JP2002192111A - 粉状廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉状廃棄物に含まれている有機化合物を
効率よく酸化分解して除去しうる粉状廃棄物処理装置を
提供する。 【解決手段】 上記課題は、円板状の加熱面を持つ加熱
器と、加熱面の中心部に粉状廃棄物を供給する供給口及
び消石灰を供給する供給口と、加熱面の中心部に供給さ
れた粉状廃棄物と消石灰を攪拌、混合しつつ外周方向へ
移送させる攪拌移送翼と、粉状廃棄物に含まれる有機化
合物の酸化分解を促進するガスを加熱面上の粉状廃棄物
と消石灰の混合物に吹き付けるガス吹出口と、前記攪拌
移送翼を回転させる駆動手段と、加熱器に設けられ加熱
処理した粉状廃棄物を排出する排出口と、加熱器内のガ
スを粉状廃棄物と分離し取出すための除塵手段とを備え
たことを特徴とする粉状廃棄物処理装置によって解決さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を含む
粉状廃棄物の処理装置に関し、特にごみ焼却等に含まれ
ているダイオキシン類等の有害有機塩素化合物を酸化分
解して無害化する処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、廃棄物焼却設備においてダイオキ
シン類等の極めて毒性の強い有機化合物が生成され、こ
れによる環境汚染が問題になっている。

【０００３】その対策も、活性炭に吸着させる等種々開
発されており、分解促進剤としてアルカリ金属化合物や
アルカリ土類金属化合物を加えてダイオキシン類を熱分
解する方法も知られている。

【０００４】特開平５−１３７８１２号公報には、有機
塩素化合物を含有する被処理物中にアルカリ金属化合物
及び／又はアルカリ土類金属化合物を混入し、しかる後
に有機塩素化合物を熱分解することを特徴とする有機塩
素化合物の熱分解方法が開示されている。アルカリ土類
金属化合物は無機酸塩又は有機酸塩であり、熱分解は３
００℃で窒素ガス雰囲気で行っており、熱分解ガスはア
ルコールコールドトラップで急冷している。

【０００５】特許第２５１２６６５号公報(特開平６−
１５９６４６号公報)には、ごみ焼却処理施設から排出
される焼却灰を加熱して該焼却灰に含まれる有機塩素化
合物を分解する焼却灰処理方法において、前記焼却灰を
石灰の存在下に３５０〜５５０℃に加熱し、次いで２５
０℃以下に急冷することを特徴とする焼却灰処理方法が
開示されている。この焼却灰処理に用いられている装置
は横型のロータリーキルン型のものである。石灰は生石
灰、消石灰のいずれでもよいとしている。急冷は分解ガ
スの再結合を防止するためである。

【０００６】特開平７−２６５４６１号公報には、芳香
族ハロゲン化合物に汚染された固体状の物質に、水分が
５％以上ある状態で、アルカリ性物質と金属とを添加、
混合し、３００℃〜４５０℃に加熱することを特徴とす
る芳香族ハロゲン化合物の分解方法が開示されている。
この方法は、アルカリと金属と水を反応させて水素を発
生させ、この水素を芳香族ハロゲン化合物のハロゲンと
置換反応させるものである。

【０００７】特開２０００−１７６３９８号公報には、
廃棄物を流動層式焼却炉で焼却し、流動層式焼却炉で焼
却した際に生成される灰を流動層式反応器に供給し、灰
の温度が略２５０〜５００℃に保持されるように加熱空
気を流動層式反応器に供給して流動層を形成し、略１時
間以上流動加熱することにより灰の有害物質を分解除去
することを特徴とする灰の無害化処理方法が開示されて
いる。この方法は、焼却炉にＣａを加えて灰のｐＨを１
１〜１３にするとともに灰中の未燃カーボンの残存量を
０．２〜１．０％にすることによって灰のダイオキシン
生成ポテンシャルを低く押さえてダイオキシンを排除す
るものである。ＣａはＣａＯ、ＣａＣＯ _３、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）_２等である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法における
分解促進とは、分解促進剤（例えば水酸化カルシウム、
酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等）が有機塩素化合物中の塩素と反応す
ることによる脱塩素化反応を促進させるものであり、ダ
イオキシン類を骨格から分解するものではない。また、
ダイオキシン類を生成する源物質となりうる有機化合物
すべてが分解されるものではない。従って、主灰および
飛灰を加熱処理する際に不活性ガス雰囲気で行う、もし
くは加熱後に急激に冷却することでダイオキシン類の再
合成を防止するための設備および処理が必要となる。

【０００９】前記特開２０００−１７６３９８号公報に
は、Ｃａ（ＯＨ）_２を出口煙道で加えることも示されて
いるが、Ｃａ（ＯＨ）_２は４００℃で酸化カルシウムへ
の分解が始まることを考慮すると反応器に灰が送り込ま
れた時点では酸化カルシウムに変わっている筈である。
この方法は、未燃カーボン量を１．０％以下にするため
に焼却炉に流動床式のものを用いることを必須としてい
る。

【００１０】本発明の目的は、粉状廃棄物に含まれてい
る有機化合物を効率よく酸化分解して除去しうる粉状廃
棄物処理装置を提供することにある。

【００１１】本発明別の目的は、簡単な手段でダイオキ
シン類等をそれが再合成されなくなるまで分解し、それ
によって、不活性ガス雰囲気、急冷、流動床式焼却炉等
を使用せずとも容易に廃棄物からダイオキシン類等を除
去無害化できる装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するべく鋭意検討の結果、先に、廃棄物に水酸化カ
ルシウムを加えて含酸素雰囲気で一定温度以上で加熱を
続けるとダイオキシン類等を再合成を生じない程度まで
分解できることを見出し、これを特許出願（特願２００
０−３４７７００号）した。そして、今回この分解を効
率よく行える装置を開発して本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】すなわち、本発明は、円板状の加熱面を持
つ加熱器と、加熱面の中心部に粉状廃棄物を供給する供
給口及び消石灰を供給する供給口と、加熱面の中心部に
供給された粉状廃棄物と消石灰を攪拌、混合しつつ外周
方向へ移送させる攪拌移送翼と、粉状廃棄物に含まれる
有機化合物の酸化分解を促進するガスを加熱面上の粉状
廃棄物と消石灰の混合物に吹き付けるガス吹出口と、前
記攪拌移送翼を回転させる駆動手段と、加熱器に設けら
れ加熱処理した粉状廃棄物を排出する排出口と、加熱器
内のガスを粉状廃棄物と分離し取出すための除塵手段と
を備えたことを特徴とする粉状廃棄物処理装置に関する
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】円板状の加熱面の加熱手段はその
下側にバーナーや電気ヒーターを設ける等のほか、酸化
分解を促進するガス自体を加熱してもよい。この加熱面
は平面のほか、同心円状あるいは粉状廃棄物の移送方向
に合わせた螺旋状の溝あるいは凸条を有するものであっ
てもよい。

【００１５】粉状廃棄物の供給口と消石灰の供給口は別
個に設けてもよく、同じ供給口を共用させてもよい。

【００１６】加熱器の内部には、加熱面の中心部に供給
された粉状廃棄物と消石灰を攪拌、混合しつつ外周方向
へ移送させる攪拌移送翼を設ける。この攪拌移送翼は、
回転軸に放射方向に取着されたアームに固着された複数
の翼からなっている。各翼は、図６に示すように、放射
方向と直角方向に対して角度（θ）を持って斜め固着さ
れており、この角度によって円板上に堆積している粉状
廃棄物と消石灰の混合物を翼の移動力で外方に押して行
く。好ましい角度は１０°〜７０°程度、特に好ましく
は２０°〜４５°程度である。翼の枚数は加熱器の規模
等によって変えることができ、１〜４０枚程度、通常４
〜１０枚程度である。翼面は直平面のほか、縦又は横方
向に折曲あるいは湾曲させた面とすることもできる。特
に進行方向に向かって下部を折曲又は湾曲させると堆積
している粉状廃棄物と消石灰の混合物を上方に押し上げ
て攪拌、混合する作用も発揮することができ、また、側
端を進行方向に向かって折曲又は湾曲させるとこの混合
物の左右方向の攪拌、混合することができるので好まし
い。アームの数は１〜８本程度、通常１〜４本程度であ
る。各アームに取り付ける翼の数は１枚でもよく複数枚
でもよい。翼のアームに取り付ける位置は、上、下、中
央、側端等のいずれであってもよい。翼を放射方向に移
動する移動翼としてもよいが、コスト及び構造の簡単さ
からアームに固定させるのがよい。本発明では、さらに
加熱面に付着した粉状廃棄物と消石灰の混合物を掻き取
る掻取翼も設けることができる。この掻取翼は攪拌移送
翼と別個に設けてもよく、あるいはアームを攪拌移送翼
の底部に設けて掻取翼を兼用させてもよい。

【００１７】有機化合物の酸化分解を促進するガスは、
これを促進する位置に吹き込むが、通常は粉状廃棄物と
消石灰の混合物の堆積層全体にゆきわたるようにする。
このガスの吹出口は、例えば加熱面に多数設ければ、堆
積層の底部からガスを吹き出させ、それによって堆積層
の流動化を促進することができるので好ましい。また、
ガス吹出口には攪拌移送翼面に設け、あるいはそれを支
持するアームにノズルを取り付けて、ガスをそこから吹
き出させるようにすることもできる。いずれにしても、
この酸化分解を促進するガスは堆積層の下部から吹き出
させることが好ましい。

【００１８】吹き込むガスは有機化合物の酸化分解を促
進するものであり、酸素濃度が５％以上、好ましくは５
〜２０％程度のガス、例えば空気や焼却排ガス等を用い
ることが好ましい。

【００１９】吹き込まれたガスの出口には粉状廃棄物や
消石灰が同伴しないよう除塵手段を設ける。この除塵手
段には、ダストフィルターやサイクロン等の除塵器を用
いることができる。

【００２０】本発明の装置では、攪拌移送翼を回転させ
るのでその駆動手段を設ける。また、加熱器内で処理さ
れた廃棄物の排出口も設ける。

【００２１】本発明の処理対象物である粉状廃棄物は有
機化合物を含むものであれば特に限定されないが、例え
ばごみ焼却設備から排出される飛灰や主灰などの焼却
灰、ダイオキシン等を吸着した活性炭等である。これら
の未燃カーボンの含有量も特に制限されず、未燃カーボ
ン含有量が１．０〜４．０重量％のストーカ炉のもので
あってもよい。有機化合物は特に有害有機塩素化合物も
対象とする。この有害有機塩素化合物はダイオキシン、
ジベンゾフラン、ポリ塩化ビフェニル、クロルベンゼン
類等である。

【００２２】廃棄物に添加される水酸化カルシウムの添
加量は廃棄物１００重量部に対して５〜２５重量部程
度、好ましくは５〜１１重量部程度、好ましくは１０〜
２５重量部程度が適当である。

【００２３】加熱温度は３００℃以上、３００〜５００
℃程度、好ましくは３００〜４５０℃程度、特に好まし
くは４００〜４５０℃程度が適当である。加熱時間は有
機化合物が分解されてダイオキシンが再合成されなくな
る程度までであり、３００℃では６０分間以上、好まし
くは６０〜９０分間程度、４００℃では３０分間以上、
好ましくは３０〜６０分間程度、４５０℃では１５分間
以上、好ましくは１５〜３０分間程度である。

【００２４】本発明による廃棄物処理装置による処理フ
ローを図１を参照して説明する。図１において、１は加
熱器、２は加熱器に廃棄物を供給する廃棄物供給機、３
は廃棄物を貯溜しておく廃棄物貯溜槽、４は消石灰供給
機、５は消石灰貯留槽、６は攪拌移送翼を回転駆動させ
る駆動手段、７は加熱器１からガスのみを排出するため
の除塵手段、８は加熱器１に酸化分解促進ガスを供給す
るガス供給手段である。

【００２５】廃棄物を処理するには、まず、廃棄物貯溜
槽３に貯溜してある廃棄物を廃棄物供給機２に、そし
て、消石灰貯留槽５に貯留してある消石灰を消石灰供給
機４にそれぞれ送る。廃棄物供給機２が廃棄物を、そし
て、消石灰供給機４が消石灰をそれぞれ所定供給量で加
熱器１に送り込むとともに、ガス供給手段８が酸化分解
促進ガスを所定流量で加熱器１に送り込む。この時、攪
拌移送翼は駆動手段６により回転させられており、送り
込まれた廃棄物と消石灰の混合物は、加熱器１内で混合
されて加熱されつつ移送するとともに、酸化分解促進ガ
スと接触して有害有機化合物等が酸化分解される。その
際、ダイオキシン類、ダイオキシン関連物質、その他の
有害有機化合物が酸化分解除去されており、また、浮遊
している粉塵等は、除塵手段７を介して回収される。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の廃棄物処理装置に用いる加熱
器の一実施形態を図２、図３、図４及び図５を参照して
説明する。

【００２７】図２は加熱器の内部構造を示す模式図、図
３は加熱器の攪拌移送翼部分の側面図、図４は酸化分解
促進ガス吹き込み用ノズル部分の側面図、図５は加熱器
の付着物掻取翼部分の側面図である。

【００２８】図２において、１１は加熱器のケーシング
で、このケーシング１１の低部に円板状の加熱面１２が
形成されている。加熱面１２には、半径方向に所定間隔
で酸化分解促進ガスを吹付けるガス吹付け手段としての
ガス供給口１３が形成されており、このガス供給口１３
にはガス導入管１４が連結されている。

【００２９】加熱面１２の中心には、円管状の回転軸１
５が設けられており、この回転軸１５には、半径方向に
円管状のアーム１６が設けられ、加熱面１２の中心に供
給された廃棄物を中心部分から外周へ移送させつつ、攪
拌、混合する攪拌移送翼１７及び酸化分解促進ガスを吹
付けるガス吹付け手段としてのノズル１８がこのアーム
１６に設けられている。ノズル１８から吹き出させるガ
スは回転軸１５の管の中空部からアームの中空部を通っ
てノズル１８に供給される。また、回転軸１５には、同
様に半径方向にアーム１９が設けられており、このアー
ム１９には加熱面１２に付着した廃棄物を除去する掻取
翼２０が設けられている。

【００３０】ケーシング１１の上部中央には、粉状廃棄
物を加熱面１２に投入するための供給口２１が形成され
ており、この供給口２１に近接してガスを排気するため
の排気口２２が形成されている。この排気部にはダスト
フィルター２８が取り付けられている。また、加熱面１
２の外周部のケーシング１１には、加熱処理された廃棄
物を排出するための排出口２３が形成されている。

【００３１】前記攪拌移送翼１７は、図３に示すよう
に、アーム１６に所定間隔で設けられており、主翼２４
と、主翼２４の側面に設けられた横方向の廃棄物の混合
を促進させる側面翼２５と、主翼２４の下面に設けられ
た上下方向の廃棄物の混合を促進させる下面翼２６とを
有している。そして、主翼２４は、廃棄物を外周へ移送
できるように、半径方向に対し内側が前方（進行方向）
に外側が後方（反進行方向）になるように斜めに形成さ
れており、また、側面翼２５及び下面翼２６は、混合を
効率良く行えるように、主翼２４に対して前方に傾いて
形成されている。

【００３２】前記ノズル１８は、図４に示すように、ア
ーム１６から下方に伸びた円管状の垂直管２７の先端に
設けられており、このノズル１８は、垂直管２７の先端
における円周方向に向くように配置されている。

【００３３】なお、前記攪拌移送翼１７とノズル１８と
は、図３と図４とに分けて説明したので、図３にはノズ
ル１８が描かれておらず、図４には攪拌移送翼１７が描
かれていないが、実際は、攪拌移送翼１７とノズル１８
とが交互に設けられている。

【００３４】前記掻取翼２０は、図５に示すように、細
長い板状に形成されており、付着物を掻き取り易いよう
に、下端が前方になるように傾斜して形成されている。

【００３５】以上のような加熱器で粉状廃棄物を処理す
るには、粉状廃棄物に消石灰を加え、加熱面１２を加熱
するとともに、回転軸１５を回転させて攪拌移送翼１
７、ノズル１８及び掻取翼２０を回転させる。また、回
転軸１５、アーム１６及び垂直管２７を介してノズル１
８に酸化分解促進ガスを供給し、このノズル１８から酸
化分解促進ガスを加熱面１２上に吹き付けるとともに、
ガス導入管１４を介して酸化分解促進ガスをガス供給口
１３から加熱面１２上に吹き付ける。

【００３６】このような状態で、供給口２１から粉状廃
棄物と消石灰を投入すると、これらは加熱面１２の略中
央部に落下する。中央部に落下した粉状廃棄物と消石灰
は、攪拌移送翼１７で徐々に外周部へと送られつつ加熱
される。また、この時、酸化分解促進ガスが吹き付けら
れている。したがって、ダイオキシン類、ダイオキシン
再合成の原因となるダイオキシン関連物質等を効率良く
酸化分解除去することができる。ダイオキシン類及びダ
イオキシン関連物質等が除去され浄化された粉状廃棄物
は、排出口２３から排出され、ケーシング１１内のガス
は、排気口２２及び除塵手段を介して回収される。

【００３７】図２〜図５に示す加熱器を用い、酸化分解
促進ガスとして空気を用い、未燃カーボン１．１重量％
を含有する飛灰の加熱処理を行った。

【００３８】加熱処理条件は、以下の通りであった。 加 熱 温 度 ：４２０℃ 酸化分解促進ガス流量：１Ｎｍ^３／ｋｇ 廃 棄 物 処 理 量 ：１００ｋｇ／ｈ

【００３９】比較のために、図７及び図８に示す筒型加
熱器を用い、上記と同じ条件で加熱処理を行った。

【００４０】図７は筒型加熱器の軸方向に垂直に切断し
た断面図、図８は図７中Ｂ−Ｂ線断面図（但し、廃棄物
は除去した状態）である。

【００４１】これらの図において、筒型加熱器３０は、
円筒状に形成された本体３１が設けられており、この本
体３１の内部に中央軸方向に沿って円筒状の中心軸３２
が設けられている。この中心軸３２には、軸方向に所定
間隔で、導入された廃棄物ａと消石灰を攪拌、混合、移
送及び本体３１内面への付着物を除去するためのパドル
翼３３が複数設けられている。

【００４２】このような筒型加熱器３０においては、本
体３１を加熱かつ回転させた状態で、廃棄物ａと消石灰
を本体３１内に導入する。すると、廃棄物ａと消石灰は
パドル翼３３で攪拌、混合されつつ加熱された状態で排
出口（図中左側）に移送される。また、同時に酸化分解
促進ガスｂを本体３１内に導入して廃棄物ａと消石灰の
混合物と接触させる。したがって、ダイオキシン類が分
解されるとともに、廃棄物ａからダイオキシン関連物質
等が揮発し、廃棄物ａは浄化された状態で排出される。

【００４３】加熱後の飛灰の全有機化合物の含有量を測
定して、全有機化合物の分解率を求めた結果を表１に示
す。

【００４４】

【表１】

【００４５】有機化合物分析法：固体中及び加熱時のガ
スを全量捕集し、ＪＩＳ ００５０に準じて有機化合物
の全量を定量分析し、物質収支より分解率を計算。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成することに
より、酸化分解促進ガスを廃棄物中に十分に行き渡らせ
ることができるので、酸化分解効率が向上する。したが
って、加熱に要するエネルギー及び酸化分解促進ガスの
供給量を低減させることができる。また、ダイオキシン
再合成の原因となるダイオキシン関連物質や、その他の
有機物も効率良く分解させることができるので、廃棄物
の加熱処理後、ダイオキシンの再合成を防止するために
急速冷却工程を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による廃棄物処理方法のフロー図であ
る。

【図２】 本発明による廃棄物処理装置に用いる加熱器
の一実施形態の内部構造を示す模式図である。

【図３】 本発明による廃棄物処理装置に用いる加熱器
の一実施形態の攪拌移送翼部分の側面図である。

【図４】 本発明による廃棄物処理装置に用いる加熱器
の一実施形態のノズル部分の側面図である。

【図５】 本発明による廃棄物処理装置に用いる加熱器
の一実施形態の付着物かきとり翼部分の側面図である。

【図６】 攪拌移送翼の取付角度を示す部分平面図であ
る。

【図７】 従来の筒型加熱器の軸に垂直に切断した状態
の模式図である。

【図８】 図７中Ｂ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１…加熱器 ２…廃棄物供給機 ３…廃棄物貯溜槽 ４…消石灰供給機 ５…消石灰貯留槽 ６…駆動手段 ７…除塵手段 ８…ガス供給手段 １１…ケーシング １２…加熱面 １３…ガス供給口 １５…回転軸 １６…アーム １７…攪拌移送翼 １８…ノズル １９…アーム ２０…掻取翼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩▲崎▼ 敏彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3L113 AA04 AB03 AC01 AC45 AC46 AC58 AC63 AC67 AC68 AC83 BA01 DA26 4D004 AA36 AB07 CA15 CA22 CA36 CB28 CB31 CB45 CC11 DA02 DA03 DA06 DA12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状の加熱面を持つ加熱器と、加熱面
   の中心部に粉状廃棄物を供給する供給口及び消石灰を供
   給する供給口と、加熱面の中心部に供給された粉状廃棄
   物と消石灰を攪拌、混合しつつ外周方向へ移送させる攪
   拌移送翼と、粉状廃棄物に含まれる有機化合物の酸化分
   解を促進するガスを加熱面上の粉状廃棄物と消石灰の混
   合物に吹き付けるガス吹出口と、前記攪拌移送翼を回転
   させる駆動手段と、加熱器に設けられ加熱処理した粉状
   廃棄物を排出する排出口と、加熱器内のガスを粉状廃棄
   物と分離し取出すための除塵手段とを備えたことを特徴
   とする粉状廃棄物処理装置