JP2005246295A - 焼却灰の処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ドラムフィルタを採用してその洗浄効率を向上させて経済的な焼却灰の処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 内部から真空吸引され、回転するドラム７の周囲に設けられたろ布９により、塩素を含む焼却灰と洗浄水との混合物を吸着保持しつつ所定の洗浄水供給位置Ａにて外周側から洗浄水を供給して焼却灰を洗浄する１段目ドラムフィルタ３を複数段備え、最終段に新しい洗浄水を供給し、各段で吸引回収された回収洗浄水を順次前段の洗浄水として活用し、第一段から最終段に向けて送られる焼却灰を洗浄する焼却灰の処理装置１において、各段の１段目ドラムフィルタ３は、１段目ドラムフィルタ３で吸引回収された回収洗浄水の一部を、１段目ドラムフィルタ３の洗浄水供給位置Ａに対してドラム回転方向上流側の位置Ｂで、ろ布９外周に保持された混合物に供給するノズル５５を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、焼却灰の処理装置および処理方法に関するものである。

廃棄物を燃料として利用するものとして、ＲＰＦ（Ｒｅｆｕｓｅｄ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｕｅｌ：ゴミ・プラスチック燃料）、廃タイヤ等が用いられている。これらを燃料として焼却した後に残る焼却灰を産業廃棄物として処理するためには、多大な費用を要するので、例えば、セメント原料用等に再利用することが検討されている。
その際、これら焼却灰に含まれる塩素や亜鉛等の存在が問題となる。そのため、これらを除去するものとして、例えば特許文献１に示すようなものが提案されている。
特許文献１のものは、灰と水とを混合する混合装置と前記混合装置からの混合物を灰と水に分離する固液分離装置とで構成した洗浄工程を複数段設けて、灰を複数段で洗浄し、灰と水の流れを向流にして、灰から塩分を除去するものである。

特開２００３−２１１１２９号公報（段落［００１４］〜［００１６］，及び図１）

ところで、特許文献１のものは、１段目の固液分離装置として遠心分離機を採用しているので、製造コストが高く、かつ駆動動力の大きさと使用水量の多さにより運転コストが高いという問題があった。
また、塩分のみの処理にとどまり、例えばセメント原料として利用するための処理としては不十分であるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、ドラムフィルタを採用してその洗浄効率を向上させて経済的な焼却灰の処理装置および処理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、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる焼却灰の処理装置は、内部から真空吸引され、回転するドラムの周囲に設けられたフィルタにより、塩素を含む焼却灰と洗浄水との混合物を吸着保持しつつ所定の洗浄水供給位置にて外周側から洗浄水を供給して焼却灰を洗浄するドラムフィルタを複数段備え、最終段に新しい洗浄水を供給し、各段で吸引回収された回収洗浄水を順次前段の洗浄水として活用し、第一段から最終段に向けて送られる焼却灰を洗浄する焼却灰の処理装置において、前記各段のドラムフィルタは、該ドラムフィルタで吸引回収された前記回収洗浄水の一部を、当該段の前記洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、前記フィルタ外周に保持された前記混合物に供給する回収洗浄水供給手段を備えていることを特徴とする。

このように、各段で吸引回収された回収洗浄水の一部が、当該段の洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、回収洗浄水供給手段によりフィルタ外周に保持された混合物に供給されるので、混合物は、混合物に含まれる塩素濃度より低い塩素濃度の回収洗浄水で置換洗浄され、より低い塩素濃度を有する混合物として洗浄水供給位置へ送られる。このため、この洗浄水供給位置で、後段から送られるさらに低い塩素濃度を有する回収洗浄水を供給され、置換洗浄されるので、混合物に含まれる塩素濃度の低減が促進される。
そして、これを複数段のドラムフィルタで繰り返すことにより、相乗効果が生じて一層洗浄効率が向上するので、従来と同等の洗浄効果を得るとした場合、ドラムフィルタの段数を低減でき、使用水量を低減できる。
したがって、焼却灰の処理装置の製造コストも、運転コストも低減できる。
また、大きな動力を必要としないドラムフィルタで装置を構成しているので、全体の動力が低くでき、運転コストが低減できる。

また、本発明にかかる焼却灰の処理装置は、前記洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いることを特徴とする。

このように、洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いているので、燃焼灰に含まれる両性酸化物、例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を溶解して除去することができる。したがって、例えば、廃タイヤ等の亜鉛分を含有したものを燃焼した燃焼灰から塩素のみでなく、亜鉛分をも洗浄して除去することができる。

また、本発明にかかる焼却灰の処理方法は、内部から真空吸引され、回転するドラムの周囲に設けられたフィルタにより、塩素を含む焼却灰と洗浄水との混合物を吸着保持しつつ所定の洗浄水供給位置にて外周側から洗浄水を供給して焼却灰を洗浄する洗浄工程を複数段備え、最終段に新しい洗浄水を供給し、各段で吸引回収された回収洗浄水を順次前段の洗浄水として活用し、第一段から最終段に向けて送られる焼却灰を洗浄する焼却灰の処理方法において、前記各段で吸引回収された前記回収洗浄水の一部が、当該段の前記洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、前記フィルタ外周に保持された前記混合物に供給されることを特徴とする。

このように、各段で吸引回収された回収洗浄水の一部が、当該段の洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、フィルタ外周に保持された混合物に供給されるので、混合物に含まれる塩素濃度より低い塩素濃度の回収洗浄水で置換洗浄され、より低い塩素濃度を有する混合物として洗浄水供給位置へ送られる。このため、この洗浄水供給位置で、後段から送られるさらに低い塩素濃度を有する回収洗浄水を供給され、置換洗浄されるので、混合物に含まれる塩素濃度の低減が促進される。
そして、この洗浄工程を複数段で繰り返すことにより、相乗効果が生じて一層洗浄効率が向上するので、従来と同等の洗浄効果を得るとした場合、洗浄工程の段数を低減でき、使用水量を低減できる。
したがって、この方法を実施する装置の製造コストも、運転コストも低減できる。

さらに、本発明にかかる焼却灰の処理方法は、前記洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いることを特徴とする。

このように、洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いているので、燃焼灰に含まれる両性酸化物、例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を溶解して除去することができる。したがって、例えば、廃タイヤ等の亜鉛分を含有したものを燃焼した燃焼灰から塩素のみでなく、亜鉛分をも洗浄して除去することができる。

請求項１および請求項３に記載の発明によれば、各段で吸引回収された回収洗浄水の一部が、当該段の洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、フィルタ外周に保持された混合物に供給されるので、洗浄効率が向上して、従来と同等の洗浄効果を得るとした場合、ドラムフィルタの段数を低減でき、使用水量を低減できる。
したがって、焼却灰の処理装置の製造コストも、運転コストも低減できる。

請求項２および請求項４に記載の発明によれば、洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いているので、燃焼灰から塩素のみでなく、例えば亜鉛分をも洗浄して除去することができる。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる焼却灰の処理装置１の全体概略構成を示すブロック図である。
処理装置１には、１段目の洗浄工程を構成する１段目１段目ドラムフィルタ３と２段目（最終段）の洗浄工程を構成する２段目ドラムフィルタ５とが備えられている。

１段目ドラムフィルタ３の構造を図２により説明する。１段目ドラムフィルタ３には、円筒形をしたドラム７が備えられている。ドラム７の周面には、ろ布（フィルタ）９が周囲を覆うように設けられている。ドラム７は、図示しない回転軸の回りに回転可能に取り付けられ、矢印１１の方向に回転するように構成されている。

ドラム７の内部には、放射状に配置された板状の複数の仕切板が、ドラム７回転方向上流側から第一仕切板１３、第二仕切板１５および第三仕切板１７の順に、固定して取り付けられている。第一仕切板１３と第二仕切板１５とではく離部２１が形成されている。第二仕切板１５と第三仕切板１７とで吸着部２３が形成されている。第三仕切板１７と第一仕切板１３とで吸引部２５が形成されている。
ドラム７の軸心位置には、図示しない真空源に連絡されたバルブ１９が設けられており、はく離部２１には大気圧を、吸着部２３と吸引部２５とには真空吸引力を適用させるように構成されている。

ドラム７の下側半分には、半円筒形のバット２７がドラム７から間隔をあけて設けられている。ドラム７とバット２７との間の間隔が、焼却灰と洗浄水との混合物を貯留する貯留部を形成する。貯留部２９の内部には、混合物を攪拌して分散するアジテータ３１が設けられている。
スクレーパ３３は、その先端部がはく離部２１部分のろ布９に接触するように設けられている。

バルブ１９を介して真空吸引して回収した洗浄水は、回収配管３５を通って回収タンク３７（図１参照）に回収される。回収タンク３７に回収された洗浄水は、配管４１を通って送られ、その一部は配管４３を通って、ノズル（回収洗浄水供給手段）５５，５５からドラム７の左上象限部分の位置（回転方向上流側位置）Ｂに供給される。残りは、配管４５を経由して攪拌部４７に供給される。
攪拌部４７は、樋状をしており、バット２７の長手方向に延在して設けられている。
攪拌部４７には、供給路３９により塩素を含む焼却灰が供給されており、配管４５から供給される洗浄水と混合されて、洗浄水の中に焼却灰を拡散させた状態で、貯留部２９へ供給される。

２段目ドラムフィルタ５は、１段目ドラムフィルタ３と同様な構成をしているので、詳細な説明は省略する。
図１に示すように、２段目ドラムフィルタ５のドラム８に対して、その右上象限部分に配管５０から新しい洗浄水が供給されている。そして、ドラム８内へ吸引回収された洗浄水は、回収タンク３８、配管４２を経由して、その一部が配管４４を通ってノズル５７，５７からドラム７の右上象限部分の洗浄水供給位置Ａに供給される。
したがって、回収された洗浄水を供給する位置Ｂは、洗浄水供給位置Ａに対してドラム７の回転方向１１上流側に位置している。

以上説明した本実施形態にかかる焼却灰の処理装置１は、次のとおり動作する。
ＲＰＦを燃料として焼却した焼却灰を処理する場合について説明する。この焼却灰には、塩素が多量に、例えば６０００ｍｇ／ｋｇ程度含有されている。

図２を参照して、１段目ドラムフィルタ３の動作を主体に説明する。
供給路３９を経由して攪拌部４７へ供給された焼却灰は、配管４５から供給される洗浄水と混合されて、洗浄水の中に焼却灰が拡散された状態で、貯留部２９へ供給される。
ドラム７が回転し、ドラム７の周面に巻かれたろ布９が吸着部２３を通過する時、貯留部２９に貯留された焼却灰と洗浄水との混合物は、ドラム内部の真空吸引力によりろ布９の表面に吸着される。この時、吸着した混合物内および貯留部２９内の洗浄水はろ布９の織目を通って吸着部２３へ連続的に回収される。この際、洗浄水は、焼却灰に含まれる塩素等を溶かしつつ回収され、配管３５を通って、回収タンク３７へ送られる。

混合物を付着したろ布９が吸引部２５に入ると、ろ布９に吸着された混合物に含まれる洗浄水が、焼却灰に含まれる塩素等を溶かしつつ吸引部２５内へ回収され、配管３５を通って回収タンク３７へ送られる。
したがって、ドラム７がさらに回転し、位置Ｂに到るときには、混合物に含まれる洗浄水は相当減少している。

この状態で、回収タンク３７から配管４１により供給される回収した洗浄水の一部が、配管４３を通ってノズル５５，５５から混合物に供給される。この供給される洗浄水は、混合物に含有されるとともに、連続的に吸引部２５内へ吸引回収される。この時、供給される洗浄水は、初期には、元から含有されていた塩素濃度の高い洗浄水を押し出すことでこれと置換され、次いで順次吸引部２５へ燃焼灰に含まれる塩素等を溶かしつつ回収されることで、混合物の塩素濃度を低下させる。

１段目ドラムフィルタ３で回収した洗浄水の混合物への供給量を増加させればより塩素濃度を低減できることになる。一方、供給量増加は、回収洗浄水の塩素濃度を増加させて混合物の塩素濃度を低減する割合が低くなるので、ポンプ容量増加等のコストアップ要因を勘案して効率のよい供給量を設定する必要がある。

この塩素濃度が低下した混合物が、ドラム７の回転により洗浄水供給位置Ａに到ると、ノズル５７，５７から次段の２段目ドラムフィルタ５で回収された洗浄水が混合物に供給される。この供給される洗浄水は、次段に送られた混合物を洗浄して回収されたものであり、その塩素濃度は、洗浄水供給位置Ａに到った混合物の塩素濃度より低い。
この供給される洗浄水は、混合物に含有されるとともに、連続的に吸引部２５内へ吸引回収される。この時、供給される洗浄水は、初期には、元から含有されていた塩素濃度の高い洗浄水を押し出すことでこれと置換され、次いで順次吸引部２５へ燃焼灰に含まれる塩素等を溶かしつつ回収されることで、混合物の塩素濃度を一層低下させる。

このように、洗浄処理を位置Ｂと洗浄水供給位置Ａとの２箇所で行うので、特に予め塩素濃度を低減した混合物に塩素濃度の低い洗浄水を供給することになる洗浄水供給位置Ａにおける洗浄効率が向上する。
したがって、最終的に同じ塩素濃度を求める場合には、ドラムフィルタの台数を低減できるし、使用水量を低減できる。

ノズル５７，５７で洗浄水を供給される位置を通過した混合物は、吸引部２５を通過する間、吸引されて脱水される。このようにして、含有する洗浄水の量を低減された混合物が、はく離部２１に到ると、はく離部２１内の大気圧により、ろ布９への吸着関係が無くなる。そして、スクレーパ３３により掻き取られた混合物は、供給路４９により次段の２段目ドラムフィルタ５へと送られる。

供給路４９で送付された混合物は、２段目ドラムフィルタ５において、上述と同様に洗浄処理されて、排出路５１から洗浄灰として排出される。
このように、１段目ドラムフィルタ３と２段目ドラムフィルタ５とにおける洗浄効率が向上すると、相乗効果を生じて、等比級数的に塩素濃度を低減できる。

なお、本実施形態では、２段目ドラムフィルタ５は最終段であるので、洗浄水供給位置Ａで配管５０から供給される洗浄水は、新しい洗浄水である。
ドラム８内に回収された洗浄水は配管３６により回収タンク３８に送られる。回収タンク３８から配管４２を通って、その一部が配管４６から位置Ｂにてドラム８の周面に付着された混合物に供給される。そして、一部は、配管４４を通って１段目の１段目ドラムフィルタ３の洗浄水供給位置Ａに供給される。

１段目ドラムフィルタ３で回収タンク３７に回収された洗浄水の一部は排水管５３から排水処理設備に排出される。
本実施形態では、供給される焼却灰量に対する排水量の比（洗浄水量比）を３倍にして試験した結果、塩素濃度は６０００ｍｇ／ｋｇから３８０ｍｇ／ｋｇとなり、セメント原料として利用されるのに十分な程度まで低減することができた。

なお、上記作業では、塩素除去を目的としているので、洗浄水としては、ＰＨ調整しない通常の水を使用している。
洗浄水として温水を利用するとさらに洗浄効率が向上する。この場合、温水としては例えば工場内で発生する８０°以下の排蒸気を利用してもよい。

次に、廃タイヤを燃料として焼却した焼却灰を処理する場合について説明する。
この燃焼灰には、タイヤに含まれる亜鉛が燃焼されて、酸化亜鉛の形で含まれている。この亜鉛は、セメント原料として望ましくないので、除去が求められている。

２段目ドラムフィルタ５の配管５０から供給する洗浄水として、例えば１％硫酸溶液（酸性溶液）を供給すると、焼却灰に含有されている酸化亜鉛は両性酸化物であるので硫酸と反応して硫酸亜鉛に変化する。この硫酸亜鉛は水に溶けるので、洗浄水に溶けて排出され焼却灰から除去される。
同時に、焼却灰に含まれる塩素は、上述と同様に洗浄されて排出される。

供給される焼却灰量に対する排水量の比（洗浄水量比）を３倍にして試験した結果、亜鉛含有量は４０９００ｍｇ／ｋｇから５１４０ｍｇ／ｋｇへ、塩素濃度は２４００ｍｇ／ｋｇから１８８ｍｇ／ｋｇへ低減され、セメント原料として利用されるのに十分な程度まで低減することができた。

なお、洗浄水として、１％硫酸溶液に限定されるものではなく、酸化亜鉛と反応して水溶性の化合物を形成する酸性溶液またはアルカリ性溶液を採用すればよい。例えば、酢酸亜鉛を形成する酢酸溶液（酸性溶液）、テトラヒドロキソ亜鉛酸ナトリウムを形成する水酸化ナトリウム（アルカリ性溶液）等が好適である。

このように、洗浄水として少量の酸またはアルカリを添加するだけで、塩素だけでなく、亜鉛も除去できるので、処理対象となる焼却灰の範囲を増加できる。

以下、本実施形態の作用・効果を説明する。
本実施形態によれば、１段目ドラムフィルタ３で吸引回収された回収洗浄水の一部が、１段目ドラムフィルタ３の洗浄水供給位置Ａに対してドラム７回転方向上流側の位置Ｂで、ノズル５５，５５によりろ布９外周に保持された混合物に供給されるので、混合物は、混合物に含まれる塩素濃度より低い塩素濃度の回収洗浄水で置換洗浄され、より低い塩素濃度を有する混合物として洗浄水供給位置Ａへ送られる。このため、この洗浄水供給位置Ａで、２段目ドラムフィルタ５から送られるさらに低い塩素濃度を有する回収洗浄水を供給され、置換洗浄されるので、混合物に含まれる塩素濃度の低減が促進される。
そして、これを１段目ドラムフィルタ３と２段目ドラムフィルタ５とで繰り返すことにより、相乗効果が生じて一層洗浄効率が向上するので、従来と同等の洗浄効果を得るとした場合、ドラムフィルタの段数を低減でき、使用水量を低減できる。
したがって、焼却灰の処理装置１の製造コストも、運転コストも低減できる。

また、洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いると、燃焼灰に含まれる両性酸化物、例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を溶解して除去することができる。したがって、例えば、廃タイヤ等の亜鉛分を含有したものを燃焼した燃焼灰から塩素のみでなく、亜鉛分をも洗浄して除去することができる。

本発明の一実施形態の処理装置の全体概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態のドラムフィルタの横断面図である。

符号の説明

１ 処理装置
３ １段目ドラムフィルタ
５ ２段目ドラムフィルタ
７ ドラム
８ ドラム
９ ろ布
５５ ノズル
Ａ 洗浄水供給位置
Ｂ 位置

Claims (4)

1. 内部から真空吸引され、回転するドラムの周囲に設けられたフィルタにより、塩素を含む焼却灰と洗浄水との混合物を吸着保持しつつ所定の洗浄水供給位置にて外周側から洗浄水を供給して焼却灰を洗浄するドラムフィルタを複数段備え、
   最終段に新しい洗浄水を供給し、各段で吸引回収された回収洗浄水を順次前段の洗浄水として活用し、第一段から最終段に向けて送られる焼却灰を洗浄する焼却灰の処理装置において、
   前記各段のドラムフィルタは、該ドラムフィルタで吸引回収された前記回収洗浄水の一部を、当該段の前記洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、前記フィルタ外周に保持された前記混合物に供給する回収洗浄水供給手段を備えていることを特徴とする焼却灰の処理装置。
2. 前記洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いることを特徴とする請求項１に記載された焼却灰の処理装置。
3. 内部から真空吸引され、回転するドラムの周囲に設けられたフィルタにより、塩素を含む焼却灰と洗浄水との混合物を吸着保持しつつ所定の洗浄水供給位置にて外周側から洗浄水を供給して焼却灰を洗浄する洗浄工程を複数段備え、
   最終段に新しい洗浄水を供給し、各段で吸引回収された回収洗浄水を順次前段の洗浄水として活用し、第一段から最終段に向けて送られる焼却灰を洗浄する焼却灰の処理方法において、
   前記各段で吸引回収された前記回収洗浄水の一部が、当該段の前記洗浄水供給位置に対してドラム回転方向上流側位置で、前記フィルタ外周に保持された前記混合物に供給されることを特徴とする焼却灰の処理方法。
4. 前記洗浄水として、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いることを特徴とする請求項３に記載された焼却灰の処理方法。
   

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