JP2012245448A - 廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電によよって廃棄物をガス化させ、有害ガス、金属からなるガスを吸着除去する廃棄物処理装置を提供すること。
【解決手段】廃棄物処理装置は、対向する電極２６の間に発熱体が配置され、電極間に印加される電圧により発熱体の間で生じた放電によって廃棄物を熱分解させ分解ガス２５を発生する、直列に接続された放電炉２０ａ、２０ｂを備えた熱分解装置１００と、これから送流される分解ガスに水を噴射させて急速冷却する共に分解ガスに含まれる有害ガスを水によって洗浄除去するガス急速冷却装置４０と、冷却された分解ガスに含まれる酸化炭素ガスを吸着する第１の吸着装置９０ｂと、ここで吸着されなかった主として金属元素からなる残りのガスを吸着する第２の吸着装置２００とを有し、無害なガスが大気中に放出され、第２の吸着装置によって吸着された金属は回収され再資源として使用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電による高温で廃棄物を熱分解してガス化して処理する廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関する。

現在、一般廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物等の廃棄物は、分別処理、圧縮処理、焼却処理、溶融固化処理等の処理が廃棄物の種類に応じてなされた後に、地中に埋立て処分が行われている。

廃棄物を焼却炉で直接焼却処理する方法の他に、廃棄物を高温で熱分解しガス化処理する方法も知られている。例えば、放電を利用した高温による廃棄物の熱分解に関しては、多くの報告がなされている（例えば、後記する特許文献１〜特許文献９を参照。）。

環境保全のために、廃棄物の焼却処理に伴う大気中への排煙中には、ダイオキシン類等の有害ガスを含まないことが要求される。例えば、廃棄物の焼却処理における大気中へのダイオキシンの放出を防止するためには、高温での廃棄物の焼却、又は、ダイオキシン除去装置の設置が必要となるが、何れも高価な設備を必要とする。また、廃棄物の焼却処理に伴う灰残渣は、埋立地の有効利用の点から、灰残渣の発生量を少なくすること、灰残渣を資源として再利用すること等が要求されている。このように、廃棄物の処理に伴う大気中への排煙中に含まれる有害ガス、及び、廃棄物の処理に伴う灰残渣の量を可能な限り少なくすることが、環境保全、資源の有効利用の点から重要である。

本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、放電による高熱によって廃棄物を熱分解しガス化させて、有害ガス、金属又は／及び半金属元素からなるガスを吸着除去し、無害なガスが排煙として大気中に放出され、灰残渣が殆ど発生しない廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供することにある。

即ち、本発明は、対向する電極（例えば、電極２６）の間に複数の発熱体（例えば、後述の実施の形態における１次発熱体２２ａ、２次発熱体２２ｂ）が配置され、前記電極間に印加される電圧により前記発熱体の間で生じた放電によって廃棄物を熱分解させ前記廃棄物の分解ガスを発生する放電炉（例えば、後述の実施の形態における１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂ）を備えた熱分解装置と、この熱分解装置から送流される前記分解ガスに水を噴射して、前記分解ガスを冷却するガス冷却装置（例えば、ガス急速冷却装置４０）と、このガス冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガスを吸着する第１の吸着装置（例えば、第１の吸着装置９０ｂ）と、この第１の吸着装置によって吸着されなかった残りのガスを誘引するガス誘引装置（例えば、ガス誘引装置５０ａ）と、このガス誘引装置から送流される前記残りのガスを吸着する第２の吸着装置（例えば、第２の吸着装置２００）とを有する、廃棄物処理装置に係るものである。

また、本発明は、対向する電極（例えば、電極２６）の間に複数の発熱体（例えば、後述の実施の形態における１次発熱体２２ａ、２次発熱体２２ｂ）が配置され、前記電極間に印加される電圧により前記発熱体の間で放電を生じる放電炉（例えば、後述の実施の形態における１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂ）を備えた熱分解装置に廃棄物を導入する第１の工程と、この第１の工程に続いて、前記放電によって前記廃棄物を熱分解させ前記廃棄物の分解ガスを発生する第２の工程と、ガス冷却装置（例えば、ガス急速冷却装置４０）で、前記熱分解装置から送流される前記分解ガスに水を噴射して、前記分解ガスを冷却する第３の工程と、前記ガス冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガスを第１の吸着装置（例えば、第１の吸着装置９０ｂ）で吸着する第４の工程と、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった残りのガスをガス誘引装置（例えば、ガス誘引装置５０ａ）で誘引し第２の吸着装置（例えば、第２の吸着装置２００）へ送流する第５の工程と、前記ガス誘引装置から送流される前記残りのガスを前記第２の吸着装置で吸着する第６の工程とを有する、廃棄物処理方法に係るものである。

本発明によれば、前記熱分解装置において放電による高熱によって前記廃棄物を熱分解し前記分解ガスとし、前記ガス冷却装置に送流される前記分解ガスに水を噴射して、前記分解ガスを急速に冷却し、前記第１の吸着装置、前記第２の吸着装置における吸着効率を高めると共に、前記分解ガスの一部のガスを水によって洗浄除去し、前記ガス冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガスを前記第１の吸着装置によって吸着し、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった主として金属元素からなるガスを、前記第２の吸着装置によって吸着した後、無害なガスが大気中に放出され、前記廃棄物の灰残渣を殆ど生じることがなく、また、前記第２の吸着装置の吸着剤に吸着された金属元素からなるガスを、金属として回収し、再資源として使用することができる、廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供することができる。

また、前記酸化炭素ガスは一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスであり、前記分解ガスには主として一酸化炭素ガスが含まれるが、この一酸化炭素ガスを、ガスバーナー等のガス燃焼炉を使用して燃焼させて二酸化炭素ガスに変換することなく、前記第１の吸着装置によって有害な一酸化炭素ガス、地球温暖化の原因となる二酸化炭素ガスを吸着、除去するので、ガスバーナー等の高温の火元を使用するガス燃焼炉を必要とせず、装置構成が単純化されたものとなり、取扱いが安全であり、また、ガスの流速の大きな変化を生じるガス燃焼炉を使用しないので、前記第１の吸着装置、前記第２の吸着装置における吸着効率を最適なものとするように、複雑な制御によらず前記第１の吸着装置、前記第２の吸着装置におけるガスの滞留時間を制御することができる。

本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（１）の構成例を説明する図である。 本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（２）の構成例を説明する図である。 同上、廃棄物処理装置を構成する熱分解装置の１次放電炉の本体部の構造例を説明する図である。 同上、廃棄物処理装置で使用される水再生装置の一例を示す図である。 同上、廃棄物処理装置で使用される並列に配置した吸着装置の例を示す図である。 同上、廃棄物処理方法（１）の手順例を説明する流れ図である。 同上、廃棄物処理方法（２）の手順例を説明する流れ図である。 本発明の実施例における、焼却灰の処理における排ガスの分析結果を示す図である。

本発明の廃棄物処理装置では、前記熱分解装置は、直列に接続された第１の放電炉と第２の放電炉を備える構成とするのがよい。このような構成とすることによって、前記廃棄物が前記第１の放電炉に導入され、前記第１の放電炉で生じた前記分解ガスが前記第２の放電炉に送流され、前記第２の放電炉で前記分解ガスは更に熱分解され、低分子量のガスに分解することができる廃棄物処理装置を提供することができる。

また、前記酸化炭素ガスが一酸化炭素、二酸化炭素であり、前記第１の吸着装置は、一酸化炭素ガスを吸着する一酸化炭素吸着槽と二酸化炭素ガスを吸着する二酸化炭素吸着槽とが直列に配置された吸着槽からなる構成とするのがよい。このような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせず安全に、有害な一酸化炭素ガス、地球温暖化の原因となる二酸化炭素ガスを吸着、除去することができる廃棄物処理装置を提供することができる。

また、前記第２の吸着装置は、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった主として金属元素からなるガスを吸着する構成とするのがよい。このような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせずに、貴金属、希土類金属、遷移金属等の金属を吸着することができる廃棄物処理装置を提供することができ、これら金属を回収して再資源として使用することができる。前記第１の吸着装置によって吸着されなかったガスが、主として半金属元素からなるガスである場合には、前記第２の吸着装置は主として半金属元素からなるガスを吸着する構成とし、或いは、前記第１の吸着装置によって吸着されなかったガスが、金属元素からなるガス及び半金属元素からなるガスである場合には、前記第２の吸着装置は、金属元素からなるガス及び半金属元素からなるガスを吸着する構成とするのがよい。以上のような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせずに、金属又は／及び半金属（金属又は半金属、或いは、金属及び半金属）を吸着することができる廃棄物処理装置を提供することができ、金属又は／及び半金属を回収して再資源として使用することができる。

本発明の廃棄物処理方法では、前記熱分解装置は、直列に接続された第１の放電炉と第２の放電炉を備え、前記廃棄物が前記第１の放電炉に導入され、前記第１の放電炉で生じた前記分解ガスが前記第２の放電炉に送流される構成とするのがよい。このような構成とすることによって、前記第１の放電炉で生じた前記分解ガスは更に熱分解され、低分子量のガスに分解することができる廃棄物処理方法を提供することができる。

また、前記酸化炭素ガスが一酸化炭素、二酸化炭素であり、前記第１の吸着装置は、一酸化炭素ガスを吸着する一酸化炭素吸着槽と二酸化炭素ガスを吸着する二酸化炭素吸着槽とが直列に配置された吸着槽からなる構成とするのがよい。このような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせず安全に、有害な一酸化炭素ガス、地球温暖化の原因となる二酸化炭素ガスを吸着、除去することができる廃棄物処理方法を提供することができる。

また、前記第２の吸着装置は、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった主として金属元素からなるガスを吸着する構成とするのがよい。このような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせずに、貴金属、希土類金属、遷移金属等の金属を吸着することができる廃棄物処理方法を提供することができ、これら金属を回収して再資源として使用することができる。前記第１の吸着装置によって吸着されなかったガスが、主として半金属元素からなるガスである場合には、前記第２の吸着装置は主として半金属元素からなるガスを吸着する構成とし、或いは、前記第１の吸着装置によって吸着されなかったガスが、金属元素からなるガス及び半金属元素からなるガスである場合には、前記第２の吸着装置は、金属元素からなるガス及び半金属元素からなるガスを吸着する構成とするのがよい。以上のような構成とすることによって、複雑な構成を必要とせずに、金属又は／及び半金属（金属又は半金属、或いは、金属及び半金属）を吸着することができる廃棄物処理方法を提供することができ、金属又は／及び半金属を回収して再資源として使用することができる。

本発明の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法では、前記熱分解装置は、直列に接続された第１の放電炉と第２の放電炉からなる第１の組及び第２の組を備え、この第１の組と第２の組が並列に配置された構成とするのがよい。このような構成とすることによって、前記熱分解装置は、前記第１の組による熱分解装置Ａと前記第２の組による燃焼装置Ｂとを有するので、燃焼装置Ａと燃焼装置Ｂとを切換えて使用し、連続して長時間、作動させることができる。

また、前記廃棄物は、固体、液体、気体のうちの少なくとも１つの状態からなる物質である構成とするのがよい。このような構成とすることによって、処理可能な対象は特定の性状を有するものに限定されることがなく、一般廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物等の、固体状、液体状、気体状の何れの性状を有する前記廃棄物を処理することができる。

また、前記発熱体は球形であり、隣接する前記発熱体の複数の対の少なくとも一部の対が点接触しており、前記発熱体は、黒鉛又は炭化珪素である構成とするのがよい。このような構成とすることによって、黒鉛、炭化珪素は熱安定性、熱伝導性に優れ、前記発熱体として適しており、特に、黒鉛は、高い熱伝導性を有し、熱安定性に優れており、急激な温度変化にも悪影響を受け難く、前記発熱体として好適である。

また、前記第１の吸着装置は、直列に接続された複数の吸着槽の配列からなる第１組及び第２組を有し、この第１組と第２組が並列に配置された構成とするのがよい。このような構成とすることによって、前記第１の吸着装置は、前記第１組による吸着装置ａと前記第２組による吸着装置ｂとを有するので、吸着装置ａと吸着装置ｂとを切換えて使用し、連続して長時間、廃棄物処理を実行することができる。

また、前記第２の吸着装置は、直列に接続された複数の吸着槽の配列からなる第１の組及び第２の組を有し、この第１の組と第２の組が並列に配置された構成とするのがよい。このような構成とすることによって、前記第２の吸着装置は、前記第１の組による吸着装置Ａと前記第２の組による吸着装置Ｂとを有するので、吸着装置Ａと吸着装置Ｂとを切換えて使用し、連続して長時間、廃棄物処理を実行することができる。

また、前記第２の吸着装置の出口から排出されるガスの濃度を検出する検出器を有する構成とするのがよい。このような構成とすることによって、正常な状態で装置が稼働しているか否かをモニタ、記録することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は上述した作用、効果を満たす構成であればよく、これらの実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面は構成が明瞭に分かり易くなるように描いているので、縮尺は厳密に正確なものではない。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明は、家庭から排出される一般廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物等の廃棄物（これら廃棄物の燃焼処理で生じた焼却灰、飛灰を含む）の処理装置及び処理方法に関し、特に、放電による高温で廃棄物を熱分解してガス化して処理する廃棄物処理装置及びこれを用いた廃棄物処理方法に関するものである。

本発明による廃棄物処理装置及びこれを用いた廃棄物処理方法では、対向する電極の間に複数の発熱体が配置され、直列に接続された少なくとも２つの放電炉を備えた熱分解装置に、廃棄物が投入され、電極間に印加される電圧により発熱体の間で生じたアーク、火花、プラズマ等の放電による３０００℃以上の高熱によって廃棄物を熱分解しガス化させ、廃棄物の分解ガスを発生させる。

次に、分解ガスはガス急速冷却装置に送流され、ここで分解ガスに水が噴射され、分解ガスは急速に冷却され、後段における第１の吸着装置、第２の吸着装置における吸着効率を高めると共に、分解ガスの一部のガスは水シャワーリングによって洗浄除去される。

次に、ガス急速冷却装置で水シャワーリングによって除去されず、ガス急速冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガス（一酸化炭素、二酸化炭素）は第１の吸着装置によって吸着、除去される。

次に、第１の吸着装置によって吸着されなかった残りのガス（主として金属又は／及び半金属元素からなるガス）は、ガス誘引装置で第２の吸着装置へと送流され、ここで吸着、除去される。第２の吸着装置と通過したガスは大気中に放出される。

本発明による廃棄物処理装置及びこれを用いた廃棄物処理方法では、廃棄物は３０００℃以上の高熱によって熱分解され、廃棄物は分解ガスとされるので、灰残渣を殆ど生じることがなく、また、分解ガスの一部は、ガス急速冷却装置で水シャワーリングによって洗浄、除去され、更に、金属又は／及び半金属元素からなるガスは、第２の吸着装置で吸着、除去されるので、有害ガス、金属又は／及び半金属をほとんど含まない無害なガスが大気中に放出される。

第２の吸着装置の吸着剤に吸着された金属又は／及び半金属元素からなるガスは、金属又は／及び半金属として回収することができ、再資源として使用することができる。

本発明の装置及び方法によって処理することができる廃棄物は、一般廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物等である。具体的には、例えば、生ゴミ、汚泥類、廃プラスチック、乾電池、蛍光灯、電球等を含む家庭から排出される一般廃棄物、廃酸、廃アルカリ等の廃薬品類、硫酸ピッチ、廃塗料等の油泥類、廃棄物の焼却灰や飛灰、家畜の糞尿、家畜や魚介類の解体残渣等の産業廃棄物、使用済の医療機器、医療消耗品等の医療廃棄物を処理することができる。

［実施の形態］
＜固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）＞
図１は、本発明の実施の形態における、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）の構成例を説明する図であり、廃棄物処理装置（１）を構成する各ユニット装置の中心を通る垂直断面図である。

（固体状の廃棄物の前処理と１次放電炉への投入）
廃棄物処理装置（１）の熱分解装置１００に廃棄物を投入するに先立って、固体状の廃棄物は、１次発熱体２２ａと接触し易くし、放電によって生じる高温下での熱分解の効率を向上させるために、必要に応じて前処理され、例えば、固体状の廃棄物が大きな場合には破砕して、（３〜５）ｍｍ以下の小さな破砕物とされたり、微粉末である場合には圧縮して（３〜５）ｍｍ以下に造粒されたりする。

例えば、破砕機１０によって破砕され粒状が整えられた破砕物とされ、破砕ピット１１に投入される。破砕ピット１１内の破砕物は、破砕物搬送ＣＶ（コンベアベルト）１２によって、１次貯留ホッパー１３へ搬送される。１次貯留ホッパー１３内の破砕物は、破砕物貯留量検出センサー１４によってモニタされ、１次貯留ホッパー１３内に貯留される破砕物の量が略一定となるように、破砕物搬送ＣＶ（コンベアベルト）１２の動作が制御される。

１次貯留ホッパー１３内に貯留された破砕物は一定量だけ採取され、スクリュウＣＶ１５によって、熱分解装置１００の１次放電炉２０ａの上方まで搬送され、スクリュウＣＶ１５の出口から連通管（配管）１７ａを介して、１次放電炉２０ａの内部へ１次発熱体２２ａに接触させるように投入される。

１次放電炉２０ａの内部での破砕物の熱分解の終了のタイミングに合せて、一定量の破砕物が１次放電炉２０ａの内部へ投入される。

（１次放電炉における破砕物の熱分解）
１次放電炉２０ａの内部へ投入された破砕物は、図３に関して後述するように、１次放電部２４ａにおいて対向する電極２の間に配置された複数の１次発熱体２２ａの上に落下していく。有酸素状態で、対向する電極２の間は通電されており、隣接する１次発熱体２２ａの間でアーク放電させプラズマを発生させて生じる３０００℃以上の発熱、隣接する１次発熱体２２ａの間の接触抵抗や１次発熱体２２ａ自身の電気抵抗により発熱を生じているので、これら発熱によって、１次発熱体２２ａの上に落下した破砕物は、３０００℃以上の高温度となって、融点以上となり、気化され、化学結合が切断され、熱分解され、ガス化された破砕物２５即ち分解ガスを生成する。この分解ガスは、廃棄物が金属又は／及び半金属元素を含む場合には、金属又は／及び半金属元素からなるガスを含んでいる。

１次放電炉２０ａの内部で生成された分解ガスは、連通管１７ｂを介して、１次放電炉２０ａに直列に接続され、１次放電炉２０ａに類似する構成を有する２次放電炉２０ｂへ送流され、２次放電炉２０ｂの下方から、２次放電部２４ｂにおいて対向する電極２の間に配置された複数の２次発熱体２２ｂに接触しこの上部へと、送流される。なお、１次放電炉２０ａの内部での放電の発生状態は、放電によって生じる発光を観察、記録することにより、モニタカメラ１８によってモニタすることができる。

（２次放電炉における分解ガスの熱分解）
２次放電部２４ｂにおいて対向する電極２の間は通電されており、隣接する２次発熱体２２ｂの間でアーク放電させプラズマを発生させて生じる３０００℃以上の発熱、隣接する２次発熱体２２ｂの間の接触や２次発熱体２２ｂ自身の電気抵抗により発熱を生じるので、これら発熱によって、２次発熱体２２ｂに接触した分解ガスは更に熱分解され、低分子量のガスが生成される。２次放電炉２０ｂの内部で分解されなかった分解ガス、２次放電炉２０ｂの内部で生成された低分子量のガスは、連通管１７ｃを介して、ガス燃焼炉３０の内部へ送流される。

（ガス燃焼炉における可燃性ガスの燃焼）
ガス燃焼炉３０の内部へ送流されたガスに含まれる一酸化炭素、水素、酸素、メタン等の可燃性ガスは、ＬＰＧバーナー等のガスバーナーによって約８００℃で燃焼され、水蒸気、二酸化炭素を生じる。ガス燃焼炉３０の内部へ送流されたガスは、この中に含まれる可燃性ガスが燃焼された後に、連通管１７ｄを介して、ガス急速冷却装置４０の内部へ送流される。なお、ガス燃焼炉３０におけるガスの滞留時間は、可燃性のガスが燃焼され、ダイオキシン類が分解されるように、２ｓｅｃ以上となるように調整され、この調整は、例えば、連通管１７ｃに設けた流量調整弁の制御によって行うことができる。

（ガス急速冷却装置によるガスの急速冷却）
ガス急速冷却装置４０の内部へ導入されたガスは、熱分解装置１００で生成されたガスがガス燃焼炉３０で燃焼処理された後のガスであり、上方の給水口４２ａ、４２ｂ、４２ｃから給水された水の水噴霧管４４ａ、４４ｂ、４４ｃの多数の細孔から噴射による水シャワーを浴びて、急速に冷却される。ガス燃焼炉３０から送流されたガスは、高温から１５０℃以下に急冷されるので、冷却中にダイオキシン類の再合成が防止される。

また、ガス急速冷却装置４０では、ガス燃焼炉３０から送流されたガスに含まれ、主として、水溶性のガスや水に付着しやすいガス（例えば、塩素を含むガス、ＣＯ、ＣＯ₂、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の有害ガス）は、水シャワーに取り込まれるので、ガス燃焼炉３０から送流されたガスは洗浄され、一部のガスは除去される。水噴霧管４４ａ、４４ｂ、４４ｃの多数の細孔から噴射された水は、液滴となって下方へ落下していき、下方の水排出口（図示せず。）から排出される。ガス急速冷却装置４０で急速冷却されると共に洗浄された後の残りのガスは、連通管１７ｅを介して、ガス誘引装置５０ａに誘引されていく。

ガス急速冷却装置４０から送流されていくガスは、水溶性のガスや水に付着しやすいガスが主として除去された後の、主として金属又は／及び半金属元素からなるガス（原子が複数集合したクラスターを含むガス）であり、冷却された状態にあるので、後述する第２の吸着装置におけるガスの吸着効率を高めることができる。

なお、ガス急速冷却装置４０で使用される水は、後述する水再生装置によって清水化（純化）され、循環され使用される。

（ガス誘引装置によるガスの誘引）
ガス誘引装置５０ａは、ガス急速冷却装置４０で急速冷却され、洗浄された後の残りのガス（主として金属又は／及び半金属元素からなるガス）を誘引し、後段の第２の吸着装置２００へと導くためのものである。

（吸着装置によるガスの吸着）
第２の吸着装置２００は、直列に接続された１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃによって構成され、ガス誘引装置５０ａで誘引（吸引）されたガスに含まれる主として金属又は／及び半金属元素からなるガスを吸着する。第２の吸着装置２００では、金属又は／及び半金属元素からなるガスを確実に吸着させるようにするため、必要に応じて直列に接続する吸着槽の数を更に増やしてもよい。なお、第２の吸着装置２００におけるガスの滞留時間（ガスが吸着剤と接触する時間）、即ち、１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃにおけるガスの滞留時間は、ガスの吸着効率を高くするように２ｓｅｃ以上とする。このガスの滞留時間は、例えば、ガス誘引装置５０ａによるガスの誘引（吸引）速度の制御、連通管１７ｆ、１７ｇ、１７ｈに設けた流量調整弁の制御によって行うことができる。

第２の吸着装置２００で使用される吸着剤は、主として金属元素からなるガスを吸着する吸着剤であり、例えば、無機材料から構成された微細孔を有するフィルタであり、微細孔の径よりも大きな径を有する分子の通過を阻止し吸着する。例えば、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ、カオリン、カオリナイト、モンモリロナイト、ハロイサイト、ベントナイト、ディッカイト、イライト等で構成された吸着剤を使用することができる。これらの吸着剤を単独で、又は、複数種を混合して、１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃの各吸着槽に使用することができる。

なお、これらの吸着剤を、後述する第２の吸着装置３００における１次吸着槽６０ａ１、２次吸着槽６０ｂ１、３次吸着槽６０ｃ１の各吸着槽、及び、後述する第１の吸着装置９０ａ、９０ｂ、更に、後述する水再生装置における１次吸着槽８４ａ、２次吸着槽８４ｂ、３次吸着槽８４ｃの各吸着槽においても使用することができる。

（排煙）
第２の吸着装置２００の出口に接続される連通管１７ｉの途中に、ガス誘引装置５０ｂが配置され、第２の吸着装置２００からガスが誘引され大気中に排煙される。第２の吸着装置２００で、主として金属又は／及び半金属元素からなるガス、更に有害ガスが吸着除去された後のガスの温度は２０℃〜４０℃であり、連通管１７ｉ、１７ｊを介して、無害化されたガスとして排ガス放出口７０から大気中に排煙される。

排ガス放出口７０の近傍の配管に、大気中に排煙される直前の排ガスに含まれる有害ガスの濃度を検出す排ガス濃度検出器７２を配置し、廃棄物処理装置（１）が、望ましい正常な状態で稼働しているか否かをモニタ、記録する。

（ガス急速冷却装置を通過したガスの吸着）
ガス急速冷却装置４０とガス誘引装置５０ａとの間の連通管１７ｅの途中に、第１の吸着装置９０ａを接続し、この第１の吸着装置９０ａで、ガス急速冷却装置４０を通過したガスを吸着させる構成とすることもできる。この第１の吸着装置９０ａを配置することによって、ガス急速冷却装置４０で水洗、除去しきれなかったガス（例えば、塩素を含むガス、ＣＯ、ＣＯ₂、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の有害ガス）を、早い処理段階で、除去することができるので、第２の吸着装置２００におけるガスの吸着効率を高めることができる。

以上で説明したように、本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（１）は、直列に接続された１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂからなる熱分解装置１００、ガス燃焼炉３０、ガス急速冷却装置４０、ガス誘引装置５０ａ、第２の吸着装置２００、ガス誘引装置５０ｂが、この順に連通管を介して接続された構成、或いは、熱分解装置１００、ガス燃焼炉３０、ガス急速冷却装置４０、第１の吸着装置９０ａ、ガス誘引装置５０ａ、第２の吸着装置２００、ガス誘引装置５０ｂが、この順で連通管を介して接続された構成を有しているので、処理過程で生じたガス中に含まれる有害ガス、金属又は／及び半金属元素からなるガスを効率よく吸着除去することができる。

廃棄物処理装置（１）の熱分解装置１００において、廃棄物は３０００℃以上で効率よく熱分解され分解ガスとされ、灰残渣は殆ど残らず、有害ガス、金属又は／及び半金属元素からなるガスは、洗浄除去、吸着除去される結果、これらガスは大気中に殆ど排出されることない。

次に、廃棄物処理装置（１）の構成を単純化した廃棄物処理装置（２）について説明する。

＜固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（２）＞
図２は、本発明の実施の形態における、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（２）の構成例を説明する図であり、廃棄物処理装置（２）を構成する各ユニット装置の中心を通る垂直断面図である。

図２に示すように、廃棄物処理装置（２）の構成は、図１に示す廃棄物処理装置（１）の構成と次の点で異なっている。即ち、図２に示す廃棄物処理装置（２）は、図１に示す廃棄物処理装置（１）において、ガス燃焼炉３０を使用せず、熱分解装置１００から送流されるガスを、連通管１７ｄを介してガス急速冷却装置４０へと直接導入し、ガス急速冷却装置４０を通過したガスを第１の吸着装置９０ｂで吸着させる構成とした点で相違し、次に、この相違点について説明し、同じ構成要素に説明は省略する。

廃棄物処理装置（２）では、熱分解装置１００で生じたガスは、直接、ガス急速冷却装置４０に導入され、先述したように、水溶性のガスや水に付着しやすいガス（例えば、塩素を含むガス、ＣＯ、ＣＯ₂、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の有害ガス）は、水シャワーに取り込まれ、ガス燃焼炉３０から送流されたガスは洗浄され、一部のガスは除去される。

ガス急速冷却装置４０から送流されていくガスは、水溶性のガスや水に付着しやすいガスが主として除去された後の、主として金属又は／及び半金属元素からなるガス（原子が複数集合したクラスターを含むガス）であり、冷却された状態にあるので、吸着装置９０ｂ、第２の吸着装置２００におけるガスの吸着効率を高めることができる。

なお、ガス急速冷却装置４０で使用される水は、後述する水再生装置によって清水化（純化）され、循環され使用される。

ガス急速冷却装置４０で急速冷却されると共に洗浄された後の残りのガスのうちの、主として酸化炭素ガス（ＣＯ、ＣＯ₂）が第１の吸着装置９０ｂで吸着される。ＣＯ、ＣＯ₂の他に、塩素を含むガス、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の有害ガスを第１の吸着装置９０ｂで吸着するようにしてもよい。この第１の吸着装置９０ｂを配置することによって、ガス急速冷却装置４０で水洗、除去しきれなかったガスを、早い処理段階で、除去することができるので、第２の吸着装置２００におけるガスの吸着効率を高めることができる。

第１の吸着装置９０ｂで使用される吸着剤は、先述した第１の吸着装置９０ａにも使用することができ、金属又は／半金属元素からなるガスに比べて、例えば、塩素を含むガス、ＣＯ、ＣＯ₂、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の有害ガスを選択的に吸着する吸着剤であり、例えば、次の吸着剤を挙げることができる。ＣＯの吸着剤として、５Ａ型合成ゼオライト、１３Ｘ型合成ゼオライト、活性炭等を使用することができ、ＣＯ₂の吸着剤として、リチウムジルコネート、リチウムシリケート、５Ａ型合成ゼオライト、１３Ｘ型合成ゼオライト、酸化カルシウム（生石灰）、塩酸化カルシウム（消石灰）、活性炭等を使用することができる。

第１の吸着装置９０ｂ、及び、先述した第１の吸着装置９０ａを、直列に接続された複数の吸着槽によって構成することができ、各吸着槽に、それぞれ異なる吸着剤が充填、或いは、異なる吸着剤が混合され充填されていてもよく、特に、第１の吸着装置９０ｂ、及び、先述した第１の吸着装置９０ａの初段の吸着槽に、水を選択的に吸収する３Ａ型合成ゼオライトを充填して水を吸着させ、第１の吸着装置９０ｂ、及び、先述した第１の吸着装置９０ａの後段の吸着装置である第２の吸着装置２００におけるガスの吸着効率を高めることができる。

なお、第１の吸着装置９０ｂにおけるガスの滞留時間は、ガスの吸着効率を高くするように２ｓｅｃ以上とする。このガスの滞留時間は、例えば、ガス誘引装置５０ａによるガスの誘引（吸引）速度の制御、第１の吸着装置９０ｂの入口側の連通管１７ｅに設けた流量調整弁の制御によって行うことができる。また、第１の吸着装置９０ｂを、後述する図５に示す吸着装置と同様の構成として、複数の吸着槽が直列に接続された吸着装置を並列に接続した構成とすることもできる。

第１の吸着装置９０ｂで吸着除去されなかった残りのガス（主として金属又は／及び半金属元素からなるガス）は、ガス誘引装置５０ａによって誘引され、後段の第２の吸着装置２００へ送流され、先述したように、第２の吸着装置２００で、主として金属又は／及び半金属元素からなるガスが吸着される。

以上で説明したように、本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（２）は、直列に接続された１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂからなる熱分解装置１００、ガス急速冷却装置４０、第１の吸着装置９０ｂ、ガス誘引装置５０ａ、第２の吸着装置２００が、この順に連通管を介して接続された構成を有しているので、廃棄物処理装置（１）よりも単純化された構成によって、処理過程で生じたガス中に含まれる有害ガス、金属又は／及び半金属元素からなるガスを効率よく吸着除去することができ、廃棄物処理装置（１）と同等以上の廃棄物の処理能力を有している。

次に、図１、図２を参照しながら、廃棄物処理装置（１）、（２）の主要部の構成について説明する。

＜熱分解装置の構成＞
図３は、本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（１）、（２）を構成する熱分解装置の１次放電炉の本体部の構造例を説明する図である。図３（Ａ）は、図１、図２の紙面に垂直な面における１次放電炉の本体部の中心を通る垂直断面図である。図３（Ｂ）は、１次放電炉の本体部における発熱体と電極の配置例を示す平面図である。

（１次放電炉の構成）
１次放電炉２０ａの本体部の内部は、上部壁及び下部壁、左部壁及び右部壁、前部壁及び後部壁からなる炉壁２９で取り囲まれており、１次放電部２４ａとなっている。ここで、上部壁、下部壁、左部壁、右部壁はそれぞれ、図３の紙面における上方、下方、左方、右方向の壁であり、前部壁、後部壁はそれぞれ、図３の紙面の前方、後方の壁である。

この炉壁２９は、１次放電炉２０ａの本体部の内部の内壁側から外壁側に向けて、キャスタブル（耐火材）、セラミック、断熱材、化粧材がこの順に重層されるように構成されており、１次放電炉２０ａの本体部の内外を断熱効果よく遮断する壁構造を有している。

炉壁２９の上部壁には、連通管１７ａに接続され、破砕物が投入される投入口２１が形成され、後部壁には、連通管１７ｂに接続され、１次放電炉２０ａで発生された分解ガスが送流されていくガス出口２７が形成されている。

１次放電炉２０ａの本体部の内部で下部壁上には、例えば、カーボングラファイトからなる熱緩衝材２３が配置されている。この熱緩衝材２３を床としてこの床面上に、所定の間隔で配列された、例えば、黒鉛又は炭化ケイ素等の炭素系発熱体からなる１層の１次発熱体２２ａが、対向する電極２６の間に配置されている。対向する電極２６は、１層の１次発熱体２２ａを挟んで、左及び右部壁に設置されており、１層をなす次発熱体２２ａの配列体はその対向する辺部で電極２６に接している。

なお、対向する電極２６の間に配置される１次発熱体２２ａは、１層に限らず複数の層であってもよく、複数の層をなす次発熱体２２ａの配列体はその対向する辺部で電極２６に接していればよい。

１次発熱体２２ａは球状であり、直径が１０ｍｍ〜８０ｍｍ、好ましくは約２０ｍｍ〜４０ｍｍであり、対向する電極２６の間に、例えば、数百個〜数千個配置される。１次発熱体２２ａは、微小な間隔をもって対向する電極２６の間に配置され、この微小な間隔が、０．５ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍとなるように配列される。

そして、隣接する１次発熱体２２ａの対の少なくとも一部の対は点接触して配置されていてもよい。１次発熱体２２ａが球状であるので、１次発熱体２２ａ同志が点接触するので、放電が効率よく生じ、高温が得られ易い。１次発熱体２２ａの表面は、ミクロ的には小さな凹部及び凸部からなり、１次発熱体２２ａ同志が点接触する場合でも、この点接触する接触部には、小さな凸部同志が接触した小面積をもった接触点と、接触していない間隙部とが存在するため、１次発熱体２２ａの間に電圧が印加されると、小面積をもった接触点には大電流が流れないので、間隙部で放電が生じる。１次発熱体２２ａが球状でなく、１次発熱体２２ａ同志が線接触、面接触する場合には、通電を多く生じて、放電の効率が低下してしまう。

例えば、酸化雰囲気（例えば、大気状態、有酸素状態）で、対向する電極２６の間に電圧を印加して通電すると、対向する電極２６の間に配置された、例えば、黒鉛、炭化珪素等で構成された１次発熱体２２ａの間で放電を生じ、この放電によって高熱が発生される。なお、対向する電極２６の間に印加する電圧は、直流電圧、交流電圧の何れであってもよい。

対向する電極２６の間には、約ｌ００Ｖ〜ｌ０００Ｖ、好ましくは約２００Ｖ〜４００Ｖの電圧が印加され、約３００Ａ〜ｌ０００Ａ、好ましくは約４００Ａ〜８００Ａの電流が流され、１次発熱体２２ａの間の放電によって３０００℃以上の高温が発生される。３０００℃以上の高温では、ダイオキシン類、ＰＣＢ、アスベスト（石綿）は、融点以上となり、気化され、化学結合が切断され、熱分解されガス分解物とされる。

１次発熱体２２ａの間で生じる放電部分の温度は３０００℃以上の高温であるため、この高温により、廃棄物は効率よく加熱されるので、一般廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物等の殆ど全ての廃棄物を、ダイオキシン類を生成する可能性のある廃棄物、不燃性の廃棄物であっても、分別処理することなく、効率よく、有害物質を生成することなく、無害な低分子量物質に熱分解することができ、灰残渣は殆ど残らない。

放電によって高熱が発生された状態において、１次放電炉２０ａの本体部の内部に、破砕物が投入口２１から図３（Ａ）中の矢印で示すように投入され、１次発熱体２２ａ上に置かれた破砕物は、１次発熱体２２ａの間でアーク放電させプラズマを発生させて生じる高熱によって、熱分解され分解ガスとされる。高熱下での分解ガスの発生によって、１次放電炉２０ａの本体部の内部の圧力は上昇し、分解ガスは、ガス出口２７、連通管１７ｂを通って、２次放電炉２０ｂの本体部の内部へ送流されていく。

（２次放電炉の構成）
基本的に、２次放電炉２０ｂは１次放電炉２０ａと同様な構成を有しており、上記の１次放電炉の構成の説明において、１次放電炉２０ａの本体部の内部を２次放電炉２０ｂの本体部の内部と、１次発熱体２２ａを２次発熱体２２ｂと、１次放電部２４ａを２次放電部２４ｂとそれぞれ読み替えればよいので、２次放電炉２０ｂの構成が、１次放電炉２０ａの構成と相違する点について、次に、説明する。なお、１次発熱体２２ａ、２次発熱体２２ｂとして、東海カーボン社製の発熱体を使用することができる。

２次放電炉２０ｂの本体部の内部には、下部壁と離れた位置に熱緩衝材２３が配置され下部壁と熱緩衝材２３の間の空間が形成されており、この空間は連通管１７ｂに通じている。また、熱緩衝材２３には複数のガス通気孔が設けられている。

１次放電炉２０ａで発生された分解ガスは、連通管１７ｂを介して、２次放電炉２０ｂの本体部の内部の下部壁と熱緩衝材２３の間の空間を通り、上記のガス通気孔を通って、下方から上方へと送流されていき、２次発熱体２２ｂの間での放電によって発生した３０００℃以上の高熱によって、熱分解され低分子量のガスが発生される。この高熱下での低分子量のガスの発生によって、２次放電炉２０ｂの本体部の内部の圧力は上昇し、２次放電炉２０ｂの本体部の内部のガスは、廃棄物処理装置（１）では、連通管１７ｃを通って、ガス燃焼炉３０の内部へ送流されていき、廃棄物処理装置（２）では、連通管１７ｄを通って、ガス急速冷却装置４０の内部へ送流されていく。

なお、以上では、熱分解炉１００を、１次放電炉２０ａと２次放電炉２０ｂとを直列に接続して、破砕物をガス化させて分解ガスに転換して、分解ガスを低分子量のガスに分解するする構成について説明したが、熱分解炉１００を、１次放電炉２０ａと、直列に接続された複数の２次放電炉２０ｂとを、直列に接続して、破砕物を分解ガスに転換して、分解ガスをより低分子量のガスに分解する構成とすることもできる。

また、１次放電炉２０ａと２次放電炉２０ｂとが直列に接続され構成された熱分解炉１００を、連通管１７ａと連通管１７ｃの間（図１）、又は、連通管１７ａと連通管１７ｄ（図２）の間に並列に接続した構成とすることもでき、連通管１７ａ（図１、図２）、及び、連通管１７ｃ（図１）又は連通管１７ｄ（図２）に設けられたバルブの切り換えによって、並列に接続された熱分解炉１００を交互に使用する構成とすることもできる。

また、１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂで１次発熱体２２ａ、２次発熱体２２ｂとして、黒鉛粒子を使用する場合には、放電によって黒鉛が酸化され一酸化炭素（ＣＯ）を生じるため、黒鉛粒子が消耗するが、必要に応じて、１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂに黒鉛粒子を補給する。１次放電炉２０ａと２次放電炉２０ｂとが直列に接続され構成された熱分解炉１００が並列に接続され、並列の一方の熱分解炉１００が使用状態にあり、並列の他方の熱分解炉１００が未使用状態にある場合には、未使用状態にある熱分解炉１００における１次放電炉２０ａ、２次放電炉２０ｂで、１次発熱体２２ａ、２次発熱体２２ｂに黒鉛粒子を補給する。

＜ガス急速冷却装置の構成＞
ガス急速冷却装置４０の内部には、給水口４２ａ、４２ｂ、４２ｃから供給された水が複数の細孔から噴射され噴霧される水噴霧管４４ａ、４４ｂ、４４ｃが設けられている。給水口４２ａに接続される給水管には、複数の水噴霧管４４ａが接続され、最上段の水噴霧管列が形成されている。これと同様に、給水口４２ｂに接続される給水管には、複数の水噴霧管４４ｂが接続され、中段の水噴霧管列が形成され、給水口４２ｃに接続される給水管には、複数の水噴霧管４４ｃが接続され、最下段の水噴霧管列が形成されている。水噴霧管列は３段に限らず多数段に形成されていてもよい。

ガス急速冷却装置４０の内部へ導入されたガスは、各段の水噴霧管列から噴霧された噴霧水のシャワーを浴びて、急速に冷却される。ガス急速冷却装置４０では、廃棄物処理装置（１）ではガス燃焼炉３０から送流されたガスに、廃棄物処理装置（２）では２次放電炉２０ｂから送流されたガスにそれぞれ含まれ、水溶性のガスや水に付着しやすいガスは、噴霧水に取り込まれ、殆どが下方へ落下していき、下方の水排出口（図１、図２に図示せず。）から排出されていき、ガス急速冷却装置４０の内部へ導入されたガスは、冷却されると共に洗浄される。

＜水再生装置の構成＞
図４は、本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（１）、（２）で使用される水再生装置の一例を示す図であり、水再生装置の中心を通る垂直断面図である。

ガス急速冷却装置４０の水排出口から排出された汚水は、汚水槽８０へ貯留される。汚水槽８０に貯留された汚水は、直列に接続され吸着剤が充填された１次吸着槽８４ａ、２次吸着槽８４ｂ、３次吸着槽８４ｃに送流され、水に水溶又は付着したガスが吸着除去され、清水化（純化）され、清水槽８７に貯留される。

なお、１次吸着槽８４ａ、２次吸着槽８４ｂ、３次吸着槽８４ｃに、例えば、ゼオライト、活性炭を吸着剤として充填し、固形部を除去するための濾過剤として細粒の砂を充填してもよい。

清水槽８７に貯留された清水は、ガス急速冷却装置４０の給水口４２ａ、４２ｂ、４２ｃに供給され、ガス急速冷却装置４０に使用される水は循環させて、使用される。水再生装置ででは、逆流用送込ポンプ８５を使用して、清水槽８７の水を循環させてより清水化することもできる。なお、圧力センサー８２ａ、８２ｂ、８２ｃはそれぞれ、１次吸着槽８４ａ、２次吸着槽８４ｂ、３次吸着槽８４ｃの各槽の内圧をモニタするセンサーである。

＜吸着装置の構成＞
図５は、本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（１）、（２）で使用される並列に配置した吸着装置の例を示す図であり、吸着装置の中心を通る垂直断面図である。

図５に示す吸着装置の例は、図１、図２において、連通管１７ｆ、１７ｉの各途中に切換バルブを設けて、第２の吸着装置２００に並列して第２の吸着装置３００を設けた例である。第２の吸着装置２００は、１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃが、連通管１７ｆ〜１７ｉによって直列に接続され構成されており、第２の吸着装置３００は、１次吸着槽６０ａ１、２次吸着槽６０ｂ１、３次吸着槽６０ｃ１が、連通管１７ｆ１〜１７ｉ１によって直列に接続され構成されている。

第２の吸着装置２００と第２の吸着装置３００とは、連通管１７ｆの途中に設けられた切換バルブ及び連通管１７ｉの途中に設けられた切換バルブによって、切り換えられる構成となっている。

廃棄物処理装置（１）、（２）の作動開始時点では、２つの切換バルブは、第２の吸着装置２００にガスが流れるように設定されており、１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃによってガスが吸着除去される。予め設定された時間間隔で、排ガス放出口７０の近傍の配管に設けられた排ガス濃度検出器７２によって、大気中に排煙される直前の排ガスが分析されこれに含まれる有害ガスの濃度が検出される。

この検出された濃度が予め設定された濃度レベル以下である場合には、第２の吸着装置２００で使用されている吸着剤がガス吸着能力を有していると判定し、また、この検出された濃度が予め設定された濃度レベル以上である場合には、第２の吸着装置２００で使用されている吸着剤におけるガス吸着が飽和状態になったものと判定する。

飽和状態になったものと判定された場合、２つの切換バルブは、第２の吸着装置３００にガスが流れるように自動的に切り換えられ、１次吸着槽６０ａ１、２次吸着槽６０ｂ１、３次吸着槽６０ｃ１によってガスが吸着除去される。このようにして、第２の吸着装置２００と第２の吸着装置３００とを切換えて使用し、廃棄物処理装置（１）、（２）を連続して長時間、作動させることができる。

吸着剤におけるガス吸着が飽和状態になったもの判定された第２の吸着装置２００は、吸着剤から、これに吸着された吸着物質が、後述する方法によって、脱離され、吸着物質が回収され、第２の吸着装置２００は、ガス吸着が可能な状態とされる。

なお、図５に示す吸着装置の例では、３つの吸着槽が直列に接続された第２の吸着装置２００、第２の吸着装置３００を並列に接続した例を示しているが、４つ以上の吸着槽が直列に接続された第２の吸着装置を並列に３つ以上、切換バルブを介して接続し、切換バルブによって切換えて各第２の吸着装置によって、ガスを吸着除去させる構成とすることもでき、廃棄物処理装置（１）、（２）を連続してより長時間、作動させることができる。

（吸着装置からの金属又は／及び半金属元素の回収）
第２の吸着装置２００を構成する１次吸着槽６０ａ、２次吸着槽６０ｂ、３次吸着槽６０ｃ、及び、第２の吸着装置３００を構成する１次吸着槽６０ａ１、２次吸着槽６０ｂ１、３次吸着槽６０ｃ１の各吸着槽で使用されている吸着剤における吸着が略飽和状態になった時点、或いは、廃棄物の１ロットの処理が終了した時点で、吸着剤からこれ吸着された吸着物質を脱離させ、吸着物質を回収する。吸着物質は、先述したように、主として金属又は／及び半金属元素からなるガスである。

吸着剤からこれに吸着された吸着物質を脱離させる方法として、吸着剤を適当な溶出液に浸漬し、溶出液中に吸着物質を脱離、溶出させる方法、高温の加熱下又は／及び減圧下で、吸着剤から吸着物質を脱離ガスとして脱離させる方法、吸着剤を溶融炉で溶融し溶融物から金属又は／及び半金属を分離する方法等を用いることができる。

これら方法による溶出液、脱離ガス、溶融物から、金属又は／及び半金属を分離、抽出、精製し、有用資源として回収し、リサイクルすることができる。例えば、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、貴金属、希土類金属等を、半金属は、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅである。

なお、吸着剤に吸着された吸着物質の脱離は、吸着物質を脱離させる方法に応じて、吸着槽を廃棄物処理装置（１）、（２）から切り離して行なう。例えば、高温の加熱下又は／及び減圧下で、吸着剤から吸着物質を脱離ガスとして脱離させる方法は、吸着槽が廃棄物処理装置（１）、（２）に接続された状態で行うこともできる。

以上では、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）、（２）について説明したが、固体状の廃棄物が、微粉末である場合には、粘度が小さい液体状の廃棄物に混合して液体状の廃棄物として、或いは、微粉末を更に微細粒状に破砕し煙化し気体状の廃棄物として、後述するようにして、液体導入管或いは気体導入管を介して、１次放電炉２０ａの内部に供給し、処理することもできる。例えば、固体状の廃棄物、例えば、焼却灰等の細粒からなる廃棄物を廃油と混合してスラリー化し液体化させ、液体状の廃棄物として処理することができる。

また、固体状の廃棄物が、微粉末の飛灰である場合には、図１、図２に示す廃棄物処理装置（１）、（２）のスクリューＣＶ１５の出口側で、微粉末に水を噴霧して湿らせて、１次放電炉２０ａの内部へ落下し易いようにしてもよい。

次に、液体状、気体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）、（２）について説明する。

＜液体状の廃棄物、気体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）、（２）＞
液体状の廃棄物、気体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）、（２）は、廃棄物の１次放電炉２０ａの内部へ導入方法が相違する以外は、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理装置（１）、（２）と同様であるので、次にこの相違について説明する。

廃油、廃液、ＰＣＢ等の液体状の廃棄物をそのまま、液体導入管を介して１次放電炉２０ａの内部へ導入し、上方から１次発熱体２２ａ上へ供給する。液体状の廃棄物の粘度が小さい場合には、下方から１次発熱体２２ａ上へ、液体状の廃棄物を液体導入管から噴出させて供給することもできる。

気体廃棄物、或いは、微細粒が煙化した気体状の廃棄物は、気体導入管を介して１次放電炉２０ａの内部へ導入し、上方又は下方から１次発熱体２２ａ上へ供給する。固体状の廃棄物を、微細粒状に破砕し煙化し気体状の廃棄物として、気体導入管を介して１次放電炉２０ａの内部へ導入し、上方又は下方から１次発熱体２２ａ上へ供給することもできる。

液体状の廃棄物を、液体導入管を介して、或いは、気体状の廃棄物を、気体導入管を介して、下方から１次発熱体２２ａ上へ供給する場合には、図３に示した１次放電炉２０ａにおいて、その上部壁の破砕物の投入口２１を設けず、下部壁と熱緩衝材２３の間に空間を形成しておき、この空間に通じるように、液体導入管、気体導入管を設けておく。

廃棄物が一方側から流入される液体導入管、気体導入管は、１次放電炉２０ａの上部壁、下部壁、左部壁の何れかを貫通して設けられており、液体導入管、気体導入管の他方側は、複数に分岐された分岐管を有しており、各分岐管には、複数の開口部が１次発熱体２２ａの配列体に面する側に形成されている。液体導入管、気体導入管を流れた廃棄物は、各分岐管の複数の開口部から１次発熱体２２ａの配列体に向けてシャワー状に噴射され、供給される。液体導入管、気体導入管は、液体状の廃棄物、気体状の廃棄物に対する耐食性、耐熱性を有する、例えば、炭素材、不浸透性黒鉛、セラミック、耐熱ステンレス等の材料によって構成される。

次に、本発明の実施の形態による廃棄物処理装置（１）、（２）と先述した特許文献９に記載された発明との相違について説明する。

先述した特許文献９の図１に記載された放電エネルギによる物質の無残渣処理装置では、熱化学分解で発生したガス中の一酸化炭素を、ガスバーナーで燃焼し、燃焼後のガスを、サイクロンで、冷却水をガスに直接浴びながら遠心力により集塵し、塵を除去されある程度冷却されたガスが次段の冷却機に供給され、塵を除去されたガスの間接冷却を行った後、ガス中の物質を吸着槽の吸着剤で吸着する構成としている。

このような構成では、サイクロンから冷却機に供給されるガスには水が溶解したり付着したガスが含まれており、水が溶解したり付着したガスも吸着槽に供給されるので、吸着槽におけるガスの吸着効率が低下するという問題がある。

本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（１）、廃棄物処理装置（２）では、ガス急速冷却装置４０の後段に、第１の吸着装置９０ａ、第１の吸着装置９０ｂを配置しているので、ガス急速冷却装置４０で水洗、除去しきれなかったガスを、早い処理段階で、除去することができ、第２の吸着装置２００における吸着効率を高めることができる。

本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（２）では、廃棄物の分解ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させるためのガス燃焼炉３０を使用しないため、装置構成が単純化されたものとなり、ガスバーナー等の高温の火元を使用するガス燃焼炉を必要とせず、取扱いが安全であり、また、ガスの流速の大きな変化を生じるガス燃焼炉を使用しないので、第１の吸着装置９０ｂ、第２の吸着装置２００における吸着効率を最適なものとするように、複雑な制御によらず第１の吸着装置９０ｂ、第２の吸着装置２００におけるガスの滞留時間を制御することができる。

次に、本発明の実施の形態における廃棄物処理装置を用いた廃棄物処理方法の手順について説明する。

廃棄物は、固体、液体、気体のうちの少なくとも１つの状態からなる物質であり、廃棄物処理装置（１）、（２）に廃棄物を投入するに先立って、廃棄物は必要に応じて前処理される。以下では、廃棄物が固体である場合について説明するが、廃棄物が液体又は気体である場合には、以下の説明において、工程（Ｓ１）、工程（Ｓ２）を必要とせず、破砕物を廃棄物（液体又は気体）と読み替えるものとする。

＜固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）の手順＞
図６は、本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（１）を用いた固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）の手順例を説明する流れ図である。

本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（１）を用いた廃棄物処理方法（１）は次の工程（Ｓ１）〜工程（Ｓ１０）を含み、工程（Ｓａ）、工程（Ｓｂ）、工程（Ｓｃ）を有していてもよい。

工程（Ｓ１）：廃棄物を破砕する破砕工程。
この破砕工程は、廃棄物が大きな場合にこれを破砕して小さな破砕物とする工程である。廃棄物が微粉末である場合にはこれを圧縮して造粒してもよいし、微粉末に水を噴射して湿らせてより重たい粒子としてもよい。

工程（Ｓ２）：破砕物を搬送する搬送工程。
この搬送工程は、工程（Ｓ１）で得られた破砕物を１次放電炉へ投入するために搬送する工程である。

工程（Ｓ３）：破砕物を１次放電炉へ投入する投入工程。
この投入工程は、対向する電極の間に配置された１次発熱体２２ａの配列体に接触するように、１次放電炉２０ａの内部へ、破砕物を投入する工程である。廃棄物が微粉末である場合には、微粉末に水を噴射して湿らせてより重たい粒子として、１次放電炉へ投入してもよい。

工程（Ｓ４）：破砕物を熱分解してガス化する１次熱分解工程。
この１次熱分解工程は、１次放電炉２０ａで、１次発熱体２２ａの間でアーク放電させプラズマを発生させて生じる高温により破砕物が熱分解された分解ガスを発生する工程である。

工程（Ｓ５）：工程（Ｓ４）で生成した分解ガスを更に熱分解する２次熱分解工程。
この２次熱分解工程は、工程（Ｓ４）における１次放電炉２０ａで生成され、１次放電炉２０ａに直列に接続された２次放電炉２０ｂへ送流された分解ガスを、２次発熱体２２ｂの間でアーク放電させプラズマを発生させて生じる高温により更に熱分解し低分子量のガスとする工程である。

工程（Ｓ６）：可燃性ガスを燃焼する燃焼工程。
この燃焼工程は、工程（Ｓ５）の終了後、２次放電炉２２ｂから送流されたガスに含まれる可燃性ガスを燃焼する工程であり、１次放電炉２２ａで生成した分解ガスが２次放電炉２２ｂで分解されなかったガス、及び、２次放電炉２２ｂで生成したガスに含まれる一酸化炭素、水素、メタン等の可燃性ガスを、ガス燃焼炉３０で燃焼する工程である。

工程（Ｓ７）：工程（Ｓ６）の終了後のガスを急速冷却する冷却工程。
この冷却工程は、工程（Ｓ６）の終了後、ガス燃焼炉３０から送流されたガスをガス急速冷却装置４０で急速に冷却する工程であり、ガス燃焼炉３０から送流されたガスに水を噴射させガスを急速冷却すると共に、噴射された水にガスを溶解又は付着させ、ガスを洗浄する工程である。

工程（Ｓ８）：工程（Ｓ７）の終了後のガスを誘引する誘引工程。
この誘引工程は、工程（Ｓ７）の終了後、急速冷却されガスをガス誘引装置５０ａに誘引（吸引）し、第２の吸着装置２００へ送流する工程である。

工程（Ｓ９）：工程（Ｓ８）の終了後のガスを吸着する吸着工程。
この吸着工程は、工程（Ｓ８）の終了後、ガス誘引装置５０ａから送流されたガスを第２の吸着装置２００によって吸着する工程である。この第２の吸着装置２００は、直列に接続された複数の吸着槽の配列を少なくとも１組有し、例えば、第２の吸着装置は、直列に接続された複数の吸着槽の配列からなる第１の組及び第２の組を有し、第１の組と第２の組が並列に配置された装置である。

工程（Ｓ１０）：工程（Ｓ９）の終了後のガスを大気中に排出する排出工程。
この排出工程は、工程（Ｓ９）の終了後、第２の吸着装置２００から送流されたガスを大気中に排出する工程である。工程（Ｓ９）を実行しながら、第２の吸着装置２００から送流されたガス、例えば、有害ガスの濃度を、予め設定された時間間隔で、排ガス放出口７０の近傍の配管に設けられた排ガス濃度検出器７２で検出してもよい。

工程（Ｓａ）：ガス急速冷却装置４０で洗浄除去されなかったガスを第１の吸着装置で吸着する工程。
この工程は、工程（Ｓ８）に先立って実行される工程であり、ガス急速冷却装置４０で吸着されなかったガスが、第１の吸着装置９０ａで吸着される工程である。ガス急速冷却装置４０で吸着されなかったガスが、工程（Ｓａ）で除去され後に、工程（Ｓ８）が実行される。

工程（Ｓｂ）：吸着装置からガスを誘引する工程。
この工程は、工程（Ｓ９）に続いて実行される工程であり、第２の吸着装置２００で吸着されなかったガスをガス誘引装置５０ｂで誘引（吸引）し、排ガス放出口７０へ送流する工程である。工程（Ｓｂ）の終了後に工程（Ｓ１０）が実行される。

工程（Ｓｃ）：金属を回収する金属回収工程。
この金属回収工程は、工程（Ｓ９）の終了後の第２の吸着装置２００の各吸着槽に吸着された金属又は／及び半金属を回収する工程である。金属又は／及び半金属の回収は、先述した方法によって行うことができる。

＜固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（２）の手順＞
図７は、本発明の実施の形態における、廃棄物処理装置（２）を用いた固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（２）の手順例を説明する流れ図である。

図７に示すように、本発明の実施の形態における廃棄物処理装置（２）を用いた廃棄物処理方法（２）は、上述した廃棄物処理方法（１）における工程（Ｓ１）〜工程（Ｓ５）に続いて、上述した廃棄物処理方法（１）における工程とは異なる次に説明する工程（Ｓ６）、工程（７）、工程（８）が実行され、次に、廃棄物処理方法（１）における工程（Ｓ９）、工程（Ｓ１０）の工程が実行される。また、上述の工程（Ｓｂ）、工程（Ｓｃ）を有していてもよい。

工程（Ｓ６）：工程（Ｓ５）の終了後のガスを急速冷却する冷却工程。
この冷却工程は、工程（Ｓ５）の終了後、熱分解装置１００から送流されたガスをガス急速冷却装置４０で急速に冷却する工程であり、熱分解装置１００から送流されたガスに水を噴射させガスを急速冷却すると共に、噴射された水にガスを溶解又は付着させ、ガスを洗浄する工程である。

工程（Ｓ７）：工程（Ｓ６）の終了後のガス中の炭化水素ガスを第１の吸着装置で吸着する吸着工程。
この吸着工程は、ガス急速冷却装置４０で洗浄除去されなかったガスを第１の吸着装置９０ｂで吸着する工程である。

工程（Ｓ８）：第１の吸着装置からガスを誘引する誘引工程。
この誘引工程は、第１の吸着装置９０ｂで吸着除去されなかったガスを誘引（吸引）して、第２の吸着装置２００へ送流する工程である。

上の説明では、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）、（２）の手順について説明した。次に、廃棄物処理装置（１）、（２）を用いた廃棄物処理方法（１）、（２）において、液体状、気体状の廃棄物を処理する手順について説明する。

この液体状、気体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）、（２）の手順は、固体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）、（２）の手順とは、廃棄物の前処理、及び、１次放電炉への廃棄物の導入方法が相違するので、この相違点について、次に説明する。

＜液体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）、（２）の手順＞
液体状の廃棄物の粘度が小さい場合には、特に前処理を必要とせず、先述したように、液体状の廃棄物を液体導入管から噴出させて、１次放電炉２２ａに供給することができる。また、粘度が小さい液体状の廃棄物に、固体状の廃棄物、例えば、焼却灰等の細粒からなる廃棄物を混合してスラリー化し液体化させ、液体状の廃棄物として、これを液体導入管から噴出させて、１次放電炉２２ａに供給し処理することもできる。

液体状の廃棄物の粘度が大きい場合には、液体状の廃棄物を加熱して粘度を小さくして、液体導入管から噴出させて、１次放電炉２２ａに供給するか、或いは、液体状の廃棄物と、固体状の廃棄物、例えば、焼却灰等の細粒からなる廃棄物とを混練りして粘度状として、先述した固体状の廃棄物として取扱うこともできる。

＜気体状の廃棄物を処理する廃棄物処理方法（１）、（２）の手順＞
気体状の廃棄物の場合には、特に前処理を必要とせず、先述したように、気体状の廃棄物を気体導入管から噴出させて、１次放電炉２２ａに供給することができる。また、固体状の廃棄物が、微粉末である場合には、微粉末を更に微細粒状に破砕し煙化し気体状の廃棄物として扱うことができる。

以上説明したように、本発明による廃棄物処理装置及びこれを用いた廃棄物処理方法では、熱分解装置１００において、廃棄物は、固体状、液体状、気体状によらず、また、無機質、有機質によらず、３０００℃以上で効率よく短時間で熱分解され分解ガスとされ、灰残渣は殆ど残らず、有害ガス、金属又は／及び半金属元素からなるガスは、水によって洗浄除去され、吸着剤によって吸着除去され、これらガスが大気中に殆ど排出されることない。

次に、本発明の実施の形態による廃棄物処理装置を使用した、焼却灰の処理における排ガスの分析結果例について説明する。

［実施例］
図８は、本発明の実施例における、焼却灰の処理における排ガスの分析結果例を示す図であり、本発明の実施の形態による廃棄物処理装置（１）を使用して焼却灰を処理した場合に生じた排ガスの分析例を、各分析項目とその分析結果、分析方法と共に示す図である。

図８に示すように、排出ガス量、二酸化炭素濃度、一酸化炭素濃度、煤塵濃度、塩化水素濃度、窒素酸化物濃度、硫黄酸化物濃度、硫黄酸化物排出量は、十分小さな値を示しており、廃棄物処理装置の優れた性能を示している。同様の結果を、本発明に実施の形態による廃棄物処理装置（２）を使用して得ることができる。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形が可能である。

本発明によれば、無害なガスが排煙として大気中に放出され、灰残渣が殆ど発生しない廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供することができる。

１０…破砕機、１１…破砕ピット、１２…破砕物搬送ＣＶ、１３…１次貯留ホッパー、
１４…破砕物貯留量検出センサー、１５…スクリュウＣＶ、
１７ａ〜１７ｊ、１７ｆ１〜１７ｉ１…連通管、１８…モニタカメラ、
２０ａ…１次放電炉、２１…破砕物の投入口、２２ａ…１次発熱体、
２４ａ…１次放電部、２０ｂ…２次放電炉、２２ｂ…２次発熱体、２４ｂ…２次放電部、
２５…ガス化された破砕物、２３…熱緩衝材、２６…電極、２７…ガス出口、
２９…炉壁、３０…ガス燃焼炉、４０…ガス急速冷却装置、４２ａ〜４２ｃ…給水口、
４４ａ〜４４ｃ…水噴霧管、５０ａ、５０ｂ…ガス誘引装置、
６０ａ、６０ａ１…１次吸着槽、６０ｂ、６０ｂ１…２次吸着槽、
６０ｃ、６０ｃ１…３次吸着槽、７０…排ガス放出口、７２…排ガス濃度検出器、
８０…汚水槽、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ…圧力センサー、８４ａ…１次吸着槽、
８４ｂ…２次吸着槽、８４ｃ…３次吸着槽、８５…逆流用送込ポンプ、８７…清水槽、
９０ａ、９０ｂ…第１の吸着装置、１００…熱分解装置、
２００、３００…第２の吸着装置

特許第３５４３０５６号公報（段落００２２〜００６４、図１〜図８） 特許第３６８７７３７号公報（段落００３１〜０１６１、図１〜図１８） 特開２００１−３１７８８２号公報（段落００１８〜００７５、図１〜図８） 特許第３８２６２１５号公報（段落０００９〜００３５、図１〜図６） 特開２００３−７１４１９号公報（段落００２０〜００３６、図１） 特開２００４−８９９１４号公報（段落０００８〜００１９、図１〜図３） 特開２００４−２２５９２２号公報（段落００２９〜００５４、図１〜図３） 特開２００４−２２５９２３号公報（段落００２８〜００５３、図１〜図３） 特開２００５−５８８２０号公報（段落００４２〜００８４、図１〜図６）

Claims (8)

1. 対向する電極の間に複数の発熱体が配置され、前記電極間に印加される電圧により前 記発熱体の間で生じた放電によって廃棄物を熱分解させ前記廃棄物の分解ガスを発生す る放電炉を備えた熱分解装置と、
   この熱分解装置から送流される前記分解ガスに水を噴射して、前記分解ガスを冷却す るガス冷却装置と、
   このガス冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガスを吸着する第 １の吸着装置と、
   この第１の吸着装置によって吸着されなかった残りのガスを誘引するガス誘引装置と 、
   このガス誘引装置から送流される前記残りのガスを吸着する第２の吸着装置と
   を有する、廃棄物処理装置。
2. 前記熱分解装置は、直列に接続された第１の放電炉と第２の放電炉を備える、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
3. 前記酸化炭素ガスが一酸化炭素、二酸化炭素であり、前記第１の吸着装置は、一酸化炭素ガスを吸着する一酸化炭素吸着槽と二酸化炭素ガスを吸着する二酸化炭素吸着槽とが直列に配置された吸着槽からなる、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
4. 前記第２の吸着装置は、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった主として金属元素からなるガスを吸着する、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
5. 対向する電極の間に複数の発熱体が配置され、前記電極間に印加される電圧により前 記発熱体の間で放電を生じる放電炉を備えた熱分解装置に廃棄物を導入する第１の工程 と、
   この第１の工程に続いて、前記放電によって前記廃棄物を熱分解させ前記廃棄物の分 解ガスを発生する第２の工程と、
   ガス冷却装置で、前記熱分解装置から送流される前記分解ガスに水を噴射して、前記 分解ガスを冷却する第３の工程と、
   前記ガス冷却装置から送流されるガスに含まれる主として酸化炭素ガスを第１の吸着 装置で吸着する第４の工程と、
   前記第１の吸着装置によって吸着されなかった残りのガスをガス誘引装置で誘引し第 ２の吸着装置へ送流する第５の工程と、
   前記ガス誘引装置から送流される前記残りのガスを前記第２の吸着装置で吸着する第 ６の工程と
   を有する、廃棄物処理方法。
6. 前記熱分解装置は、直列に接続された第１の放電炉と第２の放電炉を備え、前記廃棄物が前記第１の放電炉に導入され、前記第１の放電炉で生じた前記分解ガスが前記第２の放電炉に送流される、請求項５に記載の廃棄物処理方法。
7. 前記酸化炭素ガスが一酸化炭素、二酸化炭素であり、前記第１の吸着装置は、一酸化炭素ガスを吸着する一酸化炭素吸着槽と二酸化炭素ガスを吸着する二酸化炭素吸着槽とが直列に配置された吸着槽からなる、請求項５に記載の廃棄物処理方法。
8. 前記第２の吸着装置は、前記第１の吸着装置によって吸着されなかった主として金属元素からなるガスを吸着する、請求項５に記載の廃棄物処理方法。

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