JP2016150267A - 難分解性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 難分解性廃棄物の減容率をさらに向上できる技術を開示する。【解決手段】 難分解性廃棄物の減容処理装置１０は、乾留部２０と、外部加熱手段２８と、廃棄物供給手段３０と、残渣貯留部３６と、第１過熱水蒸気供給手段と、移送部と、第２過熱水蒸気供給手段と、を備える。外部過熱手段は、乾留部を外部から加熱する。廃棄物供給手段は、乾留部の一端から難分解性廃棄物を供給する。残渣貯留部は、その一端が乾留部の他端に接続され、乾留部で難分解性廃棄物を熱分解することにより発生する残渣を貯留する。第１過熱水蒸気供給手段は、残渣貯留部に過熱水蒸気を供給する。移送部は、残渣貯留部の他端に接続され、残渣貯留部に貯留されている残渣を撹拌しながら移送する。第２過熱水蒸気供給手段は、移送部に過熱水蒸気を供給する。【選択図】 図１

Description

本明細書に開示する技術は、難分解性廃棄物を減容処理する技術に関する。

特許文献１には、難分解性廃棄物の減容処理装置が開示されている。減容処理装置は、原子力発電所や難分解性物質を取り扱う施設において発生する難分解性廃棄物（使用済みのイオン交換樹脂を含む）のうち、比較的高い放射能レベルを有する廃棄物を減容し安定化させるために用いられる。特許文献１の減容処理装置は、乾留部と、乾留部の底部に接続された残渣貯留部を備える。乾留部では、投入された難分解性廃棄物が熱分解される。熱分解により発生した残渣は、残渣貯留部に排出され、貯留される。残渣貯留部に貯留される残渣には、可燃分（有機物）が含まれている。このため、残渣貯留部に過熱水蒸気供給手段を設けて、残渣貯留部に過熱水蒸気を供給することにより、残渣中の可燃分をさらに熱分解する処理が行われている。このように、特許文献１の技術では、難分解性廃棄物を、乾留部と残渣貯留部において２段階で熱分解することにより、難分解性廃棄物の減容率を向上させている。

特開２０１３−２４８５８０号公報

特許文献１の技術によって難分解性廃棄物の減容率の向上が図られるが、さらなる減容率の向上が求められている。本明細書は、難分解性廃棄物の減容率をさらに向上できる技術を開示する。

本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置は、乾留部と、外部加熱手段と、廃棄物供給手段と、残渣貯留部と、第１過熱水蒸気供給手段と、移送部と、第２過熱水蒸気供給手段と、を備える。外部過熱手段は、乾留部を外部から加熱する。廃棄物供給手段は、乾留部の一端から難分解性廃棄物を供給する。残渣貯留部は、その一端が乾留部の他端に接続され、乾留部で難分解性廃棄物を熱分解することにより発生する残渣を貯留する。第１過熱水蒸気供給手段は、残渣貯留部に過熱水蒸気を供給する。移送部は、残渣貯留部の他端に接続され、残渣貯留部に貯留されている残渣を撹拌しながら移送する。第２過熱水蒸気供給手段は、移送部に過熱水蒸気を供給する。

上記の減容処理装置では、残渣貯留部の他端に移送部が接続されており、移送部が、残渣貯留部に貯留されている残渣を撹拌しながら移送する。移送部には、第２過熱水蒸気供給手段によって過熱水蒸気が供給される。この構成によると、移送部により移送される残渣は、撹拌されながら過熱水蒸気が供給されるため、残渣の表面に過熱水蒸気が接触し易くなる。このため、移送部では、残渣貯留部では熱分解しきれなかった可燃分を適切に熱分解することができる。即ち、上記の減容処理装置では、難分解性廃棄物を、乾留部と、残渣貯留部と、移送部において３段階で熱分解する。これにより、乾留部と残渣貯留部において２段階で熱分解する構成と比較して、難分解性廃棄物の減容率をさらに向上することができる。

また、本明細書は、上記の課題を解決することができる新規な難分解性廃棄物の減容処理方法を開示する。この減容処理方法は、第１熱分解工程と、第２熱分解工程と、を備える。第１熱分解工程では、難分解性廃棄物を乾留して熱分解する。第２熱分解工程では、第１熱分解工程により発生した残渣を撹拌しながら過熱水蒸気で熱分解する。この減容処理方法によると、難分解性廃棄物の減容率を向上することができる。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び、実施例にて詳しく説明する。

実施例１のボール型乾留炉の模式断面図。 図１のII-II線における断面図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１） 本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置では、移送部が、残渣貯留部に貯留される残渣を連続的に移送してもよい。この構成によると、廃棄物供給手段が乾留部に難分解性廃棄物を連続的に投入しても、残渣貯留部に多量の残渣が堆積してしまうことを回避できる。このため、残渣貯留部に多量の残渣が堆積することに起因して残渣貯留部における減容率が低下してしまうことを抑制できる。即ち、残渣貯留部における減容率の低下を抑制しながら、廃棄物供給手段が乾留部に難分解性廃棄物を連続的に投入することができ、この結果、難分解性廃棄物を連続的に処理することが可能となる。

（特徴２） 本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置では、第２過熱水蒸気供給手段により供給される単位時間当たりの水蒸気量が、第１過熱水蒸気供給手段により供給される単位時間当たりの水蒸気量よりも少なくてもよい。移送部では残渣が撹拌されながら移送されるため、残渣の表面は過熱水蒸気と効率的に接触できる。このため、第２過熱水蒸気供給手段により供給される水蒸気の単位流量が第１過熱水蒸気供給手段により供給される水蒸気の単位流量より少なくても、移送部において残渣中の可燃分を適切に熱分解することができる。この構成によると、減容率を向上させながら、単位量当たりの難分解性廃棄物を熱分解するのに必要な過熱水蒸気量を低減することができる。

（特徴３） 本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置では、乾留部が、金属製の反応容器と、反応容器内に充填されたセラミック製又は金属製の複数のボールと、これら複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有していてもよい。ボール型の乾留部を用いることで、投入された難分解性廃棄物の熱分解を効率的に行うことができる。

（特徴４） 本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置では、難分解性廃棄物が、イオン交換樹脂、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴムの少なくとも１つを含んでいてもよい。

図１、２を参照して実施例１のボール型乾留炉１０及びボール型乾留炉１０による減容処理方法について説明する。ボール型乾留炉１０は、原子力施設にて生じる放射能レベルが比較的に高い使用済みのイオン交換樹脂を減容処理する。図１に示すように、ボール型乾留炉１０は、乾留部２０と、乾留部２０の下面に接続される残渣貯留部３６と、残渣貯留部３６の上面に配置されるフィルタ部４４と、残渣貯留部３６の下端に接続されるスクリューコンベヤ５０と、を備える。乾留部２０には、乾留部２０を外部から加熱する外部電気式のヒータ２８と、乾留部２０の上面からイオン交換樹脂を供給するイオン交換樹脂供給ノズル３０と、乾留部２０の上方の側面から過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ノズル３２が設けられている。残渣貯留部３６には、残渣貯留部３６へ過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ノズル３８が設けられている。フィルタ部４４には、フィルタ部４４で濾過された排ガスを排出する排ガス出口４８が設けられている。スクリューコンベヤ５０には、残渣貯留部３６から排出される残渣をスクリューコンベヤ５０に供給する供給口５３と、スクリューコンベヤ５０によって移送された残渣を排出する排出口５４と、スクリューコンベヤ５０へ過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ノズル６２が設けられている。なお、ボール型乾留炉１０は、「減容処理装置」の一例に相当する。

乾留部２０は、円筒状の密閉式の反応容器２１と、反応容器２１内に充填されたセラミック製の複数のボール２４と、ボール２４を撹拌する撹拌翼２６と、撹拌翼２６を回転させる回転軸２２を有する。反応容器２１は、金属製の円筒形状をしており、反応容器２１内の圧力を−０．５〜−１０ｋＰａに維持する圧力制御機構（図示省略）を備える。反応容器２１の外周面にはヒータ２８がｚ方向に略等間隔で配置されている。ヒータ２８により、反応容器２１内の温度を所望の温度（約４００〜７００℃）に制御することができる。反応容器２１のｚ方向の長さは、処理する難分解性廃棄物の種類等に応じて適宜決定される。なお、撹拌翼２６と回転軸２２は「撹拌手段」の一例に相当し、ヒータ２８が「外部加熱手段」の一例に相当する。

反応容器２１の軸心部には回転軸２２が設けられている。回転軸２２は駆動モータ（図示省略）によって所定の速度（約０．１〜２．０ｒｐｍ、好ましくは０．５ｒｐｍ以上）で回転される。回転軸２２の周部には、螺旋状の撹拌翼２６が取り付けられている。撹拌翼２６は、回転軸２２を囲むように延びる螺旋状の外枠部（図示省略）と、当該外枠部と回転軸２２とを接続する複数の板状の翼部（図示省略）を有する。外枠部は、反応容器２１の内周面近傍に位置している。複数の翼部は、外枠部の上端から下端に亘って、互いに間隔をあけて分散して配置されている。このため、隣接する２つの翼部の間には空間が形成されている。なお、翼部の形状は平板状であってもよいし、曲面を有する板状であってもよい。

反応容器２１内のボール２４には、直径が１０〜２５ｍｍの耐蝕性のあるセラミック製のボールが用いられる。しかしながら、ボール２４の材質はこれに限られず、高ニッケル系合金であるハステロイ又はインコネル製であってもよい。撹拌翼２６により撹拌されることで、ボール２４は反応容器２１内において下降と上昇を繰り返す。

反応容器２１の上面には、イオン交換樹脂供給ノズル３０が設置されている。イオン交換樹脂供給ノズル３０からは、原子力施設で生じるイオン交換樹脂が反応容器２１内に供給される。イオン交換樹脂供給ノズル３０からは、イオン交換樹脂が所定の速度で連続的に供給される。反応容器２１内に供給されたイオン交換樹脂は、ボール２４の表面に付着して反応容器２１内を移動する。このため、イオン交換樹脂の反応容器２１内における滞留時間は、ボール２４の下降時間と同じになる。なお、反応容器２１内に供給されるイオン交換樹脂は、樹脂と水分を所定の割合（例えば、樹脂５〜１５％に対して水分８５〜９５％）で混合したスラリーであってもよい。なお、イオン交換樹脂供給ノズル３０が「廃棄物供給手段」の一例に相当する。

反応容器２１の上方の側面には、過熱水蒸気供給ノズル３２が設置されている。過熱水蒸気供給ノズル３２からは、ボール２４の表面に付着したイオン交換樹脂へ過熱水蒸気を供給する。これにより、反応容器２１内ではイオン交換樹脂と過熱水蒸気が反応してイオン交換樹脂が熱分解し、残渣と排ガスが発生する。反応容器２１内ではイオン交換樹脂は約４分の１に減容される。なお、過熱水蒸気供給ノズル３２から過熱水蒸気を供給するか否かは任意であり、イオン交換樹脂供給ノズル３０から供給されるイオン交換樹脂の水分率に応じて適宜決定することができる。例えば、イオン交換樹脂の水分率が高い場合は、過熱水蒸気供給ノズル３２からの過熱水蒸気の供給を停止してもよい。一方、イオン交換樹脂の水分率が低い場合は、過熱水蒸気供給ノズル３２から過熱水蒸気を供給してもよい。

反応容器２１の下端にはボール２４を反応容器２１内に保持する保持板３４が配置されている。残渣貯留部３６は、保持板３４の下方に設けられている。保持板３４は、ボール２４の通過を禁止する一方、残渣及び排ガスの通過を許容する。これにより、反応容器２１内に充填されたボール２４が残渣貯留部３６に落下することが防止される一方、反応容器２１内で生じた残渣及び排ガスが残渣貯留部３６に移動することができる。

残渣貯留部３６は、上方部分が円筒形状をしており、下方部分は、下方に向かうにつれて縮径する円錐台形状をしている。円錐台部分の壁面がｘｙ平面となす角度は、残渣の安息角以上となっている。このため、反応容器２１の下端から排出される残渣は、円錐台部分の壁面を残渣貯留部３６の下部に向かって滑り落ちるか、そのまま自由落下する。一方、反応容器２１から排出される排ガスは、フィルタ部４４へ移動する（後述）。残渣貯留部３６の下端は開口しており、その下端にはスクリューコンベヤ５０の供給口５３が接続されている（後述）。従って、厳密には、残渣は、供給口５３の直下の空間まで落下し、その空間が残渣で満たされると、その上方の空間である残渣貯留部３６の下部に貯留されていく。

残渣貯留部３６の壁面には、過熱水蒸気供給ノズル３８が設けられている。過熱水蒸気供給ノズル３８は、残渣貯留部３６内に貯留されている残渣（残渣貯留部３６を落下中の残渣も含む）に過熱水蒸気を供給する。残渣が過熱水蒸気と十分に接触する場合は、残渣中の可燃分が過熱水蒸気と反応して熱分解するため、残渣がさらに減容される。一方、残渣が過熱水蒸気と十分に接触しない場合は、残渣中の可燃分は熱分解されず、残渣は減容されない。以下では、残渣貯留部３６においてその可燃分が熱分解された残渣（即ち、過熱水蒸気と十分に接触した残渣）を特に「分解済残渣」と称し、その可燃分が熱分解されなかった残渣（即ち、過熱水蒸気と十分に接触しなかった残渣）を特に「未分解残渣」と称する。残渣貯留部３６では、分解済残渣と未分解残渣が混合した状態で貯留されている。なお、過熱水蒸気供給ノズル３８が「第１過熱水蒸気供給手段」の一例に相当する。

残渣貯留部３６の外周面には、外部電気式ヒータ４０がｚ方向に略等間隔に設けられている。ヒータ４０によって、残渣貯留部３６内の温度が、残渣中の可燃分が熱分解可能な温度（約４００〜７００℃）に制御される。

残渣貯留部３６の上面には、フィルタ部４４が配置されている。残渣貯留部３６とフィルタ部４４は連通している。フィルタ部４４は、円筒状のフィルタ容器４５と、フィルタ容器４５内に設置された焼結金属フィルタ４６を有する。なお、本実施例では焼結金属フィルタを用いたが、これに限られず、例えばセラミックフィルタを用いてもよい。

フィルタ容器４５の上方の側面には、排ガス出口４８が設置されている。排ガス出口４８は、排ガス処理装置（図示省略）に接続されている。排ガス処理装置は排ガスブロワを備えている。このため、フィルタ容器４５内の圧力（特に、排ガス出口４８近傍の圧力）は、残渣貯留部３６内の圧力よりも低くなっている。従って、反応容器２１から残渣貯留部３６に排出された残渣及び排ガスのうち、排ガスはフィルタ容器４５側に移動し、フィルタ容器４５内を上昇する。排ガスは、フィルタ容器４５内を上昇する過程で、焼結金属フィルタ４６によって濾過される。濾過された排ガスは排ガス出口４８から排出され、排ガス処理装置（図示省略）に送られる。

スクリューコンベヤ５０は、残渣貯留部３６の下端に接続されている。スクリューコンベヤ５０は、ケーシング５２と、回転軸５６と、スクリュー羽根５８と、駆動モータ６０を備える。なお、スクリューコンベヤ５０が「移送部」の一例に相当する。

ケーシング５２は、有底有蓋の筒状形状をしており、その中心軸はｘ方向に延びている。図２に示すように、ケーシング５２のｙｚ平面方向における断面は、その略下半分が半円形状であり、略上半分が矩形状である。なお、図２では、スクリュー羽根５８は破線で図示している。図１に示すように、ケーシング５２の−ｘ方向側の端部の上面には、供給口５３が設けられている。供給口５３は、残渣貯留部３６の下端に、気密、液密に接続されている。反応容器２１から残渣貯留部３６に排出された残渣は、供給口５３を介してケーシング５２内に供給される。ケーシング５２のｘ方向側の端部の下面には、排出口５４が設けられている。排出口５４からは、スクリューコンベヤ５０によって移送された残渣が排出され、固化設備（図示省略）に送られる。

回転軸５６は、ケーシング５２の軸心部に設けられている（図２参照）。回転軸５６は、駆動モータ６０によって所定の速度で回転される。回転軸５６の周部には、螺旋状のスクリュー羽根５８が取付けられている。スクリュー羽根５８は回転軸５６と一体的に回転する。スクリュー羽根５８の外縁は、ケーシング５２の下半分（即ち、断面が半円形状である部分）の内周面近傍に位置しており、一方、ケーシング５２の上面５２ａ（図２参照）とは所定の間隔を空けた位置に位置している。駆動モータ６０により回転軸５６が回転すると、供給口５３から供給された残渣（即ち、分解済残渣と未分解残渣が混合した残渣）は、スクリュー羽根５８の回転に伴い撹拌されながらケーシング５２内をｘ方向に移動する。
上述したように、ケーシング５２の下半分を、その断面が半円形状となるように形成し、かつ、スクリュー羽根５８の外縁をケーシング５２の下半分の内周面近傍に位置させることにより、ケーシング５２の下部に、残渣がスクリュー羽根５８によって移送されずに溜まってしまうことを抑制できる。スクリュー羽根５８が、供給口５３から供給される残渣を適切に移送できる。スクリューコンベヤ５０における残渣の滞留時間は、約１時間以上であることが好ましい。これにより、未分解残渣中の可燃分を好適に熱分解できる。駆動モータ６０は、残渣貯留部３６において残渣が所定の高さに貯留されるまで（即ち、イオン交換樹脂供給ノズル３０からイオン交換樹脂の供給を開始してから所定の時間が経過するまで）、駆動を開始しないように制御される。これにより、残渣貯留部３６での残渣の熱分解が不十分なまま残渣がスクリューコンベヤ５０によって移送されてしまうことを防止できる。残渣貯留部３６において残渣を熱分解する時間を確保できる。

過熱水蒸気供給ノズル６２は、ケーシング５２の上面５２ａ（図２参照）に、供給口５３と隣接して設けられている。過熱水蒸気供給ノズル６２は、ケーシング５２内を撹拌されながら移送される残渣に過熱水蒸気を供給する。過熱水蒸気供給ノズル６２から供給される単位時間当たりの過熱水蒸気量は、過熱水蒸気供給ノズル３８から供給される単位時間当たりの過熱水蒸気量よりも少なく、その比は約１：１０である。過熱水蒸気は、約１〜１０［ｍ／ｓ］の流速で供給される。過熱水蒸気の流速が約１［ｍ／ｓ］未満であると、未分解残渣が過熱水蒸気と十分に接触せず、未分解残渣中の可燃分が熱分解され難くなる。一方、過熱水蒸気の流速が約１０［ｍ／ｓ］より大きいと、過熱水蒸気の噴射圧で残渣が舞い上がり、残渣がスクリュー羽根５８により適切に移送されない可能性がある。過熱水蒸気が上記の流速の範囲内で供給されることにより、ケーシング５２内において未分解残渣が過熱水蒸気と十分に接触するため、未分解残渣中の可燃分が過熱水蒸気と反応して熱分解し、未分解残渣が減容される。
上述したように、ケーシング５２の上半分を、その断面が矩形状となるように形成し、かつ、スクリュー羽根５８の外縁をケーシング５２の上面５２ａと所定の間隔を空けた位置に位置させることにより、ケーシング５２内の上部に、ｘｙ平面方向に拡がる空間を形成することができる。このため、過熱水蒸気供給ノズル６２をケーシング５２の上面５２ａに設けることにより、過熱水蒸気はケーシング５２内の上部の空間を通ってスクリュー羽根５８で移送中の残渣の移送を妨げることなく、好適に移動することができる。具体的には、過熱水蒸気供給ノズル６２から供給される過熱水蒸気は、ケーシング５２内の上部の空間を通って、相対的に低圧であるフィルタ部４４側に移動する。これにより、ケーシング５２内の未分解残渣は、供給口５３から過熱水蒸気供給ノズル６２までの空間において過熱水蒸気と接触することとなる。このため、未分解残渣が長時間に亘って過熱水蒸気と接触でき、結果として減容率をより向上することができる。排出口５４から排出される残渣は、反応容器２１に投入したイオン交換樹脂の約２０分の１に減容されている。なお、過熱水蒸気供給ノズル６２が「第２過熱水蒸気供給手段」の一例に相当する。

次に、本実施例のボール型乾留炉１０によりイオン交換樹脂を減容処理する方法について説明する。以下では、イオン交換樹脂の減容処理のフローについて主に説明し、上述した内容と重複する内容については詳細な説明を省略する。

（イオン交換樹脂供給工程、乾留部用過熱水蒸気供給工程、第１熱分解工程）
まず、乾留部２０の反応容器２１にイオン交換樹脂供給ノズル３０からイオン交換樹脂を供給する（イオン交換樹脂供給工程）と共に、過熱水蒸気供給ノズル３２から過熱水蒸気を供給する（乾留部用過熱水蒸気供給工程）。イオン交換樹脂及び過熱水蒸気の単位時間当たりの供給量は、制御装置（図示省略）によって制御される。反応容器２１内では、イオン交換樹脂が過熱水蒸気によって熱分解され、減容される（第１熱分解工程）。イオン交換樹脂が熱分解されると、残渣と排ガスが発生する。なお、乾留部用過熱水蒸気供給工程は実施されなくてもよい。

（貯留工程、濾過工程）
反応容器２１の下端からは、保持板３４の開口を通って残渣及び排ガスが残渣貯留部３６に排出される。このうち、残渣は、自らの重みで落下して残渣貯留部３６の下部（スクリューコンベヤ５０の供給口５３の直下の空間を含む）に貯留されていく（貯留工程）。一方、排ガスはフィルタ容器４５側に移動し、焼結金属フィルタ４６によって濾過される（濾過工程）。濾過工程で濾過された排ガスは、排ガス出口４８から排ガス処理装置に送られる。

（第１過熱水蒸気供給工程、貯留部熱分解工程）
残渣貯留部３６には過熱水蒸気供給ノズル３８から過熱水蒸気が供給される（第１過熱水蒸気供給工程）。過熱水蒸気の単位時間当たりの供給量は、制御装置によって制御される。貯留工程において残渣貯留部３６に貯留される残渣（残渣貯留部３６内を落下中の残渣も含む）の一部は、この過熱水蒸気と十分に接触することにより、その可燃分が熱分解され、減容される（貯留部熱分解工程）。貯留部熱分解工程により残渣が熱分解されると、分解済残渣が発生する。一方、貯留工程において残渣貯留部３６に貯留される残渣の残部は、過熱水蒸気供給ノズル３８から供給される過熱水蒸気と十分に接触することができないため、貯留部熱分解工程では熱分解されない。その結果、残渣貯留部３６には、未分解残渣が発生する。

（移送工程）
残渣貯留部３６に貯留される残渣（分解済残渣と未分解残渣の混合残渣）が所定の量を超えると、駆動モータ６０が回転軸５６を駆動し、スクリュー羽根５８を回転させる。駆動モータ６０は、図示しない制御装置によって制御される。これにより、スクリューコンベヤ５０の供給口５３の直下の空間に貯留されていた残渣（分解済残渣と未分解残渣の混合残渣）が、スクリュー羽根５８の回転によって撹拌されながらｘ方向に移送される（移送工程）。制御装置は、移送工程における単位時間当たりの残渣の移送量と、貯留工程における単位時間当たりの残渣の貯留量が略等しくなるように制御する。これにより、ボール型乾留炉１０の運転開始時と運転終了時を除いて、残渣貯留部３６には常に一定量の残渣が貯留される。このため、残渣貯留部３６における残渣の減容率が安定し、結果としてスクリューコンベヤ５０の排出口５４から排出される残渣の減容率が安定する。ボール型乾留炉１０を適切に２４時間連続運転できる。

（第２過熱水蒸気供給工程、第２熱分解工程）
ケーシング５２内には、過熱水蒸気供給ノズル６２から過熱水蒸気が供給される（第２過熱水蒸気供給工程）。過熱水蒸気の単位時間当たりの供給量は、図示しない制御装置によって制御される。移送工程において撹拌されながら移送される残渣のうち、未分解残渣は、この過熱水蒸気と十分に接触することにより、その可燃分が熱分解され、減容される（第２熱分解工程）。第２熱分解工程で熱分解された残渣は、分解済残渣と共に、排出口５４から排出され、固化設備へと送られる。

本実施例のボール型乾留炉１０では、残渣貯留部３６の下端にスクリューコンベヤ５０が接続されており、スクリューコンベヤ５０が、残渣貯留部３６に貯留されている残渣を撹拌しながら移送する。スクリューコンベヤ５０には、過熱水蒸気供給ノズル６２から過熱水蒸気が供給される。このように、残渣を撹拌しながら過熱水蒸気を供給することで、残渣の表面に過熱水蒸気が接触し易くなる。このため、スクリューコンベヤ５０では、残渣貯留部３６では熱分解しきれなかった未分解残渣中の可燃分を熱分解でき、イオン交換樹脂の減容率をさらに向上することができる。また、ボール型乾留炉１０の構成によると、残渣の移送中に残渣を熱分解することができる。このため、スクリューコンベヤ５０を固化設備に向かって形成することにより、残渣の移送時間を有効活用できる。

ここで、本実施例のボール型乾留炉１０が、従来のボール型乾留炉と比較して有利な点を詳述する。まず、従来のボール型乾留炉では、残渣貯留部の残渣を移送するスクリューコンベヤを備えていないため、長時間の運転に伴って残渣貯留部に多量の残渣が堆積する。このため、残渣に過熱水蒸気を十分に接触させることができなくなり、残渣中の可燃分を十分に熱分解できず、減容率の向上が不十分となる。
また、イオン交換樹脂は難分解性廃棄物であるため、残渣中の可燃分の熱分解には時間を要する。このため、従来は、残渣貯留部にある程度の残渣が貯留されたら、イオン交換樹脂の投入を一時的に停止して、残渣中の可燃分を熱分解処理するための時間（約１〜４時間）を確保する必要があった（いわゆる後処理）。後処理を実施することで残渣中の可燃分はある程度熱分解されるものの、その間はイオン交換樹脂の投入ができないため、処理効率が低下するという問題があった。また、後処理による残渣の減容率向上には限界があった。
さらに、従来のボール型乾留炉は、スクリューコンベヤを備えておらず、乾留部と、残渣貯留部において２段階で熱分解する構成であった。即ち、従来のボール型乾留炉では、残渣貯留部の下端に開閉可能なダンパが設けられ、ダンパを開閉することで残渣貯留部３６から残渣を排出するようになっている。このため、残渣貯留部３６で残渣を熱分解する間はダンパが閉じられ、熱分解が終了した後にダンパが開かれる。ダンパが開かれると、処理済の残渣がダンパから排出され、固化設備に送られる。ダンパが開かれて残渣を外部に排出している間は、反応容器から残渣貯留部に残渣が排出されないようにしなければならない。即ち、イオン交換樹脂を反応容器に連続的に投入することができなかった。

本実施例のボール型乾留炉１０では、残渣貯留部の下端には、ダンパの代わりにスクリューコンベヤ５０が接続されている。回転軸５６は所定の速度で回転するため、残渣貯留部３６に貯留されている残渣は、スクリュー羽根５８により連続的に移送される。このため、反応容器２１にイオン交換樹脂を連続的に投入しても、残渣貯留部３６に多量の残渣が堆積してしまうことを回避できる。従って、残渣貯留部３６に多量の残渣が堆積することに起因して残渣貯留部３６における減容率が低下してしまうことを抑制できる。即ち、残渣貯留部３６における減容率の低下を抑制しながら、ボール型乾留炉１０でイオン交換樹脂を２４時間連続的に処理することが可能となる。
また、残渣貯留部３６で熱分解しきれなかった残渣（未分解残渣）は、スクリューコンベヤ５０において適切に熱分解される。このため、従来は必要であった後処理が不要になる。また、後処理における残渣と過熱水蒸気の接触効率と比較して、スクリューコンベヤ５０における残渣と過熱水蒸気の接触効率は極めて高い。このため、未分解残渣中の可燃分は、従来の後処理と比較して、より高い熱分解率で、より短時間で（即ち、より少ない過熱水蒸気量で）処理できる。即ち、減容率と処理効率の双方を同時に向上することができる。

また、本実施例のボール型乾留炉１０では、スクリューコンベヤ５０において残渣が撹拌されながら移送されるため、未分解残渣の表面が過熱水蒸気と効率的に接触できる。このため、過熱水蒸気供給ノズル６２から供給される過熱水蒸気の単位流量のほうが過熱水蒸気供給ノズル３８から供給される過熱水蒸気の単位流量よりも少なく、その比が約１：１０であっても、スクリューコンベヤ５０において未分解残渣中の可燃分を効率的に熱分解できる。このため、従来のように残渣貯留部において長時間後処理を行う構成と比較して、減容率を向上させながら、単位量当たりのイオン交換樹脂を熱分解するのに必要な過熱水蒸気の量を低減することができる。過熱水蒸気量を少なくできるため、排ガス処理装置を小型化することができる。

なお、従来のボール型乾留炉において、残渣貯留部に多量の残渣が堆積すると、残渣中の可燃分の熱分解率が低下する理由は、以下のように考えられる。即ち、イオン交換樹脂を熱分解して発生する残渣は、通常は粉体状で軽量であるが、発明者らが調査した結果、これらの残渣の一部には、焼結などにより残渣が互いに集合して固まった集合体が含まれていることが分かった。一般に、残渣貯留部では、過熱水蒸気の噴射圧で残渣を舞い上がらせることで、残渣に過熱水蒸気を接触させ、残渣を熱分解していると考えられる。しかしながら、残渣の集合体は比較的に重いため、過熱水蒸気の噴射圧では舞い上がらず、過熱水蒸気と十分に接触することができ難い。このため、集合体中の可燃分の熱分解が不十分となり、結果として、残渣貯留部に多量の残渣が堆積すると、残渣中の可燃分の熱分解率が低下するものと考えられる。一方、本実施例のボール型乾留炉１０では、残渣の集合体をスクリューコンベヤ５０で撹拌することで、残渣の集合体が細粒化され、過熱水蒸気と良好に接触し、減容率の向上が図られているものと考えられる。

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本明細書が開示する難分解性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、実施例１ではボール型乾留炉を用いたが、乾留炉の種類はこれに限られず、例えば誘導加熱式乾留炉を用いてもよい。

また、実施例１では、イオン交換樹脂を処理する例について説明したが、本明細書に開示の技術は、その他の難分解性廃棄物（例えば、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴム等）の減容化処理に用いることができる。

また、スクリューコンベヤ５０は、残渣がスクリューコンベヤ５０において一定の滞留時間を確保できれば、どのような向きであってもよい。例えば、スクリューコンベヤ５０は傾斜していてもよいし、鉛直方向に延びていてもよい。また、無軸スクリューコンベヤを用いてもよい。また、スクリューコンベヤ５０は、残渣を連続的に移送しなくてもよい。例えば、残渣貯留部３６に一定量の残渣が溜まったら残渣を移送し、所定量の残渣の移送が終了したら、再び残渣貯留部３６に一定量の残渣が溜まるまで、残渣の移送を停止してもよい。また、残渣貯留部３６から排出される残渣を移送するのはスクリューコンベヤに限られず、例えばロータリコンベヤで残渣を撹拌しながら移送してもよい。また、過熱水蒸気供給ノズル６２は、ケーシング５２の側周面に設けられていてもよく、例えば、ケーシング５２の−ｘ方向側の端部に設けられていてもよい。また、スクリューコンベヤ５０を外部から加熱するヒータを設置してもよい。また、過熱水蒸気供給ノズル６２は、複数個設置されていてもよい。

また、過熱水蒸気供給ノズル６２から供給される水蒸気の単位流量と、過熱水蒸気供給ノズル３８から供給される水蒸気の単位流量の比は、１：１０に限られない。例えば、実施例１のボール型乾留炉１０と比較して、スクリューコンベヤ５０の残渣貯留部３６に対する容積比が小さくなる場合には、上記の比は例えば０．８：１０であってもよい。反対に、スクリューコンベヤ５０の残渣貯留部３６に対する容積比が大きくなる場合には、上記の比は例えば１．３：１０であってもよい。

また、残渣貯留部３６の下端に開閉扉を設けてもよい。連続運転開始時は開閉扉を閉じ、残渣貯留部３６に一定量の残渣が貯留されたら開閉扉を開いてもよい。この構成によると、運転開始時に投入された残渣が残渣貯留部３６で十分に熱分解されないまま供給口５３を介してスクリューコンベヤ５０に供給されることをより確実に抑制できる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：ボール型乾留炉
２０：乾留部
２１：反応容器
２２：回転軸
２４：ボール
２６：撹拌翼
２８：ヒータ
３０：イオン交換樹脂供給ノズル
３２：過熱水蒸気供給ノズル
３６：残渣貯留部
３８：過熱水蒸気供給ノズル
４４：フィルタ部
５０：スクリューコンベヤ
５２：ケーシング
５３：供給口
５４：排出口
５６：回転軸
５８：スクリュー羽根
６０：駆動モータ
６２：過熱水蒸気供給ノズル

Claims (6)

1. 難分解性廃棄物を減容処理する装置であり、
   乾留部と、
   前記乾留部を外部から加熱する外部加熱手段と、
   前記乾留部の一端から難分解性廃棄物を供給する廃棄物供給手段と、
   その一端が前記乾留部の他端に接続され、前記乾留部で難分解性廃棄物を熱分解することにより発生する残渣が貯留される残渣貯留部と、
   前記残渣貯留部に過熱水蒸気を供給する第１過熱水蒸気供給手段と、
   前記残渣貯留部の他端に接続され、前記残渣貯留部に貯留されている残渣を撹拌しながら移送する移送部と、
   前記移送部に過熱水蒸気を供給する第２過熱水蒸気供給手段と、を備える、減容処理装置。
2. 移送部は残渣貯留部に貯留される残渣を連続的に移送する、請求項１に記載の減容処理装置。
3. 前記第２過熱水蒸気供給手段により供給される単位時間当たりの水蒸気量は、前記第１過熱水蒸気供給手段により供給される単位時間当たりの水蒸気量よりも少ない、請求項１又は２に記載の減容処理装置。
4. 前記乾留部は、金属製の反応容器と、前記反応容器内に充填されたセラミック製又は金属製の複数のボールと、これら複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の減容処理装置。
5. 難分解性廃棄物が、イオン交換樹脂、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴムの少なくとも１つを含んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の減容処理装置。
6. 難分解性廃棄物を減容処理する方法であり、
   難分解性廃棄物を乾留して熱分解する第１熱分解工程と、
   前記第１熱分解工程により発生した残渣を撹拌しながら過熱水蒸気で熱分解する第２熱分解工程と、を備える、減容処理方法。
   
   

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