JP4194983B2

JP4194983B2 - 廃棄物処理方法

Info

Publication number: JP4194983B2
Application number: JP2004213314A
Authority: JP
Inventors: 信克笠間; 文敏西浦
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: JP2006029747A

Description

本発明は、汚染土壌の浄化方法に係り、特に有機ハロゲン化合物等の汚染物質を含む汚染土壌の浄化方法に関する。

従来から産業廃棄物として発生する汚染土壌（すなわち、化学物質等により汚染された土壌）の処理が大きな問題となっている。
廃棄物は焼却処理されるのが一般的となっているが、汚染土壌自体は一般的廃棄物とは異なり可燃成分をほとんど含んでいないことから、それを焼却処理する場合には、天然ガス、石油等の熱源が必要となる。特に近年問題となっているポリ塩化ビニル等の有機ハロゲン化合物を含む汚染土壌の処理では、ダイオキシン等の難分解性汚染物質の発生を防止、抑制する技術が重要な課題となっている。

難分解性汚染物質の発生を防止、抑制するための手段のひとつとしては、キルン炉や溶融炉を用いて、汚染土壌を約１０００℃若しくはそれ以上の高温で焼却処理することが簡便かつ比較的信頼性が高い方法とされてきた（例えば、特許文献１）。しかし、汚染土壌の焼却処理に、このような高温焼却処理方法を用いようとする場合には燃料の消費量が膨大となり、非常に高コストになる。

このような点に鑑み、従来より、焼却処理方法及び装置を改良するための開発・研究が行われてきており、近年では、いわゆる流動層式（若しくは流動床式）といわれる炉が開発されてきている（例えば、特許文献２）。

しかし、汚染土壌の処理を流動層式焼却炉で行う場合には、以下のような課題がある。
(1) 一般的に、流動層式焼却炉は、ストーカー焼却炉などの他の焼却炉に比較して、排ガスとともに飛散する灰の量が多くなる。
(2) また、流動層式燃焼炉から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン等の難分解性有機物質を完全に酸化分解するために、例えば１０００℃以上に高熱加熱しようとする場合には、そのための燃料が必要となり、処理コストの低減効果も十分とはいえなかった。
流動層式燃焼炉から排出される排ガスのダイオキシン処理を高温加熱により行う代わりに、より安全な凝集沈殿装置を用いることも考えられるが、かなり高コストとなってしまう。

また、近年、ガス化用流動層炉と溶融炉とを組み合わせ、廃棄物を流動層炉にてガス化し、生成した可燃ガス及び灰分等を溶融炉に供給して、該溶融炉内での可燃ガスの燃焼により１０００℃以上の高熱を得て、灰分等を溶融しスラグ化する、ガス化溶融炉が開発され実用化されてきている（たとえば、特許文献３）。このガス化溶融炉にあっては、処理途中で発生するダイオキシンは溶融炉内で１０００℃以上の高温で加熱分解され、溶融スラグとともに水中で急冷されることにより無害化される。しかし、このガス化溶融炉では、汚染土壌はその処理対象とはされておらず、実際、汚染土壌を供給する場合の、漏れ込み圧対策（すなわち、炉内の圧力変動があったとしても炉外へガスが漏れ出ないように炉内圧力を保つようにする）などの配慮、一定量以上の層高変動が発生することを防止するための層高制御、捕集飛灰対策、旋回式溶融炉での捕集限界粒径以下の飛灰量増加や、溶融炉での捕集効率低下などといった種々の課題が想定されうることから、かかる流動床式のガス化溶融炉を用いた土壌処理は、従来、なされてこなかった。
特開２００４−３３９８６号特願平９−３３４９０３号特願平７−２２０００号

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、汚染土壌の焼却に必要な追加燃料を実質的に必要とすることがない汚染土壌処理技術を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、
流動媒体からなる流動層を備える流動層炉にごみ及び汚染土壌を供給し、流動層にて加熱ガス化し、
該加熱ガス化によって生じた可燃ガス及び灰分を溶融炉内に導入して該可燃ガスを燃焼して高温を発生し、該高温にて灰分を溶融し、
汚染土壌が熱分解ガス化を受けて流動層炉内に残った残留土壌を流動層炉から抜き出し、
抜き出された残留土壌を、汚染土壌ピットに再度搬入し、汚染土壌ピット内に収納されている汚染土壌の汚染度が所定基準値以下になったときに該汚染土壌を該汚染土壌ピットから排出し、新たな汚染土壌を搬入することを特徴とする廃棄物処理方法を提供する。

汚染土壌は具体的には有機性ハロゲンを含む汚染土壌がある。
具体的には、汚染土壌ピット内で発生するガス、及び、ごみピット内で発生するガスのうち少なくとも一方を流動層炉又は前記溶融炉に送るようにする。
また、前記流動層炉から抜き出された残留土壌を系外に排出し、新たな汚染土壌を汚染土壌ピットに連続的に搬入することもできる。
更に、汚染土壌ピット内で発生するガスをブロワーを用いて前記流動層炉又は前記溶融炉に送り、該汚染土壌ピット内を負圧に維持するようにすることが好ましい。

以下、本発明を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る廃棄物処理装置１０の概要を示す図である。
図示のように、この廃棄物処理装置１０は、有機性ハロゲン等を含む汚染土壌Ａを収納する汚染土壌ピット１２と、都市ごみなどの一般ごみＢを収納するごみピット１４と、粒状珪砂などの流動媒体からなる流動層１６を備え、ごみピット１４及び汚染土壌ピット１２から供給されるごみＢ及び汚染土壌Ａを受入れて流動層１６にて加熱し、熱分解ガス化を行うための流動層炉１８と、該流動層炉１８で発生した可燃ガス及び灰分を受入れて該可燃ガスを燃焼し、灰分を溶融してスラグを得る溶融炉２０とを有する。

汚染土壌ピット１２は、汚染土壌Ａを密閉収納するようにされ、第１ガスライン２２によって熔融炉２０に連通されており、該ガスライン２２に設定されたブロワ、具体的には誘引送風機２４によって、該ピット内で発生したガスが熔融炉２０に吸引供給されるようになっており、このため、汚染土壌ピット１２内は負圧に維持される。
汚染土壌Ａは搬送ライン２６から流動媒体供給装置２７に供給され、後述するように流動層炉１８の炉底から取り出された流動媒体とともに流動層炉１８に供給されるようになっている。

ごみピット１４には、第２ガスライン２８が接続されており、内部で発生するガスが熔融炉２０に排出されるようになっている。図示の例では、該第２ガスライン２８に第１ガスラインが接続されており、汚染土壌ピット１２及びごみピット１４からのガスを一緒に熔融炉２０に供給するようにしている。
ごみピット１４内のごみは、一般的なものと同様に、クレーン３０、ベルトコンベア３２、ごみ供給機３４等によって流動層炉１８内に供給されるようになっている。

流動層炉１８の流動層１６は、一般的なものと同様、風箱３８内の流動化ガスが散気板４０を通して供給されて流動化され、当該流動化層炉内に供給されるごみ及び汚染土壌を取り込んで加熱し、熱分解ガス化を生じさせる。一般的流動層炉と同様に、当該流動層炉の始動のときには燃焼ガス等の燃料を用いてごみ等の加熱を行うが、流動層１６の温度が全体として約４５０℃〜６５０℃程度になった時点で燃料供給は停止し、流動層１６自体の熱により、ごみ及び汚染土壌の加熱を行う。
好ましくは、流動化ガスは、散気板４０を通すときに、半径方向中心部分から供給される流動化ガスと、半径方向外側（すなわち、流動層炉の周壁近く）から供給される流動化ガスの供給質量速度に差をつけることにより、流動層内に流動媒体の上昇流と下降流とからなる循環流を生じるようにする。斯様にすることにより、流動層内での熱伝達効率を良くし、また、以下に述べる不燃物の取り出しを容易にすることができる。
流動層炉１８の散気板４０の周囲から流動層炉の下端まで不燃物取出し通路４２が設けられており、同下端に設けられた排出口４４から不燃物を取り出すようになっている。すなわち、不燃物としては、ごみ中に含まれていた金属等がある。また、汚染土壌は、加熱によりその可燃物がガスとなり、また、微小な土壌粒子等はガスに同伴されて熔融炉２０に送られるが、その他は流動層１６中に残留土壌として残るので、該残留土壌を上記不燃物と共に流動層炉１８の排出口４４から取り出されるようになる。

流動層炉の下端から取り出された不燃物は、金属等の再利用できるものＣと、流動媒体１６’と、残留土壌A’に分別され、流動媒体１６’は流動媒体供給機２７を介して流動層炉１８へ戻され、残留土壌Ａ’は汚染土壌ピット１２へ戻され、そして金属Ｃ等は再利用のために収集される。
なお、残留土壌と流動媒体とを分別せずに、金属Ｃ等のみを分別することもできる。この場合、徐々に残留土壌と流動媒体とが置き換わった混合物としての流動媒体からなる流動層を形成することとなるが、両者の組成・粒径に差はほとんどないため運転上支障はない。

汚染土壌ピット１２内の汚染土壌Ａの汚染度が、以上なプロセスを経て、所定の基準値以下になったことが確認されると、同汚染土壌ピット内の汚染土壌は外部へ排出され、新たな汚染土壌が供給されることになる。このように汚染土壌ピット１２への汚染土壌の供給をバッチ式にすることにより、汚染土壌ピット１２の外気接触頻度をできるだけ少なくするのが好ましい。

熔融炉２０は、好ましくは旋回熔融炉とされ、流動層炉から送られてくるガス及び灰分等を旋回状態としながら、ガスを燃焼して１２００℃以上の高温とすることにより灰分を熔融し、当該熔融炉２０の底部から水槽中に落として急冷してスラグとする。このとき灰分と共に送られてきた土壌や金属等の微粒子の大部分は、該スラグ中に取り込まれることになる。

図示の例では、溶融炉からの排気ガスは、廃熱ボイラ４６、エコノマイザ４７、集塵器４８触媒反応塔５０などを介して煙突５２から装置外へ排出される。

上記実施例では、流動層炉や溶融炉の処理能力が比較的小さい場合や、処理対象の汚染土壌の汚染度が比較的高い場合などで、無害化処理を確実にしたい場合に有効である。
他方、流動層炉や溶融炉の処理能力が比較的大きい場合において、処理される汚染土壌の単位時間当たり処理量が相対的に少ない場合や、処理対象となる汚染土壌の汚染度が比較的低い場合には、流動層炉から抜き出された残留土壌を連続的に系外に排出しても環境汚染の問題は生じない。したがって、このような場合には、新たな汚染土壌を汚染土壌ピットに連続的に搬入するシステム構成としても良い。すなわち、図１におけるラインＡ’を使用して残留土壌を連続的に汚染土壌ピットに戻すことは行わずに、ラインＡ’
’により連続的に系外へと残留土壌を搬出する。
また、上記構成例において、新たに搬入される汚染土壌中に常温において不揮発性の汚染物質しか含まれていない場合には、汚染土壌ピット内を負圧にすることなくほぼ常圧とした運転も可能である。

以上、本件発明の実施形態につき説明したが、本発明に係る廃棄物処理装置及び方法はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本願において汚染土壌とは、汚染物質が環境基準値を大幅に上回って含まれるもの、例えばＶＯＣ（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌｓ；揮発性有機物質）であるｎ-クロロエチレン異性体、四塩化炭素、ＰＣＢ（Ｐｏｌｙ−Ｃｈｒｏｌｉｎｅ−Ｂｉｎｙｌｉｄｅｎｅ）、ベンゼン等が土壌中に３０ｐｐｍ（環境省基準の試験方法に基づく）程度以上含まれるものから、微小量だけ含まれるもの、例えばＰＣＢ（Ｐｏｌｙ−Ｃｈｒｏｌｉｎｅ−Ｂｉｎｙｌｉｄｅｎｅ）や鉛、砒素等の重金属類が数ｐｐｂ程度含まれるものまで含まれる。

本発明に係る廃棄物処理装置の概要を示す図である。

符号の説明

１０廃棄物処理装置
１２汚染土壌ピット
１４ごみピット
１６流動層
１８流動層炉
２０溶融炉
２２第１ガスライン
２４誘引送風機
２６搬送ライン
２７流動媒体供給装置
２８第２ガスライン
３０クレーン
３２ベルトコンベア
３４ごみ供給機
３８風箱
４０散気板
４２不燃物取出し通路
４４排出口
４６廃熱ボイラ
４７エコノマイザ
４８集塵器（２段バグフィルタ）
５０触媒反応塔
５２煙突
１２４誘引送風機
Ａ汚染土壌
Ａ’ 残留土壌
Ｃ金属等

Claims

流動媒体からなる流動層を備える流動層炉にごみ及び汚染土壌を供給し、流動層にて加熱ガス化し、
該加熱ガス化によって生じたガス及び灰分を溶融炉内に導入して可燃ガスを燃焼して高温を発生し、該高温にて灰分を溶融し、
汚染土壌が熱分解ガス化を受けて流動層炉内に残った残留土壌を流動層炉から抜き出し、
抜き出された残留土壌を、汚染土壌ピットに再度搬入し、汚染土壌ピット内に収納されている汚染土壌の汚染度が所定基準値以下になったときに該汚染土壌を該汚染土壌ピットから排出し、新たな汚染土壌を搬入することを特徴とする廃棄物処理方法。
前記汚染土壌として有機性ハロゲンを含む汚染土壌を前記流動層内に供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理方法。
前記汚染土壌ピット内で発生するガス、及び、ごみピット内で発生するガスのうち少なくとも一方を前記流動層炉又は前記溶融炉に送ることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の廃棄物処理方法。
前記流動層炉から抜き出された残留土壌を系外に排出し、新たな汚染土壌を汚染土壌ピットに連続的に搬入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の廃棄物処理方法。
前記汚染土壌ピット内で発生するガスをブロワーを用いて前記流動層炉又は前記溶融炉に送り、該汚染土壌ピット内を負圧に維持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の廃棄物処理方法。