(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化する方法において、
電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた貯留槽内に前記焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料とし、
前記焼却灰から浸出した水から塩分を除去した後その水を前記焼却灰に散布して水を循環させ、
前記浸出水の塩分濃度を監視してそれが所定濃度以下となったとき前記貯留層内からの前記焼却灰の搬出を行うことを特徴とする、廃棄物焼却灰の資源化方法。
【請求項２】
一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化するシステムにおいて、
電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた貯留槽内に前記焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料とし、その焼却灰からの浸出水を前記貯留槽外に取り出し、前記浸出水の塩分濃度が所定濃度以下となったとき前記貯留層内からの前記焼却灰の搬出を行う焼却灰貯留施設と、
前記浸出水から塩分を除去した後その水を前記焼却灰に散布する水として前記焼却灰貯留施設に戻す一方、前記浸出水の塩分濃度を監視する浸出水処理施設と、
を具えてなる、廃棄物焼却灰の資源化システム。
【請求項３】
前記貯留槽は三つの区画に区分されていることを特徴とする、請求項２記載の廃棄物焼却灰の資源化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化する方法およびシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
一般廃棄物および産業廃棄物の量は膨大であるため、近年、それらをストーカ方式や流動床方式等通常の焼却施設で焼却して減容化してから最終処分場で埋立て処理することが行われているが、この方法では、焼却灰にしても未だ量が相当に多いため、最終処分場を繰返し作り続ける必要がある一方で、新たな最終処分場を作ることについて住民の同意が得にくいという問題がある。
【０００３】
また、一般廃棄物や産業廃棄物を通常の焼却施設で焼却した焼却灰は未だ重金属やダイオキシン等の有害物質が含まれている可能性があることから、現在の最終処分場では降雨等によって埋立て焼却灰を洗浄するとともにそこからの浸出水を処理することで焼却灰および浸出水の無害化が図られているが、焼却灰が無害化するまで浸出水の処理施設を運転し続けなければならず、しかも降雨等による埋立て焼却灰の洗浄では無害化の時期を予測し難いため、水処理施設の運転費や最終処分場の維持管理費が嵩むという問題がある。
【０００４】
このため一般廃棄物および産業廃棄物を焼却した焼却灰の資源化による活用が試みられており、その活用の一形態として僅かであるがセメントの原料の粘土として利用することが行われている。
【０００５】
しかしながら、上記のようにセメントの原料として利用する場合に従来は、それらの廃棄物を焼却した焼却灰を一切処理しないでそのまま貯留施設に貯留し、その後にセメント会社で処理してセメントに用いている処、そのままの焼却灰は一般に塩分濃度が濃いため鉄筋を腐蝕させることから、鉄筋コンクリート用の普通セメントには使用できず、それゆえ無筋コンクリート分野で用いられるエコセメントの原料とされており、用途が限られるという問題がある。
【０００６】
ところで本願発明者は、先に特開２０００−１２６７１１号にて開示したように、電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた廃棄物処分場の貯留槽内に廃棄物を貯留し、その廃棄物に水を散布するとともにその廃棄物からの浸出水を処理して上記散布水にすることで循環させ、安定した条件で廃棄物の無害化を進めることを提案しており、その廃棄物処分場について研究を進めた結果、水の散布によって廃棄物の塩分をも除去し得ることを発見した。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上述の知見に鑑みて従来の課題を有利に解決した資源化の方法およびシステムを提供することを目的とするものであり、この発明の廃棄物焼却灰の資源化方法は、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化する方法において、電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた貯留槽内に前記焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料とし、前記焼却灰から浸出した水から塩分を除去した後その水を前記焼却灰に散布して水を循環させ、前記浸出水の塩分濃度を監視してそれが所定濃度以下となったとき前記貯留層内からの前記焼却灰の搬出を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
そして、この発明の廃棄物焼却灰の資源化システムは、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化するシステムにおいて、電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた貯留槽内に前記焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料とし、その焼却灰からの浸出水を前記貯留槽外に取り出し、前記浸出水の塩分濃度が所定濃度以下となったとき前記貯留層内からの前記焼却灰の搬出を行う焼却灰貯留施設と、前記浸出水から塩分を除去した後その水を前記焼却灰に散布する水として前記焼却灰貯留施設に戻す一方、前記浸出水の塩分濃度を監視する浸出水処理施設と、を具えてなるものである。
【０００９】
かかるこの発明の資源化方法および資源化システムによれば、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化する際、焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料として資源化するので、その原料を広範な用途に用いることができる。しかも、屋根を設けた貯留槽内に焼却灰を貯留してその焼却灰に水を散布するので、安定した条件で焼却灰の無害化を進め得て、無害化の時期を容易に予測することができ、また焼却灰中に浸透した水に塩分が含まれるので、電気防蝕を有効に機能させ得て、鋼板で形成した貯留槽を容易に長期間維持することができ、それゆえ浸出水処理施設の運転費や焼却灰貯留施設の維持管理費を安価に済ませることができる。
【００１０】
さらにこの発明の資源化方法および資源化システムによれば、貯留槽に屋根を設けて焼却灰の飛散を防止するとともに焼却灰からの浸出水から塩分を除去した水を焼却灰に散布し循環させてクローズドシステムを構成するので、雨水で無害化するため屋根を設けない最終処分場や、屋根は設けるが焼却灰を一切処理しないでそのまま貯留する貯留施設と比較して環境負荷を軽減することができる。
【００１１】
ところで本願発明者の実験によれば、焼却灰中の塩化物イオン濃度は焼却灰からの浸出水の塩化物イオン濃度と同等かそれよりも低かったので、浸出水の塩化物イオン濃度を監視していれば、貯留層内の焼却灰の塩化物イオン濃度を把握できる処、さらにこの発明の資源化方法および資源化システムによれば、浸出水の塩分濃度を浸出水処理施設で監視してそれが所定濃度以下となったとき焼却灰貯留施設の貯留層内からの焼却灰の搬出を行うので、所定塩分濃度以下の焼却灰を貯留層内から搬出することができる。
【００１２】
なお、この発明の資源化システムにおいては、前記貯留槽は三つの区画に区分されていると好ましい。貯留槽を繰り返し使用する場合に、三番目の区画に焼却灰を搬入するときに二番目の区画で脱塩し、最初の区画から脱塩後の焼却灰を搬出でき、その後も各区画を同様に使用できるので、貯留槽を効率的に使用できるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の廃棄物焼却灰の資源化方法の一実施例を実施する、この発明の廃棄物焼却灰の資源化システムの一実施例の外観を示す斜視図、図２は、その実施例の資源化システムの構成を示す説明例、図３は、その実施例の資源化システムにおける焼却灰貯留施設の貯留層を示す斜視図、図４は、その実施例の資源化システムにおける浸出水処理施設での浸出水の処理手順を示す説明図である。
【００１４】
この実施例の廃棄物焼却灰の資源化システムは、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰を普通セメントの原料（粘土）として資源化するシステムであって、図１および図２に示すように、循環水散布型の焼却灰貯留施設１と、浸出水処理施設２とを具えており、ここにおける焼却灰貯留施設１は、一般廃棄物を焼却した焼却灰Ａを貯留するために、地盤Ｇ中に掘った穴内に設け、通常の方法で電気防蝕する鋼板３で側面及び底面を水密に形成するとともにその鋼板３の外側をコンクリート層４で囲んだ貯留槽５と、その貯留槽５の全体を覆う屋根６と、浸出水処理施設２が処理した水および補給水（雨水等）を循環水として貯める貯水池７と、その貯水池７内の水を汲み出すポンプ８と、ポンプ８が貯水池７内から汲み出した水を貯留槽５内の焼却灰Ａにムラなく散布する散水管９と、貯留槽５内の焼却灰Ａからの浸出水を集めて貯留槽５外に導く集水管１０と、集水管１０からの浸出水を貯める調整池１１とを具えている。なお、貯留槽５は、図３に示すように、後述の如き繰返し使用のために三つの区画に区分してあり、各区画には焼却灰の搬入出路５ａとその搬入出路５ａから底面に至る斜路５ｂとを設けてある。
【００１５】
またここにおける浸出水処理施設２は、貯留槽５内の焼却灰Ａからの浸出水を無害化するとともにそこから塩分を除去するために、図４に示すように、調整池１１から上記浸出水を受け入れてその浸出水のｐＨ（ペーハー）を調整する槽２ａと、その槽２ａを出た水に含まれている異物を凝集沈殿させる槽２ｂと、その槽２ｂを出た水に含まれている異物の生物的処理を行う槽２ｃと、その槽２ｃを出た水を砂で濾過する槽２ｄと、その槽２ｄを出た水に含まれている異物を光化学分解する槽２ｅと、その槽２ｅを出た水に含まれている異物を活性炭で吸着除去する槽２ｆと、その槽２ｆを出た水に含まれている異物をキレート樹脂で吸着除去する槽２ｇと、その槽２ｇを出た水に含まれている塩化物イオン（塩分）を除去する脱塩処理を行う槽２ｈとを具えており、その最後の槽２ｈを出た水は上記貯水池７に貯められる。
【００１６】
なお、上記槽２ａ〜２ｈには既知のものを用いることができ、例えば、脱塩処理を行う槽２ｈは、電気透析法や逆浸透法、イオン交換法等により塩化物イオン（塩分）を除去するように構成すれば良い。そしてこの浸出水処理施設２では、貯留槽５内の焼却灰Ａからの浸出水の塩化物イオンの濃度を定期的に監視し、その濃度が、普通セメントの原料使用基準である１２８ｐｐｍ以下となったら、先に記した本願発明者の実験から、貯留槽５内の焼却灰Ａの塩化物イオンの濃度もそれと同等かそれ以下となっているはずであり、貯留槽５内の焼却灰Ａは塩分に関しては普通セメントの原料とし得るので、その焼却灰Ａを貯留層５内から搬出し得ると判断する。
【００１７】
かかる資源化システムを用いた上記実施例の資源化方法は、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰Ａを普通セメントの原料（粘土）として資源化する際に、焼却灰貯留施設１の、電気防蝕する鋼板３で側面及び底面を形成するとともに屋根６を設けた貯留槽５内にその焼却灰Ａを貯留し、その焼却灰Ａに散水管９で水を散布してその焼却灰Ａを無害化するとともにその焼却灰Ａから塩分を洗い流すことでその焼却灰Ａを普通セメントの原料とし、その焼却灰Ａから浸出した水を浸出水処理施設２で処理してその浸出水を無害化するとともにその浸出水から塩分を除去した後、その水を焼却灰貯留施設１に戻し散水管９で焼却灰Ａに散布して水を循環させる。
【００１８】
図５は、上記実施例の資源化システムおよび資源化方法で焼却灰を資源化する場合の運用サイクルの例を示す説明図であり、この例では焼却灰の洗浄脱塩期間を５年と仮定して、施設１，２の建設後、各区画に５年ずつかけて三つの区画▲１▼〜▲３▼への焼却灰の第１回の搬入を行い、三つ目の区画▲３▼への第１回の搬入の期間中は一つ目の区画▲１▼からの焼却灰の第１回の搬出を行い、その後の二つ目の区画▲２▼からの焼却灰の第１回の搬出の期間中は一つ目の区画▲１▼への焼却灰の第２回の搬入を行い、続く三つ目の区画▲３▼からの焼却灰の第１回の搬出の期間中は二つ目の区画▲２▼への焼却灰の第２回の搬入を行い、さらにその後の三つ目の区画▲３▼への第２回の搬入の期間中は一つ目の区画▲１▼からの焼却灰の第２回の搬出を行い、その後順次に二つ目の区画▲２▼からの焼却灰の第２回の搬出と三つ目の区画▲３▼からの焼却灰の第２回の搬出とを行う。
【００１９】
これにより上記期間中最初からの３０年間は焼却灰の埋立て供用期間となり、普通セメントの原料（粘土）の供用期間は１０年目から４０年目までの３０年間となる。そして最後の１０年間は埋立てを行わないので施設１，２の維持管理期間となり、最初からの３５年間が浸出水処理施設２の運転期間となる。
【００２０】
図６は、最終処分場二施設を順次に使用する場合と、無処理型貯留施設を使用する場合と、上記実施例の循環水散布型貯留施設を使用する場合との環境負荷の大きさの経年変化を比較して示す説明図であり、この図から明らかなように、上記実施例の循環水散布型貯留施設を使用する場合は環境負荷が最も小さい状態で年月が経過する。しかも、施設の寿命時に最終処分場では廃棄物が完全に安定化している保障がないため浸出水の処理施設の運転延長を余儀なくされる可能性があるが、上記実施例の循環水散布型貯留施設では散布水量の調節等により焼却灰の安定化の時期を施設の寿命時に合わせることができる。
【００２１】
従って、この実施例の資源化方法および資源化システムによれば、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰Ａをセメント原料として資源化する際、焼却灰Ａに水を散布してその焼却灰Ａから塩分を洗い流すことでその焼却灰Ａを普通セメントの原料として資源化するので、その原料を広範な用途に用いることができる。しかも、屋根６を設けた貯留槽５内に焼却灰Ａを貯留してその焼却灰Ａに水を散布するので、安定した条件で焼却灰Ａの無害化を進め得て、無害化の時期を容易に予測することができ、また、焼却灰Ａ中に浸透した水に塩分が含まれるので、電気防蝕を有効に機能させ得て、鋼板３で形成した貯留槽５を容易に長期間維持することができ、それゆえ浸出水処理施設２の運転費や焼却灰貯留施設１の維持管理費を安価に済ませることができる。
【００２２】
さらに、この実施例の資源化方法および資源化システムによれば、貯留槽５に屋根６を設けて焼却灰Ａの飛散を防止するとともに焼却灰Ａからの浸出水から塩分を除去した水を焼却灰Ａに散布し循環させてクローズドシステムを構成するので、上述のように、雨水で無害化するため屋根を設けない最終処分場や、屋根を設けても焼却灰を一切処理しないでそのまま貯留する貯留施設と比較して環境負荷を軽減することができる。
【００２３】
さらに、この実施例の資源化方法および資源化システムによれば、貯留槽５は三つの区画に区分されているので、貯留槽５を繰り返し使用する場合に、上述のように三番目の区画▲３▼に焼却灰を搬入するときに、二番目の区画▲２▼で脱塩するとともに最初の区画▲１▼から脱塩後の焼却灰を搬出でき、その後も各区画を同様に使用できるので、貯留槽を効率的に使用することができる。
【００２４】
さらに、この実施例の資源化方法および資源化システムによれば、浸出水の塩分濃度を監視してそれが所定濃度以下となったとき貯留層５内からの焼却灰Ａの搬出を行うようにしているので、所定塩分濃度以下になった焼却灰Ａを貯留層５内から搬出し得て、良好な品質の普通セメント原料を供用することができる。
【００２５】
図７〜図９は、この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る焼却灰貯留施設の他の例であって、何れも貯留槽５を地盤Ｇ上に設けるものをそれぞれ示す断面図であり、図７に示す例では、貯留槽５の側面及び底面を、通常の方法で電気防蝕する鋼板３で水密に形成するとともに、主に側面の鋼板３の外側をコンクリート層４で囲み、そのコンクリート層４に屋根基礎１２を添設して貯留槽５の全体を覆う屋根６を掛け渡している。
【００２６】
また図８に示す例では、貯留槽５の側面及び底面を、通常の方法で電気防蝕する鋼板３で水密に形成するとともに、側面の鋼板３の外側に補強土工法で擁壁を作るもので、例えば多数のストリップ１３ａを埋設したテールアルメ壁１３で鋼板３を囲み、そのテールアルメ壁１３の上部に屋根基礎１２を設けて貯留槽５の全体を覆う屋根６を掛け渡している。
【００２７】
そして図９に示す例では、貯留槽５の側面及び底面を、通常の方法で電気防蝕する鋼板３で水密に形成するとともに、側面の鋼板３の外側を、地盤Ｇ中に打ち込んだ鋼製または鉄筋コンクリート製の多数の杭１４で囲んで支持し、それらの杭１４を屋根基礎として貯留槽５の全体を覆う屋根６を掛け渡している。これらの焼却灰貯留施設でも、先の実施例における焼却灰貯留施設１と同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
図１０は、この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る浸出水処理施設の他の例での浸出水の処理手順を示す説明図であり、この例の浸出水処理施設２は、貯留槽５内の焼却灰Ａからの浸出水を無害化するとともにそこから塩分を除去するために、調整池１１から上記浸出水を受け入れてその浸出水のｐＨ（ペーハー）を調整する槽２ａと、その槽２ａを出た水を濾過してそこに含まれている異物を除去するマイクロフィルター２ｉと、そのマイクロフィルター２ｉを出た水に含まれている塩化物イオン（塩分）を１段目のＲＯ膜（逆浸透膜）で除去する槽２ｊと、その槽２を出た水に未だ含まれている塩化物イオン（塩分）を２段目のＲＯ膜（逆浸透膜）で除去する槽２ｋとを具えており、その最後の槽２ｋを出た水は上記貯水池７に貯められる。この浸出水処理施設でも、先の実施例における浸出水処理施設２と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、焼却灰貯留施設の貯留槽の区画数を所要に応じて二つ以下あるいは四つ以上としても良く、また焼却灰貯留施設の構成を上記例以外のものとしても良く、さらに、浸出水処理施設の構成も、さらに他の異物を除去したり毒性を中和あるいは除去したりするように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の廃棄物焼却灰の資源化方法の一実施例を実施する、この発明の廃棄物焼却灰の資源化システムの一実施例の外観を示す斜視図である。
【図２】  上記実施例の資源化システムの構成を示す説明例である。
【図３】  上記実施例の資源化システムにおける焼却灰貯留施設の貯留槽を示す斜視図である。
【図４】  上記実施例の資源化システムにおける浸出水処理施設での浸出水の処理手順を示す説明図である。
【図５】  上記実施例の資源化システムおよび資源化方法で焼却灰を資源化する場合の運用サイクルの例を示す説明図である。
【図６】  最終処分場二施設を順次に使用する場合と無処理型貯留施設を使用する場合と上記実施例の循環水散布型貯留施設を使用する場合との環境負荷の大きさの経年変化を比較して示す説明図である。
【図７】  この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る焼却灰貯留施設の他の例を示す断面図である。
【図８】  この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る焼却灰貯留施設のさらに他の例を示す断面図である。
【図９】  この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る焼却灰貯留施設のさらに他の例を示す断面図である。
【図１０】  この発明の資源化方法および資源化システムで用い得る浸出水処理施設の他の例での浸出水の処理手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１  焼却灰貯留施設
２  浸出水処理施設
２ａ〜２ｋ  槽
３  鋼板
４  コンクリート層
５  貯留槽
５ａ  搬入出路
５ｂ  斜路
６  屋根
７  貯水池
８  ポンプ
９  散水管
１０  集水管
１１  調整池
１２  屋根基礎
１３  テールアルメ壁
１３ａ  ストリップ
１４  杭
Ａ  焼却灰
Ｇ  地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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