JP5983849B2

JP5983849B2 - 飛灰の自動サンプリング装置及び自動サンプリング方法

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Inventors: 伊藤　一郎; 一郎伊藤
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Description

本発明は、飛灰中の重金属を無害化する処理を行うために、飛灰への重金属固定剤の適正添加量を定める添加量決定装置に、飛灰を、調査用に所定量だけ供給する飛灰の自動サンプリング装置及び飛灰の自動サンプリング方法に関するものである。

廃棄物を焼却した際に発生する飛灰には、重金属が多量に含まれているので、飛灰を廃棄処分するには、重金属の無害化処理が必要となる。重金属を無害化するには、集められた飛灰に重金属固定剤を添加し、これを混練機により加湿混練するのが一般的である。この場合、飛灰の性状（重金属含有量等）は、焼却物の種類等によって大きく変化するので、飛灰に添加する重金属固定剤の量も、飛灰の性状に合わせて変えてやる必要がある。このため、サンプリングされた飛灰を、添加量決定装置に供給し、この添加量決定装置により、飛灰の状態を測定することにより、重金属固定剤の適正な添加量が決定されている。

重金属固定剤の添加量の決定方法は、例えば、特許文献１に記載されている。この方法では、まず、サンプリングされた所定量の飛灰（以下調査用飛灰という）に水を加えて、試料となるスラリーを調製する。つづいて、このスラリーに重金属固定剤を添加していき、このときの酸化還元電位（ＯＲＰ）の上昇量（正の変化量）を測定する。そして、この測定値に基づいて、飛灰中への重金属固定剤の適正な添加量が決定される。この場合、調査用飛灰は、所定量、すなわち、正確には所定の重量だけ、添加量決定装置に供給される必要がある。

ところで、飛灰のサンプリング作業は、飛灰が下向きに送られる飛灰シュート、又は、飛灰を貯留する飛灰サイロから、作業者が直接、飛灰を容器内に取り込むことによりなされるのが一般的である。また、調査用飛灰も、サンプリング飛灰から必要重量だけ、飛灰を計って採取するのが一般的である。

特開２００２−１２６６８５号公報

しかしながら、飛灰のサンプリング作業は、深夜も含めた種々の時間帯に複数回行われる、非常に煩雑な作業である。また、サンプリング作業において、作業者が有害な飛灰に接触する機会をできるだけ避ける必要もある。このため、飛灰のサンプリング作業は、人手によらず、機器を使って自動的に行われることが望ましい。

一方、飛灰のサンプリング作業を自動的に行う場合、飛灰がブリッジ現象を引き起こしやすい飛灰サイロから行うよりも、飛灰が流動するように下方に送られる飛灰シュートから行う方が好ましい。そこで、例えば、図１３で示されるように、定量供給装置であるスクリューフィーダー１００を飛灰シュートＹに取り付けて、飛灰のサンプリング作業を自動的に行うことも考えられる。この場合、飛灰シュートＹ内の、搬送部１０１のスクリュー軸１０１ａを囲む筒部１０１ｂの上部に、飛灰の採取口１０１ｃが形成される。

ところが、飛灰シュートＹからスクリューフィーダー１００の採取口１０１ｃに入り込む飛灰の量は一定しておらず、このようなスクリューフィーダー１００からは、添加量決定装置に所定量の飛灰を供給できない。このため、スクリューフィーダー１００から流出する飛灰の重量を計測し、所定重量の飛灰だけを調査用飛灰として添加量決定装置に供給することも考えられるが、これを自動で行うと装置の高コスト化と複雑化とを招いてしまうという問題が生じる。

この発明は、以上の点に鑑み、飛灰シュートからサンプリングされる飛灰を、添加量決定装置に所定量だけ供給できる、簡単な、飛灰の自動サンプリング装置及び飛灰の自動サンプリング方法を提供することを目的とする。

この発明の請求項１記載の発明は、飛灰中の重金属を無害化する処理を行うために、前記飛灰への重金属固定剤の適正添加量を定める添加量決定装置に、前記飛灰を、調査用に所定量だけ供給する飛灰の自動サンプリング装置であって、前記飛灰が下方に送られる飛灰シュートから、前記飛灰をサンプリングする採取部と、前記採取部によりサンプリングされた前記飛灰を一時的に貯留するホッパー部と、前記ホッパー部内の前記飛灰を前記添加量決定装置に流入させるとともに、前記ホッパー部内の前記飛灰を一定流量で流出させることができる定量供給部と、前記添加量決定装置の各機器が、前記飛灰を受け入れる試料調製モードになると、前記定量供給部に、前記ホッパー部内の前記飛灰を、一定流量で所定量だけ調査用飛灰として流出させて、この調査用飛灰を前記添加量決定装置に供給させ、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第１の通過モードと第２の通過モードになると、前記定量供給部に、前記第１の通過モードにおいては、前記ホッパー部内に残留する前記飛灰を全て流出させるとともに、前記第２の通過モードにおいては、前記定量供給部が一定流量を達成するまでの間、前記ホッパー部に貯留された前記飛灰を前もって流出させて、調査用としては使用されない前記ホッパー部内の前記飛灰を、前記添加量決定装置を介して排出させ、前記添加量決定装置の各機器が、前記第１の通過モードと前記第２の通過モード間の待機モードになると、前記飛灰シュート内の前記飛灰を、前記採取部にサンプリングさせて、前記ホッパー部に貯留させる制御部とを有することを特徴とする。

この発明では、添加量決定装置の各機器は、試料調製モード、第１の通過モード、待機モード、第２の通過モードの順に、これらを繰り返すように設定されていく。添加量決定装置の各機器が、試料調製モードになると、定量供給部は、ホッパー部内の飛灰を一定流量で所定量だけ調査用飛灰として流出させて、この調査用飛灰を添加量決定装置に供給する。つづいて、添加量決定装置の各機器が、第１の通過モードになると、定量供給部は、ホッパー部内に残留する全ての飛灰を流出させて、調査用としては使用されないホッパー部内の飛灰を、添加量決定装置を介して排出させる。この結果、ホッパー部内は空になる。つづいて、添加量決定装置の各機器が、待機モードになると、採取部は、飛灰シュート内から新たな飛灰をサンプリングして、ホッパー部に貯留させる。つづいて、添加量決定装置の各機器が、第２の通過モードになると、定量供給部は、一定流量を達成するまでの間、ホッパー部内の新たな飛灰を前もって流出させて、調査用としては使用されないホッパー部内の飛灰を、添加量決定装置を介して排出させる。そして、この後、定量供給部は、飛灰を一定流量で流出させることができるようになる。

この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記定量供給部が、スクリューフィーダー又はテーブルフィーダーであることを特徴とする。

この発明の請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の場合において、前記制御部は、所定重量の前記飛灰を供給できるように、予め測定しておいた前記飛灰の嵩比重に基づいて、一定速度で回転する、前記スクリューフィーダーのスクリュー軸又は前記テーブルフィーダーのテーブルの回転数又は回転時間を設定していることを特徴とする。

この発明の請求項４記載の発明は、飛灰中の重金属を無害化する処理を行うために、前記飛灰への重金属固定剤の適正添加量を定める添加量決定装置に、前記飛灰を、調査用に所定量だけ供給する飛灰の自動サンプリング方法であって、前記添加量決定装置の各機器が、前記飛灰を受け入れる試料調製モードになると、前記ホッパー部内の前記飛灰を一定流量で流出させることができる定量供給部が、一定流量で所定量だけ流出させた前記ホッパー部内の前記飛灰を、調査用飛灰として前記添加量決定装置に供給する飛灰供給工程と、前記飛灰供給工程の後、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第１の通過モードになると、前記定量供給部が、前記ホッパー部内から流出させた、前記ホッパー部内に残留する全ての前記飛灰を、前記添加量決定装置に流入させて排出させる残留飛灰排出工程と、前記残留飛灰排出工程の後、前記添加量決定装置の各機器が待機モードになると、前記飛灰が下方に送られる飛灰シュートから、採取部によりサンプリングされた前記飛灰を、前記ホッパー部に一時的に貯留する飛灰貯留工程と、前記飛灰貯留工程の後、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第２の通過モードになると、前記定量供給部が、一定流量を達成するまでの間に前もって流出させた、前記ホッパー部内に貯留された前記飛灰を、前記添加量決定装置に流入させて排出させる初期飛灰排出工程と、を有していることを特徴とする。

これらの発明では、飛灰シュートからサンプリングされたホッパー部内の飛灰を、定量供給部により流出させるだけで、調査用飛灰を添加量決定装置に供給できるので、装置の簡単化と低コスト化を達成できる。また、これらの発明では、飛灰のサンプリング毎に、調査用として用いられないホッパー部内の飛灰の全てを、定量供給部により、添加量決定装置を介して外部に排出している。このため、これらの発明では、飛灰のサンプリングを繰り返しても、ホッパー部内で新たな飛灰と以前の飛灰とが混ざり合うことはない。この場合、調査用として用いられない飛灰の処理も、添加量決定装置を用いて簡単かつ確実になすことができる。さらに、これらの発明では、定量供給部がホッパー部内の飛灰を一定流量で流出させることができるまで、この定量供給部を前もって作動させ、調査用飛灰の供給に備えているので、調査用飛灰を必要な量だけ正確に添加量決定装置に供給することができる。

飛灰の発生から廃棄までの流れを示す図である。自動サンプリング装置と添加量決定装置の詳細を示す図である。自動サンプリング装置との関連がない場合の、添加量決定装置の運転工程を示す図である。自動サンプリング装置と関連がある場合の、添加量決定装置の運転工程を示す図である。自動サンプリング装置の動作を説明する図である。制御部を除いた自動サンプリング装置の側断面図である。図６のＡ−Ａ矢視断面図である。図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。自動サンプリング装置の他の飛灰採取部を示す図である。自動サンプリング装置の他の飛灰採取部を示す図である。自動サンプリング装置の他の定量供給部の平断面図である。自動サンプリング装置の他の定量供給部とホッパー部との側断面図である。従来の飛灰の自動サンプリング装置を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、飛灰の発生から廃棄までの流れを示す図である。

図１で示されるように、焼却炉で廃棄物を焼却した際に発生する燃焼ガスＧは、飛灰Ｈを含んでいる。このため、燃焼ガスＧは、冷却された後、例えば、バグフィルターＢで飛灰Ｈが除去されて、煙突Ｅから排出される。また、バグフィルターＢは、多数の筒状濾布を有しているので、これらによって捕捉された飛灰Ｈは、順次払い落とされて、バグフィルターＢの底部に溜められる。このバグフィルターＢ内の飛灰Ｈは、ほぼ連続的に搬送コンベヤＣにより、飛灰サイロＳに送られ、これに貯留される。飛灰サイロＳ内の飛灰Ｈは、スクリューフィーダーのような定量供給機Ｆにより、流量が計測されつつ、飛灰Ｈを下方に送り出す飛灰シュートＹを介して、混練機Ｋに一定の流量で供給される。混練機Ｋ内の飛灰Ｈには、供給装置Ｔを介して、所定の流量の水が加えられるとともに、重金属固定剤が所定の流量で添加される。そして、飛灰Ｈと水と重金属固定剤とは、混練機Ｋにより加湿混練され、飛灰Ｈ中の重金属の溶出が抑えられた状態（無害化された状態）で、順次、混練機Ｋから排出され、その後、廃棄処分される。

なお、制御装置Ｘは、飛灰サイロＳ内の飛灰Ｈのレベルを監視し、これが低レベルになると、定量供給機Ｆの運転を停止する。ところが、通常は、搬送コンベヤＣからの飛灰Ｈの供給量と定量供給機Ｆからの飛灰Ｈの搬出量とがバランスしているので、定量供給機Ｆの運転が制御装置Ｘにより停止されることはない。

一方、飛灰Ｈ中の重金属の性状（種類や含有量）は、焼却される廃棄物の種類によって変化するので、飛灰Ｈ中に添加される重金属固定剤の量も変える必要がある。このため、飛灰の自動サンプリング装置１は、飛灰Ｈがブリッジ現象を生じることなく採取可能な飛灰シュートＹから、飛灰Ｈをサンプリングして、これを調査用として所定量だけ添加量決定装置２に供給する。添加量決定装置２は、この調査用飛灰Ｈ１を基に、飛灰Ｈに対する重金属固定剤の適正な添加量を決定する。そして、調査用飛灰Ｈ１を基にして得られた重金属固定剤の適正な添加量は、制御装置Ｘに伝えられ、この制御装置Ｘにより、供給装置Ｔがコントロールされる。なお、調査の終了した添加量決定装置２内の調査用飛灰Ｈ１等の不要物は、混練機Ｋに送られて処理される。

図２は、この発明の一実施の形態に係る飛灰の自動サンプリング装置１（以下自動サンプリング装置１という）の詳細と、この自動サンプリング装置１から、所定量（所定重量）の調査用飛灰Ｈ１が供給される添加量決定装置２の詳細とを示している。

まず、添加量決定装置２について説明する。
添加量決定装置２は、サンプリングされた所定重量の調査用飛灰Ｈ１について、酸化還元電位（ＯＲＰ）の上昇量（正の変化量）を測定し、この測定値に基づいて、飛灰Ｈ中への重金属固定剤の適正な添加量を決定する。この添加量決定装置２では、全作業が自動的に行われる。この添加量決定装置２は、図２で示されるように、計量槽６０と、薬剤供給部６１と、水供給部６２と、撹拌機６３と、センサー部６４と、排出電磁弁６５と、排出ライン６６と、制御部６７とを有している。

計量槽６０は、上方が開放され、下部が漏斗状に小径になった容器である。この計量槽６０には、図示されていないが、レベル計が設けられており、その指示値により、内部に加えられた水等の量が分かるようになっている。

薬剤供給部６１は、計量槽６０に加えられた所定重量の調査用飛灰Ｈ１に対応して、定まった量の重金属固定剤（以下薬剤という）を、計量槽６０内の試料（後述）に添加する。

水供給部６２は、後述の水張り工程Ｍ５において、計量槽６０に加えられる所定重量の調査用飛灰Ｈ１に対応して、定まった量の水を、計量槽６０に供給する。また、水供給部６２は、後述の洗浄工程Ｍ４において、洗浄に必要な量の水を、計量槽６０に噴射するように供給する。

撹拌機６３は、計量槽６０内の調査用飛灰Ｈ１と水とを一定時間撹拌して、試料となるスラリーを調製する。また、撹拌機６３は、このスラリーとこれに添加された薬剤とを撹拌して、調査用飛灰Ｈ１中の重金属と薬剤との反応を促進させる。

センサー部６４は、スラリー中の薬剤の濃度を酸化還元電位（ＯＲＰ）として計測する。

排出電磁弁６５は、計量槽６０の下端に設けられ、測定の終了した計量槽６０内のスラリーと薬剤からなる不要物を、排出ライン６６側に移動させる。排出ライン６６は、排出電磁弁６５と混練機Ｋとを連結し、計量槽６０内の不要物を、混練機Ｋ内に排出させる。この排出ライン６６は、内部の不要物が重力の作用によって混練機Ｋ内に流し込まれるように、垂直又は下向きに傾斜するように設けられている。

制御部６７は、薬剤供給部６１、水供給部６２、撹拌機６３、及び、排出電磁弁６５の作動を制御する機能を有している。また、制御部６７は、センサー部６４からの出力を受け、スラリーに薬剤を加えた時点（薬剤濃度が高い時点）と、重金属との反応によって薬剤の濃度が低くなった時点とにおける、酸化還元電位（ＯＲＰ）の差を算出する演算伝達部６７ａを有している。この演算伝達部６７ａは、酸化還元電位（ＯＲＰ）の差から、調査用飛灰Ｈ１中の重金属によって消費された薬剤の量を求めることにより、飛灰Ｈに対する薬剤の適正な添加量を決定する。そして、この演算伝達部６７ａは、上記決定した値を、混練機Ｋ側の制御装置Ｘに伝達する。

つぎに、添加量決定装置２の動作について説明する。
添加量決定装置２は、自動サンプリング装置１との関連がなければ、図３で示されるように、試料調製工程Ｍ１と、測定工程Ｍ２と、排出工程Ｍ３と、洗浄工程Ｍ４と、水張り工程Ｍ５とを繰り返すように運転される。ここで、添加量決定装置２の各機器は、制御部６７によって順次、試料調製工程Ｍ１を実行する試料調製モードと、測定工程Ｍ２を実行する測定モードと、排出工程Ｍ３を実行する排出モードと、洗浄工程Ｍ４を実行する洗浄モードと、水張り工程Ｍ５を実行する水張りモードとに設定される。

試料調製工程Ｍ１では、水供給部６２によって所定量の水が溜められている計量槽６０内に、自動サンプリング装置１から所定重量の調査用飛灰Ｈ１が供給される。また、この工程Ｍ１では、調査用飛灰Ｈ１と水とが撹拌機６３により所定時間撹拌されて、試料となるスラリーが調製される。つぎの測定工程Ｍ２では、このスラリーに所定量の薬剤が加えられた後、これらが撹拌機６３により撹拌されて、調査用飛灰Ｈ１中の重金属と薬剤との反応が促進される。この場合、センサー６４は、反応の前後の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測して、この値を制御部６７に伝達する。制御部６７では、センサー部６４からの出力に基づいて、演算伝達部６７ａが、調査飛灰Ｈ１に対する重金属固定剤の適正な添加量を決定し、これを混練機Ｋ側の制御装置Ｘに伝達する。

測定工程Ｍ２の後の排出工程Ｍ３では、排出電磁弁６５が開かれて、測定終了後のスラリーと薬剤とからなる計量槽６０内の不要物が、排出ライン６６を介して、混練槽Ｋ内に排出される。つぎの洗浄工程Ｍ４では、水供給部６２から噴出するように供給された水により、計量槽６０内の洗浄が行われ、これらの排水が、排出ライン６６を介して、混練槽Ｋ内に排出される。さらに、洗浄工程Ｍ４後の水張り工程Ｍ５では、排出電磁弁６５が閉じられて、水供給部６２により、計量槽６０内に所定量の水が溜められる。

つぎに、自動サンプリング装置１について説明する。
自動サンプリング装置１は、飛灰シュートＹにてサンプリングした飛灰Ｈを、所定重量だけ、調査用飛灰Ｈ１として添加量決定装置２に供給するものである。この自動サンプリング装置１は、図２で示されるように、飛灰採取部１０と、ホッパー部２０と、定量供給部３０と、制御部５０とを有している。

飛灰採取部１０は、飛灰Ｈが下方に送られる飛灰シュートＹ内から、一定量の飛灰Ｈをサンプリングして、これをホッパー部２０内に貯留させる。この飛灰採取部１０によって採取される飛灰Ｈの量は、添加量決定装置２に１回分の、すなわち、所定重量の調査用飛灰Ｈ１を充分に供給できる量である。

ホッパー部２０は、飛灰採取部１０によりサンプリングした飛灰Ｈを一時的に貯留する。ホッパー部２０の下部は、内部の飛灰Ｈが、重力により自然に下降するように、漏斗状、又は、これに類似した斜面形状に形成されている。なお、ホッパー部２０の下部の漏斗状部又は斜面形状部に振動源を取り付けて、飛灰Ｈのブリッジ現象を確実に防止するようにしてもよい。

定量供給部３０は、ホッパー部２０の下方に設けられ、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを添加量決定装置２の計量槽６０内に流入させる。また、定量供給部３０は、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを一定流量で流出させることができる。すなわち、定量供給部３０は、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを、一定流量で所定重量だけ流出させ、この流出した飛灰Ｈを、調査用飛灰Ｈ１として添加量決定装置２に供給する。この定量供給部３０には、例えば、粉状物又は粒状物を一定流量で搬送できるスクリューフィーダーやテーブルフィーダーが用いられる。

制御部５０は、添加量決定装置２の制御部６７と信号のやりとりを行い、飛灰採取部１０と定量供給部３０に種々の作業を行わせる。すなわち、制御部５０は、飛灰採取部１０を所定のタイミングで作動させ、ホッパー部２０内に、飛灰Ｈを貯留させる。また、制御部５０は、定量供給部３０を種々のタイミングで、ＯＮ／ＯＦＦ動作させ、添加量決定装置２に所定重量の調査用飛灰Ｈ１を供給させる。ここで、飛灰Ｈの嵩比重は既知のため、飛灰Ｈを一定流量で流出する定量供給部３０を所定時間だけ作動させれば、添加量決定装置２に所定重量の調査用飛灰Ｈ１を供給できることとなる。

ところで、調査用として使用されないホッパー部２０内の飛灰Ｈを排出しなければ、飛灰採取部１０は、新たにサンプリングされた飛灰Ｈをホッパー部２０に溜めることはできない。そこで、制御部５０による自動サンプリング装置１の動作と関連づけて、添加量決定装置２には、図４で示されるように、排出工程Ｍ３と洗浄工程Ｍ４との間に、第１の通過工程Ｎ１と待機工程Ｎ２と第２の通過工程Ｎ３とを設けている。第１の通過工程Ｎ１と第２の通過工程Ｎ３では、定量供給部３０から流出する、調査用としては使用されない飛灰Ｈを、添加量決定装置２の計量槽６０と排出ライン６６とを通過させて、混練機Ｋに排出させる。また、待機工程Ｎ２では、第１の通過工程Ｎ１と第２の通過工程Ｎ３との間に、一定の待機時間が設けられる。

すなわち、制御部５０は、第１の通過工程Ｎ１に対応させて、調査用飛灰Ｈ１の流出後にホッパー部２０内に残留する飛灰Ｈの全てを、定量供給部３０を用いて、添加量決定装置２側に排出させる。また、制御部５０は、第２の通過工程Ｎ３に対応させて、新たな飛灰Ｈがホッパー部２０内に貯留された直後に、定量供給部３０を作動させ、飛灰Ｈが一定流量で流出するまでの間、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを添加量決定装置２側に排出させる。さらに、制御部５０は、待機工程Ｎ２に対応させて、飛灰採取部１０に、飛灰シュートＹ内の新たな飛灰Ｈをホッパー部２０内に貯留させる。

添加量決定装置２の各機器は、制御部６７によって順次、第１の通過工程Ｎ１を実行する第１の通過モードと、待機工程Ｎ２を実行する待機モードと、第２の通過工程Ｎ３を実行する第２の通過モードとに設定される。第１の通過モードと第２の通過モードにおける各機器の状態は、洗浄モードの場合と同一であり、水供給部６２から、計量槽６０内に噴出するように水が供給されるとともに、排出電磁弁６５が開けられる。第１の通過モードと第２の通過モードにおいて、計量槽６０内に取り込まれた飛灰Ｈ等の不要物は、計量槽６０と排水ライン６６とを通過して、混練機Ｋ側に排出される。また、待機モードにおける各機器の状態は、第１又は第２の通過モードの場合と同一であってもよいし、排出電磁弁６５は開いた状態を維持し、水供給部６２を作動停止としてもよい。

この自動サンプリング装置１では、図５で示されるように、４つの運転、すなわち、飛灰供給運転Ｐ２と、残留飛灰排出運転Ｐ４と、飛灰貯留運転Ｐ６と、初期飛灰排出運転Ｐ８とが、この順序で繰り返される。そこで、図５を参照しつつ、これらの運転の説明を行うことにより、この自動サンプリング装置１の動作を説明する。

添加量決定装置２の各機器が、試料調製工程Ｍ１を実行する試料調製モードに切り替えられたとの通知Ｐ１が、添加量決定装置２から発せられると、飛灰供給運転Ｐ２が開始される。すなわち、定量供給部３０が所定時間だけ作動し、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを、一定流量で所定重量だけ調査用飛灰Ｈ１として流出させて、この調査用飛灰Ｈ１を添加量決定装置２に供給する。そして、飛灰供給運転Ｐ２が終了すると、その旨が添加量決定装置２に伝えられる。つづいて、添加量決定装置２は、測定工程Ｍ１と排出工程Ｍ２とを経由して第１の通過工程Ｎ１へと進む。そして、添加量決定装置２の各機器が、第１の通過工程Ｎ１を実行する第１の通過モードに切り替えられたとの通知Ｐ３が発せられると、残留飛灰排出運転Ｐ４が開始される。すなわち、定量供給部３０が所定時間だけ作動し、ホッパー部２０に残留する全ての飛灰Ｈを、添加量決定装置２を経由して、混練機Ｋ側に排出させる。この結果、ホッパー部２０内は空になる。そして、残留飛灰排出運転Ｐ４が終了すると、その旨が添加量決定装置２に伝えられる。

つづいて、添加量決定装置２は待機工程Ｎ２へと進む。そして、添加量決定装置２の各機器が、待機工程Ｎ２を実行する待機モードに切り替えられたとの通知Ｐ５が発せられると、飛灰貯留運転Ｐ６が開始される。すなわち、飛灰採取部１０が作動して、飛灰シュートＹ内の新たな飛灰Ｈを、ホッパー部２０に貯留する。そして、飛灰貯留運転Ｐ６が終了すると、その旨が添加量決定装置２に伝えられる。

つづいて、添加量決定装置２は第２の通過工程Ｎ３へと進む。そして、添加量決定装置２の各機器が、第２の通過工程Ｎ３を実行する第２の通過モードに切り替えられたとの通知Ｐ７が発せられると、初期飛灰排出運転Ｐ８が開始される。すなわち、定量供給部３０が作動し、ホッパー部２０内に新たに貯留された飛灰Ｈが一定流量で流出するまでの間、定量供給部３０から流出した飛灰Ｈを、添加量決定装置２を経由して、混練機Ｋ側に排出させる。この場合、定量供給部３０が一定流量を達成すると、すなわち、所定時間作動すると、定量供給部３０は作動を停止し、初期飛灰排出運転Ｐ８は終了する。そして、その旨が、添加量決定装置２に伝えられる。つづいて、添加量決定装置２は、洗浄工程Ｍ４と水張り工程Ｍ５とを経由して試料調製工程Ｍ１へと進む。そして、添加量決定装置２の各機器が、試料調製工程Ｍ１を実行する試料調製モードに切り替えられたとの通知Ｐ１が発せられる。

以上のように、この自動サンプリング装置１では、飛灰シュートＹからサンプリングされたホッパー部２０内の飛灰Ｈを、定量供給部３０により流出させるだけで、調査用飛灰Ｈ１を添加量決定装置２に供給できるので、装置の簡単化と低コスト化を達成できる。

また、この自動サンプリング装置１では、飛灰Ｈのサンプリング毎に、調査用として用いられないホッパー部２０内の飛灰Ｈの全てを、定量供給部３０により、添加量決定装置２側に排出している。このため、この自動サンプリング装置１では、飛灰Ｈのサンプリングを繰り返しても、ホッパー部２０内で新たな飛灰と以前の飛灰とが混ざり合うのを防止することができる。また、この場合、調査用として用いられない飛灰Ｈの処理も、添加量決定装置２を用いて簡単かつ確実になすことができる。

さらに、この自動サンプリング装置１では、定量供給部３０がホッパー部２０内の飛灰Ｈを一定流量で流出させることができるまで、この定量供給部３０を前もって作動させ、調査用飛灰Ｈ１の供給に備えているので、調査用飛灰Ｈ１を必要な量だけ正確に添加量決定装置２に供給することができる。

つぎに、飛灰の自動サンプリング方法について説明する。
この飛灰の自動サンプリング方法は、図５で示されるように、試料調製モードへの切り替え通知Ｐ１と飛灰供給運転Ｐ２とを合わせた飛灰供給工程Ｑ１と、第１の通過モードへの切り替え通知Ｐ３と残留飛灰排出運転Ｐ４とを合わせた残留飛灰排出工程Ｑ２と、待機モードへの切り替え通知Ｐ５と飛灰貯留運転Ｐ６とを合わせた飛灰貯留工程Ｑ３と、第２の通過モードへの切り替え通知Ｐ７と初期飛灰排出運転Ｐ８とを合わせた初期飛灰排出工程Ｑ４とを有している。そして、この飛灰の自動サンプリング方法では、飛灰供給工程Ｑ１と、残留飛灰排出工程Ｑ２と、飛灰貯留工程Ｑ３と、初期飛灰排出工程Ｑ４とが、この順番に繰り返される。

飛灰供給工程Ｑ１では、添加量決定装置２の各機器が、飛灰Ｈを受け入れる試料調製モードになると、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを一定流量で流出させることができる定量供給部３０が、一定流量で所定量だけ流出させたホッパー部２０内の飛灰Ｈを、調査用飛灰Ｈ１として添加量決定装置２に供給する。残留飛灰排出工程Ｑ２では、飛灰供給工程Ｑ１の後、添加量決定装置２の各機器が、内部に取り込んだ飛灰Ｈを通過させて外部に排出する第１の通過モードになると、定量供給部３０が、ホッパー部２０内から流出させた、ホッパー部２０内に残留する全ての飛灰Ｈを、添加量決定装置２に流入させて排出させる。

飛灰貯留工程Ｑ３では、残留飛灰排出工程Ｑ２の後、添加量決定装置２の各機器が待機モードになると、飛灰採取部１０が、飛灰Ｈが下方に送られる飛灰シュートＹからサンプリングした飛灰Ｈを、ホッパー部２０に一時的に貯留させる。初期飛灰排出工程Ｑ４では、飛灰貯留工程Ｑ３の後、添加量決定装置２の各機器が、内部に取り込んだ飛灰Ｈを通過させて外部に排出する第２の通過モードになると、定量供給部３０が、一定流量を達成するまでの間に前もって流出させた、ホッパー部２０に貯留された飛灰Ｈを、添加量決定装置２に流入させて排出させる。そして、この飛灰の自動サンプリング方法においても、自動サンプリング装置１と同様な効果を得ることができる。

なお、この添加量決定装置２では、スラリー中の薬剤の濃度を、酸化還元電位（ＯＲＰ）で捉えるようにしたが、これを比色試薬を使用する比色法で捉えるようにしてもよい。また、スラリー中の薬剤の濃度がｐＨに依存していることから、スラリー中の薬剤の濃度をｐＨで捉えるようにしてもよい。

また、制御部５０と制御部６７とを一体化させ、自動サンプリング装置１と添加量決定装置２とを共通の制御部によりコントロールするようにしてもよい。

つぎに、図６〜図８を参照しつつ、飛灰採取部１０と、ホッパー部２０と、定量供給部３０の具体例について説明する。ここで、飛灰採取部１０は、上方が開放された斜状樋１３を飛灰シュートＹに対して進退させるバッチタイプのものであり、定量供給部３０は、飛灰Ｈを一定流量で連続的に搬送するする、スクリューフィーダータイプのものである。

飛灰採取部１０は、図６で示されるように、飛灰シュートＹ内とつながるように、この飛灰シュートＹの側方に取り付けられた箱状の退避部１１と、退避部１１内とつながるように、この退避部１１の下部に取り付けられ、飛灰Ｈをホッパー部２０に案内する漏斗状の案内部１２と、飛灰シュートＹ内の飛灰Ｈを受けて、この飛灰Ｈを、案内部１２に滑降させる斜状樋１３と、斜状樋１３を、飛灰シュートＹ内と退避部１１内とに進退させるエアシリンダー１４とを有している。

エアシリンダー１４は、退避部１１の端部板１１ａを貫通した状態で、これに取り付けられている。また、エアシリンダー１４のピストン部１４ａは、端部が斜状樋１３に取り付けられている。斜状樋１３は、通常は、退避部１１内に退避しているが、エアシリンダー１４の作動によって、飛灰シュートＹ内に進出し、一定時間後に、退避部１１内に退避する。

定量供給部３０は、図７及び図８で示されるように、軸部にスクリュー羽が巻き付けられたスクリュー軸３１と、スクリュー軸３１を覆う筒部３２と、スクリュー軸３１を回転自在に支持する１対の軸受け部３３と、スクリュー軸３１を回転駆動するモーター３４と、筒部３２の端部から一定流量で流出する飛灰Ｈの向きを、下向きに変える向き変更部３５とを有している。筒部３２のモーター３４側は、図６で示されるように、上部が切り欠かれて、ここに飛灰Ｈの取込部３２ａが形成されている。そして、筒部３２の取込部３２ａ側に、ホッパー部２０が取り付けられている。

ホッパー部２０は、図６で示されるように、定量供給部３０のスクリュー軸３１に沿った左右両側が、取込部３２ａから、上方に向かって広がるように斜状に形成されている。このため、ホッパー部２０は、定量供給部３０の取込部３２ａの上方に、充分な量の飛灰Ｈを貯留できるようになっている。ホッパー部２０の上部は、飛灰採取部１０の案内部１２につながる蓋部２０ａによって一部閉じられている。

添加量決定装置２の各機器が試料調製モードに切り替わると、定量供給部３０は、スクリュー軸３１を所定時間だけ一定速度で回転させ、一定流量で流出する飛灰Ｈを所定重量だけ、調査用飛灰Ｈ１として添加量決定装置２に供給する。つづいて、添加量決定装置２の各機器が第１の通過モードに切り替わると、定量供給部３０は、スクリュー軸３１を所定時間だけ回転させて、ホッパー部２０内に残留する全ての飛灰Ｈを、添加量決定装置２側に排出させる。つづいて、添加量決定装置２の各機器が、待機モードに切り替わると、飛灰採取部１０は、エアシリンダー１４を作動させ、斜状樋１３を飛灰シュートＹ内に移動させて、飛灰シュートＹ内から、斜状樋１３を伝って流れる飛灰Ｈを、ホッパー部２０内に移動させる。そして、ホッパー部２０内に略必要量の飛灰Ｈが貯留されると、すなわち、斜状樋１３が飛灰シュートＹに移動して所定時間が経過すると、飛灰採取部１０は、エアシリンダー１４を作動させ、斜状樋１３を退避部１１内に移動させる。

つづいて、添加量決定装置２の各機器が、第２の通過モードに切り替わると、定量供給部３０は、スクリュー軸３１を一定速度で回転させ、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを、これが一定流速で流出するまでの間、添加量決定装置２側に排出させる。そして、定量供給部３０は、スクリュー軸３１が所定時間回転して、飛灰Ｈが一定流量で流出するようになると、スクリュー軸３１の回転を停止する。

ところで、飛灰採取部１０は、図９で示されるような、ダンパータイプのものであってもよい。この飛灰採取部１０は、飛灰シュートＹ内に設けられ、その側壁Ｙ１の内面近くにある下端部１５ａを中心に、上端側が揺動可能なダンパー１５と、ダンパー１５の下端部１５ａ側に設けられ、ダンパー１５に沿って集められた飛灰Ｈを、飛灰シュートＹ外に搬出するダクト１６と、ダンパー１５を揺動させる不図示の駆動源とを有している。この飛灰採取部１０で飛灰Ｈをサンプリングする場合には、ダンパー１５を、飛灰シュートＹ内を斜めに横切るように揺動させて、飛灰シュートＹ内を下降する飛灰Ｈを、ダンパー１５に沿って、ダクト１６の開口部１６ａ側に集めればよい。また、飛灰Ｈをサンプリングしない場合には、２点鎖線で示されるように、ダンパー１５を、飛灰シュートＹの側壁Ｙ１に沿わせるように揺動させ、ダンパー１５でダクト１６の開口部１６ａを塞ぐようにすればよい。

また、飛灰採取部１０は、図１０で示されるような、上部が開口した飛灰容器１７を飛灰シュートＹ内と退避部１８内とに進退させるとともに、この飛灰容器１７を退避部１８内で下向きに回動させて、飛灰容器１７内の飛灰Ｈを下方に落下させるものであってもよい。

さらに、飛灰採取部１０は、図１３で示されるような、スクリューフィーダー１００であってもよい。このスクリューフィーダー１００には、搬送部１０１の筒部１０１ｂの下部に、搬送部１０１内の飛灰Ｈを排出する排出口１０１ｄが設けられている。スクリューフィーダー１００で新たな飛灰Ｈをサンプリングする場合には、スクリュー軸１０１ａを逆回転して、搬送部１０１内の古い飛灰Ｈを排出口１０１ｄから、飛灰シュートＹ内に排出すればよい。

また、定量供給部３０は、図１１及び図１２で示されるような、テーブルフィーダーであってもよい。この定量供給部３０は、垂直な軸線Ｌを中心に、モーター３６によって、一定速度で回転可能なテーブルである円板３７の上方に、円板３７と同軸で、かつ、円板３７と隙間Ｄを開けて、円筒状の飛灰供給部３８を設けている。また、この定量供給部３０は、一端が飛灰供給部３８に固定され、他端側が、円板３７上を横切って、円板３７外方の飛灰流出部４０に固定されるスクレパー３９を、円板３７の上面と摺動するように設けている。そして、この定量供給部３０の飛灰供給部３８上に、ホッパー部２０が取り付けられている。ホッパー部２０内の飛灰Ｈは、飛灰供給部３８下方の隙間Ｄから円板３７上に流出するが、この飛灰Ｈは、円板３７の回転によって、円板３７上を摺動して動かないスクレパー３９に案内されて、飛灰流出部４０内に集められる。この場合、円板３７が一定速度で回転するので、円板３７上の飛灰Ｈは、一定流量で飛灰流出部４０内に送られる。

ここで、図１２中、符号４１は、モーター３６が取り付けられ、円板３７を回転自在に支持する基板であり、符号４２は、基板４１の周部に取り付けられた円筒状のカバーである。また、符号４３は、カバー４２の上部を覆う上板であり、符号４４は、ブリッジ防止レバーである。

なお、定量供給部３０から、所定量の飛灰Ｈを添加量決定装置２に供給する場合、一定速度で回転するスクリュー軸３１又は円板３７の回転時間を制御するのではなく、これらの回転数を制御してもよい。

つぎに、図６〜図８で示される、飛灰採取部１０と、ホッパー部２０と、定量供給部３０とを使用したサンプリング装置を用いて、実際に飛灰Ｈをサンプリングし、所定重量の調査用飛灰Ｈ１を採取した結果について説明する。

［機器の仕様と供試飛灰］
ａ．エアシリンダー１４の作動時間を調整して、飛灰採取部１０により、１回で約２００ｇの飛灰Ｈを採取できるようにした。
ｂ．ホッパー部２０の容量は２Ｌである。
ｃ．定量供給部３０は、０．０４Ｌ／Ｈｒ〜１８Ｌ／Ｈｒの範囲で流量調整可能である。
ｄ．供試飛灰は都市ゴミの焼却飛灰である。
［試験方法］
ａ．飛灰採取部１０を用いて、約２００ｇの飛灰Ｈを、ホッパー部２０に投入する作業を数回行った。
ｂ．調査用飛灰Ｈ１の採取前に、定量供給部３０を所定時間作動させ、定量供給部３０が、ホッパー部２０内の飛灰Ｈを、ほぼ一定流量で流出させることを確認した。
ｃ．１回当たり２０ｇの調査用飛灰Ｈ１が採取できるように、定量供給部３０のスクリュー軸３１を４０ｒｐｍの回転速度で、６０秒間作動させた。調査用飛灰Ｈ１は容器に受け、その重量を電子天秤で計測した。
ｄ．調査用飛灰Ｈ１の採取作業を２０回繰り返し、以下の表１に示されるように、平均重量、標準偏差、変動係数（ＣＶ＝標準偏差／平均重量）を算出した。
［試験結果］
以下の表１に示されている。

以上のように、変動係数（ＣＶ）は、０．６１％であり、このサンプリング装置を用いて、所定の重量の調査用飛灰Ｈ１を、正確に採取できることが確認された。

１自動サンプリング装置
２添加量決定装置
１０飛灰採取部（採取部）
２０ホッパー部
３０定量供給部
５０制御部
Ｈ飛灰
Ｈ１調査用飛灰
Ｑ１飛灰供給工程
Ｑ２残留飛灰排出工程
Ｑ３飛灰貯留工程
Ｑ４初期飛灰排出工程
Ｙ飛灰シュート

Claims

飛灰中の重金属を無害化する処理を行うために、前記飛灰への重金属固定剤の適正添加量を定める添加量決定装置に、前記飛灰を、調査用に所定量だけ供給する飛灰の自動サンプリング装置であって、
前記飛灰が下方に送られる飛灰シュートから、前記飛灰をサンプリングする採取部と、
前記採取部によりサンプリングされた前記飛灰を一時的に貯留するホッパー部と、
前記ホッパー部内の前記飛灰を前記添加量決定装置に流入させるとともに、前記ホッパー部内の前記飛灰を一定流量で流出させることができる定量供給部と、
前記添加量決定装置の各機器が、前記飛灰を受け入れる試料調製モードになると、前記定量供給部に、前記ホッパー部内の前記飛灰を、一定流量で所定量だけ調査用飛灰として流出させて、この調査用飛灰を前記添加量決定装置に供給させ、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第１の通過モードと第２の通過モードになると、前記定量供給部に、前記第１の通過モードにおいては、前記ホッパー部内に残留する前記飛灰を全て流出させるとともに、前記第２の通過モードにおいては、前記定量供給部が一定流量を達成するまでの間、前記ホッパー部に貯留された前記飛灰を前もって流出させて、調査用としては使用されない前記ホッパー部内の前記飛灰を、前記添加量決定装置を介して排出させ、前記添加量決定装置の各機器が、前記第１の通過モードと前記第２の通過モード間の待機モードになると、前記飛灰シュート内の前記飛灰を、前記採取部にサンプリングさせて、前記ホッパー部に貯留させる制御部とを有することを特徴とする飛灰の自動サンプリング装置。
前記定量供給部が、スクリューフィーダー又はテーブルフィーダーであることを特徴とする請求項１記載の飛灰の自動サンプリング装置。
前記制御部は、所定重量の前記飛灰を供給できるように、予め測定しておいた前記飛灰の嵩比重に基づいて、一定速度で回転する、前記スクリューフィーダーのスクリュー軸又は前記テーブルフィーダーのテーブルの回転数又は回転時間を設定していることを特徴とする請求項２記載の飛灰の自動サンプリング装置。
飛灰中の重金属を無害化する処理を行うために、前記飛灰への重金属固定剤の適正添加量を定める添加量決定装置に、前記飛灰を、調査用に所定量だけ供給する飛灰の自動サンプリング方法であって、
前記添加量決定装置の各機器が、前記飛灰を受け入れる試料調製モードになると、前記ホッパー部内の前記飛灰を一定流量で流出させることができる定量供給部が、一定流量で所定量だけ流出させた前記ホッパー部内の前記飛灰を、調査用飛灰として前記添加量決定装置に供給する飛灰供給工程と、
前記飛灰供給工程の後、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第１の通過モードになると、前記定量供給部が、前記ホッパー部内から流出させた、前記ホッパー部内に残留する全ての前記飛灰を、前記添加量決定装置に流入させて排出させる残留飛灰排出工程と、
前記残留飛灰排出工程の後、前記添加量決定装置の各機器が待機モードになると、前記飛灰が下方に送られる飛灰シュートから、採取部によりサンプリングされた前記飛灰を、前記ホッパー部に一時的に貯留する飛灰貯留工程と、
前記飛灰貯留工程の後、前記添加量決定装置の各機器が、内部に取り込んだ前記飛灰を通過させて外部に排出する第２の通過モードになると、前記定量供給部が、一定流量を達成するまでの間に前もって流出させた、前記ホッパー部内に貯留された前記飛灰を、前記添加量決定装置に流入させて排出させる初期飛灰排出工程と、を有していることを特徴とする飛灰の自動サンプリング方法。