JP2003190917A - 焼却灰の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼却灰中のダイオキシン類の分解・無毒化及び
重金属類（鉛、カドミウム、総水銀、アルキル水銀、砒
素、セレン及び六価クロム）の不溶化・無害化により、
環境基準を達成できる処理方法の提供。 【解決手段】一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却灰を、酸
化カルシウム、酸化マグネシウム及びそれらの前駆物質
からなる群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物
質の存在下、第１処理反応域で、酸素含有率１．５％以
上のガス媒体と接触させながら６００℃〜１０００℃の
範囲内の処理温度で処理した後に、第２処理反応域で、
酸素含有率１．５％未満の雰囲気ガスと接触させながら
５００℃〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理するこ
とを特徴とする焼却灰の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰中のダイオ
キシン類の分解・無毒化及び重金属類（鉛、カドミウ
ム、総水銀、アルキル水銀、砒素、セレン及び六価クロ
ム）の不溶化・無害化により、環境基準を達成できる処
理方法に関するものである。また、本発明は、六価クロ
ムによって汚染された土壌等をも、併せて分解・不溶化
・無害化できる処理方法に関する。

【０００２】

【表１】

【０００３】関連の環境基準は、上記表−１に示した通
りである。重金属類の環境基準は、公害対策基本法（昭
和４２年法律第１３２号）に基づき、環境庁告示第４６
号（平成３年８月２３日）に土壌の汚染に係る環境基準
として定められている。数値は、同じ告示に規定されて
いる方法で試料より抽出した溶出液中の濃度（ｍｇ／
Ｌ）で表示している。分析の検出限界は環境基準の１／
１０としている。なお、アルキル水銀の検出限界は環境
庁告示第５９号及び環境庁告示第６４号で０．０００５
ｍｇ／Ｌとされている。また、ダイオキシン類の環境基
準は、ダイオキシン類対策特別措置法（平成１１年法律
第１０５号）に基づき、環境庁告示第６８号（平成１１
年１２月２７日）に土壌の環境基準として定められてい
るものである。数値は、厚生省告示第２３４号（平成９
年１２月１日）に規定されている方法で分析し、算出し
た、試料１ｇ当りの毒性当量（ＴＥＱ）をｐｇ（ピコグ
ラム）で表示している。

【０００４】

【従来の技術】一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却灰中の
ダイオキシン類を分解・無毒化し、重金属類を不溶化・
無害化することを目的とした発明として、特許第３１０
８０６１号がある。この特許では、焼却灰を６５０℃〜
９８０℃でガス媒体と接触させることにより、ダイオキ
シン類の分解・無毒化及び重金属類の不溶化・無害化行
い、ダイオキシン類及び重金属類を環境基準以下に下げ
ることができるとしている。確かに、ダイオキシン類の
分解・無害化は達成される。また、重金属類について
も、鉛、カドミウム、全水銀、アルキル水銀、砒素、セ
レンについては上記環境基準１を達成することが可能で
ある。特に、一般廃棄物の焼却灰として問題となる鉛及
びカドミウムについては極めて有効であることが分かっ
た。しかしながら、六価クロムについては、焼却灰によ
っては、この特許の処理方法で処理することにより、当
初原灰に無かった六価クロムが生成し、上記環境基準を
達成できない場合があることが分かった。また、この六
価クロムは、還元性ガスである一酸化炭素又はアンモニ
アを含む空気で処理する方法、還元性のヒドラジンを含
む水溶液で処理する方法等を試みたが、いずれも環境基
準に合格するまでに無害化することが困難であることが
判明した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これら
の事実を踏まえ、研究を続けた結果、一般廃棄物又は産
業廃棄物の焼却灰を乾燥したり熱処理する場合のよう
に、クロム化合物を含む焼却灰を空気中又は燃焼ガス中
（酸素含有率６％前後）で３００℃以上に加熱すると六
価クロムが生成し、そのような灰は上記環境基準を超え
る六価クロムを溶出する場合があることが判明した。ま
た、近時、工場跡地等で六価クロムに汚染された土壌が
問題となっている事情も考慮し、本発明者らは環境対策
として六価クロムに汚染された土壌中の六価クロムを分
解して無害化する技術に対するニーズにも応えるべく、
鋭意研究した結果、本発明に到達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決すべく鋭意研究した結果、鉛、カドミウム等
の重金属類の不溶化・無害化には焼却灰と接触するガス
媒体中の酸素含有率が大きな因子の一つであることを見
出した。また、問題となっている六価クロムの生成及び
分解にも、ガス媒体中の酸素含有率が大きく影響するこ
とが分かった。本発明は、これらの知見に基づくもので
ある。すなわち、本発明の要旨は、一般廃棄物又は産業
廃棄物の焼却灰を、酸化カルシウム、酸化マグネシウム
及びそれらの前駆物質からなる群から選ばれた少なくと
も一種のアルカリ性物質の存在下、第１処理反応域で、
酸素含有率１．５％以上のガス媒体と接触させながら６
００℃〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理した後
に、第２処理反応域で、酸素含有率１．５％未満の雰囲
気ガスと接触させながら５００℃〜１０００℃の範囲内
の処理温度で処理することを特徴とする焼却灰の処理方
法に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却
灰 一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却灰は、一般に水分を２
０重量％〜３５重量％含み、また、数重量％の未燃物、
同じく数重量％の鉄分を含んでいる。まず、鉄分を磁選
機で除去し大きな塊を破砕機で粗砕したものを、乾燥機
で乾燥して水分を除去すると共に未燃物を焼却する。さ
らに、粉砕機で粉砕して粒子状とした乾燥焼却灰を、本
発明方法の原料とする。本発明の処理方法では、処理さ
れる焼却灰の粒度は細かい方が有効であり、大きな塊を
含む焼却灰の場合は、これを粉砕して１０ｍｍ以下とし
たものが好ましい。より好ましくは２．５ｍｍ以下に、
更に好ましくは１ｍｍ以下に粉砕したものが良い。

【０００８】本発明の処理方法においては、第１処理反
応域でもまた第２処理反応域でも、酸化カルシウム、酸
化マグネシウム及びそれらの前駆物質（例えば、カルシ
ウム及び／又はマグネシウムの水酸化物、炭酸塩等、本
発明の処理温度の範囲で酸化カルシウム及び／又は酸化
マグネシウムに変換される物質）からなる群から選ばれ
た少なくとも一種のアルカリ性物質の存在下での処理が
必要である。しかし、一般廃棄物の焼却灰及び一部の産
業廃棄物の焼却灰には、酸化カルシウム等のアルカリ性
物質が大量に含有されているので、通常、上記粉砕、乾
燥等の予備処理後、直接本発明方法の原料とすることが
できる。一方、産業廃棄物の焼却灰等、上記酸化カルシ
ウム等のアルカリ性物質を含有しないか又はその量が少
ない場合には、原料とする焼却灰に、上記アルカリ性物
質を添加することが必要になる。

【０００９】第１処理反応域 第１処理反応域では、アルカリ性物質の存在下、酸素含
有率１．５％以上のガス媒体と接触させながら６００℃
〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理することによ
り、焼却灰に含まれるダイオキシン類を分解・無毒化
し、同時に、重金属類のうち環境上特に問題となる鉛及
びカドミウムを不溶化・無害化する。この分解、不溶化
の目標は、前述の土壌の環境基準に適合するよう、厚生
省告示第２３４号に規定されている方法で分析し、算出
した、ダイオキシン類の含有量を１０００ｐｇＴＥＱ／
ｇ以下とし、同時に、環境庁告示第４６号で規定する方
法で試料から得られた溶出液中の鉛及びカドミウムの濃
度を０．０１ｍｇ／Ｌ以下とすることにある。

【００１０】第１処理反応域でのガス媒体の酸素含有率
を低くすると、鉛及びカドミウムの不溶化が進まず、こ
れらの溶出量が増加する。すなわち、鉛及びカドミウム
の不溶化・無害化を進めるために、酸素含有率１．５％
以上が必要であり、好ましくは３％以上、より好ましく
は５％以上が選ばれる。なお、酸素含有率が２１％の空
気も好適に使用される。第１処理反応域での処理温度
は、低すぎると、鉛、カドミウム等重金属類の不溶化が
進まず、これらの溶出量が増加するので、また、高すぎ
ると、焼却灰が固結する恐れがあるので、６００℃〜１
０００℃が必要であり、好ましくは６１０℃〜９８０
℃、より好ましくは６１０℃〜８９０℃が選ばれる。第
１処理反応域で使用する酸素含有率１．５％以上のガス
媒体は、主成分として、不活性ガス例えば窒素を含むも
のが有効である。具体的には、空気又は必要量の酸素を
含む窒素ガスはこの目的に有効に使用できる。石油やＬ
ＰＧの燃焼ガスも、有効に使用できる。この場合は、ガ
ス媒体は、酸素の他に、炭酸ガス及び水蒸気を含有して
おり、窒素が主成分である。ガス媒体中の酸素以外のガ
スが、炭酸ガスのみ、水蒸気のみでもよい。

【００１１】第１処理反応域においては、焼却灰中の鉛
及びカドミウムの塩化物の分子がガス媒体中に蒸発し、
ガス媒体中を自由に移動して、焼却灰中のアルカリ性物
質の粒子に吸着され、反応して、酸化物及び／又は水酸
化物に変成され、不溶化・無害化される。ここで塩素は
主に塩化カルシウム等として固定される。得られる処理
灰中の鉛及びカドミウムの酸化物及び／又は水酸化物
は、水に対する溶解度が低く溶出しにくい。さらに、ア
ルカリ性物質の存在量を、処理灰の溶出液のｐＨが７．
５〜１２、好ましくは８〜１１．８になるように調整す
ると、鉛等ｐＨ１２を超えると再可溶化する重金属類の
酸化物及び／又は水酸化物もほとんど溶出しないので、
鉛及びカドミウムの不溶化・無害化がより確実なものと
なる。

【００１２】ここで、ｐＨを測定すべき「処理灰の溶出
液」は、前記環境庁告示第４６号が定める検液の作成方
法に準じて、次のようにして調製される。すなわち、処
理反応装置から排出される処理灰を風乾した後、２ｍｍ
の篩を通過したものを十分混合した試料（単位ｇ）と、
溶媒（純水に塩酸を加えｐＨ５．８〜６．３となるよう
にしたもの）（単位ｍＬ）とを、重量体積比１０％の割
合で混合し、かつ、その混合液が５００ｍＬ以上となる
ように調製したものを、常温（おおむね２０℃）常圧
（おおむね１００ｋＰａ）で振とう機（あらかじめ振と
う回数を毎分約２００回に、振とう幅を４ｃｍ以上５ｃ
ｍ以下に調整したもの）を用いて、６時間連続して振と
うする。得られた試料液を、１０分から３０分程度静置
後、毎分約３０００回転で２０分間遠心分離した後の上
澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ
過して得た液を、「処理灰の溶出液」という。

【００１３】ダイオキシン類は、第１処理反応域の温度
範囲で焼却灰よりガス媒体中に蒸発し、ガス媒体中を自
由に移動して、焼却灰中のアルカリ性物質に吸着され、
アルカリ性物質の触媒作用により、効率的に分解され
る。ダイオキシン類の分解で生成した塩素分はアルカリ
性物質と反応して、塩化カルシウム等となり安定化す
る。また、水銀化合物とアルキル水銀が焼却灰に含まれ
ている場合は、これらは第１処理反応域で金属水銀に変
成し、金属水銀は蒸発して焼却灰から除かれる。さら
に、一般廃棄物の焼却灰には、通常、砒素及びセレンは
殆ど含まれていないが、存在した場合には、第１処理反
応域でこれらは揮散して灰から取り除かれる。

【００１４】上記のように、アルカリ性物質は、第１処
理反応域では、 １）ダイオキシン類の脱塩酸触媒、 ２）ダイオキシン類の分解反応で生成した塩酸との反応
物質、 ３）鉛及びカドミウムの塩化物との反応物質として、ま
た、焼却灰中のアルカリ性物質が不足して添加する必要
がある場合は、 ４）処理灰の溶出液のｐＨの調整剤として作用する。 また、焼却灰によっては、酸化カルシウム、水酸化カル
シウム及び／又は炭酸カルシウム等を多量に含み、処理
灰の溶出液のｐＨが、すでに１２を超えていることがあ
る。このような場合は、硫酸の添加が有効である。添加
量は、処理灰の溶出液のｐＨが１２以下となるように選
定される。添加場所は、予備処理以前の焼却灰から第１
処理反応域に供給されるまでの、任意の場所、例えば、
前処理装置、乾燥装置、粉砕装置等の予備処理装置中、
又はこれらの装置への供給前若しくはこれらの装置から
の排出後を問わない。硫酸の添加は、処理灰の溶出液の
ｐＨの調整による、重金属類の不溶化・無害化を確実に
する効果があるだけでなく、溶出液のｐＨの安定化の効
果もあるので、前記の処理灰の溶出液のｐＨが所定範囲
に達している場合にも採用することができる。

【００１５】この第１処理反応域での処理に際し、焼却
灰中のクロムが六価クロムに変換され、処理後の焼却灰
から、環境基準を超える六価クロムが溶出される場合が
ある。従って、第１処理反応域と第２処理反応域を分け
て、焼却灰を第１処理反応域で処理した後に第２処理反
応域で処理して、六価クロムを分解する必要がある。

【００１６】第２処理反応域 第２処理反応域では、アルカリ性物質の存在下、酸素含
有率１．５％未満の雰囲気ガスと接触させながら５００
℃〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理することによ
り、乾燥機及び第１処理反応域で生成した、又は、元も
と焼却灰に含まれていた、焼却灰中の六価クロムを分解
・無害化する。この分解の目標は、前述の土壌の環境基
準に適合するよう、環境庁告示第４６号で規定する方法
で試料から得られた溶出液中の六価クロムの濃度を０．
０５ｍｇ／Ｌ以下とすることにある。六価クロムの分解
を促進する物質として、既述の、酸化カルシウム、酸化
マグネシウム及びそれらの前駆物質からなる群から選ば
れた少なくとも一種のアルカリ性物質が有効であり、そ
の存在を必要とする。しかし、第２処理反応域での六価
クロムの分解に必要なアルカリ性物質は、第１処理反応
域での処理反応に必要とされた量で十分であり、多くの
場合、第１処理反応域で消費されてしまうアルカリ性物
質の量はそれほど大きくないので、通常、第２処理反応
に際して、別途アルカリ性物質の添加を必要とはしな
い。

【００１７】焼却灰中の六価クロムの分解・無害化は、
主に、第２処理反応域で焼却灰粒子と接触する雰囲気ガ
スの酸素含有率と処理温度に支配される。すなわち、第
２処理反応域での雰囲気ガスの酸素含有率が３％以上で
は六価クロムが生成する速度が、分解する速度より勝
り、全体として、六価クロムの量は増大する。一方、酸
素含有率が２．５％以下では六価クロムの生成する速度
よりも分解する速度が勝り、確かに六価クロムの量は減
少する。しかし、六価クロムの量を、環境庁告示第４６
号で規定する環境基準に適合する、十分低いレベルに保
つためには、雰囲気ガスの酸素含有率は、１．５％未満
が必要であり、０．６％以下が好ましい。一方、第２処
理反応域での処理温度が４５０℃以下では、雰囲気ガス
の酸素含有率が０．２％以下であっても、六価クロムの
分解無害化は進まない。六価クロムの分解・無害化は５
００℃以上、好ましくは５５０℃以上、更に好ましくは
６１０℃以上で処理することにより好適に進行する。一
方、一般に一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却灰は１００
０℃を超えると固結するので、本発明を工業的に適用す
る場合の処理温度の上限は１０００℃であり、より好ま
しくは９８０℃以下である。従って、第２処理反応域で
の処理温度は、５００℃〜１０００℃の範囲内、好まし
くは５５０℃〜９８０℃の範囲内であり、さらに好まし
くは６１０℃〜９８０℃の範囲内である。

【００１８】第２処理反応域で使用する酸素含有率１．
５％未満の雰囲気ガスは、主成分として、不活性ガス例
えば窒素を含むものが有効である。具体的には、工業用
窒素ガスはこの目的に有効に使用できる。石油やＬＰＧ
の燃焼ガスも有効に使用できる。この場合は、雰囲気ガ
スは、窒素の他に、炭酸ガス及び水蒸気を含有してお
り、そのいずれかを主成分としている。雰囲気ガス中の
酸素以外のガスが、炭酸ガスのみ、水蒸気のみでもよ
い。更に、上記雰囲気ガスが還元性のガスを少量含有し
ていると更に有効である。還元性のガスとしては、アン
モニア、水素及び一酸化炭素からなる群から選ばれた少
なくとも１種が有効であり、これらの混合ガスも有効で
ある。

【００１９】六価クロムに汚染された土壌の処理 本発明方法の別の応用は、上記第２処理反応域における
六価クロムの分解・無害化機能と、一般廃棄物の焼却灰
及び一部の産業廃棄物の焼却灰に含有されている大量の
酸化カルシウム等のアルカリ性物質の利用から派生す
る。すなわち、本発明方法又は装置を活用することによ
り、該焼却灰及び六価クロムに汚染された工場跡地等の
土壌を、並行的に分解・無毒化できることにある。この
並行処理の場合、一般廃棄物の焼却灰及び一部の産業廃
棄物の焼却灰中に含まれるアルカリ性物質の量が十分で
あれば、六価クロムに汚染された土壌の量にもよるが、
本発明方法によって処理されている第１処理反応域又は
第２処理反応域の焼却灰中に、六価クロムに汚染された
土壌を単に混入させるだけで、容易に環境基準を満足す
る処理を行うことも可能である。もちろん、前記焼却灰
中に含まれるアルカリ性物質の量が六価クロムの分解・
無害化に不十分の場合は、必要量のアルカリ性物質を添
加すれば、既述の焼却灰の単独処理の場合と全く同様に
処理することができる。なお、本明細書において、「六
価クロムに汚染された」とは、対象物中の六価クロムの
含有量が、環境基準値を超えることを意味し、具体的に
は、環境庁告示第４６号で規定する方法で試料から得ら
れた溶出液中の六価クロムの濃度が０．０５ｍｇ／Ｌを
超えることを意味する。

【００２０】焼却灰を処理する装置 以下、図１として添付のブロックフローシート図を参照
しながら、焼却灰を処理する装置について説明する。ま
ず、焼却灰は、「前処理」工程に供給されるが、ここで
用いられる装置は、磁選機、破砕機、篩分機等があり、
磁選機で鉄分を取り除いた後に篩分機で大きな塊を分離
し、２０ｍｍ以下の粒子状焼却灰を得、これに助剤を添
加し前処理済み焼却灰を得る。大きな塊は破砕機で破砕
し、再度篩分機にかける。次の「乾燥」工程では、乾燥
機が用いられ、ここで前処理済み焼却灰を熱風で乾燥す
るとともに、焼却灰中の未燃物を充分に焼却する。乾燥
排ガスは処理反応工程の第１処理反応域へ送りダイオキ
シン類を分解し無害化される。乾燥を終わった乾燥原灰
は、「粉砕」工程に送る。ここでも、磁選機、粉砕機等
が用いられ、磁選機で再度細かい鉄分を取り除いた後に
粉砕機で１ｍｍ以下の粒子に粉砕する。

【００２１】粉砕後の乾燥焼却灰は「処理反応」工程に
送られ、本発明に基づく２段階の処理反応を受ける。処
理する装置としては、第１処理反応域の処理を行う処理
反応装置がロータリキルン型反応装置であり、第２処理
反応域の処理を行う処理反応装置としてロータリキルン
型反応装置、移動床型反応装置又は流動床型反応装置が
好適に使用できる。本発明による処理方法で焼却灰を処
理する場合、第１処理反応域の処理反応装置としてはロ
ータリキルンが好適である。その理由は、第１に、焼却
灰の粒子とガス媒体の接触を良くする必要があることで
ある。この場合、接触効果を向上させるためにリフター
を設けることが好ましい。第２に、第１処理反応域の６
００℃〜１０００℃の範囲内の処理温度では焼却灰は腐
食性が高く、鉄鋼又はステンレス鋼等通常の金属材料は
好ましくないこと。従って、内部ガス加熱によるロータ
リキルンに、キャスター、耐熱煉瓦等のセラミック性材
料を使用することにより、金属材料が高温の焼却灰に直
接触れない構造とすることが容易であり優れている。第
３に、灰とガス媒体を並流で流すことにより、灰中のダ
イオキシン類の分解及び重金属類の不溶化と共にガス媒
体中のダイオキシン類の分解も反応率を高めることがで
きる。

【００２２】第２処理反応域の処理反応装置としてもロ
ータリキルンが好適である。第２処理反応域では雰囲気
ガスの酸素含有率が低いので焼却灰による金属材料の腐
食は緩和されるが、焼却灰の粒子と雰囲気ガスの接触を
良くする必要があるのでロータリキルンは好ましい。そ
のためにここでもリフターを設けることが好ましい。ま
た、第２処理反応域では、金属材料を使用できるので、
媒体ガスと焼却灰の粒子の接触を良くしながら焼却灰の
滞留時間を長くすることが容易な移動床型反応装置及び
流動床型反応装置も好適に使用できる。処理反応排ガス
は、温度を下げてから「排ガス処理」工程を経て大気に
放出するが、ここではバグフィルタ、水銀除去装置等が
用いられ、これらを通して粉塵、水銀等を除去した後、
放出される。処理反応排ガスは、第１処理反応域の処理
温度に近い６００℃〜１０００℃の高温であるので、そ
のまま大気に放出することは危険であり許されない。ま
た、集塵装置の耐熱温度が２００℃前後であることから
も、処理反応排ガスの冷却装置が必要である。

【００２３】また、上述の焼却灰の処理装置の細部につ
いて、さらに、添付の図２−１２を参照しながら、説明
を補充する。灰の移送 まず、第１処理反応装置から第２処理反応装置に灰を移
送する手段としては、重力の利用が好ましい。図５−
６、１１−１２にその具体的態様を示すが、いずれの場
合でも、第１処理反応装置を第２処理反応装置の上に配
置し、第１処理反応装置の灰が重力で第２処理反応装置
に落下するように灰の移送経路を設置し、かつ、この灰
の移送経路に少なくとも一つの雰囲気縁切装置を設置す
ることが好ましい。すなわち、第１処理反応装置からの
灰の、６００℃〜１０００℃という高温に耐える、コン
ベアのような移送手段は、経済的に実現が難しいことか
ら、灰が重力で第２処理反応装置に落下するように第１
処理反応装置を配置し、移送経路を設置することが好ま
しい。また、灰の移送経路を、直接、第２処理反応装置
に繋げようとすると、第１処理反応装置の酸素濃度の高
いガス媒体が、第２処理反応装置に流れ込んで、第２処
理反応域の雰囲気ガスの酸素濃度を低く維持することが
できないので、この灰の移送経路には、図示の「ロータ
リバルブ」のような雰囲気縁切装置の設置が好ましい。
また、図１２に示すように、「雰囲気縁切装置」の設置
は、灰の移送経路に１つだけで十分な場合もあるが、よ
り好ましくは図６に示すように、複数個とするのがよ
い。雰囲気縁切装置としては、第１処理反応装置の酸素
濃度の高いガス媒体が第２処理反応装置に流れ込まない
ように、縁切できるものであれば制限はなく、単一ロー
タリバルブ、ダブルロータリバルブ、二段ダンパ、三段
ダンパ等が有効に使用できる。

【００２４】窒素の節減 次に、第１処理反応装置の灰の移送経路には、図５−６
に示す「灰減酸素装置」を設置することが好ましい。す
なわち、灰の移送経路に雰囲気縁切装置が設置されては
いても、第１処理反応装置の灰が同伴する高濃度の酸素
は、第２処理反応装置の雰囲気ガスの酸素濃度を所定の
濃度（１.５％未満、好ましくは０.６％以下、より好ま
しくは０.２％以下）に保つためには、酸素濃度０.１％
以下又は０.０１％以下の工業用窒素が大量に必要とな
り、本発明処理方法又は装置の経済性を損ねる。この問
題を解決する手段として、図示の灰減酸素装置の設置が
有効である。この装置の設置により、灰が同伴して第２
処理反応装置に持ち込む酸素の量を８０〜９０％削減す
ることができ、工業用窒素の使用量を１／５〜１／１０
に節約できる。図５−６に示す灰減酸素装置は、第１処
理反応装置から第２処理反応装置への灰の移送経路に設
置され、第１処理反応装置より落下する灰と第２処理反
応装置雰囲気ガスの排ガスとを向流接触させる機能を有
することが特徴である。図６に示される態様では、第１
の雰囲気縁切装置である上部の「ロータリバルブ」を通
って、第１処理反応装置より連続的に供給される灰は、
「灰減酸素器」において、第２処理反応装置より連続的
に供給される「排窒素ガス」と向流接触した後、第２の
雰囲気縁切装置である下部の「ロータリバルブ」を通っ
て第２処理反応装置に移送される。一方、灰減酸素器か
ら排出される「排窒素ガス」は、第１処理反応装置から
の「処理反応排ガス」と合流する。また、図示の「灰減
酸素器」は、外部に灰の流れをよくするためのバイブレ
ータを備え、内部に灰の向流接触を効率的に行うための
分散板を備えている。さらに、図示の「灰減酸素器」
は、灰が第１処理反応装置から第２処理反応装置へ重力
で移送される場合を想定しているが、その他の場合にも
適用することができる。

【００２５】排ガスの冷却 次に、前記の処理反応排ガスの「排ガス処理」工程に先
だって行うべき冷却手段として、図９−１０に示す「冷
空気混合冷却装置」及び「ガスクーラ」を用いた、二段
冷却方式が好ましい。この冷却手段を、一段冷却方式と
する試みは成功していない。すなわち、多管式ガスクー
ラによる一段冷却では、処理反応排ガスが、金属が赤熱
状態になる６００℃〜１０００℃の高温であること、灰
を同伴していること、その灰がアルカリ物質を含み金属
に対し腐食性があること、さらに、そのアルカリ物質が
６００℃〜１０００℃の高温ではクロム化合物を有害な
六価クロムに変成する触媒として働くこと等の技術的課
題を有し、さらに、冷却管の材質として使用する耐熱鋼
が、クロム化合物を含むため、有害な六価クロムを生成
し、これが集塵装置で回収する灰に混入する問題を派生
する。また、内面をキャスタ（セラミック）で内張りし
た冷却塔を使用し、水を噴霧して高温のガスを急冷する
一段冷却では、噴霧した水滴を完全に蒸発させるために
は大きな冷却塔が必要でその建設費は非常に高いだけで
なく、残った水滴が、集塵装置がバグフィルタの場合、
その操業性を著しく損なうこと等の技術的課題がある。
これらの問題を解決する冷却手段として、図９−１０に
示す「冷空気混合冷却装置」及び「ガスクーラ」を用い
た、二段冷却が有効であることを見出した。図９−１０
に示す冷却手段は、第１処理反応装置から排出される処
理反応排ガスを、冷空気と混合して、６００℃以下の温
度まで直接冷却する冷空気混合冷却装置、及び、冷媒に
よりさらに低い所定の温度まで間接冷却するガスクーラ
を用いた、二段冷却方式であることが特徴である。ここ
で、直接冷却すべき温度を、６００℃以下と定めたの
は、６００℃以下では、より好ましくは５５０℃以下で
は、たとえ処理反応排ガス同伴粉塵が酸化カルシウム又
は酸化マグネシウム等のアルカリ物質を含有していて
も、六価クロムの生成、分解速度は著しく低下するとい
う、既述の本発明者らの知見に基づくものである。もち
ろん、個々の装置は図示のもののみに限られるものでは
なく、直接冷却には、冷空気を円周方向に流し込むサイ
クロン型等も、また、間接冷却には、プレート式ガスク
ーラ等も好適に使用される。また、図１０に示す「冷空
気混合冷却装置」を用いた態様では、高温で腐食性の
「処理反応排ガス」は、セラミック製の「キャスター」
で保護された入口から導入され、これを囲繞するよう
に、その外周部の通路を通って導入される「冷空気」と
接触して、所定温度まで冷却され、「空気混合排ガス」
として排出される。この空気混合排ガスは、図９に示す
態様では、多管式「ガスクーラ」の管壁を通して、「冷
媒」として導入される冷却空気又は冷却水（図示せず）
と熱交換し、目標の２００℃前後まで間接冷却される。
「冷却空気」としては、大気中の常温の空気を使用する
ことが好適である。しかし、常温のままでは、冷却空気
の所要量が少なすぎる場合は、熱バランス上、予め常温
よりも高い温度に加熱した空気を、冷却空気として使用
し、その所要量を増大させることが有効な場合もある。
なお、本発明処理方法又は装置全体の熱経済の観点から
は、「ガスクーラ」で昇温された冷媒である、「熱空
気」又は熱水から熱回収することも好ましい。例えば、
この「熱空気」は、乾燥装置、第１処理反応装置及び第
２処理反応装置の外部加熱の燃料燃焼用空気として使用
することにより、本発明処理方法又は装置全体の熱効率
を大幅に改善することもできる。

【００２６】さらに、本発明の２つの処理反応装置に対
する熱供給の方式は、それぞれの処理反応装置の型式、
雰囲気ガスの酸素濃度及び温度並びに導入される灰の温
度等によっても相違する。すなわち、第１処理反応装置
では、通常ロータリキルンが用いられ、雰囲気ガスは
１．５％以上の高酸素濃度で６００〜１０００℃であ
り、しかも灰は粉砕のために通常約２００℃に冷却され
た「乾燥焼却灰」が導入される（図２参照）ので、大量
の熱供給が必要である。従って、第１処理反応域を６０
０〜１０００℃の範囲内の処理温度に保持するために
は、図２−４、７−８に示されるような、燃料を燃焼し
て発生した高温の燃焼ガスによる熱供給（内熱式加熱）
が好適である。燃焼ガスの発生は、ロータリキルンの前
に別に設けた燃焼室で行ってもよいし、ロータリキルン
内部で灰の入口側に設けたバーナーで行ってもよい。い
ずれにしても、発生した高温の燃焼ガスが、灰と並流
で、ロータリキルン内を通過する間に、その顕熱がロー
タリキルン本体や灰等を加熱する。「燃料」としては、
都市ガス、ＬＰＧガス等の気体燃料でも、Ａ重油、灯油
等の液体燃料でも、好適に使用される。燃焼に必要な酸
素源としては、「空気」や「乾燥排ガス」等が使用され
る。装置全体の熱経済の観点からは、乾燥排ガス等の利
用は好ましい。一方、第２処理反応装置では、雰囲気ガ
スが低酸素濃度であることから、ロータリキルン型、移
動床型、流動床型等種々の型式の反応装置が使用可能で
あるが、処理反応域又は灰の温度は、第１処理反応装置
と大差ないので、定常運転時においては、放熱による熱
損失を補うための、比較的少量の熱供給で十分である。
従って、第２処理反応域を５００〜１０００℃の範囲内
の処理温度に保持するためには、 図２−４に示すように、第２処理反応装置の雰囲気ガ
ス外部循環経路に、ガス加熱装置「加熱器」を備えるこ
と、その際、外部循環には「循環ブロワ」を設置し、ガ
ス加熱装置には電熱式加熱、又は、燃料を燃焼して得ら
れる高温燃焼ガスによる間接加熱を採用するのが好まし
く、 図７−８に示すように、第２処理反応装置が外部加熱
装置を備えること、その際、外部加熱には電熱式加熱
（図示せず）、又は、「燃料」を燃焼して得られる高温
燃焼ガスによる間接加熱による、ロータリキルン型又は
移動床型反応装置本体の加熱が好ましく、 図示はないが、第２処理反応装置内部の灰と接触する
部分に電熱式加熱装置を備えること、による熱供給が好
適である。なお、本発明処理方法又は装置全体の熱経済
の観点からは、第２処理反応装置の処理灰から熱回収す
ることも好ましい。例えば、第２処理反応装置から排出
される灰と第２処理反応装置に供給される酸素濃度の低
い雰囲気ガス（窒素ガス）を向流で接触させる装置を備
えて、冷たい窒素ガスを熱い処理灰で加熱することによ
り、第２処理反応装置の加熱負荷を減少させることがで
きる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、特に断りがない限り、部は重量部であり、％は容積
％である。焼却灰原灰 一般廃棄物の焼却灰から磁石で鉄分を取り除き、１２０
℃で３時間乾燥したものを試験用振動ミルで粉砕し、本
試験用の焼却灰原灰を得た。原灰の粒度は０．４ｍｍ以
下であった。この原灰について、環境庁告示第４６号に
従って重金属類の溶出試験を行った結果、鉛の溶出は１
４ｍｇ／Ｌであり、同告示が規定する土壌に関する基準
値（以下、単に「環境基準」という。）０．０１ｍｇ／
Ｌ以下のレベルを大幅に超えていた。しかし、六価クロ
ムの溶出は０．０１５ｍｇ／Ｌであり、この段階では環
境基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に合格していた。その他、
カドミウム、総水銀、アルキル水銀、砒素、セレンの溶
出も、環境基準に合格していた（後記表３参照）。な
お、焼却灰原灰中のカルシウム（ＣａＯ換算）の含有率
は２２．８重量％であった。また、この原灰について、
厚生省告示第２３４号に従ってダイオキシン類の分析を
行った結果、ダイオキシン類の含有量は９９００ｐｇＴ
ＥＱ／ｇであり、環境庁告示第６８号が規定する土壌に
関する基準値（以下、これも単に「環境基準」とい
う。）１０００ｐｇＴＥＱ／ｇ以下のレベルを大幅に超
えていた。

【００２８】本試験（共通事項） 本試験は、ＳＵＳ３１０製の回分式回転式電気炉の中に
セラミック製の内筒を挿入し、一端よりガスを供給し、
他端より排出する構造の試験装置（回分式回転式試験装
置とよぶ）を用いた。この装置に焼却灰原灰を所定量仕
込み、所定組成のガス媒体又は雰囲気ガスを所定量供給
して、所定温度に昇温し、所定時間処理する。所定の処
理を終了した後、降温してから、灰を取り出した。この
処理灰についても、前記原灰と同様に、環境庁告示第４
６号に従って重金属類の溶出試験を行い、その結果のう
ち鉛及び六価クロムの分析結果のみを表２に示した。同
表には、また、各処理反応の処理条件及びガス組成並び
に処理灰の溶出液のｐＨも、併せ示した。なお、同表で
は、各処理反応の処理条件及びガス組成の欄は、１）及
び２）の２段に分け、それぞれ、第１処理反応域及び第
２処理反応域の値を示した。

【００２９】実施例１： 予め焼却灰原灰１００部に対
して０．６部の硫酸を添加した、焼却灰原灰５００ｇを
回分式回転式試験装置に供給し、先ず、第１処理反応と
して、酸素、炭酸ガス、水蒸気及び窒素の混合ガス（Ｏ
₂：６％、ＣＯ₂：８％、水蒸気：５％及び残り窒素）の
ガス媒体を３００Ｌ／ｈで供給して、８５０℃で６０分
処理した後に、第２処理反応として、窒素ガス（酸素含
有率０．０１％）の雰囲気ガスを３００Ｌ／ｈで供給し
て、８５０℃で６０分処理し処理灰を得た。処理灰の溶
出液のｐＨは１１．３であった。この処理灰について、
前記焼却灰原灰と全く同様に、重金属類の溶出試験及び
ダイオキシン類の分析を行い、その結果を下記表３に示
した。

【００３０】

【表３】

【００３１】処理灰についての、鉛及び六価クロムの溶
出液分析結果は、それぞれ、０．００１ｍｇ／Ｌ以下及
び０．００５ｍｇ／Ｌ以下で、また、ダイオキシン類の
含有量は、０．４ｐｇＴＥＱ／ｇで、すべて、環境基準
に合格している。これら「処理灰」の結果を、「焼却灰
原灰」のそれと比較してみると、ダイオキシン類及び鉛
の値が大幅に改善されていることがわかる。

【００３２】比較例１： 実施例１において、第２処理
反応を行わなかった以外は、実施例１と同様にして処理
灰を得た。処理灰の溶出液のｐＨは１１．２であった。
処理灰についての、鉛及び六価クロムの溶出分析結果
は、表２に示すように、それぞれ、０．００１ｍｇ／Ｌ
以下及び２．４ｍｇ／Ｌで、鉛は環境基準に合格してい
るが、六価クロムは環境基準に合格していない。

【００３３】比較例２： 実施例１において、第１処理
反応を行わず、かつ、第２処理反応の条件を、８５０℃
で６０分に代えて、８５０℃で９０分とした以外は、実
施例１と同様にして処理灰を得た。処理灰の溶出液のｐ
Ｈは１０．９であった。処理灰についての、鉛及び六価
クロムの溶出分析結果は、表２に示すように、それぞ
れ、０．２５ｍｇ／Ｌ及び０．００５ｍｇ／Ｌ以下で、
六価クロムは環境基準に合格しているが、鉛は環境基準
に合格していない。

【００３４】実施例２、３及び比較例３： 実施例１に
おいて、第２処理反応の雰囲気ガスの酸素含有率０．０
１％に代えて、それぞれ、０．２％、０．６％及び２％
とした以外は、実施例１と同様にして処理灰を得た。処
理灰の溶出液のｐＨは、それぞれ、１１．３、１１．４
及び１１．５であった。処理灰についての、鉛の溶出分
析結果は、表２に示すように、いずれも、０．００１ｍ
ｇ／Ｌ以下で環境基準に合格している。しかし、六価ク
ロムの溶出分析結果は、表２に示すように、それぞれ、
０．００５ｍｇ／Ｌ以下、０．００７ｍｇ／Ｌ及び０．
３６ｍｇ／Ｌで、酸素含有率１．５％未満の両実施例は
環境基準に合格しているが、比較例３は、比較例１との
比較では、酸素含有率２％の雰囲気ガスとの接触により
六価クロムの分解が進んではいるものの、環境基準に合
格するには不十分であった。

【００３５】実施例４： 実施例１において、第１処理
反応の条件を、８５０℃で６０分に代えて、８５０℃で
９０分とし、かつ、ガス媒体の酸素含有率を、６％に代
えて２％とした以外は、実施例１と同様にして処理灰を
得た。処理灰の溶出液のｐＨは１０．９であった。処理
灰についての、鉛及び六価クロムの溶出分析結果は、表
２に示すように、０．００４ｍｇ／Ｌ及び０．００５ｍ
ｇ／Ｌ以下で、環境基準に合格している。

【００３６】実施例５： 実施例１において、第２処理
反応の条件を、８５０℃で６０分に代えて、７５０℃で
９０分とし、かつ、雰囲気ガスを、窒素ガス（酸素含有
率０．０１％）に代えて酸素、炭酸ガス、水蒸気及び窒
素の混合ガス（Ｏ₂：０．６％、ＣＯ₂：８％、水蒸気：
５％及び残り窒素）とした以外は、実施例１と同様にし
て処理灰を得た。処理灰の溶出液のｐＨは１１．２であ
った。処理灰についての、鉛及び六価クロムの溶出分析
結果は、表２に示すように、０．００１ｍｇ／Ｌ以下及
び０．００９ｍｇ／Ｌで、環境基準に合格している。

【００３７】実施例６： 実施例１において、第１処理
反応及び第２処理反応の条件を、いずれも、８５０℃で
６０分に代えて、７５０℃で９０分とした以外は、実施
例１と同様にして処理灰を得た。処理灰の溶出液のｐＨ
は１１．１であった。処理灰についての、鉛及び六価ク
ロムの溶出分析結果は、表２に示すように、それぞれ、
０．００２ｍｇ／Ｌ及び０．００５ｍｇ／Ｌ以下で、い
ずれも環境基準に合格している。

【００３８】実施例７、８及び比較例４： 実施例１に
おいて、第１処理反応の条件を、８５０℃で６０分に代
えて、それぞれ、９５０℃で３０分、６５０℃で９０分
及び５５０℃で９０分とした以外は、実施例１と同様に
して処理灰を得た。処理灰の溶出液のｐＨは、それぞ
れ、１１．７、１０．８及び１０．４であった。処理灰
についての、六価クロムの溶出分析結果は、表２に示す
ように、いずれも、０．００５ｍｇ／Ｌ以下で環境基準
に合格している。しかし、鉛の溶出分析結果は、反応温
度が所定範囲内の両実施例は、０．００１ｍｇ／Ｌ以下
及び０．００４ｍｇ／Ｌで、環境基準に合格している
が、反応温度の低い比較例６は、１４ｍｇ／Ｌで、環境
基準に合格していない。

【００３９】実施例９、１０及び比較例５： 実施例１
において、第２処理反応の条件を、８５０℃で６０分に
代えて、それぞれ、６５０℃で９０分、５５０℃で９０
分及び４５０℃で６０分とした以外は、実施例１と同様
にして処理灰を得た。処理灰の溶出液のｐＨは、それぞ
れ、１１．２、１１．２及び１１．１であった。処理灰
についての、鉛の溶出分析結果は、表２に示すように、
いずれも、０．００１ｍｇ／Ｌ以下で環境基準に合格し
ている。しかし、六価クロムの溶出分析結果は、反応温
度が所定範囲内の両実施例は、０．００５ｍｇ／Ｌ以下
及び０．０４２ｍｇ／Ｌで、環境基準に合格している
が、反応温度の低い比較例７は、２．２ｍｇ／Ｌで、環
境基準に合格していない。

【００４０】実施例１１及び比較例６、７： 実施例１
において、予め添加する硫酸０．６部に代えて、それぞ
れ、硫酸２部、硫酸２部さらに塩酸３部、及び、硫酸無
添加とした以外は、実施例１と同様にして処理灰を得
た。処理灰の溶出液のｐＨは、それぞれ、９．１、５．
５及び１２．４であった。処理灰についての、六価クロ
ムの溶出分析結果は、表２に示すように、いずれも、
０．００５ｍｇ／Ｌ以下で環境基準に合格している。し
かし、鉛の溶出分析結果は、ｐＨが所定範囲内の実施例
は、０．００４ｍｇ／Ｌで、環境基準に合格している
が、ｐＨが所定範囲外の両比較例は、１５ｍｇ／Ｌ及び
２０ｍｇ／Ｌで、環境基準に合格していない。

【００４１】

【表２】

【００４２】実施例１２：本発明に基づく、３０ｔ／ｄ
規模の焼却灰の処理プラントの実施例を、図２に従って
説明する。前処理 焼却灰を１２５０ｋｇ／ｈで、前処理装置に供給し、ま
ず、鉄分を磁選機で除き、次いで、目開き５０ｍｍの篩
装置にかけて、篩分された粗大物は、鉄分を磁選機で除
き、破砕して再度篩装置に戻す。篩下の焼却灰に助剤と
して灰分１００部に対して０．６部の硫酸を添加して前
処理済み焼却灰を得る。この前処理済み焼却灰は、灰分
１００部に対して未燃物５．４部と水分３９．８部を含
んでいる。また、この焼却灰についての、ダイオキシン
類の含有量は９９００ｐｇＴＥＱ／ｇであり、重金属類
の溶出試験の結果は、次のとおりである。 鉛 １４ｍｇ／Ｌ カドミウム ０．５ｍｇ／Ｌ 総水銀 ０．０００５ｍｇ／Ｌ以下 アルキル水銀 検出されず 六価クロム ０．０１５ｍｇ／Ｌ 砒素 ０．００１ｍｇ／Ｌ以下 セレン ０．００３ｍｇ／Ｌ 鉛及びカドミウムは、環境基準の０．０１ｍｇ／Ｌ以下
を超えているが、総水銀、アルキル水銀、砒素及びセレ
ンは、環境基準以下であり問題がない。六価クロムは、
この段階では環境基準以下である。

【００４３】乾燥・粉砕 次いで、前処理済み焼却灰を、乾燥装置に供給する。乾
燥装置には内径１３００ｍｍ、長さ７ｍのロータリキル
ンを使用する。このとき、ロータリキルン内の圧力はマ
イナス５ｍｍ水柱（１０１．２７５ｋＰａ）に保持す
る。焼却灰の加熱は、空気により燃料を燃焼したガス
を、ロータリキルンの長さ方向に焼却灰と向流させるこ
とによって行い、焼却灰中の未燃物は十分に燃焼されま
た水分が除去され、焼却灰の温度は約５００℃となる。
また、乾燥装置排ガスの酸素濃度は約６％となる。乾燥
装置から排出される焼却灰は、灰クーラーで２００℃前
後まで冷却してから、粉砕装置で０．４ｍｍ以下の粒度
まで粉砕し、乾燥焼却灰を得る。乾燥焼却灰の溶出液の
六価クロムは、この段階で０．５ｍｇ／Ｌとなる。

【００４４】第１処理反応装置 乾燥焼却灰を第１処理反応装置のロータリキルンに供給
する。第１処理反応装置としては、密閉型の内径１００
０ｍｍ、長さ１０ｍのロータリキルンを使用する。ロー
タリキルン内の圧力はマイナス約２０ｍｍ水柱（１０
１．１２５ｋＰａ）に保持する。第１処理反応装置に
は、空気により燃料を燃焼した加熱用のガスと乾燥装置
からの乾燥排ガスの混合ガスがガス媒体として供給され
る。ガス媒体の組成は、水蒸気濃度約２０％、炭酸ガス
濃度約８％、酸素濃度約６％となる。ガス媒体は、ロー
タリキルンの長さ方向に灰と並流して流す。第１処理反
応装置の処理条件は、処理温度８００℃、灰の処理時間
約６０分間とする。処理した灰は、ロータリバルブを経
由して、第２処理反応装置に送られる。この時、この灰
の溶出液の鉛、カドミウム及び六価クロムの分析値は、
それぞれ０．００１ｍｇ／Ｌ以下、０．００１ｍｇ／Ｌ
以下及び２．３ｍｇ／Ｌであり、鉛及びカドミウムは環
境基準を下まわっているが、六価クロムは環境基準を大
幅に上まわっている。処理反応排ガスは冷却してから排
ガス処理装置に送られる。冷却には、図９−１０に示す
冷空気混合冷却装置における直接冷却及び多管式ガスク
ーラによる間接冷却を併用し、約８００℃の処理反応排
ガスを２００℃前後まで冷却した。一方、ガスクーラに
冷却空気として導入した常温の空気は、加熱されて約３
００℃の熱空気が得られる。この熱空気は、乾燥装置及
び第１処理反応装置において、燃料を燃焼させるための
空気として使用すると共に、第２処理反応装置の雰囲気
ガスの外部循環ラインのガス加熱器において、燃料を燃
焼させるための空気としても使用する。排ガス処理装置
では、排ガスはガスフィルターで粉塵を除去した後に吸
引ブロワで煙突に排出される。排ガス中のダイオキシン
類の濃度は、０．０２ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ³ 以下であり、
大気汚染防止法（昭和４３年法律第９７号）に基づき、
環境庁告示第２６号（平成９年８月２６日）が規定する
排ガスについての排出基準０．１ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ³ 以
下を大幅に下まわっている。なお、この排ガス処理装置
に排出される、後記第２処理反応装置の排ガス中のダイ
オキシン類の濃度は、検出限界以下である。

【００４５】第２処理反応装置 第１処理反応装置で処理した灰の移送には、図５−６に
示す灰減酸素装置を使用する。すなわち、上下に位置す
る第１処理反応装置と第２処理反応装置との間に設置し
た灰減酸素装置では、入口のロータリバルブを通過し
て、第１処理反応装置から自重落下する灰を、第２処理
反応装置の排窒素ガス（酸素含有率０．２％以下）と向
流接触させて、脱酸素を行った後、出口のロータリバル
ブを通過して、灰を自重落下させ、第２処理反応装置へ
移送する。このようにして移送された灰は、酸素含有率
０．２％以下の窒素ガスの雰囲気ガスで満たされた、第
２処理反応装置で処理される。第２処理反応装置として
は、密閉型の内径１２００ｍｍ、長さ６ｍのロータリキ
ルンを使用する。ロータリキルン内の圧力はプラス５ｍ
ｍ水柱（１０１．３７５ｋＰａ）に保持し、外部からの
酸素の混入を防止する。また、ロータリキルンの加熱方
式は、雰囲気ガスの外部循環経路に設けたガス加熱器に
よる間接加熱を採用した。窒素ガスはこのガス循環経路
に供給し、第２処理反応装置のロータリキルン内の雰囲
気ガスの酸素含有率を０．２％以下に保持する。なお、
第２処理反応装置の排ガス（酸素含有率０．２％以下）
は、上記の通り灰減酸素装置で使用し、圧力調整弁を通
して、排ガス処理装置に排出する。第２処理反応装置の
処理条件は、処理温度７５０℃、灰の処理時間約６０分
とする。処理の終わった処理灰は、冷却して処理灰タン
クに気力輸送で送られる。処理灰の溶出液のｐＨは、１
１．１となる。処理灰についての、ダイオキシン類の含
有量は０．１ｐｇＴＥＱ／ｇであり、重金属類の溶出試
験の結果は、次のとおりである。 鉛 ０．００２ｍｇ／Ｌ カドミウム ０．００１ｍｇ／Ｌ以下 総水銀 ０．０００５ｍｇ／Ｌ以下 アルキル水銀 検出されず 六価クロム ０．００５ｍｇ／Ｌ以下 砒素 ０．００１ｍｇ／Ｌ以下 セレン ０．００１ｍｇ／Ｌ ダイオキシン類は土壌の環境基準に比べて極めて低い値
であり、また、鉛、カドミウム、総水銀、アルキル水
銀、六価クロム、砒素、セレンは、いずれも、環境基準
以下である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、経済的にも有利な方法
で、一般廃棄物等の焼却灰中のダイオキシン類の分解・
無毒化及び重金属類（鉛、カドミウム、総水銀、アルキ
ル水銀、砒素、セレン及び六価クロム）の不溶化・無害
化により、土壌汚染に関わる環境基準を達成でき、特
に、処理工程内で発生する恐れのある六価クロムの万全
な分解・無毒化をはかることができる利点がある。さら
に、六価クロムに汚染された土壌等を無害化するニーズ
には、本発明において、上記焼却灰の一部を六価クロム
に汚染された土壌等で置き替え、焼却灰とともに六価ク
ロムに汚染された土壌等を処理することにより、経済的
に有利に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 全体フローシート図。

【図２】 全体フローシート図。

【図３】 部分フローシート図。

【図４】 部分フローシート図。

【図５】 全体フローシート図。

【図６】 装置構成図。

【図７】 部分フローシート図。

【図８】 部分フローシート図。

【図９】 部分フローシート図。

【図１０】装置構造図。

【図１１】全体フローシート図。

【図１２】部分フローシート図

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 7/33 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｋ 7/34 ３０３Ｌ (72)発明者 佐藤 慎吾 東京都新宿区新宿一丁目４番13号 株式会 社日本環境システム内 Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BA12 BB00 BB01 BD11 3K061 NA01 NA02 NA07 4D004 AA36 AA41 AB03 AB07 AC05 CA04 CA08 CA09 CA22 CA34 CA35 CA37 CA42 CB08 CB09 CB32 CB34 CB50 CC01 CC11 CC12 DA03 DA06 DA20 4K061 AA08 BA03 BA12 DA05 FA06 HA00 HA05

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却灰を、酸
   化カルシウム、酸化マグネシウム及びそれらの前駆物質
   からなる群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物
   質の存在下、第１処理反応域で、酸素含有率１．５％以
   上のガス媒体と接触させながら６００℃〜１０００℃の
   範囲内の処理温度で処理した後に、第２処理反応域で、
   酸素含有率１．５％未満の雰囲気ガスと接触させながら
   ５００℃〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理するこ
   とを特徴とする焼却灰の処理方法。
2. 【請求項２】上記第１処理反応域のガス媒体の酸素含有
   率が３％以上であることを特徴とする請求項１に記載の
   焼却灰の処理方法。
3. 【請求項３】上記第２処理反応域の雰囲気ガスの酸素含
   有率が０．６％以下であることを特徴とする請求項２に
   記載の焼却灰の処理方法。
4. 【請求項４】上記第１処理反応域の処理温度が６１０℃
   〜９８０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の焼却灰の処理方法。
5. 【請求項５】上記第２処理反応域の処理温度が５５０℃
   〜９８０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか１項に記載の焼却灰の処理方法。
6. 【請求項６】上記第２処理反応域の処理温度が６１０℃
   〜９８０℃の範囲内であることを特徴とする請求項５に
   記載の焼却灰の処理方法。
7. 【請求項７】上記第２処理反応域の雰囲気ガスの主成分
   が、水蒸気、炭酸ガス及び窒素からなる群から選ばれた
   少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１項に記載の焼却灰の処理方法。
8. 【請求項８】上記第２処理反応域の雰囲気ガスの主成分
   が、窒素であることを特徴とする請求項７に記載の焼却
   灰の処理方法。
9. 【請求項９】上記第２処理反応域の雰囲気ガスが還元性
   ガスを含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれ
   か１項に記載の焼却灰の処理方法。
10. 【請求項１０】還元性ガスが、アンモニア、水素及び一
    酸化炭素からなる群から選ばれた少なくとも１種である
    ことを特徴とする請求項９に記載の焼却灰の処理方法。
11. 【請求項１１】処理灰の溶出液のｐＨが７．５〜１２に
    なるように、アルカリ性物質の存在量を調整することを
    特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焼却
    灰の処理方法。
12. 【請求項１２】上記第１処理反応域で処理する焼却灰に
    予め硫酸を添加して、処理灰の溶出液のｐＨが７．５〜
    １２になるように調整することを特徴とする請求項１１
    に記載の焼却灰の処理方法。
13. 【請求項１３】処理灰の溶出液のｐＨが８〜１１．８に
    なるように調整することを特徴とする請求項１１又は１
    ２に記載の焼却灰の処理方法。
14. 【請求項１４】焼却灰の一部を、六価クロムに汚染され
    た土壌で置き換えて、焼却灰と共に六価クロムに汚染さ
    れた土壌を処理することを特徴とする請求項１〜１３の
    いずれか１項に記載の焼却灰の処理方法。
15. 【請求項１５】第１処理反応域において、焼却灰とガス
    媒体とを、並流接触させることを特徴とする請求項１〜
    １４のいずれか１項に記載の焼却灰の処理方法。
16. 【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか１項に記載の
    処理方法において、第１処理反応域の処理を行う処理反
    応装置（以下、「第１処理反応装置」という。）がロー
    タリキルン型反応装置であり、第２処理反応域の処理を
    行う処理反応装置（以下、「第２処理反応装置」とい
    う。）がロータリキルン型反応装置、移動床型反応装置
    又は流動床型反応装置であることを特徴とする焼却灰の
    処理装置。
17. 【請求項１７】第１処理反応装置を第２処理反応装置の
    上に配置し、第１処理反応装置の灰が重力で第２処理反
    応装置に落下するように灰の移送経路を設置し、かつ、
    この灰の移送経路に少なくとも１つの雰囲気縁切装置を
    設置してなる請求項１６に記載の焼却灰の処理装置。
18. 【請求項１８】第１処理反応装置から第２処理反応装置
    への灰の移送経路に、第１処理反応装置より落下する灰
    と、第２処理反応装置雰囲気ガスの排ガスとを向流接触
    させる、灰減酸素装置を設置することを特徴とする請求
    項１６又は１７に記載の焼却灰の処理装置。
19. 【請求項１９】第１処理反応装置から排出される処理反
    応排ガスを、冷空気と混合して、６００℃以下の温度ま
    で冷却する冷空気混合冷却装置、及び、冷媒によりさら
    に低い所定の温度まで間接冷却するガスクーラを用い
    て、二段冷却することを特徴とする請求項１６〜１８の
    いずれか１項に記載の焼却灰の処理装置。
20. 【請求項２０】第２処理反応域を５００〜１０００℃の
    範囲内の処理温度に保持するために、第２処理反応装置
    の雰囲気ガス循環経路にガス加熱装置を備えることを特
    徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の処理
    装置。
21. 【請求項２１】第２処理反応域を５００〜１０００℃の
    範囲内の処理温度に保持するために、第２処理反応装置
    が外部加熱装置を備えることを特徴とする請求項１６〜
    １９のいずれか１項に記載の処理装置。
22. 【請求項２２】第２処理反応域を５００〜１０００℃の
    範囲内の処理温度に保持するために、第２処理反応装置
    内部の灰と接触する部分に電熱式加熱装置を備えること
    を特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の
    処理装置。