(57)【要約】【課題】焼却灰（主灰）・焼却飛灰・土壌の汚染となる重金属、ダイオキシン類等を効率良く、且つ、簡便に主灰・飛灰等同時処理し、さらに両者による複合汚染も簡便に浄化し、建設資材・土木資材などの原材料となる再生砂等を製造することを可能とする。【解決手段】焼成炉と、この焼成炉にて処理した焼成物を粉砕する粉砕装置を備え、焼成炉に酸素濃度調整手段を備え、ダイオキシン類又はＰＣＢ等の有機塩素化合物と、有害な重金属類とを含んだ複合汚染物質である焼却灰・焼却飛灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物等を焼成処理にて無害化し粉砕装置で砂状にし、建設・土木資材として再資源化する。【選択図】  図１
2006207909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成炉と、この焼成炉にて処理した焼成物を粉砕する粉砕装置を備え、焼成炉に酸素濃度調整手段を備えたことを特徴とする廃棄物及び汚染物質の無害化・再資源化装置。
【請求項２】
汚染物質が、ダイオキシン類又はＰＣＢ等の有機塩素化合物と、有害な重金属類とを含んだ複合汚染物質であることを特徴とする請求項１記載の再資源化装置を用いた廃棄物及び汚染物質の無害化及び再資源化方法。
【請求項３】
請求項２記載の複合汚染物質が、焼却灰あるいは汚染土壌、最終処分場埋立廃棄物の掘起し物のいずれかを単独又は複合的に含有するものであることを特徴とする請求項２記載の廃棄物及び汚染物質の無害化及び再資源化方法。
【請求項４】
木くず燃料、ＲＰＦ燃料(Refuse Paper and Plastic Fuel)、ＲＤＦ燃料（Refuse  Derived  Fuel）、又は炭化物のいずれかの内少なくとも一つ以上を、汚染物質に混合することで、焼成時に重金属を還元し、焼成燃料の低減を図ったことを特徴とする請求項２又は３に記載の廃棄物及び汚染物質の無害化及び再資源化方法。
【請求項５】
前記焼成炉にて処理した焼成物を粉砕装置にて粉砕して得られたものが再生利用可能な焼成砂であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の廃棄物及び汚染物質の無害化及び再資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオキシン類、ＰＣＢ等の有機塩素化合物、並びに有害な重金属類を含んだ、焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物等を焼成法により無害化し、さらに建築・土木用資材原料である焼成砂・人工砂に加工出来る再資源化装置及び再資源化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する社会の関心が高まる中で、リサイクル関連、廃棄物関連、土壌汚染関連の諸法律の整備が進み、焼却施設から発生する焼却灰及び焼却飛灰や、汚染された工場跡地、産業廃棄物などにおいて有害物質を無害化し、且つ、より少ないエネルギーで、資源としてリサイクル出来る技術開発が求められている。また、廃棄物等の埋立場の建設が付近住民の反対により出来ない状況が続き、埋立場の不足が問題化している。
【０００３】
各々の汚染源に対しての無害化技術、各々の無害化物の再資源化技術は単独では既に開発されてきている。
例えば、特公平６−３８８６３号公報には特定の薬剤を用いて低温でダイオキシン類を分解する技術が開示されている。
しかし、ダイオキシン類に汚染され、且つ有害な重金属類を含むなどの複合汚染状態にあるものも多く存在する。
また、産業廃棄物を減量する目的等で、焼却処理されるが、この焼却灰が複合汚染状態になっている場合があり、この焼却灰は大きくは主灰・飛灰に分けられるが、それに含まれる汚染物質の種類も複雑であり単一ではない。
複合汚染物に対して、順次、対応する無害化技術を使い汚染物を無害化することは可能であるが、各々で多大なエネルギーを消費し、また、専用の無害化処理薬品を消費するため、その処理経費は増大する。
また、運搬等のハンドリングコストがかさむばかりでなく、運搬時の二次汚染も懸念される。
これまでの焼成技術による無害化および再資源化をおこなう方法の場合、建設・土木資材に利用する場合には、焼成し無害化した焼却灰を、造粒したり、セメントを混合する事で資材として必要な硬度、粒径等を確保していた。
例えば特開平１１−２７８９１４号公報並びに特開２００３−８０２０２にはセメントその他薬剤を混合し製品化する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−３８８６３号公報
【特許文献２】特開平１１−２７８９１４号公報
【特許文献３】特開２００３−８０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような技術的課題に鑑み、複雑に複合汚染された焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物等の多種にわたる汚染物を無害化処理でき、且つ建築・土木資材の原料として使用することを目的としている。
【０００６】
特に、本発明は、無害化及びリサイクルのために添加する薬剤や添加物を使用せず、同処理に係る経費を削減出来、且つ、不足する最終処分場の延命に貢献する技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明技術的要旨は、焼成炉と、この焼成炉にて処理した焼成物を粉砕する粉砕装置を備え、焼成炉に酸素濃度調整手段を備えたことを特徴とする。
ここで粉砕装置とは、破砕機で砂の粒度まで粉砕し、再生砂にする設備である。
即ち、本発明においては、ダイオキシン類又はＰＣＢ等の有機塩素化合物と、有害な重金属類とを含んだ複合汚染物質である焼却灰・焼却飛灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物等を焼成処理にて無害化し、さらにはこの焼成物を建築、土木資材の原料にするものである。
なお、焼成炉とは外気の浸入をコントロールし処理物を８００〜１２００℃、好ましくは１０００〜１２００℃程度に加熱処理する設備をいう。
従って、本発明にいう焼成炉には焙焼炉等も含まれる。
【０００８】
ここで、木くず燃料、ＲＰＦ燃料（Refuse Paper and Plastic Fuel)、ＲＤＦ燃料（Refuse  Derived  Fuel）、炭化物のいずれかのうち少なくとも一つ以上を、汚染物質に混合すると、焼成用燃料の低減を図ることが出来るだけでなく、焼成時に重金属を還元することが出来るという優れた効果がある。
【０００９】
より具体的には、焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物を粉砕装置で粉砕し、前記原料に破砕した木くず燃料、ＲＰＦ燃料、ＲＤＦ燃料、炭化物のいずれかを少なくとも一つ以上を混合し、定量供給装置で焼成炉（焼成キルン）へ投入する工程と、焼成炉から発生する排ガスを減温器により急速減温し、バグフィルターにてダストを集塵し排出する工程とを有し、焼成キルン内の酸素濃度を調整するための燃焼空気導入装置並びに焼成物を建築、土木資材にする原料化設備等を含む。
【００１０】
この焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物の無害化処理によれば、多様な汚染物質を同時に安全に無害化出来る。
また、原料及び製品貯蔵ピットを設けると、入出荷量の変化に対応が可能で効率の良い無害化・再資源化が可能となる。
【００１１】
この焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物の無害化処理によれば、低い酸素濃度の下で可燃物を添加し、焼成が可能である。そのため、有機塩素化合物の熱分解、脱塩素が容易である。
また、低酸素の雰囲気で焼成するため、重金属類、例えば、鉛は揮発温度の高い酸化鉛になりにくく、原料に含まれる塩素分により、揮発温度の低い塩化鉛になり、揮発分離が容易である。
【００１２】
破砕木くずやＲＰＦ燃料はそれが含有する固定炭素により、焼成時に必要なバーナー熱源のエネルギーの節約に供し、また保有する固定炭素は焼成キルン内で重金属に対して還元作用を持ち、特に有害な六価クロムの発生を抑制し、重金属揮発を促進する。
【００１３】
焼成時に焼成キルンバーナーに供給する燃焼用空気は、焼成キルン内の酸素濃度及び温度により調整を行う。
また、その調整量は可燃物投入量により調整し、焼却炉内圧力測定装置からのフィードバック信号を利用しても、手動でも構わない。
尚、低酸素状態とは概ね７容量％以下を示す。
【００１４】
燃焼バーナー用燃料は重油・灯油・再生油・プロパン・ブタン等のいずれの液体・気体燃料を使用しても良い。
燃焼バーナー用燃料はランニングコスト及び焼成キルン内酸素濃度の調整を行う場合には再生油を使用することも可能である。
【００１５】
設備からの処理物及び製品の飛散を防止するために、密閉構造を折り込み、外部飛散が極力起きない構造にするのがよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一般廃棄物並びに産業廃棄物の焼却処理を行い、廃棄物を減量、減容し、かつ発生した焼却灰・飛灰のみならず、他から受け入れた汚染物質に含まれたダイオキシン類をはじめとする有害有機塩素化合物や重金属に汚染された焼却灰・焼却飛灰・土壌等を破砕した木くず、ＲＰＦ、若しくはＲＤＦ、若しくは廃プラスチック類を一定の割合で添加して熱処理することにより、無害化処理することができる。
特に、自己設備から発生する焼却灰、焼却飛灰を、自己設備において無害化する事が出来、廃棄物を処理するために発生する新たな廃棄物を発生させない特徴がある。
さらに、有害有機塩素化合物や重金属による汚染を同時に処理できるという優れた効果がある。また、処理物は各種原料に再利用する事ができるという循環型社会に貢献するという優れた特徴を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、本発明に係る再資源化装置を適用した焼成システム及びリサイクル資源化システムの全体フロー図を示す。
【００１８】
以下、フロー図に基づいて、一般廃棄物及び産業廃棄物焼成システム及び焼却灰・焼却飛灰・汚染土壌の同時無害化処理方法を説明する。
【００１９】
図１に示すように、処理対象となる受け入れられた一般廃棄物及び産業廃棄物の焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物は、粒度を整えるため破砕機５に投入される。その投入方法は手動でも自動でも良い。また、処理対象物は事前に受入ピット等に保管し、定量ずつ破砕機に投入する方が好ましい。
【００２０】
破砕された処理対象となる一般廃棄物及び産業廃棄物の焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物は、ベルトコンベア６に搬出され、灰受入ホッパー７に投入する。灰受入ホッパーは一定量の破砕物を保持することが可能で、定量づつベルトコンベア９へ移載する。移載途中に可燃物ホッパー８に貯められた添加物を一定量づつベルトコンベア９上に移載する。
ここで言う可燃物とは、木くず燃料、ＲＰＦ燃料（Refuse Paper and Plastic Fuel）ＲＤＦ(Refuse Derived Fuel)、炭化物等をいう。
【００２１】
コンベア９上で混合された、一般廃棄物及び産業廃棄物の焼却灰・汚染土壌・最終処分場埋立物掘起し廃棄物並びに可燃物は、定量フィーダー１０で一定量づつロータリーキルン１内に投入される。
【００２２】
回転円筒１ａには１°〜２°程度の傾斜角がつけられており、駆動モーター４を動力とする回転によるすべりにより、汚染物質等はロータリーキルン１内を一定時間移動し、排出される。
回転円筒内には汚染物質等をかきあげるリフター、あるいはパドル羽根が装着されていても良い。
【００２３】
複合汚染物質はロータリーキルン１を通過する間に、ダイオキシン類及びＰＣＢ等の有機塩素化合物は熱分解する。
気化温度の低い塩化重金属類は揮発をおこし、汚染物質から分離された排ガスは排ガス処理装置へ流入する。
また、排ガスの出口にはキルン二次燃焼バーナー３aが設置されており、二次燃焼室３b内で排ガス温度を概ね８００℃以上に加温し、ダイオキシン類及びＰＣＢ等の分解を行い、その後急冷して再合成を防止する。
【００２４】
キルン燃焼バーナー２０ａの燃料は重油・灯油・再生油・廃油・プロパン・ブタン等液体・気体燃料のどれでも良い。バーナーから発生した炎は燃焼室２内で高温熱風に変換され、焼成熱源として作用する。キルン燃焼バーナー２０ａはコンプレッサー２０bにより燃料を噴射する方式であり、燃焼用空気を送風するターボブロアー１９と共に使用する。燃焼室からキルン内に導入する熱風は概ね１１００℃程度の熱風とする。
【００２５】
複合汚染物質を分離した焼成処理物は回転円筒から概ね１０００℃で排出され、ロータリークーラー３１に搬送される。
回転円筒型クーラーには１°〜２°程度の傾斜角がつけられており、回転によるすべりにより、焼成物は外壁を水で冷却されたロータリークーラー３１内を一定時間移動し、排出される。
【００２６】
なお、図１にて、ＴＩＣ温度コントロール、ＰＩＣ圧力コントロール、ＬＣＡ：液体レベルコントロールを意味する。
【００２７】
二次燃焼室３bから排出された排気ガスは、予冷器１２に導入される。予冷器１２には水噴霧用ノズルが付加してあり、排気ガスの温度をおおむね７００℃以下まで減温する。予冷器１２には非常排気ダンパー１１が装着されており、焼却物に爆発性物質が含まれている場合等、急激に燃焼が進む場合に、設備・作業員の安全確保のため排気ガスを外気に放出する。
【００２８】
予冷器１２から排出された排ガスは減温器２１に導入される。減温水タンク２３aから供給される減温水を減温器ポンプ２３bで加圧し、噴射ノズルで減温器２１内に霧噴霧する。その際に排ガス温度は概ね２００℃以下まで急速減温される。
ダイオキシン類の再合成領域温度である３００〜５００℃の間は急速に減温され、ダイオキシン類の再合成を防止する。
【００２９】
排ガスに含まれるダストは減温器２１内で沈降分離される。分離されたダストは水封された灰出スクレパー２２a内に沈降する。灰出スクレパー２２aで簡易的に水切りを行ったダストは飛灰保管施設２２bに保管される。飛灰は適度な水分を含むために、飛散する飛灰量は非常に少ない。
【００３０】
減温器２１で概ね２００℃以下に減温された排ガスは消石灰噴霧装置２４から供給される粉末消石灰と混合される。その際に活性炭と消石灰の混合物を使用しても構わない。
【００３１】
粉末状で排ガスに混合された消石灰はバグフィルター２５を通過する。その際にバグフィルター２５のろ過用布表面で排ガス中に含まれるダイオキシン類等の有害物は活性炭に吸着される。排ガス中に含まれる酸性ガス、例えば塩化水素ガス、亜硫酸ガスは消石灰の中和作用により、塩の形で濾布に捕集される。
【００３２】
バグフィルター２５の濾布表面に捕集されたダスト及び反応塩、未反応の消石灰及び有害物を吸着した活性炭はパルスコンプレッサー２７が供給する圧縮エアーにより払い落とされる。それらはバグフィルター２５下部に設置されたパドルミキサー２６aに搬送される。
【００３３】
パドルミキサー２６aでは適度な給水を行うことにより、捕集されたダスト等の飛散を防止する。パドルミキサー２６aから排出された適度な水分を含んだ飛灰はダスト保管施設２６bに保管される。
保管されたダストには濃縮された重金属が含まれており、山元還元等の製錬技術により、有価金属として回収する事ができる。
【００３４】
バグフィルター２５から排出された排ガスは、パルスコンプレッサー２７を動力とする誘引ファンコントロール装置２７bで系内の圧力に対応した量の排気ガスを誘引ファン２８により、触媒装置２９を通し、煙突３０に誘引する。触媒装置は微量のダイオキシン類の分解及び窒素酸化物の除去を目的としているが必ずしも設備する必要はない。
【００３５】
ロータリークーラー３１から排出された無害化され且つ１００℃以下に冷却された焼成物は図示を省略したが、磁選別機を通過し、金属類は選別される。分離された金属類は金属屑保管施設に保管され、再生業者へ販売され、再生利用される。
【００３６】
焼成物は更にエレベーター３３並びにベルトコンベア３４で遠心力粉砕装置３５に投入され、その後、ファン３６を具備した風力選別機３７に投入される。風力選別機３７では砂状のものと粉体状のもの及び残さを選別し、砂状のものはコンベア３８によって、再生砂保管場所４２に搬送される。残さはコンベア３９によって、残さ保管庫４１に搬送される。砂状と粉体状も中間に位置する粒径の焼成物はベルトコンベア４０により、エレベーター３３に戻される。この場合、粉体状の焼成物は非常に少なく、ほとんどはそのまま再生砂として使用できる。
【００３７】
粉体状の焼成物も製品化するために、空気搬送された粉体状の焼成物はバグフィルター４３で捕集され、余剰の空気は大気に放出する。バグフィルター４３で捕集された粉体状の焼成物は粉砕灰サイロ４４に保管される。
【００３８】
保管された粉砕灰は粉砕灰中間タンクに搬送され、定量ずつミキサー５０に投入する。セメントサイロからもセメント中間タンクに搬送され、定量ずつミキサー５０に投入する。同時に安定剤タンク４９と水タンク４８からそれぞれ定量ずつミキサー５０に投入する。安定剤は溶出防止薬品等を使用することが出来る。安定剤は使用しなくとも構わない。
【００３９】
ミキサー５０で混合し、造粒された焼成物は再生砂（造粒品）保管場所５１に搬送される。
【実施例】
【００４０】
次に本発明による実施例として、焼却量１００ｋｇ／時間処理能力を有する本発明に係る装置にて無害化処理した結果を図２〜図７に示す。
図２の表は、上記の処理にて得られた粉砕砂試験結果を示し、その特性から建築資材として使用できることが明らかになった。
【００４１】
本発明にて無害化処理することにより、図３に重金属溶出試験結果を示し、図４に重金属含有試験結果を示すように処理前の物に比較して本発明による処理後はそれぞれ環境基準以下になっている。また、図５に示す本発明に係る処理前の原料と図６に示す処理後の処理物のダイオキシン類濃度測定結果を比較すると明らかなように大きく低減でき、環境基準を大幅に下回っている。
【００４２】
図７に示すように、排出ガスに含まれる重金属類の濃度はすべて定量限界以下である。
また、図８に示すようにダイオキシン類濃度も排出ガス規制を十分にクリアしている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る再資源化装置及びシステムフロー図を示す。
【図２】本発明に係る粉砕砂試験結果を示す。
【図３】本発明に係る重金属類溶出試験結果を示す。
【図４】本発明に係る重金属類含有試験結果を示す。
【図５】本発明に係る排出ガスに含まれる重金属類濃度測定結果を示す。
【図６】本発明に係る処理物に含まれるダイオキシン類測定結果を示す。
【図７】本発明に係る排出ガスに含まれる重金属類濃度測定結果を示す。
【図８】本発明に係る排出ガスに含まれるダイオキシン類測定結果を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１      ロータリーキルン
２      燃焼室
３ａ    燃焼補助バーナー
３ｂ    二次燃焼室
４      駆動モーター
５      破砕機
６      ベルトコンベア
７      灰受けホッパー
８      可燃物ホッパー
９      コンベア
１０    スクリューコンベア
１１    非常排気ダンパー
１２    予冷器
１３    灰搬出バンカー
１４    サイクロン集塵機
１５    熱交ファン
１６    熱交換器
１７    灰搬出バンカー
１８    灰搬出バンカー
１９    ターボブロアー
２０ａ     燃焼バーナー
２０ｂ     コンプレッサー
２１       減温器
２２ａ     灰出スクレパー
２２ｂ     飛灰保管施設
２３ａ     減温水タンク
２３ｂ     減温水ポンプ
２４       消石灰タンク
２５       バグフィルター
２６ａ     パドルミキサー
２６ｂ     ダスト保管施設
２７ａ     コンプレッサー
２７ｂ     コントロール装置
２８    誘引ファン
２９    触媒装置
３０    煙突
３１    ロータリークーラー
３２    還元剤タンク
３３    エレベーター
３４    ベルトコンベア
３５    遠心力粉砕装置
３６    ファン
３７    風力選別器
３８    ベルトコンベア
３９    ベルトコンベア
４０    ベルトコンベア
４１    残さ保管庫
４２    再生砂保管庫
４３    バグフィルター
４４    粉砕灰サイロ
４５    セメントサイロ
４６    粉砕灰中間タンク
４７    セメント中間タンク
４８    水タンク
４９    安定剤タンク
５０    ミキサー
５１    再生砂（造粒品）保管場所
【図１】
2006207909.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006207909.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006207909.tif 000009
【図８】
2006207909.tif 000010