(57)【要約】【課題】廃棄物を処理残渣少なく処理できる廃棄物処理装置を提供する。【解決手段】炭素粒支持体１、支持体１に敷設される炭素粒２及び支持体１に敷設される炭素粒２群に電圧を印加する電極３１、３２を有する廃棄物処理装置であり、炭素粒支持体１は、廃棄物処理残渣落下用孔１１ａが分散形成された電気絶縁性材からなる基体１１と、頂部で炭素粒２を支持し得る間隔で配列され、基体１１に立設された炭素製柱状体１２とを有している廃棄物処理装置。【選択図】    図１
2004225923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素粒支持体、該支持体に敷設される炭素粒及び該支持体に敷設される炭素粒群に電圧を印加する電極を有する廃棄物処理装置であり、前記炭素粒支持体は、廃棄物処理残渣落下用孔が分散形成された電気絶縁性材からなる基体と、頂部で前記炭素粒を支持し得る間隔で配列され、前記基体に立設された炭素製柱状体とを有している廃棄物処理装置。
【請求項２】
炭素粒支持体、該支持体に敷設される炭素粒及び該支持体に敷設される炭素粒群に電圧を印加する電極を有する廃棄物処理装置であり、前記炭素粒支持体は、廃棄物処理残渣落下用孔が分散形成された電気絶縁性材からなる基体と、頂部で前記炭素粒を支持し得る間隔で配列され、前記基体に立設されたコークス製柱状体とを有している廃棄物処理装置。
【請求項３】
炭素粒支持体、該支持体に敷設される炭素粒及び該支持体に敷設される炭素粒群に電圧を印加する電極を有する廃棄物処理装置であり、前記炭素粒支持体は、廃棄物処理残渣落下用孔が分散形成された電気絶縁性材からなる基体と、前記基体上に敷設され、前記炭素粒群を支持するコークス粒層とを有している廃棄物処理装置。
【請求項４】
炭素粒支持体、該支持体に敷設される炭素粒及び該支持体に敷設される炭素粒群に電圧を印加する電極を有する廃棄物処理装置であり、前記炭素粒支持体は、廃棄物処理残渣落下用孔が分散形成された電気絶縁性材からなる基体と、前記基体上に敷設され、前記炭素粒群を支持す支持用炭素粒層とを有している廃棄物処理装置。
【請求項５】
前記炭素粒支持体に敷設される炭素粒は直径１０ｍｍ〜４０ｍｍの球状炭素粒である請求項１から４のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭から出るゴミ、各種工場や作業所からでる廃棄物、病院等の医療現場から出る廃棄物などの廃棄物のうち或る物は焼却され、或る物は空き地等に放置したり、埋めるなどして処分されている。また、廃棄物を焼却した際に生じる焼却残渣も、空き地等に放置したり、埋めるなどして処分されている。
【０００３】
このように、焼却残渣にしろ、焼却処理されない廃棄物にしろ、最終的には空き地等に放置されたり、埋められたりしているのであるが、かかる焼却残渣等の廃棄物は今日の人間生活においては毎日大量に出る。各自治体等はこれを処分する空き地等の確保に莫大な費用を要しており、それでもなおかかる処分地を十分に得られず、それどころか、かかる処分地は、もはやそれに支払う金額の大小の問題を超えて年々少なくなってきており、そのことが社会問題化している。
【０００４】
この問題を少しでも解決する方法として、現在焼却されずに空き地等に放置されたり、埋められるなどして処分されている廃棄物についても処理することで最終的廃棄物量を少なくすることが考えられる。しかし、今日、自治体等が運営する焼却場では、燃焼温度が低くて焼却処理できないものもあり、もし燃焼可能なものを選別して焼却するとしても、既述のとおり焼却残渣が多量にでるので、これを処分する空き地等の確保が困難であることにかわりはない。
【０００５】
ここで注目すべき処理方法として、炭素粒群に電圧を印加して炭素粒間に放電を生じさせ、放電電流で該炭素粒を高温に加熱し、この加熱された炭素粒で物体を熱分解及び（又は）焼却できる、というものが知られている。この処理に使用する炭素粒は３０００℃程度或いはそれに近い高温まで加熱することができる。
【０００６】
一方、今日における廃棄物の殆どのものは、３０００℃程度或いはそれに近い温度まで加熱すれば十分に熱分解及び（又は）焼却可能であり、処理残渣量を、現在の焼却場における焼却処理と比べると著しく少なくできる。
【０００７】
従って、このような処理方法を利用して廃棄物を処理することが考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる処理方法においては、炭素粒は放電電流により極めて高温に加熱されるため、該炭素粒を支持する部材がこの熱にさらされて短期間で損傷するため、結局のところ、かかる処理方法を応用した、廃棄物を処理残渣少なく処理できる廃棄物処理装置の出現に至っていない。
【０００９】
そこで本発明は、廃棄物を処理残渣少なく処理できる廃棄物処理装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、
炭素粒支持体、該支持体に敷設される炭素粒及び該支持体に敷設される炭素粒群に電圧を印加する電極を有する廃棄物処理装置であり、前記炭素粒支持体は、廃棄物処理残渣落下用孔が分散形成された電気絶縁性材からなる基体と、該基体上に配置された炭素粒支持手段とを有している廃棄物処理装置を提供する。
【００１１】
炭素粒支持手段として次のものを例示できる。
（１）  頂部で前記炭素粒を支持し得る間隔で配列され、前記基体に立設された炭素製柱状体群。
（２）  頂部で前記炭素粒を支持し得る間隔で配列され、前記基体に立設されたコークス製柱状体群。
（３）  前記基体上に敷設され、前記炭素粒群を支持するコークス粒層。
（４）  前記基体上に敷設され、前記炭素粒群を支持す支持用炭素粒層。
【００１２】
かかる炭素製柱状体、コークス製柱状体、コークス粒、支持用炭素粒には、炭素のみ或いはコークスのみからなるものの他、若干の不純物や添加物を含んでいるが、しかし、炭素或いはコークスを主成分とするものも含まれる。
【００１３】
これら炭素粒支持手段を含む支持体はいずれも、その上に敷設される炭素粒が極めて高温に加熱されても、その温度に長期間耐え得るものである。なお、電極はこれらの支持体には接触しておらず、放電電流は廃棄物処理用の炭素粒群に短絡的に流れるので、これらの支持体には流れ難い。特に、前記（１）  や（２）  の支持手段を採用した支持体では、高温に加熱される炭素粒群を支持する炭素製柱状体やコークス製柱状体は間隔をあけて電気絶縁性材製基体に立設されているので、放電電流は流れ難い。
【００１４】
本発明の廃棄物処理装置によると、支持体上に支持された炭素粒群に電極を介して所定の電圧を印加することで、炭素粒間に放電を発生させ、放電電流で炭素粒群を３０００℃程度又はそれに近い高温或いはそれより低くても一般の廃棄物焼却施設における廃棄物焼却温度よりはずっと高温にまで加熱できる。
【００１５】
従って、該加熱された炭素粒群上に廃棄物を粉粒体の状態で所定供給量で連続的又は間欠的に分散供給することで、該廃棄物粉粒体は極めて高温に加熱されて十分に、速やかに熱分解及び（又は）焼却処理され、且つ、残渣少なく処理される。これにより、今日における廃棄物処理のための、空き地等の確保上の問題やそれに要する費用の問題等の多くの問題を解決できる。
【００１６】
なお、本発明に係る廃棄物処理方法による処理対象の廃棄物には、家庭ゴミ、各種工場や作業所から出る廃棄物、病院等の医療現場から出る廃棄物などの廃棄物の他、地方自治体、民間業者等における廃棄物焼却施設において出る焼却残渣（残灰等）や、該焼却残渣（残灰等）をさらにかかる廃棄物焼却施設において１又は２回以上再焼却処理して得られるものなども含まれる。
【００１７】
また、「粉粒体」とは、粒体、粒体というよりもっと微細な粉体、粒体と粉体とが混合したもののいずれをも含む概念である。
【００１８】
加熱された炭素粒群への廃棄物粉粒体の前記所定供給量とは、処理可能な供給量であり、さらに言えば、廃棄物粉粒体の供給による加熱炭素粒群の急激な、大きい温度低下を抑制して廃棄物粉粒体を処理できる供給量であり、より好ましくは可及的速やかに処理できる供給量、より好ましくは瞬時的に処理できる供給量である。
【００１９】
廃棄物の粉粒体は、家庭ゴミ、各種工場や作業所から出る廃棄物、病院等の医療現場から出る廃棄物などの廃棄物については、廃棄物の材質等にもよるが、円滑な燃焼のために概ね粒径４０ｍｍ以下、より好ましくは３５ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下とする例を挙げることができる。勿論廃棄物の材質等によってはこれらの粒径より大きくてもよい場合もある。
【００２０】
廃棄物粉粒体の粒径は、速やかな熱分解及び（又は）焼却のためには小さい方がよいが、家庭ゴミ、各種工場や作業所から出る廃棄物、病院等の医療現場から出る廃棄物などの廃棄物については、加熱炭素粒群上に円滑に供給できる程度の粒径までとすればよく、処理装置の構造や粉粒体の比重等によって異なってくるが、概ね１０ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上を例示することができる。勿論これに限定されるものではない。例えば焼却場において出る焼却残渣（残灰等）の粉粒体の場合はもっと微細な粉粒体が含まれていてもよい。
【００２１】
なお、前記の廃棄物粉粒体の「粒径」とは、一辺の長さａの方形篩目を有する篩を通過する粉粒体の粒径を粒径ａとする規定方法によるものである。
【００２２】
廃棄物から廃棄物の粉粒体を得るにあたっては乾燥処理した廃棄物粉粒体を得るようにし、前記加熱された炭素粒群上への廃棄物粉粒体の分散供給にあたっては、該乾燥処理した廃棄物粉粒体を分散供給するようにしてもよい。特に、水分を含む廃棄物についてはそのようにすることが推奨される。乾燥処理は、粉粒体前の廃棄物を乾燥処理してもよいし、粉粒体を乾燥処理してもよい。
【００２３】
前記の廃棄物焼却施設において出る焼却残渣（残灰等）についてはこれを１又は２回以上再び廃棄物焼却施設において焼却処理することで乾燥することができ、勿論さらに乾燥処理をほどこしてもよく、このようにして得たものは、必要に応じて粉砕処理すればよい。
【００２４】
廃棄物の粉粒体は既に知られている各種粉砕手法や粉砕機、篩装置等のうちから適当なものを採用して行えばよい。乾燥処理についても既に知られている乾燥手法や乾燥手段のうちから適当なものを採用して行えばよい。
【００２５】
前記炭素粒の形状は定形のものでも、不定形のものでもよいが、放電電流により円滑に加熱されるものとして、代表例として球状体の炭素粒を挙げることができる。
【００２６】
炭素粒の粒径は大き過ぎると加熱され難く、小さ過ぎると加熱されても廃棄物粉粒体に触れることで温度低下しやすい。そこで炭素粒の粒径は、それには限定さないが、概ね１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度のものを例示できる。
【００２７】
炭素粒の代表例として直径１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の球状体炭素粒を挙げることができる。
【００２８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明実施の態様を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１に廃棄物処理に用いる廃棄物処理装置の１例を示す。
【００３０】
この廃棄物処理装置は、炭素粒支持体１、支持体１に敷設された炭素粒２及び支持体１に敷設された炭素粒２群に電圧を印加する電極３１、３２を備えている。支持体１、これに支持された炭素粒２及び電極３１、３２は耐火コンクリート等の耐火材を主体とする廃棄物処理装置壁体４内に設置されている。壁体４は支持体１等を支持する中間部分４１、その上下にそれぞれ連設された廃棄物粉粒体導入部４２及び処理残渣受け部４３を含んでいる。
【００３１】
支持体１は、基体１１と、これに立設された炭素製柱状体１２とを含んでいる。炭素製柱状体１２の断面形状は特に限定されない。炭素製柱状体１２は球体形状のものでもよい。炭素製柱状体１２に代えてコークス製柱状体を採用することもできる。
【００３２】
基体１１は多数の処理残渣落下孔１１ａを分散形成した耐火コンクリート等からなる耐火性、電気絶縁性のもので、廃棄物処理装置壁体４の中間部分４１に架設支持されている。炭素製柱状体１２は、処理残渣落下を許す間隔で、且つ、炭素粒２を頂部で支持できる間隔で基体１１に配列され、立設されている。
【００３３】
炭素粒２は直径１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の炭素球状体であり、支持体１上に一様に敷設されている。
【００３４】
電極３１、３２は炭素製の矩形状の電極であり、炭素粒２群の両端に接触配置されており、廃棄物処理装置壁体４を貫通した棒状の導電性金属棒体３１ａ、３２ａが電極３１、３２に接続されている。導電性棒体３１ａ、３２ａは電源３０に接続されており、これにより、炭素粒２群に電極３１、３２を介して電源３０から所定の放電用電圧を印加できる。
【００３５】
壁体４の廃棄物粉粒体導入部４２の上には廃棄物粉粒体７を炭素粒２群上に投入する廃棄物投入装置５が設けられている。さらにその上に必要に応じ排ガス処理装置６が設けられる。
【００３６】
廃棄物投入装置５は廃棄物粉粒体７を所定供給量で連続的又は間欠的に炭素粒２群上にできるだけ均一に分散供給できるものであって必要な耐熱性を備えているものであれば特に制限はない。炭素粒２群上に粉粒体７を所定供給量で分散供給する往復駆動される篩、該篩に廃棄物粉粒体７を供給する装置からなるものや、炭素粒２群上に粉粒体７を所定供給量で分散供給するように粉粒体７を投げ込む装置等を例示できる。いずれにしても、ここでは、該廃棄物投入装置５は排ガスの上昇を許す構造のものとする。
【００３７】
排ガス処理装置６は、廃棄物の種類に応じて選択設置することができ、排煙脱硫装置、ダイオキシン発生防止処理のための装置等やこれらの適当な組み合わせ装置を例示できる。
【００３８】
次にかかる廃棄物処理装置を用いて廃棄物を処理する例を説明する。
【００３９】
先ず、廃棄物から廃棄物の粉粒体７を得る。焼却場で出る焼却残渣（残灰等）等であってすでに粉粒体となっているものはそのままでもよく、かたまっているものは粉砕して粉粒体とすればよい。明らかに水分を含んだ廃棄物については乾燥処理された粉粒体７を得る。水分を含んでいるようにはみえない廃棄物についても乾燥処理した粉粒体７を得ることが望ましい。
【００４０】
該粉粒体は、家庭ゴミ、各種工場や作業所から出る廃棄物、病院等の医療現場から出る廃棄物などの廃棄物の粉粒体については、廃棄物の材質等にもよるが、速やかな、円滑な処理のために概ね粒径４０ｍｍ以下、より好ましくは３５ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下とする。また、下限については粒径１０ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上とする。
【００４１】
かかる廃棄物粉粒体７を図１に示す廃棄物処理装置へ投入して熱分解及び（又は）焼却処理する。
【００４２】
このとき、廃棄物処理装置においては、炭素粒２群に電源３０から電極３１、３２を介して電圧を印加し、これにより炭素粒２間に放電を発生させ、該炭素粒２群を放電電流により加熱する。炭素粒２はこれにより３０００℃程度又はそれに近い高温或いはそれより低くても一般の廃棄物焼却施設における廃棄物焼却温度よりはずっと高温に加熱される。
【００４３】
このように炭素粒２群を加熱した状態で、前記廃棄物粉粒体投入装置５を用いて、廃棄物粉粒体７を該加熱された炭素粒２群上に所定供給量で連続的又は間欠的に分散供給する。
【００４４】
加熱炭素粒２群上への廃棄物粉粒体７の所定供給量は、粉粒体の可及的速やかな処理のために、該炭素粒２群の温度低下が１５００℃以下に抑制される範囲内の供給量とすることが望ましい。ここでの該温度低下は、それ自体すでに知られている非接触式温度測定装置等を用いて測定される温度低下である。かかる供給量は予め実験等により決定しておけばよい。
【００４５】
以上説明した廃棄物処理方法によると、廃棄物はきわめて高温に加熱された炭素粒２群上に粉粒体７の状態で、しかも前記の所定供給量で連続的又は間欠的に分散供給されるので、加熱炭素粒２群上に供給された廃棄物粉粒体７は極めて高温に加熱されて十分に、速やかに熱分解及び（又は）焼却処理され、且つ、残渣少なく処理される。これにより、今日における廃棄物処理のための、空き地等の確保上の問題やそれに要する費用の問題等の多くの問題を解決できる。
【００４６】
処理残渣８は支持体１の柱状体１２の間を落下し、さらに基体１の孔１１ａから下方へ落下し、残渣受け部４３に溜まる。ここに溜まる残渣量は処理前の廃棄物量に比べて著しく少ない。
【００４７】
図２、図３に炭素粒支持体の他の例を示す。
【００４８】
図２に示す支持体１Ａは、図１に示す支持体１において、炭素製柱状体１２に代えてコークス粒１２ａの層を採用したものである。図３に示す支持体１は、図１に示す支持体１において、炭素製柱状体１２に代えて支持用炭素粒１２ｂの層を採用したものである。
【００４９】
これら支持体１Ａ、１Ｂを採用する場合、電極３１、３２はコークス粒１２ａの層や支持用炭素粒１２ｂの層に接触しないように設けることが好ましい。
【００５０】
図１に示す支持体１、これら支持体１Ａ、１Ｂはいずれもその上に敷設される炭素粒２が極めて高温に加熱されても、その温度に長期間耐え得る。電極３１、３２はこれらの支持体には接触しておらず、放電電流は廃棄物処理用の炭素粒２群に短絡的に流れるので、これらの支持体には流れ難い。特に、図１に示す支持体１では、高温に加熱される炭素粒２群を支持する炭素製柱状体１２は間隔をあけて電気絶縁性材製基体１１に立設されているので、放電電流は流れ難い。
【００５１】
次に廃棄物処理の実験例について説明する。
＜実験例１＞
・廃棄物処理装置
炭素粒：３０ｍｍ径の球状炭素粒、合計で５２８ｇ
炭素粒の敷設：深さ１００ｍｍの平面視矩形耐火性ケース内に敷設
電極：炭素電極、該ケースの内側両端に電極設置、電極間距離１３５ｍｍ
電源  ：交流電源  ４０Ｖ  ３００Ａ
・廃棄物粉粒体
自治体の家庭ゴミ焼却炉から入手した焼却灰４００ｃｃ、３６０ｇ、水分  含有率約４０％を乾燥処理して２７５ｃｃ、２１７ｇとし、このうち２０８ｃｃ、１６４ｇを前記実験廃棄物処理装置における加熱した炭素粒群上に分散投入して再処理した。投入は１ｍｍメッシュの篩（篩面積９０８ｃｍ２  ）を用い、該篩を約５０ｍｍの片道距離にて約１秒間に１往復させるさせることで行った。
・処理結果
処理後ケースから炭素粒を取り出したあとに残された処理残渣は２５ｃｃ、２９ｇ、取り出した炭素粒合計の重量は焼却灰の処理残渣の付着等のため５４２ｇとなっていた。炭素粒付着の残渣も含め、残渣合計は２９ｇ＋（５４２−５２８）ｇ＝４３ｇであった。
【００５２】
廃棄物減容率＝（４３／１６４）×１００＝２６．２％であった。従って焼却場における焼却灰の７３．８％がさらに減じられたことになり、このように処理残渣が著しく少なく、廃棄物の減容率が著しく大きいことが分かる。
＜実験例２＞
・廃棄物処理装置
炭素粒合計重量が５０８ｇである点を除き実験例１と実質上同じもの。
・廃棄物粉粒体
廃プラスチックフィルムを粉砕し、３ｍｍ篩に通したもの（嵩比重０．４９）の２００ｃｃ、９８ｇを前記実験廃棄物処理装置における加熱した炭素粒群上に分散投入して処理した。投入は４．５ｍｍメッシュの篩（篩面積９０８ｃｍ２  ）を用い、該篩を約１００ｍｍの片道距離にて約１秒間に１往復させることで行った。
・処理結果
処理後ケースから炭素粒を取り出したあとに残された処理残渣は２５ｃｃ、６ｇ、取り出した炭素粒合計の重量は４９９ｇとなっていた。炭素粒重量も含めての残渣合計は６ｇ＋（４９９−５０８）ｇ＝−３ｇであった。すなわち、９８ｇのプラスチックが−３ｇとなった。プラスチック粉粒体は略完全処理されたと考えられる。炭素粒は一部が酸化気化したものと考えられる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、廃棄物を処理残渣少なく処理（熱分解及び（又は）焼却）でき、長期の使用に耐える廃棄物処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃棄物処理に用いる廃棄物処理装置の１例の概略構成を示す図である。
【図２】炭素粒支持体の他の例を示す図である。
【図３】炭素粒支持体のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  炭素粒支持体
１１  支持体における基体
１２  炭素製柱状体
１１ａ  処理残渣落下孔
２  炭素粒
３１、３２  電極
３１ａ、３２ａ  導電性金属棒体
３０  電源
４  処理装置壁体
４１  支持体等を支持する中間部分
４２  廃棄物粉粒体導入部
４３  処理残渣受け部
５  廃棄物投入装置
６  排ガス処理装置
７  廃棄物粉粒体
８  処理残渣
１Ａ、１Ｂ  炭素粒支持体
１２ａ  コークス粒
１２ｂ  支持用炭素粒
【図１】
2004225923.tif 000003
【図２】
2004225923.tif 000004
【図３】
2004225923.tif 000005