JP2003247710A

JP2003247710A - 廃棄物の総合処理方法及び総合処理装置

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Publication number: JP2003247710A
Application number: JP2002049475A
Authority: JP
Inventors: Takamiki Tamae; 宇幹玉重; Yasushi Yamamoto; 泰史山本; Keiichi Miura; 啓一三浦; Yasuhisa Taguma; 靖久田熊; Toyoshige Okamoto; 豊重岡元; Toshio Imai; 敏夫今井
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP3856711B2

Abstract

(57)【要約】【課題】種類及び性状の異なる複数の廃棄物を同時に
無害化し、かつまた再資源化することができるようにし
た廃棄物の総合処理方法及び総合処理装置を提供する。【解決手段】含アルカリ金属無機系廃棄物と、含アル
カリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃棄物と、含塩素可
燃性廃棄物と、塩素非含有可燃性廃棄物とを被処理物と
し、各々の被処理物の廃棄物加熱設備への各々の投入量
を制御し、被処理物に含まれる塩素の一部を被処理物中
の重金属と反応させ、かつ他の主要部の塩素を被処理物
中のアルカリ金属で中和し、得られる反応生成物を排ガ
ス中に移行させ、含塩素可燃性廃棄物と塩素非含有可燃
性廃棄物とを燃焼して得られる熱量を、上記廃棄物加熱
設備の処理エネルギーとして活用するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属、塩素、有
機ハロゲン化合物等の有害物質の種類、含有量が異なる
複数の廃棄物を、同時に処理することができ、それらの
無害化及び再資源化が達成できる廃棄物総合処理方法及
びそのような廃棄物処理方法を実施するための廃棄物の
総合処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却灰は、１９９２年の「廃棄
物の処理及び清掃に関する法律」の改正により特別管理
一般廃棄物の指定を受け、中間処理が義務づけられてい
る。それらの中間処理方法としては、セメントあるいは
薬剤を用いた不溶化処理法、電気炉を用いた溶融固化
法、溶媒抽出法等がある。このうち最も一般的な処理方
法は、セメント固化剤等による不溶化処理後、管理型の
最終処分場にて処分するものである。しかし、現在では
最終処分地も不足しており、その対策が急務となってい
る。また、近年では溶融固化法による減容化処理も盛ん
に試みられている。ところが、減容化は処分場の延命策
にはなり得ても、根本的な解決にはなり得ない。都市ご
み焼却灰の処理における最大の課題は、いかに再資源化
するかという点にある。

【０００３】一方、近年セメント業界では産業廃棄物を
始めとする各種廃棄物の有効利用が盛んに行なわれてい
る。しかしながら、都市ごみ焼却灰を始めとする塩素及
び重金属を含有する廃棄物の再資源化には限界がある。
特に、セメント中の塩素及びアルカリ金属の含有量はＪ
ＩＳで規制されている。さらに、塩素についてはセメン
ト原料から分離された塩素が低融点化合物を形成し、セ
メント製造プラントの各所内部に付着して運転を阻害し
てしまう。このことからも、塩素を含有する廃棄物のセ
メント資源化には限界がある。

【０００４】一方、土壌は主としてシリカ、アルミナ等
窯業製品の原料に必須の化学成分から構成されている。
ところがいったん重金属、ダイオキシン類等の有機ハロ
ゲン化合物、ＰＣＢ、シアン化合物、油類等で汚染され
ると、原料としての利用が困難となってしまう。

【０００５】また一方、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン等は塩素を多量に含むプラスチックの代表であ
る。これらのプラスチックを直接焼却すると、ダイオキ
シン類等の有害物を副生することからその最終処分は今
日大きな社会問題となっている。

【０００６】さらに、廃車シュレッダーダスト、廃家電
シュレッダーダスト等もその主体はプラスチック類でサ
ーマルリサイクルが可能であり、油化やガス化等による
処理技術の開発が進められている。ところが、これらシ
ュレッダーダストは金属、ガラス屑、土壌等種々の材料
の混合物であることに加えてそのハンドリング性も著し
く悪いことから、新しい処理技術の実用化には課題が多
い。

【０００７】処理困難な廃棄物のいくつかの例について
上述した。これら廃棄物に対する従来の処理は、処理の
対象とする廃棄物ごとに異なる処理の手段及び設備が選
択されている。この結果、処理の地点が分散するほか、
設備の建設コストが増加するという問題が生じる。ま
た、二次廃棄物の処理に課題を残している技術も少なく
ない。

【０００８】そこで、単一の処理システムのなかで、種
類及び性状の異なる複数の廃棄物を同時に無害化し、か
つまた再資源化が達成できる技術が望まれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対して、種類及び性状の異なる複数の廃棄物を同時に無
害化し、かつまた再資源化することができるようにした
廃棄物の総合処理方法及び総合処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、廃棄物の総合処理方法であって、含アル
カリ金属無機系廃棄物と、含アルカリ金属無機系廃棄物
以外の無機系廃棄物と、含塩素可燃性廃棄物と、塩素非
含有可燃性廃棄物とを被処理物とし、各々の被処理物の
各々の投入量を制御し、被処理物に含まれる塩素の一部
を被処理物中の重金属と反応させ、かつ他の主要部の塩
素を被処理物中のアルカリ金属で中和し、得られる反応
生成物を排ガス中に移行させ系外へ抜き出すとともに、
含塩素可燃性廃棄物と塩素非含有可燃性廃棄物とを燃焼
して得られる熱量を、上記廃棄物加熱設備の処理エネル
ギーとして活用するようにしたことを特徴とする。

【００１１】本発明に係る廃棄物の総合処理方法では、
上記被処理物中に含まれるアルカリ金属のモル数をＲ、
上記被処理物中に硫酸根（ＳＯ₃）として存在するイオ
ウのモル数をＳ、上記被処理物中に含まれる塩素のモル
数をＣｌとして、これらのモル数が、１≦（Ｒ−２Ｓ）／Ｃｌ≦１．２の関係を満たすように、各々の被処理物の各々の投入量
を制御することが好ましい。なお、ここでいう被処理物
とは副資材も含めた概念であり、副資材から持ち込まれ
るＲ、Ｓ、Ｃｌを含む。本発明に係る廃棄物の総合処理
方法では、上記廃棄物加熱設備に副資材を全投入資材の
５〜４０重量％投入することが好適である。副資材とし
ては、石灰、燃料を挙げることができる。石灰として
は、石灰石、生石灰、消石灰を挙げることができる。燃
料としては、微粉炭、重油を挙げることができる。ま
た、本発明に係る廃棄物の総合処理方法では、その一実
施の形態で、上記加熱設備から得られたダストに含まれ
る重金属類を湿式処理し、重金属を濃縮及び回収してい
る。この実施の形態では、上記湿式処理の工程から排出
される排水から塩類を回収することが好適である。さら
に、上記加熱設備の排ガスの熱を、ダストに含まれる重
金属類の湿式処理する設備又は塩類を回収する設備で、
水分を蒸発除去させるために、又は重金属塩の溶解促進
に用いることが好適である。

【００１２】加熱処理後の被処理物は、粉末状、又はク
リンカ状で上記加熱設備から排出させることができる。
また、加熱処理後の被処理物は、溶融状で上記加熱設備
から排出させることができる。本発明に係る廃棄物の総
合処理方法は、加熱処理によって発生する酸性ガスの中
和のため、石灰を副資材として上記加熱設備に投入する
ことが好適である。本発明に係る廃棄物の総合処理方法
は、上記加熱設備としてロータリーキルンを使用し、該
ロータリーキルン内で、上記含塩素可燃性廃棄物と塩素
非含有可燃性廃棄物とを燃焼し、セメント原料を得るこ
とをその実施の形態として含む。また、本発明に係る廃
棄物の総合処理方法では、上記廃棄物加熱設備の後段の
クーラに木屑等の塩素非含有可燃性廃棄物を投入するこ
ともできる。

【００１３】本発明は、別の側面において、廃棄物の総
合処理方法を実施するための廃棄物の総合処理装置であ
り、該総合処理装置は、上記被処理物を保管するための
貯蔵設備と、上記被処理物中の有害物を分解したり分離
したりするための加熱設備と、上記被処理物のうち含塩
素可燃性廃棄物及び塩素非含有可燃性廃棄物を上記加熱
設備の燃料とする燃料化設備と、上記被処理物の性状を
監視する監視設備と、上記加熱設備の排ガス中に液体又
は気体として存在する有害物を固体物へ転換するための
冷却設備と、上記固体物を含有するダストを捕集するた
めの集塵設備とを具備し、さらに必要に応じて、上記被
処理物から異物を取り除くための異物除去設備と、上記
被処理物を処理に適する荷姿に転換するための前処理設
備と、被処理物の均斉化のための調合混合設備と、排ガ
ス中の粒径の粗いダストを加熱設備へ戻すための分離設
備とから選択される設備を備える。この総合処理装置
は、ダストに含まれる重金属類を湿式処理して濃縮及び
回収するための設備を具備することが好適である。ま
た、この装置は、上記湿式処理の工程から排出される排
水から塩類を回収する設備を具備することが好適であ
る。上記被処理物の性状を監視する監視設備としては、
被処理物中の塩素、ＳＯ₃(硫酸根として存在するイオ
ウ)、アルカリ金属の含有量（割合）を蛍光Ｘ線で分析
する蛍光Ｘ線分析装置が好適である。

【００１４】上記加熱設備は、アルカリ金属含有物質の
添加設備を具備することができる。本発明に係る廃棄物
の総合処理装置は、上記加熱設備にロータリーキルンを
採用したものをその実施の形態として含み、該総合処理
装置では、当該ロータリーキルン内で、上記含塩素可燃
性廃棄物と塩素非含有可燃性廃棄物とを燃焼し、セメン
ト原料を得る。なお、加熱設備にロータリーキルン以外
の加熱炉を採用することもできる。

【００１５】本発明の処理の対象となる廃棄物は、以下
のとおりである。含アルカリ金属無機系廃棄物：アルカリ金属源として
の利用が可能な廃ガラス、陶器等を挙げることができ
る。なお、この含アルカリ金属無機系廃棄物に含まれる
アルカリ金属の含有量は、１〜５０重量％、好ましくは
３〜５０重量％である。含アルカリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃棄物：重
金属類、有機塩素化合物、又は油類等で汚染され、かつ
窯業原料として再利用が可能な無機化学成分を含むごみ
焼却主灰、飛灰、ごみ溶融飛灰、土壌等を挙げることが
できる。なお、廃棄物の属性上アルカリ金属を全く含ま
ないことはほとんどの場合ないことから、１重量％未満
のアルカリ金属を含むものをこの無機系廃棄物とする。含塩素可燃性廃棄物：塩素を含み直接焼却によりダイ
オキシン類等の有害物を副生する廃ポリ塩化ビニル製品
等を挙げることができる。例えば、農業分野でハウス資
材として利用される廃塩化ビニルシート、建設廃材とし
て生じる塩化ビニル製品、電線及びその被覆材、廃車シ
ュレッダーダスト、廃家電シュレッダーダスト等を挙げ
ることができる。なお、この含塩素可燃性廃棄物に含ま
れる塩素の含有量は、０．５〜５０重量％、好ましくは
１〜５０重量％である。塩素非含有可燃性廃棄物：塩素成分の含有量は少ない
が最終廃棄に課題のある廃プラスチック類が含まれる。
このようなプラスチック類は、文言上塩素を全く含まな
いプラスチック等を指称する。しかし、廃棄物の属性上
塩素を全く含まないことは困難である。そこで、本発明
では、塩素含有量が０．５重量％未満のものを塩素非含
有可燃性廃棄物として処理する。また、塩素非含有可燃
性廃棄物には、木屑、ゴム、廃タイヤ等や、これらの炭
化物を含める。

【００１６】本明細書中、「回収」とは、当業者にとっ
て一般的に理解される意義の他、「分離のみ」、「除去
のみ」又は、「分離」もしくは「除去」したものを、有
価な化合物として得ることも含む。本明細書中、「被処
理物」の語を用いる場合、本発明の処理原料となる含ア
ルカリ金属無機系廃棄物と、含アルカリ金属無機系廃棄
物以外の無機系廃棄物と、含塩素可燃性廃棄物と、塩素
非含有可燃性廃棄物とを全て含む概念で用いる他、以下
のロータリーキルンに投入する含アルカリ金属無機系廃
棄物と、含アルカリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃棄
物のように、いくつかの種類の廃棄物のみを指称する場
合がある。さらに、上記廃棄物に加えて加熱設備に投入
される副資材を含めて指称する場合がある。また、処理
前の対象物を「被処理物」と指称する場合の他、処理後
も便宜上「被処理物」として表現するときもある。な
お、被処理物をロータリーキルンに投入する実施の形態
では、特に、「被加熱処理物」と記載している。

【００１７】本発明では、以下の実施の形態に関する説
明でさらに明らかとなるように、ごみ焼却主灰、飛灰、
ごみ溶融飛灰、又は重金属及び塩素を含有する無機系廃
棄物、及び可燃性廃棄物を原料とし、原料の投入にあた
って投入量を制御し、有害な重金属類と塩素を廃棄物同
士の配合によって分離し、可燃性廃棄物を燃料として再
利用し、重金属、塩素を除去した無機物を、セメント等
の窯業製品の原料として再資源化すると共に、分離した
重金属及び塩類を再資源化の容易な状態の有価物として
回収することを可能としている。また、本発明では、廃
棄物から直接セメントを製造する方法と比較して、セメ
ントを構成する元素の量比を厳格に制限する必要がない
ため、従来利用できなかった廃棄物が利用可能となり、
副資材に対する廃棄物の処理割合の増大を可能としてい
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示した実施の形
態を参照しながら、本発明に係る廃棄物の総合処理方法
及び総合処理装置を説明する。図１は、本発明に係る廃
棄物の総合処理方法を実施する総合処理装置の一実施の
形態について、そのシステムフローを説明する概念図で
ある。図1において、１００〜１１０は、受け入れ廃棄
物の貯蔵設備である。本発明では、アルカリ金属源とし
ての利用が可能な廃ガラス等の含アルカリ金属無機系廃
棄物を処理対象の一つとしている。本実施の形態では、
廃ガラス貯蔵タンク１００を備える。この廃ガラス貯蔵
タンク１００には、陶器の廃棄物を貯蔵することもでき
る。

【００１９】また、本発明の処理対象となる重金属を含
有する無機廃棄物としては、上記都市ごみ焼却灰及び飛
灰のほか、溶融飛灰、重金属汚染土壌等から選ぶことが
できる。これらは、各々単独で加熱処理しても構わない
し、複数を混合して加熱処理しても良い。これらは、本
発明では、含アルカリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃
棄物の範疇に入る。

【００２０】本実施の形態では、このような無機系廃棄
物の貯蔵設備として、飛灰貯蔵タンク１０２、焼却灰貯
蔵タンク１０４を備えている。飛灰貯蔵タンク１０２に
は、飛灰、溶融飛灰を貯蔵することとしている。焼却灰
貯蔵タンク１０４には、重金属汚染土壌、焼却灰等を貯
蔵することができる。

【００２１】一方、本発明で処理対象となる含塩素可燃
性廃棄物としては、前述したように農業分野でハウス資
材として利用される廃塩化ビニルシート、建設廃材とし
て生じる塩化ビニル製品、電線及びその被覆材、廃車シ
ュレッダーダスト、廃家電シュレッダーダスト等を挙げ
ることができる。本実施の形態では、これらの貯蔵設備
として、含塩素可燃性廃棄物タンク１０６を備える。さ
らに、本実施の形態では、塩素非含有可燃性廃棄物の貯
蔵設備として、塩素非含有廃プラスチックタンク１０
８、木屑タンク１１０を備える。

【００２２】廃ガラス貯蔵タンク１００からの廃ガラス
は、クーラ１５４から搬出されるセメント原料の不良品
と共に、コンベア１１２を経て、ガラス粉砕機１１４に
搬送する。ここで粉砕した粉体は、バグフィルタ１１６
に吹き上げられ、粉体自体は、原料混合タンク１１８、
１２０を経て１２２に至る。不良品とは、加熱処理が不
十分等の理由により、塩素等の含有量が後述の所望の値
まで低減されなかったものをいう。上記原料混合タンク
１１８、１２０には、飛灰貯蔵タンク１０２からの飛
灰、溶融飛灰も貯蔵される。

【００２３】また、焼却灰貯蔵タンク１０４からの、重
金属汚染土壌、又は焼却灰は、破砕機１２４を経て、乾
燥処理装置１２６で乾燥処理される。比較的粒度の細か
い成分（粒径３ｍｍ以下）は、バグフィルタ１２８を通
して、粉体成分が中間タンク１３０に送られる。また、
粒度の粗い成分は、分離機１３２から破砕機１３４に送
る。ここで、破砕し、さらに分離機１３６で粒度の細か
い成分（粒径３ｍｍ以下）を中間タンク１３０に送る。
中間タンク１３０で貯蔵された成分も、原料混合タンク
１１８、１２０に送る。

【００２４】含塩素可燃性廃棄物タンク１０６からの含
塩素可燃性廃棄物、塩素非含有廃プラスチックタンク１
０８からの廃プラスチックは、各々廃プラスチック粉砕
装置１３８、１３９で粉砕処理する。例えば、プッシャ
ー機構付一軸せん断破砕機で粗砕し、微粉砕用一軸せん
断破砕機等で微粉砕する。その後、各々含塩素可燃性廃
棄物の中間タンク１４０、塩素非含有廃プラスチックの
中間タンク１４２に貯蔵される。

【００２５】さらに、本実施の形態では、副資材とし
て、石灰石を投入するため、石灰石タンク１４４に石灰
石を貯蔵する。この石灰石は、塩化水素等の酸性ガスの
吸着を補助する目的で投入する。

【００２６】廃棄物等の被加熱処理物を、セメント原料
等の窯業原料として再資源化するときには、通常のセメ
ント製造に使用される他の原料と均一に混合する必要が
ある。そのためには本発明による被加熱処理物を粉砕す
る必要がある。しかし、被加熱処理物の全体が溶融する
まで加熱されると粉砕エネルギーの増加につながる。一
方、被加熱処理物を加熱処理し、粉末状あるいは部分的
に溶融したクリンカ状で加熱設備から排出させると、よ
り小さなエネルギーで粉砕することができるので、再資
源化の際のコスト低減が図られる。このように、処理後
の被加熱処理物を粉末状あるいはクリンカ状で加熱設備
から排出させる方法としては、加熱設備への投入に先立
つ調合混合の工程で、ＣａＯ成分やＡ１₂Ｏ₃成分に富む
廃棄物の割合を増すようにすればよい。したがって、本
実施の形態では、天然の石灰石を副資材として用いてい
る。

【００２７】本実施の形態では、含アルカリ金属無機系
廃棄物と、含アルカリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃
棄物を含む被処理物の性状を図示しない監視装置によっ
て監視し、均斉化を図る。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置
によって、これらの無機系廃棄物を含めて各々の被処理
物中の塩素、被処理物に由来して排ガス中に現れるべき
ＳＯ₃、アルカリ金属の含有量を把握する。これによっ
て、後段の加熱設備に送られるべき調合原料が所定の範
囲のアルカリ金属成分を含むように調整する。すなわ
ち、上記被処理物中に含まれるアルカリ金属のモル数を
Ｒ、上記被処理物中に硫酸根として存在するイオウのモ
ル数をＳ、上記被処理物中に含まれる塩素のモル数をＣ
ｌとして、これらのモル数が、１≦（Ｒ−２Ｓ）／Ｃｌ≦１．２の関係を満たすように、各々の無機系廃棄物の各々の投
入量を制御する。なお、ＳＯ₃（硫酸根）が存在するこ
とによって、アルカリ金属が消費されるので、その分を
２Ｓとして修正している。重金属類によっても塩素が消
費されるが、その量は、アルカリ金属によって消費され
るよりも圧倒的にわずかであることから、式中に補正要
素としては入れていない。ただし、重金属類の含有量も
把握することが好ましい。廃棄物中に比較的多く含有さ
れる重金属としては、鉛、銅、亜鉛が挙げられる。これ
らは２価の塩化物として揮発するので、これらの金属の
モル数の和をＭｅとすれば次式により制御することがで
きる。１≦（Ｒ＋２Ｍｅ−２Ｓ）／Ｃｌ≦１．２原料混合タンク１１８、１２０では、調合原料の調合混
合設備としての機能を果たす。また、一時保管タンク１
２２は、加熱設備での処理速度の調節を図るために用い
られる。

【００２８】そして、本実施の形態では、石灰石を二次
炉１４６に投入する。ロータリーキルン１５０で捕捉で
きなかった酸性ガスを二次炉１４６内で中和する。この
二次炉１４６は、原料に含まれる未燃分がロータリーキ
ルン１５０から飛散する分を重油バーナ１４８によって
二次燃焼する目的の炉でもある。この重油バーナ１４８
で消費される重油も副資材である。一時保管タンク１２
２からの被加熱処理物（調合原料）は、ロータリーキル
ン１５０のインレットフード１５１から投入する。この
ように、本実施の形態では、加熱設備にロータリーキル
ンを採用している。ロータリーキルン１５０では、加熱
処理によって、廃棄物由来の被加熱処理物中の有害物を
破壊したり分離したりする。二次炉１４６、ロータリー
キルン１５０を廃棄物の加熱設備とし、これらに投入す
る副資材を全投入資材の５〜４０重量％とすることが好
適である。

【００２９】被加熱処理物は、ロータリーキルン１５０
内で加熱処理される。ロータリーキルン１５０は、バー
ナ１５２を備えている。このバーナ１５２には、中間タ
ンク１４０からの含塩素可燃性廃棄物、中間タンク１４
２からの塩素非含有廃プラスチックが燃料として供給さ
れる。これらの可燃物の他に、さらに廃油を補助燃料と
しても良い。これら廃棄物の燃焼により得られる熱量の
みでは加熱処理のための熱量が不足する場合には、副資
材として微粉炭や重油などの燃料を用いることができ
る。このような燃料の吹き込みにあたって、前記したよ
うに蛍光Ｘ線分析装置によって、予め可燃性廃棄物の性
状を監視し、含塩素可燃性廃棄物中の塩素含有量を把握
する。前記したように、無機系廃棄物に含まれるアルカ
リ金属も把握している。そこで、前記したように、上記
被処理物中に含まれるアルカリ金属のモル数をＲ、上記
被処理物中に硫酸根として存在するイオウのモル数を
Ｓ、上記被処理物中に含まれる塩素のモル数をＣｌとし
て、これらのモル数が、１≦（Ｒ−２Ｓ）／Ｃｌ≦１．２の関係を満たすように、各々の可燃性廃棄物の各々の投
入量を制御する。なお、無機系廃棄物自体に塩素が含有
される場合でも、本発明を実施することができる。した
がって、被加熱処理物中の塩素含有量も監視することが
好適である。各々の廃棄物の投入割合を上記のとおり調
整することにより、加熱処理によって得られるセメント
原料が、アルカリ金属の含有量が２．０重量％以下、好
ましくは０．７５重量％以下、塩素が０．１重量％以
下、好ましくは５００ｐｐｍ以下となるように調整でき
る。なお、含塩素可燃性廃棄物、塩素非含有廃プラスチ
ックの性状によっては、バーナ１５２の燃料として、投
入することができない。そこで、可燃性廃棄物のうち燃
焼カロリーが５０００ｋｃａｌ／ｋｇ未満のものを、無
機系廃棄物と混合して投入することとしている。さら
に、このようなものは、粉砕せずに直接インレットフー
ド１５１に投入することができる。

【００３０】ロータリーキルン１５０では、上記したよ
うに、通常被加熱処理物の供給側と反対の側にバーナ１
５２等の熱源が配置され、被加熱処理物はこの熱源の方
向へ燃料の燃焼排ガスは被加熱処理物の進行方向とは逆
の方向すなわち被加熱処理物の供給側へ移動する。した
がって、加熱設備がロータリーキルンである場合、被加
熱処理物はロータリーキルン１５０の回転にともなって
順次低温部から高温部へ移動する。重金属の大半は１２
００℃までに塩化物となり揮発して被加熱処理物から分
離される。塩素の残留する被加熱処理物は引き続きロー
タリーキルン１５０の高温部へ向かって移動する。

【００３１】なお、この場合、アルカリ金属元素を含有
する物質の添加は、特開平２００１−５４７７５号公報
の公知技術にしたがいロータリーキルンの熱源の方向か
ら連続的に行うこともできる。添加されたアルカリ金属
元素は被加熱処理物中に残留する塩素と高温で容易にア
ルカリ塩化物となり揮発して被加熱処理物から分離され
る。

【００３２】加熱処理により、十分な無害化が達成さ
れ、ロータリーキルン１５０から排出されたクリンカ
（処理後の被加熱処理物）は、クリンカクーラ１５４に
入り、冷却用空気１５６によって冷却される。ここで、
木屑タンク１１０から、木屑を図示しないシュートでク
リンカクーラ１５４に投入する。クリンカの持つ余熱で
処理される。また、木屑と共にタンク１０８からの塩素
を含有しない可燃性廃棄物を投入することもできる。こ
の可燃性廃棄物は、比較的燃焼カロリーの低いものであ
る。重金属及び塩素を含有する廃棄物から重金属、塩素
及びアルカリ金属が揮発した廃棄物の無機質部分は、大
部分がカルシウム、鉄、アルミ、シリカといったセメン
トの主要成分からなる鉱物で構成される。したがって、
粉砕後、窯業製品の原料として再資源化が可能である。
本実施の形態では、セメント原料として再資源化してい
る。

【００３３】廃棄物の種類や配合によっては１０００℃
以上の加熱処理により、容易に被加熱処理物の全体が溶
融することがある。上記したように、被加熱処理物を粉
末状あるいはクリンカ状でロータリーキルン等の加熱設
備から排出させるためには多量の副資材を必要とする。
このような場合には、あえて被加熱処理物を粉末状ある
いはクリンカ状で加熱設備から排出させる必要はなく、
溶融状で排出すればよい。被加熱処理物は冷却後いわゆ
る溶融スラグとなるので、そのまま又は粉砕して土工用
の骨材としての利用が可能である。

【００３４】一方、本実施の形態では、排ガスを、ライ
ン１５８から抽気する。抽気排ガスは、抽気ライン１５
８からサイクロン１６０に至る。ここで、固気分離が行
われ、粗いダスト成分は、ロータリーキルン１５０に戻
される。ガス成分は、バグフィルタ１６２に送る。な
お、バグフィルタ１６２に送る直前に冷却風を吹き込ん
で、冷却された重金属及び塩素は、固化物となり、粒径
の細かいダスト中に存在し、バグフィルタ１６２で捕集
される。

【００３５】バグフィルタ１６２で分離したダスト成分
には、重金属の塩化物、アルカリ金属の塩化物が含まれ
る。本実施の形態では、ダスト成分を重金属回収装置１
６４に送る。

【００３６】ここで、ロータリーキルン１５０から排出
されるダスト中には、投入された廃棄物の一部がそのま
ま飛散して混入している。廃棄物の飛散が多量に及ぶ場
合には、バグフィルタで捕集されるダストの重金属濃度
が低下する。このため、重金属濃縮処理を施しても再資
源化に堪えうる品質を確保できない。そこで、排ガス中
に飛散混入した被加熱物ダストは、サイクロン１６０で
捕獲し、ロータリーキルン１５０へ戻している。すなわ
ち、粒度の細かいダストを微粉側、粒度の粗い廃棄物を
粗粉側に分離することで、微粉側のダスト中の重金属濃
度を上げる。

【００３７】重金属回収装置１６４としては、湿式の精
錬装置等、当業者によって一般的に用いられるものを採
用することができる。例えば、回収したダスト状の低融
点化合物を水洗いし、酸・アルカリ溶出、硫化物析出等
を適宜組み合わせ、銅成分、鉛成分を含む金属精錬原料
として分別する。各々をサイロ１６８、１７０に貯蔵す
る。なお、亜鉛成分、カドミウム成分等他の成分を分離
することもできる。このように人工鉱石を得ることがで
きる。また、重金属を回収した後のろ液や洗浄水をアル
カリ金属塩回収装置１６６に送る。

【００３８】アルカリ金属塩回収装置１６６では、種々
の手法によって、アルカリ金属塩を回収することができ
る。例えば、上記ろ液、洗浄水を煮沸して過飽和状態と
し、しかる後に冷却し、析出させるといった手法によっ
て回収することができる。この際、溶解特性の相違によ
って、塩化カリウム、塩化ナトリウムを分別することも
可能である。したがって、例えば肥料として再利用可能
な塩化カリウムを回収することができる。分別した塩化
カリウムは、タンク１７２に、塩化ナトリウムは、タン
ク１７４に貯蔵する。

【００３９】ここで、ロータリーキルン１５０の排ガス
はかなり高温であり、重金属回収装置１６４、アルカリ
金属塩回収装置１６６で、重金属塩を溶解したり、水分
を蒸発除去させるために用いることができる。本実施の
形態は、湿式処理による重金属分離濃縮の工程に加え
て、この工程より発生する塩水から塩類を回収する工程
を含んでいる。これらの工程より回収される人工鉱石及
び塩類は、後の再資源化を考慮すると含まれている水分
を除去することが望ましい。この水分の除去のために加
熱設備で発生する熱を利用することで、エネルギーの有
効利用が達成される。

【００４０】バグフィルタ１６２を経由したガス成分
は、脱硝装置等の無害化処理設備１７６等を経て煙突１
７８から排出される。バグフィルタ１６２でダストを捕
集した後の排ガスには、塩化水素、ダイオキシン等の有
害物質は、ほとんど含まれないが、排ガス処理設備によ
り有害物質を完全に除去し、排ガスを無害化することが
できる。排ガス処理設備は有害物質を除去できるものな
らどんなものでもよいが、例えば、活性炭、消石灰を吹
き込んで、有害物質を吸着あるいは分解して排ガスを無
害化処理する設備等である。

【００４１】

【実施例】実施例１二次炉１４６を備えない以外図１と同様の総合処理装置
を試作した。乾燥ベースで焼却灰４６６．４ｋｇ／ｈ、
焼却飛灰６２１．９ｋｇ／ｈ、溶融飛灰１３４．５ｋｇ
／ｈ、廃ガラス１５１．３ｋｇ／ｈを混合し、図１に示
す一時保管タンク１２２から直接ロータリーキルン１５
０へ投入した。石灰石１２５．６ｋｇ／ｈをキルン排ガ
スに含まれるＨＣｌを吸着する目的で、図１の石灰石タ
ンク１４４から送入した。すなわち、原料をトータル
１．５ｔ／ｈでφ１．８ｍ×２８ｍのロータリキルン１
５０に送入した。一方、燃料として、塩素含有量が０．
５重量％未満の粒径３ｍｍ以下に粉砕した廃プラスチッ
ク４０．９ｋｇ／ｈ、粒径３ｍｍ以下に粉砕した廃ポリ
塩化ビニル２７．０ｋｇ／ｈ、並びに再生重油１５３ｋ
ｇ／ｈを燃料として使用し、１２５０℃−１３００℃で
焼成した。産物として、表１に示すクリンカ並びにダス
トを得た。ダストについては重金属回収装置にて銅、亜
鉛、鉛を回収後、重金属回収工程から排出される塩を含
む排水から晶析にてＮａＣｌ、ＫＣｌを回収した。得ら
れたクリンカはセメント工場の原料として利用した。煙
突から排出される排ガス中の塩化水素は酸素分圧１２％
換算で０〜３０ｐｐｍであった。また、排ガス中のダイ
オキシンはキルン内で分解されることと、６００℃以上
から２００℃まで急冷することによって、０．０５ｎｇ
−ＴＥＱ／ｍ³Ｎ以下であった。

【００４２】

【表１】

【００４３】運転操作方法焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰、塩化ビニルの入荷量から
上記したおよそ配合割合を決定し、廃プラスチックの使
用量についてはキルン内温度が１２５０−１３００℃に
維持できるキルン熱量の約３０％を塩化ビニルと廃プラ
スチックで代替した。残りの約７０％の熱源としては再
生重油を使用した。以上の投入物の組成から以下の通
り、石灰石粉末と廃ガラスの添加量を算出した。石灰石
粉末は廃プラスチックの燃焼から発生する塩化水素を捕
捉するためにＣａ／Ｃｌ＝８となるように添加した。廃
ガラスは（Ｒ−２Ｓ）／Ｃｌ＝１．０となるように廃ガ
ラスを添加した。また、運転中は１回／２時間クリンカ
をサンプリングし、蛍光Ｘ線分析を行ない、クリンカ中
の塩素濃度、アルカリ濃度を監視した。特に塩素濃度が
０．１重量％近くになると、塩化ビニルの使用量を減少
し、廃プラスチックの使用量を増加することによって、
クリンカ中の塩素量を０．１重量％以下に維持するよう
制御した。

【００４４】他の実施の形態加熱設備の排ガス中に液体又は気体として存在する有害
物を固体物へ転換するための冷却設備としては、上記実
施の形態のように冷却風を吹き込む他に、散水といった
手段も採用することができる。固体物を含有するダスト
を捕集するための集塵設備としては、バグフィルタの
他、ベンチュリースクラバーを採用することもできる。
さらに必要応じて、被処理物から異物を取り除くための
異物除去設備を備えることもできる。被処理物を処理に
適する荷姿に転換するための前処理設備としては、各種
の破砕機、粉砕機を採用することができる。

【００４５】

【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、種類及び性状の異なる複数の廃棄物を同
時に無害化し、かつまた再資源化することができるよう
にした廃棄物の総合処理方法及び総合処理装置が提供さ
れる。

【００４６】すなわち、本発明によれば、都市ごみ焼却
灰、又は重金属及び塩素を含有する廃棄物等から有害物
質を分離することで、セメント等の窯業製品の原料とし
て再資源化することが可能である。また、分離した重金
属の人工鉱石及び塩類も再資源化が容易な状態で回収す
ることができ、新たな廃棄物を出すことがない。かつ、
加熱設備でも可燃性廃棄物を活用している。したがっ
て、新たに環境を汚染することがなく、埋立等の最終処
分を必要としない完全な廃棄物総合処理システムを構築
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物の総合処理方法を実施する
廃棄物の総合処理装置の一実施の形態について、その概
要を説明する概念図である。

【符号の説明】

１００廃ガラス貯蔵タンク１０２飛灰貯蔵タンク１０４焼却灰貯蔵タンク１０６含塩素可燃性廃棄物タンク１０８塩素非含有廃プラスチックタンク１１０木屑タンク１１２コンベア１１４ガラス粉砕機１１６バグフィルタ１１８、１２０原料混合タンク１２２一時保管タンク１２４破砕機１２６乾燥処理装置１２８バグフィルタ１３０中間タンク１３２分離機１３４破砕機１３６分離機１３８、１３９廃プラスチック粉砕装置１４０、１４２中間タンク１４４石灰石タンク１４６二次炉１４８重油バーナ１５０ロータリーキルン１５１インレットフード１５２バーナ１５４クーラ１５６冷却用空気１５８抽気ライン１６０サイクロン１６２バグフィルタ１６４重金属回収装置１６６アルカリ金属塩回収装置１７６無害化処理設備１７８煙突

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０４Ｂ 7/44 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｇ４Ｄ０３４Ｆ２３Ｇ 5/02 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３６Ｚ４Ｇ０１２Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＨＦ２３Ｊ 15/00 Ｚ (72)発明者三浦啓一千葉県佐倉市大作二丁目４−２太平洋セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者田熊靖久東京都千代田区西神田三丁目８−１太平洋セメント株式会社内 (72)発明者岡元豊重東京都千代田区西神田三丁目８−１太平洋セメント株式会社内 (72)発明者今井敏夫東京都千代田区西神田三丁目８−１太平洋セメント株式会社内Ｆターム(参考） 3K062 AB01 AB02 AB03 AC03 AC13 AC14 AC17 AC19 AC20 BB05 CA00 DB01 DB02 3K065 AA07 AB01 AB02 AC03 AC13 AC14 AC17 AC20 BA05 CA01 CA02 CA04 CA11 3K070 DA05 DA16 DA22 DA27 DA32 DA40 DA45 4D002 AA28 AC04 BA13 BA15 4D004 AA37 AB03 BA05 CA34 CC12 4D034 AA27 CA12 DA05 4G012 KA02 KA05 KA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含アルカリ金属無機系廃棄物と、含アル
カリ金属無機系廃棄物以外の無機系廃棄物と、含塩素可
燃性廃棄物と、塩素非含有可燃性廃棄物とを被処理物と
し、各々の被処理物の廃棄物加熱設備への各々の投入量
を制御し、被処理物に含まれる塩素の一部を被処理物中
の重金属と反応させ、かつ他の主要部の塩素を被処理物
中のアルカリ金属で中和し、得られる反応生成物を排ガ
ス中に移行させ系外へ抜き出すとともに、含塩素可燃性
廃棄物と塩素非含有可燃性廃棄物とを燃焼して得られる
熱量を、上記廃棄物加熱設備の処理エネルギーとして活
用するようにしたことを特徴とする廃棄物の総合処理方
法。
【請求項２】上記被処理物中に含まれるアルカリ金属
のモル数をＲ、上記被処理物中に硫酸根として存在する
イオウのモル数をＳ、上記被処理物中に含まれる塩素の
モル数をＣｌとして、これらのモル数が、１≦（Ｒ−２Ｓ）／Ｃｌ≦１．２の関係を満たすように、各々の被処理物の各々の投入量
を制御するようにしたことを特徴とする請求項１の廃棄
物の総合処理方法。
【請求項３】上記廃棄物加熱設備に副資材を全投入資
材の５〜４０重量％投入することを特徴とする請求項１
又は２の廃棄物の総合処理方法。
【請求項４】上記廃棄物加熱設備から得られたダスト
に含まれる重金属類を湿式処理し、重金属を濃縮及び回
収することを特徴とする請求項1〜３のいずれかの廃棄
物の総合処理方法。
【請求項５】上記湿式処理の工程から排出される排水
から塩類を回収することを特徴とする請求項４の廃棄物
の総合処理方法。
【請求項６】上記加熱設備の排ガスの余熱を、ダスト
に含まれる重金属類の湿式処理の設備又は塩類を回収す
るための設備で、水分を蒸発除去させるために、又は重
金属塩の溶解促進に用いることを特徴とする請求項４又
は５の廃棄物の総合処理方法。
【請求項７】加熱処理後の被処理物を粉末状、又はク
リンカ状で上記加熱設備から排出させることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかの廃棄物の総合処理方法。
【請求項８】加熱処理後の被処理物を溶融状で加熱設
備から排出させることを特徴とする請求項１〜６のいず
れかの廃棄物の総合処理方法。
【請求項９】石灰を副資材として上記加熱設備に投入
することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの廃棄物
の総合処理方法。
【請求項１０】上記加熱設備としてロータリーキルン
を使用し、該ロータリーキルン内で、上記含塩素可燃性
廃棄物と塩素非含有可燃性廃棄物とを燃焼し、セメント
原料又はセメント混合材を得ることを特徴とする請求項
１〜９のいずれかの廃棄物の総合処理方法。
【請求項１１】上記廃棄物加熱設備の後段のクーラ
に、塩素非含有可燃性廃棄物を投入することを特徴とす
る請求項１〜１０のいずれかの廃棄物の総合処理方法。
【請求項１２】上記被処理物を保管するための貯蔵設
備と、上記被処理物中の有害物を分解したり分離したり
するための加熱設備と、上記被処理物のうち含塩素可燃
性廃棄物及び塩素非含有可燃性廃棄物を上記加熱設備の
燃料とする燃料化設備と、上記被処理物の性状を監視す
る監視設備と、上記加熱設備の排ガス中に液体又は気体
として存在する有害物を固体物へ転換するための冷却設
備と、上記固体物を含有するダストを捕集するための集
塵設備とを具備し、さらに必要に応じて、上記被処理物
から異物を取り除くための異物除去設備と、上記被処理
物を処理に適する荷姿に転換するための前処理設備と、
被処理物の均斉化のための調合混合設備と、排ガス中の
粒径の粗いダストを加熱設備へ戻すための分離設備とか
ら選択される設備を備えた請求項１〜１１のいずれかの
廃棄物の総合処理方法を実施するための廃棄物の総合処
理装置。
【請求項１３】ダストに含まれる重金属類を湿式処理
して濃縮及び回収するための設備を具備することを特徴
とする請求項１２の廃棄物の総合処理装置。
【請求項１４】上記湿式処理の工程から排出される排
水から塩類を回収する設備を具備することを特徴とする
請求項１３記載の廃棄物の総合処理装置。
【請求項１５】上記加熱設備がアルカリ金属含有物質
の添加設備を具備することを特徴とする請求項１２〜１
４のいずれかの廃棄物の総合処理装置。
【請求項１６】上記加熱設備にロータリーキルンを採
用することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかの
廃棄物の総合処理装置。
【請求項１７】上記加熱設備にロータリーキルン以外
の加熱炉を採用することを特徴とする請求項１２〜１５
のいずれかの廃棄物の総合処理装置。