JP3753309B2 - 廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類等の有害有機物に汚染された廃棄物の処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物焼却炉の主灰及び飛灰中のダイオキシン類を無害化する方法としては、特開平８−３０３７４１号公報、特開平４−２４３０７７号公報、特表昭６４−５００３３０号公報等で提案されている方法がある。特開平８−３０３７４１号公報で提案されている方法は、廃棄物焼却炉の主灰や飛灰を４００〜５５０℃で加熱するもので、加熱により主灰や飛灰中のダイオキシンを分解するものである。特開平４−２４３０７７号公報で提案されている方法は、石灰の存在下に加熱するものである。特表昭６４−５００３３０号公報の特許請求の範囲（ｃ）で提案されている方法は、焼却プラントからのフライアッシュを酸素欠乏条件下加熱するものである。
【０００３】
また、特表昭６４−５００３３０号公報の特許請求の範囲（ｂ）で提案されている方法は、ダイオキシン類等で汚染された固体基質中に存在する揮発性成分を、加熱若しくは焙焼きによってガス状態に変換し、そして生成したガス又はダイオキシン類等で汚染されたガス状基質を、固定床の触媒との緊密な接触下酸素及び水の存在下加熱するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平８−３０３７４１号公報、特開平４−２４３０７７号公報及び特表昭６４−５００３３０号公報の特許請求の範囲（ｃ）で提案されている方法においては、ダイオキシンの分解は、ダイオキシンを必ずしも完全に酸化分解するものではなく、また、ダイオキシンを生成する源物質となり得る有機化合物の全てが必ずしも分解されるものでない。したがって、主灰及び飛灰を加熱処理した後に、急激に冷却することでダイオキシンの再合成を防止するための設備及び処理が必要となり、設備コスト、サイズ等の面で問題があった。
【０００５】
前記特表昭６４−５００３３０号公報の特許請求の範囲（ｂ）で提案されている方法においては、揮発性成分を加熱若しくは焙焼によってガス状態に変換する際の効率が低く、コストが高くなるものであった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決し、コストが安く、かつ、効率良くダイオキシン類を除去することができる廃棄物処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、高濃度のダイオキシン類を含有するガスにおいても、安定的に低濃度まで分解することができる熱分解処理と、更に低いレベルの濃度まで除去する能力を持つが、高濃度のガスではその性能を十分に発揮できない触媒分解を組み合わせると、高濃度、低濃度のダイオキシンに効果的に対応できる。また、前記の理由から熱分解を前段、触媒を後段とすることが望ましい。
【０００８】
本発明はこのような発想に基づいてなされたものであり、有害有機物により汚染された廃棄物を処理する装置であって、縦型円筒の側面下部が加熱部とされ、底面には該廃棄物を流動させるガスの吹込口が設けられていて、内部に多段型の攪拌翼よりなる攪拌機が設けられている、該廃棄物を加熱して該有害有機物を揮発除去する縦型流動層型加熱器と、該加熱器から排出される有害有機物を含むガスを加熱してこの有害有機物を熱分解する熱分解装置と、該熱分解装置から排出される有害有機物を含むガスを触媒と接触させて該有害有機物を分解させる触媒反応装置よりなる廃棄物処理装置によって、かかる目的を達成したものである。
【０００９】
本発明の廃棄物処理装置の代表的な構成を図１に示す。図１において、Ａは廃棄物貯留槽、Ｂは廃棄物供給機、Ｃは有害有機物を揮発除去する加熱器、Ｄは揮発促進ガス供給ライン、Ｅは加熱処理済廃棄物貯留槽、Ｆは除塵装置、Ｇは熱分解装置、Ｈは触媒反応装置である。
【００１０】
この装置においては、廃棄物は廃棄物貯留槽Ａより取り出されて供給機Ｂにより、加熱器Ｃに供給される。廃棄物は加熱器Ｃ内で加熱され加熱器Ｃへ供給される揮発促進ガスにより有害有機物が揮発除去されて、加熱器Ｃから排出される。排出された廃棄物は加熱処理済廃棄物貯留槽Ｅに入れられる。加熱器Ｃで揮発した有害有機物を含む揮発促進ガスは、加熱器Ｃから排出されてまず除塵装置Ｆで同伴している廃棄物等の粉塵が除去されて、熱分解装置Ｇに入り、そこで有害有機物を熱分解する第１次排ガス処理が行われる。熱分解処理された排ガスは次いで触媒反応装置Ｈに入って残余の有害有機物を接触分解する第２次排ガス処理が行われ、その後大気中に放出される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の廃棄物処理装置における廃棄物を加熱する加熱器は、全体が密閉構造で、内部に廃棄物を攪拌する攪拌機を有し、廃棄物投入口と排出口、及び有害有機物の揮発を促進する揮発促進ガスの吹込口と排気口を有するものである。
【００１２】
この加熱器には公知のキルン型等のものを用いることができるが、本発明者らが先に開発した縦型流動層型加熱器（特願２０００−３９３９４０号）を用いる。
【００１３】
加熱器の揮発促進ガス排気口には防塵装置を設けて廃棄物その他の粉塵を除去することが好ましい。この集塵装置にはバグフィルタ、サイクロン、電気集塵器、セラミックフィルタ等を使用できるが、排ガスの温度が３５０〜５５０℃程度でこれを次に更に加熱して熱分解するので、好ましいものは高温で除塵できるセラミックフィルタ等が好ましい。
【００１４】
加熱器の揮発促進ガス排気口には加熱器から排出される有害有機物を含むガスを加熱してこの有害有機物を熱分解する熱分解装置を接続する。この熱分解装置は、密閉構造で熱分解するガスの入口と熱分解したガスの出口を有している。この熱分解装置は高温燃焼脱臭装置等に使用されている公知の装置を使用することができ、例えばバーナーを用いたもの、電気ヒータを用いたもの、高周波加熱、赤外線加熱、あるいは廃棄物焼却炉の高温部等が利用できる。
【００１５】
熱分解装置で有害有機物を熱分解したガスの排気口には触媒反応装置を接続して残余の有害有機物を分解する。この触媒反応装置は固定床型、移動床、流動床型のいずれであってもよい。触媒は有害有機物の種類に応じて選択され、例えばダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を分解する場合には、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの白金属元素、あるいは金のうち少なくとも１種等の貴金属触媒、酸化カルシウム、マンガン、コバルト、クロム、鉄、ニッケル、チタン、バナジウム、タングステン等の単独あるいは複合酸化物のうち少なくとも１種等の酸化物触媒等を使用できる。
【００１６】
本発明の廃棄物処理装置で処理する廃棄物は有害有機物により汚染されたものであり、この有害有機物はダイオキシン、ジベンゾフラン、ポリ塩化ビフェニル、クロルベンゼン、ポリクロロナフタレン等の有機ハロゲン化合物、あるいはベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素等である。この処理装置に特に適する廃棄物はこれらの有害有機ハロゲン化合物等をＪＩＳ Ｋ ０３１１による測定法で０．１〜１００ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度、特に１〜１０ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度含むものであり、例えばごみ焼却炉の焼却排ガスから捕集した飛灰やこの排ガスからダイオキシン等を吸着除去した活性炭等である。
【００１７】
この廃棄物をまず加熱器で加熱して有害有機物を揮発除去する。加熱条件は、温度が３５０〜５５０℃程度、好ましくは４００〜４５０℃程度で平均滞留時間５分〜１８０分程度、通常３０分〜１２０分程度でよい。加熱器に供給する揮発促進ガスは、例えば空気、Ｎ_２、Ｏ_２、水蒸気、Ａｒ、Ｈｅ、焼却排ガス等を用いることができる。加熱器内では有害有機物の揮発ばかりでなく、分解も起こりうる。
【００１８】
加熱器で有害有機物を除去された廃棄物は必要により２次処理され、あるいはそのまま廃棄されあるいは有効利用される。
【００１９】
一方、揮発した有害有機物を含む揮発促進ガスは必要により除塵装置で除塵が行われてから熱分解装置で有害有機物の熱分解が行われる。この熱分解は８００〜１０００℃、好ましくは８５０〜９５０℃程度で、平均滞留時間０．５〜２０秒程度、好ましくは１〜５秒程度で行われる。この熱分解によって有害有機物の５０〜９５％程度、好ましくは８０〜９５％程度を分解する。
【００２０】
熱分解装置で第１次排ガス処理を行った排ガスは次いで触媒反応装置で残余の有害有機物を分解する。この触媒反応は１５０〜５００℃、好ましくは１５０〜４００℃程度で空間速度１０００〜１００００ｈ^−１で処理を行えば、残余の有害有機物を排ガスを大気中に放出できる程度まで分解できる。
【００２１】
【実施例】
本発明の一実施例で使用された加熱器を図２に示す。
この加熱器Ｃは、縦型円筒１の側面下部が加熱部２とされ、底面には粉状廃棄物を流動させるガスの送入管３１と加熱処理した粉状廃棄物の排出管４１が接続され、それぞれの開口がガス吹込口３と粉状廃棄物出口４になっている。
【００２２】
また、縦型円筒１の上面には粉状廃棄物投入管５１とガス排出管６１が接続されている。粉状廃棄物投入管５１の接続端５２からガイド管５３が下方に延設され、粉状廃棄物投入口５を接続端５２から粉状廃棄物の流動層７の上面７１まで下降させている。ガス排出管６１の上面への接続端がガス出口６になっている。このガス出口６は２個所に設けられ、いずれも加熱器の内側にダストフィルターＦが取り付けられている。このガス出口６はガス排出管６１に設けられた切替バルブ６３で切り替えて交互に使用しうるようになっている。
【００２３】
加熱器内部には多段型の攪拌翼８１よりなる攪拌機８が設けられている。この攪拌機８は粉状廃棄物の攪拌と加熱器内壁への付着を防止するものである。
【００２４】
この加熱器ＣのダストフィルタＦの出口側には熱分解装置Ｇと触媒反応装置Ｈが直列に接続されている。
【００２５】
熱分解装置には、電気ヒータを加熱に用い、電気ヒータが外部に取り付けられた管路をガスが流れることでガスが加熱される方式となっている。
【００２６】
このとき、電気ヒータはガス温度が９００℃になるようにコントロールされ、また９００℃での滞留時間が２ｓｅｃ以上となるように管路の長さが調節されている。
【００２７】
触媒反応装置には、触媒としてシリカ・アルミナ系セラミックス担体に白金を担持させた触媒５０ｌを用いており、担体はハニカム形状をとっている。また、このとき空間速度２０００ｈ^−１となるように触媒量が決められており、触媒温度は４００℃である。
【００２８】
上記の廃棄物処理装置を用いてダイオキシン等で汚染された飛灰を処理した。ダイオキシン等の有害有機物の分析はＪＩＳ Ｋ ０３１１に従って行った。
【００２９】
飛灰の処理量は１００ｋｇ／ｈで、これを加熱器で４２０℃で６０分間処理した。揮発促進ガスには空気を用いた。加熱器から排出された加熱処理済の飛灰には十分に低い濃度の有害有機物しか検出されなかった。このときの濃度は、０．００４ｎｇ−ＴＥＱ／ｇである。
【００３０】
加熱器ＣからダストフィルタＦを経由して排出される排ガスを、熱分解装置のみ（Ｉ）、触媒反応装置のみ（II）、熱分解装置と触媒反応装置の併用（III）、の３つの方法で処理した。
【００３１】
排ガスの排出量はいずれも１００Ｎｍ^３／ｈであり、熱分解は９００℃、２秒間で行い、触媒反応は４００℃で行った。
得られた結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
本発明により、ダイオキシン等の有害有機物を含む廃棄物を効率よく処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である廃棄物処理装置の構成を示す図である。
【図２】 この廃棄物処理装置に用いた加熱器の構造を示す図である。
【符号の説明】
Ａ…廃棄物貯留槽
Ｂ…廃棄物供給機
Ｃ…加熱器
Ｄ…揮発促進ガス供給ライン
Ｅ…加熱処理済廃棄物貯留槽
Ｆ…除塵装置
Ｇ…熱分解装置
Ｈ…触媒反応装置
１…縦型円筒
２…加熱部
３…ガス吹込口
３１…ガス送入管
３２…多孔板
４…粉状廃棄物出口
４１…排出管
５…粉状廃棄物投入口
５１…投入管
５２…接続端
５３…ガイド管
６…ガス出口
６１…排出管
６３…切替バルブ
７…流動層
７１…上面
８…攪拌機
８１…攪拌翼

Claims (1)

1. 有害有機物により汚染された廃棄物を処理する装置であって、縦型円筒の側面下部が加熱部とされ、底面には該廃棄物を流動させるガスの吹込口が設けられていて、内部に多段型の攪拌翼よりなる攪拌機が設けられている、該廃棄物を加熱して該有害有機物を揮発除去する縦型流動層型加熱器と、該加熱器から排出される有害有機物を含むガスを加熱してこの有害有機物を熱分解する熱分解装置と、該熱分解装置から排出される有害有機物を含むガスを触媒と接触させて該有害有機物を分解させる触媒反応装置よりなる廃棄物処理装置

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