(57)【要約】【課題】焼却灰に炭酸ガスを通気しながら混合攪拌処理するに当たり、装置への過負荷、焼却灰の造粒を防止して、効率的な処理を行う。【解決手段】ケーシング１と、ケーシング１に開口する焼却灰供給口１６、処理灰排出口３２、炭酸ガス供給口２７及びガス排出口３０と、ケーシング１内に設けられた加重方式の混合攪拌手段３とを具備した焼却灰の処理装置。この装置を用いて、焼却灰に炭酸ガスを通気しながら混合攪拌する焼却灰の処理方法。【選択図】  図１
2004267908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
該ケーシングに設けられた焼却灰供給口、処理灰排出口、炭酸ガス供給口及びガス排出口と、
該ケーシング内に設置された加重方式の混合攪拌手段と、
を具備してなる焼却灰の処理装置。
【請求項２】
請求項１において、該ケーシングに液体供給口が設けられており、該液体供給口を介してケーシング内に水及び／又は液体の重金属固定化剤を添加する手段が設けられていることを特徴とする焼却灰の処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
該混合攪拌手段は、上下方向に配置された回転軸と、該回転軸に保持されており、該回転軸の回転に伴って該回転軸の周囲を公転する車輪と、該車輪を下方に付勢する付勢機構とを備えており、
該ケーシング底面上に焼却灰が堆積され、堆積された焼却灰の上を該車輪が転動することにより該焼却灰が混合攪拌されることを特徴とする焼却灰の処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の焼却灰の処理装置を用いて焼却灰を処理する方法であって、
該ケーシング内に焼却灰を供給し、該ケーシング内に炭酸ガスを通気しながら該焼却灰を混合攪拌することを特徴とする焼却灰の処理方法。
【請求項５】
請求項４において、焼却灰に重金属固定化剤を添加して混合攪拌することを特徴とする焼却灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼却灰の処理装置及び処理方法に係り、特に、焼却灰に炭酸ガスを通気して該焼却灰のｐＨを重金属の溶出防止に好適な範囲とする処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼却すると、焼却灰が発生する。この焼却灰中には、鉛、カドミニウムなどの有害な重金属が多量に含まれており、これらが環境を汚染し、人体に悪影響を及ぼす恐れがあることから、焼却灰の処理にあたっては、重金属の溶出を防止する処置を施す必要がある。
【０００３】
従来、重金属含有灰の処理方法として、炭酸ガスと重金属固定剤を用いて処理する方法（特開平８−１５５４１７号公報）が提案されており、そのための処理装置（特開２００１−６２４２６号公報）も提案されている。即ち、重金属の溶出を防止するために焼却灰に重金属固定化剤を添加して重金属を固定化する方法が広く採用されているが、重金属固定化剤による重金属固定化効果を有効に発揮させるためには、そのｐＨ条件が重要であり、このｐＨ調整のために有効な方法として、重金属含有灰を炭酸ガスで処理する方法が提案されている。また、重金属のうち、鉛については、炭酸ガスによる処理のみでもその溶出を十分に防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５５４１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−６２４２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼却炉から排出される焼却灰は均一な混合物ではなく、その含水率も変動する。このように性状が不均一で変動する焼却灰を通常の混合攪拌装置で、炭酸ガス、或いは炭酸ガス及び重金属固定化剤と共に混合攪拌すると、混合攪拌装置に加えられる負荷が大きく、過負荷のために、十分な混合攪拌効果を得ることができない；処理効率が劣る；といった問題を生じる。また、含水率の変動で混合攪拌中に焼却灰が造粒する場合があるが、造粒した焼却灰に炭酸ガスを通気しても炭酸ガスの吸収効率が悪く、炭酸ガスによる中和効果を十分に得ることができなくなる。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、焼却灰に炭酸ガスを通気しながら混合攪拌処理するに当たり、装置への過負荷、焼却灰の造粒を防止して、効率的な処理を行うことができる焼却灰の処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の焼却灰の処理装置は、ケーシングと、該ケーシングに設けられた焼却灰供給口、処理灰排出口、炭酸ガス供給口及びガス排出口と、該ケーシング内に設置された加重方式の混合攪拌手段とを具備したものである。
【０００８】
この加重方式の混合攪拌手段によると、装置への過負荷、焼却灰の造粒を防止して、効率的に混合攪拌処理することができる。
【０００９】
本発明の処理装置は、更に、ケーシングに液体供給口が設けられ、この液体供給口を介してケーシング内に水及び／又は液体の重金属固定化剤を添加する手段が設けられていることが好ましい。
【００１０】
また、混合攪拌手段は、上下方向に配置された回転軸と、この回転軸に保持されており、この回転軸の回転に伴ってその周囲を公転する車輪と、この車輪を下方に付勢する付勢機構とを備え、ケーシングの底面上に堆積された焼却灰の上を、この車輪が転動することにより該焼却灰を混合攪拌するものが好ましい。
【００１１】
本発明の焼却灰の処理方法は、かかる本発明の焼却灰の処理装置のケーシング内に焼却灰を供給し、該ケーシング内に炭酸ガスを通気しながら焼却灰を混合攪拌するものであり、炭酸ガス通気中の焼却灰を効率的に混合攪拌することにより、良好な処理効果を得ることができる。炭酸ガスの通気前又は通気中に水を添加してもよく、これにより炭酸化反応を促進できる。
【００１２】
本発明においては、炭酸ガスの通気中或いは炭酸ガスの通気の前又は後において、焼却灰に重金属固定化剤を添加しても良く、これにより、酸性条件下などの重金属類が溶出しやすい雰囲気でも鉛等の重金属の溶出をより一層確実に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の焼却灰の処理装置及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の焼却灰の処理装置の実施の形態を示す断面図である。図１において、１は有底円筒状のケーシング（攪拌槽）であり、該ケーシング１の上端開口は蓋部材２によって密閉されている。該ケーシング１内には、投入された焼却灰を混合攪拌する手段３が設置されている。
【００１５】
この混合攪拌手段３は、ケーシング１の中心に立設された円筒型軸受４と、該軸受４内に挿入されており、鉛直軸心回りに回転自在な回転軸５と、該回転軸５の上端部に固着され、放射方向に張り出したヘッド６と、該ヘッド６の先端部に上下方向回動可能に取付けられたアーム７ａ，７ｂと、該アーム７ａ，７ｂの各々の下端部に回転自在に取付けられた車輪８ａ，８ｂとを有する。なお上記アーム７ａ，７ｂの上端部にはスプリング機構９が取付けられており、各アーム７ａ，７ｂを介して車輪８ａ，８ｂを下方に押圧している。
【００１６】
回転軸５の下端部はケーシング１の底部を貫通し、減速機１１の出力軸１２と連結している。該減速機１１の入力軸１３はモータ１４の出力軸１５と連結されている。該モータ１４の駆動により、車輪８ａ，８ｂが回転軸５を中心にしてその周囲を公転するようにされている。
【００１７】
このケーシング１の底面上に焼却灰が堆積層を形成するように供給される。車輪８ａ，８ｂが回転軸５と共に公転する場合、スプリング機構９によって車輪８ａ，８ｂが焼却灰堆積物に押し付けられ、この上を転動する。これにより、焼却灰が混合攪拌される。
【００１８】
蓋部材２の中央部には焼却灰供給口１６が設けられている。該供給口１６の下方にはダンパ１７がリンク機構１８の先端部にピン連結されて配設されている。リンク機構１８の基端部は、ケーシング１上に設置されたシリンダ１９のピストンロッド２１先端部にピン連結されており、該ピストンロッド２１が伸長すると、リンク機構１８がＡ点を支点として反時計方向に回動し、ダンパ１７が焼却灰供給口１６を気密に閉鎖する。
【００１９】
蓋部材２には炭酸ガス供給口２７及び液体供給口３１が設けられている。炭酸ガス供給口２７は管路２８を介して炭酸ガス源（図示せず）に接続されている。この管路２８の途中にはバルブ２９が設けられている。
【００２０】
ケーシング１の下部側壁には、処理灰排出口３２が設けられ、図示しない排出扉で蓋されている。
【００２１】
このように構成された処理装置において、シリンダ１９のピストンロッド２１を縮引作動させて焼却灰供給口１６を開き、焼却灰をケーシング１内へ投入する（なお、液体供給口３１及び処理灰排出口３２は閉じておく。）。次にシリンダ１９のピストンロッド２１を伸長作動させて処理灰供給口１６を密閉する。そして、バルブ２９を開いてケーシング１内に炭酸ガスを供給すると共に、モータ１４を駆動して車輪８ａ，８ｂを回転させ、ケーシング１内の焼却灰を混合攪拌する。
【００２２】
この炭酸ガスの通気前又は通気中に、液体供給口３１から水を供給すると、炭酸ガスが水に溶け、炭酸イオンとなり、これが焼却灰中の消石灰と反応して炭酸カルシウムとなる、いわゆる炭酸化反応が促進する。焼却灰は、アルカリ性のため吸湿性があり、水分供給が不要の場合があるが、不足する場合には、水分を供給することが好ましい。液体の重金属固定化剤を添加する場合は、それに含まれる水分で代用することも可能である。
【００２３】
このようにして焼却灰に炭酸ガスを通気しながら混合攪拌した後は、炭酸ガスの供給を停止すると共にモータ１４を停止し、排出扉を開けて処理灰排出口３２から処理灰を取り出す。
【００２４】
炭酸ガスとしては、炭酸ガスに限らず炭酸ガスと窒素や空気等との混合ガスを用いることができる。また、焼却施設等から発生する炭酸ガスを含有する廃ガスを用いることもできる。
【００２５】
炭酸ガスの通気量及び処理時間は、処理灰からの水中への溶出物による水のｐＨが９〜１２．５、特に１０．０〜１１．０になるように調整することが好ましい。
【００２６】
この処理装置により、炭酸ガスの通気と共に焼却灰に重金属固定化剤を添加する場合には、炭酸ガスの通気開始前、炭酸ガスの通気中、或いは炭酸ガスの通気後のいずれか１以上の工程で、適宜重金属固定化剤をケーシング１内に添加して焼却灰と混合攪拌すれば良い。この場合、粉体の重金属固定化剤であれば、焼却灰供給口１６から焼却灰と共にケーシング１内に投入することもできる。また、液体の重金属固定化剤であれば液体供給口３１から供給すれば良い。なお、この液体供給口３１は、液体源にバルブを有する配管（液体源及び配管は共に図示されていない。）で接続されている。
【００２７】
本発明の炭酸ガスによる処理と併用することができる重金属固定化剤としては、例えば、リン酸系重金属固定化剤、キレート系重金属固定化剤、活性白土のような粘土鉱物系重金属固定化剤、澱粉のような高分子系重金属固定化剤、セメント系重金属固定化剤、硫酸のような酸性溶液系重金属固定化剤などを挙げることができる。これらの重金属固定化剤の添加量は焼却灰に対して０．５〜２０重量％、特に１〜５重量％とすることが好ましい。
【００２８】
このような本発明の処理装置及び処理方法は、焼却灰の処理に好適である。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３０】
なお、以下の実施例で処理したＡ焼却灰の成分分析値は下記の通りである。
【００３１】
【表１】
2004267908.tif 000003
【００３２】
実施例１
図１に示す本発明の焼却灰の処理装置を用いて焼却灰の処理を行った。この装置の各部の寸法は次の通りである。
【００３３】
ケーシング１内径    ：１０００ｍｍ
ケーシング１深さ    ：  ５００ｍｍ
車輪８ａ，８ｂの直径：  ３００ｍｍ
車輪８ａ，８ｂの幅  ：    ８０ｍｍ
【００３４】
処理手順は以下の通りとした。
▲１▼  Ａ焼却灰４０．０ｋｇをケーシング内に投入した。
▲２▼  下記条件で混合攪拌しながら、炭酸ガスの通気を開始した。炭酸ガスの通気条件は、Ｎ２＝３６０Ｌ／分、ＣＯ２＝４０Ｌ／分（ＣＯ２＝１０％）とした。
回転軸の回転数：２０ｒｐｍ
車輪の押圧力  ：８０ｋｇ
▲３▼  経時的に焼却灰を採取した。
▲４▼  ガス通気５時間後、正リン酸７５重量％水溶液０．８ｋｇ（焼却灰に対して２重量％）を液体供給口３１より注入しながら３分間攪拌し、処理灰を採取した。
▲５▼  採取した処理灰について、環境庁告示１３号試験に準じた溶出試験及び一部のものについては更にｐＨ４での溶出試験を行って、溶出液のｐＨとｐｂ濃度を測定した。
【００３５】
試験結果を表２に示した。
【００３６】
【表２】
2004267908.tif 000004
【００３７】
表２より、ガス通気時間が増加するにつれてＰｂ濃度が減少していくことが明らかであるため、本処理により焼却灰からのＰｂ溶出を抑制できることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の焼却灰の処理装置及び処理方法によれば、焼却炉に炭酸ガスを通気しながら混合攪拌処理するに当たり、装置への過負荷、焼却灰の造粒を防止して、効率的な処理を行うことができる。
【００３９】
このため、焼却灰の重金属固定化処理に当たり、焼却灰に炭酸ガスを十分に反応させて処理灰のｐＨを安定化させることができるため、短時間の処理で重金属の溶出を確実に防止することができる。更に重金属固定化剤を併用する場合においても、重金属固定化効果を有効に発揮させて、少ない重金属固定化剤使用量で処理灰からの重金属の溶出を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼却灰の処理装置の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
３  混合攪拌手段
５  回転軸
６  ヘッド
７ａ，７ｂ  アーム
８ａ，８ｂ  車輪
１６  焼却灰供給口
２７  炭酸ガス供給口
３０  ガス排出口
３１  液体供給口
３２  処理灰排出口
【図１】
2004267908.tif 000005