JP2004066004A - 廃棄物処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱分解残渣の塩素濃度をより低減する。
【解決手段】廃棄物を熱分解炉２で熱分解し、連続して発生する熱分解残渣（炭化物）を冷却・混合槽６で水冷・混合して炭化物スラリーを生成する。炭化物に含まれている塩素は炭化物スラリーの水中で除去される。その炭化物スラリーは脱水・洗浄装置３０に導かれて脱水される。更に、脱水された炭化物は脱水・洗浄装置３０内で洗浄される。この洗浄により、炭化物に付着していた塩素が除去されるため、炭化物の塩素濃度は更に低下する。水処理装置３１は脱水・洗浄装置３０で脱水された水に対して脱塩処理を実行する。この脱塩処理で得られた脱塩水は、冷却・混合槽６及び脱水・洗浄装置３０で再利用される。
【選択図】 図１
【解決手段】廃棄物を熱分解炉２で熱分解し、連続して発生する熱分解残渣（炭化物）を冷却・混合槽６で水冷・混合して炭化物スラリーを生成する。炭化物に含まれている塩素は炭化物スラリーの水中で除去される。その炭化物スラリーは脱水・洗浄装置３０に導かれて脱水される。更に、脱水された炭化物は脱水・洗浄装置３０内で洗浄される。この洗浄により、炭化物に付着していた塩素が除去されるため、炭化物の塩素濃度は更に低下する。水処理装置３１は脱水・洗浄装置３０で脱水された水に対して脱塩処理を実行する。この脱塩処理で得られた脱塩水は、冷却・混合槽６及び脱水・洗浄装置３０で再利用される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の熱分解残渣洗浄装置に係り、特に、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離した熱分解残渣を洗浄するのに好適な廃棄物の熱分解残渣洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般ゴミなどの廃棄物の焼却処理は、廃棄物の有力な処理方法の一つとして広く行われている。その焼却処理の一つに、廃棄物を熱分解した上で廃棄物を処理する技術がある。廃棄物の熱分解は可燃物（有機物質）を空気（酸素）遮断下で加熱することによって行われる。その熱分解によって、廃棄物に含まれた可燃廃棄物の一部は可燃性ガスとなり、その廃棄物は可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣（炭化物）とに分離される。廃棄物に含まれている金属廃棄物は、熱分解処理の影響を受けずにそのまま残る。
【０００３】
近年では、資源循環型の社会をめざし、ゴミを熱分解させ、最終的には溶融スラグ分として資源回収するゴミの焼却技術の開発が進められている。一方、焼却まではしないが、ゴミの熱分解によって発生した炭化物である熱分解残渣を回収し、その熱分解残渣を燃料として再利用する資源循環型のエネルギー利用が進められている。この熱分解残渣は、セメントキルン用燃料及びボイラ用補助燃料等として利用価値が高まっており、燃焼装置等の機器における耐食性等の観点から、低塩素含有量であることが望まれている。
【０００４】
ここで問題となるのは、ゴミが種々の廃棄物を含んでおり、その中に塩素を含む廃棄物が存在することである。例えば、ポリ塩化ビニル等の有機塩素化合物、及び厨芥中の調味料等に塩化ナトリウム等のアルカリ塩が塩素を含んでいる。ゴミを熱分解することにより、ゴミに含まれる全塩素分のうち、約９０％が熱分解残渣側に残留し、残りの１０％が熱分解ガス側に移行する。熱分解後の炭化物中には約０．５ から２重量％程度の塩素分が含まれている。
【０００５】
上記のようにして熱分解残渣を、セメントキルン用燃料、及びボイラ用補助燃料等の燃料として利用する場合には、使用時におけるボイラ等の燃焼装置の周辺構造物への影響（腐食）等を最小限に抑制するために、この熱分解残渣中の含有塩素分をできるだけ低下させる必要がある。
【０００６】
この廃棄物の熱分解残渣の塩素除去（脱塩素化）に関し、欧州（例えば、フランス）等においては、熱分解残渣を水槽中に直接投入することで、可燃性である熱分解残渣を安全に冷却でき、更に湿式で粉砕することにより炭化物中の溶解性塩素を除去することを行っている。また、特開平１０−１８５１５１号公報にも同様の技術思想が記載されている。特に、熱分解残渣を水洗することで、熱分解残渣の塩素濃度が約０．５ 重量％程度まで低減されることが示されている。
【０００７】
また、特開２０００−１９２０５０号公報には、炭化炉出口排出シュート下端を水封し、シュート内にそのスラリー水を供給することにより炭化物をスラリー化する構造が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱分解残渣に含まれる塩素濃度を更に低減できる廃棄物処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣と水とを混合して熱分解残渣混合水を生成し、この熱分解残渣混合水を排出する冷却・混合装置と、前記冷却・混合装置から排出された前記熱分解残渣混合水を水分と脱水熱分解残渣とに分離し、その脱水熱分解残渣を洗浄して更に脱水する脱水・洗浄装置と、前記脱水・洗浄装置で分離した前記水を、溶解性塩を含む濃縮水と脱塩水とに分離する水処理装置と、前記脱塩水を前記冷却・混合装置及び前記脱水・洗浄装置の少なくとも一方に還流させる脱塩水還流装置とを備えたことにある。
【００１０】
冷却・混合装置において熱分解残渣混合水を生成することによって熱分解残渣に含まれている塩素を除去することができる。この熱分解残渣混合水が脱水・洗浄装置に供給されて、ここで熱分解残渣混合水の脱水，脱水された熱分解残渣の洗浄が行われるため、熱分解残渣の表面に付着している塩素が除去される。従って、熱分解残渣の塩素成分を著しく低減できる。また、水処理装置で得られた脱塩水を冷却・混合装置及び脱水・洗浄装置の少なくとも一方に還流させるため、水を再利用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明者等は、従来の廃棄物の熱分解残渣洗浄装置を検討した結果、熱分解残渣に含まれる塩素を除去する場合には、熱分解残渣を十分に水と混合させ、水中に塩素分を溶解させることが重要であることを認識するに至った。熱分解残渣を十分に水と混合させるためには、熱分解残渣を水に湿潤化させスラリー状にすることが重要であるが、熱分解残渣は、疎水性であって比重が軽いことから、その熱分解残渣が水面に浮き熱分解炉の出口部での閉塞の可能性があるとの新規な課題を、発明者等が発見した。また、熱分解残渣の中には比重が重く水中に沈むものがあることも発明者等は確認した。
【００１２】
上記した新規な課題を解決する案を種々検討し、発明者等は本発明を見出したのである。本発明の具体的な実施例を以下に説明する。
【００１３】
本発明の好適な一実施例である廃棄物処理装置を、図１及び図２に基づいて説明する。本実施例の廃棄物処理装置１は、熱分解炉２，燃焼装置３，冷却・混合槽６，脱水・洗浄装置３０，水処理装置３１及び噴射装置３２を備える。
【００１４】
熱分解炉２は、配管３３によって燃焼装置３に接続され、出口ノズル１３によって冷却・混合槽６に接続される。燃焼装置３に接続される配管３４は、熱分解炉２に形成される加熱ジャケット（図示せず）に接続される。配管３５は、その加熱ジャケットに接続されると共に、排ガス処理装置４に接続される。排ガス処理装置４の排ガス出口部に接続される配管３６は、煙突に接続される。
【００１５】
配管３８は冷却・混合槽６の不燃物出口２６（図２参照）に接続される。冷却・混合槽６は配管１５によって脱水・洗浄装置３０に接続される。配管３９が脱水・洗浄装置３０に接続される。脱水・洗浄装置３０と水処理装置３１は配管
４０によって接続される。水処理装置３１は、配管４３によって冷却・混合槽６に連絡され、配管４４によって脱水・洗浄装置３０に連絡される。配管４１は水処理装置３１と噴射装置３２とを連絡する。噴射装置３２は排ガス処理装置４に設置される。
【００１６】
冷却・混合槽６の詳細構成を図２に基づいて説明する。冷却・混合槽６は、冷却水槽７，混合水槽８，粉砕機９及び不燃物コンベヤ１０を備える。粉砕機９は混合水槽８の上端部に設けられる。混合水槽８は撹拌機１２Ｃを備える。冷却水槽７の一部が粉砕機９の上方を覆っており、冷却水槽７の堰状になっているスラリー供給部１４が粉砕機９の上方まで延びている。不燃物コンベヤ１０は、冷却水槽７内で、水中から水面上方に向かって傾斜して設置される。冷却水槽７の底面の大部分は、不燃物コンベヤ１０の傾斜角と同じ角度の傾斜面５０となっている。２枚の仕切板１８Ａ，１８Ｂが冷却水槽７内に設置される。仕切板１８Ａ，１８Ｂのそれぞれの下端は、不燃物コンベヤ１０の水中に位置する部分よりも上方に位置する。仕切板１８Ａと仕切板１８Ｂとの間に形成される領域を、領域
４５と称する。また、混合水槽８側における冷却水槽７の側壁４７と仕切板１８Ｂとの間に形成される領域を、領域４６と称する。冷却水槽７は、領域４５に挿入される撹拌機１２Ａ、及び領域４６に挿入される撹拌機１２Ｂを設置する。出口ノズル１３は領域４５の上方で冷却水槽７に接続される。
【００１７】
ジェットノズル１６が、領域４５の水中で仕切板１８Ｂ側を向いて配置される。ジェットノズル１６に接続される配管１７は、配管１５に設けられた混合ポンプ１１よりも下流側で配管１５に接続される。配管４３に接続されるスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂが、領域４５の水面よりも上方で冷却水槽７内に設置される。スプレー水タンク２０が、冷却水槽７の下方に配置される。配管２３は、冷却水槽７の水領域とスプレー水タンク２０とを連絡する。スプレーポンプ２１が設けられる配管２４がスプレー水タンク２０に接続される。配管２４は粉砕機９の上方で冷却水槽７に接続される。冷却水槽７内で液面より上方に位置する不燃物コンベヤ１０の部分よりも上方にスプレーノズル２２が設置される。スプレーノズル２２は配管２５によって配管２４に連絡される。冷却水槽７の、水面よりも上方に位置する傾斜面５０の部分に、分別機（例えば、篩）１９が設置される。配管１５が接続される不燃物出口２６は、冷却水槽７に設けられ、水面よりも上方に位置する。
【００１８】
一般ゴミである廃棄物Ｘは、廃棄物投入器（図示せず）により熱分解炉２に供給される。熱分解炉２は、投入された廃棄物Ｘを、燃焼装置３から排出されて上記の加熱ジャケットに供給される燃焼排ガスｃによって間接的に加熱し、低酸素状態で熱分解する（熱分解プロセス）。廃棄物Ｘに含まれた可燃性廃棄物は、その熱分解によって、熱分解ガスａと、熱分解残渣、すなわち炭化物ｂとに分離される。廃棄物Ｘには不燃物（鉄，アルミニウム等の金属及び瓦礫等）が含まれているが、この不燃物は熱分解しない。熱分解ガスａは、配管３３を通って燃焼装置３に供給され、燃焼装置３で燃焼される。発生した燃焼排ガスｃは、配管３４により熱分解炉２の加熱ジャケット内に供給され、前述のように熱分解炉２内の廃棄物Ｘの加熱に用いられる。加熱ジャケットから排出された燃焼排ガスｃは、配管３５により排ガス処理装置４に供給され、更に、配管３６を経て煙突５より外部の環境に排出される。
【００１９】
生成された炭化物ｂは、約５００℃と高温であるため、そのまま大気中に排出すると発火の危険がある。このため、炭化物ｂは、不燃物と共に出口ノズル１３から冷却・混合槽６の水が充填された冷却水槽７内に供給される。炭化物ｂは冷却水槽７内で３０分以上水と混合攪拌され脱塩素処理される（冷却・混合プロセス）。炭化物ｂに同伴した不燃物は冷却水槽７で分離除去される。その混合により生成されたスラリー状の炭化物ｄは、冷却・混合槽６から配管１５によって脱水・洗浄装置３０に送られ、脱水・洗浄装置３０において脱水される。脱水後の炭化物ｂの表面に付着した塩素を取り除くために、脱水・洗浄装置３０内で、炭化物ｂを後述の脱塩水ｊにて再度洗浄してその後に再び脱水する。脱水・洗浄装置３０から配管３９に排出された炭化物ｂは、塩素分が著しく少なくかつ水分含有量の少ない製品となる。この炭化物ｇが燃料として使用される。脱水・洗浄装置３０で発生した脱水液ｈは、配管４０によって水処理装置３１で脱塩処理される。その脱塩処理によって得られた脱塩水ｊは、配管４３を経て冷却水槽７に供給されて冷却水として再利用され、更に配管４４を経て脱水・洗浄装置３０に送られ、洗浄水として再利用される。水処理装置３１から配管４１に排出された塩素分を含む濃縮液ｉは、噴射装置３２により排ガス処理装置４において燃焼排ガス中に噴射される。濃縮液ｉは燃焼排ガスとの接触によって蒸発し、燃焼排ガスの温度は著しく低下する。
【００２０】
廃棄物Ｘの処理全般について上述したが、冷却・混合槽６内における炭化物ｂに対する処理について詳細に説明する。
【００２１】
炭化物ｂは、出口ノズル１３から水が充填された冷却水槽７内の領域４５の水中に供給される。ジェットノズル１６には、混合ポンプ１１の駆動により混合水槽８から配管１５に排出された炭化物スラリーの一部が、配管１７を経て供給される。複数のジェットノズル１６からはその水が噴出される。スプレーノズル
２７Ａ，２７Ｂからは、配管４３により供給される脱塩水ｊがスプレーされる。ジェットノズル１６からの噴出水流により炭化物ｂは、領域４５内で仕切板１８Ｂ側に向かって流れ、撹拌機１２Ａによって強制的に撹拌される。この撹拌によって、炭化物ｂは、水と混合されて冷却され、発火の危険性を解消できる。その撹拌によって、炭化物ｂはスラリー状になる。
【００２２】
発明者等は、冷却・混合槽６を用いた実験により、約５００℃の炭化物ｂを冷却水槽７内の水中に投入した場合には、水との接触による炭化物ｂの急冷により、投入した炭化物ｂの約３０％が水に浮遊し、残りの約７０％が沈降することを確認した。
【００２３】
沈降した炭化物ｂは冷却水槽７内で主に不燃物コンベヤ１０の上面に溜まる。冷却水槽７に供給された不燃物も水中で沈降する。浮遊する炭化物ｂを主に含むスラリーは仕切板１８Ｂと不燃物コンベヤ１０との間に形成される間隙を通過して領域４６に達する。ここで、撹拌機１２Ｂの駆動により炭化物ｂを含むスラリーは更に撹拌される。領域４６内で撹拌されて更に冷却された炭化物ｂのスラリーは、スラリー供給部１４より粉砕機９に供給される。スラリーに含まれる粒径の大きな炭化物ｂは粉砕機９で粉砕されて所定の粒径まで小さくなる。粉砕機９から排出された炭化物のスラリーは混合水槽８内に供給される。
【００２４】
冷却水槽７内に投入されたときで約５００℃の炭化物ｂは、冷却水槽７内で約８０℃まで温度が急激に低下する。このような冷却による炭化物ｂのサーマルショックにより、炭化物ｂの脱塩素効率が高効率化する。
【００２５】
不燃物コンベヤ１０は、移動する無端体の表面に多数のバケット４８（図２では一部のバッケト４８のみ表示）を設けており、矢印４９の方向に回転している。バケット４８は、沈降した炭化物の掻き取り手段である。冷却水槽７内に投入された炭化物ｂのうち沈降した炭化物ｂ、及び沈降した不燃物は、不燃物コンベヤ１０の上面に沈降するが、不燃物コンベヤ１０の回転によって冷却水槽７の底面上に落下してバケット４８によってすくい上げられる。このすくい上げられた炭化物ｂ及び不燃物は、不燃物コンベヤ１０の下側を不燃物コンベヤ１０のバケット４８の移動に伴って冷却水槽７の底面に沿って上昇する。炭化物ｂが分別機１９の位置に来たとき、分別機１９の篩の網目（例えば、５ｍｍ）よりも小さな粒径の炭化物ｂは冷却水槽７の傾斜面５０よりも下方に位置するスプレー水タンク２０内に落下する。上記網目よりも大きな粒径の炭化物ｂ及び不燃物は、バケット４８により更に上方まで移動され、不燃物出口２６より配管３８内に排出される。分別機１９で分別されなかった粒径の大きな炭化物ｂは、冷却水槽７内で沈降した炭化物ｂの量の約１０％（冷却水槽７内に供給された炭化物ｂの量の約７％）を占めている。冷却水槽７内で沈降した炭化物ｂの約９０％は、分別機１９によって分別されてスプレー水タンク２０内に回収される。
【００２６】
スプレー水タンク２０内には、配管２３により冷却水槽７内の水が供給される。この水中に分別機１９で分別された粒径の小さな炭化物ｂが落下する。このため、スプレー水タンク２０内には、炭化物ｂのスラリーが形成される。スプレー水タンク２０には撹拌機（図示せず）が設置され、炭化物ｂのスラリーを撹拌している。この炭化物ｂのスラリーは、スプレーポンプ２１の駆動によって配管
２４を通って粉砕機９に供給される。そのスラリーに含まれた炭化物ｂは粉砕機９によって所定の粒径に粉砕される。粉砕されたこの炭化物ｂは混合水槽８内に供給される。混合水槽８内では、撹拌機１２Ｃが駆動しており、炭化物ｂのスラリーが更に撹拌される。このため、スラリー中の炭化物ｂは更に湿潤化され、炭化物ｂからの脱塩素が促進される。
【００２７】
配管２４内を流れる炭化物ｂのスラリーの一部は、配管２５を経てスプレーノズル２２より、不燃物コンベヤ１０の上面に噴出される。このスラリーの噴出により、不燃物コンベヤ１０のバケット４８に付着した小粒径の炭化物ｂが洗い落されて冷却水槽７の水中に戻される。炭化物ｂのスラリーの噴射によって逆に不燃物コンベヤ１０の炭化物ｂの付着量が増大することを防止するため、配管２４に流出する炭化物ｂのスラリー中の炭化物ｂの濃度が所定濃度になるようにスプレー水タンク２０内に供給する水の量を調節している。
【００２８】
混合水槽８から配管１５に排出された炭化物スラリーの残りは、混合ポンプ
１１の駆動により配管１５によって脱水・洗浄装置３０に送られる。混合水槽８から炭化物スラリーを排出させる混合ポンプ１１は、スラリー供給部１４から混合水槽８に供給される、水に浮遊する熱分解残渣を含む熱分解残渣混合水（第１熱分解残渣混合水）、及び配管２４より混合水槽８に供給される、水中で沈降した熱分解残渣を含む熱分解残渣混合水（第２の熱分解残渣混合水）を冷却・混合槽６から排出させる手段である。
【００２９】
冷却水槽７内に設置された仕切板１８Ａ，１８Ｂが液面上方の空間も仕切っているため、外気とのシールを保っている。また、常時、水処理装置３１からの還流脱塩水をスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂより炭化物入口１３の冷却水槽７内での開口部付近に噴射し、その開口部付近を洗浄している。従って、投入される炭化物ｂの付着によってその開口部の開口面積が縮小されること、場合によっては閉塞されることを、防止できる。このため、熱分解炉２から冷却水槽７への炭化物の排出が阻害されることはない。配管４３及びスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂは水供給手段である。
【００３０】
本実施例は、冷却水槽７内で水に浮遊する炭化物ｂを上記水供給手段により供給される水と混合してスラリー状にしてその水流により混合水槽８に回収でき、また、水中で沈降した炭化物ｂを不燃物コンベヤ１０及び分別機１９にて回収してスラリー状にして混合水槽８に供給できる。また、冷却水槽７及び混合水槽８内で炭化物ｂを湿潤化するため、炭化物ｂに含まれている塩素を効率よく除去することができる。このように、本実施例は、冷却・混合槽６を用いているため、塩素分が少なくなった炭化物を効率良く回収することができる。更に、脱水・洗浄装置３０で脱水後の炭化物を洗浄しているので、炭化物の塩素濃度を著しく低減できる。本実施例は、結果的に、炭化物の塩素濃度を０．５ 重量％未満に抑さえることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解残渣の塩素濃度をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である廃棄物処理装置の構成図である。
【図２】図１の冷却・混合槽の詳細構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…廃棄物処理装置、２…熱分解炉、３…燃焼装置、４…排ガス処理装置、６…冷却・混合槽、７…冷却水槽、８…混合水槽、９…粉砕機、１０…不燃物コンベヤ、１８Ａ，１８Ｂ…仕切板、３０…脱水・洗浄装置、３１…水処理装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の熱分解残渣洗浄装置に係り、特に、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離した熱分解残渣を洗浄するのに好適な廃棄物の熱分解残渣洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般ゴミなどの廃棄物の焼却処理は、廃棄物の有力な処理方法の一つとして広く行われている。その焼却処理の一つに、廃棄物を熱分解した上で廃棄物を処理する技術がある。廃棄物の熱分解は可燃物（有機物質）を空気（酸素）遮断下で加熱することによって行われる。その熱分解によって、廃棄物に含まれた可燃廃棄物の一部は可燃性ガスとなり、その廃棄物は可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣（炭化物）とに分離される。廃棄物に含まれている金属廃棄物は、熱分解処理の影響を受けずにそのまま残る。
【０００３】
近年では、資源循環型の社会をめざし、ゴミを熱分解させ、最終的には溶融スラグ分として資源回収するゴミの焼却技術の開発が進められている。一方、焼却まではしないが、ゴミの熱分解によって発生した炭化物である熱分解残渣を回収し、その熱分解残渣を燃料として再利用する資源循環型のエネルギー利用が進められている。この熱分解残渣は、セメントキルン用燃料及びボイラ用補助燃料等として利用価値が高まっており、燃焼装置等の機器における耐食性等の観点から、低塩素含有量であることが望まれている。
【０００４】
ここで問題となるのは、ゴミが種々の廃棄物を含んでおり、その中に塩素を含む廃棄物が存在することである。例えば、ポリ塩化ビニル等の有機塩素化合物、及び厨芥中の調味料等に塩化ナトリウム等のアルカリ塩が塩素を含んでいる。ゴミを熱分解することにより、ゴミに含まれる全塩素分のうち、約９０％が熱分解残渣側に残留し、残りの１０％が熱分解ガス側に移行する。熱分解後の炭化物中には約０．５ から２重量％程度の塩素分が含まれている。
【０００５】
上記のようにして熱分解残渣を、セメントキルン用燃料、及びボイラ用補助燃料等の燃料として利用する場合には、使用時におけるボイラ等の燃焼装置の周辺構造物への影響（腐食）等を最小限に抑制するために、この熱分解残渣中の含有塩素分をできるだけ低下させる必要がある。
【０００６】
この廃棄物の熱分解残渣の塩素除去（脱塩素化）に関し、欧州（例えば、フランス）等においては、熱分解残渣を水槽中に直接投入することで、可燃性である熱分解残渣を安全に冷却でき、更に湿式で粉砕することにより炭化物中の溶解性塩素を除去することを行っている。また、特開平１０−１８５１５１号公報にも同様の技術思想が記載されている。特に、熱分解残渣を水洗することで、熱分解残渣の塩素濃度が約０．５ 重量％程度まで低減されることが示されている。
【０００７】
また、特開２０００−１９２０５０号公報には、炭化炉出口排出シュート下端を水封し、シュート内にそのスラリー水を供給することにより炭化物をスラリー化する構造が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱分解残渣に含まれる塩素濃度を更に低減できる廃棄物処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣と水とを混合して熱分解残渣混合水を生成し、この熱分解残渣混合水を排出する冷却・混合装置と、前記冷却・混合装置から排出された前記熱分解残渣混合水を水分と脱水熱分解残渣とに分離し、その脱水熱分解残渣を洗浄して更に脱水する脱水・洗浄装置と、前記脱水・洗浄装置で分離した前記水を、溶解性塩を含む濃縮水と脱塩水とに分離する水処理装置と、前記脱塩水を前記冷却・混合装置及び前記脱水・洗浄装置の少なくとも一方に還流させる脱塩水還流装置とを備えたことにある。
【００１０】
冷却・混合装置において熱分解残渣混合水を生成することによって熱分解残渣に含まれている塩素を除去することができる。この熱分解残渣混合水が脱水・洗浄装置に供給されて、ここで熱分解残渣混合水の脱水，脱水された熱分解残渣の洗浄が行われるため、熱分解残渣の表面に付着している塩素が除去される。従って、熱分解残渣の塩素成分を著しく低減できる。また、水処理装置で得られた脱塩水を冷却・混合装置及び脱水・洗浄装置の少なくとも一方に還流させるため、水を再利用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明者等は、従来の廃棄物の熱分解残渣洗浄装置を検討した結果、熱分解残渣に含まれる塩素を除去する場合には、熱分解残渣を十分に水と混合させ、水中に塩素分を溶解させることが重要であることを認識するに至った。熱分解残渣を十分に水と混合させるためには、熱分解残渣を水に湿潤化させスラリー状にすることが重要であるが、熱分解残渣は、疎水性であって比重が軽いことから、その熱分解残渣が水面に浮き熱分解炉の出口部での閉塞の可能性があるとの新規な課題を、発明者等が発見した。また、熱分解残渣の中には比重が重く水中に沈むものがあることも発明者等は確認した。
【００１２】
上記した新規な課題を解決する案を種々検討し、発明者等は本発明を見出したのである。本発明の具体的な実施例を以下に説明する。
【００１３】
本発明の好適な一実施例である廃棄物処理装置を、図１及び図２に基づいて説明する。本実施例の廃棄物処理装置１は、熱分解炉２，燃焼装置３，冷却・混合槽６，脱水・洗浄装置３０，水処理装置３１及び噴射装置３２を備える。
【００１４】
熱分解炉２は、配管３３によって燃焼装置３に接続され、出口ノズル１３によって冷却・混合槽６に接続される。燃焼装置３に接続される配管３４は、熱分解炉２に形成される加熱ジャケット（図示せず）に接続される。配管３５は、その加熱ジャケットに接続されると共に、排ガス処理装置４に接続される。排ガス処理装置４の排ガス出口部に接続される配管３６は、煙突に接続される。
【００１５】
配管３８は冷却・混合槽６の不燃物出口２６（図２参照）に接続される。冷却・混合槽６は配管１５によって脱水・洗浄装置３０に接続される。配管３９が脱水・洗浄装置３０に接続される。脱水・洗浄装置３０と水処理装置３１は配管
４０によって接続される。水処理装置３１は、配管４３によって冷却・混合槽６に連絡され、配管４４によって脱水・洗浄装置３０に連絡される。配管４１は水処理装置３１と噴射装置３２とを連絡する。噴射装置３２は排ガス処理装置４に設置される。
【００１６】
冷却・混合槽６の詳細構成を図２に基づいて説明する。冷却・混合槽６は、冷却水槽７，混合水槽８，粉砕機９及び不燃物コンベヤ１０を備える。粉砕機９は混合水槽８の上端部に設けられる。混合水槽８は撹拌機１２Ｃを備える。冷却水槽７の一部が粉砕機９の上方を覆っており、冷却水槽７の堰状になっているスラリー供給部１４が粉砕機９の上方まで延びている。不燃物コンベヤ１０は、冷却水槽７内で、水中から水面上方に向かって傾斜して設置される。冷却水槽７の底面の大部分は、不燃物コンベヤ１０の傾斜角と同じ角度の傾斜面５０となっている。２枚の仕切板１８Ａ，１８Ｂが冷却水槽７内に設置される。仕切板１８Ａ，１８Ｂのそれぞれの下端は、不燃物コンベヤ１０の水中に位置する部分よりも上方に位置する。仕切板１８Ａと仕切板１８Ｂとの間に形成される領域を、領域
４５と称する。また、混合水槽８側における冷却水槽７の側壁４７と仕切板１８Ｂとの間に形成される領域を、領域４６と称する。冷却水槽７は、領域４５に挿入される撹拌機１２Ａ、及び領域４６に挿入される撹拌機１２Ｂを設置する。出口ノズル１３は領域４５の上方で冷却水槽７に接続される。
【００１７】
ジェットノズル１６が、領域４５の水中で仕切板１８Ｂ側を向いて配置される。ジェットノズル１６に接続される配管１７は、配管１５に設けられた混合ポンプ１１よりも下流側で配管１５に接続される。配管４３に接続されるスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂが、領域４５の水面よりも上方で冷却水槽７内に設置される。スプレー水タンク２０が、冷却水槽７の下方に配置される。配管２３は、冷却水槽７の水領域とスプレー水タンク２０とを連絡する。スプレーポンプ２１が設けられる配管２４がスプレー水タンク２０に接続される。配管２４は粉砕機９の上方で冷却水槽７に接続される。冷却水槽７内で液面より上方に位置する不燃物コンベヤ１０の部分よりも上方にスプレーノズル２２が設置される。スプレーノズル２２は配管２５によって配管２４に連絡される。冷却水槽７の、水面よりも上方に位置する傾斜面５０の部分に、分別機（例えば、篩）１９が設置される。配管１５が接続される不燃物出口２６は、冷却水槽７に設けられ、水面よりも上方に位置する。
【００１８】
一般ゴミである廃棄物Ｘは、廃棄物投入器（図示せず）により熱分解炉２に供給される。熱分解炉２は、投入された廃棄物Ｘを、燃焼装置３から排出されて上記の加熱ジャケットに供給される燃焼排ガスｃによって間接的に加熱し、低酸素状態で熱分解する（熱分解プロセス）。廃棄物Ｘに含まれた可燃性廃棄物は、その熱分解によって、熱分解ガスａと、熱分解残渣、すなわち炭化物ｂとに分離される。廃棄物Ｘには不燃物（鉄，アルミニウム等の金属及び瓦礫等）が含まれているが、この不燃物は熱分解しない。熱分解ガスａは、配管３３を通って燃焼装置３に供給され、燃焼装置３で燃焼される。発生した燃焼排ガスｃは、配管３４により熱分解炉２の加熱ジャケット内に供給され、前述のように熱分解炉２内の廃棄物Ｘの加熱に用いられる。加熱ジャケットから排出された燃焼排ガスｃは、配管３５により排ガス処理装置４に供給され、更に、配管３６を経て煙突５より外部の環境に排出される。
【００１９】
生成された炭化物ｂは、約５００℃と高温であるため、そのまま大気中に排出すると発火の危険がある。このため、炭化物ｂは、不燃物と共に出口ノズル１３から冷却・混合槽６の水が充填された冷却水槽７内に供給される。炭化物ｂは冷却水槽７内で３０分以上水と混合攪拌され脱塩素処理される（冷却・混合プロセス）。炭化物ｂに同伴した不燃物は冷却水槽７で分離除去される。その混合により生成されたスラリー状の炭化物ｄは、冷却・混合槽６から配管１５によって脱水・洗浄装置３０に送られ、脱水・洗浄装置３０において脱水される。脱水後の炭化物ｂの表面に付着した塩素を取り除くために、脱水・洗浄装置３０内で、炭化物ｂを後述の脱塩水ｊにて再度洗浄してその後に再び脱水する。脱水・洗浄装置３０から配管３９に排出された炭化物ｂは、塩素分が著しく少なくかつ水分含有量の少ない製品となる。この炭化物ｇが燃料として使用される。脱水・洗浄装置３０で発生した脱水液ｈは、配管４０によって水処理装置３１で脱塩処理される。その脱塩処理によって得られた脱塩水ｊは、配管４３を経て冷却水槽７に供給されて冷却水として再利用され、更に配管４４を経て脱水・洗浄装置３０に送られ、洗浄水として再利用される。水処理装置３１から配管４１に排出された塩素分を含む濃縮液ｉは、噴射装置３２により排ガス処理装置４において燃焼排ガス中に噴射される。濃縮液ｉは燃焼排ガスとの接触によって蒸発し、燃焼排ガスの温度は著しく低下する。
【００２０】
廃棄物Ｘの処理全般について上述したが、冷却・混合槽６内における炭化物ｂに対する処理について詳細に説明する。
【００２１】
炭化物ｂは、出口ノズル１３から水が充填された冷却水槽７内の領域４５の水中に供給される。ジェットノズル１６には、混合ポンプ１１の駆動により混合水槽８から配管１５に排出された炭化物スラリーの一部が、配管１７を経て供給される。複数のジェットノズル１６からはその水が噴出される。スプレーノズル
２７Ａ，２７Ｂからは、配管４３により供給される脱塩水ｊがスプレーされる。ジェットノズル１６からの噴出水流により炭化物ｂは、領域４５内で仕切板１８Ｂ側に向かって流れ、撹拌機１２Ａによって強制的に撹拌される。この撹拌によって、炭化物ｂは、水と混合されて冷却され、発火の危険性を解消できる。その撹拌によって、炭化物ｂはスラリー状になる。
【００２２】
発明者等は、冷却・混合槽６を用いた実験により、約５００℃の炭化物ｂを冷却水槽７内の水中に投入した場合には、水との接触による炭化物ｂの急冷により、投入した炭化物ｂの約３０％が水に浮遊し、残りの約７０％が沈降することを確認した。
【００２３】
沈降した炭化物ｂは冷却水槽７内で主に不燃物コンベヤ１０の上面に溜まる。冷却水槽７に供給された不燃物も水中で沈降する。浮遊する炭化物ｂを主に含むスラリーは仕切板１８Ｂと不燃物コンベヤ１０との間に形成される間隙を通過して領域４６に達する。ここで、撹拌機１２Ｂの駆動により炭化物ｂを含むスラリーは更に撹拌される。領域４６内で撹拌されて更に冷却された炭化物ｂのスラリーは、スラリー供給部１４より粉砕機９に供給される。スラリーに含まれる粒径の大きな炭化物ｂは粉砕機９で粉砕されて所定の粒径まで小さくなる。粉砕機９から排出された炭化物のスラリーは混合水槽８内に供給される。
【００２４】
冷却水槽７内に投入されたときで約５００℃の炭化物ｂは、冷却水槽７内で約８０℃まで温度が急激に低下する。このような冷却による炭化物ｂのサーマルショックにより、炭化物ｂの脱塩素効率が高効率化する。
【００２５】
不燃物コンベヤ１０は、移動する無端体の表面に多数のバケット４８（図２では一部のバッケト４８のみ表示）を設けており、矢印４９の方向に回転している。バケット４８は、沈降した炭化物の掻き取り手段である。冷却水槽７内に投入された炭化物ｂのうち沈降した炭化物ｂ、及び沈降した不燃物は、不燃物コンベヤ１０の上面に沈降するが、不燃物コンベヤ１０の回転によって冷却水槽７の底面上に落下してバケット４８によってすくい上げられる。このすくい上げられた炭化物ｂ及び不燃物は、不燃物コンベヤ１０の下側を不燃物コンベヤ１０のバケット４８の移動に伴って冷却水槽７の底面に沿って上昇する。炭化物ｂが分別機１９の位置に来たとき、分別機１９の篩の網目（例えば、５ｍｍ）よりも小さな粒径の炭化物ｂは冷却水槽７の傾斜面５０よりも下方に位置するスプレー水タンク２０内に落下する。上記網目よりも大きな粒径の炭化物ｂ及び不燃物は、バケット４８により更に上方まで移動され、不燃物出口２６より配管３８内に排出される。分別機１９で分別されなかった粒径の大きな炭化物ｂは、冷却水槽７内で沈降した炭化物ｂの量の約１０％（冷却水槽７内に供給された炭化物ｂの量の約７％）を占めている。冷却水槽７内で沈降した炭化物ｂの約９０％は、分別機１９によって分別されてスプレー水タンク２０内に回収される。
【００２６】
スプレー水タンク２０内には、配管２３により冷却水槽７内の水が供給される。この水中に分別機１９で分別された粒径の小さな炭化物ｂが落下する。このため、スプレー水タンク２０内には、炭化物ｂのスラリーが形成される。スプレー水タンク２０には撹拌機（図示せず）が設置され、炭化物ｂのスラリーを撹拌している。この炭化物ｂのスラリーは、スプレーポンプ２１の駆動によって配管
２４を通って粉砕機９に供給される。そのスラリーに含まれた炭化物ｂは粉砕機９によって所定の粒径に粉砕される。粉砕されたこの炭化物ｂは混合水槽８内に供給される。混合水槽８内では、撹拌機１２Ｃが駆動しており、炭化物ｂのスラリーが更に撹拌される。このため、スラリー中の炭化物ｂは更に湿潤化され、炭化物ｂからの脱塩素が促進される。
【００２７】
配管２４内を流れる炭化物ｂのスラリーの一部は、配管２５を経てスプレーノズル２２より、不燃物コンベヤ１０の上面に噴出される。このスラリーの噴出により、不燃物コンベヤ１０のバケット４８に付着した小粒径の炭化物ｂが洗い落されて冷却水槽７の水中に戻される。炭化物ｂのスラリーの噴射によって逆に不燃物コンベヤ１０の炭化物ｂの付着量が増大することを防止するため、配管２４に流出する炭化物ｂのスラリー中の炭化物ｂの濃度が所定濃度になるようにスプレー水タンク２０内に供給する水の量を調節している。
【００２８】
混合水槽８から配管１５に排出された炭化物スラリーの残りは、混合ポンプ
１１の駆動により配管１５によって脱水・洗浄装置３０に送られる。混合水槽８から炭化物スラリーを排出させる混合ポンプ１１は、スラリー供給部１４から混合水槽８に供給される、水に浮遊する熱分解残渣を含む熱分解残渣混合水（第１熱分解残渣混合水）、及び配管２４より混合水槽８に供給される、水中で沈降した熱分解残渣を含む熱分解残渣混合水（第２の熱分解残渣混合水）を冷却・混合槽６から排出させる手段である。
【００２９】
冷却水槽７内に設置された仕切板１８Ａ，１８Ｂが液面上方の空間も仕切っているため、外気とのシールを保っている。また、常時、水処理装置３１からの還流脱塩水をスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂより炭化物入口１３の冷却水槽７内での開口部付近に噴射し、その開口部付近を洗浄している。従って、投入される炭化物ｂの付着によってその開口部の開口面積が縮小されること、場合によっては閉塞されることを、防止できる。このため、熱分解炉２から冷却水槽７への炭化物の排出が阻害されることはない。配管４３及びスプレーノズル２７Ａ，２７Ｂは水供給手段である。
【００３０】
本実施例は、冷却水槽７内で水に浮遊する炭化物ｂを上記水供給手段により供給される水と混合してスラリー状にしてその水流により混合水槽８に回収でき、また、水中で沈降した炭化物ｂを不燃物コンベヤ１０及び分別機１９にて回収してスラリー状にして混合水槽８に供給できる。また、冷却水槽７及び混合水槽８内で炭化物ｂを湿潤化するため、炭化物ｂに含まれている塩素を効率よく除去することができる。このように、本実施例は、冷却・混合槽６を用いているため、塩素分が少なくなった炭化物を効率良く回収することができる。更に、脱水・洗浄装置３０で脱水後の炭化物を洗浄しているので、炭化物の塩素濃度を著しく低減できる。本実施例は、結果的に、炭化物の塩素濃度を０．５ 重量％未満に抑さえることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解残渣の塩素濃度をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である廃棄物処理装置の構成図である。
【図２】図１の冷却・混合槽の詳細構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…廃棄物処理装置、２…熱分解炉、３…燃焼装置、４…排ガス処理装置、６…冷却・混合槽、７…冷却水槽、８…混合水槽、９…粉砕機、１０…不燃物コンベヤ、１８Ａ，１８Ｂ…仕切板、３０…脱水・洗浄装置、３１…水処理装置。
Claims (4)
- 廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣と水とを混合して熱分解残渣混合水を生成し、この熱分解残渣混合水を排出する冷却・混合装置と、前記冷却・混合装置から排出された前記熱分解残渣混合水を水分と脱水熱分解残渣とに分離し、その脱水熱分解残渣を洗浄して更に脱水する脱水・洗浄装置と、前記脱水・洗浄装置で分離した前記水を、溶解性塩を含む濃縮水と脱塩水とに分離する水処理装置と、前記脱塩水を前記冷却・混合装置及び前記脱水・洗浄装置の少なくとも一方に還流させる脱塩水還流装置とを備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
- 前記熱分解ガスを燃焼する燃焼装置と、前記燃焼装置から排出された燃焼排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記水処理装置で発生する濃縮水を前記燃焼排ガス中に噴射する噴射装置とを備えた請求項１記載の廃棄物処理装置。
- 前記冷却・混合装置は前記熱分解装置から排出される前記熱分解残渣が供給される第１水槽、及び前記第１水槽から排出される前記熱分解残渣混合水を受ける第２水槽を有しており、前記第２水槽から排出された前記熱分解残渣混合水の一部を、前記第１水槽内での前記熱分解残渣の流動用水として前記第１水槽における前記熱分解残渣の供給口付近に導く熱分解残渣混合水還流手段と、前記第１水槽に設けられ、前記第１水槽内で沈降した前記熱分解残渣から不燃物を分離する不燃物分離手段と、前記不燃物が分離された、沈降した前記熱分解残渣を、スラリー状にして前記第２水槽に供給する手段と、前記第２水槽から排出された前記熱分解残渣混合水の残りの部分を前記脱水・洗浄装置に供給する手段とを備えた請求項１又は請求項２記載の廃棄物処理装置。
- 前記冷却・混合装置は、水に浮遊する前記熱分解残渣を含む第１の前記熱分解残渣混合水を流動させる手段と、前記水内で沈降した前記熱分解残渣を含む第２の前記熱分解残渣混合水を生成する手段とを有し、前記第１熱分解残渣混合水及び前記第２熱分解残渣混合水を前記冷却・混合装置から排出させる手段を備えた請求項１記載の廃棄物処理装置。
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2002
- 2002-08-01 JP JP2002224326A patent/JP2004066004A/ja active Pending
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