JP2005114255A - 廃棄物処理システム、廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 肉骨粉、牛脂等の動植物油脂を有効に処理することのできる廃棄物処理システム、廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 廃棄物処理システム１０では、廃棄物焼却設備２０にて、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥を焼却してそれぞれの焼却灰を得た後、これらを所定の配合比で配合し、溶融炉３３にて溶融する。このとき、溶融炉３３内で、助燃材として動植物油脂である牛脂を燃焼させることで、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥の焼却灰を溶融し、溶融スラグを得る。そして、この溶融スラグを徐冷コンベア５０上の成形型５１に注入し、冷却しつつ所定形状に成型することで、結晶スラグからなる成型物を生成する。この成型物を、ぐり石とするのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、肉骨粉を含む廃棄物を処理する際に用いて好適な、廃棄物処理システム、廃棄物処理方法に関する。

牛や豚、鶏といった家畜を解体した際、食肉になる部分を切り取った後、肉骨粉、脂肪（牛脂等の動植物油脂）等が残る。
肉骨粉は、骨や内臓など残った原料を加熱して脂肪を取り除き、圧縮乾燥させ、さらに粉砕したもので、従来は、主に家畜の配合飼料に使われており、これにより廃棄物の有効利用が行われていた。

一方、ゴミの焼却炉、各種プラントなどで生じる焼却灰や汚泥は、通常廃棄物（産業廃棄物）として処分されていた。近年、廃棄物の発生量の減量が求められていることから、焼却灰や汚泥を高温で溶融して溶融スラグを生成し、これを冷却して結晶化スラグ（徐冷スラグとも称する）を得、この結晶化スラグを有効活用しようという試みも行われている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、結晶化スラグを、道路用砕石、コンクリート用砕石等として用いるのである。

特許第３２３６８８５号公報（請求項１）

近年、牛海綿状脳症-Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE)、いわゆる狂牛病の発生により、その原因とされている牛の肉骨粉だけでなく、牛脂も、市場に拒否される状況にあり、その処理（取り扱い）が大きな課題となっている。

また、溶融スラグから製造した結晶化スラグを道路用砕石、コンクリート用砕石として用いるには、粒径分布等が、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ５００１、ＪＩＳ Ａ ５００５）をクリアする必要がある。実際には、この規格は厳しく、現状では、生成された溶融スラグのうち、規格をクリアできないものもあり、規格をクリアできない溶融スラグは再溶融等しているのが実状である。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、肉骨粉、牛脂等の動物性油脂を有効に処理することのできる廃棄物処理システム、廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、溶融スラグをより有効に活用することのできる技術を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明の廃棄物処理システムは、肉骨粉を焼却する肉骨粉焼却炉と、肉骨粉焼却炉で肉骨粉を焼却することで得られる肉骨粉焼却灰を溶融する溶融炉と、溶融炉で肉骨粉焼却灰を溶融することで得られる溶融スラグを冷却し、結晶化スラグを得るスラグ生成部と、を備えることを特徴とする。
このとき、肉骨粉以外の廃棄物、例えば有機系汚泥、無機系汚泥等を焼却する廃棄物焼却炉をさらに備え、溶融炉では、廃棄物焼却炉で廃棄物を焼却することで得られる廃棄物焼却灰と、肉骨粉焼却灰を所定の配合比で配合したものを溶融することもできる。
また、溶融炉では、重油等を助燃材として用いることもできるが、助燃材供給部から供給される、牛脂等の動植物油脂を助燃材として用いるのが好ましい。
そして、溶融炉での溶融温度は、プリオンを消失させる温度域に設定するのが良い。

また、スラグ生成部で得られる結晶化スラグを有効活用するため、これらを道路用砕石、コンクリート用砕石とすることもできる。しかし、溶融スラグを型に投入し、この型内で前記溶融スラグを冷却することで得られる、型に応じた形状の結晶化スラグを、ぐり石として生成することで、溶融スラグ（結晶化スラグ）の有効活用率、つまり製品化できる割合を高めることができる。

本発明の廃棄物処理方法は、肉骨粉と、他の廃棄物をそれぞれ焼却する工程と、肉骨粉を焼却することで得られる肉骨粉焼却灰と、他の廃棄物を焼却することで得られる廃棄物焼却灰を所定の配合比で配合する工程と、配合された肉骨粉焼却灰および廃棄物焼却灰を、助燃材としての牛脂等の動植物油脂を燃焼させることで溶融炉内で溶融し、溶融スラグを得る工程と、得られた溶融スラグを冷却しつつ、これを所定形状に成形して成型物を得る工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、狂牛病の発生により、市場に受入れが拒否されている肉骨粉、牛脂等の動植物油脂を有効活用することができ、しかも溶融炉での溶融によりプリオンも確実に消失させることができるので、その処理を安全かつ確実に行うことが可能となる。また本来廃棄物である焼却灰を有効活用することができ、廃棄物の量の大幅な削減に貢献することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における廃棄物処理システムの構成を説明するための図である。
この図１に示すように、廃棄物処理システム１０は、前段側の廃棄物焼却設備２０と、後段側の焼却灰処理設備３０とから構成される。

廃棄物焼却設備２０は、廃棄物を焼却する焼却炉２１、焼却後に廃熱を回収する廃熱回収設備２２、排ガスと焼却灰を分離する排ガス処理設備２３、排ガスを排出するためのファン２４を有する。
本実施の形態において、この廃棄物焼却設備２０は、肉骨粉焼却用、有機系汚泥焼却用、無機系汚泥焼却用として、計３機設けられている。
しかし、必ずしも肉骨粉焼却用、有機系汚泥焼却用、無機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０の全てを設ける必要はなく、有機系汚泥焼却用、無機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０のいずれかを省略した構成とすることもできる。また肉骨粉以外の他の廃棄物は、有機系汚泥、無機系汚泥以外のものであってもよい。

ここで、肉骨粉焼却用の廃棄物焼却設備２０Ａの焼却炉２１（肉骨粉焼却炉）では、含水率が約５％で、可燃分が約９０％の肉骨粉を、含水率約３０〜５０％に加湿し、燃焼温度約８５０℃で焼却するのが好ましい。
また、有機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０Ｂの焼却炉２１（廃棄物焼却炉）では、含水率が約８０〜８５％、可燃分が約８０％の有機系汚泥を、燃焼温度約８５０℃で焼却するのが好ましい。
無機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０Ｃの焼却炉２１（廃棄物焼却炉）では、含水率が約７０〜７５％、可燃分が約６０％の無機系汚泥を、燃焼温度約８５０℃で焼却するのが好ましい。

このようにして生成された焼却灰の組成は、例えば、
・肉骨粉の焼却灰：Sio₂が0.4％、CaOが42.2％、Al₂O₃他の残部が57.4％、
・有機系汚泥の焼却灰：Sio₂が19.6％、CaOが7.1％、Al₂O₃他の残部が73.3％、
・無機系汚泥の焼却灰：Sio₂が8.3％、CaOが33.1％、Al₂O₃他の残部が58.6％、
となっている。

肉骨粉焼却用の廃棄物焼却設備２０Ａ、有機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０Ｂ、無機系汚泥焼却用の廃棄物焼却設備２０Ｃで焼却された焼却灰は、焼却灰処理設備３０に送給され、それぞれ専用の、灰ホッパ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにストックされる。
灰ホッパ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにストックされた肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥の焼却灰は、配合部３２にて所定の配合比で配合され、エアによって溶融炉３３に送り込まれるようになっている。
本実施の形態では、配合部３２にて、例えば、
（１）肉骨粉の焼却灰：有機系汚泥の焼却灰＝１：４
（２）肉骨粉の焼却灰：有機系汚泥の焼却灰：無機系汚泥の焼却灰＝１：３：１
の配合比で配合する。
その場合、
（１）の条件で配合された焼却灰：Sio₂が15.8％、CaOが14.2％、Al₂O₃他の残部が70.0％、
（２）の条件で配合された焼却灰：Sio₂が13.5％、CaOが19.3％、Al₂O₃他の残部が67.2％、
の組成を有している。
上記のような配合比は、配合後の焼却灰に含まれる石灰成分がなるべく低くなるように設定される。

溶融炉３３には、助燃材として、本実施の形態では、動植物油脂である牛脂が送り込まれるようになっている。この牛脂は、助燃材供給部としての牛脂タンク３４において、ヒータ３４ａによって約１００〜１５０℃に加熱され、Ｃ重油相当の粘度の液状とされ、溶融炉３３に送り込まれる。
また、溶融炉３３には、図示しない供給系統から、所定流量の酸素やエアが送り込まれるようになっている。

このようにして、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥の焼却灰、助燃材としての牛脂、それに酸素やエアが送り込まれた溶融炉３３内で、助燃材としての牛脂を燃焼させることで、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥の焼却灰を溶融させる。
このときの溶融条件は、溶融温度はプリオンを消失させることのできる温度領域、例えば１０００℃以上であり、かつ焼却灰が溶融スラグとして液状で排出される温度（約１４００℃以上）が必要であり、より好ましくは例えば１５５０℃とするのが好ましい。

このとき、溶融炉３３内に供給される配合後の焼却灰は、１ｋｇ当たりの熱量がほぼ０Ｊであるのに対し、牛脂１ｋｇ当たりの熱量（ＨＨＶ）は、約３９ＭＪ以上であり、また牛脂内の可燃分は約９９％以上である。したがって、重油等の化石材料に代えて牛脂を燃料（助燃材）として使用し、焼却灰を溶融させることができる。
このようにして、本廃棄物処理システム１０で溶融炉３３内の温度は例えば１５５０℃以上であるので、牛脂に含まれうるプリオンを消失させることができ、狂牛病感染の可能性を消滅させることができる。

溶融炉３３では、焼却灰を溶融した後の排ガスを、溶融炉３３に連続して設けられた二次燃焼室３５に送り込み、この二次燃焼室３５にて、図示しない二次エア供給系統からエアを送り込むことで排ガスの未燃分を二次燃焼させる。
そして、この排ガスはガス冷却塔３６へと送り込まれ、ガス冷却塔３６では外部から送り込まれた冷却水によってガス温度が低減させられ、これによって排ガス中に含まれる灰を回収し、ガス冷却塔３６から排出される。
また、ガス冷却塔３６で温度が低減された排ガスはバグフィルタ３７に送り込まれ、このバグフィルタ３７にて、排ガス中に存在する微細な灰が回収されるようになっている。そして、灰が取り除かれた排ガスは、ファン３８に誘引され、煙突４０から大気中に放出されるようになっている。

さて、上記溶融炉３３にて、焼却灰を溶融することで、溶融スラグが生成される。この溶融スラグは、溶融炉３３から排出され、スラグ生成部として設けられた、徐冷コンベア５０上の成形型（型）５１に注入される。
徐冷コンベア５０は、所定の方向に所定速度で循環駆動される無端状のベルト５２を備えており、成形型５１はこのベルト５２上に設けられている。これにより、成形型５１に注入された溶融スラグは、所定速度で駆動されたベルト５２とともに移動し、その移動中に温度が徐々に低下、つまり徐冷（空冷）されることになる。このとき、溶融スラグは、２〜４時間程度徐冷するのが好ましい。さらに、温度条件は、結晶核が形成・成長する温度である領域、例えば約７００〜９００℃に保持することが好ましい。
また、徐冷条件によっては、徐冷コンベア５０における溶融スラグの温度低下度合いをコントロールするため、バーナ等で溶融スラグに熱を加えることも可能である。
このようにして、溶融スラグは冷却されることで結晶化し、成形型５１に応じた形状の結晶化スラグが成形され、これを成形型５１から脱型することで、成形物を得ることができる。

ここで、得られた成形物（結晶化スラグ（徐冷スラグ））の組成は、所定の規格（例えばＪＩＳ Ａ ５００６「割ぐり石」）に適合した、偏平（薄っぺらなもの、細長いもの）ではないものであり、石垣裏込め材等として有効利用可能である。

本実施の形態では、このようにして得られた成形物を、ぐり石として用いる（市場に提供する）。
ぐり石は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ５００６）によって質量による号数の区分がなされているのみに対して、道路用砕石（ＪＩＳ Ａ ５００１）、コンクリート用砕石（ＪＩＳ Ａ ５００５）では粒度分布が細かく規定されている。したがって、溶融スラグから道路用砕石、コンクリート用砕石を形成する場合と比較して、溶融スラグからぐり石を形成することで、より高い確率で規格を満足するぐり石を生成することができる。
これにより、溶融スラグ、つまり、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥等の焼却灰を有効活用することができ、最終処分場等に持ち込んで処理する焼却灰の量を大幅に削減することができる。
また、有機系汚泥、無機系汚泥の焼却灰も、有害な化学物質や鉛・水銀・六価クロム等が含まれていたとしても、これを牛脂のような動植物油脂を助燃材として溶融スラグ化することで、ダイオキシンのような化学物質を分解し、また鉛等のような有害な重金属を溶融スラグのガラス質と一体化させて外部に漏出しないようにすることができる。
このようにして、肉骨粉、有機系汚泥、無機系汚泥等といった、本来廃棄物である物質を有効活用することができ、廃棄物の量の大幅な削減に貢献することができる。

加えて、狂牛病の発生により、市場に受入れが拒否されている肉骨粉、牛脂を有効活用することができ、しかも溶融炉３３での溶融によりプリオンも確実に消失させることができるので、その処理を安全かつ確実に行うことが可能となる。
しかも、バイオマス燃料であり、しかも本来廃棄物である牛脂を溶融炉３３の助燃材として使用することで、従来助燃材として用いていた重油の使用量を削減でき、廃棄物処理システム１０の運用コストを抑制することができる。また、近年、重油等の化石燃料を燃焼させることでＣＯ₂等を発生すると、温室効果ガスとして課金がなされる制度が導入されつつあるが、バイオマス燃料である牛脂等の動植物油脂の場合には、燃焼させることでＣＯ₂等を発生しても温室効果ガスとしてカウントされず、課金もなされない。したがって、この点においても廃棄物処理システム１０の運用コストを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、溶融スラグを徐冷コンベア５０にて徐冷し、ぐり石を生成する構成としたが、これに代え、溶融スラグを水槽の水中に投入する等して急冷し、道路用砕石、コンクリート用砕石を製造することも可能である。但しその場合、ぐり石より厳しい規格をクリアする必要があるため、溶融スラグの有効利用率が低下してしまう可能性はあるものの、肉骨粉、牛脂等の動植物油脂の有効活用および処理という観点からすれば、十分に有効である。
また、用いる肉骨粉、動植物油脂としては、牛に限らず、他の動植物から得られるものであっても本発明の主旨を逸脱しないのは言うまでも無い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態における廃棄物処理システムの構成を示す図である。

符号の説明

１０…廃棄物処理システム、２０…廃棄物焼却設備、２１…焼却炉、３０…焼却灰処理設備、３３…溶融炉、３４…牛脂タンク、５０…徐冷コンベア（スラグ生成部）、５１…成形型（型）

Claims (6)

1. 肉骨粉を焼却する肉骨粉焼却炉と、
   前記肉骨粉焼却炉で前記肉骨粉を焼却することで得られる肉骨粉焼却灰を溶融する溶融炉と、
   前記溶融炉で前記肉骨粉焼却灰を溶融することで得られる溶融スラグを冷却し、結晶化スラグを得るスラグ生成部と、
   を備えることを特徴とする廃棄物処理システム。
2. 肉骨粉以外の廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉をさらに備え、
   前記溶融炉にて、前記廃棄物焼却炉で前記廃棄物を焼却することで得られる廃棄物焼却灰と、前記肉骨粉焼却灰を所定の配合比で配合したものを溶融することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
3. 前記溶融炉に、助燃材として動植物油脂を供給する助燃材供給部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理システム。
4. 前記溶融炉での溶融温度は、プリオンを消失させる温度域に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
5. 前記スラグ生成部は、前記溶融スラグを投入する型を備え、当該型内で前記溶融スラグを冷却することで得られる前記型に応じた形状の結晶化スラグを、ぐり石として生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の廃棄物処理システム。
6. 肉骨粉と、他の廃棄物をそれぞれ焼却する工程と、
   前記肉骨粉を焼却することで得られる肉骨粉焼却灰と、前記他の廃棄物を焼却することで得られる廃棄物焼却灰を所定の配合比で配合する工程と、
   配合された前記肉骨粉焼却灰および前記廃棄物焼却灰を、助燃材としての動植物油脂を燃焼させることで溶融炉内で溶融し、溶融スラグを得る工程と、
   前記溶融スラグを冷却しつつ、当該溶融スラグを所定形状に成形し、成型物を得る工程と、
   を含むことを特徴とする廃棄物処理方法。

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