(57)【要約】【課題】一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化させる際に発生するダイオキシンを含む有害物質を効果的に無害化することができる炭素含有物の無害化処理装置等を提供する。【解決手段】本発明の無害化処理装置１は、炭素含有物を炭化・分解させて、炭化ガス、およびこの炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質を吸着する炭化物を生成する少なくとも１台の炭化装置２と、一般廃棄物や産業廃棄物などを１０００℃以上で高温溶融させて高温液状物とするとともに、炉３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３とを具え、かつ、前記炭化装置で生成した炭化物の少なくとも一部を、還元ガス化溶融炉３の燃料として用い、吸着させた有害物質とともに高温液状物中に溶解させて無害化することを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化させて、炭化ガスと炭化物に分解すると同時に、炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質の少なくとも一部を炭化物に吸着させた後、有害物質を吸着した炭化物を、１０００℃以上の高温液状物中に溶融させて無害化することを特徴とする炭素含有物の無害化処理方法。
【請求項２】
炭化ガスが有害物質を含有する場合には、かかる炭化ガスを前記高温液状物中に溶融させて無害化する請求項１記載の炭素含有物の無害化処理方法。
【請求項３】
一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化・分解させて、炭化ガス、およびこの炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質を吸着する炭化物を生成する少なくとも１台の炭化装置と、
一般廃棄物や産業廃棄物などを１０００℃以上で高温溶融させて高温液状物とするとともに、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、
を具え、かつ、
前記炭化装置で生成した炭化物の少なくとも一部を、還元ガス化溶融炉の燃料として用い、吸着させた有害物質とともに高温液状物中に溶解させて無害化することを特徴とする炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項４】
還元ガス化溶融炉内で生成した還元ガスは、炭化装置内に、炭化ガスの生成を促進するためのガス化促進剤として供給され、
炭化装置内の炭化ガスと還元ガスの混合ガスは、有害物質を含有する場合には、かかる混合ガスを有害物質とともに還元ガス化溶融炉の燃料ガスとして用い、有害物質を含有しない場合には、発電機に直結したガスタービン等の燃焼ガスとして用いる請求項３記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項５】
発電機からの排熱および還元ガス化溶融炉からの排熱は、炭化装置への投入前の炭素含有物の乾燥、粉砕、造粒などの炭化前処理の熱源として利用される請求項４記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項６】
還元ガス化溶融炉で生成された還元ガスから、ガス改質水蒸気を回収し、この回収したガス改質水蒸気を還元ガス化溶融炉に投入して炉内の還元ガスを改質する請求項３、４または５記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項７】
炭化装置内で炭化処理した際に炭素含有物から生成する炭化物以外の固形物もまた、前記高温液状物中に溶融させて無害化する請求項３〜６のいずれか１項記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項８】
１基の還元ガス化溶融炉に対し複数台のバッチ処理式炭化装置を設け、これら炭化装置を交互に作動させることによって、還元ガス化溶融炉内に炭化物を連続投入可能とする請求項３〜７のいずれか１項記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【請求項９】
炭化装置内に、その前回の作動によって炭化させた炭化物の一部を残存させる請求項８記載の炭素含有物の無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を無害化処理する装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を、炭化装置によって炭化させることによって炭化物を生成する場合には、炭化させる過程においてダイオキシンが発生し、また、炭素含有物から生成される物質は、炭化物が約７０％程度であり、残りの約３０％は残渣物であるため、この新たに生成した残渣物は、通常は、新しい廃棄物として予め設けた最終処分場に埋立て処分するしか手段がなく、これは、処理コストの増大等を招いていた。
【０００３】
特に、残渣物が重金属などの有害物質を含んでいる場合には、残渣物を、例えばキレート固化処理やセメント固化処理を行って固化させてから最終処分場に埋立てられるが、この場合、残渣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、モルタルを吹付ける必要があり、これは、さらに処理コストの増大を招いていた。
【０００４】
【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、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化させる際に発生するダイオキシンを含む有害物質を効果的に無害化することができる炭素含有物の無害化処理装置および方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の炭素含有物の無害化処理方法は、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化させて、炭化ガスと炭化物に分解すると同時に、炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質の少なくとも一部を炭化物に吸着させた後、有害物質を吸着した炭化物を、１０００℃以上の高温液状物中に溶融させて無害化することにあり、加えて、炭化ガスが有害物質を含有する場合には、かかる炭化ガスを前記高温液状物中に溶融させて無害化することが好ましい。
【０００６】
また、本発明の炭素含有物の無害化処理装置は、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化・分解させて、炭化ガス、およびこの炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質を吸着する炭化物を生成する少なくとも１台の炭化装置と、一般廃棄物や産業廃棄物などを１０００℃以上で高温溶融させて高温液状物とするとともに、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を具え、かつ、前記炭化装置で生成した炭化物の少なくとも一部を、還元ガス化溶融炉の燃料として用い、吸着させた有害物質とともに高温液状物中に溶解させて無害化することにある。
【０００７】
さらに、還元ガス化溶融炉内で生成した還元ガスは、炭化装置内に、炭化ガスの生成を促進するためのガス化促進剤として供給されることが好ましい。
【０００８】
このとき、炭化装置内の炭化ガスと還元ガスの混合ガスは、有害物質を含有する場合には、かかる混合ガスを有害物質とともに還元ガス化溶融炉の燃料ガスとして用い、有害物質を含有しない場合には、発電機に直結したガスタービン等の燃焼ガスとして用いることが好適である。
【０００９】
加えて、発電機からの排熱および還元ガス化溶融炉からの排熱を、炭化装置への投入前の炭素含有物の乾燥、粉砕、造粒などの炭化前処理の熱源として利用すること、および／または、還元ガス化溶融炉で生成された還元ガスから、ガス改質水蒸気を回収し、この回収したガス改質水蒸気を還元ガス化溶融炉に投入して炉内の還元ガスを改質することがより好適である。
【００１０】
さらに、炭化装置内で炭化処理した際に炭素含有物から生成する炭化物以外の固形物もまた、前記高温液状物中に溶融させて無害化することが好ましい。
【００１１】
さらにまた、１基の還元ガス化溶融炉に対し複数台のバッチ処理式炭化装置を設け、これら炭化装置を交互に作動させることによって、還元ガス化溶融炉内に炭化物を連続投入可能とすることが好ましく、加えて、炭化装置内に、その前回の作動によって炭化させた炭化物の一部を残存させることがより好適である。
【００１２】
【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、本発明に従う炭素含有物の無害化処理装置の概略正面図を示したものである。
【００１３】
図１に示す無害化処理装置１は、主として炭化装置２と還元ガス化溶融炉３とによって構成されている。
【００１４】
炭化装置２は、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を供給する投入口４を有し、この投入口４から炭素含有物を供給し、炭素含有物を炭化・分解させて、炭化ガスと、この炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質を吸着する炭化物とを生成させる構成をもち、図１では、１台の炭化装置２を具えている。
【００１５】
還元ガス化溶融炉３は、一般廃棄物や産業廃棄物などの投入物を供給する炉頂５を有し、この炉頂５から投入物を供給し、この投入物を１０００℃以上で高温溶融させて高温液状物にするとともに、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６は、炉体２の好ましくは側方部位置に、還元ガス化した炉内ガスを高温ガスとして排出するためのガス排出口７を有している。
【００１６】
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。
【００１７】
また、還元ガス化溶融炉は、炭素含有物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７を炉頂ではなく、炉体６は、炉体２の側方部位置（好ましくは炉体下部）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。
【００１８】
そして、この発明に従う炭素含有物の無害化処理装置の構成上の主な特徴は、炭化装置２と還元ガス化溶融炉３を一体的に構成し、炭化装置で炭素含有物を炭化させて、炭化ガスと炭化物に分解すると同時に、炭化ガス中に含まれるダイオキシンを含む有害物質の少なくとも一部を炭化物に効果的に吸着させた後、炭化装置２で生成した炭化物の少なくとも一部を、還元ガス化溶融炉の燃料として用い、吸着させた有害物質とともに高温液状物中に溶解させて無害化することにあり、これによって、炭化装置での炭化過程で発生するダイオキシン等の有害物質を高温液状物中で熱分解または溶解することができ、この結果、新たな廃棄物が発生することがない。
【００１９】
なお、炭化装置２内で生成した炭化ガスが有害物質を含有する場合には、かかる炭化ガスを前記高温液状物中に溶融させて無害化することが好ましい。
【００２０】
また、他の実施形態として、還元ガス化溶融炉３内で生成した還元ガスは、炭化装置２内に、炭化ガスの生成を促進するためのガス化促進剤として供給することが好ましい。これによって、炭化装置２での炭素含有物、特にバイオマスの炭化を促進することができる。
【００２１】
このとき、炭化装置２内の炭化ガスと還元ガスの混合ガスは、有害物質を含有する場合には、かかる混合ガスを有害物質とともに還元ガス化溶融炉３の燃料ガスとして用い、有害物質を含有しない場合には、図１に示すように、集塵機８を通した高温の混合ガスを、発電機９に直結したガスタービン１０等の燃焼ガスとして用いれば、炭化装置から排出される混合ガスの有効活用によって、廃棄物処理コストや発電コストの削減を図ることができる。
【００２２】
加えて、発電機８からの高温ガスによる排熱や、還元ガス化溶融炉３からの高温ガスによる排熱は、炭化装置２への投入前の炭素含有物の乾燥、粉砕、造粒などの炭化前処理１１や、還元ガス化溶融炉３への投入前の炭化物の乾燥、粉砕などの前処理プロセス１２の熱源として利用すれば、発電機８や還元ガス化溶融炉３でから排出される高温ガスの有効活用によって、廃棄物処理コストをより一層削減することができる。
【００２３】
加えてまた、還元ガス化溶融炉３で生成された還元ガスを集塵機１３を通したガス改質水蒸気として回収し、この回収したガス改質水蒸気を還元ガス化溶融炉３に投入すれば、炉内の還元ガスを改質することができるため好ましい。
【００２４】
また、炭化装置２内で炭化処理した際に炭素含有物から生成する炭化物以外の固形物（残渣物）もまた、炭化物とともに還元ガス化溶融炉３内に投入して、溶融スラグや溶融メタルのような高温液状物中に溶融させて無害化し、冷却後、スラグやメタルとして利用することが好ましい。
【００２５】
さらに、この発明では、図では特に示していないが、１基の還元ガス化溶融炉に対し複数台のバッチ処理式炭化装置、好ましくは２〜４台のバッチ処理式炭化装置を設け、これら炭化装置２を交互に作動させることによって、還元ガス化溶融炉内に炭化物を連続投入可能に構成することが、連続運転中の還元ガス化溶融炉内に炭化物を安定供給することができる点で好ましい。
【００２６】
なお、炭化装置内に、その前回の作動によって炭化させた炭化物の一部、例えば生成した炭化物の３〜２５％の量を残存させ、その上に新しい炭素含有物を供給・積層することが、炭化反応の初期から炭化ガス中のダイオキシンなどの有害物質を効果的に吸着させて除去する点で好ましい。
【００２７】
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。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の無害化処理装置を用いて、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などの炭素含有物を炭化装置内にて３５０〜５００℃の範囲で炭化処理した後、炭化処理によって生成した炭化物を、還元ガス化溶融炉内に供給して、２６００℃の溶融スラグや溶融メタル中で溶融させた。このとき、炉内で発生する還元ガス中の残存酸素量およびガス排出口から排出されるガス中のダイオキシン濃度を測定した。
比較のため、従来のガス化溶融炉を用いた場合において、炉内で発生する還元ガス中の残存酸素量およびガス排出口から排出されるガス中のダイオキシン濃度についても同様に測定した。
【００２９】
本発明の装置を用いた場合、還元ガス化溶融炉内の還元ガス中の残存酸素量は０．５％以下であり、排出されるガス中のダイオキシン濃度も０．０００１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３であった。しかも、本発明の装置で処理したときの残渣発生率は０％であった。
これに対して、従来のガス化溶融炉を用いた場合には、還元ガス化溶融炉内の還元ガス中の残存酸素量は３〜２１％であり、排出されるガス中のダイオキシン濃度も０．００１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３と本発明の装置に比べて１桁高いことがわかる。しかも、この装置で処理したときの残渣発生率は２７％であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、一般廃棄物、産業廃棄物、バイオマス資源などを炭化処理したときに発生する残渣物の他、ダイオキシンなどの有害物質を含む炭化ガスや、炭化ガス中に含まれる有害物質を効果的に吸着した炭化物などを、溶融メタルや溶融スラグのような高温液状物中で熱分解や溶融させることによって無害化することができる。
【００３１】
また、残渣物は、最終的には発生しないので、従来装置のように、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。
【００３２】
さらに、還元ガス化溶融炉内で生成した還元ガスや、炭化装置内の炭化ガスまたはこれと還元ガスの混合ガスを熱源や燃料として有効利用すれば、処理コスト等の点で有利である。
【００３３】
加えて、１基の還元ガス化溶融炉に対し複数台のバッチ処理式炭化装置を設け、これら炭化装置を交互に作動させることによって、還元ガス化溶融炉内に炭化物を連続投入可能とすれば、連続運転中の還元ガス化溶融炉内に炭化物を安定供給することができる。
【００３４】
加えてまた、炭化装置内に、その前回の作動によって炭化させた炭化物の一部を残存させ、その上に新しい炭素含有物を供給・積層することが、炭化反応の初期から炭化ガス中のダイオキシンなどの有害物質を効果的に吸着させて除去する点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う炭素含有物の無害化処理装置の概略図である。
【符号の説明】
１　炭素含有物の無害化処理装置
２　炭化装置
３　還元ガス化溶融炉
４　投入口
５　炉頂
６　炉体
７　ガス排出口
８　集塵機
９　発電機
１０　ガスタービン
１１　炭化前処理
１２　前処理プロセス
１３　集塵機
【図１】
2004136185.tif 000003