JP2001187372A - 排ガス・残渣の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残渣を最終処分場に投棄処理しても汚染浸出
水の問題が起こらない排ガス・残渣の処理方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 焼却炉１の排ガスを炭素質吸着剤が充填
された吸着塔５に導いて排ガス中の酸性成分を炭素質吸
着剤に吸着させて除去する。不活化された炭素質吸着剤
は再生塔８で加熱再生され、酸性成分は脱離ガスとして
吸収塔１０ａ、１０ｂに送られ、水溶されて酸性水溶液
が得られる。酸抽出槽１２では、この酸性水溶液で焼却
炉１などから回収した焼却残渣を洗浄処理することで焼
却残渣から重金属等の有害物質を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス・残渣の処
理方法及び装置に関し、特に、都市ごみや産業廃棄物の
焼却排ガス・焼却残渣の処理に好適に適用可能な排ガス
・残渣の処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物の焼却処理により
発生する焼却灰や焼却飛灰等の焼却残渣は通常、最終処
分場に投棄される。これらの焼却残渣には重金属、塩類
やダイオキシン類などの有害物質が含まれており、これ
らの有害物質が溶け出した浸出水の処理が問題となって
いる。通常は、遮蔽シートやコンクリート製の防護壁等
を設けてその中に焼却残渣を投棄することで浸出水の外
部への漏水を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、汚染さ
れた浸出水の発生は長期に及ぶため、排水処理も長期間
に渡って行う必要がある。さらに、遮蔽シートや防護壁
が破損した場合には、汚染された浸出水が地下へ浸透し
て河川や地下水、土壌等を汚染することになり、大規模
な環境破壊を引き起こしかねない。

【０００４】また、排ガスのダイオキシン対策として実
用化が進んでいるガス化溶融炉においては、大半の焼却
残渣が溶融されてスラグとして回収されるため、このま
ま廃棄しても汚染浸出水が発生しにくいという利点を有
しているが、この方法でも溶融処理の困難な揮発性の飛
灰の発生を防止することはできないため、汚染浸出水の
発生を完全に抑制することはできない。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、最終処分場に投棄する焼却残渣からの汚染
浸出水の発生を抑制するための排ガス・残渣の処理方法
及び装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る排ガス・残渣の処理方法は、炉から発
生する排ガス・残渣を一括して処理する排ガス・残渣の
処理方法であって、（１）炉から発生する排ガス中に含
まれる固形分と炉から発生する残渣を回収する残渣回収
工程と、（２）固形分を除去した排ガスを吸着剤と接触
させて排ガス中の酸性成分を含む有害物質を吸着剤に吸
着させて除去する排ガス処理工程と、（３）有害物質吸
着後の吸着剤を加熱することにより吸着物を脱離・分解
させて吸着剤を再生する再生工程と、（３）再生工程に
おいて吸着物の脱離・分解により発生した脱離ガスを水
洗して酸性水溶液を得る水洗工程と、（４）水洗工程で
得られた酸性水溶液を用いて残渣回収工程で回収した固
形分及び残渣を洗浄する洗浄工程と、を備えていること
を特徴とする。

【０００７】一方、本発明に係る排ガス・残渣の処理装
置は、炉から発生する排ガス・残渣を一括して処理する
排ガス・残渣の処理装置であって、（１）炉から発生す
る排ガス中に含まれる固形分を回収する集塵装置と、
（２）炉から発生する残渣を回収する残渣回収装置と、
（３）吸着剤が充填されており、集塵装置通過後の炉排
ガスが導かれる吸着装置と、（４）吸着装置から取り出
された吸着剤を加熱して再生する再生装置と、（５）再
生装置内で吸着剤の加熱により発生した脱離ガスを水洗
する水洗装置と、（６）水洗装置の排水により集塵装置
と残渣回収装置で回収した固形分及び残渣を洗浄する洗
浄装置と、を備えていることを特徴とする。

【０００８】本発明に係る排ガス・残渣の処理方法及び
処理装置によれば、炉排ガス中に含まれる酸性成分は吸
着剤に吸着されて炉排ガスから除去された後、この吸着
剤を加熱再生する過程で脱離ガスとして回収される。こ
の脱離ガスを水洗することにより得られた酸性水溶液で
回収した焼却残渣を洗浄することにより、焼却残渣中に
存在する重金属やダイオキシン類等の有害物質は酸性水
溶液中に溶出し、除去される。したがって、洗浄処理後
の焼却残渣を最終処分場に投棄した場合に、有害物質が
溶け出して環境を汚染することがない。

【０００９】本発明に係る排ガス・残渣の処理方法は、
洗浄工程に先立ち、残渣回収工程で回収した固形分及び
残渣を加熱処理する加熱工程をさらに備えていることが
好ましい。また、本発明に係る排ガス・残渣の処理装置
は、集塵装置と残渣回収装置で回収した固形分及び残渣
を加熱処理する加熱装置をさらに備えていることが好ま
しい。

【００１０】加熱処理を行うことで、ダイオキシン類な
どの有害物質が分解され、その後の洗浄処理に必要な酸
性水溶液の量が軽減されるほか、洗浄排水の処理も容易
になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００１２】図１は、本発明に係る排ガス・残渣の処理
装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。ここで
は、都市ごみ焼却炉、例えば、ストーカ炉、流動床炉な
どの焼却排ガス・残渣を処理する場合を例に説明する。

【００１３】この処理装置の排ガス処理系は、高温で都
市ごみをほぼ完全燃焼させる焼却炉１に、排ガスから熱
回収を行うボイラ２と、排ガスを冷却する減温塔３と、
熱回収後の排ガスからダストを除去するバグフィルタ４
と、ダスト除去後の排ガスから有害ガス等を吸着除去す
る吸着剤（例えば、活性炭等の炭素質吸着剤）が充填さ
れた吸着塔５と、脱硝反応のための触媒（例えば、Ｔｉ
Ｏ₂−Ｖ₂Ｏ₅系触媒）が充填されている脱硝塔６と、排
ガスを放出する煙突７とが直列に配置されて構成されて
いる。そして、焼却炉１とボイラ２、ボイラ２と減温塔
３、減温塔３とバグフィルタ４、バグフィルタ４と吸着
塔５、吸着塔５と脱硝塔６、脱硝塔６と煙突７とはそれ
ぞれガス配管であるラインＬ１〜Ｌ６によって接続され
ている。

【００１４】吸着塔５は、塔内の吸着剤を加熱再生する
再生塔８と、ラインＬ１０により接続されており、再生
塔８はさらにラインＬ１１によって再生後の吸着剤から
不要分を除去する分離器９（例えば振動スクリーン）に
接続されている。分離器９の吸着剤出口と吸着塔５の頂
部とはコンベアなどからなるラインＬ１２により接続さ
れる。吸着剤には、活性炭や活性チャー、活性コーク
ス、イオン交換活性炭等の炭素質吸着剤や耐熱性イオン
交換樹脂あるいはゼオライトなどの吸着剤を使用するこ
とができる。

【００１５】再生塔８内で吸着剤から脱離した脱離ガス
の出口はラインＬ２０により吸収塔１０ａの塔内に接続
されている。吸収塔１０ａには、下部に貯った水を汲み
あげて上部から散水するラインＬ２１が設けられてお
り、吸収塔１０ａの下部はラインＬ２３により後述する
酸抽出槽１２へと接続され、上部はラインＬ２２により
第二の吸収塔１０ｂに接続されている。この吸収塔１０
ｂにも、下部に貯った水を汲みあげて上部から散水する
ラインＬ２４が設けられており、下部はラインＬ２５を
介してラインＬ２１へと接続され、上部は、ラインＬ２
６を介してラインＬ４へと接続されている。また、下部
には、後述するラインＬ４４が接続されている。つま
り、吸収塔１０ａ、１０ｂで二段式の吸収装置１０を構
成している。

【００１６】焼却炉１、ボイラ２、減温塔３、バグフィ
ルタ３のそれぞれの底部には、残渣回収用のラインＬ３
１〜Ｌ３４がそれぞれ接続されており、これらのライン
はＬ３５を介して内熱式あるいは外熱式の加熱器１１へ
と接続されている。加熱器１１の排ガスラインＬ３６は
焼却炉１へと接続され、固形物出口はラインＬ３７を介
して酸抽出槽１２へと接続されている。

【００１７】酸抽出槽１２、固液分離槽１３、ｐＨ調整
槽１４、重金属反応槽１５、第二の固液分離槽１６、中
和槽１７は、ラインＬ３８〜Ｌ４２により直列に接続さ
れており、中和槽１７からの排出ラインであるＬ４３か
らラインＬ４４が分岐している。

【００１８】続いて、この装置の動作、すなわち本発明
に係る排ガス・残渣の処理方法について説明する。都市
ごみ等の廃棄物は焼却炉１で焼却され、その排ガスはラ
インＬ１を介してボイラ２に送られ、排熱回収により冷
却された後、ラインＬ２を介して減温塔３へと送られ、
さらに冷却される。そして、約１００〜１８０℃程度に
冷却された排ガスはラインＬ３を介してバグフィルタ４
を通過し、飛灰等の固形分が除去された後にラインＬ４
を介して吸着塔５へと導入される。

【００１９】吸着塔５では、内部に充填された炭素質吸
着剤に排ガス中のハロゲン化水素や硫黄酸化物（ＳＯ
ｘ）等の有害ガスが吸着されて除去される。吸着塔５を
通過したガスはラインＬ５を流れる間にアンモニアと混
合されて２００〜２５０℃程度に昇温された後、脱硝塔
６へと導かれる。脱硝塔６内ではアンモニアとＮＯｘと
の反応によりＮＯｘが分解されて処理される。こうして
清浄化された排ガスは、ラインＬ６を介して煙突７から
大気中へと排出される。

【００２０】吸着塔５内で有害ガスを吸着したことによ
り不活化した炭素質吸着剤はラインＬ１０を介して再生
塔８へと導入され、不活性ガス雰囲気下、２００〜６０
０℃に加熱されることにより、吸着物質が脱離・分解さ
れて再生される。再生された炭素質吸着剤はラインＬ１
１を介して分離器９へと送られ、粉化した吸着剤やダス
ト等が分離された後、ラインＬ１２を介して吸着塔５へ
と戻され、循環再使用される。

【００２１】再生塔８で脱離したハロゲン化水素やＳＯ
ｘ等の酸性成分を含む脱離ガスは、ラインＬ２０を介し
て吸収塔１０ａへと導入される。さらに吸収塔１０ａの
出口ガスはラインＬ２２を介して吸収塔１０ｂへと導入
される。これらの酸性成分は、ラインＬ２１、Ｌ２４に
よりそれぞれの吸収塔１０ａ、１０ｂ内を循環させられ
ているスクラバ水に吸収され、酸性水溶液となる。吸収
塔１０ｂ内の水溶液は一部がラインＬ２５を介して吸収
塔１０ａへと送られ、さらに酸性の強い酸性水溶液が生
成される。こうして生成された酸性水溶液はラインＬ２
３を介して酸抽出層１２へと送られる。脱離ＳＯ₂ガス
のスクラバ水への吸収促進のために、脱離ガスに空気を
添加したり、スクラバ液に触媒となる鉄イオンを含有さ
せてもよい。一方、水溶成分を含まない脱離ガスはライ
ンＬ２６を介して吸着塔５の手前に戻される。一方、第
二の吸収塔１０ｂには、ラインＬ４４から後述するよう
に清浄な放流水が供給されている。

【００２２】焼却炉１内の焼却灰やボイラ２、減温塔
３、バグフィルタ４等で回収された飛灰等の焼却残渣
は、ラインＬ３１〜Ｌ３４を介して回収され、Ｌ３５を
経て加熱器１１へと導入される。ここで、２５０〜５０
０℃に加熱することでダイオキシン類や油分等が熱分解
される。加熱器内の雰囲気は酸素含有雰囲気、酸素非含
有雰囲気のいずれでもよい。酸性が弱い場合、例えばｐ
Ｈ値が２〜３を超えるような場合には、外部から塩酸や
硫酸を補充することが好ましい。

【００２３】加熱処理後の残渣はラインＬ３７を介して
酸抽出槽１２へと送られる。残渣を脱離ガス洗浄で得ら
れた酸性水溶液中で洗浄することにより、残渣中の重金
属や塩類は酸性水溶液中に溶出する。こうして残渣から
重金属・塩類（ＮａＣｌ等）が除去される。

【００２４】処理された残渣は、重金属等を含む水溶液
とともにラインＬ３８を介して固液分離槽１３へと送ら
れ、残渣はスラッジとして分離され、脱水後処分場へ送
られ処理される。この残渣には、前述したように重金属
・塩類が含まれていないので、従来技術のように浸出水
による問題が生ずるおそれがない。一方、重金属類を含
有する水溶液（以下、廃液と呼ぶ。）は、ラインＬ３９
を介してｐＨ調整槽１４へと送られる。ここで、酸また
はアルカリを添加することで所定のｐＨ値となるよう調
整された後、ラインＬ４０を介して重金属反応槽１５へ
と送られ、例えばＮａ₂Ｓを添加することで、Ｓ^2-イオ
ンとの反応によって重金属を析出させる。析出物を含む
廃液はさらにラインＬ４１を介して固液分離槽１６へと
送られ、析出物が分離されてスラッジとして精練所等へ
送られ、回収処理される。廃液はさらにラインＬ４２を
介して中和槽１７へと送られ、酸あるいはアルカリを添
加することで中和処理され、必要なら活性炭処理等を行
って清浄化されたうえで、ラインＬ４３を介して放流さ
れる。放流水の一部はラインＬ４４を介して吸収装置１
０へ送られ、再使用される。

【００２５】図２は、本発明に係る排ガス・残渣の処理
装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。ここで
は、ガス化溶融炉の焼却排ガス・残渣を処理する場合を
例に説明する。

【００２６】ガス化溶融炉１ａからはメタル、溶融スラ
グが排出されるのみで、図１における焼却炉１のように
焼却灰が排出されることはないので、メタル、溶融スラ
グ等の回収ラインを設けていない点のみが図１の実施形
態と相違している。ガス化溶融炉１ａから取り出した溶
融スラグは固形化された後に、路盤材や建築骨材として
再利用される。これらはガラス質であり、重金属等を含
んでいても内部からの溶出はほとんどないので、焼却灰
と同様の処理をする必要が無いためである。しかしなが
ら、ガス化溶融炉１ａから発生する飛灰については同様
の処理を行う必要があるため、前述の図１に示す第一の
実施形態と同様に酸抽出槽１２での洗浄処理を行う。

【００２７】

【実施例】本発明者らは、本発明の排ガス・残渣の処理
方法による残渣の洗浄効果を確認する比較実験を行っ
た。以下、その実験結果について説明する。

【００２８】実施例 塩化水素（ＨＣｌ）を６００ｐｐｍ含有するごみ焼却炉
排ガスを約１５０℃に温度調整した後、バグフィルタで
除塵し、この排ガスを活性炭が充填されている吸着塔に
導入して塩化水素等の酸性ガスを除去して処理する一
方、吸着塔で使用された不活化した活性炭を４００℃に
加熱して再生して、この時に発生するＨＣｌ等の酸性ガ
スを含む脱離ガスを吸収塔で処理してｐＨが約１の酸性
水溶液を得た。この酸性水溶液を用いてごみ焼却灰とバ
グフィルタで捕集した飛灰からなる焼却残渣の洗浄処理
を行った。

【００２９】洗浄処理は、焼却灰及び飛灰をそれぞれ１
５０ｇビーカーに取り、これに上記の酸性水溶液１リッ
トルを加えて、攪拌しながら室温で３時間おき、濾過し
た後に得られた残渣を水で二回簡易洗浄した。そして、
洗浄後の焼却灰及び飛灰について環境庁告示第４６号に
掲げる方法で溶出分析を行った。処理前の焼却灰及び飛
灰の成分を表１に、溶出分析の結果を表２にまとめて示
す。

【００３０】比較例 比較例として洗浄処理を行わなかった場合の溶出分析結
果を表２に併せて示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】洗浄処理を行わないと、環境庁告示第４６
号が定める土壌環境基準の基準値を大きく超過するのに
対し、本発明による洗浄処理を行った場合は、溶出量は
ほとんどの項目で検出限界以下となり、環境基準値を満
足しており、本発明に係る洗浄処理の効果が確認され
た。

【００３４】本発明の排ガス処理装置及び方法は、一般
廃棄物・産業廃棄物の焼却施設、ストーカ炉、流動床
炉、ガス化溶融炉などの排ガスと焼却残渣の処理に好適
に適用でき、最終処分場における浸出水の処理を簡素化
でき、環境対策に資するものである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
ガスから吸着剤を用いて吸着除去した酸性ガスを吸着剤
の再生時に脱離ガスとして回収し、この脱離ガスを水洗
することで酸性水溶液を得て、この酸性水溶液により焼
却残渣を洗浄することで焼却残渣から重金属等の有害物
質を除去する。このため、焼却残渣を最終処分場に投棄
しても浸出水に有害物質が溶出する問題が起こらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス・残渣の処理装置の第一の
実施形態を示す全体概略図である。

【図２】本発明に係る排ガス・残渣の処理装置の第二の
実施形態を示す全体概略図である。

【符号の説明】

１…焼却炉、１ａ…ガス化溶融炉、５…吸着塔、６…脱
硝塔、８…再生塔、１０…吸収装置、１２…酸抽出槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D002 AC04 AC10 BA04 BA12 CA01 CA13 DA07 EA01 EA07 EA08 EA09 4D004 AA36 AA37 AB03 AB05 AB07 AC05 BB03 CA22 CA34 CA40 CA47 CB02 CB31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉から発生する排ガス・残渣を一括して
   処理する排ガス・残渣の処理方法であって、 炉から発生する排ガス中に含まれる固形分と炉から発生
   する残渣を回収する残渣回収工程と、 固形分を除去した前記排ガスを吸着剤と接触させて前記
   排ガス中の酸性成分を含む有害物質を前記吸着剤に吸着
   させて除去する排ガス処理工程と、 有害物質吸着後の前記吸着剤を加熱することにより吸着
   物を脱離・分解させて前記吸着剤を再生する再生工程
   と、 前記再生工程において吸着物の脱離・分解により発生し
   た脱離ガスを水洗して酸性水溶液を得る水洗工程と、 前記水洗工程で得られた酸性水溶液を用いて前記残渣回
   収工程で回収した固形分及び残渣を洗浄する洗浄工程
   と、 を備えている排ガス・残渣の処理方法。
2. 【請求項２】 前記洗浄工程に先立ち、前記残渣回収工
   程で回収した固形分及び残渣を加熱処理する加熱工程を
   さらに備えている請求項１記載の排ガス・残渣の処理方
   法。
3. 【請求項３】 炉から発生する排ガス・残渣を一括して
   処理する排ガス・残渣の処理装置であって、 炉から発生する排ガス中に含まれる固形分を回収する集
   塵装置と、 炉から発生する残渣を回収する残渣回収装置と、 吸着剤が充填されており、集塵装置通過後の排ガスが導
   かれる吸着装置と、 吸着装置から取り出された前記吸着剤を加熱して再生す
   る再生装置と、 前記再生装置内で前記吸着剤の加熱により発生した脱離
   ガスを水洗する水洗装置と、 前記水洗装置の排水により前記集塵装置と前記残渣回収
   装置で回収した固形分及び残渣を洗浄する洗浄装置と、 を備えている排ガス・残渣の処理装置。
4. 【請求項４】 前記集塵装置と前記残渣回収装置で回収
   した固形分及び残渣を加熱処理する加熱装置をさらに備
   えている請求項３記載の排ガス・残渣の処理装置。