JP3337941B2

JP3337941B2 - 焼却残渣処理方法

Info

Publication number: JP3337941B2
Application number: JP12225597A
Authority: JP
Inventors: 正秀西垣; 武篠原
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH10309556A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉から排出さ
れる焼却残渣を固化する焼却残渣処理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ごみ等の焼却炉から排出され
る焼却残渣や飛灰の減容化および無害化を図るため、例
えば焼却残渣を溶融固化させる溶融固化処理方法，焼却
残渣をセメント原料の一部とするポルトランドセメント
（エコセメント）製造方法，焼却残渣を前処理した後、
セメント等を加えセメント固化剤とする方法（ＳＮＣ処
理方法）等の処理方法が用いられている。

【０００３】前記溶融固化処理方法においては、その容
積を１／２〜１／３に減らすことができるとともに、重
金属等の有害物質の溶出防止やダイオキシン類の完全分
解が可能であり、また溶融スラグは例えば道路用材，コ
ンクリート骨材としての再利用や最終埋立処分場の延命
等が可能になる。この溶融固化処理方法には、アーク溶
融炉やプラズマアーク炉，電気抵抗炉等の電気エネルギ
ーを用いて焼却残渣を溶融固化させる方法と、表面溶融
炉，旋回溶融炉，コークスベッド炉等の燃料エネルギー
を用いて焼却残渣を溶融固化させる方法とがあり、いず
れも実用化されている。

【０００４】前記エコセメント製造方法においては、ま
ず焼却残渣および下水汚泥乾粉等を混合し、乾燥・粉砕
した後に焼成し、セメントクリンカ（セメント鉱物）を
生成する。このセメントクリンカを粉砕し石膏を混合し
てエコセメント（ポルトランドセメント）が製造され
る。このエコセメントの製造は、既設セメント工場の立
地的制約があるものの、商業運転のセメント製造技術に
容易に運転することができ、設備コストも安価である。

【０００５】前記ＳＮＣ処理方法においては、まず前処
理として、焼却残渣等を破砕，分級および磁選等を行
う。次いで、これら前処理が行われた焼却残渣を乾燥し
た後、粉砕し、添加剤およびセメントを加えて、セメン
ト系固化剤とする。こうして、比較的高価に販売するこ
とが可能な軟弱汚泥，浚渫汚泥等の固化剤として有効利
用することができる。また、生成されたセメント系固化
剤は、重金属の溶出が土壌環境基準以下に維持されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記溶
融固化処理方法においては、ダイオキシン類を完全分解
できるとともに、重金属の溶出を完全に防止することが
できるが、設備費，ランニングコスト等が高価であり、
エネルギーの消費が大きいという問題点がある。また、
排出される溶融スラグの有効利用先が限定され、付加価
値の高い製品とすることができないという問題点もあ
る。

【０００７】一方、前記エコセメント製造方法において
は、設備費，ランニングコスト等が安価であるが、焼却
残渣等に存在する塩素がポルトランドセメントの品質に
悪影響を及ぼすため、汎用ポルトランドセメントとして
使用することができず、無筋コンクリート用のみに使用
が限定されるという問題点がある。また、これらポルト
ランドセメントをセメント工場へ輸送する、もしくはセ
メント工場から出荷するのが困難であるという問題点も
ある。

【０００８】さらに、ＳＮＣ処理方法においては、前述
のように重金属の溶出を土壌環境基準以下にすることが
できるものの、鉛はｐＨ依存性のため低ｐＨではかなり
の量が溶出してしまうという問題点がある。また、前処
理が行われた焼却残渣等を乾燥させる段階で、空気汚染
物であるダイオキシン類が熱分解されずに残留したり、
乾燥中に一部が排ガス中に放出されるという問題点もあ
る。特に、近年、ダイオキシン類による空気汚染の問題
がクローズアップされており、今後はこのＳＮＣ処理方
法を汎用に利用することができない状況である。

【０００９】本発明においては、このような問題点を解
消するためになされたもので、焼却残渣等を重金属類の
溶出がなく、かつダイオキシン類を含まない比較的安価
で有効利用可能な軟弱汚泥や浚渫汚泥向けの固形剤とす
る焼却残渣処理方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
による焼却残渣処理方法は、前記目的を達成するため
に、廃棄物を焼却して生成される焼却残渣を破砕して造
粒した後、乾燥させて焼成・固化する焼却残渣処理方法
であって、前記焼却残渣を焼成する際に、その焼却残渣
の乾燥時に発生する排気ガスを燃焼用空気として用いる
ことを特徴とするものである。

【００１１】本発明においては、廃棄物が焼却炉等で焼
却されて生成される焼却残渣を破砕機で破砕させた後、
造粒機で造粒する処理が行われる。次いで、この造粒さ
れた焼却残渣を、乾燥機にて乾燥させ、焼成炉にて焼成
させる処理が行われる。従来は、この乾燥段階で空気汚
染物であるダイオキシン類が焼却残渣中に残留したり、
排出される排気ガスとともに放出される。しかし、本発
明においては、焼成残渣の乾燥後の焼成工程において乾
燥機からのダイオキシン類を含む排気ガスが燃焼用空気
として用いられ、この時にダイオキシン類を完全に熱分
解することができる。なお、破砕された焼却残渣を造粒
するのは、焼却残渣を焼成する段階で排気ガスとして飛
散させず、十分に焼成させるためである。

【００１２】本発明によれば、焼却残渣の処理を比較的
安価に行うことができるとともに、最終的に固化された
焼却残渣は、重金属類の溶出がなく、かつダオキシン類
も含まれていない。

【００１３】本発明において、前記焼却残渣の焼成は、
還元性雰囲気内で行われるのが好ましい。こうすること
により、焼成炉内で６化クロム（Ｃｒ⁶⁺）の生成を防止
することができる。

【００１４】本発明において、前記焼却残渣の焼成は、
勾配および段差が設けられるロータリーキルンで行われ
るのが好ましい。なお、前記勾配は１／１００程度が好
ましい。このように勾配および段差が焼成炉に設けられ
ていることにより、乾燥された焼却残渣は段差に滞留さ
れ、焼成炉を大きくさせることなく滞留時間を持たせる
ことができ、充分な焼成を行うことができる。

【００１５】本発明において、前記焼却残渣を造粒する
際に、石灰およびカーボンが添加されるのが好ましい。
このように添加された石灰は、焼却残渣を造粒する際の
粘結剤として用いられる。また、添加されたカーボン
は、焼却残渣を焼成する際の焼成炉を還元性に保つため
に用いられる。

【００１６】本発明において、当該焼却残渣処理方法に
より得られる最終生成物は、軟弱汚泥もしくは浚渫汚泥
用等の固化剤として用いられるのが好ましい。前記焼却
残渣の主成分は、ＳｉＯ₂，ＣａＯ，Ａｌ₂Ｏ₃等であ
り、一般的にＣａＯ成分の比率が高い。したがって、焼
却残渣中のこれら固化剤成分を利用し、不足する成分を
補うことにより、低レベルの固化強度を有する軟弱汚泥
もしくは浚渫汚泥の固化剤として利用することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明による焼却残渣処理
方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ
説明する。

【００１８】本発明の一実施例に係る焼却残渣を処理す
る処理装置１が図１に示されている。

【００１９】本実施例においては、図示されない焼却炉
から排出される焼却残渣２が受入れ場３に搬送される。
この受入れ場３は、焼却残渣２が例えばショベルカー等
の重機および人員による大型夾雑物の除去後、灰ピット
５に貯留され、受入れ場３上部に備えられて受入れ場３
内を移動する灰供給クレーン４により、前記灰ピット５
から所定量が灰ホッパ６に供給されるように構成されて
いる。

【００２０】前記灰ホッパ６の下流側には、灰ホッパ６
に供給された焼却残渣２を選別する第１振動ふるい７お
よびこの第１振動ふるい７に付設される第１磁選機８が
設けられている。また、これら第１振動ふるい７および
第１磁選機８の下流側には、第１振動ふるい７に振るい
落とされた焼却残渣のみを破砕する破砕機９が設けら
れ、この破砕機９の下流側には、破砕機９により破砕さ
れた焼却残渣を選別する第２振動ふるい１０およびこの
第２振動ふるい１０に付設する第２磁選機１１が設けら
れている。さらに、これら第２振動ふるい１０および第
２磁選機１１の下流側には、前記第２振動ふるい１０お
よび第２磁選機１１を経た焼却残渣を造粒する造粒機１
２が設けられている。

【００２１】前記造粒機１２の下流側には、造粒された
焼却残渣を乾燥する乾燥機１３が設けられる。この乾燥
機１３から排出される乾燥排気は、気体と固体とを分離
させるサイクロン１４に導入されるようになっている。
一方、乾燥された焼却残渣は、前記焼却残渣を焼成する
焼成炉１５に供給される。この焼成炉１５の熱源として
は、化石燃料（本実施例では灯油）が用いられる。ま
た、この焼成炉１５は、ロータリーキルン方式であり、
図３に示されるように、このロータリーキルンには約１
／１００の勾配１５ａが設けられ、かつキルン内部の通
常１カ所には段差１５ｂが設けられている。

【００２２】前記焼成炉１５から排出される排気ガスの
流通炉として下流方向に向かって順に、空気予熱器１
６，ガス冷却室１７およびバグフィルター１８が設けら
れ、これらを通過した排気ガスは煙突１９から大気へ放
出される。前記ガス冷却室１７−バグフィルター１８間
には、排ガス処理用として必要に応じて消石灰および活
性炭を供給する消石灰サイロ２０および活性炭サイロ２
１から活性炭が供給される。一方、焼成炉１５にて焼成
された焼却残渣側の通路として、焼成炉１５の下流側に
冷却装置２２が設けられている。この冷却装置２２で予
熱された高温空気は、前記乾燥機１３および空気予熱機
１６の燃料燃焼用空気として用いられるようにされてい
る。

【００２３】前記冷却装置２２の下流側には、順に冷却
された焼却残渣を磁選する第３磁選機２３および磁選さ
れた焼却残渣を粉砕する粉砕機２４が設けられている。
また、この粉砕機２４の下流側には、順にサイクロン２
５および粉砕物を貯留するバンカ２６が設けられてい
る。さらに、このバンカ２６の下流側には、順にバンカ
２６からの粉砕物を計量する計量器２７およびこの計量
された粉砕物に添加物を混合させる混合機２８が設けら
れている。

【００２４】このように構成される処理装置１を用い
て、焼却残渣の処理が図２のフロー図に示されるよう
に、次の手順に従って行われる。まず、図示されない焼
却炉等から排出される焼却残渣２は受入れ場３に搬送さ
れ、焼却残渣２中の大型夾雑物が重機人員による選別に
て除去された（Ｓ１）後、灰ピット５および灰ホッパ６
を経て、第１振動ふるい７により大型焼却残渣と小型焼
却残渣とに選別される（Ｓ２）。

【００２５】こうして第１振動ふるい７上に残置された
大型焼却残渣は、前記大型夾雑物とともに廃棄処分され
る。一方、第１振動ふるい７によりふるい落とされた小
型焼却残渣は、この第１振動ふるい７に付設される第１
磁選機８により磁性物が取り除かれた（Ｓ３）後に、破
砕機９へ投入されて破砕される（Ｓ４）。

【００２６】このように第１振動ふるい７により選別さ
れた破砕機９で破砕可能な大きさの焼却残渣は、破砕機
９で破砕された後に第２振動ふるい１０により再び細粒
のものが選別される（Ｓ５）。この第２振動ふるい１０
上に残置された大粒の焼却残渣は、再び前記破砕機９に
投入されて破砕される。こうして第２振動ふるい１０に
より選別された細粒は、第２磁選機１１により磁性物が
取り除かれた（Ｓ６）後、造粒機１２に投入される。

【００２７】前記焼却残渣の細粒には、造粒機１２に投
入されるに先立ち細粒全体の約５％の石灰が添加される
とともに、カーボンが添加されることもある。この石灰
の添加は、前記細粒を造粒固化する際の粘結剤の役割を
するとともに、セメント成分としてのＣａＯを補うとい
う役割も果たしている。また、カーボンの添加は、燃焼
炉１５内を還元性雰囲気に保つためである。こうして、
石灰およびカーボンが添加された焼却残渣は、造粒機１
２へ投入されて造粒される（Ｓ７）。この造粒機１２に
よる造粒は、直径約１０〜２０ｍｍφとするのが好まし
い。

【００２８】次いで、造粒機１２にて造粒された焼却残
渣は、乾燥機１３に投入されて乾燥される（Ｓ８）。こ
の乾燥の際に、ダイオキシン類が合成される。乾燥機１
３から排出される乾燥排気ガス中のダストをサイクロン
１４により分離させる（Ｓ９）。こうして分離されたダ
ストは、再び造粒機１２へ投入されて造粒される。一
方、ダイオキシン類を含んだ排ガスは焼成炉１５の燃焼
用空気として新鮮空気とともに焼成炉１５へ投入され、
この焼成炉１５内でダイオキシン類が分解される。な
お、乾燥機１３の燃焼用空気としては、冷却装置２２か
ら得られる高温空気が用いられている。

【００２９】前記乾燥機１３にて乾燥された焼却残渣
は、焼成炉１５に投入される。この焼成炉内では、乾燥
焼却残渣と前記ダイオキシン類を含む焼却用空気とが互
いに向き合って流れ、乾燥焼却残渣は約１０００℃〜１
２００℃で約３０分の滞留時間中に相変化しない程度に
焼成される（Ｓ１０）。この焼成される焼却残渣中に
は、炭素が含有されているか、もしくはカーボンが造粒
前に添加されているため、焼成炉１５内はＯ₂≒０％，
ＣＯ₂＝５〜１０％の還元性雰囲気に保たれる。このた
め、６化クロム（Ｃｒ⁶⁺）の生成が抑制される。

【００３０】この焼成炉１５から排出される排気ガス
は、空気予熱器１６およびガス冷却室１７を経て低温と
なり（Ｓ１１，Ｓ１２）、消石灰サイロ１７および活性
炭サイロ２０より排ガス処理用として必要に応じて、消
石灰および活性炭が供給された後、バグフィルター１８
を経て煙突１９から大気へ放出される（Ｓ１３）。こう
して放出される排気ガス中には、ダイオキシン類が焼成
により完全分解されているため含まれていない。また、
焼却残渣が造粒機１２により造粒されているため、焼成
炉１５からのダストの飛散を極めて低く抑えることがで
きる。なお、空気予熱器１６で焼成炉１５の燃料燃焼用
の空気が加熱される。この空気としては、前記冷却装置
２２で予熱された空気が用いられる。

【００３１】一方、焼成炉１５にて焼成された焼却残渣
は、冷却装置２２にて冷却された（Ｓ１４）後、第３磁
選機２３により磁性物が取り除かれる（Ｓ１５）。な
お、前記冷却装置２１にて、約３００℃〜５００℃に予
熱された高温空気は、前述のように乾燥機１３および空
気予熱器１７に用いられる。こうして、磁性物が除かれ
た焼却残渣は、粉砕機２４に投入されて粉砕された（Ｓ
１６）後、サイクロン２５を経てバンカ２６に貯留され
る。このバンカ２６により貯留された焼却残渣は、計量
器２７により所定量が計測される（Ｓ１７）。この所定
量の焼却残渣は、混合機２８に投入されるとともに、石
膏３％，硫酸ソーダ１％，クエン酸０．５％の添加剤が
投入されて混合される。こうして、軟弱汚泥や浚渫汚泥
用のセメント系固化剤が生産される。

【００３２】このように焼却炉等から排出される焼却残
渣等をセメント系固化剤として処理することができる。
この生産される軟弱汚泥および浚渫汚泥を固化するセメ
ント系固化剤は、非常に商品価値が高いものであるとと
もに、重金属の溶出が土壌環境基準以下とされている
上、ダイオキシンも含まれていないものである。また、
本実施例の処理装置によれば、コスト面で従来の溶融固
化処理方法よりもかなり安価にすることができるととも
に、ＳＮＣ処理方法よりはややコストがかかるものの、
乾燥処理の段階で発生するダイオキシンが完全に分解さ
れ、前述のように生産されるセメント系固化剤にダイオ
キシンは含まれていない。

【００３３】本実施例においては、都市ごみの焼却残
渣，飛灰、さらにはその他の産業廃棄物にまで、適用す
ることができる。

【００３４】本実施例においては、造粒される前に石灰
が約５％添加されているが、５％に限られず、必要に応
じて調整することができる。また、混合機２８に添加さ
れる石膏，硫酸ソーダ，クエン酸も必要に応じて調整す
ることができる。

【００３５】本実施例においては、乾燥焼却残渣は約１
０００℃〜１２００℃で約３０分の焼成が行われるが、
焼成温度および焼成時間は、これに限られず、必要に応
じて調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る焼却残渣を処
理する処理装置を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例に係る焼却残渣を処
理方法を説明するフロー図である。

【図３】図３は、本実施例の焼成炉の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１処理装置２焼却残渣３受入れ場７第１振動ふるい８第１磁選機９破砕機１０第２振動ふるい１１第２磁選機１２造粒機１３乾燥機１４サイクロン１５焼成炉１６空気予熱器１７ガス冷却室１８バグフィルター２２冷却装置２３第３磁選機２４粉砕機２８混合機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｇ (56)参考文献特開平５−223236（ＪＰ，Ａ) 特開平10−300055（ＪＰ，Ａ) 特開平７−232155（ＪＰ，Ａ) 特開平９−917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 C04B 7/28 C09K 17/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を焼却して生成される焼却残渣を
破砕して造粒した後、乾燥させて焼成・固化する焼却残
渣処理方法であって、前記焼却残渣を焼成する際に、その焼却残渣の乾燥時に
発生する排気ガスを燃焼用空気として用いることを特徴
とする焼却残渣処理方法。
【請求項２】前記焼却残渣の焼成は、還元性雰囲気内
で行われることを特徴とする請求項１に記載の焼却残渣
処理方法。
【請求項３】前記焼却残渣の焼成は、勾配および段差
が設けられるロータリーキルンで行われることを特徴と
する請求項１または２に記載の焼却残渣処理方法。
【請求項４】前記焼却残渣を造粒する際に、石灰およ
びカーボンが添加されることを特徴とする請求項１乃至
３のうちのいずれかに記載の焼却残渣処理方法。
【請求項５】当該焼却残渣処理方法により得られる最
終生成物は、軟弱汚泥もしくは浚渫汚泥用等の固化剤と
して用いられることを特徴とする請求項１乃至４のうち
のいずれかに記載の焼却残渣処理方法。