JP2005230752A

JP2005230752A - 重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法

Info

Publication number: JP2005230752A
Application number: JP2004045540A
Authority: JP
Inventors: Katsu Furukita; 克古北; Haruhiko Takeuchi; 晴彦武内; Norihiro Koide; 典宏小出; Hisafumi Nomura; 尚史野邑; Tadashi Yano; 正矢野
Original assignee: Public Works Research Institute; Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】重金属類としてヒ素またはセレンを含む汚泥焼却灰を原料として製造した溶融球状化物からのヒ素、セレンの溶出を土壌環境基準値以下まで抑制することができる重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法を提供する。
【解決手段】汚泥焼却灰１に鉄系粉末材２１を添加した混合灰２３を溶融炉３において溶融球状化処理し、溶融炉３から排出する排ガスおよび溶融球状化物２４を高温灰回収設備１１に導き、７００〜８５０℃の高温域で排ガス中から溶融球状化物２４を回収するもので、鉄系粉末材２１の存在によって融点を下げて炉内を浮遊する間に十分に溶融することで溶融球状化物２４の回収率を高め、Ｆｅが還元剤として機能することでヒ素、セレンを単体化してガス化し、溶融球状化物２４を高温域で回収してヒ素、セレンが酸化物として溶融球状化物２４に含まれることを抑制し、さらに一部溶融球状化物に残ったヒ素は鉄との反応でヒ酸鉄などの不溶態塩を形成するため、回収した溶融球状化物２４から溶出するヒ素、セレンを土壌環境基準値以下に抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法に関し、重金属類としてヒ素またはセレンを含む汚泥焼却灰から溶融球状化物を製造し、溶融球状化物からのヒ素とセレンの溶出を土壌環境基準値以下まで抑制する技術に係るものである。

従来、重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物製造方法としては、例えば図２に示すものがある。これは汚泥焼却灰１を定量供給装置２から空気輸送によって溶融炉３に供給する。溶融炉３では汚泥焼却灰１を燃料（ＬＰＧ）４および一次空気５とともに球状化バーナ６の先端から炉内に供給し、１５００℃以上の火炎中を通過する間に浮遊溶融させて溶融物自身の表面張力により溶融球状化物となしている。

溶融炉３の上部壁面は水冷構造をなし、下部壁面は空冷構造をなし、炉中間部から冷却空気を供給している。炉内温度は８００〜８５０℃である。溶融球状化物は排ガスとともに熱回収設備７で熱回収した後に、低温雰囲気下（ヒ素、セレン単体の昇華温度以下、ヒ素６１３℃、セレン６８５℃）に設置された灰回収設備（ガス冷却器、サイクロンおよびバグフィルタ）８で捕集し、固化した溶融球状化物９を灰回収設備８から取り出す。

この構成においてはヒ素、セレンが昇華せずに回収物中に含まれ、土壌環境基準値以上に溶出する場合がある。
図３に示すものは、溶融炉３から排ガスとともに排出する溶融球状化物を高温灰回収設備（ホットサイクロン、高温バグフィルタ）１１で回収し、固化した溶融球状化物１２を高温灰回収設備１１から取り出す。排ガスは熱回収設備１３で熱回収した後に低温灰回収設備１４で塵埃を捕集する。同様のものに特許文献１および特許文献２がある。

この構成においては、ヒ素、セレンが高温状態で単体とならずに、回収物中に酸化物として存在し、土壌環境基準値以上に溶出する場合がある。
特開平１１−２２６５４１号公報特開平１１−２５７６４２号公報特開２０００−２４０９２８公報特開２００３−６２５３９公報

この溶融球状化物からヒ素、セレンが溶出することを防止する技術として特許文献３に開示するものがある。これは、溶出量０．１ｍｇ／ｌ以上のひ素を含む下水汚泥焼却灰に消石灰を１〜５ｗｔ％添加・混合したのち、この混合物を溶融炉に設置したバーナから燃焼用空気の一部と一緒に噴出させ、この噴出した混合物を前記バーナの燃焼火炎により浮遊状態で溶融させたのち７００〜８００℃の高温域で溶融球状化物として回収するものである。

この構成によれば、溶融球状化物から溶出するヒ素またはセレンは、土壌環境基準値以下に抑制されるが、耐酸性コンクリートの原料として溶融球状化物を使用した場合に、コンクリートまたはモルタル製品からヒ素、セレンのいずれかが土壌環境基準値以上に溶出する場合がある。

また、特許文献４に開示する技術では、下水汚泥又はその焼却灰の処理において、汚泥又はその焼却灰にポリ硫酸第二鉄等の鉄化合物を添加、混合して溶融処理しており、融液中でヒ素と鉄とが化合して、溶融生成物であるスラグ中にヒ素が固定化される。

この構成によれば、ヒ素の溶出が土壌環境基準値以下まで抑制されるが、スラグを有効利用するためには改めて粉砕等の加工処理が必要となる。
本発明は上記した課題を解決するものであり、重金属類としてヒ素またはセレンを含む汚泥焼却灰を原料として製造した溶融球状化物からのヒ素、セレンの溶出を土壌環境基準値以下まで抑制することができる重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法は、汚泥焼却灰に鉄系粉末材を添加した混合灰を溶融炉において溶融球状化処理するものである。

この構成により、溶融炉における溶融球状化処理では、鉄系粉末材を添加した汚泥焼却灰がバーナの燃焼火炎中を浮遊する間に溶融されて溶融球状化物となる。このとき、混合灰は鉄系粉末材の存在によって融点が下がることで、炉内を浮遊する間に十分に溶融される。このため、球状化せずに炉外に排出される溶融物が少なくなり、溶融球状化物の回収率が向上する。

また、溶融炉から排出する排ガスおよび溶融球状化物を高温灰回収設備に導き、溶融球状化物を回収するものであり、高温灰回収設備では７００〜８５０℃の高温域で排ガス中から溶融球状化物を回収する。

この構成により、溶融炉および高温灰回収設備の内部において鉄系粉末材のＦｅが還元剤として機能し、ヒ素、セレンの酸化物からヒ素、セレンを単体化してガス化する。このため、溶融炉から排出する排ガス中から溶融球状化物を高温域で回収することによってヒ素、セレンが酸化物として溶融球状化物に含まれることを抑制でき、さらに一部溶融球状化物に残ったヒ素は鉄との反応でヒ酸鉄などの不溶態塩を形成するため、回収した溶融球状化物から溶出するヒ素、セレンを土壌環境基準値以下に抑制できる。また、溶融球状化物を粉体レベルで回収するので、従来のような粉砕処理を必要とせず、無加工で耐酸性コンクリート等の原料として使用でき、コンクリートまたはモルタル製品からのヒ素、セレンの溶出を土壌環境基準値以下に抑制できる。

鉄系粉末材の添加量は汚泥焼却灰の性状に応じて異なるが、１〜５ｗｔ％が適当であり、粉末状態で添加することにより従来の鉄添加量である７．５ｗｔ％に比べて少ない添加量でヒ素、セレンの溶出を抑制することが可能である。

以上述べたように本発明によれば、汚泥焼却灰の溶融球状化物製造時に、高温回収のみを行うと、汚泥焼却灰の溶融球状化物から溶出するヒ素、セレンを同時に土壌環境基準以下まで抑制することはできないが、鉄系粉末材の添加と高温回収を同時に行うことによって、汚泥焼却灰の溶融球状化物から溶出するヒ素、セレンを同時に土壌環境基準値以下にまで抑制することが可能となる。また、消石灰の添加と高温回収を同時に行うと、溶融球状化物を原料とする耐酸性コンクリートまたはモルタル製品から溶出するヒ素、セレンを同時に土壌環境基準値以下まで抑制することはできないが、鉄系粉末材の添加と高温回収を同時に行うことによって、溶融球状化物を原料とする耐酸性コンクリートまたはモルタル製品から溶出するヒ素、セレンを同時に土壌環境基準値以下まで抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１において、鉄系粉末材２１は例えば鉄粉、酸化鉄、塩化鉄、硫酸鉄等であり、この鉄系粉末材２１を重金属類としてヒ素またはセレンの少なくとも何れかを含む汚泥焼却灰１と同時に空気輸送で混合機２２に供給する。鉄系粉末材２１の添加量は汚泥焼却灰１の性状に応じて異なるが、１〜５ｗｔ％が適当である。

混合機２２において鉄系粉末材２１と汚泥焼却灰１を均一に混合・混練した後に混合灰２３として空気輸送で定量供給装置２に供給し、定量供給装置２から空気輸送によって溶融炉３に供給する。本実施の形態における溶融炉３としては溶融球状化炉を用いるが、溶融球状化炉に限らず種々の形態の溶融炉を使用することも可能である。

溶融炉３では混合灰２３を燃料（ＬＰＧ）４および一次空気５とともに球状化バーナ６の先端から炉内に供給し、１５００℃以上の火炎中を通過する間に浮遊溶融させて溶融物自身の表面張力により溶融球状化物となす。炉内温度は８００〜８５０℃である。

溶融球状化物は排ガスとともに溶融炉３から排出して高温灰回収設備（ホットサイクロン、高温バグフィルタ）１１に供給し、高温灰回収設備１１において７００〜８５０℃の高温域で排ガス中から溶融球状化物を回収し、固化した溶融球状化物２４を高温灰回収設備１１から取り出す。排ガスは熱回収設備１３で熱回収した後に低温灰回収設備１４で塵埃を捕集する。

上記した構成により、溶融炉３における溶融球状化処理では、混合灰２３は鉄系粉末材２１の存在によって融点が下がり、炉内を浮遊する間に十分に溶融されるので、球状化せずに炉外に排出される溶融物が少なくなり、溶融球状化物２４の回収率が向上する。

鉄系粉末材のＦｅは溶融炉３および高温灰回収設備１１の内部において還元剤として機能し、ヒ素、セレンの酸化物からヒ素、セレンを単体化してガス化する。このため、高温灰回収設備１１において排ガス中から溶融球状化物を高温域で回収することによってヒ素、セレンが酸化物として溶融球状化物２４に含まれることを抑制でき、さらに一部溶融球状化物に残ったヒ素は鉄との反応でヒ酸鉄などの不溶態塩を形成するため、回収した溶融球状化物２４から溶出するヒ素、セレンを土壌環境基準値以下に抑制できる。

本発明の実施の形態における溶融球状化物処理を示すブロック図従来の溶融球状化物処理を示すブロック図従来の他の溶融球状化物処理を示すブロック図

符号の説明

１汚泥焼却灰
２定量供給装置
３溶融炉
４燃料（ＬＰＧ）
５一次空気
６球状化バーナ
１１高温灰回収設備
１３熱回収設備
１４低温灰回収設備
２１鉄系粉末材
２２混合機
２３混合灰
２４溶融球状化物

Claims

汚泥焼却灰に鉄系粉末材を添加した混合灰を溶融炉において溶融球状化処理することを特徴とする重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法。
溶融炉から排出する排ガスおよび溶融球状化物を高温灰回収設備に導いて溶融球状化物を回収することを特徴とする請求項１に記載の重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法。
高温灰回収設備において、７００〜８５０℃の高温域で排ガス中から溶融球状化物を回収することを特徴とする請求項２に記載の重金属類を含有する汚泥焼却灰の溶融球状化物の製造方法。