説明

廃棄物分離回収装置及び回収方法

【課題】熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類及び炭化物と、再利用不能な瓦礫類を容易に分離し、再利用可能なものを回収する。
【解決手段】廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解炉2と、この熱分解炉2から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合槽4と、この冷却・混合槽4から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を分離し、分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する熱分解残渣洗浄装置7とを備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離した熱分解残渣を洗浄し、洗浄後の残渣から再利用可能なものを分離回収する廃棄物分離回収装置及び回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般ゴミなどの廃棄物の焼却処理は、廃棄物の有力な処理方法の1つとして広く行われている。その焼却処理の1つに、廃棄物を熱分解した上で廃棄物を処理する技術がある。廃棄物の熱分解は可燃物(有機物質)を空気(酸素)遮断下で加熱することによって行われる。その熱分解によって、廃棄物に含まれた可燃廃棄物の一部は可燃性ガスとなり、その廃棄物は可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣(炭化物)とに分離される。廃棄物に含まれている金属廃棄物は、熱分解処理の影響を受けずにそのまま残る。
【0003】
近年では、資源循環型の社会をめざし、ゴミを熱分解させ、最終的には溶融スラグ分として資源回収するゴミの焼却技術の開発が進められている。一方、焼却まではしないが、ゴミの熱分解によって発生した炭化物である熱分解残渣を回収し、その熱分解残渣を燃料として再利用する資源循環型のエネルギー利用も進められている。この熱分解残渣は、セメントキルン用燃料及びボイラ用補助燃料等として利用価値が高まっており、燃焼装置等の機器における耐食性等の観点から、低塩素含有量であることが望まれている。
【0004】
この回収で問題となるのは、ゴミが種々の廃棄物を含んでおり、その中に塩素を含む廃棄物が存在することである。例えば、ポリ塩化ビニル等の有機塩素化合物、及び厨芥中の調味料等には塩化ナトリウム等のアルカリ塩が含まれ、さらに、このアルカリ塩には塩素が含まれている。ゴミを熱分解することにより、ゴミに含まれる全塩素分のうち、約90%が熱分解残渣側に残留し、残りの10%が熱分解ガス側に移行する。熱分解後の炭化物中には約0.5から2重量%程度の塩素分が含まれている。
【0005】
上記のようにして熱分解残渣を、セメントキルン用燃料、及びボイラ用補助燃料等の燃料として利用する場合には、使用時におけるボイラ等の燃焼装置の周辺構造物への影響(腐食)等を最小限に抑制するために、この熱分解残渣中の含有塩素分をできるだけ低下させる必要がある。
【0006】
この廃棄物の熱分解残渣の塩素除去(脱塩素化)に関し、欧州(例えば、フランス)等においては、熱分解残渣を水槽中に直接投入することで、可燃性である熱分解残渣を安全に冷却でき、更に湿式で粉砕することにより炭化物中の溶解性塩素を除去することを行っている。また、熱分解残渣中の塩素濃度を低減する発明として特許文献1に開示された発明も公知である。
【特許文献1】特開2004−66004号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、前記特許文献1開示の技術で熱分解残渣中の塩素濃度を低減することができたとしても、有効資源である金属廃棄物を分別する際、金属廃棄物が熱分解残渣とともに排出されるため、金属廃棄物に多量の熱分解残渣(炭化物)が付着し、混入することになる。このように金属廃棄物に多量の熱分解残渣(炭化物)が付着し、混入すると金属廃棄物を再利用することが難しく、熱分解残渣の回収で問題となる。したがって、前述のように資源循環型の社会を目指すには、有効資源である金属廃棄物と熱分解残渣とを分離し、共に資源として回収する必要がある。
【0008】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類及び炭化物と、再利用不能な瓦礫類を容易に分離し、再利用可能なものを回収できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するため、第1の手段は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合装置と、この冷却・混合装置から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を当該不燃物から分離する分離装置と、この分離装置によって分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する選別装置とを備えていることを特徴とする。
【0010】
この場合、前記冷却・混合装置から取り出されたスラリー状の残渣を粉砕する残渣粉砕装置と、この残渣粉砕装置によって粉砕された炭化物及び不燃物を分級し、前記不燃物から分離した炭化物及び前記粉砕された炭化物と、前記不燃物とを分ける不燃物分級装置と、前記不燃物分級装置によって分けられた炭化物を回収する回収装置とを含んで前記分離装置を構成するとよく、前記不燃物分級装置によって分けられた不燃物から鉄及びアルミニウムを含む再利用可能なものと、瓦礫を含む再利用不能なものを選別する選別装置をさらに設けることもできる。なお、前記回収装置は回収された炭化物を冷却・混合装置に戻し、後段で炭化物として回収するようにする。
【0011】
第2の手段は、廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離された前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る第1の工程と、この冷却・混合装置から取り出された前記不燃物に付着していた炭化物を分離する第2の工程と、前記第2の工程で炭化物が分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する第3の工程と、前記第1及び第2の工程で分離された炭化物を回収する第4の工程とを含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、熱分解残渣に含まれる再利用可能な金属類や炭化物を分離し、回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【0014】
図1は、本発明の実施形態に係る廃棄物分離回収システムの全体構成を示す図、図2は廃棄物分離回収装置の詳細を示す図である。本実施形態に係る破棄物分離回収システム1は、熱分解炉2、燃焼装置3、冷却・混合槽4、脱水・洗浄装置5、水処理装置6、熱分解残渣洗浄装置7、噴射装置8及び排ガス処理装置9を備える。
【0015】
熱分解炉2は、配管30によって燃焼装置3に接続され、出口ノズル40によって冷却・混合槽4に接続される。燃焼装置3に接続される配管31は、熱分解炉2に形成される加熱ジャケット(図示せず)に接続される。配管32は、その加熱ジャケットに接続されると共に、排ガス処理装置9に接続される。排ガス処理装置9の排ガス出口部に接続される配管33は煙突10に接続され、処理された排ガスを大気中に放出する。
【0016】
配管43は冷却・混合槽4の不燃物出口に接続される。冷却・混合槽4は配管50によって脱水・洗浄装置5に接続され、配管41が脱水・洗浄装置5の炭化物出口に接続される。脱水・洗浄装置5と水処理装置6は配管51によって接続され、水処理装置6は、配管52によって冷却・混合槽4に連絡され、配管56によって熱分解残渣洗浄装置7に接続される。配管58は水処理装置6と噴射装置8とを連絡し、噴射装置8は排ガス処理装置4に配管57により接続される。
【0017】
図2は冷却・混合槽4と熱分解残渣洗浄装置7の詳細を示す図である。冷却・混合槽4は、冷却水槽4−1、混合水槽4−2、不燃物コンベヤ4−3、粉砕機4−4、分別機4−5及びスプレー水タンク4−6を備えている。粉砕機4−4は混合水槽4−2の上端部に設けられる。不燃物コンベヤ4−3は、冷却水槽4−1内で、水中から水面上方に向かって傾斜して設置される。スプレー水タンク4−6は、不燃物コンベア4−3の下方に配置され、冷却水槽4−1の、水面よりも上方に位置する傾斜面4−8の部分に、分別機(例えば、篩)4−5が設置されている。熱分解残渣洗浄装置7は、残渣粉砕器7−1、不燃物分級機7−2及び炭化物回収タンク7−3を備え、不燃物分級機7−2には三種選別機7−4が接続され、三種の不燃物を選別する。
【0018】
大略前述のように構成された廃棄物分離回収システムでは、一般ゴミである廃棄物Xは、廃棄物投入器(図示せず)により熱分解炉2に供給される。熱分解炉2は、投入された廃棄物Xを、燃焼装置3から排出されて前記加熱ジャケットに供給される燃焼排ガスcによって間接的に加熱し、低酸素状態で熱分解する(熱分解プロセス)。廃棄物Xに含まれた可燃性廃棄物は、その熱分解によって、熱分解ガスaと熱分解残渣、すなわち炭化物bとに分離される。廃棄物Xには不燃物(鉄,アルミニウム等の金属及び瓦礫等)が含まれているが、この不燃物は熱分解しない。熱分解ガスaは、配管30を通って燃焼装置3に供給され、燃焼装置3で燃焼する。発生した燃焼(排)ガスcは、配管31により熱分解炉2の加熱ジャケット内に供給され、前述のように熱分解炉2内の廃棄物Xの加熱に用いられる。加熱ジャケットから排出された燃焼(排)ガスcは、配管32により排ガス処理装置9に供給され、所定の排ガス処理が施され、外部環境に放出してもよい状態まで浄化された後、、配管33を経て煙突5から外部環境に排出される。
【0019】
熱分解炉2で生成された炭化物bは約500℃と高温であるため、そのまま大気中に排出すると発火の危険がある。このため、炭化物bは、不燃物と共に出口ノズル40から水が充填された冷却・混合槽4(実際には冷却水槽4−1)内に供給される。炭化物bは冷却・混合槽4(冷却水槽4−1)内で30分以上水と混合攪拌され脱塩素処理される(冷却・混合プロセス)。炭化物bに付随した不燃物は冷却・混合槽4(冷却水槽4−1)で分離除去される。前記不燃物と炭化物bの混合により生成されたスラリー状の炭化物dは、冷却・混合槽4から配管50によって脱水・洗浄装置5に送られ、脱水・洗浄装置5において脱水される。脱水後の炭化物dの表面に付着した塩素を取り除くために、脱水・洗浄装置30内で、炭化物dを後述の脱塩水jにて再度洗浄してその後に再び脱水する。脱水・洗浄装置5から配管41に排出された炭化物gは、塩素分が著しく少なくかつ水分含有量の少ない製品となる。この炭化物gが燃料として使用される。
【0020】
脱水・洗浄装置30で発生した脱水液hは、配管51によって水処理装置6で脱塩処理される。その脱塩処理によって得られた脱塩水jは、配管52を経て冷却・混合槽4(冷却水槽4−1)に供給されて冷却水として再利用される。水処理装置6から配管58に排出された塩素分を含む濃縮液iは、噴射装置8により排ガス処理装置9において燃焼排ガス中に噴射される。濃縮液iは燃焼排ガスとの接触によって蒸発し、燃焼排ガスの温度は著しく低下する。
以上が廃棄物Xの処理の概略である。
【0021】
一方、冷却・混合槽4内における炭化物bに対する処理は、以下のようにして行われる。
【0022】
熱分解路2で炭化物bとなった廃棄物Xは、出口ノズル40から水が充填された冷却水槽4−1内に供給される。炭化物bは冷却水槽4−1内で強制的に撹拌され、水と混合される。この水との混合により急冷された炭化物bは、投入された分の約30%が水に浮遊し、残りの約70%が沈降する。これは約約500℃の炭化物bを冷却水槽4−7内の水中に投入したときの実験から確認されている。
【0023】
沈降した炭化物bは冷却水槽4−1内で主に不燃物コンベヤ4−3の上面に溜まる。冷却水槽4−1に供給された不燃物も水中で沈降する。浮遊する炭化物bを主に含むスラリーは不燃物コンベア4−3により粉砕機4−4側へと導かれ、粉砕機4−4へ供給されたされたスラリーは、当該粉砕機4−4で所定の粒径まで小さくなる。このように小さな粒径になったスラリーは粉砕機4−4から混合水槽4−2内に供給される。
【0024】
なお、冷却水槽4−1内に投入されたときで約500℃の炭化物bは、冷却水槽4−1内で約80℃まで温度が急激に低下する。このような冷却による炭化物bのサーマルショックにより、炭化物bの脱塩素効率が高効率化する。
【0025】
不燃物コンベヤ4−3は、移動する無端体の表面に多数のバケットが取り付けられ、図において反時計方向(矢印A方向)に回転しながら移動する。バケット48は沈降した炭化物bの掻き取り手段として機能し、冷却水槽4−1内に投入された炭化物bのうち沈降した炭化物b及び沈降した不燃物は、不燃物コンベヤ4−3の上面に沈降するが、不燃物コンベヤ4−3の回転によって冷却水槽4−1の底面上に落下し、バケットによってすくい上げられることになる。このすくい上げられた炭化物b及び不燃物は、不燃物コンベヤ4−3の下側を不燃物コンベヤ4−3のバケットの移動に伴って冷却水槽4−1の底面に沿って上昇する。すなわち、図2における不燃物コンベア4−3の傾斜した部分(傾斜面4−8)に沿って上昇する。バケットが上昇し、炭化物bが分別機4−5の位置に来たとき、分別機4−5の篩の網目(例えば、5mm)よりも小さな粒径の炭化物bはスプレー水タンク4−6内に落下する。上記網目よりも大きな粒径の炭化物b及び不燃物は、バケットにより更に上方まで移動され、不燃物出口4−7から配管43内に排出され、残渣粉砕器7−1に導かれる。分別機4−5で分別されなかった粒径の大きな炭化物bは、冷却水槽7内で沈降した炭化物bの量の約10%(冷却水槽4−1内に供給された炭化物bの量の約6%)を占めている。冷却水槽4−1内で沈降した炭化物bの約90%は、分別機4−5によって分別されてスプレー水タンク4−6内に回収され、再度配管55から冷却水槽4−1に戻される。
【0026】
不燃物コンベア4−3から残渣粉砕機7−1に導かれた粒径の大きな炭化物b及び不燃物は、残渣粉砕機7−1で所定の粒径まで粉砕される。この粉砕の過程で金属、アルミニウム類などの不燃物に付着している炭化物が当該不燃物から剥がれ落ち、分離される。粉砕時には水処理装置6からの水iが残渣粉砕機7−1に注入され、炭化物b及び不燃物に流動性を与え、温度上昇を抑制している。
【0027】
残渣粉砕機7−1で粉砕された炭化物b及び不燃物、並びに不燃物から分離された炭化物は次いで不燃物分級機7−2に移動し、分級される。分級は所定のメッシュサイズの網目の上に前記炭化物b及び不燃物、並びに不燃物から分離された炭化物を供給し、網を振動させて広げ、その上から水を噴霧して洗浄することにより行われる。この過程で、メッシュサイズより粒径の小さな炭化物が網から落下し、網の上には炭化物がほとんど付着していない鉄、アルミニウム及び瓦礫などの不燃物が残る。網の上に残った不燃物はさらに配管44から三種分別機7−4に送られ、ここで、鉄、アルミニウム、瓦礫が分別される。分別された鉄及びアルミニウムは再利用のために回収され、瓦礫は埋め立て処理される。
【0028】
不燃物分級機7−2で分離された炭化物は、炭化物回収タンク7−3に送られ、配管54から再び系統内の混合水槽4−2へ戻される。混合水槽4−2では、冷却水槽4−1から粉砕機4−4を経て送られてくる炭化物bのスラリーと混合され、脱水・洗浄装置5へ送られる。また、例えば粒径の大きな炭化物はさらに粒径を小さくするために残渣粉砕機7−1に戻して再度粉砕することもできる。
【0029】
このように処理すると、冷却水槽4−1から排出された炭化物及び不燃物のうち、不燃物分級機7−2によって約95%の炭化物を回収することができ、不燃物側への炭化物の付着は約5%となる。これにより、炭化物の回収と、金属類の回収が効率よく行われることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の実施形態に係る廃棄物分離回収システムの全体構成を示す図である。
【図2】図1における廃棄物分離回収システムにおける廃棄物分離回収装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【0031】
1 廃棄物処理システム
2 熱分解炉
3 燃焼装置
4 冷却・混合槽
4−1 冷却水槽
4−2 混合水槽
4−3 不燃物コンベア
4−4 粉砕機
4−5 分別機
4−6 スプレー水タンク
5 脱水・洗浄装置
6 水処理装置
7 熱分解残渣洗浄装置
7−1 残渣粉砕機
7−2 不燃物分級機
7−3 炭化物回収タンク
7−4 三種選別機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離する熱分解装置と、
この熱分解装置から排出される前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る冷却・混合装置と、
この冷却・混合装置から取り出された前記炭化物と不燃物を粉砕すると共に、前記不燃物に付着していた炭化物を当該不燃物から分離する分離装置と、
この分離装置によって分離された前記不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する選別装置と、
を備えていることを特徴とする廃棄物分離回収装置。
【請求項2】
前記分離装置が、
前記冷却・混合装置から取り出されたスラリー状の残渣を粉砕する残渣粉砕装置と、
この残渣粉砕装置によって粉砕された炭化物及び不燃物を分級し、前記不燃物から分離した炭化物及び前記粉砕された炭化物と、前記不燃物とを分ける不燃物分級装置と、
前記不燃物分級装置によって分けられた炭化物を回収する回収装置と、
を備えていることを特徴とする請求項1記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項3】
前記不燃物分級装置によって分けられた不燃物から鉄及びアルミニウムを含む再利用可能なものと、瓦礫を含む再利用不能なものを選別する選別装置をさらに備えていることを特徴とする請求項2記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項4】
前記回収装置は回収された前記炭化物を冷却・混合装置に戻すことを特徴とする請求項2記載の廃棄物分離回収装置。
【請求項5】
廃棄物を熱分解により熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、分離された前記熱分解残渣を水に投入し、冷却された炭化物と不燃物を得る第1の工程と、
この冷却・混合装置から取り出された前記不燃物に付着していた炭化物を分離する第2の工程と、
前記第2の工程で炭化物が分離された不燃物から再利用可能なものと、再利用不能なものとを選別し回収する第3の工程と、
前記第1及び第2の工程で分離された炭化物を回収する第4の工程と、
を含んでいることを特徴とする廃棄物分離回収方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−272163(P2006−272163A)
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−95044(P2005−95044)
【出願日】平成17年3月29日(2005.3.29)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】(390023928)日立エンジニアリング株式会社 (134)
【出願人】(000005441)バブコック日立株式会社 (683)
【Fターム(参考)】