(57)【要約】【課題】熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類及び炭化物と、再利用不能な瓦礫類を容易に分離し、再利用可能なものを回収する。【解決手段】廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解炉２と、この熱分解炉２から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合槽４と、この冷却・混合槽４から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を分離し、分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する熱分解残渣洗浄装置７とを備えた。【選択図】図１
2006272163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、
この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合装置と、
この冷却・混合装置から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を当該不燃物から分離する分離装置と、
この分離装置によって分離された前記不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する選別装置と、
を備えていることを特徴とする廃棄物分離回収装置。
【請求項２】
前記分離装置が、
前記冷却・混合装置から取り出されたスラリー状の残渣を粉砕する残渣粉砕装置と、
この残渣粉砕装置によって粉砕された炭化物及び不燃物を分級し、前記不燃物から分離した炭化物及び前記粉砕された炭化物と、前記不燃物とを分ける不燃物分級装置と、
前記不燃物分級装置によって分けられた炭化物を回収する回収装置と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項３】
前記不燃物分級装置によって分けられた不燃物から鉄及びアルミニウムを含む再利用可能なものと、瓦礫を含む再利用不能なものを選別する選別装置をさらに備えていることを特徴とする請求項２記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項４】
前記回収装置は回収された前記炭化物を冷却・混合装置に戻すことを特徴とする請求項２記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項５】
廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離された前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る第１の工程と、
この冷却・混合装置から取り出された前記不燃物に付着していた炭化物を分離する第２の工程と、
前記第２の工程で炭化物が分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する第３の工程と、
前記第１及び第２の工程で分離された炭化物を回収する第４の工程と、
を含んでいることを特徴とする廃棄物分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離した熱分解残渣を洗浄し、洗浄後の残渣から再利用可能なものを分離回収する廃棄物分離回収装置及び回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ゴミなどの廃棄物の焼却処理は、廃棄物の有力な処理方法の１つとして広く行われている。その焼却処理の１つに、廃棄物を熱分解した上で廃棄物を処理する技術がある。廃棄物の熱分解は可燃物（有機物質）を空気（酸素）遮断下で加熱することによって行われる。その熱分解によって、廃棄物に含まれた可燃廃棄物の一部は可燃性ガスとなり、その廃棄物は可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣（炭化物）とに分離される。廃棄物に含まれている金属廃棄物は、熱分解処理の影響を受けずにそのまま残る。
【０００３】
近年では、資源循環型の社会をめざし、ゴミを熱分解させ、最終的には溶融スラグ分として資源回収するゴミの焼却技術の開発が進められている。一方、焼却まではしないが、ゴミの熱分解によって発生した炭化物である熱分解残渣を回収し、その熱分解残渣を燃料として再利用する資源循環型のエネルギー利用も進められている。この熱分解残渣は、セメントキルン用燃料及びボイラ用補助燃料等として利用価値が高まっており、燃焼装置等の機器における耐食性等の観点から、低塩素含有量であることが望まれている。
【０００４】
この回収で問題となるのは、ゴミが種々の廃棄物を含んでおり、その中に塩素を含む廃棄物が存在することである。例えば、ポリ塩化ビニル等の有機塩素化合物、及び厨芥中の調味料等には塩化ナトリウム等のアルカリ塩が含まれ、さらに、このアルカリ塩には塩素が含まれている。ゴミを熱分解することにより、ゴミに含まれる全塩素分のうち、約９０％が熱分解残渣側に残留し、残りの１０％が熱分解ガス側に移行する。熱分解後の炭化物中には約０．５から２重量％程度の塩素分が含まれている。
【０００５】
上記のようにして熱分解残渣を、セメントキルン用燃料、及びボイラ用補助燃料等の燃料として利用する場合には、使用時におけるボイラ等の燃焼装置の周辺構造物への影響（腐食）等を最小限に抑制するために、この熱分解残渣中の含有塩素分をできるだけ低下させる必要がある。
【０００６】
この廃棄物の熱分解残渣の塩素除去（脱塩素化）に関し、欧州（例えば、フランス）等においては、熱分解残渣を水槽中に直接投入することで、可燃性である熱分解残渣を安全に冷却でき、更に湿式で粉砕することにより炭化物中の溶解性塩素を除去することを行っている。また、熱分解残渣中の塩素濃度を低減する発明として特許文献１に開示された発明も公知である。
【特許文献１】特開２００４−６６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記特許文献１開示の技術で熱分解残渣中の塩素濃度を低減することができたとしても、有効資源である金属廃棄物を分別する際、金属廃棄物が熱分解残渣とともに排出されるため、金属廃棄物に多量の熱分解残渣（炭化物）が付着し、混入することになる。このように金属廃棄物に多量の熱分解残渣（炭化物）が付着し、混入すると金属廃棄物を再利用することが難しく、熱分解残渣の回収で問題となる。したがって、前述のように資源循環型の社会を目指すには、有効資源である金属廃棄物と熱分解残渣とを分離し、共に資源として回収する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類及び炭化物と、再利用不能な瓦礫類を容易に分離し、再利用可能なものを回収できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、第１の手段は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合装置と、この冷却・混合装置から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を当該不燃物から分離する分離装置と、この分離装置によって分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する選別装置とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記冷却・混合装置から取り出されたスラリー状の残渣を粉砕する残渣粉砕装置と、この残渣粉砕装置によって粉砕された炭化物及び不燃物を分級し、前記不燃物から分離した炭化物及び前記粉砕された炭化物と、前記不燃物とを分ける不燃物分級装置と、前記不燃物分級装置によって分けられた炭化物を回収する回収装置とを含んで前記分離装置を構成するとよく、前記不燃物分級装置によって分けられた不燃物から鉄及びアルミニウムを含む再利用可能なものと、瓦礫を含む再利用不能なものを選別する選別装置をさらに設けることもできる。なお、前記回収装置は回収された炭化物を冷却・混合装置に戻し、後段で炭化物として回収するようにする。
【００１１】
第２の手段は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離された前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る第１の工程と、この冷却・混合装置から取り出された前記不燃物に付着していた炭化物を分離する第２の工程と、前記第２の工程で炭化物が分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する第３の工程と、前記第１及び第２の工程で分離された炭化物を回収する第４の工程とを含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類や炭化物を分離し、回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る廃棄物分離回収システムの全体構成を示す図、図２は廃棄物分離回収装置の詳細を示す図である。本実施形態に係る破棄物分離回収システム１は、熱分解炉２、燃焼装置３、冷却・混合槽４、脱水・洗浄装置５、水処理装置６、熱分解残渣洗浄装置７、噴射装置８及び排ガス処理装置９を備える。
【００１５】
熱分解炉２は、配管３０によって燃焼装置３に接続され、出口ノズル４０によって冷却・混合槽４に接続される。燃焼装置３に接続される配管３１は、熱分解炉２に形成される加熱ジャケット（図示せず）に接続される。配管３２は、その加熱ジャケットに接続されると共に、排ガス処理装置９に接続される。排ガス処理装置９の排ガス出口部に接続される配管３３は煙突１０に接続され、処理された排ガスを大気中に放出する。
【００１６】
配管４３は冷却・混合槽４の不燃物出口に接続される。冷却・混合槽４は配管５０によって脱水・洗浄装置５に接続され、配管４１が脱水・洗浄装置５の炭化物出口に接続される。脱水・洗浄装置５と水処理装置６は配管５１によって接続され、水処理装置６は、配管５２によって冷却・混合槽４に連絡され、配管５６によって熱分解残渣洗浄装置７に接続される。配管５８は水処理装置６と噴射装置８とを連絡し、噴射装置８は排ガス処理装置４に配管５７により接続される。
【００１７】
図２は冷却・混合槽４と熱分解残渣洗浄装置７の詳細を示す図である。冷却・混合槽４は、冷却水槽４−１、混合水槽４−２、不燃物コンベヤ４−３、粉砕機４−４、分別機４−５及びスプレー水タンク４−６を備えている。粉砕機４−４は混合水槽４−２の上端部に設けられる。不燃物コンベヤ４−３は、冷却水槽４−１内で、水中から水面上方に向かって傾斜して設置される。スプレー水タンク４−６は、不燃物コンベア４−３の下方に配置され、冷却水槽４−１の、水面よりも上方に位置する傾斜面４−８の部分に、分別機（例えば、篩）４−５が設置されている。熱分解残渣洗浄装置７は、残渣粉砕器７−１、不燃物分級機７−２及び炭化物回収タンク７−３を備え、不燃物分級機７−２には三種選別機７−４が接続され、三種の不燃物を選別する。
【００１８】
大略前述のように構成された廃棄物分離回収システムでは、一般ゴミである廃棄物Ｘは、廃棄物投入器（図示せず）により熱分解炉２に供給される。熱分解炉２は、投入された廃棄物Ｘを、燃焼装置３から排出されて前記加熱ジャケットに供給される燃焼排ガスｃによって間接的に加熱し、低酸素状態で熱分解する（熱分解プロセス）。廃棄物Ｘに含まれた可燃性廃棄物は、その熱分解によって、熱分解ガスａと熱分解残渣、すなわち炭化物ｂとに分離される。廃棄物Ｘには不燃物（鉄，アルミニウム等の金属及び瓦礫等）が含まれているが、この不燃物は熱分解しない。熱分解ガスａは、配管３０を通って燃焼装置３に供給され、燃焼装置３で燃焼する。発生した燃焼（排）ガスｃは、配管３１により熱分解炉２の加熱ジャケット内に供給され、前述のように熱分解炉２内の廃棄物Ｘの加熱に用いられる。加熱ジャケットから排出された燃焼（排）ガスｃは、配管３２により排ガス処理装置９に供給され、所定の排ガス処理が施され、外部環境に放出してもよい状態まで浄化された後、、配管３３を経て煙突５から外部環境に排出される。
【００１９】
熱分解炉２で生成された炭化物ｂは約５００℃と高温であるため、そのまま大気中に排出すると発火の危険がある。このため、炭化物ｂは、不燃物と共に出口ノズル４０から水が充填された冷却・混合槽４（実際には冷却水槽４−１）内に供給される。炭化物ｂは冷却・混合槽４（冷却水槽４−１）内で３０分以上水と混合攪拌され脱塩素処理される（冷却・混合プロセス）。炭化物ｂに付随した不燃物は冷却・混合槽４（冷却水槽４−１）で分離除去される。前記不燃物と炭化物ｂの混合により生成されたスラリー状の炭化物ｄは、冷却・混合槽４から配管５０によって脱水・洗浄装置５に送られ、脱水・洗浄装置５において脱水される。脱水後の炭化物ｄの表面に付着した塩素を取り除くために、脱水・洗浄装置３０内で、炭化物ｄを後述の脱塩水ｊにて再度洗浄してその後に再び脱水する。脱水・洗浄装置５から配管４１に排出された炭化物ｇは、塩素分が著しく少なくかつ水分含有量の少ない製品となる。この炭化物ｇが燃料として使用される。
【００２０】
脱水・洗浄装置３０で発生した脱水液ｈは、配管５１によって水処理装置６で脱塩処理される。その脱塩処理によって得られた脱塩水ｊは、配管５２を経て冷却・混合槽４（冷却水槽４−１）に供給されて冷却水として再利用される。水処理装置６から配管５８に排出された塩素分を含む濃縮液ｉは、噴射装置８により排ガス処理装置９において燃焼排ガス中に噴射される。濃縮液ｉは燃焼排ガスとの接触によって蒸発し、燃焼排ガスの温度は著しく低下する。  
以上が廃棄物Ｘの処理の概略である。
【００２１】
一方、冷却・混合槽４内における炭化物ｂに対する処理は、以下のようにして行われる。
【００２２】
熱分解路２で炭化物ｂとなった廃棄物Ｘは、出口ノズル４０から水が充填された冷却水槽４−１内に供給される。炭化物ｂは冷却水槽４−１内で強制的に撹拌され、水と混合される。この水との混合により急冷された炭化物ｂは、投入された分の約３０％が水に浮遊し、残りの約７０％が沈降する。これは約約５００℃の炭化物ｂを冷却水槽４−７内の水中に投入したときの実験から確認されている。
【００２３】
沈降した炭化物ｂは冷却水槽４−１内で主に不燃物コンベヤ４−３の上面に溜まる。冷却水槽４−１に供給された不燃物も水中で沈降する。浮遊する炭化物ｂを主に含むスラリーは不燃物コンベア４−３により粉砕機４−４側へと導かれ、粉砕機４−４へ供給されたされたスラリーは、当該粉砕機４−４で所定の粒径まで小さくなる。このように小さな粒径になったスラリーは粉砕機４−４から混合水槽４−２内に供給される。
【００２４】
なお、冷却水槽４−１内に投入されたときで約５００℃の炭化物ｂは、冷却水槽４−１内で約８０℃まで温度が急激に低下する。このような冷却による炭化物ｂのサーマルショックにより、炭化物ｂの脱塩素効率が高効率化する。
【００２５】
不燃物コンベヤ４−３は、移動する無端体の表面に多数のバケットが取り付けられ、図において反時計方向（矢印Ａ方向）に回転しながら移動する。バケット４８は沈降した炭化物ｂの掻き取り手段として機能し、冷却水槽４−１内に投入された炭化物ｂのうち沈降した炭化物ｂ及び沈降した不燃物は、不燃物コンベヤ４−３の上面に沈降するが、不燃物コンベヤ４−３の回転によって冷却水槽４−１の底面上に落下し、バケットによってすくい上げられることになる。このすくい上げられた炭化物ｂ及び不燃物は、不燃物コンベヤ４−３の下側を不燃物コンベヤ４−３のバケットの移動に伴って冷却水槽４−１の底面に沿って上昇する。すなわち、図２における不燃物コンベア４−３の傾斜した部分（傾斜面４−８）に沿って上昇する。バケットが上昇し、炭化物ｂが分別機４−５の位置に来たとき、分別機４−５の篩の網目（例えば、５ｍｍ）よりも小さな粒径の炭化物ｂはスプレー水タンク４−６内に落下する。上記網目よりも大きな粒径の炭化物ｂ及び不燃物は、バケットにより更に上方まで移動され、不燃物出口４−７から配管４３内に排出され、残渣粉砕器７−１に導かれる。分別機４−５で分別されなかった粒径の大きな炭化物ｂは、冷却水槽７内で沈降した炭化物ｂの量の約１０％（冷却水槽４−１内に供給された炭化物ｂの量の約６％）を占めている。冷却水槽４−１内で沈降した炭化物ｂの約９０％は、分別機４−５によって分別されてスプレー水タンク４−６内に回収され、再度配管５５から冷却水槽４−１に戻される。
【００２６】
不燃物コンベア４−３から残渣粉砕機７−１に導かれた粒径の大きな炭化物ｂ及び不燃物は、残渣粉砕機７−１で所定の粒径まで粉砕される。この粉砕の過程で金属、アルミニウム類などの不燃物に付着している炭化物が当該不燃物から剥がれ落ち、分離される。粉砕時には水処理装置６からの水ｉが残渣粉砕機７−１に注入され、炭化物ｂ及び不燃物に流動性を与え、温度上昇を抑制している。
【００２７】
残渣粉砕機７−１で粉砕された炭化物ｂ及び不燃物、並びに不燃物から分離された炭化物は次いで不燃物分級機７−２に移動し、分級される。分級は所定のメッシュサイズの網目の上に前記炭化物ｂ及び不燃物、並びに不燃物から分離された炭化物を供給し、網を振動させて広げ、その上から水を噴霧して洗浄することにより行われる。この過程で、メッシュサイズより粒径の小さな炭化物が網から落下し、網の上には炭化物がほとんど付着していない鉄、アルミニウム及び瓦礫などの不燃物が残る。網の上に残った不燃物はさらに配管４４から三種分別機７−４に送られ、ここで、鉄、アルミニウム、瓦礫が分別される。分別された鉄及びアルミニウムは再利用のために回収され、瓦礫は埋め立て処理される。
【００２８】
不燃物分級機７−２で分離された炭化物は、炭化物回収タンク７−３に送られ、配管５４から再び系統内の混合水槽４−２へ戻される。混合水槽４−２では、冷却水槽４−１から粉砕機４−４を経て送られてくる炭化物ｂのスラリーと混合され、脱水・洗浄装置５へ送られる。また、例えば粒径の大きな炭化物はさらに粒径を小さくするために残渣粉砕機７−１に戻して再度粉砕することもできる。
【００２９】
このように処理すると、冷却水槽４−１から排出された炭化物及び不燃物のうち、不燃物分級機７−２によって約９５％の炭化物を回収することができ、不燃物側への炭化物の付着は約５％となる。これにより、炭化物の回収と、金属類の回収が効率よく行われることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物分離回収システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１における廃棄物分離回収システムにおける廃棄物分離回収装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  廃棄物処理システム
２  熱分解炉
３  燃焼装置
４  冷却・混合槽
４−１  冷却水槽
４−２  混合水槽
４−３  不燃物コンベア
４−４  粉砕機
４−５  分別機
４−６  スプレー水タンク
５  脱水・洗浄装置
６  水処理装置
７  熱分解残渣洗浄装置
７−１  残渣粉砕機
７−２  不燃物分級機
７−３  炭化物回収タンク
７−４  三種選別機
【図１】
2006272163.tif 000003
【図２】
2006272163.tif 000004