(57)【要約】【課題】重金属等の有害物質の溶出や、ダイオキシンの発生を有効に抑制した焼却残渣の処理装置及びその処理方法を提供することにある。【解決手段】本発明の焼却残渣処理装置１は、少なくとも１個の投入口６を設けた炉体下部７を有し、一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理する還元ガス化溶融炉２と、この還元ガス化溶融炉２又はこの炉２とは異なる炉で前記焼却処理や前記溶融処理を行うことによって発生した飛灰や焼却灰などの焼却残渣を回収し、この回収した焼却残渣を羽口６を通じて前記還元ガス化溶融炉２内へ投入する吹込み装置３とを具えることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004125347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の羽口もしくは吹込口の投入口を設けた炉体下部を有し、一般廃棄物や産業廃棄物などを溶融させ、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉と、
この還元ガス化溶融炉又はこの炉とは異なる炉で前記焼却処理や前記溶融処理を行うことによって発生した飛灰や焼却灰などの焼却残渣を回収し、この回収した焼却残渣を前記投入口を通じて前記還元ガス化溶融炉内へ直接投入する吹込み装置と、
を具えることを特徴とする焼却残渣の処理装置。
【請求項２】
吹込み装置は、
焼却残渣を収納する貯蔵室と、
該貯蔵室の焼却残渣を外部に向かって吹き付けるガス供給手段と、
貯蔵室から延び還元ガス化溶融炉の前記投入口に接続され、ガス供給手段による吹付け力によって貯蔵室の焼却残渣を前記投入口まで誘導する配管と、
を有する請求項１記載の焼却残渣の処理装置。
【請求項３】
還元ガス化溶融炉と吹込み装置との間に、
還元ガス化溶融炉内で発生した高温ガスを冷却する冷却塔と、
該冷却塔で冷却されることによって発生する焼却残渣を収集する少なくとも１個の収集手段と、
この収集手段によって収集された焼却残渣を吹込み装置の貯蔵室へ移送する移送手段とをさらに有する請求項２記載の焼却残渣の処理装置。
【請求項４】
一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理した際に発生する飛灰や焼却灰などの焼却残渣を、１０００℃以上の高温液状物中に溶融させることを特徴とする焼却残渣の処理方法。
【請求項５】
前記高温液状物は、少なくとも１個の羽口もしくは吹込口の投入口を設けた炉体下部を有し、一般廃棄物や産業廃棄物などを溶融させ、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉内で生成される溶融スラグや溶融メタルである請求項４記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項６】
焼却残渣は、前記投入口から、溶融スラグや溶融メタルが滴下する炉内の領域である滴下層、またはその滴下層よりも下方に存在する溶融スラグや溶融メタルが滞留する溶融物層中に吹き込んで溶融させる請求項５記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項７】
還元ガス化させた炉内ガスによって、焼却残渣に含まれる鉄酸化物などの金属酸化物を金属に還元する請求項５又６記載の焼却残渣の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理した際に発生する焼却残渣の処理装置及びその処理方法に関するものである。なお、ここでいう「焼却残渣」とは、具体的には、焼却灰、飛灰、集じん灰の他、ダスト、不燃物も含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ダイオキシンの発生は、そのほとんど（約９割）が、ごみ、すなわち一般廃棄物や産業廃棄物を含む廃棄物全般の焼却によるものであることが知られている。
【０００３】
この焼却時に発生するダイオキシンは、通常、焼却灰に６％、排ガスに５％、飛灰に８９％含まれている。
【０００４】
また、重金属などの有害物質を含んだ飛灰、焼却灰、不燃物等は、キレート剤（例えば、ミヨシ油脂製ニューポルパ８００）やセメントを添加して固化した処理物を、埋立てなどに利用するのが一般的である。
【０００５】
この際、かかる処理物を埋め立てる場所には、処理物中の有害物質を含む汚水が、直接地下に浸透しないようにするため、埋立て場所には、例えば、厚いゴムシート敷き詰めるとともに、その上に不織布（例えばウレタン）が載せられ、場所によっては、モルタルが吹付けられる。
【０００６】
しかしながら、埋立て場所に前記処理物を入れた後に、その上に残土をかける重機等によってゴムシート等が損傷したり、風雨などの風化劣化によってゴムシート等が損傷する場合があり、かかる場合には、水銀、鉛、カドミウム、セレンなどの重金属やダイオキシンなどが露出し、地下に溶出する恐れがあり、これは、土壌汚染や地下水脈汚染などの環境汚染を引き起こす原因となるため好ましくない。
【０００７】
したがって、従来のキレート固化処理やセメント固化処理では、重金属やダイオキシンの露出や溶出が生じる恐れがあり、加えて、最終埋立て処分場の存在が不可欠であるという重大な問題もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理した際に発生する焼却残渣を、例えば溶融スラグや溶融メタルのような高温液状物中に固溶させることにより、重金属等の有害物質の溶出や、ダイオキシンの発生を有効に抑制した焼却残渣の処理装置及びその処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の焼却残渣の処理装置は、少なくとも１個の羽口もしくは吹込口の投入口を設けた炉体下部を有し、一般廃棄物や産業廃棄物などを溶融させ、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉と、この還元ガス化溶融炉又はこの炉とは異なる炉で前記焼却処理や前記溶融処理を行うことによって発生した飛灰や焼却灰などの焼却残渣を回収し、この回収した焼却残渣を前記投入口を通じて前記還元ガス化溶融炉内へ直接投入する吹込み装置とを具えることにある。
【００１０】
また、吹込み装置は、具体的には、焼却残渣を収納する貯蔵室と、該貯蔵室の焼却残渣を外部に向かって吹き付けるガス供給手段と、貯蔵室から延び還元ガス化溶融炉の前記投入口に接続され、ガス供給手段による吹付け力によって貯蔵室の焼却残渣を前記投入口まで誘導する配管とを有することが好ましく、加えて、還元ガス化溶融炉と吹込み装置との間に、還元ガス化溶融炉内で発生した高温ガスを冷却する冷却塔と、該冷却塔で冷却されることによって発生する焼却残渣を収集する少なくとも１個の収集手段と、この収集手段によって収集された焼却残渣を吹込み装置の貯蔵室へ移送する移送手段とをさらに有することがより好ましい。
【００１１】
本発明の焼却残渣の処理方法は、一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理した際に発生する飛灰や焼却灰などの焼却残渣を、１０００℃以上の高温液状物質中に溶融させることにある。
【００１２】
また、前記高温液状物質は、具体的には、少なくとも１個の羽口もしくは吹込口の投入口を設けた炉体下部を有し、一般廃棄物や産業廃棄物などを溶融させ、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉内で生成される溶融スラグや溶融メタルであることが好ましい。
【００１３】
さらに、焼却残渣は、前記投入口から、溶融スラグや溶融メタルが滴下する炉内の領域である滴下層、またはその滴下層よりも下方に存在する溶融スラグや溶融メタルが滞留する溶融物層中に吹き込んで溶融させることがより好適である。
加えて、還元ガス化させた炉内ガスによって、焼却残渣に含まれる鉄酸化物などの金属酸化物を金属に還元することがより好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に従う焼却残渣の処理装置の概略正面図を示したものである。
【００１５】
図１に示す焼却残渣処理装置１は、主として還元ガス化溶融炉２と吹込み装置３とによって構成されている。
【００１６】
還元ガス化溶融炉２は、一般廃棄物や産業廃棄物などの投入物４を溶融させ、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させるためのコークスベット式還元ガス化溶融炉であって、その炉体５は、少なくとも１個の羽口もしくは吹込口の投入口６を設けた炉体下部７を有し、さらに図１では、前記投入物４を炉内に挿入する炉頂８と、炉体２の好ましくは側方部に位置し、投入物４の焼却処理によって発生する高温ガスを排出するためのガス排出口９とを有している。
ここでいう「炉体下部」とは、前記投入口６を有する炉底、朝顔および炉腹を含む炉体の下側部分を意味する。
【００１７】
吹込み装置３は、還元ガス化溶融炉２又はこの炉２とは異なる炉（図示せず）で前記焼却処理や前記溶融処理を行うことによって発生した飛灰や焼却灰などの焼却残渣を回収し、この回収した焼却残渣を前記投入口６を通じて前記還元ガス化溶融炉２内へ投入する構成を有している。
【００１８】
吹込み装置３は、具体的には、例えば、焼却残渣を収納する貯蔵室１０と、該貯蔵室１０の焼却残渣を外部に向かって吹き付けるガス供給手段（図示せず）と、貯蔵室１０から延び還元ガス化溶融炉２の投入口６に接続され、ガス供給手段による吹付け力によって貯蔵室１０の焼却残渣を投入口６まで誘導する配管１１とを有することが好ましい。
【００１９】
ガス供給手段は、例えばコンプレッサーで構成することが好ましい。また、貯蔵室１０内の焼却残渣を投入口６（口径：例えば２５ｍｍ程度）に移動させるため、ガス供給手段の吹付け力は、ガス圧にして０．２〜０．６ＭＰａの範囲とするのがより好適である。なお、焼却残渣は、破砕する必要がない粉状物であるため、前記吹付け力で炉内に容易に吹き込むことができる。また、吹込み装置３は、必要に応じて振動フィーダー（図示せず）を設けてもよい。
【００２０】
また、図１では、還元ガス化溶融炉２で焼却処理や前記溶融処理を行うことによって発生し回収した焼却残渣を、同一炉２で連続的に処理する場合の焼却残渣処理装置の一例を示しているため、還元ガス化溶融炉２と吹込み装置３との間には、さらに、還元ガス化溶融炉２内で発生した高温ガスを冷却する冷却塔１２と、冷却塔１２で冷却されることによって発生する焼却残渣を収集する少なくとも１個の収集手段１３、図１では２個のバグフィルタ１４ａ，１４ｂと、この収集手段１３によって収集された焼却残渣を吹込み装置３の貯蔵室１０へ移送する移送手段１５とを具えている。
【００２１】
移送手段１５は、収集手段１３によって収集した焼却残渣を、吹込み装置３の貯蔵室１０まで移送できる構成であればよく、特に限定はしないが、例えば、図１に示すように、密閉されたまたは防塵フード付きのコンベヤ１５で構成するか、あるいは、粉体輸送装置で構成することが好ましい。
【００２２】
また、本発明の焼却残渣の処理方法は、焼却残渣を１０００℃以上の高温液状物中に溶融（固溶）させることにあり、これによって、重金属等の有害物質の溶出や、ダイオキシンの発生を有効に抑制することができる。
【００２３】
なお、ここでいう「高温液状物」とは、例えば、一般廃棄物や産業廃棄物などを焼却処理または溶融処理する還元ガス化溶融炉内で生成される１０００℃以上の溶融スラグや溶融メタルなどの溶融物が挙げられる。かかる溶融物の温度の上限は、炉を構成する耐火物の耐熱温度を考慮して、２６００℃とすることが好ましい。特に、溶融物の温度は、１０００〜１３２０℃であることがより好適である。
また、還元ガス化溶融炉は、一般廃棄物や産業廃棄物などを溶融させる際に炉内で発生する、例えばＣＯ２やＨ２Ｏのような酸素含有ガスを還元して、例えばＣＯやＨ２のような還元ガス化させるため、炉内ガス中の残存酸素を０．５％以下とすることが好ましい。炉内ガス中の残存酸素を０．５％以下にする手段としては、例えば、図１に示すようにガス排出口９を炉頂ではなく、炉体下部に設けることによって、炉内ガスを酸化させずかつ高温で還元ガス化する方法を採用すればよい。
【００２４】
焼却残渣を還元ガス化溶融炉２で処理する場合の例を説明すると、回収した吹込み装置の貯蔵室に収納された焼却残渣は、吹込み装置のガス供給手段による吹付け力によって、還元ガス化溶融炉２の投入口６から、溶融スラグや溶融メタルがシャワーのごとく滴下している炉内の領域である滴下層、またはその滴下層よりも下方に存在する溶融スラグや溶融メタルが滞留する溶融物層中に吹き込んで溶融させればよく、これによって、焼却残渣が大気中に飛散したり揮発することがなく、スラグやメタル中に固溶し、安定した組成の物質となって、炉下部に貯留され、出滓口や出銑口から外部に安定した物質のまま流出し、外気あるいは水で冷却されて安定した物質の固溶体となる結果、焼却残渣に含まれていた有害物質が溶出することがなく、また、ダイオキシンの発生が効果的に抑制される。
【００２５】
さらに言えば、焼却残渣のうち特に飛灰の処理方法として、還元ガス化溶融炉の炉頂を含む原料投入口や、炉内のガス流れもしくは炉の排ガス中に戻して再溶融させる手段も考えられるが、かかる手段を用いて飛灰を処理すると、多少の処理（投入した飛灰量の１〜３％程度の処理）は可能であるものの、投入した大部分の飛灰はガス流れに乗って飛散し、再び排ガス系のバグフィルター等の収集手段で再収集されることになり、再収集された飛灰中の重金属は、再収集されるごとに濃縮されるため、最終的にはキレート固化等を行って埋立て場所である最終処分場で処理するしかなかった。
【００２６】
かかる手段を用いた場合に飛灰の処理効率が低いのは、特に飛灰の投入が高温で溶融していない固体の上や中であるため、飛灰が飛散しやすいためであると考えられる。
【００２７】
これに対して、この発明の焼却残渣の処理方法は、高温で溶融した溶融物中に飛灰等の焼却残渣を吹き込む構成を採用しているため、飛灰の飛散等が起こらないため、飛灰を含む焼却残渣の処理効率は格段に高くできるのである。
【００２８】
なお、ここでいう滴下層は、溶融スラグや溶融メタルが滴下する炉内の領域である滴下層、またはその滴下層よりも下方に存在する溶融スラグや溶融メタルが滞留する溶融物層中に吹き込んで溶融させることによって、焼却残渣が大気中に飛散したり揮発することがなく、スラグやメタル中に固溶し、安定した組成の物質となって、炉下部に貯留され、出滓口や出銑口から外部に安定した物質のまま流出し、外気あるいは水で冷却されて安定した物質の固溶体となる。
【００２９】
また、本発明で用いる還元ガス化溶融炉は、炉内ガスを還元ガス化する炉であるため、本発明の方法で焼却残渣を処理する場合には、この処理と同時に、この還元ガス化させた炉内ガスによって、焼却残渣に含まれる鉄酸化物などの金属酸化物を金属に還元することが好ましい。加えて、還元ガス化させた炉内ガスは、炉内に投入される各種廃棄物中に含まれる金属酸化物も金属に還元することもできる。
【００３０】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の焼却残渣の処理装置を用いて、焼却残渣である飛灰、焼却灰、不燃物を溶融し、メタルやスラグ中に固溶させたときのスラグ中に含有する有害物質（重金属）量と、スラグから溶出する有害物質量の分析結果を表１に示す。
【００３２】
なお、スラグ中に含有する有害物質（重金属）量は、カドミウムおよび鉛をＩＰＣ法によって、６価クロムおよびヒ素を吸光光度法によって、総水銀を原子吸光光度法によって、そして、セレンを水素化物発生−原子吸光光度法によって、それぞれ分析したときの濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、また、スラグから溶出する有害物質量はいずれも、環告４６号に従って溶出試験を行ったときの溶出濃度（ｍｇ／Ｌ）である。
【００３３】
【表１】
2004125347.tif 000003
【００３４】
表１に示す結果から、この発明の処理装置で処理したスラグは、鉛や６価クロムを多く含有するものの、これらの有害物質はスラグからの溶出がほとんど認められなかった。また、本発明の処理装置を構成する還元ガス化溶融炉から排出されるダイオキシンの濃度も測定したが、０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３以下であった。
【００３５】
また、このとき、炉内で発生するガス中の残存酸素は０．５％以下の範囲であり、投入した金属酸化物の５０％以上が金属に還元された。
比較のため、従来炉である酸化燃焼溶融炉で上記と同様の処理をしたところ、炉内で発生するガス中の残存酸素は３〜２１％の範囲であり、投入した金属酸化物は全く還元されなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、重金属等の有害物質の溶出やダイオキシンの発生がほとんど生じない焼却残渣の処理装置及びその処理方法の提供が可能になった。さらに、溶融メタルや溶融スラグを再資源化することが可能であるので、従来の焼却残渣処理法のように、埋立て場所である最終処分場を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼却残渣処理装置の概略正面図である。
【符号の説明】
１　焼却残渣処理装置
２　還元ガス化溶融炉
３　吹込み装置
４　投入物
５　炉体
６　投入口
７　炉体下部
８　炉頂
９　ガス排出口
１０　貯蔵室
１１　配管
１２　冷却塔
１３　収集手段
１４ａ，１４ｂ　バグフィルタ
１５　移送手段
１６　排気塔
【図１】
2004125347.tif 000004