JPH09504465A - 固形廃棄物の解毒方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有害廃棄物の解毒方法及び装置を開示する。廃棄物を機械的に所定の粒径まで粒状化し（11）、次に、粒状廃棄物を約２５０℃以上、約７５０℃以下の温度の高温ガス流（27）にさらす。それと同時に、粒状廃棄物を攪拌して（13）、ガス流（27）へのその暴露度を高め、その結果、固形廃棄物の相当多くの部分をガス化するようにする。残りの粒状廃棄物である残留物を収集して（15）、再循環させ、或いは次に処分するようにする。攪拌された粒状廃棄物の通過後、ガス流を熱分解方式解毒反応装置（17）に循環させ、次に攪拌中の粒状廃棄物に再循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】 固形廃棄物の解毒方法及び装置 本発明は一般に有害廃棄物の解毒に関する。より詳細には、本発明は、熱分解 方式解毒反応装置を用いて固形廃棄物を解毒する改良型方法及びシステムに関す る。 Ｉ．発明の背景 有害廃棄物、例えば或る特定の有機化合物、病原菌で汚染された医療廃棄物、 低レベル及び高レベル放射性廃棄物の解毒は、多くの産業界において現在進行中 の問題である。処分地までのかかる廃棄物の輸送に関しては、万一事故が起きた 場合に環境中へ放出されるという重大な危険性があり、また埋立地として利用で きる場所は急速に失われつつあり、しかもコストは急増している。したがって、 有毒廃棄物をその配置場所で効率的に処理し、或いは減容する方法及び装置が要 望されている。 有害廃棄物を燃焼する焼却設備の使用は次第に受け入れ難くなっている。現行 の大気汚染防止法の要件を満たし、しかも効率的に操業できる焼却設備は、比較 的大規模になりがちであり、従って、有毒廃棄物の発生施設に設置しても採算が 取れない場合がある。さらに、焼却設備は制御困難である場合が多く、地域社会 及び政治上の強い悪感情・反感を招く。しかしながら、おそらくは一層重要なこ ととして、焼却法は、それ自体が望ましくなく、しかも除去困難又は不可能な他 の有毒生成物を生じさせる場合がある。 １９８７年８月２６日に発行されていて本出願人に譲渡されている米国特許第 ４，８７４，５８７号では、焼却設備の飛躍的な技術的進歩を提供する有害廃棄 物の解毒方法及び装置が開示されている。かかる米国特許では、９９．９９％以 上の有毒物分解レベルを達成する反応装置又は反応器が開示されている。この米 国特許の方法及び装置は、空気又は自由酸素反応を用いず、主として二酸化炭素 、水素、一酸化炭素及び水から成る流出ガスを生じさせる。蒸気米国特許に示さ れた方法及び装置は、米国環境保護庁により「焼却」とは異なり、「赤外線加熱 装置」として分類されている。 熱分解方式解毒反応装置は、有毒廃棄物の蒸気を、有毒廃棄物の流れ中の有機 化合物の実質的に全部と反応するのに必要な理論量を越える量の水と反応させる よう動作する。この反応は、約２５０℃を越える温度で行われ、その結果、主と して二酸化炭素、水及び水素で構成されているが、低レベルの一酸化炭素も含む 高温流出ガス流が生じる。一酸化炭素は触媒による酸化により後で容易に二酸化 炭素に変換できる。 熱分解方式解毒反応装置内の主反応は液相で起こるので、比較的容易にガス化 できる液体廃棄物及び半固形廃棄物の処理は、かなり容易に行える。例えば、有 毒廃棄物が金属ドラム内に封入されている場合に廃棄物を熱分解方式解毒反応装 置に供給するために気化させたりガス化させるための装置が、１９８９年９月５ 日に発行され、本出願人に譲渡されている米国特許第４，８６３，７０２号に図 示説明されている。しかしながら、固形廃棄物の場合、熱分解方式解毒反応装置 に送るために廃棄物を気体の状態に変えることは、液体廃棄物及び半固形廃棄物 の場合ほどは容易でない。熱分解方式解毒反応装置への供給に先立ってかかる固 形廃棄物を溶融、焼却又は直接ガス化の実施は、材料によっては可能な場合があ る。しかしながら、大抵の材料に関しては、適切な予備処理を行うには、分野の 異なる技術に基づく完全に別個のシステムが別途必要となり、これにより資本的 支出及びエネルギー費が実質的に増大する。 したがって、本発明の目的は、固形有毒廃棄物を解毒する改良型方法及び装置 を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、廃棄物の供給、廃棄物の処理、及び残留物の処分 の際の環境上の危害を最小限に抑える改良型固形廃棄物解毒方法及び装置を提供 することにある。 本発明の他の目的は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、当業 者には明らかとなろう。 II．図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法及び装置の全体構成を示す略図である。 図２は、医療廃棄物の処理に適用した場合の本発明の好ましい形態を示す略図 である。 図３は、攪拌操作を用いず、或る特定の試験材料及び粒径について行った本発 明の装置の試験結果を描いた一組のグラフ図である。 III．概要 概要を述べると、本発明の方法及び装置は、先ず最初に廃棄物を機械的に所定 の粒径まで粉砕又は粒状化することにより固形医療廃棄物を解毒するものである 。しかる後、粒状廃棄物を約２５０℃以上、約７５０℃以下の温度の高温ガス流 にさらす。それと同時に、粒状廃棄物を攪拌して固形廃棄物の相当多くの部分を ガス化するのに十分な時間の間、高温ガス流に対するその暴露度を高めるように する。しかる後、残りの粒状廃棄物である残留物を収集して再循環させ、或いは 次に処分するようにする。攪拌された粒状廃棄物の通過後、ガス流を熱分解方式 解毒反応装置に循環させ、ここでガス流中の有毒成分を理論量よりも多い量の水 と反応させて高温で実質的に無害の流出ガスを生じさせる。反応装置からのガス 流出物を、攪拌中の粒状廃棄物に与えるガス流として再循環させる。 IV．詳細な説明 本発明の方法及び装置の全体的な特徴が図１から具体的に分かる。本発明の装 置は、４つの主要構成要素、即ち、粉砕機又は粒状化装置１１、攪拌装置１３、 コレクタ又は収集装置１５、及び熱分解方式解毒反応装置１７から成る。本装置 を通る固形物の経路は、粒状化装置１１から攪拌装置１３を通り収集装置１５ま で破線の矢印で示されている。実線の矢印は、攪拌装置１３を通って熱分解方式 解毒反応装置１７へ、或いはこれからのガス流の流れの道筋を示している。 より詳細には、固形有毒廃棄物は、粒状化装置１１内で機械的に粉砕され、固 形廃棄物を所定の最大平均直径を有する粒径まで小さくする。平均直径とは、粒 子の略平均横断面方向直径を意味する。平均直径を４cm以下にすることが好まし い。これは、粒状化装置の特定のタイプ又は性状に応じて任意適当な手段で制御 できる。例えば、シュレッダー又はクラッシャー（破砕機）をスクリーン又はサ イクロン分離器と組み合わせて用いても良く、或いは、シュレッダー又は粒状化 レベルが指定された類似装置を用いても良い。固形廃棄物を機械的に粉砕、又は 粒状化する種々の装置は当業者には周知である。かかる装置の例として、スピニ ングナイフカッター、粉砕機、ロータリー式円筒カッター付きシュレッダー、ス タンプミル、及びボールミルがある。 固形廃棄物を粒状化装置１１で粒状化後、この固形廃棄物を攪拌装置１３に送 り込む。好ましくは、弁２１を粒状化装置１１と攪拌装置１３との間に設け、こ れにより２つの構成要素を隔離してガス流を攪拌装置１３に閉じ込める。攪拌装 置１３は、ガス流への暴露度が最大になるようにするために粒状物の攪拌を行う 当業者に周知の任意適当な装置であるのが良い。例示として挙げると、攪拌装置 １３は、流動層、サイクロン反応器、一連の振動スクリーン、移動ベルト、回転 スクリュー、又は攪拌ペブルベッド炉であっても良い。 しかしながら、以下に説明するように、攪拌装置１３は、細長いハウジング内 に位置決めされていて、粒状物を粒状化装置１１から収集装置１５まで制御され た方法で前進させるための回転スクリューであるのが好ましい。攪拌装置１３は 、固形廃棄物の相当多くの部分、好ましくは、その有毒成分の実質的に全部をガ ス化するのに十分な時間の間、粒状廃棄物の暴露を可能にするよう選択される。 選択した特定の滞留時間は、当然のことながら、使用する攪拌装置のタイプ及び 被処理廃棄物の性状に応じて定められることになろう。或る特定の材料は、必要 な浄化を達成するのに長時間要する場合がある。また、粒子のサイズ、即ち粒径 は、攪拌装置１３内でのガスへの粒子の暴露時間の長さの選択に影響を及ぼす場 合がある。大抵の材料については、好ましい暴露時間は、１時間半以上、約５時 間以下である。 収集装置１５は、粒状残留物を攪拌装置から収集することを目的とするもので あれば、任意適当な構成のもので良い。好ましくは、収集装置は攪拌装置１３と 連絡状態にあり、収集装置内での残留物からの発生ガス状成分がガス流中へ引き 込まれ、以下に説明するように、熱分解方式解毒反応装置１７に運ばれるように なる。次に、収集装置１５の内容物を適当な弁２３を通して除去し、図示してい ない適当な処分地まで移送する。 ガス導管２５が、粒状化装置１１と攪拌装置１３の結合部近傍の位置から熱分 解方式解毒反応装置１７まで延びている。図１に概略的に示すように、熱分解方 式解毒反応装置１７の下端部には、該反応装置の低温の流入ガスと高温の流出物 との間で熱交換を行わせる熱交換器２７が設けられている。ガス導管２９は、反 応装置流出物を、攪拌装置内の粒状物を通るガス流のための所定の経路長さを提 供するよう選択される位置で、攪拌装置１３に送り戻す。ガス流の流れ状態の維 持のため、適当な送風機３１が設けられており、これは導管２９に沿って設置さ れた状態で図１に示されている。また、導管２９には収着ユニット３３が設けら れており、この収着ユニット３３は導管２９内のガス流中に同伴されている粒状 成分を除去するために設けられている。収着ユニット３３は、微量の有機物及び 金属を除去するために吸着材、例えば活性炭から成る一または二以上の層を含み 、更に、任意のハロゲンを除去するためにセレソーブ（Selesorb：登録商標）を 含むのが良い。 熱分解方式解毒反応装置１７は、一般に１９８７年８月２５日に発行され、本 出願人に譲渡された米国特許第４，８７４，５８７号に開示されている形式のも のである。熱分解による解毒プロセスは、分解すべき有毒物質を含むガス流と過 熱蒸気の形態の水との高温状態での反応を含む。水は理論量を越えた量で存在す ると、ガス流中の有機化合物は９９．９９％以上が分解されることになる。流出 ガス流は、主として二酸化炭素、水素及び水で構成され、一酸化炭素を幾分含有 する。一酸化炭素を反応装置内での有機化合物の分解の度合いの目安として検出 し利用できる。流出ガス流中の一酸化炭素の量の検出を任意適当な手段、例えば 、 る。 より詳細には、熱分解方式解毒反応装置は、実質的に円筒形のハウジング３９ 及びこれと同軸に設けられている実質的に円筒形の内壁４１を含む。円筒形内壁 ４１及び円筒形ハウジング３９は外側環状空間４３を画定する。円筒形内壁４１ は、円筒形内壁４１の上端部とハウジング３９の上部壁との間に設けられた開口 部を介して環状空間４３と連通する内側空間４５を更に画定する。細長いＵ字形 加熱要素４７が、符号４９で概略的に示されている加熱器電源から内側空間４５ 内へ下方に延びている。過熱蒸気源５１が、入口導管５３を経て反応装置１７に 連結されている。 反応装置１７の底部には、熱交換器２７が設けられている。好ましい構成の熱 交換器が米国特許出願第６８５，５３２号に詳細に図示説明されており、かかる 米国特許の開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する 。ガスは導管２５から熱交換器２７に流入し、導管２９を経て熱交換器から流出 する。熱交換器に流入するガスは、この熱交換器から上方に流れて反応装置１７ の環状空間４３に流入する。ガスは反応装置１７の内側空間４５を出て、熱交換 器２７を通り、導管２９に入る。概略的に説明すると、熱交換器２７内には熱交 換バリヤ５５が示されており、このバリヤを介して熱交換器内において熱伝達が 生じる。当然のことながら、これは単なる概略的な説明に過ぎず、好ましい熱交 換器についての詳細は上記米国特許出願に図示説明されている。 動作原理を説明すると、本装置は図１に概略的に示されており、固形廃棄物を 図示していない適当な手段で粒状化装置１１内へ投入し、固形廃棄物は、この粒 状化装置内で所定の粒径まで機械的に粒状化又は粉砕される。弁２１を通過後、 粒状物は攪拌装置１３に入る。攪拌装置内では、粒状物は導管２９から攪拌装置 に入り、導管２５を通って攪拌装置から出るガス流にさらされる（暴露される） 。ガス流は流れの方向が、攪拌装置１３内の粒状廃棄物の移動方向とは逆である 。廃棄物粒子は攪拌装置の通過中に高温ガス流にさらされる。揮発性化合物の蒸 発が行われ、反応性化合物の蒸気改質が行われ、ガス流により熱分解方式解毒反 応装置１７に運ばれる。一般的に言って、これにより、攪拌装置１３内に残って いる固形物の体積の正味の減少が達成される。それと同時に、攪拌装置１３内の 固形物は、これに含まれている病原菌、例えば病院の廃棄物等に存在している可 能性のある病原菌を破壊するのに十分な温度まで加熱する。熱分解方式解毒反応 装置１７中を循環しているガス流を反応装置内で反応させて有毒有機化合物の分 解を行う。固形残留物を収集装置１５内に溜め、冷却後、弁２３を通して取り出 して適当な処分を行う。 次に図２を参照すると、本発明の装置の一層具体的な形態が概略的に示されて いる。図示の装置は、医療廃棄物、例えば代表的には病院やクリニックで生じた 廃棄物の分解を目的として設計されている。医療廃棄物は代表的には、プラスチ ック、ガラス、紙、織物・布類、種々の液体、種々の金属、さらに動物や人間の 骨や組織まで種々の物質を含む。かかる廃棄物には、伝染性病原菌、特に、ウイ ルス類、バクテリア類、菌類が付いている場合がある。米国における病院の通常 手順では、かかる廃棄物は分別されないで、容積が0.1〜0.3ｍ³のプラスチック の袋の中に集められる。これらの袋の色は大抵の場合、赤であり、英語とスペイ ン語の両方で「INFECTIOUS WASTE」と大きな文字で書かれてある。赤い袋及び箱 は、通常は一日一度から三日に一度までの間隔で時々、医療廃棄物契約運送業者 が取りにくる。一般に、冷凍処理を行わない場合、このような赤い袋或いは赤い 箱に入れた伝染性のある廃棄物を９６時間以上保管することは公衆衛生に関する 規則により禁止されている。 最近における公衆の関心は、かかる廃棄物が浜辺に打ち寄せられたことが発見 され、それが発端となって病院からの廃棄物の問題に向けられるようになった。 病院やクリニックから処分地、例えば焼却設備までの伝染性廃棄物の輸送が危険 であることは明白であり、都市又は市街地では特にそうである。かくして、場合 によっては、オートクレーブ及び焼却炉を現場で用いてかかる廃棄物を処分して いた。焼却設備からの放出物は都市では明らかに望ましくなく、その結果生じる アッシュの埋立地での処分は問題である。オートクレーブにより放出物に関する 問題は緩和されるが、代表的な高圧蒸気型オートクレーブは、大規模で潜在的に 危険性のある手作業が必要とされる結果、多大なコスト及び熟練労働力を必要と する。オートクレーブ処理後には通常、供給物と同で多量の塊が残り、これを処 理してオフサイトで、通常は埋立て地で処分する必要がある。最後に、オートク レーブを用いた操業経験によれば、結果はまちまちであり、生きたウイルスが埋 立て地に入り、場合によっては飲料水に侵入しないようにするためには、生物学 的な検査をほぼ一回分の処分ごとに行わなければならないことが多い。 本発明は、伝染性廃棄物の分解に適用した場合、現在公知の方法及び装置と比 べ顕著な利点を有する。特に、廃棄物を十分に高い温度まで加熱することにより 、廃棄物中の病原菌の破壊が容易に達成される。さらに、かかる高い温度にする と、廃棄物中の多くの他の揮発分及び反応性化合物が著しく減容することになる 。本発明の方法に起因して生じる有害放出物はなく、かくして本発明の方法を多 くの都市で利用できる。 図２には、図１に示した構成要素に対応する構成要素には同一の符号が付けら れている。かくして、本発明の装置は、粒状化装置１１、攪拌装置１３、収集装 置１５及び熱分解方式解毒反応装置１７を含む。これらは一般に図１に関して図 示説明したように連結されており、以下に示す改変が施されている。また、ファ ン３１、過熱蒸気源５１及び電源４９は図２には示されていないが、これらは本 装置に含まれているものと考えるべきである。同様に、熱分解方式解毒反応装置 １７及び付設の熱交換器２７の内部詳細を示していないが、これまた同一である と考えるべきである。 図２に示す実施例では、粒状化装置１１は、一対の回転細断ドラム６３，６５ を含む機械式シュレッダー６１を含む。これらドラム６３，６５はそれぞれ時計 回り、反時計回りに回転してシュレッダー６１に入ってくる固形廃棄物の機械的 細断を行う。シュレッダーは、廃棄物を所定の粒径が得られることになるような 細断方式のものである。粒径をより厳密に調節するため、スクリーン６７をシュ レッダーの底部に設けて所定の又はそれ以下の所望の粒径の廃棄物粒子だけがシ ュレッダー６１から落下するようにするのが良い。好ましくは、シュレッダー全 体を、固形廃棄物中に存在する病原菌の成長を止めるのに十分に高い消毒温度に 維持する（さもなければ、病原菌がシュレッダー６１の構成部品内に「住みつく 」場合がある）。この目的に照らして適当な温度は、少なくとも約２００℃であ る。上記機能に適したシュレッダーは、米国オレゴン州所在のシュレッダーシス テムズインコーポレイテッド又はコロラド州所在のシュレッドテックからモデル ６００−Ｅと称して購入できる。 一般に赤い袋又は箱に入った伝染性病原菌を含む医療廃棄物を、ロックホッパ （lock-hopper）６９を経てシュレッダー６１に送り込む。機能的に、ロックホ ッパは、第１の密閉室７３への接近を可能にする入口ドア７１を備えている。コ ンベヤ７５が第１の室の中に設けられていて、箱又は袋を室７３を通してエアロ ック室７７へ運び込む。エアロックドア７９が室７７を室７３から隔離するため に設けられており、かくしてエアロック室７７及びシュレッダー６１を外気から 隔離することができるようになる。これにより、周囲大気中への病原菌の逃げだ しが防止される。ドア７１を閉じ、ドア７９を開いた状態で、袋がコンベヤ７５ により室７３を通過すると、袋又は箱は室７７を通過してシュレッダー６１内へ 落 下し、細断が行われる。ロックホッパの内部構成要素の温度を、その表面に付着 した病原菌の成長を阻止するのに十分に高い温度に維持することが好ましい。こ こでの用途に適したロックホッパは大抵のシュレッダー供給業者から入手できる 。 シュレッダー６１で生じた粒状固形廃棄物はホッパ８１内へ落下する。ホッパ ８１の下端部は粒状廃棄物を弁２１を経て攪拌装置１３に送り込む。好ましくは 、弁２１は、例えばスムートカンパニィ製のモデル６と称して購入できる星形弁 （star valve）である。ホッパ８１内における粒状物のレベルは、レベルコント ロール８３で検知される。ビン又はホッパ８１内の粒状物レベルが所定レベルを 一旦越えると、レベルコントロールにより弁２１は粒状物を通す。 図２の図示の実施例では、攪拌装置１３は細長い密閉管状ハウジング８５を有 し、このハウジング８５は、弁２１に隣接したその端部がハウジングの反対側の 端部よりも低く位置するよう傾斜している。細長い供給スクリュー８７がハウジ ング８５内に、これと同一空間にわたって配置されている。供給スクリュー８７ を回転させるのに適当なモータ駆動機構８９が用いられ、ハウジング８５の一体 性は、モータ駆動機構８９により回転自在に供給スクリュー８７を支持するシー ル軸受９１，９３により維持される。ハウジング８５の一端部近傍に設けられた 開口部９５が弁２１と連通している。ハウジング８５の反対側端部に設けられた 開口部９７が弁２３と連通しており、弁２３はこれまた好ましくは弁２１と類似 の星形弁である。導管２５は、開口部９５の近傍でハウジング８５の内部と連通 している。導管２５の分岐管２５Ａがホッパ８１の上端部と連通している。これ により、ハウジング８５を出る高温ガスの流れが枝分かれが可能となり、したが って、高温ガスの何割かがホッパ８１を通って上方へ流れるようになる。スクリ ューのピッチが一端から他端まで変化していて、粒状廃棄物を供給スクリューに より開口部９７に向かって進めるにくつれ、結果的に廃棄物が減容されるように なることは注目されよう。供給スクリュー８７のシャフトサイズは、廃棄物押出 量の最悪のケースを取り扱うのに十分な機械的捩じり強さを備えるよう選択され ている。これは、供給スクリューの長さ、回転速度及び廃棄物の固形分に関する 変動で決まる。ピッチネジ山高さ及び形状も重要なパラメーターである。ピッチ により押出量又は処理量と回転速度の関係が設定される。これは又、スクリュー ネジ山間の空間における廃棄物充愼深さと密接な関連がある。ピッチを詰めれば 詰めるほど、廃棄物を通すのにそれだけ一層大きなスクリュー回転数を必要とす る。また、シャフト回転数を同一として、ピッチを詰めれば詰めるほど、廃棄物 滞留時間はそれだけ一層長くなる。廃棄物がネジ山間の空間を充愼する度合いは 、廃棄物の混合及び高温ガス流への暴露の度合い及び程度を決定する。また、こ のネジ山間隔及びネジ山高さは、供給スクリューキャビティ内のガスに付与され る乱流の度合い及び量に影響を及ぼし、これは廃棄物と供給スクリューネジ山上 を通り、そしてこれを通過して流れているガスとの間の熱伝達及び物質移動に影 響を及ぼす。 これら変数及び相互関係を全て考慮して、好ましい実施例のピッチ／ネジ山比 （ネジ山ランド長さに対するネジ山高さとして定義する）は１：１である。 長さに関するピッチの変化に関しては、これは、廃棄物が供給スクリューの長 さに沿って移動して段々と高温に、そして反応性が大きくなる蒸気改質ガスにさ らされる際における廃棄物の質量減少又は廃棄物の蒸気改質分解度について重要 である。無機物（蒸気改質による分解の度合いの高い含有分）が非常に少ない廃 棄物については、供給スクリュー長さに沿う廃棄物の体積及び質量の減少は相当 大きくなるであろう。かくして、ピッチ／ネジ山比を小さくして１：３にするの が良い。これにより、空間内の廃棄物充填深さは、供給スクリューに廃棄物が入 ったときとほぼ同一の深さに維持されるようになる。また、この手法により、短 い（そして安価な）供給スクリュー長さ内で処理するための滞留時間が一層長く なり、熱負荷が低くなる。 スクリューネジ山先端部と外側ケーシングとの間に存在する隙間は、廃棄物と の接触及び反応のために高温蒸気改質ガスを通過させて混合状態でネジ山キャビ ティ内へ下方に流すのに十分な空間となる。この間隔は、このガスが過度の圧力 降下を生じないで容易に通過できるほど開いている必要がある。その結果、本発 明者は、スクリューが５mm（0.4インチ）の隙間でハウジングの底部に密接して 位置した状態で、間隔を最高約３cm（1.2インチ）に選択している。これにより 、圧力降下が水柱約５インチとなるよう適当なガス流が得られた。スクリュー先 端部とハウジングとの間の空間内におけるガスの流速は理想的には約５０フィー ト ／秒である。流速を早くすると過度の圧力降下が生じることになり、流速を遅く すると乱流、混合、熱伝達及び物質移動の度合いが貧弱になる。スクリュー８７ 及びハウジング８５は、過度の磨滅及び摩耗が生じないよう保護するためにスク リュー先端部を肌焼き又は表面硬化させた３１６ステンレス鋼のものであるべき である。特に高い温度及び固形有毒廃棄物の蒸気改質法による分解から生じる種 々のガス状分解生成物に対する保護のためには、３１６ステンレス鋼のようなス テンレス合金の使用が好ましい。 スクリューネジ山は滑らかであっても良く、或いは、ガスとのより良好な接触 が得られるよう廃棄物小片をガス空間内へ持ち上げるのを促進する数個の歯又は フラップをスクリューネジ山に設けても良い。これにより、廃棄物の塊が、有毒 廃棄物のまずまずの分解を可能にする反応性蒸気改質ガスとの適度の接触をしな いで、スクリューに沿って移動するのが防止される。しかしながら、この種の表 面処理がされることにより、プラスチック片を捕捉してスクリューに沿う廃棄物 の移動を妨害する恐れが生じる。 スクリューを包囲しているハウジングは好ましくは、望ましくない思いコーク ス蒸気改質生成物の着を防止するために７００〜１４００°Ｆの温度に加熱され る。このような温度は、過熱蒸気と炭質コークス状生成物との反応を確実にする のに必要である。 水平に対するスクリューの傾斜度は、スクリューに沿う廃棄物の均一な移送と 床上のユニットの機械的配置のコンパクトさ及び単純さとの両方にとって重要で ある。スクリューを、床近くの廃棄物細断供給ホッパの底部から、処理後の無機 物が密閉星形弁を通して密閉二輪車内へ落ちることができるようにする高さまで 傾斜させることが最も望ましい。残念なことに、この傾斜により、廃棄物の質量 流量が安定しない場合がある。廃棄物の安息角に近い傾斜角度では、廃棄物のう ち幾分かが塊となってスクリューネジ山の下に転動して戻る場合がある。これら 廃棄物塊はスクリューに沿って移動しているときに凝集するようになる場合があ る。廃棄物の塊は、均一な廃棄物投入の場合と同じほど容易には、或いは十分に は反応せず、かくしてスクリューをより長く且つ高温にする必要がある。好まし い実施例では、水平から測って７°のスクリュー傾斜角度が採用されている。 スクリューを油圧モータを用いて駆動することができる。というのは、かかる 油圧機器はシュレッダーの作動用として既に入手できるからである。この油圧機 器は高価で強力な減速歯車装置を用いないで、電子式モータシステムにとっては 全く困難な特に大きなトルク及び非常に低い回転数をもたらす。かかる駆動装置 は低コストで変速及び迅速な逆転操作（駆動装置のジャミング解除のため必要な 場合）をすることができる。シャフト軸受は、長いシャフト及び非常に高い温度 状態でこの廃棄物をスクリューに沿って移送する際に通常生じるトルク変動に対 応するために特に強力でなければならない。これら軸受は外部冷却式のものであ るか、或いは、外部を自然冷却できるよう取り付ける必要がある。好ましい実施 例では、軸受の外部を冷却用フィンが設けられた管状延長部の状態でスクリュー ハウジングに取り付けている。シャフト密封体は二重であるべきで、ガスが密封 体間に入って冷却機能とスクリューの負圧域への空気の漏入を封止する機能の両 方を行う可能性をもたせる。 当然のことながら、特に高い温度で動作する必要があり、また、空気が少なく 、或いは空気の無い状態で作動する必要があり、しかも固形有害廃棄物の蒸気改 質分解で生じた種々のガス状分解生成物に対して不活性でなければならない建設 用強力スクリュー供給装置の技術分野における当業者には明らかなより多くの変 数がある。 導管２９からの高温ガスは、図２で分かるように、スクリューに沿って導管２ ９から開口部９５まで、ハウジング８５内部の粒状廃棄物に当たる。スクリュー ８７だけでなくハウジング８５の内部の温度は、導管２９から開口部９５まで直 線的に減少する。導管２９と開口部９７との間の領域では、温度は一層急激に減 少する。というのは、導管２９から開口部０７までは高温ガスが流れないからで ある。したがって、ハウジングのこの後者の領域無いの粒状廃棄物は放冷される が、それと同時に、放出ガスがこの領域から引き出されて導管２９と開口部９５ との間で流れている高温のガスと共に同伴される。いったん開口部９７に達する と、粒状廃棄物は、ハウジング８５から弁２３を通って収集手段内へ落下する。 図示の実施例では、収集手段は、ホッパ９９及び二輪車１０１として概略的に示 されている。 ハウジング８５及びスクリュー８７の長さ、並びにスクリュー８７の回転速度 は、高温ガス流に対する粒状廃棄物の暴露滞留時間に影響を及ぼすことになる。 また、スクリューの回転速度はガス流中での粒状廃棄物の攪拌の程度にもある程 度の影響を及ぼすであろう。これらパラメーターは、廃棄物の粒径及び性状に応 じて所望の解毒度を達成するよう選択される。かかるパラメーターは、当業者で あれば、満足のゆく作動パラメーターの組を決定する既知の方式に従って容易に 計算できる。本発明の用途において満足のゆく供給スクリューを用いる攪拌装置 の仕様は次のとおりである。すなわち、外形が２５０mm、長さが５ｍの３１６ス テンレス鋼を構成材料とするものであり、変速モータで駆動される。 図３は、シミュレートした伝染性のある病院からの廃棄物を処理する際の本発 明の方法の分解の結果を示すよう作成された一対のグラフ図である。シミュレー ト廃棄物をポリエチレンの袋に入れて、これを５５ガロンドラム内へ入れた。袋 の頂部はドラム底部から測って高さが0.9ｍ（２５インチ）であった。この袋の 中では、以下の固形廃棄物成分が配分されていた。 ２時間で、ほぼ１ｍ³の固形廃棄物からなる投入物を５０分の幾つかに減容し た。6.5kg（14.2ポンド）の当初の重量を1.9kg（4.2ポンド）に減少させた。図 ３に示すように、廃棄物内の温度分布により分解プロセスにおける温度の移り変 わりを表示した。固形廃棄物である物品全てを、ガラス、金属、及び大きな熱量 を要する物品を除き、開始温度が約３１５℃（６００°Ｆ）で蒸気ガス化された ことが分かった。なお、この温度でＣＯの生成が始まった。 大きな熱量を要する物品に関する質問を実験的な検査プログラムに組み込んだ 。大量の熱を要する物品（即ち、キッチンオーブンでの七面鳥料理法）を長時間 にわたって加熱して、熱波がその物品の外側から中心域まで侵入するようにしな ければならない。この熱波の侵入は、温度が１００℃（２１２°Ｆ）以上に上昇 する前に沸騰するに違いない水が内部に存在している場合には一層困難になる。 このような影響が生じる理由は、２つの同一の８cm（３インチ）球形ボール状の ハンバーガーが投入物の中心にあったためである。 実験的に、ハンバーガー球状体の中心は３０分間のフレームでは、２５２℃（ ２７０°Ｆ）には達しなかったが（病原菌駆除のためのカリフォルニア州の医療 廃棄物規制で割り当てられている）、その周りのものは全て２５２℃（２７０° Ｆ）に達した。ハンバーガー球状体の中心は事実、３０分間で１２２℃（１４０ °Ｆ）に、４５分間で２１２℃（２３０°Ｆ）になるに過ぎなかった。２つのハ ンバーガー球状体のうち一方に熱電対を入れ、他方に、カリフォルニア州医療廃 棄物規制のタイトル２２§６６８４５(a)(4) (D)に特定されているようなBacill us stearothermophilusを含むAmerican Sterilizer Company の“Proof Plus” 生物標識を入れた。ハンバーガー球状体内への上記標識に加え、別のもう一つの 標識を医療用包帯で包んで投入物中へ入れた。 ハンバーガー球状体内に配置した“Proof Plus”生物標識は決して２５２℃（ ２７０°Ｆ）になることはない。というのは、水性の血清で満たされた愛撫ガラ スアンプルは破裂することはない（破裂は約２８５°Ｆで起こる）。また、標識 に付けた紙ラベルは白色であって完全に判読可能であり、かくして、高温蒸気は ほん短時間でさえもこの紙に接触しなかった。第２の同一のハンバーガー球状体 内部熱電対は、これらの発見を立証しようとした。次に、ハンバーガー球状体か らの“Proof Plus”標識を新品の対照標識と一緒に試験用生物標識で３０分間、 ５５℃で培養し、それによりBacillus stearothermophilus胞子が生き延びてい るかどうかを観察した。試験用標識と対照標識の両方は赤から黄色に変化し、明 らかに殺菌がなされたことを示していなかった。２８５°Ｆを越えた投入物内に 配置された第２の標識を殺菌し、燃焼させて分解させた。この実験は、廃棄物を 処理前に細断し、或いは粒状化する（好ましくは、cm以下の粒径にする）重要性 を明示した。 この試験からのガス及び粒状物の放出量は予想量よりもはるかに少なかった。 この目的のために用いられたフィルタ上に蓄積した粒状物で検出できたものはな かった。低レベルのＣＯのみが、高温ガスを先ず最初に固形廃棄物入りドラムに 通したときにほぼ直ぐに検出された。図３で注目すべきこととして、投入物が約 ５８２℃（６００°Ｆ）に達したときにＣＯレベルが最高約９００ｐｐｍに達し た。 図３に示す試験中、ＸＡＤ２樹脂、モレキュラーシーブ（Molecular Sieve） １３Å、木炭に関する３つのベントサンプルトラップ（vent sample trap）を採 取した。ガスクロマトグラフィー、質量分析法による測定結果の示すところによ れば、放出物はベンゼン、トルエン、エチルベンゼン及びトリクロロフルオロメ タンに過ぎず、しかもこれらは非常に低レベルであった。廃棄物中にはフッ素化 合物がなく（或るプラスチック又は包帯中にはフレオン溶剤が使用されている場 合があった）、かくして、トリクロロフルオロメタンが分析実験汚染要因物であ ると結論された。ベンゼン、トルエン、及びエチルベンゼンは、伝染性廃棄投入 物中の有機物の量（即ち、6.5kg又は14.2ポンド）と一致している。他の２つの トラップは全ての有機物を「非検出」として示した。 上記の説明は、シミュレート医療用廃棄物を本発明の装置内で処理されるので 、 かかる廃棄物に攪拌操作を与えない場合の廃棄物の解毒度を示している。したが って、本発明の装置は、上述の説明の間に得た効率性よりも一層効率的な処理を 行うことができよう。 したがって、本発明は固形廃棄物を解毒する改良型方法及び装置を提供する。 本発明の方法及び装置は、伝染性医療廃棄物の処理に特に役立つ。本発明の装置 及び方法は、現場用途に適し、それにより有毒固形廃棄物の輸送の結果として生 じる環境的危害を緩和する。さらに、本発明の方法及び装置を用いると、処理さ れるべき廃棄物の正味の減容が得られ、輸送及び貯蔵に要するコストを減少させ る。 当業者であれば上述の説明及び添付の図面から、図示説明した構成に加え、種 々の他の実施例を相当できることは明らかである。かかる設計変更例及び他の実 施例は、請求項の範囲に含まれるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月２９日 【補正内容】 請求の範囲 １．有毒成分を含有する固形廃棄物を２つの別個の反応装置で除染する方法であ って、廃棄物を機械的に所定の粒径まで粒状化し、しかる後、第１の反応装置に おいて、粒状廃棄物を実質的に酸素がなく、そして約２５０℃以上、約７５０℃ 以下の温度状態にある高温ガス流にさらすと共に攪拌装置内において十分な時間 の間、粒状廃棄物を攪拌して粒状廃棄物の相当多くの部分をガス化すると共に攪 拌装置内に残っている攪拌状態の粒状廃棄物を減容し、しかる後、残りの粒状残 留物を収集し、ガス流を攪拌状態の粒状廃棄物の通過後に、ガスを水で熱分解に より解毒するための第２の反応装置に循環させ、前記粒状廃棄物中に存在する有 毒成分に対する水の割合を理論量を越える量に維持し、反応装置からの反応後の 蒸気含有流出物を粒状廃棄物に与えるガス流として再循環させることを特徴とす る方法。 ２．固形廃棄物を機械的な細断方式により粒状化することを特徴とする請求項１ の方法。 ３．所定の粒径は、約４cm（1.5インチ）未満であることを特徴とする請求項１ の方法。 ４．粒状廃棄物を攪拌しながらガス流にさらす時間は、約１時間半以上、約５時 間以下であることを特徴とする請求項１の方法。 ５．粒状廃棄物を回転スクリュー供給装置で攪拌することを特徴とする請求項１ の方法。 ６．ガス流を、スクリューの回転方向により粒状廃棄物に付与される移動方向と は逆の方向に攪拌状態の粒状廃棄物を通して循環させることを特徴とする請求項 ５の方法。 ７．スクリューの回転速度を、熱分解方式解毒反応装置からの流出物中の測定ガ ス成分に従って制御することを特徴とする請求項５の方法。 ８．ガス流は、二酸化炭素、一酸化炭素、水素及び蒸気を含むことを特徴とする 請求項１の方法。 ９．粒状廃棄物を回転スクリューを用いて攪拌し、スクリューの回転速度を熱分 解方式解毒反応装置からの流出ガスの測定成分に従って制御することを特徴とす る請求項１の方法。 10．有毒成分を含有する固形廃棄物を２つの別個の反応装置で除染する装置であ って、廃棄物を機械的に所定の粒径まで粒状化する手段と、粒状廃棄物を実質的 に酸素がなく、そして約２５０℃以上、約７５０℃以下の温度状態にある高温ガ ス流にさらすと共に十分な時間の間、粒状廃棄物を攪拌する攪拌手段を備えてい て、それにより粒状廃棄物の相当多くの部分をガス化すると共に攪拌装置内に残 っている攪拌状態の粒状廃棄物を減容させる第１の反応装置と、熱分解により解 毒を行う第２の反応装置と、ガス流を第１の反応装置内の攪拌手段の通過後に、 水で熱分解により解毒するための前記第２の反応装置に循環させる手段とを有し 、前記粒状廃棄物中に存在する有毒成分に対する水の割合が理論量を越える量に 維持され、さらに、反応装置からの反応後の蒸気含有流出物を粒状廃棄物との反 応のために前記攪拌手段に再循環させる手段が設けられていることを特徴とする 装置。 11．粒状化手段は、機械式シュレッダーであることを特徴とする請求項１０の装 置。 12．攪拌手段は、回転供給スクリューであることを特徴とする請求項１０の装置 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固形廃棄物の除染法であって、廃棄物を機械的に所定の粒径まで粒状化し、 しかる後、粒状廃棄物の相当多くの部分をガス化するのに十分な時間の間、粒状 廃棄物を攪拌しながら、粒状廃棄物を実質的に酸素がなく、そして約２５０℃以 上、約７５０℃以下の温度状態にある高温ガス流にさらし、しかる後、残りの粒 状残留物を収集し、ガス流を攪拌状態の粒状廃棄物の通過後に熱分解方式解毒反 応装置に循環させ、熱分解方式解毒反応装置からの流出物を攪拌中の粒状廃棄物 に与えるガス流として再循環させることを特徴とする方法。 ２．固形廃棄物を機械的な細断方式により粒状化することを特徴とする請求項１ の方法。 ３．所定の粒径は、約４cm（1.5インチ）未満であることを特徴とする請求項１ の方法。 ４．粒状廃棄物を攪拌しながらガス流にさらす時間は、約１時間半以上、約５時 間以下であることを特徴とする請求項１の方法。 ５．粒状廃棄物を回転スクリュー供給装置で攪拌することを特徴とする請求項１ の方法。 ６．ガス流を、スクリューの回転方向により粒状廃棄物に付与される移動方向と は逆の方向に攪拌状態の粒状廃棄物を通して循環させることを特徴とする請求項 ５の方法。 ７．スクリューの回転速度を、熱分解方式解毒反応装置からの流出物中の測定ガ ス成分に従って制御することを特徴とする請求項５の方法。 ８．ガス流は、二酸化炭素、一酸化炭素、水素及び蒸気を含むことを特徴とする 請求項１の方法。 ９．粒状廃棄物を回転スクリューを用いて攪拌し、スクリューの回転速度を熱分 解方式解毒反応装置からの流出ガスの測定成分に従って制御することを特徴とす る請求項１の方法。 10．固形廃棄物の除染装置であって、廃棄物を機械的に所定の粒径まで粒状化す る手段と、粒状廃棄物を実質的に酸素がなく、そして約２５０℃以上、約７５０ ℃以下の温度状態にある高温ガス流にさらすと共に粒状廃棄物を攪拌するための 手段と、熱分解方式解毒反応装置と、ガス流を攪拌手段の通過後に熱分解方式解 毒反応装置に循環させ、熱分解方式解毒反応装置からの流出物を攪拌中の粒状廃 棄物に与えるガス流として再循環させる手段とを有することを特徴とする装置。 11．粒状化手段は、機械式シュレッダーであることを特徴とする請求項１０の装 置。 12．攪拌手段は、回転供給スクリューであることを特徴とする請求項１０の装置 。