JP2000197878A - 汚染物質が付着した粒状体の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染土壌や焼却灰等の汚染物質の付着した粒
状体を細粒化するとともに、上記汚染物質を効率的に分
離して除去する。 【解決手段】 処理空隙内に投入された汚染物質が付着
した粒状体に、加水しながら、圧縮及び粒状体相互間の
擦り合わせの力を作用させて、上記粒状体を独立した粒
状体に分離するとともに、上記粒状体の表面に付着して
いる汚染物質を分離する細粒化手段１と、上記細粒化手
段１から排出された粒状体の中から、上記分離された汚
染物質を含む微粒片と、大きさが上記粒状片よりも大き
い無害性の微粒片とを分級する分級手段２とを備えると
ともに、上記細粒化手段１に供給する処理水を循環させ
る水処理手段３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚染土壌や焼却灰
等の汚染物質が付着された粒状体の無害化を実現するた
めの汚染物質が付着した粒状体の処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、リサイクルができない生ゴミ等の
可燃物は、主に、ストーカ式焼却炉あるいは流動床式焼
却炉において焼却され、焼却灰として廃棄物処分場に搬
出されて埋設される。実際の焼却灰には、上記可燃物に
混って焼却された金属屑やガラスあるいは陶器類の欠片
や土砂等も含まれているので、焼却灰の成分としては、
各種金属やシリカ，アルミナ，石灰等が混ざっている。
このような焼却灰は、廃棄量が多いことや、重金属類や
焼却過程で生じたダイオキシン等の有害物質が焼却灰に
付着していることから、焼却灰の減容化及び無害化の方
法あるいは再利用の技術の確立が望まれている。焼却灰
に含まれる鉛，亜鉛，銅，カドミウム等の有害な重金属
類を無害とする方法として、（１）溶融固化、（２）セ
メント固化、（３）薬剤処理、（４）酸やその他の溶媒
による安定化、（５）炭酸塩化処理、（６）水洗浄など
がある。これらの内で最も確実な方法は（１）の溶融固
化で、これは焼却灰を約１５００℃以上の高温で溶融し
た後廃棄物処分場に廃棄、または粉砕して微粒片とし再
利用する方法で、この処理方法は現在実用化されてい
る。この処理方法では、重金属類は溶融物の内部に封じ
込められているので、上記溶融物が水に触れた場合でも
上記重金属類が溶出することはないといわれている。
（２）のセメント固化は、焼却灰にセメントを入れるた
め、廃棄物の量が増大してしまうという致命的な欠点が
ある。その上、セメントの混入によって処理された焼却
灰はアルカリ性が強くなり、かえって鉛などが溶出する
危険性が高い。（３）の薬剤処理では、ｐＨ調整が重要
であるが、焼却灰に含まれる物質が一定せずかつ多様な
ことからｐＨ調整が難しく、不適切であると薬剤添加の
効果がないので疑問視されている。（４）の酸やその他
の溶媒による安定化は、重金属類を残存させた状態で安
定化させるので、長期的に溶出を防止することは難し
い。（５）の炭酸塩化処理は維持管理が難しく、その上
装置が複雑なので実用的ではない。（６）の水洗浄は、
酸性雨等で酸性環境にならなければ、比較的容易に重金
属類が除去できるといわれているが、その効果は粉体状
の飛灰で確認されているだけで、焼却灰の場合のよう
に、団粒状態にあるような粒状体に付着されている重金
属類やダイオキシン類に対しては、十分な効果が期待で
きない。また、上述した溶融固化は、焼却灰の処理温度
が高いため、ダイオキシン類を熱分解して無害化するこ
とができるので、現状では、この溶融固化による処理が
最も効果的であるといわれており、この溶融固化が焼却
灰の処理方法の主流となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、長期的
にみると、上記溶融固化による処理においても、処分場
に埋設された溶融物の内部に封じ込められている重金属
類が溶出する可能性は否定できない。また、溶融固化で
は、焼却灰を高温で溶融するために、溶融炉等の大型設
備を必要とすることや、多大な燃料を必要とすることか
ら、設備の建設費や処理コストが高いといった問題点が
ある。そこで、処分場に焼却灰を廃棄する以前に重金属
類やダイオキシン類等の有害性のものを除去した後、再
利用可能な石，砂，微粒分等を抽出することで廃棄量の
減容化を図る技術の確立が望まれるところである。

【０００４】一方、近年、化学工場や金属精錬工場等の
工場近辺の土壌が、重金属類や有機塩素化合物あるいは
油性分等で汚染されていることが問題視されている。ま
た、海難事故等により海に流出した原油で汚染された海
浜の土壌や、原油存在地盤のトンネル掘削に伴い搬出さ
れる掘削土には原油が付着しているため、その処理が困
難となることがしばしばある。更に、問題となる汚染物
質が付着した土壌（汚染土壌）としては、上述した焼却
灰の混入により汚染された土壌も含まれる。このような
汚染土壌に対しても、上記汚染物質を除去し、石，砂，
微粒分等を抽出して再利用する技術の確立が望まれてい
る。

【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、汚染土壌や焼却灰等の汚染物質の付着した粒状
体を細粒化するとともに、上記汚染物質を効率的に分離
して除去することのできる汚染物質が付着した粒状体の
処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のの汚染物質が付着した粒状体の処理装置は、処理空隙
内に投入された汚染物質が付着した粒状体に加水しなが
ら、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わせの力を作用させ
て、上記粒状体を独立した粒状体に分離するとともに、
上記粒状体の表面に付着している汚染物質を分離する細
粒化手段と、上記細粒化手段から排出された粒状体の中
から、上記分離された汚染物質を含む微粒片と、大きさ
が上記微粒片よりも大きい無害性の微粒片とを分級する
分級手段とを備えるとともに、上記細粒化手段に供給す
る処理水を循環させる水処理手段を設けたものである。
なお、上記細粒化手段で行う、投入した汚染物質が付着
した粒状体に圧縮応力を作用させ、多数の粒状体同士が
固着している団粒状の汚染物質が付着した粒状体を、上
記粒状体を破壊することなくほぼ独立した粒状体に分離
して細粒化する処理を以下では解砕処理と呼ぶ。また、
上記粒状体に加える応力を大きくして、粒状体相互間の
擦り合わせの力を作用させて、粒状体同士の摩擦による
相互研磨を行わせ、上記粒状体の表面に付着している汚
染物質を分離する処理を以下では、解膠処理と呼ぶ。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わる汚染物質が付着した粒状体の処理装置の構成
を示すブロック図である。同図において、１は投入され
た処理材料である汚染物質が付着した粒状体に加水し上
記粒状体の解砕・解膠を行う細粒化手段、２は液体サイ
クロンやシックナータンク等の分級手段を備え、上記細
粒化手段１で解砕・解膠処理された泥状の上記粒状体の
中から種々の大きさの粒状体を分級するための分級手
段、３は上記細粒化手段１及び上記分級手段２に処理水
を供給するとともに、分級手段２から排出される処理水
を浄化して処理水を循環させる水処理手段である。ま
た、４は上記水処理手段３に清水を補給する清水補給手
段である。水処理手段３は、分級手段２から排出される
処理水中の重金属類に対して不溶化処理を行う一次処理
槽５０と、分級手段２からの処理水を貯蔵する濾過水返
却用タンクと５１と、一次処理槽５０から送られた処理
水を濾過し、上記処理水から不溶化された重金属類を除
去する液体濾過装置５２と、液体濾過装置５２から送ら
れた処理水に清水補給手段４から清水を補給し、上記細
粒化手段１及び分級手段２に浄化された処理水を供給す
る二次処理水槽５３とを備え、上記細粒化手段１及び分
級手段２に供給する処理水を循環させるものである。

【０００８】次に、細粒化手段１について説明する。本
実施の形態では、図２に示すような従来の破砕機１０と
略同様の構造の細粒化手段１を用いて汚染物質が付着し
た粒状体の解砕・解膠処理を行っている。上記破砕機１
０は、特開平８−１６４３６３号公報に開示された浚渫
土等の破砕に用いられる装置で、砂礫や粘土等を含む浚
渫土を粉砕することなく、浚渫土中の石等の鋭角部を取
り除くとともに土塊や砂塊等を破砕するもので、内周面
に軸方向に沿って取付けられ、中心方向に突出する複数
の外羽根６Ｗを有する円筒状の回転ドラム６と、外周面
に軸方向に沿って取付けられ、径方向に突出する複数の
内羽根７Ｗを有し、上記回転ドラム６の内部に偏心して
取付けられたロータ７とを備え、回転ドラム６の外周に
設けられた環状歯車６ａをモータ８により、ロータ７に
取付けられた回転軸７ａを駆動機構７ｂにより、それぞ
れ互いに逆方向に回転させ、破砕機１０に投入された浚
渫土等の投入物に圧縮及びせん断応力を作用させて上記
投入物を破砕したり、破砕された投入物間の相互摩擦に
より破砕物を研磨するものである。上記投入物に作用す
る応力の大きさは、主に、回転ドラム６とロータ７との
間隔（ロータ７の偏心度）と、回転ドラム６及びロータ
７のそれぞれの回転速度により調整する。

【０００９】本実施の形態の細粒化手段１では、粒状体
同士が固着されて団粒状態となっている汚染土壌や焼却
灰等の汚染物質の付着した粒状体を、上記粒状体を破壊
することなく分離し、かつ上記粒状体表面に付着してい
る重金属類等の汚染物質を上記粒状体から剥離するた
め、投入物に加える応力を上記従来装置である破砕機１
０よりも小さくし、破砕よりも解砕・解膠作用が主にな
るように、回転ドラム６とロータ７との間隔と、回転ド
ラム６及びロータ７のそれぞれの回転速度を設定してあ
る。細粒化手段１中では、図３に示すように、処理空隙
である回転ドラム６とロータ７との間隙に投入された汚
染物質の付着した粒状体Ｓは、回転ドラム６の外羽根６
Ｗによって上方に掻き上げられるとともに、ロータ７の
内羽根７Ｗによって下方に引き下げられるので、上記粒
状体Ｓには圧縮応力とともにせん断応力が作用し、上記
粒状体Ｓは解砕・解膠処理される。すなわち、図４
（ａ）に示すように、粒状体同士が固着面ｒで固着され
て団粒状態となっている汚染物質の付着した粒状体Ｓの
各粒状体ｐあるいは粒状体同士が固着してはいないが大
きさの大きい粒状体ｐに圧縮応力及びせん断応力が作用
し、上記団粒状の各粒状体が上記固着面ｒのところから
分かれてほぼ独立した細かな粒状体ｐに細粒化される
（解砕）とともに、図４（ｂ）に示すように、粒状体同
士に擦り合わせ方向の力が作用し、粒状体ｐ相互の摩擦
により各粒状体の表面に付着された重金属類やダイオキ
シン類などの汚染物質ｑの粒状片が剥離され粒状体ｐか
ら分離される（解膠）。なお、上記汚染物質ｑは、団粒
状の焼却灰の表面だけでなく、各粒状体の表面である上
記固着面ｒにも付着されている（図４（ａ）参照）もの
で、解砕時には、上記粒状体の表面に付着されている汚
染物質ｑの一部は剥離されることもあるが、ほとんどは
上記解膠処理によって粒状体ｐの表面から分離される。
また、一部の大きさの大きい粒状体の中には破砕されて
細粒化されるものもある。細粒化手段１には、水処理部
３から処理水が図示しない給水口を通って供給され、細
粒化手段１に投入された汚染物質の付着した粒状体は、
この処理水が加水された状態で解砕・解膠処理されるの
で、上記剥離された汚染物質ｑの内、重金属類やダイオ
キシン類は、上記処理水中に溶解したりあるいは微粒片
として浮遊する。

【００１０】次に、上記構成の処理装置を用いた汚染物
質が付着した粒状体の連続処理システムについて、図５
の処理フローに基づいて説明する。この処理システムで
は、汚染物質が付着した粒状体の解砕・解膠処理を更に
効率的に行うため、細粒化手段１を２段に構成してい
る。すなわち、汚染物質が付着した粒状体の粗い解砕を
行う一次細粒化機１１は、図６（ａ）に示すように、ロ
ータ７の偏心量を小さくして回転ドラム６とロータ７と
の間隔Ｄ₁を比較的広くするとともに、回転速度を低速
としている。また、上記粒状体の解膠処理を主とする二
次細粒化機１２では、図６（ｂ）に示すように、ロータ
７の偏心量を大きくして回転ドラム６とロータ７との間
隔Ｄ₂を狭くし、かつ回転速度を高速にしている。な
お、以下では、処理材料が焼却灰である場合について説
明する。

【００１１】まず、受け入れホッパ１３に投入された焼
却灰をベルトコンベアにより搬送し、一次細粒化機１１
に投入する。一次細粒化機１１では、後述する給水部で
ある二次処理水槽５３からの処理水を上記焼却灰に加水
し、上記焼却灰に対して粗い解砕を行い、焼却灰を種々
の大きさの粒状体に分離するとともに、焼却灰の表面に
弱く付着しているダイオキシン類や重金属類を上記処理
水中に浮遊あるいは溶解した状態で離脱させつつ、上記
焼却灰を下流側に移動させ、一次細粒化機１１の排出口
１１ａから排出する。一次細粒化機１１では、回転ドラ
ム６とロータ７との間隔が広く、かつ低速回転であるの
で、大型の金属類や挟雑物等の固形物は解砕されずに排
出される。この大型の固形物は、上記排出口１１ａに設
けられた約３０ｍｍの分級用の網１１ｂにより捕獲され
て除去され、ベルトコンベアにより搬出される。一方、
約３０ｍｍ以下の粒状体となった焼却灰は、５ｍｍ〜１
０ｍｍ程度の一次選別振動スクリーン２０により篩い分
けされる。篩い分けされた１０ｍｍ以下の焼却灰は、磁
気式金属除去機２１において、焼却灰中の金属片を取り
除いた後に、二次細粒化機１２に送られる。一方、１０
ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさの粒状体はベルトコンベア
により搬出され再利用または廃棄される。なお、上記一
次選別振動スクリーン２０には給水部１７から水が供給
される。また、一次選別振動スクリーン２０を通過した
水は、後述する第１のフィードサンプ２３に送られる。

【００１２】一次選別振動スクリーン２０を通過した焼
却灰は、概ね１０ｍｍ以下の粒状体となっているので、
二次細粒化機１２では、二次処理水槽５３から供給され
る処理水を上記焼却灰に加水するともに、回転ドラム６
とロータ７との間隔を狭くしかつ回転速度を高速にし、
焼却灰に対して主に粒状体同士の摩擦による相互研磨を
行わせ、焼却灰に強く付着している重金属類やダイオキ
シン類を離脱させつつ上記焼却灰を下流側に移動させ、
二次細粒化機１２の排出口１２ａから、二次選別振動ス
クリーン２２に送る。二次選別振動スクリーン２２は、
上記焼却灰から５ｍｍ以下の粒状体を篩い分けるもの
で、上記二次選別振動スクリーン２２から排出される５
ｍｍ以下の砂分や細粒化された灰粒子等の粒状体を含ん
だ泥状の焼却灰は、第１のフィードサンプ２３に一時貯
蔵され後、分級手段２により種々の大きさの粒状体に分
級される。また、上記二次選別振動スクリーン２２で篩
い分けされた５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の砂礫や細かい陶器
片を主とした粒状体は、搬出され再利用あるいは廃棄さ
れる。

【００１３】次に、分級手段２について詳細に説明す
る。第１のフィードサンプ２３に貯蔵された５ｍｍ以下
の粒状体を含んだ泥状の焼却灰は、第１の液体サイクロ
ン３０に送られ分級される。第１の液体サイクロン３０
では、約１００μｍ以下の粒状体を処理水中に浮遊させ
て分離する。上記第１の液体サイクロン３０の上部から
排出された約１００μｍ以下の粒状体を含んだ処理水
は、第１のフィードサンプ２３に一時貯蔵された後、第
２のフィードサンプ３３に送られる。一方、第１の液体
サイクロン３０の底部から排出された粒径が１００μｍ
を越える粒状体を含むスラリーは、第１のスピゴットタ
ンク３１に送られた後、第１の脱水振動スクリーン３２
で約１００μｍ以上の砂分を主体とした粒状体が分離さ
れて、第２のフィードサンプ３３に送られる。同様に、
第２の液体サイクロン３４と第２のスピゴットタンク３
５と第２の脱水振動スクリーン３６とにより、第２のフ
ィードサンプ３３に貯蔵された約１００μｍ以下の粒状
体を含んだ泥土状の焼却灰は、２０〜１００μｍの微粒
砂を主とした粒状体と２０μｍ以下の微粒片とに分級さ
れる。第２の液体サイクロン３４の上部の約２０μｍ以
下の微粒片を含んだ処理水は、第２のフィードサンプ３
３に一時貯蔵された後、ゴミ処理トロンメル３７を介し
てシックナータンク４０に送られる。また、一方、第１
の液体サイクロン３０の底部から排出された粒径が２０
μｍを越える粒状体を含むスラリーは、第２の脱水振動
スクリーン３６で約２０μｍ以上の微粒砂を主体とした
粒状体が分離されて、シックナータンク４０に送られ
る。

【００１４】シックナータンク４０では、上記約２０μ
ｍ以下の微粒片を含んだ処理水と泥状の焼却灰とをタン
ク内でゆっくりと回転させ、粒状体等の固形物を凝集沈
殿させる固液分離を行う。上記シックナータンク４０の
上澄み液には、上述したように、焼却灰から分離された
重金属類が溶解あるいは浮遊しているので、汚水処理部
１８の一次処理水槽５０に送られ処理される。この一次
処理水槽５０では、キレート剤等の添加によって上記重
金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を不溶化すること
により、上記重金属類を上記処理液から分離する。一
方、シックナータンク４０の底部に沈殿したスラリー状
の焼却灰は、第１のスラリータンク４１に貯蔵された
後、遠心分離器４２において、ダイオキシン類等の微粒
片を除去した後、第２のスラリータンク４３に送られ貯
蔵される。遠心分離器４２で分離された、ダイオキシン
類等の微粒片を多く含む有害な汚泥は、溶融固化等の処
理を施すなどして廃棄される。一方、スラリータンク４
３に貯蔵されたスラリーは、重金属類やダイオキシン類
が除去されて無害化されているので、脱水機４４に送
り、このスラリーから、図示しないフィルタプレスによ
り脱水ケーキを作製するなどして再利用することができ
る。

【００１５】なお、脱水機４４で脱水された水は濾過水
返却用タンク５１に送られ一時貯蔵され、その後、一次
処理水槽５０で重金属類を不溶化した後、液体濾過装置
５２に送られる。液体濾過装置５２では、上記処理水を
活性炭等の吸着材で濾過して重金属類やダイオキシン類
を除去して浄化する。この浄化された処理水は給水部で
ある二次処理水槽５３に送られる。また、シックナータ
ンク４０から一次処理水槽５０に送られた処理水も、上
記液体濾過装置５２で浄化された後、二次処理水槽５３
に送られる。二次処理水槽５３に戻された処理水は、補
給用の清水と混合されて、再び、一次細粒化機１１，二
次細粒化機１２及び一次選別振動スクリーン２０等に供
給される。

【００１６】汚染土壌の処理フローも、上記焼却灰の場
合と同様であるが、土粒子は団粒化していることが少な
いと思われるので、一次細粒化機１１，二次細粒化機１
２ともに、上記図４（ｂ）に示す解膠作用が主となる。
なお、焼却灰を含んだ汚染土壌の場合には、一次細粒化
機１１では粗い解砕を行い、二次細粒化機１２では解砕
及び解膠を行う。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、処理空隙内に投入された汚染物質が付着
した粒状体に加水しながら、圧縮及び粒状体相互間の擦
り合わせの力を作用させて、上記粒状体を独立した粒状
体に分離するとともに、上記粒状体の表面に付着してい
る汚染物質を分離する細粒化手段と、上記細粒化手段か
ら排出された粒状体の中から、上記分離された汚染物質
を含む微粒片と、大きさが上記微粒片よりも大きい無害
性の微粒片とを分級する分級手段とを備え、上記汚染物
質を含む有害性の微粒片を取り除くようにしたので、無
害化された粒状体から脱水ケーキ等のリサイクル可能な
資源に再使用することができるだけでなく、廃棄する汚
染土壌や焼却灰の減容化に対して著しい効果をもたら
す。更に、上記細粒化手段に供給する処理水を循環させ
る水処理手段を設けたので、処理水中の有害物を回収す
る際に、有害物の濃度が高い状態で処理ができるので、
効率良く無害化処理を行うことができるとともに、排水
量や水の供給量を最小限にすることができるので、設備
の小型化と省コスト化とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係わる汚染物質が付着
した粒状体の処理装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 従来の破砕機の構造を示す図である。

【図３】 本実施の形態の解砕・解膠作用を説明するた
めの図である。

【図４】 本実施の形態の解砕・解膠作用を説明するた
めの図である。

【図５】 汚染物質が付着した粒状体の連続処理システ
ムの処理フローを示す図である。

【図６】 汚染物質が付着した粒状体の連続処理システ
ムに使用される一次細粒化機と二次細粒化機の、それぞ
れの処理条件を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 細粒化手段、２ 分級手段、３ 水処理手段、４
清水補給手段、１１ 一次細粒化機、１２ 二次細粒化
機、１３ 受け入れホッパ、２０ 一次選別振動スクリ
ーン、２１ 磁気式金属除去機、２２ 二次選別振動ス
クリーン、２３ 第１のフィードサンプ、３０ 第１の
液体サイクロン、３１ 第１のスピゴットタンク、３２
第１の脱水振動スクリーン、３３ 第２のフィードサ
ンプ、３４ 第２の液体サイクロン、３５ 第２のスピ
ゴットタンク、３６ 第２の脱水振動スクリーン、３７
ゴミ処理トロンメル、４０ シックナータンク、４１
第１のスラリータンク、４２ 遠心分離器、４３ 第
２のスラリータンク、４４ 脱水機、５０ 一次処理水
槽、５１ 濾過水返却用タンク、５２ 液体濾過装置、
５３ 二次処理水槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記４名の代理人 100080296 弁理士 宮園 純一 (71)出願人 598150271 溶融資源株式会社 東京都新宿区新宿２丁目３番13号 (72)発明者 反後 堯雄 東京都新宿区新宿２丁目３番13号 溶融資 源株式会社内 (72)発明者 柴田 浩彦 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 信太 豊 埼玉県大里郡寄居町桜沢265番地 新六精 機株式会社内 (72)発明者 中山 汎 東京都港区西新橋３丁目７番１号 東芝プ ラント建設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理空隙内に投入された汚染物質が付着
   した粒状体に、加水しながら、圧縮及び粒状体相互間の
   擦り合わせの力を作用させて、上記粒状体を独立した粒
   状体に分離するとともに、上記粒状体の表面に付着して
   いる汚染物質を分離する細粒化手段と、上記細粒化手段
   から排出された粒状体の中から、上記分離された汚染物
   質を含む微粒片と、大きさが上記微粒片よりも大きい無
   害性の微粒片とを分級する分級手段とを備えるととも
   に、上記細粒化手段に供給する処理水を循環させる水処
   理手段を設けたことを特徴とする汚染物質が付着した粒
   状体の処理装置。