JP3731678B2

JP3731678B2 - 廃棄物の減容処理方法

Info

Publication number: JP3731678B2
Application number: JP32804095A
Authority: JP
Inventors: 貞男多屋; 正史前田
Original assignee: 株式会社伸生; 正史前田
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: JPH08229533A; US5890443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばシュレッダーダストのように塩素含有重合体を含む廃棄物の減容処理方法に関する。さらに詳しくは、シュレッダーダストのように塩化ビニル樹脂等の塩素含有重合体を含む廃棄物を比較的低温で、酸素を供給して、かつ残留固形分中の未燃焼炭素が５５重量％以上残留する還元性雰囲気下にて熱分解（蒸し焼き）または燃焼させることにより、塩化水素やダイオキシンの発生を皆無もくしは著しく抑えることができ、更に可燃性ガスを得ることができ、併せて大幅に減容化できる低コストの廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】
廃自動車や廃家電製品等の廃棄物の処理方法としては、それらを解体してまずリサイクル可能な部品を回収する。次いで残りをシュレッダーに掛けて粉砕し、さらに有価金属を回収する。こうして殆ど価値の無い部分がシュレッダーダストとして残るが、この大半が焼却されずに埋立て処分されているのが実状である。しかし、シュレッダーダストは嵩比重が著しく小さく、廃棄自動車台数等の増大とともに埋立て処分地の確保が困難となっている。加えてシュレッダーダストには重金属等の無機物、塩化ビニル樹脂やクロロプレンゴム等の塩素含有重合体が含まれているため、環境汚染の見地から埋立て基準も強化される傾向にある。
【０００３】
シュレッダーダストを燃焼させて大幅に減容化すれば、埋立ても容易となるが、シュレッダーダストは発熱量が高いうえ、前記のような塩素含有重合体が含まれているため、燃焼により発生する塩化水素ガスによる焼却炉の腐蝕防止、さらにはダイオキシンの発生防止が大きな課題となっている。
【０００４】
シュレッダーダストのような塩素含有重合体を含む廃棄物の焼却処理に関連する技術として、特開平５−２９６４２９号公報には、１次流動床で低酸素雰囲気で燃焼させ、２次流動床で固形未燃焼分を燃焼させ、３次流動床で燃焼排ガスの脱硫、脱塩素処理を行い、脱硫、脱塩素された燃焼排ガスを排出できる流動床燃焼装置が開示されている。また特開昭５４−５２８７３号公報には、焼却または熱分解の過程中に、２００〜３００℃に予熱された６０メッシュを越えない粒度をもつ塩基性カルシウム化合物を被焼却物の上部に噴霧し、樹脂から発生する塩化水素と反応させて固定化する、塩化ビニル樹脂の焼却処理方法が開示されている。さらに特開昭６３−６３１３号公報には、焼却物を乾溜炉内において不完全燃焼させ、発生した可燃性ガスを二次燃焼炉内に導入し、二次焼却炉内で炭酸カルシウム等のアルカリ剤を噴霧することにより、塩化水素ガスや硫黄酸化物等の有害ガスを効果的に除去する燃焼ガスの処理方法が開示されている。しかし、いずれも廃棄物あるいは発生ガスの高温酸化燃焼を行い、排ガス処理を付加する技術が主流であり、焼却の際に発生する塩化水素やダイオキシン等の有害ガスを根本から抑える技術ではなく、また設備や処理コストがかさむ点、さらには反応効率が低く資源の有効活用が不十分である点等から、必ずしも満足のいくものではなかった。
【０００５】
一方比較的低温で還元性雰囲気下の熱分解により塩素含有重合体を含む廃棄物を処理する技術としては、特開昭４８−６７号公報に密閉レトルト内で廃棄物等を間接加熱分解処理する方法が記載されている。また特開昭４９−７８７７４号公報、特開昭４８−３９５７２号公報、特開平６−６５５８２号公報には、多段熱分解または焼却処理を行う際、その第一段の熱分解工程を比較的低温で行い、廃棄物中の塩素含有重合体の脱塩素処理を行う技術が開示されている。更に特開平７−８０４３３号公報には塩化ビニル樹脂含有ダストを３５０〜５００℃で酸素を極力遮断した状態で蒸し焼きにし、ガスと油と水分と固形残留分に分離し、ガスは洗浄処理し、他の成分も処理してリサイクルする処理方法が記載されている。しかし、これらは何れも発生する塩化水素ガスを捕捉し、水洗中和等の排ガス処理や２次燃焼処理を行うものであり、塩化水素ガスやダイオキシンなどの発生自体を抑制するものではない。
【０００６】
本発明者らは、シュレッダーダストのような塩素含有重合体を含む廃棄物の焼却処理に関連する技術の現状に鑑み、塩化水素やダイオキシン等の有害ガスの発生を根本から抑えることができ、廃棄物を大幅に減容化でき、処理コストの低減、資源の有効活用、さらには環境保全の観点からも有利な処理方法について鋭意検討した結果、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物の存在下、比較的低温で、かつ還元性雰囲気の下に廃棄物を熱分解または燃焼させることが極めて有効であるとの知見を得て、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明によれば、焼却炉内において、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物の存在下、塩素含有重合体を含む廃棄物を温度３００〜１０００℃の範囲内で、酸素を供給して、かつ残留固形分中の未燃焼炭素が５５重量％以上残留する還元性雰囲気に保ちながら熱分解または燃焼させることを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、焼却炉に至る廃棄物供給通路において、外部からの酸素供給を遮断して予め廃棄物を部分的に熱分解させて焼却炉内に供給することを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、塩素含有重合体を含む廃棄物を予めプラスチック製容器に密閉し、廃棄物の供給通路に押し込むことを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、プラスチック製容器が再生プラスチック製であることを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、塩素含有重合体を含む廃棄物に、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物を含む塩基性資材を予め添加して、熱分解または燃焼させることを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、塩基性資材が赤泥またはアルカリ廃液である前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、燃焼用酸素源として、酸素富化空気または酸素ガスを使用し、可燃性排ガスを副生させることを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
また本発明によれば、前記減容処理方法により得られる処理物を更に水洗することを特徴とする廃棄物の減容処理方法が提供される。
さらにまた本発明によれば、塩素含有重合体を含む廃棄物がシュレッダーダストである前記廃棄物の減容処理方法が提供される。
【０００８】
本発明による塩素含有重合体を含む廃棄物の減容処理方法は、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物の存在下、通常の燃焼に比べ低温で、かつ還元性雰囲気下で、廃棄物を熱分解または燃焼させるので、廃棄物に含まれる塩素分は無機塩化物となり、有害な塩化水素やダイオキシンの発生は皆無もしくは著しく抑えられる。また処理に使用される酸素源として酸素富化空気または酸素ガスを用いることにより、燃焼排ガスとして高カロリー可燃性ガスが得られる。さらに熱分解ないし燃焼の残渣（処理物）を水洗することにより、前記無機塩化物を容易に除去できるので、そのまま廃棄しても土壌を汚染することもないし、廃棄しない場合は乾燥させて燃料として有効活用もできる。水洗後の処理物は処理前の廃棄物に比べ嵩密度が向上して大幅に減容化されているうえ、前記のように無機塩化物も除去されているので、廃棄する場合にも好都合である。処理物を燃料とした場合は、含まれている金属酸化物または金属はスラグ化することができる。以下、本発明を詳しく説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に適用される塩素含有重合体を含む廃棄物としては、廃自動車、廃家電製品等から得られるシュレッダーダストであることが好ましく、とりわけ廃自動車のシュレッダーダストであることが好ましい。しかし、本発明に適用される廃棄物はこれらに限定されず、広く産業廃棄物、さらにはオフィスや家庭から排出される一般ゴミ等の廃棄物であってもよい。また前記塩素含有重合体は、塩化ビニル樹脂やクロロプレンゴムなど塩素を含有するものが例示され、特に限定されない。
【００１０】
以下、処理対象廃棄物として廃自動車のシュレッダーダストを例にとり、本発明で使用される処理装置の一例を図１および図２に略示する。
図１において、１はシュレッダーダストの投入口、２は投入口シャッター、３はシュレッダーダストコンテナーの押込ピストン、４は投入通路、５はシュレッダーダスト、６は蓋の付いたプラスチック製シュレッダーダストコンテナー、７は焼却炉、８は熱分解または燃焼中のシュレッダーダスト、９は主酸素ガス供給口、１０は酸素ガス供給整流用空孔板でコーン型炉底部を形成しており、１１は燃焼炉上部の部分燃焼加熱室、１２は処理物、１３は処理物受器、１４は重質油抜き取り口、１５は補助酸素ガス供給口、１６は排ガス排出口である。
更に排ガスの処理設備として、１７は冷却箱（コンデンサー）、１８は脱水槽、１９は水抜取口、２０は排ガスホールダーである。
【００１１】
シュレッダーダスト５は、柔軟性のある蓋の付いたプラスチック製のコンテナー６に充填され、コンテナーと共に投入口１から投入され、押込ピストン３で投入通路４に順次押し込まれる。投入通路４は図のように焼却炉７の外側に突き出しているので、突き出し部分にコンテナーが押し込まれている段階では、コンテナーおよびシュレッダーダスト５も常温であるが、焼却炉７内に近づくにつれ、温度が上昇し始める。従って、コンテナー６自体がその周辺部より次第に軟化し、コンテナーは押込ピストン３通路の周内壁に密着し、投入通路４を外気から気密に保つことができる。また、前記のようにコンテナーが投入通路の気密を保ちながら、シュレッダーダスト５は部分的に熱分解され、その発生ガスが焼却炉内部からの酸素含有ガスの流入を阻止し、投入移送部の還元性雰囲気を保つことができる。投入通路のうち加熱を受ける部分は、シュレッダーダストが前記のように部分的に熱分解できるように、十分長く設けることが好ましい。
なお、コンテナー６としては廃プラスチックからの低級再生品を用いることができるため、プラスチック廃棄物の有効利用、減量化にも有益である。
【００１２】
シュレッダーダスト５を充填したコンテナーは、ピストン３で投入通路４に深く押し込まれ、前記のように部分的に熱分解を受けた後、焼却炉７の下部に落下し、ここでシュレッダーダストはコンテナーとともに熱分解または燃焼作用を受ける。焼却炉７の下部は酸素ガス供給整流用空孔板でかつコーン型炉底部１０からなり、主酸素ガス供給口９から供給された酸素ガスは、酸素ガス供給整流用空孔板１０を経由して燃焼炉内に供給される。シュレッダーダストの熱分解または燃焼が継続しない場合は、コーン型炉底部１０に補助的に設けられるバーナー（図示しない）を用いることもできる。その燃料としては、本発明の処理方法によって得られる後記の可燃性排ガスを使用することができるが、別の供給源を用いてもよい。
【００１３】
焼却炉内の下部に落下したシュレッダーダスト５は、未燃焼炭素が残留するような還元性雰囲気下で、かつ温度３００〜１０００℃、好ましくは５００〜７００℃の範囲で燃焼させるかあるいは熱分解させる。このような燃焼または熱分解が継続するように、主酸素ガス供給口から供給される酸素ガス量または部分燃焼加熱室の燃焼を制御する。未燃焼炭素が残留しない通常の燃焼では、シュレッダーダストの燃焼温度も１０００℃を超えているので、シュレッダーダストに含まれる塩素含有重合体から塩化水素ガス、さらにはダイオキシンが発生するが、本発明では１０００℃以下の比較的低温で、還元性雰囲気なので、塩化水素ガスも殆ど発生しない。
【００１４】
焼却炉７の上部の補助酸素ガス供給口１５から供給される酸素ガスを用いて、シュレッダーダストの熱分解または燃焼により発生し上昇する可燃性排ガスの一部を炉内上部の部分燃焼加熱室で燃焼させ、その輻射熱で焼却炉下部でシュレッダーダストが熱分解または燃焼する温度３００〜１０００℃を維持することもできる。燃焼後の酸化性排ガスは上昇するので、熱源としては輻射熱のみを利用している。そのため、酸化性ガスと未燃焼廃棄物は接触しないため、不必要な酸化を受けない。このように熱移動と物質移動を分離することができる。更にシュレッダーダスト中の水分が多い場合には、図示しないが焼却炉自体を外部から加熱してもよい。この場合の加熱燃料源として、同じく後記する可燃性排ガスを用いることもできる。補助酸素ガス供給口１５から供給される酸素ガス量は、前記燃焼または熱分解の温度範囲の維持に必要な最小限でよい。前記可燃性排ガスには、通常の酸化性雰囲気で燃焼させる場合と異なり塩化水素等は殆ど含まれていないので、炉内上部で一部燃焼させてもダイオキシンを発生させることもない。
【００１５】
熱分解または燃焼により減容化したシュレッダーダストの処理物１２は、コーン型炉底部１０から処理物受器１３に落下し、冷却されたのち外部に取り出される。一方、シュレッダーダストの熱分解または燃焼により発生する前記燃焼排ガスは、一酸化炭素、炭化水素、水蒸気、二酸化炭素等からなる高カロリー可燃性ガスであり、排出口１６から炉外に取り出される。さらにシュレッダーダストの熱分解または燃焼により発生する重質油（高級炭化水素類）は抜き取り口１４から炉外に抜き取られる。
【００１６】
前述した主酸素ガス供給口および補助酸素ガス供給口から供給される酸素ガスの代りに、酸素富化空気あるいは空気を用いることもできるが、酸素富化空気の窒素含量が高い場合や通常の空気の場合は、前記排ガス中に窒素が含まれることとなりその品質が低下するので、その酸素濃度が５０％以上、特に好ましくは９０％以上であることが好ましい。このような酸素ガスまたは酸素富化空気は、前記により発生した可燃性排ガスを動力燃料源とする圧力スウィング吸着法（ＰＳＡ）もしくは空気液化分離装置を用いて製造することができる。
【００１７】
図１において処理されるシュレッダーダスト５には、通常ガラス片等としてアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が含まれているが、その含量が少ないと、熱分解または燃焼により塩化水素やダイオキシンが発生しやすくなるので、それらの成分を含む塩基性資材を予めシュレッダーダスト５に添加しておくことが好ましい。このような塩基性資材としては、産業廃棄物として大量に発生する赤泥やメッキ工場等から発生するアルカリ廃液を用いることが好ましい。これにより、これらの産業廃棄物の処理も同時に行うことができるので、好都合である。これらの塩基性資材は含水のまま用いることもできるが、脱水して用いることが好ましい。
【００１８】
以上により処理され、炉外に取り出されたシュレッダーダスト処理物１２は、処理前に比べ大幅に減容化されている。従ってそのまま埋立て等の処分を行ってもよい。しかし、処理物１２には金属酸化物類、金属類、未燃焼炭素のほか、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩素塩等が含まれているので、これを水洗することにより、溶解性の塩素塩類や重金属塩類等を除去して埋め立てることが環境保全の為には好ましい。更には、処理物１２を水洗した後、風乾あるいは前記可燃性排ガスを乾燥用燃料として乾燥させ、再度燃料として用いることが好ましい。処理物１２は既に水洗されて塩素塩類等は除去されているので、それを燃焼させても塩化水素等は発生しないし、一層減容化される。再燃焼後は、主として金属酸化物のスラグと金属が残る。
【００１９】
図２は図１の縦型焼却炉に対し、横型の焼却炉を略示したものである。図２中、図１と同じ番号は同じまたは同じような機能を果たす装置部分である。図２の場合は、図１と異なり、炉内でのシュレッダーダスト投入通路４が長く、その通路内を通過中に熱分解が進行する。熱分解部である通路４と二次燃焼部（通路の外側）が分離されているため、通路４内で還元性雰囲気を保ちながら、必要に応じて熱分解温度を上昇することもできる。熱移動を通路４の壁を通じて行うことにより、物質移動と分離し、酸化性排ガスが熱分解部である通路４に進入することを防ぐことができる。図では、投入通路４内のシュレッダーダストコンテナー６を略示しているが、コンテナー６は前後の隙間無く投入することが、投入通路の外気からの気密性を確保する点で好ましい。また、主酸素ガス供給口から供給された酸素ガスがシュレッダーダストの燃焼や熱分解に使用されることなく突き抜けて排出されないように、酸素ガスを分散して供給する（図２は主酸素供給整流用空孔板を略示している）。さらに図２では排ガスの処理設備を省略している。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
表−１〜４に示す組成を有するシュレッダーダストを用いて、図１に示す焼却炉容積１．０ｍ³の小型装置により減容処理試験を行った。シュレッダーダストは柔軟性のあるプラスチックの容器に充填し、またシュレッダーダストが通路からも気密性を保ちながら１０Ｋｇ／Ｈで投入した。焼却炉内の下部（燃焼室）では、投入された２５℃のシュレッダーダストをゆっくりと熱分解温度約５００℃に加熱し、熱分解後の固形物を下方に落下させた。発生するガスは焼却炉の上部へと抜け、その一部を０．１４ｍ³／Ｈ（２５℃）で供給した酸素ガスにより部分燃焼させ、燃焼室の温度を外熱式で維持した。焼却炉７の上部からの排ガス総量は６．７ｍ³／Ｈ（２５℃換算）であり、その化学組成は表−５に記載の通りであった。また残留固形分の組成は表−６の通りであった。なお、本実験では、酸化用酸素を供給しなくても十分な発熱があったため、主酸素供給口からは酸化用酸素を供給しなかった。
【００２２】
（実施例２）
熱分解温度を７５０℃とした他は実施例１と同様に行った。排ガス総量は１０．５ｍ³／Ｈ（２５℃換算）であった。発生ガスおよび残留固形分の分析結果を表−５および表−６に示す。
【００２３】
（実施例３）
熱分解制御温度を５００℃とし、赤泥を予め１２０℃で２時間脱水したものを６．６Ｋｇ／Ｈ（水酸化ナトリウム換算０．９Ｋｇ／Ｈ）でシュレッダーダストと共に供給した他は実施例１と同様に行った。排ガス総量は７．２ｍ³／Ｈ（２５℃換算）であった。発生ガスおよび残留固形分の分析結果を表−５および表−６に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

【００２８】
（結果）
以上の実施例から熱分解温度は低いほど塩化水素の生成量は少ないことが分かる。しかし、反応速度との兼ね合いから、５００〜７５０℃の温度範囲が好ましい。また赤泥（ソーダ含有物）を添加しない場合でも塩化水素の生成は０．３％程度に留まった。赤泥を添加することにより、塩化水素およびその他の塩素含有化合物の発生は極めて少なく、特に実施例３では３０ｐｐｍであり、試験中３０ｐｐｍ以下になることもあった。なお、発生ガスは主に水素とメタンから成る高カロリーガスであることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明の廃棄物の減容処理方法により、塩化ビニル樹脂等の塩素含有重合体を含むシュレッダーダスト等の廃棄物を、低コストで処理することができる。その際、焼却炉を損傷したり人体に有害な塩化水素やダイオキシンの発生を皆無もくしは著しく抑えて熱分解または燃焼させ、可燃性ガスを得るなど再資源化もできる。また、廃棄物を大幅に減容化でき、その後の処理も非常に容易になり、廃棄コストも著しく削減できる。さらに、塩基性資材として産業廃棄物である赤泥やアルカリ廃液を用いることにより、それらの処分も併せて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される処理装置の一例を略示した図である。
【図２】本発明で使用される別の処理装置の一例を略示した図である。
【符号の説明】
１シュレッダーダストの投入口
２投入口シャッター
３シュレッダーダストコンテナーの押込ピストン
４投入通路
５シュレッダーダスト
６プラスチック製シュレッダーダストコンテナー
７焼却炉
８熱分解または燃焼中のシュレッダーダスト
９主酸素ガス供給口
１０酸素ガス供給帯
１１部分燃焼加熱室
１２処理物
１３処理物受器
１４重質油抜き取り口
１５補助酸素ガス供給口
１６排ガス排出口
１７冷却箱（コンデンサー）
１８脱水槽
１９水抜取口
２０排ガスホールダー

Claims

焼却炉内において、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物の存在下、塩素含有重合体を含む廃棄物を温度３００〜１０００℃の範囲内で、酸素を供給して、かつ残留固形分中の未燃焼炭素が５５重量％以上残留する還元性雰囲気に保ちながら熱分解または燃焼させることを特徴とする前記廃棄物の減容処理方法。
焼却炉に至る廃棄物供給通路において、外部からの酸素供給を遮断して予め廃棄物を部分的に熱分解させて焼却炉内に供給することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の減容処理方法。
塩素含有重合体を含む廃棄物を予めプラスチック製容器に密閉し、廃棄物の供給通路に押し込むことを特徴とする請求項２記載の廃棄物の減容処理方法。
プラスチック製容器が再生プラスチック製であることを特徴とする請求項３記載の廃棄物の減容処理方法。
塩素含有重合体を含む廃棄物に、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物を含む塩基性資材を予め添加して、熱分解または燃焼させることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の減容処理方法。
塩基性資材が赤泥またはアルカリ廃液である請求項５記載の廃棄物の減容処理方法。
燃焼用酸素源として、酸素富化空気または酸素ガスを使用し、可燃性排ガスを副生させることを特徴とする請求項１または５記載の廃棄物の減容処理方法。
請求項１または５記載の減容処理方法により得られる処理物を更に水洗することを特徴とする廃棄物の減容処理方法。
塩素含有重合体を含む廃棄物がシュレッダーダストである請求項１または５記載の廃棄物の減容処理方法。