JP6172944B2 - 浄化処理装置及び加熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、揮発性有機化合物（アセトアルデヒド、アセトン、トリクロロエチレン、ベンゼン、トルエンなどの揮発性化学物質、ガソリンなどの揮発油、トルエン、トリクロロエチレンなどの有機溶剤など）、水銀や砒素などの揮発性金属および金属化合物、アンモニア、硫化水素などの揮発性無機化合物など（これらの物質を揮発性物質とも言う）が混入している土壌等の処理対象物を加熱処理して浄化する技術に関する。

従来より、アセトアルデヒド、アセトン、トリクロロエチレン、ベンゼン、トルエン等の揮発性有機化合物や、ガソリン、灯油、軽油等の揮発油が種々の原因で土壌に混入されてそのまま放置された場合、時間の経過に伴って地中深く浸透しついには地下水を汚染するなどの環境汚染や、臭いの問題などを防止することは重要な課題となっている。

ここにおいて、例えば、特許文献１には、揮発性有機化合物が含まれた土壌に、水と発熱反応する生石灰等の無機化合物を混合することで、その反応熱を利用して揮発性有機化合物を揮発させて除去する方法が提案されている。

特許第２５８９００２号明細書 特開２００６−１５０１７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の土壌浄化方法は、生石灰を必要とするためコストが嵩むといった実情がある。このようなことから、生石灰を必要とせずコストの掛らない別の土壌浄化技術の発展が望まれているといった実情がある。

ここで、特許文献２には、汚染土壌をバーナーにて加熱して浄化処理する加熱処理用キルンを利用した土壌浄化技術の一例が記載されている。

具体的には、図９に示すように、回転駆動される円筒状のドラム１８を傾斜支持すると共に、ドラム１８の一端部に配設されたバーナー２１によりドラム１８内に熱風を送り込むことで、ドラム１８内に投入された汚染土壌を、高温ガス流に接触させて加熱浄化するようにしている。

しかしながら、特許文献２に記載の技術のように加熱処理用キルンを利用した土壌浄化技術にあっても、更なる改良の要求があり、より効率良く高温ガス（燃焼ガス）を利用できるようにして汚染土壌の高効率化を図ることなどが望まれている。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつコスト低減可能な構成でありながら、より一層効果的に、水分や揮発性物質等が混入している処理対象物（土壌、砂、石、コンクリートなどのガラ、草・葉・根などの植物由来の物質など）から、水分や揮発性物質等を加熱して除去することができる浄化処理装置を提供することを目的とする。また、このような浄化処理に適した加熱処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る浄化処理装置は、
処理対象物を加熱処理して浄化する浄化処理装置であって、
処理対象物を内部に収容して長手方向中心軸廻りに回転駆動される中空状の筒状部と、
前記中空状の筒状部の回転動作から独立して前記中空状の筒状部の内部を長手方向に貫通して配設され、前記中空状の筒状部の内部に臨んで開口された開口部から熱風を供給する熱風通路と、
前記中空状の筒状部の長手方向上流側に配設され、処理対象物を前記中空状の筒状部に供給する入口部と、
前記中空状の筒状部の長手方向下流側に配設され、前記入口部から前記中空状の筒状部の内部に供給され前記中空状の筒状部の回転動作により長手方向下流側に搬送されつつ加熱浄化された処理対象物を排出する出口部と、
を含んで構成される加熱処理装置と、
該加熱処理装置の上流側に備えられ、処理対象物を所定サイズに破砕する細粒化装置と、
を含んで構成され、
前記細粒化装置は、
処理対象物が投入される処理容器と、
該処理容器内に略垂直方向に沿って延在されて回転駆動される回転軸と、
該回転軸に装備された複数段かつ放射状の回転要素と、
を備えると共に、
前記入口部は、
処理対象物を収容するホッパと、
ホッパから処理対象物を前記中空状の筒状部に搬送する搬送装置と、
を含んで構成され、
前記搬送装置は、
ホッパと前記中空状の筒状部の内部とを接続する搬送通路と、
該搬送通路内に配設されると共に該搬送通路から突き出してその搬送面が晒された状態で前記中空状の筒状部の内部に所定に延在するように配設されたベルトコンベアを含んで構成され、該ベルトコンベアの搬送面に、その外周が前記搬送通路の内周と所定隙間をもった仕切板を所定間隔で設けることにより、ホッパと前記中空状の筒状部の内部との間で所定の気密性をもって処理対象物を搬送する搬送部と、
を含んで構成されることを特徴とする。

本発明において、前記加熱処理装置は、前記中空状の筒状部の内周壁に突出部が設けられていることを特徴とすることができる。

前記突出部は、前記中空状の筒状部の長手方向に沿った螺旋状の少なくとも一部を構成するように設けられていることを特徴とすることができる。

本発明において、
前記出口部には、
処理対象物を排出する排出通路と、
該排出通路の上流側に配設される上流側開閉手段と、
該上流側開閉手段の下流側に配設される下流側開閉手段と、
が備えられ、
排出通路を閉路した閉状態の上流側開閉手段の上に処理対象物を貯留し、
処理対象物が所定に貯留されたら、上流側開閉手段を排出通路を開路した開状態として、排出通路を閉路した閉状態の下流側開閉手段の上に処理対象物を落下させ、
その後において、上流側開閉手段を閉状態とした後、下流側開閉手段を排出通路を開路した開状態として処理対象物を外部へ排出し、再び下流側開閉手段を閉状態とする
ことを特徴とすることができる。

本発明において、前記加熱処理装置は、処理対象物に含まれるおそれのある放射性物質の沸点以下の温度で加熱処理することを特徴とすることができる。

本発明に係る加熱処理装置は、
処理対象物を内部に収容して長手方向中心軸廻りに回転駆動される中空状の筒状部と、
前記中空状の筒状部の回転動作から独立して前記中空状の筒状部の内部を長手方向に貫通して配設され、前記中空状の筒状部の内部に臨んで開口された開口部から熱風を供給する熱風通路と、
前記中空状の筒状部の長手方向上流側に配設され、処理対象物を前記中空状の筒状部に供給する入口部と、
前記中空状の筒状部の長手方向下流側に配設され、前記入口部から前記中空状の筒状部の内部に供給され前記中空状の筒状部の回転動作により長手方向下流側に搬送されつつ加熱浄化された処理対象物を排出する出口部と、
を含んで構成され、
前記入口部は、
処理対象物を収容するホッパと、
ホッパから処理対象物を前記中空状の筒状部に搬送する搬送装置と、
を含んで構成され、
前記搬送装置は、
ホッパと前記中空状の筒状部の内部とを接続する搬送通路と、
該搬送通路内に配設されると共に該搬送通路から突き出してその搬送面が晒された状態で前記中空状の筒状部の内部に所定に延在するように配設されたベルトコンベアを含んで構成され、該ベルトコンベアの搬送面に、その外周が前記搬送通路の内周と所定隙間をもった仕切板を所定間隔で設けることにより、ホッパと前記中空状の筒状部の内部との間で所定の気密性をもって処理対象物を搬送する搬送部と、
を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単かつコスト低減可能な構成でありながら、より一層効果的に、水分や揮発性物質等が混入している処理対象物（土壌、砂、石、コンクリートなどのガラ、草・葉・根、樹木等の表皮・チップ材などの植物由来の物質など）から、水分や揮発性物質等を加熱して除去することができる浄化処理装置を提供することができる。また、このような浄化処理に適した加熱処理装置を提供することができる。

本発明に係る一実施の形態の浄化処理装置の全体構成のうちの前半の前処理部分（土塊解砕装置、細粒化装置）を示す図（その１）である。 同上実施の形態に係る浄化処理装置の全体構成のうちの後半の加熱処理部分（加熱処理装置）を示す図（その２）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係る細粒化混合装置の構成例を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示される容器２１の断面図である。 同上実施の形態に係る加熱処理装置の全体構成を示す図であり、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は正面図（水平方向から搬送方向と直交する方向を見た図）であり、（Ｃ）は（Ｂ）の左側面図（入口部側より見た図）であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図であり、（Ｅ）は（Ｂ）の右側面図（出口部側より見た図）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係る加熱処理装置の入口部及び回転ドラム部の一部を正面から見た（水平方向から搬送方向と直交する方向を見た）断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 同上実施の形態に係る加熱処理装置の円筒部（一部に切り欠きのある螺旋状突出部を備えた一例）、熱風通路の一例を示す斜視図である。 同上実施の形態に係る加熱処理装置の出口部における処理対象物の排出方法を説明する断面図である。 同上実施の形態に係る熱交換器の一構成例を示す断面図である。 従来の加熱処理用キルンを利用した土壌浄化装置の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る浄化処理装置及び方法の一態様である実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

ここで、本発明において、土壌等の処理対象物から除去すべき揮発性物質としては、例えば、土壌に混入した揮発性有機化合物、例えば、トリクロロエチレン（沸点８８〜９０°Ｃ）、テトラクロロエチレン（沸点１２１．２°Ｃ）、ジクロロメタン（沸点４０°Ｃ）、四塩化炭素（沸点７６．７°Ｃ）、１，２−ジクロロエタン（沸点８３．７°Ｃ）、１，１−ジクロロエチレン（沸点５７．３°Ｃ）、１，１，１−トリクロロエタン（沸点７４．０°Ｃ）、１，１，２−トリクロロエタン（沸点１１３．７°Ｃ）、１，３−ジクロロプロペン（沸点１１２．６°Ｃ）等の有機塩素系化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系化合物、アセトン等のケトン類、シマジン、チオベンカルブ、低沸点の石油系炭化水素（デカン、ドデカン、シクロヘキサン等）等が挙げられる（これら物質は単独の場合は勿論、少なくとも２つの物質が混合している場合も本発明の対象である）。

また、本発明は、有機溶剤や比較的揮発温度の低いガソリン、灯油、軽油等の揮発油なども、土壌等の処理対象物から除去すべき対象とすることができ、更には、水銀、有機金属化合物なども含まれ、従って、本発明に係る揮発性物質としては、揮発性を有する物質であれば特に限定されるものではない。加えて、揮発性物質が溶解した液体も、本発明に係る揮発性物質に含めるものである。また、水分も、土壌等の処理対象物から除去すべき対象とすることができる。

なお、ここでは、本発明に係る浄化処理装置及び加熱処理装置の処理対象物の代表例として土壌を用いて説明するが、本発明において処理対象物は土壌に限定されるものではなく、例えば、土、砂などを含む土壌の他、石、路盤などの土木構造物、廃棄物、砕石、コンクリートなどのガラ、草・葉・根・樹木等の表皮・チップ材などの植物由来の物質なども含まれる。

本実施の形態に係る土壌等の処理対象物を浄化するための浄化処理装置１は、図１に示すように、揮発性有機化合物等で汚染された土壌等の処理対象物の大きな塊を比較的小さなサイズに砕いて解す土塊解砕装置（土塊解砕機）１０が備えられる。

この土塊解砕装置１０にて解砕された土壌等の処理対象物は、ベルトコンベア等を含んで構成される搬送装置６１により搬送され、土壌等の処理対象物を十分に細粒化するための細粒化装置１００に搬送される。

そして、細粒化装置１００により細粒化された土壌等の処理対象物は、ベルトコンベア等を含んで構成される搬送装置６２により搬送され、図２に示すように、加熱処理装置２００に搬入（投入）され、ここで加熱処理を受けて揮発性有機化合物等が揮発されて浄化されて排出されるようになっている。

ここで、本実施の形態に係る細粒化装置１００は、揮発性有機化合物等で汚染された土壌等の処理対象物を、十分に細粒化して均一化することができる装置（回転式破砕混合機）で、例えば、図３に示すような装置（特開２００５−２９６９０３号公報等参照）が好適である。

図３に示したように、細粒化装置１００には、搬入系の搬送装置６１が備えられ、この搬入系の搬送装置６１は処理対象物である汚染土壌を搬送し、これを処理容器２１の入口部２２から処理容器２１内に投入する。

処理容器２１内では、電動機１５からの動力伝達を受けて回転軸３５とこれに装備された複数段かつ放射状の各カッティングブレード４１（回転要素に相当）が高速回転され、処理容器２１内に投入された汚染土壌等は、入口部２２から出口部２３に至るまでの間、複数段かつ放射状の各カッティングブレード４１（すなわち、高速水平回転中の各カッティングブレード４１）で数次にわたる打撃・切断を受け、所定の大きさまで細粒化されながら混合される。なお、一段あたりカッティングブレード数が多くなったり、カッティングブレードの段数が多くなったりするに従い直径が小さくなる傾向を示し、また、各カッティングブレード４１の周速が速くなるにしたがい直径が小さくなる傾向を示す。

細粒化処理を施された汚染土壌は、処理容器２１の出口部２３を通って、例えば、ベルトコンベア等から構成される搬出系の搬送装置６２を介して、図２に示したように、加熱処理装置２００に供給される。

続いて、本実施の形態に係る加熱処理装置２００について説明する。

図２、図４に示すように、加熱処理装置２００は、電動モータなどを含んで構成される回転駆動部２０１により回転駆動される筒状の回転ドラム部２１０と、当該回転ドラム部２１０の一端部に設けられ該回転ドラム部２１０内の中空部分へ汚染土壌等を供給（搬入）する入口部２２０と、前記回転ドラム部２１０の他端部に設けられ前記回転ドラム部２１０で加熱処理され浄化された土壌等の処理対象物を排出（搬出）する出口部２３０と、を備えて構成される。

回転ドラム部２１０は、図２、図４、図５に示すように、内部に空間を有する中空状の筒状部２１１を含んで構成され、長手方向中心軸廻りに回転可能に構成されている。筒状部２１１は、円筒状とすることができるが、他の断面形状、例えば、楕円、多角形形状などとすることも可能である。

図２、図５（Ａ）等に示すように、円筒状の筒状部２１１の内周面には、長手方向に沿って螺旋状に、所定量内方に突出する突出部（突起部）２１２が設けられている。前記突出部２１２の螺旋状は連続である場合に限定されるものではなく、途中で一部切り欠かれた不連続な螺旋状として形成されることができる（図６等参照）。なお、突出部２１２の突出方向は、筒状部２１１の長手方向中心軸方向と略直交する方向（半径方向）に限定されるものでなく、図２、図５（Ａ）等に示したように、筒状部２１１の長手方向中心軸方向と略直交する方向（半径方向）に対して所定角度をもって交差する方向に形成されることができる。

なお、入口部２２０と出口部２３０は、回転駆動される回転ドラム部２１０の筒状部２１１を所定の気密性を保って回転自在に支持するように構成され、入口部２２０と出口部２３０は、装置本体フレーム或いは地面等に固定的に設置されるように構成されている。

また、本実施の形態に係る加熱処理装置２００には、前記回転ドラム部２１０の筒状部２１１内に熱風を供給するための筒状の熱風通路（熱風送風管）２４０が設けられている。この熱風通路２４０は、固定的な入口部２２０と出口部２３０に渡って取り付けられていて、回転ドラム部２１０の筒状部２１１とは別に（からは独立して）、入口部２２０や出口部２３０と同様、装置本体フレーム或いは地面等に固定的に設置されている。

ここで、本実施の形態において、入口部２２０と、回転ドラム部２１０と、出口部２３０とは、前記回転ドラム部２１０の筒状部２１１内に供給された熱風が所定以上に外部に漏洩しないように、ある程度の気密性（所定の気密性）をもって接続されると共に、それぞれが構成されている。

この熱風通路２４０の上流側には、図２、図４（Ａ）に示すように、化石燃料その他の燃料を燃焼させて燃焼ガス（燃焼熱）を発生させる燃焼バーナ２５０が配設されている。そして、この燃焼バーナ２５０により発生される燃焼ガス（燃焼熱）から熱風炉２６０では熱を取り出して熱風（クリーンな熱風）を生成し、熱風通路２４０の上流側に熱風を導くように構成されている。

熱風炉２６０から熱風通路２４０に導かれた熱風の少なくとも一部は、熱風通路２４０の途中部分に設けられた開口部２４１を介して、回転ドラム部２１０の中空状の筒状部２１１内に供給される。

なお、開口部２４１は、燃焼ガス通路（熱風管）２４０の長手方向に沿って複数配設することができるが、これに限定されるものではなく、単一の開口部２４１とすることができ、そのような場合には、例えば、長手方向に沿って長いスリット状の開口部などとすることができる。

また、図４（Ｄ）に示すように、複数の開口部２４１のうちの一部について、図４（Ｄ）平面内において、開口位置が異なる方向となるように配設することができる。

また、熱風通路２４０の下流側は、出口部２３０に接続され、そこから排気通路２４２を介して、熱交換器２４３、バグフィルタ２４４、ＨＥＰＡフィルタ２４５、活性炭吸着塔などに接続され、熱風は廃熱利用及び浄化されて外部に排出されるように構成されている。

なお、バグフィルタ２４４、ＨＥＰＡフィルタ２４５、活性炭吸着塔などにより浄化された熱風は、外部へ排出する場合に限らず、再び熱風経路の上流側（例えば熱風路２５０）へ戻して再循環させることで熱効率の向上等を図ることも可能である。

なお、熱風を良好に、熱風通路２４０へ導き外部に排出することができるように、熱風を吸引或いは送出可能なブロア装置などを配設することも可能である。

ここで、中空状の筒状部２１１の内側には、細粒化装置１００において細粒化された汚染土壌等が、図２、図５に示すように、入口部２２０のホッパ２２１、ベルトコンベア２２２（本発明の搬送部の一例に相当）を介して供給（搬入）される。

なお、本実施の形態に係るベルトコンベア２２２（本発明の搬送部の一例に相当）の搬送面には、図５に示すような仕切板２２３が所定間隔で取り付けられている。そして、仕切板２２３の外周と所定隙間（所定の気密性）をもって形成される搬送通路２２４を通って、汚染土壌等は、中空状の筒状部２１１の内側に供給されるようになっている。

このように、本実施の形態では、仕切板２２３と、この仕切板２２３の外周を包囲するような搬送通路２２４を設けることで、図５に示すような、所定の気密性をもった閉空間２２５が形成されるため、熱風通路２４０の開口部２４１を介して中空状の筒状部２１１の内側に供給された熱風が、搬送通路２２４（延いては入口部２２０）を通過して外部へ漏洩することを抑制することができ、以って効率良く汚染土壌等を昇温させることができ、浄化効率を向上させることができる。

また、図５に示したように、ベルトコンベア２２２の搬送方向下流端付近において、搬送面に載置されている汚染土壌等に、効率良く熱風を吹き付けることができるように、開口部２４１の開口位置やサイズなどが調整されていて、これにより、例えば、細粒化されてはいるがやや塊状となった汚染土壌等の処理対象物をほぐして、加熱処理の初期段階から効率良く汚染土壌等の温度を上昇させることが可能となっている。

なお、本実施の形態では、ベルトコンベア２２２の汚染土壌等の搬送面が仕切板２２３によって仕切られているため、開口部２４１から噴出する熱風が仕切板２２３より外側に拡がることが抑制されるため、仕切板２２３間の汚染土壌等に比較的力強く或いは効果的に熱風を衝突させることができる（図５（Ａ）の左端の開口部２４１付近を参照）。

そして、このようにしてベルトコンベア２２２から筒状部２１１内に供給された汚染土壌等は、回転駆動されている筒状部２１１の内周に設けられた螺旋状の突出部２１２の作用によって搬送方向下流側に搬送されて出口部２３０まで搬送される。

本実施の形態において、汚染土壌等の処理対象物は、筒状部２１１内を搬送されて出口部２３０へ到る間に、熱風通路２４０へ導かれ開口部２４１から供給される熱風の熱により昇温され、汚染土壌等の処理対象物に含まれる水分は蒸発されると共に、揮発性有機化合物等は揮発されることになる。

更に、本実施の形態に係る回転ドラム部２１０の筒状部２１１の内周には突出部２１２が配設されているため、図２、図５などに示すように、汚染土壌の少なくとも一部は、筒状部２１１の回転動作に伴い、突出部２１２を介して、所定量持ち上げられた後、突出部２１２の先端が下方を向く位置へ回転移動するに連れて徐々に落下される。

すなわち、本実施の形態では、突出部２１２を介して汚染土壌等の少なくとも一部を持ち上げる際に、汚染土壌等の少なくとも一部を他部から分離することになるため、汚染土壌等が熱風と接触する面積を増加させることができ、効果的かつ確実に、汚染土壌の表面だけでなく内部にまで熱風を接触させることができ、以って効果的に汚染土壌等に含まれる水分の蒸発や揮発性有機化合物等の揮発を行わせることができる。

また、落下される汚染土壌等の処理対象物の少なくとも一部は、落下される際に、反転されるなどの動作を伴いながら、ばら撒かれることになるため、内部まで燃焼ガス（熱風）と接触する機会が増えることになり、以って効果的かつ確実に、汚染土壌等の処理対象物の表面だけでなく内部にまで熱風を接触させることができる。

このように、本実施の形態によれば、筒状部２１１内の汚染土壌等の処理対象物全体の隅々まで熱風と効率良く接触させることができるので、水分の蒸発や揮発性有機化合物等の揮発を大幅に促進することができ、以って汚染土壌等の処理対象物の浄化効率を高めることができる。言い換えれば、本実施の形態は、汚染された土壌等に含まれる水分や揮発性有機化合物等が蒸発或いは揮発するのに適した環境を提供することができ、揮発性有機化合物等により汚染された土壌の浄化効率を高めることができる。

また、汚染土壌等の処理対象物を、細粒化装置１００により細粒化したうえで、上述した熱風による加熱処理を行うため、最大限、浄化効率を高めることができるため、生石灰などの発熱させるための物質などを利用しなくても良好に、汚染土壌等の処理対象物を昇温させて浄化することができる。

また、効率良く熱風を汚染土壌等の処理対象物の隅々まで触れさせることができるため、浄化のための処理時間を短縮することができる。更には、処理すべき土壌が粘性土であっても良好に浄化することができる。

ここで、筒状部２１１は、汚染土壌等の処理対象物を搬出させるべき方向に進むほど低い位置となるように所定に傾斜されて配設されることができる。かかる場合には、螺旋状の突出部２１２の作用を利用した汚染土壌等の処理対象物の搬送能力を不要とする或いは小さくすることも可能である。

なお、本実施の形態では、回転ドラム部２１０の筒状部２１１内において、汚染土壌等の処理対象物中の水分や揮発性有機化合物等が十分に蒸発或いは揮発され処理対象物が浄化された後、図２に示すように、処理対象物は出口部２３０から外部のトレイ２３５上へ排出（搬出）される。

本実施の形態では、処理対象物の排出口から、熱風や揮発した揮発性有機化合物等が漏洩してしまうことを抑制することができるように、出口部２３０は構成されている。

すなわち、回転ドラム部２１０の筒状部２１１内で昇温されつつ、出口部２３０まで搬送されてきた土壌等の処理対象物は、図２、図６などに示すように、筒状部２１１の末端付近（搬送方向下流端付近）からシュート部２３１へ落下される。

そして、シュート部２３１の底部には排出通路２３２が接続され、その排出通路２３２の排出方向上流側には上流側開閉板２３３が取り付けられている。また、この上流側開閉板２３３から所定に離れた排出方向下流側に、下流側開閉板２３４が配設されている。

なお、上流側開閉板２３３と下流側開閉板２３４は、排出通路２３２を開路／閉路切り換え可能に、排出通路２３２の側方から内側に突き出して閉路した状態と、排出通路２３２の内側から退避して開路した状態と、の間で移動することができるように構成されている（所謂スライドバルブとして構成されている）。かかる動作は、図示しない電動モータの動力や弾性スプリングの付勢力などを利用することで実現可能である。

なお、上流側開閉板２３３は上流側開閉手段の一例であり、下流側開閉板２３４は上流側開閉手段の一例であり、スライドバルブ構造に限定されるものではなく、例えば、バタフライバルブ構造など他の開閉手段を採用することができるものである。

そして、下流側開閉板２３４の排出方向下流側には、下流側開閉板２３４を通過して自然落下してくる処理対象物を収容するトレイ２３５が配設されている。

かかる構成を備えた排出部２３０では、以下のようにして、回転ドラム部２１０の筒状部２１１内で加熱昇温されて浄化されながら搬送されてきた土壌等の処理対象物を外部へ排出する。

すなわち、
ステップ１では、まず、図６（Ａ）に示すように、回転ドラム部２１０の筒状部２１１内を搬送され排出部２３０まで搬送されてきた処理対象物が、筒状部２１１の末端付近からシュート部２３１へ落下され、排出通路２３２の入口部へと導かれる。
このとき、図６（Ａ）に示すように、上流側開閉板２３３と下流側開閉板２３４は、排出通路２３２を閉路した閉状態にセットされているため、処理対象物は上流側開閉板２３３の上面に貯留（載置）されることになる。そして、回転ドラム部２１０の筒状部２１１に供給された熱風（処理対象物から蒸発された水分や揮発された揮発性有機化合物等を含む）は、上流側開閉板２３３より下流側への流出が規制された状態となっている。

ステップ２では、図６（Ｂ）に示すように、上流側開閉板２３３を退避させて排出通路２３２を開路した開状態とする一方で、下流側開閉板２３４は閉状態を維持する。
これにより、上流側開閉板２３３の上面に載置されていた処理対象物は、上流側開閉板２３３の上面から落下して、下流側開閉板２３４の上面に貯留（載置）されるようになる。
そして、前記熱風（処理対象物から蒸発された水分や揮発された揮発性有機化合物等を含む）は、上流側開閉板２３３を通過するものの、下流側開閉板２３４より下流側への流出が規制された状態となっている。

ステップ３では、図６（Ｃ）に示すように、上流側開閉板２３３を突出させて排出通路２３２を閉路した閉状態とする一方で、下流側開閉板２３４は閉状態を維持する。
これにより、下流側開閉板２３４の上面に載置されている処理対象物はそのまま維持される一方、その後に落下してくる処理対象物は、上流側開閉板２３３の上面に貯留（載置）されるようになる。
そして、前記熱風（処理対象物から蒸発された水分や揮発された揮発性有機化合物等を含む）は、上流側開閉板２３３により下流側への流出が規制されつつ、上流側開閉板２３３と下流側開閉板２３４との間に維持された状態となっている。この状態のときに、上流側開閉板２３３と下流側開閉板２３４との間の空気を吸い込んで、バグフィルタ２４４、ＨＥＰＡフィルタ２４５、活性炭吸着塔に導いて、浄化してから外部に排出する或いは再循環させるように構成することもできる。

ステップ４では、図６（Ｄ）に示すように、上流側開閉板２３３を閉状態に維持した状態で、下流側開閉板２３４を退避させて排出通路２３２を開路した開状態に切り換える。
これにより、下流側開閉板２３４の上面に載置されていた処理対象物は、外部へ排出されてトレイ２３５の上に収容される一方で、回転ドラム部２１０の筒状部２１１から落下してくる処理対象物は、上流側開閉板２３３の上面に貯留（載置）されることになる。
このとき、処理対象物を外部へ排出させるために下流側開閉板２３４を開状態にしても、本実施の形態では、上流側開閉板２３３を閉状態に維持しているので、処理対象物を外部へ排出させる間も、前記熱風（処理対象物から蒸発された水分や揮発された揮発性有機化合物等を含む）は、上流側開閉板２３３より下流側への流出が規制され、外部への流出を抑制することができることになる。

このように、本実施の形態では、排出部２３０から浄化された処理対象物を外部へ排出させる際に、回転ドラム部２１０の筒状部２１１に供給された熱風（処理対象物から蒸発された水分や揮発された揮発性有機化合物等を含む）が外部へ流出してしまうことを抑制することができるため、環境をクリーンに維持することができる。また、熱風が外部へ漏洩することを抑制できるため、熱の再利用や熱効率の改善を図ることができるので、燃焼バーナ２５０や熱風炉２６０の省燃費化、小容量化などに貢献することができる。

以上説明したように、本実施の形態においては、生石灰等の無機化合物との間で起きる発熱反応を利用することなく、揮発性有機化合物等で汚染された土壌等の処理対象物を加熱処理装置により熱風を利用して加熱する構成としたので、低コストで土壌等の処理対象物に含まれる水分を蒸発させたり揮発性有機化合物等を揮発させて浄化することができる。

また、本実施の形態によれば、汚染土壌等の処理対象物に対して、その表面だけでなく内部まで熱風と接触させることができるので、水分の蒸発や揮発性有機化合物等の揮発をより一層促進することができ、以って汚染土壌等の処理対象物をより迅速かつ確実に浄化することができる。

このようなことから、本実施の形態によれば、生石灰を利用した低温熱処理方法、高温熱処理設備に対して、コンパクトな設備を実現することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、比較的簡単かつコスト低減可能な構成でありながら、より一層効果的に、水分や揮発性物質等が混入している処理対象物（土壌、砂、石、コンクリートなどのガラ、草・葉・根、樹木等の表皮・チップ材などの植物由来の物質など）から、水分や揮発性物質等を加熱して除去することができる浄化処理装置１を提供することができる。また、このような浄化処理に適した加熱処理装置２００を提供することができる。

ここで、本実施の形態に係る熱交換器２４３の構成例について、図８に基づいて説明する。
図８に示すように、本実施の形態に係る熱交換器２４３は、入口部２４３Ａと、出口部２４３Ｂと、これらを接続する複数回上下方向に折り曲げられた熱風排気管２４３Ｃを備えて構成されている。

熱風排気管２４３Ｃは、入口部２４３Ａから複数に分岐されて並設され（図８のＡ−Ａ断面では３本であるが、これに限定されるものではない）、出口部２４３Ｃにて再び合流されて、熱風排気管２４３Ｃの内部を流れる熱風が、後流側のバグフィルタ２４４、ＨＥＰＡフィルタ２４５などへ向かって排出されように構成されている。なお、入口部２４３Ａには、回転ドラム部２１０の筒状部２１１を通過した熱風が排気通路２４２を介して導かれるように構成されている。

図８に示すように、熱風排気管２４３Ｃと隣接する熱風排気管２４３Ｃなどと、の間には、冷却媒体（水、油、気体など）が通過するように構成されていて、この冷却媒体に、熱風排気管２４３Ｃ内を流れる高温の熱風から熱が伝達されるように構成されている。これにより、熱風は冷却される一方で、熱を受けた冷却媒体は、熱風路２６０などの他の機器に循環されることで熱の再利用などが可能となっている。

また、特に、本実施の形態では、入口部２４３Ａ、出口部２４３Ｂ、熱風排気管２４３Ｃなどの略垂直方向に延びる通路の少なくとも一部には、その上部に、図８に示したように、ミストスプレー（水噴霧装置）２４３Ｄが備えられている。

かかるミストスプレー（水噴霧装置）２４３Ｄからは、熱風排気管２４３Ｃなどの略垂直方向に延びる通路の下方に向けて、水が噴霧状に噴射供給されるように構成されている。

この噴霧状の水は、熱風中に含まれる塵埃などの物質と接触して取り込むことで、熱風を浄化し、その後に熱風排気管２４３Ｃなどの略垂直方向に延びる通路の底部２４３Ｅに集められる。なお、この底部２４３Ｅには、熱風が冷却媒体により冷却されることで、熱風排気管２４３Ｃなどの内表面に結露した熱風内に含まれていた水分も集められる。

底部２４３Ｅは、図８に示すように傾斜して形成されていると共に、各底部２４３Ｅを接続する排水路２４３Ｆが設けられていて、各底部２４３Ｅに集められた水が、収容容器２４３Ｇに収容されるように構成されている。

収容容器２４３Ｇに収容された水は、ミストスプレー（水噴霧装置）２４３Ｄのために再利用することができると共に、他の装置の冷却水として利用可能であり、更にはこの水から熱を取り出して再利用することも可能である。なお、集められた水が汚染などされているような場合には、浄化してから再利用或いは廃棄などするような構成とすることができる。

本実施の形態では、上述したように、熱交換器２４３がミストスプレー（水噴霧装置）２４３Ｄを備える構成としたので、確実かつ効果的に塵埃などを取り除いて浄化しながら熱風から熱を取り出すことができるので、クリーンな装置を実現しながら有効な熱の再利用を可能なものとすることができる。

また、本実施の形態に係る熱交換器２４３によれば、「ミストスプレー（水噴霧装置）２４３Ｄにより噴射された水」（熱風に含まれて冷却により凝縮された水も含まれる）を、自動的に集めて回収することができるようにしたので、手間を掛けることなく水の再利用などが可能である。

ところで、本実施の形態に係る筒状部２１１の断熱性を高めるために、例えば、前記筒状部２１１の周囲に断熱材やヒータを配設したり、前記筒状部２１１を空気の層を間に有する二重管で構成したり、前記空気の層に断熱材やヒータ等を配設したり、或いは、前記空気の層に熱風を流したりする構成とすることができる。

また、本実施の形態に係る筒状部２１１の長手方向と略直交する方向の断面形状は、円形状に限定されるものではなく、楕円形状、多角形形状など、内部空間を有する他の形状とすることも可能である。

また、本実施の形態では、ベルトコンベア２２２の搬送面に、図４に示すような仕切板２２３を所定間隔で設け、この仕切板２２３の外周と所定隙間をもって形成される搬送通路２２４を通って、処理対象物を回転ドラム部２１０の筒状部２１１内へ搬送する構成としたが、これに限らず、例えば断面円形状の搬送通路２２４の内周面に対応した外径のスクリュウにより熱風の外部への漏洩を抑制しつつ処理対象物を搬送可能なスクリュウ式コンベアなどを採用することも可能である。

本実施の形態において、処理対象物を２００°Ｃ〜３００°Ｃ程度まで加熱することで効果的に揮発性有機化合物等を揮発させることができるが、同時に水分を蒸発させることができるため、処理対象物の減容化（容積を減らすこと）や軽量化（重量を減らすこと）ができる。

このことは、例えば、放射能で汚染された処理対象物を除染するために、現地から除染施設まで運搬する際や、中間貯蔵施設で除染後に保管する際に、膨大な量の処理対象物を減容化や軽量化することができれば、極めて有益なものとなる。

なお、処理対象物の減容化（容積を減らすこと）や軽量化（重量を減らすこと）には高い温度で加熱処理をすることで迅速化できるが、このような放射能で汚染された処理対象物を減容化や軽量化する場合には、放射性物質が飛散しないことが必要である。

このため、本実施の形態に係る加熱処理装置２００では、処理対象物に対して、放射性Ｃｓ（セシウム）の沸点（約６５０°Ｃ）以下、安全を考慮して５００°Ｃ以下の低温加熱処理を行うことが望ましい。これにより、処理対象物に放射性Ｃｓ（セシウム）を閉じ込めた状態で、減容化や軽量化することができ、安全性と減容化や軽量化の両立を図ることができる。

なお、本実施の形態に係る浄化処理装置１はコンパクトに構成可能であり、このような装置を現場に持ち込んで現場での浄化処理が可能である。

以上で説明した本発明に係る実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１ 浄化処理装置
１０ 土塊解砕装置
１００ 細粒化装置
２００ 加熱処理装置
２１０ 回転ドラム部
２１１ 中空状の筒状部
２１２ 突出部（突起部）
２２０ 入口部
２２１ ホッパ
２２２ ベルトコンベア（本発明の搬送部の一例に相当）
２２３ 仕切板
２２４ 搬送通路
２３０ 出口部
２３２ 排出通路
２３３ 上流側開閉板
２３４ 下流側開閉板
２３５ トレイ
２４０ 熱風通路
２４１ 開口部
２４３ 熱交換器
２５０ 燃焼バーナ
２６０ 熱風炉

Claims (6)

1. 処理対象物を加熱処理して浄化する浄化処理装置であって、
   処理対象物を内部に収容して長手方向中心軸廻りに回転駆動される中空状の筒状部と、
   前記中空状の筒状部の回転動作から独立して前記中空状の筒状部の内部を長手方向に貫通して配設され、前記中空状の筒状部の内部に臨んで開口された開口部から熱風を供給する熱風通路と、
   前記中空状の筒状部の長手方向上流側に配設され、処理対象物を前記中空状の筒状部に供給する入口部と、
   前記中空状の筒状部の長手方向下流側に配設され、前記入口部から前記中空状の筒状部の内部に供給され前記中空状の筒状部の回転動作により長手方向下流側に搬送されつつ加熱浄化された処理対象物を排出する出口部と、
   を含んで構成される加熱処理装置と、
   該加熱処理装置の上流側に備えられ、処理対象物を所定サイズに破砕する細粒化装置と、
   を含んで構成され、
   前記細粒化装置は、
   処理対象物が投入される処理容器と、
   該処理容器内に略垂直方向に沿って延在されて回転駆動される回転軸と、
   該回転軸に装備された複数段かつ放射状の回転要素と、
   を備えると共に、
   前記入口部は、
   処理対象物を収容するホッパと、
   ホッパから処理対象物を前記中空状の筒状部に搬送する搬送装置と、
   を含んで構成され、
   前記搬送装置は、
   ホッパと前記中空状の筒状部の内部とを接続する搬送通路と、
   該搬送通路内に配設されると共に該搬送通路から突き出してその搬送面が晒された状態で前記中空状の筒状部の内部に所定に延在するように配設されたベルトコンベアを含んで構成され、該ベルトコンベアの搬送面に、その外周が前記搬送通路の内周と所定隙間をもった仕切板を所定間隔で設けることにより、ホッパと前記中空状の筒状部の内部との間で所定の気密性をもって処理対象物を搬送する搬送部と、
   を含んで構成されることを特徴とする浄化処理装置。
2. 前記加熱処理装置は、前記中空状の筒状部の内周壁に突出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浄化処理装置。
3. 前記突出部は、前記中空状の筒状部の長手方向に沿った螺旋状の少なくとも一部を構成するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の浄化処理装置。
4. 前記出口部には、
   処理対象物を排出する排出通路と、
   該排出通路の上流側に配設される上流側開閉手段と、
   該上流側開閉手段の下流側に配設される下流側開閉手段と、
   が備えられ、
   排出通路を閉路した閉状態の上流側開閉手段の上に処理対象物を貯留し、
   処理対象物が所定に貯留されたら、上流側開閉手段を排出通路を開路した開状態として、排出通路を閉路した閉状態の下流側開閉手段の上に処理対象物を落下させ、
   その後において、上流側開閉手段を閉状態とした後、下流側開閉手段を排出通路を開路した開状態として処理対象物を外部へ排出し、再び下流側開閉手段を閉状態とする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の浄化処理装置。
5. 前記加熱処理装置は、処理対象物に含まれるおそれのある放射性物質の沸点以下の温度で加熱処理することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の浄化処理装置。
6. 処理対象物を内部に収容して長手方向中心軸廻りに回転駆動される中空状の筒状部と、
   前記中空状の筒状部の回転動作から独立して前記中空状の筒状部の内部を長手方向に貫通して配設され、前記中空状の筒状部の内部に臨んで開口された開口部から熱風を供給する熱風通路と、
   前記中空状の筒状部の長手方向上流側に配設され、処理対象物を前記中空状の筒状部に供給する入口部と、
   前記中空状の筒状部の長手方向下流側に配設され、前記入口部から前記中空状の筒状部の内部に供給され前記中空状の筒状部の回転動作により長手方向下流側に搬送されつつ加熱浄化された処理対象物を排出する出口部と、
   を含んで構成され、
   前記入口部は、
   処理対象物を収容するホッパと、
   ホッパから処理対象物を前記中空状の筒状部に搬送する搬送装置と、
   を含んで構成され、
   前記搬送装置は、
   ホッパと前記中空状の筒状部の内部とを接続する搬送通路と、
   該搬送通路内に配設されると共に該搬送通路から突き出してその搬送面が晒された状態で前記中空状の筒状部の内部に所定に延在するように配設されたベルトコンベアを含んで構成され、該ベルトコンベアの搬送面に、その外周が前記搬送通路の内周と所定隙間をもった仕切板を所定間隔で設けることにより、ホッパと前記中空状の筒状部の内部との間で所定の気密性をもって処理対象物を搬送する搬送部と、
   を含んで構成されることを特徴とする加熱処理装置。