(57)【要約】【課題】固形廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】方法は物質を燃焼させて灰に変換し、煙を水質汚濁質として液体に変換する過程を含む。方法は以下のステップを含むが、これに限定されるものではない。  （１）収集された個体廃棄物を再生利用可能な廃棄物とそうでないものとに分別し、（２）乾燥した廃棄物から湿った廃棄物を分離し、（３）  再生利用可能でない廃棄物を燃焼室に入れ、（４）再生利用可能でない廃棄物を燃焼させて灰にし（５）  煙を液体に変換し、それにより、煙汚染物質を液体汚染物質に変換する汚染物質変換器に煙を指向し、（６）液体汚染物質を排水処理場、望ましくは人工沼地廃水処理システム又は、液体汚染物質が液体汚染物質を食べるプラントと微生物によって分解されるハイブリッドシステムに放出し、そして、（７）処理されたフライアッシュ及びボトムアッシュをリサイクル材料として取り扱う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を分別し、
前記廃棄物を燃焼室に入れ、
前記廃棄物を燃焼させて灰と煙にし、
前記煙から前記灰を分離し、
前記燃焼により生じる前記煙を汚染物質変換器室へ向け、
煙と汚染物質を液体汚染物質に変換し、
前記液体汚染物質を排出し、
前記液体汚染物質を掃除する、
ステップを含んでなる廃棄物処理方法。
【請求項２】
廃棄物を分別し、
前記廃棄物を燃焼室に入れ、
前記廃棄物を燃焼させて灰と煙にし、
前記煙から前記灰を分離し、
前記燃焼により生じる前記煙を汚染物質変換器室へ向け、
煙と汚染物質を液体汚染物質に変換し、
前記液体汚染物質を沼地に放出する、
ステップを含んでなる廃棄物処理方法。
【請求項３】
廃棄物を分別し、
前記廃棄物を燃焼室に入れ、
前記廃棄物を燃焼させて灰と煙にし、
前記煙から前記灰を分離し、
前記燃焼により生じる前記煙を汚染物質変換器室へ向け、
煙と汚染物質を液体汚染物質に変換し、
前記液体汚染物質を排水処理場に放出する、
ステップを含んでなる廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記廃棄物は再生利用可能な廃棄物とそうでないものに分類される請求項１の排棄物処理方法。
【請求項５】
前記液体汚染物質を排水処理場と沼地の両方に放出する請求項１の排棄物処理方法。
【請求項６】
前記廃棄物をさらに湿廃棄物と乾燥廃棄物に分類する請求項２の排棄物処理方法。
【請求項７】
前記湿廃棄物を延焼させる前に熱風を当てて乾燥させ、あるいは、前記湿廃棄物を直接燃焼させる請求項６の排棄物処理方法。
【請求項８】
前記分別を自動的に行う請求項１の排棄物処理方法。
【請求項９】
前記分別を手で行う請求項１の排棄物処理方法。
【請求項１０】
前記液体汚染物質をプラント及び微生物を使用して分解するステップをさらに含む請求項１の排棄物処理方法。
【請求項１１】
廃棄物を燃焼させて灰と煙にする廃棄物燃焼室と、
前記廃棄物燃焼室から出る煙を方向付ける煙方向付け手段と、
前記燃焼室に接続された廃棄物分別手段と、
前記廃棄物分別手段に接続され前記燃焼室に廃棄物を供給する手段と、
前記煙方向付け手段に接続され煤塵とガス状汚染物質を含む煙を液体汚染物質へ変換する汚染物質変換器と、
前記液体汚染物質を処理してきれいな水と酸素に変換する処理変換手段と、
前記汚染物質制御変換器に接続され該汚染物質制御変換器から前記液体汚染物質を受け取り、該液体汚染物質を前記処理変換手にポンプ送りする手段とを、
含んでなる排棄物処理装置。
【請求項１２】
前記廃棄物燃焼室はプレハブの壁で作られている請求項１１の装置。
【請求項１３】
前記廃棄物燃焼室は、互いに連結され耐火材でライニングされた包囲体を形成する複数のシューから構成されている請求項１１の装置。
【請求項１４】
前記燃焼によって生じる灰を収集する灰容器をさらに含んでなる請求項１１の装置。
【請求項１５】
請求項１１の装置であって、前記汚染物質変換器は、
包囲壁によって形成される密封された室と、
前記室の側部に配設され煙道に取り付けられる取付け部品と、
前記密封された室の四方と天井に取り付けられた複数のウォータジェット装置と、
汚染物質を食べるプラントと微生物を含む人工沼地に液体汚染物質をポンプ送りする手段とを、
含んでなる装置。
【請求項１６】
前記汚染物質変換手段はウォータジェットを含む請求項１１の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、一般に、廃棄物処理方法および装置、システムに関する。本発明は、より特に、固形廃棄物を燃焼させて灰にし、燃焼から生じる煙を液体に変換し、この液体を汚濁水として廃水処理システムに排出する固形廃棄物処理システムに関する。システムは廃棄物を燃焼させて灰と煙にし、煙を液体汚染物質に変換し、この汚濁水を処理する過程を含んでいる。
【背景技術】
排棄物処理は、それがスペース（場所）と費用を必要とすることに加え、環境汚染を引き起こすことから、世界中の全ての国にとって重要な問題である。固体廃棄物を処理するための２つの最も一般的な方法として、衛生的に埋め立てる方法と、焼却炉による焼却がある。
衛生的な埋立は、現在においてより一般的な処理方法であるが、適当な陸地を必要とし、それは法外に高価である場合がある。さらに、収集しその廃物を遠い埋立て地へ輸送することは追加のかなりの費用を必要とする。現在の埋立てでは、廃物は多数の薄層に広げられ、各層はブルドーザによってそれぞれ圧縮され、堆積する各層の上部にある種の化学物質が加えられ又はスプレーされ、次の層が加えられる前に灰（利用可能であるとき）が加えられる。例えば、およそ１〜３メーターの廃物が積まれるとき、廃物層はきれいな土の薄い層でカバーされ、この土もまた圧縮される。表面と地下水の汚染は、その防止が必ずしも保証はされないが、埋設物を囲みライニングを施し、盛土を圧縮し植裁を施し、適切な土を選択し、高い位置にある排水溝を分岐させ、ごみを洪水、地震が起こらず高水位ではない場所に置くことによって、最小にされる。環境保護のため、近代的なごみ埋立地には、通常、非常に丈夫なプラスチックシート、浸透収集配管、排水、メタン及びラドンガス除去設備、排水処理システム、および監視装置が備えられるであろう。しかしながら、埋立地は構築するのにコストが非常にかかり、広大な造成用地を必要とし、見苦しく、悪臭を放ち、環境を汚染し、ごみ埋立地が位置する地域社会を悪化させ、その生活と財産価値を下げる。埋立地は「衛生的な」埋立地と呼ばれるが、非衛生的な排棄物処理方法であるという事実が残り、その理由がために、合衆国の多くの埋立地が閉鎖されている。
通常なされる別の廃棄物処理法は焼却である。焼却の場合、廃物は燃やされて、その嵩をかなり減少させ、商業的に使用することができるエネルギーを発生させることができる。固形廃棄物は通常、耐火材で裏打ちされた燃焼室内において可動格子上で燃やされる。いくつかの焼却炉デザインにおいて、燃焼副産物は第２燃焼室で燃やされるか、または既存の公知技術を使用して完全に溶かされる。焼却炉の１つの主要な欠点は、「スクラッバ」などの最先端の煙公害防止技術を使用するにもかかわらず、それが空気、土、水の汚染を引き起こすことである。アンモニア又はアルカリ溶液を使用することによって煙をきれいにした後に大気中に放出することは、法的に許容されるとしても、別の形態の汚染である。多くの諸国では、排出基準を満たす最先端の、かつ、非常に高価な焼却炉を除いて、焼却炉は全体的に禁止された。本発明は新規な方法の燃焼を使用して空気、水、および土の汚染の問題を解決するものであり、環境面で安全であるとともに、致命的な化学的又は危険な生化学反応を引き起こすことなく廃棄処理過程の副産物の一部を再生し、かつ、発電可能であるという利点を持っている。
【発明の開示】
本発明は、効率的であり、かつ、環境面で安全な固形廃棄物処理システムおよび方法である。本発明の方法は以下の過程を含んでなる。
（１）集められた廃棄物を再生利用（リサイクル）可能なものと、そうでない（非再生利用可能な）もの（非再生利用可能なものはまた「生廃棄物」として一般的に知られている）に分別し、
（２）乾燥した廃棄物から湿った廃棄物を分離し、
（３）生廃棄物を燃焼室に供給し、
（４）生廃棄物を焼いて灰にし、
（５）廃棄物焼却から生じる煙を煙汚染物質変換器室に向け、
（６）煙汚染物質変換室中の煙を液体に変え、
（７）  水質汚濁質を微生物によって浄化し汚染物質分解植物によって分解する水処理プラント、望ましくは人工の沼地廃水処理システムにその液体汚染物質を放出する。
固体廃棄物処理装置は以下のものを含む（但し、これに限定されるものではない）。
（１）廃棄物分別機のそばに配設され該分別機に連結された少なくとも１つの機械的及び好ましくは空気式の廃棄物供給装置であって、自動的、機械的、又は手動で作動するものと、
（２）生廃棄物を焼いて灰にする廃棄物燃焼室と、
（３）煙を汚染物質変換器に向けるために煙道を燃焼室につなぐ操向ダクトと、
（４）前記煙操向手段に連結され煙を煙水質汚濁質として液体に変換する複数の汚染物質変換器と、
（５）煙の中の粒子状物質を濾過し又は捕らえるフライアッシュ装置と、
（６）前記ダクト又は煙道アダプタ及びエキステンダーに接続した複数の煙・ガス変換器（ＳＡＧ）と、
（７）前記廃棄物燃焼室に配設され該燃焼室内の全空間を飽和状態にする複数のウォータジェット装置と、
（８）前記ＳＡＧ燃焼室内に配設され該燃焼室の底部床から汚染粒子物を外部に排出する排出ポンプ装置と、
（９）煙―水変換段階で生じうるガスをサイホン作用で外部に排出する吸上げポンプアセンブリと、
（１０）爆発通気口と、
（１１）前記ＳＡＧ燃焼室に連結され排水を標準の処理設備又は人工の湿地帯にポンプ送りする配管及びリリースバルブアセンブリ。
本発明の第一の目的は、環境にやさしい効率的な固形廃棄物処理システムを提供することである。このシステムのプロセスにおいて、煙は全く放出されず、したがって、「ゼロエミッション」燃焼の特徴を持つ。副産物の液体汚染物質が生物学的に又は標準処理過程を通して処理されるので、如何なる汚染も放出されない。
別の目的は費用が安くかつ効率的である固形廃棄物処理システムを提供することである。本発明のまた別の目的は、ほとんどの政府が要求するすべての要求事項を満たすことができるような、例えば、煙を放出する焼却炉を禁止した発展国のほとんどの政府がそのデザインを承認するような固形廃棄物処理手段を提供することである。これらの目的、さらにはその他の目的は、添付図面と関連してなされる以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態の装置を番号８で示す。装置は、耐火材で裏打ちされ、格子炉１２を形成する燃焼室（燃焼炉）１０を含んでなる。灰シュート１６を備え、燃焼により生じる灰を集める灰容器又は灰バンカ１４が前記炉の下方又は近くに配設される。焼却によって作り出される灰を処理して肥料、充填材料、工事材料又は舗装材料として再生することができる。ゴミを燃やすことによって発生する煙は耐火材で裏打ちされた煙道１８に向けられる。煙道の材料は鋼、耐火れんが、炭素、炭素石墨、鉄、打ち込まれたコンクリート、様々なタイル、塩、石、および同様の材料とすることができる。燃焼のために点火すること及び炉の中での燃焼を維持するために従来の点火装置が利用される。
制御された空気ジェット１７，１９（図１に示す）は、機械的に駆動される送風機（図示省略）によって供給され、燃焼を機能アップするために開口２０（図２に示す）を通して燃焼室に追加酸素を供給するために炉の床の下に配送される。点火燃焼装置は、燃料ライン２３によって燃焼室に接続された燃料貯蔵タンク２２、例えば燃料バンカ（図１と図２に示す）を含んでいる。この点火燃焼装置は自動的又は手動で制御される。燃料は高い温度で燃焼されゴミを急速に焼却する。典型的な、従来の都市ごみ焼却炉は華氏８００−１４００度（４２７−７６０℃）の温度で運転され、およそ３０％のボトムアッシュ及びフライアッシュを生成する。燃焼室で生成されたボトムアッシュは、格子を介して、あるいは、格子の端部において、そして、灰シュート１３を介して、密封された灰容器１４に落下する。フライアッシュは炉から出るガス流で運ばれる微粒子である。
燃される廃棄物の組成により、カドミウム、鉛、亜鉛、銅、水銀及び／又はダイオキシンがボトムアッシュとフライアッシュ内に見られる。工業発生源から出る固形廃棄物は小量の放射性元素、例えば、ウラン、トリウム、プルトニウム、コバルト、セシウム、およびストロンチウムを含むことさえある。クエン酸、自然界の土中のバクテリア及び日光を使用する米国エネルギー省の方法を利用して、そして重金属と放射性核種を用いてそのような廃棄物を安全に処理し、分離し、リサイクルすることができる。灰の生成がほとんどゼロであるシステムは産業廃棄物、実験室廃棄物、病院の「赤バック」廃棄物はもちろん、動物家禽廃棄物、治療廃棄物、法律に適合する又は不法なドラッグや器具に関して推奨されている。
灰は土改良材、充填材、アスファルト他の用途に再生することができる。もしも処理灰が必要でないならば、灰溶融装置（図示省略）のような特別な装置を使用して、灰を溶かして様々な用途を有する軽量のペレット又はスラグにすることができる。
炉の燃焼バーナは灯油、ガソリン、天然ガス、油、ブタン、ジェット燃料、液体プロパンガスまたは他の可燃性燃料などの異なった多くの燃料を使用することができる。システムは、図１に示す数個のエアコンプレサ２５と制御式空気源２７を使用する。圧力が高くなり、あるいは、爆発が生じた場合に備えて煙道１８上に爆発通気口２４が配設されており、爆発の衝撃波を安全に処理する。
廃棄物を別々の領域で受け取り、分別し、乾燥させることができる。廃棄物入口領域に排出を簡単にするための孔空き面の床２８と、ぬれたゴミの収集と排出のためのサブフロア３０を設けることができる。ぬれた廃棄物を乾かすための熱気ジェット気流をまた乾燥領域の床の下及び上に配設することができる。システムは、炉に廃棄物を入れるための油圧式装入アーム３２のような自動荷役設備、および図１に示すようにサブフロア３０から廃棄物を押し出す油圧式給送機３４を備えることができる。ゴミが燃焼室に入れられるとき、図２で示されるように、燃えている格子内に落下又は転がり込むようにゴミを分解する耐火性の分離器を使用することができる。
煙道１８（図１に示す）を燃焼室の上に直接置くことができ、この煙道は１又は２以上の汚染物質変換器３８に集められる。図ｌを参照すると、炉によって作り出される煙は、加圧可能な汚染物質変換器室３８に向けられる。制御されたエアジェット１７，１９によって煙道１８を通して煙は追い出すことができる。
汚染物質変換器室はその天井と各壁にそれどれ取り付けられたエアジェット装置４０を含む。汚染物質変換器室は、固形廃棄物の燃焼によって生成される煙を水噴霧器４１によって液体汚染物質に変える。噴霧器は、廃棄物による煙を完全に飽和するようにいくつかの列をなすように配置される。煙が汚染物質変換器室を通過した後、汚染物質変換器室から出る液体排出物は汚染物質であり、この汚染物質は、以前に、燃焼で作り出される煙の中に粒子状及びガス状で存在したものである。電子制御又は手動制御の水を給送する水攪拌機、ミキサー、スプリンクラー、水噴射装置その他同様の装置を使用して噴霧器４１を自動的に又は手動で制御することができる。
汚染物質変換器室は密封された室であり、閉鎖された壁、この室の一側に取り付けられ煙道１８を１以上の汚染物質変換器に取り付けるスリーブ又は接続器４４、閉鎖されたこの室３８の全ての側面に設けた複数のウォータジェット装置４０、及び、汚染物質液を廃水処理システムに排出するための吊設された固形分流出ポンプ４６と、流出ポンプ／ミキサー４８と、浮遊汚染物質流出配管５０と、配圧弁５２、５４、５６によるベントシステムと、爆発ベント５８と、接続器とを含んでなるポン  ピングメカニズムを含む。
上記廃水処理システムは、いろいろなものとすることができるが、好ましい実施の形態においては、隣接する土地に関する地域的な気候と有用性に依存して、Ｐｈｙｔｏｔｅｃｈ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｓｙｓｔｅｍの「Ｍｉｃｒｏ−Ａｇｏ（登録商標）」その他同様の技術の商業的に利用可能なシステムが推薦される。汚染物質を含む廃水は人工沼（又は人工湿地帯）に置かれ、ここでは、日光によって支援される植物の根系、体、葉の中及びそれらの周りに存在する微生物が汚染物質を分解し、廃水を浄化し、再生水を作り、そして、ＵＶ光と逆浸透などの追加的な濾過を行うことにより水を飲料に適するようにすることができる。使用される植物類のタイプは、ホテイアオイ、ガマ、いぐさ、浮き草、マングローブ、および他のタイプの陸又は沼地植物とすることができる。また、使用される植物類のタイプは廃水中に存在する汚染物質の種類に依存する。適切に使用され維持される結果、人工沼は稼働する「自然湿原」になる。水をさらにきれいにするために紫外線処理を行うことができる。図３を続けて参照すると、汚染物質変換器室の流入側は煙流入フード６０と、渦インペラを備える流出ポンプ６２を含む。汚染物質変換器室３８は外部水面計を含むことができる。また、室の水位を管理する水位フロートを設けることとしてもよい。
汚染物質変換器室の天井と壁に多くの高圧ウォータジェット装置４０を設けることによって煙を完全に飽和することが可能である。ウォータジェットは、室３８の中の狭められた煙に向けられる噴霧水を作り出して煙を完全に飽和する。自動ロックコネクタは汚染物質変換器室の全域に水を分配するパイプを含む。このコネクタは、汚染物質変換器室が特定のプロジェクトサイトに適合するように多様な方法、大きさ及び形状に形成されるように、ウォータジェットと水噴霧器装置パネルを接続する。
燃焼室（燃焼炉）アセンブリを図４に示す。炉は耐火れんが、タイル、打設されたコンクリート、空洞ブロック、石、炭素、炭素石墨、モルタル、セメント、鉄、鋼、セラミック、スペースシャトル用の黒タイルまたは他の実用的な材料から作られる。プレハブ要素は耐火れんが壁とコネクタシュー７４を含む。れんが壁７６は鋼板７８と耐火れんが８０で構成される。れんが８０は、図４に示すように、相互連結（インタロック）するように特別な形状である。れんがは、鉄鋼ロッド８３を受ける事前にあけられた孔８１を備えることができる。壁７６は、取り外し可能な角度を持った（斜めの）スライドコネクタ８２を有する。炉のれんが壁はアンカーボルト９６に取り付けられる穿孔８６を有する床板８４に据えつけられる。
主要な組立部品（例えば、炉壁、レンガ、炉、空気ジェット噴射器、煙ダクト、煙道、爆発ベント、汚染物質変換器室壁、ウォータジェット装置、および灰バンカ）はモジュールであり、プラント現場で容易に組み立てることができるように容易に取り外し可能であり、あるいは、様々な部分の交換を必要とするサービスと修理のために分解できるように設計されている。基礎９２は、図２に示すようにアンカーボルトによって炉の床に繋がれた鉄筋９４で強化されて打設されるコンクリートで作られることが望ましい。
汚染物質変換器アセンブリは、燃焼室から放たれる煙に直接または間接的に取り付けることができる。燃焼室は、鋼、鉄、アルミニウム、プラスチック、ガラス、グラスファイバ、打設されるコンクリート、空洞ブロック、タイル、セメント、他の安全な建築材料を含み（但し、これらに限定されるものではない）、さまざまな材料で作ることができる。燃料過程で発生する熱を発電に利用することができる。
本発明の設計と構造はサイトで特定されるものである。２つの設置構造は必ずしも同じである必要はなく、位置、地形、気候、１日あたりの廃棄物の量、廃棄物のタイプ又は組成、環境に関する法律、政府規制、他の要素に依存する。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、様々な変更や変形をシステムの設計及び構成に導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼却炉部分の概略説明図である。
【図２】本発明の焼却炉部分の概略説明図である。
【図３】汚染物質変換器の概略図である。
【図４】焼却炉壁の構造を示す概略図である。
【図５】ウォータジェットコンバータ装置の概略図である。
【符号の説明】
８  廃棄物処理装置
１０  燃焼室
１４  灰バンカ
１８  煙道
３８  汚染物質変換器室
４０  ウォータジェット装置
４１  水噴霧器
【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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【外国語明細書】
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