JP6792964B2 - 廃棄物の前処理装置及び前処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物中の重金属を不溶化する、廃棄物の前処理装置及び前処理方法に関する。

一般廃棄物や産業廃棄物を焼却した際に発生する焼却灰（焼却主灰・飛灰）やスラグ、汚染土壌の中には重金属類が含有されている。鉛（Pb）等、一部の重金属は溶出性が比較的高く、焼却灰のリサイクルや最終処分場での埋立に際し、その安定化処理が求められている。廃棄物中の重金属を不溶化する方法として炭酸化反応が知られており、廃棄物の安定化方法として検討されている。また、焼却灰やスラグ中には多量のカルシウム（Ca）が含有されており、カルシウムも二酸化炭素（CO2）により炭酸化することが知られている。

廃棄物内の汚染物質等を洗い出す技術のひとつとして、散水・通気洗浄法がある。この技術の特徴としては、廃棄物の上方からスプリンクラー等による散水を行い、散水と併せて廃棄物の下方で通気を同時に行う。廃棄物に散水された水は、廃棄物中を浸透していく途中で汚染物質等を溶かし、洗い出していく。加えて廃棄物の下方から上向きに流れる通気を行うことにより、効率的に廃棄物とガスとを反応させることができる。

これに対して、一般的な洗浄法としては、水中に廃棄物を投入し、撹拌機等で撹拌・洗浄する機械式洗浄法がある。このような方法と、散水・通気洗浄法とを比較すると、散水・通気洗浄法は洗浄に要する時間は必要であるが、洗浄に伴い発生する廃水量を一般的な機械式洗浄に比べ１／１０以下にできるため、大幅なコスト削減が期待されている。

廃棄物に散水・通気洗浄を行う、廃棄物の前処理装置及び前処理方法が、特許文献１、２に記載されている。特許文献１、２に記載された前処理装置及び前処理方法は、焼却灰を収容する可搬式コンテナと、コンテナ内に散水する散水装置と、焼却灰に空気を供給するガス供給装置と、を備えている。

特許第５３４５７４１号公報 特許第４９４２５３４号公報

しかし、特許文献１、２に記載された廃棄物の前処理装置及び前処理方法は、廃棄物中の重金属の炭酸化反応の進行状況を確認できず、廃棄物の炭酸化反応が不均一になる問題があった。

本発明の目的は、廃棄物の炭酸化反応を均一化することの可能な、廃棄物の前処理装置及び前処理方法を提供することにある。

本発明は、廃棄物が投入される容器本体と、Ｃａを含む廃棄物が投入される容器本体と、前記容器本体内に二酸化炭素を含有するガスを供給して、前記廃棄物からの重金属溶出を抑制するガス供給装置と、を有する、廃棄物の前処理装置であって、前記容器本体内の前記廃棄物とガスとが炭酸化反応して発熱した際に、前記容器本体の平面視における前記廃棄物全体の温度を計測する温度計測装置と、前記容器本体内にガスを供給中における前記廃棄物の温度から、前記容器本体内にガスを供給前の前記廃棄物の温度を差し引いた温度差が２．０度未満であると、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一ではないと判断し、かつ、前記温度差が２．０度以上であると前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一であると判断する判断装置と、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一でない場合は、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一になるように、前記容器本体内に供給されるガスの供給状態を調整する調整装置と、を有する。

本発明は、容器本体内に収容された、Ｃａを含む廃棄物に二酸化炭素を含有するガスを通気することにより、前記廃棄物からの重金属溶出を抑制する、廃棄物の前処理方法であって、前記容器本体内の前記廃棄物とガスとが炭酸化反応して発熱した際に、前記容器本体の平面視における前記廃棄物全体の温度を計測する第１工程と、前記容器本体内にガスを供給中における前記廃棄物の温度から、前記容器本体内にガスを供給前の前記廃棄物の温度を差し引いた温度差が２．０度未満であると、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一ではないと判断し、かつ、前記温度差が２．０度以上であると前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一であると判断し、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一でない場合は、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一になるように、前記容器本体内の廃棄物に対するガスの通気状態を調整する第２工程と、を有する。

本発明によれば、廃棄物の温度を計測してガスの通気状態を調整することにより、廃棄物の炭酸化反応を均一化することができる。

廃棄物の前処理装置の原理を説明するカラムの断面図である。 図１に示すカラムを用いて行った試験結果を示す図表である。 図１に示すカラムを用いて行った試験結果を示す図表である。 図１に示すカラムを用いて行った試験結果を示す図表である。 図１に示すカラムを用いて行った試験結果を示す図表である。 前処理装置の具体例１を示す断面図である。 図６の前処理装置の平面図である。 （Ａ）は、前処理装置の具体例２を示す平面図、（Ｂ）は、前処理装置の具体例２を示す部分的な断面図である。 （Ａ）は、前処理装置の具体例３を示す平面図、（Ｂ）は、前処理装置の具体例３を示す断面図である。 （Ａ）は、前処理装置の具体例４を示す平面図、（Ｂ）は、前処理装置の具体例４を示す断面図である。 前処理装置の具体例５を示す断面図である。 前処理装置の具体例６を示す断面図である。 前処理装置の制御系統を示すブロック図である。 前処理装置で行う前処理方法を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態で説明する前処理とは、廃棄物をリサイクルする前、または廃棄物を最終処分場で埋め立てる前において、廃棄物に対して行われる処理、具体的には、廃棄物中の重金属を不溶化する処理である。

本実施形態で説明する前処理装置及び前処理方法は、廃棄物中に多量に含まれるCaが炭酸化する際に発生する熱による温度上昇をモニタリングすることにより、廃棄物中のPb等の重金属の炭酸化の進行状況を確認しながら、廃棄物の前処理を行う技術である。そのため、前処理装置及び前処理方法は、Caを含有する廃棄物やCa資材を添加した汚染土壌を、廃棄物の対象としている。以下、汚染土壌の代表事例である焼却灰を用いて説明を行う。

まず、本実施形態の前処理装置及び前処理方法で前提とする原理を確認するべく行った試験を図１を参照して説明する。

（カラム試験）
φ100 ×400 ｍｍＨの透明塩ビ製のカラム１０を用意し、カラム１０内に排水材として砂利１１を充填し、砂利１１の上に焼却灰１２を厚さ30ｃｍ充填して、試験装置２０を作製した。ガスを通気する通気管１３の途中に流量計１４が設けられ、通気管１３は、ガスの通気方向で流量計１４よりも下方で、第１通気部１５と第２通気部１６とに分岐している。第１通気部１５の開口端は、カラム１０内で砂利１１が充填された箇所に配置され、第２通気部１６の開口端は、カラム１０内で焼却灰１２よりも上方の空間に配置されている。給水タンク１７とカラム１０内とを接続する給水管１８が設けられ、給水管１８の途中に、給水タンク１７の水を吸入して吐出するポンプ１９が設けられている。また、ポンプ１９の駆動時間を計測するタイマ２１が設けられている。

また、カラム１０の上端の開口部は蓋２２で閉じられている。さらに、カラム１０内の温度を計測する放射温度計２３が設けられている。放射温度計２３は、カラム１０の高さ方向に間隔をおいて配置されている。また、カラム１０の底部に、カラム１０内から排出される水を回収する浸出水受器２７が接続されている。

そして、給水タンク１７から、カラム１０内の上方空間に水を供給して焼却灰１２に散水し、かつ、カラム１０内にCO2を含むガスを通気する試験を行った。焼却灰１２に散水して洗浄した際の溶出成分を含む水は、浸出水受器２７に溜まる。

図２は、各種の試験処理区、各種の試験条件を示す。N1,N2,N3及び01,02,03,04は試験処理区である。ガス導入位置において、「焼却灰下」は、カラム１０内で砂利１１の充填されている位置を表す。また、「焼却灰上」は、カラム１０内で焼却灰１２の充填位置よりも上のヘッドスペースを表す。

試験は、カラム１０内に１８時間の散水を行った後、図２に記載した条件で通気を行った。通気を開始してから、カラム１０の外部の温度を、放射温度計２３で上層２４、中層２５、下層２６のそれぞれについて計測した。上層２４は砂利１１が充填されている位置で最も上であり、中層２５は上層２４と下層２６との間に位置する。

試験終了後、カラム１０内の焼却灰が配置されている位置を上層２４、中層２５、下層２６に３等分し、上層２４、中層２５、下層２６について、それぞれ溶出試験（環境庁告示１３号）を行い、上層２４、中層２５、下層２６について、それぞれのPb溶出値を計測した。

図３は、各試験処理区におけるPb溶出値の結果を示し、図４は、試験処理区N1における放射温度計２３の温度計測結果を示す。図４において、一点鎖線で示す特性線Ａ１は上層２４の温度であり、破線で示す特性線Ａ２は中層２５の温度であり、実線で示す特性線Ａ３は下層２６の温度である。図５の横軸には、通気処理の期間中、各処理区における放射温度計２３の計測値の最高温度から、通気前の温度を差し引いた「温度差」が示されている。そして、図５では、横軸に示すPb溶出値と、「温度差」との関係が示されている。

図５のように、黒点で示すPb溶出値と、温度差との間には、傾き負である比例的な相関がある。ここで、「傾き負」とは、温度差が大きくなることに伴い、Pb溶出値が少なくなることを意味する。つまり、廃棄物の温度を計則することで、廃棄物中におけるPbの炭酸化反応状態を、間接的にモニタリング可能であることが分かる。より具体的には、廃棄物の温度が高くなることに伴い、廃棄物中のPbの溶出値を低減できることが分かる。

上記したカラム試験の結果を踏まえ、廃棄物の前処理装置及び前処理方法の具体例を、順次説明する。

（具体例１）
廃棄物の前処理装置及び前処理方法の具体例１を、図６を参照して説明する。前処理装置３０は、容器本体３１と給水装置３２とガス供給装置３３とを有する。容器本体３１は、平面視した外周形状が四角形、例えば長方形のコンテナであり、容器本体３１は、可搬式（移動式）であり、トラック等の荷役車両に積載可能である。なお、容器本体３１は、地上や廃棄物の処理設備内に固定して設置することも可能である。

容器本体３１は、長方形の底板３４と、底板３４に連続して立てた側壁３５Ａ，３５Ｂ、前壁３５Ｃ、後壁３５Ｄを有する。容器本体３１を図７のように平面視すると、側壁３５Ａ，３５Ｂは互いに平行に配置され、前壁３５Ｃと後壁３５Ｄとが互いに平行に配置されている。側壁３５Ａ，３５Ｂと、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄとが、互いに直角に配置されている。容器本体３１を荷役車両に積載すると、荷役車両の前後方向で、前壁３５Ｃの後方に後壁３５Ｄが配置される。側壁３５Ａ，３５Ｂのそれぞれ長さは、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄのそれぞれの長さよりも大きい。容器本体３１は、金属製、例えば、鉄板や鋼鉄、ステンレス等で形成されている。つまり、容器本体３１は、熱伝導性に優れた金属材料で構成されている。

容器本体３１の上部に開口部３６が形成されている。なお、後壁３５Ｄを側壁３５Ａ，３５Ｂに対して開閉可能にして取出し口を設ける構造、または、後壁３５Ｄの一部を開口して取出し口を設ける構造を採用してもよい。

給水装置３２は、給水管３７と、給水管３７に取り付けたノズル（スプリンクラー）３８と、を有する。給水管３７からノズル３８に供給される水量を調整するバルブ３９が設けられている。バルブ３９は、作業者が手動で操作するバルブ、または自動で制御できるソレノイドバルブの何れでもよい。給水管３７は、水道の蛇口、給水タンクに直接または間接的に接続可能である。また、給水管３７は、雨水を回収するタンク、ホッパに接続されていてもよい。

容器本体３１内に底板３４と平行に排水床４０が設けられている。排水床４０は容器本体３１内を処理エリア４１と排水通路４２とに仕切る。また、排水床４０は処理エリア４１の下方に位置し、かつ、排水通路４２の上方に位置する。つまり、焼却灰４４は処理エリア４１の排水床４０上に載せられる。図６のように、排水床４０は、通水性を有する。排水床４０は、金属板に孔４３を打ち抜き加工したものを用いることができる。孔４３は、側壁３５Ａ，３５Ｂに沿って所定の間隔で複数配置されている。排水床４０は通水性を備えていればよく、メッシュ構造でもよい。

排水通路４２には仕切り板５３が複数設けられている。仕切り板５３は金属製であり、容器本体３１内に立てて配置されている。仕切り板５３は、図７に示すように、側壁３５Ａ，３５Ｂと平行に配置され、側壁３５Ａと側壁３５Ｂとの間に並べて配置されている。荷役車両の前後方向において、仕切り板５３の両端は、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄに接触している。

排水通路４２同士は、仕切り板５３によりそれぞれ仕切られており、排水通路４２は、側壁３５Ａと側壁３５Ｂとの間に複数形成されている。つまり、排水通路４２は側壁３５Ａ，３５Ｂと平行に配置されている。排水通路４２同士を隔てる仕切り板５３の前壁３５Ｃ側には、排水口５４がそれぞれ設けられており、排水通路４２同士は、排水口５４によって接続されている。

ガス供給装置３３は、空気機械４５と、空気機械４５に接続された通気管４６と、通気管４６から分岐された複数の分岐管４６Ａと、を有する。分岐管４６Ａは単独で、単数の排水通路４２に接続されている。空気機械４５は、ガスボンベ、ガスタンク、送風機または圧縮機の何れでもよい。複数の分岐管４６Ａにバルブ５５がそれぞれ設けられており、空気機械４５から排水通路４２に供給するガスの通気量、通気速度を調整可能である。複数の排水通路４２にガスを供給する際は、異なる排水通路４２同士の間で、排水口５４を介してガスが行き来することが無いように、各仕切り板５３の排水口５４を水封することが好ましい。例えば、バルブ５１を閉じて、排水通路４２内の水位を排水口５４の上端よりも高く設定する。バルブ５５は、作業者が手動操作するバルブ、または自動で制御できるソレノイドバルブの何れでもよい。また、空気機械４５は、排水通路４２に供給するガス、例えば、二酸化炭素（CO2）の濃度を変更可能である。

さらに、前処理装置３０は、温度計測装置４７を有する。温度計測装置４７は、容器本体３１の外部または容器本体３１の内部に設置可能である。温度計測装置４７は、処理エリア４１内全体の温度状況が測定できるように単数または複数設けることができる。図６及び図７では、温度計測装置４７を容器本体３１の外部に配置し、かつ、後壁３５Ｄの外表面に取り付けた例を示している。また、図６及び図７において、排水通路４２が複数に区画された数と同数の温度計測装置４７が設けられている例を示している。温度計測装置４７は、処理エリア４１内の温度を計測する機能、温度の計測結果を表示する機能及び信号で出力する機能を有する。温度計測装置４７としては、熱電対、放射温度計、熱画像カメラを用いることが可能である。熱画像カメラは、焼却灰４４を平面視した状態で、平面的な温度差を瞬時に検出できるため、容器本体３１の上方または開口部３６等に配置するとよい。なお、これらの温度計測装置４７を容器本体３１の内部に配置する場合、焼却灰４４の中に埋まるように配置してもよい。

さらに、前処理装置３０は、排水装置４８を有する。排水装置４８は、側壁３５Ｂを貫通して排水口５４に接続された排水管５０と、排水管５０に設けたバルブ５１と、を有する。バルブ５１は、作業者が手動操作するバルブ、または自動で制御できるソレノイドバルブの何れでもよい。

さらに、前処理装置３０は、温度計測装置４７の温度計測結果を処理する制御盤を備えていてもよい。制御盤は、コントローラ、表示部等を有する。バルブ５１，５５としてソレノイドバルブを用いていると、制御盤から信号を出力して、バルブ５１，５５の開閉および開度を制御することも可能である。

次に、前処理装置３０により焼却灰４４を安定化処理する前処理方法の例を説明する。まず、容器本体３１の内部、つまり、処理エリア４１に焼却灰４４を収容するとともに、給水装置３２から水を容器本体３１の内部に散水して、焼却灰４４の洗浄を行う。給水装置３２から容器本体３１の内部に散水される水としては、炭酸イオンを含有する溶液を用いることができる。さらに、焼却灰４４に対する散水処理と併行して、または、散水処理と交互に、二酸化炭素を含有するガスを容器本体３１の内部に供給する、通気処理を行う。具体的には、空気機械４５から供給されるガスは、通気管４６から各分岐管４６Ａを通り、全ての排水通路４２に供給される。容器本体３１内にガスを供給する際、バルブ５１は閉じられている。各排水通路４２に供給されたガスは、排水床４０の孔４３を通って処理エリア４１に進入する。すると、焼却灰４４中の重金属、例えば、カルシウムは、二酸化炭素により炭酸化して不溶化が促進される。すなわち、焼却灰４４からの重金属溶出を抑制できる。

焼却灰４４を洗浄した水は、自重で排水床４０の孔４３を通過して排水通路４２に至る。焼却灰４４を洗浄した水は溶出成分を含む。溶出成分としては、水溶性イオン、例えば、重金属イオン、微細な粒子等が挙げられる。このようにして、焼却灰４４と水とが分離、つまり、固液分離される。なお、バルブ５１が開くと、排水通路４２内の水は、排水口５４を経由して排水管５０から排出される。

上記のように、容器本体３１の処理エリア４１にガスを供給すると、焼却灰４４中のカルシウムと二酸化炭素とが炭酸化反応する際の発熱により、焼却灰４４の温度が上昇する。温度計測装置４７は、処理エリア４１の焼却灰４４の温度を計測している。このため、処理エリア４１において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一に進んでいるか否かを、リアルタイムにモニタリングすることができる。処理エリア４１における焼却灰４４の温度が均一、または、処理エリア４１内の焼却灰４４全体における温度差が、予め定めた値以上であると、焼却灰４４全体において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一に進んでいるものと推定できる。

これに対して、処理エリア４１における焼却灰４４の温度が均一でない場合、または、処理エリア４１内の焼却灰４４全体における温度差が、予め定めた値に達しないと、焼却灰４４全体において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一に進んでいない、と推定可能である。前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄの長手方向で処理エリア４１内の焼却灰４４全体で、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一に進んでいない領域がある場合、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄの長手方向で焼却灰４４全体において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一となるように、処理エリア４１に供給するガスの通気量、排水通路４２におけるガスの通気速度を調整可能である。

例えば、焼却灰４４全体のうち、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が相対的に少ない領域があると、当該領域の下部に設けられている排水通路４２に接続している分岐管４６Ａのバルブ５５の開度を調整して、未反応領域付近の排水通路４２のガスの通気量を増加するか、または、ガスの通気速度を高めることにより、容器本体３１の平面視で、焼却灰４４全体におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を均一化することができる。したがって、容器本体３１内に投入した焼却灰４４の全体を短時間で均一に炭酸化させることが可能である。

（具体例２）
処理装置及び処理方法の具体例２を、図８（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。前処理装置３０は、容器本体３１内に底板３４と平行に配置されている排水床４０が設けられており、排水床４０は容器本体３１内を処理エリア４１と排水通路４２とに仕切る。また、排水床４０は処理エリア４１の下方に位置し、かつ、排水通路４２の上方に位置する。つまり、焼却灰４４は処理エリア４１の排水床４０上に載せられる。

排水床４０と底板３４との間に複数の仕切り板５３が設けられており、排水床４０と底板３４との間に複数の排水通路４２が形成されている。仕切り板５３は金属製であり、容器本体３１内に立てて配置されている。仕切り板５３は、図８に示すように、前壁３５Ｃ，後壁３５Ｄと平行に配置され、前壁３５Ｃと後壁３５Ｄとの間に並べて配置されている。仕切り板５３の両端は、側壁３５Ａ及び側壁３５Ｂに接触している。

隣り合う排水通路４２同士は、仕切り板５３によりそれぞれ隔てられており、複数の排水通路４２は、前壁３５Ｃ，後壁３５Ｄと平行に配置されている。つまり、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向に沿って、排水通路４２が複数配置されている。各仕切り板５３の側壁３５Ｂ側には排水口５４が設けられており、排水通路４２同士は、排水口５４によって接続されている。

ガス供給装置３３の分岐管４６Ａは側壁３５Ｂに取り付けられており、分岐管４６Ａは単独で、単独の排水通路４２に接続されている。複数の分岐管４６Ａにバルブ５５がそれぞれ設けられている。側壁３５Ａの外面に、処理エリア４１内の温度をそれぞれ計測する温度計測装置４７が設けられている。温度計測装置４７は、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向に間隔をおいて配置されている。温度計測装置４７は、各排水通路４２に対応する位置にそれぞれ配置されている。

図８に示す前処理装置３０におけるその他の構成は、図６及び図７に示す前処理装置３０の構成と同じである。なお、図８（Ｂ）においては、図６に示す給水装置３２を省略してある。図８に示す前処理装置３０においては、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に焼却灰４４が洗浄される。また、図８に示す前処理装置３０においても、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向で、処理エリア４１の焼却灰４４全体におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一に進んでいない領域がある場合、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向で焼却灰４４全体において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が均一となるように、処理エリア４１に供給するガスの通気量、排水通路４２におけるガスの通気速度を調整可能である。

（具体例３）
前処理装置及び前処理方法の具体例３を、図９（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。前処理装置３０は、容器本体３１内に底板３４と平行な排水床４０が設けられている。排水床４０は容器本体３１内を処理エリア４１と排水通路４２とに仕切る。また、排水床４０は処理エリア４１の下方に位置し、かつ、排水通路４２の上方に位置する。つまり、焼却灰４４は処理エリア４１の排水床４０上に載せられる。排水床４０と底板３４との間に複数の仕切り板５３が設けられている。仕切り板５３は金属製であり、容器本体３１内に立てて配置されている。

仕切り板５３は、図９（Ａ）に示すように、前壁３５Ｃ，後壁３５Ｄと平行に配置され、前壁３５Ｃと後壁３５Ｄとの間に並べて配置されている。仕切り板５３の両端は、側壁３５Ａ及び側壁３５Ｂに接触している。隣り合う排水通路４２は、仕切り板５３によりそれぞれ仕切られており、複数の排水通路４２は、前壁３５Ｃと後壁３５Ｄとの間に並べて形成されている。つまり、全ての排水通路４２は前壁３５Ｃ，後壁３５Ｄと平行に配置されている。

仕切り板５３には、前述した排水口５４は設けられていない。つまり、複数の排水通路４２は単独で形成され、互いに接続されていない。全ての排水通路４２毎に排水装置４８が設けられている。側壁３５Ｂに排水管５０が取り付けられ、排水管５０は排水通路４２につながっている。

ガス供給装置３３の分岐管４６Ａは側壁３５Ａに取り付けられており、分岐管４６Ａは単独で、単独の排水通路４２に接続されている。複数の分岐管４６Ａにバルブ５５がそれぞれ設けられている。側壁３５Ｂの外表面に、処理エリア４１内の温度を計測する温度計測装置４７が設けられている。温度計測装置４７は、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向に間隔をおいて複数配置されている。複数の温度計測装置４７は、各排水通路４２に対応する位置に配置されている。

図９に示す前処理装置３０におけるその他の構成は、図６及び図７に示す前処理装置３０の構成と同じである。なお、図９（Ｂ）においては、図６に示す給水装置３２を省略してある。図９に示す前処理装置３０においては、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に焼却灰４４が洗浄される。また、図９に示す前処理装置３０においても、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に、バルブ５５の開度、バルブ５５の開放時間を調整することにより、処理エリア４１に供給されるガスの通気量を制御可能である。したがって、図９に示す前処理装置３０は、図６及び図７の前処理装置３０と同様に、側壁３５Ａ，３５Ｂの長手方向で焼却灰４４全体の領域において、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を容器本体３１内で均一化することができる。さらに、図９（Ａ）に示す前処理装置３０は、排水通路４２毎に、排水装置４８のバルブ５１を開閉可能である。

（具体例４）
前処理装置及び前処理方法の具体例４を、図１０（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。容器本体３１内に仕切り板は設けられていない。このため、容器本体３１内に、単数の処理エリア４１と、単数の排水通路４２とが設けられている。ガス供給装置３３の分岐管４６Ａは、前壁３５Ｃに沿って垂直に配置された垂直部５６と、排水床４０よりも上に水平に配置された水平部５７と、を有する。つまり、水平部５７同士は、処理エリア４１に互いに平行に配置されている。温度計測装置４７としては、処理エリア４１の平面視における温度分布を計測可能な熱画像カメラを用いている。

図１０に示す前処理装置３０におけるその他の構成は、図６及び図７に示す前処理装置３０の構成と同じである。なお、図１０（Ｂ）においては、図６に示す給水装置３２を省略してある。図１０に示す前処理装置３０において、容器本体３１内に開口部３６から散水すると、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に焼却灰４４が洗浄される。

そして、温度計測装置４７により、処理エリア４１を平面視した場合における焼却灰４４の温度分布、特に、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄと平行な方向で、処理エリア４１を複数の領域５８に分割することを想定した場合の温度分布を計測できる。そして、処理エリア４１の平面視で、複数の領域５８のうち、他の領域５８に比べて、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が少ない領域５８を推定できる。

図１０に示す前処理装置３０においても、図６及び図７に示す前処理装置３０と同様に、バルブ５５の開度、バルブ５５の開放時間を調整することにより、各領域５８に供給されるガスの通気量を制御可能である。したがって、図１０に示す前処理装置３０は、図６及び図７の前処理装置３０と同様に、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄの長手方向で処理エリア４１全体におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を均一化することができる。

（具体例５）
前処理装置及び前処理方法の具体例５を、図１１を参照して説明する。図１１に示すガス供給装置３３は、空気機械に接続された通気管５９を有する。通気管５９は、水平部６０と、水平部６０から直角な方向の延ばされた垂直部６１と、を有する。垂直部６１には噴射口がそれぞれ設けられている。通気管５９は、容器本体３１に対して固定されている構造、または、容器本体３１に対して移動可能な構成の何れでもよい。図１１では、給水装置が省略されている。

そして、図１１に示すガス供給装置３３は、単独で用いること、または、図６、図８、図１０に示すガス供給装置３３と組み合わせて用いることもできる。図１に示すガス供給装置３３を単独で用い、容器本体３１内に焼却灰４４を投入すると、垂直部６１の一部は焼却灰４４内に埋まる。給水装置から容器本体３１内に散水して焼却灰４４を洗浄し、ガス供給装置３３を介して焼却灰４４にガスを供給する。垂直部６１の噴射口から噴射されたガスは焼却灰４４に進入し、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を促進できる。焼却灰４４を洗浄した水は、排水床４０の孔４３を通り排水通路４２に至る。

温度計測装置４７は、前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄと平行な方向で、処理エリア４１を複数の領域に分割することを想定した場合の温度分布を計測できる。そして、処理エリア４１の平面視で、複数の領域のうち、他の領域に比べて、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が少ない領域を推定できる。

図１１に示す前処理装置３０においては、通気管５９を前壁３５Ｃ及び後壁３５Ｄに沿った方向に移動することにより、各領域に供給されるガスの通気量を制御可能である。したがって、図１１に示す前処理装置３０は、図６及び図７の前処理装置３０と同様に、全ての領域におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を均一化することができる。

図１１に示すガス供給装置３３を、図６、図８、図１０に示すガス供給装置３３と組み合わせて用いる場合は、温度計測装置４７により処理エリア４１における温度分布を計測する前の段階では、垂直部６１を焼却灰４４の外に配置する。

そして、温度計測装置４７により処理エリア４１における温度分布を計測した後、他の処理エリア４１または、他の領域に比べて、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が少ない処理エリア４１または領域において、垂直部６１を焼却灰４４に差し込み、ガス供給装置３３により焼却灰４４にガスを供給する。したがって、図１１に示す前処理装置３０は、図６及び図７の前処理装置３０と同様に、容器本体３１の全ての領域におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を均一化することができる。

（具体例６）
処理装置及び処理方法の具体例６を、図１２を参照して説明する。図１２に示す前処理装置３０は、容器本体３１の開口部３６を閉じる蓋６２を有する。蓋６２は容器本体３１に対して着脱可能である。蓋６２によって容器本体３１についてある程度の密閉が可能であれば、蓋６２の材質は問わない。例えば、金属製の蓋、合成樹脂製のシート、鉄板、ベニヤ板等を含む。図１２において蓋６２は金属製である。また、蓋６２には、給水装置から供給される水を容器本体３１内に散水するノズルが設けられている。

なお、蓋６２に給水装置を設けられない場合は、別途給水装置を用意し、散水処理後に当該給水装置を容器本体３１の外に配置した後、蓋６２で開口部３６を覆う、または、散水処理中においても当該給水装置を含んで開口部３６を蓋６２で覆う。図１２に示すガス供給装置３３Ａは、通気管６４を有し、空気機械から供給されるガスは、通気管６４を通り容器本体３１内の処理エリア４１に供給される。図１２に示すガス供給装置３３Ａは、図６、図８、図１０に示すガス供給装置３３と組み合わせて用いることが可能である。

図１２に示すガス供給装置３３Ａを、図６、図８、図１０に示すガス供給装置３３と組み合わせて用いる場合は、温度計測装置４７により処理エリア４１における温度分布を計測する前の段階では、ガス供給装置３３からガスの供給は行わない。

そして、温度計測装置４７により処理エリア４１または領域５８における温度分布を計測した後、他の処理エリア４１または、他の領域５８に比べて、カルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応が少ない処理エリア４１または領域５８において、ガス供給装置３３により焼却灰４４にガスを供給する。したがって、図１２に示す前処理装置３０は、図６、図８、図１０の前処理装置３０と同様に、処理エリア４１におけるカルシウムと二酸化炭素との炭酸化反応を均一化することができる。

前処理装置３０の制御系統例を、図１３を参照して説明する。制御盤７０は、コントローラ７１、出力部７２、入力部７３を有する。コントローラ７１は、入力ポート及び出力ポート、記憶部、演算部を有するマイクロコンピュータにより構成されている。出力部７２は、液晶ディスプレイ、ランプ等を含み、作業者は出力部７２を目視可能である。入力部７３は作業者が操作する要素であり、スイッチ、ボタン、ノブ、レバー、テンキー、タブレット端末等を含む。入力部７３の操作信号、温度計測装置４７から出力される信号は、コントローラ７１に送られる。出力部７２は温度の計測結果等を出力する。コントローラ７１は、温度計測装置４７が計測した容器本体の外表面の温度から、容器本体内の廃棄物の温度を推定する。バルブ３９，５１，５５がソレノイドバルブであれば、コントローラ７１は、バルブ３９，５１，５５の開閉、開度等を制御可能である。

次に、具体例１乃至具体例６の前処理装置３０で行われる前処理方法の概要を、図１４を参照して説明する。前処理方法が開始されると、ステップＳ１で焼却灰４４の洗浄及び焼却灰４４に対するガスの通気が行われる。また、ステップＳ２では温度計測装置４７が焼却灰４４全体の温度計測を行う。ステップＳ３では、計測された温度結果に基づいて、焼却灰４４の炭酸化反応に関して判断が行われる。具体的には、処理エリア４１全体または複数の領域５８における焼却灰４４の炭酸化反応が均一であるか否かが判断される。ステップＳ４では焼却灰４４に対する通気状態が調整され、前処理方法を終了する。ステップＳ４では、処理エリア４１全体または複数の領域５８における焼却灰４４の炭酸化反応が均一になるように、バルブ５１，５５の開度、垂直部６１の挿入位置が調整される。

本実施形態において、処理エリア４１に供給するガスの通気量、領域５８毎に供給するガスの通気量が、ガスの供給状態である。また、バルブ５１，５５を作業者が操作する場合、バルブ５１，５５は調整装置に相当する。バルブ５１，５５を制御盤７０のコントローラ７１が制御する場合、バルブ５１，５５及びコントローラ７１は調整装置に相当する。給水装置３２は洗浄装置に相当する。温度計測装置４７及びコントローラ７１は、状態検出装置に相当する。ガスの通気量を増加する処理エリア４１または領域５８は、容器本体３１内において局所的である。分岐管４６Ａは通気部に相当する。図１４のステップＳ２は第１工程に相当し、ステップＳ４が第２工程に相当し、ステップＳ１で行う焼却灰の洗浄が第３工程に相当し、ステップＳ３が第４工程に相当する。

廃棄物の前処理装置は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、容器本体は、上部に開口部が設けられている構造の他、宅配便トラックの荷台に接地されるコンテナのように、外観形状が直方体であり、かつ、上部に開口部が設けられていない構造を含む。このようなコンテナの場合、前壁または後壁または側壁に開口部が設けられていれば、その開口部からコンテナ内に散水可能である。容器本体の平面形状は、四角形の他、円形、楕円形等でもよい。

本実施形態において、廃棄物は、焼却灰、スラグ、汚染土壌の他、石灰改良土等のカルシウムを多く含有する土壌が挙げられる。スラグは、鉱石から金属を製錬する際に、冶金対象である金属から溶融によって分離した鉱石母岩の鉱物成分を含む物質である。また、重金属は、鉛（Pb）の他、カドミウム、鉄、銅、ニッケル、マンガン等、難溶性の炭酸塩を形成するものが挙げられる。廃棄物を洗浄する液体は、水、炭酸イオンを含有する液体等が挙げられる。

１０ カラム
１１ 砂利
１２ 焼却灰
１３ 通気管
１４ 流量計
１５ 第１通気部
１６ 第２通気部
１７ 給水タンク
１８ 給水管
１９ ポンプ
２０ 試験装置
２１ タイマ
２２ 蓋
２３ 放射温度計
２４ 上層
２５ 中層
２６ 下層
２７ 浸出水受器
３０ 前処理装置
３１ 容器本体
３２ 給水装置
３３，３３Ａ ガス供給装置
３４ 底板
３５Ａ，３５Ｂ 側壁
３５Ｃ 前壁
３５Ｄ 後壁
３６ 開口部
３７ 給水管
３８ ノズル
３９，５１，５５ バルブ
４０ 排水床
４１ 処理エリア
４２ 排水通路
４３ 孔
４４ 焼却灰
４５ 空気機械
４６，５９，６４ 通気管
４６Ａ 分岐管
４７ 温度計測装置
４８ 排水装置
５０ 排水管
５３ 仕切り板
５４ 排水口
５６ 垂直部
５７ 水平部
５８ 領域
６０ 水平部
６１ 垂直部
６２ 蓋
７０ 制御盤
７１ コントローラ
７２ 出力部
７３ 入力部

Claims (14)

1. Ｃａを含む廃棄物が投入される容器本体と、前記容器本体内に二酸化炭素を含有するガスを供給して、前記廃棄物からの重金属溶出を抑制するガス供給装置と、を有する、廃棄物の前処理装置であって、
   前記容器本体内の前記廃棄物とガスとが炭酸化反応して発熱した際に、前記容器本体の平面視における前記廃棄物全体の温度を計測する温度計測装置と、
   前記容器本体内にガスを供給中における前記廃棄物の温度から、前記容器本体内にガスを供給前の前記廃棄物の温度を差し引いた温度差が２．０度未満であると、前記容器本体の平面視で前記廃棄物の炭酸化反応が均一ではないと判断し、かつ、前記温度差が２．０度以上であると前記容器本体の平面視で前記廃棄物の炭酸化反応が均一であると判断する判断装置と、
   前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一でない場合は、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一になるように、前記容器本体内に供給されるガスの供給状態を調整する調整装置と、
   を有する、廃棄物の前処理装置。
2. 請求項１記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記廃棄物に液体を散水する給水装置が設けられている、廃棄物の前処理装置。
3. 請求項２記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記廃棄物に散水する前記液体は、炭酸イオンを含有する溶液である、廃棄物の前処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記調整装置は、前記容器本体内に局所的にガスを供給することにより、前記廃棄物の炭酸化反応を均一にする、廃棄物の前処理装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記ガス供給装置は、前記容器本体内にガスを供給する通気部を複数備え、
   前記調整装置は、前記通気部を変更することにより、前記廃棄物の炭酸化反応を均一にする、廃棄物の前処理装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記温度計測装置は複数設けられ、複数の前記温度計測装置は、それぞれ前記容器本体の外表面の温度に基づいて前記廃棄物の温度を計測する、廃棄物の前処理装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項記載の廃棄物の前処理装置において、
   前記容器本体に投入される前記廃棄物は焼却灰である、廃棄物の前処理装置。
8. 容器本体内に収容された、Ｃａを含む廃棄物に二酸化炭素を含有するガスを通気することにより、前記廃棄物からの重金属溶出を抑制する、廃棄物の前処理方法であって、
   前記容器本体内の前記廃棄物とガスとが炭酸化反応して発熱した際に、前記容器本体の平面視における前記廃棄物全体の温度を計測する第１工程と、
   前記容器本体内にガスを供給中における前記廃棄物の温度から、前記容器本体内にガスを供給前の前記廃棄物の温度を差し引いた温度差が２．０度未満であると、前記容器本体の平面視で前記廃棄物の炭酸化反応が均一ではないと判断し、かつ、前記温度差が２．０度以上であると前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一であると判断し、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一でない場合は、前記容器本体の平面視における前記廃棄物の炭酸化反応が均一になるように、前記容器本体内の廃棄物に対するガスの通気状態を調整する第２工程と、
   を有する、廃棄物の前処理方法。
9. 請求項８記載の廃棄物の前処理方法において、
   前記廃棄物に液体を散水する第３工程を有する、廃棄物の前処理方法。
10. 請求項９記載の廃棄物の前処理方法において、
    前記第３工程は、炭酸イオンを含有する溶液を前記廃棄物に散水する、廃棄物の前処理方法。
11. 請求項８乃至１０の何れか１項記載の廃棄物の前処理方法において、
    前記第２工程は、前記廃棄物に対して局所的にガスを供給することにより、前記廃棄物の炭酸化反応を均一にする、廃棄物の前処理方法。
12. 請求項１１記載の廃棄物の前処理方法において、
    前記第２工程は、複数の通気部から前記廃棄物に対してガスを供給し、
    前記第２工程は、前記通気部を変更することにより、前記廃棄物の炭酸化反応を均一にする、廃棄物の前処理方法。
13. 請求項８乃至１２の何れか１項記載の廃棄物の前処理方法において、
    前記第１工程は、前記廃棄物を収容する容器本体の外表面の温度から前記廃棄物の温度を計測する、廃棄物の前処理方法。
14. 請求項８乃至１３の何れか１項記載の廃棄物の前処理方法において、
    前記容器本体に収容された前記廃棄物は焼却灰である、廃棄物の前処理方法。

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