高アルカリスラリー処理方法及びシステム
【課題】高アルカリ性の廃棄物を特別管理一般廃棄物等の規定値のｐＨに調整すると共に、重金属を除去して、高アルカリスラリーを効率よく高濃度に濃縮することができる高アルカリスラリーの処理方法を提供すること。
【解決手段】高アルカリスラリーの処理方法は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する方法である。高アルカリスラリーの処理方法は、廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程Ｓ１と、スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程Ｓ２と、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程Ｓ３と、スラリーの濃縮及び脱塩を行う濃縮工程Ｓ４と、所定レベルに濃縮した濃縮スラリーをラリー濃縮槽から排出する濃縮スラリー排出工程Ｓ５と、濃縮スラリーを脱水ケーキにする脱水工程Ｓ６と、を含む。
【解決手段】高アルカリスラリーの処理方法は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する方法である。高アルカリスラリーの処理方法は、廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程Ｓ１と、スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程Ｓ２と、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程Ｓ３と、スラリーの濃縮及び脱塩を行う濃縮工程Ｓ４と、所定レベルに濃縮した濃縮スラリーをラリー濃縮槽から排出する濃縮スラリー排出工程Ｓ５と、濃縮スラリーを脱水ケーキにする脱水工程Ｓ６と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、都市ゴミ等の焼却時に採取された焼却飛灰、金属、土石類等のからなる高アルカリ性の廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリー処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラリーは、工業上の使用目的や対象物等によって種々なものがある。そのスラリーの濃縮目的、処理方法及びその処理装置も千差万別である。塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰が混合されたスラリーを処理する方法としては、例えば、特許文献１に記載された焼却飛灰処理方法及び装置が知られている。
特許文献１に記載の焼却飛灰処理装置は、水素イオン濃度がｐＨ１１〜１４ｐＨの高アルカリ性で塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰と、酸性物質とを混合して水素イオン濃度がｐＨ７〜９ｐＨの範囲のスラリーとする混合手段と、その下流にスラリーを脱水して焼却飛灰に含有されていた塩類を溶出させて除去して脱水ケーキを生成する脱水手段と、を連設して構成されている。
【０００３】
また、金属等の固体粒子と水が混じったスラリーを濃縮する方法としては、例えば、特許文献２に記載されたスラリー濃縮方法が知られている。
そのスラリー濃縮方法は、原料粉体が収納された原料槽と、凝集剤が収容された凝集剤供給装置と、原料槽内の原料粉体と凝集剤供給装置内の凝集剤とが供給されて攪拌される凝集反応槽と、凝集反応槽で攪拌されたスラリーが供給されて、そのスラリー濃縮させる沈降槽と、沈降槽で得た濃縮スラリーを脱水する脱水機とによって焼却飛灰を処理する方法である。
特許文献１のスラリー濃縮方法では、凝集反応槽でスラリー中に凝集剤を添加して攪拌させたスラリーをスラリー濃縮槽（沈降槽）で、スラリー中の固体粒子（スラッジ等の粉体）を自重により沈降させて固液分離させることによって濃縮スラリーを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３５７８９号公報（特許請求の範囲、段落００２０，００２７）
【特許文献２】特開２００６−２１２５６９号公報（特許請求の範囲、段落００３４〜００３７、００５６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載された焼却飛灰処理装置の混合手段では、高アルカリ性で塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰と酸性物質とを混合してｐＨ７〜ｐＨ９の範囲のスラリーを得ている。
しかしながら、高アルカリスラリー処理方法では、焼却飛灰等の高アルカリ性の廃棄物を、それぞれの自治体で特別管理一般廃棄物等の規定で定めているｐＨの基準値を満たすようにすることはもちろんのこと、さらに、重金属を除去し、効率的に塩類成分を脱塩すると共に、焼却飛灰等を含む各種のスラリーを、高濃度に均一に濃縮して効率よく最終処理をすることが可能な高アルカリスラリー処理方法及びシステムが望まれている。
また、特許文献１の焼却飛灰処理装置では、重金属成分の溶出量が極めて小さく、スラリーから重金属を取り除くことができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、高アルカリ性の廃棄物を特別管理一般廃棄物等の規定値のｐＨに調整すると共に、重金属を除去して、高アルカリスラリーを効率よく高濃度に濃縮することができる高アルカリスラリー処理方法及びシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の高アルカリスラリー処理方法は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリー処理方法において、前記廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程と、前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程と、前記強酸液混合工程で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程と、前記凝集反応工程で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、所定レベルに濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮工程と、前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、該濃縮スラリーを排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出する濃縮スラリー排出工程と、前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、高アルカリスラリー処理方法は、まず、溶出工程で、廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成すると共に、廃棄物中の重金属等の可溶性成分を溶出させて取り除く。強酸液混合工程では、それぞれの自治体で定める特別管理一般廃棄物等の規定のｐＨの基準値を満たすようにするために、ｐＨを９．１〜１０．９に調整する。次の凝集反応工程では、強酸液混合工程で強酸液が加えられたスラリーを凝集反応槽で高分子凝集剤を添加して凝集する。次の濃縮工程では、そのスラリーをスラリー濃縮槽で、固液分離して所定レベルに均一に濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る。その濃縮スラリーは、次の濃縮スラリー排出工程でスラリー濃縮槽内の濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプによって排出する。次の脱水工程で脱水機によって濃縮スラリーを脱水し脱水ケーキにする際には、前記濃縮工程でスラリーを均一に高濃度に濃縮してあるので、効率よく脱水を行うことができる。
なお、脱水ケーキは、溶出工程で重金属が取り除かれ、ｐＨも規定値内に調整されているので、特別な処理を行うことなく、そのまま廃棄しても環境を汚染することはない。
【０００９】
請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項１に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記濃縮工程では、前記凝集反応槽からスラリー供給路を介して供給された前記スラリーを前記スラリー濃縮槽の中央部に配置したセンターウェル内を旋回させながら下降させて内底部に向けて送って、自重により固液分離させると共に、前記内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、を攪拌駆動モータによって回転させることにより、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、濃縮工程では、凝集反応槽から供給されたスラリーをスラリー濃縮槽内で固液分離させると共に、内底部上に沈下した固体粒子をスクレーパで掻き取りながら、攪拌翼も回転させることによって濃縮スラリーを流動させることにより、堆積させることなく、均一に濃縮させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記濃縮工程では、少なくとも、前記スラリーを濃縮させた前記濃縮スラリーと、水溶性塩を含む上澄み液とに分離させると共に、前記上澄み液は、前記スラリー濃縮槽の上部に設けたオーバーフロー部から前記スラリー濃縮槽外に排出され、前記濃縮スラリーは、前記スラリー濃縮槽に設けられたレベルセンサによって、前記内底部上に沈降した当該濃縮スラリーのスラリーレベルが検出されて、前記レベルセンサで検出したスラリーレベルに基づいた駆動信号によって、前記内底部に設けた排出口に連通するスラリー搬送管に設置された排出ポンプが回転され、前記内底部の前記濃縮スラリーが前記排出口から排出されることにより、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、濃縮工程では、スラリーを固液分離させることによって、スラリー中に溶出した水溶性塩を含む上澄み液を分離させて、オーバーフロー部から排出させることができる。このため、スラリー濃縮槽内のスラリーは、上澄み液が除去された分だけ、固体粒子が緻密な泥状の状態に集め寄せられて高濃度に均一に濃縮された濃縮スラリーとなる。さらに、濃縮工程では、レベルセンサで濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮された濃縮スラリーを、排出ポンプによって排出口から吸引してスラリー搬送管から所定の場所へ送ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記溶出工程では、前記廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、溶出工程では、廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることにより、廃棄物中の重金属を除去したスラリーを得ることができる。
【００１５】
請求項５に記載の高アルカリスラリー処理システムは、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成すると共に、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させるスラリー生成手段と、前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合手段と、前記強酸液混合手段で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加して凝集する凝集反応手段と、前記凝集反応手段で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮手段と、前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出するスラリーレベル検出手段と、前記スラリーレベル検出手段で検出したスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプで排出する濃縮スラリー排出手段と、前記排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、高アルカリスラリー処理システムは、スラリー生成手段によって、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成する際に、廃棄物中の重金属等の可溶性成分を溶出させる取り除くことができる。また、強酸液混合手段は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性の廃棄物のスラリーに強酸液を加えることにより、ｐＨを９．１〜１０．９に調整して、ｐＨを特別管理一般廃棄物等の規定の基準内の値にすることができる。
また、濃縮手段は、凝集反応手段で高分子凝集剤が添加されたスラリーをスラリー濃縮槽に送り、濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩させることができる。
さらに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーのスラリーレベルをスラリーレベル検出手段で検出して、前記所定レベルになった濃縮スラリーを排出ポンプで脱水機に送って、効率よく濃縮スラリーを脱水して低水分のフレーク状の脱水ケーキを得ることができると共に、脱水機の脱水能力を向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の高アルカリスラリー処理システムは、請求項５に記載の高アルカリスラリー処理システムであって、前記濃縮手段は、前記スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、前記スクレーパ及び前記攪拌翼を回転させる攪拌駆動モータと、を備えて、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させる攪拌手段を有することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、濃縮手段は、スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子をスクレーパで掻き取りながら、攪拌翼で底部内の濃縮スラリーを流動させることで、固体粒子が堆積するのを抑制し、均一に高濃度に濃縮した濃縮スラリーを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高アルカリ性の廃棄物を特別管理一般廃棄物等の規定値のｐＨに調整すると共に、重金属を除去して、高アルカリスラリーを効率よく高濃度に濃縮して、効率よく最終処理をすることができる高アルカリスラリー処理方法及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムのスラリー濃縮槽を示す概略拡大断面図である。
【図３】図２に示すスラリー濃縮槽の下部の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムのスラリー濃縮槽を示す概略拡大平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図５を参照して発明を実施するための形態を説明する。
なお、高アルカリスラリー処理システム１で濃縮するスラリーＡは、都市ゴミ等の焼却時に採取された焼却飛灰、金属、セラミック、汚泥、土石等の鉱物等の種々の廃棄物を細かい固体粒子にした後、その粒子状の廃棄物に水を加えてスラリー化されたスラリーＡを濃縮するものであって、固体粒子を含有するものであれば、特にその廃棄物や原料等は限定されない。以下、廃棄物の一例として、高アルカリ性の焼却飛灰を粒子化し、スラリー化したスラリーＡを濃縮する場合を例に挙げて説明する。
まず、高アルカリスラリー処理システム１を説明する前に、焼却飛灰（以下、単に「飛灰」という。）及びスラリーＡを説明する。
【００２２】
≪飛灰及びスラリーの説明≫
飛灰は、水素イオン濃度ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性の高温焼却飛灰からなる粉状の固体粒子であり、塩類成分及び重金属成分（例えば、亜鉛Ｚｎ、鉛Ｐｂ、カドニウムＣｄ等）が含有されている。スラリーＡは、飛灰に水を加えて泥状にしたものである。
【００２３】
≪高アルカリスラリー処理システムの構成≫
図１に示すように、高アルカリスラリー処理システム１は、飛灰をスラリー化して可溶性成分を溶出させると共に、強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する水洗槽１１と、スラリーＡを凝集反応させる凝集反応槽３と、凝集反応槽３から供給されたスラリーＡを固液分離して２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌの濃度に濃縮させた濃縮スラリーＢを得るためのスラリー濃縮槽２と、スラリー濃縮槽２内に配置された攪拌装置６と、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを排出するスラリー排出装置７と、スラリー濃縮槽２内で固液分離されたうちの上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に排出するオーバーフロー部２５と、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを検出するレベルセンサ７１と、レベルセンサでスラリーレベルを検出しながら前記濃度に濃縮スラリーＢを調整するレベル制御装置８と、スラリー排出装置７によって吸引された濃縮スラリーＢが供給される脱水機９と、電源１０と、を備えている。
【００２４】
≪水洗槽の構成≫
水洗槽１１（スラリー生成手段、強酸液混合手段）は、飛灰と水と強酸液とが供給される貯留槽である。この水洗槽１１では、飛灰を再資源化するために、飛灰にその量の約５〜２０倍の水で洗浄して、飛灰に含有されている可溶性成分の阻害物質を溶出させると共に、さらに、強酸液を加えて、水素イオン濃度がｐＨ９．１〜１０．９に調整されたスラリーＡ（混濁液）が生成される。そのスラリーＡは、水洗槽１１に設けられた供給路１２によって、スラリー入口３２から、凝集反応槽３内に供給される。
【００２５】
≪凝集反応槽の構成≫
図１に示すように、凝集反応槽３（凝集反応手段）は、スラリーＡに高分子凝集剤Ｆを添加して凝集反応される反応槽である。凝集反応槽３は、スラリーＡを貯溜する凝集槽３１と、スラリー供給用ポンプ等（図示省略）により凝集槽３１に供給されるスラリー入口３２と、高分子凝集剤供給用ポンプ等（図示省略）により凝集槽３１に供給される凝集剤受入口３３と、スラリーＡ等を凝集槽３１外に排出するためのドレン口３４と、凝集槽３１内のスラリーＡを掻き混ぜる凝集反応槽用スクレーパ３５と、凝集反応槽用スクレーパ３５を回転させる凝集反応槽用攪拌モータ３６と、凝集槽３１内の上層部のスラリーＡを凝集槽３１外に排出するためのスラリー出口３７と、を備えて構成されている。
【００２６】
凝集槽３１は、上側開口部が越液防止蓋３８で閉塞された有底円筒状の槽である。凝集槽３１は、下層部に、スラリー入口３２と凝集剤受入口３３とドレン口３４とが同じ高さの位置に互いに向きを変えて設置され、上層部に、スラリー出口３７が設置され、中層部に、凝集反応槽用スクレーパ３５が配置されている。
【００２７】
凝集反応槽用スクレーパ３５は、凝集反応槽用攪拌モータ３６によって回転される回転軸３５ａと、回転軸３５ａの下端に設けられた軸受部３５ｂと、回転軸３５ａに設けられたスクレーパ支持部材３５ｄと、スクレーパ支持部材３５ｄを介在して回転軸３５ａに固定されるスクレーパ本体３５ｃと、を備えて構成されている。
回転軸３５ａは、凝集槽３１の中心線に沿って上下に向けて延在され、下端が軸受部３５ｂに軸支され、上端部が架台３５ｅに支持されている。軸受部３５ｂは、凝集槽３１の内底の中央部に設置されている。スクレーパ本体３５ｃは、回転軸３５ａに平行に上下に向けて延設された二本の棒状部材からなり、凝集槽３１の内壁に沿って回転するように配置されている。スクレーパ支持部材３５ｄは、互いに対称位置に配置された二本のスクレーパ本体３５ｃをそれぞれ固定するための部材であり、回転軸３５ａの下方部位と、回転軸３５ａの中間層部位との二箇所に設置されている。架台３５ｅは、越液防止蓋３８に載設されて、凝集反応槽用攪拌モータ３６を保持する部材である。
【００２８】
凝集反応槽用攪拌モータ３６は、ロータの回転を減速して回転軸３５ａに伝達する減速機構を内蔵したモータ駆動装置であり、越液防止蓋３８の上面中央部に配置されている。
スラリー出口３７は、凝集槽３１内のスラリーＡを凝集槽３１外に排出するために凝集槽３１の上部に配置されている。このスラリー出口３７から溢れたスラリーＡは、スラリー供給路４に流れ込むように設けられている。
【００２９】
≪スラリー供給路の構成≫
スラリー供給路４は、凝集反応槽３内のスラリーＡを濃縮槽本体２１内に供給するための供給路である。スラリー供給路４は、上流側が凝集反応槽３のスラリー出口３７に接続され、下流側がスラリー濃縮槽２内に配置されたセンターウェル５の上部偏芯位置に接続されると共に、上流側から下流側に向かって下側に傾斜させて配置されている。スラリー供給路４の下流側の開口端部４ａ（図４参照）は、センターウェル５内の上部において、平面視してセンターウェル５の中心からずれた位置に配置されている。このため、スラリー供給路４から放出されたスラリーＡは、センターウェル５の内壁面にガイドされてセンターウェル５内を下方向（矢印ａ方向）へ螺旋状に巻回しながら下降する。
【００３０】
≪スラリー濃縮槽の構成≫
図２に示すように、スラリー濃縮槽２（濃縮手段）は、スラリーＡを固液分離して２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌの濃度に濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーＢを得る装置である。スラリー濃縮槽２は、前記スラリー供給路４から供給されたスラリーＡ中の固体粒子を重力で沈降させて、スラリーＡの濃度が濃い濃縮スラリーＢと、固体粒子を沈降させて浄化された上澄み液Ｃと、スラリーＡの濃度が濃縮スラリーＢと上澄み液Ｃとの中間の濃度の希薄スラリーＤと、に固液分離して、濃縮された高濃度の濃縮スラリーＢを得るための槽である。スラリー濃縮槽２は、このスラリー濃縮槽２の本体を形成する濃縮槽本体２１と、前記スラリー供給路４と、濃縮槽本体２１の中央部に配置されたセンターウェル５と、スラリーＡ及び濃縮スラリーＢ（固体粒子）を攪拌する攪拌装置６と、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを所定レベルに調整するためのレベル制御装置８（図１参照）と、を備えて構成されている。
【００３１】
≪濃縮槽本体の構成≫
濃縮槽本体２１は、上端部に開口部を有する略漏斗状に形成されて、スラリーＡを一時的に貯溜させながら含有された固体粒子を沈降させて濃縮スラリーＢを得るための槽本体である。濃縮槽本体２１は、円筒状に形成された胴部２２と、胴部２２の下方に連続形成されたテーパ状の内底部２３と、内底部２３の下端部に形成された貯溜部２６と、貯溜部２６の内壁に形成された排出口２４と、濃縮槽本体２１の内側上縁に形成された堰２７と、堰２７から溢れた上澄み液Ｃの流路を形成する上澄み液回収路２８と、上澄み液回収路２８から上澄み液Ｃが外部に流れ出るオーバーフロー部２５と、濃縮槽本体２１を支える支柱２９とを備えている。
濃縮槽本体２１の内側には、センターウェル５と、回転軸６３と、攪拌翼６１と、スクレーパ６４と、搬送用翼６５と、レベルセンサ７１とが設けられている。濃縮槽本体２１の外側には、スラリー供給路４と、排出口２４に接続されたスラリー搬送管７３と、オーバーフロー部２５に接続された配管（図示省略）と、レベル制御装置８等が設置されている。
【００３２】
図２に示すように、胴部２２は、上下方向に向けて円筒状に形成され、上端部に開口が形成され、下端部にコーン形状の内底部２３が形成されている。胴部２２内には、上部に上澄み液Ｃが貯留され、その下部に希薄スラリーＤ、最下端部に泥状の所定レベル（濃度）の濃縮スラリーＢが貯溜される。胴部２２の下端部には、センターウェル５の下端部と、レベルセンサ７１の下端部と、スクレーパ６４の胴掻取部６４ｂとが配置されている。
【００３３】
図３に示すように、内底部２３は、濃縮槽本体２１の上方から沈下した固体粒子を一時的に滞留させて、この内底部２３上に一定の圧密状態のスラリーゾーンを確保するための部位である。内底部２３は、この内底部２３上に沈下した固体粒子が、内底部２３上を下側に向かって流動し易い傾斜角度θ１を有した逆円錐形状に形成されている。その内底部２３の傾斜角度θ１は、１２０〜６０度以内、好ましくは１０５〜７５度、さらに好ましくは約９０〜８０度である。内底部２３は、この内底部２３上に沈下した固体粒子が中央部の貯溜部２６に向かって下方向（矢印ｄ方向）に滑落するように急斜面に擂鉢状に形成されている。
【００３４】
貯溜部２６は、内底部２３の中央部下端に有底円筒状に形成されて、濃縮スラリーＢが一時的に貯留される部位であり、搬送用翼６５が回転自在に内設されている。
排出口２４は、貯溜部２６の内壁部に形成され、濃縮された濃縮スラリーＢを濃縮槽本体２１外に排出するための吐出口である。
【００３５】
図２に示す堰２７は、濃縮槽本体２１内がスラリーＡで一杯になったときに、上澄み液Ｃ及びスカム等の固体粒子より質量の軽いものが濃縮槽本体２１外に溢れる箇所であり、胴部２２の上端周縁全体に亘って形成された複数の三角堰からなる。
上澄み液回収路２８は、堰２７の外周部に形成された断面凹状の流路であり、堰２７から溢れた上澄み液Ｃ等がオーバーフロー部２５に向かって流れるように形成されている。
オーバーフロー部２５は、スラリー濃縮槽２内で固液分離されたうちの上澄み液回収路２８内から溢れた上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に排出する装置である。オーバーフロー部２５には、上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に設置された処理槽等に送るための配管（図示省略）が接続されている。
【００３６】
≪センターウェルの構成≫
センターウェル５は、スラリー供給路４から流れ来たスラリーＡが放出されるセンターウェルであり、濃縮槽本体２１内の中央部の上部から胴部２２の下端中央部に亘って垂設された円筒管からなる。
【００３７】
≪攪拌装置の構成≫
攪拌装置６（攪拌手段）は、内底部２３上に沈降した濃縮スラリーＢを掻き落とすと共に、内底部２３内の濃縮スラリーＢを掻き回して攪拌し、固体粒子がスラリー濃縮槽２内で、堆積せずに、均一な濃度の状態で循環して流動するように底部から上方へ流動させるための装置である。攪拌装置６は、濃縮槽本体２１内の中心線上の下端部から上端部に亘って配置され、濃縮槽本体２１内の中央部に垂直に回転自在に配置されている。
攪拌装置６は、濃縮槽本体２１の内側中央に上下方向に複数配置された攪拌翼６１と、この攪拌翼６１を回転させる攪拌駆動モータ６２と、攪拌翼６１を固定した回転軸６３と、内底部２３に沿ってその近傍を回転するスクレーパ６４と、貯溜部２６内に配置された搬送用翼６５と、攪拌駆動モータ６２を載設した架設部材６６と、スクレーパ６４を回転軸６３に固定するスクレーパ支持部材６７と、攪拌駆動モータ６２の回転を制御するレベル制御装置８（図１参照）と、を備えて構成されている。なお、攪拌翼６１とスクレーパ６４と搬送用翼６５と回転軸６３とは、攪拌駆動モータ６２によって一体に回転する。
【００３８】
＜攪拌翼の構成＞
攪拌翼６１は、内底部２３内の濃縮スラリーＢを攪拌する羽根部材であり、固体粒子が濃縮槽本体２１内で不均一に沈降して堆積したり、濃縮スラリーＢが高密度（高濃度）になり過ぎたりしないように、掻き回しながら上昇（矢印ｅ，ｇ方向）させて流動させる。攪拌翼６１は、内底部２３内の回転軸６３に、上下方向及び水平方向に適宜な間隔を介して螺旋状な位置に、平面視して４枚あるいは３枚程度の数の翼を隙間を介して配置している。攪拌翼６１は、スラリーＡを上方向に流動させるために、例えば、軸方向に対して斜め４５度傾けて回転軸６３に設けられている。
【００３９】
＜攪拌駆動モータの構成＞
図１に示すように、攪拌駆動モータ６２は、回転軸６３、攪拌翼６１、スクレーパ６４及び搬送用翼６５を低速（例えば、１〜６ｒｐｍ程度）で回転させるための駆動源である。攪拌駆動モータ６２は、濃縮槽本体２１の上部に設置された架設部材６６の中央部に載設され、回転軸６３の上端部が連結されている。攪拌駆動モータ６２は、レベル制御装置８からの駆動信号によって歯車減速機構等の減速機構（図示省略）を介在して回転軸６３等を、センターウェル５内を螺旋状に回転しながら下降するスラリーＡの螺旋方向（矢印ａ方向）と同じ方向（矢印ｃ方向）に回転させる。攪拌駆動モータ６２は、レベル制御装置８を介して電源１０に接続されている。
【００４０】
＜回転軸の構成＞
図２に示すように、回転軸６３は、濃縮槽本体２１内の中央部の上端部から下端部に亘って垂直に配置されて、攪拌駆動モータ６２によって回転する棒状部材である。回転軸６３は、上端が、減速機構（図示省略）を介在して濃縮槽本体２１の上部の攪拌駆動モータ６２に接続されて垂下した状態に配置され、中央部位が、センターウェル５内の中央部に挿通して配置され、下端部が、内底部２３及び貯溜部２６内に配置されている。
【００４１】
＜スクレーパの構成＞
図３に示すように、スクレーパ６４は、濃縮槽本体２１の内底部２３上に沈降して堆積した固体粒子を掻き取る部材であり、回転軸６３にスクレーパ支持部材６７を介在して固定されている。スクレーパ６４は、例えば、内底部２３の上方に所定間隔（１０〜５０ｍｍ程度）を介して平行（斜めに）に設置された２本の部材からなる。スクレーパ６４は、内底部２３に沿って設けられた内底掻取部６４ａと、内底掻取部６４ａの上側に垂直に連設された胴掻取部６４ｂと、を側面視して略く字状に折曲形成してなる。内底掻取部６４ａは、内底部２３の傾斜角度θ１と同じ角度θ２に傾けて設置されている。胴掻取部６４ｂは、濃縮槽本体２１の胴部２２内に沿って所定間隔を介して配置されている。
【００４２】
＜搬送用翼の構成＞
搬送用翼６５は、貯溜部２６内の濃縮スラリーＢを、貯溜部２６の内壁に形成された排出口２４に送り出すためのプロペラであり、貯溜部２６内に延設された回転軸６３に固定されている。搬送用翼６５は、スラリー排出装置７の一構成部品としての役目も果たす。
【００４３】
＜スクレーパ支持部材の構成＞
スクレーパ支持部材６７は、スクレーパ６４を回転軸６３に固定するための部材であり、上部保持部６７ａと、中部保持部６７ｂと、下部保持部６７ｃとから構成されている。スクレーパ支持部材６７は、例えば、金属製パイプまたは角材を溶接や締結部材等によって連結してなる。
上部保持部６７ａは、スクレーパ６４の上部を回転軸６３に固定するための部材であり、回転軸６３から外周方向に水平に延設された棒状部材からなる。中部保持部６７ｂは、スクレーパ６４に中央部分と回転軸６３とを連結して保持する棒状部材であり、回転軸６３と上部保持部６７ａとの連結部分から斜めに下がるように配置されている。下部保持部６７ｃは、スクレーパ６４の下端部を回転軸６３に連結して保持する部位である。
【００４４】
＜架設部材の構成＞
図２に示すように、架設部材６６は、濃縮槽本体２１の開口部の中央部上方に架設配置される略橋状の部材である。この架設部材６６には、中央部に攪拌駆動モータ６２が載設され、その外側にレベルセンサ７１が設置されている。架設部材６６には、作業員が登れるように形成され、この架設部材６６の周囲に、安全手摺が設けられている。
【００４５】
≪スラリー排出装置の構成≫
図１に示すように、スラリー排出装置７（濃縮スラリー排出手段）は、スラリー濃縮槽２内で濃縮された濃縮スラリーＢをスラリー濃縮槽２内から抜き取って排水する装置であり、スラリー濃縮槽２と脱水機９との間に介在されている。スラリー排出装置７は、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを計測するレベルセンサ７１と、上流側が排出口２４に接続され、下流側が脱水機９上に配置されたスラリー搬送管７３と、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢをスラリー搬送管７３を介して下流側にある脱水機９へ流すための排出ポンプ７２と、レベルセンサ７１で検出した濃縮スラリーＢ中の固体粒子の圧密度の検出データが予め設定した所定のスラリーレベルになったときに、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを排出する排出ポンプ７２を駆動制御するレベル制御装置８と、を備えて構成されている。
【００４６】
＜レベルセンサの構成＞
レベルセンサ７１（濃度検出手段）は、濃縮槽本体２１内に沈降した濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを検出するセンサである。レベルセンサ７１は、例えば、濃縮槽本体２１内の上方から胴部２２内の下端部に亘って垂直に配置された筒体７１ａと、センターウェル５及び胴部２２内を沈降して筒体７１ａ内に浸入した濃縮スラリーＢの固体粒子の上側にある上澄み液Ｃの液面を検出する電極式の液位検出部７１ｂと、液位検出部７１ｂで検出した液面レベルから濃縮スラリーＢの圧密度（濃度）を算出するレベル制御装置８と、を備えて構成されている。
つまり、図２に示すように、筒体７１ａ内の液面の高さＨ２は、内底部２３上に堆積するように収集された濃縮スラリーＢの高さＨ１（図３参照）と希薄スラリーＤの高さＤ２（図２参照）とによる圧力と、レベルセンサ７１に外部より供給される工業用水等の清澄液（図示省略）による圧力との差により発生するので、濃縮槽本体２１内の上澄み液Ｃの液面の高さより高くなる。
液位検出部７１ｂは、筒体７１ａ内の液面を検出する検出部であり、筒体７１ａ内に上下方向に目盛状に所定間隔にずらして配置されてそれぞれの液位を検出する電極等からなる。なお、レベルセンサ７１の各液位検出部７１ｂは、レベル制御装置８がＯＮしている場合に、連続的に検出データが送られている。
【００４７】
＜排出ポンプの構成＞
図１に示すように、排出ポンプ７２は、レベルセンサ７１で検出した濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢのスラリーレベルに基づくレベル制御装置８からの駆動信号で駆動する電動ポンプである。排出ポンプ７２は、濃縮槽本体２１内から内底部２３に沈降した濃縮スラリーＢを吸引して抜き取ることにより、濃縮スラリーＢの濃度を調整することが可能である。排出ポンプ７２は、レベル制御装置８を介して電源１０に接続されている。
スラリー搬送管７３は、スラリー濃縮槽２で濃縮された濃縮スラリーＢを脱水機９に送るための配管である。スラリー搬送管７３の先流側の下端部は、脱水機９の濾布９１の上部に配置されて、濾布９１上に濃縮スラリーＢを吐出する濃縮スラリー供給口７３ａを有する。
【００４８】
≪レベル制御装置の構成≫
レベル制御装置８は、レベルセンサ７１で計測した濃縮スラリーＢのスラリーレベルに基づいて、排出口２４から排出される濃縮スラリーＢのスラリーレベルが、予め設定した所定のスラリーレベルになるように凝集反応槽３の供給ポンプ（図示省略）、及び排出ポンプ７２を駆動制御してスラリーＡの流入量と濃縮スラリーＢの抜取量を調整するレベルコントローラーである。レベル制御装置８は、筒体７１ａ内の液面の部位に配置された液位検出部７１ｂから発信された液位の検出信号により、その液面の高さＨ２から希薄スラリーＤの平均的なスラリーレベル（高さ）及び圧密度を算出し、予め実測したデータに基づいて排出口２４から排出される濃縮スラリーＢの濃度を統計的に割り出している。
【００４９】
≪脱水機の構成≫
図１に示すように、脱水機９は、スラリー排出装置７によってスラリー濃縮槽２内から排出された濃縮スラリーＢ中の水分を脱水処理して脱水ケーキＥを得るための装置である。脱水機９は、濃縮スラリーＢをさらに脱水することができる装置であればよく、特に型式等は限定されない。以下、脱水機９の一例としては、濾布９１上に濃縮スラリーＢを注ぎ、この濃縮スラリーＢと濾布９１を上下一対の圧搾ロール９３，９４で搾って脱水する高圧搾型ロールプレス脱水機の場合を例に挙げて説明する。
【００５０】
脱水機９は、前記濃縮スラリーＢが注がれ搬送ベルト状に形成された濾布９１と、濾布９１を移動させるための搬送ロール９２と、濾布９１で搬送された濃縮スラリーＢを圧搾して水分を除去する圧搾ロール９３，９４と、圧搾ロール９３により脱水されて圧搾ロール９３に転写して付着している脱水ケーキＥを掻き落とす脱水機用スクレーパ９５ａと、脱水機用スクレーパ９５ａで掻き落した脱水ケーキＥを所定位置に搬送するシュート９５ｂと、濾布９１に洗浄水を当てて洗浄する洗浄ノズル９７と、濾布９１から落下した洗浄水を受ける水受けシュート９６と、洗浄水を含んだ濾布９１の水分を圧搾して除去する脱水ロール９８，９８と、を備えている。脱水機９は、レベル制御装置８に接続されて、レベルセンサ７１の検出信号及び手動スイッチ（図示省略）等によって駆動・停止する。
【００５１】
＜濾布の構成＞
濾布９１は、繊維で編み込まれた布あるいは不撚布からなる水分の吸収のよいフェルトで構成された搬送ベルトである。濾布９１は、搬送ロール９２によって定常速度で移動し、濾布９１に載置した濃縮スラリーＢを圧搾ロール９３，９４、洗浄ノズル９７に搬送して、元の濃縮スラリー供給口７３ａの下まで所定速度で一定に移動する。
【００５２】
＜搬送ロール及び圧搾ロールの構成＞
搬送ロール９２は、巻き掛けられた濾布９１を所定位置に移動させるためのロールである。搬送ロール９２は、適所に設置された複数のロールからなり、ベルト掛けされた濾布９１の弛みや張り具合を調整することが可能である。
圧搾ロール９３，９４は、濾布９１の上下に配置されて所定の速度で回転する一対のロールからなり、一方の圧搾ロール９４に濾布９１が巻き掛けられている。一方の圧搾ロール９４と他方の圧搾ロール９３とは、濾布９１及び濃縮スラリーＢを圧搾して濃縮スラリーＢ中の水分を絞り落す。また、圧搾ロール９４は、モーター（図示省略）により駆動されベルト掛けされた濾布９１を走行させる。
【００５３】
＜脱水機用スクレーパ及び水受けシュートの構成＞
脱水機用スクレーパ９５ａは、圧搾ロール９３，９４によりケーキ状態の脱水ケーキＥを上側の圧搾ロール９３に転写した脱水ケーキＥを掻き落とす装置である。脱水機用スクレーパ９５ａによって掻き落された脱水ケーキＥは、シュート９５ｂにより所定位置に搬送されて回収される。
図１に示すように、水受けシュート９６は、濾布９１を洗浄するための洗浄液と脱水液とを回収するためのものである。
【００５４】
＜洗浄ノズル及び脱水ロールの構成＞
洗浄ノズル９７は、濾布９１を洗浄する洗浄装置であり、濾布９１に洗浄水を噴射して吹き付ける一対のノズルからなる。洗浄ノズル９７は、水受けシュート９６から上方へ引き上げられて搬送される濾布９１の表裏を洗浄する一対のノズルからなる。噴射されたノズルの洗浄水は、落下して前記水受けシュート９６に収集される。
脱水ロール９８，９８は、濾布９１中の洗浄水等の水分を除去するための一対のロールからなり、一方の脱水ロール９８に濾布９１が巻き掛けられ、他方の脱水ロール９８によって濾布９１及び一方のロールを圧搾して濾布９１中の水分を絞り落す。脱水ロール９８は、水分を除去した濾布９１を元の濃縮スラリー供給口７３ａの下方に移動させる。
【００５５】
≪高アルカリスラリー処理システムの作用≫
次に、図１を主に、各図を参照しながら高アルカリスラリー処理システム１の作用を説明する。図５は、本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理方法の工程図である。
【００５６】
＜溶出工程＞
まず、図１に示すように、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有し、水洗槽１１内の微粒子状に加工された飛灰（廃棄物）に、この飛灰の５〜２０倍の水を加えてスラリー化しスラリーＡを生成して（スラリー生成工程）、飛灰中の可溶性成分（Ｚｎ、Ｐｂ及びＣｄ等の重金属）を溶出させる溶出工程（ステップＳ１）を行う。
【００５７】
＜強酸液混合工程＞
次の強酸液混合工程では、水洗槽１１内のスラリーＡに強酸液を加えて、ｐＨを９．１〜１０．９に調整して、特別管理一般廃棄物等に規定するｐＨの基準値を満たす値に低下させる（ステップＳ２）。水洗槽１１内のｐＨが低下されたスラリーＡは、供給路１２によって、次の凝縮反応工程が行われる凝集反応槽３に送られる。
【００５８】
＜凝集反応工程＞
凝集反応工程では、汚濁液状の前記スラリーＡがスラリー供給用ポンプ（図示省略）によりスラリー入口３２から凝集反応槽３内に供給され、高分子凝集剤Ｆが高分子凝集剤供給用ポンプ（図示省略）によって凝集剤受入口３３から凝集反応槽３内に供給される。凝集反応槽用攪拌モータ３６が回転駆動することにより、凝集反応槽用スクレーパ３５が回転して、凝集反応槽３内のスラリーＡと高分子凝集剤Ｆとが混合されて凝集される（ステップＳ３）。この場合、凝集したスラリーＡは、高比重粉体と低比重粉体とが均一に混合されて、凝集物相互間の比重差が存在しない状態になり、後工程のスラリー濃縮槽２内で均一な状態で沈降する濃縮スラリーＢを得ることを可能にする。
凝集反応槽３内のスラリーＡは、スラリー出口３７の高さを超えると、凝集反応槽３内から溢れてスラリー出口３７に流れ込み、スラリー供給路４から次の濃縮工程が行われるスラリー濃縮槽２内中央部のセンターウェル５の上部に供給される。
【００５９】
＜濃縮工程＞
濃縮工程では、センターウェル５内に送られた例えば濃度が２ｇ／Ｌ〜５００ｇ／Ｌ（固体粒子の種類によって相違する）のスラリーＡが、図２に示すように、センターウェル５内を下方向（矢印ａ方向）に向かって螺旋状に旋回しながら下降してスラリー濃縮槽２の内底部２３に向けて送られる。ステップＳ４の濃縮工程において、スラリー濃縮槽２内のスラリーＡは、スラリーＡ中の固体粒子の自重で下側に向かって沈降して固液分離され、比重が重く濃縮された濃縮スラリーＢの濃縮層Ｂ１と、濃縮スラリーＢより比重の軽い希薄スラリーＤの希薄層Ｄ１と、上澄み液Ｃの上澄み層Ｃ１とに分離された積層状態にすると共に、前記濃縮スラリーＢを溶解浸出によって脱塩された状態にする。
【００６０】
スラリー濃縮槽２の内底部２３では、スクレーパ６４と攪拌翼６１と搬送用翼６５とが攪拌駆動モータ６２により低速回転して、濃縮スラリーＢを流動させている。
内底部２３上に沈下した濃縮スラリーＢ中の固体粒子は、内底部２３が急斜面に形成されていることにより、その斜面を下方向（矢印ｄ方向）に滑り落ちる。固体粒子が内底部２３に堆積したとしても、内底部２３の近傍を内底部２３に沿って回転するスクレーパ６４によって掻き落されて、下方向（矢印ｄ方向）に滑り落ちる。
内底部２３を下降した濃縮スラリーＢ中の固体粒子は、一部が濃縮槽本体２１の最下部の貯溜部２６内に流れ込み、他の固体粒子が攪拌翼６１の回転により内底部２３内の下層から上昇（矢印ｅ方向）し、内底部２３上に殆ど堆積することなく循環（矢印ｅ，ｆ，ｄ方向）して流動している。つまり、内底部２３の濃縮スラリーＢは、攪拌翼６１の回転によって攪拌されて、濃度が均一化される。
【００６１】
濃縮スラリーＢより比重が軽い希薄スラリーＤ及び上澄み液Ｃは、濃縮スラリーＢから分離されて、攪拌翼６１による上方向（矢印ｇ方向）の流れにより、渦を巻きながら上側（矢印ｂ方向）に向かって上昇して、濃縮槽本体２１の下層の濃縮層Ｂ１の上側に希薄スラリーＤが集まった希薄層Ｄ１を形成する。
さらに、希薄層Ｄ１内のスラリーＡ（固体粒子）は、固液分離されて、渦を巻くように流動しながら上側（矢印ｂ方向）に上昇して浄化された上澄み液Ｃを生成し、希薄層Ｄ１の上に上澄み層Ｃ１を形成する。
【００６２】
前記上澄み液Ｃは、混濁液状のスラリーＡから固体粒子が分離して、溶出した水溶性塩類及び重金属を多く含んだ水の状態で、濃縮槽本体２１内の上層側に流動し、水位の増加に伴って、浄化水となって堰２７を越えて上澄み液回収路２８に落ちる。上澄み液回収路２８に流れ込んだ上澄み液Ｃは、オーバーフロー部２５からスラリー濃縮槽２外に排水される。なお、オーバーフロー部２５から排出された上澄み液Ｃは、スラリーＡから除去した塩類及び重金属を含有し、ｐＨを９．１〜１０．９に低下させた処理液として処理槽（図示省略）に送られて処理または貯溜される。
【００６３】
図１に示すように、濃縮槽本体２１内に沈降した固体粒子のスラリーレベルは、レベルセンサ７１によって計測され、その計測データがレベル制御装置８に継続的に送られる。
レベルセンサ７１で計測される濃縮スラリーＢのスラリーレベルが、予めレベル制御装置８に設定した所定レベル未満の場合、レベル制御装置８は、スラリー搬送管７３に設けられた排出ポンプ７２のＯＦＦ状態を維持すると共に、凝集反応槽３のスラリーＡ用の供給ポンプ（図示省略）及び高分子凝集剤Ｆ用の供給ポンプ（図示省略）のＯＮ状態を維持して継続してスラリーＡがスラリー濃縮槽２に供給される。
【００６４】
＜濃縮スラリー排出工程＞
スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢのスラリーレベルをレベルセンサ７１で検出して、そのスラリーレベルが予め設定した所定レベル（濃度が２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌ）以上になったときに、レベル制御装置８は、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢが所定レベルの濃度になったと判断して、排出ポンプ７２及び脱水機９を駆動させ、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢをその排出ポンプ７２によって排出する（ステップＳ５）。
【００６５】
前記貯溜部２６の近傍に流れた濃縮スラリーＢは、排出ポンプ７２により吸引されて貯溜部２６及び排出口２４を介してスラリー搬送管７３に送られる。この場合、内底部２３内の固体粒子は、前述した攪拌翼６１、スクレーパ６４及び搬送用翼６５が回転していることにより、常時、濃縮スラリーＢが循環して流動しているので、固体粒子によるラットホールが形成されることがなく、また、堆積することなくスムースに流れて、次に脱水工程が行われる脱水機９に送られる。
【００６６】
＜脱水工程＞
その脱水工程（ステップＳ６）では、スラリー濃縮槽２から排出された濃縮スラリーＢを脱水機９で脱水して脱水ケーキＥにする。つまり、排出ポンプ７２の駆動によって貯溜部２６内の濃縮スラリーＢは、濃縮スラリーＢ等の重さと排出ポンプ７２の吸引力とにより排出されて、スラリー搬送管７３を通って濃縮スラリー供給口７３ａから脱水機９の濾布９１上に供給される。
【００６７】
濾布９１に落下した濃縮スラリーＢは、搬送ロール９２の回転駆動によって濾布９１と共に、圧搾ロール９３，９４によって圧搾されて脱水される。脱水された濃縮スラリーＢは、フレーク状の脱水ケーキＥとなり、脱水機用スクレーパ９５ａにより掻き落とされる。このように、高アルカリスラリー処理システム１は、スラリー濃縮槽２と、脱水機９を組み合わせたことにより、スラリーＡを高濃度に濃縮することが可能なシステムを得ることができ、脱水機９の能力が向上される。脱水ケーキＥは、フレーク状になり、再資源化に最適な水分を有し、再資源化し易い形状となって、シュート９５ｂにより所定の保管場所に移される。
【００６８】
脱水ケーキＥが掻き落された濾布９１は、搬送ロール９２によって移動し、水受けシュート９６で付着していた固体粒子が落される。さらに、濾布９１は、洗浄水が洗浄ノズル９７から噴射されて洗い流される。このため、水受けシュート９６内の水は、固体粒子が混じった混濁液となる。この混濁液は、所定の場所に回収されて、処理される。
洗浄ノズル９７からの洗浄水を含んだ濾布９１は、脱水ロール９８によって水分が搾り落されるので、濾布９１の水分が濃縮スラリー供給口７３ａから濾布９１上に供給された濃縮スラリーＢに吸収されることがない。
【００６９】
そして、スラリー排出装置７によってスラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを抜き取ったことにより、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベルの濃度未満まで低下すると、レベルセンサ７１がそれを検出して計測データをレベル制御装置８に送信する。レベル制御装置８は、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベル以下の濃度に低下したと判断して、直ちに、排出ポンプ７２及び脱水機９を停止させる。
なお、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベル未満まで低下しない場合には、前記スラリー排出装置７及び脱水機９の駆動状態が維持される。そして、電源１０をＯＦＦすれば、高アルカリスラリー処理システム１が停止する。
【００７０】
以上のように、本発明は、溶出工程でＺｎ，Ｐｂ，Ｃｄ等の重金属を溶出させたスラリーＡを生成して、強酸液混合工程でそのスラリーＡのｐＨが９．１〜１０．９の規定値に低減されているので、再資源化することができると共に、特別な処理を行うことなく、そのまま廃棄しても環境を汚染することはない。
濃縮工程では、スラリーＡを固液分離して溶解浸出によって脱塩し重金属を含有した上澄み液Ｃをオーバーフロー部２５から排出した分だけ、高濃度で塩類、重金属及びｐＨの少ない濃縮スラリーＢを得ることができる。また、攪拌装置６により内底部２３の濃縮スラリーＢを均一の高濃度にし、さらに、レベルセンサ７１及びレベル制御装置８によって予め設定した濃度（スラリーレベル）２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに高濃縮した濃縮スラリーＢを、排出工程の排出ポンプ７２で排出して得ることができる。
さらに、脱水工程では、スラリー濃縮槽２で高濃度に濃縮され、重金属を取り除いて脱塩した濃縮スラリーＢを、スラリー排出装置７により脱水機９に送って脱水することによって、脱水機９の脱水性能及び脱水効率を向上させることができると共に、そのままの状態でも再資源として利用可能で、かつ、利用し易い低水分のフレーク状の状態の脱水ケーキＥを得ることができる。このため、その脱水ケーキは、容易に乾燥させることが可能である。
【００７１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００７２】
例えば、スラリーＡとして焼却飛灰の固体粒子を含有したものを濃縮する場合を例に挙げて説明したが、セラミック、汚泥、土石等の鉱物等の固体粒子が液中に懸濁している混濁液を濃縮する場合にも適用可能である。
なお、脱水機９は、真空ドラム式脱水機や遠心分離式脱水機等のその他の型式のものでも構わない。また、プロペラ状の攪拌翼６１は、濃縮スラリーＢを上方向へ流動させるものであればよく、例えば、スクリュウでも構わない。
また、レベルセンサ７１は、濃縮スラリーＢの濃度を計測できるものであればよく、例えば、超音波レベルセンサ等のその他のセンサであっても構わない。
【符号の説明】
【００７３】
１ 高アルカリスラリー処理システム
２ スラリー濃縮槽（濃縮手段）
３ 凝集反応槽（凝集反応手段）
６ 攪拌装置（攪拌手段）
７ スラリー排出装置（濃縮スラリー排出手段）
８ レベル制御装置
９ 脱水機（脱水手段）
１１ 水洗槽（スラリー生成手段）（強酸液混合手段）
２３ 内底部
２４ 排出口
２５ オーバーフロー部
６１ 攪拌翼
６２ 攪拌駆動モータ
６３ 回転軸
６４ スクレーパ
６５ 搬送用翼
７１ レベルセンサ（濃度検出手段）
７２ 排出ポンプ
７３ スラリー搬送管
Ａ スラリー
Ｂ 濃縮スラリー
Ｃ 上澄み液
Ｄ 希薄スラリー
Ｅ 脱水ケーキ
Ｆ 高分子凝集剤
Ｓ１ 溶出工程
Ｓ２ 強酸液混合工程
Ｓ３ 凝集反応工程
Ｓ４ 濃縮工程
Ｓ５ 濃縮スラリー排出工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、都市ゴミ等の焼却時に採取された焼却飛灰、金属、土石類等のからなる高アルカリ性の廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリー処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラリーは、工業上の使用目的や対象物等によって種々なものがある。そのスラリーの濃縮目的、処理方法及びその処理装置も千差万別である。塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰が混合されたスラリーを処理する方法としては、例えば、特許文献１に記載された焼却飛灰処理方法及び装置が知られている。
特許文献１に記載の焼却飛灰処理装置は、水素イオン濃度がｐＨ１１〜１４ｐＨの高アルカリ性で塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰と、酸性物質とを混合して水素イオン濃度がｐＨ７〜９ｐＨの範囲のスラリーとする混合手段と、その下流にスラリーを脱水して焼却飛灰に含有されていた塩類を溶出させて除去して脱水ケーキを生成する脱水手段と、を連設して構成されている。
【０００３】
また、金属等の固体粒子と水が混じったスラリーを濃縮する方法としては、例えば、特許文献２に記載されたスラリー濃縮方法が知られている。
そのスラリー濃縮方法は、原料粉体が収納された原料槽と、凝集剤が収容された凝集剤供給装置と、原料槽内の原料粉体と凝集剤供給装置内の凝集剤とが供給されて攪拌される凝集反応槽と、凝集反応槽で攪拌されたスラリーが供給されて、そのスラリー濃縮させる沈降槽と、沈降槽で得た濃縮スラリーを脱水する脱水機とによって焼却飛灰を処理する方法である。
特許文献１のスラリー濃縮方法では、凝集反応槽でスラリー中に凝集剤を添加して攪拌させたスラリーをスラリー濃縮槽（沈降槽）で、スラリー中の固体粒子（スラッジ等の粉体）を自重により沈降させて固液分離させることによって濃縮スラリーを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３５７８９号公報（特許請求の範囲、段落００２０，００２７）
【特許文献２】特開２００６−２１２５６９号公報（特許請求の範囲、段落００３４〜００３７、００５６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載された焼却飛灰処理装置の混合手段では、高アルカリ性で塩類成分及び重金属成分を含有する焼却飛灰と酸性物質とを混合してｐＨ７〜ｐＨ９の範囲のスラリーを得ている。
しかしながら、高アルカリスラリー処理方法では、焼却飛灰等の高アルカリ性の廃棄物を、それぞれの自治体で特別管理一般廃棄物等の規定で定めているｐＨの基準値を満たすようにすることはもちろんのこと、さらに、重金属を除去し、効率的に塩類成分を脱塩すると共に、焼却飛灰等を含む各種のスラリーを、高濃度に均一に濃縮して効率よく最終処理をすることが可能な高アルカリスラリー処理方法及びシステムが望まれている。
また、特許文献１の焼却飛灰処理装置では、重金属成分の溶出量が極めて小さく、スラリーから重金属を取り除くことができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、高アルカリ性の廃棄物を特別管理一般廃棄物等の規定値のｐＨに調整すると共に、重金属を除去して、高アルカリスラリーを効率よく高濃度に濃縮することができる高アルカリスラリー処理方法及びシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の高アルカリスラリー処理方法は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリー処理方法において、前記廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程と、前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程と、前記強酸液混合工程で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程と、前記凝集反応工程で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、所定レベルに濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮工程と、前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、該濃縮スラリーを排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出する濃縮スラリー排出工程と、前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、高アルカリスラリー処理方法は、まず、溶出工程で、廃棄物に５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成すると共に、廃棄物中の重金属等の可溶性成分を溶出させて取り除く。強酸液混合工程では、それぞれの自治体で定める特別管理一般廃棄物等の規定のｐＨの基準値を満たすようにするために、ｐＨを９．１〜１０．９に調整する。次の凝集反応工程では、強酸液混合工程で強酸液が加えられたスラリーを凝集反応槽で高分子凝集剤を添加して凝集する。次の濃縮工程では、そのスラリーをスラリー濃縮槽で、固液分離して所定レベルに均一に濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る。その濃縮スラリーは、次の濃縮スラリー排出工程でスラリー濃縮槽内の濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプによって排出する。次の脱水工程で脱水機によって濃縮スラリーを脱水し脱水ケーキにする際には、前記濃縮工程でスラリーを均一に高濃度に濃縮してあるので、効率よく脱水を行うことができる。
なお、脱水ケーキは、溶出工程で重金属が取り除かれ、ｐＨも規定値内に調整されているので、特別な処理を行うことなく、そのまま廃棄しても環境を汚染することはない。
【０００９】
請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項１に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記濃縮工程では、前記凝集反応槽からスラリー供給路を介して供給された前記スラリーを前記スラリー濃縮槽の中央部に配置したセンターウェル内を旋回させながら下降させて内底部に向けて送って、自重により固液分離させると共に、前記内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、を攪拌駆動モータによって回転させることにより、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、濃縮工程では、凝集反応槽から供給されたスラリーをスラリー濃縮槽内で固液分離させると共に、内底部上に沈下した固体粒子をスクレーパで掻き取りながら、攪拌翼も回転させることによって濃縮スラリーを流動させることにより、堆積させることなく、均一に濃縮させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、請求項２に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記濃縮工程では、少なくとも、前記スラリーを濃縮させた前記濃縮スラリーと、水溶性塩を含む上澄み液とに分離させると共に、前記上澄み液は、前記スラリー濃縮槽の上部に設けたオーバーフロー部から前記スラリー濃縮槽外に排出され、前記濃縮スラリーは、前記スラリー濃縮槽に設けられたレベルセンサによって、前記内底部上に沈降した当該濃縮スラリーのスラリーレベルが検出されて、前記レベルセンサで検出したスラリーレベルに基づいた駆動信号によって、前記内底部に設けた排出口に連通するスラリー搬送管に設置された排出ポンプが回転され、前記内底部の前記濃縮スラリーが前記排出口から排出されることにより、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、濃縮工程では、スラリーを固液分離させることによって、スラリー中に溶出した水溶性塩を含む上澄み液を分離させて、オーバーフロー部から排出させることができる。このため、スラリー濃縮槽内のスラリーは、上澄み液が除去された分だけ、固体粒子が緻密な泥状の状態に集め寄せられて高濃度に均一に濃縮された濃縮スラリーとなる。さらに、濃縮工程では、レベルセンサで濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮された濃縮スラリーを、排出ポンプによって排出口から吸引してスラリー搬送管から所定の場所へ送ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の高アルカリスラリー処理方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高アルカリスラリー処理方法であって、前記溶出工程では、前記廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、溶出工程では、廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることにより、廃棄物中の重金属を除去したスラリーを得ることができる。
【００１５】
請求項５に記載の高アルカリスラリー処理システムは、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成すると共に、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させるスラリー生成手段と、前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合手段と、前記強酸液混合手段で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加して凝集する凝集反応手段と、前記凝集反応手段で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮手段と、前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出するスラリーレベル検出手段と、前記スラリーレベル検出手段で検出したスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプで排出する濃縮スラリー排出手段と、前記排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、高アルカリスラリー処理システムは、スラリー生成手段によって、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成する際に、廃棄物中の重金属等の可溶性成分を溶出させる取り除くことができる。また、強酸液混合手段は、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性の廃棄物のスラリーに強酸液を加えることにより、ｐＨを９．１〜１０．９に調整して、ｐＨを特別管理一般廃棄物等の規定の基準内の値にすることができる。
また、濃縮手段は、凝集反応手段で高分子凝集剤が添加されたスラリーをスラリー濃縮槽に送り、濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩させることができる。
さらに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーのスラリーレベルをスラリーレベル検出手段で検出して、前記所定レベルになった濃縮スラリーを排出ポンプで脱水機に送って、効率よく濃縮スラリーを脱水して低水分のフレーク状の脱水ケーキを得ることができると共に、脱水機の脱水能力を向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の高アルカリスラリー処理システムは、請求項５に記載の高アルカリスラリー処理システムであって、前記濃縮手段は、前記スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、前記スクレーパ及び前記攪拌翼を回転させる攪拌駆動モータと、を備えて、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させる攪拌手段を有することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、濃縮手段は、スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子をスクレーパで掻き取りながら、攪拌翼で底部内の濃縮スラリーを流動させることで、固体粒子が堆積するのを抑制し、均一に高濃度に濃縮した濃縮スラリーを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高アルカリ性の廃棄物を特別管理一般廃棄物等の規定値のｐＨに調整すると共に、重金属を除去して、高アルカリスラリーを効率よく高濃度に濃縮して、効率よく最終処理をすることができる高アルカリスラリー処理方法及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムのスラリー濃縮槽を示す概略拡大断面図である。
【図３】図２に示すスラリー濃縮槽の下部の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理システムのスラリー濃縮槽を示す概略拡大平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図５を参照して発明を実施するための形態を説明する。
なお、高アルカリスラリー処理システム１で濃縮するスラリーＡは、都市ゴミ等の焼却時に採取された焼却飛灰、金属、セラミック、汚泥、土石等の鉱物等の種々の廃棄物を細かい固体粒子にした後、その粒子状の廃棄物に水を加えてスラリー化されたスラリーＡを濃縮するものであって、固体粒子を含有するものであれば、特にその廃棄物や原料等は限定されない。以下、廃棄物の一例として、高アルカリ性の焼却飛灰を粒子化し、スラリー化したスラリーＡを濃縮する場合を例に挙げて説明する。
まず、高アルカリスラリー処理システム１を説明する前に、焼却飛灰（以下、単に「飛灰」という。）及びスラリーＡを説明する。
【００２２】
≪飛灰及びスラリーの説明≫
飛灰は、水素イオン濃度ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性の高温焼却飛灰からなる粉状の固体粒子であり、塩類成分及び重金属成分（例えば、亜鉛Ｚｎ、鉛Ｐｂ、カドニウムＣｄ等）が含有されている。スラリーＡは、飛灰に水を加えて泥状にしたものである。
【００２３】
≪高アルカリスラリー処理システムの構成≫
図１に示すように、高アルカリスラリー処理システム１は、飛灰をスラリー化して可溶性成分を溶出させると共に、強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する水洗槽１１と、スラリーＡを凝集反応させる凝集反応槽３と、凝集反応槽３から供給されたスラリーＡを固液分離して２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌの濃度に濃縮させた濃縮スラリーＢを得るためのスラリー濃縮槽２と、スラリー濃縮槽２内に配置された攪拌装置６と、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを排出するスラリー排出装置７と、スラリー濃縮槽２内で固液分離されたうちの上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に排出するオーバーフロー部２５と、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを検出するレベルセンサ７１と、レベルセンサでスラリーレベルを検出しながら前記濃度に濃縮スラリーＢを調整するレベル制御装置８と、スラリー排出装置７によって吸引された濃縮スラリーＢが供給される脱水機９と、電源１０と、を備えている。
【００２４】
≪水洗槽の構成≫
水洗槽１１（スラリー生成手段、強酸液混合手段）は、飛灰と水と強酸液とが供給される貯留槽である。この水洗槽１１では、飛灰を再資源化するために、飛灰にその量の約５〜２０倍の水で洗浄して、飛灰に含有されている可溶性成分の阻害物質を溶出させると共に、さらに、強酸液を加えて、水素イオン濃度がｐＨ９．１〜１０．９に調整されたスラリーＡ（混濁液）が生成される。そのスラリーＡは、水洗槽１１に設けられた供給路１２によって、スラリー入口３２から、凝集反応槽３内に供給される。
【００２５】
≪凝集反応槽の構成≫
図１に示すように、凝集反応槽３（凝集反応手段）は、スラリーＡに高分子凝集剤Ｆを添加して凝集反応される反応槽である。凝集反応槽３は、スラリーＡを貯溜する凝集槽３１と、スラリー供給用ポンプ等（図示省略）により凝集槽３１に供給されるスラリー入口３２と、高分子凝集剤供給用ポンプ等（図示省略）により凝集槽３１に供給される凝集剤受入口３３と、スラリーＡ等を凝集槽３１外に排出するためのドレン口３４と、凝集槽３１内のスラリーＡを掻き混ぜる凝集反応槽用スクレーパ３５と、凝集反応槽用スクレーパ３５を回転させる凝集反応槽用攪拌モータ３６と、凝集槽３１内の上層部のスラリーＡを凝集槽３１外に排出するためのスラリー出口３７と、を備えて構成されている。
【００２６】
凝集槽３１は、上側開口部が越液防止蓋３８で閉塞された有底円筒状の槽である。凝集槽３１は、下層部に、スラリー入口３２と凝集剤受入口３３とドレン口３４とが同じ高さの位置に互いに向きを変えて設置され、上層部に、スラリー出口３７が設置され、中層部に、凝集反応槽用スクレーパ３５が配置されている。
【００２７】
凝集反応槽用スクレーパ３５は、凝集反応槽用攪拌モータ３６によって回転される回転軸３５ａと、回転軸３５ａの下端に設けられた軸受部３５ｂと、回転軸３５ａに設けられたスクレーパ支持部材３５ｄと、スクレーパ支持部材３５ｄを介在して回転軸３５ａに固定されるスクレーパ本体３５ｃと、を備えて構成されている。
回転軸３５ａは、凝集槽３１の中心線に沿って上下に向けて延在され、下端が軸受部３５ｂに軸支され、上端部が架台３５ｅに支持されている。軸受部３５ｂは、凝集槽３１の内底の中央部に設置されている。スクレーパ本体３５ｃは、回転軸３５ａに平行に上下に向けて延設された二本の棒状部材からなり、凝集槽３１の内壁に沿って回転するように配置されている。スクレーパ支持部材３５ｄは、互いに対称位置に配置された二本のスクレーパ本体３５ｃをそれぞれ固定するための部材であり、回転軸３５ａの下方部位と、回転軸３５ａの中間層部位との二箇所に設置されている。架台３５ｅは、越液防止蓋３８に載設されて、凝集反応槽用攪拌モータ３６を保持する部材である。
【００２８】
凝集反応槽用攪拌モータ３６は、ロータの回転を減速して回転軸３５ａに伝達する減速機構を内蔵したモータ駆動装置であり、越液防止蓋３８の上面中央部に配置されている。
スラリー出口３７は、凝集槽３１内のスラリーＡを凝集槽３１外に排出するために凝集槽３１の上部に配置されている。このスラリー出口３７から溢れたスラリーＡは、スラリー供給路４に流れ込むように設けられている。
【００２９】
≪スラリー供給路の構成≫
スラリー供給路４は、凝集反応槽３内のスラリーＡを濃縮槽本体２１内に供給するための供給路である。スラリー供給路４は、上流側が凝集反応槽３のスラリー出口３７に接続され、下流側がスラリー濃縮槽２内に配置されたセンターウェル５の上部偏芯位置に接続されると共に、上流側から下流側に向かって下側に傾斜させて配置されている。スラリー供給路４の下流側の開口端部４ａ（図４参照）は、センターウェル５内の上部において、平面視してセンターウェル５の中心からずれた位置に配置されている。このため、スラリー供給路４から放出されたスラリーＡは、センターウェル５の内壁面にガイドされてセンターウェル５内を下方向（矢印ａ方向）へ螺旋状に巻回しながら下降する。
【００３０】
≪スラリー濃縮槽の構成≫
図２に示すように、スラリー濃縮槽２（濃縮手段）は、スラリーＡを固液分離して２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌの濃度に濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーＢを得る装置である。スラリー濃縮槽２は、前記スラリー供給路４から供給されたスラリーＡ中の固体粒子を重力で沈降させて、スラリーＡの濃度が濃い濃縮スラリーＢと、固体粒子を沈降させて浄化された上澄み液Ｃと、スラリーＡの濃度が濃縮スラリーＢと上澄み液Ｃとの中間の濃度の希薄スラリーＤと、に固液分離して、濃縮された高濃度の濃縮スラリーＢを得るための槽である。スラリー濃縮槽２は、このスラリー濃縮槽２の本体を形成する濃縮槽本体２１と、前記スラリー供給路４と、濃縮槽本体２１の中央部に配置されたセンターウェル５と、スラリーＡ及び濃縮スラリーＢ（固体粒子）を攪拌する攪拌装置６と、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを所定レベルに調整するためのレベル制御装置８（図１参照）と、を備えて構成されている。
【００３１】
≪濃縮槽本体の構成≫
濃縮槽本体２１は、上端部に開口部を有する略漏斗状に形成されて、スラリーＡを一時的に貯溜させながら含有された固体粒子を沈降させて濃縮スラリーＢを得るための槽本体である。濃縮槽本体２１は、円筒状に形成された胴部２２と、胴部２２の下方に連続形成されたテーパ状の内底部２３と、内底部２３の下端部に形成された貯溜部２６と、貯溜部２６の内壁に形成された排出口２４と、濃縮槽本体２１の内側上縁に形成された堰２７と、堰２７から溢れた上澄み液Ｃの流路を形成する上澄み液回収路２８と、上澄み液回収路２８から上澄み液Ｃが外部に流れ出るオーバーフロー部２５と、濃縮槽本体２１を支える支柱２９とを備えている。
濃縮槽本体２１の内側には、センターウェル５と、回転軸６３と、攪拌翼６１と、スクレーパ６４と、搬送用翼６５と、レベルセンサ７１とが設けられている。濃縮槽本体２１の外側には、スラリー供給路４と、排出口２４に接続されたスラリー搬送管７３と、オーバーフロー部２５に接続された配管（図示省略）と、レベル制御装置８等が設置されている。
【００３２】
図２に示すように、胴部２２は、上下方向に向けて円筒状に形成され、上端部に開口が形成され、下端部にコーン形状の内底部２３が形成されている。胴部２２内には、上部に上澄み液Ｃが貯留され、その下部に希薄スラリーＤ、最下端部に泥状の所定レベル（濃度）の濃縮スラリーＢが貯溜される。胴部２２の下端部には、センターウェル５の下端部と、レベルセンサ７１の下端部と、スクレーパ６４の胴掻取部６４ｂとが配置されている。
【００３３】
図３に示すように、内底部２３は、濃縮槽本体２１の上方から沈下した固体粒子を一時的に滞留させて、この内底部２３上に一定の圧密状態のスラリーゾーンを確保するための部位である。内底部２３は、この内底部２３上に沈下した固体粒子が、内底部２３上を下側に向かって流動し易い傾斜角度θ１を有した逆円錐形状に形成されている。その内底部２３の傾斜角度θ１は、１２０〜６０度以内、好ましくは１０５〜７５度、さらに好ましくは約９０〜８０度である。内底部２３は、この内底部２３上に沈下した固体粒子が中央部の貯溜部２６に向かって下方向（矢印ｄ方向）に滑落するように急斜面に擂鉢状に形成されている。
【００３４】
貯溜部２６は、内底部２３の中央部下端に有底円筒状に形成されて、濃縮スラリーＢが一時的に貯留される部位であり、搬送用翼６５が回転自在に内設されている。
排出口２４は、貯溜部２６の内壁部に形成され、濃縮された濃縮スラリーＢを濃縮槽本体２１外に排出するための吐出口である。
【００３５】
図２に示す堰２７は、濃縮槽本体２１内がスラリーＡで一杯になったときに、上澄み液Ｃ及びスカム等の固体粒子より質量の軽いものが濃縮槽本体２１外に溢れる箇所であり、胴部２２の上端周縁全体に亘って形成された複数の三角堰からなる。
上澄み液回収路２８は、堰２７の外周部に形成された断面凹状の流路であり、堰２７から溢れた上澄み液Ｃ等がオーバーフロー部２５に向かって流れるように形成されている。
オーバーフロー部２５は、スラリー濃縮槽２内で固液分離されたうちの上澄み液回収路２８内から溢れた上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に排出する装置である。オーバーフロー部２５には、上澄み液Ｃをスラリー濃縮槽２外に設置された処理槽等に送るための配管（図示省略）が接続されている。
【００３６】
≪センターウェルの構成≫
センターウェル５は、スラリー供給路４から流れ来たスラリーＡが放出されるセンターウェルであり、濃縮槽本体２１内の中央部の上部から胴部２２の下端中央部に亘って垂設された円筒管からなる。
【００３７】
≪攪拌装置の構成≫
攪拌装置６（攪拌手段）は、内底部２３上に沈降した濃縮スラリーＢを掻き落とすと共に、内底部２３内の濃縮スラリーＢを掻き回して攪拌し、固体粒子がスラリー濃縮槽２内で、堆積せずに、均一な濃度の状態で循環して流動するように底部から上方へ流動させるための装置である。攪拌装置６は、濃縮槽本体２１内の中心線上の下端部から上端部に亘って配置され、濃縮槽本体２１内の中央部に垂直に回転自在に配置されている。
攪拌装置６は、濃縮槽本体２１の内側中央に上下方向に複数配置された攪拌翼６１と、この攪拌翼６１を回転させる攪拌駆動モータ６２と、攪拌翼６１を固定した回転軸６３と、内底部２３に沿ってその近傍を回転するスクレーパ６４と、貯溜部２６内に配置された搬送用翼６５と、攪拌駆動モータ６２を載設した架設部材６６と、スクレーパ６４を回転軸６３に固定するスクレーパ支持部材６７と、攪拌駆動モータ６２の回転を制御するレベル制御装置８（図１参照）と、を備えて構成されている。なお、攪拌翼６１とスクレーパ６４と搬送用翼６５と回転軸６３とは、攪拌駆動モータ６２によって一体に回転する。
【００３８】
＜攪拌翼の構成＞
攪拌翼６１は、内底部２３内の濃縮スラリーＢを攪拌する羽根部材であり、固体粒子が濃縮槽本体２１内で不均一に沈降して堆積したり、濃縮スラリーＢが高密度（高濃度）になり過ぎたりしないように、掻き回しながら上昇（矢印ｅ，ｇ方向）させて流動させる。攪拌翼６１は、内底部２３内の回転軸６３に、上下方向及び水平方向に適宜な間隔を介して螺旋状な位置に、平面視して４枚あるいは３枚程度の数の翼を隙間を介して配置している。攪拌翼６１は、スラリーＡを上方向に流動させるために、例えば、軸方向に対して斜め４５度傾けて回転軸６３に設けられている。
【００３９】
＜攪拌駆動モータの構成＞
図１に示すように、攪拌駆動モータ６２は、回転軸６３、攪拌翼６１、スクレーパ６４及び搬送用翼６５を低速（例えば、１〜６ｒｐｍ程度）で回転させるための駆動源である。攪拌駆動モータ６２は、濃縮槽本体２１の上部に設置された架設部材６６の中央部に載設され、回転軸６３の上端部が連結されている。攪拌駆動モータ６２は、レベル制御装置８からの駆動信号によって歯車減速機構等の減速機構（図示省略）を介在して回転軸６３等を、センターウェル５内を螺旋状に回転しながら下降するスラリーＡの螺旋方向（矢印ａ方向）と同じ方向（矢印ｃ方向）に回転させる。攪拌駆動モータ６２は、レベル制御装置８を介して電源１０に接続されている。
【００４０】
＜回転軸の構成＞
図２に示すように、回転軸６３は、濃縮槽本体２１内の中央部の上端部から下端部に亘って垂直に配置されて、攪拌駆動モータ６２によって回転する棒状部材である。回転軸６３は、上端が、減速機構（図示省略）を介在して濃縮槽本体２１の上部の攪拌駆動モータ６２に接続されて垂下した状態に配置され、中央部位が、センターウェル５内の中央部に挿通して配置され、下端部が、内底部２３及び貯溜部２６内に配置されている。
【００４１】
＜スクレーパの構成＞
図３に示すように、スクレーパ６４は、濃縮槽本体２１の内底部２３上に沈降して堆積した固体粒子を掻き取る部材であり、回転軸６３にスクレーパ支持部材６７を介在して固定されている。スクレーパ６４は、例えば、内底部２３の上方に所定間隔（１０〜５０ｍｍ程度）を介して平行（斜めに）に設置された２本の部材からなる。スクレーパ６４は、内底部２３に沿って設けられた内底掻取部６４ａと、内底掻取部６４ａの上側に垂直に連設された胴掻取部６４ｂと、を側面視して略く字状に折曲形成してなる。内底掻取部６４ａは、内底部２３の傾斜角度θ１と同じ角度θ２に傾けて設置されている。胴掻取部６４ｂは、濃縮槽本体２１の胴部２２内に沿って所定間隔を介して配置されている。
【００４２】
＜搬送用翼の構成＞
搬送用翼６５は、貯溜部２６内の濃縮スラリーＢを、貯溜部２６の内壁に形成された排出口２４に送り出すためのプロペラであり、貯溜部２６内に延設された回転軸６３に固定されている。搬送用翼６５は、スラリー排出装置７の一構成部品としての役目も果たす。
【００４３】
＜スクレーパ支持部材の構成＞
スクレーパ支持部材６７は、スクレーパ６４を回転軸６３に固定するための部材であり、上部保持部６７ａと、中部保持部６７ｂと、下部保持部６７ｃとから構成されている。スクレーパ支持部材６７は、例えば、金属製パイプまたは角材を溶接や締結部材等によって連結してなる。
上部保持部６７ａは、スクレーパ６４の上部を回転軸６３に固定するための部材であり、回転軸６３から外周方向に水平に延設された棒状部材からなる。中部保持部６７ｂは、スクレーパ６４に中央部分と回転軸６３とを連結して保持する棒状部材であり、回転軸６３と上部保持部６７ａとの連結部分から斜めに下がるように配置されている。下部保持部６７ｃは、スクレーパ６４の下端部を回転軸６３に連結して保持する部位である。
【００４４】
＜架設部材の構成＞
図２に示すように、架設部材６６は、濃縮槽本体２１の開口部の中央部上方に架設配置される略橋状の部材である。この架設部材６６には、中央部に攪拌駆動モータ６２が載設され、その外側にレベルセンサ７１が設置されている。架設部材６６には、作業員が登れるように形成され、この架設部材６６の周囲に、安全手摺が設けられている。
【００４５】
≪スラリー排出装置の構成≫
図１に示すように、スラリー排出装置７（濃縮スラリー排出手段）は、スラリー濃縮槽２内で濃縮された濃縮スラリーＢをスラリー濃縮槽２内から抜き取って排水する装置であり、スラリー濃縮槽２と脱水機９との間に介在されている。スラリー排出装置７は、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを計測するレベルセンサ７１と、上流側が排出口２４に接続され、下流側が脱水機９上に配置されたスラリー搬送管７３と、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢをスラリー搬送管７３を介して下流側にある脱水機９へ流すための排出ポンプ７２と、レベルセンサ７１で検出した濃縮スラリーＢ中の固体粒子の圧密度の検出データが予め設定した所定のスラリーレベルになったときに、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを排出する排出ポンプ７２を駆動制御するレベル制御装置８と、を備えて構成されている。
【００４６】
＜レベルセンサの構成＞
レベルセンサ７１（濃度検出手段）は、濃縮槽本体２１内に沈降した濃縮スラリーＢ（固体粒子）のスラリーレベルを検出するセンサである。レベルセンサ７１は、例えば、濃縮槽本体２１内の上方から胴部２２内の下端部に亘って垂直に配置された筒体７１ａと、センターウェル５及び胴部２２内を沈降して筒体７１ａ内に浸入した濃縮スラリーＢの固体粒子の上側にある上澄み液Ｃの液面を検出する電極式の液位検出部７１ｂと、液位検出部７１ｂで検出した液面レベルから濃縮スラリーＢの圧密度（濃度）を算出するレベル制御装置８と、を備えて構成されている。
つまり、図２に示すように、筒体７１ａ内の液面の高さＨ２は、内底部２３上に堆積するように収集された濃縮スラリーＢの高さＨ１（図３参照）と希薄スラリーＤの高さＤ２（図２参照）とによる圧力と、レベルセンサ７１に外部より供給される工業用水等の清澄液（図示省略）による圧力との差により発生するので、濃縮槽本体２１内の上澄み液Ｃの液面の高さより高くなる。
液位検出部７１ｂは、筒体７１ａ内の液面を検出する検出部であり、筒体７１ａ内に上下方向に目盛状に所定間隔にずらして配置されてそれぞれの液位を検出する電極等からなる。なお、レベルセンサ７１の各液位検出部７１ｂは、レベル制御装置８がＯＮしている場合に、連続的に検出データが送られている。
【００４７】
＜排出ポンプの構成＞
図１に示すように、排出ポンプ７２は、レベルセンサ７１で検出した濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢのスラリーレベルに基づくレベル制御装置８からの駆動信号で駆動する電動ポンプである。排出ポンプ７２は、濃縮槽本体２１内から内底部２３に沈降した濃縮スラリーＢを吸引して抜き取ることにより、濃縮スラリーＢの濃度を調整することが可能である。排出ポンプ７２は、レベル制御装置８を介して電源１０に接続されている。
スラリー搬送管７３は、スラリー濃縮槽２で濃縮された濃縮スラリーＢを脱水機９に送るための配管である。スラリー搬送管７３の先流側の下端部は、脱水機９の濾布９１の上部に配置されて、濾布９１上に濃縮スラリーＢを吐出する濃縮スラリー供給口７３ａを有する。
【００４８】
≪レベル制御装置の構成≫
レベル制御装置８は、レベルセンサ７１で計測した濃縮スラリーＢのスラリーレベルに基づいて、排出口２４から排出される濃縮スラリーＢのスラリーレベルが、予め設定した所定のスラリーレベルになるように凝集反応槽３の供給ポンプ（図示省略）、及び排出ポンプ７２を駆動制御してスラリーＡの流入量と濃縮スラリーＢの抜取量を調整するレベルコントローラーである。レベル制御装置８は、筒体７１ａ内の液面の部位に配置された液位検出部７１ｂから発信された液位の検出信号により、その液面の高さＨ２から希薄スラリーＤの平均的なスラリーレベル（高さ）及び圧密度を算出し、予め実測したデータに基づいて排出口２４から排出される濃縮スラリーＢの濃度を統計的に割り出している。
【００４９】
≪脱水機の構成≫
図１に示すように、脱水機９は、スラリー排出装置７によってスラリー濃縮槽２内から排出された濃縮スラリーＢ中の水分を脱水処理して脱水ケーキＥを得るための装置である。脱水機９は、濃縮スラリーＢをさらに脱水することができる装置であればよく、特に型式等は限定されない。以下、脱水機９の一例としては、濾布９１上に濃縮スラリーＢを注ぎ、この濃縮スラリーＢと濾布９１を上下一対の圧搾ロール９３，９４で搾って脱水する高圧搾型ロールプレス脱水機の場合を例に挙げて説明する。
【００５０】
脱水機９は、前記濃縮スラリーＢが注がれ搬送ベルト状に形成された濾布９１と、濾布９１を移動させるための搬送ロール９２と、濾布９１で搬送された濃縮スラリーＢを圧搾して水分を除去する圧搾ロール９３，９４と、圧搾ロール９３により脱水されて圧搾ロール９３に転写して付着している脱水ケーキＥを掻き落とす脱水機用スクレーパ９５ａと、脱水機用スクレーパ９５ａで掻き落した脱水ケーキＥを所定位置に搬送するシュート９５ｂと、濾布９１に洗浄水を当てて洗浄する洗浄ノズル９７と、濾布９１から落下した洗浄水を受ける水受けシュート９６と、洗浄水を含んだ濾布９１の水分を圧搾して除去する脱水ロール９８，９８と、を備えている。脱水機９は、レベル制御装置８に接続されて、レベルセンサ７１の検出信号及び手動スイッチ（図示省略）等によって駆動・停止する。
【００５１】
＜濾布の構成＞
濾布９１は、繊維で編み込まれた布あるいは不撚布からなる水分の吸収のよいフェルトで構成された搬送ベルトである。濾布９１は、搬送ロール９２によって定常速度で移動し、濾布９１に載置した濃縮スラリーＢを圧搾ロール９３，９４、洗浄ノズル９７に搬送して、元の濃縮スラリー供給口７３ａの下まで所定速度で一定に移動する。
【００５２】
＜搬送ロール及び圧搾ロールの構成＞
搬送ロール９２は、巻き掛けられた濾布９１を所定位置に移動させるためのロールである。搬送ロール９２は、適所に設置された複数のロールからなり、ベルト掛けされた濾布９１の弛みや張り具合を調整することが可能である。
圧搾ロール９３，９４は、濾布９１の上下に配置されて所定の速度で回転する一対のロールからなり、一方の圧搾ロール９４に濾布９１が巻き掛けられている。一方の圧搾ロール９４と他方の圧搾ロール９３とは、濾布９１及び濃縮スラリーＢを圧搾して濃縮スラリーＢ中の水分を絞り落す。また、圧搾ロール９４は、モーター（図示省略）により駆動されベルト掛けされた濾布９１を走行させる。
【００５３】
＜脱水機用スクレーパ及び水受けシュートの構成＞
脱水機用スクレーパ９５ａは、圧搾ロール９３，９４によりケーキ状態の脱水ケーキＥを上側の圧搾ロール９３に転写した脱水ケーキＥを掻き落とす装置である。脱水機用スクレーパ９５ａによって掻き落された脱水ケーキＥは、シュート９５ｂにより所定位置に搬送されて回収される。
図１に示すように、水受けシュート９６は、濾布９１を洗浄するための洗浄液と脱水液とを回収するためのものである。
【００５４】
＜洗浄ノズル及び脱水ロールの構成＞
洗浄ノズル９７は、濾布９１を洗浄する洗浄装置であり、濾布９１に洗浄水を噴射して吹き付ける一対のノズルからなる。洗浄ノズル９７は、水受けシュート９６から上方へ引き上げられて搬送される濾布９１の表裏を洗浄する一対のノズルからなる。噴射されたノズルの洗浄水は、落下して前記水受けシュート９６に収集される。
脱水ロール９８，９８は、濾布９１中の洗浄水等の水分を除去するための一対のロールからなり、一方の脱水ロール９８に濾布９１が巻き掛けられ、他方の脱水ロール９８によって濾布９１及び一方のロールを圧搾して濾布９１中の水分を絞り落す。脱水ロール９８は、水分を除去した濾布９１を元の濃縮スラリー供給口７３ａの下方に移動させる。
【００５５】
≪高アルカリスラリー処理システムの作用≫
次に、図１を主に、各図を参照しながら高アルカリスラリー処理システム１の作用を説明する。図５は、本発明の実施形態に係る高アルカリスラリー処理方法の工程図である。
【００５６】
＜溶出工程＞
まず、図１に示すように、ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有し、水洗槽１１内の微粒子状に加工された飛灰（廃棄物）に、この飛灰の５〜２０倍の水を加えてスラリー化しスラリーＡを生成して（スラリー生成工程）、飛灰中の可溶性成分（Ｚｎ、Ｐｂ及びＣｄ等の重金属）を溶出させる溶出工程（ステップＳ１）を行う。
【００５７】
＜強酸液混合工程＞
次の強酸液混合工程では、水洗槽１１内のスラリーＡに強酸液を加えて、ｐＨを９．１〜１０．９に調整して、特別管理一般廃棄物等に規定するｐＨの基準値を満たす値に低下させる（ステップＳ２）。水洗槽１１内のｐＨが低下されたスラリーＡは、供給路１２によって、次の凝縮反応工程が行われる凝集反応槽３に送られる。
【００５８】
＜凝集反応工程＞
凝集反応工程では、汚濁液状の前記スラリーＡがスラリー供給用ポンプ（図示省略）によりスラリー入口３２から凝集反応槽３内に供給され、高分子凝集剤Ｆが高分子凝集剤供給用ポンプ（図示省略）によって凝集剤受入口３３から凝集反応槽３内に供給される。凝集反応槽用攪拌モータ３６が回転駆動することにより、凝集反応槽用スクレーパ３５が回転して、凝集反応槽３内のスラリーＡと高分子凝集剤Ｆとが混合されて凝集される（ステップＳ３）。この場合、凝集したスラリーＡは、高比重粉体と低比重粉体とが均一に混合されて、凝集物相互間の比重差が存在しない状態になり、後工程のスラリー濃縮槽２内で均一な状態で沈降する濃縮スラリーＢを得ることを可能にする。
凝集反応槽３内のスラリーＡは、スラリー出口３７の高さを超えると、凝集反応槽３内から溢れてスラリー出口３７に流れ込み、スラリー供給路４から次の濃縮工程が行われるスラリー濃縮槽２内中央部のセンターウェル５の上部に供給される。
【００５９】
＜濃縮工程＞
濃縮工程では、センターウェル５内に送られた例えば濃度が２ｇ／Ｌ〜５００ｇ／Ｌ（固体粒子の種類によって相違する）のスラリーＡが、図２に示すように、センターウェル５内を下方向（矢印ａ方向）に向かって螺旋状に旋回しながら下降してスラリー濃縮槽２の内底部２３に向けて送られる。ステップＳ４の濃縮工程において、スラリー濃縮槽２内のスラリーＡは、スラリーＡ中の固体粒子の自重で下側に向かって沈降して固液分離され、比重が重く濃縮された濃縮スラリーＢの濃縮層Ｂ１と、濃縮スラリーＢより比重の軽い希薄スラリーＤの希薄層Ｄ１と、上澄み液Ｃの上澄み層Ｃ１とに分離された積層状態にすると共に、前記濃縮スラリーＢを溶解浸出によって脱塩された状態にする。
【００６０】
スラリー濃縮槽２の内底部２３では、スクレーパ６４と攪拌翼６１と搬送用翼６５とが攪拌駆動モータ６２により低速回転して、濃縮スラリーＢを流動させている。
内底部２３上に沈下した濃縮スラリーＢ中の固体粒子は、内底部２３が急斜面に形成されていることにより、その斜面を下方向（矢印ｄ方向）に滑り落ちる。固体粒子が内底部２３に堆積したとしても、内底部２３の近傍を内底部２３に沿って回転するスクレーパ６４によって掻き落されて、下方向（矢印ｄ方向）に滑り落ちる。
内底部２３を下降した濃縮スラリーＢ中の固体粒子は、一部が濃縮槽本体２１の最下部の貯溜部２６内に流れ込み、他の固体粒子が攪拌翼６１の回転により内底部２３内の下層から上昇（矢印ｅ方向）し、内底部２３上に殆ど堆積することなく循環（矢印ｅ，ｆ，ｄ方向）して流動している。つまり、内底部２３の濃縮スラリーＢは、攪拌翼６１の回転によって攪拌されて、濃度が均一化される。
【００６１】
濃縮スラリーＢより比重が軽い希薄スラリーＤ及び上澄み液Ｃは、濃縮スラリーＢから分離されて、攪拌翼６１による上方向（矢印ｇ方向）の流れにより、渦を巻きながら上側（矢印ｂ方向）に向かって上昇して、濃縮槽本体２１の下層の濃縮層Ｂ１の上側に希薄スラリーＤが集まった希薄層Ｄ１を形成する。
さらに、希薄層Ｄ１内のスラリーＡ（固体粒子）は、固液分離されて、渦を巻くように流動しながら上側（矢印ｂ方向）に上昇して浄化された上澄み液Ｃを生成し、希薄層Ｄ１の上に上澄み層Ｃ１を形成する。
【００６２】
前記上澄み液Ｃは、混濁液状のスラリーＡから固体粒子が分離して、溶出した水溶性塩類及び重金属を多く含んだ水の状態で、濃縮槽本体２１内の上層側に流動し、水位の増加に伴って、浄化水となって堰２７を越えて上澄み液回収路２８に落ちる。上澄み液回収路２８に流れ込んだ上澄み液Ｃは、オーバーフロー部２５からスラリー濃縮槽２外に排水される。なお、オーバーフロー部２５から排出された上澄み液Ｃは、スラリーＡから除去した塩類及び重金属を含有し、ｐＨを９．１〜１０．９に低下させた処理液として処理槽（図示省略）に送られて処理または貯溜される。
【００６３】
図１に示すように、濃縮槽本体２１内に沈降した固体粒子のスラリーレベルは、レベルセンサ７１によって計測され、その計測データがレベル制御装置８に継続的に送られる。
レベルセンサ７１で計測される濃縮スラリーＢのスラリーレベルが、予めレベル制御装置８に設定した所定レベル未満の場合、レベル制御装置８は、スラリー搬送管７３に設けられた排出ポンプ７２のＯＦＦ状態を維持すると共に、凝集反応槽３のスラリーＡ用の供給ポンプ（図示省略）及び高分子凝集剤Ｆ用の供給ポンプ（図示省略）のＯＮ状態を維持して継続してスラリーＡがスラリー濃縮槽２に供給される。
【００６４】
＜濃縮スラリー排出工程＞
スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢのスラリーレベルをレベルセンサ７１で検出して、そのスラリーレベルが予め設定した所定レベル（濃度が２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌ）以上になったときに、レベル制御装置８は、濃縮槽本体２１内の濃縮スラリーＢが所定レベルの濃度になったと判断して、排出ポンプ７２及び脱水機９を駆動させ、スラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢをその排出ポンプ７２によって排出する（ステップＳ５）。
【００６５】
前記貯溜部２６の近傍に流れた濃縮スラリーＢは、排出ポンプ７２により吸引されて貯溜部２６及び排出口２４を介してスラリー搬送管７３に送られる。この場合、内底部２３内の固体粒子は、前述した攪拌翼６１、スクレーパ６４及び搬送用翼６５が回転していることにより、常時、濃縮スラリーＢが循環して流動しているので、固体粒子によるラットホールが形成されることがなく、また、堆積することなくスムースに流れて、次に脱水工程が行われる脱水機９に送られる。
【００６６】
＜脱水工程＞
その脱水工程（ステップＳ６）では、スラリー濃縮槽２から排出された濃縮スラリーＢを脱水機９で脱水して脱水ケーキＥにする。つまり、排出ポンプ７２の駆動によって貯溜部２６内の濃縮スラリーＢは、濃縮スラリーＢ等の重さと排出ポンプ７２の吸引力とにより排出されて、スラリー搬送管７３を通って濃縮スラリー供給口７３ａから脱水機９の濾布９１上に供給される。
【００６７】
濾布９１に落下した濃縮スラリーＢは、搬送ロール９２の回転駆動によって濾布９１と共に、圧搾ロール９３，９４によって圧搾されて脱水される。脱水された濃縮スラリーＢは、フレーク状の脱水ケーキＥとなり、脱水機用スクレーパ９５ａにより掻き落とされる。このように、高アルカリスラリー処理システム１は、スラリー濃縮槽２と、脱水機９を組み合わせたことにより、スラリーＡを高濃度に濃縮することが可能なシステムを得ることができ、脱水機９の能力が向上される。脱水ケーキＥは、フレーク状になり、再資源化に最適な水分を有し、再資源化し易い形状となって、シュート９５ｂにより所定の保管場所に移される。
【００６８】
脱水ケーキＥが掻き落された濾布９１は、搬送ロール９２によって移動し、水受けシュート９６で付着していた固体粒子が落される。さらに、濾布９１は、洗浄水が洗浄ノズル９７から噴射されて洗い流される。このため、水受けシュート９６内の水は、固体粒子が混じった混濁液となる。この混濁液は、所定の場所に回収されて、処理される。
洗浄ノズル９７からの洗浄水を含んだ濾布９１は、脱水ロール９８によって水分が搾り落されるので、濾布９１の水分が濃縮スラリー供給口７３ａから濾布９１上に供給された濃縮スラリーＢに吸収されることがない。
【００６９】
そして、スラリー排出装置７によってスラリー濃縮槽２内の濃縮スラリーＢを抜き取ったことにより、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベルの濃度未満まで低下すると、レベルセンサ７１がそれを検出して計測データをレベル制御装置８に送信する。レベル制御装置８は、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベル以下の濃度に低下したと判断して、直ちに、排出ポンプ７２及び脱水機９を停止させる。
なお、濃縮スラリーＢのスラリーレベルが所定レベル未満まで低下しない場合には、前記スラリー排出装置７及び脱水機９の駆動状態が維持される。そして、電源１０をＯＦＦすれば、高アルカリスラリー処理システム１が停止する。
【００７０】
以上のように、本発明は、溶出工程でＺｎ，Ｐｂ，Ｃｄ等の重金属を溶出させたスラリーＡを生成して、強酸液混合工程でそのスラリーＡのｐＨが９．１〜１０．９の規定値に低減されているので、再資源化することができると共に、特別な処理を行うことなく、そのまま廃棄しても環境を汚染することはない。
濃縮工程では、スラリーＡを固液分離して溶解浸出によって脱塩し重金属を含有した上澄み液Ｃをオーバーフロー部２５から排出した分だけ、高濃度で塩類、重金属及びｐＨの少ない濃縮スラリーＢを得ることができる。また、攪拌装置６により内底部２３の濃縮スラリーＢを均一の高濃度にし、さらに、レベルセンサ７１及びレベル制御装置８によって予め設定した濃度（スラリーレベル）２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに高濃縮した濃縮スラリーＢを、排出工程の排出ポンプ７２で排出して得ることができる。
さらに、脱水工程では、スラリー濃縮槽２で高濃度に濃縮され、重金属を取り除いて脱塩した濃縮スラリーＢを、スラリー排出装置７により脱水機９に送って脱水することによって、脱水機９の脱水性能及び脱水効率を向上させることができると共に、そのままの状態でも再資源として利用可能で、かつ、利用し易い低水分のフレーク状の状態の脱水ケーキＥを得ることができる。このため、その脱水ケーキは、容易に乾燥させることが可能である。
【００７１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００７２】
例えば、スラリーＡとして焼却飛灰の固体粒子を含有したものを濃縮する場合を例に挙げて説明したが、セラミック、汚泥、土石等の鉱物等の固体粒子が液中に懸濁している混濁液を濃縮する場合にも適用可能である。
なお、脱水機９は、真空ドラム式脱水機や遠心分離式脱水機等のその他の型式のものでも構わない。また、プロペラ状の攪拌翼６１は、濃縮スラリーＢを上方向へ流動させるものであればよく、例えば、スクリュウでも構わない。
また、レベルセンサ７１は、濃縮スラリーＢの濃度を計測できるものであればよく、例えば、超音波レベルセンサ等のその他のセンサであっても構わない。
【符号の説明】
【００７３】
１ 高アルカリスラリー処理システム
２ スラリー濃縮槽（濃縮手段）
３ 凝集反応槽（凝集反応手段）
６ 攪拌装置（攪拌手段）
７ スラリー排出装置（濃縮スラリー排出手段）
８ レベル制御装置
９ 脱水機（脱水手段）
１１ 水洗槽（スラリー生成手段）（強酸液混合手段）
２３ 内底部
２４ 排出口
２５ オーバーフロー部
６１ 攪拌翼
６２ 攪拌駆動モータ
６３ 回転軸
６４ スクレーパ
６５ 搬送用翼
７１ レベルセンサ（濃度検出手段）
７２ 排出ポンプ
７３ スラリー搬送管
Ａ スラリー
Ｂ 濃縮スラリー
Ｃ 上澄み液
Ｄ 希薄スラリー
Ｅ 脱水ケーキ
Ｆ 高分子凝集剤
Ｓ１ 溶出工程
Ｓ２ 強酸液混合工程
Ｓ３ 凝集反応工程
Ｓ４ 濃縮工程
Ｓ５ 濃縮スラリー排出工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリーの処理方法において、
前記廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程と、
前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程と、
前記強酸液混合工程で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程と、
前記凝集反応工程で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、所定レベルに濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮工程と、
前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、該濃縮スラリーを排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽外に排出する濃縮スラリー排出工程と、
前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、
を含むことを特徴とする高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項２】
前記濃縮工程では、前記凝集反応槽からスラリー供給路を介して供給された前記スラリーを前記スラリー濃縮槽の中央部に配置したセンターウェル内を旋回させながら下降させて内底部に向けて送って、自重により固液分離させると共に、
前記内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、を攪拌駆動モータによって回転させることにより、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させることを特徴とする請求項１に記載の高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項３】
前記濃縮工程では、少なくとも、前記スラリーを濃縮させた前記濃縮スラリーと、水溶性塩を含む上澄み液とに分離させると共に、
前記上澄み液は、前記スラリー濃縮槽の上部に設けたオーバーフロー部から前記スラリー濃縮槽外に排出され、
前記濃縮スラリーは、前記スラリー濃縮槽に設けられたレベルセンサによって、前記内底部上に沈降した当該濃縮スラリーのスラリーレベルが検出されて、前記レベルセンサで検出したスラリーレベルに基づいた駆動信号によって、前記内底部に設けた排出口に連通するスラリー搬送管に設置された排出ポンプが回転され、前記内底部の前記濃縮スラリーが前記排出口から排出されることにより、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させることを特徴とする請求項２に記載の高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項４】
前記溶出工程では、前記廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高アルカリスラリー処理方法。
【請求項５】
ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成すると共に、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させるスラリー生成手段と、
前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合手段と、
前記強酸液混合手段で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加して凝集する凝集反応手段と、
前記凝集反応手段で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮手段と、
前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出するスラリーレベル検出手段と、
前記スラリーレベル検出手段で検出したスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプによって排出する濃縮スラリー排出手段と、
前記排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、
を備えたことを特徴とする高アルカリスラリーの処理システム。
【請求項６】
前記濃縮手段は、前記スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、
前記内底部内に配置された攪拌翼と、
前記スクレーパ及び前記攪拌翼を回転させる攪拌駆動モータと、
を備えて、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させる攪拌手段を有することを特徴とする請求項５に記載の高アルカリスラリーの処理システム。
【請求項１】
ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物をスラリー化して処理する高アルカリスラリーの処理方法において、
前記廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えてスラリーを生成して、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させる溶出工程と、
前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合工程と、
前記強酸液混合工程で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加する凝集反応工程と、
前記凝集反応工程で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、所定レベルに濃縮すると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮工程と、
前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出して、そのスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、該濃縮スラリーを排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽外に排出する濃縮スラリー排出工程と、
前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、
を含むことを特徴とする高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項２】
前記濃縮工程では、前記凝集反応槽からスラリー供給路を介して供給された前記スラリーを前記スラリー濃縮槽の中央部に配置したセンターウェル内を旋回させながら下降させて内底部に向けて送って、自重により固液分離させると共に、
前記内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、前記内底部内に配置された攪拌翼と、を攪拌駆動モータによって回転させることにより、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させることを特徴とする請求項１に記載の高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項３】
前記濃縮工程では、少なくとも、前記スラリーを濃縮させた前記濃縮スラリーと、水溶性塩を含む上澄み液とに分離させると共に、
前記上澄み液は、前記スラリー濃縮槽の上部に設けたオーバーフロー部から前記スラリー濃縮槽外に排出され、
前記濃縮スラリーは、前記スラリー濃縮槽に設けられたレベルセンサによって、前記内底部上に沈降した当該濃縮スラリーのスラリーレベルが検出されて、前記レベルセンサで検出したスラリーレベルに基づいた駆動信号によって、前記内底部に設けた排出口に連通するスラリー搬送管に設置された排出ポンプが回転され、前記内底部の前記濃縮スラリーが前記排出口から排出されることにより、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させることを特徴とする請求項２に記載の高アルカリスラリーの処理方法。
【請求項４】
前記溶出工程では、前記廃棄物中に含有されているＺｎ、Ｐｂ及びＣｄを溶出させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高アルカリスラリー処理方法。
【請求項５】
ｐＨが１１〜１４の高アルカリ性で、塩類成分と重金属成分とを含有する廃棄物に当該廃棄物の５〜２０倍の水を加えたスラリーを生成すると共に、前記廃棄物中の可溶性成分を溶出させるスラリー生成手段と、
前記スラリーに強酸液を加えてｐＨを９．１〜１０．９に調整する強酸液混合手段と、
前記強酸液混合手段で前記強酸液が加えられた前記スラリーを凝集反応槽に送り、高分子凝集剤を添加して凝集する凝集反応手段と、
前記凝集反応手段で前記高分子凝集剤が添加された前記スラリーをスラリー濃縮槽に送り、当該濃縮スラリーの濃度を２００ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌに濃縮させると共に、溶解浸出によって脱塩された濃縮スラリーを得る濃縮手段と、
前記スラリー濃縮槽内の前記濃縮スラリーのスラリーレベルを検出するスラリーレベル検出手段と、
前記スラリーレベル検出手段で検出したスラリーレベルが予め設定した前記所定レベルになったときに、スラリー濃縮槽内の濃縮スラリーを排出ポンプによって排出する濃縮スラリー排出手段と、
前記排出ポンプによって前記スラリー濃縮槽から排出された前記濃縮スラリーを脱水機で脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、
を備えたことを特徴とする高アルカリスラリーの処理システム。
【請求項６】
前記濃縮手段は、前記スラリー濃縮槽の内底部上に沈下した固体粒子を掻き取るスクレーパと、
前記内底部内に配置された攪拌翼と、
前記スクレーパ及び前記攪拌翼を回転させる攪拌駆動モータと、
を備えて、前記内底部内の濃縮スラリーを流動させる攪拌手段を有することを特徴とする請求項５に記載の高アルカリスラリーの処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３１１２９（Ｐ２０１１−１３１１２９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０８９２（Ｐ２００９−２９０８９２）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００２２１８２３）株式会社ティーディーイー (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００２２１８２３）株式会社ティーディーイー (7)
【Ｆターム（参考）】
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