JP2010234217A - 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から排出された微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離手段４と、微粒物固液分離手段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、前記中粒物を再洗浄する再洗浄手段５から排出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、洗浄水として第一の循環経路３に供給する洗浄排水供給経路９と、第二の循環経路７に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡手段６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。

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灰や土壌等の粉粒体を資源化して再利用する場合、粗大物を分離除去するとともに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、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、土壌を掘削して金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去するとともに、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。

焼却主灰や飛灰などの焼却灰は、一般に最終処分場に埋立処理され、或いは、溶融炉において高温で溶融処理して化学的に安定したスラグに減容化して処分されているが、近年、最終処分場の容量の飽和などの問題からセメント原料として再利用することが考えられている。

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、先ず、焼却残渣から金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去する必要がある。

さらに、焼却灰を予熱装置にて予熱処理した後にロータリーキルンなどで焼成する際に、焼却灰に含まれる塩素成分により装置が腐食するという問題があるため、予め焼却灰を水洗処理して塩素を除去する必要がある。

また、国内のセメントの消費量の約７０％を占める普通ポルトランドセメントの原料として焼却灰を利用する場合は、コンクリート中の鉄筋の腐食を防止するために塩素除去が必要となる。

特許文献１には、都市ゴミ焼却炉より排出される焼却灰を、主灰と飛灰とに別々の受槽に回収する回収工程、該回収工程の主灰受槽の主灰を粉砕し、平均粒径２００μｍ以下の大きさの粉砕粒子を得る粉砕工程、該回収工程の飛灰受槽の飛灰を還元雰囲気下、３００ないし４５０℃の温度で処理してダイオキシン類を分解する脱ダイオキシン工程、及び、粉砕工程より得られる主灰と脱ダイオキシン工程より得られる飛灰とを水洗し、塩素成分が低減された固形分を回収する洗浄工程を含む焼却灰の処理方法が提案されている。

特開２００３−１０３２３２号公報

しかし、特許文献１に記載される方法では、粉砕工程より得られる主灰と脱ダイオキシン工程より得られる飛灰とを混合して同時に水洗処理するために、効率が悪いという問題があった。

一般に焼却主灰中の塩素濃度は１％程度であるのに対して、飛灰中の塩素濃度は８〜十数％と非常に高く、これらを纏めて洗浄するのは非効率的であり、多量の洗浄水が必要とされるばかりか、有機分を含まない飛灰と有機分を含む主灰を纏めることにより、大量の洗浄排水を浄化処理するために規模の大きな生物処理槽が必要となるのである。

また、大半の洗浄装置が焼却主灰中に含まれる残飯、紙、木片、繊維類、ビニールなどの未燃物、ガラ類、金属類などの雑多な固形物を想定したものではないため、これらを効率的に除去しなければならないという課題もあった。

このように、粗大物が混入した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効率的に除去する必要性は、焼却灰に限らず、雑多な廃棄物が不法投棄された汚染土壌等の粉粒体に共通している。

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た微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離手段と、前記微粒物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た洗浄排水の一部を、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と、前記第二の循環経路に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡手段を備えている点にある。

粒径により障害物質の含有率が異なる処理対象物を洗浄するにあたり、湿式選別手段は、処理対象物が洗浄されながら粉粒体が障害物質の含有率が高い微粒物と微粒物より粒径が大きく障害物質の含有率が低い中粒物に分級される。

障害物質の含有率が高い微粒物は、微粒物固液分離手段により洗浄排水と固液分離され、サイクロン式の固液分離手段から排出された障害物質の含有率が高い洗浄排水は、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る。

微粒物よりも障害物質の含有率が低い中粒物は再洗浄手段により再洗浄され、再洗浄手段から排出された障害物質の含有率の低い洗浄排水は、第二の循環経路を介して前記再洗浄手段へ洗浄水として返送される。再洗浄手段には新規水供給経路により新規水が供給されるので、前記洗浄排水の障害物質の含有率はさらに低下することとなる。

このように、障害物質の含有率が低下された洗浄排水の一部が、洗浄水供給経路を介して前記第一の循環経路に供給されるので、第一の循環経路によって湿式選別手段に返送される洗浄排水が希釈されて障害物質の含有率が低下し、障害物質の含有率が低下した洗浄排水が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できる。

しかし、洗浄排水中に浮遊するような微粒物が多量に含まれると、洗浄排水が発泡しやすく、ムース状のスカムが大量に発生して各処理手段から溢れだし、頻繁に煩雑な清掃作業が必要となったり、粉粒体処理システムが円滑に稼働できなくなるという虞がある。

そこで、消泡手段を第二の循環経路に備えることで、第二の循環経路を流れる洗浄排水に発泡が生じても消泡でき、新たな発泡を抑制することができる。さらに、このように消泡及び発泡の抑制された洗浄排水が洗浄排水供給手段により第一の循環経路に供給されるので、第一の循環経路を流れる洗浄排水の消泡及び発泡の抑制が可能となり、粉粒体処理システム全体にわたってスカムの発生が抑制でき、円滑な稼働が可能となる。なお、消泡手段としては、例えば、化学的な手段として消泡剤、物理的な手段として超音波や温度等が採用できる。

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、前記消泡手段は、前記洗浄排水に消泡剤を供給する消泡剤供給手段を備えている点にある。

上述の構成によれば、消泡剤供給手段が供給する消泡剤により洗浄排水に発生した泡の泡膜の表面張力を局部的に低下させて泡を破壊させたり、泡膜の表面張力を全体的に低下させ泡を不安定化して、僅かな条件変動で消泡することができ、さらに、新たな発泡の抑制をすることができる。

消泡剤として、例えば、シリコーン系消泡剤としてはオイル型，オイルコンパウンド型，溶液型，エマルジョン型，自己乳化型が好ましく例示でき、有機系消泡剤としては、界面活性剤，ポリエーテル，高級アルコール等の有機系消泡剤が好ましく例示でき、これらの消泡剤から処理対象物に応じて少なくとも何れか一つ、または、何れかを組み合わせて採用することで、効率的に消泡（破泡）及び発泡の抑制をすることができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記第一の循環経路に、前記微粒物固液分離手段により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留槽を備えるとともに、前記第二の循環経路に、前記再洗浄手段から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留槽を備え、前記洗浄排水供給経路は、前記第二の貯留槽から洗浄排水が前記第一の貯留槽に溢流するように構成され、前記消泡剤供給手段は、前記第二の貯留槽に設けられている点にある。

前記第二の循環経路に備えた前記再洗浄手段から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留槽から、前記第一の循環経路に備えた前記微粒物固液分離手段により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留槽に、ポンプ等によって洗浄排水を供給することも考えられるが、ポンプ等では第二の貯留槽に含まれる中粒物が詰まり故障する虞があり、さらには、動力源が必要となり設備コストやランニングコストが高くなるという問題がある。

そこで、前記第二の貯留槽から洗浄排水が前記第一の貯留槽に溢流するように構成することで、ポンプのような故障や動力源が不要となり、安定的な排水及び消泡剤の適量な供給が可能となる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記再洗浄手段は、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るとともに、前記中粒物分級手段により分級された細粒物と洗浄排水を固液分離するサイクロン式の固液分離手段を備え、前記サイクロン式の固液分離手段により固液分離された細粒物が前記細粒物洗浄手段で再洗浄される点にある。

細粒物と洗浄排水を固液分離するにあたり、サイクロン式の固液分離手段は、連続運転が可能であり、固液分離の効率がよい。しかし、サイクロン式の固液分離手段は、細粒物と洗浄排水に高速回転を発生させ、比重の大小で固液分離するため非常に泡が発生しやすいという問題があった。

しかし、上述のように、第二の循環経路に洗浄排水に発生した泡を消泡するために、消泡手段を備えているので、洗浄排水に発泡が生じても消泡でき、さらには新たな発泡を抑制することができるため、サイクロン式の固液分離手段を効果的に用いることができる。

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率が多いが、細粒物は中粒物分級手段で洗浄された後に、サイクロン式の固液分離手段により効果的に固液分離された後、細粒物洗浄手段でさらに洗浄されるため十分に洗浄される。このように、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。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記微粒物固液分離手段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た洗浄排水には、微粒物や浮遊物が含まれているため非常に発泡しやすい。しかし、フィルタプレス脱水機により微粒物と洗浄排水を固液分離する際に、多くの浮遊物は微粒物とともに洗浄排水と固液分離されるため、フィルタプレス脱水機から排出された洗浄排水には発泡の原因となる微粒物や浮遊物が極めて少ないので、洗浄排水が発泡する虞を低減できる。

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６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た微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離工程と、前記微粒物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た洗浄排水の一部を、洗浄水として前記第一の循環工程に供給する洗浄排水供給工程と、前記第二の循環工程に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡工程を備えている点にある。

同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記消泡工程は、前記洗浄排水に消泡剤を供給する消泡剤供給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８に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、 前記第一の循環工程に、前記微粒物固液分離工程により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留工程を備えるとともに、前記第二の循環工程に、前記再洗浄工程から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留工程を備え、前記洗浄排水供給工程は、前記第二の貯留工程から洗浄排水が前記第一の貯留工程に溢流するように構成され、前記消泡剤供給工程は、前記第二の貯留工程に設けられている点にある。

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ブロック説明図 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）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及び図２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から排出された微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離手段４と、微粒物固液分離手段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、洗浄水として第一の循環経路３に供給する洗浄排水供給経路９と、第二の循環経路７に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡手段６を備えている。

図３から図５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。投入シュート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。

つまり、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。つまり、湿式選別手段２は、粉粒体である焼却灰を洗浄しながら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す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微粒物固液分離手段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。

微粒物固液分離手段４は、脱水機調整槽４０と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微粒物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、例えば２台のフィルタプレス脱水機を交互にバッチ運転することで、一方のフィルタプレス脱水機が固液分離している間に、他方のフィルタプレス脱水機はケーキの排出や清掃作業をするなどして、常に一方のフィルタプレス脱水機が微粒物固液分離工程を実行できるように構成されている。

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。

フィルタプレス脱水機４１から排出される洗浄排水には、塩化物イオンや、鉛、亜鉛、カドミウム等の重金属等が含まれている場合は、ｐＨ調整剤、キレート剤等の薬品を添加し、洗浄排水に含まれる重金属を取り除くことが好ましい。

排水貯留槽４４は、図示しない排水ピットからの流入する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。排水貯留槽４４に排水ピットからの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へ洗浄水として返送することができる。

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に、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。

よって、本実施形態では、返送水中継槽４７が第一の循環経路３に備えられた微粒物固液分離手段により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留槽となり、第一の循環工程に、微粒物固液分離工程により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留工程が実行される。

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による微粒物固液分離工程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４１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としての細粒灰沈降槽５３を備えるとともに、分級手段５１により分級された細粒物と洗浄排水を固液分離するサイクロン式の固液分離手段としての湿式サイクロン５２を備え、湿式サイクロン５２により固液分離された細粒物が細粒灰沈降槽５３で洗浄されるように構成されている。

つまり、再洗浄手段５により、湿式選別手段２による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が実行される。

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。

シュート５０及び分級装置５１には、湿式サイクロン５２で固液分離された塩素濃度が低い洗浄排水が返送され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。

分級装置５１で分級された細粒灰と洗浄排水はサイクロン供給槽６０に貯留され、サイクロン供給槽６０に貯留された細粒物と洗浄排水は攪拌機により濃度を均一に攪拌され、供給ポンプ５５により湿式サイクロン５２に供給される。

湿式サイクロン５２で固液分離された洗浄排水は、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。

細粒灰沈降槽５３で沈降した細粒灰は、灰掻揚げコンベア５４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、細粒灰沈降槽５３から溢流した洗浄排水はサイクロン供給槽６０に貯留される。

よって、本実施形態では、分級装置５１からサイクロン供給槽６０に至る経路、サイクロン供給槽６０から湿式サイクロン５２に至る経路、湿式サイクロン５２から細粒物沈降槽５３に至る経路、細粒物沈降槽５３からサイクロン供給槽６０に至る経路、湿式サイクロン５２から分級装置５１及びサイクロン供給槽６０に至る経路が第二の循環経路７となり、サイクロン供給槽６０が第二の循環経路７に備えられ、再洗浄手段から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留槽となる。

つまり、第二の循環経路７により、再洗浄手段５による再洗浄工程から排出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、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。サイクロン供給槽６０により、第二の循環工程に、再洗浄工程から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留工程が実行される。

サイクロン供給槽６０には、サイクロン供給槽６０が貯留する洗浄排水に、洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡手段６としての消泡剤供給手段６１が備えられている。

なお、消泡剤供給手段６１は、サイクロン供給槽６０に備える場合に限らず、例えば、湿式サイクロン５２から分級装置５１に至る経路等、第二の循環経路７の適当な箇所に備えてもよい。

消泡剤供給手段６１は、消泡剤貯留槽６１ａに貯留された消泡剤を供給ポンプ６１ｂによって消泡剤供給配管６１ｃを介して、サイクロン供給槽６０に貯留された洗浄排水に供給することで洗浄排水の消泡及び発泡の抑制ができ、ムース状のスカムが発生することを抑制できる。

なお、消泡剤は、シリコーン系消泡剤または有機系消泡剤の消泡剤であり、シリコーン系消泡剤としてはオイル型，オイルコンパウンド型，溶液型，エマルジョン型，自己乳化型が好ましく例示でき、有機系消泡剤としては、界面活性剤，ポリエーテル，高級アルコール等の有機系消泡剤が好ましく例示できる。

何れにせよ、泡膜の表面張力を局部的に低下させて泡を破壊させたり、泡膜の表面張力を全体的に低下させ泡を不安定化して、僅かな条件変動で消泡できるものであればよく、処理対象物である粉粒体の種類や条件に応じて、上述の消泡剤から少なくとも何れか一つまたは何れかを複数組み合わせて適宜用いればよい。

さらに、消泡剤の供給量は、処理対象物の性状の違いによる発泡の程度に応じて適宜設定すればよい。

さらに、サイクロン供給槽６０は、サイクロン供給槽６０に貯留した洗浄排水の一部を洗浄水として返送水中継槽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から洗浄排水が返送水中継槽４７に溢流して、第一の循環経路３に供給される。なお、返送水中継槽４７の洗浄排水は、サイクロン供給槽６０に逆流しないように構成されている。

第二の循環経路７を循環する洗浄排水には、湿式選別手段２で十分に中粒物と分級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。

洗浄排水供給経路９により返送水中継槽４７に溢流する洗浄排水には消泡剤が含まれているため、第一の循環経路３を経て再度湿式選別手段２に返送される洗浄排水の消泡及び発泡の抑制がされ、ムース状のスカムの発生が抑制できる。

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た洗浄排水の一部を、洗浄水として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、消泡手段６により、第二の循環工程に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡工程が実行され、消泡剤供給手段６１により、洗浄排水に消泡剤を供給する消泡剤供給工程が実行される。なお、洗浄排水供給工程は、第二の貯留工程から洗浄排水が第一の貯留工程に溢流するように構成され、消泡剤供給工程は、第二の貯留工程に設けられている。

上述した実施形態では、新規水供給経路８ａ，８ｂによる新規水の供給について詳述しなかったが、例えば、新規水供給経路８ａ，８ｂは、新規水貯留槽８０に備えられた新規水供給ポンプ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。

また、新規水供給ポンプ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。

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。

新規水供給ポンプ８１ａ，８１ｂは、予め計測した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と、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５２で固液分離した微粒灰、細粒灰及び粗粒灰の含水率と、図示しないイオン電極や電気伝導率計等のセンサにより直接または間接的に計測したフィルタプレス脱水機４１や湿式サイクロン５２から排出される洗浄排水の塩化物イオン濃度から、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、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適宜調整可能に構成されている。

新規水供給ポンプ８１ａ，８１ｂ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。

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。

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。

このように、塩化物イオン濃度の高低で洗浄排水の循環経路を区分することで、すなわち、塩化物イオン濃度が高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、塩化物イオン濃度の低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、新規水の供給量を節減できるのである。

なお、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。

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、微粒物固液分離手段から排出される洗浄排水に含まれるカドミウムの濃度をイオン電極等のセンサにより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独立して配置した構成について説明したが、図６（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。

よって、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し、返送水中継槽４７に流入した洗浄排水は、脱水機調整槽４０やサイクロン供給槽６０に逆流することがない。

このように構成することで、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。

上述した実施形態では、消泡手段６として消泡剤供給手段６１を備えて再洗浄手段５から排出される洗浄排水に消泡剤を供給して消泡する構成について説明したがこれに限らない。消泡手段６として、洗浄排水の温度や圧力の変化や超音波のように物理的に発泡条件を不安定化させて消泡及び発泡の抑制をする手段を備えた構成であってもよい。

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：微粒物固液分離手段
５：再洗浄手段
６：消泡手段
７：第二の循環経路
８，８ａ，８ｂ：新規水供給経路
９：洗浄排水供給経路
１０：金属回収部
２０：洗浄水槽
２１：脈動洗浄槽
２１ａ：注水部
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：投入シュート
２４ａ：傾斜面
３０：脈動発生装置
２４ｂ：洗浄ノズル
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
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
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
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
５０：シュート
５１：分級装置
５２：湿式サイクロン
５３：細粒灰沈降槽
５４：灰掻揚げコンベア
５５：供給ポンプ
６０：サイクロン供給槽
６１：消泡剤供給手段
６１ａ：消泡剤貯留槽
６１ｂ：供給ポンプ
６１ｃ：消泡剤供給配管
７０，７１，７２，７３：流入堰

Claims (8)

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た微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離手段と、
   前記微粒物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た洗浄排水の一部を、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と、
   前記第二の循環経路に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡手段を備えている粉粒体処理システム。
2. 前記消泡手段は、前記洗浄排水に消泡剤を供給する消泡剤供給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. 前記第一の循環経路に、前記微粒物固液分離手段により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留槽を備えるとともに、
   前記第二の循環経路に、前記再洗浄手段から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留槽を備え、
   前記洗浄排水供給経路は、前記第二の貯留槽から洗浄排水が前記第一の貯留槽に溢流するように構成され、
   前記消泡剤供給手段は、前記第二の貯留槽に設けられている請求項２記載の粉粒体処理システム。
4. 前記再洗浄手段は、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るとともに、
   前記中粒物分級手段により分級された細粒物と洗浄排水を固液分離するサイクロン式の固液分離手段を備え、
   前記サイクロン式の固液分離手段により固液分離された細粒物が前記細粒物洗浄手段で再洗浄される請求項１から３の何れか記載の粉粒体処理システム。
5. 前記微粒物固液分離手段がフィルタプレス脱水機である請求項１から４の何れかに記載の粉粒体処理システム。
6. 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た微粒物と洗浄排水を固液分離する微粒物固液分離工程と、
   前記微粒物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た洗浄排水の一部を、洗浄水として前記第一の循環工程に供給する洗浄排水供給工程と、
   前記第二の循環工程に洗浄排水に発生した泡を消泡する消泡工程を備えている粉粒体処理方法。
7. 前記消泡工程は、前記洗浄排水に消泡剤を供給する消泡剤供給工程を備えている請求項６記載の粉粒体処理方法。
8. 前記第一の循環工程に、前記微粒物固液分離工程により固液分離された洗浄排水を貯留する第一の貯留工程を備えるとともに、
   前記第二の循環工程に、前記再洗浄工程から排出された洗浄排水を貯留する第二の貯留工程を備え、
   前記洗浄排水供給工程は、前記第二の貯留工程から洗浄排水が前記第一の貯留工程に溢流するように構成され、
   前記消泡剤供給工程は、前記第二の貯留工程に設けられている請求項７記載の粉粒体処理方法。

Images