(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と、
周囲を外壁で囲まれた処理槽と、
前記焼却炉からの排煙を、前記処理槽下部の導入口に導く煙突と、
前記処理槽内の中途部にまで充填された火山礫層と、
該火山礫層を覆って前記処理層内に充填された天然黒色粘土層と、
前記導入口に接続し、前記処理槽内下部を横方向もしくは斜め上方に向かって延び、前記処理槽内下部に排煙を流入する煙道とを具備することを特徴とする廃棄物焼却処理装置。
【請求項２】
前記火山礫層は、下層に粗い火山礫が、上層に細かな火山礫が充填されていることを特徴とする請求項１記載の廃棄物焼却処理装置。
【請求項３】
前記煙道はパイプで形成され、パイプ外周に排煙放出用の多数の孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の廃棄物焼却処理装置。
【請求項４】
前記処理槽の前記導入口とは反対側に、処理層内に吸引力を及ぼす吸引筒が立設されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の廃棄物焼却処理装置。
【請求項５】
前記吸引筒上端に吸引用のファンが配設されていることを特徴とする請求項４記載の廃棄物焼却処理装置。
【請求項６】
前記焼却炉と処理槽との間の前記煙突内を流れる排煙を冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の廃棄物焼却処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物焼却処理装置、さらに詳細には、ダイオキシン等の有害物質の排出を抑えることのできる廃棄物焼却処理装置に関する。
【０００２】
【技術の背景】
近年、廃棄物を焼却した際に発生するダイオキシンが問題となっており、またこのダイオキシンを含有する焼却灰（廃棄物灰）の処理も問題となっている。
このため、焼却炉の構造に工夫をこらし、できうる限り廃棄物を完全燃焼させるように努力されているが、完全にダイオキシンの発生を防止することは困難である。
【０００３】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ダイオキシン等の有害物質の排出を極力抑えることのできる廃棄物焼却処理装置を提供するにある。
【０００４】
【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次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る廃棄物焼却処理装置は、焼却炉と、周囲を外壁で囲まれた処理槽と、前記焼却炉からの排煙を、前記処理槽下部の導入口に導く煙突と、前記処理槽内の中途部にまで充填された火山礫層と、該火山礫層を覆って前記処理層内に充填された天然黒色粘土層と、前記導入口に接続し、前記処理槽内下部を横方向もしくは斜め上方に向かって延び、前記処理槽内下部に排煙を流入する煙道とを具備することを特徴としている。
【０００５】
火山礫は多孔質体であり、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物等をその微細な孔中に吸着保持する。
このようにして、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物等の大部分は火山礫層で吸着除去される。
さらに、排煙は天然黒色粘土層に流入、浸透し、この天然黒色粘土層中でダイオキシン等が吸着除去される。
この天然黒色粘土は、それを構成しているアロフェン粘土鉱物と腐植物質とのそれぞれの固有な物理化学的な吸収、吸着特性の効果として、種々の物質種（イオン、化合物）に対して、吸収、吸着、交換、緩衝作用等の挙動をなす。
【０００６】
前記火山礫層は、下層に粗い火山礫を、上層に細かな火山礫を充填するとよい。  また、前記煙道をパイプで形成し、パイプ外周に排煙放出用の多数の孔を形成すると好適である。
前記処理槽の前記導入口とは反対側に、処理層内に吸引力を及ぼす吸引筒を立設するとよい。この吸引筒上端に吸引用のファンを配設すると好適である。
また、前記焼却炉と処理槽との間の前記煙突内を流れる排煙を冷却する冷却装置を設けるとよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は廃棄物焼却処理装置１０の全体の概要図である。
１１は焼却炉であり、投入された種々の廃棄物を焼却可能になっている。１２は廃棄物の投入口である。
焼却炉１１は特に特徴を有するものでなくともよく、従来の焼却炉を使用できるので詳細な説明を省略する。
【０００８】
１３は煙突であり、焼却炉１１からの排煙を処理槽１６下部の導入口１４に導く。
１５は冷却装置であり、煙突１３の周りに水槽１５ａが設けられて、該水槽１５ａに冷却水が循環されることにより、煙突１３中を流れる排煙の冷却が可能となっている。
なお、冷却装置１５は必ずしも設けなくともよい。
【０００９】
処理槽１６は、周囲をコンクリート壁（外壁）で形成した高さ３ｍほどのものとする。面積は処理量に応じて調整するが、概ね１０ｍ角程度とする。
処理層１６内は、下部に設けた格子（図示せず）により上下に仕切られている。
この処理槽１６の下室は外壁に多数の孔を有するパイプ１８が複数本接続されて、導入口１４から下室内を横方向に延びる煙道に形成されている。
最先端のパイプ１８は、導入口１４とは反対側の処理層１６内で、格子を貫通して垂直上方に立ち上げられている。
【００１０】
なお、先端側のパイプ１８の端部は下室１６ａ内で閉塞してもよいし、開放したままでもよい。要するに、煙突１３からパイプ１８内に導入された排煙がパイプ１８の孔内から外方に流出して下室１６ａ内を満たし、格子の隙間から上室１６ｂ内に流入する構造のものであればよい。
なお、パイプ１８を設けず、下室１６ａそのものを煙道としてもよいが、パイプ１８を配設することにより、煙道の奥にまで排煙を導くことができ、下室１６ａ内に均一に排煙を充満させることができる。
またパイプ１８は適宜分岐させて配設すれば、排煙をより均一に下室１６ａ内に充満できて好適である。
【００１１】
上記の例によれば、煙道をほぼ水平横方向に設けたが、下室１６ａの奥に行くほど上昇する煙道にしてもよい。これにより、排煙がさらにスムーズに流れることになる。
処理槽１６の上室１６ｂ内には、中途部まで火山礫を充填し、火山礫層２０を設ける。
火山礫層２０は、下層に粗い（径の大きな）火山礫を、上層に細かい火山礫を充填するようにする。
【００１２】
図２は、火山礫層２０の概略を示し、３層に区分けしている。最下層２０ａには直径２０ｃｍ前後の火山礫を厚さ１ｍ程度充填し、中間層２０ｂには、直径１０ｃｍ程度の火山礫を厚さ５０ｃｍ程度充填し、最上層２０ｃには直径６ｃｍ程度の火山礫を厚さ５０ｃｍ程度に充填する。
なお、火山礫は玄武岩質の火山礫を用いるのが好ましい。
【００１３】
火山礫層２０の上には天然黒色粘土を厚さ５０ｃｍ程度充填し、天然黒色粘土層２２とする。
天然黒色粘土層２２は、シート材で覆ったり、覆土してもよいが、そのまま露出させてもよい。
天然黒色粘土は、火山礫同様、火山国であるわが国に広く堆積分布し、容易に採取し、入手することが可能である。
火山灰堆積物由来の風化生成物である火山灰土壌の表層部分は、非晶質（無定形）粘土鉱物であるアロフェンを主成分とし、これに多量の腐植（フミン酸群およびフルボ酸群）を含む黒色土壌であり、一般に「暗土」、「暗音地」等とよばれている。本明細書ではこれを天然黒色粘土とよぶことにする。
【００１４】
２４は吸引筒である。
吸引筒２４は、前記した垂直上方に向けて設けられた最先端のパイプ１８に接続されており、内部には、前記最上層２０ｃの火山礫よりもさらに細かい火山礫が充填されている。吸引筒２４の上部にはファン２５が設けられ、処理槽１６内に吸引力を及ぼすようになっている。
【００１５】
なお、最先端のパイプ１８を下室１６ａ内で、閉塞あるいは開放して設けているときは、別途孔あきパイプ（図示せず）を火山礫層２０の中間層２０ｂあたりにまで挿入し、この孔あきパイプの上端に吸引筒２４を接続して、火山礫層２０内および天然黒色粘土層２２内の排煙を吸引するようにしてもよい。
【００１６】
続いて動作について説明する。
焼却炉１１で焼却する廃棄物は、工業、農業、水産業、林業等の産業廃棄物、家庭雑廃物等の廃棄物全般を含み、したがってこれらを焼却して発生する排煙中には、ダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質が混入していることがある。
焼却炉１１中で発生する排煙は、煙突１３中を流れ、冷却装置１５により冷却されて導入口１４からパイプ１８中に導入され、その多くは、パイプ１８の孔から下室１６ａ内に流出し、格子の隙間から火山礫層２０中に流入する。また排煙の一部は吸引筒２４内に流入する。
【００１７】
火山礫は多孔質体であり、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物をその微細な孔中に吸着保持する。ダイオキシンは１７Å程度の分子径とされ、玄武岩質の火山礫の孔径がほぼ同じであることから、玄武岩質の火山礫はダイオキシンの吸着能力が高く、好適である。
このようにして、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物の大部分は火山礫層で吸着除去される。
【００１８】
さらに、排煙は天然黒色粘土層２２に流入、浸透し、この天然黒色粘土層２２中でダイオキシン等が吸着除去される。
この天然黒色粘土は、それを構成しているアロフェン粘土鉱物と腐植物質とのそれぞれの固有な物理化学的な吸収、吸着特性の効果として、種々の物質種（イオン、化合物）に対して、吸収、吸着、交換、緩衝作用等の挙動をなすことは、土壌学的な研究により解明されている。
このようにして、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物がほぼ完全に除去され、無害化された排煙は吸引筒２４を経て、あるいは天然黒色粘土層２２を通過して大気中に放出される。
また、吸引筒２４内に流入した若干の排煙中のこれら有害物質も，吸引筒２４に充填した細かい火山礫に吸着され、除去される。
【００１９】
焼却炉１１中の焼却灰中にも、ダイオキシンや重金属等の有害物質が含まれる。
この焼却灰と、処理層１６中の有害物質を吸着した、火山礫、天然黒色粘土は次のようにして処理すると好適である。
【００２０】
すなわち、焼却灰、火山礫、天然黒色粘土を所要割合で混合し、この混合物をセメントでブロック状に固めてしまうのである。
これらの配合割合は概ね、重量で、天然黒色粘土が２０〜４０部、火山礫が３０〜６０部、廃棄物灰が２０〜４０部、セメントが２０〜３０部の割合とすると好適である。火山礫は大きすぎるものは砂利程度の大きさまで破砕して混合するとよい。
【００２１】
これらの配合割合は、ブロック体に求められる強度に応じて変更するとよい。火山礫、および火山砂の一部は骨材としても機能する。したがって、セメントおよびこれら骨材の配合割合を多くするほど強度が増す。
破壊強度が１００Kg〜１５０Kgとなるように調整することによって、ブロック体を各種構造物、あるいは漁礁として使用可能となる。
【００２２】
天然黒色粘土を、強熱乾燥等の処理をすると腐食が分解するが、天然物をそのまま使用することにより、腐植が多量に混在する。この腐植の果たす役割が大きい。すなわち、腐植は、フミン酸群、フルボ酸群などの多種類の有機物の混合したものであり、その重量平均分子量は数万程度の無定形の高分子で、形状は半径６０〜１００Åのほぼ球形に近い物質とされる。
【００２３】
また腐植のコロイドは全体として負に帯電され、そしてそれは大部分、カルボキシル基、アミノ基、水酸基の解離によって生じるものと考えられている。このように腐植のコロイドが負に帯電していることにより、ブロック体中の重金属等の陽イオンがコロイド粒子に吸着、保持されるのである。
またアロフェンは両性コロイドであり、陽イオン、陰イオンを吸着保持するのである。
【００２４】
このように、焼却灰をセメントで固めたブロック体は、その天然黒色粘土および火山噴出物の総合した機能により、焼却灰中の重金属、ダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物、ＰＣＢ等の有害物質を閉じ込めてしまうという効果を有する。
【００２５】
以上本発明の好適な実施の形態を示したが、本発明は上記に限定されず、発明の精神を逸脱しない範囲で適宜改変をなし得る。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、多孔質をなす火山礫により、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物がその微細な孔中に吸着保持され、さらに、天然黒色粘土中のアロフェン粘土鉱物と腐植物質とのそれぞれ固有な物理化学的な吸着、吸収作用により、排煙中のダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質をほぼ完全に除去できるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃棄物焼却処理装置の概略を示す断面説明図である。
【図２】処理槽内の充填層の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  廃棄物焼却処理装置
１１  焼却炉
１２  投入口
１３  煙突
１４  導入口
１５  冷却装置
１６  処理槽
１８  パイプ
２０  火山礫層
２２  天然黒色粘土層
２４  吸引筒
２５  ファン
【図１】
0004195764.tif 000002
【図２】
0004195764.tif 000003