粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法
【課題】設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を分離除去して粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去する粉粒体処理システムを提供する。
【解決手段】処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段２を備え、湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する。微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段４と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段６と、第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を湿式選別手段へ返送する第一の循環経路８と、第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路９を備える。
【解決手段】処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段２を備え、湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する。微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段４と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段６と、第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を湿式選別手段へ返送する第一の循環経路８と、第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路９を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属類、ガラ類（石やガラス片等）さらには有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）といった粗大物が混入した灰や土壌等の粉粒体を資源化して再利用する場合、粗大物を分離除去するとともに資源化に障害となる様々な水溶性成分や重金属等の障害物質を除去する必要がある。
【０００３】
例えば、一般に都市ゴミ焼却施設等で発生した焼却灰等の焼却残渣をセメント原料として再利用する場合には、焼却残渣から金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去するとともに、焼却灰に付着した塩分等を除去する必要がある。
【０００４】
また、雑多な廃棄物が不法投棄された汚染土壌を浄化して再利用する場合には、土壌を掘削して金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去するとともに、土砂に付着した重金属等の有害成分を除去する必要がある。
【０００５】
従来からこのような処理対象物に対しては、磁選機や振動篩で粗大物を除去した後に、粉粒体を水で洗浄する方法が採用されていたが、処理対象物の含水量が多いと金属類に粉粒体が付着するために磁選機で良好に選別できず、振動篩の篩目が有機質材で閉塞されるために頻繁にメンテナンスが必要になるといった問題があり、また、選別された粗大物に付着した粉粒体を別工程で洗浄しなければならず、設備が増えるばかりか、洗浄のための水量が増し、洗浄装置の後段に大型の排水処理設備を設置しなければならないという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１には、都市ごみ焼却灰中からステンレス等の異物と、含まれる塩素分とを同時に除去することを目的として、水槽内の水中に保持された都市ごみ焼却灰を上下に躍動させて、この都市ごみ焼却灰中の塩素分を水洗すると同時に、比重の差を利用した比重選別により、この都市ごみ焼却灰のうち、比較的比重の小さい灰成分を分離する一方、比較的比重の大きな金属類成分を除去する都市ごみ焼却灰の塩素及び金属類等の除去方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、焼却灰から粗粒子と微粒子を速やかに分離し、微粒子には充分に時間と適当な攪拌を与えて脱塩作用を完結させる灰の洗浄処理方法として、２段以上の複数の機械式湿式分級機を直列に設置し、前段の分級機に焼却灰を入れ後段の分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用をしながら、焼却灰は前段から後段へ水は後段から前段へ向流的に接触移動させ、粗粒の焼却灰は後段から系外に取り出し、微粒の焼却灰を含んだ洗浄液は前段から取り出し、その後、洗浄液と微粒とを分離させ脱塩された焼却灰と含塩洗浄液を得る灰の洗浄処理方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−９０４０８号公報
【特許文献２】特開２００３−８０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載されたような比重選別方法では、焼却灰に混入された灰よりも比重の小さな雑多な浮遊物を分離除去することができないという問題があり、また、特許文献２に記載されているように、様々な粒径分布を有する焼却灰や土壌では、粒径によって塩類や重金属等の障害物質の汚染濃度が異なるため、同一の水槽内で均一に洗浄するのは極めて困難である。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された洗浄処理方法では、事前に焼却灰から粗大物を分離除去する必要があり、上述した従来の問題点が解消されるものではない。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑み、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を分離除去して粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による粉粒体処理システムの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システムであって、前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する湿式選別手段を備えた点にある。
【００１２】
湿式選別手段により、処理対象物が洗浄されながら粗大物と粉粒体とに選別されるとともに、粉粒体が二以上の群に分級されるようになり、選別装置と分級装置を各別に設ける必要が無く、設備費の低減を図るとともに洗浄水量を低減しながらも、効率的に選別洗浄を行なうことができるようになる。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する点にある。
【００１４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、前記第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、前記第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用する点にある。
【００１５】
湿式選別手段により分級された障害物質の含有量の多い微粒物が第一の再洗浄手段により再洗浄され、微粒物よりも障害物質の含有量が少ない中粒物が第二の再洗浄手段により再洗浄される。このとき、第一の再洗浄手段から排出された障害物質の濃度が高い洗浄排水が第一の循環経路を介して湿式選別手段へ返送されて洗浄水として再利用され、第二の再洗浄手段から排出された障害物質の濃度が比較的低い洗浄排水が第二の循環経路を介して第二の再洗浄手段へ返送されて洗浄水として再利用されるので、第二の循環経路では障害物質の濃度が比較的低い洗浄排水で障害物質の含有量が少ない中粒物が洗浄されるようになり、洗浄排水を効率的に再利用し洗浄効果を高めることが可能となる。
【００１６】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三特徴構成に加えて、前記第一の再洗浄手段は、前記微粒物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、前記濃縮装置によって分離された分離液を前記第一の循環経路を介して前記湿式選別手段へ返送する点にある。
【００１７】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四特徴構成に加えて、前記第二の再洗浄手段は、前記中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えている点にある。
【００１８】
分級装置で分級された細粒物は、粗粒物に比べて障害物質の含有量が多いため、洗浄装置により再洗浄されることにより十分に浄化される。
【００１９】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第五特徴構成に加えて、前記洗浄装置は、前記細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、前記第二の循環経路は前記洗浄槽からの洗浄排水を前記中継槽へ返送する循環経路と、前記固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている点にある。
【００２０】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第六特徴構成に加えて、前記中継槽と前記固液分離機が複数段直列に配置され、前記第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、前記洗浄槽の排水を前記洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている点にある。
【００２１】
本発明による粉粒体処理方法の第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理方法であって、湿式選別工程により前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する点にある。
【００２２】
同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程を備える点にある。
【００２３】
同第三の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、前記第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、前記第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用する点にある。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明した通り、本発明によれば、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を分離除去して粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を、図面に基づいて説明する。ここでは、金属類、ガラ類（石やガラス片等）さらには有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）といった粗大物が混入した焼却灰を処理対象物とする場合を説明する。
【００２６】
焼却灰はその粒径により塩素含有量が異なり、粒径が小さいほど塩素含有量が多く、本粉粒体処理システムでは、塩素含有量に基づいて粒径２ｍｍ以上の粗粒物（以下、「粗粒灰」とも記す。）と、粒径０．１５ｍｍ〜２ｍｍの細粒物（以下、「細粒灰」とも記す。）と、０．１５ｍｍより小径の微粒物（以下、「微粒灰」とも記す。）に分級し、夫々において洗浄条件を変えることで効率的に脱塩素処理が行なわれる。
【００２７】
図４に示すように、粉粒体処理システム１は、処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段２と、湿式選別手段２で分級された微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段４と、湿式選別手段２で分級された中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段６を備えている。
【００２８】
さらに、第一の再洗浄手段４から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段２へ返送する第一の循環経路８と、第二の再洗浄手段６から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路９を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用するように構成されている。
【００２９】
図１から図３に示すように、湿式選別手段２は、洗浄水が充填され底部が傾斜した平面視矩形の洗浄水槽２０と、一方の上部開口が洗浄水槽２０と連通し、他方の開口に脈動発生装置３０が設けられたＵ字管形状の脈動洗浄槽２１と、脈動洗浄槽２１の一方の開口及び洗浄水槽２０の傾斜底部に沿って配置され、プーリー２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって回転支持された網目状の搬送面を備えたコンベアベルト２２と、コンベアベルト２２の回転方向に沿って複数設けられ、コンベアベルト２２の回転方向とは逆方向に向けて水流を形成する水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを備えたジグ選別装置で構成されている。
【００３０】
脈動発生装置３０は、脈動洗浄槽２１の他方の開口の水面近傍からベローズ３７、ロッド３２を介してプランジャ３１を上下動させるために連結されたエキセントリックシーブ３３を備え、エキセントリックシーブ３３の回転軸を回転駆動するモータ３４を備えている。
【００３１】
インバータ装置によりモータ３４の回転数が調整され、モータ３４の回転に伴なってベローズ３７が伸縮作動されることにより、脈動洗浄槽２１を介して洗浄水槽２０内の水が上下方向に脈動する。
【００３２】
脈動発生装置３０は、上下動するプランジャ３１のストローク長を調整するストローク長調整機構（図示せず）を備え、脈動する液面の高さを変更することができる。
【００３３】
前記ストローク長調整機構としては、プランジャ３１の取付け位置を上下方向に調整する機構、ロッド３２の長さを調整する機構、ロッド３２のエキセントリックシーブ３３に取付ける位置を直径方向に調整する機構を用いることができる。
【００３４】
脈動洗浄槽２１は、コンベアベルト２２の延出方向に沿って三分割され、夫々に異なる偏心位置で回転軸３５が取付けられたエキセントリックシーブ３３が配され、位相が異なる脈動が付与される。
【００３５】
ベルトコンベア装置３６によって湿式選別手段２に搬送された処理対象物は、振動フィーダ２４により洗浄水槽２０に投入され、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散されて、灰に混入した粗大物のうち比重の大きな金属類、ガラ類（石やガラス片等）は洗浄水によって付着した灰が除去された後にコンベアベルト２２によって粗大物搬出口２５から排出され、比重の小さな有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）は水面に浮上して水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによる水流に従って溢流堰２６から排水樋２７に流出する。即ち、湿式選別手段２では、粗大物が、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別される比重選別工程が実行される。
【００３６】
また、洗浄水槽２０に投入された灰は、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散され、沈降速度が大きく上方向の脈流に抗して沈降する中粒灰（粗粒灰と細粒灰）は水槽内に沈降し、沈降速度の小さい微粒灰は水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによる水流に従って洗浄水中を浮遊して溢流堰２６から排水樋２７に流出する。即ち、湿式選別手段２では、粉粒体である灰が、沈降速度差によって微粒灰と微粒灰より粒径が大きい中粒灰とに分級される分級工程が実行される。
【００３７】
このような比重選別工程及び分級工程の過程で、粗大物や粉粒体に付着した塩分等の障害物質が洗浄除去される。つまり、図５（ａ）に示すように、粉粒体処理システムは、処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する。また、図５（ｂ）に示すように、湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する。
【００３８】
粗大物搬出口２５から排出された金属類、ガラ類は、磁選機等の金属回収部１０によって金属とガラ類に分離して回収され、排水樋２７に流出した溢流水は、水切りスクリーン２８によって有機質材が除去された後に微粒灰とともに第一の再洗浄手段４に送られる。この時、水切りスクリーン２８部では、洗浄水を噴霧して有機質材を洗浄してもよい。
【００３９】
脈動洗浄槽２１の底部に形成した開口から洗浄水槽２０の底部に沈降した中粒灰は、側部または底部に複数の小径の開口を形成したバケット２９ａが無限軌道に沿って複数並設されたバケットコンベア機構２９によって水切りされながら槽外に搬出され、第二の再洗浄手段６によってさらに洗浄処理される。
【００４０】
第一の再洗浄手段４は、水切りスクリーン２８を経た溢流水が必要に応じて設けた中継槽４０に蓄積され、攪拌ポンプにより濃度を均一に攪拌され、溢流水に含まれる微粒灰がポンプにより濃縮装置４２としてのシックナーに送られて濃縮される。尚、濃縮装置４２として、湿式サイクロン、ベルト濃縮機、遠心濃縮機等の公知の装置を用いることもできる。また、中継槽４０には硫酸バンド等の凝集剤、ｐＨ調整剤、キレート剤等の薬品４１を添加してもよい。
【００４１】
前記濃縮された微粒灰は、シックナーの底部から引き抜かれ、中継槽４３に送られて給水槽１０１から供給される新たな洗浄水で攪拌洗浄され、その後、脱水洗浄装置４４で脱水洗浄されセメント原料に供される。尚、中継槽４３を設けることなく、シックナーで濃縮された微粒灰を直接脱水洗浄装置４４へ送り、洗浄水を注入しながら脱水してもよい。このような脱水洗浄装置４４として、フィルタプレス、遠心分離脱水機、ベルト式脱水機等を用いることができる。洗浄水の供給量は、シックナーの上澄み液の塩分濃度に応じて調整され、塩分濃度が高ければ洗浄水の供給量が増加される。
【００４２】
尚、濃縮装置４２を設けず、微粒灰を中継槽４０から直接脱水洗浄装置４４へ送ってもよい。
【００４３】
脱水洗浄装置４４からの洗浄排水は中継槽４５に排水され、最終的に貯留槽４６に貯水される。
【００４４】
貯留槽４６には高さが異なる二枚の堰で三室に区分され、高い方の堰を溢れた排水が最終の貯留槽４７に貯水され、水処理装置で浄化処理された後に系外に排水される。
【００４５】
濃縮装置４２及び脱水洗浄装置４４によって分離され貯留槽４６に貯水された洗浄排水はポンプによって第一の循環経路８を介して湿式選別手段２へ返送され、水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介して洗浄水槽２０に再洗浄水として利用される。
【００４６】
また、濃縮装置４２によって分離された洗浄排水は、障害物質の濃度が高いので、優先的に系外へ排出するため、貯留槽４６を介さず貯留槽４７へ送り、洗浄水が不足した場合のみ貯留槽４６へ送り再洗浄水として利用する構成であってもよい。
【００４７】
尚、第一の循環経路８から供給される再洗浄水を、水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介して供給するルートとは別に、脈動洗浄槽２１のプランジャ３１の下部に設けた注水部２１ａから供給するルートを備え、各ルートを介した再洗浄水の供給比率を調整するように構成してもよい。注水部２１ａから供給する比率を調整し、脈動洗浄槽２１の上昇流の速度を調整することによって、粉粒体の沈降速度を制御して分級する粒径を設定することができる。
【００４８】
微粒灰の塩分含有量は、中流灰の塩分含有量よりも多く、第一の再洗浄手段４からの洗浄排水の塩分含有量は第二の再洗浄手段６の洗浄排水よりも高いため、第二の再洗浄手段６とは分離して湿式選別手段２へ返送するのである。
【００４９】
このようにして、湿式選別手段２及び第一の再洗浄手段４では、塩分濃度が高い洗浄排水で洗浄処理されるが、濃縮装置４２を経ることにより脱水洗浄装置４４に供給される新たな洗浄水（リンス水）の量は極めて僅かに抑えることができる。
【００５０】
第二の再洗浄手段６は、バケットコンベア機構２９によって槽外に搬出された中粒灰を粗粒灰と細粒灰に分級する分級装置６１と、分級装置６１で分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置６２を備えている。分級装置６１は湿式の振動篩装置で構成され、バケットコンベア機構２９からシュート６０を介して落下供給される。尚、分級装置６１として、スクリーン装置を用いることができる。
【００５１】
シュート６０及び分級装置６１には、第二の循環経路９を介して循環供給された塩分濃度が低い洗浄排水が噴霧供給されるとともに、分級装置６１の下流側では給水槽１０１から新たな洗浄水が噴霧供給され、分級された粗粒灰はそのまま水切りしてセメント原料として供される。粒径が大きな粗粒灰には付着塩類が僅かであるため、それほど洗浄する必要が無いのである。
【００５２】
洗浄装置６２は、分級装置６１を経た細粒物及び洗浄排水を貯留する中継槽６３と、中継槽６３で再度攪拌洗浄された細粒灰を固液分離する固液分離機６４としての湿式サイクロンと、湿式サイクロンで固液分離された細粒灰を洗浄する洗浄槽６５を備えている。
【００５３】
灰沈降槽で沈降した細粒灰は、灰掻揚げコンベア６６で搬出されながら給水槽１０１から供給される新たな洗浄水（リンス水）で濯がれて水切りされた後にセメント材料として供される。尚、洗浄槽６５の溢流水は中継槽６３に循環供給される。
【００５４】
湿式サイクロンで分離された洗浄排水は、洗浄水として上述したシュート６０及び分級装置６１に循環供給され、余剰の洗浄排水が貯留槽１００に貯水された後に、湿式選別手段２の洗浄水として供給される。湿式サイクロンで分離された洗浄排水には湿式選別手段２で十分に分離されなかった微粒灰が含まれており、このような微粒灰は第二循環経路９を経て、再度、湿式選別手段２で分級される。尚、固液分離機６４は湿式サイクロンに限られるものではなく、公知の脱水機、沈殿槽等により細粒灰と洗浄排水を分離する構成であってもよい。
【００５５】
第二の循環経路９は、洗浄槽６５からの洗浄排水を中継槽６３へ返送する循環経路９１と、固液分離機６４の排水を分級装置６１へ返送する循環経路９２を備えている。
【００５６】
つまり、本発明による粉粒体処理システムは、図５（ｃ）に示すように、微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用する。
【００５７】
また、図５（ｄ）に示すように、第一の再洗浄手段は、微粒物を濃縮する濃縮装置と、濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、濃縮装置によって分離された分離液を第一の循環経路を介して湿式選別手段へ返送する。
【００５８】
さらに、図６（ａ）に示すように、第二の再洗浄手段は、中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えている。
【００５９】
また、図６（ｂ）に示すように、洗浄装置は、細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、第二の循環経路は洗浄槽からの洗浄排水を中継槽へ返送する循環経路と、固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている。
【００６０】
本実施形態では、中継槽６３と固液分離機６４が一段で構成される場合を示しているが、中継槽６３と固液分離機を二段以上の複数段直列に配置するものであってもよく、その場合には、図７に示すように、第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、洗浄槽の排水を洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を分級装置へ返送する循環経路を備えていることが好ましい。
【００６１】
以上説明したように、本発明による粉粒体処理システムでは、粗大物が混入した粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去するために、湿式選別工程により処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する粉粒体処理方法が実行され、湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程が実行される。
【００６２】
また、微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用される。
【００６３】
そして、第二の再洗浄工程における再洗浄水の一部が湿式選別工程に戻されて、第一の再洗浄工程における再洗浄水として有効に利用される。従って、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を洗浄分離除去し、洗浄排水の循環経路を二系統に分離することで、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができるようになる。
【００６４】
以上説明した実施形態では、金属類、ガラ類、さらには有機質材といった粗大物が混入した焼却灰を処理対象物とする粉粒体処理システム及び粉粒体処理システムを説明したが、本発明による粉粒体処理システム及び粉粒体処理システムの知り対象物は焼却灰に限るものではなく、不法投棄された埋立土壌等、重金属類等により汚染された土壌であって、上述したような粗大物が混入した土壌の粉粒体を資源化して再利用する場合にも適用が可能である。この場合、本発明により土砂から重金属類の汚染物質が洗浄除去される。
【００６５】
また、上述した実施形態では、湿式選別手段がジグ選別装置で構成されるものを説明したが、このような湿式選別手段に限るものではなく、図８及び図９に示すような湿式選別手段であってもよい。
【００６６】
詳述すると、湿式選別手段は、傾斜壁面７１に沿ってメッシュコンベア７２が配置された洗浄水槽７を、メッシュコンベア７２の下端部から垂直方向に延出するように配置されたバースクリーン７３によって紙面右方の選別槽７ａと、紙面左方の分級槽７ｂに領域分離されている。
【００６７】
選別槽７ａではメッシュコンベア７２側の上方から投入される処理対象物のうち比重の大きな粗大物をメッシュコンベア７２で槽外に選別排出するとともに、バースクリーン７３で捕捉された比重の小さな粗大物を槽外に掻上げ排出する掻上げレーキ７６が無限軌道に沿って配置された掻上げ装置７５により槽外に選別排出する。
【００６８】
掻上げレーキ７６は、スプロケット７５ａに巻回された無端チェーン７５ｂのリンクプレートに取付けたサポートを介してチェーン７５ｂに取付けられ、掻上げレーキ７６の端部がバースクリーン７３の開口部を貫通して延び、ゴムや樹脂等の比重の小さな粗大物を掻き上げるように構成されている。
【００６９】
メッシュコンベア７２の上方には比重の小さな粗大物がメッシュコンベア７２で排出されないように、メッシュスクリーン７４が水面から突出するように配置されている。
【００７０】
メッシュコンベア７２には、裏面から搬送面上に向けて散気する散気ノズル７７が設けられ、投入された処理対象物のうち粉粒体は散気により沈降しない程度に攪拌されながら洗浄される。このような散気により、洗浄水槽７に充填された洗浄水の上層では紙面右から左に向けて水が流れるように調整されている。
【００７１】
バースクリーン７３を通過した粉粒体は分級槽７ｂで微粒物と中粒物に分級される。つまり、沈降速度の小さい微粒物は溢流部７９から上澄水とともに排出され、沈降速度の大きい中粒物は沈殿して洗浄水槽７の底部に設けた引抜部７８から排出される。
【００７２】
メッシュコンベア７２及び掻上げ装置７５の上方から選別された粗大物に洗浄水が供給されて洗浄されるとともに、溢流部７９から溢流した洗浄水が追加供給される。
【００７３】
このような湿式選別手段により、比重差によって粗大物が比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別され、沈降速度差によって粉粒体が微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級されるようになる。
【００７４】
以上説明した粉粒体処理システムの構成要素となる湿式選別手段、第一の再洗浄手段、第二の再洗浄手段等の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による粉粒体処理システムに用いられる湿式選別手段の説明図
【図２】同湿式選別手段の平面図
【図３】同湿式選別手段の要部の説明図
【図４】本発明による粉粒体処理システムの説明図
【図５】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図６】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図７】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図８】別実施形態の湿式選別手段の説明図
【図９】別実施形態の湿式選別手段の要部の説明図
【符号の説明】
【００７６】
１：粉粒体処理システム
２：湿式選別手段
４：第一の再洗浄手段
６：第二の再洗浄手段
８：第一の循環経路
９：第二の循環経路
２０：洗浄水槽
２１：脈動洗浄槽
２２：コンベアベルト
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ：水噴射ノズル
３０：脈動発生装置
４０：中継槽
４２：濃縮装置（シックナー）
４３：中継槽
４４：脱水洗浄装置
４６，４７：貯留槽
６１：分級装置
６２：洗浄装置
６３：中継槽
６４：固液分離機（湿式サイクロン）
６５：洗浄槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属類、ガラ類（石やガラス片等）さらには有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）といった粗大物が混入した灰や土壌等の粉粒体を資源化して再利用する場合、粗大物を分離除去するとともに資源化に障害となる様々な水溶性成分や重金属等の障害物質を除去する必要がある。
【０００３】
例えば、一般に都市ゴミ焼却施設等で発生した焼却灰等の焼却残渣をセメント原料として再利用する場合には、焼却残渣から金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去するとともに、焼却灰に付着した塩分等を除去する必要がある。
【０００４】
また、雑多な廃棄物が不法投棄された汚染土壌を浄化して再利用する場合には、土壌を掘削して金属類、ガラ類、有機質材等の粗大物を分離除去するとともに、土砂に付着した重金属等の有害成分を除去する必要がある。
【０００５】
従来からこのような処理対象物に対しては、磁選機や振動篩で粗大物を除去した後に、粉粒体を水で洗浄する方法が採用されていたが、処理対象物の含水量が多いと金属類に粉粒体が付着するために磁選機で良好に選別できず、振動篩の篩目が有機質材で閉塞されるために頻繁にメンテナンスが必要になるといった問題があり、また、選別された粗大物に付着した粉粒体を別工程で洗浄しなければならず、設備が増えるばかりか、洗浄のための水量が増し、洗浄装置の後段に大型の排水処理設備を設置しなければならないという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１には、都市ごみ焼却灰中からステンレス等の異物と、含まれる塩素分とを同時に除去することを目的として、水槽内の水中に保持された都市ごみ焼却灰を上下に躍動させて、この都市ごみ焼却灰中の塩素分を水洗すると同時に、比重の差を利用した比重選別により、この都市ごみ焼却灰のうち、比較的比重の小さい灰成分を分離する一方、比較的比重の大きな金属類成分を除去する都市ごみ焼却灰の塩素及び金属類等の除去方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、焼却灰から粗粒子と微粒子を速やかに分離し、微粒子には充分に時間と適当な攪拌を与えて脱塩作用を完結させる灰の洗浄処理方法として、２段以上の複数の機械式湿式分級機を直列に設置し、前段の分級機に焼却灰を入れ後段の分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用をしながら、焼却灰は前段から後段へ水は後段から前段へ向流的に接触移動させ、粗粒の焼却灰は後段から系外に取り出し、微粒の焼却灰を含んだ洗浄液は前段から取り出し、その後、洗浄液と微粒とを分離させ脱塩された焼却灰と含塩洗浄液を得る灰の洗浄処理方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−９０４０８号公報
【特許文献２】特開２００３−８０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載されたような比重選別方法では、焼却灰に混入された灰よりも比重の小さな雑多な浮遊物を分離除去することができないという問題があり、また、特許文献２に記載されているように、様々な粒径分布を有する焼却灰や土壌では、粒径によって塩類や重金属等の障害物質の汚染濃度が異なるため、同一の水槽内で均一に洗浄するのは極めて困難である。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された洗浄処理方法では、事前に焼却灰から粗大物を分離除去する必要があり、上述した従来の問題点が解消されるものではない。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑み、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を分離除去して粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による粉粒体処理システムの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システムであって、前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する湿式選別手段を備えた点にある。
【００１２】
湿式選別手段により、処理対象物が洗浄されながら粗大物と粉粒体とに選別されるとともに、粉粒体が二以上の群に分級されるようになり、選別装置と分級装置を各別に設ける必要が無く、設備費の低減を図るとともに洗浄水量を低減しながらも、効率的に選別洗浄を行なうことができるようになる。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する点にある。
【００１４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、前記第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、前記第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用する点にある。
【００１５】
湿式選別手段により分級された障害物質の含有量の多い微粒物が第一の再洗浄手段により再洗浄され、微粒物よりも障害物質の含有量が少ない中粒物が第二の再洗浄手段により再洗浄される。このとき、第一の再洗浄手段から排出された障害物質の濃度が高い洗浄排水が第一の循環経路を介して湿式選別手段へ返送されて洗浄水として再利用され、第二の再洗浄手段から排出された障害物質の濃度が比較的低い洗浄排水が第二の循環経路を介して第二の再洗浄手段へ返送されて洗浄水として再利用されるので、第二の循環経路では障害物質の濃度が比較的低い洗浄排水で障害物質の含有量が少ない中粒物が洗浄されるようになり、洗浄排水を効率的に再利用し洗浄効果を高めることが可能となる。
【００１６】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三特徴構成に加えて、前記第一の再洗浄手段は、前記微粒物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、前記濃縮装置によって分離された分離液を前記第一の循環経路を介して前記湿式選別手段へ返送する点にある。
【００１７】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四特徴構成に加えて、前記第二の再洗浄手段は、前記中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えている点にある。
【００１８】
分級装置で分級された細粒物は、粗粒物に比べて障害物質の含有量が多いため、洗浄装置により再洗浄されることにより十分に浄化される。
【００１９】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第五特徴構成に加えて、前記洗浄装置は、前記細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、前記第二の循環経路は前記洗浄槽からの洗浄排水を前記中継槽へ返送する循環経路と、前記固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている点にある。
【００２０】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第六特徴構成に加えて、前記中継槽と前記固液分離機が複数段直列に配置され、前記第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、前記洗浄槽の排水を前記洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている点にある。
【００２１】
本発明による粉粒体処理方法の第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理方法であって、湿式選別工程により前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する点にある。
【００２２】
同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程を備える点にある。
【００２３】
同第三の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、前記第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、前記第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用する点にある。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明した通り、本発明によれば、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を分離除去して粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができる粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システム及び粉粒体処理方法を、図面に基づいて説明する。ここでは、金属類、ガラ類（石やガラス片等）さらには有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）といった粗大物が混入した焼却灰を処理対象物とする場合を説明する。
【００２６】
焼却灰はその粒径により塩素含有量が異なり、粒径が小さいほど塩素含有量が多く、本粉粒体処理システムでは、塩素含有量に基づいて粒径２ｍｍ以上の粗粒物（以下、「粗粒灰」とも記す。）と、粒径０．１５ｍｍ〜２ｍｍの細粒物（以下、「細粒灰」とも記す。）と、０．１５ｍｍより小径の微粒物（以下、「微粒灰」とも記す。）に分級し、夫々において洗浄条件を変えることで効率的に脱塩素処理が行なわれる。
【００２７】
図４に示すように、粉粒体処理システム１は、処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物に分級する湿式選別手段２と、湿式選別手段２で分級された微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段４と、湿式選別手段２で分級された中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段６を備えている。
【００２８】
さらに、第一の再洗浄手段４から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段２へ返送する第一の循環経路８と、第二の再洗浄手段６から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路９を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用するように構成されている。
【００２９】
図１から図３に示すように、湿式選別手段２は、洗浄水が充填され底部が傾斜した平面視矩形の洗浄水槽２０と、一方の上部開口が洗浄水槽２０と連通し、他方の開口に脈動発生装置３０が設けられたＵ字管形状の脈動洗浄槽２１と、脈動洗浄槽２１の一方の開口及び洗浄水槽２０の傾斜底部に沿って配置され、プーリー２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって回転支持された網目状の搬送面を備えたコンベアベルト２２と、コンベアベルト２２の回転方向に沿って複数設けられ、コンベアベルト２２の回転方向とは逆方向に向けて水流を形成する水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを備えたジグ選別装置で構成されている。
【００３０】
脈動発生装置３０は、脈動洗浄槽２１の他方の開口の水面近傍からベローズ３７、ロッド３２を介してプランジャ３１を上下動させるために連結されたエキセントリックシーブ３３を備え、エキセントリックシーブ３３の回転軸を回転駆動するモータ３４を備えている。
【００３１】
インバータ装置によりモータ３４の回転数が調整され、モータ３４の回転に伴なってベローズ３７が伸縮作動されることにより、脈動洗浄槽２１を介して洗浄水槽２０内の水が上下方向に脈動する。
【００３２】
脈動発生装置３０は、上下動するプランジャ３１のストローク長を調整するストローク長調整機構（図示せず）を備え、脈動する液面の高さを変更することができる。
【００３３】
前記ストローク長調整機構としては、プランジャ３１の取付け位置を上下方向に調整する機構、ロッド３２の長さを調整する機構、ロッド３２のエキセントリックシーブ３３に取付ける位置を直径方向に調整する機構を用いることができる。
【００３４】
脈動洗浄槽２１は、コンベアベルト２２の延出方向に沿って三分割され、夫々に異なる偏心位置で回転軸３５が取付けられたエキセントリックシーブ３３が配され、位相が異なる脈動が付与される。
【００３５】
ベルトコンベア装置３６によって湿式選別手段２に搬送された処理対象物は、振動フィーダ２４により洗浄水槽２０に投入され、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散されて、灰に混入した粗大物のうち比重の大きな金属類、ガラ類（石やガラス片等）は洗浄水によって付着した灰が除去された後にコンベアベルト２２によって粗大物搬出口２５から排出され、比重の小さな有機質材（ゴム、プラスチック、紙、繊維、木片等）は水面に浮上して水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによる水流に従って溢流堰２６から排水樋２７に流出する。即ち、湿式選別手段２では、粗大物が、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別される比重選別工程が実行される。
【００３６】
また、洗浄水槽２０に投入された灰は、脈動洗浄槽２１による洗浄水の上下方向の脈動により分散され、沈降速度が大きく上方向の脈流に抗して沈降する中粒灰（粗粒灰と細粒灰）は水槽内に沈降し、沈降速度の小さい微粒灰は水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによる水流に従って洗浄水中を浮遊して溢流堰２６から排水樋２７に流出する。即ち、湿式選別手段２では、粉粒体である灰が、沈降速度差によって微粒灰と微粒灰より粒径が大きい中粒灰とに分級される分級工程が実行される。
【００３７】
このような比重選別工程及び分級工程の過程で、粗大物や粉粒体に付着した塩分等の障害物質が洗浄除去される。つまり、図５（ａ）に示すように、粉粒体処理システムは、処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する。また、図５（ｂ）に示すように、湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する。
【００３８】
粗大物搬出口２５から排出された金属類、ガラ類は、磁選機等の金属回収部１０によって金属とガラ類に分離して回収され、排水樋２７に流出した溢流水は、水切りスクリーン２８によって有機質材が除去された後に微粒灰とともに第一の再洗浄手段４に送られる。この時、水切りスクリーン２８部では、洗浄水を噴霧して有機質材を洗浄してもよい。
【００３９】
脈動洗浄槽２１の底部に形成した開口から洗浄水槽２０の底部に沈降した中粒灰は、側部または底部に複数の小径の開口を形成したバケット２９ａが無限軌道に沿って複数並設されたバケットコンベア機構２９によって水切りされながら槽外に搬出され、第二の再洗浄手段６によってさらに洗浄処理される。
【００４０】
第一の再洗浄手段４は、水切りスクリーン２８を経た溢流水が必要に応じて設けた中継槽４０に蓄積され、攪拌ポンプにより濃度を均一に攪拌され、溢流水に含まれる微粒灰がポンプにより濃縮装置４２としてのシックナーに送られて濃縮される。尚、濃縮装置４２として、湿式サイクロン、ベルト濃縮機、遠心濃縮機等の公知の装置を用いることもできる。また、中継槽４０には硫酸バンド等の凝集剤、ｐＨ調整剤、キレート剤等の薬品４１を添加してもよい。
【００４１】
前記濃縮された微粒灰は、シックナーの底部から引き抜かれ、中継槽４３に送られて給水槽１０１から供給される新たな洗浄水で攪拌洗浄され、その後、脱水洗浄装置４４で脱水洗浄されセメント原料に供される。尚、中継槽４３を設けることなく、シックナーで濃縮された微粒灰を直接脱水洗浄装置４４へ送り、洗浄水を注入しながら脱水してもよい。このような脱水洗浄装置４４として、フィルタプレス、遠心分離脱水機、ベルト式脱水機等を用いることができる。洗浄水の供給量は、シックナーの上澄み液の塩分濃度に応じて調整され、塩分濃度が高ければ洗浄水の供給量が増加される。
【００４２】
尚、濃縮装置４２を設けず、微粒灰を中継槽４０から直接脱水洗浄装置４４へ送ってもよい。
【００４３】
脱水洗浄装置４４からの洗浄排水は中継槽４５に排水され、最終的に貯留槽４６に貯水される。
【００４４】
貯留槽４６には高さが異なる二枚の堰で三室に区分され、高い方の堰を溢れた排水が最終の貯留槽４７に貯水され、水処理装置で浄化処理された後に系外に排水される。
【００４５】
濃縮装置４２及び脱水洗浄装置４４によって分離され貯留槽４６に貯水された洗浄排水はポンプによって第一の循環経路８を介して湿式選別手段２へ返送され、水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介して洗浄水槽２０に再洗浄水として利用される。
【００４６】
また、濃縮装置４２によって分離された洗浄排水は、障害物質の濃度が高いので、優先的に系外へ排出するため、貯留槽４６を介さず貯留槽４７へ送り、洗浄水が不足した場合のみ貯留槽４６へ送り再洗浄水として利用する構成であってもよい。
【００４７】
尚、第一の循環経路８から供給される再洗浄水を、水噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介して供給するルートとは別に、脈動洗浄槽２１のプランジャ３１の下部に設けた注水部２１ａから供給するルートを備え、各ルートを介した再洗浄水の供給比率を調整するように構成してもよい。注水部２１ａから供給する比率を調整し、脈動洗浄槽２１の上昇流の速度を調整することによって、粉粒体の沈降速度を制御して分級する粒径を設定することができる。
【００４８】
微粒灰の塩分含有量は、中流灰の塩分含有量よりも多く、第一の再洗浄手段４からの洗浄排水の塩分含有量は第二の再洗浄手段６の洗浄排水よりも高いため、第二の再洗浄手段６とは分離して湿式選別手段２へ返送するのである。
【００４９】
このようにして、湿式選別手段２及び第一の再洗浄手段４では、塩分濃度が高い洗浄排水で洗浄処理されるが、濃縮装置４２を経ることにより脱水洗浄装置４４に供給される新たな洗浄水（リンス水）の量は極めて僅かに抑えることができる。
【００５０】
第二の再洗浄手段６は、バケットコンベア機構２９によって槽外に搬出された中粒灰を粗粒灰と細粒灰に分級する分級装置６１と、分級装置６１で分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置６２を備えている。分級装置６１は湿式の振動篩装置で構成され、バケットコンベア機構２９からシュート６０を介して落下供給される。尚、分級装置６１として、スクリーン装置を用いることができる。
【００５１】
シュート６０及び分級装置６１には、第二の循環経路９を介して循環供給された塩分濃度が低い洗浄排水が噴霧供給されるとともに、分級装置６１の下流側では給水槽１０１から新たな洗浄水が噴霧供給され、分級された粗粒灰はそのまま水切りしてセメント原料として供される。粒径が大きな粗粒灰には付着塩類が僅かであるため、それほど洗浄する必要が無いのである。
【００５２】
洗浄装置６２は、分級装置６１を経た細粒物及び洗浄排水を貯留する中継槽６３と、中継槽６３で再度攪拌洗浄された細粒灰を固液分離する固液分離機６４としての湿式サイクロンと、湿式サイクロンで固液分離された細粒灰を洗浄する洗浄槽６５を備えている。
【００５３】
灰沈降槽で沈降した細粒灰は、灰掻揚げコンベア６６で搬出されながら給水槽１０１から供給される新たな洗浄水（リンス水）で濯がれて水切りされた後にセメント材料として供される。尚、洗浄槽６５の溢流水は中継槽６３に循環供給される。
【００５４】
湿式サイクロンで分離された洗浄排水は、洗浄水として上述したシュート６０及び分級装置６１に循環供給され、余剰の洗浄排水が貯留槽１００に貯水された後に、湿式選別手段２の洗浄水として供給される。湿式サイクロンで分離された洗浄排水には湿式選別手段２で十分に分離されなかった微粒灰が含まれており、このような微粒灰は第二循環経路９を経て、再度、湿式選別手段２で分級される。尚、固液分離機６４は湿式サイクロンに限られるものではなく、公知の脱水機、沈殿槽等により細粒灰と洗浄排水を分離する構成であってもよい。
【００５５】
第二の循環経路９は、洗浄槽６５からの洗浄排水を中継槽６３へ返送する循環経路９１と、固液分離機６４の排水を分級装置６１へ返送する循環経路９２を備えている。
【００５６】
つまり、本発明による粉粒体処理システムは、図５（ｃ）に示すように、微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用する。
【００５７】
また、図５（ｄ）に示すように、第一の再洗浄手段は、微粒物を濃縮する濃縮装置と、濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、濃縮装置によって分離された分離液を第一の循環経路を介して湿式選別手段へ返送する。
【００５８】
さらに、図６（ａ）に示すように、第二の再洗浄手段は、中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えている。
【００５９】
また、図６（ｂ）に示すように、洗浄装置は、細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、第二の循環経路は洗浄槽からの洗浄排水を中継槽へ返送する循環経路と、固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えている。
【００６０】
本実施形態では、中継槽６３と固液分離機６４が一段で構成される場合を示しているが、中継槽６３と固液分離機を二段以上の複数段直列に配置するものであってもよく、その場合には、図７に示すように、第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、洗浄槽の排水を洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を分級装置へ返送する循環経路を備えていることが好ましい。
【００６１】
以上説明したように、本発明による粉粒体処理システムでは、粗大物が混入した粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去するために、湿式選別工程により処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する粉粒体処理方法が実行され、湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程が実行される。
【００６２】
また、微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用される。
【００６３】
そして、第二の再洗浄工程における再洗浄水の一部が湿式選別工程に戻されて、第一の再洗浄工程における再洗浄水として有効に利用される。従って、設備を簡素化して洗浄水量を低減しながらも、処理対象物に混在する粗大物を洗浄分離除去し、洗浄排水の循環経路を二系統に分離することで、粉粒体から水溶性成分や重金属等の障害物質を効率的に除去することができるようになる。
【００６４】
以上説明した実施形態では、金属類、ガラ類、さらには有機質材といった粗大物が混入した焼却灰を処理対象物とする粉粒体処理システム及び粉粒体処理システムを説明したが、本発明による粉粒体処理システム及び粉粒体処理システムの知り対象物は焼却灰に限るものではなく、不法投棄された埋立土壌等、重金属類等により汚染された土壌であって、上述したような粗大物が混入した土壌の粉粒体を資源化して再利用する場合にも適用が可能である。この場合、本発明により土砂から重金属類の汚染物質が洗浄除去される。
【００６５】
また、上述した実施形態では、湿式選別手段がジグ選別装置で構成されるものを説明したが、このような湿式選別手段に限るものではなく、図８及び図９に示すような湿式選別手段であってもよい。
【００６６】
詳述すると、湿式選別手段は、傾斜壁面７１に沿ってメッシュコンベア７２が配置された洗浄水槽７を、メッシュコンベア７２の下端部から垂直方向に延出するように配置されたバースクリーン７３によって紙面右方の選別槽７ａと、紙面左方の分級槽７ｂに領域分離されている。
【００６７】
選別槽７ａではメッシュコンベア７２側の上方から投入される処理対象物のうち比重の大きな粗大物をメッシュコンベア７２で槽外に選別排出するとともに、バースクリーン７３で捕捉された比重の小さな粗大物を槽外に掻上げ排出する掻上げレーキ７６が無限軌道に沿って配置された掻上げ装置７５により槽外に選別排出する。
【００６８】
掻上げレーキ７６は、スプロケット７５ａに巻回された無端チェーン７５ｂのリンクプレートに取付けたサポートを介してチェーン７５ｂに取付けられ、掻上げレーキ７６の端部がバースクリーン７３の開口部を貫通して延び、ゴムや樹脂等の比重の小さな粗大物を掻き上げるように構成されている。
【００６９】
メッシュコンベア７２の上方には比重の小さな粗大物がメッシュコンベア７２で排出されないように、メッシュスクリーン７４が水面から突出するように配置されている。
【００７０】
メッシュコンベア７２には、裏面から搬送面上に向けて散気する散気ノズル７７が設けられ、投入された処理対象物のうち粉粒体は散気により沈降しない程度に攪拌されながら洗浄される。このような散気により、洗浄水槽７に充填された洗浄水の上層では紙面右から左に向けて水が流れるように調整されている。
【００７１】
バースクリーン７３を通過した粉粒体は分級槽７ｂで微粒物と中粒物に分級される。つまり、沈降速度の小さい微粒物は溢流部７９から上澄水とともに排出され、沈降速度の大きい中粒物は沈殿して洗浄水槽７の底部に設けた引抜部７８から排出される。
【００７２】
メッシュコンベア７２及び掻上げ装置７５の上方から選別された粗大物に洗浄水が供給されて洗浄されるとともに、溢流部７９から溢流した洗浄水が追加供給される。
【００７３】
このような湿式選別手段により、比重差によって粗大物が比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別され、沈降速度差によって粉粒体が微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級されるようになる。
【００７４】
以上説明した粉粒体処理システムの構成要素となる湿式選別手段、第一の再洗浄手段、第二の再洗浄手段等の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による粉粒体処理システムに用いられる湿式選別手段の説明図
【図２】同湿式選別手段の平面図
【図３】同湿式選別手段の要部の説明図
【図４】本発明による粉粒体処理システムの説明図
【図５】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図６】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図７】本発明による粉粒体処理システムのブロック説明図
【図８】別実施形態の湿式選別手段の説明図
【図９】別実施形態の湿式選別手段の要部の説明図
【符号の説明】
【００７６】
１：粉粒体処理システム
２：湿式選別手段
４：第一の再洗浄手段
６：第二の再洗浄手段
８：第一の循環経路
９：第二の循環経路
２０：洗浄水槽
２１：脈動洗浄槽
２２：コンベアベルト
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ：水噴射ノズル
３０：脈動発生装置
４０：中継槽
４２：濃縮装置（シックナー）
４３：中継槽
４４：脱水洗浄装置
４６，４７：貯留槽
６１：分級装置
６２：洗浄装置
６３：中継槽
６４：固液分離機（湿式サイクロン）
６５：洗浄槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システムであって、前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する湿式選別手段を備えたことを特徴とする粉粒体処理システム。
【請求項２】
前記湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級することを特徴とする請求項１記載の粉粒体処理システム。
【請求項３】
前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、前記第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、前記第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用することを特徴とする請求項１または２記載の粉粒体処理システム。
【請求項４】
前記第一の再洗浄手段は、前記微粒物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、前記濃縮装置によって分離された分離液を前記第一の循環経路を介して前記湿式選別手段へ返送することを特徴とする請求項３記載の粉粒体処理システム。
【請求項５】
前記第二の再洗浄手段は、前記中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えていることを特徴とする請求項３または４記載の粉粒体処理システム。
【請求項６】
前記洗浄装置は、前記細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、前記第二の循環経路は前記洗浄槽からの洗浄排水を前記中継槽へ返送する循環経路と、前記固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えていることを特徴とする請求項５記載の粉粒体処理システム。
【請求項７】
前記中継槽と前記固液分離機が複数段直列に配置され、前記第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、前記洗浄槽の排水を前記洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えていることを特徴とする請求項６記載の粉粒体処理システム。
【請求項８】
粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理方法であって、湿式選別工程により前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級することを特徴とする粉粒体処理方法。
【請求項９】
前記湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程を備えることを特徴とする請求項８記載の粉粒体処理方法。
【請求項１０】
前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、前記第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、前記第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用することを特徴とする請求項８または９記載の粉粒体処理方法。
【請求項１】
粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理システムであって、前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級する湿式選別手段を備えたことを特徴とする粉粒体処理システム。
【請求項２】
前記湿式選別手段は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別し、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級することを特徴とする請求項１記載の粉粒体処理システム。
【請求項３】
前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄手段と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄手段と、前記第一の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記湿式選別手段へ返送する第一の循環経路と、前記第二の再洗浄手段から排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄手段へ返送する第二の循環経路を備え、それぞれの循環経路を介して返送された洗浄排水を洗浄水として再利用することを特徴とする請求項１または２記載の粉粒体処理システム。
【請求項４】
前記第一の再洗浄手段は、前記微粒物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された微粒物を洗浄脱水する洗浄脱水装置を備え、前記濃縮装置によって分離された分離液を前記第一の循環経路を介して前記湿式選別手段へ返送することを特徴とする請求項３記載の粉粒体処理システム。
【請求項５】
前記第二の再洗浄手段は、前記中粒物を粗粒物と細粒物に分級する分級装置と、分級された細粒物を再洗浄する洗浄装置を備えていることを特徴とする請求項３または４記載の粉粒体処理システム。
【請求項６】
前記洗浄装置は、前記細粒物の中継槽と、再洗浄された細粒物を固液分離する固液分離機と、固液分離された細粒物を洗浄する洗浄槽とを備え、前記第二の循環経路は前記洗浄槽からの洗浄排水を前記中継槽へ返送する循環経路と、前記固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えていることを特徴とする請求項５記載の粉粒体処理システム。
【請求項７】
前記中継槽と前記固液分離機が複数段直列に配置され、前記第二の循環経路は後段の固液分離機の排水を前段の固液分離機の直前の中継槽へ移送する循環経路と、前記洗浄槽の排水を前記洗浄槽の直前の中継槽へ移送する循環経路と、一段目の固液分離機の排水を前記分級装置へ返送する循環経路を備えていることを特徴とする請求項６記載の粉粒体処理システム。
【請求項８】
粗大物が混入した粉粒状の処理対象物を洗浄して該処理対象物に混入する障害物質を除去する粉粒体処理方法であって、湿式選別工程により前記処理対象物を洗浄しながら粗大物と粉粒体とに選別するとともに粉粒体を二以上の群に分級することを特徴とする粉粒体処理方法。
【請求項９】
前記湿式選別工程は、比重差によって粗大物を比重の大きい粗大物と比重の小さい粗大物に選別する比重選別工程と、沈降速度差によって粉粒体を微粒物と微粒物より粒径が大きい中粒物とに分級する分級工程を備えることを特徴とする請求項８記載の粉粒体処理方法。
【請求項１０】
前記微粒物を再洗浄する第一の再洗浄工程と、前記中粒物を再洗浄する第二の再洗浄工程と、前記第一の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記湿式選別工程の洗浄水として返送するとともに、前記第二の再洗浄工程で排出された洗浄排水を前記第二の再洗浄工程の洗浄水として返送し、それぞれの洗浄排水を洗浄水として再利用することを特徴とする請求項８または９記載の粉粒体処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１３６８４６（Ｐ２００９−１３６８４６Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１９１０４（Ｐ２００７−３１９１０４）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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