JP2004195460A - 廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体状態または流体状態のフロン等の有機系物質を有する産廃物の処理およびガス回収について高能率で行なえる廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】有機系流体を流体の状態で含む廃棄物から有機系流体を抽出する有機系流体抽出工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと有機系流体抽出工程で得られた有機系流体とを導入し、その有機系流体熱中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物のガス化処理技術に係り、特に有機物を含む各種の廃棄物から有害物質の発生を抑制しつつ極めて効率よくクリーンガスを得ることができ、有効なエネルギーを回収、ガスリサイクル等の確立が図れる廃棄物の処理方法に関するものである。

近年、一般廃棄物や産業廃棄物等の大量な排出に対する処理能力不足、焼却処分等における有害ガスの発生、資源の無駄等が大きな社会問題となっており、これらの問題を解決するべく、種々の廃棄物処理技術の研究が行なわれている。

特に、都市ゴミ、カーシュレッダーダスト、廃プラスチック類、建設廃材、木くず、紙くず、繊維くず、家電製品、廃ＯＡ品、廃基板、フロン含有断熱材、医療廃棄物、汚染土壌等の処理には、多くの有機物が含まれており、このような有機物を含む廃棄物の処理に際しては、ダイオキシン等の有害ガスが発生し易く、また効率よいガスリサイクルが図れない等の難点がある。

従来の処理技術では、有機物の処理を有価金属等の回収処理に付随する二次的な処理として捉える場合が多く、有機物を主体として着眼した処理およびそれによる一層有効なエネルギー回収、ガスリサイクル等の面に着目した技術は少ない。

これまで提案されている有機物を含む廃棄物の処理技術として、乾留による熱分解を利用する提案（例えば、特許文献１、特許文献２等）を見ることができるが、金属からの有機物の分離に付随して、発生したガスをある程度有効的に処理してエネルギー回収している程度である。

例えばこれらの技術では概略的に、初段の処理装置として、原料となる廃棄物を熱分解して熱分解ガスと固形物とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置により得られた固形物を微粉砕し、かつ固形物に含有される金属を分離する機械的処理装置とが備えられている。そして、この後段に、機械的処理装置により得られた熱分解チャーおよび熱分解装置により得られた熱分解ガスを、酸化剤および必要に応じてコークス等の製司チャーを添加して、定位炭化物とした加熱ガスに変換する高温ガス化装置が備えられている。

熱分解装置には、廃棄物を微粉砕するシュレッダーが設けられ、一方、高温ガス化装置の二次側には、ＨＣｌ、ＨＦおよび塵挨などを除去するガススクラバが設けられており、このガススクラバの二次側に順次、加熱ガスを供給するためのエネルギ応用装置と、煙道ガスを脱硫する煙道ガス脱硫プラントとが設けられている。

そして、有機物が付着した金属屑を主体とする廃棄物をシュレッダーにより微粉砕した後、熱分解装置において空気およびエネルギーの供給を行い、約５５０〜６００℃の温度で作動させ、熱分解ガスと固形物とを分離する。この固形物は、機械的処理装置における粉砕および選別により、固形物中に含まれる金属が選別されて、この金属は浄化後に除去される。一方、金属を除去した炭化有機物と無機質成分とからなる熱分解チャーは、熱分解ガスとともに高温ガス化装置に導入する。

高温ガス化装置では、酸化剤およびエネルギーを供給して、１６００℃で作動させ、熱分解チャーと熱分解ガスとを低炭化物の加熱ガスに変換する。この高温ガス化装置では、無機質成分が加熱によりガラス化構造の一部となり、無機質成分が除去される。加熱ガスに含まれる塵挨などをガススクラバ内で除去した後、加熱ガスをエネルギ応用装置に導入する。さらに、エネルギー応用装置から生じる煙道ガスと、熱分解装置から生じる排ガスとを一緒に、煙道ガス脱硫プラン卜内に導入して脱硫を行い、低温のクリーンな排ガスを得る。
特公平８−２４９０４号公報 特開平９−７９５４８号公報

しかしながら、上述した公知技術や他の従来処理技術では、有害ガスの発生抑制が必ずしも充分ではなく、またクリーンガスの回収効率あるいはリサイクル性が低く、さらに処理能力や装置耐久性が低い等の問題があり、有機物を含む廃棄物の処理に対しては未だ定着し得る技術として確立に至っていないのが実情である。

即ち、熱分解装置で発生した有機物の熱分解ガスに含まれる高位炭化水素を分解して低位炭化水素化するためには、１０００℃前後の高温環境でガス改質する必要がある。この温度では、ダイオキシンは存在し得ない。仮に、ダイオキシン生成の原料となり得る物質が存在していたとしても、また、仮にダイオキシンを含む熱分解ガスが流入したとしてもダイオキシンは８５０℃以上ではほぼ完全に分解される。ダイオキシンが生成される温度領域は２５０〜３５０℃程度といわれており、この温度領域を速やかに通過するような冷却方式を採れば、ダイオキシンの再合成を回避できる。しかし、従来では以後の改質ガスの冷却工程で充分な配慮がなされていないため、クリーンガス中にダイオキシンが残留する場合がある。

また、ガス冷却が不十分なまま配管やフィルタ等を流通させており、セラミックスミスト等が溶融状態で配管やフィルタ等に強固付着して、その除去が困難となるケースが多く、それに起因して装置の耐用期間の短縮等を招いている。

さらに、熱分解装置で分解される有機物は種類や状態によって分解温度が変化するが、熱分解装置やその後段の各装置での設定温度に曖昧さがあり、必ずしも投入した廃棄物中の有機物を完全にガス化できず、ガス化効率、回収効率および処理能力当の点でも改良の余地がある。

さらにまた、発生した熱分解ガスの利用方法も比較的狭く、例えば単に燃焼させて熱回収するだけの場合が多く、各種装置に利用したり処理装置自体で系内利用する場合おいても、その利用対象、あるいは応用範囲が狭く、必ずしも有効な利用が図られていない。

一方、冷蔵庫やエアコン等の冷凍サイクル装置、あるいはスプレー式洗剤や化粧品類等の分野では、気体あるいは液体の状態で有機媒体、例えばフロン系あるいは非フロン系等の有機系物質が使用されている。これらの廃棄物については、有機系物質が流体状態のままで、または配管等の固体部分に含浸した状態で残存しているが、それらに対する有効な処理技術も未だ確立されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、廃棄物中に含まれる有機物のガス化および回収率の一層の向上、ダイオキシン等の有害物質の完全な除去、装置類への付着物の除去容易化等が図れ、それらにより有機物を含む全ての廃棄物の処理技術の確立が図れる廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。

特に、本発明は、冷凍サイクル装置等のように、固体状態または流体状態のフロン等の有機系物質を有する産廃物の処理およびガス回収についても同様に高能率で行なえる廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、請求項１の発明では、有機系流体を流体の状態で含む廃棄物から前記有機系流体を抽出する有機系流体抽出工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系流体抽出工程で得られた有機系流体とを導入し、その有機系流体熱中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項２の発明では、有機系流体を流体の状態または含浸状態で含む固体部分を有する廃棄物から前記固体部分を分離させる固体部分分離工程と、この固体部分分離工程で得られた固体部分から前記有機系流体を抽出し、または前記固体部分に物理的処理を施して含浸している有機流体を分離させる有機系流体回収工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系流体回収工程で得られた有機系流体とを導入し、この有機系流体中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項３の発明では、有機系固体材料を含む廃棄物から前記有機系固体材料を分離させる有機系固体材料分離工程と、この有機系固体材料分離工程で得られた有機系固体材料を微粉化する有機系固体材料微粉化工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系固体材料微粉化工程で得られた有機系微粉固体材料とを導入し、この有機系微粉固体材料中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系微粉固体材料中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項４の発明では、有機系流体が含浸した有機系固体材料を含む廃棄物から前記有機系固体材料を分離させる含浸有機系固体材料分離工程と、この含浸有機系固体材料分離工程で得られた有機系固体材料を微粉化する含浸有機系固体材料微粉化工程と、その微粒化の際に前記有機系固体材料から排出される有機系流体を回収する有機系流体回収工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記含浸有機系固体材料微粉化工程で得られた有機系微粉固体材料と前記有機系流体回集工程で得られた有機系流体とを導入し、これら有機系微粉固体材料および有機系流体中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系微粉固体材料および前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項５の発明では、請求項１から４までに記載の工程を、２以上選択的に組合わせ、順次に、または複合的に行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項６の発明では、請求項１から５までのいずれかに記載の改質工程を、請求項１から５３までのいずれかに記載のガス改質工程とすることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項７の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の廃棄物の処理方法において、前記廃棄物は、冷凍サイクル装置もしくは機器、揮発性流体取扱い機器、油性機器またはそれらを一部に含む固定設置物または移動物の廃棄物であることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項８の発明では、請求項７記載の廃棄物の処理方法において、前記有機系流体は、フロン系または非フロン系の液またはガス、もしくは油性材料であることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項９の発明では、請求項７記載の廃棄物の処理方法において、前記有機系固体材料は、断熱材、流路構成材または遮蔽材としての樹脂材料であることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

請求項１０の発明では、請求項１から９までのいずれかに記載の廃棄物の処理方法において、前記廃棄物は、フロン含有発泡プラスチックを含む廃棄物であることを特徴とする廃棄物の処理方法を提供する。

本発明に係る廃棄物の処理方法および装置によれば、廃棄物中に含まれる有機物のガス化および回収率の一層の向上、有害ガスの発生防止、装置類への付着物の除去の容易化、装置寿命長期化ひいては低コスト化等、優れた実用上の効果が奏され、有機物を含む廃棄物の処理技術の確立を図ることができる。

特に、本発明の方法によれば、冷凍サイクル装置等の固体状態または流体状態の有機系物質を含む廃棄物の処理について、殆ど無駄なくガス化が図れ、極めて効能率の処理が行なえる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による廃棄物の処理方法に適用する装置構成を示す図である。本実施形態では、各種の廃棄物に広く適用できる総合的な廃棄物の処理装置を使用した場合について説明する。

本実施形態の廃棄物処理装置は、図１に示すように、初段に廃棄物ａを搬入する廃棄物搬入系１を有している。この廃棄物搬入系１には、例えば都市ゴミ、カーシュレッダーダスト、廃プラスチック類、建設廃材、木屑、紙屑、繊維屑、廃家電品、廃ＯＡ機器、廃基板、フロン含有断熱材、医療廃棄物、汚染土壌その他の廃棄物ａが供給される。

この廃棄物搬入系１には、搬入された廃棄物ａを破砕、粉砕、選別、乾燥、沈殿分離、脱水、乾燥等を行なうための前処理装置２が設けられている。例えば、シュレッダーダストや都市ゴミは、この前処理装置２において、破砕の後選別され、乾燥される。汚泥等は、沈殿分離の後、脱水および乾燥される。この前処理装置２において、廃棄物ａは、おおよそ最大で一辺が約５０mm程度のサイズに破砕される。そして、この段階で、廃棄物ａ中に含まれる金属粉が磁選等によって選別除去され、主として無機材料および有機材料が廃棄物搬入系によって次段に送給される。

廃棄物搬入系１には、前処理装置２に続いて熱分解装置３が配置されている。この熱分解装置３は、例えば前処理装置２で処理された廃棄物ａを受入れて、連続的に処理できるロータリーキルン等の熱分解炉によって構成されている。この熱分解装置３には、燃料供給系４および空気供給系５を介して燃料と空気とが供給され、この燃料と空気との燃焼により得られる高温の燃焼ガスを熱源とする空気遮断状態下で、廃棄物ａが有機物の熱分解温度以上、即ち４００〜６５０℃の温度で間接加熱（乾留）される。この間接加熱により、廃棄物ａに含まれる有機物が熱分解し、熱分解ガスｂと固体状の残さｃとに分かれる。

本実施形態では、このように熱分解温度の下限を４００℃まで拡大したことにより、低温側で熱分解できる有機物を多く含む廃棄物を処理する場合の処理能力を高めることができる。この結果、固体残さｃ側に排出される有機物量も低減され、投入される廃棄物ａ中に含まれる有機物をより有効にガス化させることができる。

次に、熱分解装置３には、この熱分解装置３で発生した熱分解ガスｂを取出す分解ガス配管系６と、熱分解装置３で発生した固体状の残さを処理する残さ処理系７とが連結されている。

分解ガス配管系６には、熱分解ガスｂを連続的に処理する複数のガス処理用装置として、ガス改質装置８、ガス冷却装置９、およびガス浄化装置１０が順次に接続されている。

ガス改質装置８は、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと、熱分解装置３で得られた熱分解ガスｂとを導入し、熱分解ガスｂ中に含まれる可燃成分と酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせて高温となし、熱分解ガスｂ中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素または水蒸気に変換させるものである。酸化剤ガスは、例えば外部の供給源から酸化剤ガス供給配管１１を介して供給される。また、本実施形態では、燃料も付加的に導入して燃焼させる機構を有する。この場合の燃料は、例えば外部から燃料供給配管１１ａを介して導入できるようになっている。

このガス改質装置８は、導入した熱分解ガスｂの加熱温度を９００℃〜１２００℃の高温度の範囲に設定するとともに、熱分解ガスｂの通過時間を２秒以上に設定してある。この加熱温度および加熱時間設定により、充分なガス加熱状態の保持が行なえ、熱分解ガスｂ中の高位炭化水素の低位炭化水素等への改質を完全に行なうことができ、かつ発生する有害なダイオキシン類も、高温加熱によって完全に分解させ、無害化させることができる。

次に、ガス冷却装置９は、ガス改質装置８で改質された高温のガスを急冷するもので、例えば水噴霧等による直接冷却装置、熱交換器等による間接冷却冷却装置が適用される。なお、これらの直接冷却装置および間接冷却冷却装置の両方を適用してもよい。このガス冷却装置９においては、導入されたガスの冷却温度を２３０〜１６０℃、好ましくは２００〜１６０℃に設定するとともに、ガスの通過時間を数秒〜数十秒に設定してある。

この冷却温度および冷却時間設定により、ガス冷却装置９に導入されたガスは急速に冷却される。即ち、改質装置で分解された低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素等の改質ガスは、このガス冷却装置９における急速な冷却作用によって温度低下することにより、再び高位炭化水素に戻ることなく、低位炭化水素等の改質状態をそのまま維持することができる。また、改質装置での分解により無害化されたダイオキシン類の分解要素についても、これが再結合することなく、無害化状態を維持することができる。つまり、本実施形態においては、改質ガスの性状に何らの変化も与えることなく低温化し、後のガス利用を容易にするとともに、後段の装置の高熱腐食防止等に最適なものとすることができる。

なお、ガス冷却装置９は、高温改質ガスとの熱交換によって、冷却水を加熱することができるので、本実施形態では、冷却水の排出側において、高温水を発生させる高温水発生部および水蒸気を発生させる水蒸気発生部の少なくともいずれかを有する構成とされている。

ガス浄化装置１０は、ガス冷却装置９で急冷されたガスを導入して、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するものである。このガス浄化装置は、フィルタによるダスト除去装置、水によるガス水洗装置、アルカリ溶液によるガス洗浄装置、固体状吸収材によるガス浄化装置、もしくは固体状吸着材によるガス浄化装置、またはこれらの２以上の浄化処理装置が適用してある。なお、本実施形態で固体状吸着材を適用する場合には、活性炭から成る素材のものが適用される。

一層の浄化機能向上のため、前記各装置に加えて、コロナ放電によるガス浄化装置、光触媒によるガス浄化装置、紫外線によるガス浄化装置、もしくはオゾンによるガス浄化装置、またはこれらの２以上の浄化処理装置を設けてもよい。例えば光触媒によるガス浄化装置を設けた場合には、エネルギーの不安定なガス自体を分解させることができ、コロナ放電によるガス浄化装置を設けた場合には、コロナ放電によって有害ガス成分を分子的に破壊させることができる。したがって、系内のガス流通速度を効率化のため高めるように場合等において、それらを適格に捕獲できるようにする場合に、これらの手段が有効なものとなる。

このガス浄化装置１０には前述したように、ガス冷却装置９によって例えば２３０℃に低温化されたガスが導入されることにより、装置構成部分に過熱による腐食等を生じることがない。したがって、本実施形態では装置損傷の痛みが最小限度に抑えられ、寿命長期化が図られる。

なお、フィルタとしては、バグフィルタ、焼結金属充填フィルタ等が適用できる。また、ガス水洗装置では、ＨＣｌ，ＨＦ等の有害成分を除去することができる。さらに、固体状吸収材としては、硫黄除去のため鉄系の化合物等が適用できる。なお前記のように、固体体吸着材に活性炭から成る素材を適用した場合には、シアン、Ｈｇ蒸気等を除去することができる。

ガス浄化装置１０の後段には、さらにガス浄化装置１０で浄化されたガスの圧力調整を行なう圧力調整手段が設けられている。この圧力調整手段は、ガス浄化装置１０の後流側に設けられたガス圧縮装置１２と、さらにこのガス圧縮装置１２の後流側に設けられたガス貯蔵装置１３とからなっている。

ガス圧縮装置１１では、前段のガス浄化装置１０で浄化されたガスを加圧することにより、後流側へのガス供給が容易となる。また、ガス貯蔵装置１２ではある程度のガス貯蔵が行なわれるが、ここでガス圧力が均一化されるため、後流側に供給されるガス状態の脈動が防止され、供給ガス状態の安定化が図られる。

そして、ガス浄化装置１０の後段である分解ガス配管系６の最終段には、系内または系外に燃料ガスまたは非燃ガス材料として供給する浄化ガス供給配管１４が設けられ、この浄化ガス供給配管１４にはガス利用装置１５が接続されている。すなわち、浄化および圧力調整されたガスの少なくとも一部を、各種用途のために供給できるようにしてある。このガス利用装置１５には、燃料ガス用として例えばガスエンジン、燃料電池、ボイラその他の燃焼装置が適用できる。また、非燃ガス用としては、例えば化学原料または還元用ガスとして用いる各種装置が適用できる。

また、本実施形態では、分解ガス配管系６の最終段から系内の各装置に浄化ガスを還流させて利用するための複数の還流配管が設けてある。

本実施形態では、この還流配管として、例えば浄化されたガスの少なくとも一部を熱分解装置３の加熱用の燃料として導く還流配管１６が設けてある。

また、浄化されたガスの少なくとも一部を、ガス改質装置８における燃料として導く還流配管１７が設けてある。これにより、ガス改質装置８に付加的に導入する燃料は、外部から導入した燃料と、ガス浄化装置１０で浄化され圧力調整された浄化ガスとの、少なくともいずれかが選択的に適用できる。

さらに、浄化されたガスの少なくとも一部を、ガス冷却装置９に導入される改質ガスに温度低下用として混合させる還流配管１８が設けてある。この還流配管１８を介して冷却されたガスをガス冷却装置９の前段に供給することで、ガス冷却装置９に導入される改質ガスを予冷する予冷部とするものである。

この予冷部における改質ガスの冷却温度は、例えば９００℃以下とする。この温度設定によれば、熱分解装置３からガス改質装置８に導入されて溶融状態となったセラミックスのミスト等が分解ガスａ中に混入している場合、これが溶融状態のままであると配管内面に付着する可能性があり、その除去が極めて困難となるところ、９００℃以下に予冷することでミストを凝固状態とすることができ、管内への付着を固体状態で行なわせることができる。したがって、本実施形態では配管に振動等を与えるだけで容易にセラミックスのミストを脱落させることができ、その除去等の容易化が図れるようになる。

さらにまた、浄化されたガスの少なくとも一部を、そのガス浄化装置１０で使用するフィルタの逆洗用流体として導く還流配管１９が設けてある。

このように、系内においても浄化ガスを種々の用途に利用することができる。したがって、本実施形態によれば、有機物の分解によって発生したガスを、系内および系外において多目的に、広く適用および応用することができ、ガスリサイクルを極めて有効に行なうことができる。

一方、残さ処理系７は、固体状残さ処理装置２０と、溶融ガス化装置２１とを有する。

固体状残さ処置装置２０は、熱分解装置３で得られた固体状残さｃを導入して冷却、破砕、粉砕もしくは分別、またはこれらの２以上の組合せ処理を行なうものである。すなわち、固体状残さ処置装置２０は、固体状残さｃの破砕または粉砕を、機械力を用いて行なう手段を有するとともに、固体状残さｃの分別を、静電気を用いて行なう手段を有する。

なお、この固体状残さ処理装置２０の前段に、図示しないが予冷装置として、残さ冷却装置を設けてもよい。この残さ冷却装置は、例えば水浴を有し、導入した乾留残さを冷却により固形化する装置である。これにより、熱分解装置３から取出された固形化した乾留残さは冷却後、その後段に設けられた機械的処理装置等に導入される。

機械的処理装置としては、固体状残さｃを投入して微粉砕粒に粉砕する粉砕機、粉砕後の乾留残さを金属物と炭化有機物と無機質成分とに選別する選別機等を備えた構成とされている。この選別機を設けた場合には、選別された金属物が溶融ガス化装置２１の前段で回収され、主として炭化有機物と無機質成分とからなる熱分解チャーが溶融ガス化炉に供給される。

溶融ガス化装置２１は、熱分解装置３で得られた固体状残さｃを導入して無機質成分を溶融させるとともに、炭素成分をガス化させるものである。この溶融ガス化装置２１は、酸素、酸素富化空気または空気の少なくともいずれかを含む酸化剤を導入する酸化剤導入部としての導入管２２、および燃料を導入する燃料導入管２３を有する。そして、導入された酸化剤によって燃料を燃焼させることにより創出され、残さ導入処理装置２０で得られた固体を導入して固体中の無機質成分を溶融させて溶融物とする高温場を備える。この高温場の温度は１２００〜１６００℃の範囲に設定され、固体状残さｃ中の炭素成分をガス化させ、低分子の炭素化合物含有ガスｄを得る構成とされている。

そして、溶融ガス化装置２１で得られたガスｄを熱分解ガス浄化用のガス浄化装置１０に供給する溶融ガス供給配管２４が設けてあり、これにより本実施形態では、ガス浄化装置１０が、熱分解ガスｂと溶融ガス化装置２１で得られたガスｄとを統合して、ダストまたは有害成分等を除去して浄化する複合ガス浄化装置１０となっている。

溶融ガス供給配管２４には、溶融ガス化装置２１で得られたガスを複合ガス浄化装置１０の前段で冷却する溶融ガス冷却装置２５が設けてある。この溶融ガス冷却装置２５は、前記の熱分解ガスｂのガス冷却装置９と同様に、高速冷却を行なうようになっている。

なお、溶融ガス化装置２１には、この溶融ガス化装置２１で得られた溶融物ｅを水槽中の水に落下させて水砕スラグとするスラグ生成装置２６が設けられている。スラグ生成装置２６で生成される水砕スラグｆは、溶融した無機材料が粒子状に凝固したものであり、建築資材等として再生利用することができる。

このように、溶融ガス化装置２１では、熱分解チャー中の炭素成分をガス化して低分子の炭化水素を含有するガスを得るとともに、無機質成分は溶融させてガラス状として固化させ、無機材料として回収して再利用できる。そして、この溶融ガス化装置２１の排出側に設けた溶融ガス冷却器２５により高温のガスｄが前記同様に急冷されてガス浄化装置１０に供給され、改質ガスとともに合流した混合ガスとなって前述した浄化作用が行なわれるものである。

また、溶融ガス化装置２１には、系外から搬入した焼却灰、乾燥汚泥または固体状吸着材を導く導入部２６が設けられている。これにより、他の焼却装置等との関連性等をもちながら、効率よく廃棄物ａ等の処理が行なえる。

また、本実施形態では、各種配管装置を設けることにより、さらに効率向上が図られている。

例えば、熱分解装置３には、加熱に供した燃焼ガスを機器または配管に加熱用ガスとして供給する燃焼ガス供給配管２７が設けてある。この燃焼ガス供給配管２７によりボイラその他の加熱機器に燃焼ガスが供給されて熱の有効利用が図られる。

また、燃焼ガス供給配管２７は例えば分岐して、熱分解装置３で加熱に供された燃焼ガスを廃棄物搬入系１に乾燥用ガスとして供給する配管ともなっている。これにより、前処理装置２における加熱エネルギの節約等が図られる。

さらに、燃焼ガス供給配管２７は、熱分解装置３で加熱に供された燃焼ガスを高温機器にシール用ガスとして供給する配管ともなっている。このシールガスは、例えば系内の高温摺動部、例えば熱分解炉としてのロータリキルンの摺動部等に、高温のエアカーテンを形成することができる。勿論、系外において同様の用途に適用することもできる。

さらにまた、ガス改質装置８には、熱分解ガスｂと別に、ガス状または微粒子状の廃棄物を導入する導入部２８が設けられている。したがって、後述する第２実施形態で適用するような冷凍サイクル装置等の廃棄物ａから得られる冷媒、その含浸固体等の微粒化物を、この導入部２８を介してガス改質装置８に直接導入すること等の使用態様も可能となる。

なお、ガス浄化装置１０で使用されるフィルタ等の廃材等を、溶融ガス化装置２１に投入するルートを設けることも可能である。また、固体吸着材である活性炭を一定のルートで搬送し、再生する装置を設けることも可能である。

以上のように、本実施形態によれば、有機物を含む種々の廃棄物、例えば都市ごみ、シュレッダーダストを含む廃棄物、廃プラスチック類を含む廃棄物、紙くいず、木くずまたは建設廃材を含む廃棄物、廃家電製品もしくは廃ＯＡ製品、またはそれらの部品もしくは部分を含む廃棄物、さらに医療廃棄物またはその部品もしくは部分を含む廃棄物、電子機器などの廃基板を含む廃棄物、有害物質で汚染された土壌を含む廃棄物、金属を含む廃棄物、ハロゲン含有難燃材を含む廃棄物、フロン含有発泡プラスチックを含む廃棄物等に対し、広範な適用ができる。

そしてその際、廃棄物中に含まれる有機物のガス化および回収率の一層の向上、ダイオキシン等の有害ガスの無害化、処理装置の寿命長期化等、極めて有益な効果が発揮できるものである。

図２は、本発明の一実施形態による廃棄物の処理方法を説明するため工程図である。本実施形態では、冷凍サイクル装置等の廃棄物ａを例として、その処理方法について説明する。

図２に示す工程において、廃棄物ａは例えば廃冷蔵庫である。

この廃冷蔵庫は、熱交換器３１、コンプレッサ３２、金属類３３、その他有価値物３４等を含む構成のものであり、内部にはガス冷媒または液冷媒である冷媒フロン３５、その冷媒フロンが含浸した断熱材（以下、「断熱材フロン」）３６、固体である断熱材ウレタン３７等の有機系材料、およびその他の有害物３８が含まれている。

処理に際しては、まず廃冷蔵庫を解体し、液冷媒である冷媒フロン３５を抽出する。その後、破砕、分別等の処理を施し、例えば数cm程度の大きさの破砕材とし、その中から断熱材ウレタン３７および断熱材フロン３６を選別する。

冷媒フロン３５は有機系流体であり、密封容器に貯溜することができる。なお、大量の廃冷蔵庫の処理に際しては、大量の冷媒フロン３５が抽出できる。

この冷媒フロン３５を、例えば一実施形態で示した廃棄物の処理装置のガス改質装置８の上流側に供給する。図２の右側部分は、この廃棄物の処理装置を概略的に示したものである。この供給は、図１に示したガス改質装置８の導入部に対して行なう（ルートＡ）。

これにより、ガス改質装置８では、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと冷媒フロン３５とが導入され、全てが可燃成分である冷媒フロン３５は酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こして高温となり、その組成をなす高位炭化水素が低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素または水蒸気等に変換される。なお、この作用は一実施形態で示した熱分解ガスｂ等とともに統合した状態で行なわれる。そして、その後は一実施形態と同様に浄化され、クリーンガスとなる。

また、断熱材ウレタン３７は有機系固体材料であり、これは廃冷蔵庫からの分離（有機系固体材料分離）の後、微粉化する（有機系固体材料微粉化）。そして、冷媒フロン３５の場合と同様に、ガス改質装置８に導入部２８を介して導入する（ルートＢ）。これにより、ガス改質装置８では、断熱材ウレタン３７の微粉の可燃成分が前記同様に、酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こして高温となり、その組成をなす高位炭化水素が低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素または水蒸気等に変換される。

なお、この断熱材ウレタンに３７ついては、必ずしも微粉化する必要はなく、例えば粗粉砕の状態で熱分解装置３に供給してもよい（ルートＣ）。これにより、他の廃棄物と同様に熱分解ガス化処理の対象となり得る。

また、断熱材フロン３６は発砲樹脂であり、冷媒フロン３５（有機系流体）が含浸した有機系固体材料である。この断熱材フロン３６は、破砕の際や、微粒化等の際に、それぞれ冷媒フロン３５を排出する。そこで、直接熱分解装置３に供給することは適切ではない。本実施形態では破砕の際や、微粒化の際、これらの処理を密閉領域内で行ない、揮発した冷媒フロン３５を回収する。冷媒フロン３５は前記同様にＡルートで供給を行なう。しかし、それでもなお断熱材フロン３６には冷媒フロン３５が含浸されており、かつ断熱材フロン３６自体が有機系材料である。そこで、本実施形態では微粉化した断熱材フロン３６をガス改質装置８に供給し（ルートＤ）、前記同様に改質ガスとする。これにより、断熱材フロン３６自身と含浸されている冷媒フロン３５とが、ともに改質ガスとなる。

なお、断熱材フロン３６の供給ルートＤに対し、微粒化した断熱材を統合してもよい（ルートＥ）。

また、有機物および金属類等の他に生じる無機系材料等の残さは、通常の廃棄物と同様に、前処理段階に供給して熱分解処理することができる。この場合、残さに混入している有機系材料を有効にガス化することができる以上の工程によって、本実施形態では冷蔵個部品の有機系および無機系材料を全て無駄なくガス化することができるとともに、フロンガス等の拡散防止にも極めて有用なものとなる。

なお、以上の実施形態では廃冷蔵庫を例としたが、廃エアコン、廃ショーケース等、廃カークーラー等、各種冷凍サイクル装置、機械、器具、それらの部品または部分等について広く適用することができる。また、冷凍サイクル装置以外についても、例えば洗浄器具、化粧用器具、医療用器具等のように、スプレー式器具またはそれに類似する各種装置機器等についても適用することができる。さらに、フロン系流体を含む廃棄物を例に説明したが、非フロン系材料を含むものであっても同様に適用することができる。さらにまた、油性材料を取扱うポンプその他の機器等についても、やはり同様に適用することができる。

要するに、有機系固体材料を断熱材、流路構成材または遮蔽材等として一部に含む固定設置物または移動物の廃棄物であれば、広く本発明の対象となるものである。

なお、本実施形態の方法は、図１に示した構成以外の装置を使用しても実施することができる。即ち、ガスあるいは微粒化物の改質を行なうことができる改質装置、およびガス浄化装置等を備えたものであれば、それを使用して実施することができる。

また、固体、液体、気体等、上記の如く２以上の種類の物を含む廃棄物について、前記の各工程を選択的に組合わせ、順次に、または複合的に行なうことも可能である。

本発明の一実施形態の廃棄物の処理方法で使用する装置構成を示す図。 本発明の一実施形態による廃棄物の処理方法を示す図。

符号の説明

１ 廃棄物搬入系
２ 前処理装置
３ 熱分解装置
４ 燃料供給系
５ 空気供給系
６ 分解ガス配管系
７ 残さ処理系
８ ガス改質装置
９ ガス冷却装置
１０ ガス浄化装置
１１ 酸化剤ガス供給配管
１１ａ 燃料供給配管
１２ ガス圧縮装置
１３ ガス貯蔵装置
１４ 浄化ガス供給配管
１５ ガス利用装置
１６ 還流配管
１７ 還流配管
１８ 還流配管
１９ 還流配管
２０ 固体状残さ処理装置
２１ 溶融ガス化装置
２２ 導入管
２３ 燃料導入管
２４ 溶融ガス供給配管
２５ 溶融ガス冷却装置
２６ スラグ生成装置
２７ 燃焼ガス供給配管
２８ 導入部
３１ 熱交換器
３２ コンプレッサ
３３ 金属類
３４ 有価値物
３５ 冷媒フロン
３６ 断熱材
３７ 断熱材ウレタン
３８ 有害物
ａ 廃棄物
ｂ 熱分解ガス
ｃ 残さ
ｄ 炭素化合物含有ガス

Claims (10)

1. 有機系流体を流体の状態で含む廃棄物から前記有機系流体を抽出する有機系流体抽出工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系流体抽出工程で得られた有機系流体とを導入し、その有機系流体熱中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法。
2. 有機系流体を流体の状態または含浸状態で含む固体部分を有する廃棄物から前記固体部分を分離させる固体部分分離工程と、この固体部分分離工程で得られた固体部分から前記有機系流体を抽出し、または前記固体部分に物理的処理を施して含浸している有機流体を分離させる有機系流体回収工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系流体回収工程で得られた有機系流体とを導入し、この有機系流体中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法。
3. 有機系固体材料を含む廃棄物から前記有機系固体材料を分離させる有機系固体材料分離工程と、この有機系固体材料分離工程で得られた有機系固体材料を微粉化する有機系固体材料微粉化工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記有機系固体材料微粉化工程で得られた有機系微粉固体材料とを導入し、この有機系微粉固体材料中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系微粉固体材料中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法。
4. 有機系流体が含浸した有機系固体材料を含む廃棄物から前記有機系固体材料を分離させる含浸有機系固体材料分離工程と、この含浸有機系固体材料分離工程で得られた有機系固体材料を微粉化する含浸有機系固体材料微粉化工程と、その微粒化の際に前記有機系固体材料から排出される有機系流体を回収する有機系流体回収工程と、空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化剤ガスと前記含浸有機系固体材料微粉化工程で得られた有機系微粉固体材料と前記有機系流体回集工程で得られた有機系流体とを導入し、これら有機系微粉固体材料および有機系流体中に含まれる可燃成分と前記酸化剤ガス中の酸素との間で反応を起こさせ、前記有機系微粉固体材料および前記有機系流体中の高位炭化水素を低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換させる改質工程と、この改質工程で得られた高温のガスを冷却するガス冷却工程と、このガス冷却工程で得られたガスを導入し、そのガス中に含まれるダストおよび有害成分を浄化処理するガス浄化工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法。
5. 請求項１から４までに記載の工程を、２以上選択的に組合わせ、順次に、または複合的に行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の改質工程を、請求項１から５３までのいずれかに記載のガス改質工程とすることを特徴とする廃棄物の処理方法。
7. 請求項１から６までのいずれかに記載の廃棄物の処理方法において、前記廃棄物は、冷凍サイクル装置もしくは機器、揮発性流体取扱い機器、油性機器またはそれらを一部に含む固定設置物または移動物の廃棄物であることを特徴とする廃棄物の処理方法。
8. 請求項７記載の廃棄物の処理方法において、前記有機系流体は、フロン系または非フロン系の液またはガス、もしくは油性材料であることを特徴とする廃棄物の処理方法。
9. 請求項７記載の廃棄物の処理方法において、前記有機系固体材料は、断熱材、流路構成材または遮蔽材としての樹脂材料であることを特徴とする廃棄物の処理方法。
10. 請求項１から９までのいずれかに記載の廃棄物の処理方法において、前記廃棄物は、フロン含有発泡プラスチックを含む廃棄物であることを特徴とする廃棄物の処理方法。

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