JP2010227826A - 粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供する。
【解決手段】
粉粒体を洗浄しながら微粒物と中粒物に分級する湿式選別手段２と、湿式選別手段２から排出される洗浄排水と微粒物を分離する第一固液分離手段４と、固液分離手段４から排出される洗浄排水を湿式選別手段２へ返送する第一循環経路３と、前記中粒物を再洗浄する再洗浄手段５から排出される洗浄排水と中粒物を分離する第二固液分離手段６と、固液分離手段６から排出される洗浄排水を再洗浄手段５へ返送する第二循環経路７と、再洗浄手段５に新規水を供給する新規水供給経路８と、再洗浄手段５から排出される洗浄排水の一部を第一循環経路３に供給する洗浄排水供給経路９を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法に関する。

焼却灰や土壌等の粉粒体を資源化して再利用する場合、資源化に障害となる様々な水溶性成分や重金属等の障害物質を除去する必要がある。

例えば、一般に都市ゴミ焼却施設等で発生した焼却灰等の焼却残渣をセメント原料として再利用する場合には、焼却灰に付着した塩素等を除去する必要がある。

また、雑多な廃棄物が不法投棄された汚染土壌を浄化して再利用する場合には、土砂に付着した重金属等の有害成分を除去する必要がある。

特許文献１には、焼却灰から粗粒子と微粒子を速やかに分離し、微粒子には充分に時間と適当な攪拌を与えて脱塩作用を完結させる灰の洗浄処理方法として、２段以上の複数の機械式湿式分級機を直列に設置し、前段の分級機に焼却灰を入れ後段の分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用をしながら、焼却灰は前段から後段へ水は後段から前段へ向流的に接触移動させ、粗粒の焼却灰は後段から系外に取り出し、微粒の焼却灰を含んだ洗浄液は前段から取り出し、その後、洗浄液と微粒とを分離させ脱塩された焼却灰と含塩洗浄液を得る灰の洗浄処理方法が提案されている。

特開２００３−８０１９９号公報

しかし、特許文献１に記載された洗浄処理方法では、後段の湿式分級機で粗粒灰を洗浄する水は全て清水（新規水）を使用するため、粗粒灰の洗浄水に循環水が使用されず、また清水は前段の湿式分級機に必要な水量を供給しなければならないため、粗粒灰の洗浄に過度の清水を供給しなければならないという問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑み、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明による粉粒体処理システムの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、粉粒体を洗浄しながら微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段と、前記湿式選別手段から排出される洗浄排水と前記微粒物を固液分離する第一の固液分離手段と、前記第一の固液分離手段で固液分離された洗浄排水を前記湿式選別手段へ洗浄水として返送する第一の循環経路と、前記湿式選別手段で分級された中粒物を再洗浄する再洗浄手段と、前記再洗浄手段から排出される洗浄排水と前記中粒物を固液分離する第二の固液分離手段と、前記第二の固液分離手段で固液分離された洗浄排水を前記再洗浄手段へ洗浄水として返送する第二の循環経路と、前記再洗浄手段に新規水を供給する新規水供給経路と、前記再洗浄手段から排出される洗浄排水の一部を、洗浄水として前記第一の循環経路に供給する洗浄排水供給経路を備えている点にある。

湿式選別手段では、処理対象物が洗浄されながら粉粒体が微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級されるようになり、洗浄手段と分級手段を各別に設ける必要がなく、設備費の低減を図るとともに、効率的に選別洗浄を行うことができる。

さらに、湿式選別手段により分級された微粒物が第一の固液分離手段により固液分離され、微粒物よりも障害物質の含有量が少ない中粒物が再洗浄手段により再洗浄され、再洗浄手段によって再洗浄された中粒物は、第二の固液分離手段により固液分離される。

このとき、第一の固液分離手段から排出された障害物質の濃度が高い洗浄排水が第一の循環経路を介して湿式選別手段へ返送されて洗浄水として再利用され、第二の固液分離手段から排出された障害物質の濃度が比較的低い洗浄排水が第二の循環経路を介して再洗浄手段へ返送されて洗浄水として再利用される。

第二の循環経路では障害物質の濃度が比較的低いのに加えて、新規水供給経路により新規水が供給されるので、さらに障害物質の含有量が少ない洗浄排水で中粒物が洗浄される。

このように、再洗浄手段から排出される障害物質の含有量が少ない洗浄排水が、洗浄排水供給経路により第一の循環経路に供給され、前記第一の固液分離手段から排出される洗浄排水が希釈されて、湿式選別手段で洗浄水として再利用されるので、洗浄効果を効率的に高めることが可能となる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記第一の固液分離手段または前記第二の固液分離手段の少なくとも何れかの後段に、洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を求めるためのセンサを備え、前記センサにより検知された値に基づいて前記新規水供給経路を介して供給される新規水の供給量を調整する新規水供給量調整手段を備えている点にある。

前記第一の固液分離手段または前記第二の固液分離手段で固液分離された洗浄排水は洗浄水として再利用される。よって、前記第一の固液分離手段及び前記第二の固液分離手段から排出される洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度により処理対象物の洗浄の効率が変動する。

処理対象物である粉粒体が含有する特定物質の濃度に大きな変動がなく、再洗浄手段に供給する新規水の量が一定であれば、湿式選別手段へ洗浄水を返送する第一の循環経路及び再洗浄手段へ洗浄水を返送する第二の循環経路内を循環する洗浄排水は、特定のイオン濃度がある値に収束し平衡状態を保つ。

第一の循環経路及び第二の循環経路内を循環する洗浄排水の特定物質のイオン濃度には相関関係があるので、第一の循環経路または第二の循環経路の少なくとも一方の洗浄排水に溶解する特定物質のイオン濃度を計測しその挙動を監視することで、再洗浄手段に供給する新規水の量を調整し、微粒物及び中粒物が含有する特定物質の含有率が所定濃度範囲となるように洗浄することができるのである。

つまり、前記第一の固液分離手段または前記第二の固液分離手段で固液分離された洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度が低下した場合は、新規水供給量調整手段は前記新規水供給経路を介して供給される新規水の供給量を低下させ適量に調整するので、新規水を無駄に消費することなく、ランニングコストを低減できる。

また逆に、前記洗浄排水に含まれる特定のイオン濃度が増大した場合に、新規水供給量調整手段は前記新規水供給経路を介して供給される新規水の供給量を増大させ適量に調整するので、粉粒体処理システムによる粉粒体の処理品質を安定させることができる。

このように、前記第一の固液分離手段または前記第二の固液分離手段で固液分離された何れか一方の洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を測定し、前記イオン濃度に応じて新規水供給量調整手段は前記新規水供給経路を介して供給される新規水の供給量を調整するので、微粒物及び中粒物のそれぞれの洗浄排水のイオン濃度を測定する必要がないため、設備が簡素化されるとともに、無駄なく効率的に洗浄することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記再洗浄手段は、前記中粒物を洗浄しながら粗粒物と粗粒物より粒径の小さい細粒物に分級する中粒物分級手段と、前記中粒物分級手段により分級された細粒物を再洗浄する細粒物洗浄手段を備えて構成され、前記新規水供給経路により前記中粒物分級手段と前記細粒物洗浄手段のそれぞれに新規水を供給する点にある。

中粒物分級手段で分級された細粒物は、粗粒物に比べて障害物質の含有量が多いため、細粒物洗浄手段により再洗浄することで障害物質の濃度を低下させることができる。さらに、新規水供給経路は中粒物分級手段と細粒物洗浄手段のそれぞれに新規水を供給するので、細粒物は、中粒物分級手段と細粒物洗浄手段で二度洗浄されるため十分に洗浄される。

また、分級した細粒物のみを二度洗浄するので、分級せずに中粒物を二度洗浄する場合と比較して、新規水の量を節減することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二または第三特徴構成に加えて、第一の固液分離手段が脱水機であって、前記センサは前記脱水機から排出された洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を検知するように配置されている点にある。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、前記脱水機がフィルタプレス脱水機である点にある。

湿式選別手段から排出される微粒物と洗浄排水中には、様々な懸濁物質が含まれている。フィルタプレス脱水機により洗浄排水と微粒物とを固液分離する際に、多くの懸濁物質は前記微粒物とともにフィルタプレス脱水機から排出される。よって、フィルタプレス脱水機から排出される洗浄排水中の懸濁物質は極めて少なくなる。このように、特定物質のイオン濃度を計測する際のノイズの原因となる懸濁物質が極めて少ない洗浄排水の前記特定物質のイオン濃度を計測することで、計測結果の精度が増し、新規水の供給量をより適量に調整できるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第二から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記センサが洗浄排水の電気伝導率を計測する電気伝導率計であり、前記新規水供給量調整手段は洗浄対象となる粉粒体に応じて予め設定された補正式に基づいて電気伝導率から前記特定物質のイオン濃度を算出する点にある。

洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度が変動すると、電気伝導率も変動し、両者は相関関係を示す。よって、前記センサに電気伝導率計を採用し、洗浄排水の電気伝導率を計測することで、洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度が算出できる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第二から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記イオン濃度が塩化物イオン濃度である点にある。

処理対象物である粉粒体が焼却灰や、コンクリート，モルタル用の骨材である場合、粉粒体に含まれる塩素濃度が所定濃度範囲内に入るように処理する必要がある。よって前記特定物質のイオン濃度として、塩化物イオン濃度を算出し、新規水供給量調整機構により新規水の供給量を調整して洗浄排水を希釈することで、粉粒体に含まれる塩素濃度を所定濃度範囲内に入るようにすることができる。

本発明による粉粒体処理方法の第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、粉粒体を洗浄しながら微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別工程と、前記湿式選別工程から排出される洗浄排水と前記微粒物とを固液分離する第一の固液分離工程と、前記第一の固液分離工程で固液分離された洗浄排水を前記湿式選別工程へ洗浄水として返送する第一の循環工程と、前記湿式選別工程で分級された中粒物を再洗浄する再洗浄工程と、前記再洗浄工程から排出される洗浄排水と前記中粒物とを固液分離する第二の固液分離工程と、前記第二の固液分離工程で固液分離された洗浄排水を前記再洗浄工程へ洗浄水として返送する第二の循環工程と、前記再洗浄工程に新規水を供給する新規水供給工程と、前記再洗浄工程から排出される洗浄排水の一部を前記第一の循環工程に供給する洗浄排水供給工程と、を備えている点にある。

同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記第一の固液分離工程または前記第二の固液分離工程の何れかを経た洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を求め、前記特定物質のイオン濃度に基づいて前記新規水供給工程で供給される新規水の供給量を調整する新規水供給量調整工程を備えている点にある。

同第三の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記第一の固液分離工程は、フィルタプレス方式で微粒物と洗浄排水を固液分離するように構成され、前記新規水供給量調整工程は、前記第一の固液分離工程で固液分離された洗浄排水の電気伝導率を計測して、洗浄対象となる粉粒物に応じて予め設定された補正式に基づいて、計測した電気伝導率から前記特定物質のイオン濃度を算出し、前記イオン濃度に基づいて新規水の供給量を調整するように構成されている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することができるようになった。

本発明による粉粒体処理システムの説明図 本発明による粉粒体処理システムに用いられる湿式選別手段の説明図 同湿式選別手段の平面図 同湿式選別手段の要部の説明図 （ａ）は本発明による粉粒体処理システムの別実施形態のブロック説明図、（ｂ）は本発明による粉粒体処理システムのさらに別実施形態のブロック説明図 電気伝導率と塩化物イオン濃度の相関の説明図 （ａ）別実施形態による各槽の平面図、（ｂ）別実施形態による各槽の部分側面図、（ｃ）別実施形態による各槽の部分側面図

以下に、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を、図面に基づいて説明する。ここでは、金属類、ガラ類（石やガラス片等）さらには有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）といった粗大物が混入した粉粒体としての焼却灰を処理対象物とする場合を説明する。

焼却灰はその粒径により塩素含有量が異なり、粒径が小さいほど塩素含有量が多い。本粉粒体処理システムでは、塩素含有量に基づいて粒径０．１５ｍｍより小径の微粒物（以下、「微粒灰」とも記す）と、粒径０．１５ｍｍ以上の中粒物（以下、「中粒灰」とも記す）に分級し、さらに前記中粒物を粒径０．１５ｍｍ〜２ｍｍの細粒物（以下、「細粒灰」とも記す）と、粒径２ｍｍ以上の粗粒物（以下、「粗粒灰」とも記す）とに分級し、夫々において洗浄条件を変えることで効率的に脱塩素処理を行う。

図１に示すように、粉粒体処理システム１は、処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに、粉粒体を洗浄しながら微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段２と、湿式選別手段２から排出される洗浄排水と微粒物を固液分離する第一の固液分離手段４と、第一の固液分離手段４で固液分離された洗浄排水を湿式選別手段２へ洗浄水として返送する第一の循環経路３と、湿式選別手段２で分級された中粒物を再洗浄する再洗浄手段５と、再洗浄手段５から排出される洗浄排水と中粒物を固液分離する第二の固液分離手段６と、第二の固液分離手段６で固液分離された洗浄排水を再洗浄手段５へ洗浄水として返送する第二の循環経路７と、再洗浄手段５に新規水を供給する新規水供給経路８と、再洗浄手段５から排出された洗浄排水の一部を第一の循環経路３に供給する洗浄排水供給経路９を備えている。

図２から図４に示すように、湿式選別手段２は、洗浄水が貯留する底部が傾斜した洗浄水槽２０と、一方の上部開口が洗浄水槽２０と連通し、他方の開口に脈動発生装置３０が設けられたＵ字管形状の脈動洗浄槽２１と、脈動洗浄槽２１の一方の開口及び洗浄水槽２０の傾斜底部に沿って配置され、プーリー２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって回転支持された網目状の搬送面を備えたコンベアベルト２２と、コンベアベルト２２の回転方向に沿って複数設けられ、コンベアベルト２２の回転方向とは逆方向に向けて水流を形成する水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等を備えたジグ選別装置で構成されている。

脈動発生装置３０は、脈動洗浄槽２１の他方の開口の水面近傍からベローズ３７、ロッド３２を介してプランジャ３１を上下動させるために連結されたエキセントリックシーブ３３を備え、エキセントリックシーブ３３の回転軸を回転駆動するモータ３４を備えている。

インバータ装置によりモータ３４の回転数が調整され、モータ３４の回転に伴なってベローズ３７が伸縮作動されることにより、脈動洗浄槽２１を介して洗浄水槽２０内の水が上下方向に脈動する。

脈動発生装置３０は、上下動するプランジャ３１のストローク長を調整するストローク長調整機構（図示せず）を備え、脈動する液面の高さを変更することができる。

前記ストローク長調整機構としては、プランジャ３１の取付け位置を上下方向に調整する機構、ロッド３２の長さを調整する機構、ロッド３２のエキセントリックシーブ３３に取付ける位置を直径方向に調整する機構を用いることができる。

脈動洗浄槽２１は、コンベアベルト２２の延出方向に沿って三分割され、夫々に異なる偏心位置で回転軸３５が取付けられたエキセントリックシーブ３３が配され、位相が異なる脈動が付与される。

ベルトコンベア装置３６によって湿式選別手段２に搬送された処理対象物は、コンベアベルト２２に直接落下して破損することを防止するための傾斜面２４ａを備えた投入シュート２４を介して洗浄水槽２０に投入される。シュート２４内には傾斜面２４ａに落下した処理対象物を洗い流すための洗浄ノズル２４ｂ及び、ベルトコンベア装置３６に残留した処理対象物を洗い落とすための洗浄ノズル２４ｃが備えられている。

コンベアベルト２２上に落下した処理対象物は、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散されて、焼却灰に混入した粗大物のうち比重の大きな金属類、ガラ類（石やガラス片等）は洗浄水によって付着した灰が除去された後にコンベアベルト２２によって粗大物搬出口２５から排出される。

さらに、プーリー２２ｃの後方にはコンベアベルト２２に目詰まりして付着した粗大物を除去するための回転ブラシ２５ａが備えられている。回転ブラシ２５ａはコンベアベルト２２の回転によって摺動するように構成されている。

このように、粗大物は回転ブラシ２５ａによって確実にコンベアベルト２２から除去され粗大物排出口２５から排出できるので、付着した粗大物が成長してベルトコンベア２２の駆動に対する負荷が大きくなることが防止でき、また、コンベアベルト２２に付着した粗大物が洗浄水槽２０内で離脱した場合に回収するシュートが不要になったり、中粒物に混ざることを防止できる。なお、回転ブラシに替えて、ブラシをコンベアベルト２２に押圧させて固定する構成でもよい。

比重の小さな有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）は水面に浮上して水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによる水流に従って溢流堰２６から排水樋２７に流出する。

即ち、湿式選別手段２では、粗大物が、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別される比重選別工程が実行される。

また、洗浄水槽２０に投入された焼却灰は、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散され、沈降速度が大きく上方向の脈流に抗して沈降する中粒灰（粗粒灰と細粒灰）は水槽内に沈降し、沈降速度の小さい微粒灰は水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによる水流に従って洗浄水中を浮遊して溢流堰２６から排水樋２７に流出する。即ち、湿式選別手段２では、粉粒体である灰が、沈降速度差によって微粒灰と微粒灰より粒径が大きい中粒灰とに分級される湿式選別工程が実行される。

つまり、上述のような比重選別工程及び湿式選別工程の過程で、粗大物や焼却灰に付着した塩素等の障害物質がある程度洗浄除去される。

粗大物搬出口２５から排出された金属類、ガラ類は、磁選機等の金属回収部１０によって金属類とガラ類に分離して回収され、排水樋２７に溢流した洗浄排水は、スクリーン装置２８によって有機質材が除去された後に微粒灰とともに第一の固液分離手段４に送られる。この時、スクリーン装置２８では、洗浄水を噴霧して有機質材を洗浄してもよい。

脈動洗浄槽２１の底部に形成した開口から洗浄水槽２０の底部に沈降した中粒灰は、側部及び底部に複数の小径の水抜き孔を形成したバケット２９ａが無限軌道に沿って複数並設されたバケットコンベア機構２９によって水切りされながら槽外に搬出され、再洗浄手段５によってさらに洗浄処理される。

バケット２９ａに形成する水抜き孔の径は、側部と底部を同径で形成してもよいし、異ならせてもよい。例えば、側部に形成する水抜き孔の径を底部に形成する水抜き孔の径より大きく形成してもよい。また、側部に形成する水抜き孔の径も側部上方と下方で異ならせてもよい。

例えば、側部の上方には直径１５ｍｍの水抜き孔を形成し、側部の下方及び底部には直径５ｍｍの水抜き孔を形成すると、バケット２９ａ内に溜まった中粒灰は水抜き孔から流れずに、バケット２９ａがバケットコンベア機構２９の無限軌道に沿って傾いたときに、バケット２９ａ内の洗浄排水は上部の水抜き孔から効率的に排出されるのである。

つまり、バケット２９ａに溜まった湿式選別手段２内の塩素濃度の高い洗浄水が、中粒物の再洗浄手段５に流入するのを回避できる適当な大きさの水抜き孔が形成されるのが好ましい。

第一の固液分離手段４は、脱水機調整槽４０と２台のフィルタプレス脱水機４１で構成され、スクリーン装置２８を経た微粒灰を含んだ洗浄排水が脱水機調整槽４０に貯留され、攪拌機により濃度を均一に攪拌され、給泥ポンプ４２によりフィルタプレス脱水機４１に打ち込まれる。

つまり、フィルタプレス脱水機４１により湿式選別工程から排出される洗浄排水と微粒物とを固液分離する第一の固液分離工程が実行される。なお、フィルタプレス脱水機４１は、２台を交互に運転することで、連続して洗浄排水を固液分離できるように構成されている。

脱水機調整槽４０には硫酸バンド等の凝集剤、ｐＨ調整剤、キレート剤等の薬品を添加してもよい。

第一の固液分離手段４を構成する脱水機としてはフィルタプレス脱水機４１に限らず、遠心分離脱水機、ベルト式脱水機等の公知の装置を用いることもできる。この際、脱水機調整槽４０は必ずしも設けなくてよい。

フィルタプレス脱水機４１では、洗浄排水と微粒物が固液分離され、脱水された微粒灰はセメント原料に供される。フィルタプレス脱水機４１から排出された洗浄排水は、排水貯留槽４４に貯留される。

排水貯留槽４４には、図示しない排水ピットからの雑用水も流入するため、塩化物イオン濃度を検知するセンサは、フィルタプレス脱水機４１で懸濁物質が除去された洗浄排水が流れる送水管に設けているが、雑用水が流入しない処理フローであれば、前記センサは排水貯留槽４４や第一の循環経路３に設けてもよい。

前記センサは、洗浄排水の電気伝導率を計測する電気伝導率計４３で構成されている。洗浄排水中の塩化物イオン濃度と電気伝導率には相関関係があるので、洗浄排水の電気伝導率を計測することで塩化物イオン濃度が算出できる。

ここで、電気伝導率から塩化物イオン濃度を算出するに当たり、例えば、懸濁物質として鉄、アルミナ、シリカ等のような電気伝導性があったり、イオン化により電気伝導性を有するものであったり、または逆に電気伝導に対する抵抗になるような物質を含有する洗浄排水の電気伝導率を計測すると、電気伝導率は塩化物イオンのみの場合に比べて高く検出されたり、低く検出されてしまため、上述のような懸濁物質を排除して計測するのが好ましい。

よって、電気伝導率計４３をフィルタプレス脱水機４１から排出される洗浄排水の電気伝導率を計測できるように配置することで、フィルタプレス脱水機４１により洗浄排水中に含まれる懸濁物質を排除した状態で洗浄排水の電気伝導率を計測できるので、懸濁物質により電気伝導率が変動することを防ぎ、塩化物イオン濃度の算出精度を高めることができる。

排水貯留槽４４は、上述した雑用水に混入する懸濁物質を沈殿させて、湿式選別手段２に返送する排砂ポンプ４５及び排砂経路４６を備えている。雑用水が流入しない処理フローであれば、湿式選別手段２に替えて、スクリーン装置２８へ返送して、スクリーンの洗浄水に利用することができる。

排水貯留槽４４を、溢流した洗浄排水は、湿式選別手段２へ洗浄水として返送するため、返送水中継槽４７に排出される。なお、排水貯留槽４４から返送水中継槽４７への洗浄排水の供給過多になり、洗浄排水が返送水中継槽４７から溢れることを防止するため、排水貯留槽４４の所定水位以上の洗浄排水は排水処理施設へ送られ処理されるように構成されている。

返送水中継槽４７に貯水された洗浄排水は返送水中継ポンプ４８によって第一の循環経路３を介して湿式選別手段２へ返送され、水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び洗浄ノズル２４ｂ，２４ｃを介して洗浄水槽２０に再洗浄水として利用される。

水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び洗浄ノズル２４ｂ，２４ｃのノズル口径は、洗浄排水中に含まれる懸濁物質等が目詰まりしないような口径が好ましく、さらに、ノズルに替えて洗浄排水の供給配管にスリットを形成し、当該スリットから洗浄排水を吐出するように構成してもよい。

つまり、第一の循環経路３によりフィルタプレス脱水機４１で固液分離された洗浄排水を湿式選別工程へ洗浄水として返送する第一の循環工程が実行される。

返送水中継槽４７には、脱水機調整槽４０から溢流した洗浄排水も流れ込むように構成されている。これは、フィルタプレス脱水機４０によって処理される洗浄排水量が脱水機調整槽４０に流れ込む洗浄水量より多いと、脱水機調整槽４０の水位が下がり、脱水機調整槽４０内の洗浄排水がなくなると、フィルタプレス脱水機４１を停止し、脱水機調整槽４０の水位を回復させる必要がある。

このとき、返送水中継槽４７に洗浄排水が流入しなくなるので、返送水中継ポンプ４８も停止する必要があり、湿式選別手段２に供給される洗浄水も停止することになる。よって、焼却灰の湿式選別手段２への供給も停止しなくてはならない場合が生じる。

そこで、フィルタプレス脱水機４１が排出する洗浄排水量を、脱水機調整槽４０に流入する洗浄排水量以下になるようにし、脱水機調整槽４０から溢流した洗浄排水は返送水中継槽４７に流れ込むように構成することで、上述のような、フィルタプレス脱水機４１の運転状況により粉粒体処理システム１の運転を停止するような必要がなくなり、連続して安定的に洗浄対象物の洗浄が行えるのである。

なお、第一の循環経路３から供給される再洗浄水を、水噴射ノズル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び洗浄ノズル２４ｂ，２４ｃを介して供給するルートとは別に、脈動洗浄槽２１のプランジャ３１の下部に設けた注水部２１ａから供給するルートを備え、各ルートを介した再洗浄水の供給比率を調整するように構成してもよい。注水部２１ａから供給する比率を調整し、脈動洗浄槽２１の上昇流の速度を調整することによって、粉粒体の沈降速度を制御して分級する粒径を設定することができる。

再洗浄手段５は、バケットコンベア機構２９によって搬出された中粒灰を洗浄しながら粗粒物と粗粒物より粒径の小さい細粒物に分級する中粒物分級手段としての分級装置５１と、分級装置５１で分級された細粒物を洗浄する細粒物洗浄手段を備えている。分級装置５１は湿式の振動篩装置で構成され、バケットコンベア機構２９からシュート５０を介して落下供給される。なお、分級装置５１として、スクリーン装置を用いることもできる。

つまり、再洗浄手段５によって中粒物を再洗浄する再洗浄工程が実行される。

シュート５０及び分級装置５１には、第二の循環経路７を介して循環供給された塩素濃度が低い洗浄排水が噴霧供給されるとともに、分級装置５１の下流側では、新規水供給経路８ａ（８）からリンス用の新規水が噴霧供給され、分級装置５１は中粒灰を洗浄しながら粗粒灰と細粒灰に分級する。

分級された粗粒灰は、水切りされた後にセメント原料として供される。粒径が大きな粗粒灰には塩素含有量が僅かであるため、それほど洗浄する必要がないのである。

第二の固液分離手段６は、サイクロン供給槽６０と湿式サイクロン６１で構成され、分級装置５１を経た細粒灰を含んだ洗浄排水がサイクロン供給槽６０に貯留され、攪拌機により濃度を均一に攪拌され、供給ポンプ６２により湿式サイクロン６１に供給される。

つまり、湿式サイクロン６１によって再洗浄工程から排出される洗浄排水と中粒物とを固液分離する第二の固液分離工程が実行される。湿式サイクロン６１で固液分離された細粒灰は、前記細粒物洗浄手段としての灰沈降槽５２で洗浄される。

湿式サイクロン６１で分離された洗浄排水は、第二の循環経路７を介して洗浄水として上述したシュート５０及び分級装置５１に循環供給され、余剰の洗浄排水はサイクロン供給槽６０に返送される。

つまり、第二の循環経路７により第二の固液分離工程で固液分離された洗浄排水を再洗浄工程へ洗浄水として返送する第二の循環工程が実行される。

サイクロン供給槽６０は洗浄排水の一部を返送水中継槽４７に供給する洗浄排水供給経路９を備えている。よって、サイクロン供給槽６０から溢流した洗浄排水が洗浄排水供給経路９を経て返送水中継槽４７を経て第一の循環経路３に供給される。

つまり、洗浄排水供給経路９により、再洗浄工程から排出される洗浄排水の一部を第一の循環工程に供給する洗浄排水供給工程が実行される。

湿式サイクロン６１で分離された洗浄排水には湿式選別手段２で十分に分離されなかった微粒灰が含まれており、このような微粒灰はサイクロン供給槽６０から洗浄排水供給経路９を経て返送水中継槽４７に送られ、第一の循環経路３を経て再度湿式選別手段２で分級される。なお、第二の固液分離手段６はサイクロン供給槽６０と湿式サイクロン６１で構成する場合に限られるものではなく、公知の脱水機、沈殿槽等により細粒灰と洗浄排水を分離する構成であってもよい。

灰沈降槽５２で沈降した細粒灰は、灰掻揚げコンベア５３で搬出されながら、新規水供給経路８ｂ（８）から噴霧供給されるリンス用の新規水により洗浄され、水切りされた後にセメント原料として供される。なお、灰沈降槽５２から溢流した洗浄排水はサイクロン供給槽６０に循環供給される。

新規水供給経路８は、新規水貯留槽８０に備えられた新規水供給量調整手段８１としての供給ポンプ８１ａ，８１ｂの回転数を調整することで、新規水供給経路８ａ、８ｂを介して供給されるリンス用の新規水の供給量を夫々調整可能に構成されている。

つまり、新規水供給経路８ａ、８ｂは分級装置５１と灰沈降槽５２のそれぞれにリンス用の新規水を供給するように構成され、新規水供給経路８ａ、８ｂにより再洗浄工程に新規水を供給する新規水供給工程が実行される。

新規水供給量調整手段８１は、洗浄対象となる焼却灰に応じて予め設定された補正式に基づいて電気伝導率計４３により検知された電気伝導率から塩化物イオン濃度を算出し、洗浄後の焼却灰に残留する塩素濃度が所定濃度範囲に入るように新規水の供給量を調整するように構成されている。

例えば、粉粒体処理システム１により処理され排出される微粒灰、細粒灰、粗粒灰を鉄筋構造物用のセメント原料に用いる場合、微粒灰、細粒灰、粗粒灰を混合した焼却灰に含まれる塩素濃度を１０００ｐｐｍ（乾燥状態）以下のような所定濃度範囲内に抑える必要がある。なお、所定濃度範囲は粉粒体処理システム１により処理され排出される微粒物、細粒物、粗粒物を焼成骨材原料として用いる場合など、その用途に応じて適宜設定される。

そこで、予め処理対象となる焼却灰の塩素濃度、微粒灰、細粒灰、粗粒灰の粒径分布及び金属類等その他の物質の重量比を求める。

さらに、フィルタプレス脱水機４１、分級装置５１及び湿式サイクロン６１で固液分離した微粒灰、細粒灰及び粗粒灰の含水率、フィルタプレス脱水機４１によって処理された洗浄排水の塩化物イオン濃度と電気伝導率の相関を求めておく。

図６に、処理対象の焼却灰が含有する微粒灰の洗浄排水中での電気伝導率と塩化物イオン濃度の相関図を例示する。

次に、フィルタプレス脱水機４１と湿式サイクロン６１で固液分離した洗浄排水の塩化物イオン濃度との相関、電気伝導率計４３が計測する電気伝導率と焼却灰の塩素含有率を所定濃度範囲にするために必要な新規水の供給量の相関をシミュレーションによって求める。

つまり、洗浄後の微粒灰が含有する塩素は、微粒灰が含有する水に塩化物イオンとして存在するので、フィルタプレス脱水機４１によって処理された洗浄排水の塩化物イオン濃度と微粒灰が含有する水の塩化物イオン濃度は等しいとみなして、微粒灰の湿潤状態の質量と含水率から塩化物イオン量を求めることで微粒灰の乾燥状態での塩素含有率を算出する。

同様に、湿式サイクロン６１で固液分離した洗浄排水とフィルタプレス脱水機４１で固液分離した洗浄排水の塩化物イオン濃度の相関から、細粒灰、粗粒灰の乾燥状態での塩素含有率を算出する。

これらの結果から、微粒灰、細粒灰、粗粒灰、を混合した焼却灰の塩素含有率を求め、所定濃度範囲にするために必要な新規水の供給量を算出するのである。

よって、処理対象物の塩素濃度が変動したり、第一の循環経路及び第二の循環経路の洗浄排水が汚れてきたりして、洗浄排水に含まれる塩化物イオン濃度が変動し、電気伝導率計４３が計測する電気伝導率が高くなれば、フィルタプレス脱水機４１から排出される洗浄排水に含まれる塩化物イオン濃度が高くなったことが分かり、フィルタプレス脱水機４１から排出される洗浄排水に含まれる塩化物イオン濃度が高いのであれば、粉粒体処理システム１から排出される焼却灰の塩素濃度が高くなることが分かるため、新規水供給量調整手段８１は新規水の供給量を増やして第二の循環経路７側の洗浄排水を希釈して、塩化物イオン濃度を低くする必要があることが分かるのである。

同様に、電気伝導率計４３が計測する電気伝導率が低くなれば、新規水の供給量を減らしても、焼却灰の塩素濃度は所定濃度範囲内に入ることになる。

このように、新規水供給量調整手段８１は、最適な新規水の供給量で粉粒体処理システム１から排出される焼却灰の塩素含有量を微粒灰、細粒灰、粗粒灰の合計で所定濃度範囲内に抑えることができ、所望の品質の微粒灰、細粒灰、粗粒灰を得ることができるのである。

よって、第一の固液分離工程は、フィルタプレス方式で微粒物と洗浄排水を固液分離するように構成され、新規水供給量調整工程は、第一の固液分離工程で固液分離された洗浄排水の電気伝導率を計測して、洗浄対象となる粉粒物に応じて予め設定された補正式に基づいて、計測した電気伝導率から塩化物イオン濃度を算出し、塩化物イオン濃度に基づいて新規水の供給量を調整する。

以上のように、中粒灰の塩素含有量は微粒灰の塩素含有量より少ないのに加えて、第二の循環経路７を流れる洗浄排水には新規水が供給されるので、洗浄排水中の塩化物イオン濃度は低く抑えられる。

よって、洗浄排水供給経路９によって塩素含有量が低い第二の循環経路７側の洗浄排水が、塩素含有量の多い第一の循環経路３側へと流れることで、第一の循環経路３に直接新規水を供給しなくても、第一の循環経路３を流れる洗浄排水の塩化物イオン濃度を効率的に低下させることができる。

図５（ａ）に示すように、本発明による粉粒体処理システム１は、湿式選別手段２により処理対象物を洗浄しながら、粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する。

湿式選別手段２は、湿式の振動篩装置やスクリーン装置などの公知の装置を適用することができるが、粉粒体に粗大な異物が混入している場合は、図２に示すような、ジグ選別装置を採用することが効果的である。

第一の固液分離手段４により湿式選別手段２から排出される洗浄排水と微粒物を固液分離し、第一の循環経路３により第一の固液分離手段４で固液分離された洗浄排水を湿式選別手段２へ洗浄水として返送し、再洗浄手段５により中粒物を再洗浄し、第二の固液分離手段６により再洗浄手段５から排出される洗浄排水と中粒物を固液分離し、第二の循環経路７により第二の固液分離手段６で固液分離された洗浄排水を再洗浄手段５へ洗浄水として返送し、新規水供給経路８により再洗浄手段に新規水を供給し、洗浄排水供給経路９により再洗浄手段５から排出される洗浄排水の一部を第一の循環経路３に供給する。

このように、本発明は、特定物質の溶出量の大小で洗浄排水の循環経路を区分することで、すなわち、特定物質の溶出量が多い洗浄排水を第一の循環経路３で循環させて洗浄水として再利用し、特定物質の溶出量の少ない洗浄排水を第二の循環経路７で循環させて洗浄水として再利用することで、特定物質の溶出効率を低下させることなく、新規水の供給量を節減するものである。

処理対象物が焼却灰のように、中粒物をさらに細粒物と粗粒物に分級することで新規水の供給量をさらに節減できる場合は、分級装置を設置することになるが、処理対象物の性状によって適宜採用することになる。

図５（ｂ）に本発明の別実施形態の処理フローを示す。上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。

上述した実施形態では、フィルタプレス脱水機４１の後段に電気伝導率計４３を備えて、洗浄排水の電気伝導率を計測することで、塩化物イオン濃度を計測する構成であったが、本実施形態では電気伝導率計４３は湿式サイクロン６１から排出される洗浄排水の電気伝導率を計測するように配置されている。電気伝導率計をフィルタプレス脱水機４１の後段にも備えてもよい。

さらに、塩化物イオン濃度は電気伝導率計により計測する場合に限らず、イオン電極により検知し、新規水供給量調整手段８１は前記塩化物イオン濃度に基づいて新規水供給工程８を介して供給される新規水の供給量を調整するように構成してもよい。また、塩化物イオン濃度を求めるイオン電極は複数備えてもよい。

なお、イオン電極を用いて塩化物イオン濃度を計測する場合は、洗浄排水中に塩化物イオン濃度を計測するイオン電極に対する妨害イオンである硫黄イオンや、ヨウ素イオン、臭素イオンが含まれている場合は除去しておく必要がある。

また、本実施形態は、微粒物に新規水を供給して再洗浄する微粒物再洗浄手段４９を備えている。フィルタプレス脱水機４１に微粒物再洗浄手段４９が備えられており、新規水量調整手段８２から新規水供給経路８ｃを介して新規水を供給して洗浄する。微粒物が含有する障害物質が多く、再洗浄手段５に供給する新規水量を増量するよりも微粒物再洗浄手段４９を備える方が新規水の使用量を低減できる場合に、このような処理フローが採用される。微粒物再洗浄手段４９は、脱水機調整槽４０に新規水を供給して撹拌洗浄する構成であってもよい。

新規水供給量調整手段８１，８２は、新規水供給量調整手段８１，８２としての供給ポンプ８１ａ，８１ｂ，８２ａの回転数を調整することで、新規水供給経路８ａ，８ｂ，８ｃを介して供給される新規水の供給量を調整する構成に限らず、新規水供給経路８ａ，８ｂ，８ｃに、流量調整バルブを備えて、新規水の供給量を調整するように構成してもよい。

上述した実施形態では、金属類、ガラ類、さらには有機質材といった粗大物が混入した焼却灰を処理対象物とする粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を説明したが、本発明による粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法の処理対象物は焼却灰に限るものではなく、処理対象物として海砂のような塩分を含んだ細骨材や、砂利のような粗骨材を洗浄して、モルタルやコンクリートの原料を得る場合にも適用が可能である。

さらに、処理対象物として不法投棄された埋立土壌等、重金属類等により汚染された土壌であって、上述したような粗大物が混入した土壌の粉粒体を資源化して再利用する場合にも適用が可能である。

例えば、重金属類等により汚染された土壌を本発明による粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法による処理対象とすると、特定物質とは重金属類等の汚染物質の濃度となり、例えば、イオン電極により洗浄排水に含まれるカドミウムの濃度を計測して新規水の供給量を適当に調整し、排出される土壌に含まれる重金属類の濃度が所定濃度範囲内に制御するように構成すればよい。

上述した実施形態では、脱水機調整槽４０、排水貯留槽４４、返送水中継槽４７、サイクロン供給槽６０を夫々洗浄排水が流れる経路に沿って配置した構成について説明したが、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、脱水機調整槽４０、排水貯留槽４４、返送水中継槽４７、サイクロン供給槽６０を隣接させ流入堰７０，７１，７２，７３で区画して構成してもよい。

排水貯留槽４４と、返送水中継槽４７の間の流入堰７０は、脱水機調整槽４０と返送水中継槽４７の間の流入堰７１より低く設定されている。脱水機調整槽４０と返送水中継槽４７の間の流入堰７１は、返送水中継槽４７とサイクロン供給槽６０の間の流入堰７２より低く設定されている。

返送水中継槽４７とサイクロン供給槽６０の間の流入堰７２は、排水貯留槽４４とサイクロン供給槽６０の間の流入堰７３より低く設定されている。排水貯留槽４４に備えられた排水処理施設への配管７４は流入堰７０と流入堰７１の間の高さに設定してある。

このように構成することで、返送水中継槽４７には、流入堰７０，７１，７２からの溢流した洗浄排水が流入することとなる。よって、例えば、返送水中継槽４７に設置した、返送水中継ポンプ４８が故障等により停止し、返送水中継槽４７の水位が上昇し続けても、返送水中継槽４７及び排水貯留槽４０に貯留された洗浄排水は配管７４により排水処理施設へと流出するので、脱水機調整槽４０、排水貯留槽４４、返送水中継槽４７、サイクロン供給槽６０から洗浄排水が溢流しない。

以上説明した粉粒体処理システムの具体的構成は上述の実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：粉粒体処理システム
２：湿式選別手段
３：第一の循環経路
４：第一の固液分離手段
５：再洗浄手段
６：第二の固液分離手段
７：第二の循環経路
８，８ａ，８ｂ，８ｃ：新規水供給経路
９：洗浄排水供給経路
２０：洗浄水槽
２１：脈動洗浄槽
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：プーリー
２２：コンベアベルト
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ：水噴射ノズル
２４：シュート
２４ａ：傾斜面
２４ｂ，２４ｃ：洗浄ノズル
２５：粗大物搬出口
２５ａ：回転ブラシ
２６：溢流堰
２７：排水樋
２８：スクリーン装置
２９：バケットコンベア機構
２９ａ：バケット
３０：脈動発生装置
３１：プランジャ
３２：ロッド
３３：エキセントリックシーブ
３４：モータ
３５：回転軸
３６：ベルトコンベア装置
３７：ベローズ
４０：脱水機調整槽
４１：フィルタプレス脱水機
４２：給泥ポンプ
４３：電気伝導率計
４４：排水貯留槽
４５：排砂ポンプ
４６：排砂経路
４７：返送水中継槽
４８：返送水中継ポンプ
４９：微粒物再洗浄手段
５０：シュート
５１：分級装置
５２：灰沈降槽
５３：灰掻揚げコンベア
６０：サイクロン供給槽
６１：湿式サイクロン
８０：新規水貯留槽
８１：新規水供給量調整手段
８１ａ，８１ｂ：供給ポンプ
８２：新規水供給量調整手段
８２ａ：供給ポンプ

Claims (10)

1. 粉粒体を洗浄しながら微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段と、
   前記湿式選別手段から排出される洗浄排水と前記微粒物を固液分離する第一の固液分離手段と、
   前記第一の固液分離手段で固液分離された洗浄排水を前記湿式選別手段へ洗浄水として返送する第一の循環経路と、
   前記湿式選別手段で分級された中粒物を再洗浄する再洗浄手段と、
   前記再洗浄手段から排出される洗浄排水と前記中粒物を固液分離する第二の固液分離手段と、
   前記第二の固液分離手段で固液分離された洗浄排水を前記再洗浄手段へ洗浄水として返送する第二の循環経路と、
   前記再洗浄手段に新規水を供給する新規水供給経路と、
   前記再洗浄手段から排出される洗浄排水の一部を、洗浄水として前記第一の循環経路に供給する洗浄排水供給経路を備えている粉粒体処理システム。
2. 前記第一の固液分離手段または前記第二の固液分離手段の少なくとも何れかの後段に、洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を求めるためのセンサを備え、前記センサにより検知された値に基づいて前記新規水供給経路を介して供給される新規水の供給量を調整する新規水供給量調整手段を備えている請求項１記載の粉粒体処理システム。
3. 前記再洗浄手段は、前記中粒物を洗浄しながら粗粒物と粗粒物より粒径の小さい細粒物に分級する中粒物分級手段と、前記中粒物分級手段により分級された細粒物を再洗浄する細粒物洗浄手段を備えて構成され、前記新規水供給経路により前記中粒物分級手段と前記細粒物洗浄手段のそれぞれに新規水を供給する請求項１または２記載の粉粒体処理システム。
4. 第一の固液分離手段が脱水機であって、前記センサは前記脱水機から排出された洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を検知するように配置されている請求項２または３記載の粉粒体処理システム。
5. 前記脱水機がフィルタプレス脱水機である請求項４記載の粉粒体処理システム。
6. 前記センサが洗浄排水の電気伝導率を計測する電気伝導率計であり、前記新規水供給量調整手段は洗浄対象となる粉粒体に応じて予め設定された補正式に基づいて電気伝導率から前記特定物質のイオン濃度を算出する請求項２から５の何れかに記載の粉粒体処理システム。
7. 前記イオン濃度が塩化物イオン濃度である請求項２から６の何れかに記載の粉粒体処理システム。
8. 粉粒体を洗浄しながら微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別工程と、
   前記湿式選別工程から排出される洗浄排水と前記微粒物とを固液分離する第一の固液分離工程と、
   前記第一の固液分離工程で固液分離された洗浄排水を前記湿式選別工程へ洗浄水として返送する第一の循環工程と、
   前記湿式選別工程で分級された中粒物を再洗浄する再洗浄工程と、
   前記再洗浄工程から排出される洗浄排水と前記中粒物とを固液分離する第二の固液分離工程と、
   前記第二の固液分離工程で固液分離された洗浄排水を前記再洗浄工程へ洗浄水として返送する第二の循環工程と、
   前記再洗浄工程に新規水を供給する新規水供給工程と、
   前記再洗浄工程から排出される洗浄排水の一部を前記第一の循環工程に供給する洗浄排水供給工程と、
   を備えている粉粒体処理方法。
9. 前記第一の固液分離工程または前記第二の固液分離工程の何れかを経た洗浄排水に含まれる特定物質のイオン濃度を求め、前記特定物質のイオン濃度に基づいて前記新規水供給工程で供給される新規水の供給量を調整する新規水供給量調整工程を備えている請求項８記載の粉粒体処理方法。
10. 前記第一の固液分離工程は、フィルタプレス方式で微粒物と洗浄排水を固液分離するように構成され、前記新規水供給量調整工程は、前記第一の固液分離工程で固液分離された洗浄排水の電気伝導率を計測して、洗浄対象となる粉粒物に応じて予め設定された補正式に基づいて、計測した電気伝導率から前記特定物質のイオン濃度を算出し、前記イオン濃度に基づいて新規水の供給量を調整するように構成されている請求項９記載の粉粒体処理方法。

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