JP2003106506A - 有機性廃棄物の再資源化方法及び溶融分留装置 - Google Patents
有機性廃棄物の再資源化方法及び溶融分留装置Info
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Abstract
おいて、溶融スラグの無害化と均質化、含有金属類の再
利用及び排ガスの熱回収による処理コストの低減を図
り、有機汚泥を商品価値のある再資源として利用可能に
する。 【解決手段】 溶融スラグからの重金属化合物の蒸散に
よる重金属を含まないスラグの製造と、重金属化合物の
気相への積極的な移動促進と分留による分離回収を行
う。乾燥粉末化した有機分を含む産業廃棄物を低温溶融
炉内で燃焼して不燃分を溶融して高温溶融炉に導き、炉
内で生成した気化ガスを高温集塵機に導入して高沸点金
属化合物を含む高沸点塵を回収し、高温集塵室を通過し
た排ガスを減温して低温集塵機に導入して低沸点金属化
合物を含む低沸点塵を回収する。減温は、熱回収して効
率化を図るために、蓄熱式熱交換機で行う。
Description
再資源化方法及び装置に関するもので、特に産業廃棄物
として扱われている有機分(可燃分)を含む廃棄物の処
理及び再資源化を図る方法及び装置に関するものであ
る。
境保全と経済活動とが調和した持続可能な循環型社会の
構築のため必要であり、その実現が強く求められてい
る。しかしながら、排出量の現状は程遠く、特に産業廃
棄物は社会情勢の変化にもかかわらず毎年ほぼ4億トン
が排出されており、浄化槽汚泥、動植物性残渣、動物糞
尿などの有機汚泥が全排出量の70%を占めている。
バイオマスとして見直されつつあるが、その有効利用方
法はまだ確立していない。
3年を下回り、新規処分場の建設がままならない現在、
将来に亘って埋立処理による有機汚泥処理を行うことは
不可能であり、大量に発生する重金属化合物を含有する
有機汚泥を有効に再資源化することは緊急の問題となっ
ている。
化、炭化、活性炭化、溶融によるスラグの建設資材への
応用などのさまざまな再資源化技術が模索され、実証化
テストも行われている。溶融によるスラグ化技術は、有
機汚泥の可燃分を燃焼し、不燃分を高温で溶融スラグ化
して減量化し、建築資材として再資源化するというもの
である。
は、図3に示すように、熱分解炉や燃焼炉30の下方に
設けた溶融炉31の下方から溶融スラグをそのまま系外
に取り出し、排ガスは、廃熱ボイラ32でガス中に残存
する可燃分を除去したあと、減温塔33でバグフィルタ
18の運転温度以下まで冷却し、バグフィルタ18でガ
ス中の塵を除去して煙突20から大気放出するというも
のである。
方法は、利用価値のある無機物質やバイオマスとしての
有機質と有害な金属物質との混合物を処理済み物質とし
て生成するものであり、処理によって得られる成分の分
離・再資源化の視点が欠如しており、このことが、処理
生成物の再資源化を阻んでいる。例えば上記した従来の
溶融炉による有機汚泥の処理では、これを蒸留の立場か
ら見ると、スラグに不純物を多く含む単蒸留とみること
ができ、得られるスラグには有害な重金属化合物が含ま
れており、建築資材としての安全性に問題が残ってい
る。
問題点を (1)有機汚泥の不燃分を溶融して得られるスラグの無
害化と均質化とを図ることにより、有機汚泥を市場価値
のある建設資材として再資源化可能にすること (2)有機汚泥に含まれる金属類の山元還元可能な、す
なわち回収金属を精錬工程に戻して金属資源として再利
用可能な純度での成分分離手段を得ること (3)処理コストを低減するために排ガスから高効率で
熱回収する手段を得ること により解決し、有機汚泥を商品価値のある再資源として
利用可能にすることを課題としている。
物の溶融処理による再資源化方法において、溶融スラグ
からの重金属化合物の蒸散による重金属化合物を含まな
いスラグの製造と、重金属化合物の気相への積極的な移
動促進と分留による廃棄物中の金属分の分離回収を行う
ことにより、上記課題を解決したものである。
化方法は、有機分(可燃分)を含む廃棄物を、好ましく
は乾燥しかつ粉末化して、低温溶融炉1内で高温で燃焼
して当該廃棄物に含まれる不燃分を溶融して当該炉の下
方に配置した高温溶融炉5に導き、当該不燃分を更に昇
温して炉内で生成した気化ガスを高温集塵機15に導入
して、その導入過程で析出した高沸点金属化合物を含む
高沸点塵を捕捉し、当該高温集塵室を通過した排ガスを
減温して低温集塵機18に導入して、減温過程で析出し
た低沸点金属化合物を含む低沸点塵を捕捉し、当該低温
集塵機を通過した排ガスを大気放出すると共に、前記高
温溶融炉から排出される溶融スラグを徐冷して回収し、
前記高沸点塵及び低沸点塵を区分回収するというもので
ある。
廃棄物を乾燥かつ粉末化して低温溶融炉1の炉内に散布
した状態で燃焼するのが好ましい。また、実際の装置に
おいては、高温集塵機15の通過ガスは、熱交換機17
を通過させることにより、ガスを減温すると共にガス中
の熱エネルギーを回収して運転コストの低減を図る。
性廃棄物の溶融分留装置は、炉壁上部に燃焼バーナー3
を設け頂部に粉体投入口2を設けた低温溶融炉1と、こ
の低温溶融炉の下方に連通して設けた加熱バーナー7を
備えた高温溶融炉5と、上記高温溶融炉の排気口10に
接続された高温集塵機15と、この高温集塵機の通過ガ
スを温度低下させる減温機17と、この減温機の排気口
に接続された低温集塵機18とを備えている。
て効率化を図るために、蓄熱式熱交換機とすることが実
用上好ましい。
炉で再加熱し、残存重金属化合物類をほぼ完全に気相側
へ移行させる。その後、ガス側へ移行した重金属化合物
を操作温度の異なる集塵装置で成分毎に分離回収する。
このことにより、スラグの精製純度を高めるだけではな
く、金属類の成分分離が可能となる。
材としての商品価値をもつためには、 (1) 建設資材としての十分な材料特性を備えているこ
と (2) 仮にスラグ中に重金属類が残存していても、その
溶出がないこと である。
り、スラグの結晶成長を制御して高強度スラグを生成す
ると共に、残存微量重金属化合部を結晶内に内包化し
て、不溶出性化することが望ましい。
無反応材環境下での高温集塵(ガス温度600℃前後)
及び低温度で金属化合物塵を集塵する。このことによ
り、高温側では主に銅、亜鉛、鉄を山元還元が可能な状
態で回収し、低温側では高温集塵機で回収できなかった
微量金属化合物(クロム、鉛、カドミ、その他)を完全
捕集し、これを既存の重金属固定技術により回収する。
の減温を行うことにより、減温と同時に熱回収を行い、
回収された熱エネルギーを用いて、例えば排気ファンを
駆動することにより、ランニングコストの低減を図るこ
とができる。
実施形態を説明する。図1はこの発明の実施例装置を示
すブロック図、図2はより具体的な実施例装置の主要部
の配置及び大略形状を示す断面図である。図中、1は低
温溶融炉、5は高温溶融炉、13は二次燃焼室、15は
高温集塵機、17は熱交換機、18は低温集塵機、19
は排気ファン、20は煙突である。
頂部に燃焼物(粉末状の乾燥有機汚泥)の投入口2が設
けられ、炉壁上部に燃焼バーナー3が設けられている。
投入口2から炉内に投入された粉末状の有機分を含む廃
棄物は、分散状態で炉内を落下する間に発火して可燃分
(有機分)が燃焼する。低温溶融炉1は炉内温度が摂氏
1350度程度となるように温度制御し、この高温の熱
に晒すことにより、廃棄物中の不燃分(無機分)を溶融
する。
った連通路4で高温溶融炉5に連通している。高温溶融
炉5は、傾斜した炉底面を有する水平方向の炉で、その
炉底面の下端には堰6が設けられ、炉内上面にはこの堰
の上流側の部分に向けた加熱バーナー7が設けられてい
る。堰6を越えた部分に排出室8が設けられており、こ
の排出室8の下方にスラグ溜め9が設けられている。
た溶融スラグは、炉底面に沿って排出室8側へと流れ、
堰6を乗り越えてスラグ溜め9へと流下する。堰6の上
流側で一時的に滞留する溶融スラグは、加熱バーナー7
で摂氏約1500度に加熱され、溶融スラグ中に含まれ
る金属化合物が気化する。気化しない灰分は、スラグ溜
め9に流下し、徐冷することによりスラグを生成する。
おり、この排気口は前記排気ファン19によって負圧に
されている。低温溶融炉1の燃焼ガス及び高温溶融炉5
で気化した金属化合物蒸気は、この負圧により積極的に
吸引されて、高温ガスダクト12を通って、二次燃焼室
13に導かれる。
れており、排ガス中の未燃焼分が高温のガス雰囲気中で
完全に燃焼する。二次燃焼室13を通過した排ガスは、
必要により冷却空気14を導入して所望温度に減温した
状態で、高温集塵機15へと導入される。
1の燃焼ガスや二次燃焼空気との混合により、高温溶融
炉5の炉内温度より低い摂氏約800度で高温集塵機1
5に導入される。このガスの温度低下により析出した
銅、鉄などの高沸点金属化合物は、塵(高沸点塵)とな
って高温集塵機15のフィルタに捕捉され、適時行われ
る逆洗払い落し操作により、フィルタ表面から払い落と
されて高温集塵機15の底部の塵排出口16から排出さ
れる。
式セラミック熱交換機17に導かれ、ダイオキシンの発
生を抑えるために急激に減温される。減温した排ガス
は、低温集塵機18に導かれ、排ガスの減温操作によっ
て新たに析出した鉛、クロム、カドミウム化合物などの
金属化合物塵が、低温集塵機18のフィルタに捕捉され
る。低温集塵機18は、公知のバグフィルタやサイクロ
ンフィルタであり、ここで捕捉された金属化合物塵は、
適時行われる逆洗払い落し操作により、低温集塵機18
の底部から排出される。
ファン19を通過して煙突20から大気放出される。図
示実施例の装置では、排気ファン19は熱交換機17で
回収した熱をエネルギー源として駆動されている。
し、必要により適宜粒度に破砕して、コンクリートやア
スファルト合材などの建築資材として再利用する。高温
集塵機15及び低温集塵機18で捕捉された金属化合物
塵は、精錬してそれぞれの金属として再利用される。
は、耐熱性・集塵性能等の観点より、セラミックフィル
タを用いることが最も有効であり、ハニカムフィルタや
キャンドルフィルタなどのセラミックフィルタが使用で
きる。
ランジと上部本体フランジの間にセルプレート(取付管
板)を挟み込み、セルプレートにフィルタ差し込み孔を
設け、この孔にキャンドルタイプのセラミック繊維コン
ポジットフィルタを取り付ける。装置内部には耐火キャ
スタブルと珪酸カルシウム保温材を施工し、装置表面で
の断熱を図る。
担体を応用したもので、多数の貫通孔を上流と下流とを
逆に1マス毎に封じた構造で、上流の孔から入った含塵
ガスは、多孔質の薄壁を通り除塵され下流の孔へ抜けて
いく。この構造のため濾過面積を集約できる長所があ
る。850℃以上の高温下での使用実績があり、常温ガ
スでの逆洗でも何ら問題は起こっていない。キャンドル
フィルタと比較すると、繊維状ではなくモノリスのた
め、圧損は高いが、高い機械的強度を有しており、濾過
面積を集約できるため、キャンドルフィルタの半分以下
の収納容積で済む。
の逆洗払い落しは、パルスジェット方式が有効である。
ハニカムフィルタの場合、モノリスのため通常のバグフ
ィルタのような振動効果(バグの変形)が期待できず、
ダスト層の付着力を上回った圧力差で払い落しがなされ
る。この圧力差は、通ガス時と逆方向の逆洗流で生じる
フィルタ差圧である。このためフィルタ下流側に逆洗カ
バーにより逆洗室を設け、そこへパルスエアーを導入し
逆洗室の圧力を高めることにより払い落しを行う。
れるダイオキシン類の再合成を抑止するため、重金属類
の除去だけではなく、ダイオキシン再合成温度域である
200〜400℃を極めて短時間で冷却させる必要があ
る。本実施例では、高温集塵機の下流にセラミック熱交
換機を設置し、排ガスの急冷を行うと共に熱エネルギー
の回収を行って排気ファン19のエネルギー源としてい
る。
型で高温空気をいったん固体の蓄熱体(セラミックハニ
カム)に蓄熱し、ついで蓄熱体と低温空気とを接触さ
せ、熱交換を行うものである。装置は、独立した2つの
塔21a、21bの上下端をダクトで接続した構造で、
塔の上部と下部に取り付けられた図示しない8個の切換
ダンパと2台のブロワによりガス流路を切換える。
放熱が同時に行われる。第一塔に高温ガスが流入された
場合、高温用切換ダンパを通って熱交換機に入った高温
ガスは、セラミックハニカム層を通過する間にハニカム
に蓄熱され、ハニカム層上部から熱交換された低温ガス
が取り出される。また、同時に第二塔の上部から冷風ブ
ロワにより環境空気を供給し、ハニカムに蓄熱されてい
る熱を回収後、塔下部の高温ガス用ダンパを通り、高温
ガスが取り出される。このプロセスを第一塔と第二塔交
互に繰り返し熱交換を行う。
体や事業所が抱える多額の汚泥処理負担が大幅に軽減さ
れ、再資源化された回収物の売却による費用の回収が期
待できる。また、再資源化品は、廃棄物発生の持続性を
考えると供給が長期に亘り、使用量がある程度安定して
いる土木建設用資材とすることにより、天然資材の採掘
・採取の抑制効果が期待できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 可燃分を含む廃棄物を低温溶融炉(1)内
で高温で燃焼して当該廃棄物に含まれる不燃分を溶融し
て当該炉の下方に配置した高温溶融炉(5)に導き、当該
不燃分を更に昇温して炉内で生成した気化ガスを高温集
塵機(15)に導入してその導入過程で析出した高沸点塵を
捕捉し、当該高温集塵室を通過した排ガスを減温して低
温集塵機(18)に導入して減温過程で析出した低沸点塵を
捕捉し、当該低温集塵機を通過した排ガスを大気放出す
ると共に、前記高温溶融炉から排出される溶融スラグを
回収し、前記高沸点塵及び低沸点塵を区分回収すること
を特徴とする、有機性廃棄物の再資源化方法。 - 【請求項2】 乾燥しかつ粉末化した廃棄物を前記低温
溶融炉の炉内に散布した状態で燃焼する、請求項1記載
の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 【請求項3】 高温集塵機(15)の通過ガスを熱交換機(1
7)に通過して減温しかつ熱回収する、請求項1又は2記
載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 【請求項4】 炉壁上部に燃焼バーナー(3)を設け頂部
に粉体投入口(2)を設けた低温溶融炉(1)と、この低温溶
融炉の下方に連通して設けた加熱バーナー(7)を備えた
高温溶融炉(5)と、上記高温溶融炉の排気口に接続され
た高温集塵機(15)と、この高温集塵機の通過ガスを温度
低下させる減温機(17)と、この減温機の排気口に接続さ
れた低温集塵機(18)とを備えている、有機性廃棄物の溶
融分留装置。 - 【請求項5】 減温機(17)が蓄熱式熱交換機であること
を特徴とする、請求項4記載の有機性廃棄物の溶融分留
装置。
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- 2001-09-28 JP JP2001301998A patent/JP4817569B2/ja not_active Expired - Fee Related
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