JP2007501698A - 物質または複合材料あるいはそれらの混合物を貯蔵するための廃棄物処理場、後者の処理方法、およびこの目的のための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、固体の有機または無機物質、複合物質、またはそれらの混合物の廃棄物および残留物質を貯蔵するための処理場に関する。本発明によれば、底部（１４）と側壁とを有するトラフが土壌（２２）に配置され、該トラフの底が、セラミックバインダシステム（ＣＢＳ）の成分を含んでいる少なくとも２つの水密層（Ｂ、Ｃ）を有している。少なくとも１つの水密プラスチックフィルム（２６）が、上部水密層（Ｃ）と貯蔵すべき産物（２４_ａ）との間に、平坦に配置されており、固化させた破片の塊が、貯蔵すべき産物（２４_ａ）として前記プラスチックフィルム上に貯蔵される。さらに、本発明の処理場には、カバー（２０）が設けられており、カバー（２０）は、雨水を運び去るため少なくとも１つの瓦礫排水床がその上に配置されている少なくとも２つの水密層（Ｂ、Ｃ）を含んでいる。

Description

本発明は、固体の有機または無機物質、複合材料、およびそれらの混合物の廃棄物および残留物を貯蔵するための廃棄物処分場、ならびにこの目的のための装置に関する。

上記の廃棄物には、例えば金属産業からのスラグなどの産業廃棄物のほか、さまざまな組成の家庭廃棄物が含まれる。家庭廃棄物は主として、食料品、プラスチック包装、複合材による包装などの有機混合物のほか、ガラス、金属、およびこれらの混合物などの無機成分からなる。

混合物の分離および複合材料中の物質の分離は、長きにわたって行なわれてこなかったため、あるいはエネルギーに関して高いコストで、不十分にしか行なわれこなかったため、これらの混合物および複合材料は、特に廃棄に関していくつかの問題をもたらしている。この廃棄物の大部分は、焼却または投棄される。例えばアルミニウムの薄板から作られている缶など、不純物が少量である廃棄物のみが、材料としての使用に回される。より複雑な廃棄物は、技術的可能性の欠如に鑑み、あるいは例えば湿式の化学プロセスまたは熱プロセスによる高いコストが原因で、材料としての使用の目的で処理することが不可能である。

従来からの機械的処理の場合には、複合材料要素が、各成分のそれぞれの層の厚さよりも小さい粒子サイズに分解される。この分解は、通常は、例えばハンマー・ミル、インパクト・クラッシャー、または逆流ミルなどの対応するミルで、少なくとも１工程の小粒子粉砕によって行われ、場合によっては強力な冷却または不活性化のための窒素を補助的に用いて行なわれる。

国際公開公報第ＷＯ９３／０５８８３号には、ガラス繊維強化プラスチックなどからシュレッダーによって繊維を回収する方法のフローチャートが含まれており、シュレッダーの後で、粉砕された材料が微粉化される。分解された繊維が、この粉末から分離され、残された微粉化破片が、例えば充填材として使用される。このフローチャートには、微粉化器と称されるマイクロミルが存在している。

固体有機物、ならびに／または金属／金属複合材料、プラスチック／プラスチック複合材料、金属／プラスチック複合材料、または金属および／またはプラスチックを有する鉱物性複合材料などの無機複合材料からなる複合要素を処理するため、国際公開公報第ＷＯ９５／２５５９５号による方法では、混合物が２０〜６０ｍ／ｓｅｃ^２の速度で分解縁に供給され、加速度を利用して混合物を分解する運動が、渦中に生み出される。さらに、この分離および分解処理において、固体部分の構成要素間の付着力が、この付着を超える加速度および摩擦力によって弱められ、固体部分の構成要素が互いに分離または引き離され、前記複合材料の各層が分離される。

このように、公知の方法の目的は、複合材料および物質の混合物を分離し、粉砕し、均質化し、さらに部分的または完全に分解することにある。このような方法は、特には機械的なせん断および粉砕、比較的制御性に乏しい分解、または高エネルギーの渦中での分離に基づいている。

このような状況に鑑み、本発明の発明者は、既存のものを含む廃棄物処理場のための衛生の考え方であって、例えば都市開発のためなど、他の用途のための余地を作るための廃棄物体の移送を含む考え方を提供するという目的を設定した。さらに、混合物および複合要素、特には家庭廃棄物を処理および処分するために使用できる方法が開発される。

独立請求項の教示が、この目的を達成するための役に立ち、従属請求項が、さらなる好ましい改良を含んでいる。さらに、本明細書、図面、および／または特許請求の範囲に開示される特徴のうちの少なくとも２つからなるすべての組み合わせは、本発明の技術的範囲に包含される。数値範囲が与えられている場合、その範囲内にある値もまた上下限値として開示されており、所望のとおりに使用することができる。

本発明によれば、廃棄物処理場を作るため、トラフ底と側壁とを有するトラフが土壌に配置され、該トラフのトラフ底が、セラミックバインダシステム（ＣＢＳ：セラミックを含む混合物からなるバインダ）の成分を有する少なくとも２つ、好ましくは３つの水密層を含んでいる。セラミックバインダシステム（ＣＢＳ）の組成については後述する。この場合、上部の水密層と堆積される廃棄物材料との間に、少なくとも１つの水密プラスチックフィルムを平坦に配置すると好都合であることが分かっており、とりわけ圧縮された破片が、廃棄物材料として貯蔵される。

本発明の他の特徴によれば、トラフ底から突き出している側壁が、９０°〜１５０°、好ましくは約１３０°の角度で傾けられている。さらに、水の放散を助けるため、トラフ底が水平方向に対して１０°未満の角度で傾けられる。

廃棄物処理場にカバーを設けると好都合であることが明らかになっており、そのようなカバーが、少なくとも２つの水密層を含んでおり、当該水密層の上に雨水を放散するための少なくとも１つの浸出層が配置されている。さらに、この浸出層に排水路が設けられている。さらに、この浸出層に、場合によっては浸食防止用として薄いスラリー層を有する腐植土層が重ねられている。

本発明によれば、廃棄物体を衛生化および移送するため、貯蔵されている材料に中間処理が施される。ここで、価値のある物質が廃棄物から除去され、二次原料として産業サイクルへとリサイクルされる。さらに、圧縮手段が、処理される体積を大幅に低減するために役に立つ。

処理される前に、日々の量の家庭廃棄物が、材料のリサイクルをできる限り可能にする分離プラントへと供給され、そこで二次原料のみならず、水および堆肥が得られる。この手段のおかげで、処分されるべき廃棄物の体積を、大幅に減らすことができる。

本発明の範囲内において、既存の廃棄物体が、別の場所に設置される新たな廃棄物処理場へと持ち込まれる。この新しい廃棄物処理場は、既存の廃棄物材料ならびに古い廃棄物処理場の既存のカバーおよび基礎構造を受け入れなければならない。

古い廃棄物処理場から取り出された廃棄物には、一方では処理すべき廃棄物の体積を減らし、他方では価値ある物質の分離を可能にするために、中間処理が施される。この中間処理は、日々の新規な廃棄物の分離に類似する、以下で説明される方法に相当する。将来において、この新規な廃棄物処理場は１つの種類（廃棄物処理場の種類：不活性な物質の廃棄物処理場）のためにのみ設計すればよくなることが見込まれる。

段階によるプランでは、新規に作られる廃棄物処理場が、セグメント化された構造を有し、段階的に拡張される。廃棄物処理場の予想される体積は、廃棄物材料の中間処理が技術的な理由で、かつ処理能力に応じて順次に開始されていくため、絶対的な意味で減少するとともに、時間軸に対する割合としても減少する。ひとたびプラントが完成すると、処理すべき体積からの低減率は９５％を超えると推定される。

廃棄物処理場を衛生化して再度耕作するための概念上の手順は、以下のとおり構成される。最初に、廃棄物処理場の体積が決定され、廃棄物材料の分析および後者の評価が実行される。次いで、新たな廃棄物処理場および中間処理場の場所が決定される。次に、意図する処理場の建設および運転の承認に関する新たな廃棄物処理場の計画および設計、物流の計画など、ならびに中間処理場の計画および設計に移る。廃棄物処理場および中間処理場についての承認手続きに続き、新規な廃棄物処理場の第１工程が建設され、第１の中間処理工程が古い廃棄物材料のために設定され、次いで古い廃棄物処理場の衛生化が開始されて、廃棄物が運び去られ、中間処理が施され、新たな廃棄物処理場に置かれる。その後、古い廃棄物処理場の場所が、将来の使用の要求にしたがって再度耕作され、中間処理場が処理能力を段階的に削減しながら解体される。この手順は、再耕作手段による古い廃棄物処理場の場所の移転および衛生化の終了によって終了する。

土壌の安定化、廃棄物の固定化、およびシールを目的とするいわゆるＣＢＳコンソリッドの形態でのセラミックバインダシステム（ＣＢＳ）の使用は、本発明にとって重要である。バインダシステムＣＢＳは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、および石灰を含んでいる物質が混合され、粉砕され、さらに焼結するまで焼成された無機バインダであって、水硬化化合物のためのバインダである。家庭廃棄物が、前もって砕かれ、均質化され、カルシウム含有添加材、例えばドロマイト、カルサイト、泥灰土、特には泥灰土石灰等の物質と混合され、さらにはコランダム研磨チップ、クレイ・マール、クリンカといった酸化アルミニウムを含んでいる添加材と混合され、焼却される。焼却後の生成物に最大４０重量％、好ましくは１０重量％をいくぶん超えるテクトシリケートが加えられ、その後にきわめて小さい粒子サイズへと粉砕される。

好都合には、このバインダシステムは、液相と固相とを有しており、固相は、極微粒子化された水硬バインダおよび水酸化カルシウムならびに最大１０％、好ましくは約４％の有機成分で構成されている。液相は、プロピレンジアミン、ジメチルアンモニウムクロライド、およびイソプロピルアルコールの成分を有する単分子または多分子の界面活性物質、可溶化剤、乳化剤、および触媒の混合物であるべきである。処理された層の微細粒子および極微細粒子の不可逆な凝集が、セラミックバインダシステムによって生じ、該バインダシステムと結合している底の部分は高度に圧縮されている。廃棄物処理場の内部空間に貯蔵される廃棄物または他の類似の物質が、鉱物成分を加えることによって、特には前記セラミックバインダシステム（ＣＢＳ）によって結着される。

従来からの安定化システムに比べ、ＣＢＳコンソリッドは、土壌の特性の大きな改善を特徴とする。地耐力が、３倍〜５倍向上する。水の浸入に対するシールゆえ、耐霜性が大幅に向上する。同様に、潜在的に有害な物質も、もはや浸出しない。この土壌処理は、比較的簡単な方法で実行でき、構成時にいかなる時間的制約も伴わない。この土壌改良は、恒久的であって時間とともに向上し、したがって好ましい長期間効果が得られる。その場に存在する土壌を使用することによって、コストを大幅に減らすことができ、高価な鉱物原料を購入する必要がないという点でも、同様に節約が可能である。同じことが、決着される他の材料のすべてに関しても当てはまり、それらをＣＢＳコンソリッド系によって圧縮することができる。

コンソリッド系の作用の基本的態様は、粘度鉱物の表面に結合し、これら粘度鉱物の特性を変化させ、安定な凝集の形成を可能にする天然有機ポリマーの作用態様である。

廃棄物処理場の衛生化および廃棄物の分離についてここで説明した考え方は、その持続可能性、環境および天然資源に対する可能な限りの優しさ、ならびにきわめて好ましいコスト構造を特徴とする。ここに示される家庭廃棄物のための分離プラントは、水、堆肥、バイオガス、金属およびプラスチックのさらなる使用を可能にするほか、さらに電気エネルギーの生成を可能にする。特別な方法によって、鉱物成分を、建設産業においてセラミック・バインダＣＢＳとして使用することができる。最終的に処分しなければならないのは、家庭廃棄物のわずか５％未満である。これらがすべて、コストの大幅な低減に貢献する。いわゆるコンソリッド法によって、廃棄物処理場を長期にわたってシールすることができ、したがって一杯になった廃棄物処理場を、何らかの他の方法で利用することができ、さらなる衛生化作業は不要である。

本発明は、以上述べた種類の方法に関連するものであって、該方法によって、廃棄物、特には家庭廃棄物が脱水され、含まれているバイオマスから分離され、次いで金属／プラスチックの分離が行なわれ、これらが二次原料として産業サイクルにリサイクルされる。廃棄物を廃棄物処理場に導入する前に、該廃棄物は、鉱物成分を加えることによって固められ、その固有の結合力が活性化されるべきであり、さらに廃棄物中の有害物質も固定化されるべきである。

残留物の分離が好ましいことが分かっており、その後に、分離された鉱物物質および／または特別に送り込まれるスラグまたは灰が、セラミック・バインダを形成すべく処理される。この方法において、主たる成分は、
・水、
・バイオマス／堆肥／バイオガス、
・Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ金属などの金属、
・残余の廃棄物成分
・残留物
として生成される。

残余の廃棄物成分および／または残留物および／または最終的に生成された灰からの鉱物物質を、バインダ（ＣＢＳ）を生成するための原材料として使用することができる。粉砕処理においてスラグを篩い分けし、スラグ砂および／または発電所の灰および／またはテクトシリケートと混合すべきである。

本発明によるプラントは、いわゆるリサイクルの理念に基づいている。材料が、競争力のあるコストおよび環境に優しい方法で、産業の要求する品質で製造される。環境への負荷が、一方では、処理されなければならない廃棄物の量の低減によって緩和され、他方では、得られた原材料を産業へとリサイクルすることによって天然の原材料資源を節約することで緩和される。

本発明は、さらに、混合物および複合材料を機械的な方法によって***および分離することに関連し、当該方法においては、搬送されている粒子を急激に停止させるパルスの送出が利用される。複合材料または混合物において、構成成分が、前記複合材料または混合物の流れを突然に妨げる装置を使用してパルスによって分解または分離され、複合材料要素の層内または層間に衝撃波が生み出され、この衝撃波がこれら複合材料要素を分解する。この目的のため、処理用空気を、垂直軸を有するロータ内に螺旋状に下方へと生成された搬送経路と反対に、上昇する流れの経路で供給すると好都合であることが分かっており、複合材料の層間に前記衝撃波を、ロータの衝突壁において好ましく生じさせることができる。

本発明のさらなる特徴によれば、半径方向の或る間隔で互いに同軸に配置されている２つの壁面が、それらの軸を中心として互いに相対回転し、遠心力によって運動する複合材料または混合物が、衝突壁から突き出した衝突面の間で運動し、分解される。複合材料を、衝突壁との衝突の際に分解でき、好ましくは成形動作において層状の金属成分が巻き上げられ、金属成分が球状に変形する。

***または分解工程に先立ち、複合要素を１０ｍｍ〜５０ｍｍの粒子サイズへと粉砕しておくと好都合であり、また、場合によっては熱処理を加えると好都合であることが分かっている。さらに、***または分解工程からの排出に対して、分離および／または篩い分け処理、ならびに／あるいは非鉄金属の分留処理を実施すると好都合であろう。

本発明のさらなる特徴によれば、分離が、分離テーブル上で、および／または流動床式分離装置にて行なわれ、分離ののちに金属および／またはプラスチック部分が圧縮される。この目的のため、プラスチックをターボラミナ（ｔｕｒｂｏ ｌａｍｉｎａｒ）分離および識別によって互いに分離すると好都合であり、さらに／あるいは、金属および／またはプラスチック部分を分離ののちに押し出し成形すると好都合である。

密度、弾性係数（剛性、すなわち変形への抵抗性）、強度、および分子のコンステレーションなどの材料固有の特性に基づき、本発明によって生成された衝撃波が材料内を、異なる伝播速度、周波数、および振幅で広がる。粒子との衝突の際にこれら衝撃波によって生じる力が、界面すなわち個々の材料相の間の接触面の付着力を超えた場合、生じた微細な剥離が分解または分離をもたらす。この原理は、本発明に適しており、本発明において意図的に利用される。

典型的な流れの挙動は、例えば金属における弾性伸び、または例えばプラスチックの固有の弾性を超えた場合、球形状の恒久的な変形、または当初の粒子形状の部分的な回復（復元力）を生じさせる。この現象の結果として、複合材料の相分離された要素を、例えば機械、水圧、または空気圧に基づく公知であり広く用いられている技術を使用して、比較的容易に仕分けることができる。

ここに説明した方法は、本発明による装置の簡潔性および機能性を特徴とし、相応して簡単かつ比較的トラブルのない動作が得られる。前述のロータ機械の概念および構成における意図した簡潔性により、困難を伴うことなく技術的実現が可能になる。材料科学からの知識の活用、熱処理方法の利用、コンピュータおよび模擬計算に支援された設計最適化の使用、ならびにプロセス・パラメータの可能な適応および最適化が、予想される実際の効率をさらに向上させるであろう。

本発明は、前述の方法を実行するための装置に関連しており、この装置では、複合材料または混合物の搬送経路が、処理用空気の流れ経路の反対方向にロータの内部空間に設けられ、材料の供給口がロータのリッジ領域に配置されている。搬送経路は、互いに或る一定の間隔で相対運動可能な２つの壁面の間に延び、これら壁面から、相互にずれて配置される衝突面が、両側から搬送経路内に突き出している。

本発明によるさらなる特徴によれば、壁面は同軸曲面であり、さらに／あるいはロータの回転方向に回転可能に取り付けられている。

見て取ることができるとおり、中心プロセスの簡潔性、分離装置、および高い処理能力に鑑み、結果としての分離コストは、実際にかなり低くなるであろう。対応するコストは、最終的には、輸送効率、エネルギー、動作効率（やはり資源の使用に関係する）などの資源のトータルの使用、水、空気、および土地の消費、代替効果などを、すなわち全体としての環境への影響を表わす。このプロセスの経済的なメリットの結果として、無事に処理される廃棄物の流れの量およびそれらの材料の流れへの変換が増加した場合、当然ながら、もたらされる代替に鑑み、対応する天然資源の消費の低減が達成される。

本発明の他の利点、特徴および詳細は、好ましい実施形態の例についての以下の説明、および図面の参照から明らかになるであろう。

図１に示すとおり、廃棄物処理場１０は、地下水を有する土壌２２に対してシールを有しており、当該シールが、トラフ底１４から約１３０°の角度ｗで外向きに傾斜した側壁１５を備えているトラフ１２として設計されている。このトラフ１２の内部空間１８は、廃棄物２４によって満たされ、この廃棄物２４は、トラフの縁１６と同一平面上に位置するカバー２０によって覆われている。

図２に示すとおり、廃棄物２４から底部に向かって流下の可能性がある液体に対するシールは、圧縮された廃棄物２４ａの層の下方に広がる不浸透性プラスチックフィルム２６によって設けられる。トラフ１２の土台部分は、水密層Ａ、Ｂ、およびＣによって形成されており、当該水密性は、添加剤の追加によってもたらされている。また、厚さａ（層Ａ）およびｂは、それぞれ２００および３００ｍｍである。さらに層ＢおよびＣには、ＣＢＳとして知られるセラミックバインダシステムも導入されている。前記層Ａ〜Ｃの不浸透性は絶対的であるので、たとえ上方に位置するプラスチックフィルム２６が破壊された場合でも、土壌２２の水保持層に対するシールが、シール層Ａ〜Ｃによって確保される。これは、水を保持している土壌２２のトラフ内部空間１８への上昇経路に関しても当てはまる。廃棄物２４は、脱水され、かつ安定化すなわち固定化された状態で導入される。廃棄物２４から漏出する水を逃がすため、トラフ１２は、３％の傾斜を備えるように設計されている。これにより、水が回収され、浸出水路（図示されていない）を介してトラフ内部空間１８から除去される。

図３に示すとおり、廃棄物処理場１０のカバー２０は、やはり３つのシール層Ａ、Ｂ、Ｃを有しており、その上に３００ｍｍの厚さｂを有する浸出層Ｄが位置しており、浸出層Ｄは、雨水を放散するための排水路２８を備えている。この浸出層Ｄには、３００ｍｍの厚さｂを有する腐植土層Ｅが乗せられており、この腐植土層が、当該領域の造園のために機能する。腐植土層を保持する手段を設けるために、すなわち腐植土層が降雨および表面水によって洗い流されることを防止するため、１０ｍｍのわずかな厚さｃを有する薄いスラリー層Ｆが、浸食に対する保護として腐植土層に設けられている。

廃棄物処理場１０に堆積される廃棄物は、鉱物成分を加えることによって前もって固定される。廃棄物中に含まれる有害な物質は、特別な添加剤を加えることによって固定化される。廃棄物をこのように処理することで、その固有の結合力が活性化され、そこに含まれている鉱物成分の不可逆な凝集がもたらされる。

日常の家庭廃棄物は、多段式の分離プラントにおいて分離される。このプロセスにおいて、その種々の成分が取り除かれ、あるいは分離される。残された残余の廃棄物は、高エネルギーの燃料を形成すべく処理され、これが火力発電所において電気エネルギーに変換される。

より分かりやすくするため、このプロセスにおいていわゆる出力として生み出される主たる成分のための方法のステップを、初めに以下のとおり表現する。
Ｎ：水。浄化プロセス（水処理）の後に農業または工業において業務用水として使用できる。
Ｐ：バイオマス／堆肥。堆肥プラントにおいて高品質の肥料または土壌改良剤を形成すべく処理される。もたらされるバイオガスは、エネルギーを生み出すために使用することができる。
Ｑ：Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ金属などのさまざまな金属。乾式の機械的プロセス（衝突法）にて分離され、金属加工産業において利用できるようになる。種々のプラスチック、識別システムによって種類毎に分離され、最終製品を形成すべく再粒状化／押し出しプラントにおいて処理され、産業向けに販売される。
Ｒ：残りの廃棄物成分。熱ポテンシャルを利用するため、火力発電所において代替燃料として使用することができる。電気エネルギーのほか、熱エネルギーも生み出され、下水処理からのスラッジの乾燥、および機械的脱水プロセスの補助の両者に使用される。このプロセスから得られた灰は、残りの廃棄物成分の鉱物物質から生み出されるセメント状のバインダシステムであるＣＢＳを生成するための原材料として使用される。
Ｓ：残りの残留物は、固定化され、安定な廃棄物材料として不活性物質廃棄物処理場に導入される。

図４は、方法セクションＮにおける家庭廃棄物の処理を示している。最初に、家庭廃棄物から水が、遠心・摩擦乾燥装置３０において機械的に取り除かれる。水の含有量が、最大６０％（入力）から約２５％まで減少し、残余の水の比較的大部分は、家庭廃棄物のバイオマス中に結合したままである。

得られた水は、従来の機械‐生物式浄化プラント３２にて浄化される。スラッジおよび水への分離が、さまざまな浄化処理によって達成される。得られる清浄水は、水サイクル、例えば３４にて農業用水へと、戻される。残りの水が、スラッジ乾燥工程３８においてスラッジから除去されるが、これは例えば図７に概念的に示されている火力発電所７２からの線３６を通じて供給される廃熱を利用して実行される。次いで、この水が、線４０を介して浄化プラント３２に戻されて浄化され、乾燥されたスラッジ／固形物は、４２の燃料再処理工程へと送られる。スラッジ乾燥処理の際に生成されたバイオガスは、線４４を通じて図５に示されているガスエンジン４６に送られ、ガスエンジン４６によってバイオガスから電気エネルギーが生み出される。

第２のステップでは、方法セクションＰにおいて、乾燥された家庭廃棄物からバイオマスが取り除かれる。この目的のため、すべての廃棄物が、分離プラント４８へと送られる。選別、大重量成分の分離、篩い分けなど、さまざまな乾式機械的分離の原理によって、家庭廃棄物から取り除かれたバイオマスを、堆肥化プラント５０に送ることができる。そこでは、存在している物質が、炉内で堆肥およびバイオガスに変換される。この分離プロセスの際に得られたバイオガスは、線４４ａを介し、電気エネルギーおよび熱のために使用される。線５２を通じて排出された堆肥は、農業および園芸において使用され、残留物は、線５４を通じていわゆる衝突プラント６０に送られる。

第３の方法セクションＱでは、バイオマスのための分離プラント４８から送られて来た残余の廃棄物から、以下で説明するように分離方法を使用して物質を所望の成分へと分離することができるさらなる分離ステーション５６において、金属およびプラスチックが取り除かれる。金属およびプラスチック成分は、乾式機械的方法へと送られる。ここで、最初に鉄金属が、線５８を介して取り除かれる。残りの金属およびプラスチックの分離は、線５８の後で、前記衝突プラント６０において、いわゆる衝突法で行なわれる。パルスの送出および急激な停止（パルスの中断）、ならびに粒子の高い頻度での跳ね返りによって、それらの物理的な相違が分離の目的に利用される。続く篩い分けおよび分離によって、金属およびプラスチックへの分離を行なうことができる。分離された金属は、再利用が可能であり、特にアルミニウムは、アルミニウム工業にて使用される。

プラスチックは、識別装置／分離システム６４へと送られる。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリスチレン（ＰＳ）など、ここで分離されたプラスチックは、ステーション６６において再造粒および押し出し成形処理されて、最終製品が形成される。残りのプラスチックは、高エネルギーの成分として、燃料再処理工程に供給される。参照符号６２の構成要素は、衝突プラント６０からの残余物の放出を示しており、衝突プラント６０を残留物分離工程６８に接続している。

依然として存在する残留物は、基本的に、鉱物、紙、木材、残余の有機物および廃棄物質で構成されている。当該廃棄物質は、方法セクションＲにおいて線６９ａを通じて排出され、線６９ｂからは、鉱物物質が排出される。金属およびプラスチック分離工程５６からの残余のプラスチックとともに、紙、木材、および残余の有機物が、線６９を通じて燃料再処理工程７０へと送られる。得られた燃料は、エネルギーの供給源として火力発電所７２によって使用される。生成された電気エネルギーは、コンセントの供給へと送られる。廃熱は、すでに述べたとおり、熱の線３６を介してスラッジ乾燥工程にて熱源として利用できる。得られた灰およびスラグは、ＣＢＳ製造プラント７４において前記セラミックバインダシステムを製造するために使用される。

前記ＣＢＳ、すなわちすでに述べたとおりセメント状のバインダは、残留物分離工程６８の鉱物凝集体および熱処理からもたらされる灰から製造され、何よりも鉱物廃棄物製品が、前記バインダシステムから取り除かれる。前記バインダシステムは、主として建設産業において使用される。

得られる廃棄物２４も、同様に衛生化されなければならず、それは、方法セクションＳのステーション７８において、特別な固定化方法によって実行される。コンソリッドおよびＣＢＳが、この目的のために使用される。安定化された廃棄物２４ａが、次いで、例えば水など、外部の環境の影響から保護され、最終的にいかなる危険もなく廃棄物処理場に配置することができる。

図９は、前記セラミックバインダシステムＣＢＳの製造に関する。ここに示す方法では、家庭廃棄物や石炭の焼却、あるいは金属鉱石の処理の際の焼却によって生じる原材料を必要とする。このスラグは、セメントの大幅に低コスト化された高品質の代替物として使用できるセメント状バインダＣＢＳのための基礎である。いわゆるＭＶＡスラグから、金属、紙、およびプラスチックなどの異物が除去され、次いで、これらを、価値ある物質のサイクルへと戻すことができる。残留物は、スラグ砂、発電所の灰、テクトシリケート（ケイ酸塩）、粘度鉱物といった添加物と混合され、調製される。ＭＶＡスラグは、まずステーション７５において篩い分けされ、微粉が浄化されてミルすなわち粉砕機７６に供給され、そこでスラグ砂、発電所の灰、およびテクトシリケートと混合される。

ＣＢＳによれば、ＭＶＡスラグの価値ある利用が可能であり、したがって、この点で廃棄物処理の負担を被ることがない。全体として、原材料（スラグ）を付加的な支払いによって得ることができ、例えば重金属などの他の材料から機械的な方法にて分離でき、最後に比較的少量のエネルギーを使用してバインダＣＢＳへと変換できるため、このバインダのトン当たりの製造コストに対する経済的効果はきわめて高い。

ＣＢＳによって作られたコンクリートは、最大で２５％圧縮強度が増加し、最大で５０％膨張が低減する。したがって、クラックが生じにくい。製造プロセスそのものは、比較的簡素であり、したがって費用対効果に優れている。これらすべてが、従来からのポルトランドセメントに比べて最大３０％のコスト節約をもたらす。

スラグがもはや処分されず、原材料として好都合に使用することができるため、多大な環境上の利益が存在する。材料が、すでに前のプロセスにおいて焼いて灰にされているため、この材料を製造するために必要なエネルギーは、きわめて少ない。したがって、セメントの製造に通常使用されている天然資源を節約することができる。

土壌または他の混合物の安定化または固定化は、常に大きな問題であった。これは、高いコストにて、不十分な方法によってのみ解決可能であった。多くの場合、従来からの方法を使用する安定化は、短期間のみ有効である。さらに、土壌のみならず地下水にも悪い影響を及ぼしうる環境上の問題が生じることもしばしばである。

バインダとして使用される化学製品は、異成分からなる土壌においては、限られた範囲においてしか安定化の要件を満足できない。土壌の物質は、それらの化学‐鉱物的ならびに物理的組成に関し、連続的に変化する。これが、安定化が成功し、持続することを、今までのところきわめて困難に、あるいはまったく不可能にしている。土または土壌のような異成分からなる構造には、安定化および固定化のために代替の製品が必要である。ＣＢＳコンソリッド法こそがこの代替品である。したがって、今やＣＢＳコンソリッドを使用して、土、土壌、塵埃、および他の異成分からなる生成物を結合させ、持続的に圧縮することが可能である。

未処理のサンプルとＣＢＳコンソリッドにて処理されたサンプルとの間の比較すると、土壌または他の材料の微細構造および特性における大きな相違が示される。ＣＢＳコンソリッドによる処理によって、土壌の毛管上昇すなわち水への感度が、大幅に低下する。

コンソリッドは、主として有機物質で構成され、さらに２つの相、すなわち液相コンソリッド４４４（または、Ｃ４４４）および固相ソリドライ（Ｓｏｌｉｄｒｙ）で構成されている。液相は、プロピレンジアミン、ジメチルアンモニウムクロライド、およびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の成分を有する単分子および多分子の界面活性物質、可溶化剤、乳化剤、および触媒の混合物であり、本発明に不可欠である以下の物理的、化学的、および安全関連の特性を有している。

固体（粉体）相は、９６％超の極微細粒子化された市販のセメントおよび水酸化カルシウムならびに４％の有機成分からなるソリドライとして構成され、本発明に不可欠である以下の物理的および化学的特性を有している。

この有機成分は、特定の含有量のアルキルアミンおよびジメチルアンモニウムクロライドを有する単分子および多分子の界面活性物質、ポリアクリレート、ならびに反応剤のパラフィン状の混合物である。

コンソリッドシステムの作用の態様についての基本的知識があれば、コンソリッドが、土壌の孔および微小孔範囲において界面活性的に機能して接触水分膜を分解し、これにより主として処理された土壌の微細粒子および極微細粒子の不可逆な凝集を引き起こし、粘着力および内部摩擦角を増加させ、土壌の固有の結合力の活性化によって土壌の高度な圧密性を生じさせるということが理解できる（Ｇｉｕｒｇｅａら、１９９８年）。

活性物質ソリドライは、ボール・ミルまたはインパクト・ミキサーにて、ＣＢＳまたはセメントなどの水硬性バインダに機械的に作用を及ぼすことによって製造され、これによってセメントまたは水酸化カルシウム粒子が、パラフィン状の成分によって完全に覆われることとなる。乾燥製品ソリドライは、水を抑止し、土壌の水感度につながり、土壌の固有の結合（粘着力、強度）を強化する。同時に、活性物質の膨潤挙動によって、土壌の毛管への表面水の浸入が防止され、コンソリッド４４４（登録商標）と一緒に、土壌中の水の毛管上昇を低減する。したがって、これらの固体物を、土壌の毛管周辺部に関して顕著な相乗効果を有する「詰め物」と見ることができる（Merklerら、1996年；Giurgeaら、1998年）。

図１０〜１４に、衝突プラント６０の領域における複合材料の分離を示す。両面がＰＥ層８２で覆われたアルミニウム合金の中央層８４を有する厚さｅの複合ストリップ８０が、搬送方向ｘに、この搬送方向と交差する衝突壁８６へと送られる（図１０）。この加速度のパルス、および衝突８６におけるこのパルスの突然の中断、ならびに複合ストリップ８０の層８２、８４間に生じる衝撃波によって、例えば密度、弾性、延性など種々の材料の物理的相違が利用される。つまり、複合ストリップ８０の構成要素８２と８４との挙動の相違によって、これら構成要素が互いに分離する。

衝突壁８６への衝突によって、変形しやすい材料、例えばアルミニウム層８４が変形する一方で、弾性材料すなわち２つのプラスチック層８２は、衝突のエネルギーを吸収し、結果としてこれらＰＥ層８２の構造に関する変化は、まったく生じないか、生じてもわずかである。具体的には、複合材料８０にこのような処理が施された場合、金属層８４が変形する一方で、プラスチック層８２は、短時間の変形ののちに復元力によって当初の状態に戻る。この複合材料８２と８４との挙動の相違によって、両者の間にせん断力が生じ、このせん断力により層８２と８４とがそれらの相の境界に沿って分離する。混合物においては分離が生じることはないが、やはり物理的な相違のため、混合物中に存在する各材料が異なる構造を有する。例えば、材料の相異なる特徴的な構造が、前述の物理的特性に応じて生み出される。

図１０のステップｂ）は、アルミニウム層８４のかなり大きな恒久的変形、および２つのプラスチック層８２の極めて短時間の変形を示しており、層８２、８４の材料間の相の境界にせん断力が生じている。

図１０のステップｃ）においては、球形となったアルミニウム層８４、およびプラスチック層８２の両者が、パルス方向ｘと反対方向に跳ね返り、プラスチック層８２が、復元力の結果として、ステップｂ）の変形状態から伸びて元の状態に戻った。金属は変形し、その結果、巻き上げられた金属層８４からなる球形構造を有する。これらの球８４ａは、処理前の平板構造における厚さ寸法よりもはるかに大きい直径を有している。

以上説明した変化が、図１１、１２に示されている。図１１のステップａ）は、細長い層８２、８４を有する当初の製品８０を示している。ｂ）に分離の途中の状態が示されており、層８２が互いに口状に開き、中央のＡｌ層８４は、パルス方向ｘと反対方向に舌状に丸まり始めている。ステップｃ）では、中央層８４が次第に球状になりつつあり、図１２に示されるとおり球形８４ａに達する。層８２は、前述のとおり当初の形状に戻る。

図１３においては、互いに向かい合う衝突面９０、９０ａが、互いに水平方向の間隔ｇで、半径方向の間隔ｆで離間して、平行な湾曲を有する２つの壁面８８、８８ａから突き出している。一方の壁面８８が、他方の壁面８８ａに対して方向ｙに、すなわち複合材料８０の搬送方向ｘに回転している。符号ｚで示す線は、粒子の衝突運動を示す線である。

図１４には、ロータ軸Ｍを中心とする回転方向ｙ_１を有するロータ９２が示されており、このロータ９２のロータ空間９４へと、材料混合物が上方から材料導入口９６を通じて供給される。材料混合物の複合材料８０は、重力によって下方へと導かれるが、その螺旋状の搬送経路がｑで示されている。下方から処理用空気が導入され、その流れの経路ｔは前記搬送経路ｑに逆行して延びている。ロータ空間９４内における複合材料８０の滞留時間は、上昇空気によって左右される。容易に分散される粒子および塵埃は、渦流に取り込まれて出口９８を通じて処理用空気とともにロータ９２から排出される。

本発明の廃棄物処理場のモデルを示す概略図である。 廃棄物処理場の土壌領域およびそのカバーを横切る断面を示す拡大部分断面図である。 廃棄物処理場の土壌領域およびそのカバーを横切る断面を示す拡大部分断面図である。 脱水に関する方法を示す図である。 バイオマスの分離に関する方法を示す図である。 金属／プラスチックの分離に関する方法を示す図である。 残留物の分離に関する方法を示すフローチャートである。 残留物の分離に関する方法を示すフローチャートである。 セラミックバインダシステムの製造に関する方法を示すフローチャートである。 複合要素が衝突壁に衝突するときの過程の一部を３つのステップで示す概略図である。 衝突壁へと送り込まれた複合要素における変化を３つの段階で示す概略図である。 複合要素の第４の段階を示す概略図である。 この過程における回転する衝突面を示す平面概略図である。 ロータを示す側面概略図である。

符号の説明

１０ 廃棄物処理場
１２ トラフ
１４ トラフ底
１５ 側壁
２２ 土壌
９２ ロータ
９４ ロータの内部空間
Ｂ 水密層
Ｃ 水密層
ｑ 複合材料の搬送経路
ｔ 処理空気流通経路

Claims (30)

1. 固体の有機または無機物質、複合材料、およびそれらの混合物の廃棄物および残留物を貯蔵するための廃棄物処理場において、
   トラフ底（１４）と側壁（１５）とを有するトラフ（１２）が土壌（２２）に配置され、該トラフのトラフ底が、セラミックバインダシステム（ＣＢＳ）の成分を有する少なくとも２つの水密層（Ｂ、Ｃ）を含んでいることを特徴とする廃棄物処理場。
2. 請求項１において、上部水密層（Ｃ）と廃棄物材料（２４、２４ａ）との間に、少なくとも１つの水密プラスチックフィルム（２６）が平坦に配置されていることを特徴とする廃棄物処理場。
3. 請求項２において、圧縮された破片が廃棄物材料（２４ａ）として前記プラスチックフィルム（２６）上に貯蔵されることを特徴とする廃棄物処理場。
4. 請求項１ないし３の何れか一項において、トラフ底（１４）と側壁（１５）との間の角度（ｗ）が９０°から１５０°、好ましくは約１３０°であることを特徴とする廃棄物処理場。
5. 請求項１ないし４の何れか一項において、前記トラフ底（１４）が水平方向に対して最大約１０°の角度で傾斜していることを特徴とする廃棄物処理場。
6. 請求項１ないし５の何れか一項において、雨水を放散するための少なくとも１つの浸出層（Ｄ）が当該浸出層の上に配置されている少なくとも２つの水密層（Ｂ、Ｃ）を含んでいるカバー（２０）を特徴とする廃棄物処理場。
7. 請求項６において、前記浸出層（Ｄ）に排水路（２８）が設けられていることを特徴とする廃棄物処理場。
8. 請求項６または７において、前記浸出層（Ｄ）に腐植土層（Ｅ）が重ねられており、当該腐植土層が、オプションで、浸食を防止する薄いスラリー層（Ｆ）を有することを特徴とする廃棄物処理場。
9. 請求項１ないし８の何れか一項において、水硬性化合物用の無機バインダであって、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、および／または石灰を含んでいる物質が混合され、粉砕され、さらに焼結するまで焼成された無機バインダが前記水密層（Ｂ、Ｃ）に設けられていることを特徴とする廃棄物処理場。
10. 請求項１ないし９の何れか一項において、前記バインダシステムが、液相と固相とを有しており、当該固相が、極微粒子化された水硬性バインダと、水酸化カルシウムと、最大１０％、好ましくは約４％の有機成分とで構成されていることを特徴とする廃棄物処理場。
11. 請求項１０において、前記液相が、プロピレンジアミン、ジメチルアンモニウムクロライド、およびイソプロピルアルコールの成分を有する単分子または多分子の界面活性物質、可溶化剤、乳化剤、および触媒の混合物であることを特徴とする廃棄物処理場。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項において、処理された層の微細および極微細粒子の不可逆な凝集が、セラミックバインダシステムによって生じ、その底部成分が当該バインダシステムと結合して高度に圧縮されていることを特徴とする廃棄物処理場。
13. 請求項１ないし１１の何れか一項において、当該廃棄物処理場の内部空間（１８）に貯蔵される廃棄物（２４、２４ａ）または他の類似する物質を、鉱物成分、特にはセラミックバインダシステム（ＣＢＳ）を添加して固めることを特徴とする廃棄物処理場。
14. 固体の有機または無機物質、複合材料、およびそれらの混合物の廃棄物および残留物、特には請求項１ないし１３の何れか一項に記載の廃棄物処理場の成分としての家庭廃棄物を処理する方法であって、
    前記廃棄物および残留物を脱水し、含まれているバイオマスから分離し、次いで金属／プラスチックの分離を行い、これらを二次原料として産業サイクルし、
    該残留物の分離に引き続いて、残余の廃棄物成分および／または残留物および／または最終的に生成された灰からの鉱物物質を、バインダ（ＣＢＳ）を生成する原材料として使用し、さらに／あるいはセラミック・バインダを形成するため特別に送り込まれるスラグまたは灰と一緒に処理し、
    かつ、トラフ底（１４）と側壁（１５）とを有するトラフ（１２）が土壌（２２）に配置され、該トラフのトラフ底が、前記セラミックバインダシステム（ＣＢＳ）の成分を有する少なくとも２つの水密層（Ｂ、Ｃ）を含んでいる
    ことを特徴とする方法。
15. 請求項１４において、廃棄物を前記廃棄物処理場へと導入する前に、該廃棄物を鉱物成分を添加して結着し、その固有の結合力を活性化することを特徴とする方法。
16. 請求項１４または１５において、廃棄物中の有害物質を固定化することを特徴とする方法。
17. 請求項１４ないし１６の何れか一項において、当該方法が実行によって生成する主たる成分の形態が、
    ・水、
    ・バイオマス／堆肥／バイオガス、
    ・Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ金属などの金属、
    ・残余の廃棄物成分
    ・残留物
    であることを特徴とする方法。
18. 請求項１４ないし１７の何れか一項において、粉砕工程においてスラグを篩い分けて、スラグ砂および／または発電所の灰および／またはテクトシリケートと混合することを特徴とする方法。
19. 請求項１４ないし１８の何れか一項において、前記複合材料または混合物の成分を、該複合材料または混合物の流れを急激に遮断する装置を使用してパルスによって分解または分離することを特徴とする方法。
20. 請求項１９において、処理用空気を、垂直軸を有するロータ（２６）内に下向きに螺旋状に生成される搬送経路と反対の方向に、上昇流経路で供給することを特徴とする方法。
21. 請求項２０において、前記複合材料の層間に、前記ロータの衝突壁にて衝撃波を生成させることを特徴とする方法。
22. 請求項２０または２１において、互いに半径方向のある間隔で同軸に配置された２つの壁面が、それらの軸心を中心として互いに相対回転し、遠心力によって運動する前記複合材料または混合物を、衝突壁から突き出している衝突面の間を運動させて分解することを特徴とする方法。
23. 請求項１４ないし２２の何れか一項において、前記複合材料の金属成分が球へと成形され、場合によっては層状の金属成分が該成形操作の際に巻き上げられるように、前記複合材料（８０）を、衝突壁（８６）と衝突させることによって分解することを特徴とする方法。
24. 請求項１４ないし２３の何れか一項において、前記複合材料に、分離または分解処理の前に熱処理を施し、オプションで該分離または分解操作からの放出物に、非鉄金属のための分離および／または篩い分け処理ならびに／あるいは分割処理を施すことを特徴とする方法。
25. 請求項１４ないし２４の何れか一項において、前記金属および／またはプラスチック部分を、分離に続いて圧縮または押し出し成形することを特徴とする方法。
26. 請求項１４ないし２５の何れか一項において、前記プラスチックを、ターボラミナ分離および／または識別によって互いに分離することを特徴とする方法。
27. 廃棄物および残留物からバインダを製造して、請求項１４ないし２６の何れか一項に記載の方法を実行する装置であって、
    混合物を含んでいる廃棄物および残留物材料の搬送経路（ｑ）が、ロータ（９２）の内部空間（９４）において処理用空気の流通経路（ｔ）と反対の方向に延び、
    該残留物の分離に引き続いて、残余の廃棄物成分および／または残留物および／または最終的に生成された灰からの鉱物物質を、バインダ（ＣＢＳ）を生成するための原材料として使用し、さらに／あるいはセラミックバインダを形成するため特別に供給されるスラグまたは灰と一緒に処理する
    ことを特徴とする装置。
28. 請求項２７において、前記ロータ（９２）のリッジ領域に材料の供給口（９６）が配置されていることを特徴とする装置。
29. 請求項２７または２８において、前記壁面（９０、９０ａ）が同軸に湾曲していることを特徴とする装置。
30. 請求項２７ないし２９の何れか一項において、前記壁面（９０、９０ａ）が、前記ロータ（９２）の回転方向（ｙ_１）に回転できるように取り付けられていることを特徴とする装置。

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