(57)【要約】【課題】廃棄物溶融炉から排出される溶融物の水砕装置における扱いを容易とするアルミニウム含有廃棄物の処理方法を提供することを課題とする。【解決手段】アルミニウム含有廃棄物をガス化溶融炉２０により熱分解・ガス化し熱分解残渣を溶融する処理方法において、アルミニウム含有廃棄物の前処理として、アルミニウム含有廃棄物を破砕する破砕工程と、アルミニウム含有廃棄物の破砕物に含まれる金属アルミニウムと酸性水又はアルカリ性水との反応により水素を発生させ、反応固形物を得る反応工程とを有し、反応工程後に固液分離により酸性水あるいはアルカリ性水から分離して得る反応固形物を、他の廃棄物とともにガス化溶融炉２０の熱分解部Ａに供給して熱分解・ガス化し、発生したガスをガス化溶融炉２０のガス改質部Ｃでガス改質して改質ガスを得るとともに、熱分解残渣をガス化溶融炉の溶融部Ｂで溶融し溶融物を排出するガス化溶融工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム含有廃棄物をガス化溶融炉により熱分解・ガス化し熱分解残渣を溶融するアルミニウム含有廃棄物の処理方法において、
アルミニウム含有廃棄物の前処理工程とガス化溶融工程とを有し、
前処理工程は、アルミニウム含有廃棄物を破砕する破砕工程と、アルミニウム含有廃棄物の破砕物に含まれる金属アルミニウムを酸性水又はアルカリ性水と接触させ水素を発生させ、反応固形物を得る反応工程と、反応工程後に酸性水あるいはアルカリ性水から反応固形物を分離する固液分離工程とを有し、
ガス化溶融工程は、前処理工程により得る反応固形物を他の廃棄物とともにガス化溶融炉の熱分解部に供給して熱分解・ガス化し、発生した生成ガスをガス化溶融炉のガス改質部でガス改質して改質ガスを得るとともに、熱分解残渣をガス化溶融炉の溶融部で溶融し溶融物を排出することを特徴とするアルミニウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】
改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、
反応工程で発生した水素をガス化溶融工程で得た改質ガスに添加した後に、ガス精製工程に供給することとする請求項１に記載のアルミニウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項３】
改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、
ガス精製工程は、ガス化溶融工程で得た改質ガスを酸洗浄水により冷却、酸洗浄する冷却・酸洗浄工程を有し、
冷却・酸洗浄工程で酸洗浄水により改質ガスを冷却し酸洗浄し、酸洗浄で生じる酸洗浄処理水の一部を、反応工程における酸性水として用いることとする請求項１に記載のアルミニウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項４】
改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、
ガス精製工程は、ガス化溶融工程で得た改質ガスを酸洗浄水により冷却、酸洗浄する冷却・酸洗浄工程と、冷却、酸洗浄された改質ガスをアルカリ洗浄水によりアルカリ洗浄するアルカリ洗浄工程とを有し、
アルカリ洗浄工程でアルカリ洗浄水により改質ガスをアルカリ洗浄し、アルカリ洗浄で生じるアルカリ洗浄処理水の一部を、反応工程におけるアルカリ性水として用いることとする請求項１に記載のアルミニウム含有廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム含有廃棄物を効率よく経済的に処理できるアルミニウム含有廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物をガス化溶融して処理することは、広く知られており、例えば、特許文献１では、竪型の廃棄物溶融炉（特許文献１にて高温反応炉）へ廃棄物を投入し、該炉内へ酸素含有ガスを吹き込んで廃棄物を熱分解・ガス化している。発生したガス（生成ガスという）は可燃分を含んでおり、該生成ガスは改質された後に精製され燃料として再利用される。熱分解残渣は溶融され、溶融物（溶融スラグと溶融金属）が炉外へ排出され、冷却水砕されて水砕スラグと金属類として適宜処理される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０５２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
廃棄物には、諸機器の廃品も多く含まれており、例えば、機器がプリンタのトナーカートリッジの場合、金属アルミニウム、鉄、プラスチック、トナー等を含んでおり、かかるトナーカートリッジを上記溶融炉で溶融処理すると、下記のような現象が生じ不具合が生じる。
【０００５】
廃棄物に含まれる鉄成分は炉内で酸化鉄となるが、この酸化鉄が金属アルミニウムとテルミット反応を生じ発熱するため、炉内が過度に高温となるが故に、炉の操業が不安定になる。また、このテルミット反応により、酸化鉄と金属アルミニウムとから、酸化アルミニウムと鉄とが生成されるので、溶融炉から排出される溶融物（溶融スラグと溶融金属）のうち溶融金属に比重の大きい溶融鉄を含むこととなり、溶融物の比重が大きくなり、該溶融物を冷却水砕装置で冷却水砕処理する際に、冷却水砕処理後の水砕スラグと金属類との混合物の比重が大きくなって、これらを搬送排出する搬送コンベア等の機器の負荷が大きくなり稼働不能となる等問題が生じる。
【０００６】
本発明は、アルミニウム含有廃棄物を熱分解、ガス化処理する際に、溶融炉内が過度に高温となることがなく、溶融炉から排出される溶融物の比重を大きくすることなく、溶融物を冷却水砕処理した水砕スラグと金属類との混合物を容易に搬送排出できるようにした、アルミニウム含有廃棄物の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるアルミニウム含有廃棄物の処理方法では、アルミニウム含有廃棄物をガス化溶融炉により熱分解・ガス化し熱分解残渣を溶融する。
【０００８】
かかるアルミニウム含有廃棄物の処理方法において、本発明では、アルミニウム含有廃棄物の前処理工程とガス化溶融工程とを有し、前処理工程は、アルミニウム含有廃棄物を破砕する破砕工程と、アルミニウム含有廃棄物の破砕物に含まれる金属アルミニウムを酸性水又はアルカリ性水と接触させ水素を発生させ、反応固形物を得る反応工程と、反応工程後に酸性水あるいはアルカリ性水から反応固形物を分離する固液分離工程とを有し、ガス化溶融工程は、前処理工程により得る反応固形物を他の廃棄物とともにガス化溶融炉の熱分解部に供給して熱分解・ガス化し、発生した生成ガスをガス化溶融炉のガス改質部でガス改質して改質ガスを得るとともに、熱分解残渣をガス化溶融炉の溶融部で溶融し溶融物を排出することを特徴としている。
【０００９】
このような本発明のもとでは、アルミニウム含有廃棄物は、前処理工程の破砕工程にて破砕されて破砕物とされる。
【００１０】
前処理工程の反応工程では、アルミニウム廃棄物の破砕物を酸性水あるいはアルカリ性水と接触させる。破砕物が酸性水と接触すると、破砕物中の金属アルミニウムが酸と反応して水素を発生しアルミニウム酸化物となる。また、破砕物がアルカリ性水と接触すると、破砕物中の金属アルミニウムがアルカリ性水と反応して水素を発生しアルミン酸物となる。反応工程にて生成したアルミニウム酸化物もしくはアルミン酸物と、アルミニウム含有廃棄物の破砕物のうち金属アルミニウム以外の破砕物とを合わせて、反応固形物という。反応工程後に、固液分離工程により酸性水あるいはアルカリ性水から反応固形物を分離する。
【００１１】
前処理工程により得た反応固形物を、アルミニウム含有廃棄物とは別の他の廃棄物とともにガス化溶融炉へ投入する。他の廃棄物は、固定炭素を含有する廃棄物であることが好ましい。反応固形物と他の廃棄物はガス化溶融炉に投入され、炉内に堆積されて熱分解部の層そしてその下方に溶融部の層を形成し、酸素含有ガスの供給を受けて、熱分解されてガス化し可燃ガスを含む生成ガスを得て、不燃分や熱分解残渣は溶融され溶融物を生成する。
【００１２】
アルミニウム含有廃棄物に含まれる金属アルミニウムは前処理工程にて、酸性水と反応してアルミニウム酸化物、もしくはアルカリ性水と反応してアルミン酸物となっており、反応固形物には金属アルミニウムが含まれていない。そのため、ガス化溶融炉内へ投入される反応固形物と他の廃棄物とが、鉄成分を含有していても、テルミット反応が起こることなく、炉内が過剰に高温にならないとともに、鉄成分から金属鉄を生成することなく、金属鉄よりも比重の小さい酸化鉄となる。該酸化鉄は、溶融メタルの一部として溶融スラグとともに溶融物を形成して炉外へ排出される。この溶融物は、水砕装置で冷却そして破砕された水砕物として水砕装置外へ搬出され処理される。上記酸化鉄は、比重が鉄に比し小さいだけでなく、もろいために、水砕により細かく破砕されやすく、個々の水砕物は、比較的軽い。かくして、水砕物は水砕装置からコンベア等により容易に搬出される。
【００１３】
本発明において、改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、反応工程で発生した水素をガス化溶融工程で得た改質ガスに添加した後に、ガス精製工程に供給することができる。かくして、反応工程で発生した水素と改質ガスとを精製した精製ガスを燃料として利用できる。
【００１４】
本発明において、改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、ガス精製工程は、ガス化溶融工程で得た改質ガスを洗浄水により冷却・洗浄する冷却・洗浄工程と、冷却・洗浄工程で冷却・洗浄された改質ガスを酸洗浄水により酸洗浄する酸洗浄工程とを有し、酸洗浄で生じる酸洗浄処理水の一部を、反応工程における酸性水として用いるようにすることが好ましい。
【００１５】
こうすることで、改質ガスの酸洗浄処理に用いた酸洗浄処理水の一部を前処理工程の酸性水として利用でき、酸性水を別途準備する必要がなくなり、運転コストを低減できる。
【００１６】
また、本発明において、改質ガスを洗浄し精製するガス精製工程を有し、ガス精製工程は、ガス化溶融工程で得た改質ガスを洗浄水により冷却・洗浄する冷却・洗浄工程と、冷却・洗浄工程で冷却・洗浄された改質ガスを酸洗浄水により酸洗浄する酸洗浄工程と、酸洗浄工程で酸洗浄された改質ガスをアルカリ洗浄水によりアルカリ洗浄するアルカリ洗浄工程とを有し、アルカリ洗浄で生じるアルカリ洗浄処理水の一部を、反応工程におけるアルカリ性水として用いるようにすることが好ましい。
【００１７】
こうすることで、改質ガスのアルカリ洗浄処理に用いたアルカリ洗浄処理水の一部を前処理工程のアルカリ性水として利用でき、アルカリ性水を別途準備する必要がなくなり、運転コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のアルミニウム含有廃棄物の処理方法は、アルミニウム含有廃棄物の前処理工程とガス化溶融工程とを有し、前処理工程は、アルミニウム含有廃棄物を破砕する破砕工程と、アルミニウム含有廃棄物の破砕物に含まれる金属アルミニウムを酸性水又はアルカリ性水と接触させ水素を発生させ、反応固形物を得る反応工程と、反応工程後に酸性水あるいはアルカリ性水から反応固形物を分離する固液分離工程とを有し、ガス化溶融工程は、前処理工程により得る反応固形物を他の廃棄物とともにガス化溶融炉の熱分解部に供給して熱分解・ガス化し、発生した生成ガスをガス化溶融炉のガス改質部でガス改質して改質ガスを得るとともに、熱分解残渣をガス化溶融炉の溶融部で溶融し溶融物を排出することとしている。そのため、アルミニウム含有廃棄物に含まれる金属アルミニウムは前処理工程にて、酸性水と反応してアルミニウム酸化物、もしくはアルカリ性水と反応してアルミン酸物となっており、反応固形物には金属アルミニウムが含まれていない。そのため、ガス化溶融炉内へ投入される反応固形物と他の廃棄物とが、鉄成分を含有していても、テルミット反応が起こることなく、炉内が過剰に高温にならないとともに、鉄成分から金属鉄を生成することなく、金属鉄よりも比重の小さい酸化鉄となる。該酸化鉄は、溶融メタルの一部として溶融スラグとともに溶融物を形成して炉外へ排出される。この溶融物は、水砕装置で冷却そして破砕された水砕物として水砕装置外へ搬出され処理される。上記酸化鉄は、比重が鉄に比し小さいだけでなく、もろいために、水砕により細かく破砕されやすく、個々の水砕物は、比較的軽い。かくして、水砕物は水砕装置からコンベア等により容易に搬出されるという効果を得る。しかも、上記前処理で生じた水素は、炉内での廃棄物の熱分解により生ずる改質ガスとともに精製された後、燃料として利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】図１装置による処理工程の概要を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態装置は、アルミニウム含有廃棄物を処理して精製ガスと副生塩を得るアルミニウム含有廃棄物処理装置（以下、「処理装置」という）であり、該処理装置について、その一形態を図面にもとづき説明する。本実施形態に係る処理装置の具体的な構成を説明する前に、まず、該処理装置によるアルミニウム含有廃棄物処理の概要を説明する。
【００２１】
＜アルミニウム含有廃棄物処理の概要＞
アルミニウム含有廃棄物の上記処理装置は、アルミニウム含有廃棄物を前処理して他の廃棄物とともに熱分解・ガス化して燃料ガスを得るための装置である。該処理装置では、上記アルミニウム含有廃棄物を破砕し、破砕物に含まれる金属アルミニウムを酸性水又はアルカリ水と反応させて水素を発生させ、反応後に得られるアルミニウム酸化物又はアルミン酸物をアルミニウム含有廃棄物に含有されていた金属アルミニウム以外の成分とともに反応固形物として得て、アルミニウム含有廃棄物以外の他の廃棄物とともに竪型ガス化溶融炉の下半部の空間における熱分解部に供給する。該他の廃棄物としては、固定炭素を含む廃棄物が好ましく、都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物が挙げられる。ここで、「固定炭素」とは、加熱しても揮発しない炭素のことをいう。上記熱分解部では、酸素含有ガスが導入されて、他の廃棄物と反応固形物とが熱分解され可燃ガスである一酸化炭素、水素、炭化水素等の生成ガスが発生する。
【００２２】
また、上記竪型ガス化溶融炉の上半部の空間におけるガス改質部では、酸素含有ガスが導入され、上記熱分解部で発生した生成ガスをガス改質し燃料となる可燃ガス成分を増加させ改質ガスを得る。竪型ガス化溶融炉に対して改質ガスの流れの下流側に設けられたガス精製装置で改質ガスを洗浄、精製し不純物成分を除去し燃料ガスとして利用可能とする。また、上記竪型ガス化溶融炉の熱分解部の下方に位置する溶融部では、他の廃棄物と反応固形物の不燃物と熱分解残渣を溶融し、溶融スラグ、溶融金属として排出する。
【００２３】
＜処理装置＞
図１は、本実施形態に係るアルミニウム含有廃棄物の処理装置の構成の概略を示すブロック図である。以下、図１にもとづいて該処理装置の構成について説明する。図１に示されるこの処理装置は、図１に見られるように、前処理装置Ｉ、ガス化溶融装置II、冷却洗浄・循環装置III、ガス精製装置IV、そして洗浄水処理装置Ｖを有している。
【００２４】
＜前処理装置＞
前処理装置Ｉは、アルミニウム含有廃棄物の破砕物に酸性水又はアルカリ性水を接触させて反応を生じさせる反応装置１１と、該反応装置１１へアルミニウム含有廃棄物を破砕物にしてから供給する破砕装置１２と、反応装置１１から反応後の破砕物（反応固形物）と反応に供した後の酸性水（酸処理水）又はアルカリ性水(アルカリ処理水）とを固液分離する固液分離装置１３と、該固液分離装置から反応固形物を受けこれをガス化溶融炉IIへ供給する第一投入装置２１とを備えている。上記反応装置１１へは、酸性水又はアルカリ性水が供給されるようになっているが、後述の冷却洗浄・循環装置IIIやガス精製装置IVで、洗浄に供した酸洗浄水（酸洗浄処理水）又はアルカリ洗浄水（アルカリ洗浄処理水）の一部を該反応装置１１へ供給するようにされてもよく、図１の例では、酸性洗浄処理水又はアルカリ洗浄処理水の一部を供給している。さらに、固液分離装置１３で分離された酸性水又はアルカリ性水を、反応装置１１へ帰還させて再利用するようになっている。また、上記反応装置１１は、該反応装置１１で生じた水素を後述の冷却洗浄・循環装置IIIにおける冷却洗浄装置３０へ送るように該冷却洗浄装置３０に接続されている。
【００２５】
かかる前処理装置Ｉでは、アルミニウム含有廃棄物が破砕装置１２で破砕された後に、反応装置１１へ供給される。反応装置１１へは酸性水又はアルカリ性水が供給されており、破砕されたアルミニウム含有廃棄物が反応装置１１で酸性水、又はアルカリ性水と接触し、金属アルミニウムと酸との反応により、金属アルミニウムをアルミニウム酸化物とし水素を発生し、又は金属アルミニウムとアルカリとの反応により、金属アルミニウムをアルミン酸物とし、水素を発生する。これらのアルミニウム酸化物又はアルミン酸物とアルミニウム含有廃棄物の金属アルミニウム以外の他の成分とからなる反応固形物と酸性水又はアルカリ性水との混合物が反応装置１１の槽内に残る。反応装置１１で発生した水素は、上記冷却洗浄装置３０へ送られる。
【００２６】
上記混合物は、反応装置１１から固液分離装置１３へ送られ固液分離される。液分たる酸性水又はアルカリ性水は、反応装置１１へ戻されてアルミニウム含有廃棄物の前処理に供される。一方、固形分たる反応固形物は第一投入装置２１により、ガス化溶融装置IIへ投入供給される。  
【００２７】
＜ガス化溶融装置＞
ガス化溶融装置IIは、ガス化溶融炉２０と、前記第一投入装置２１と、該ガス化溶融炉２０へ上述の反応固形物とは別の他の廃棄物を供給する第二投入装置２２とを備えている。かくして、アルミニウム含有廃棄物を前処理した反応固形物が第一投入装置２１により、そして上記他の廃棄物が第二投入装置２２により、それぞれガス化溶融炉２０内に供給される。
【００２８】
上記ガス化溶融炉２０には、上記第一投入装置２１から反応固形物そして第二投入装置２２から他の廃棄物の投入供給を受ける投入口２３が炉側壁の高さ方向中間位置に設けられ、頂部には改質ガス排出口２４が、そして底壁には溶融物排出口２５が設けられている。さらに、上記ガス化溶融炉２０は、その炉側壁の上部と下部のそれぞれに上部酸素含有ガス供給口２６、下部酸素含有ガス供給口２７を備えている。
【００２９】
ガス化溶融炉２０は、その炉内の略下半部の空間で廃棄物の廃棄物堆積層Ｑが熱分解部Ａそして該熱分解部Ａよりも下方に溶融部Ｂを形成しており、一方、熱分解部Ａで発生した生成ガスを改質するための炉内略上半部の空間（熱分解部Ａよりも上方の空間）がガス改質部Ｃとして形成されている。
【００３０】
上記熱分解部Ａでは、廃棄物堆積層Ｑを形成する反応固形物と他の廃棄物とが熱分解によりガス化され、溶融部Ｂで熱分解後の残渣と不燃分が溶融されるようになっている。ガス化溶融炉２０の側壁の下部に設けられた下部酸素含有ガス供給口２７から上記廃棄物堆積層Ｑ内に酸素含有ガスが供給されると、上記熱分解部Ａで反応固形物と他の廃棄物とが熱分解されて、水素、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素を含む生成ガスが発生する。
【００３１】
ガス化溶融炉２０の熱分解部Ａで発生する生成ガスには、水素、一酸化炭素、炭化水素の可燃ガスの他に、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、塩化水素（ＨＣｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）の重金属、廃棄物の灰成分に由来するダスト等が含まれている。
【００３２】
ガス化溶融炉２０の側壁の上部に設けられた上部酸素含有ガス供給口２６から酸素含有ガスが炉内へ供給されて、上記ガス改質部Ｃでは、後述するように、上記熱分解部Ａで廃棄物堆積層Ｑから発生した生成ガスが改質されて燃料となる可燃ガスが増加された改質ガスが生成される。
【００３３】
上記熱分解部Ａから下降した熱分解後の残渣と不燃分が、上記溶融部Ｂでは、溶融され溶融物となるとともに、該溶融物に含まれる炭素等がガス化されて除去される。該溶融部Ｂには、上記溶融物を外部へ排出するための溶融物排出口２５がガス化溶融炉２０の底部から下方へ延びて設けられている。
【００３４】
＜冷却洗浄・循環装置＞
ガス化溶融炉２０の熱分解部Ａで生成され、ガス改質部Ｃで改質された改質ガスには、水素、一酸化炭素、炭化水素の可燃ガスの他に、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、塩化水素（ＨＣｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）の重金属、廃棄物の灰成分に由来するダスト等が含まれている。改質ガスを燃料として利用する際に有害となる成分を冷却洗浄・循環装置IIIとガス精製装置IVにより除去する。ガス化溶融炉２０の頂部には、ガス改質部Ｃで生成された改質ガスを炉外へ排出するためのガスダクト２４Ａが上記改質ガス排出口２４から延びるようにして設けられている。ガスダクト２４Ａの下流側には、上記改質ガスを冷却洗浄するための冷却洗浄・循環装置IIIが設けられている。該冷却洗浄・循環装置IIIは、該ガスダクト２４Ａに連結され上記改質ガスを冷却洗浄水としての酸洗浄水によって冷却するとともに、該改質ガスから水溶性成分を除去し、ダスト、炭素微粒子等の固形物を除去する冷却洗浄装置３０と、該冷却洗浄装置３０で上記改質ガスの冷却洗浄に使用された冷却洗浄処理水を貯留して、該冷却洗浄処理水に含まれる上記冷却洗浄装置３０で改質ガスから除去した上記固形物を沈殿分離する固液分離装置としての沈殿槽３１と、該固形物が分離された後の冷却洗浄処理水を冷却する熱交換器３２とを有している。冷却された冷却洗浄処理水は再び上記冷却洗浄装置３０に戻され冷却洗浄に用いられる。また、固形物が分離された冷却洗浄処理水の一部は後述の洗浄水処理装置Ｖへ送られる。
【００３５】
＜ガス精製装置＞
冷却洗浄装置３０の下流側には、該冷却洗浄装置３０で冷却そして洗浄された改質ガスを燃料として利用する際に有害となる成分を除去し精製して、精製ガスを生成するガス精製装置IVが設けられている。該ガス精製装置IVは、上記冷却洗浄装置３０で冷却そして洗浄された改質ガスから酸洗浄水により鉄と重金属類を溶解して除去する酸洗浄装置４１と、該酸洗浄装置４１で鉄と重金属類除去後の上記改質ガスからアルカリ洗浄水により塩化水素を除去するアルカリ洗浄装置４２と、塩化水素除去後の該改質ガスから硫化水素を除去する脱硫装置４３と、脱硫後の該改質ガスから水分を除去する除湿装置４４とを有している。酸洗浄装置４１は冷却洗浄・循環装置IIIの沈殿槽３１に接続されていて、酸洗浄処理水を固液分離するようにされている。
【００３６】
＜洗浄水処理装置＞
冷却洗浄・循環装置IIIによる改質ガスの冷却洗浄、酸洗浄装置４１による酸洗浄及びアルカリ洗浄装置４２によるアルカリ洗浄に用いられた冷却洗浄処理水、酸洗浄処理水及びアルカリ洗浄処理水に含まれる、各装置にて改質ガスから除去した成分を取り除き排水可能とするとともに、有用な成分を利用可能とするために有害な成分を除去する洗浄水処理を洗浄水処理装置Ｖにより行う。
【００３７】
上記洗浄水処理装置Ｖにて酸洗浄水から除去される成分としては、ダスト、鉄、重金属（亜鉛、鉛）がある。アルカリ洗浄水により改質ガスから除去された塩化水素はアルカリと反応して塩化ナトリウムが生成されており、アルカリ洗浄水に含まれ後述する工程を経て塩化ナトリウムを副生塩として得る処理が施される。
【００３８】
洗浄水処理装置Ｖは、図２にもとづいて後述するように、冷却洗浄・循環装置IIIの冷却洗浄装置３０から抜き出され沈殿槽３１で固液分離された冷却洗浄処理水と、ガス精製装置IVの酸洗浄装置４１からの酸洗浄処理水、ガス精製装置IVのアルカリ洗浄装置４２からのアルカリ洗浄処理水を受けてこれらを混合して混合水を生成する混合装置５２、混合水から鉄を除去する鉄除去装置５３、鉄除去後に重金属を除去する重金属除去装置５４、鉄そして重金属が除去された混合水を濃縮する濃縮装置５５、濃縮後に晶析する晶析装置５６、晶析後に脱水する脱水装置５７を順次接続して備えている。
【００３９】
＜処理装置での処理手順＞
このように構成される本実施形態における処理装置によるアルミニウム含有廃棄物の処理について、以下図１、図２にもとづき、説明する。
【００４０】
＜前処理工程＞
アルミニウム含有廃棄物は破砕装置１２で破砕される破砕工程の後に、反応装置１１へ供給され反応工程（水素発生工程）が行われる。反応装置１１へは酸性水又はアルカリ性水が供給されており、破砕されたアルミニウム含有廃棄物が酸性水、又はアルカリ性水と接触し、金属アルミニウムと酸との反応により、金属アルミニウムをアルミニウム酸化物とし水素を発生し、又は金属アルミニウムとアルカリとの反応により、金属アルミニウムをアルミン酸物とし、水素を発生する。これらのアルミニウム酸化物又はアルミン酸物とアルミニウム含有廃棄物の金属アルミニウム以外の他の成分とからなる反応固形物と酸性水又はアルカリ性水との混合物が、反応装置１１から固液分離装置１３へ送られ、反応固形物と反応に供した後の酸性水（酸処理水）又はアルカリ性水(アルカリ処理水）とに固液分離される。反応固形物が第一投入装置２１に供給される。反応装置１１で発生した水素は、冷却洗浄・循環装置IIIの冷却洗浄装置３０へ送られる。反応装置１１へは、酸性水又はアルカリ性水が供給されるようになっているが、冷却洗浄・循環装置IIIやガス精製装置IVで、洗浄に供した酸洗浄水（酸洗浄処理水）又はアルカリ洗浄水（アルカリ洗浄処理水）の一部を反応装置１１へ供給している。さらに、固液分離装置１３で分離された酸性水又はアルカリ性水を、反応装置１１へ帰還させて再利用するようになっている。
【００４１】
＜ガス化溶融工程＞
第一投入装置２１により反応固形物が、また第二投入装置２２により他の廃棄物がガス化溶融炉２０内へ投入口２３から投入される。反応固形物と他の廃棄物は、ガス化溶融炉２０内で廃棄物堆積層Ｑを形成する。
【００４２】
該廃棄物堆積層Ｑの反応固形物と他の廃棄物は、その上層で熱分解層Ａ、下層で溶融層Ｂを形成する。熱分解部Ａの下部に設けられた下部酸素含有ガス供給口２７から該廃棄物堆積層Ｑ中へ酸素含有ガスが供給される。他の廃棄物中の固定炭素などの可燃物が燃焼して、その熱エネルギーによって、反応固形物と他の廃棄物とが熱分解される。この熱分解により、一酸化炭素、水素、炭化水素、二酸化炭素等へのガス化が行われ、生成ガスが発生する。
【００４３】
本実施形態では、上述のように、他の廃棄物に含まれる固定炭素などの可燃物が燃焼して生じる熱エネルギーが反応固形物を熱分解するのに利用されるので、廃棄物以外の燃料を用いずに、効率よく経済的に処理できる。
【００４４】
また、反応固形物と他の廃棄物の不燃分と熱分解残渣が、熱分解部Ａの下部に位置する溶融部Ｂにて溶融して溶融物が生成される。溶融部Ｂでは、上記溶融物が溶融物排出口２５へ降下するまでにさらに加熱され、該溶融物に含まれる微量の炭素などがガス化して除去され、該溶融物は溶融物排出口２５から溶融スラグ、溶融金属として排出される。
【００４５】
ガス化溶融炉２０のガス改質部Ｃでは、該ガス化溶融炉２０の側壁の上部に設けられた上部酸素含有ガス供給口２６から酸素含有ガスが供給されており、廃棄物堆積層Ｑからの生成ガスの一部が燃焼されてガス温度雰囲気を１０００〜１１００℃以上にされた領域で生成ガスが滞留され、以下のごとくガス改質がなされる。
【００４６】
廃棄物堆積層Ｑの熱分解部Ａにおいて、反応固形物と他の廃棄物とが熱分解して生成された上記生成ガスに含まれる炭化水素（メタン等）と一酸化炭素は、ガス改質部Ｃにて、他の廃棄物から発生し生成ガスに含まれる水蒸気と次の（１）式、（２）式のように反応し、燃料ガスとして有用な一酸化炭素と水素を多く含むように改質される。
【００４７】
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2          （１）
ＣＯ＋ Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2           （２）
また、廃棄物堆積層Ｑからの生成ガスは、反応固形物と他の廃棄物との熱分解により発生するタール分を含有しているが、ガス改質部Ｃにて、上述のようにガス温度雰囲気を１０００〜１１００℃以上にした領域で滞留されているので、該発生ガスに含まれるタール分はクラッキングが行われる。タール分のクラッキングとは、タール分の高分子量成分が低分子量の炭化水素や一酸化炭素に熱分解されることをいい、タール分を除去することにより改質ガスを燃料ガスとして利用する際にタールによるトラブルを回避することができる。また、クラッキングにより生成した炭化水素は、さらに水蒸気と反応して燃料ガスとして有用な一酸化炭素と水素に改質される。
【００４８】
＜冷却・洗浄工程＞
ガス改質部Ｃで生成された改質ガスは、ガス化溶融炉２０の炉頂部の改質ガス排出口２４からガスダクト２４Ａへ排出されて、冷却洗浄装置３０で冷却洗浄水としての酸洗浄水により冷却されるとともに、水溶性成分、そしてダスト、炭素微粒子等の固形物が該冷却洗浄水によって洗浄除去される。反応装置１１で発生した水素は、冷却洗浄装置３０へ送られ、改質ガスとともに、冷却洗浄処理とガス精製処理され、燃料として利用される。
【００４９】
＜固液分離工程＞
上記改質ガスの冷却洗浄に使用された冷却洗浄処理水は、固形物を含んでいて固液分離装置としての沈殿槽３１に送られ、上記固形物が冷却洗浄処理水から沈殿分離される。また、酸洗浄装置４１で改質ガスの酸洗浄に使用された酸洗浄処理水もまた沈殿槽３１に送られ、固形物が酸洗浄処理水から沈殿分離される。該固形物が分離された後の上澄水である冷却洗浄処理水と酸洗浄処理水とは、熱交換器３２により冷却され、冷却洗浄水として冷却洗浄装置３０へ循環導入され、酸洗浄水として酸洗浄装置４１へ循環導入される。また、沈殿槽３１から抜き出され熱交換器３２により冷却された冷却洗浄処理水と酸洗浄処理水との一部が、反応装置１１へアルミニウム含有廃棄物の破砕物中の金属アルミニウムと反応させる酸性水として供給される。
【００５０】
［ガス精製工程］
冷却洗浄装置３０で冷却洗浄された改質ガスは、ガス精製装置IVへ導かれ、酸洗浄装置４１で酸洗浄水により該改質ガスから重金属類が溶解され除去される。廃棄物に含まれていた塩素分から廃棄物の熱分解、ガス化の際に生成した塩化水素が改質ガス中に含まれているが、アルカリ洗浄装置４２でのアルカリ洗浄により、この塩化水素がアルカリ洗浄水により除去される。さらに脱硫装置４３で改質ガス中の硫化水素が除去される。そして、除湿装置４４で改質ガス中の水分が除去される。このように、改質ガスが燃料ガスとして利用する際に有害となる成分が除去され精製ガスが製造される。ガス精製装置IVでのガス精製の工程の詳細については、図２にもとづいて、次のように行われる。
【００５１】
図２は、本実施形態における改質ガスの精製とガス精製に用いた洗浄水の処理の工程を示すブロック図である。図２には、改質ガスを酸洗浄水及びアルカリ洗浄水によって洗浄して精製ガスを生成するガス精製工程と、該ガス精製工程で使用された酸洗浄水及びアルカリ洗浄水を処理する洗浄水処理工程とが示されている。
【００５２】
ガス化溶融炉２０の熱分解部Ａで生成され、ガス改質部Ｃで改質された改質ガスには、水素、一酸化炭素、炭化水素の可燃ガスの他に、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、塩化水素（ＨＣｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）の重金属、廃棄物の灰成分に由来するダスト等が含まれている。改質ガスを燃料として利用する際に有害となる成分を冷却洗浄・循環装置IIIとガス精製装置IVにより除去する。
【００５３】
ガス精製工程は、上記改質ガスを酸洗浄装置４１で酸洗浄水により洗浄する酸洗浄工程と、該酸洗浄工程からの改質ガスをアルカリ洗浄装置４２でアルカリ洗浄水により洗浄するアルカリ洗浄工程と、該アルカリ洗浄工程からの改質ガスに脱硫装置４３で脱硫液による脱硫処理を施す脱硫工程と、水分を除湿装置４４で除去する除湿工程とを有している。
【００５４】
＜酸洗浄工程＞
酸洗浄工程は、上記改質ガスに酸洗浄水を噴霧するなどして接触させ、該改質ガスを酸洗浄し、改質ガス中の鉄及び亜鉛、鉛などの重金属類を酸洗浄水に溶解させ、そしてダストを酸洗浄水に捕捉させて、該改質ガス中から除去し、洗浄後の酸洗浄水にこの除去成分を溶解又は含有せしめる。改質ガスの洗浄に先立ち該酸洗浄水は塩酸が添加されることにより、そのｐＨは７未満とされ、さらに好ましくは５未満とされる。このように、酸洗浄水のｐＨを７未満さらに好ましくは５未満とすることによって、改質ガス中の鉄及び亜鉛などの重金属を効果的に酸洗浄水中に溶解させることが可能となる。酸洗浄水のｐＨの下限は特に限定されるものではないが、酸洗浄工程のための酸洗浄装置（図示せず）の腐食抑制の面からｐＨを２以上とすることが好ましい。
【００５５】
酸洗浄工程での改質ガスの酸洗浄に使用された酸洗浄処理水は、冷却・洗浄工程で冷却洗浄に使用された冷却洗浄処理水とともに、沈殿槽３１で固液分離される。固液分離の後、液分の上澄水が抜き出され、熱交換器３２で冷却された後に、再度、冷却・洗浄工程と酸洗浄工程に供給されることにより該酸洗浄処理水等が循環されて使用されている。改質ガスの冷却洗浄や酸洗浄に使用され固液分離された冷却洗浄処理水と酸洗浄処理水の残部には、改質ガスから除去した上記除去成分が蓄積されている。固液分離された冷却洗浄処理水と酸洗浄処理水は再使用に循環供給される分と反応工程での酸性水として供給される分以外が抜き出されて洗浄水処理工程へ送られ、後述するように、除去処理が行われる。
【００５６】
＜アルカリ洗浄工程＞
アルカリ洗浄工程は、上記酸洗浄工程で洗浄された改質ガスに水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ洗浄水を噴霧するなどして接触させ、該改質ガスをアルカリ洗浄し、該改質ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）をアルカリ洗浄水と反応させて該改質ガスから除去し、洗浄後のアルカリ洗浄処理水に塩素イオンの形態で含有せしめる。後の工程で塩素イオンから塩化ナトリウムを生成させ、副生塩として得るようにする。
【００５７】
アルカリ洗浄工程でのガス洗浄に使用されたアルカリ洗浄処理水は後述の一部以外が回収され、再度、該アルカリ洗浄工程に供給されることにより該アルカリ洗浄水が循環されて使用される。上記アルカリ洗浄工程に供給されるアルカリ洗浄水は、改質ガスの洗浄に先立ち水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が添加されることによりｐＨが調整されている。また、上記アルカリ洗浄工程でのガス洗浄に使用されたアルカリ洗浄水には、改質ガスから除去した塩化水素が水酸化ナトリウムと反応して生成された塩化ナトリウムがＮａ+、Ｃｌ-の形態で蓄積される。アルカリ洗浄処理水は一部が抜き出されて洗浄水処理工程へ送られ、後述するように、除去処理が行われる。また、図２では示していないが、反応装置１１がアルミニウム含有廃棄物の破砕物中の金属アルミニウムとアルカリ性水とを反応させる装置である場合には、アルカリ洗浄工程でのガス洗浄に使用されたアルカリ洗浄処理水の一部を、反応装置１１へアルミニウム含有廃棄物の破砕物中の金属アルミニウムと反応させるアルカリ性水として供給するようにしてもよい。
【００５８】
＜脱硫工程＞
脱硫工程は、アルカリ洗浄工程で洗浄された改質ガスに鉄キレート剤（鉄キレート錯体）を含む脱硫液を接触させ、該改質ガスから硫化水素（Ｈ2Ｓ）を除去する。脱硫液として鉄キレート剤を使用する脱硫方法は公知であるので、ここでは説明を省略する。本実施形態では、鉄キレート剤を用いて脱硫することとしたが、脱硫方法はこれに限られず、例えば、ナフトキノンスルホン酸ナトリウムを用いる脱硫、ピクリン酸を用いる脱硫などの方法を適用することができる。
【００５９】
＜除湿工程＞
上記脱硫工程で硫化水素が除去された改質ガスは、除湿工程にて水分を除去され、精製ガスとして送り出される。
【００６０】
このように、上記改質ガスは、上記酸洗浄工程、アルカリ洗浄工程、脱硫工程そして除湿工程を経て精製される。精製された精製ガスは燃料用ガスなどとして利用される。
【００６１】
［洗浄水処理工程］
酸洗浄装置４１およびアルカリ洗浄装置４２で改質ガスの洗浄に使用された酸洗浄処理水およびアルカリ洗浄処理水の一部は、それぞれ洗浄水処理装置Ｖへ導かれる。洗浄水処理装置Ｖで、酸洗浄装置４１で酸洗浄水により改質ガスから除去された成分（鉄、重金属類及びダスト）が、上記酸洗浄水から除去される。また、アルカリ洗浄装置４２でアルカリ洗浄水により改質ガスから除去された塩化水素はアルカリと反応して塩化ナトリウムが生成されており、塩化ナトリウムを含む洗浄処理水を後述する工程を経て、塩化ナトリウムを副生塩として利用可能とするように不純物を除去する処理が施される。
【００６２】
洗浄水処理工程は、混合工程、鉄除去工程、亜鉛・鉛等の重金属除去工程、濃縮工程、晶析工程を有している。以下、各工程について説明する。
【００６３】
＜酸洗浄水の固液分離工程＞
酸洗浄水の固液分離工程では、酸洗浄工程で酸洗浄装置から抜き出した酸洗浄処理水を沈殿槽で固液分離し、上澄水を酸洗浄工程の酸洗浄水として循環使用し、残部の酸洗浄処理水を混合工程で用いる混合装置へ供給する。固液分離装置の形態は特に制限を受けるものではなく、比重沈降分離装置、遠心分離装置、ろ過装置、精密ろ過膜装置、限外ろ過膜装置などを用いた膜分離装置などを用いることができる。また、後述の鉄除去工程、重金属除去工程で用いる固液分離装置についても同様である。また、図１に示すように酸洗浄装置４１から抜き出した酸洗浄処理水を、冷却洗浄装置３０から抜き出した冷却洗浄処理水から固形物を分離する沈殿槽３１に供給し固液分離してもよい。
【００６４】
＜混合工程＞
混合工程では、上記固液分離工程で固液分離処理された酸洗浄処理水と、アルカリ洗浄工程から一部抜き出したアルカリ洗浄処理水とを混合装置５２で混合して混合処理水とする。既述したように、上記アルカリ洗浄水には塩化ナトリウムが蓄積されている。上記混合処理水は、副生塩として利用可能な塩化ナトリウムを含み、さらに、鉄、亜鉛、鉛などの重金属などを含んでいる。混合処理水から鉄、亜鉛、鉛などの重金属を除去し、排水可能とする処理を行う。
【００６５】
＜鉄除去工程＞
洗浄前の改質ガスには鉄分が含まれており、また、該ガス化溶融炉でのガス化は還元雰囲気で行われるので、酸洗浄工程にて酸洗浄処理水に溶解される鉄分、換言すれば、鉄除去工程に供給される混合処理水に含まれる鉄分は、主として２価の第一鉄イオン（Ｆｅ2+）になっている。
【００６６】
鉄除去工程のための鉄除去装置における反応槽（図示せず）には、第一鉄イオンを含む原塩水に過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）などの酸化剤が添加される。混合洗浄水に含まれる２価の第一鉄イオン（Ｆｅ2+）がこの酸化剤により酸化されて３価の第二鉄イオン（Ｆｅ3+）が生成される。酸化剤としては、過酸化水素だけでなく、次亜塩素酸、オゾンなどを用いることもできる。
【００６７】
次に、混合処理水に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加することにより、第二鉄イオン（Ｆｅ3+）を該水酸化ナトリウムと反応させ水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）3）を析出させる。該水酸化鉄が析出した混合処理水は、鉄除去工程のための固液分離装置（図示せず）に供給され、該水酸化鉄が固形分として分離除去される。該固形分が分離された混合処理水は亜鉛・鉛等の重金属除去工程へ供給される。
【００６８】
＜重金属除去工程＞
重金属除去工程では、該重金属除去工程のための重金属除去装置における反応槽（図示せず）にて、混合処理水に水酸化ナトリウムが添加されて該混合処理水のｐＨが７．５〜１０に調整され、混合処理水中の亜鉛イオン、鉛イオンが水酸化物すなわち水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）2）および水酸化鉛（Ｐｂ（ＯＨ）2）として析出される。そして、重金属除去工程のための固液分離装置（図示せず）にてこれらの水酸化物が固形分として分離除去される。該固形分が分離された混合処理水は濃縮工程のための濃縮装置へ供給される。
【００６９】
＜濃縮工程＞
濃縮工程では、濃縮装置で混合処理水から水分を低減させて濃縮することにより濃縮水を生成する。該濃縮水は晶析工程のための晶析装置に供給される。該濃縮装置における濃縮方法としては、多重効用缶により混合処理水を加熱して水分を蒸発させる方法、逆浸透膜、電気透析などを用いることができる。
【００７０】
＜晶析工程＞
晶析工程では、晶析装置で濃縮水を蒸発缶によって蒸発濃縮するか、冷却することにより、該濃縮水中に溶解している塩の濃度を飽和溶解度以上に高くして塩結晶を析出させ、塩化ナトリウムを晶析させて塩スラリーとして取り出す。該塩スラリーは脱水工程へ供給される。既述した鉄、亜鉛、鉛、の除去工程により不純物成分の大部分は除去されているが、晶析工程を行うことにより、残存する不純物を分離して、純度の高い塩化ナトリウムを副生塩として得ることができ、工業塩として有効利用できる。
【００７１】
＜脱水工程＞
脱水工程では、上記晶析工程にて晶析した塩を含む塩スラリーから脱水して塩化ナトリウム濃度の高い副生塩を得る。脱水工程のための脱水装置としては回分式の固液分離装置を用いることが好ましく、遠心分離機、真空ろ過機等を用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１１  反応装置（反応工程）
１２  破砕装置（破砕工程）
Ａ  熱分解部
Ｂ  溶融部
Ｃ  ガス改質部
Ｉ  前処理装置（前処理工程）
II  ガス化溶融装置（ガス化溶融工程）
III  冷却洗浄・循環装置（冷却・酸洗浄工程）
IV  ガス精製装置（ガス精製工程）
Ｖ  洗浄水処理装置（洗浄水処理工程）
【図１】
2019072678.tif 000003
【図２】
2019072678.tif 000004