(57)【要約】【課題】各種被処理物を熱処理して加工物を得、この加工物が含有する有害物質が水に溶出しないようにする。【解決手段】熱分解処理施設８で得た加工物を混合槽８０に投入し、各種不溶化処理剤を供給して加工物が含有する有害物質を不溶化した後、回収装置８２、８３により回収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を加熱処理することで加工物を得、
前記加工物に不溶化処理剤水溶液を加えて前記加工物が含有し溶出する有害物質と反応固定させて有害物質を不溶化処理して得たことを特徴とする循環資源材料。
【請求項２】
前記加工物が含有する有害物質は重金属であることを特徴とする請求項１に記載の循環資源材料。
【請求項３】
被処理物を加熱処理することで加工物を得、
前記加工物に不溶化処理剤水溶液を加えて前記加工物が含有し溶出する有害物質と反応固定させて有害物質を不溶化処理することを特徴とする循環資源材料の製造方法。
【請求項４】
前記加工物が含有する有害物質は重金属であることを特徴とする請求項３に記載の循環資源材料の製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理は間接加熱であり、
発生した分解ガスはガス燃焼炉で燃焼浄化することを特徴とする請求項３または４に記載の循環資源材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種物質（例えば、有機性物質、無機性物質、汚泥、土壌、土砂等）を原料とし、これを加熱処理して循環資源材料として有効利用する技術に関するもので、特に加熱処理後の加工物に含まれる重金属、有機物、フッ素、ほう素等の有害物質を不溶化処理剤により不溶化処理する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境への配慮から各種物質（例えば、有機性物質、無機性物質、汚泥、土壌、土砂等）を原料とし、これらを加熱処理して得た加工物（例えば、乾物、炭化物等）を再利用（例えば、土壌資材、融雪剤等）する試みが行われている。しかし前記各種原料は有害な有機物質、重金属、フッ素、ほう素等を含む場合があり、再利用する場合には含有する有害な有機物質、重金属、フッ素、ほう素等を法で定められた水溶出量基準値以下になるように処理する必要がある。
【０００３】
以下に土壌環境基準に基づく各種物質の溶出量基準値を示す。なお、単位はｍｇ／Ｌでありその記載は省略する。
カドミウム（０．０１）、全シアン（検出されないこと）、
有機燐（検出されないこと）、鉛（０．０１）、六価クロム（０．０５）、
砒素（０．０１）、総水銀（０．０００３）、アルキル水銀（検出されないこと）、
ＰＣＢ（検出されないこと）、セレン（０．０１）、チラウム（０．００６）、
シマジン（０．００３）、チオベンカルブ（０．０２）、フッ素（０．８）、
ほう素（１）、ジクロメタン（０．０２）、四塩化炭素（０．００２）、
１，２−ジクロロエタン（０．００４）、１，１−ジクロロエチレン（０．０２）、
シス−１，２−ジクロロエチレン（０．００４）、１，１，１−トリクロロエタン（１）、
１，１，２−トリクロロエタン（０．００６）、トリクロロエチレン（０．０３）、
テトラクロロエチレン（０．０１）、１，３−ジクロロプロペン（０．００２）、
ベンゼン（０．０１）
上記有害物質について、原料を加熱処理することで有機物はほとんど除去されるが重金属については除去されず加工物中に残存し、水中に溶出することがある。重金属、有機物等が上記の濃度以上水中に溶出すると加工物を再利用に供することができない。この問題に対して下記の発明が開示されている。
【０００４】
例えば、熱処理される廃棄物に食品産業廃棄物を用いる、または安全基準値以下に重金属が除去された汚泥を用いる発明である。この発明では廃棄物中に重金属がほとんど含まれていないため加熱処理で得られる加工物中にも重金属はほとんど含まれていない（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、廃加硫ゴムの乾留炭化物又は焼却灰を得、これらを不活性ガス雰囲気下において減圧下に９２０℃〜１０００℃の温度で水蒸気又は炭酸ガスと接触させることにより加硫ゴムの乾留炭化物又は焼却灰に含まれる重金属を除去する発明がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−４５８９７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２４０４０６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１等に記載の、廃棄物にほとんど重金属の含まれていない食品産業廃棄物、または加熱処理前に重金属を除去した汚泥を用いる方法では、再利用できる廃棄物が制限されてしまうという問題がある。
【０００９】
また特許文献２等に記載の、廃加硫ゴムの乾留炭化物又は焼却灰を得、これらを不活性ガス雰囲気下において減圧下に９２０℃〜１０００℃の温度で水蒸気又は炭酸ガスと接触させることにより加硫ゴムの乾留炭化物又は焼却灰に含まれる重金属を除去する方法では、高温設備、減圧設備、不活性ガス供給設備等高額な設備が必要になるという問題がある。
【００１０】
また除去すべきそれぞれの重金属等の有害物質について除去手段を選択できることがより好ましい。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、上記問題を解決した循環資源資材料とその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するための、請求項１に記載の循環資源材料は、被処理物を加熱処理することで加工物を得、前記加工物に不溶化処理剤水溶液を加えて前記加工物が含有し溶出する有害物質と反応固定させて有害物質を不溶化処理して得たことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の循環資源材料は、請求項１に記載の循環資源材料において、前記加工物が含有する有害物質は重金属であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の循環資源材料の製造方法は、被処理物を加熱処理することで加工物を得、前記加工物に不溶化処理剤水溶液を加えて前記加工物が含有し溶出する有害物質と反応固定させて有害物質を不溶化処理することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の循環資源材料の製造方法は、請求項３に記載の循環資源材料の製造方法において、前記加工物が含有する有害物質は重金属であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の循環資源材料の製造方法は、請求項３または４に記載の循環資源材料の製造方法において、前記加熱処理は間接加熱であり、発生した分解ガスはガス燃焼炉で燃焼浄化することを特徴とする。
【００１７】
不溶化処理剤は、基質から水中に溶出する有害物質と反応し、水に不溶または難溶な物質を生成する試薬である。
【００１８】
なお、不溶化処理剤を用いて有害物質を不溶化する技術として、例えば、特開２００２−３２６０８１号公報、特開２００２−２９３６７９号公報、特開２００２−２６５２４０号公報、特開２００２−０８７８３２号公報、特開２００１−３１０１７５号公報、特開２００１−２５９５７０号公報、特開２００１−２５３７５５号公報、特開２００１−０３２０８７号公報、特開２００１−０２６４７０号公報、特開２０００−２２５３８３号公報、特開２００２−３２０９５５号公報、特開２００２−３２０９５４号公報、特開２００２−２３３８５８号公報、特開２００２−２１０４３６号公報、特開２００２−００１２７３号公報、特開２００１−３２１７５６号公報、特開２００１−２９３４６２号公報、特開２００１−１２１１３４号公報、特開２００１−１２１１３２号公報、特開２００１−１２１１３１号公報、特開２００１−１２１１３０号公報、特開平１１−１３８１３５号公報、特開平１１−０１１９９２号公報、特開平１０−２７２４９６号公報、特開平１０−２６３５０１号公報、特開平１０−２２５６７１号公報、特開平１０−０９９８２１号公報、特開平１０−０５７９２２号公報、特開平１０−０３４１２４号公報、特開平９−０５７２３４号公報等が開示されている。
【００１９】
上記技術としては、カドミウム不溶化処理に硫化ナトリウムを用いる技術、フッ素不溶化処理に消石灰を用いる技術、ほう素不溶化処理に硫酸バンドを用いる技術、シアン不溶化処理に鉄塩を用いる技術、有機燐化合物不溶化処理に消石灰を用いる技術、鉛不溶化処理にセメントおよび硫化ナトリウムを用いる技術、六価クロム不溶化処理に硫酸第一鉄を用いる技術、砒素不溶化処理に水酸化鉄を用いる技術、水銀不溶化処理に硫化ナトリウムを用いる技術、ＰＣＢ不溶化処理にシラスおよびセメントを用いる技術、セレン不溶化処理に鉄塩およびセメントを用いる技術、フッ素不溶化処理にリン酸化合物およびカルシウム化合物を用いる技術、六価クロムまたは砒素不溶化処理に鉱酸を加えｐＨ調整し、アルミニウム塩または鉄塩を添加しアルカリを加えｐＨ調整する技術、フッ素不溶化処理にリン酸一石灰と硫酸と塩基性材料とを用いる技術、フッ素不溶化処理にカルシウムおよび酸化アルミを用いる技術、ほう素不溶化処理にセメントまたは固着材料を用いる技術、鉛不溶化処理にアパタイト、骨炭、有機キレート、ゼオライト、燐酸カルシウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ボロニア、アルカリシリケート、酸化スズ、ポリオルガノシロキサン、リン酸塩、重リン酸塩、セリア、イットリア、セメント、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、釉薬、プラスター、フッ素樹脂、熱硬化性樹脂等を用いる技術、重金属不溶化処理にフミン質を用いる技術、六価クロム、砒素、セレン、カドミウム、総水銀、鉛等の不溶化処理に高炉スラグ微粉末、石こう、カルシウムを含有するアルカリ材料を用いる技術、鉛不溶化処理に鉱酸を加えｐＨ調整し鉄塩を加えアルカリ材を加えｐＨ調整する技術、重金属不溶化処理に硫化水素ガスを用いる技術、砒素、セレン不溶化処理に硫酸第一鉄、硫酸アンモニウム、アンモニアを用いる技術、重金属不溶化処理にアンミン錯体およびリン酸塩を用いる技術、六価クロム、三価クロム不溶化処理に鉄塩、亜硫酸塩、亜ニチオン酸塩、水、ジチオカルバミン酸塩、カルシウム化合物を用いる技術、シアン、重金属不溶化処理にポリ塩化アルミニウム、、硫酸鉄（ＩＩ）、水、カルシウム化合物を用いる技術、水銀、六価クロム、三価クロム、鉛、カドミウム、銅、亜鉛、マンガン、砒素等の重金属不溶化処理に硫酸鉄（ＩＩ）、水、カルシウム化合物を用いる技術、重金属不溶化およびダイオキシン無害化処理にリン化合物を用いる技術、六価クロム、砒素、セレン、カドミウム、総水銀、鉛等の不溶化処理に潜在硬水性物質、アルカリ性物質を用いる技術、重金属不溶化処理に３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・２ＣａＯ・ＳｉＯ２、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、２ＣａＯ・ＳｉＯ２を用いる技術、重金属不溶化処理に鉄塩溶液、アルカリ材を用いる技術、重金属不溶化処理にキレート性能を有するジアルキルジチオカルバミン酸塩水溶液を用いる技術、重金属不溶化処理にでんぷんを用いる技術、重金属不溶化処理に水溶性ポリマーを用いる技術、重金属不溶化処理にジチオグリコール酸、またはその塩を用いる技術等がある。
【００２０】
本発明では、上記技術、または上記技術を適宜組み合わせたものを用いることができる。
【００２１】
なお、溶出試験の測定方法についてはＪＩＳ、環境省の告示に示された方法に従って行い、基準値を超えて不溶化処理が必要な物質を見出し、これらの物質を対象とした不溶化処理剤を添加して不溶化処理を行う。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の処理工程を示すブロック図である。まず原料の被処理物を熱分解処理施設８において熱処理して加工物（乾燥物、炭化物等）を得る。これを混合槽８０に投入し、不溶化処理剤水溶液を加えて混合し加工物が含む有害物質（重金属、有機物、フッ素、ほう素等）を不溶化処理した後、用途によっては水分を含んだまま回収装置８２で回収し、または乾燥槽８１で乾燥した後に回収装置８３で回収する。
【００２３】
上記工程についてまずは加工物を得る工程である熱分解処理施設８について説明する。図２は熱分解処理施設を示す概略図である。図２において、乾燥炉１は、回転キルン方式を採用し、回転自在の回転炉１１と、回転炉１１の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉１１を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット１２を具備する。尚、熱風ガスは、熱風炉２４から導入している。
【００２４】
回転炉１１は、その一端側に原料を搬入する供給口を、また他端側に排出口を設け、回転体１１内部には搬送物を攪拌搬送するための送り羽根が複数枚具備する。そして、ダクト１０から供給された原料を、供給口側から回転炉１１に導入し、回転炉１１の回転によって、原料を撹拌しながらの排出口側への移送を可能とさせている。
【００２５】
なお、被処理物が固形物の場合には１０〜２０ｍｍアンダーに粉砕してからダクト１０に投入し、被処理物が汚泥等である場合には粉砕の必要はない。
【００２６】
炭化炉２は、乾燥炉１にて乾燥処理した原料を熱分解処理する手段で、回転キルン方式を採用し、乾燥炉１と同様の構成をなし、回転炉２１と加熱ジャケット２２とダクト２３とを備える。
【００２７】
乾燥炉１と炭化炉２は、図示されたように、炭化炉２の供給口が乾燥炉１の排出口と連絡するように配置される。このとき、乾燥炉１の排出口と炭化炉２の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト２０が設けられる。連絡ダクト２０には、乾燥炉１及び炭化炉２内で発生したガスをガス燃焼炉６に移送するための経路が接続されている。
【００２８】
熱風炉２４は、熱風ガスを供給するための手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナー２５を備えている。熱風ガスは、循環ブロア１３によって炭化炉２の加熱ジャケット２２に供され、回転炉２１を加熱した後に、乾燥炉１の加熱ジャケット１２内に供給され、回転炉１１を加熱する。加熱ジャケット１２から排出された熱風ガスは排気されるが、一部のガスはエゼクタブロア１４によってガス燃焼炉６におけるエゼクタ駆動ガスとして利用に供される。
【００２９】
また、熱風ガスは、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、原料が脱水汚泥である場合、原料は乾燥炉１において例えば１５０〜３５０℃で３０分間、間接加熱され、次いで炭化炉２において例えば４５０〜６５０℃で３０分間、間接加熱される。このようにして、乾燥炉１内に導入された原料は乾燥処理される。また、炭化炉２内に導入された原料は熱分解処理されて炭化物となる。
【００３０】
ガス燃焼炉６は、乾燥炉１で発生した水蒸気及び熱分解炉２で発生した熱分解ガスを、一定の雰囲気及び滞留時間のもとで（例えば、８００℃以上の雰囲気で２秒以上の滞留時間）燃焼し、無害化処理する。このとき、いずれの被処理ガスにも、系外から燃焼補助のために空気が適宜導入される。
【００３１】
ガス燃焼炉６は、導入したガスを燃焼するガス燃焼室を備える。ガス燃焼室においては、水蒸気及び熱分解ガスを、エゼクタ６０を介して導入し、燃焼バーナ６１によって混合燃焼する。このとき、熱分解ガスが充分発生している場合には、燃焼バーナ６１による燃焼は、燃料の供給を絞ることにより適宜制限される。
【００３２】
ガス燃焼炉６にて燃焼処理したガスは、空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式の熱交換器７によって２００〜１５０℃程度までに冷却処理される。このとき、被冷却ガスには新鮮な空気が適宜供給され、ガス温度が適切に調整される。そして、冷却されたガスは、バグフィルタ７１に供した後、ブロア７２によって煙突７３から大気に開放している。尚、本実施形態においては、熱交換器７にて加熱された空気は、熱風炉２４での熱風ガスの生成や乾燥炉１の加熱ジャケット１２に供される熱風ガスとしての利用に供している。
【００３３】
なお、含水率の低い被処理物（ゴム屑、プラスチックなどの高分子材料を母材とするもの）を処理する場合には上記施設を一部変形して乾燥、炭化を単一のキルンで行うようにしてもよい。
【００３４】
また、水分を多く含む原料を処理する場合には、乾燥処理工程を増やしてもよい。図３は上記図２の熱分解処理施設を一部変形した施設を示す概略図である。図３の施設は図２に記載の施設において、乾燥炉１と炭化炉２との間に回転キルン方式を採用し、回転自在の回転炉３１と、回転炉３１の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉３１を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット３２を具備する第２の乾燥炉３を設け、さらに第２の乾燥炉１８の排出口と炭化炉２の供給口とを連結する連結ダクトに乾物回収ダクト１９を設けた施設である。
【００３５】
上記のように乾燥炉を２つ設けたことで含水率の高い被処理物（下水汚泥などの有機系物質等）の処理を行う場合に有効である。さらに第２の乾燥炉の排出口と炭化炉の供給口とを連結する連結ダクトに乾物回収ダクト１９を設けたことで乾燥のみで炭化を行う必要がない被処理物については、乾燥処理のみで乾物として回収できる。
【００３６】
図１において、上記のように図２、図３に記載の熱分解処理施設８で熱処理され回収された加工物は混合槽８０に供給される。これにあらかじめ溶出試験（課題を解決するための手段に示した公定法に基づく）結果データに基づき得た複数種の不溶化処理剤及び水を加え、不溶化処理する。
【００３７】
なお、不溶化処理剤には前記（課題を解決する手段）で述べた各技術の試薬から適宜選択して用いることができる。例えばフッ素に関しては消石灰、ほう素に関しては硫酸バンドと消石灰、砒素に関しては水酸化鉄を用いることができる。また有害物質が複数種類ある場合には不溶化処理剤を複数種類用いることができる。
【００３８】
ここで加工物と不溶化処理剤水溶液とを十分に混合し加工物から水中に溶出する重金属、有機物、フッ素、ほう素等の有害物質と反応させ、有害物質を水に対し不溶化させる。なお、不溶化処理後の加工物については、定期的にサンプル取りを行って、不溶化処理の効果を確認する。
【００３９】
上記のように有害物質を不溶化処理した加工物は、例えば土壌に関する資材（肥料資材、土壌改良資材、園芸用資材等）として利用する場合には乾燥処理を行わず、一定量（例えば２０〜５０ｗｔ％）水分を含んだまま使用することができるため回収装置８２で回収する。また水分を含むことが好ましくない場合には乾燥槽８１で乾燥した後、回収装置８３で回収し各用途に用いる。
【００４０】
本実施の形態によれば、図２、図３に記載の施設で被処理物を熱処理することで被処理物が含有する有害な有機物を揮発除去することができる。
【００４１】
図３に記載の施設では含水率の高い被処理物（下水汚泥などの有機系物質等）の処理を行う場合に有効であり、また乾燥のみで炭化を行う必要がない被処理物について乾燥処理のみで乾物として回収できるため時間効率、エネルギー効率に優れる。
【００４２】
図２、図３に記載の施設で得た加工物に不溶化処理剤を加え反応させることで加工物が含有する重金属、有機物（前記熱処理で完全に除去できず、加工物に残存する有機物）、フッ素、ほう素等の有害物質を不溶化し水溶出量を基準値以下にすることができる。この操作は不溶化処理剤の効果の確認を行ったうえで進めるので、確実に加工物が含有する重金属、有機物、フッ素、ほう素等の有害物質を不溶化し水溶出量を基準値以下に抑えるることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４４】
被処理物を熱処理することで被処理物が含有する有害な有機物を揮発除去することができる。
【００４５】
加工物に不溶化処理剤を加えて含有する重金属などと反応固定させることで、加工物が含有する重金属、有機物、フッ素、ほう素等の有害物質を不溶化し水溶出量を基準値以下にすることができる。
【００４６】
得た加工物は各種資源資材、例えば肥料資材、土壌改良資材、園芸用資材、融雪材等に適用が可能となり循環資源材として広く再利用が可能となり、資源循環社会に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理工程を示すブロック図。
【図２】熱分解処理施設を示す概略図。
【図３】熱分解処理施設を示す概略図。
【符号の説明】
１…乾燥炉、１１…回転炉、１２…加熱ジャケット
２…炭化炉、２１…回転炉、２２…加熱ジャケット、２４…熱風炉
３…第二の乾燥炉、３１…回転炉、３２…加熱ジャケット
６…ガス燃焼炉
７…熱交換器、７１…バグフィルタ、７２…ブロア、７３…煙突
８…熱分解処理施設、８０…混合槽、８１…乾燥槽、８２…回収装置、
８３…回収装置
【図１】
2004298826.tif 000003
【図２】
2004298826.tif 000004
【図３】
2004298826.tif 000005