JP2003080199A

JP2003080199A - 灰の洗浄処理方法

Info

Publication number: JP2003080199A
Application number: JP2001275644A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nakagawa; 健一中川; Kozo Osaki; 功三大崎
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】焼却灰から粗粒子と微粒子を速やかに分離し、
また、微粒子には充分に時間と適当な攪拌を与えて脱塩
作用を完結させる灰の洗浄処理方法を提供する。【解決手段】２段以上の複数の機械式湿式分級機を直
列に設置し、前段の分級機に焼却灰を入れ後段の分級機
に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用をしなが
ら、焼却灰は前段から後段へ水は後段から前段へ向流的
に接触移動させ、粗粒の焼却灰は後段から系外に取り出
し、微粒の焼却灰を含んだ洗浄液は前段から取り出し、
その後、洗浄液と微粒とを分離させ脱塩された焼却灰と
含塩洗浄液を得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉から排出さ
れる焼却灰を好適に水洗処理する方法、および各種炉か
ら排出される排ガス集塵飛灰、セメントキルンのバイパ
スダストを好適に水洗処理する方法に関するものであ
り、併せて生成する洗浄濾液を適切に処理する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】ごみの焼却炉からは、炉床からの焼却灰と
燃焼排ガスの集塵飛灰が発生するが、後者は特別管理一
般廃棄物として何らかの無害化処理をして管理型処分場
で埋め立て処理されなければならない。一方、前者は一
般廃棄物として管理型処分場にそのまま埋め立て処分さ
れている。

【０００３】しかし、近年最終埋め立て処分場の残余容
量が減少し、特に首都圏では枯渇して余裕が殆ど無くな
り、何らかの別の処理処分法が種々検討されている。

【０００４】その一つとして灰の溶融処理があるが、そ
れも熔融スラグの用途に限度があり、やむなく埋め立て
処理されており、また灰の溶融処理において発生する熔
融飛灰の再処理の問題が出るため最適な方法とは言い難
いのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、焼却灰、飛灰
を充分に脱塩処理をして、セメント原料としてキルンに
投入することが出来れば最も合理的な灰の洗浄処理方法
ということができる。

【０００６】現在、飛灰は一部のセメント工場で脱塩し
てセメント原料に使用され始めているが、炉床からの主
灰である焼却灰は脱塩操作が難しいので、そのまま投入
量を限定してセメントキルンに投入している。したがっ
て、焼却灰を好適に脱塩できれば、量を限定されること
なくキルンに投入し利用することができる。

【０００７】焼却灰をセメント原料に大量に使用出来る
方法と、あわせて飛灰を経済的にしかも無排水で処理す
ること、さらにセメントキルンで発生する塩素バイパス
法の発生ダストも合わせて処理すること等、セメント工
場で焼却灰の関連を一括処理する好適な方法が必要であ
る。

【０００８】さらに、現在主として中小の焼却炉から発
生する焼却灰と飛灰の混合灰の処理、また部分的に発生
する熔融飛灰の処理もあわせて可能にする方法の提供が
望まれている。

【０００９】灰の発生量は、通常ごみの１０％程度で、
ストーカー炉では焼却灰の量は９に対して飛灰の量は１
と云われている。しかし塩酸ガス除去のために石灰を吹
き込むので飛灰の量が増えるし、流動床炉では飛灰の方
が焼却灰よりも多いので、平均すると飛灰に対して焼却
灰は５〜６倍程度の割合で発生していると云われてい
る。

【００１０】各焼却炉によりばらつきが多いものの、焼
却灰には平均１．５％程度の塩素が含まれていると推定
して、これを水洗処理すると焼却灰中の塩素の約５０
％、酸洗いをすると８０％以上の塩素分を除去できるこ
とが知られている。

【００１１】しかし、これにより発生する重金属を含む
塩濃度の薄い大量の廃液の処理に重大な問題があり、こ
の解決が出来ないために、この方式がいまだに実施され
難い状態にある。

【００１２】仮に10トン／ｈの焼却灰を、焼却灰トンあ
たり３トンの水で洗浄するとすれば、浮遊微粒子を含み
塩素濃度が０．４２％で、しかもＰｂ、Ｚｎ、Ｃｄなど
の有害な重金属類を含んだ３０トン／ｈの大量のしかも
ｐＨが１２．５以上あるアルカリ排水の処理が問題であ
り、工場では無害化排水処理をしても塩類を含む廃液で
あるために容易に排水する事が出来ず、最終的には莫大
なエネルギーを投入して廃液を濃縮し塩を回収し、重金
属も系外に取り出すリサイクル方式をとらねばならぬこ
となる。

【００１３】したがって、焼却灰を水洗脱塩処理しセメ
ント原料化を経済的に行なうためには、廃液量をいかに
少なくして好適に脱塩洗浄が出来るかということにかか
っている。

【００１４】一般的に、焼却灰の洗浄について考えられ
る従来の方法を図1に示す。第1の攪拌槽Ａ１に焼却灰と
水を加えて適当な時間攪拌洗浄して塩分を溶出させ、第
1の濾過機Ｂ１に移送して洗浄液を系外に取り出し、洗
浄済み固体を次の第２の攪拌槽Ａ２に投入して、清水を
加えて同伴母液を洗浄し、次の第２の濾過機Ｂ２により
脱塩焼却灰と洗浄液に分離して洗浄液は第1の攪拌槽Ａ
１に戻すようにしている。

【００１５】この際問題になるのは、第1の攪拌槽Ａ１
内で充分な固液接触ができる固液比が必要である。炉の
形式とごみの種類により様々な粒度分布の焼却灰がある
ために一様には云えないが、平均的には固体の３倍量の
液を要することになり、これが洗浄廃液となる。

【００１６】その洗浄廃液の減少のための対応策とし
て、図１に実線で示すように、第1の濾過機Ｂ１からの
脱水廃液をバイパス管Ｃで第1の攪拌槽Ａ１に戻すこと
により適当なスラリー濃度を保持することができる。

【００１７】しかし、焼却灰は荒い粉粒体とはいえ、１
００ミクロン以下の微粉も１０％程度は含んでいて、し
かも微粒子に殆どの塩分が含まれているので、微粉には
十分な液中滞留時間と混合攪拌作用が必要である。一
方、焼却灰中の粗粒成分は、ゆっくりした攪拌と短時間
の滞留時間で十分である。これを微粒成分からの脱塩作
業に合わせて、十分な液中滞留時間と混合攪拌作用を行
う場合、攪拌槽Ａ１では、１０ミリ単位の荒い砂状のも
のを含んでいるので、その沈降防止のために、本来の溶
出作用以上の強力攪拌が必要であり、動力の損失と攪拌
羽根などの磨耗の原因ともなる。そのために、攪拌槽Ａ
１においては、焼却灰の粗粒成分と微粒成分とは別々に
攪拌したいものである。

【００１８】ただ、攪拌槽Ａ１において、機械攪拌が可
能な粒径はほぼ２、３ミリから５ミリ程度のものであ
る。焼却灰をこのような粒径の成分にまで篩い分けるに
は、湿った原材料のままでは行えない。つまり、湿った
ままの原材料では２、３ミリから５ミリ程度のものは篩
いの目詰まりを起こす。湿った原材料の篩い分けが可能
な粒径は１０ミリ程度である。従って、２、３ミリから
５ミリ程度のものを篩い分けるには、一旦焼却灰を乾燥
して分別可能な粒径にしなければならず、篩い分け作業
が煩雑となる。できれば湿った原材料のままで、好まし
くは１０ミリ程度の灰も含めて洗浄処理したいものであ
る。

【００１９】さらに、第１の濾過機Ｂ１で固液分離した
固体側の付着水分の多寡が次工程の第２の攪拌槽Ａ２の
水洗液量に大きく影響する。５ミリから数十ミクロンの
広範囲な粒度分布を持つスラリーの濾過作業は、沈降、
機械的磨耗等では困難であり、現実的には簡単な自重に
よる重力式脱水方式とならざるを得ず、そのため脱水率
が悪くなる。

【００２０】また、脱水率による残存保持水分は粗粒子
中の微粒子の存否に影響することが極めて大きい。つま
り砂（粗粒）のように粒子が揃っていると水切りがよ
く、粘土（微粒）が混ざった砂（粗粒）は水切りが悪い
ことは日常的にも経験することである。

【００２１】したがって、管Ｃのようなバイパス路を設
け、洗浄液を還流して洗浄液量を少なくしようとして
も、次工程の第２の攪拌槽Ａ２に塩を含んだ付着母液を
多量に持ち込めば、母液洗浄水を多く要することとな
り、また、第２の濾過機Ｂ２では、広範囲な粒度分布を
持つスラリーであるため、その抜き出し液量を少なくす
ることが出来ない。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決して、塩濃度の高い洗浄廃液を効率よく得ることが出
来て、経済的成立が可能な灰の洗浄処理方法を提供しよ
うとするものである。そのために以下の３項目が可能な
方法であればよい。 1)粗粒から微粒まで広範囲な粒度分布を有する焼却灰か
ら、粗粒子と微粒子を速やかに分離する。 2)微粒子には充分な塩溶出時間と充分な混合攪拌作用を
与えて脱塩作用を完結させる。 3)微粒子分を除いた粗粒子部分は自重脱水しながら速や
かに取り出す。

【００２３】以上の３点を満足するために次の様な方法
を図により説明する。＜機械的湿式分級機の適用＞図２（ａ）（ｂ）におい
て、１aおよび１ｂは機械的湿式分級機の一種でスパイ
ラル分級機を表わし、同分級機は断面が半月形の傾斜樋
Ａ内に、スクリューコンベヤーＣを置いたごとき装置
で、通称エーキンス分級機と称される。前段の分級機１
ａと後段の分級機１ｂとは直列に設置される。

【００２４】前段の分級機１aに焼却灰を投入し、後段
の分級機１ｂより戻る液（溢流水）により緩やかな攪拌
と粒子分級作用を行ない、微粒子を伴ったオーバーフロ
ー液は、下部に設けた第１の攪拌槽２で受け取り、十分
な攪拌と滞留時間を与えて脱塩作用を完了させ、次に後
続の濾過機４により脱水し、脱水５された微粒灰は脱水
ケーキとして取り出し、廃液は濾過機４より管６によっ
て取り出す。

【００２５】前段の分級機１ａよりの粗粒は傾斜スクリ
ュウコンベア―で掻き揚げながら自然脱水し、次の後段
の分級機１ｂに供給され、ここで加えられた清水により
同伴母液を洗浄して、同じく傾斜スクリュウコンベア―
で掻き揚げながら自然脱水し、脱水７された粗粒脱塩灰
は系外に取り出す。

【００２６】この際、洗浄液が最小流量で分級機内を通
過するため、分級機能が不完全な場合がある。最小流量
でさらに分級機能を良好に調節するためには、分級機１
ａの下部に位置する液貯め部分の供給液量の調節が必要
である。そのため、攪拌槽２に液量調節用の循環ポンプ
３を設けて、分級機１aに適当量の液循環を行わせ、所
望の分級効果を与える方式にすることもできる。

【００２７】以上により、前段の分級機１aで上記条件
（１）を満足させ、攪拌槽２と循環ポンプ３により上記
条件（２）を、分級機１ａおよび分級機１ｂによって条
件（３）を満たすことができる。また、機械的湿式分級
機を使用することによって１０ミリ程度の焼却灰が入っ
ても何ら支障がなく、原料も乾燥しないで篩にかけてセ
メントキルンに投入することができるので、設備が簡単
になり、かつ乾燥経費も不要となる。すなわち、微粒脱
塩灰（脱水ケーキ）と粗粒脱塩灰はそのままセメントキ
ルンに投入され、洗浄廃液は別途処理される。

【００２８】本方法によると、在来法では磨耗の激しい
攪拌槽が微細粒子のみとなって、安心して攪拌が出来、
しかも十分な攪拌が不要な粗粒部分や、付着液と清水交
換の洗浄は何れも分級機下部槽内のスクリュウＣによる
緩やかな攪拌で充分であり、磨耗の心配もなく、攪拌と
固液分離分級作用が同時に出来て極めて効果的である。

【００２９】このような操作で粗粒脱塩灰は微細粒子の
除去により附着水分も場合によると半分以下にすること
が出来、セメントキルンに投入する際の乾燥機の設備、
燃料費共に経済的である。また、微粒脱塩灰（脱水ケー
キ）の量は焼却灰全体の１０〜３０％程度であるが、濾
過機４により機械的に脱水されるので、その水分は随分
少なくなり、両者あわせてさらに経済的である。

【００３０】本発明において、機械的湿式分級機１ａ、
１ｂは、図２（ｂ）に示すように、傾斜した底面を持つ
槽Ａと、槽下部の液貯め部Ｂと、集泥排出のための機構
部Ｃとからなるものであればよく、これを満足する分級
機としては、スクリュウ方式のエーキンス以外にレーキ
式、ドラグ式、傾斜回転円筒型のハージング式など何種
類かあり、スクリュウ方式に限定されるものではない。

【００３１】さらに、焼却灰の脱塩効果を上げるために
酸を加えて塩の溶出を促進する方法も知られているが、
この方法を適用する場合には、分級機１ａあるいは洗浄
攪拌槽２にｐHを調整しながら酸を入れることができ
る。

【００３２】さらに、焼却灰の脱塩効果の向上と、洗浄
水の流量を減少させ塩濃度の高い洗浄濾液を得るように
性能を上げるために次の図３に示す方式を採用すること
ができる。

【００３３】図３の方式は、図２の方式に比べて、機械
的湿式分級機を３段直列に設置し、濾過機４の後流に水
洗機８を設け、この水洗機８からの排水を機械的湿式分
級機に還流する方式である。つまり、図２の方式に対し
て、微粒部の濾過機４の後に水洗機８を設けてケーキ洗
浄工程を実行し、水洗機８によってケーキの母液を水で
洗浄して一段と塩分を少なくし、その洗浄済み液を分級
機の洗浄水として使用することにより、全体の洗浄廃液
を増加することなく脱塩率の高い微粒脱塩灰（濾過ケー
キ）を得るようにしたものである。

【００３４】さらに、粗粒灰の付着塩分を減少させるた
めと、さらに高濃度洗浄廃液を得るために、機械的湿式
分級機分級機１ｂの後流にさらに機械的湿式分級機１ｃ
を設置する多段洗浄方式を採用し、水洗機８からの排水
を３段目の分級機１ｃに還流するようにすれば、［図
２］方式の性能をより高めることができる。

【００３５】ここで、焼却灰10トン／ｈ処理の場合を考
える。一般に焼却灰は燃え殻や金属などを含むため粗大
なものは予め篩い分け、また、鉄分はマグネットセパレ
ーターで取り除き、残部は10ミリ以下約7トンを処理し
てセメント原料に供する計画とする。塩分は塩素として
1.5％とし、最大溶出量を実験値85％（約９０ｋｇ／
ｈ）をベースとすると、[図２]方式では溶出回収液量５
トン、塩濃度は塩素分として１．６７％、溶出効果は
（85％に対して）93％である。一方、同様な条件で、
[図３]方式では、溶出回収液量３トン、塩濃度２．９３
％、溶出効果は９７．７％を示し、[図３]方式の方が塩
濃度と回収率が共に高い値を示す。セメント製造工場に
おいてはクリンカーの製造量が決まっているため、処理
する焼却灰の量から要求される脱塩性能も決まってくる
ので、本方式によればフレキシブルな対応が可能とな
る。

【００３６】また、焼却灰の引き取り処理費から考えて
も、無排水とするために、この程度の水分蒸発量は経済
的採算ベースに充分にのることになる。したがって、本
方式は、在来法として考えられる[図１]の方式に比較し
て極めて少ない洗浄液量で処理できることが分かる。

【００３７】また、［図３］方式と同じような性能を得
るための別方式として[図４]の方式を提供することがで
きる。［図４］の方式は、図３の方式に対して２段の機
械的湿式分級機１ａ，１ｂを直列に設置し、附着液を水
洗するための後段１ｂの分級機１ｂのオーバーフロー液
（溢流液）を濾過工程４の後工程である水洗工程８の水
洗液として利用し、さらに、その水洗機８からの排水を
脱塩分級機１ａ（あるいは攪拌槽２）に入れるようにし
たものである。本方式は次に説明するその他の灰を合わ
せて処理する場合に極めて有利になる方法である。

【００３８】＜CO₂吸収および加温による焼却灰の脱塩
促進＞次に、焼却灰の塩分は飛灰に比べて少なく、飛灰
の１／１０程度で、しかも粒度の荒い側には塩分は少な
く大部分が微細粒子側に存在している。飛灰の塩分は水
に溶けやすいが、焼却灰の塩分は水には溶け難く、大凡
５０〜６０％程度の溶出率である。これは、焼却灰が炉
内で生成されたカルシウムクロロアルミネートが水に接
してできる所謂フリーデル氏塩３CaO・Al２O₃・CaCl₂の
溶解性の悪さに起因するようである。酸を加えて上記し
たフリーデル塩のCaO部を外せば、複塩の構造が破壊さ
れて溶けることが知られている。酸は硫酸、塩酸等の鉱
酸でなくともよいわけで、燃焼排ガス中のCO₂を加えて
次の反応によりCaOをCa[HCO₃]₂として可溶化し、複塩の
構造破壊をしてもよいわけである。 CaO+CO₂+H₂O= Ca[HCO₃]₂

【００３９】鉱酸は高価であり特に効果的な塩酸は経済
性からも問題があり、危険物でもあり取り扱いに注意を
要し、さらに硫酸カルシウム、塩化カルシウム等を複製す
る。これに対して、CO₂は炭酸カルシウム、重炭酸カル
シウムが生成されてセメントキルンに戻っても無害な原
料の一部となる。従って、CO₂が含まれる燃焼排ガスを
利用して焼却灰の脱塩を促進することが最も経済的な方
法である。

【００４０】図４に示すように、攪拌槽２からスラリー
循環ポンプ３によって微粒スラリーをガス吸収塔１０に
移送し、ガス吸収塔１０に送られた燃焼排ガスと気液接
触させて上記反応を進行させる。CO₂の吸収が過剰にな
ってｐHが下がると重金属の溶出が始まり好ましくな
い。また、ｐＨが高すぎても必要な反応が進行しないこ
とと、槽内に不溶性のCaCO₃が生成し、ガス吸収塔１０の
内面やポンプ配管内に強固なスケールを析出して運転不
能になる恐れがある。そこで、ｐHを９前後に調節しな
がらスケールの発生には十分注意して運転するようにす
る。ｐH９前後ではバッファがよく効くので、比較的ｐH
の調整がやり良い。スケール発生の可能性を考慮して、
循環液量を一定としてガス量をｐH調整計に連動させる
よう循環ポンプ３の運転を制御するのがよい。

【００４１】また、焼却灰の微粒スラリーをほぼ９０℃
に加温することにより、フリーデル氏塩の複塩が構造破
壊されて溶解することが知られている。したがって、酸
溶解によらずとも焼却灰の微粒スラリーを、例えば水蒸
気加熱によって８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、
つまり大気圧で８０℃〜１００℃、好ましくは９０〜９
５℃に保つことでも塩の溶出率を向上させることができ
る。さらに、微粒スラリーを高温の燃焼排ガスと接触さ
せ、CO₂を吸収させると共に加温し、さらに水蒸気吹き
込みにより８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、つま
り大気圧で８０℃〜１００℃、好ましくは９０〜９５℃
に保つことにより、溶出率の向上を高めることもでき
る。つまり、燃焼排ガスを、脱塩促進のために、酸の供
給源として、また、熱エネルギー源として利用すること
ができる。

【００４２】＜混合灰の処理＞次に、多くの焼却場にお
いては、色々な理由で焼却灰と飛灰を分別せずに混合灰
として排出しているが、その場合ダイオキシンを多く含
有しているため、混合灰が特別管理廃棄物の対象になっ
ている。特に、小形焼却炉を有する自治体は混合灰の処
理に困っているのが現状である。

【００４３】前述したように、混合灰の効果的な処理方
法は今まで見出されていないが、混合灰を［図２］方式
から［図４］方式のいずれの洗浄処理設備においても、
前段の機械的湿式分級機１ａに焼却灰と共に投入するこ
とにより処理が可能になる。投入された混合灰は、分級
機１ａで焼却灰と飛灰に自動的に分別され、つまり焼却
灰の粗粒成分と微粒成分とが分別され、微粒成分は同じ
く微粒な飛灰と共に洗浄液中に含まれることになる。そ
して、塩と重金属の多い飛灰部は速やかに攪拌槽２に移
行して充分に脱塩され、さらに後述するように、［図
５］の方式を採用する場合には第２の攪拌槽２ｂにおい
て完全に脱塩処理できる。また、混合灰からの焼却灰部
は焼却灰からの粗粒部と共に排出処理され何ら問題が起
こらない。

【００４４】ただ、洗浄中の塩濃度を考慮した場合、処
理する灰の均質化を図るため、間歇的に少量持ち込まれ
る混合灰は一旦溜めて、一定量を連続的に焼却灰に混ぜ
て供給するのが好ましい。

【００４５】このように、今まで混合灰の湿式処理は経
済的に困難であったが、本発明は小形焼却場に対しても
好都合な方法を提供することとなる。

【００４６】＜飛灰の処理＞次に、焼却場においては炉
床からの焼却灰と共に燃焼排ガスから飛灰も発生する。
飛灰は通常セメント固化され埋め立て処分されるが、焼
却灰と飛灰の両者を同時に適正処理できる方法があれ
ば、それが最も望ましい。

【００４７】ストーカー炉と流動床炉により両者の発生
量比は異なるものの、平均的には飛灰1トンに対して焼
却灰が略５トン出るとし、また焼却灰から粗大物を除去
して水洗可能な焼却灰の量が４トンになるとして、焼却
灰及び飛灰を共に洗浄処理する方法を［図５］の方式に
より説明する。

【００４８】前方式の［図４］方式では、分級機１ａで
焼却灰を洗浄した洗浄液（溢流スラリー）を攪拌槽２a
で攪拌した後、濾過機４で濾過するようにしているが、
［図５］方式では、攪拌槽２ａで攪拌した後、溢流する
後流側に飛灰洗浄のための第２の攪拌槽２ｂを設け、こ
こに第１の攪拌槽２aの溢流洗浄液を供給すると共に粉
状の飛灰を加えて攪拌し、飛灰の塩類を溶出して、これ
らを濾過機４で焼却灰の微粒と共に濾過し、ケーキ水洗
工程８を経て取り出し、セメントキルンに供給するよう
にしている。一方、濾液は濾過工程６から取り出され
る。つまり、図４の中で、飛灰水洗槽（第２の攪拌層２
ｂ）を攪拌槽２aと濾過機４の間に設けることで成り立
つ。また、［図５］方式では、水洗機８からの排水を第
１の攪拌槽２ａに入れるようにして洗浄液の低減するよ
うにしている。

【００４９】この［図５］方式の利点は、焼却灰、飛灰
を別々に水洗するのではなく、共通に洗浄脱塩処理し
て、濾過、ケーキ水洗も同時に処理をする点にある。し
たがって、全体として水洗廃液を少なくして塩の濃度を
高くすることができる。

【００５０】また、次なる利点は、混合スラリーの濾過
性が著しく改良されることである。飛灰は平均２０ミク
ロンで１０ミクロン以下も１０〜１５％もある極微細な
粉体からなるもので、そのスラリーは連続濾過、例えば
ベルトフィルターの使用を難しくしているが、焼却灰の
分級された微粒が混合されることにより濾過性が改善さ
れる。焼却灰の分級された微粒は平均１００ミクロン程
度の粒子径で丁度濾過助剤的な役割を果たし、著しく濾
過性を良くしベルトフィルターの使用を可能と成し、か
つ脱水率も上がる。

【００５１】したがって、水洗効果も良くなるから水洗
水量も減少させることができ、最終的に濃度の高い洗浄
液を回収することが可能となる。また、焼却灰の分級点
の調節を行なうことにより濾過性の最適条件を設定する
こともでき、投入される灰の条件にあった運転ができる
ようになる。以上のように、単に第２の攪拌槽２ｂを新
設するだけで効果的に飛灰の処理も可能となる。

【００５２】また、第２の攪拌槽２ｂの操作温度を例え
ばスチームの吹込みにより、８０℃から沸点よりも低い
温度の範囲、つまり大気圧で８０℃〜１００℃、好まし
くは９０℃〜９５℃に保持することにより、焼却灰の微
粒部および飛灰の脱塩を促進することができることは前
述したが、この加温操作を採用した［図６］方式も提供
することができる。

【００５３】［図６］方式は、第２の攪拌槽２ｂにスチ
ームの吹込みにより、８０℃から沸点よりも低い温度の
範囲、つまり大気圧で８０℃〜１００℃、好ましくは９
０〜９５℃に保持し、焼却灰の微粒部および飛灰の脱塩
を促進するようにしたものである。その際、攪拌槽２ｂ
から溢流するスラリーの一部を抜き出し、後流の濾過機
４に入れる前に、冷却器（熱交換器９）で例えば５５℃
にまで冷却すると、その温度に対応する水蒸気圧が１２
０ミリ水銀柱となり、後続の濾過機４として真空式濾過
機を採用する際に極めて適当なる圧力となり、連続濾過
作業を行うことができる。この場合の冷却器として熱交
換器９を用い、分級機１ｂから第１の攪拌槽１ａに流れ
る溢流水と熱交換させれば、第１の攪拌槽１ａの脱塩促
進用の熱エネルギーとしても有効利用できる。

【００５４】＜溶融炉飛灰の処理＞近年、各地で焼却灰
の溶融炉が稼動しているが、そこから発生する溶融炉飛
灰は高濃度の重金属とKClを主成分とする塩類を含むも
のであるが、その処置が新たな問題になってきている。

【００５５】焼却灰だけを溶融する場合の溶融炉飛灰
は、無機質の飛散灰が主であり、塩類と重金属は比較的
少なく、それを再度熔融炉に戻すと、溶融炉設備系内の
閉塞障害などを招くため、炉に戻すことが出来ず、また
重金属も濃度が薄いために山元還元が難しい。

【００５６】一方、飛灰単独あるいは混合灰熔融の場合
の溶融炉飛灰は、KClの濃度が極めて高く、これに重金
属が混ざっており、無機質の配分は少ないものの、塩類
が多いために、やはり山元還元がしにくいのが現状であ
る。

【００５７】そこで、いずれにしろ、図５、図６に示す
攪拌槽２ｂに溶融炉飛灰を定量的に投入することによ
り、無機質分はセメント原料に、塩類は精製して回収す
ることが出来、重金属は山元還元するか、あるいは別の
処理をすることも可能である。

【００５８】＜セメントキルン・バイパスダストの処理
＞セメント焼成キルンでは、原料および燃料から持ち込
まれる塩素、アルカリ、イオウなどの揮発成分は、キル
ンプレヒーター内で循環することにより濃縮され、低融
点物質の形成により循環閉塞を起こすので、これを防止
するために、塩素バイパスシステムによりバイパスダス
トとして系外に低融点揮発物質を取り出している。

【００５９】バイパスダストの成分は各キルンで差があ
るが、主たるものはKClを主とする塩類と、Pbを主とす
る重金属、それにキルン原料やセメントクリンカーの一
部CaO、CaCO₃、CaSO₄、C₂Sなどが微粉としてバグフィル
ターにより連続的に取り出されている。

【００６０】セメント工場では、このバイパスダストの
処理をしなければならないが、現在ではセメントクリン
カーに混合することも行なわれている。しかし、セメン
トに再び塩類を戻すのはセメントの品質の面からも極め
て不合理である。また、図５または図６の飛灰洗浄槽
（第２の攪拌槽２ｂ）で同時処理すれば脱塩処理は出来
ても、Pbを主とする低沸点揮発性重金属が灰と共に再び
キルンに戻り、系内を循環濃縮することになるので、こ
れも好ましくない。

【００６１】そこで、バイパスダストを効果的に処理で
きる方式を次に説明する。図７-１において、攪拌槽２
（図５及び図６の方式では第２攪拌槽２ｂに相当する攪
拌槽）にバイパスダストなどの各種飛灰を連続的に供給
し、飛灰と同時洗浄をする。攪拌槽２からのスラリー
は、一旦沈降槽１２に供給し、濃縮したスラリーは下部
から抜き出し、濾過機４、及びケーキを水洗する水洗機
８を経てケーキとしてキルンへ供給する。

【００６２】一方、沈降槽１２内において、極微粒子は
沈降できずに懸濁状態を呈する。それは、塩化重金属が
水と反応して水酸化メタルを生成し、これがアルカリ性
のため溶解度が極めて小さく、したがって極めて微小な
粒子でコロイド的になり沈降することなく懸濁すること
になる。一部の微粒灰成分も供給液量と沈降槽１２の断
面積により同じ現象を示す。これらのコロイド的微粒子
は沈降性が無いため液と同じ挙動をする。

【００６３】したがって、沈降槽１２の下部抜き出し液
量とオーバーフロー液量の比で極微粒子は分配されるこ
とになる。そこで、沈降槽１２の後流に凝集剤混合槽１
３と第２の沈降槽１４を設け、第1の沈降槽１２からの
オーバーフロー液を凝集剤混合槽１３に供給するように
する。オーバーフロー液は凝集剤混合槽１３ではフロッ
ク状となり、沈降速度が速くなって第２の沈降槽１４で
凝集微粒子と液とに分離する。そして、微粒子の無くな
った液は再度攪拌槽２に戻るようにする。凝集微粒子
は、フィルタープレス等で脱水して凝集スラッジとして
山元還元、あるいはセメントクリンカーに混合処理する
ことが考えられる。

【００６４】一例として、沈降槽１２の上下の流量比を
５とすると、８３％の重金属が凝集スラッジとして系外
に抜き出され、残り17％は濾過ケーキとして再びキルン
に戻ることになる。

【００６５】さらに、本方式の大きな利点は、極微粒子
を事前除去できるためにフィルターの濾過性能を大きく
向上させることができることである。この極微粒子が粒
子間の空間に入り、濾布の目詰まりを起こし濾過性の悪
化の最大原因となるので、これを除去することにより、
連続濾過機の採用が可能となる。

【００６６】上記の例のように、オーバーフロー液と濾
過液との比を５とした場合、濾過機４の通過液中の極微
粒子濃度は微粒子の除去により５分の１になり、濾過性
能が改良されることになる。本発明は、このような操作
をすることにより、重金属のキルンへの再循環の防止
と、フィルターの目詰まりを防いで、連続濾過できると
いう二つの利点を生む。この［図７-1］の方式は、［図
２］方式から［図６］方式に組合わせて使用できる他、
各種飛灰単独の洗浄処理方式としても適用できる。

【００６７】また、本発明では、図７-２に示すよう
に、図７−１の凝集剤混合槽１３及び第２の沈降層４の
代わりに、珪藻土などの濾過助剤を予めプレコートして
連続的に削り落とす清澄濾過機１５を使うこともでき、
清澄濾液は再び攪拌槽２に戻すようにしても［図７-1］
方式と同様な効果が期待できる。

【００６８】［図７−1］方式及び［図７−2］方式にお
いて、スラリーの運転操作性を考えると、沈降槽１２内
のスラリー濃度は経験上２０％以下が適正である。すな
わち、飛灰１に対して５倍以上の水量が必要である。飛
灰１トン／ｈの処理を考えると、攪拌槽２からの抜き出
しとしてスラリー操作性の最小液量５トン／ｈの３倍す
なわち１５トン／ｈに設定すれば、槽内スラリー濃度も
６％程度となり、水洗攪拌作用と、沈降槽の干渉沈降性
から考えても良好な運転範囲と思われる。

【００６９】このように、槽内スラリー濃度は最小限度
の０．３倍程度となるので薄い場合は問題なく、また濾
過機４への沈降槽１２の抜き出し液量を２トン／ｈとす
れば、重金属は約８５％が系外に抜き出され、また極微
粒子濃度も格段に少なくなる。

【００７０】したがって、攪拌槽２では、色々な微粒子
を生成する原因物質の洗浄も可能となる。すなわち、酸
性廃液の石灰中和で生じた塩や重金属を含んだ石膏スラ
ッジも、攪拌槽２に投入して塩を洗いキルンに投入する
こともできる。濾過性が改善されるため、塩分および重
金属を多く含むスラッジを投入して適正に濾過処理する
ことも可能になる。当然、前述の焼却灰と飛灰の同時処
理にも適応できる。

【００７１】以上のように、焼却灰、飛灰、セメントキ
ルン・バイパスダスト、さらに溶融飛灰などを処理した
液は、CaCl₂、NaCl、KCｌなどの塩類と、数十ｐｐｍ〜
数１００ｐｐｍ程度のPb,Zn，Cdなどの重金属、さらに
フィルターからもれた１００ｐｐｍ前後の微粒子を含
み、ｐH １２．５を越えるアルカリ性の液となる。この
廃液を経済的に処理することも肝要である。

【００７２】＜排水の処理方法＞今までは、液処理につ
いて、規制値を満たす処理をして下水に排水する以外
に、排煙脱硫装置の脱硫液との組み合わせ方法、硫酸に
よる石膏と塩酸の回収方法、海水と作用して水酸化マグ
シウムを得る方式が知られている。本発明は脱塩回収液
からできるだけ経済的にNaClとKCｌの生成塩を得る方法
である。

【００７３】若干の微粒子をほぼ完全に除去し、同じく
１００ｐｐｍ程度溶け込んでいる重金属も既存の技術を
利用して取り除くことが可能である。問題点は塩類を生
成品として経済的に回収できる方法の良し悪しにある。
塩類は大部分がCa,Na,Kの3種類の塩化物であるが、これ
らから各々の分別回収は簡単に行かないので、分別容易
なNa,Kの2種を残すため、予めCaを取り出し除去する方
法が良い。

【００７４】そのために、新たな塩を作らずに、NaClか
KClを生成させれば、どちらかの塩が増加するわけで塩
の回収には好都合である。そのためにはNaかKの硫酸
塩、あるいは炭酸塩を加えて次式のようにCaを不溶解性
の石膏、または炭酸カルシウムとして濾過分離し、Naか
Kの塩化物に変化させることである。

【００７５】CaCl₂＋Na₂CO₃＝CaCO₃ ＋２NaCl CaCl₂ ＋Na₂SO₄ ＋２H₂O＝CaSO₄・２H₂O＋２NaCl CaCl₂+K₂CO₃=CaCO₃+2KCl CaCl₂+K₂SO₄+2H₂O=CaSO₄・２H₂O+２KCl

【００７６】そうすれば、NaClとKCｌとは相互溶解度の
関係から蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返すことで精
度よく分離が出来、NaClはソーダ原料に、KCｌはカリ肥
料として利用できる。

【００７７】［図８-1］方式及び［図８-2］方式は複分
解反応を起こさせ、Caを不溶解性の石膏、または炭酸カ
ルシウムとして濾過分離し、NaかKの塩化物に変化させ
る方式を示すものである。図２〜図７に示す濾過機４か
らの排水を複分解反応槽１６に入れ、ここで炭酸ソー
ダ、硫酸ソーダ、炭酸カリ、硫酸カリなどの反応薬剤を
投入して複分解反応を起こさせ、NaClかKClを生成さ
せ、また、Caは不溶解性の石膏または炭酸カルシウムを
生成させる。

【００７８】［図８-1］方式では、この複分解反応槽１
６から濾過機４に導いて不溶解性の石膏または炭酸カル
シウムを濾過分離する。濾液中のNaClかKClは、図１０-
2に示すように、蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返す
ことで精度よく分離が出来、NaClはソーダ原料に、KCｌ
はカリ肥料として利用できるようにしている。

【００７９】［図８-2］方式では、複分解反応槽１６か
ら凝集剤混合槽１３ａ、凝集沈降槽１４ａを経て清澄濾
過機１５ａで濾過されたNaCl及びKClを含む濾液に対し
て蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返すことによりNaCl
はソーダ原料に、KCｌはカリ肥料として利用できるよう
にしている。

【００８０】CaCl₂の含有量の少ないケースでは炭酸カ
ルシウムとしてセメント原料に、多い場合は石膏として
セメント製品に混合使用する。さらにNa塩を加えるか、
K塩を加えるかは回収塩の引き取り事情や、各塩の組成
割合により最も経済的な物を選定できる。

【００８１】複分解反応槽１６に投入する炭酸ソーダ、
硫酸ソーダ、炭酸カリ、硫酸カリは何れも工業的には汎
用されている工業薬品で結晶として容易に入手でき、単
価も比較的安価な工業製品であるので反応薬剤としては
使用しやすい。このようにして塩化物を２種にするため
に塩類の分離回収が極めて容易にできる。

【００８２】次に問題となる重金属ではPbとHgである
が、今回は鉛については既知であるアルカリとCO₂によ
る塩基性炭酸鉛の低溶解度を利用し、水銀については、
キレート樹脂によることにした。

【００８３】鉛など重金属の除去に関しては、図２〜図
７に示す濾過機４からの排水液に燃焼排ガスを気液接触
させることにより、液の中和と高アルカリのために再溶
解した鉛がｐH９前後で極めて難溶性の塩基性重炭酸塩
を生成し、これを濾過することで鉛の除去が可能となる
ことが知られている。ただ、Caイオンを含んだ排水に燃
焼排ガスを吹き込み、ｐH９前後で運転を継続すると、
炭酸ガス吸収塔１１やポンプ１８、配管の内部に炭酸カ
ルシウムの強固なスケールが固結して運転不能になるお
それがある。これを避けるためには、ｐH６以下の運転
をすれば固結の心配はなくなるが、鉛が溶けるので意味
がない。

【００８４】そこで、［図８-１］の方式を採用すれ
ば、炭酸ガス吸収塔１１におけるスケールの心配がなく
鉛の除去が可能となる。すなわち、図８-1に示すよう
に、２段階に考えて複分解反応槽１６の槽内液の一部を
抜き出して気液接触槽１７から炭酸ガス吸収塔１１に入
れてｐHを６以下にしてCa(HCO₃)₂として吸収し、これを
複分解反応槽１６に戻すようにする。複分解反応槽１６
内は炭酸のみでは所定のｐHに下がらないので不足分を
ｐH９前後になるように硫酸あるいは塩酸などの酸を加
えてｐＨ調節することにより、複分解反応槽１６内でカ
ルシウム分及び鉛分を析出させる。そうすると、炭酸ガ
ス吸収塔１１におけるスケールの心配がなく、かつ鉛の
除去処理も可能となる。ポンプ１８により炭酸ガス吸収
塔１１と槽１７で充分にCO₂を吸収した液を反応槽１６
内に一定量供給するだけで炭酸イオンが0.001モル／リ
ッター程度は保てるので塩基性炭酸鉛を析出するのに充
分である。

【００８５】さらに、上記したように、複分解反応槽１
６に炭酸ナトリウム、あるいは硫酸ナトリウムを反応当
量供給することにより、複分解反応槽１６で鉛の析出
と、塩化カルシウムの塩化ナトリウム化が同時に可能と
なり、設備を簡単化させることができる。生成した鉛は
微量のため、特に炭カル、石膏の濾過性に大きく影響を
与えることはない。

【００８６】図８-１に示すように、複分解反応槽１６
で生成した石膏は濾過機４ａにより脱水、さらに水洗機
８ａによる水洗工程を経て取り出しクリンカーと混合
し、濾液は連続濾過機４ａよりもれた微量の微粒子を含
むため、図10-2に示すように、凝集沈降１３ａ，１４
ａ、更に精密清澄濾過機１５ａを経て、水銀はキレート
樹脂２１で除去し、必要ならば活性炭層２２を通して清
澄濾液となし、貯槽２３に溜めて、その後、蒸発濃縮結
晶と冷却晶析２４を繰り返し、品位の高いNaCl、KClを
固液分離して製品として回収する。この際、凝集沈降槽
１４ａで取り出された微量の凝集沈殿スラッジは、前工
程で出たスラッジと共にフィルタープレスで濾過脱水
し、山元還元、その他の対応をする。

【００８７】しかし、生成石膏や炭酸カルシウムの発生
量が少ない場合は、小量の副生品を取り出しても経済的
に意味がない。また、副生品が炭酸カルシウムの場合は
キルンに戻すため、［図８-２］の方式のように設備を
簡単化することができる。［図８-２］の方式は、複分
解反応槽１６で副生した石膏等を、図８−１に示すよう
な濾過機４ａを省略して、凝集剤混合槽１３ａ及び凝集
沈降槽１４aにより濃縮・清澄させて沈降スラッジを
得、また、沈降槽１４aの上澄液は、さらに精密清澄濾
過機１５aにかけることにより、この辺りの設備が簡略
化されることになる。

【００８８】また、図示しないが、複分解反応１６の終
了後のスラリーを濾過機４ａで濾過し、その固形分を分
離すると共に、濾液を沈降槽１４ａに導いて沈降分離
し、その沈降スラッジを飛灰洗浄槽または沈降槽に戻
し、また、沈降槽１４ａの清澄液は別途液処理系統にて
処理することもできる。

【００８９】また、場合によると、熔融炉飛灰や他のセ
メント工場のバイパスダスト、あるいは重金属を大量に
含んだスラッジを処理した場合は無視できない重金属の
量となることがある。その場合に山元還元するときには
出来るだけ不純物の少ない、成分濃度の高い重金属とし
て取り出す必要がある。

【００９０】［図９］方式はこの場合に好適な方式であ
る。すなわち、各所から集まった沈降スラッジや濾過ケ
ーキを槽１９ａまたは槽１９ｂに集め、塩酸などの酸を
加えてｐHを4にして攪拌すると重金属の大部分が溶出
し、不溶性のスラッジ分をフィルタープレス濾過機２０
で分別し、スラッジのケーキはセメントキルンへ投入
し、濾液は槽１９ｂまたは１９aに蓄え、アルカリを加
えてｐHを9程度に上げて再びメタルの水酸化物としてフ
ロック化し、それを濾過してメタル純度の高い水酸化重
金属を回収することができる。

【００９１】常道に従えば濾過機を2台必要になるが、
この操作をバッチ運転として槽、例えば１９a、１９ｂ
を2基設け、片方の１基は貯槽とし、別の１基で重金属
溶解系統を1日運転してスラッジと重金属溶解液を得、
翌日は水酸化物分離工程とすれば濾過機を１台で操作す
ることができ、設備を簡単化して初期の目的を果たすこ
とができる。集合されるスラッジの量は少ないので貯槽
１９ａ、１９ｂは小さくて済み、複数台にしても問題は
ない。

【００９２】

【発明の実施形態】次に、本発明の実施態様の一例を図
１０-１及び図１０-２に示す。焼却灰を５トン／ｈ受け
入れて、１トン／ｈは粗大物として篩い分け除外し、水
洗処理量は４トン／ｈとし、また飛灰は１トン／ｈ、キ
ルンバイパスダストは０．２５トン／ｈを処理するとし
て、そのうち可溶性成分は０．１５トン／ｈとして計画
する。

【００９３】飛灰の塩類成分はNaCl ５％、KCｌ４
％、CaCl₂１５％とし、焼却灰は塩分を全量NaClと仮定
して１．６％と考える。バイパスダストは全量KCｌと
して１５０kg／ｈとして計算する。また、焼却灰は機械
的湿式分級機により微粒０．８トン／ｈ粗粒３．２ト
ン／ｈに分別する。重金属は飛灰中にPb ０．３％ Zn
１．０％含まれるとし、焼却灰中の重金属は溶出が少な
いために計算には入れないものとする。バイパスダスト
中にはPb ３．５％ Zn ０．１％が含まれるベースとす
る。

【００９４】焼却灰、飛灰、バイパスダストの三者を処
理した脱塩水洗系統に置ける塩類の総量はNaCｌ０．
１１４トン／ｈ、KCｌ０．１９トン／ｈ、CaCl₂
０．１５トン／ｈとなり、三者の灰分総量のうち焼却灰
粗粒部は３．２トン／ｈであり、微粒部は１．６５トン
／ｈである。重金属としては大凡Pb 8 kg／ｈ、Zn １０
kg／ｈとなる。

【００９５】粗大物を除去しマグネットセパレーターで
鉄分も取り除き、約１０mm以下の焼却灰を機械的湿式分
級機１aに連続的に供給する。粗粒部は微粒を分離して
簡単に脱塩脱水されて３．２トン／ｈが２０％（乾物ベ
ース）の付着水分を持って湿式分級機１ａ内のスクリュ
ーコンベアーにより掻き揚げられて次の機械的湿式分級
機１ｂに移送され、ここに加えられた５．４７６トン／
ｈの工業用水で充分に水洗されて、０．１８２％の塩分
を含んだ20％含水物として系外に取り出される。この際
の脱塩効率は理論値に対して98％以上となる。ここで云
う理論値とはこの水量でビーカー実験で得られる脱塩率
を示す。

【００９６】前段の湿式分級機１aのオーバーフロー液
は攪拌槽２aを経由して充分に脱塩されて次の飛灰洗浄
槽である攪拌槽２ｂに導かれる。攪拌槽２aの溶液中の
塩濃度は０．５６％で、液量は５．４７トン／ｈであ
る。第２の攪拌槽２ｂに飛灰１トン／ｈ、バイパスダス
ト０．２５トン／ｈが加えられ、スチーム吹込みによる
加温によって９０℃を保持し、十分な攪拌と滞留時間を
与えて可溶性塩の溶出を完了させる。ここでの塩濃度は
１１．１％と高くなり、スラリーは、熱交換器９を経由
して約５５℃に冷却され、沈降槽１２に供給される。

【００９７】沈降槽１２からのスラリーは濾過機４（例
えば真空式ベルトフィルター）に流して脱水され、脱水
ケーキと洗浄濾液４．５トン／ｈを得る。沈降槽１２の
オーバーフロー液は約３０トン／ｈと設定し、凝集剤混
合槽１３にて凝集剤を加えてフロックを形成し、凝集沈
降槽１４でSS分を除去し、そのオーバーフローは再び第
２の攪拌槽２ｂに戻し循環使用する。

【００９８】これにより重金属の約85％は系外に取り出
すことが出来、セメントキルンへの重金属の戻り量は15
％程度に抑えられる。さらに、金属類の水酸化物、灰の
微小成分による極微粒子濃度はおおよそ６分の1と少な
くすることができる。また、この際、重金属の水酸化物
だけでも5000ppmと推定されるので、それが８００ppmに
下がると濾過性能が著しく改善されることになる。

【００９９】機械的湿式分級機１ｂに加えた水洗水のオ
ーバーフロー液（溢流水）を、水洗機８に供給してケー
キ洗浄を終え、ケーキは系外に取り出し、ケーキ洗浄液
は、その後、熱交換器９を通り加温されて焼却灰洗浄系
の攪拌槽２a（あるいは前段の機械的湿式分級機１a）に
戻し、リサイクルさせる。

【０１００】濾過機４（ベルトフィルター）から取り出
された焼却灰、飛灰、バイパスダストのケーキは乾量
１．６５トン／ｈ、水分７０％（乾物ベース）、塩濃度
０．７％の附着水分量１．１５トン／ｈが得られる。こ
の系列の塩の回収率は理論回収量に対し大凡98％と高い
値になる。

【０１０１】焼却灰粗粒部はウエットベースで３．８４
トン／ｈ、微粒部はウエットベース２．８トン／ｈ、
計６．６４トン／ｈを合わせてセメントキルンに連続的
に投入しセメント原料とすることができる。

【０１０２】第１の攪拌槽２aに酸を供給し焼却灰の塩
類の溶解を促進する方法があるが、この実施例では酸の
代わりに攪拌槽２aの液をガス吸収塔１０に送り、燃焼
排ガスと気液接触させてＣＯ₂を吸収すると共に加温さ
せ、さらに第２の攪拌槽２ｂでスチーム加温により槽内
温度を９０℃に保持することによって、脱塩率の向上を
図る方式としている。この際、ＣＯ₂濃度が７％、１０
００ＮＭ₃／ｈの排ガスが必要である。

【０１０３】なお、分級調節用のスラリーポンプ３の能
力は通過液量5トンに対し最大１５倍の循環給水能力を
持って液量を調節することにより、前段の湿式分級機１
ａの液貯め部の液滞留時間を変化させることにより適当
な粒度の分級調節を行わせることができる。

【０１０４】上記濾過工程で得られた洗液は、H₂０：
４．０８６トン／ｈ、NaCl：０．１１４トン／ｈ、 KC
l：０．１９トン／ｈ、CaCl₂：０．１５トン／ｈの組
成になる。濾過機４からの洗浄濾液を複分解反応槽１６
に加え、この複分解反応層１６で、さらに炭酸ガス吸収
塔１１からの気液接触槽１７を介して行われる炭酸ガス
の吸収と、反応薬剤を用いた硫酸ソーダによる石膏及び
食塩の生成反応と、硫酸を加えたｐH調節操作と、石膏
の結晶成長操作の４工程を同時に完結させる。

【０１０５】ここで複分解反応槽１６において析出する
Pbは０．４ｋｇ／ｈ以下で、セメント混合用の石膏に含
まれることには問題がなく、また石膏に対して５００分
の1から１０００分の１程度の量であり、液中濃度も８
００ppm程度では濾過性に対しても特に問題がない。炭
酸ガス吸収塔１１から２００NM₃／ｈの燃焼排ガスを加
え、反応当量の０．１９トン／ｈのNa₂SO₄と若干の硫酸
を加えてｐＨを９前後となし、反応を完結させて２３０
kg／ｈの石膏と１５８kg／ｈのNaClを副生する。副生さ
れた石膏は濾過機４aにより脱水、水洗機８ａで水洗し
て固形分を濾別し、セメント粉砕工程に移送してセメン
ト製品とする。

【０１０６】濾過機４ａで得られた濾液はNaCl ０．２
７２トン／ｈ、KCｌ０．１９０トン／ｈ、水約４ト
ン／ｈとなり、組成としてはNaCl ６．８％、KCl ４．
７５％の液を回収したことになる。

【０１０７】濾過機４aからの濾液中の微粒子を除去す
るため、図１０-2に示すようん、凝集剤混合槽１３ａ、
凝集沈殿槽１４a、清澄濾過装置１５aにより極めて清澄
な液を得て、水銀除去用のキレート樹脂槽２１を通し、
必要ならば活性炭層２２を通過させて貯層２３に貯留し
て、蒸発冷却結晶缶２４にて精製NaCl、KCｌを回収す
る。

【０１０８】二重効用缶である蒸発冷却結晶缶２４によ
り消費水蒸気は２．５トン／ｈ程度でよい。また、スラ
ッジは凝集沈降槽１４及び１４aと清澄濾過装置１５aか
ら発生するが、それらは溶解槽貯槽１９aか１９ｂに集
めてｐHを調整し、金属の水酸化物を生成させ、水酸化
物とスラッジを交互にフィルタープレス濾過機２０で脱
水し、山元還元、その他の処置に対応させる。

【０１０９】なお、混合灰、熔融飛灰、中和スラッジ等
の挿入についてはマテリアルバランス上には影響しない
ので、その説明を省略した。

【０１１０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よれば、以下に列記するように種々の効果がある。（１）焼却灰の効果的な脱塩が出来てセメント原料に大
量に使用出来るようになる。（２）焼却灰の種類の変化に柔軟に対応ができ、焼却灰
のみの単独処理も可能となる。（３）混合焼却灰の処理も可能となる。（４）各種の熔融飛灰の処理も可能である。（５）セメント工場の塩素バイパスダストの処理が同時
に出きる。（６）Ｎａ，Ｋａ，Ｃａの塩類を含んだ廃液中和スラッ
ジ、重金属を含んだスラッジの処理が可能とな
る。（７）飛灰の処理が焼却灰と共に且つ経済的にできる。（８）前記の処理工程が無排水方式で処理できて規制や
公害問題が新たに出ない。（９）NaCl、KCｌとして回収できるので経済的であり、
しかも省資源的と言える。（１０）重金属の処分、回収も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼却灰の従来の洗浄処理方法を示す概略図

【図２】（ａ）は焼却灰の分級洗浄処理方法を示す概略
図、（ｂ）は分級機の構成図

【図３】焼却灰の分級洗浄処理方法を示す概略図

【図４】焼却灰の分級洗浄脱塩促進処理方法を示す概略
図

【図５】焼却灰の分級洗浄脱塩促進処理方法並びに各種
飛灰の洗浄処理方法を示す概略図

【図６】焼却灰の分級洗浄脱塩促進処理方法並びに各種
飛灰の洗浄処理方法を示す概略図

【図７-１】各種飛灰の洗浄処理方法を示す概略図

【図７-２】各種飛灰の洗浄処理方法を示す概略図

【図８-１】焼却灰および各種飛灰の洗浄処理排水の処
理方法を示す概略図

【図８-２】焼却灰および各種飛灰の洗浄処理排水の処
理方法を示す概略図

【図９】焼却灰および各種飛灰の洗浄処理排スラッジの
処理方法を示す概略図

【図１０-１】実施形態を示す概略図（その１）

【図１０-２】実施形態を示す概略図（その２）

【符号の説明】

A１、A２攪拌槽（従来法） B１、B２濾過機（従来法） C 管１a、１ｂ、１ｃ機械的湿式分級機２、２a、２ｂ攪拌槽３スラリーポンプ４、４a 濾過機５微粒灰排出路６管７粗粒灰排出路８、８a 水洗機９冷却器（熱交換器）１０ガス吸収塔１１炭酸ガス吸収塔１２沈降槽１３、１３a 凝集剤混合槽１４、１４a 凝集沈降槽１５、１５a 精密清澄濾過機１６複分解反応槽１７気液接触槽１８ポンプ１９a、１９ｂ溶解槽貯槽２０フイルタープレス２１キレート樹脂槽２２活性炭槽２３貯槽２４蒸発冷却結晶缶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０３Ｂ 5/28 Ｂ０３Ｂ 9/06 ４Ｄ０７１ 5/52 Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｋ 7/00 1/62 Ｚ 9/06 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４ＧＢ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢＣ０２Ｆ 1/52 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３５Ｚ 1/62 Ｂ０９Ｂ 5/00 Ｎ (72)発明者中川健一奈良県生駒市新旭ケ丘16番49号 (72)発明者大崎功三千葉県船橋市大穴北３丁目３−３Ｆターム(参考） 4D002 AA09 AB01 AC04 BA02 DA02 DA03 DA05 DA14 DA16 DA17 EA07 4D004 AA36 AA37 AB03 CA10 CA13 CA15 CA40 CB21 CC03 4D015 BA19 BA24 BB05 CA17 CA20 EA32 FA01 FA12 4D038 AA08 AB73 AB74 AB79 BA04 BB13 BB17 BB18 4D066 AA06 AB06 AC08 BA01 BA05 BB22 CA02 DA02 4D071 AA54 AB25 CA01 CA03 DA01 DA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉の炉床から排出される焼却灰、お
よび／または焼却炉排ガスの集塵飛灰を焼却灰に混合し
た混合灰を水洗処理するに際し、機械式湿式分級機を用
いて、該分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分
級作用を行わせ、脱水された粗粒の灰成分と、洗浄水中
に含まれる微粒の灰成分とに分級して取り出し、次に、
微粒の灰成分を含む洗浄液を攪拌槽と濾過機とを用いて
微粒の灰成分と洗浄濾液とに分離することを特徴とする
灰の洗浄処理方法。
【請求項２】前記機械式湿式分級機を複数個を直列に設
置し、前段の分級機に焼却灰および／または混合灰を入
れ、後段の分級機に洗浄水を加え、焼却灰および／また
は混合灰を前段から後段の分級機へ移動させ、また洗浄
水は後段から前段の分級機に移動させ、灰と洗浄水とを
向流接触移動させて、脱水された粗粒の灰成分を後段の
分級機から取り出し、微粒の灰成分を含んだ洗浄水を前
段の分級機から取り出すことを特徴とする請求項１記載
の灰の洗浄処理方法。
【請求項３】前記分級機に攪拌槽とに亘って微粒の灰成
分を含む洗浄液を循環させるスラリーポンプを付設し、
微粒の灰成分を含んだスラリー洗浄液を分級機と攪拌槽
とを循環させつつスラリー洗浄液の一部を濾過機に導
き、微粒の灰成分と洗浄濾液に分離することを特徴とす
る請求項１または２記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項４】前記濾過機で脱水した微粒の灰成分を水で
母液水洗し、その水洗液を前記後段の分級機の洗浄水と
して利用することを特徴とする請求項２または３記載の
灰の洗浄処理方法。
【請求項５】前記濾過機で脱水した微粒の灰成分を後段
の分級機から出る水洗液で母液水洗し、その水洗濾液を
前段の分級機に入れることを特徴とする請求項２または
３記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項６】前記攪拌槽のスラリー洗浄液と燃焼排ガス
を気液接触させて排ガス中の酸性ガスを吸収させること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の灰の洗浄
処理方法。
【請求項７】前記攪拌槽の液を８０℃から沸点よりも低
い温度の範囲で加温することを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項８】前記攪拌槽と前記濾過機の中間に飛灰を水
洗する飛灰水洗槽を設け、焼却灰および／または混合灰
のスラリー洗浄液を飛灰水洗槽を経由して濾過機に入
れ、また、飛灰を飛灰水洗槽に入れて洗浄濾過処理する
請求項１〜７のいずれかに記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項９】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉などから
排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメントキ
ルンからのバイパスダストを飛灰水洗槽に投入し、該飛
灰水洗槽のスラリー液を８０℃から沸点よりも低い温度
の範囲で加温し、前記飛灰水洗槽のスラリー液の一部を
抜き出し、冷却器で冷却した後に真空濾過機に導入する
ことを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１０】前記冷却器として熱交換器が用いられ、
前記真空濾過機により得られる脱水ケーキを母液水洗
し、その水洗液を前記熱交換器に通し前記スラリー液の
一部と熱交換して加温し、前記飛灰水洗槽に導入するこ
とを特徴とする請求項９記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項１１】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉など
から排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメン
トキルンからのバイパスダストを飛灰水洗槽に投入して
攪拌・水洗処理し、含まれる塩類を溶出せしめ、残った
固形分を濾過分離するに際し、飛灰水洗槽から槽内スラ
リー液を抜き出し、沈降槽でスラリーを濃縮した後に濾
過し、沈降槽の上部液は、液中に含まれる懸濁微粒子を
除去し、再び飛灰水洗槽に戻すことを特徴とする灰の洗
浄処理方法。
【請求項１２】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉など
から排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメン
トキルンからのバイパスダストを請求項８記載の飛灰水
洗槽に投入し、攪拌・水洗処理し、含まれる塩類を溶出
せしめ、残った固形分を濾過分離するに際し、飛灰水洗
槽から槽内スラリー液を抜き出し、沈降槽でスラリーを
濃縮した後に濾過し、沈降槽の上部液は、液中に含まれ
る懸濁微粒子を除去し、再び飛灰水洗槽に戻すことを特
徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１３】請求項１１または請求項１２の灰の洗浄
処理方法において、沈降槽の上部液中に含まれる懸濁微
粒子を凝集沈降槽で凝集沈降してスラッジとして除去す
るか、または清澄濾過機により濾過助剤と共に濾過ケー
キとして除去する灰の洗浄処理方法。
【請求項１４】前記請求項１〜１３のいずれかに記載の
灰の洗浄方法において、得られる塩化カルシウム、塩化
カリウム、塩化ナトリウムの３種の塩を主として含有す
る微粒の灰成分を含む洗浄濾液に、ナトリウムの炭酸塩
あるいは硫酸塩、またはカリウムの炭酸塩あるいは硫酸
塩のうち、一の塩を反応当量加えて複分解反応させ、固
体として生成したカルシウムの炭酸塩または硫酸塩を濾
別して、塩化カリウム及び塩化ナトリウムの２種の塩よ
りなる洗浄濾液を得ることを特徴とする灰の洗浄処理方
法。
【請求項１５】請求項１４記載の複分解反応において、
その反応液の一部を抜き出して燃焼排ガスと気液接触さ
せ、ｐＨを６以下として複分解反応槽内に循環し、さら
に前記微粒の灰成分を含む洗浄濾液のアルカリ分に対し
て、なお不足する酸をｐＨ調節計の指示にしたがい、硫
酸、塩酸等の酸で補ってｐＨを９前後に調整し、前記洗
浄濾液中の鉛を難溶解性の塩基性重炭酸鉛とし、また前
記カルシウムの炭酸塩または硫酸塩と共に濾別し、灰の
洗浄濾液に含まれる鉛を除去する灰の洗浄処理方法。
【請求項１６】請求項１４または１５記載の灰の洗浄処
理方法において、複分解反応終了後のスラリーを濾過機
で濾過し、その固形分を分離すると共に、濾液を沈降槽
に導いて沈降分離し、その沈降スラッジを飛灰洗浄槽ま
たは沈降槽に戻し、また、前記沈降槽の清澄液は別途液
処理系統にて処理する灰の洗浄処理方法。
【請求項１７】請求項１３記載の重金属を含むスラッジ
または濾過ケーキを塩酸などの酸で処理して溶解重金属
液と不溶性残渣とに濾過分離し、濾液にアルカリを添加
してアルカリ性にして重金属の水酸化物として濾過分離
する工程において、溶解槽と濾液貯槽を複数基設けてバ
ッチ運転とし、１台の濾過機にて交互に濾別処理し、重
金属を処理することを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１８】請求項１７の灰の洗浄処理方法におい
て、請求項１６記載の濾過機から得られる濾液を凝集沈
降槽に導いて凝集沈殿した沈降スラッジ、および／また
は前記凝集沈降槽の上澄液を清澄濾過して得られる沈降
スラッジも合わせて処理する灰の洗浄処理方法。