(57)【要約】【課題】  汚染された土壌の無害化は、プラズマ発生装置を用いて行うことが知られている。しかし、それらはバッチ式であり、その都度土壌の出し入れをしなければならず、非常に手間である。そこで、このような欠点をできるだけ軽減した廃材の無害化装置を提供する。【解決手段】  建築又は土木の廃材の含水比を調整する混合機、該混合機から排出された廃材混合物が連続的又は間欠的に導入される搬送装置、更に該搬送装置上でプラズマを発生させるもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築又は土木の廃材の含水比を調整する混合機、該混合機から排出された廃材混合物が連続的又は間欠的に導入される搬送装置、更に該搬送装置上にプラズマを発生させるプラズマ発生装置からなることを特徴とする廃材の無害化装置。
【請求項２】
該搬送装置は、回転円盤である請求項１記載の廃材の無害化装置。
【請求項３】
該混合機の上流側に、廃材の導入量を調整するためのベルトコンベアを設けたものである請求項１記載の廃材の無害化装置。
【請求項４】
該混合機は、混合と篩い分けが連続的にできる装置である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃材の無害化装置。
【請求項５】
建築又は土木の廃材の含水比を調整し、該調整された廃材混合物を搬送装置に移送し、該搬送装置上でプラズマアーク発生装置によって高温にし無害化することを特徴とする廃材の無害化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃材の無害化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、種々の土地における土壌汚染が大きな問題となっている。例えば、化学工場の跡地では、長年使用されてきた有害物質がその土壌に含有されていることが多い。このような土壌の土地では、住宅地としても、公園等としても使用ができない。
【０００３】
また、使用できないといってそのまま放置することも問題である。周囲土壌に悪影響を与えるためである。
そこで、その汚染土壌を掘削除去し、新しい土壌と交換することが行なわれている。
【０００４】
しかし、この交換方法では、新しい土壌の調達が難しくなってきているばかりでなく、掘削した汚染土壌の処理が難しい。そのような土壌は埋め立てにも使用できない。そこで、汚染土壌を無害化し、それを埋め立てやその他の場所で使用するかが望ましいが、無害化する方法が難しい。
【０００５】
そこで、土壌をプラズマ発生装置によって、無害化することが、特許文献１のように考案されている。これは、掘削土壌を密閉性の反応器に導入し、プラズマを発生させ無害化するものである。しかし、これではバッチ式であり、その都度土壌の出し入れをしなければならず、非常に手間である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−０１１４３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、このような欠点をできるだけ軽減した廃材の無害化装置及び無害化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果、本発明廃材の無害化装置及び無害化方法を完成したものであり、無害化装置にあっては、建築又は土木の廃材の含水比を調整する混合機、該混合機から排出された廃材混合物が連続的又は間欠的に導入される搬送装置、更に該搬送装置上にプラズマを発生させるプラズマ発生装置からなる点にあり、無害化方法にあっては、建築又は土木の廃材の含水比を調整し、該調整された廃材混合物を搬送装置に移送し、該搬送装置上でプラズマアーク発生装置によって高温にし無害化する点にある。
【０００９】
ここでいう建築又は土木の廃材とは、掘削土壌、アスファルト舗装廃材、コンクリート廃材、壁材の廃材、保温材の廃材等、建築や土木の廃材全般を指すもので、アスベストが含まれているものでもよい。
【００１０】
ここでいう混合機とは、廃材と固化剤や他の含水比の小さな物（土壌等）とを混合する装置であって、特別なものである必要はない。混合した廃材が連続的に排出できるタイプであればよい。
混合する目的は、含水比（水分含有量）の調整である。含水比を、廃材の取り扱い、例えば、移送や導入、プラズマによる加熱や処理に便利なように調整することである。従来では、このような一体型（又は連続的）の装置がなかったため、廃材をそのままプラズマ発生装置に導入できず、手間と時間のかかる処理となっていた。
【００１１】
混合機のなかでも次のようなものが好適である。
混合する本体である筒状体、該筒状体に被混合物を導入するためのホッパー、筒状体内部で回転する攪拌装置、及び該筒状体の後部に接続されたメッシュ体から成り、該筒状体は回転駆動され、該攪拌装置は回転軸に攪拌具を多数固着した混合機である。
【００１２】
この混合機の大きな特徴は、前部での廃材の混合と、後部でのメッシュ体での篩い分けが連続的にできることである。以下構造について説明する。
【００１３】
ここで、ホッパーとは、廃材を投入するための部分であり、通常は大きな入口とある程度の貯蔵容量を有したものである。このホッパーには連続投入できるように蓋のない開放タイプと、その都度閉止する蓋付きタイプがある。
このホッパーから混合するものをすべて導入してもよいが、ホッパーを２つにして別々に投入してもよい。
【００１４】
筒状体とは、本混合機の本体部であり筒、即ちパイプである。一体でも、分割したものを合わせたものでもよい。
筒状体は、回転させるための駆動源を有している。これはモーター等の通常のものでよい。回転させる理由は、後述する攪拌を効率よく行うためと、被混合物を下から上に上げるためである。また、内容物の前進を助けるためでもある。回転速度は自由であるが、一般にはゆっくりでよく、数回〜数十回／分程度で十分である。回転速度は、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。
この筒状体、即ち、通常の混合機でいえば容器であるが、これが回転するところが新しいのである。それも被混合物を上に持ち上げて回転のたびに、攪拌具の上からかけるように回転するのである。
【００１５】
また、前進をより容易にするため、筒状体を下流側を低くするよう傾斜をもたせてもよい。傾斜角度としては、自由であるが、１〜１５度程度が好適である。また、この傾斜角度も手動又は自動で調整できるようにしてもよい。
投入する土壌によって、角度を変えて効率よくするのである。
【００１６】
筒状体の中に回転軸を設け、その回転軸には攪拌具が多数取り付けられている。この攪拌具の形状は特に限定はしない。単なる棒状、板状、湾曲板状等である。材質としては、廃材や混合する他の物質にもよるが、ゴムのように柔らかいものでも、ある程度の破砕も考えた鋼材でもよい。また、より硬度のあるものを用いてもよい。
要するに材質は何でもよいということである。上記した通り、ここでいう攪拌は破砕を含めたものである。即ち、攪拌具によって破砕を行なってもよいということである。
【００１７】
攪拌具の取り付け位置としては、回転軸の入口から等距離でオリエンテーションが異なる位置に複数設けても、等距離には１本だけにしてもよい。等距離に複数設けるとは、０度、９０度、１８０度、２７０度の４箇所に設ける等である。
また、スパイラル状に配置してネジ山のような構造にしてもよい。
攪拌具はすべて同じ構造、同じサイズである必要はなく、ランダムに異なるものを設けても、順次変化させてもよい。
【００１８】
この攪拌具の固定は、軸に直接溶接してもよいが、破損した場合に交換が容易なようにボルト止めが好適である。
また、攪拌具の数や密度、その取り付け位置等は自由である。全体として一様でも、変化させてもよい。例えば、スパイラル状に幅の小さい板状体を全体に取り付ける等である。また、まったくのランダムに刃を固定する方法もある。
更に、攪拌具は最初は間隔を開けて、徐々にその間隔を狭くしている方法もある。
【００１９】
この攪拌具を固定する回転軸は、回転駆動源によって回転するもので、その回転速度は自由である。数回〜百数十回／分程度で十分である。回転速度も、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。
【００２０】
この回転軸は、前記した筒状体と通常は別駆動であるが、連動して回転しても、まったく同様に回転してもよい。即ち、同じ駆動源を使用するのである。このようにすれば、装置が簡単、安価になる。
【００２１】
本発明の筒状体の後部（下流側）に、メッシュ体を設けてもいる。これは、筒状体と同様筒状のものであるが、その本体がメッシュで構成されているのである。そして、これも回転駆動される。内部には、筒状体と同様の攪拌装置を設けてもよい。
【００２２】
ここでいうメッシュとは、単に多数の孔があるという意味であり、網状のものでも、織ったものでも、板に多数の孔を設けたものでも、エキスパンドメタル等どのようなものでもよい。この孔のサイズは、５ｍｍ〜１００ｍｍ程度（好ましくは、１０〜４０ｍｍ）であり、除去するもののサイズによって決めればよい。
【００２３】
このメッシュ体は目が細かくなるとどうしても目詰まりすることが多い。よって、これを防止するため、メッシュの外側にブラシのような清掃具を接して設けておくこともできる。大きさや数は自由である。このようにすれば、メッシュ体の回転によって自動的に清掃される。
また、同様の目的で、メッシュ体を振動させてもよい。更に、時々衝撃を加える方法や、他の部材で表面を打撃する方法でもよい。
【００２４】
このメッシュ体は、上流側の筒状体内で混合された混合物を一定サイズで選別するものである。例えば、上流で混合されたもので２０ｍｍ以下のものを選別したい、２５ｍｍ以上の骨材を分別したい等の要望を満たすものである。
このようにすれば、混合と分別を同時にできる。
【００２５】
このメッシュ体は、周面がメッシュであるため、粉体が発生した場合、周囲に噴出することがある。よって、周囲をカバーして粉体が大気にでないようにすることが望ましい。
【００２６】
ここでいう搬送装置は、混合機から排出された廃材の混合物を移送しつつ、無害化するものである。構造としては、特に限定はしないが、通常のコンベア、例えば、ベルトコンベア、スクリューコンベア等、その他回転円盤式のもの等基本的にはどのようなものでもよい。
【００２７】
回転円盤式のものは、回転円盤の半分を使用し、その上に壁を設けて搬送するタイプである。円盤は１つでも複数並べてもよい。この回転円盤式は、通常のコンベアタイプより構造が簡単で、耐熱構造も容易である。通常のコンベアを１０００℃や１５００℃以上に耐えるようにするのが難しいが、回転円盤なら容易である。
【００２８】
搬送装置の周囲はほぼ完全に密閉するのが好ましい。また、粉塵が発生する場合には、無害化した後の段階（工程）で周囲を網のような構造体でカバーし、集塵器で粉塵を集めてもよい。
【００２９】
混合機と搬送装置との移送も、ほとんど密閉に近い構造がこのましい。混合機のメッシュ体の下方にほぼ密接して受け具を設け、その受け具の下方から搬送装置に落下させる構造が好ましい。この場合も、混合機のメッシュ体は下方受け具以外の部分はほぼ密閉にするのが好ましい。
【００３０】
この搬送装置とは別に混合機に導入する廃材の量を調整するために、混合機入口側に第２搬送装置を設けてもよい。これがあれば、混合機への投入量を一定にすることができるため、連続運転には好適である。
【００３１】
ここでいうプラズマ無害化装置とは、発生させたプラズマによって種々の有害物質を分解、無害化する装置をいう。
プラズマ発生装置は、通常２つのタイプに大別される。移行型プラズマ方式と非移行型プラズマ方式である。移行型プラズマ方式は、陽極を被加熱物側に設け、トーチ先端部に設けた陰極との間で発生させる放電により電極間の雰囲気を電離状態（プラズマ状態）とした後、トーチ側陰極から被加熱物の陰極へプラズマ流を移行させるものである。被加熱物に直接プラズマ電流が流れるため、加熱効率はよい。陰陽が逆のものもある。
【００３２】
非移行型プラズマ方式は、トーチに陰極と陽極の両方を設け、この間でプラズマを発生させ、作動ガスによりトーチ先端から前方へプラズマを成長させ、被加熱物に作用させるものである。
【００３３】
本発明では、この移行型、非移行型のどちらも採用可能である。
まず移行型について説明する。
移行型の場合、搬送装置上方に電極（通常陽極）を設け、搬送装置自体を他の電極（通常陰極）とし、その両極間で放電させプラズマ状態にするのである。電極上方から作動ガス（アルゴンやヘリウム等の不活性ガスその他）が噴射され廃材にあたる。この高温プラズマ状態の中で有害物質は無害化される。
この移行型の場合には、搬送装置上方の電極は、搬送装置の進行方向と直角に水平に載置するタイプでも、複数本を垂直に載置するタイプでもよい。
【００３４】
移行型の場合、廃材が放電を妨げないように、搬送装置上の廃材は厚く載置するのではなく、薄く載置することが重要である。５ｃｍ以下の厚み、望ましくは２ｃｍ以下、最適は１〜２ｃｍである。
【００３５】
非移行型は、搬送装置の上方にトーチ（プラズマ発生機）を設け、そこでプラズマを発生させ、そのプラズマを作動ガスによって成長させ被加熱物に作用させるものである。
この非移行型の場合、プラズマを搬送装置の幅全体に作用させることが難しいため、トーチを複数横に並べてもよい。
【００３６】
更に、非移行型のトーチを複数、円盤状に取り付け、それを回転させることによって搬送装置の幅全体に渡って常にプラズマが存在するようにしてもよい。
また、１つ又は複数のトーチを搬送装置の幅方向に振動（又は振る）させて幅全体にプラズマがいき渡るようにしてもよい。
トーチの回転速度や振動速度は、搬送装置の進行速度や移送量によるが、被加熱物が全体として所定温度になるようにすればよい。
【００３７】
このプラズマアーク発生装置には、当然アークを発生させるための種々の装置が接続されている。本発明においては、それらも通常のものでよく、特別なものである必要はない。
【００３８】
搬送装置上で無害化が完了すると、無害化された廃材等は、搬送装置から排出される。この時もある程度密閉し、粉塵等が大気に放出されないようにする。例えば、バキュームで吸引する、サイクロン集塵器を使用するその他である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明には次のような大きな効果がある。
（１）  有害土壌等の廃材が連続的に無害化できる。
（２）  土壌等の廃材の含水比が調整されてプラズマ装置に入るため、過剰な水分によって爆発したりすることがない。
（３）  上記した例の混合機を使用すれば、混合と同時に破砕もできるため、少々大きな石やコンクリート廃材が入っていても問題はない。
（４）  上記した例の混合機を使用すれば、混合と同時に篩い分けができるため、プラズマ装置に常に適切なサイズのもののみが導入される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明装置の１例を示す概略断面図である。
【図２】本発明装置のプラズマ発生装置の１例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明装置の搬送装置の他の例を示す概略平面図である。
【図４】図３の概略側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明廃材の無害化装置１の１例を示す概略断面図である。この装置は、廃材として有害掘削土壌を用いるものである。
全体の装置は、導入搬送装置（第２搬送装置）部２、混合部３、無害化部４から構成されている。
【００４３】
導入搬送装置部２は、ホッパー５とベルトコンベア６からなり、ホッパー５に投入された有害掘削土壌をほぼ一定量移送し次工程に導入するものである。
【００４４】
混合部３は、混合機本体７、廃材導入口８、固化剤導入口９、大きな廃材の排出口１０、受け具１１から構成される。
混合機本体は、傾斜させた（約１０度）筒状体１２の上流端部に廃材導入口８と固化剤導入口９が設けられている。筒状体１２の下流側に、メッシュ体１３が連結されている。この例のメッシュ体は、約２０ｍｍの目の粗さである。
【００４５】
廃材導入口８から導入された土壌等の被混合物は攪拌されながら図の右方へ送られる（滑り落ちるとも言える）。そして、混合された土壌が、次のメッシュ体１３に導入される。そこでも攪拌され、そして２０ｍｍ以下のものはメッシュの間から下方の受け具１１に落下する。２０ｍｍ以上のものはメッシュ体１３の先端の大きな廃材の排出口１０から排出される。
【００４６】
この筒状体１２は、駆動装置（モーター）１４によって回転駆動される。回転速度は投入物の量やサイズ等によって速度調節できるようにしている。筒状体１２の中心部に攪拌具１５用の回転軸１６が設けられている。この回転軸１６は、同様に駆動装置１７で回転駆動される。この図では、攪拌具１５が異なるように見えるが、実際にはすべて同じ長さである。オリエンテーションが順次変わっているため、そのように見えるだけである。
【００４７】
受け具１１の下方には、ベルトコンベア１８（搬送装置）が設けられている。このベルトコンベア１８の上方にプラズマ発生装置１９が設けられている。この例のプラズマ発生装置１９は移行型のもので、ベルトコンベア１８が陰極となり、その上方近傍に陽極となる電極棒をコンベアの幅方向に水平に位置させている。
この陽極とコンベア間で放電が生じ、その間がプラズマ状態になる。これにより高温になり、その間の土壌が無害化される。
【００４８】
放電の電圧や温度は自由であり、通常のものが使用できる。無害化できる温度にまで上がれば、それ以上高温にする必要はない。また、プラズマ発生装置１９には制御機構や作動ガス噴射装置その他通常のものが設けられているが、本発明の要旨ではない。
【００４９】
コンベア１８はプラズマ発生装置１９も含めて全体としてほぼ密閉型となっている。
プラズマ発生部分を通過し、無害化された土壌は排出口２０から外部、又は他の密閉容器に排出される。
【００５０】
図２は、本発明で使用するプラズマ発生装置１９の他の例を示すものである。この例は非移行型のもので、陰陽両極を有するトーチ２１でプラズマ状態を作りそれを作動ガスで成長させるものである。本発明では、コンベアの横幅全体にプラズマが必要であるため、この例では多数のトーチ２１を回転円盤２２に取り付け、その円盤を所定の速度で回転させている。回転速度はコンベアの移送速度との兼ね合いであるが、廃材がプラズマ状態を通らずに移送されることがない程度の速度にすればよい。理論的にも、試行錯誤でもすぐに求められる。
図示はしていないが、それぞれのトーチ２１には、電源や作動ガスが供給されていることは当然である。
【００５１】
この非移行型なら、コンベアとの間で放電させる必要がないため、コンベア上の廃材厚みは大きくできる。また廃材が電気を通す必要もない。
【００５２】
図３は、本発明の搬送装置の他の例を示す平面図である。搬送方式は、回転円盤方式である。この例では、回転円盤２１の半分を使用するもので、中心付近に直立する壁２２を設けている。円盤周囲にも当然、全体を覆うカバーや壁（図示略）が設けられている。
【００５３】
円盤２１上の上流ポイント２３に、混合部３から（図１で言えば、受け具１１から）の廃材が落下する。そして、円盤２１の回転に従って、図で左から右に搬送されることになる。その搬送途中にプラズマ発生装置１９が設けられている。そして、プラズマ発生装置１９で高温にし無害化されたものが、右端のポイント２４から落下する。
【００５４】
図４は、図３の概略側面図で、ポイント２３に廃材が落下し、右方に送られプラズマ発生装置１９を通過しポイント２４から落下していくのがわかる。
【符号の説明】
【００５５】
１  本発明廃材の無害化装置
２  導入コンベア部
３  混合部
４  無害化部
５  ホッパー
６  ベルトコンベア
７  混合機本体
８  廃材導入口
９  固化剤導入口
１０  大きな廃材の排出口
１１  受け具
１２  筒状体
１３  メッシュ体
１４  駆動装置（モーター）
１５  攪拌具
１６  回転軸
１７  駆動装置
１８  ベルトコンベア
１９  プラズマ発生装置
２０  排出口
２１  回転円盤
２２  壁
２３  ポイント
２４  ポイント
【図１】
2011136324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011136324.tif 000006