ごみの再資源化のための処理方法とその装置
【課題】 一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置の提供。
【解決手段】 システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前処理工程として、一般ごみを脱水、解砕し、磁選機でアルミ、鉄分を除去した後、触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）を投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌、その後、再度破砕、磁選による除鉄、乾燥を行う。次いで炭化乾留の工程として、前処理物を乾留炉へ投入、乾留し、乾留した炭化物を冷却して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
【解決手段】 システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前処理工程として、一般ごみを脱水、解砕し、磁選機でアルミ、鉄分を除去した後、触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）を投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌、その後、再度破砕、磁選による除鉄、乾燥を行う。次いで炭化乾留の工程として、前処理物を乾留炉へ投入、乾留し、乾留した炭化物を冷却して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境汚染と経済的な観点から毎日発生する一般廃棄物ごみを、安全で安定した炭化物として利用できる再資源化のための処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ゴミ処理工場では、再利用できないゴミは焼却により、ゴミの体積を減容させ、後に残る焼却灰をそのまま、管理型の処分場に捨てるか、あるいは、セメントを混ぜて固化するなどして処理している。例えば、焼却灰をセメントに混ぜて固化させることで、環境への有害物質の溶出を防止する方法は一応の効果はあるが、セメントに過剰の水分を使用するので、その水分の蒸発によって固化後に毛細管ができ、固化物に水の浸透性が出て、有害物が溶出する可能性があり、長い期間にわたっては、溶出が無視できないほどになる場合がある。
焼却後の灰についての問題点は、灰の中に有害な成分や重金属類や有機質分が多く含まれている場合である。これらのものは、焼却にともなう高熱で分解されなかったものであり、化学的な処理が困難なことが多い。脱塩素処理で石灰による強アルカリ性を示すため、酸化物として存在している金属や重金属は水に溶け出すと水酸化物の不溶性塩となるが、溶出試験を行うと少量であっても溶出して来るので、微量でも永続的に重金属類の溶出が続くことになる。このような有害成分を含む焼却灰をそのまま埋立てなどに用いると、有害成分が溶出し、環境に悪影響を与えることから、有害物の重金属を溶出しないような処理を施したうえで廃棄しなければならない。
【０００３】
増え続けるごみの量と処理に伴う有害な物質の発生という量と質の両面から、ごみ処理には問題点が多い。二酸化炭素やフロンによる地域の温暖化、ダイオキシンを始めとする有害物質による環境汚染など公害問題は地球的規模にまで拡大している。日本は世界一ごみ焼却炉の保有国であり、ごみの大半は焼却処理で行い、処理方法も１０００℃以上の高温で焼却し、残った主灰と飛灰を更に高温溶融してスラグ化し減量化する方法である。これらは大きなＣＯ２の発生源であり、また大気中を処分場化したものでもある。経費的にも膨大なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今やごみ処理は、ごみの適正処理をベースに、ごみの減量化、資源化により埋立地の延命化や再生資源の有効利用を図るべく、循環型社会構築に向けて貢献しなければならない。各自治体においても条例化して排出抑制や減量化→再生利用→適正処理といった大きな流れにある。そのために適正なプロセスにおいて都市ごみの分別収集が望ましいが完全とはいかないごみ処理の基本は、排出されたごみを可能なかぎり資源化し、再利用を行った後、衛生的な状態で処理、処分することにあると思慮する。
本発明の目的は、長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化した、一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供しようとするものである。また、処理されたごみが二次的に公害を発生させないよう、環境保全上、安全化、安定化を図った一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供しようとするものである。
【０００５】
「焼却処理」とは、可燃性有機物を酸化分解して、二酸化炭素、水蒸気、窒素などの気体に変化させ、大気中に拡散廃棄する方法で利点もあるが欠点も多い。これまでのごみを高温で焼却して焼却灰を更に溶融してスラグ化する方法は、経費の無駄使いで公害発生の原因ともなるので、本発明は毎日発生する一般廃棄物ごみの処理を熱分解だけでなく、物理的に機械的に化学的に処理して発生する炭酸ガスの減少化と生成する炭素化物の再利用をしようとするもので、そのための処理方法とその装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の（１）〜（１２）のごみの処理方法を要旨とする。
（１）システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前記前処理の工程は、処理物である一般家庭ごみをピットと脱水（圧縮）器と解砕機がセットとなった容器で脱水、解砕の前処理を行い、次に不燃物分別のためのうず電流器、磁選機でアルミ類、鉄分を除去し、ホッパに貯留した後、回転式ドラムで触媒を同時に投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌し、その後、せん断状にするための破砕機を通し、再度磁選機で除鉄を行い乾燥室へ送り、乾燥したごみは粉砕機で大きさを整え、磁選機付トロンメルを経由する工程であり、前記炭化乾留の工程は、前処理された処理物が磁選機付トロンメルを経由して乾留炉へ投入され乾留される工程であり、次いで乾留した炭化物は冷却器を経由して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
（２）乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応である上記（１）のごみの処理方法。
（３）乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応であり、該乾留炉は、炉内壁のキャスタブルを担体とし、金属酸化物を含む遷移金属を粉体として焼き固め乾留炉の炉壁に成形したものである上記（１）のごみの処理方法。
（４）部分燃焼熱分解処理法で乾燥室内の熱風による熱分解で可燃分の揮発成分が熱分解ガス化し、可燃分は固定炭素と灰分からなる炭化物になる上記（１）のごみの処理方法。
（５）前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和する上記（１）のごみの処理方法。
（６）前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和し、その際、プラスチックの熱分解反応は吸熱反応であるため、乾留炉から排出されるガスによって、プラスチックの一部を部分燃焼させて分解反応熱を補給する上記（１）のごみの処理方法。
（７）脱塩素化された乾留炉のガスは、有害成分を含まない乾留ガスとして乾燥室の熱源として乾燥温度を維持する上記（１）のごみの処理方法。
（８）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口のある上記（１）のごみの処理方法。
（９）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させる上記（１）のごみの処理方法。
（１０）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用する上記（１）のごみの処理方法。
（１１）乾燥室において乾燥された軽量物は上部へ上がり、上部の吸引口から粉砕機へ導入され、乾燥室内のごみが少なくなり、乾燥条件が良くなるように下部にも吸引口を設け熱風による乾燥条件を最も良くした上記（１）のごみの処理方法。
（１２）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用し、熱風発生装置で未乾燥のごみは、粉砕機で粉砕され再度熱風発生装置内で乾燥され、磁選付トロンメルを経由して乾燥炉へ送る上記（１）のごみの処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化した、一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供することができる。また、処理されたごみが二次的に公害を発生させないよう、環境保全上、安全化、安定化を図った一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供することができる。
ごみは有機質の物質の混合体であって６００℃以下で分解されるもので高温を必要としない。
本発明の方法は触媒の存在下、２５０℃以下の温度でごみを炭素化し無害化する。
また本発明の装置はこれらのごみが二次的に公害を発生させないよう、そして全ての環境検査に合格し、再生資源として利用できる触媒を使った資源化装置で、前処理を充分に行うための装置と乾留による炭化装置を設置し、環境保全上、安全化、安定化を図ったものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のごみ処理法は、一般家庭ごみ等の無害化、再資源化のための処理であって高温による燃焼反応でなく低温による熱分解で炭化する処理方法である。
「一般家庭ごみ」は、プラスチックのような埋立地に埋めても腐らず、いつまでも地盤が安定しないという人造物質もあれば、地中で化学変化をおこし、公害の発生源となる合成物質もあり、形や質も一定せず、また不燃物や可燃物も混合し、水分率も違う物質である。その他、塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、有機ハロゲン化合物など有機塩素系プラスチックも多く、「焼却処理」により、水銀、ダイオキシン、塩化水素などの有害物質が生成し、有害重金属類も粉塵となって排出される。
本発明のごみ処理法は、これらを総合的に無害化、再資源化処理するために、触媒による脱水、破砕、選別、触媒による乾燥の前処理を行い、大きさや水分を小さくして、乾留炉で触媒により炭化処理することを特徴とする。
【０００９】
本発明のごみ処理法は、大気汚染や有害物質の発生原因となる焼却炉による一般廃棄物ごみ処理を乾燥、解砕、破砕、選別、磁選、粉砕の前処理によって、ごみの粒子を一定化して乾留処理し炭素化するもので、乾留装置に付設された触媒による化学反応を利用して、有害となる塩素元素、硫黄元素を除去し、無公害な炭素化物として再資源化しようとするものである。
【００１０】
本発明のごみ処理法および装置は、環境汚染と経済的な観点から毎日発生する一般廃棄物ごみを、安全で安定した炭化物として利用できる再資源化の処理方法とその装置である。この装置は医療廃棄物にも適用されるが、現法律では焼却処理が主流となっている。
ごみ問題は有害物質による環境汚染だけではない。経済的にも膨大な設備と過剰なエネルギーを必要とする。これらは主として焼却主義を主体とする考え方に立つことによる問題であり、一方、本発明のごみ処理法および装置は、資源として再利用できることを基本の考え方としている。
【００１１】
一般廃棄物であるごみは大半が有機質であり、有機質の分解温度は最高でも６００℃程度で、それ以上のエネルギーは必要としない。ダイオキシン類等の生成温度も５００℃前後である。
本発明のごみ処理法は、これらの技術常識を踏まえ、被処理物を脱水し燃え易くし、不燃物を取り除き、破砕して物質を崩し、触媒を使って熱風による部分熱分解を行い、低酸素雰囲気で乾留して、熱分解で発生する乾留ガスは乾燥に利用し、乾留物は活性炭や燃料に再生することができる。処理温度は２５０℃以下とし蒸し焼きを行い、発生する有害ガスを中和処理するため被処理物は無公害であり、主としてセルロースの炭化物となる。
【００１２】
高温による焼却処理は、燃焼炉内の高温による熱分解で何がつくり出されるかわからない化学合成プラントに相当するもので有害物質の生成装置となる。
通常、ごみ焼却炉は焼却した後に２０％以上の底灰や飛灰が発生する。これらの焼却灰は焼却されたことにより物質元素が金属酸化物や金属塩化物となり、金属元素の混合体となっている。これらの金属元素は、ほとんどが不安定な状態にあり、水に溶け、反応を起こし易い金属元素となって、特に重金属類は不安程度が高い。これらの焼却灰をそのまま土中に埋め込むと重金属類による土壌汚染や、地下水の汚染問題がでる。
汚染原因となるこれらの焼却灰は、更に高温溶融炉を作り、溶融処理を行い、スラグ化してダイオキシン類の分解を可能としている。しかし、重金属類は還元処理が施されていないため、水溶性金属元素のまま、スラグ化されており、微粉化された時、再び重金属公害が発生する。また、高温で溶融することは排ガスと共に一部の重金属類を大気中に排出することになり、大気中を処分場にしたものである。
物質は固体、液体、気体の３態のいずれかであり、焼却灰という固体の全体量が減ることは、固体が熱分解により気体に変化したことになり、大気汚染につながるものである。
現在、ごみ処理は高温溶融方式とか、ガス化溶融方式、プラズマ方式など高温による焼却が主流となっているが、ごみ処理は無機金属類を溶融するための高温は必要とせず、有機質を分解し、無機質を不溶性物質とすることにある。ごみは最も良い条件下で燃やされても、燃やされたことにより、焼却灰となり、焼却灰は酸化物や塩化物の金属塩の混合体で安定金属化合物ではない。
同時に副次的にダイオキシン類の発生もあり、今後更に第２、第３の有害物質の発生する可能性もある。
ダイオキシン類はすべて常温では白色の固体で融点、沸点は３００〜６００℃の範囲にある。この温度域の範囲で結晶化される以前に触媒により脱塩素／水素化を反応させることにより、塩素分の除去が行われ還元反応が促進される。
【００１３】
これまでのことから、ごみは焼却灰となる前に炭化された時点で乾留し炭素分を十分に残して資源化することにある。温度域２５０℃の雰囲気で触媒の作用で脱塩素／水素化を行うので、ダイオキシン類の発生もなく、炭素を含んだ金属塩を得ることができる。
これらの炭化物の原料はもともと炭素、酸素、水素、窒素、塩素、硫黄などの非金属元素と、鉄、銅、亜鉛、鉛、錫、カドミウム、クロム、水銀などの金属元素から成り、地下資源としての埋蔵物であり、地下資源としての安定資源である。
これらの資源を人間が掘り出して精錬して物質をつくり、その物質が不要になり、焼却炉で焼きっぱなしのまま埋め立てているので経年的に地下エネルギーとの反応により、公害発生の原因となっている。
炭素分の多い有機質の炭素分を多く残し、利用価値を高めていくことが資源の再生につながり、またイニシャルコストやランニングコストのかからない本発明の処理法によって処理することが地球にやさしい環境をつくることになる。
【００１４】
本発明の回転式ドラムに入れる触媒は、活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したものが好ましいものとして例示される。
本発明に用いる乾留炉の触媒は焼却灰由来の重金属を含む異種金属の混合物をもちいることができる。本発明者は重金属を含む異種金属の混合物である焼却灰を効率よく相互分解させ、重金属塩類を触媒として利用して金属塩を溶離し、その時、結晶化させることにより安定化する方法（以下、「ＳＮＣ工法」と略称することもある。）を開発した（特許第３００５６１７号，特開平８−６６４９４，特開平９−３０９７４８，特開平９−３０９７４９，特開平１０−１５１４３７）。
特許第３００５６１７号では、焼却灰にセメントと共にエトリンガイトの作用による固化のみではなく、キレート作用による安定固化のため、ナトリウム、カリウム、窒素、ホウ素、カルシウム等をイオン状態で含有する有害物質安定固化剤を添加することを特徴とする焼却灰の安定固化方法を発明した。酸化物、水酸化物、硫酸化物、硫化物、リン化物等、それぞれの金属によって安定化する。Ａｓ、ＰなどはＣａＯと反応して安定化合物となる。アルカリ金属とアルカリ土類金属以外の金属の水酸化物〔Ｃｕ（ＯＨ）2，Ａｌ（ＯＨ）2，Ｚｎ（ＯＨ）2，Ｐｂ（ＯＨ）2，Ｆｅ（ＯＨ）2など。〕は水に溶けにくい化合物となる。
それゆえ本発明に用いる触媒は焼却灰由来の重金属を含む異種金属の混合物であり、主成分として、酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、助触媒として酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）（０．５〜１．５％）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）（２〜４％）、酸化カルシウム（ＣａＯ）（１〜３％）、シリカ（ＳｉＯ2）（０．２〜１％）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）（０．２〜４％）などであり、重金属を酸化物、水酸化物、硫酸化物、硫化物、リン化物等の形態で含む。
本発明の乾留炉の触媒層は、乾燥したＺｎ、Ｍｎ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、を混合し、ＳＮＣ固化剤でアルミン酸石灰と混練し、強度を出すためキャスタブルを更に添加撹拌して、つぎに乾留炉の炉壁に成形を行い、養生硬化する。この時酸化チタンを担持させ、１３００〜１４００℃で長時間焼結を行い、更に活性アルミナ層を外表面に吹き付けてつくり、還元処理を行って完成する。
【００１５】
本発明の毎日発生する多種多様な一般廃棄物ごみを高温溶融せず炭素化するための方法と装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
１）図６に示すように、処理施設は外部に公害のでないよう密閉した構造の建築物の中で行い、ごみ積載の車輌が出入庫する時は、エアカーテンシステムで、室内に積載台、重量を指示する計量装置、これを結ぶ伝達装置、計量結果を記録する印字装置から構成されている。
２）ごみ収集運搬車およびその他の車輌から、ごみピットへの投入作業を行うに当って臭気対策、周辺環境の保全、降雨、降雪対策から室内式とする。ごみ収集車の積載物をピットに投入し、ピットが重量を感知すると自動的にピットの上蓋圧縮板が図１のようにごみに圧力をかけながら閉まり、圧力により脱水する。上蓋圧縮板は圧縮されたごみが、容易に解砕できるように閉じきり板で区切られ、この間じきり板は圧縮された空気と水を間じきり板の内側に排出するための装置。
【００１７】
図２は間じきり板の鉄柱の拡大図で、鉄板には多くの円い穴があり、穴は空気と水だけが通るように、円の中は鉄格子が組まれている。図３は上蓋圧縮板と間じきり板。ピットの底部は開閉式で、脱水（圧縮）が終わると開く。開き底になっているので、底部の強度を支えるため、止めガネがセットされ、開平に合わせて作動する。一定した圧縮強度に達すると図４のピットの底部は、中央から下方に開き、ごみは解砕機で解砕される。水は図５の上蓋圧縮板の溝を流れ貯水槽で貯水する。間じきり板と上蓋圧縮板は溝によって取りはずしができ、溝と間じきり板は容易に掃除ができる。解砕が終わると、コンベアに連結した排出口からコンベアに送られる。
【００１８】
３）コンベアにセットされた、うず電流型選別機でアルミニュウムの回収が行われ次に磁気型選別機（プーリー式）で鉄分を回収する。
【００１９】
４）鉄分類の回収後に破砕機で破砕し、ごみの大きさを５ｃｍ以下とする。
【００２０】
５）ピット、うず電流型選別機、磁気型選別機の上部天井には吸気フードがセットされ脱臭装置へ配管される。
【００２１】
６）不燃物の回収が終わり大きさが一定になるとホッパに一時貯留され乾燥室へ導入される。ホッパまではダクトで覆われ臭気や粉塵対策を施している。
【００２２】
７）ホッパは乾燥室と連結され、ホッパと乾燥室の間に回転ドラム式投入口がセットされ、乾燥室の熱風が、ホッパに吹き込まないよう仕組まれ、ごみを定量的に攪拌機へ投入する。
【００２３】
８）ホッパには触媒となる添加剤を挿入する供給口が設けられ、脱水反応と水素化反応による脱臭物質の分解を行うため遷移金属の複合酸化物を添加する。
【００２４】
９）触媒と撹拌したごみは再度、磁気型選別機にかけられる前に破砕機で２０ｍｍに破砕され、ダクトの中のコンベアで熱風乾燥室へ導入される。
【００２５】
１０）乾燥室には吸引口が二ヶ所設けられ、乾燥の早い軽量物は入口の吸引口で吸引され、未乾燥のごみの乾燥条件が良くなるように乾燥ごみは早く処置する。未乾燥のごみで下部の吸引口まで達しないものは、粉砕機へ送り粉砕して再度熱風発生器へ送り、乾燥を十分に行う。
【００２６】
１１）粉砕したごみは、０．５ｍｍ以下に粉砕し磁選機付トロンメルで最終選別を行う。粉砕機とトロンメルも連動され循環される。
【００２７】
１２）一般ごみの着火温度は２００〜２５０℃程度であり、着火後は低位発熱量が約３３５０ｋｇ以上であれば適正な燃焼管理によって自燃する。しかし、ごみ質（低位発熱量）の変動が大きく燃焼速度も一定しない特性を有するため、触媒による燃焼管理を行い自燃を防止している。
【００２８】
１３）乾留炉の熱源は部分熱分解による乾燥室の乾留ガスを二次燃焼炉に吸引し、燃焼させ、その燃焼熱を熱源として乾留炉のごみを熱分解する方法で、乾留炉内のごみは熱風で加熱され乾燥し熱分解により、ごみの可燃分は揮発成分が熱分解ガス化し、一部固定炭素と灰分からなる炭化物になる。熱分解ガスの一部は吸き込み酸素と混合燃焼し酸素を消費しつくす。
【００２９】
１４）乾留炉に入るごみの容量は１／３となり、発生ガス量は低下するが、発生ガスが触媒との接触反応によって完全酸化され、発熱した触媒から赤外線放射が起こり無炎燃焼が達成される。
この放射赤外線は、ごみ物質に吸着されやすい特性を有し、高い省エネルギー効果、加熱スピードの向上が図られる。更に加熱ムラが少なくＮＯｘ、ＣＯの発生は完全に抑制できる。
【００３０】
１５）ピット内で脱水（圧縮）された水は冷却水として使用されるが、水に含まれる微生物、菌類、藻類、汚物やＦｅ２＋、Ｍｎ２＋など金属イオンは特開平９−３０９７４９号公報に示す本発明者らが開発した焼却灰中に含まれる遷移金属酸化物のMn２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣａＯ、塩基性酸化物のＭｇＯ、ＣａＯ、酸性酸化物のＳｉＯ２、ＡＩ２Ｏ３、ＴｉＯなどを触媒として加工し使用することで、安全性、安定性は保持できる。
【００３１】
１６）上記触媒は、触媒組成が環境汚染を伴わない物質であり更に、Ｚｎ、Ｋ、アルミン酸石灰など含まれており、脱水、脱臭効果があり撹拌することにより、ごみに対して複合触媒としての活性をみる。
【００３２】
１７）本施設は上記の他、排ガス処理設備、通風設備、灰出し設備、排水処理設備、計装設備などが設置される。
【００３３】
本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
ごみ１００ｋｇをピット（実験器）に投入し、ごみが固まるまで圧をかけた。ごみの重量は７２ｋｇとなった。解砕して不燃物を除いた。ごみの重量は５９ｋｇとなった。焼却灰を原料とした触媒をごみに混ぜ撹拌しながら１０分間１２０℃の温風を送ったところ、３分で水蒸気に状態変化が現れ、１０分後には水蒸気がみられなくなった。温度を下げてから磁石で更に小さい鉄粉を除去して、ごみの重量は３４ｋｇとなった。このごみを小さく砕いて０．５ｍｍ程度とし、温度３００℃の乾留釜で１０分間触媒と共に加熱した。炭化物１８ｋｇ、灰分８ｋｇがでた。触媒は５ｋｇ使用した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ごみ処理の基本は、排出されたごみを可能なかぎり資源化し、再利用を行った後、衛生的な状態で処理、処分することにある。この技術は長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化したものである。
日本は世界一ごみ焼却炉の保有国であり、ごみの大半は焼却処理で行い、処理方法も１０００℃以上の高温で焼却し、残った主灰と飛灰を更に高温溶融してスラグ化し減量化する方法である。これらは大きなＣＯ２の発生源であり、また大気中を処分場化したものでもある。経費的にも膨大なものである。
ごみが二次的に公害を発生させないよう、そして全ての環境検査に合格し、環境保全上、安全化、安定化を図った再生資源として利用できる資源化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】脱水のため上蓋で圧縮する圧縮脱水機と固化されたごみケーキを砕く解砕機が併設された側面図である。
【図２】間じきり板の鉄柱の拡大図を示す図面である。
【図３】上蓋圧縮板と間じきり板を示す図面である。
【図４】上図はＡからＡ´へ止めガネが移動した時、開き底の底面が開くための止めガネの位置を示した図面である。
【図５】水と空気の排出口の溝のついた上蓋圧縮板の平面図である。
【図６】廃棄物のごみから炭素化物（活性炭など）原料をつくる無公害処理装置のシステムフロー図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境汚染と経済的な観点から毎日発生する一般廃棄物ごみを、安全で安定した炭化物として利用できる再資源化のための処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ゴミ処理工場では、再利用できないゴミは焼却により、ゴミの体積を減容させ、後に残る焼却灰をそのまま、管理型の処分場に捨てるか、あるいは、セメントを混ぜて固化するなどして処理している。例えば、焼却灰をセメントに混ぜて固化させることで、環境への有害物質の溶出を防止する方法は一応の効果はあるが、セメントに過剰の水分を使用するので、その水分の蒸発によって固化後に毛細管ができ、固化物に水の浸透性が出て、有害物が溶出する可能性があり、長い期間にわたっては、溶出が無視できないほどになる場合がある。
焼却後の灰についての問題点は、灰の中に有害な成分や重金属類や有機質分が多く含まれている場合である。これらのものは、焼却にともなう高熱で分解されなかったものであり、化学的な処理が困難なことが多い。脱塩素処理で石灰による強アルカリ性を示すため、酸化物として存在している金属や重金属は水に溶け出すと水酸化物の不溶性塩となるが、溶出試験を行うと少量であっても溶出して来るので、微量でも永続的に重金属類の溶出が続くことになる。このような有害成分を含む焼却灰をそのまま埋立てなどに用いると、有害成分が溶出し、環境に悪影響を与えることから、有害物の重金属を溶出しないような処理を施したうえで廃棄しなければならない。
【０００３】
増え続けるごみの量と処理に伴う有害な物質の発生という量と質の両面から、ごみ処理には問題点が多い。二酸化炭素やフロンによる地域の温暖化、ダイオキシンを始めとする有害物質による環境汚染など公害問題は地球的規模にまで拡大している。日本は世界一ごみ焼却炉の保有国であり、ごみの大半は焼却処理で行い、処理方法も１０００℃以上の高温で焼却し、残った主灰と飛灰を更に高温溶融してスラグ化し減量化する方法である。これらは大きなＣＯ２の発生源であり、また大気中を処分場化したものでもある。経費的にも膨大なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今やごみ処理は、ごみの適正処理をベースに、ごみの減量化、資源化により埋立地の延命化や再生資源の有効利用を図るべく、循環型社会構築に向けて貢献しなければならない。各自治体においても条例化して排出抑制や減量化→再生利用→適正処理といった大きな流れにある。そのために適正なプロセスにおいて都市ごみの分別収集が望ましいが完全とはいかないごみ処理の基本は、排出されたごみを可能なかぎり資源化し、再利用を行った後、衛生的な状態で処理、処分することにあると思慮する。
本発明の目的は、長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化した、一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供しようとするものである。また、処理されたごみが二次的に公害を発生させないよう、環境保全上、安全化、安定化を図った一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供しようとするものである。
【０００５】
「焼却処理」とは、可燃性有機物を酸化分解して、二酸化炭素、水蒸気、窒素などの気体に変化させ、大気中に拡散廃棄する方法で利点もあるが欠点も多い。これまでのごみを高温で焼却して焼却灰を更に溶融してスラグ化する方法は、経費の無駄使いで公害発生の原因ともなるので、本発明は毎日発生する一般廃棄物ごみの処理を熱分解だけでなく、物理的に機械的に化学的に処理して発生する炭酸ガスの減少化と生成する炭素化物の再利用をしようとするもので、そのための処理方法とその装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の（１）〜（１２）のごみの処理方法を要旨とする。
（１）システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前記前処理の工程は、処理物である一般家庭ごみをピットと脱水（圧縮）器と解砕機がセットとなった容器で脱水、解砕の前処理を行い、次に不燃物分別のためのうず電流器、磁選機でアルミ類、鉄分を除去し、ホッパに貯留した後、回転式ドラムで触媒を同時に投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌し、その後、せん断状にするための破砕機を通し、再度磁選機で除鉄を行い乾燥室へ送り、乾燥したごみは粉砕機で大きさを整え、磁選機付トロンメルを経由する工程であり、前記炭化乾留の工程は、前処理された処理物が磁選機付トロンメルを経由して乾留炉へ投入され乾留される工程であり、次いで乾留した炭化物は冷却器を経由して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
（２）乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応である上記（１）のごみの処理方法。
（３）乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応であり、該乾留炉は、炉内壁のキャスタブルを担体とし、金属酸化物を含む遷移金属を粉体として焼き固め乾留炉の炉壁に成形したものである上記（１）のごみの処理方法。
（４）部分燃焼熱分解処理法で乾燥室内の熱風による熱分解で可燃分の揮発成分が熱分解ガス化し、可燃分は固定炭素と灰分からなる炭化物になる上記（１）のごみの処理方法。
（５）前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和する上記（１）のごみの処理方法。
（６）前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和し、その際、プラスチックの熱分解反応は吸熱反応であるため、乾留炉から排出されるガスによって、プラスチックの一部を部分燃焼させて分解反応熱を補給する上記（１）のごみの処理方法。
（７）脱塩素化された乾留炉のガスは、有害成分を含まない乾留ガスとして乾燥室の熱源として乾燥温度を維持する上記（１）のごみの処理方法。
（８）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口のある上記（１）のごみの処理方法。
（９）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させる上記（１）のごみの処理方法。
（１０）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用する上記（１）のごみの処理方法。
（１１）乾燥室において乾燥された軽量物は上部へ上がり、上部の吸引口から粉砕機へ導入され、乾燥室内のごみが少なくなり、乾燥条件が良くなるように下部にも吸引口を設け熱風による乾燥条件を最も良くした上記（１）のごみの処理方法。
（１２）ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用し、熱風発生装置で未乾燥のごみは、粉砕機で粉砕され再度熱風発生装置内で乾燥され、磁選付トロンメルを経由して乾燥炉へ送る上記（１）のごみの処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化した、一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供することができる。また、処理されたごみが二次的に公害を発生させないよう、環境保全上、安全化、安定化を図った一般廃棄物ごみの再資源化方法とその装置を提供することができる。
ごみは有機質の物質の混合体であって６００℃以下で分解されるもので高温を必要としない。
本発明の方法は触媒の存在下、２５０℃以下の温度でごみを炭素化し無害化する。
また本発明の装置はこれらのごみが二次的に公害を発生させないよう、そして全ての環境検査に合格し、再生資源として利用できる触媒を使った資源化装置で、前処理を充分に行うための装置と乾留による炭化装置を設置し、環境保全上、安全化、安定化を図ったものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のごみ処理法は、一般家庭ごみ等の無害化、再資源化のための処理であって高温による燃焼反応でなく低温による熱分解で炭化する処理方法である。
「一般家庭ごみ」は、プラスチックのような埋立地に埋めても腐らず、いつまでも地盤が安定しないという人造物質もあれば、地中で化学変化をおこし、公害の発生源となる合成物質もあり、形や質も一定せず、また不燃物や可燃物も混合し、水分率も違う物質である。その他、塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、有機ハロゲン化合物など有機塩素系プラスチックも多く、「焼却処理」により、水銀、ダイオキシン、塩化水素などの有害物質が生成し、有害重金属類も粉塵となって排出される。
本発明のごみ処理法は、これらを総合的に無害化、再資源化処理するために、触媒による脱水、破砕、選別、触媒による乾燥の前処理を行い、大きさや水分を小さくして、乾留炉で触媒により炭化処理することを特徴とする。
【０００９】
本発明のごみ処理法は、大気汚染や有害物質の発生原因となる焼却炉による一般廃棄物ごみ処理を乾燥、解砕、破砕、選別、磁選、粉砕の前処理によって、ごみの粒子を一定化して乾留処理し炭素化するもので、乾留装置に付設された触媒による化学反応を利用して、有害となる塩素元素、硫黄元素を除去し、無公害な炭素化物として再資源化しようとするものである。
【００１０】
本発明のごみ処理法および装置は、環境汚染と経済的な観点から毎日発生する一般廃棄物ごみを、安全で安定した炭化物として利用できる再資源化の処理方法とその装置である。この装置は医療廃棄物にも適用されるが、現法律では焼却処理が主流となっている。
ごみ問題は有害物質による環境汚染だけではない。経済的にも膨大な設備と過剰なエネルギーを必要とする。これらは主として焼却主義を主体とする考え方に立つことによる問題であり、一方、本発明のごみ処理法および装置は、資源として再利用できることを基本の考え方としている。
【００１１】
一般廃棄物であるごみは大半が有機質であり、有機質の分解温度は最高でも６００℃程度で、それ以上のエネルギーは必要としない。ダイオキシン類等の生成温度も５００℃前後である。
本発明のごみ処理法は、これらの技術常識を踏まえ、被処理物を脱水し燃え易くし、不燃物を取り除き、破砕して物質を崩し、触媒を使って熱風による部分熱分解を行い、低酸素雰囲気で乾留して、熱分解で発生する乾留ガスは乾燥に利用し、乾留物は活性炭や燃料に再生することができる。処理温度は２５０℃以下とし蒸し焼きを行い、発生する有害ガスを中和処理するため被処理物は無公害であり、主としてセルロースの炭化物となる。
【００１２】
高温による焼却処理は、燃焼炉内の高温による熱分解で何がつくり出されるかわからない化学合成プラントに相当するもので有害物質の生成装置となる。
通常、ごみ焼却炉は焼却した後に２０％以上の底灰や飛灰が発生する。これらの焼却灰は焼却されたことにより物質元素が金属酸化物や金属塩化物となり、金属元素の混合体となっている。これらの金属元素は、ほとんどが不安定な状態にあり、水に溶け、反応を起こし易い金属元素となって、特に重金属類は不安程度が高い。これらの焼却灰をそのまま土中に埋め込むと重金属類による土壌汚染や、地下水の汚染問題がでる。
汚染原因となるこれらの焼却灰は、更に高温溶融炉を作り、溶融処理を行い、スラグ化してダイオキシン類の分解を可能としている。しかし、重金属類は還元処理が施されていないため、水溶性金属元素のまま、スラグ化されており、微粉化された時、再び重金属公害が発生する。また、高温で溶融することは排ガスと共に一部の重金属類を大気中に排出することになり、大気中を処分場にしたものである。
物質は固体、液体、気体の３態のいずれかであり、焼却灰という固体の全体量が減ることは、固体が熱分解により気体に変化したことになり、大気汚染につながるものである。
現在、ごみ処理は高温溶融方式とか、ガス化溶融方式、プラズマ方式など高温による焼却が主流となっているが、ごみ処理は無機金属類を溶融するための高温は必要とせず、有機質を分解し、無機質を不溶性物質とすることにある。ごみは最も良い条件下で燃やされても、燃やされたことにより、焼却灰となり、焼却灰は酸化物や塩化物の金属塩の混合体で安定金属化合物ではない。
同時に副次的にダイオキシン類の発生もあり、今後更に第２、第３の有害物質の発生する可能性もある。
ダイオキシン類はすべて常温では白色の固体で融点、沸点は３００〜６００℃の範囲にある。この温度域の範囲で結晶化される以前に触媒により脱塩素／水素化を反応させることにより、塩素分の除去が行われ還元反応が促進される。
【００１３】
これまでのことから、ごみは焼却灰となる前に炭化された時点で乾留し炭素分を十分に残して資源化することにある。温度域２５０℃の雰囲気で触媒の作用で脱塩素／水素化を行うので、ダイオキシン類の発生もなく、炭素を含んだ金属塩を得ることができる。
これらの炭化物の原料はもともと炭素、酸素、水素、窒素、塩素、硫黄などの非金属元素と、鉄、銅、亜鉛、鉛、錫、カドミウム、クロム、水銀などの金属元素から成り、地下資源としての埋蔵物であり、地下資源としての安定資源である。
これらの資源を人間が掘り出して精錬して物質をつくり、その物質が不要になり、焼却炉で焼きっぱなしのまま埋め立てているので経年的に地下エネルギーとの反応により、公害発生の原因となっている。
炭素分の多い有機質の炭素分を多く残し、利用価値を高めていくことが資源の再生につながり、またイニシャルコストやランニングコストのかからない本発明の処理法によって処理することが地球にやさしい環境をつくることになる。
【００１４】
本発明の回転式ドラムに入れる触媒は、活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したものが好ましいものとして例示される。
本発明に用いる乾留炉の触媒は焼却灰由来の重金属を含む異種金属の混合物をもちいることができる。本発明者は重金属を含む異種金属の混合物である焼却灰を効率よく相互分解させ、重金属塩類を触媒として利用して金属塩を溶離し、その時、結晶化させることにより安定化する方法（以下、「ＳＮＣ工法」と略称することもある。）を開発した（特許第３００５６１７号，特開平８−６６４９４，特開平９−３０９７４８，特開平９−３０９７４９，特開平１０−１５１４３７）。
特許第３００５６１７号では、焼却灰にセメントと共にエトリンガイトの作用による固化のみではなく、キレート作用による安定固化のため、ナトリウム、カリウム、窒素、ホウ素、カルシウム等をイオン状態で含有する有害物質安定固化剤を添加することを特徴とする焼却灰の安定固化方法を発明した。酸化物、水酸化物、硫酸化物、硫化物、リン化物等、それぞれの金属によって安定化する。Ａｓ、ＰなどはＣａＯと反応して安定化合物となる。アルカリ金属とアルカリ土類金属以外の金属の水酸化物〔Ｃｕ（ＯＨ）2，Ａｌ（ＯＨ）2，Ｚｎ（ＯＨ）2，Ｐｂ（ＯＨ）2，Ｆｅ（ＯＨ）2など。〕は水に溶けにくい化合物となる。
それゆえ本発明に用いる触媒は焼却灰由来の重金属を含む異種金属の混合物であり、主成分として、酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、助触媒として酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）（０．５〜１．５％）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）（２〜４％）、酸化カルシウム（ＣａＯ）（１〜３％）、シリカ（ＳｉＯ2）（０．２〜１％）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）（０．２〜４％）などであり、重金属を酸化物、水酸化物、硫酸化物、硫化物、リン化物等の形態で含む。
本発明の乾留炉の触媒層は、乾燥したＺｎ、Ｍｎ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、を混合し、ＳＮＣ固化剤でアルミン酸石灰と混練し、強度を出すためキャスタブルを更に添加撹拌して、つぎに乾留炉の炉壁に成形を行い、養生硬化する。この時酸化チタンを担持させ、１３００〜１４００℃で長時間焼結を行い、更に活性アルミナ層を外表面に吹き付けてつくり、還元処理を行って完成する。
【００１５】
本発明の毎日発生する多種多様な一般廃棄物ごみを高温溶融せず炭素化するための方法と装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
１）図６に示すように、処理施設は外部に公害のでないよう密閉した構造の建築物の中で行い、ごみ積載の車輌が出入庫する時は、エアカーテンシステムで、室内に積載台、重量を指示する計量装置、これを結ぶ伝達装置、計量結果を記録する印字装置から構成されている。
２）ごみ収集運搬車およびその他の車輌から、ごみピットへの投入作業を行うに当って臭気対策、周辺環境の保全、降雨、降雪対策から室内式とする。ごみ収集車の積載物をピットに投入し、ピットが重量を感知すると自動的にピットの上蓋圧縮板が図１のようにごみに圧力をかけながら閉まり、圧力により脱水する。上蓋圧縮板は圧縮されたごみが、容易に解砕できるように閉じきり板で区切られ、この間じきり板は圧縮された空気と水を間じきり板の内側に排出するための装置。
【００１７】
図２は間じきり板の鉄柱の拡大図で、鉄板には多くの円い穴があり、穴は空気と水だけが通るように、円の中は鉄格子が組まれている。図３は上蓋圧縮板と間じきり板。ピットの底部は開閉式で、脱水（圧縮）が終わると開く。開き底になっているので、底部の強度を支えるため、止めガネがセットされ、開平に合わせて作動する。一定した圧縮強度に達すると図４のピットの底部は、中央から下方に開き、ごみは解砕機で解砕される。水は図５の上蓋圧縮板の溝を流れ貯水槽で貯水する。間じきり板と上蓋圧縮板は溝によって取りはずしができ、溝と間じきり板は容易に掃除ができる。解砕が終わると、コンベアに連結した排出口からコンベアに送られる。
【００１８】
３）コンベアにセットされた、うず電流型選別機でアルミニュウムの回収が行われ次に磁気型選別機（プーリー式）で鉄分を回収する。
【００１９】
４）鉄分類の回収後に破砕機で破砕し、ごみの大きさを５ｃｍ以下とする。
【００２０】
５）ピット、うず電流型選別機、磁気型選別機の上部天井には吸気フードがセットされ脱臭装置へ配管される。
【００２１】
６）不燃物の回収が終わり大きさが一定になるとホッパに一時貯留され乾燥室へ導入される。ホッパまではダクトで覆われ臭気や粉塵対策を施している。
【００２２】
７）ホッパは乾燥室と連結され、ホッパと乾燥室の間に回転ドラム式投入口がセットされ、乾燥室の熱風が、ホッパに吹き込まないよう仕組まれ、ごみを定量的に攪拌機へ投入する。
【００２３】
８）ホッパには触媒となる添加剤を挿入する供給口が設けられ、脱水反応と水素化反応による脱臭物質の分解を行うため遷移金属の複合酸化物を添加する。
【００２４】
９）触媒と撹拌したごみは再度、磁気型選別機にかけられる前に破砕機で２０ｍｍに破砕され、ダクトの中のコンベアで熱風乾燥室へ導入される。
【００２５】
１０）乾燥室には吸引口が二ヶ所設けられ、乾燥の早い軽量物は入口の吸引口で吸引され、未乾燥のごみの乾燥条件が良くなるように乾燥ごみは早く処置する。未乾燥のごみで下部の吸引口まで達しないものは、粉砕機へ送り粉砕して再度熱風発生器へ送り、乾燥を十分に行う。
【００２６】
１１）粉砕したごみは、０．５ｍｍ以下に粉砕し磁選機付トロンメルで最終選別を行う。粉砕機とトロンメルも連動され循環される。
【００２７】
１２）一般ごみの着火温度は２００〜２５０℃程度であり、着火後は低位発熱量が約３３５０ｋｇ以上であれば適正な燃焼管理によって自燃する。しかし、ごみ質（低位発熱量）の変動が大きく燃焼速度も一定しない特性を有するため、触媒による燃焼管理を行い自燃を防止している。
【００２８】
１３）乾留炉の熱源は部分熱分解による乾燥室の乾留ガスを二次燃焼炉に吸引し、燃焼させ、その燃焼熱を熱源として乾留炉のごみを熱分解する方法で、乾留炉内のごみは熱風で加熱され乾燥し熱分解により、ごみの可燃分は揮発成分が熱分解ガス化し、一部固定炭素と灰分からなる炭化物になる。熱分解ガスの一部は吸き込み酸素と混合燃焼し酸素を消費しつくす。
【００２９】
１４）乾留炉に入るごみの容量は１／３となり、発生ガス量は低下するが、発生ガスが触媒との接触反応によって完全酸化され、発熱した触媒から赤外線放射が起こり無炎燃焼が達成される。
この放射赤外線は、ごみ物質に吸着されやすい特性を有し、高い省エネルギー効果、加熱スピードの向上が図られる。更に加熱ムラが少なくＮＯｘ、ＣＯの発生は完全に抑制できる。
【００３０】
１５）ピット内で脱水（圧縮）された水は冷却水として使用されるが、水に含まれる微生物、菌類、藻類、汚物やＦｅ２＋、Ｍｎ２＋など金属イオンは特開平９−３０９７４９号公報に示す本発明者らが開発した焼却灰中に含まれる遷移金属酸化物のMn２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣａＯ、塩基性酸化物のＭｇＯ、ＣａＯ、酸性酸化物のＳｉＯ２、ＡＩ２Ｏ３、ＴｉＯなどを触媒として加工し使用することで、安全性、安定性は保持できる。
【００３１】
１６）上記触媒は、触媒組成が環境汚染を伴わない物質であり更に、Ｚｎ、Ｋ、アルミン酸石灰など含まれており、脱水、脱臭効果があり撹拌することにより、ごみに対して複合触媒としての活性をみる。
【００３２】
１７）本施設は上記の他、排ガス処理設備、通風設備、灰出し設備、排水処理設備、計装設備などが設置される。
【００３３】
本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
ごみ１００ｋｇをピット（実験器）に投入し、ごみが固まるまで圧をかけた。ごみの重量は７２ｋｇとなった。解砕して不燃物を除いた。ごみの重量は５９ｋｇとなった。焼却灰を原料とした触媒をごみに混ぜ撹拌しながら１０分間１２０℃の温風を送ったところ、３分で水蒸気に状態変化が現れ、１０分後には水蒸気がみられなくなった。温度を下げてから磁石で更に小さい鉄粉を除去して、ごみの重量は３４ｋｇとなった。このごみを小さく砕いて０．５ｍｍ程度とし、温度３００℃の乾留釜で１０分間触媒と共に加熱した。炭化物１８ｋｇ、灰分８ｋｇがでた。触媒は５ｋｇ使用した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ごみ処理の基本は、排出されたごみを可能なかぎり資源化し、再利用を行った後、衛生的な状態で処理、処分することにある。この技術は長期的な視点に基づき、ごみ処理およびごみ質を予測し、資源回収、再生利用のためのリサイクル技術として実用化したものである。
日本は世界一ごみ焼却炉の保有国であり、ごみの大半は焼却処理で行い、処理方法も１０００℃以上の高温で焼却し、残った主灰と飛灰を更に高温溶融してスラグ化し減量化する方法である。これらは大きなＣＯ２の発生源であり、また大気中を処分場化したものでもある。経費的にも膨大なものである。
ごみが二次的に公害を発生させないよう、そして全ての環境検査に合格し、環境保全上、安全化、安定化を図った再生資源として利用できる資源化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】脱水のため上蓋で圧縮する圧縮脱水機と固化されたごみケーキを砕く解砕機が併設された側面図である。
【図２】間じきり板の鉄柱の拡大図を示す図面である。
【図３】上蓋圧縮板と間じきり板を示す図面である。
【図４】上図はＡからＡ´へ止めガネが移動した時、開き底の底面が開くための止めガネの位置を示した図面である。
【図５】水と空気の排出口の溝のついた上蓋圧縮板の平面図である。
【図６】廃棄物のごみから炭素化物（活性炭など）原料をつくる無公害処理装置のシステムフロー図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前記前処理の工程は、処理物である一般家庭ごみをピットと脱水（圧縮）器と解砕機がセットとなった容器で脱水、解砕の前処理を行い、次に不燃物分別のためのうず電流器、磁選機でアルミ類、鉄分を除去し、ホッパに貯留した後、回転式ドラムで触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）を同時に投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌し、その後、せん断状にするための破砕機を通し、再度磁選機で除鉄を行い乾燥室へ送り、乾燥したごみは粉砕機で大きさを整え、磁選機付トロンメルを経由する工程であり、前記炭化乾留の工程は、前処理された処理物が磁選機付トロンメルを経由して乾留炉へ投入され乾留される工程であり、次いで乾留した炭化物は冷却器を経由して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
【請求項２】
乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応である請求項１のごみの処理方法。
【請求項３】
乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応であり、該乾留炉は、炉内壁のキャスタブルを担体とし、金属酸化物を含む遷移金属を粉体として焼き固め乾留炉の炉壁に成形したものである請求項１のごみの処理方法。
【請求項４】
部分燃焼熱分解処理法で乾燥室内の熱風による熱分解で可燃分の揮発成分が熱分解ガス化し、可燃分は固定炭素と灰分からなる炭化物になる請求項１のごみの処理方法。
【請求項５】
前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和する請求項１のごみの処理方法。
【請求項６】
前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和し、その際、プラスチックの熱分解反応は吸熱反応であるため、乾留炉から排出されるガスによって、プラスチックの一部を部分燃焼させて分解反応熱を補給する請求項１のごみの処理方法。
【請求項７】
脱塩素化された乾留炉のガスは、有害成分を含まない乾留ガスとして乾燥室の熱源として乾燥温度を維持する請求項１のごみの処理方法。
【請求項８】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口のある請求項１のごみの処理方法。
【請求項９】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させる請求項１のごみの処理方法。
【請求項１０】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用する請求項１のごみの処理方法。
【請求項１１】
乾燥室において乾燥された軽量物は上部へ上がり、上部の吸引口から粉砕機へ導入され、乾燥室内のごみが少なくなり、乾燥条件が良くなるように下部にも吸引口を設け熱風による乾燥条件を最も良くした請求項１のごみの処理方法。
【請求項１２】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用し、熱風発生装置で未乾燥のごみは、粉砕機で粉砕され再度熱風発生装置内で乾燥され、磁選付トロンメルを経由して乾燥炉へ送る請求項１のごみの処理方法。
【請求項１】
システム全体がダクトで結ばれ、外気と接触の少ない密閉した構造の建築物の中で、前処理と炭化乾留とを行うごみの処理方法であって、前記前処理の工程は、処理物である一般家庭ごみをピットと脱水（圧縮）器と解砕機がセットとなった容器で脱水、解砕の前処理を行い、次に不燃物分別のためのうず電流器、磁選機でアルミ類、鉄分を除去し、ホッパに貯留した後、回転式ドラムで触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）を同時に投入し乾燥室内の撹拌機で撹拌し、その後、せん断状にするための破砕機を通し、再度磁選機で除鉄を行い乾燥室へ送り、乾燥したごみは粉砕機で大きさを整え、磁選機付トロンメルを経由する工程であり、前記炭化乾留の工程は、前処理された処理物が磁選機付トロンメルを経由して乾留炉へ投入され乾留される工程であり、次いで乾留した炭化物は冷却器を経由して製品化することを特徴とするごみの処理方法。
【請求項２】
乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応である請求項１のごみの処理方法。
【請求項３】
乾留炉内の化学反応は、遷移金属および／または金属の酸化物と多孔質無定形炭素との触媒を利用した化学反応であり、該乾留炉は、炉内壁のキャスタブルを担体とし、金属酸化物を含む遷移金属を粉体として焼き固め乾留炉の炉壁に成形したものである請求項１のごみの処理方法。
【請求項４】
部分燃焼熱分解処理法で乾燥室内の熱風による熱分解で可燃分の揮発成分が熱分解ガス化し、可燃分は固定炭素と灰分からなる炭化物になる請求項１のごみの処理方法。
【請求項５】
前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和する請求項１のごみの処理方法。
【請求項６】
前記乾燥室が、プラスチック等よりガスを回収するため温度域を１７０℃とした熱風発生装置を設置した乾燥室であり、そこで熱回収を行い、塩素系ガスを中和し、その際、プラスチックの熱分解反応は吸熱反応であるため、乾留炉から排出されるガスによって、プラスチックの一部を部分燃焼させて分解反応熱を補給する請求項１のごみの処理方法。
【請求項７】
脱塩素化された乾留炉のガスは、有害成分を含まない乾留ガスとして乾燥室の熱源として乾燥温度を維持する請求項１のごみの処理方法。
【請求項８】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口のある請求項１のごみの処理方法。
【請求項９】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒（活性炭素とＭｇＯを乾燥混合したもの）とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させる請求項１のごみの処理方法。
【請求項１０】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用する請求項１のごみの処理方法。
【請求項１１】
乾燥室において乾燥された軽量物は上部へ上がり、上部の吸引口から粉砕機へ導入され、乾燥室内のごみが少なくなり、乾燥条件が良くなるように下部にも吸引口を設け熱風による乾燥条件を最も良くした請求項１のごみの処理方法。
【請求項１２】
ホッパと乾燥室を連結して、乾燥室からの逆熱風がホッパに吹き出さないように遮断した回転式ドラム投入口があり、回転式ドラムの下部に設置した撹拌機で、触媒とごみを共に撹拌し、水分量を触媒反応で減水させ、該閉回路乾燥機で燃焼ガスとのガス←→ガス熱交で熱交換を行い、２５０℃程度が上限である、乾燥装置内で蒸発した水蒸気だけを系外へ排出する熱風発生器を使用し、熱風発生装置で未乾燥のごみは、粉砕機で粉砕され再度熱風発生装置内で乾燥され、磁選付トロンメルを経由して乾燥炉へ送る請求項１のごみの処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−８２０４５（Ｐ２００６−８２０４５Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１４２７（Ｐ２００４−２７１４２７）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（５９２１７５２２１）
【出願人】（５０４３５４２２１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（５９２１７５２２１）
【出願人】（５０４３５４２２１）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]