JP2005296731A - 飛灰処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】六価クロムが多く含まれている飛灰を、安定して還元、不溶化させ、かつ、処理灰のハンドリングが容易であり、飛灰処理装置の薬剤と処理対象飛灰に接触する部位の腐食磨耗を抑制し、貯留時や供給時に薬剤等が固着することがない、飛灰処理方法を提供する。
【解決手段】 排ガス中から飛灰を捕捉する飛灰捕捉工程ＳＴ１と、捕捉された飛灰に硫酸第一鉄一水塩を添加する硫酸第一鉄一水塩添加工程ＳＴ２と、捕捉された飛灰にセメントを添加するセメント添加工程ＳＴ３と、捕捉された飛灰、硫酸第一鉄一水塩およびセメントとを混合して混合体とする混合工程ＳＴ４と、混合体に水を注入する加湿工程ＳＴ５と、水を注入された混合体を混錬する混錬工程ＳＴ６とを備える飛灰処理方法であって、処理された飛灰の溶出液のｐＨが９以上１２未満である（ＳＴ７）飛灰処理方法とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、飛灰処理方法に関し、特に、六価クロムの還元・不溶化及び溶出防止に優れた飛灰処理方法に関する。

ガス化炉におけるガス化工程と溶融炉における燃焼溶融工程とを組合せ、可燃物（廃棄物等）をガス化した後に高温燃焼により可燃物中の灰分を溶融スラグ化して処理する可燃物処理方法が知られている。可燃物をガス化溶融処理する溶融炉は、ガス化炉において発生した生成ガス中の灰分を溶融スラグ化すると共に、溶融スラグ化により発生した排ガスと粒子（）とを分離する役割を果たすものである。

排ガス中から分離された飛灰には、鉛、カドミウム等の重金属類が含まれており、六価クロムが含まれていることもある。この場合、六価クロムを無害の３価クロムに還元し更に溶出を防止する処理をする必要がある。この重金属類の溶出防止法のうち、薬剤に鉄塩を使用したものとして、溶融飛灰／焼成飛灰に、該飛灰当たりセメントを１〜１００重量％添加して混合後、鉄塩（硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、または塩化第二鉄から選ばれる１種以上からなる）を前記飛灰当たり鉄Ｆｅ換算で０．１％以上添加し、水を加えて湿潤状態とするか、または、造粒することを特徴とする溶融飛灰及びまたは焼成飛灰の重金属溶出防止方法が提案されている。（特許文献１参照）
特開２００２−８６１００号公報（表４）

しかし、上記の提案にも下記３点の問題点があった。
先ず第一には、薬剤として第一鉄塩を水溶液化して供給する場合、溶融飛灰に六価クロムが多く含まれている場合は添加量も増えるので、水が過剰に添加されることにより処理した飛灰がペースト状や泥状になる場合があり、ハンドリングが困難になった。続いて第２には、塩化第一鉄は多量の塩素を含み、またこの水溶液は酸性であることから、混練成形機の炭素鋼部材やステンレス鋼部材に腐食磨耗を生ぜしめた。また、硫酸第一鉄を水溶液として供給した場合でも腐食磨耗が起こった。これは、硫酸第一鉄は塩素を含まないが、処理対象飛灰には塩素が５〜１０％と多量に含まれることにより、この塩素が速やかに溶出しかつ水溶液が酸性のため腐食が進行したものと考えられる。同時に添加するセメントはアルカリ性であり、水溶液の酸性を中和できるが、セメントからのアルカリ分の溶解が遅いため混練成形機内の短い時間では酸性のままになっていることに起因しているものと考えられる。また第３には、硫酸第一鉄七水塩を結晶のまま添加する場合、硫酸第一鉄七水塩の結晶は固着し易く貯留槽内でブリッジが発生し、また混練成形機に連続的に定量供給することが困難であった。更に、硫酸第一鉄を水溶液で貯留した場合は、空気酸化によりＦｅ^２＋がＦｅ^３＋に一部酸化され、Ｆｅ（ＯＨ）_３の沈殿を形成し、供給ラインやタンクの側壁に付着し、供給ラインが閉塞するトラブルもあった。

そこで本発明は、六価クロムが多く含まれている飛灰を、安定して還元、不溶化させ、かつ、処理灰のハンドリングが容易であり、飛灰処理装置の薬剤と処理対象飛灰に接触する部位の腐食磨耗を抑制し、貯留時や供給時に薬剤等が固着することがない、飛灰処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る飛灰処理方法は、例えば図３に示すように、排ガス中から飛灰を捕捉する飛灰捕捉工程ＳＴ１と；捕捉された飛灰に硫酸第一鉄一水塩を添加する硫酸第一鉄一水塩添加工程ＳＴ２と；捕捉された飛灰にセメントを添加するセメント添加工程ＳＴ３と；捕捉された飛灰、硫酸第一鉄一水塩およびセメントとを混合して混合体とする混合工程ＳＴ４と；混合体に水を注入する加湿工程ＳＴ５と；水を注入された混合体を混錬する混錬工程ＳＴ６とを備える飛灰処理方法であって；処理された飛灰の溶出液のｐＨが９以上１２未満である（ＳＴ７）。なお、図３では、硫酸第一鉄一水塩添加工程ＳＴ２の後にセメント添加工程ＳＴ３が行われているが、逆の順序で行われてもよい。

ここで、処理された飛灰（処理灰という）のｐＨは、環境庁告示第１３号法に準拠し、０．５ｍｍ〜５ｍｍの粒径に粉砕した試料に純水（ｐＨ５．３〜６．８に調整）を１０倍量加え、ポリエチレンボトルに入れて毎分２００回で振とう幅４〜５ｃｍで６時間振とうし、静置後、１μｍのガラス繊維フィルタでろ過し、このろ液のｐＨを測定した値である。

このように構成すると、硫酸第一鉄一水塩により飛灰中の六価クロムが還元される。また、セメントを添加し、加湿して混錬することにより、固化し不溶化される。更に、処理した飛灰は充分な圧縮強度を発現し、処理灰のハンドリングは極めて容易となる。また、セメントにより混合体中の硫酸は中和され、混合体はアルカリ性あるいは中性に保たれるので、処理した飛灰に接触する部位の腐食磨耗は抑制される。また、硫酸第一鉄一水塩は、潮解しないので、薬剤が固着することがない。更に、溶出液がアルカリ性であるのでカドミウムが溶出せず、ｐＨが１２より小さいので鉛の溶出が防止される。

また、請求項２に記載の発明に係る飛灰処理方法は、請求項１に記載の飛灰処理方法において、硫酸第一鉄一水塩が粉体である。

硫酸第一鉄一水塩が粉体であると、潮解することがないので、貯留時や供給時に薬剤が固着することがない。なお、硫酸第一鉄一水塩は粉体で添加しても、六価クロムの還元に効果がある。また硫酸第一鉄一水塩を粉体のまま供給すると、注水したときに初めて水と接触することになり、硫酸第一鉄一水塩が溶解し酸性化するが、アルカリ性のセメントも同時に溶解を始めるので、中性あるいはアルカリ性の雰囲気に保持される。よって、処理した飛灰に接触する部位の腐食磨耗は抑制される。

なお、粉体とは、硫酸第一鉄一水塩が細かな粒子状であることをいい、一般的に平均粒径は３０μｍ以上３００μｍ以下である。なお、好ましくは５０μｍ以上であり、あるいは２００μｍ以下である。

また、請求項３に記載の発明に係る飛灰処理方法は、請求項１または請求項２に記載の飛灰処理方法において、硫酸第一鉄一水塩の重量またはセメントの重量が、飛灰に対し１〜５０％である。

このように構成すると、硫酸第一鉄一水塩の重量またはセメントの添加量が適切であるので、飛灰中の六価クロムが適切に還元される。また、処理した飛灰は充分な圧縮強度を発現し、処理灰のハンドリングは極めて容易となる。また、セメントにより混合体中の硫酸は中和され、混合体はアルカリ性あるいは中性に保たれるので、処理した飛灰に接触する部位の腐食磨耗は抑制される。

本発明による飛灰処理方法によれば、飛灰中の六価クロムが還元され不溶化され、処理灰のハンドリングは容易となる。また、飛灰や薬剤に接触する装置の腐食磨耗は抑制され、薬剤が固着することがない。更に、カドミウムや鉛が溶出することが防止される。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

先ず、図１を参照して、本発明の実施の形態である飛灰処理方法を実施するための飛灰処理装置６０の構成について説明する。図１は、飛灰処理装置６０の構成を示すブロック図である。ガス化溶融炉などの排ガスには、飛灰が含まれている。飛灰には鉛、カドミニウム等の重金属類が含まれ、六価クロムが含まれていることもあり、大気に放出することは環境上好ましくない。そこで、排ガスに含まれる飛灰ｈ１をバグフィルター１３で捕捉する。飛灰ｈ１は細かな粉体であり飛散し易いので、捕捉した飛灰ｈ１は、ダクトを通じて気密なホッパー６１に貯留する。飛灰ｈ１は、六価クロムのような有害物質を含むことがあるので、含まれている六価クロムを還元する必要がある。また、粉体のままではハンドリングが煩わしいので、湿潤状態とするか、または、造粒し、扱い易くする。その際に、水に溶け出ることがないように不溶化する必要がある。そこで、以下の処理を行う。

飛灰処理装置６０は、排ガス中の飛灰ｈ１を捕捉する飛灰捕捉装置としてのバグフィルター１３と、捕捉した飛灰ｈ１を貯留し所定量供給する飛灰ホッパー６１と、硫酸第一鉄一水塩ｘを貯留し所定量供給する硫酸第一鉄一水塩添加装置としての硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２と、セメントｙを貯留し所定量供給するセメント添加装置としてのセメントホッパー６３と、飛灰ｈ１と硫酸第一鉄一水塩ｘとセメントｙとを混合し混合体ｚとする混合手段としてのスクリューミキサー６５と、水ｗが注水され加湿された混合体ｚを混錬する混錬手段としての混錬成形機６８と、水ｗを注水する注水装置７０を備える。更に、混錬成形機６８で混錬された処理灰ｐを搬送するコンベア６９を備える。また、スクリューミキサー６５と混錬成形機６８とを連接するダクト６６と、ダクト６６中に配設された流量調節弁６７とを備える。

バグフィルター１３は、排ガスを流通する容器であって、排ガスの流路に濾布２８を備える。排ガス中の飛灰ｈ１は、濾布２８を排ガスが通過する際に、捕捉される。捕捉された飛灰ｈ１は、バグフィルター１３の下部に設けられたダクトを通じて、飛灰ホッパー６１に落下する。

飛灰ホッパー６１は、略円筒形の容器で、円筒形の胴部の上面が閉じられ、上面にバグフィルター１３で捕捉された飛灰ｈ１を導入するノズルが形成されている。なお、飛灰ｈ１はバグフィルター１３以外の装置から送られてきてもよい。下部は、下に行くほど細くなるロート形をしており、最下部に飛灰ｈ１を送出する開口が設けられている。開口の下には、飛灰ｈ１を定量的に送り出すための送り出し装置６１ａが接続し、更に、飛灰計量器６１ｂが接続する。送出装置６１ａは、粉体である飛灰ｈ１を定量的に送り出すためロータをモータで回転させ、飛灰ホッパー６１の下部に堆積する飛灰ｈ１をロータに充填して送り出す。したがって、ロータの回転速度を調整することにより、送り出す飛灰ｈ１の量を調節する。飛灰計量器６１ｂは、通過する飛灰ｈ１の量を計量するもので、バケットを用いて計量してもよいし、他の方法で計量してもよい。飛灰計量器６１ｂの下部にダクトが接続し、スクリューミキサー６５に連接する。

硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２は、略円筒形の容器で、円筒形の胴部の上面が閉じられ、上面に硫酸第一鉄一水塩ｘを導入するノズルが形成されている。下部は、下に行くほど細くなるロート形をしており、最下部に硫酸第一鉄一水塩ｘを送出する開口が設けられている。ロート形のコーン部には空気を送り込むエアレーションを備え、空気の流通により硫酸第一鉄一水塩ｘがブリッジを形成して落下しなくなることを防止する。あるいは、コーン部の壁面を打撃し衝撃を与えることにより硫酸第一鉄一水塩ｘがブリッジを形成して落下しなくなることを防止するノッカー１６１を備える。開口の下には、硫酸第一鉄一水塩ｘを定量的に送り出すための送出装置６２ａが接続し、更に、硫酸第一鉄一水塩計量器６２ｂが接続する。送出装置６２ａは、粉体である硫酸第一鉄一水塩ｘを定量的に送り出すためロータをモータで回転させ、硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２の下部に堆積する硫酸第一鉄一水塩ｘをロータに充填して送り出す。したがって、ロータの回転速度を調整することにより、送り出す硫酸第一鉄一水塩ｘの量を調節する。硫酸第一鉄一水塩計量器６２ｂは、通過する硫酸第一鉄一水塩ｘの量を計量するもので、バケットを用いて計量してもよいし、他の方法で計量してもよい。硫酸第一鉄一水塩計量器６２ｂの下部にダクトが接続し、スクリューミキサー６５に連接する。

セメントホッパー６３は、略円筒形の容器で、円筒形の胴部の上面が閉じられ、上面にセメントｙを導入するノズルが形成されている。下部は、下に行くほど細くなるロート形をしており、最下部にセメントｙを送出する開口が設けられている。開口の下には、セメントｙを定量的に送り出すための送り出し装置６３ａが接続し、更に、セメント計量器６３ｂが接続する。送出装置６３ａは、粉体であるセメントｙを定量的に送り出すためロータをモータで回転させ、セメントホッパー６３の下部に堆積するセメントｙをロータに充填して送り出す。したがって、ロータの回転速度を調整することにより、送り出すセメントｙの量を調節する。セメント計量器６３ｂは、通過するセメントｙの量を計量するもので、バケットを用いて計量してもよいし、他の方法で計量してもよい。セメント計量器６３ｂの下部にダクトが接続し、スクリューミキサー６５に連接する。

スクリューミキサー６５は、水平に配置された円筒の中に、同軸のスクリューが挿入され、スクリューには、円筒の外部に設置されたモータ６５ａが接続する。円筒の両端は閉じられている。円筒には、飛灰ｈ１、硫酸第一鉄一水塩ｘおよびセメントｙを導入するためのノズルがそれぞれ設けられている。また、スクリューミキサー６５で混合された混合物ｚを送出するための送出ノズルが円筒の底部となる位置に設けられる。なお、スクリューミキサー６５は、水平に設置されなくてもよい。

スクリューミキサー６５の送出ノズルにはダクト６６が接続する。ダクト６６には、流量調節弁６７が配設されている。ダクト６６は定常流量の混合物ｚに要求されるよりも大径に形成され、流量調節弁６７の上部は混合物ｚを一時的に貯留するスペースにもなっており、スクリューミキサー６５で混合される混合物ｚの量と混錬成形機６８で処理される量との差のバッファーとして作用する。ダクト６６の他端は、混錬成形機６８に接続する。

混錬成形機６８は、水平に配置された円筒の中に、同軸の羽根が挿入され、羽根には、円筒の外部に設置されたモータ６８ａが接続する。円筒の両端は閉じられている。円筒には、混合物ｚを導入するためのノズルと注水装置７０からの水ｗを導入するためのノズルとが設けられている。また、スクリューミキサー６５で混合された混合物ｚを送出するための送出ノズルが円筒のモータが設置された端面と相対する端面に設けられる。ノズルには、水ｗと混錬された混合物ｚを粒状に形成する成形機が備えられていることが好ましい。

注水装置７０は、注水するための水ｗを貯留する水容器７１と、水容器７１で貯留された水ｗを圧送するポンプ７２とを備える。更に、注水される水ｗの量を調節するための流量調節弁（不図示）を備える。あるいは、ポンプ７２をプランジャーポンプなどの定流量ポンプとしてもよい。水容器７１とポンプ７２、および、ポンプ７２と混錬成形機６８とは配管で接続される。

コンベア６９は、混錬成形機６８で攪拌され混連された処理灰ｐを搬送するためのもので、飛灰ｈ１と異なり、処理灰ｐは飛散する恐れがないので、オープンタイプのベルトコンベアでもよい。しかし、安全性を増すために、気密なルートとすることが好ましい。

続いて、図１を参照して、飛灰処理装置６０の作用について説明する。
バグフィルター１３で捕捉され、飛灰ホッパー６１に貯留された飛灰ｈ１を、送出装置６１ａにより定量送り出す。送り出される飛灰ｈ１の量は、飛灰計量器６１ｂで計量し、送り出す量を調節する。送り出された飛灰ｈ１は、スクリューミキサー６５に送り込まれる。

硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２には、硫酸第一鉄一水塩ｘが貯留されている。硫酸第一鉄一水塩ｘは、粉体である。硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２は気密に保たれ、硫酸第一鉄一水塩ｘは潮解することがなく、硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２内で固着することもない。所定量の硫酸第一鉄一水塩ｘが、送出装置６２ａにより送り出される。ここで、所定量とは、送り出される飛灰ｈ１の１〜５０重量％である。溶液に比較して６．５倍のＦｅＳＯ４が添加可能である。また、経済的には５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下、更に好ましくは１０重量％以下とすることが適当である。ただし、添加量が少ないと効果も表れにくくなるので、１重量％以上、更に好ましくは５重量％以上とする。送り出される硫酸第一鉄一水塩ｘの量は、硫酸第一鉄一水塩計量器６２ｂで計量され、送出装置６２ａで調節される。送り出された硫酸第一鉄一水塩ｘは、スクリューミキサー６５に送り込まれ、スクリューミキサー６５内の飛灰ｈ１に添加される。

セメントホッパー６３には、セメントｙが貯留されている。セメントｙは、吸湿性の粉体であり、セメントホッパー６３は気密に保たれ、乾燥状態に維持される。所定量のセメントｙが、送出装置６３ａにより送り出される。ここで、所定量とは、送り出される飛灰ｈ１の１〜５０重量％である。溶液に比較して６．５倍の硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ_４）が添加可能である。また、経済的には５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下、更に好ましくは１０重量％以下とすることが適当である。ただし、添加量が少ないと効果も表れにくくなるので、１重量％以上、更に好ましくは５重量％以上とする。なお、送り出される硫酸第一鉄一水塩ｘの量に応じて、水ｗに溶解したときに溶液が酸性とならないような量を送り出すことが好ましい。送り出されるセメントｙの量は、セメント計量器６３ｂで計量され、送出装置６３ａで調節される。送り出されたセメントｙは、スクリューミキサー６５に送り込まれ、スクリューミキサー６５内の飛灰ｈ１に添加される。

スクリューミキサー６５により、飛灰ｈ１、硫酸第一鉄一水塩ｘおよびセメントｙは混合され、混合体ｚとなる。飛灰ｈ１が硫酸第一鉄一水塩ｘと混合されることにより、飛灰ｈ１に含まれる六価クロムは、無害な三価クロムへと還元され不溶化される。飛灰ｈ１に多量の六価クロムが含まれる場合には、硫酸第一鉄一水塩ｘの量を増加する。混合物ｚは、混錬成形機６８に送られる。

混錬成形機６８には、注水装置７０から定量の水ｗが流送される。混錬成形機６８で、混合物ｚは、水ｗが注水されることにより加湿され、攪拌され混錬される。混合物ｚ中の硫酸第一鉄一水塩ｘは、初めて水ｗと接触し、溶解する。硫酸成分を有するので、水ｗに溶解することにより酸性になる。しかし、硫酸第一鉄一水塩ｘが溶解するのと同時に、アルカリ性のセメントｙも溶解し始めるので、溶液は酸性にならず、中性かあるいはアルカリ性になる。したがって、混錬成形機６８の羽根あるいは円筒（外壁）などの混合物ｚや水ｗと接触する部分の腐食磨耗が抑制される。水ｗと攪拌されることにより、混合物ｚは湿潤状態の処理灰ｐとなり、飛散することがなくなる。更に、セメントｙが含まれているので、固化し、不溶化する。飛灰ｈ１に含まれる他の重金属類、例えば鉛、水銀、カドミウム、砒素およびセレンも、併せて処理灰ｐ中に閉じ込められる。処理灰ｐは、湿潤状態のままで混錬成形機６８から取り出してもよいし、粒状態に造粒して取り出してもよい。混錬成形機６８から取り出した処理灰ｐは、１０ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧縮強度を有しており、処理灰ｐのハンドリングが容易となる。

上述の飛灰処理方法で処理された処理灰のｐＨは、９以上１２未満となる。ｐＨが９以上１２未満であるので、両性金属の鉛が溶出することも防止される。また、アルカリ性であるので、酸性域では溶出するカドミウムの溶出も防止される。好ましくは、ｐＨを９．５以上とする。ｐＨが９．５以上であれば、鉛の含有濃度が３％程度含まれていても、鉛の溶出を防止することができる。更に好ましくは、ｐＨを１０以上とする。ｐＨが１０以上であれば、両性金属の鉛が完全に不溶化する。また、好ましくは、ｐＨを１１．５未満とする。ｐＨが１１．５未満であれば、鉛の含有濃度が３％程度含まれていても、鉛の溶出を防止することができる。更に好ましくは、ｐＨを１１未満とする。ｐＨが１１未満であれば、両性金属の鉛が完全に不溶化する。

次に、図２を参照して、本発明の実施の形態である飛灰処理方法を実施する可燃物処理装置１０１について説明する。図２は、可燃物処理装置１０１の全体構成を示すブロック図である。可燃物処理装置１０１は、可燃物ａを貯留するごみピット１、ごみピット１から可燃物ａを後述のごみホッパー３に運搬し投入するためのごみクレーン２、可燃物ａを一時貯留するごみホッパー３、ごみホッパー３から送出機構（不図示）により送出された可燃物ａを後述の流動床ガス化炉５に供給する給塵装置４とを備える。

可燃物処理装置１０１は、給塵装置４によって定量的に供給された可燃物ａを低温で熱分解ガス化して生成ガスｍを発生させるガス化炉としての流動床ガス化炉５、流動床ガス化炉５の炉底から放出された不燃物ｄを、流動媒体（例えば珪砂）ｃを含む粒径の小さい不燃物（ｃ＋ｄ）と、粒径の大きい不燃物ｄに分級して排出する不燃物排出装置６、流動媒体ｃを含む粒径の小さい不燃物（ｃ＋ｄ）を振動させて、流動媒体ｃと、不燃物ｄに分級する振動篩７、不燃物排出装置６および振動篩７により分級された不燃物ｄを搬送する不燃物搬送装置１４、生成ガスｍを燃焼し生成ガスｍ中の固形分を溶融する溶融炉としての旋回溶融炉８を備える。なお、給塵装置４は２段のスクリューフィーダ４ａ、４ｂを含み、シール性の確保のため機械的ダンパー（不図示）を設けている。

なお、可燃物を焼却する他の焼却施設（不図示）において、可燃物を焼却することにより発生した焼却灰を、旋回溶融炉８で溶融処理するために搬入した後に、可燃物ａと混合して給塵装置４から流動床ガス化炉５に供給することもできる。このように構成すると、広域地域にいくつかの焼却施設と一つの可燃物処理装置を設置することにより、広域地域全体の廃棄物の燃焼溶融処理を行うことができるので好ましい。なお、旋回溶融炉８は、１次燃焼室８ａ、２次燃焼室８ｂ、スラグ分離部底部８ｃ、３次燃焼室８ｄを含んで構成される。

更に可燃物処理装置１０１は、旋回溶融炉８の炉底から排出されるスラグｅを運搬するスラグコンベア９、旋回溶融炉８の直後段に配置され、旋回溶融炉８から排出された排ガスｊから熱エネルギを回収し、供給された水ｆを加熱しスチームｇに変える廃熱ボイラー１０を備える。

また、可燃物処理装置１０１は、流動床ガス化炉５、および旋回溶融炉８に供給される燃焼空気ｂ１を予熱する空気予熱器１１，廃熱ボイラー１０に供給される水ｆを予熱する節炭器１２、節炭器１２を出た排ガスｊを濾過し、塩基灰、重金属灰を含む灰としての飛灰ｈ１を捕捉するバグフィルター１３を備える。バグフィルター１３は、濾布２８を有する。

また、可燃物処理装置１０１は、バグフィルター１３で捕捉された飛灰ｈ１を集積する飛灰ホッパー６１、硫酸第一鉄一水塩を貯留する硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２およびセメントを貯留するセメントホッパー６３、飛灰ｈ１に硫酸第一鉄一水塩とセメントを添加して混合し混合体とするスクリューミキサー６５、混合体に注水して加湿した上で混錬し処理灰ｐとする混錬成形機６８、注水する水を貯留する水容器７１および水容器７１に貯留された水を混錬成形機６８に流送するためのポンプ７２を備える。なお、飛灰ホッパー６１に集積した飛灰ｈ１の一部を、旋回溶融炉８に戻すように構成してもよい。ここで、バグフィルター１３、飛灰ホッパー６１、硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２、セメントホッパー６３、スクリューミキサー６５、混錬成形機６８、水容器７１およびポンプ７２は、飛灰処理装置６０を構成する。

また、飛灰ｈ１は、廃熱ボイラー１０、空気予熱器１１／節炭器１２でも排ガスｊの流速の減少により捕捉されるので、捕捉された飛灰ｈ１を搬送する流路を、バグフィルター１３から飛灰ホッパー６１にいたる流路に合流するように構成する。よって、これらの飛灰ｈ１も飛灰ホッパー６１に集積される。

更に、可燃物処理装置１０１は、排ガスｊをバグフィルター１３から誘引する誘引送風機１９、排ガスｊ中の窒素酸化物等を充填された触媒によって分解する触媒塔８４、排ガスｊを大気に放出する煙突１５を備える。また、廃熱ボイラー１０で生じたスチームｇによって駆動される蒸気タービン１６が備えられている。

空気予熱器１１への燃焼空気ｂ１の供給ライン５１ａ、空気予熱器１１への燃焼空気ｂ４の供給ライン５１ｂ、供給ライン５１ａに連通し空気予熱器１１で予熱された燃焼空気ｂ１を旋回溶融炉８へ供給する供給ライン５２ａ、供給ライン５１ｂに連通し空気予熱器１１で予熱された燃焼空気ｂ４を流動床ガス化炉５へ供給する供給ライン５２ｂ、不燃物排出装置６から振動篩７へ流動媒体ｃおよび不燃物ｄの供給ライン５３、不燃物排出装置６から不燃物搬送装置１４への不燃物ｄの供給ライン５４、振動篩７から不燃物搬送装置１４への不燃物ｄの供給ライン５５、旋回溶融炉８の炉底からスラグコンベア９へのスラグｅの供給ライン５６、節炭器１２への水ｆの供給ライン５７ａ、節炭器１２から廃熱ボイラー１０への水ｆの供給ライン５７ｂ、廃熱ボイラー１０から蒸気タービン１６へのスチームｇの供給ライン５８、廃熱ボイラー１０からの捕捉飛灰ｈ１の供給ライン５９ａ、空気予熱器１１／節炭器１２からの捕捉飛灰ｈ１の供給ライン５９ｂ、バグフィルター１３から飛灰ホッパー６１への捕捉飛灰ｈ１の供給ライン５９ｃが設置されている。なお、供給ライン５９ａおよび供給ライン５９ｂは、前述のとおりに供給ライン５９ｃに接続するが、供給ライン５９ａおよび供給ライン５９ｂが飛灰ホッパー６１へ直接接続する構成としてもよい。

次に、本実施の形態の可燃物処理装置１０１の作用を説明する。ごみトラックで搬入された廃棄物ａは、ごみピット１に貯留される。ごみピット１に貯留された廃棄物ａは、不図示の破砕機で破砕され、再度ごみピット１に貯留される。破砕された廃棄物ａは、ごみクレーン２によりごみホッパー３に投入される。廃棄物ａは、ごみホッパー３下部に設けられた給塵装置４（２段のスクリューフイーダ４ａ、４ｂ）によって定量的に送り出され、流動床ガス化炉５に供給される。

流動床ガス化炉５内では、炉底に送入される燃焼空気ｂ４により、流動床ガス化炉５内に形成された空気分散板５ａ上に流動媒体ｃの流動床が形成される。廃棄物ａは、この４５０〜６５０℃の低温に保持された流動媒体ｃの流動床に落下することにより、熱せられた流動媒体ｃと燃焼空気ｂ４に接触して速やかに熱分解ガス化され、ガス、および残渣としての固形カーボンとなる。

固形カーボンは流動床の活発な撹乱運動により微粉砕される。炉底では不燃物排出装置６により流動媒体ｃと不燃物ｄが排出され、次いで分級される。不燃物排出装置６および振動篩７に分級された不燃物ｄは、不燃物搬送装置１４によって搬送される。不燃物ｄには、鉄、鋼、アルミニウムといった金属類が含まれるが、炉内が還元雰囲気であるため、未酸化でクリーンな状態で回収できる。

微細化した固形カーボンを同伴しつつ流動床ガス化炉５を出た生成ガスｍは、旋回溶融炉８に供給され、予熱された燃焼空気ｂ１と１次燃焼室８ａにて旋回流中で混合しながら、１２００〜１４００℃の高温で高速燃焼する。溶融燃焼反応は、１次燃焼室８ａの軸線に対して傾斜して設置された２次燃焼室８ｂで完結する。

生成ガスｍ中の灰分の全量は、高温のためにスラグミストとなる。スラグミストの大部分は、旋回流の遠心力の作用により、１次燃焼室８ａの炉壁表面の溶融スラグ相に捕捉される。炉壁を流れ下った溶融スラグは、２次燃焼室８ｂに入った後に、スラグ分離部８ｃの底部より排出される。スラグ分離部８ｃの底部より排出されたスラグｅは、スラグコンベア９によって運搬される。ガス中に残留する未燃物は、３次燃焼室８ｄにて供給された燃焼空気ｂ１により燃焼される。

施回溶融炉８を出た排ガスｊは、廃熱ボイラー１０に導かれ、ここで発生する高温、高圧のスチームｇは蒸気タービン１６に供給され発電を行う。廃熱ボイラー１０を出た排ガスｊは、空気予熱器１１で燃焼空気ｂ１、ｂ４を、節炭器１２で、供給された水ｆあるいは蒸気タービン１６からの復水ｆを予熱し、自らは降温する。

節炭器１２を出た排ガスｊは、バグフィルター１３に入り、濾布２８を通過するときに飛灰ｈ１が捕捉される。定期的にパルスジェット等の払い落とし機（不図示）により飛灰ｈ１を濾布２８より払い落とす。

バグフィルター１３にて飛灰ｈ１が除去された排ガスｊは、誘引送風機１９を経て、触媒塔８４において排ガスｊ中の窒素酸化物等が分解され、煙突１５より大気放出される。すなわち、鉛、カドミウム等の重金属類を含有し、時には六価クロムを含有する飛灰ｈ１をバグフィルター１３にて除去し、更に、排ガスｊ中の窒素酸化物等を触媒塔８４にて分解し、環境への影響を最小限とした排ガスが煙突より大気放出される。

飛灰ホッパー６１に集積された飛灰ｈ１は、飛灰処理装置６０（図１参照）で、前述したとおりに処理される。すなわち、硫酸第一鉄一水塩ホッパー６２に貯留されている硫酸第一鉄一水塩とセメントホッパー６３に貯留されているセメントと、スクリューミキサー６５で混合され、混合体ｚとなる。次に、混錬成形機６８に送られる。混錬成形機６８には、水容器７１に貯留された水がポンプ７２により圧送されて、注入される。混合体ｚと水とが攪拌、混錬されて、処理灰ｐとなり、搬出される。

なお、飛灰ホッパー６１から旋回溶融炉８に飛灰ｈ１を戻す場合、戻される飛灰ｈ１の流量は、調整可能であり、捕捉された飛灰ｈ１の５０〜９０％、好ましくは６０〜８０％である。このようにすると、廃熱ボイラー１０／空気予熱器１１／節炭器１２／バグフィルター１３で捕捉された、塩基灰、重金属灰を含む飛灰ｈ１は、飛灰ホッパー６１に集積され、集積された飛灰ｈ１の一部が旋回溶融炉８に戻され（流動床ガス化炉５に戻してもよい）、旋回溶融炉８内で溶融されてスラグとなる。よって、スラグ化率（スラグ重量÷（スラグ重量＋処理灰重量）×１００（％））を更に向上させることができる。

ここで、本発明の飛灰処理方法の効果を確認するために、飛灰の処理試験を行い、計測した結果を説明する。また、併せて、従来の処理方法による試験を行った結果を、比較のため説明する。

図３の工程図に示す方法で、処理試験を行った。すなわち、都市ごみを、ガス化溶融炉で高温燃焼させて溶融した際に発生し、バグフィルターで捕捉した飛灰であるガス化溶融炉溶融飛灰を所定量採取し（ＳＴ１）、ガス化溶融炉溶融飛灰に硫酸第一鉄一水塩を添加した（ＳＴ２）。続いて、セメントを添加し（ＳＴ３）、５分間の混合を行った（ＳＴ４）。混合した後に水を所定量注水して加湿し（ＳＴ５）、５分間の攪拌・混錬を行った（ＳＴ６）。その後、１日放置した後に、環境庁告示第１３号法による溶出試験を行った（ＳＴ７）。

図４に処理試験に用いたガス化溶融炉溶融飛灰の化学組成例を示す。この溶融飛灰は全クロムＴ−Ｃｒが７６０ｍｇ／ｋｇと高く、また、カドミウムＣｄおよび鉛Ｐｂが高濃度に濃縮されている。

図５に、硫酸第一鉄一水塩（ＦｅＳＯ_４・Ｈ_２Ｏ）、高炉セメントおよび水の添加量を種々変化させたときの環境庁告示第１３号法による溶出試験結果を示す。図５中、1〜5が本発明の飛灰処理方法による結果である。原灰からは六価クロムＣｒ^６＋が２．５ｍｇ／ｌ溶出した。５〜１０％／灰の高炉セメントを添加しても六価クロムＣｒ^６＋の溶出は止まらなかった。なお、「％／灰」は、飛灰に対する重量％を意味する。しかし、５〜１５％／灰の硫酸第一鉄一水塩及び５〜１０％／灰の高炉セメントを添加することにより、六価クロムＣｒ^６＋の溶出濃度が非常に低く抑えられた。また鉛Ｐｂ、全水銀Ｔ−Ｈｇ等他の重金属類の溶出は検出限界以下まで低下した。

（比較例１）
実施例１との比較のため、硫酸第一鉄一水塩に代わり硫酸第一鉄水溶液を用いた処理試験を行った。実施例１と同じガス化溶融炉溶融飛灰を用い、同様の処理を行った。硫酸第一鉄水溶液は硫酸第一鉄七水塩（結晶）３０、ポリ硫酸第二鉄（液体）２０、水７０の重量比で作成した。

図６に処理試験結果を示す。硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ_４）水溶液の添加量を、２５％／灰以上に増加すると、処理灰に添加した水が多すぎて処理灰がペースト状となり、ハンドリングに支障をきたした。六価クロムＣｒ^６＋の溶出試験値はほとんどのケースで埋め立て基準値１．５ｍｇ／ｌ以下になっているものの、実施例１に比較してその濃度は高かった。

本発明の飛灰処理装置による飛灰処理を実規模で製造し、図２に示すように実機のガス化溶融炉に設置して、処理試験を実施した。図７に、ガス化溶融炉で都市ごみを高温燃焼させて溶融した際に発生し、バグフィルターで捕捉した飛灰であるガス化溶融炉溶融飛灰の化学組成例を示す。このガス化溶融炉溶融飛灰を供試料とし、高炉セメントおよび硫酸第一鉄一水塩を用いて、処理試験を行った。なお、飛灰処理装置は図１に示すもので、飛灰処理量は５００ｋｇ／ｈである。

図８に、環境庁告示第１３号法による溶出試験結果を示す。５〜１０％／灰の硫酸第一鉄一水塩及び５〜１０％／灰の高炉セメントの添加により六価クロムＣｒ^６＋の溶出濃度が非常に低く抑えられた。また鉛Ｐｂ、全水銀Ｔ−Ｈｇ等他の重金属類の溶出は検出限界以下まで低下した。

（比較例２）
実施例２との比較のため、硫酸第一鉄一水塩に代わり硫酸第一鉄水溶液を用いた処理試験を行った。実施例２と同じガス化溶融炉溶融飛灰を用い、同様の処理を行った。硫酸第一鉄水溶液は硫酸第一鉄七水塩（結晶）３０、ポリ硫酸第二鉄（液体）２０、水７０の重量比のものを使用した。ポリ硫酸第二鉄（液体）を添加しているのは、ｐＨ値を低くして硫酸第一鉄の酸化を防ぐためである。

図９に、結果を示す。六価クロムＣｒ^６＋の溶出濃度は埋め立て基準値１．５ｍｇ／ｌ以下になっているものの、実施例２に比較してその濃度は高い。

また、実施例２および比較例２の混練成形機の羽根（炭素鋼製）の運転時間に対する磨耗状況を実測した。結果を図１０にまとめて示す。図１０に示すように実施例２は比較例２と比較して腐食磨耗が大幅に改善された。

本発明の第１の実施の形態である飛灰処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態である可燃物処理装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の飛灰処理方法の効果を確認するための、飛灰処理試験の工程を示す工程図である。なお、飛灰処理方法の工程の一例をも示す。 飛灰処理試験で用いたガス化溶融炉飛灰の組成をまとめて示す図である。 飛灰処理試験（実施例１）における溶出試験結果をまとめて示す図である。 飛灰処理試験（比較例１）における溶出試験結果をまとめて示す図である。 実機による飛灰処理試験で用いたガス化溶融炉飛灰の組成をまとめて示す図である。 実機による飛灰処理試験（実施例２）における溶出試験結果をまとめて示す図である。 実機による飛灰処理試験（比較例２）における溶出試験結果をまとめて示す図である。 実機による飛灰処理試験における混錬成形機の羽根の磨耗の測定値をまとめて示す図である。

符号の説明

１ ごみピット
４ 給塵装置
５ 流動床ガス化炉（ガス化炉）
８ 旋回溶融炉（溶融炉）
１０ 廃熱ボイラー
１１ 空気予熱器
１２ 節炭器
１３ バグフィルター（飛灰捕捉装置）
１５ 煙突
１６ 蒸気タービン
２８ 濾布
６０ 飛灰処理装置
６１ 飛灰ホッパー
６２ 硫酸第一鉄一水塩ホッパー（硫酸第一鉄一水塩添加装置）
６３ セメントホッパー（セメント添加装置）
６５ スクリューミキサー（混合手段）
６８ 混錬成形機（混錬手段）
７０ 注水装置
７１ 水容器
７２ ポンプ
８４ 触媒塔
１０１ 可燃物処理装置
ａ 可燃物
ｂ１、ｂ４ 燃焼空気
ｃ 流動媒体
ｄ 不燃物
ｅ スラグ
ｆ 水
ｇ スチーム
ｈ１ 飛灰
ｊ 排ガス
ｍ 生成ガス
ｐ 処理灰
ｗ 水
ｘ 硫酸第一鉄一水塩
ｙ セメント
ｚ （飛灰、硫酸第一鉄一水塩およびセメントの）混合物

Claims (3)

1. 排ガス中から飛灰を捕捉する飛灰捕捉工程と；
   前記捕捉された飛灰に硫酸第一鉄一水塩を添加する硫酸第一鉄一水塩添加工程と；
   前記捕捉された飛灰にセメントを添加するセメント添加工程と；
   前記捕捉された飛灰、硫酸第一鉄一水塩およびセメントとを混合して混合体とする混合工程と；
   前記混合体に水を注入する加湿工程と；
   前記水を注入された混合体を混錬する混錬工程とを備える飛灰処理方法であって；
   処理された飛灰の溶出液のｐＨが９以上１２未満である飛灰処理方法。
2. 前記硫酸第一鉄一水塩が粉体である；
   請求項１に記載の飛灰処理方法。
3. 前記硫酸第一鉄一水塩の重量または前記セメントの重量が、前記飛灰に対し１〜５０％である；
   請求項１または請求項２に記載の飛灰処理方法。
   

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