(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉で廃棄物を燃焼して生成する焼却灰を乾灰のまま粗ふるいに通して焼却灰から粗大物を除去する粗ふるい工程と、粗ふるいを通過した焼却灰を細ふるいに通して粒径を選別する細ふるい工程と、粗大物と細ふるい下灰を冷却水により冷却して最終処分工程に送る灰出し工程と、細ふるいを通過しない細ふるい上灰を水洗浄して取り出す水洗浄工程を設け、前記水洗浄工程から排出される洗浄排水を細ふるいを通過した細ふるい下灰の冷却水として使用する冷却工程と、この冷却工程から排出される排水を浄化する水処理工程と、この水処理工程により浄化された処理水を前記水洗浄工程に戻して洗浄水として再利用することを特徴とする焼却灰の選別洗浄方法。
【請求項２】
水洗浄を受けた前記細ふるい上灰を乾燥させ、その後に微粉砕してハイセメントの原料とする請求項１に記載の焼却灰の選別洗浄方法。
【請求項３】
水洗浄を受けた前記細ふるい上灰を乾燥させ、その後に粉砕して粒度調整をすることにより覆土材として利用する請求項１に記載の焼却灰の選別洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミ・産業廃棄物などを焼却する焼却炉から排出される焼却残渣（以後、焼却灰と称する）の処理方法に関し、更に詳細には、粗ふるいと細ふるいの２段階スクリーニングにより焼却灰を分級し、細ふるいを通過しなかった焼却灰を洗浄して無害化し再利用できるようにする焼却灰の選別洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミや産業廃棄物などの総量は年々増加する一方であり、これらのゴミを処理するために各自治体の負担は激増している。都市ゴミを焼却せずに海岸などを埋め立てて人工島を作る処理方法は、公害防止の観点とゴミの総量が余りに膨大であるという理由により、現在では厳しく規制されている。
【０００３】
そこで、都市ゴミや産業廃棄物を焼却炉で焼却して総容量を減少させ、焼却炉から排出される焼却灰を埋め立てにまわす方法が一般的に行なわれている。図３は焼却灰の処理方法の第１従来例を説明する処理手順図である。
【０００４】
焼却炉２のホッパーにゴミ６０を投入し、このゴミ６０は燃焼炉の中で燃焼されて焼却灰６２になる。この焼却灰６２はボイラー灰６４とともに灰冷却装置６６に投入されて所要の温度にまで冷却される。
【０００５】
冷却された全ての灰は灰出しコンベア６８により搬送されて灰ピット７０の中に堆積される。灰ピット７０の中に堆積された灰７２は灰クレーン７４を用いて外側に待機するトラック７６に積載される。トラック７６に積載された灰７２は埋立地にまで移送されて埋め立てに用いられる。
【０００６】
ところが、現代の市民生活ではゴミ自体が急増しているため、焼却によって容積の減量化が行なわれても、焼却灰の総量自体も膨大な量に達している。従って、焼却灰の全てを埋立地にまわす処理方法では、埋立地の急速な減少により、余剰の焼却灰がどうしても出現し、この余剰焼却灰が増加する事態をどう解決するかという問題が出現している。
【０００７】
このような事態を解決するために、焼却灰の全てを埋め立てるのではなく、焼却灰の中の有効成分を再利用することにより、埋め立てにまわされる焼却灰の総量を減少させる対策が必要となってきている。また、焼却灰の中には重金属類が含有されていたり、焼却温度によってはダイオキシン類が生成されるといったことも指摘され、焼却灰を無害化処理する必要性も指摘されてきている。
【０００８】
図４は焼却灰の処理方法の第２従来例を説明する処理手順図である。この従来例は、焼却炉２から排出される焼却灰６２に粒度調整（分級処理）や無害化処理を施して、焼却灰を再利用グループと埋め立てグループに分ける従来方法を示している。
【０００９】
焼却炉２により生成された焼却灰６２は灰出しコンベア６８により焼却灰処理工程に送出される。前処理工程７８では、焼却灰６２は磁選処理と粒度調整を施される。まず、磁選処理では磁性物と非磁性物に分別され、鉄等の有用金属類が磁性物８２として選別され再利用にまわされる。
【００１０】
次に、焼却灰に対し粒度調整（分級処理）が施される。この粒度調整は次のような原理に従って行なわれている。本発明者等の研究によれば、既に特開平２０００−２３３１７４として公開しているように、ダイオキシン類や重金属類などが含有される割合は焼却灰を構成する粒子の粒径に強く依存している。
【００１１】
粒径が２０ｍｍ以上を粗粒灰、５〜２０ｍｍを中粒灰、２〜５ｍｍを細粒灰、２ｍｍ以下を微粒灰と名づける。このとき、粗粒灰と中粒灰ではダイオキシン類と重金属類は基準値以下であり、細粒灰ではダイオキシン類は基準値以下だが重金属類は基準値を越えており、微粒灰ではダイオキシン類及び重金属類が共に基準値を超えている事実が発見された。
【００１２】
そこで、粗粒灰と中粒灰では、ダイオキシン類及び重金属類が基準値以下であるから、ダイオキシン類や重金属類の特別の処理は不必要となり、５ｍｍ以上の焼却灰はそのままの形で埋め立て処分にまわすことができる。
【００１３】
細粒灰では、ダイオキシン類は基準値以下であるが重金属類は基準値を超えるため、重金属固定化処理を施す。微粒灰では、ダイオキシン類と重金属類が共に基準値を超えるから、ダイオキシン類の分解と重金属類の固定のために溶融処理を施す。重金属固定化処理は溶融処理によっても実現できるから、細粒灰と微粒灰は共に溶融処理によって一気に無害化処理ができる。
【００１４】
この考え方により、前処理工程７８の粒度調整により、粒径が５ｍｍ以上の粗粒灰と中粒灰は不適物８０として埋立にまわされ、粒径が５ｍｍ以下の細粒灰と微粒灰は溶融炉工程８４を経て溶融固化された後、スラグ８６として処理されることになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来処理の方法では、焼却灰をその粒径によって分類し、埋立にまわす灰と、埋立にまわせない灰に分ける事により、埋立地の急減対策にはなり得る。ところが、その後の研究により、安全であるとしてそのままの形態で埋立にまわされていた粗粒灰と中粒灰に本質的な問題があることが分かってきた。
【００１６】
粒径が小さい焼却灰ほどダイオキシン類と重金属類が含有されていることは既に説明した。特に、ダイオキシン類と重金属類の両者を含有する微粒灰はいわば粉体であり、粒径の大きな粗粒灰や中粒灰の粒子の周囲に大量に付着していることが判明したのである。
【００１７】
粗粒灰と中粒灰を何らの処理を施さないでそのまま埋立にまわした場合には、付着した微粒灰が埋立土砂の中に混入することになる。勿論、付着した微粒灰の量は埋立用焼却灰全体の１／１００〜１／１００００程度に過ぎないから、焼却灰の全てを埋め立てていたときより遥かに安全であるとは云える。
【００１８】
しかし、最近の環境保全の潮流は、可能な限り危険をゼロにするレベルにまで達しているから、この安全思想からすれば、付着した微粒灰でも危険であるという事になる。従って、焼却灰を分級処理するだけでなく、粗粒灰や中粒灰といった焼却灰に対し何らかの無害化処理がどうしても必要になってくる。
【００１９】
従って、本発明は、焼却灰を分級して得られる粗粒灰や中粒灰といった粒径の大きな焼却灰に対しその周囲に付着している小さな灰を除去する安全処理を施す事により、これらの焼却灰を無害化して埋立にまわすにしても安全であり、また埋立以外に骨材としても安全に再利用できるようにする焼却灰の選別洗浄方法を提供する事を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、その第１の発明は、焼却炉で廃棄物を燃焼して生成する焼却灰を乾灰のまま粗ふるいに通して焼却灰から粗大物を除去する粗ふるい工程と、粗ふるいを通過した焼却灰を細ふるいに通して粒径を選別する細ふるい工程と、細ふるいを通過しない細ふるい上灰を水洗浄して取り出す水洗浄工程を設けたことを特徴とする焼却灰の選別洗浄方法であり、比較的に粒径の大きな細ふるい上灰を水洗浄することによりその周囲に付着する微小な灰を洗い流し、その結果細ふるい上灰を安全化して埋立用焼却灰に利用したり、骨材として再利用できるようになる。
【００２１】
第２の発明は、水洗浄工程から排出される洗浄排水を細ふるいを通過した細ふるい下灰の冷却水として使用する冷却工程と、この冷却工程から排出される排水を浄化する水処理工程と、この水処理工程により浄化された処理水を前記水洗浄工程に戻して洗浄水として再利用する焼却灰の選別洗浄方法であり、その結果細ふるい上灰の洗浄水を循環利用して経済性を高めると共に、系内に洗浄水を封入して環境の安全性を一層高めることができる。
【００２２】
第３の発明は、水洗浄を受けた細ふるい上灰を乾燥させ、その後に微粉砕してハイセメントの原料とする焼却灰の選別洗浄方法であり、洗浄することによって安全化した細ふるい上灰を再利用できる形態に転換させ、焼却灰の再利用効率を向上させることができる。
【００２３】
第４の発明は、水洗浄を受けた前記細ふるい上灰を乾燥させ、その後に粉砕して粒度調整をすることにより覆土材として利用する焼却灰の選別洗浄方法であり、洗浄して安全化した細ふるい上灰の覆土材としての安全利用の道を開く事ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る焼却灰の選別洗浄方法の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
図1は本発明に係る焼却灰の選別洗浄方法の工程図である。焼却炉２により生成される焼却灰Ａはコンベア６により搬送されて粗ふるい工程８に送られる。この粗ふるい工程８で使用される粗ふるいは約５０ｍｍの目を有し、粒径が５０ｍｍ以上の粗大物Ｂを残し、５０ｍｍ以下の粒径を有した焼却灰を通過させる。
【００２６】
この実施形態では粗ふるいの目は５０ｍｍに設定されたが、焼却炉から排出される焼却灰の粒度に応じて、例えば４０ｍｍでもよく、また１００ｍｍに設定されてもよい。焼却灰の粒度が大きければ粗ふるいの目を大きくし、焼却灰の粒度が小さければ粗ふるいの目を小さく設定すればよい。
【００２７】
本発明では粗ふるいの目以上の焼却灰は粗大物Ｂとして定義され、この実施形態では粗ふるいの目は５０ｍｍに設定されているから、粒径が５０ｍｍ以上の焼却灰が粗大物Ｂとなる。この粗大物Ｂは灰出しコンベア等で構成される灰出し工程１２により外部に搬送され、最終処分工程１４に回送される。
【００２８】
粗ふるい工程８を通過した焼却灰は細ふるい工程１０に送られる。細ふるい工程１０で使用される細ふるいの目は約５ｍｍに設定されている。勿論、細ふるいの目は変更可能で、ある場合には１０ｍｍ、またある場合には２ｍｍというように自在に調整できる。
【００２９】
この実施形態では、細ふるいの目は５ｍｍであるから、細ふるいにより阻止されて細ふるいの上に残る細ふるい上灰Ｃの粒径は５〜５０ｍｍとなる。前述したように、特開２０００−２３３１７４の定義では、２０ｍｍ以上を粗粒灰、５〜２０ｍｍ以上を中粒灰としたから、細ふるい上灰Ｃは粗粒灰と中粒灰から構成されると考えられる。
【００３０】
粗粒灰と中粒灰は、主として土砂・ガラス・陶器類などからなり、ダイオキシン類や重金属類を殆んど含んでいないことが分かっている。しかし、その周囲には更に微細な灰が付着しており、これらの微細灰はダイオキシン類や重金属類を比較的多く含んでいる事も分っている。
【００３１】
従って、ダイオキシン類や重金属類を含む微細な灰を除去するために、細ふるい上灰Ｃは水洗浄工程１８に送られる。洗浄水Ｗを水洗浄工程１８に供給して細ふるい上灰Ｃを攪拌すると、細ふるい上灰Ｃから微細灰が除去される。このようにして得られた洗浄済み細ふるい上灰Ｅが乾燥工程２０に送られる。
【００３２】
乾燥された洗浄済み細ふるい上灰Ｅは二つのパスを経て有効利用される。一つ目のパスはハイセメントの原料であり、二つ目のパスは覆土材である。まず、洗浄済み細ふるい上灰Ｅを微粉砕工程２２によりハイセメント原料として利用できる程度にまで微粉砕される。微粉砕されても、その中にはダイオキシン類や重金属類がないから極めて安全である。従って、ハイセメント原料２４が焼却灰から生産され有効な資源として再利用される。
【００３３】
次に、二つ目のパスとして、洗浄済み細ふるい上灰Ｅを粉砕粒度調整工程２６に送る。この工程２６では適度な大きさにまで粉砕が行なわれ、できるだけ粒度が揃った覆土材２８が焼却灰から生産される。多段階の粒度調整により、複数粒径の覆土材も生産できる。
【００３４】
細ふるい工程１０を通過した焼却灰は細ふるい下灰と呼ばれる。この実施形態では細ふるいの目は５ｍｍであるから、細ふるい下灰Ｄの粒径は約５ｍｍ以下となる。特開２０００−２３３１７４の定義では、２〜５ｍｍが細粒灰、２ｍｍ以下が微粒灰であるから、細ふるい下灰Ｄは細粒灰と微粒灰から構成されると考えられる。
【００３５】
細粒灰には重金属類が比較的多く含まれ、微粒灰には重金属類とダイオキシン類が多く含まれているから、細ふるい下灰Ｄに対し無害化処理が施される必要がある。この無害化処理の一例として、破線で示すように、細ふるい下灰Ｄが溶融処理工程１６に送られる場合もある。溶融処理によってダイオキシン類は分解されて無害化され、溶融固化により重金属類は内部に封入されてしまい、重金属類が外部に漏洩することはない。
【００３６】
この実施形態では、実線で示すように、細ふるい下灰Ｄは灰出し工程１２に送られ、灰出しコンベアにより最終処分工程１４に送られる。最終処分工程１４として、例えばダイオキシン類を分解する焼成工程や、重金属類を内部に閉じ込める重金属固定処理工程などがあり、その他必要な最終処理が行なわれる。
【００３７】
前記灰出し工程１２では、細ふるい下灰Ｄを冷却するために冷却水が使用される。例えば、灰出しコンベアが使用されるケースでは、灰出しコンベア水槽に冷却水を溜めて、細ふるい下灰Ｄを冷却する。
【００３８】
このとき、冷却水として、水洗浄工程１８の洗浄排水Ｗ１を利用すると効率的である。冷却した後、灰出し工程１２から排出される排水Ｗ２は、水処理工程３０により浄化処理を施される。この水処理工程３０では、必要に応じて物理的なろ過法にあわせて各種の排水処理方法を適宜組み合わせることによって有害な重金属や塩類を完全に除去することもできる。浄化された処理水Ｗ３は再び水洗浄工程１８にフィードバックされて、細ふるい上灰Ｃの水洗浄工程に再利用される。
【００３９】
洗浄水には細ふるい上灰Ｃから分離された微細灰が混入しているから、洗浄水を環境に放水することは避けなければならない。この発明では、洗浄水Ｗは外部に流出することなく閉じ込められて循環使用されるから、環境への放出はなく、環境に対し極めて安全な水処理系統を構成している。
【００４０】
図２は本発明の水洗浄工程で用いられる水洗浄装置の一例の概略説明図である。水洗浄装置４０としては任意の洗浄装置が使用できるが、この実施形態ではロータリードラム方式が採用されている。図示するように、ケーシング４２の中には、シリンダー状のロータリードラムスクリーン４４が配置されており、回転駆動部４６・４６により回転駆動される。
【００４１】
このロータリードラムスクリーン４４の外周面には外面洗浄機４８から洗浄水Ｗがシャワー状に放水され、同時に内周面に対しては内面洗浄機５０から洗浄水Ｗがシャワー状に放水される。従って、供給管５２から細ふるい上灰Ｃが供給されると、洗浄水Ｗによって細ふるい上灰Ｃがロータリードラムスクリーン４４の回転に連れて攪拌洗浄され、微細灰が分離される。
【００４２】
洗浄された細ふるい上灰Ｃは洗浄排水Ｗ１と一緒に排出管５４から排出され、途中で洗浄済み細ふるい上灰Ｅと洗浄排水Ｗ１とは分離される。その後前述したように、洗浄済み細ふるい上灰Ｅは乾燥工程２０に送られ、洗浄排水Ｗ１は灰出し工程１２に冷却水として送られる。以後は前述した通りの工程を辿る。
【００４３】
本発明の要諦は、細ふるい上灰Ｃを水洗浄することにより細ふるい上灰Ｃに付着した微細灰を分離除去し、この浄化された洗浄済み細ふるい上灰Ｅを埋立にまわしたり、ハイセメント原料や覆土材などとして有効利用することにある。有効利用としては、ハイセメント原料や覆土材に限定されるものではない。
【００４４】
分離された微細灰は重金属類やダイオキシン類を基準値以上に含有している可能性があるから、細ふるい下灰Ｄと一緒に溶融処理してダイオキシン類を分解したり、溶融後固化させて重金属類を内部に密封して無害化処理を行なう。
【００４５】
細ふるいの目は５ｍｍに限定されず、大小自在に調整することによって、細ふるい上灰や微細灰の汚染度や洗浄後の浄化度を調整することが可能になる。このことは、焼却灰粒子の粒径に依存して重金属類やダイオキシン類の含有率が変化するという重大な事実の発見に基づいている。
【００４６】
また、洗浄排水には重金属類やダイオキシン類が混入している可能性が高いから、排水の浄化処理を行ないながら循環使用して環境に放出しない方式を採用する。このことにより、環境の安全を一層確実にするものである。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、焼却灰を粗ふるい工程と細ふるい工程の２段ふるいに掛け、細ふるいを通過しない細ふるい上灰を水洗浄するから、比較的に粒径の大きな細ふるい上灰を水洗浄によりその周囲に付着する微細な灰を洗い流し、その結果細ふるい上灰を安全化して埋立用焼却灰に利用したり、骨材として再利用することを可能にしている。従って、埋立にまわされても埋立土壌の安全性が確保され、また焼却灰の無害化により骨材利用としての積極的な方途を確立する画期的な発明である。
【００４９】
第２の発明によれば、細ふるい上灰の洗浄排水を細ふるい下灰の冷却水として利用すると共に、浄化処理して再び細ふるい上灰の洗浄水として使用し、微細灰を含有する洗浄排水を環境に排出せずに循環使用するので、環境に対し極めて安全な水処理系を構成している。また、この循環途中で排水から微細灰を分離すれば、微細灰を細ふるい下灰と一緒に溶融処理や焼成処理などの最終処分に掛ける事ができ、細ふるい下灰や微細灰の無害化処理を効率化できる。
【００５０】
第３の発明によれば、水洗浄を受けた細ふるい上灰を乾燥させ、その後に微粉砕してハイセメントの原料とするから、従来は埋立だけに使用せざるを得なかった焼却灰の積極的有効活用の道を確立したものである。
【００５１】
第４の発明によれば、水洗浄を受けた前記細ふるい上灰を乾燥させ、その後に粉砕して粒度調整をすることにより覆土材として利用するから、第３の発明と同様に、従来は埋立だけに使用せざるを得なかった焼却灰の積極的有効活用の道を確立したものである。
本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼却灰の選別洗浄方法の工程図である。
【図２】本発明の水洗浄工程で用いられる水洗浄装置の一例の概略説明図である。
【図３】焼却灰の処理方法の第１従来例を説明する処理手順図である。
【図４】焼却灰の処理方法の第２従来例を説明する処理手順図である。
【符号の説明】
２は焼却炉、６はコンベア、８は粗ふるい工程、１０は細ふるい工程、１２は灰出し工程、１４は最終処分工程、１６は溶融処理工程、１８は水洗浄工程、２０は乾燥工程、２２は微粉砕工程、２４はハイセメント原料、２６は粉砕粒度調整工程、２８は覆土材、３０は水処理工程、４０は水洗浄装置、４２はケーシング、４４はロータリードラムスクリーン、４６は回転駆動部、４８は外面洗浄機、５０は内面洗浄機、５２は供給管、５４は排出管、６０はゴミ、６２は焼却灰、６４はボイラー灰、６６は灰冷却装置、６８は灰出しコンベア、７０は灰ピット、７２は灰、７４は灰クレーン、７６はトラック、７８は前処理工程、８０は不適物、８２は磁性物、８４は溶融炉工程、８６はスラグ、Ａは焼却灰、Ｂは粗大物、Ｃは細ふるい上灰、Ｄは細ふるい下灰、Ｅは洗浄済み細ふるい上灰、Ｗは洗浄水、Ｗ１は洗浄排水、Ｗ２は排水、Ｗ３は処理水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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