JP2002192110A - 粉状廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉状廃棄物に含まれている有機化合物を
効率よく酸化分解して除去しうる粉状廃棄物処理装置を
提供する。 【解決手段】 上記課題は、筒型加熱器と、筒型加熱器
に粉状廃棄物を供給する供給口及び消石灰を供給する供
給口と、筒型加熱器の軸方向に設けられ粉状廃棄物と消
石灰を攪拌、混合、移送及び壁面への付着物を除去する
パドル翼と、パドル翼に設けられ廃棄物に含まれる有機
化合物の酸化分解を促進させるガスを吹き出させる多数
のガス吹出口と、筒型加熱器又はパドル型を回転させる
駆動手段と、加熱処理した粉状廃棄物を排出する排出口
と、筒型加熱器内のガスを粉状廃棄物と分離して取出す
ための除塵手段とを備えたことを特徴とする粉状廃棄物
処理装置によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を含む
粉状廃棄物の処理装置に関し、特にごみ焼却灰等に含ま
れているダイオキシン類等の有害有機塩素化合物を酸化
分解して無害化する処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、廃棄物焼却設備においてダイオキ
シン類等の極めて毒性の強い有機化合物が生成され、こ
れによる環境汚染が問題になっている。

【０００３】その対策も、活性炭に吸着させる等種々開
発されており、分解促進剤としてアルカリ金属化合物や
アルカリ土類金属化合物を加えてダイオキシン類を熱分
解する方法も知られている。

【０００４】特開平５−１３７８１２号公報には、有機
塩素化合物を含有する被処理物中にアルカリ金属化合物
及び／又はアルカリ土類金属化合物を混入し、しかる後
に有機塩素化合物を熱分解することを特徴とする有機塩
素化合物の熱分解方法が開示されている。アルカリ土類
金属化合物は無機酸塩又は有機酸塩であり、熱分解は３
００℃で窒素ガス雰囲気で行っており、熱分解ガスはア
ルコールコールドトラップで急冷している。

【０００５】特許第２５１２６６５号公報(特開平６−
１５９６４６号公報)には、ごみ焼却処理施設から排出
される焼却灰を加熱して該焼却灰に含まれる有機塩素化
合物を分解する焼却灰処理方法において、前記焼却灰を
石灰の存在下に３５０〜５５０℃に加熱し、次いで２５
０℃以下に急冷することを特徴とする焼却灰処理方法が
開示されている。この焼却灰処理に用いられている装置
は横型のロータリーキルン型のものである。石灰は生石
灰、消石灰のいずれでもよいとしている。急冷は分解ガ
スの再結合を防止するためである。

【０００６】特開平７−２６５４６１号公報には、芳香
族ハロゲン化合物に汚染された固体状の物質に、水分が
５％以上ある状態で、アルカリ性物質と金属とを添加、
混合し、３００℃〜４５０℃に加熱することを特徴とす
る芳香族ハロゲン化合物の分解方法が開示されている。
この方法は、アルカリと金属と水を反応させて水素を発
生させ、この水素を芳香族ハロゲン化合物のハロゲンと
置換反応させるものである。

【０００７】特開２０００−１７６３９８号公報には、
廃棄物を流動層式焼却炉で焼却し、流動層式焼却炉で焼
却した際に生成される灰を流動層式反応器に供給し、灰
の温度が略２５０〜５００℃に保持されるように加熱空
気を流動層式反応器に供給して流動層を形成し、略１時
間以上流動加熱することにより灰の有害物質を分解除去
することを特徴とする灰の無害化処理方法が開示されて
いる。この方法は、焼却炉にＣａを加えて灰のｐＨを１
１〜１３にするとともに灰中の未燃カーボンの残存量を
０．２〜１．０％にすることによって灰のダイオキシン
生成ポテンシャルを低く押さえてダイオキシンを排除す
るものである。ＣａはＣａＯ、ＣａＣＯ _３、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）_２等である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法における
分解促進とは、分解促進剤（例えば水酸化カルシウム、
酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等）が有機塩素化合物中の塩素と反応す
ることによる脱塩素化反応を促進させるものであり、ダ
イオキシン類を骨格から分解するものではない。また、
ダイオキシン類を生成する源物質となりうる有機化合物
すべてが分解されるものではない。従って、主灰および
飛灰を加熱処理する際に不活性ガス雰囲気で行う、もし
くは加熱後に急激に冷却することでダイオキシン類の再
合成を防止するための設備および処理が必要となる。

【０００９】前記特開２０００−１７６３９８号公報に
は、Ｃａ（ＯＨ）_２を出口煙道で加えることも示されて
いるが、Ｃａ（ＯＨ）_２は４００℃で酸化カルシウムへ
の分解が始まることを考慮すると反応器に灰が送り込ま
れた時点では酸化カルシウムに変わっている筈である。
この方法は、未燃カーボン量を１．０％以下にするため
に焼却炉に流動床式のものを用いることを必須としてい
る。

【００１０】本発明の目的は、粉状廃棄物に含まれてい
る有機化合物を効率よく酸化分解して除去しうる粉状廃
棄物処理装置を提供することにある。

【００１１】本発明別の目的は、簡単な手段でダイオキ
シン類等をそれが再合成されなくなるまで分解し、それ
によって、不活性ガス雰囲気、急冷、流動床式焼却炉等
を使用せずとも容易に廃棄物からダイオキシン類等を除
去無害化できる装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するべく鋭意検討の結果、先に、廃棄物に水酸化カ
ルシウムを加えて含酸素雰囲気で一定温度以上で加熱を
続けるとダイオキシン類等を再合成を生じない程度まで
分解できることを見出し、これを特許出願（特願２００
０−３４７７００号）した。そして、今回この分解を効
率よく行える装置を開発して本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】すなわち、本発明は、筒型加熱器と、筒型
加熱器に粉状廃棄物を供給する供給口及び消石灰を供給
する供給口と、筒型加熱器の軸方向に設けられ粉状廃棄
物と消石灰を攪拌、混合、移送及び壁面への付着物を除
去するパドル翼と、パドル翼に設けられ廃棄物に含まれ
る有機化合物の酸化分解を促進させるガスを吹き出させ
る多数のガス吹出口と、筒型加熱器又はパドル型を回転
させる駆動手段と、加熱処理した粉状廃棄物を排出する
排出口と、筒型加熱器内のガスを粉状廃棄物と分離して
取出すための除塵手段とを備えたことを特徴とする粉状
廃棄物処理装置に関するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】筒型加熱器本体は、加熱手段を有
し、横置きされた円筒よりなる。この円筒は、直筒のほ
か、テーパ部を設けて片側を短径又は長径とする異径筒
としてもよい。原則として両端部は閉止して全体を密閉
構造とする。しかしながら、酸化分解する有機化合物が
大気中に逃散しても差し支えないもののみの場合には一
端又は両端を解放しておいてもよい。円筒の容積は処理
する粉状廃棄物の量に応じて設計されるが、通常０．２
〜１５ｍ^３程度である。

【００１５】加熱手段は円筒の外面から加熱する方式、
内部に加熱器を設ける方式、酸化分解を促進するガス自
体を加熱する方式等いずれであってもよい。

【００１６】この筒型加熱器には、粉状廃棄物を供給す
る供給口と消石灰を供給する供給口が設けられる。本発
明の処理装置は粉状廃棄物を消石灰と混合した状態で酸
化分解を行うので両供給口は筒型加熱器の同じ端部又は
その近傍に設ける。両供給口は別個に設けてもよく、同
じ供給口を共用させてもよい。

【００１７】筒型加熱器の内部には、その軸方向にパド
ル翼を設ける。このパドル翼は粉状廃棄物と消石灰を攪
拌、混合、移送及び壁面への付着物を掻き落す機能を有
するものである。このパドル翼は軸と翼とその両者を結
合させる腕部よりなる。翼は軸を中心に放射状に配置さ
れる。その数は軸と直角方向断面で１以上８程度まで、
通常１〜３程度である。翼は固定翼とする場合には粉状
廃棄物と接する下側に配置し、一方回転翼とする場合に
は原則として均等に、すなわち等間隔に配置する。放射
状に配置された各翼は加熱器円筒の全長にわたって１枚
で形成されていてもよく、あるいは複数に分割されてい
てもよい。この各翼は周壁面からの掻取を容易にするた
めに回転方向に傾けて取り付けることが好ましい。パド
ル翼による粉状廃棄物と消石灰の混合物を移送する機能
は、筒を傾斜させたりスクリューのように回転により軸
方向へ送る機能をもった傾斜翼とすることにより行うこ
とができる。

【００１８】このパドル翼には、粉状廃棄物に含まれる
有機化合物の酸化分解を促進させるガスを吹き出させる
多数のガス吹出口を設ける。このガス吹出口は、単なる
開口であってもよいが、ノズルが好ましい。この吹出口
はパドル翼の翼部分と腕部分のいずれに設けてもよいが
翼部分が効果が大きく、両方に設けることが特に好まし
い。吹出口を設ける側はいずれでもよいが、翼の回転方
向あるいは円筒の反回転方向の面が特に好ましい。

【００１９】ガス吹出口にガスを送るためにパドル翼内
にはガスの通路を設ける。この通路は何処に設けてもよ
いが、一般的には軸、腕部及び翼の全てを中空構造とす
ればよい。従来の装置を本発明の装置に改造する場合に
は、軸に沿って送気管を配設し、それから各腕や翼に分
岐させていくなどの手段をとりうる。本発明の装置にお
いては、円筒又はパドル翼の少なくとも一方を回転させ
ることから、ガスの吹込部は円筒の端部がよい。

【００２０】吹き込むガスは有機化合物の酸化分解を促
進するものであり、酸素濃度が５％以上、好ましくは５
〜２０％程度のガス、例えば空気や焼却排ガス等を用い
ることが好ましい。

【００２１】吹き込まれたガスの出口も円筒の端部がよ
い。このガスの出口には粉状廃棄物や消石灰が同伴しな
いよう除塵手段を設ける。この除塵手段には、ダストフ
ィルターやサイクロン等の除塵器を用いることができ
る。

【００２２】本発明の装置では、筒型加熱器本体である
円筒あるいはパドル翼の少なくとも一方を回転させるの
でその駆動手段を設ける。また、筒型加熱器内で処理さ
れた廃棄物の排出口も設ける。この排出口の位置も円筒
の端部が適当である。

【００２３】本発明の処理対象物である粉状廃棄物は有
機化合物を含むものであれば特に限定されないが、例え
ばごみ焼却設備から排出される飛灰や主灰などの焼却
灰、ダイオキシン等を吸着した活性炭等である。これら
の未燃カーボンの含有量も特に制限されず、未燃カーボ
ン含有量が１．０〜４．０重量％のストーカ炉のもので
あってもよい。有機化合物は特に有害有機塩素化合物も
対象とする。この有害有機塩素化合物はダイオキシン、
ジベンゾフラン、ポリ塩化ビフェニル、クロルベンゼン
類等である。

【００２４】廃棄物に添加される水酸化カルシウムの添
加量は廃棄物１００重量部に対して５〜２５重量部程
度、好ましくは５〜１１重量部程度、好ましくは１０〜
２５重量部程度が適当である。

【００２５】加熱温度は３００℃以上、３００〜５００
℃程度、好ましくは３００〜４５０℃程度、特に好まし
くは４００〜４５０℃程度が適当である。加熱時間は有
機化合物が分解されてダイオキシンが再合成されなくな
る程度までであり、３００℃では６０分間以上、好まし
くは６０〜９０分間程度、４００℃では３０分間以上、
好ましくは３０〜６０分間程度、４５０℃では１５分間
以上、好ましくは１５〜３０分間程度である。

【００２６】本発明による廃棄物処理装置による処理フ
ローを図１を参照して説明する。図１において、１は筒
型加熱器、２は筒型加熱器に廃棄物を供給する廃棄物供
給機、３は廃棄物を貯溜しておく廃棄物貯溜槽、４は消
石灰供給機、５は消石灰貯留槽、６は筒型加熱器１を回
転駆動させる駆動手段、７は筒型加熱器１からガスのみ
を排出するための除塵手段、８は筒型加熱器１に酸化分
解促進ガスを供給するガス供給手段である。

【００２７】廃棄物を処理するには、まず、廃棄物貯溜
槽３に貯溜してある廃棄物を廃棄物供給機２に、そし
て、消石灰貯留槽５に貯留してある消石灰を消石灰供給
機４にそれぞれ送る。廃棄物供給機２が廃棄物を、そし
て、消石灰供給機４が消石灰をそれぞれ所定供給量で筒
型加熱器１に送り込むとともに、ガス供給手段８が酸化
分解促進ガスを所定供給量で筒型加熱器１に送り込む。
この時、筒型加熱器１は駆動手段６により回転させられ
ており、送り込まれた廃棄物と消石灰は、筒型加熱器１
内で混合されて加熱されつつ移動するとともに、酸化分
解促進ガスと接触して有害有機化合物等が酸化分解され
る。その際、ダイオキシン類、ダイオキシン関連物質そ
の他の有害有機化合物が酸化分解除去されており、ま
た、浮遊している粉塵等は、除塵手段７を介して回収さ
れる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の廃棄物処理装置に用いる筒型
加熱器の一実施例を図２〜４を参照して説明する。

【００２９】図２は攪拌翼が回転するタイプの筒型加熱
器の全体構造を示す概略図、図３は逆に加熱器本体の円
筒の方が回転するタイプの軸方向に垂直に切断した断面
図、図４は図３中Ａ−Ａ線断面図（但し、廃棄物は除去
した状態）である。

【００３０】図２に示す筒型加熱器は、密閉円筒状に形
成された加熱器本体１１ａの右端に廃棄物と消石灰の混
合物を投入する投入口２１が設けられ、該投入口２１に
はこの混合物を定量供給する供給機２０が接続されてい
る。この加熱機本体１１ａの内部の中心軸方向に円筒状
の軸管１２ａが回転自在に設けられており、この軸管か
らは１８０度の角度をおいて２方向にパドル翼１４ａが
設けられている。各パドル翼は軸管１２ａに固定された
腕部１６ａとこの腕部１６ａの先端に固定された翼部１
８ａとからなっている。この腕部１６ａと翼部１８ａは
中空状に形成されており、前記軸管１２ａと連通してい
る。また、腕部１６ａと翼部１８ａの反回転方向側面に
は、酸化分解促進ガスを吹き出すガス吹出口としてのノ
ズル１９、２０が多数設けられている。この軸管１２ａ
の一方にはガス供給口８１が設けられ、他端は閉止され
ている。また、この軸管１２ａを回転させる駆動装置６
０も取り付けられている。加熱器本体１１ａの他端側に
は廃棄物出口９１と排ガス出口７１が設けられている。
排ガス出口には除塵フィルター７２が設置されている。
この加熱器本体は廃棄物が出口側に徐々に移動するよう
出口側を低く傾斜させて設置されている。

【００３１】図３、４に示す加熱器は攪拌翼の代わりに
加熱器本体を回転させるようにしたほかは図２の加熱器
と同じである。

【００３２】図３、４に示す筒型加熱器１０において、
１１ｂは円筒状に形成された回転自在な加熱器本体で、
この加熱器本体１１ｂの内面が廃棄物と消石灰の混合物
の加熱面となっている。加熱器本体１１ｂの内部には、
中心において軸方向に円筒状の軸管１２ｂが設けられて
おり、この軸管１２ｂの略最上部に上部パドル翼１３が
設けられるとともに、下面側に３方向にパドル翼１４ｂ
…１４ｂが等間隔で設けられている。このパドル翼１
３、１４ｂは、軸管１２ｂに固定された腕部１５、１６
ｂと、これらの腕部１５、１６ｂの先端に連結された翼
部１７、１８ｂとからなっている。この腕部１６ｂ及び
翼部１８ｂは、中空状に形成されており、前記軸管１２
ｂと連通している。また、腕部１６ｂ及び翼部１８ｂ
の、加熱器本体１１ｂの反回転方向側面には、酸化分解
促進ガスを吹き出すガス吹出口としてのノズル１９、２
０が多数設けられている。

【００３３】以上のような筒型加熱器１０においては、
廃棄物ｍと消石灰が供給口から供給されると、廃棄物と
消石灰は、パドル翼１４で攪拌、混合されつつ出口側へ
移送される。なお、パドル翼１３は加熱器本体１１に付
着した廃棄物や消石灰を掻き落としている。この時、廃
棄物ｍと消石灰の混合物は、加熱器本体１１の内表面で
加熱されるとともに、酸化分解促進ガスｎが軸管１２、
腕部１６及びノズル１９を介して又は腕部１６、翼部１
８及びノズル２０を介して吹き付けられている。したが
って、ダイオキシン類、ダイオキシン再合成の原因とな
るダイオキシン関連物質等を効率良く酸化分解除去する
ことができる。

【００３４】加熱されてダイオキシン類及びダイオキシ
ン関連物質等が除去され浄化された廃棄物ｍと石灰の混
合物は排出口から排出され、加熱器本体１１内のガス
は、排出管及び除塵手段を介して回収される。

【００３５】図３、４に示す筒型加熱器を用い、酸化分
解促進ガスとして空気を用い、未燃カーボン１．１重量
％を含有する飛灰の加熱処理を行った。

【００３６】加熱処理条件は、以下の通りであった。 加熱器本体の回転数 ：１０ｒｐｍ 加 熱 温 度 ：４２０℃ 酸化分解促進ガス流量：１Ｎｍ^３／ｋｇ 廃 棄 物 処 理 量 ：１００ｋｇ／ｈ

【００３７】比較のために、ガス吹出口としてのノズル
を全く設けなかったほかは上記と同一の装置を用い、上
記と同じ条件で加熱処理を行った。空気はガス排出口と
反対側の端部から送入した。

【００３８】加熱後の飛灰の全有機化合物の含有量を測
定して、全有機化合物の分解率を求めた結果を表１に示
す。

【００３９】

【表１】

【００４０】有機化合物分析法：固体中及び加熱時のガ
スを全量捕集し、ＪＩＳ ００５０に準じて有機化合物
の全量を定量分析し、物質収支より分解率を計算。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成することに
より、酸化分解促進ガスを廃棄物中に十分に行き渡らせ
ることができるので、酸化分解効率が向上する。したが
って、加熱に要するエネルギー及び酸化分解促進ガスの
供給量を低減させることができる。また、ダイオキシン
再合成の原因となるダイオキシン関連物質や、その他の
有機物も効率良く分解させることができるので、廃棄物
の加熱処理後、ダイオキシンの再合成を防止するために
急速冷却工程を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による廃棄物処理方法のフロー図であ
る。

【図２】 本発明による廃棄物処理装置の全体構造を示
す概略図である。

【図３】 本発明による廃棄物処理装置に用いる筒型加
熱器の一実施形態の軸に垂直に切断した状態の模式図で
ある。

【図４】 図３中Ａ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…筒型加熱器 ２…廃棄物供給機 ３…廃棄物貯溜槽 ４…消石灰供給機 ５…消石灰貯留槽 ６…駆動手段 ７…除塵手段 ８…ガス供給手段 １１ａ，ｂ…加熱器本体 １２ａ，ｂ…軸管 １４ａ，ｂ…パドル翼 １６ａ，ｂ…腕部 １８ａ，ｂ…翼部 １９…ノズル ２０…ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 7/00 １０３ Ｆ２３Ｌ 1/00 Ｂ Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ Ｆ２３Ｌ 1/00 ＺＡＢ (72)発明者 岩▲崎▼ 敏彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3K023 BA01 BA15 3K061 AA07 AA23 AC03 DA18 DB05 DB15 EA01 EB18 EB19 NA01 NA13 3K065 AA23 AB01 AB02 AC20 CA04 GA03 GA08 GA14 GA22 GA31 GA42 4D004 AA36 AB07 CA15 CA22 CB28 CC11 DA02 DA03 DA06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒型加熱器と、筒型加熱器に粉状廃棄物
   を供給する供給口及び消石灰を供給する供給口と、筒型
   加熱器の軸方向に設けられ粉状廃棄物と消石灰を攪拌、
   混合、移送及び壁面への付着物を除去するパドル翼と、
   パドル翼に設けられ廃棄物に含まれる有機化合物の酸化
   分解を促進させるガスを吹き出させる多数のガス吹出口
   と、筒型加熱器又はパドル型を回転させる駆動手段と、
   加熱処理した粉状廃棄物を排出する排出口と、筒型加熱
   器内のガスを粉状廃棄物と分離して取出すための除塵手
   段とを備えたことを特徴とする粉状廃棄物処理装置