(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる加水手段と、
焼却灰の飛散防止を目的に前記第一水分率よりも低く定められる第二水分率となるように前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する乾燥手段と、
を備える焼却灰処理装置。
【請求項２】
前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰を搬送する灰搬送手段を備え、
前記灰搬送手段によって焼却灰を搬送しながら前記乾燥手段によって乾燥するように構成される請求項１に記載の焼却灰処理装置。
【請求項３】
前記乾燥手段によって乾燥される焼却灰の水分率を測定する乾灰水分率測定手段と、
前記乾灰水分率測定手段によって測定される水分率が前記第二水分率となるように前記灰搬送手段を制御する灰搬送制御手段と、
を備える請求項２に記載の焼却灰処理装置。
【請求項４】
前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰の水分率を測定する湿灰水分率測定手段と、
前記湿灰水分率測定手段によって測定される水分率が前記第一水分率となるよう前記加水手段を制御する加水制御手段と、
を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項５】
焼却灰を前記灰搬送手段へと間欠的に排出する灰排出手段を備え、
前記灰排出手段の間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、前記灰搬送手段の搬送動作と、前記乾燥手段の乾燥動作とを連動させるように構成される請求項２〜４の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項６】
前記第一水分率は、１５〜３０％であり、前記第二水分率は、１０〜１５％である請求項１〜５の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項７】
焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる加水工程と、
焼却灰の飛散防止を目的に前記第一水分率よりも低く定められる第二水分率となるように前記加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する乾燥工程と、
を包含する焼却灰処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼却した際に発生する焼却灰を処理する焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却炉から排出される焼却灰は、埋め立て処分されてきたが、埋立用地の確保が難しく、また、資源循環型社会形成の観点より、資源化が求められている。
【０００３】
焼却灰の主成分は、酸化ケイ素、酸化カルシウム、及びアルミナであり、土木資源等に有効利用し得る性状を有している。ところが、焼却灰には、微量成分として鉛をはじめとする有害重金属類が含まれており、これらが溶出することがあることから、焼却灰の有効利用の障害となっている。
【０００４】
鉛等の有害物質の溶出を抑える方法としては、キレート剤等の薬剤を用いる方法があるが、コストが嵩むため、薬剤を用いない方法にシフトしつつある。薬剤を用いない方法としては、エージングが挙げられる。エージングは、焼却灰を湿潤状態で大気に晒すことで、焼却灰に含まる重金属類と大気中の二酸化炭素とが反応し、炭酸金属になることで不溶化するプロセスを利用した方法である。
【０００５】
しかし、上記のエージングでは、焼却灰を大気に晒すための広大な処理ヤードを焼却処理施設内に設ける必要があり、施設の規模が大きくなるという問題がある。
【０００６】
上記のような問題を解決し得るものとして、焼却灰に二酸化炭素と水分とを混合して５０〜６００℃の温度域で一定時間保持し、焼却灰を酸に難溶な物質に改質することにより、焼却灰中の鉛の外部への溶出を抑制するようにした焼却灰の改質処理方法がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２３９８７号公報
【０００８】
特許文献１に係る焼却灰の改質処理方法は、ロータリキルンやオートクレーブ等のような焼却灰を一定時間撹拌・混合しながら加熱できる構造の改質装置を用いて実施される。この改質処理方法においては、改質装置内に焼却灰を投入し、これに水（又は水蒸気）とＣＯ２（又はＣＯ２含有ガス）とを加え、これらを撹拌混合しながら一定時間（約０．１〜１０時間）、５０〜６００℃、好ましくは１００〜４００℃の温度に保持する処理が行われる。
【０００９】
改質装置内では、上記の処理により、焼却灰中に残留しているＡｌや、Ｓｉ、ＣａＯ、ＣａＣＯ３等が加熱下で水分と反応し、水熱反応処理の場合と同様に、アルミノケイ酸カルシウム水和物が形成される。また、改質装置内には、ＣＯ２が供給されているため、ＣＯ２とＨ２Ｏとがアルミノケイ酸カルシウム水和物と反応することにより、アルミノケイ酸カルシウム水和物からカルシウム成分が除去されて、アルミノケイ酸水和物が形成される。このようにして形成されるアルミノケイ酸水和物の網目構造内に焼却灰中の鉛が取り込まれて、鉛の溶出が抑制される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に係る焼却灰の改質処理方法では、焼却灰に二酸化炭素と水分とを混合した際の焼却灰の水分率が鉛等の溶出抑制効果に及ぼす影響まで考慮されていない。このため、水を含ませた焼却灰の水分率が、例えば１５％未満（施設毎や諸条件により異なる）の場合、鉛等の溶出を十分に抑制することができない虞がある。また、特許文献１に係る焼却灰の改質処理方法では、二酸化炭素と水分とを混合した後に５０〜６００℃の温度域で一定時間保持された焼却灰の水分率が作業環境やハンドリングに及ぼす影響まで考慮されていない。このため、５０〜６００℃の温度域で一定時間保持された焼却灰の水分率が、例えば１０％未満の場合、焼却灰が飛散して、作業環境が悪化したり、ハンドリングが困難になったりする虞がある。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、鉛等の重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませた後に、焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように焼却灰を乾燥したとしても、重金属類の溶出量は焼却灰の水分率が第二水分率のときの重金属類溶出量まで増加することなく、焼却灰の水分率が第一水分率のときの重金属類溶出量が維持されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
要するに、上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理装置の特徴構成は、
焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる加水手段と、
焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する乾燥手段と、
を備えることにある。
【００１４】
本構成の焼却灰処理装置は、加水手段と乾燥手段とを備える構成とされる。加水手段は、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。一方、乾燥手段は、焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。焼却灰に含まれる重金属類の溶出量は、乾燥手段による乾燥後の第二水分率のときの重金属類溶出量まで増加することなく、加水手段によって水を含ませた第一水分率のときの重金属類溶出量が維持される。従って、本発明の焼却灰処理装置によれば、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰を搬送する灰搬送手段を備え、
前記灰搬送手段によって焼却灰を搬送しながら前記乾燥手段によって乾燥するように構成されることが好ましい。
【００１６】
本構成の焼却灰処理装置によれば、灰搬送手段によって焼却灰を搬送しながら乾燥手段によって乾燥するようにされているので、焼却灰を効率良く乾燥することができ、焼却灰の処理能力を向上することができる。
【００１７】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記乾燥手段によって乾燥される焼却灰の水分率を測定する乾灰水分率測定手段と、
前記乾灰水分率測定手段によって測定される水分率が前記第二水分率となるように前記灰搬送手段を制御する灰搬送制御手段と、
を備えることが好ましい。
【００１８】
本構成の焼却灰処理装置によれば、乾灰水分率測定手段によって測定される水分率が第二水分率となるように灰搬送制御手段によって灰搬送手段が制御されるので、乾燥手段によって乾燥される焼却灰の水分率を正確に第二水分率とすることができ、焼却灰が飛散するのを確実に防ぐことができる。
【００１９】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記加水手段によって湿潤状態とされた焼却灰の水分率を測定する湿灰水分率測定手段と、
前記湿灰水分率測定手段によって測定される水分率が前記第一水分率となるよう前記加水手段を制御する加水制御手段と、
を備えることが好ましい。
【００２０】
本構成の焼却灰処理装置によれば、湿灰水分率測定手段によって測定される水分率が第一水分率となるように加水制御手段によって加水手段が制御されるので、加水手段によって水を含ませる焼却灰の水分率を正確に第一水分率とすることができ、重金属類の溶出量を確実に基準値未満にすることができる。
【００２１】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
焼却灰を前記灰搬送手段へと間欠的に排出する灰排出手段を備え、
前記灰排出手段の間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、前記灰搬送手段の搬送動作と、前記乾燥手段の乾燥動作とを連動させるように構成されることが好ましい。
【００２２】
本構成の焼却灰処理装置によれば、焼却灰を灰搬送手段へと間欠的に排出する灰排出手段を備え、灰排出手段の間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、灰搬送手段の搬送動作と、乾燥手段の乾燥動作とを連動させるように構成されているので、焼却灰の処理能力を一定以上に保ちつつ、省動力化により消費電力を削減することができる。
【００２３】
本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記第一水分率は、１５〜３０％であり、前記第二水分率は、１０〜１５％であることが好ましい。
【００２４】
本構成の焼却灰処理装置によれば、第一水分率が、１５〜３０％であることから、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量を確実に基準値未満にすることができる。また、本構成の焼却灰処理装置によれば、第二水分率が、１０〜１５％であることから、焼却灰の飛散を防止することができるとともに、重量あたりで精算される焼却灰の処理費用を低く抑えることができる。
【００２５】
次に、上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理方法の特徴構成は、
焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる加水工程と、
焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように前記加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する乾燥工程と、
を包含することにある。
【００２６】
本構成の焼却灰処理方法は、加水工程と乾燥工程とを包含する構成とされる。加水工程は、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。一方、乾燥工程は、焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。焼却灰に含まれる重金属類の溶出量は、乾燥工程による乾燥後の第二水分率のときの重金属類溶出量まで増加することなく、加水工程によって水を含ませた第一水分率のときの重金属類溶出量が維持される。従って、本発明の焼却灰処理方法によれば、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、焼却灰処理装置において用いられる灰排出装置の概略構造を示す模式図で、（ａ）はプッシャー式灰排出装置、（ｂ）はスクリュー式灰排出装置、（ｃ）は二重ダンパ式灰排出装置である。
【図３】図３は、環境庁告示第１３号試験による焼却灰に含まれる重金属類（鉛）の溶出量と焼却灰の水分率との関係の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明について、図１〜図５を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。
【００２９】
〔第一実施形態〕
＜全体構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。図１において、焼却炉１は、例えば都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理するものである。焼却炉１の焼却排ガス流れの下流側には、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、バグフィルタ５、誘引送風機６、及び煙突７がそれぞれ順に配設されている。焼却炉１での焼却処理に伴い発生した焼却排ガスは、誘引送風機６の誘引作用により、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、及びバグフィルタ５にそれぞれ順に送り込まれる。
【００３０】
ボイラ２では、焼却排ガスの熱を利用して蒸気を発生させ、エコノマイザ３では、ボイラ２に供給する水を焼却排ガスの余熱を利用して加熱する。減温塔４では、エコノマイザ３からの焼却排ガスを所定温度まで冷却する。バグフィルタ５では、冷却後の焼却排ガスに含まれるダスト等を除去する。そして、ダスト等が除去された後の焼却排ガスは、誘引送風機６により煙突７を介して外部に排出される。なお、バグフィルタ５において除塵された後の焼却排ガス中には、５〜２０体積％のＣＯ２（温度：８０〜１６０℃）が含まれている。
【００３１】
図１に示される焼却灰処理装置１０Ａは、焼却炉１での焼却処理に伴い発生する焼却灰に含まれる重金属類の溶出を抑制するように難溶性化処理を行うための装置である。この焼却灰処理装置１０Ａは、灰排出手段としての灰排出装置１１と、灰搬送手段としての灰搬送装置１２と、加水手段としての水噴射ノズル１３と、乾燥手段としての吹込管１４と、乾灰水分率測定手段としての乾灰水分計１５と、制御手段としての制御装置１６とを備えている。
【００３２】
＜灰排出装置＞
灰排出装置１１は、焼却炉１から排出された焼却灰を一旦貯留し必要に応じて焼却灰を間欠的に排出するものである。図２は、焼却灰処理装置において用いられる灰排出装置の概略構造を示す模式図で、（ａ）はプッシャー式灰排出装置、（ｂ）はスクリュー式灰排出装置、（ｃ）は二重ダンパ式灰排出装置である。灰排出装置１１としては、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示されるような、プッシャー式灰排出装置２１や、スクリュー式灰排出装置２２、二重ダンパ式灰排出装置２３等が用いられ、これらの中から適宜に選択される。
【００３３】
図２（ａ）に示されるプッシャー式灰排出装置２１は、焼却炉１からの焼却灰を貯留する焼却灰貯留部３１と、この焼却灰貯留部３１に貯留されている焼却灰を下部から順に押し出して排出する灰押出装置３２とを備えて構成されるものである。また、図２（ｂ）に示されるスクリュー式灰排出装置２２は、焼却炉１からの焼却灰を受入可能なトラフ３３と、トラフ３３内に配設される軸付スクリュー羽根３４とを備え、軸付スクリュー羽根３４を回転させることにより、トラフ３３内の焼却灰を軸付スクリュー羽根３４によって下流側へと押し出して排出するように構成されるものである。また、図２（ｃ）に示される二重ダンパ式灰排出装置２３は、焼却炉１の排出口に設けられるシュート３５の内部で上下に配置される上側ダンパ３６、及び下側ダンパ３７を備え、上下のダンパ３６，３７上に堆積された焼却灰を落下させる動作を上下のダンパ３６，３７が交互に行って段階的に焼却灰を落下させて排出するように構成されるものである。
【００３４】
＜灰搬送装置＞
次に、上記の灰排出装置１１によって排出される焼却灰を搬送する灰搬送装置１２について説明する。図１に示されるように、灰搬送装置１２としては、ベルトコンベヤ式灰搬送装置が採用されている。この灰搬送装置１２は、搬送方向に延びる四角筒状のケーシング４１と、ケーシング４１内に配設されるベルトコンベヤ４２とを備えて構成されている。
【００３５】
ケーシング４１は、灰排出装置１１から排出された焼却灰が投入される投入口４３を一方側に有するとともに、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰を排出するための排出口４４を他方側に有している。ベルトコンベヤ４２は、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪４５及び従動輪４６と、これら駆動輪４５及び従動輪４６に巻き掛け装着される無端ベルト４７と、駆動輪４５を駆動する駆動モータ４８とを備えている。ベルトコンベヤ４２においては、駆動モータ４８の作動にて周回運動する無端ベルト４７により、ケーシング４１の投入口４３を介して投入された焼却灰をケーシング４１の排出口４４へと搬送することができるようになっている。なお、排出口４４から排出された焼却灰は、焼却灰貯留設備４９において貯留される。
【００３６】
第一実施形態では、灰搬送装置１２として、ベルトコンベヤ式灰搬送装置を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、フライトコンベヤ式灰搬送装置を採用してもよい。フライトコンベヤ式灰搬送装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると以下の通りである。
【００３７】
フライトコンベヤ式灰搬送装置は、上記のケーシング４１と同構造のケーシング内にフライトコンベヤが配設されて構成されている。フライトコンベヤは、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪及び従動輪と、これら駆動輪及び従動輪に巻き掛け装着される無端チェーンと、ケーシングの底板に対し近接して移動可能となるように無端チェーンに所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパと、駆動輪を駆動する駆動モータとを備えている。このフライトコンベヤにおいては、駆動モータの作動にて無端チェーンが周回運動し、無端チェーンに取り付けられたスクレーパによってケーシングの底板上に堆積した焼却灰を掻き取ってケーシングの排出口へと搬送することができるようになっている。
【００３８】
＜水噴射ノズル＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰に対し水を噴射して焼却灰に水を含ませるものである。水噴射ノズル１３は、灰搬送装置１２の搬送方向上流側領域における焼却灰に対して水を均等に添加（噴射）できるようにケーシング４１の上部に複数設けられている（説明の都合上、図においては１個のみ示す。）。
【００３９】
水噴射ノズル１３は、水供給源５０に水供給管５１を介して接続されている。こうして、水噴射ノズル１３には、水供給源５０から圧送される水が水供給管５１を介して供給される。水供給管５１には、水噴射ノズル１３へと流れる水の流量を調節できるように流量調節弁５２が介設されている。また、水供給管５１には、水噴射ノズル１３へと流れる水の流量を測定することができるように流量計５３が介設されている。
【００４０】
＜吹込管＞
吹込管１４は、水噴射ノズル１３の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向下流側に位置するようにケーシング４１の上部に設けられている。吹込管１４は、ケーシング４１の内部に向けて開口した管状部材によって構成されている。吹込管１４は、水噴射ノズル１３から噴射される水によって湿潤状態とされてベルトコンベヤ４２により搬送される焼却灰に対して乾燥用ガス（焼却排ガス）を吹き込む。
【００４１】
吹込管１４には、バグフィルタ５においてダスト等が除去された後の焼却排ガスを供給するための排ガス供給管５５が接続されている。排ガス供給管５５の途中には、誘引送風機５６が介設されており、誘引送風機５６の誘引作用により、除塵後の焼却排ガスが吹込管１４に供給される。これにより、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰に対して焼却排ガスが吹込管１４により吹き込まれる。
【００４２】
＜排気部＞
ケーシング４１には、灰搬送装置１２の搬送方向最下流部に位置するように排気部５７が設けられている。排気部５７は、吹込管１４を通してケーシング４１の内部に吹き込まれた焼却排ガスをケーシング４１の外部へと排出できるようにケーシング４１の外部に向けて開口した管状部材によって構成されている。排気部５７には、ケーシング４１の外部へと排出される焼却排ガスを焼却炉１へと導くための排ガス排気管５８が接続されている。
【００４３】
＜乾灰水分計＞
乾灰水分計１５は、吹込管１４と排気部５７との間に位置するようにケーシング４１の上部に設けられている。乾灰水分計１５は、吹込管１４を通して吹き込まれた焼却排ガスによって乾燥される焼却灰の水分率を測定する。乾灰水分計１５としては、搬送される焼却灰に対して非接触でその焼却灰に含まれる水分率を連続的に測定できるものが好ましい。例えば、焼却灰に照射されたマイクロ波の水分による減衰等の電気的変化量を水分値に置き換えて水分率を測定するマイクロ波式水分計や、焼却灰に照射された近赤外線を含む光の反射率から水分率を測定する近赤外線式水分計等を好適に用いることができる。
【００４４】
＜制御装置＞
制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を有するコンピュータを主体に構成されている。制御装置１６は、例えば、乾灰水分計１５からの測定信号に基づいて、所定の演算処理を実行し、演算結果に基づく所定の制御信号を駆動モータ４８へと送信して、ベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御し、乾灰水分計１５によって測定される水分率が後述する第二水分率となるように、吹込管１４から吹き出される焼却排ガス（乾燥用ガス）によって乾燥される焼却灰の水分率を制御する。第一実施形態の制御装置１６は、本発明における「灰搬送制御手段」に相当する。
【００４５】
＜作動説明＞
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ａにおいては、以下に述べる複数の工程の実施により、重金属類の難溶性化処理が行われる。
【００４６】
＜焼却灰排出工程＞
まず、灰排出装置１１は、焼却炉１から排出された焼却灰を一旦貯留し必要に応じて排出する（焼却灰排出工程）。灰排出装置１１から排出された焼却灰は、投入口４３を介してケーシング４１の内部に投入される。
【００４７】
＜焼却灰搬送工程＞
ベルトコンベヤ４２は、投入口４３を介してケーシング４１の内部に投入された焼却灰を排出口４４へと搬送する（焼却灰搬送工程）。排出口４４へと搬送された焼却灰は、排出口４４から排出され、焼却灰貯留設備４９において貯留される。
【００４８】
＜加水工程＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し水を噴射する。ベルトコンベヤ４２による焼却灰の搬送量が略一定の場合、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し所定流量以上の水を水噴射ノズル１３から噴射すれば、焼却灰の水分率は所定値以上となる。
【００４９】
図３は、環境庁告示第１３号試験による焼却灰に含まれる重金属類（鉛）の溶出量と焼却灰の水分率との関係の一例を示すグラフである。図３のグラフに示されるように、焼却灰の含水率が高い程、鉛の溶出量が減少する傾向にあり、焼却灰の水分率が１７％以上であれば鉛の溶出量が確実に基準値である０．３ｍｇ／Ｌ未満となる。そこで、第一実施形態では、ベルトコンベヤ４２によって搬送される搬送量が略一定の焼却灰に対し、どの程度の流量の水を含ませれば焼却灰の含水率が１７％程度となるかを予め求めておく。そして、流量計５３を確認しながら流量調節弁５２の操作により、水供給源５０から水噴射ノズル１３に供給される水の流量を調節して、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し、予め求めた流量、又はそれ以上の流量の水を水噴射ノズル１３から噴射する。第一実施形態において、加水工程の際の焼却灰の水分率の目標値（本発明の「第一水分率」に相当する。）は、１５％以上３０％以下が好ましく、本例では１７％程度である。これにより、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量を確実に基準値未満にすることができる。
【００５０】
＜乾燥工程＞
吹込管１４は、水噴射ノズル１３から噴射される水によって湿潤状態とされてベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対して、誘引送風機５６の誘引作用により供給される焼却排ガスを吹き込む。これにより、加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥するとともに、焼却排ガスに含まれるＣＯ２を焼却灰に接触させる。ここで、ケーシング４１の内部への焼却排ガスの供給は、１分〜１２時間程度（好ましくは５分〜１時間程度）行われる。なお、吹込管１４からケーシング４１内に吹き込まれた焼却排ガスは、排気部５７、及び排ガス排気管５８を介して焼却炉１へと排気される。
【００５１】
焼却灰に含まれる重金属類は、焼却排ガスに含まれるＣＯ２と反応して炭酸化物となり、水に対する溶解度が低下する。焼却灰に含まれる重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。鉛は、酸化鉛（ＰｂＯ）から炭酸鉛（ＰｂＣＯ３）に変化することにより、水に対する溶解度が下がって難溶性になる。また、焼却灰は、塩基性であって溶出液のｐＨが高い。焼却灰のｐＨに関しては、焼却灰に含まれる酸化カルシウム（ＣａＯ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）をＣＯ２と反応させて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とすることにより、焼却灰のｐＨを重金属類が難溶性を示す難溶性領域とすることも行われる。鉛は両性金属であり、強い塩基性を示す焼却灰においては溶出液のｐＨを低下させて難溶性領域とすることで、鉛の溶出量を減少させることができる。
【００５２】
＜乾灰水分率測定工程＞
乾灰水分計１５は、乾燥工程によって乾燥される焼却灰の水分率を測定する。乾灰水分計１５の測定信号は、制御装置１６へと送信される。
【００５３】
焼却灰処理装置１０Ａにおいては、乾燥工程が施された焼却灰の実際の水分率（乾灰水分計１５の測定水分率ＷＫ）が目標水分率ＷＫＴになるようにされる。すなわち、制御装置１６は、所定の制御信号を駆動モータ４８へと送信し、ベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御して、乾灰水分計１５の測定水分率ＷＫを目標水分率ＷＫＴに一致させるようにする。こうして、焼却灰の水分率を正確に目標水分率ＷＫＴへと近づけることができる。ここで、目標水分率ＷＫＴ（本発明の「第二水分率」に相当する。）は、焼却灰の飛散防止を目的に定められるものであり、例えば、１０％以上１５％以下の範囲に設定されるのが好ましく、本例では１０％程度である。これにより、焼却灰の飛散を防止することができる。なお、焼却灰の水分率が１０％未満になると、焼却灰が飛散して、作業環境が悪化したり、ハンドリングが困難になったりする虞がある。
【００５４】
上記のように、第一実施形態においては、加水工程と乾燥工程とが実施される。加水工程は、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率（１７％程度）となるように焼却灰に水を含ませる。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。一方、乾燥工程は、焼却灰が飛散しない第二水分率（１０％程度）となるように加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。焼却灰に含まれる重金属類の溶出量は、乾燥工程による乾燥後の第二水分率のときの重金属類溶出量になるのではなく、加水工程によって水を含ませた第一水分率のときの重金属類溶出量が維持される。従って、第一実施形態によれば、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。
【００５５】
水分率が１０％程度にまで乾燥された焼却灰は、場外搬出されて再資源化等により処理される。処理費用は重量あたりで清算される。第一実施形態では、焼却灰の飛散を防止できる範囲で極力低い１０％程度の水分率とされるので、輸送中や積み込み、積み下ろし中に焼却灰が飛散するのを防止できるとともに、処理費用を低く抑えることができる。
【００５６】
第一実施形態においては、湿潤状態の焼却灰をベルトコンベヤ４２によって搬送しながら乾燥用ガス（焼却排ガス）を吹込管１４から吹き込んで乾燥するようにされているので、焼却灰を効率良く乾燥することができ、焼却灰の処理能力を向上することができる。
【００５７】
第一実施形態において、灰排出装置１１を間欠的に稼働するようにして、灰排出装置１１から焼却灰を灰搬送装置１２へと間欠的に排出するようにし、この間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、灰搬送装置１２の搬送動作と、誘引送風機５６の誘引作用による吹込管１４から焼却灰への乾燥用ガス吹込動作とを連動させるのがよい。こうすることにより、焼却灰の処理能力を一定以上に保ちつつ、省動力化により消費電力を削減することができる。
【００５８】
〔第二実施形態〕
図４は、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。第二実施形態において、第一の実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。
【００５９】
第二実施形態の焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、水噴射ノズル１３によって水が噴射された焼却灰の水分率を測定できるように水噴射ノズル１３と吹込管１４との間に位置するように湿灰水分計６０がケーシング４１の上部に設けられている。湿灰水分計６０としては、乾灰水分計１５と同様に、マイクロ波式水分計や、近赤外線式水分計等を好適に用いることができる。
【００６０】
制御装置１６は、第一実施形態で説明した制御、すなわち、ベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御し、乾灰水分計１５によって測定される水分率が後述する第二水分率となるように、吹込管１４から吹き出される焼却排ガス（乾燥用ガス）によって乾燥される焼却灰の水分率を制御することだけでなく、流量計５３からの測定信号と湿灰水分計６０からの測定信号とに基づいて、所定の演算処理を実行し、演算結果に基づく所定の制御信号を流量調節弁５２へと送信して、水噴射ノズル１３から噴射される水の噴射水量を制御することもできる。第二実施形態の制御装置１６は、本発明における「灰搬送制御手段」及び「加水制御手段」に相当する。
【００６１】
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、水噴射ノズル１３によって水が噴射された焼却灰の水分率を湿灰水分計６０によって測定する（水分率測定工程）。湿灰水分計６０の測定信号は、制御装置１６へと送信される。
【００６２】
ここで、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰の量（以下、「搬送灰量」と称する。）をＭとし、流量計５３によって測定される噴射水量（Ｌ／ｈ）をＱとし、湿灰水分計６０によって測定される水分率（％）をＷＳとした場合、搬送灰量Ｍは、下記式（１）によって求めることができる。
Ｍ  ＝  （１００  −  ＷＳ）  ×  Ｑ  ／  ＷＳ  ・・・（１）
【００６３】
また、予め設定される焼却灰（湿灰）の目標水分率（％）をＷＳＴとし、焼却灰の実際の水分率（湿灰水分計６０の測定水分率ＷＳ）が目標水分率ＷＳＴとなるのに必要な水の噴射水量（以下、「目標噴射水量」と称する。）をＱＴとした場合、目標噴射水量ＱＴは、下記式（２）によって求めることができる。
ＱＴ  ＝  ＷＳＴ  ×  Ｍ  ／（１００  −  ＷＳＴ）  ・・・（２）
なお、目標水分率ＷＳＴ（本発明の「第一水分率」に相当する。）は、例えば１５％以上３０％以下が好ましく、本例では１７％程度である。
【００６４】
制御装置１６は、湿灰水分計６０によって測定される水分率ＷＳと流量計５３によって測定される噴射水量Ｑとを読み込み、上記式（１）により搬送灰量Ｍを演算する。次いで、制御装置１６は、算出された搬送灰量Ｍに基づいて、上記式（２）により目標噴射水量ＱＴを演算する。そして、制御装置１６は、算出された目標噴射水量ＱＴに応じた流量制御信号を流量調節弁５２へと送り、流量計５３によって測定される水噴射ノズル１３からの実際の噴射水量が目標噴射水量ＱＴに一致するように噴射水量を制御する。これにより、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰の搬送量が変動したとしても、焼却灰の水分率を目標水分率ＷＳＴに確実に近づけることができる。
【００６５】
第二実施形態によっても、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。さらに、第二実施形態によれば、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰の搬送量に変動があっても、湿灰水分計６０によって測定される水分率が第一水分率（本例では、１７％程度）となるように制御装置１６によって制御されるので、水噴射ノズル１３によって水を含ませる焼却灰の水分率を正確に１７％程度とすることができ、重金属類の溶出量を確実に基準値未満とすることができる。
【００６６】
〔第三実施形態〕
図５は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略システムを示すブロック図である。第三実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第三実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。
【００６７】
第三実施形態の焼却灰処理装置１０Ｃにおいては、第一実施形態の焼却灰処理装置１０Ａ（図１参照）における灰排出手段としての灰排出装置１１と加水手段としての水噴射ノズル１３とに代えて、灰排出手段と加水手段との両方の機能を兼ね備える水封式灰排出装置７１が採用されている。
【００６８】
水封式灰排出装置７１は、焼却灰を冷却するための冷却水が貯留される冷却水槽７２を備えている。冷却水槽７２は、互いに平行な側板とこれら側板間底部に配される湾曲状の底板とによって形成され、焼却炉１からの焼却灰を受け入れて、受け入れた焼却灰を槽内の冷却水に漬けることによって焼却灰に水を含ませるとともに焼却灰を冷却する。
【００６９】
冷却水槽７２の一端部には、灰出口７３が形成されている。冷却水槽７２の他端側には、灰押出装置７４が配設されている。灰押出装置７４は、駆動源となる油圧シリンダ装置の駆動により、冷却水槽７２の底部に堆積された焼却灰を灰出口７３に向けて押し出すことができるようになっている。
【００７０】
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ｃにおいては、焼却炉１から排出された焼却灰が冷却水槽７２内に投入され、冷却水槽７２内の冷却水に漬けることによって焼却灰に水を含ませるとともに焼却灰を冷却する（加水工程）。灰押出装置７４の駆動により、冷却水槽７２の底部に堆積している焼却灰が灰出口７３に向けて押し出される。灰出口７３に向けて押し出される焼却灰は、灰出口７３に到達する途中における冷却水槽７２の水面の上方で水切りされる。この水切り後の焼却灰の水分率（本発明の「第一水分率」に相当する。）は、１５％以上３０％以下が好ましく、本例では２５％程度である。
【００７１】
水封式灰排出装置７１の灰出口７３から押し出された湿潤状態の焼却灰は、灰搬送装置１２の投入口４３を介してケーシング４１の内部に投入され、投入された焼却灰は、ベルトコンベヤ４２により排出口４４へと搬送される（焼却灰搬送工程）。
【００７２】
上記の焼却灰乾燥工程において、吹込管１４は、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている湿潤状態の焼却灰に対して、誘引送風機５６の誘引作用により供給される焼却排ガスを吹き込む（乾燥工程）。これにより、加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥するとともに、焼却排ガスに含まれるＣＯ２を焼却灰に接触させる。
【００７３】
＜乾灰水分率測定工程＞
乾灰水分計１５は、乾燥工程にて乾燥された焼却灰の水分率を測定する。乾灰水分計１５の測定信号は、制御装置１６へと送信される。
【００７４】
焼却灰処理装置１０Ｃにおいても、乾燥工程が施された焼却灰の実際の水分率（乾灰水分計１５の測定水分率ＷＫ）が目標水分率ＷＫＴに一致するように、ベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御する。こうして、焼却灰の水分率を正確に目標水分率ＷＫＴ（１０％程度）へと近づけることができる。
【００７５】
上記のように、第三実施形態においても、加水工程と乾燥工程とが実施される。加水工程は、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率（例えば、２５％程度）となるように焼却灰に水を含ませる。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。一方、乾燥工程は、焼却灰が飛散しない第二水分率（例えば、１０％程度）となるように加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。従って、第三実施形態によっても、第一実施形態と同様に、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。
【００７６】
第三実施形態において、水封式灰排出装置７１における灰押出装置７４を間欠的に稼働するようにして、水封式灰排出装置７１から灰搬送装置１２へと焼却灰を間欠的に排出するようにし、この間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、灰搬送装置１２の搬送動作と、誘引送風機５６の誘引作用による吹込管１４から焼却灰への乾燥用ガス吹込動作とを連動させるのがよい。こうすることにより、焼却灰の処理能力を一定以上に保ちつつ、省動力化により消費電力を削減することができる。
【００７７】
以上、本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。具体的な別実施形態は以下のとおりである。
【００７８】
（別実施形態１）
上記各実施形態では、乾灰水分計１５の測定値に基づいてベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御することにより、乾燥工程での焼却灰の水分率を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、焼却灰に対して吹込管１４を介して吹き込む乾燥用ガスを加熱するための加熱装置を別途設け、乾灰水分計１５の測定値に基づいて、その加熱装置での加熱温度や、加熱時間等を制御することにより、乾燥工程での焼却灰の水分率を制御するようにしてもよい。なお、加熱装置としては、例えば、焼却炉施設内の例えばボイラ２等で生成した蒸気や温水を熱源として熱交換器により乾燥用ガスを加熱する構成のものや、バグフィルタ５等の排ガス処理装置を経た焼却排ガス等を熱源として熱交換器により乾燥用ガスを加熱する構成のもの等が挙げられる。
【００７９】
（別実施形態２）
上記第一、第二実施形態において、必要に応じて、重金属類溶出防止薬剤添加工程を実施してもよい。すなわち、水供給源３０から圧送される水に重金属類溶出防止薬剤（キレート剤）を混合し、水とキレート剤との混合液を水噴射ノズル１３から噴射することにより、焼却灰にキレート剤を付着させる。これにより、上記の重金属類の難溶性化処理と、キレート剤による重金属類の安定化処理との相乗効果によって焼却灰からの重金属類の溶出をより確実に防ぐことができる。なお、焼却灰に対する焼却排ガスの添加と、キレート剤の添加とを組み合わせることにより、焼却灰に対して焼却排ガスの添加を行わずにキレート剤のみを添加する場合と比較して、キレート剤の添加量を低減することができる。
【００８０】
（別実施形態３）
上記各実施形態においては、焼却灰を搬送するベルトコンベヤ４２の全体を収容可能なケーシング４１に吹込管１４を設ける例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１、図４及び図５において符号８０を付した二点鎖線で示されるように、ベルトコンベヤ４２の一部分を覆うフード８０を設け、このフード８０に吹込管１４を設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法は、都市ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼却した際に発生する焼却灰に含まれる重金属類の溶出を抑制する用途において利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０Ａ〜１０Ｃ  焼却灰処理装置
１１            灰排出装置（灰排出手段）
１２            灰搬送装置（灰搬送手段）
１３            水噴射ノズル（加水手段）
１４            吹込管（乾燥手段）
１５            乾灰水分計（乾灰水分率測定手段）
１６            制御装置（灰搬送制御手段、加水制御手段）
６０            湿灰水分計（湿灰水分率測定手段）
７１            水封式灰排出装置
７２            冷却水槽（加水手段）
７４            灰押出装置（灰排出手段）
【要約】
【課題】作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、鉛等の重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる焼却灰処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませる加水手段としての水噴射ノズル１３と、焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように水噴射ノズル１３によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する乾燥手段としての吹込管１４とを備える焼却灰処理装置１０Ａ。
【選択図】図１【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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