(57)【要約】【課題】廃棄物貯留ピット（ごみ貯留ピット）より排出されるごみ汚水に対して生物学的処理を行なうことにより、ガス化溶融システムなどの廃棄物処理装置におけるガス化炉の運転に支障がない廃棄物の処理方法及び装置を提供する。【解決手段】受け入れた廃棄物１を廃棄物貯留ピット２に貯留し、貯留された廃棄物１をガス化溶融システム９に供給して処理する廃棄物の処理方法において、廃棄物貯留ピット２から排出される汚水を汚水貯留ピット３に貯留し、汚水貯留ピット３内の汚水を濾過し、濾過した汚水を生物学的処理により浄化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受け入れた廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、貯留された廃棄物をガス化溶融システムに供給して処理する廃棄物の処理方法において、
前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水を汚水貯留ピットに貯留し、該汚水貯留ピット内の汚水を濾過し、濾過した汚水を生物学的処理により浄化することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記汚水貯留ピット内の汚水の一部を前記廃棄物貯留ピット内の廃棄物に噴霧することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記濾過した汚水の一部を前記汚水貯留ピットに戻すことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記ガス化溶融システムにおけるガス化炉内温度を測定し、該測定値が所定値より高い場合に、前記濾過した汚水の一部をガス化炉に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記生物学的処理は、微生物を固定した濾材を曝気しつつ汚水を処理する接触曝気法であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記生物学的処理は、活性汚泥を汚水に混合しつつ曝気して処理する活性汚泥法であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項７】
廃棄物をガス化炉にてガス化する廃棄物の処理方法において、
前記廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、該廃棄物貯留ピットに貯留された廃棄物を前記ガス化炉に供給してガス化するとともに、
前記廃棄物貯留ピット内の廃棄物から発生する汚水を汚水貯留ピットに貯留し、
前記汚水貯留ピット内の汚水を濾過し、濾過した汚水を生物学的処理により処理することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項８】
受け入れた廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、貯留された廃棄物をガス化溶融システムに供給して処理する廃棄物の処理装置において、
前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水を濾過する濾過手段と、
前記濾過手段により濾過された汚水を生物学的処理により浄化する汚水処理装置とを備えたことを特徴とする廃棄物の処理装置。
【請求項９】
前記ガス化溶融システムにおけるガス化炉内温度を測定し、該測定値が所定値より高い場合に、前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水の一部を前記ガス化炉に供給することを特徴とする請求項８記載の廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の処理方法及び装置に係り、受け入れた廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、貯留された廃棄物をガス化溶融システムに供給して処理する廃棄物の処理方法及び装置であって、特に多雨地域に立地するガス化溶融システムの廃棄物貯留ピット（ごみ貯留ピット）から排出される汚水の処理に好適な廃棄物の処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物貯留ピットより排出される排水（以下、ごみ汚水と称す）は、廃棄物処理施設において生じる排水の中でも処理の難しい排水である。この処理が難しい理由として、有機成分の濃度が高く、ＢＯＤ値が高く、また臭気強度が高い等の特徴が挙げられる。このため、従来の廃棄物焼却炉では「蒸発酸化処理」が行なわれている。
【０００３】
即ち焼却炉においては、焼却炉内にごみ汚水を噴霧し蒸発酸化を行う方法が一般的である。通常は、焼却炉に搬入されてくるごみから発生するごみ汚水量は少量であるため、水分蒸発に要する熱エネルギーのロスや噴霧水分による排ガス量の増加等はプロセス上あまり問題にならない。また、通常、焼却炉の炉内温度は比較的高温であるため、焼却炉内にごみ汚水を噴霧し蒸発酸化を行う処理方法であってもプロセス上あまり問題にならない。
特許文献１においては、従来技術において、都市ごみ焼却工場でごみピット汚水を生物化学的処理方法（例えば活性汚泥法）で処理することが試みられていたことが記載されている。特許文献１においては、この生物化学的処理方法では、設備費、運転費が高く、またごみピット汚水の発生量が季節的または地域的変動が大きいこと等のため処理にあたって運転管理が困難であるため、都市ごみ焼却場において発生する汚水を焼却炉内に噴霧し蒸発酸化を行う蒸発酸化処理が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−８７５４９号公報
【特許文献２】
特開昭５８−１２００１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ごみ貯留ピットから発生するごみ汚水は、ＢＯＤ値が高くかつ臭気強度が高い処理の難しい排水であり、通常その発生量が少量のため焼却炉内に噴霧して蒸発酸化処理を行なう方法が一般的である。しかしながら、焼却炉内での蒸発酸化処理は、炉を冷却するため、大量に処理すると炉内の熱量不足から補助燃料の使用が必要になるなど、大量のごみ汚水の発生が想定される施設では経済性の点において望ましくない処理方式である。また、噴霧水分が多量に存在することによる排ガス量の増加によって廃棄物処理効率の顕著な低下等の問題が懸念される。
【０００６】
他方、最近、流動層ガス化炉と溶融燃焼炉を組合せ、廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化し、ガス化されたガス及びチャーを溶融燃焼炉に供給して燃焼させ、チャー中に含まれる灰分を溶融するガス化溶融システムが知られている。このようなガス化溶融システムにおいて、ごみ汚水を蒸発酸化処理しようとする場合には、溶融燃焼炉にはノズル閉塞等の問題からごみ汚水を供給することが困難であるため、流動層ガス化炉にごみ汚水を供給せざるを得ない。この場合、大量のごみ汚水の発生が想定される施設では、９００℃程度で被処理物を完全燃焼させる焼却炉と比較して低温でガス化が行われる流動層ガス化炉内の炉内温度をシステム運転上無視できないほどに低下させてしまい、ガス化処理に大きな影響を発生させるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、廃棄物貯留ピット（ごみ貯留ピット）より排出されるごみ汚水に対して生物学的処理を行なうことにより、ガス化溶融システムなどの廃棄物処理装置におけるガス化炉の運転に支障がない廃棄物の処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、受け入れた廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、貯留された廃棄物をガス化溶融システムに供給して処理する廃棄物の処理方法において、前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水を汚水貯留ピットに貯留し、該汚水貯留ピット内の汚水を濾過し、濾過した汚水を生物学的処理により浄化することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、特に多雨地域（熱帯性気候地域）や、一時的に大量の雨が降った地域などで、収集段階で水分が付着してその結果廃棄物処理施設に到達する際に大量の水分を含有した廃棄物を処理する場合であっても、運転への悪影響を及ぼすことなく、廃棄物のガス化溶融システムにおける処理を好適に行うことが出来る。
【００１０】
また、本発明によれば、ガス化溶融システムにおいて汚水貯留ピット内の汚水を蒸発酸化処理した場合に懸念される問題点、すなわち水分蒸発に要する熱エネルギーロスに起因したガス化炉の炉温低下といった問題や、噴霧すべき水量が多いことからくる排ガス量増加に起因した廃棄物処理効率の顕著な低下という問題をもたらすことなく、汚水貯留ピット内の汚水を好適に処理することができる。
【００１１】
本発明による生物学的排水処理を行えば、汚水を蒸発させるための熱エネルギーが不要となり、熱エネルギーの有効利用および燃料削減に繋がるだけではなく、廃棄物処理工程と切り離した汚水処理が可能になり、互いの処理工程に影響を及ぼさない単独運転ができる。これにより廃棄物処理工程停止時にも汚水の処理が可能になる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記汚水貯留ピット内の汚水の一部を前記廃棄物貯留ピット内の廃棄物に噴霧する。本発明によれば、廃棄物貯留ピット内における水分蒸発によるごみ汚水量の減少効果が期待できる。
【００１３】
本発明の一態様によれば、前記濾過した汚水の一部を前記汚水貯留ピットに戻す。本発明によれば、汚水貯留ピットから見て後処理工程にあたる装置、すなわち汚水処理装置に対する供給汚水量を極力一定量に保ち、生物化学的処理の浄化効率を安定化させることができる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、前記ガス化溶融システムにおけるガス化炉内温度を測定し、該測定値が所定値より高い場合に、前記濾過した汚水の一部をガス化炉に供給する。本発明によれば、汚水処理装置の停止または休止時にも、ごみ汚水の処理が可能となる。
【００１５】
本発明の一態様によれば、前記生物学的処理は、微生物を固定した濾材を曝気しつつ汚水を処理する接触曝気法である。
本発明によれば、汚水が比較的高い負荷条件のものであっても、発生する余剰汚泥量を比較的少量に抑えて好適に汚水を処理することが出来る。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記生物学的処理は、活性汚泥を汚水に混合しつつ曝気して処理する活性汚泥法である。
本発明によれば、汚水が比較的多くＳＳ成分を含むものであっても、汚水中のＳＳ成分を好適に凝集させることにより好適に汚水を処理することが出来る。
【００１７】
本発明の一態様によれば、廃棄物をガス化炉にてガス化する廃棄物の処理方法において、前記廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、該廃棄物貯留ピットに貯留された廃棄物を前記ガス化炉に供給してガス化するとともに、前記廃棄物貯留ピット内の廃棄物から発生する汚水を汚水貯留ピットに貯留し、前記汚水貯留ピット内の汚水を濾過し、濾過した汚水を生物学的処理により処理することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、特に多雨地域（熱帯性気候地域）や、一時的に大量の雨が降った地域などで、収集段階で水分が付着してその結果廃棄物処理施設に到達する際に大量の水分を含有した廃棄物を処理する場合であっても、運転への悪影響を及ぼすことなく、廃棄物のガス化処理を好適に行うことが出来る。
【００１９】
また、本発明によれば、ガス化炉において汚水貯留ピット内の汚水を蒸発酸化処理した場合に懸念される問題点、すなわち水分蒸発に要する熱エネルギーロスに起因したガス化炉の炉温低下といった問題や、噴霧すべき水量が多いことからくるガス化炉にて生成するガス量の増加に起因した廃棄物処理効率の顕著な低下という問題をもたらすことなく、汚水貯留ピット内の汚水を好適に処理することができる。
【００２０】
本発明による生物学的排水処理を行えば、汚水を蒸発させるための熱エネルギーが不要となり、熱エネルギーの有効利用および燃料削減に繋がるだけではなく、廃棄物のガス化処理工程と切り離した汚水処理が可能になり、互いの処理工程に影響を及ぼさない単独運転ができる。これにより廃棄物のガス化処理工程停止時にも汚水の処理が可能になる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、受け入れた廃棄物を廃棄物貯留ピットに貯留し、貯留された廃棄物をガス化溶融システムに供給して処理する廃棄物の処理装置において、前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水を濾過する濾過手段と、前記濾過手段により濾過された汚水を生物学的処理により浄化する汚水処理装置とを備えたことを特徴とする廃棄物の処理装置である。
【００２２】
本発明によれば、特に多雨地域（熱帯性気候地域）や、一時的に大量の雨が降った地域などで、収集段階で水分が付着してその結果廃棄物処理施設に到達する際に大量の水分を含有した廃棄物を処理する場合であっても、運転への悪影響を及ぼすことなく、廃棄物の処理を好適に行う装置を提供することができる。また、本発明によれば、ガス化溶融システムにおいて汚水貯留ピット内の汚水を蒸発酸化処理した場合に懸念される問題点、すなわち水分蒸発に要する熱エネルギーロスに起因したガス化炉の炉温低下といった問題や、噴霧すべき水量が多いことからくる排ガス量増加に起因した廃棄物処理効率の顕著な低下という問題をもたらすことなく、汚水貯留ピット内の汚水を好適に処理することができる、廃棄物の処理装置を提供することができる。さらに、廃棄物処理工程と汚水処理工程とをシステムとして連動させずに切り離したとしても、各々の処理工程を独立別個に行うことが可能となる廃棄物の処理装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の一態様によれば、前記ガス化溶融システムにおけるガス化炉内温度を測定し、該測定値が所定値より高い場合に、前記廃棄物貯留ピットから排出される汚水の一部を前記ガス化炉に供給する。
本発明によれば、廃棄物貯留ピット内における大気への水分蒸発によるごみ汚水量の減少効果が期待できる廃棄物の処理装置を提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物の処理方法及び装置の実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。
【００２５】
図１は廃棄物の処理装置の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、都市ごみ等の廃棄物（ごみ）１は、収集されて廃棄物貯留ピット（ごみ貯留ピット）２に貯留される。廃棄物貯留ピット２中の廃棄物１は、順次、ガス化溶融システム９に送られ、ガス化溶融により処理される。廃棄物貯留ピット２内にはクレーン３０が設置されており、このクレーン３０により廃棄物貯留ピット２中の廃棄物１がガス化溶融システム９における流動層ガス化炉１０６の供給口１４０に供給されるようになっている。廃棄物１は水分を含んでいるために、廃棄物１中の水分の一部は、廃棄物貯留ピット２に貯留されている間に、廃棄物１から浸出して廃棄物貯留ピット２の底部に設置された汚水貯留ピット３に貯留される。
【００２６】
このごみ汚水は、ＢＯＤ値が２０，０００ｍｇ／ｌ以上であることが多く、臭気もひどく最も悪質な汚水と言える。汚水貯留ピット３中の汚水は、汚水移送ポンプ４により、濾過手段を構成する濾過装置５に移送される。濾過装置５内には、幅０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の開口部を有するフィルタが設置されている。この幅０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の開口部を有するフィルタが設置されている理由は、開口部が幅０．５ｍｍ未満であると汚水中の夾雑物によりフィルタが詰まるため逆洗回数が増すという問題があり、幅１０ｍｍを超えると、汚水中の大型の夾雑物を捕捉することができないため、配管中の閉塞などシステム上問題が生じやすいからである。
【００２７】
汚水は濾過装置５により濾過され、汚水中の夾雑物は除去される。濾過装置５を通過した汚水は、一旦、汚水貯留タンク６に貯留される。前記汚水移送ポンプ４から濾過装置５に汚水を供給する経路には三方弁Ｖ１が設けられており、この三方弁Ｖ１を操作することにより、汚水移送ポンプ４により移送される汚水は濾過装置５に供給される場合（ｌ１）と、廃棄物貯留ピット２に戻される場合（ｌ２）とを選択できるようになっている。さらに、汚水貯留タンク６にはオーバーフロー管３２が設けられており、汚水貯留タンク６がオーバーフローした場合にこのオーバーフロー管３２により汚水貯留タンク６内の汚水が汚水貯留ピット３に戻されるようになっている。
【００２８】
前記汚水貯留タンク６に貯留された汚水は、経路ｌ３を経て汚水処理装置７に送られ、ここで生物学的排水処理法より浄化される。排水基準を満たすように浄化された水は、施設外に排出されて下水道や河川等に放流することが可能であり、また施設内で再利用することも可能である。廃棄物貯留ピット２で発生する汚水量が少ない場合や汚水処理装置７が休止又は停止している場合には、汚水貯留タンク６に貯留された汚水は、汚水噴霧ポンプ８により経路ｌ４を経てガス化溶融システム９に送られ、汚水はガス化溶融システム９内のガス化炉１０６に吹き込まれ蒸発酸化処理される。ガス化炉１０６に汚水を供給する場合には、ガス化炉１０６内の流動層温度を測定し、この測定値が所定値より高い場合に、汚水貯留タンク６に貯留された汚水を汚水噴霧ポンプ８を稼働させることによりガス化炉に供給する。なお、このガス化炉内の流動層温度の所定値は、６５０℃程度とすることが好ましい。この温度に設定することにより、融点が６６０℃程度のアルミニウムを流動層下部より固体として回収できる利点がある。
【００２９】
ここで、汚水処理装置７で行なわれる生物学的排水処理法とは、水中の微生物を利用して排水を浄化処理する方法である。次に、本発明で適用可能な生物学的排水処理法の詳細について説明する。
【００３０】
（１）生物学的排水処理法の種類
排水処理法は、基質に対して排水が酸化か還元かにより次のように大別できる。
（ア）好気性処理  ：処理に酸素を必要とする。
（イ）嫌気性処理  ：処理に酸素を必要としない。
（ウ）両者の組合せ：一般に嫌気性だけでは放流可能な処理水が得られない場合、嫌気性−好気性の組合せとなる。例えば、深い生物酸化池では自然に表層は好気性、底層は嫌気性となりやすい。
【００３１】
（２）本発明に好適な生物学的排水処理法の具体例
（ｉ）接触曝気法
微生物を固定するための濾材を水槽中に浸漬し、微生物を固定した濾材を曝気する方法である。図２に示すように、本方式の主体をなす部分は、接触曝気槽１０である。接触曝気槽１０は、曝気装置１１と濾材１２とを備えている。
曝気装置１１は、酸素供給と水の流通循環の二つの作用を兼ねている。供給すべき酸素の基本量は後述する活性汚泥法のそれと同様で次式で表現できる。
Ｏ２＝ａＬｒ＋ｂＢＭ
ここに、ａ，ｂ：係数
Ｌｒ：除去ＢＯＤ
ＢＭ：微生物量（ただし、具体的に微生物量を測定することが困難なため、濾床容積当たり、又は曝気槽容量当たりで計算する）
できるだけ全槽均等に流通混和されるように、濾材の配置、構造等を注意しなければならない。
【００３２】
濾材１２には、種々のものが利用されており、木材、コルク、合成材、岩石などを用いることができる。その形状、配置も種々で、例えば塊状、板状、絲状、蜂巣状の構造をとることができる。一般に、濾材表面積は１００〜２００ｍ２／ｍ３前後とすることが適当である。
曝気槽は抵抗の大きい濾槽内を循環させる関係上、槽の全体を濾材で充填することは困難で、かなりの部分が水だけで占められることになり、底部に沈降した汚泥が引き抜きに便利な構造とすることが望ましい。
【００３３】
上述の構成からなる接触曝気槽１０に、図１に示す汚水貯留タンク６に貯留された汚水が供給される。接触曝気槽１０においては、曝気装置１１から空気等を噴出することにより曝気槽に散気する。この散気によって、接触曝気槽１０内の汚水を流動化させ循環させるとともに、汚水を濾材１２に接触させる。濾材１２の表面には、好気性微生物からなる微生物膜が形成されており、この微生物膜に汚水中の有機性浮遊物や溶解物質が吸着され酸化分解される。これにより、排水基準を満たすように浄化された水は、施設外に排出されて下水道や河川等に放流することが可能であり、また施設内で場内給水の一部として利用するなど再利用することも可能である。
【００３４】
（ｉｉ）活性汚泥法に膜処理を追加した処理法
本方式は、図３に示すように、生物反応槽（エアレーションタンク）２１と、ＵＦ膜分離装置２２と、生物処理水槽２３とを備えている。図１に示す汚水貯留タンク６に貯留された汚水は、生物反応槽２１に送られ、生物反応槽２１では微生物を含んだ泥（活性汚泥）と汚水が混合され、微生物が汚水中の有機物を分解するのに必要な空気を送り込んで攪拌する。これにより汚水中の有機物が分解され、浮遊物も活性汚泥ブロック（かたまり）に取り込まれて除去される。
【００３５】
生物反応槽２１における生物学的脱窒素処理の原理は自然界の窒素循環を基にしている。汚水中のアンモニア成分が好気的部分では亜硝酸菌、硝酸菌の働きにより酸化し、亜硝酸、硝酸になる。これを嫌気的部分に循環させることにより、汚水中のＢＯＤ成分を利用し脱窒素され、大気中に窒素ガスとして放出される。
生物反応槽２１では内部を好気部、嫌気部に仕切り、この反応を連続的に行なっている。また、好気部から嫌気部への循環はＵＦ膜分離装置２２の循環液を利用している。
【００３６】
ＵＦ膜分離装置２２にはＵＦ膜（限外濾過膜）が設置されており、ＵＦ膜（限外濾過膜）は細菌を通さないほど目の細かい合成高分子製の濾過膜である。浮遊物質（ＳＳ）は、このＵＦ膜を用いることによって完全に分離されるため清澄な透過液を得ることができる。
【００３７】
一方、透過液中に溶解しているＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分、リン酸、アンモニア成分などは、生物処理水槽２３における生物処理と、生物処理水槽２３の下流側に配置された凝集処理槽（図示せず）で行なわれる凝集処理との組合せにより効率良く処理される。これにより、排水基準を満たすように浄化された水は、施設外に排出されて下水道や河川等に放流することが可能であり、また施設内で再利用することも可能である。なお、図３に示す例では、活性汚泥法に膜処理を追加した処理法を示したが、ごみ貯留ピット汚水を活性汚泥法のみで処理してもよい。
【００３８】
図４は、本発明が適用されるガス化溶融システム９の具体例を示す概略図である。本実施形態におけるガス化溶融システム９は、流動層ガス化炉と溶融燃焼炉と備え、廃棄物の持つエネルギーの活用を最大限に図っている。このようなガス化溶融システムは、廃棄物中の金属類を酸化させることなく流動層ガス化炉から取り出してリサイクルでき、溶融燃焼炉において灰分を溶融スラグとして取り出してリサイクルでき、排ガスから回収した溶融飛灰から重金属を回収することができる点でリサイクル性に優れている。
【００３９】
図４に示すように、ガス化溶融システム９は、流動層ガス化炉１０６、溶融燃焼炉１０８、廃熱ボイラ１１０、エコノマイザ１１２、空気予熱器１１４、集塵器１１６、誘引通風機１１８を備えている。また、ガス化溶融システム９に附属の発電装置１０４は、蒸気タービン１２０と発電機１２２とを備えている。
【００４０】
流動層ガス化炉１０６の炉底には流動化ガス分散機構１３０が配置されており、この流動化ガス分散機構１３０を介して流動層ガス化炉１０６内に流動化ガスが供給される。この流動化ガスは、炉底中央部付近から炉内へ供給される中央流動化ガスと、炉底周辺部から炉内へ供給される周辺流動化ガスとからなる。
流動化ガス全体の空気量は、廃棄物１の燃焼に必要な理論燃焼空気量の３０％前後とされ、炉内は還元雰囲気とされる。
【００４１】
廃棄物貯留ピット２（図１参照）より供給された廃棄物１は供給口１４０から流動層ガス化炉１０６内に導入され、炉中央部の流動層１３４の上方に供給された廃棄物１は流動媒体と共に流動層１３４中を下降する間に、流動媒体の持つ熱と流動化ガス中の酸素により熱分解され、ガスとチャーが生成される。炉中央部の流動層１３４には、酸素が少ないため、カロリーの高いガスが生成し、流動層１３４中を上昇する。フリーボード１４２へ移動した生成ガスは、炉の上部に設けられたガス出口１４５から溶融燃焼炉１０８に送られる。
【００４２】
炉中央部の流動層１３４で生成したチャー（固定炭素分）は、流動層１３４の下部から、流動媒体と共に炉内周辺部の流動層１３５の下部へ移動し、比較的酸素の多い周辺流動化ガスにより酸化され微粉化される。流動層１３５内において、流動媒体はチャーの酸化熱により加熱される。加熱された流動媒体は、デフレクタ１３６により反転され、流動層１３４へ移り、再び廃棄物１を熱分解するための熱源となる。流動層１３４，１３５の温度は、４５０〜６５０℃、好ましくは５５０〜６００℃に維持され、抑制された反応が継続される。
【００４３】
流動層ガス化炉１０６内の炉中央部において発熱量の高い可燃ガスが生成され、炉周辺部においてチャーを効率良く酸化・微粉化することができる。微粉化されたチャーは、生成ガスに懸濁された状態で、溶融燃焼炉に供給される。
【００４４】
炉中央部に形成される下降流動層１３４は弱流動化域であり、炉周辺部に形成される上昇流動層１３５は強流動化域となる。上昇流動層１３５の外側には不燃物排出口１５０が配置されている。流動層ガス化炉１０６の下部には不燃物排出口１５０からの不燃物を取り出すシュート１５１が設けられており、この周りには水冷ジャケット１５２が配置されている。
【００４５】
流動媒体の砂を含む不燃物はシュート１５１から流動層ガス化炉１０６の下方に設けられたトロンメル付き連続排出器１５３に排出され、この高温の抜き出し砂は水冷ジャケット１５２により３５０℃程度になり冷却される。トロンメル付き連続排出器１５３によって、大きな不燃物１５４はコンベヤ１５５を介して系外へ排出され、砂と小さな不燃物は循環エレベータ１５６により分級器１５７に輸送される。分級器１５７では、微細な不燃物１５８が除去排出されると共に砂が流動層ガス化炉１０６内に戻される。
【００４６】
分級器１５７から排出された微細な不燃物１５８は、排出器１５３から排出された大きな不燃物１５４と共にコンベヤ１５５によって系外に搬送される。また流動層ガス化炉１０６の流動層内には温度センサ４０が設置されており、この温度センサ４０は制御装置４１に接続されて、制御装置４１は廃棄物供給口１４０に設けられた供給装置１９０の駆動装置１９１ａに接続されると共に、汚水噴霧ポンプ８の駆動装置８ａに接続されており、常時流動層温度に対応する温度信号ＴＯを制御装置４１へ送っている。温度センサ４０は、流動媒体の動きによる摩耗を防ぐため、耐摩耗性の保護管により覆われている。
【００４７】
制御装置４１においては、流動層内の温度が上昇して所定値以上になった場合に供給装置１９０によりガス化炉内に供給される廃棄物の量を減少させ、また流動層内の温度が所定値以下になった場合には供給装置１９０により供給される廃棄物の量を増加するように制御するように構成されている。一方、温度センサ４０により検出された流動層の温度が所定値以上になった場合には、制御装置４１は汚水噴霧ポンプ８の駆動装置８ａを駆動して汚水貯留タンク６に貯留された汚水を流動層ガス化炉１０６内に噴霧し汚水を蒸発酸化処理するようにしている。なお、温度センサ４０により検出された温度が所定値未満の場合は、汚水噴霧ポンプ８は駆動させない。
【００４８】
また、制御装置４１において温度センサ４０により検出された温度が所定値以上になった場合、汚水噴霧ポンプ８の駆動装置８ａを駆動して汚水を流動層ガス化炉に噴霧し、汚水噴霧による流動層温度の低下が十分でない場合に、供給装置１９０により流動層ガス化炉１０６内へ供給される廃棄物量を減少させるような制御方法を用いることも出来る。
【００４９】
図４に示すように、溶融燃焼炉１０８は、ほぼ垂直方向の軸線を有する円筒状の１次燃焼室１６０と、水平方向に傾斜する２次燃焼室１７０とを備えている。この１次燃焼室１６０には可燃ガス入口１６３が設けられており、この可燃ガス入口１６３は流動層ガス化炉１０６のガス出口１４５に接続されている。
【００５０】
溶融燃焼炉１０８の２次燃焼室１７０は、１次燃焼室１６０の下端に接続され、溶融スラグを排出するための排出口１７１と、排出口１７１の上方に配置される排気口１７２と、１次燃焼室との連通部分付近に配置される助燃バーナ（図示せず）と、燃焼用空気を供給する空気ノズル（図示せず）とを備えている。
【００５１】
流動層ガス化炉１０６で生成された可燃ガス及び微粉チャーは、ダクト１９１、可燃ガス入口１６３を介し１次燃焼室１６０へその軸線のまわりに旋回するように供給される。なお、可燃ガスは微粉チャーの搬送媒体として機能する。溶融燃焼炉１０８には、酸素と空気の混合気体、又は空気が吹き込まれ、必要に応じて補助燃料Ｆが、１次燃焼室１６０及び２次燃焼室１７０に設置されたバーナに供給される。これによって、生成ガス及び微粉チャーは、１３００℃以上で燃焼され、チャー中の灰分が溶融され、またダイオキシン、ＰＣＢ等の有害物質が分解される。溶融燃焼炉１０８で溶融された灰分１７６は、排出口１７１から水室１８０に投入されて急冷され、スラグ１８１として排出される。
【００５２】
溶融燃焼炉１０８の排気口１７２から排出される燃焼ガスは、廃熱ボイラ１１０、エコノマイザ１１２、及び空気予熱器１１４に導入され、その廃熱が回収される。空気予熱器１１４を出たガスは、集塵器１１６に導入されて塵埃が除去され、誘引通風機１１８により大気へ排出される。なお、空気予熱器１１４から出た燃焼ガスは、集塵器１１６に入る前に、消石灰等の中和剤Ｎが添加される。また、集塵器１１６において分離される飛灰１８２は、高温で揮散したＮａ、Ｋなどのアルカリ金属塩を含むので、処理器１８３において薬品処理等により無害化処理される。
【００５３】
廃熱ボイラ１１０及びエコノマイザ１１２には、水Ｗが供給されており、この水Ｗはエコノマイザ１１２において予熱された後、廃熱ボイラ１１０において加熱されて蒸気となり、発電装置１０４の蒸気タービン１２０に供給される。これにより、蒸気タービン１２０を駆動し、発電機１２２により発電が行われる。
【００５４】
また、空気Ａは、空気予熱器１１４において加熱された後、溶融燃焼炉１０８及び流動層ガス化炉１０６に供給される。また、廃熱ボイラ１１０、エコノマイザ１１２、及び空気予熱器１１４の底部に溜まる微粒子１８５，１８６は、流動層ガス化炉１０６もしくは溶融燃焼炉１０８に戻される。
【００５５】
このように、流動層ガス化炉１０６の燃焼は低空気比（０．３程度又はそれ以下）による部分燃焼とされ、流動層温度が４５０〜６５０℃に維持されることにより、高発熱量の可燃ガスを安定的に発生させることができる。また、還元雰囲気で部分燃焼が行われるので、不燃物中に鉄、アルミニウムが未酸化の有価物として得られる。流動層ガス化炉１０６で発生された高発熱量の可燃ガス及びチャーは、溶融燃焼炉１０８において、１３００℃以上で高温燃焼することができ、灰分を溶融させ、ダイオキシンを分解させることができる。また、未酸化の有価物として得られた鉄、アルミニウム及び溶融燃焼炉１０８から排出されたスラグはリサイクルされる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による生物学的排水処理を行えば、汚水を蒸発させるための熱エネルギーが不要となり、熱エネルギーの有効利用および燃料削減に繋がるだけではなく、廃棄物処理工程と切り離した汚水処理が可能になり、互いの処理工程に影響を及ぼさない単独運転ができる。これにより廃棄物処理工程停止時にも汚水の処理が可能になる。
【００５７】
また、汚水を蒸発酸化する処理の場合、汚水蒸発分が排ガスとなることから、汚水を蒸発酸化処理した分だけガス化溶融システムにおける排ガス処理設備に負荷をかけることになる。本発明による生物学的排水処理を行うことにより、排ガスの発生量を抑制できるので、ガス化溶融システムにおける排ガス処理設備の負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物の処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の汚水処理方法の一例である接触曝気法に用いられる接触曝気槽を示す概略図である。
【図３】本発明の汚水処理方法の一例である活性汚泥法に膜処理を追加した処理法に用いられる装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明が適用されるガス化溶融システムの具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１      廃棄物（ごみ）
２      廃棄物貯留ピット（ごみ貯留ピット）
３      汚水貯留ピット
４      汚水移送ポンプ
５      濾過装置
６      汚水貯留タンク
７      汚水処理装置
８      汚水噴霧ポンプ
９      廃棄物処理施設
１０    接触曝気槽
１１    曝気装置
１２    濾材
２１    生物反応槽
２２    ＵＦ膜分離装置
２３    生物処理水槽
１０４  発電装置
１０６  流動層ガス化炉
１０８  溶融燃焼炉
１１０  廃熱ボイラ
１１２  エコノマイザ
１１４  空気予熱器
１１６  集塵器
１１８  誘引通風機
１２０  蒸気タービン
１２２  発電機
１３０  流動化ガス分散機構
１３４  炉中央部の流動層
１３５  炉周辺部の流動層
１３６  デフレクタ
１４２  フリーボード
１４５  ガス出口
１５０  不燃物排出口
１５１  円錐形シュート
１５２  空気ジャケット
１５３  連続排出器
１５４  大きな不燃物
１５５  コンベヤ
１５６  循環エレベータ
１５７  分級器
１５８  微細な不燃物
１６０  １次燃焼室
１６３  可燃ガス入口
１７０  ２次燃焼室
１７１  排出口
１７２  排気口
１７６  灰
１８０  水室
１８１  スラグ
１８２  飛灰
１８３  処理器
１８４  空気管
１８５，１８６  微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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