JP6201407B2 - 混合した植物と土砂との分離方法 - Google Patents
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Description
本発明は、混合した植物と土砂との分離方法に関する。
一般廃棄物を焼却のために分別する方法として、廃棄物を、破砕装置で破砕し、分解混合装置で粉砕すると共に脱水して混合した後に、比重分類装置で比重別に分別する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、一般廃棄物が、金属類、重可燃物等の重比重ごみと、残飯類、レンガ、コンクリート等の中比重ごみと、高分子シート、上、布類等の軽比重ごみとに分別される。
ところで、放射能で汚染された土地を除染する除染作業の際には、地面に落ちている植物を回収し、回収した植物を焼却して減容化する必要がある。しかし、回収する植物は土砂と混合しているため、焼却しても土砂分が減容化されず、減容化の割合は小さくなる。従って、処分費用を低減するために、回収した植物と土砂とを分離する必要がある。ここで、植物は多くの水分を含んで腐敗した状態になっているため、混合した植物と土砂とを分離する作業は難作業となるが、この分離作業を効率的に実施してさらに処分費用を低減することが望まれる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、混合した植物と土砂との分離作業を効率的に実施して汚染された植物の処分費用を低減することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る混合した植物と土砂との分離方法は、植物と土砂との混合物を、衝撃式粉砕脱水機に投入して衝撃により粉砕すると共に脱水する工程と、前記衝撃式粉砕脱水機で粉砕されると共に脱水された前記混合物を、ファンにより生じる空気の流れによってサイクロン分級機に投入して、植物の粒子と土砂の粒子とに分級する工程とを備え、前記ファンによる送気量を、前記サイクロン分級機において、土砂粒子が下降し、植物粒子が上昇するように設定し、前記サイクロン分級機から前記植物の粒子を運ぶ空気流を、流路を一部を空けて遮る壁であって当該壁の下部にのみ前記流路との間に隙間を形成する壁で変化させ、前記植物の粒子を該壁に衝突させることで、前記植物の粒子を空気流から分離して回収する。
前記混合した植物と土砂との分離方法において、前記サイクロン分級機から前記植物の粒子を運ぶ空気流を、流路を一部を空けて遮る壁であって当該壁の下部にのみ前記流路との間に隙間を形成する壁で変化させ、前記植物の粒子を該壁に衝突させることで、前記植物の粒子を空気流から分離して回収してもよい。
また、本発明に係る混合した植物と土砂との分離方法は、植物と土砂との混合物を、衝撃式粉砕脱水機に投入して衝撃により粉砕すると共に脱水する工程と、前記衝撃式粉砕脱水機で粉砕されると共に脱水された前記混合物を、ファンにより生じる空気の流れによってサイクロン分級機に投入して、植物の粒子と土砂の粒子とに分級する工程とを備え、前記ファンによる送気量を、前記サイクロン分級機において、土砂粒子が下降し、植物粒子が上昇するように設定し、前記サイクロン分級機から前記植物の粒子を運ぶ空気流を、流路の途中に設けられた流路断面積が拡大する拡大部により減速させ、前記植物の粒子を、前記拡大部に連通する排出管を通して該拡大部から下方に落下させることで、前記植物の粒子を空気流から分離して回収する。
また、前記混合した植物と土砂との分離方法において、前記衝撃式粉砕脱水機は、複数の部材が回転軸から放射方向に延びる回転体と、該回転体の周囲に設けられたライナ板とを備え、該回転体の回転中に前記複数の部材が前記混合物に与える衝撃と、前記回転体の回転による遠心力により前記ライナ板に衝突することにより前記混合物に与える衝撃とにより、前記混合物を粉砕すると共に脱水してもよい。
本発明によれば、混合した植物と土砂との分離を効率的に実施して汚染された植物の処分費用を低減することができる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る植物と土砂との分離方法では、除染作業の際に地面から除染物として回収した植物と土砂との混合物を対象とする。図１は、本実施形態に係る植物と土砂との分離方法で使用する処理装置１０を示す図である。この図に示すように、処理前の混合物は、一時的にヤードに仮置きされた後にホッパ１１に投入されてベルトコンベア１２で処理装置１０に搬送される。そして、処理装置１０で分離された土砂と植物とは夫々ホッパ１３、１４に投入されてベルトコンベア１５、１６で仮置き場に搬送される。
処理装置１０は、含水した植物と土砂との混合物１を粉砕すると共に乾燥させる粉砕脱水機２０と、粉砕され脱水された混合物の粒子２を植物と土砂とに分離する分級機３０とを備えている。粉砕脱水機２０は、内部に粉砕脱水室２１を有するボックス２２と、ボックス２２の上部に設けられた投入部２３と、粉砕脱水室２１内に設けられた回転ブレード２４と、ボックス２２の側壁内面に貼り付けられたライナ板２５と、ボックス２２の側壁下部に設けられた給気口２６と、ボックス２２の上部に設けられたダクト２７とを備えている。
ダクト２７は、ボックス２２の上部から上方へ延びている。このダクト２７の上部には円筒状のケーシング２８が設けられており、このケーシング２８に循環ファン４０が設置されている。また、ケーシング２８と分級機３０の上部とは水平に延びるダクト４２で接続されている。さらに、分級機３０のトップノズル３２Ｄと上記給気口２６とはダクト４４で接続されている。即ち、処理装置１０では、空気が、給気口２６、粉砕脱水室２１、ダクト２７、ケーシング２８、ダクト４２、分級機３０、ダクト４４、そして給気口２６の順序で循環する。
粉砕脱水機２０では、投入部２３から粉砕脱水室２１に含水した植物と土砂との混合物１が投入される。また、回転ブレード２４は、粉砕脱水室２１の下部に鉛直軸周りに回転可能に配されており、高速で回転されて混合物１を粉砕する。大きな粒子は、回転ブレード２４の内周側において繰返し粉砕され、粉砕された小さい粒子２は、回転ブレード２４の回転による遠心力でライナ板２５に衝突される。
ここで、混合物１の粒子が回転ブレード２４の衝撃で破壊することにより、粒子の表層の水分が弾き出され、粉砕された小さい粒子２がライナ板２５に衝突した衝撃で破壊することにより、粒子２の水分が搾り出される。これにより、乾燥した小さい粒子２が得られる。そして、粉砕脱水室２１内の粉砕された小さい粒子２と、該粒子２から搾り出されてできた水滴（ミスト）５とは、粉砕脱水室２１から分級機３０に流れる空気によって分級機３０へ送られる。
分級機３０は、サイクロン式の乾式分級機であり、上部３２Ａが円筒状に、下部３２Ｂが下方に向かって径が小さくなる円錐台形状に形成されたケーシング３２を備える。このケーシング３２の上部３２Ａには、ダクト４２が接続されている。ここで、ダクト４２は、ケーシング３２の接線方向に延びると共にケーシング３２の軸心から外周側にずれた位置に接続されており、これにより、ケーシング３２内では壁面に沿って旋回する空気流が形成される。
また、ケーシング３２の下部３２Ｂにはボトムノズル３２Ｃが設けられ、ケーシング３２の上部３２Ａにはトップノズル３２Ｄが設けられている。ボトムノズル３２Ｃは、下部３２Ｂの先端に設けられた開口であり、一方、トップノズル３２Ｄは、上部３２Ａの軸心に上部３２Ａの上面を貫通するように設けられた円筒状の管である。
ここで、ケーシング３２の下部３２Ｂでは、壁面に沿って旋回しながら下降する空気流Ａ１と、中心部で上昇する空気流Ａ２とが生じる。また、土砂の粒子３は植物の粒子４に比して比重が大きくなっており、比重の大きな土砂の粒子３は、空気流Ａ１によりボトムノズル３２Ｃから排出され、比重の小さな植物の粒子４と水滴５とは、空気流Ａ２によりトップノズル３２Ｄから排出されるように、循環ファン４０により分級機３０へ送る空気量が設定されている。そして、ボトムノズル３２Ｃから排出された土砂の粒子３は、ホッパ１３に投入されてベルトコンベア１５で仮置き場に搬送される。一方、トップノズル３２Ｄから排出された植物の粒子４と水滴５とは、空気と共にダクト４４内を流れる。
トップノズル３２Ｄから水平に延びるダクト４４の水平部４４Ａには、植物の粒子４を回収する回収部５０が設けられている。この回収部５０は、隔壁５２と排出管５４とを備える。水平部４４Ａの断面は矩形状であり、隔壁５２は、水平部４４Ａを上流側と下流側とに隔てる矩形状の板である。ここで、隔壁５２の上辺及び左右の側片は夫々、水平部４４Ａの上面及び左右の側面に接合されているのに対して、隔壁５２の下辺と水平部４４Ａの下面との間には狭い間隙５５が形成されている。また、水平部４４Ａの下面には矩形状の開口４４Ｂが形成されている。この開口４４Ｂは、隔壁５２の直下から上流側へ広がっており、水平部４４Ａの下部の開口４４Ｂの周囲に排出管５４の上端が接合されている。排出管５４は、下端が開口したチューブ状の管状体である。
以上のような構成の回収部５０では、植物の粒子４を運ぶ空気が隔壁５２の手前で隔壁５２の下側に回りこんで間隙５５を通過する。この際、植物の粒子４は、慣性力によりそのまま直進して隔壁５２に衝突し、排出管５４内に落下する。即ち、回収部５０は、慣性衝突を利用したインパクタであり、空気流から植物の粒子４を分離する。そして、排出管５４内に落下した植物の粒子４は、排出管５４内を滑り落ちてホッパ１４に投入されベルトコンベア１６で仮置き場に搬送される。
以上説明したように、本実施形態に係る植物と土砂との分離方法では、まず、除染作業の際に回収した植物と土砂との混合物１を、衝撃式の粉砕脱水機２０に投入して衝撃により粉砕すると共に脱水し、次に、衝撃式の粉砕脱水機２０で粉砕されると共に脱水された混合物１を、サイクロン式の分級機３０に投入して、植物の粒子４と土砂の粒子３とに分級する。これにより、除染作業の際に回収して焼却する植物から、焼却後に減容化されない土砂を除去できるため、除染作業の際に回収した汚染物の減容化の割合を大きくすることができ、当該汚染物の処分費用を低減できる。
また、粉砕脱水機２０において水分を含んだ植物と土砂との混合物１を、粉砕すると共に脱水することにより、サイクロン式の分級機３０において分級し易い微粉の粒子２を得ることができる。従って、混合した植物と土砂との分離を効率的に実施して汚染植物の処分費用をさらに低減できる。
また、衝撃式の粉砕脱水機２０では、加熱によらずに衝撃により混合物１を脱水するため、脱水のための外部熱源を不要にすることができる。従って、消費電力を低減でき、汚染物の処分費用をさらに低減できる。
さらに、本実施形態に係る処理装置１０では、サイクロン式の分級機３０から植物の粒子４を運ぶ空気流を、ダクト４４の水平部４４Ａ内の流路を一部を空けて遮る隔壁５２で変化させ、植物の粒子を隔壁５２に衝突させることにより、即ち、慣性衝突を利用することにより、植物の粒子４を空気流から分離して回収する。これにより、２段式のサイクロン分級機等に比して装置を小型化できる。
図２は、他の実施形態に係る回収部６０を示す斜視図である。この図に示すように、回収部６０は、ダクト４４の水平部４４Ａに設けられた拡大部６２と、拡大部６２から下方に延びる上述の排出管５４とを備える。拡大部６２は、矩形箱状に形成されており、水平部４４Ａの流路断面積が拡大部６２において拡大する。また、拡大部６２の下面には開口６２Ｂが形成されており、拡大部６２の下部の開口６２Ｂの周囲に排出管５４の上端が接合されている。
以上のような構成の回収部６０では、拡大部６２において水平部４４Ａの流路断面積が拡大していることにより、拡大部６２において空気の流速が低下する。これによって、空気流で運ばれた植物の粒子４（図１参照）は、減速して排出管５４内に落下する。また、水滴５（図１参照）は空気流で運ばれる。即ち、回収部６０は、植物の粒子４を運ぶ空気流を減速させることにより、水分を含んだ空気流から植物の粒子４を分離する。
なお、回収部６０には上述の隔壁５２を設けてもよい。また、拡大部６２を矩形箱状にすることは必須ではなく、拡大部６２は、水平部４４Ａの流路断面積を拡大させる構成であればよい。
図３は、他の実施形態に係る回収部７０を示す図である。この図に示すように、回収部７０は、ダクト４４の水平部４４Ａの下流側の鉛直部４４Ｃに設けられた拡大部７２と、拡大部７２に設けられた回転体７４と、回転体７４の外周面に当接したスクレーパー７６と、スクレーパー７６の近傍において拡大部７２に接続された排出管７８とを備えている。
拡大部７２は、矩形箱状に形成されており、鉛直部４４Ｃの流路断面積が拡大部７２において拡大する。回転体７４は、網材等の多孔材で形成された多孔ベルト７４Ａと、この多孔ベルト７４Ａを回転させる左右一対のドラム７４Ｂ、７４Ｃとを備えている。多孔ベルト７４Ａの上下両面は鉛直部４４Ｃに面して配されており、鉛直部４４Ｃで下向きに流れる空気流が、多孔ベルト７４Ａの上下両面を通過する。ここで、多孔ベルト７４Ａの孔径は、植物の粒子４の粒径より小さく設定されており、空気流で運ばれた植物の粒子４は、多孔ベルト７４Ａの上面で捕獲される。
スクレーパー７６は、多孔ベルト７４Ａのドラム７４Ｂに巻き掛けられた部分に当接しており、多孔ベルト７４Ａの上面側から植物の粒子４を掻き落とす。また、スクレーパー７６は、掻き落とした植物の粒子４の排出路と空気流路とを隔てるように配されている。これにより、スクレーパー７６で多孔ベルト７４Ａの上面側から掻き落とされた植物の粒子４は、排出管７８内に落下する。また、水滴５（図１参照）は空気流で下方へ運ばれる。即ち、回収部７０は、植物の粒子４を回転する多孔ベルト７４Ａで捕獲して排出路へ送ることにより、水分を含んだ空気流から植物の粒子４を分離する。
なお、多孔材からなる回転体をベルトとすることは必須ではなく、該回転体は、多孔材からなるドラムでもよい。また、スクレーパー等の植物の粒子４を回転体から掻き取る部材を設けることは必須ではなく、植物の粒子４を回転体から自重で落下させるようにしてもよい。
図４は、他の実施形態に係る植物と土砂との分離方法で使用する処理装置１００を示す図である。この図に示すように、処理装置１００は、分級機３０に加えて分級機１５０を備える。この分級機１５０は、分級機３０と同様の構成のサイクロン式の乾式分級機であり、分級機３０のトップノズル３２Ｄと分級機１５０のケーシング３２の上部３２Ａとは、ダクト１４２で接続されている。このダクト１４２は、ケーシング３２の接線方向に延びると共にケーシング３２の軸心から外周側にずれた位置に接続されており、これにより、ケーシング３２内では壁面に沿って旋回する空気流が形成される。
ここで、植物の粒子４が、壁面に沿って旋回しながら下降する空気流Ａ１によりボトムノズル３２Ｃから排出され、水滴（ミスト）５が、中心部で上昇する空気流Ａ２によりトップノズル３２Ｄから排出されるように、循環ファン４０により分級機１５０に送る空気量が設定されている。そして、ボトムノズル３２Ｃから排出された植物の粒子４は、ホッパ１４に投入されてベルトコンベア１６で仮置き場に搬送される。
図５は、他の実施形態に係る植物と土砂との分離方法で使用する処理装置２００を示す図である。この図に示すように、処理装置２００は、粉砕脱水機２０に替えてツイスター工法を用いた粉砕脱水機２２０を備える。この粉砕脱水機２２０は、内部に粉砕脱水室２２１が形成された円筒状のケース２２２と、ケース２２２の軸心に配された回転軸２２３と、回転軸２２３の軸方向の複数の位置に夫々複数ずつ取り付けられたチェーン２２４とを備えている。各位置に取り付けられた複数のチェーン２２４は、回転軸２２３の周りに所定の角度間隔（例えば、９０°）で配されている。
以上のような構成の粉砕脱水機２２０では、大きな粒子が、チェーン２２４で繰返し粉砕される。また、混合物１の粒子がチェーン２２４の衝撃で破壊することにより、粒子の表層の水分が弾き出される。これにより、乾燥した小さい粒子２が得られる。そして、粉砕脱水室２２１内の粉砕された小さい粒子２と、該粒子２から搾り出されてできた水滴（ミスト）５とは、粉砕脱水室２２１から分級機３０に流れる空気によって分級機３０へ送られる。
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、慣性衝突を利用した回収部５０やサイクロン式の分級機１５０により、植物の粒子４を空気流から分離したが、例えば、排気口を備える回収ボックスを設けて、この回収ボックスに植物の粒子４を空気流で送り、植物の粒子４を回収ボックス内に溜め、排気口から排気することで、植物の粒子４を空気流から分離する等してもよい。
１ 混合物、２、３、４ 粒子、５ 水滴、１０ 処理装置、１１ ホッパ、１２ ベルトコンベア、１３、１４ ホッパ、１５、１６ ベルトコンベア、２０ 粉砕脱水機、２１ 粉砕脱水室、２２ ボックス、２３ 投入部、２４ 回転ブレード、２５ ライナ板、２６ 給気口、２７ ダクト、２８ ケーシング、３０ 分級機、３２ ケーシング、３２Ａ 上部、３２Ｂ 下部、３２Ｃ ボトムノズル、３２Ｄ トップノズル、４０ 循環ファン、４２、４４ ダクト、４４Ａ 水平部、４４Ｂ 開口、４４Ｃ 鉛直部、５０ 回収部、５２ 隔壁、５４ 排出管、５５ 間隙、６０ 回収部、６２ 拡大部、６２Ｂ 開口、７０ 回収部、７２ 拡大部、７４ 回転体、７４Ａ 多孔ベルト、７４Ｂ、７４Ｃ ドラム、７６ スクレーパー、７８ 排出管、１００ 処理装置、１４２ ダクト、１５０ 分級機、２００ 処理装置、２２０ 粉砕脱水機、２２１ 粉砕脱水室、２２２ ケース、２２３ 回転軸、２２４ チェーン
Claims (3)
- 混合した植物と土砂とを分離する方法であって、
植物と土砂との混合物を、衝撃式粉砕脱水機に投入して衝撃により粉砕すると共に脱水する工程と、
前記衝撃式粉砕脱水機で粉砕されると共に脱水された前記混合物を、ファンにより生じる空気の流れによってサイクロン分級機に投入して、植物の粒子と土砂の粒子とに分級する工程と
を備え、
前記ファンによる送気量を、前記サイクロン分級機において、土砂粒子が下降し、植物粒子が上昇するように設定し、
前記サイクロン分級機から前記植物の粒子を運ぶ空気流を、流路を一部を空けて遮る壁であって当該壁の下部にのみ前記流路との間に隙間を形成する壁で変化させ、前記植物の粒子を該壁に衝突させることで、前記植物の粒子を空気流から分離して回収する、混合した植物と土砂との分離方法。 - 混合した植物と土砂とを分離する方法であって、
植物と土砂との混合物を、衝撃式粉砕脱水機に投入して衝撃により粉砕すると共に脱水する工程と、
前記衝撃式粉砕脱水機で粉砕されると共に脱水された前記混合物を、ファンにより生じる空気の流れによってサイクロン分級機に投入して、植物の粒子と土砂の粒子とに分級する工程と
を備え、
前記ファンによる送気量を、前記サイクロン分級機において、土砂粒子が下降し、植物粒子が上昇するように設定し、
前記サイクロン分級機から前記植物の粒子を運ぶ空気流を、流路の途中に設けられた流路断面積が拡大する拡大部により減速させ、前記植物の粒子を、前記拡大部に連通する排出管を通して該拡大部から下方に落下させることで、前記植物の粒子を空気流から分離して回収する、混合した植物と土砂との分離方法。 - 前記衝撃式粉砕脱水機は、複数の部材が回転軸から放射方向に延びる回転体と、該回転体の周囲に設けられたライナ板とを備え、該回転体の回転中に前記複数の部材が前記混合物に与える衝撃と、前記回転体の回転による遠心力により前記ライナ板に衝突することにより前記混合物に与える衝撃とにより、前記混合物を粉砕すると共に脱水する請求項１又は２に記載の混合した植物と土砂との分離方法。
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