガスに含まれるＣＯ２の濃度を測定することができるように排ガス供給管３５に接続されている。ダンパ装置５２は、制御装置１６からの制御信号に応じてダンパ開度を変化させることができるように構成されている。制御装置１６は、ＣＯ２濃度計５１からの測定信号に基づいて、所定の演算処理を実行し、演算結果に基づく所定の制御信号をダンパ装置５２へと送信して、ダンパ開度を変化させる。これにより、排ガス還流管４１を流れる焼却排ガスの流量を制御し、排ガス還流管４１による焼却排ガスの還流量を制御することができる。
【００６７】
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、第一実施形態の焼却灰処理装置１０Ａと同様に、誘引送風機３６の誘引作用によりバグフィルタ５から排ガス供給管３５を介して吹込管１５へと供給される焼却排ガスが吹込管１５を通してケーシング２１の内部に吹き込まれる。ケーシング２１の内部に吹き込まれた焼却排ガスは、排気部３７、及び排ガス排気管３８を介して焼却炉１へと排気される。排ガス排気管３８を流れる焼却排ガスの一部は、排ガス還流管４１から排ガス供給管３５へと流れ、バグフィルタ５から排ガス供給管３５を介して吹込管１５へと流れる焼却排ガスと合流して再度、吹込管１５を通してケーシング２１の内部に吹き込まれる。こうして、未反応の焼却排ガスが還流されるので、焼却排ガスに含まれるＣＯ２を重金属類の難溶性化処理のために無駄なく使用することができる。
【００６８】
焼却灰処理装置１０Ｂにおいて、ＣＯ２濃度計５１によって測定されるＣＯ２濃度が所定範囲（例えば、５〜２０％）の下限（５％）よりも低くなった場合、制御装置１６は、還流量を減少させるようにダンパ開度を小さくするような制御信号をダンパ装置５２へと送信する。これにより、排ガス還流管４１による焼却排ガスの還流量が減少される。還流量が減少すると、バグフィルタ５から排ガス供給管３５を介して吹込管１５へと流れる焼却排ガスの流量が相対的に増加されることになり、吹込管１５を通してケーシング２１の内部に吹き込まれる焼却排ガス中のＣＯ２濃度が増加される。
【００６９】
焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、上記の還流量制御により、吹込管１５を通してケーシング２１の内部に吹き込まれる焼却排ガス中のＣＯ２濃度が所定範囲（例えば５〜２０％）に保たれる。これにより、重金属類の難溶性化処理を安定的に行いつつ、焼却排ガスに含まれるＣＯ２を重金属類の難溶性化処理のために無駄なく使用することができる。
【００７０】
〔第三実施形態〕
図３には、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図が示されている。第三実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第三実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。
【００７１】
第三実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ｃは、焼却灰に含まれる重金属類の含有量が変動（増加）したとしても、重金属類の溶出量を溶出基準値以下に抑えるための構成を備えることを特徴としている。以下に、具体的な構成、及び処理内容について説明する。なお、焼却灰に含まれる重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。そのため、以下においては、処理対象として鉛を例に挙げて説明するが、鉛以外の重金属類についても以下に述べる処理を同様に適用することができる。
【００７２】
第三実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ｃは、鉛含有量測定装置７１、薬剤添加装置７２、及び薬剤添加量制御手段７３を備えている。
【００７３】
＜鉛含有量測定装置＞
鉛含有量測定装置７１は、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰に含まれる鉛の含有量を測定するものである。鉛含有量測定装置７１は、水噴射ノズル１３の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向上流側に位置するようにケーシング２１の上部（下部でも可）に設けられている。鉛含有量測定装置７１は、水噴射ノズル１３によって水が噴射される前であり、且つ、当然のことながら吹込管１５により中和ガス（焼却排ガス）が吹き込まれる前の焼却灰に含まれる鉛の含有量を測定する。鉛含有量測定装置７１としては、例えば、蛍光Ｘ線分析装置や、ボルタンメトリー装置、原子吸光分光光度計、ＩＣＰ発光分析装置、レーザー誘起ブレークダウン分光分析装置等を好適に用いることができる。
【００７４】
＜薬剤添加装置＞
薬剤添加装置７２は、ベルトコンベヤ２２によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐためのキレート剤（重金属類溶出防止薬剤）を添加するものである。薬剤添加装置７２は、キレート剤を貯留する薬剤貯留槽８１と、薬剤貯留槽８１と水供給管３１とを接続する薬剤供給管８２と、薬剤供給管８２の途中に配設されるポンプ８３とを備えて構成されている。薬剤添加装置７２においては、ポンプ８３の作動により、薬剤貯留槽８１に貯留されているキレート剤が薬剤供給管８２を通して水供給管３１へと圧送される。これにより、水噴射ノズル１３から噴射される水にキレート剤が混合され、ベルトコンベヤ２２上の焼却灰に対し水と共にキレート剤を添加することができる。
【００７５】
＜薬剤添加量制御手段＞
薬剤添加量制御手段７３は、薬剤添加装置７２によって添加されるキレート剤の添加量を制御するものである。薬剤添加量制御手段７３は、前記制御装置１６と、薬剤供給管８２を流れるキレート剤の流量を調整する流量調節弁８５と、薬剤供給管８２を流れるキレート剤の流量を測定する流量計８６とを備えて構成されている。
【００７６】
制御装置１６における記憶部１８には、焼却灰に含まれる鉛の含有量と、焼却灰に対して水噴射ノズル１３により水を添加し、且つ吹込管１５により中和ガス（焼却排ガス）を添加した場合の鉛の溶出量との関係データ（以下、「鉛含有量と鉛溶出量との関係データ」と称する。）が記憶されている。
【００７７】
図４は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置による焼却灰の処理手順を示すフローチャートである。この図４のフローチャートを参照しつつ、図３のブロック図を用いて、焼却灰に対するキレート剤の添加動作について説明する。なお、図４のフローチャートにおいて、図中記号「Ｓ」は、ステップを表す。
【００７８】
（重金属類含有量測定工程）
制御装置１６は、鉛含有量測定装置７１によって測定される鉛の含有量の測定値を取り込む（Ｓ１）。
【００７９】
（重金属類溶出量演算工程）
次いで、制御装置１６は、記憶部１８から鉛含有量と鉛溶出量との関係データを読み出し、読み出した鉛含有量と鉛溶出量との関係データに基づいて、ステップＳ１において取り込んだ鉛含有量の測定値から鉛の溶出量を演算する（Ｓ２）。
【００８０】
（薬剤添加量演算工程）
次いで、制御装置１６は、ステップＳ２での演算によって算出された鉛の溶出量が溶出基準値を超える場合（ステップＳ３において「ＹＥＳ」）、鉛の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要なキレート剤の添加量を演算する（Ｓ４）。
【００８１】
（薬剤添加量制御工程）
そして、制御装置１６は、ステップＳ４での演算によって算出された添加量となるように、所定の流量制御信号を流量調節弁８５へと送信しつつ、流量計８６の測定信号をフィードバックしてキレート剤の添加量を制御する（Ｓ５）。
【００８２】
第三実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ｃによれば、第一実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ａと同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、第三実施形態に係る焼却灰処理装置１０Ｃにおいては、制御装置１６の記憶部１８に予め記憶されている鉛含有量と鉛溶出量との関係データに基づいて、鉛含有量測定装置７１により測定される鉛の含有量から鉛の溶出量が演算される。算出された鉛の溶出量が溶出基準値を超える場合、鉛の溶出量を溶出基準値以下にするのに必要なキレート剤の添加量が演算される。そして、算出された添加量となるように、薬剤添加装置７２によって添加されるキレート剤の添加量が制御される。従って、焼却灰に含まれる鉛の含有量の変動によっては、水と中和ガスとの添加による難溶性化処理によっても鉛の溶出量が溶出基準値を超過することがある場合でも、鉛の溶出量を溶出基準値以下に抑えることができる。
【００８３】
以上、本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。具体的な別実施形態は以下のとおりである。
【００８４】
＜別実施形態１＞
上記の各実施形態においては、焼却排ガスを中和ガスとして焼却灰に吹き込むことで中和工程を実施するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、焼却排ガスやバイオガスから膜分離装置やＣＯ２吸収液を用いて分離回収したＣＯ２濃縮ガス（常温でのＣＯ２濃度が９９体積％以上）を中和ガスとして焼却灰に吹き込んだり、ボンベに充填された液化炭酸ガス（常温でのＣＯ２濃度が９９体積％以上）を中和ガスとして焼却灰に吹き込んだりして中和工程を実施するようにしてもよい。
【００８５】
＜別実施形態２＞
上記の各実施形態においては、焼却灰を搬送するベルトコンベヤ２２の全体を収容可能なケーシング２１に吹込管１５を設ける例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１及び図２において符号６０を付した二点鎖線で示されるように、ベルトコンベヤ２２の一部分を覆うフード６０を設け、このフード６０に吹込管１５を設けるようにしてもよい。
【００８６】
＜別実施形態３＞
また、上記の第一実施形態において、消費電力の削減のために、焼却灰排出手段（灰排出装置１１）を間欠稼働とし、焼却灰排出手段の稼働に合わせて、焼却灰搬送手段（灰搬送装置１２）の搬送動作と、水添加手段（水噴射ノズル１３）の水添加動作と、中和手段（吹込管１５）の中和ガス添加動作とを連動させるようにしてもよい。
【００８７】
＜別実施形態４＞
また、上記の第二実施形態において、消費電力の削減のために、焼却灰排出手段（灰排出装置１１）を間欠稼働とし、焼却灰排出手段の稼働に合わせて、焼却灰搬送手段（灰搬送装置１２）の搬送動作と、水添加手段（水噴射ノズル１３）の水添加動作と、中和手段（吹込管１５）の中和ガス添加動作と、還流量制御手段５０の制御とを連動させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法は、例えば都市ごみや産業廃棄物等の焼却に伴い生じる焼却灰に含まれる重金属類の溶出を抑える用途において利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  焼却灰処理装置
１２                    灰搬送装置（焼却灰搬送手段）
１３                    水噴射ノズル（水添加手段）
１５                    吹込管（中和手段）
１６                    制御装置
２１                    ケーシング
４１                    排ガス還流管（還流手段）
５０                    還流量制御手段
７１                    鉛含有量測定装置（重金属類含有量測定手段）
７２                    薬剤添加装置（薬剤添加手段）
７３                    薬剤添加量制御手段
【図１】
2020192522.tif 000003
【図２】
2020192522.tif 000004
【図３】
2020192522.tif 000005
【図４】
2020192522.tif 000006